專利名稱：微流體應(yīng)用的帶有流體接合部的流體容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微流體應(yīng)用，如噴墨打印。特別地，本發(fā)明涉及解決與顏料墨水相關(guān)的沉淀問題的供應(yīng)容器，并涉及容器與成像設(shè)備的接合(但本發(fā)明并不僅限于此)。
背景技術(shù)：
用微流體技術(shù)打印來圖像是非常公知的技術(shù)。固定型或半固定型噴頭可以實(shí)現(xiàn)流體的本地或遠(yuǎn)程供應(yīng)。流體以與打印的圖像對(duì)應(yīng)的像素的圖案從噴射區(qū)噴向打印介質(zhì)。流體是基于染料或顏料的墨水。對(duì)于顏料，墨水有不同的濃度層是已知的。容器中的沉淀物 隨著時(shí)間的推移沉積下去，使得底部附近濃度較高，而頂部附近濃度較低。打印時(shí)，從容器的底部吸出的沉淀的墨水導(dǎo)致最初是過分濃的顏色，后來是過分淡的顏色。前者還可能導(dǎo)致噴頭的噴嘴堵塞，因?yàn)樵谖⒚壮叽绲摹⒕哂刑籼薜牧黧w流動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的通道中，最大的顆粒積聚在一起。此外，這種情況可能會(huì)導(dǎo)致粘度增加，使流體噴射困難。因此，本領(lǐng)域存在這樣的需求在容器使用的使用壽命內(nèi)提供均一濃度的墨水。另外的需要考慮使容器定位成基本上將所有墨水都提供到成像設(shè)備，包括使容器與成像設(shè)備適當(dāng)?shù)亟雍系奶卣?。設(shè)計(jì)解決方案時(shí)，也尋求進(jìn)一步的益處和替代方案。

發(fā)明內(nèi)容
用于微流體應(yīng)用的供應(yīng)容器(其包括閂鎖和流體接口)的混合腔解決了上述問題和其他問題。成像設(shè)備的耗材供應(yīng)件保存原裝的一定量顏料墨水或可再充裝的一定量的顏料墨水。供應(yīng)件的外殼限定出內(nèi)部空間和外部。內(nèi)部空間容納墨水，并且一出口將墨水供應(yīng)到成像設(shè)備。用戶將外殼定向成沿重力方向朝所述內(nèi)部空間的底面減少墨水，在所述底面處布置有混合腔?；旌锨痪哂邢拗圃诙鄠€(gè)不同高度上的、使墨水從所述內(nèi)部空間進(jìn)入的入口。隨著墨水進(jìn)入到所述混合腔內(nèi)，來自不同層的沉積物混合在一起。在容器底部附近沉積的高濃度墨水與來自上面的低濃度墨水相混合。在非工作期間，克服了顏料沉淀問題。該設(shè)計(jì)改進(jìn)了需要機(jī)械攪拌和其他技術(shù)的傳統(tǒng)知識(shí)。它也限制了顆粒在容器底部被帶走。此種設(shè)計(jì)增加了很少的成本，卻提供了顏料墨水組分的顯著混合。進(jìn)一步的實(shí)施例描述了混合腔的形狀、入口的構(gòu)造和供應(yīng)件的結(jié)構(gòu)，僅舉幾例。成像設(shè)備還具有旋轉(zhuǎn)的閂鎖，該閂鎖用于在供應(yīng)件的使用過程中將其保持就位件。使用后，用戶致動(dòng)閂鎖而逐出供應(yīng)件。閂鎖與在供應(yīng)件的頂部外表面上的槽口配合。槽口的第一表面接合閂鎖的前表面，而槽口的第二表面接合閂鎖的一側(cè)面。所述第一表面是傾斜的以允許閂鎖擺動(dòng)到與槽口接觸或從與槽口接觸的狀態(tài)脫離，而當(dāng)閂鎖與所述第一表面接合時(shí)，所述第二表面大體上平行于閂鎖的側(cè)面。槽口的每個(gè)表面具有不同的角度和不同的長(zhǎng)度。其他實(shí)施例詳述了角度、容納供應(yīng)件的容器槽和用戶特征，說明書中僅舉幾例。更進(jìn)一步地，供應(yīng)件的外殼具有流體出口和通氣口。所述流體出口和通氣口位于外殼的首先被插入到成像設(shè)備的容器槽中的側(cè)面上。所述流體出口和通氣口間隔一定空間，使得個(gè)一偏壓元件可以推壓外殼，從而在用戶致動(dòng)閂鎖時(shí)協(xié)助逐出所述供應(yīng)件。流體出口和通氣口分開最大距離以方便逐出，而所述流體出口位于底部附近，以盡量使滯留的墨水最少。進(jìn)一步的實(shí)施例描述了上述口的布置和距離。這些實(shí)施例和其他實(shí)施例將在下面的說明中詳細(xì)描述。它們的益處和特點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。權(quán)利要求詳細(xì)描述了特定的限制。


包含在說明書內(nèi)、并形成說明書的一部分的附圖顯示了實(shí)施例的多個(gè)方面，并與 詳細(xì)說明內(nèi)容一起用來講解各種原理。在圖中圖IA是根據(jù)本發(fā)明的具有混合腔的供應(yīng)容器的透視圖，包括放大的分離圖；圖IB是圖IA的重復(fù)透視圖，包括混合腔的放大分離側(cè)視圖；圖2是圖IA和IB的供應(yīng)件的外部透視圖；圖3是圖2的供應(yīng)件插入成像設(shè)備的容器槽中以備應(yīng)用的透視圖；圖4和5是供應(yīng)件的側(cè)視圖，顯示了其與成像設(shè)備的閂鎖的關(guān)系；以及圖6是供應(yīng)件在成像設(shè)備中配置的示意圖。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中參考了附圖，其中，同樣的附圖標(biāo)記表示相同的部件。本說明書對(duì)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)明?？梢岳斫獾氖窃诓槐畴x本發(fā)明范圍的情況下可使用其他實(shí)施例且可對(duì)工藝過程、電氣和機(jī)械等作出改變。因此，下面的詳細(xì)描述并不是限制性的，本發(fā)明的范圍僅由權(quán)利要求和它們的等同物來限定。根據(jù)本發(fā)明的特征，其中的方法和設(shè)備包含用于墨水容器的混合腔，以解決與顏料墨水相關(guān)的沉淀問題。還描述了與接合閂鎖以及流體開口相關(guān)的容器特征。參考圖IA和1B，在成像設(shè)備中使用的供應(yīng)件10包括結(jié)構(gòu)支撐件12。該支撐件限定了內(nèi)部空間14，該內(nèi)部空間包含原裝的墨水或可再充裝的墨水16。墨水是任一種水性墨水，如基于染料或顏料配方的墨水。也可以是多種顏色，如青、品紅、黃、黑等。所述供應(yīng)件可用于許多應(yīng)用，如噴墨打印、藥品輸送、進(jìn)行電路繪圖等。在使用過程中，一定量的墨水沿著重力G方向向下朝著所述內(nèi)部空間的底面18減少。該底面通常是平的或向上的凹形而形成一低點(diǎn)區(qū)域或貯槽S，從該低點(diǎn)區(qū)域或貯槽S中可以吸出墨水。通過出口 20，墨水從所述內(nèi)部空間流出到成像設(shè)備。通氣口 22豎向地位于所述出口上方，以使環(huán)境空氣、循環(huán)空氣或其他氣體進(jìn)入以克服在成像操作中增加的背壓。當(dāng)所述內(nèi)部空間內(nèi)的墨水16充滿時(shí)，所述通氣口最佳為在墨水16上方至少2毫米。所述出口和通氣口可以是任何形式，但典型的是帶有內(nèi)置球26和彈簧28的圓柱管24。所述內(nèi)置球26、彈簧28與成像設(shè)備的隔膜針30配合。針在箭頭A所示的方向插入口中，克服彈簧的偏壓而使球向后滑動(dòng)。插入足夠的量后，所述口中的孔34和所述隔膜針連通，從而在所述內(nèi)部空間14和隔膜針之間開通一流體通道。在附圖標(biāo)記60指示的位置處，一混合腔位于所述貯槽S上方。該混合腔60的腔內(nèi)部62在所述內(nèi)部空間14和流體出口 20之間形成流體流通腔內(nèi)部。該混合腔60直接與通向所述出口 20的通路72相連通，墨水流向所述出口 20以在成像設(shè)備中使用。墨水進(jìn)入所述通路之前在混合腔中充分混合。形成的混合物產(chǎn)生最佳的、持續(xù)的顏料濃度。至少一個(gè)連續(xù)的壁或多個(gè)壁部分限定了混合腔的大小和形狀。多個(gè)流體入口(F)位于所述壁上。所述流體入口被設(shè)置成在所述內(nèi)部空間的底面上方的多個(gè)高度處，限制從所述內(nèi)部空間14流向所述腔內(nèi)部的流體量。第一流體入口 Fl被設(shè)置在所述混合腔的頂部。它是由兩個(gè)傾斜面63、65限定的連接壁上的最上面的開口，所述傾斜面63、65與從底面18向上豎直定位的兩個(gè)壁67、69向上成角度設(shè)置。所述角度有利于在傾斜面下的處于所述腔內(nèi)部的氣泡的上升運(yùn)動(dòng)并從第一流體入口 Fl排出。角度α可以是任何角度，但在某些實(shí)施中該角度范圍為與水平方向成從大約9度到大約13度。優(yōu)選地，該角度大約為10度到11度。第一流體入口 Fl也引導(dǎo)在向上的方向上進(jìn)入所述混合腔的流體流向濃度低的地方。 在其他實(shí)施例中，所述連接壁沒有斜度，并且在兩直立壁之間沿底面相對(duì)水平布置。在任何設(shè)計(jì)中，壁的厚度應(yīng)厚到足以在容器的使用壽命內(nèi)提供結(jié)構(gòu)剛性，但沒有厚到使所述壁占用本來可以存儲(chǔ)墨水的寶貴的空間。在一種設(shè)計(jì)中，壁大約1-4毫米厚。此夕卜，每個(gè)壁與其他的壁具有大體相同的厚度，與底面18 —樣都具有大體相同的厚度t。在每個(gè)直立壁上，具有第二和第三流體入口 F2、F3。所述第二和第三流體入口 F2、F3位于底面18的上方至少2. 0-3. O毫米的高度處。這些入口的形狀大致彼此相同，并且與所述最上面的開口相同。所述入口的遠(yuǎn)端借助于連接在一起的大體上伸展的壁61、63而由圓形壁截面169限定。這些入口引導(dǎo)這些位置的流體流向濃度更高的地方。在近端，每個(gè)入口限定了面向密封膜70(插入式)的口部。所述密封膜定位在容器的連續(xù)式邊界B上以有效地密封處于所述腔內(nèi)部中的流體，但是所述密封膜與所述入口 F1-F3的近端口部具有間隙G2。所述密封膜與限定所述混合腔的壁63、65、67、69也存在間隙。這樣，密封膜可以防止流體從容器中泄漏，但少量的墨水可以從壁與密封膜之間的間隙進(jìn)入所述混合腔。所述間隙是用于避免在容器中的流體被消耗而處于最低入口 F2、F3之下時(shí)剩余的墨水滯留在混合腔的底部處。在混合腔的后部，該混合腔的壁抵接一中央支撐件40。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，流體入口離支撐件越遠(yuǎn)，所述流體入口在吸引墨水進(jìn)入所述腔內(nèi)部中時(shí)越有用。然而，在其他實(shí)施例中，所述流體入口離密封膜和中央支撐件的距離可能不同。也沒有這樣的要求，即混合腔的每個(gè)壁支撐一個(gè)流體入口，每個(gè)流體入口具有指定的大小或形狀，或在給定的壁上只有一個(gè)入口。相反，發(fā)明人已經(jīng)注意到，優(yōu)選的構(gòu)造是提供入口截面積的一個(gè)比例值，這樣，與較低的入口相比，從較高入口進(jìn)入混合腔的流體量更大。在這種情況下，與直立壁上的兩個(gè)入口F2、F3的累積橫截面相比，在連接壁上的入口 Fl有更大的橫截面。在大多數(shù)設(shè)計(jì)中，截面積的比例范圍是從大約I到大約5。最佳比例是大約2. 5。該比例值越大，與從混合腔下部(此處的顏料更濃)吸入的流體相比，從混合腔頂部(此處顏料更稀)吸入的流體越多(反之亦然)。該設(shè)計(jì)還使得靠近底面18的容器下面層的墨水的消耗減慢，同時(shí)更高層(其具有更標(biāo)準(zhǔn)的顏料濃度)的墨水消耗更快。在所述混合腔內(nèi)，稀的墨水和濃的墨水混合在一起，用于輸送到成像設(shè)備。母案即美國(guó)專利申請(qǐng)No. 12/948122給出了改進(jìn)的結(jié)果。
參考圖1A-3，供應(yīng)件的形狀通過良好的工程實(shí)踐得以暗示，包括考慮使用該供應(yīng)件來形成更大的成像內(nèi)容。在給定的設(shè)計(jì)中，供應(yīng)件總體上為矩形，并且從后側(cè)39至孔口側(cè)41是較長(zhǎng)的。該孔口側(cè)41沿箭頭A指示的方向向前插入到成像設(shè)備的容器槽200中，而所述后側(cè)由用戶推動(dòng)。所述形狀還包括大體上內(nèi)部對(duì)稱的兩半部IH1、IH2和外部對(duì)稱的兩半部外部的兩半部H11、EH2通過卡扣配合、焊接等圍繞內(nèi)部的兩半部IH1、IH2而在接縫(S)處連接在一起，其中，內(nèi)部的兩半部IH1、IH2位于中央支撐件40的相反側(cè)。外部的兩半部是剛性的，以保持供應(yīng)件的外殼的外部形狀并且經(jīng)久耐用。它們的材料可以是任何一種，但是從塑料、玻璃、金屬等中選取，并且基于諸如成本、制造的容易程度、運(yùn)輸、貯存等標(biāo)準(zhǔn)來選擇。沿著外殼的頂部外表面210設(shè)置有一槽口 225。該槽口與成像設(shè)備的旋轉(zhuǎn)閂鎖配合，以便在使用過程中將供應(yīng)件保持就位。參考圖3-5，槽口 225具有與閂鎖的前表面231接合的第一表面227，以及與閂鎖的一側(cè)面233接合的第二表面229。第一表面相對(duì)于所述頂部外表面成一定角度，以允許閂鎖300擺動(dòng)進(jìn)入所述槽口而與其接觸或從與所述槽口接觸的狀態(tài)分離(其運(yùn)動(dòng)由箭頭B指示)，而當(dāng)閂鎖與所述第一表面接合時(shí)，所述第二表面大體上平行于閂鎖的所述側(cè)面。所述槽口被布置在外殼上，使得來自閂鎖的與槽口的第一表 面垂直的力矢量(F’)推動(dòng)外殼的孔口側(cè)41首先進(jìn)入成像設(shè)備，在所述孔口側(cè)41上布置有流體出口。這樣就將外殼牢固地固定到成像設(shè)備中并保持所述流體出口 20以及通氣口 22與成像設(shè)備接合，從而使一定量的流體無泄漏地流向成像設(shè)備。使用后，用戶通過推動(dòng)(按照箭頭C所指示作動(dòng))閂鎖的延伸部240來致動(dòng)閂鎖300。該推動(dòng)動(dòng)作使閂鎖繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)242向上旋轉(zhuǎn)，并與槽口脫離接觸。(因?yàn)楣?yīng)件的槽口位于從外殼的孔口側(cè)41向后超過外殼長(zhǎng)度(I)的50%處，這樣將使得成像設(shè)備中的閂鎖的長(zhǎng)度較短。否則，閂鎖將需要更長(zhǎng)且樞轉(zhuǎn)點(diǎn)更高(以保持相同的力矢量F’)，從而在成像設(shè)備中占用更多空間。)成像設(shè)備的一偏壓元件300推壓在供應(yīng)件的位于所述流體出口 20和通氣口 22之間的一空間位置上，將供應(yīng)件向后逐出(按照箭頭D作動(dòng))足夠的距離，從而解除閂鎖與槽口的接觸狀態(tài)。然后，用戶通過(捏住)抓握外殼的所述后側(cè)上的手柄310而從容器槽200完全拉出供應(yīng)件。為了保持對(duì)偏壓元件開放并能夠由所述偏壓元件接觸的空間，流體出口20的中心與通氣口 22的中心之間的距離D4保持在大約25毫米到27毫米的范圍內(nèi)。與此同時(shí)，流體出口的中心位于底面355之上不超過20毫米(D3)，以盡量減少滯留在所述內(nèi)部空間中的墨水量。在可選實(shí)施例中，在外殼上布置有鍵結(jié)構(gòu)330，從而基于供應(yīng)件中墨水的顏色而使所述供應(yīng)件與合適的容器槽如200C、200M、200Y相匹配。類似地，沿著底部的長(zhǎng)度的倒角部350作為將外殼固定到合適的容器槽中的另一個(gè)定位特征。繼續(xù)參考圖5，外殼的頂部外表面210大體上是平的，槽口 225的第一表面和第二表面與所述頂部外表面成明顯不同的角度。在一有代表性的設(shè)計(jì)中，所述第一表面與頂部外表面的角度(β)在大約124度到大約127度的范圍內(nèi)。類似地，所述第二表面與頂部外表面的角度(Y)在大約152度到大約155度的范圍內(nèi)。此外，所述第一表面和第二表面之間限定的角度(Φ)超過90度，以防止閂鎖在與供應(yīng)件脫離鎖合的過程中被束縛或卡住，更精確地，該角度(Φ)為大約98度至100度(99. 4度最佳)。在長(zhǎng)度方面，槽口的所述第二表面比所述第一表面長(zhǎng)(D2 > Dl)。D2的范圍為大約7毫米到10毫米，而Dl為大約3毫米到7毫米。可選地，第二表面可以沒有，取而代之的是只有從頂部外表面210延伸的單一面227。在這種情況下，角度Y的范圍為從大約152度到大約180度，據(jù)此，第二表面與頂部外表面共同延伸。參考圖6，給出了墨水容器10在成像設(shè)備100中的配置的示意圖。流體路徑從流體出口 20和通氣口 22延伸。流體在通道75中輸送到打印頭80 (PH)，從噴嘴82向成像介質(zhì)噴出。打印頭是固定型或半固定型。在成像 設(shè)備的使用壽命內(nèi)，供應(yīng)容器被多次更換。在通氣口 22處，容器10通向大氣。許多實(shí)施例的較為明顯的優(yōu)勢(shì)包括但不限于(I)將容器中基本上所有的流體輸送到成像設(shè)備；(2)以如下方式輸送流體，即，在容器的使用壽命內(nèi)，從容器排出的墨水的顏料濃度具有相同的特性；(3)以低成本為容器結(jié)構(gòu)提供混合腔；(4)在無需機(jī)械攪拌棒或其他復(fù)雜的機(jī)構(gòu)的情況下，對(duì)顏料墨水進(jìn)行無源混合；以及(5)使容器與成像設(shè)備適當(dāng)接
入
口 ο上述內(nèi)容說明了本發(fā)明的各個(gè)方面。它不是詳盡無遺的。相反，它被選擇用來提供本發(fā)明的原理的最好實(shí)例和實(shí)際應(yīng)用，使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠使用本發(fā)明，包括自然附隨的各種修改。所有的修改和變化包含在如附加的權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。較為明顯的修改包括將各個(gè)實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特征與其他實(shí)施例的特征相結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種耗材供應(yīng)件，其用于保存用于成像設(shè)備的原裝的一定量墨水或能夠再充注的一定量的墨水，該供應(yīng)件設(shè)置成向前插入到成像設(shè)備的容器槽中，該成像設(shè)備具有在供應(yīng)件使用過程中將該供應(yīng)件保持就位的旋轉(zhuǎn)閂鎖，而在使用所述供應(yīng)件之后，用戶致動(dòng)所述閂鎖，從而借助于所述成像設(shè)備中的作用在所述供應(yīng)件上的一偏壓元件而逐出所述供應(yīng)件，該供應(yīng)件包括 外殼，該外殼限定保存所述一定量墨水的內(nèi)部空間，在使用過程中，該內(nèi)部空間定向成沿著重力方向朝著所述內(nèi)部空間的底面減少所述一定量墨水，所述外殼具有頂部外表面以接合成像設(shè)備的閂鎖，從而將外殼牢固地定位在成像設(shè)備中，以使所述一定量的墨水無泄漏地向成像設(shè)備流動(dòng)；以及 位于殼體的首先被插入所述成像設(shè)備的容器槽中的側(cè)面上的流體出口和通氣口，其中，所述流體出口和通氣口間隔一定空間，使得成像設(shè)備的偏壓元件能夠在所述空間處直接推壓該殼體的首先被插入所述成像設(shè)備的容器槽中的所述側(cè)面，從而在用戶致動(dòng)閂鎖時(shí)從成像設(shè)備的容器槽中逐出所述供應(yīng)件，在供應(yīng)件的使用過程中，所述通氣口位于所述流體出口上方且處于所述一定量的墨水上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的供應(yīng)件，其中，流體出口的中心位于所述底面之上不超過20毫米，以盡量減少在所述內(nèi)部空間中滯留的墨水量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的供應(yīng)件，其中，流體出口的中心與通氣口的中心之間的距離為大約25毫米到27毫米，以使用于所述偏壓元件的所述空間最大化。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的供應(yīng)件，其中，當(dāng)墨水充滿時(shí)，所述通氣口在所述一定量的墨水上方至少2毫米處。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的供應(yīng)件，其中，所述流體出口和通氣口在外殼的首先被插入到成像設(shè)備的容器槽中的所述側(cè)面上豎向排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的供應(yīng)件，其中，所述外殼還包括靠近底部而處于外部的沿長(zhǎng)度的倒角部，該倒角部用作外殼的定位部而使所述外殼坐落在適當(dāng)?shù)娜萜鞑壑小?br> 全文摘要
用于成像設(shè)備的一種耗材供應(yīng)件，其用于保存原裝的一定量的墨水或可再充裝的一定量的墨水。用戶將其外殼定向成沿重力方向朝著供應(yīng)件內(nèi)部的底部來減少墨水。成像設(shè)備具有一旋轉(zhuǎn)閂鎖，該閂鎖與所述供應(yīng)件的頂部相配合而將供應(yīng)件固定就位。在外殼的首先被插入成像設(shè)備的容器槽中的那一側(cè)上設(shè)置有流體出口和通氣口。在所述流體出口和通氣口之間具有分離空間，使得在用戶致動(dòng)閂鎖時(shí)一偏壓元件可推壓所述外殼以輔助逐出供應(yīng)件。所述流體出口和通氣口之間的分離距離最大化以有利于所述逐出的進(jìn)行，同時(shí)所述流體出口靠近所述底部而使滯留墨水最小。進(jìn)一步的實(shí)施例描述了供應(yīng)件的配置、距離和用戶部件，說明書中僅舉了幾例。
文檔編號(hào)B41J2/175GK102815093SQ201110463179
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者E·H·詹姆斯三世, N·D·麥克法蘭, S·R·康普林, R·S·威廉森 申請(qǐng)人:萊克斯馬克國(guó)際公司