CN102717601B - 灌墨装置及灌墨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种灌墨装置及灌墨方法，该灌墨装置包括壳体，壳体内容纳有至少一个墨水容器，且壳体内还设有墨盒座以及控制器，控制器与一真空泵电连接，且控制器与一电磁阀电连接，其中，墨水容器的底部通过供墨管道与安装到墨盒座的墨盒连通，且墨水容器的顶部通过负压管道与真空泵连通，墨水容器的顶部还通过泄压管道与电磁阀连通。该方法包括将墨盒安装到墨盒座后，控制器控制真空泵启动并对墨水容器及墨盒进行抽负压的操作，在抽负压操作完毕后，控制器控制电磁阀开启对墨盒并进行灌墨操作。本发明能避免墨水流经电磁阀，从而避免电磁阀堵塞，也有利于缩短灌墨装置的管道长度，降低灌墨装置的生产成本。

Description

灌墨装置及灌墨方法

技术领域

本发明涉及打印耗材领域，尤其涉及一种用于对墨盒进行灌墨的灌墨装置以及灌墨方法。

背景技术

喷墨打印机工作时，利用容纳有墨水的墨盒为喷墨打印机提供墨源，墨水经由相应的墨水流动通道被输送至喷墨头中，喷墨头上设置的喷嘴在打印信号的驱动下将墨水喷射至纸张等记录介质上，从而完成字符或图形在打印介质上的记载。

按照喷墨头与墨盒的配置关系，墨盒包括两种类型：一体式墨盒和分体式墨盒。一体式墨盒的喷墨头与墨水容纳腔结合成一体，且喷墨头设置在墨盒的出墨口上。分体式墨盒的喷墨头与墨水容纳腔相互分离，墨水被储存在墨水容纳腔，而喷墨头则设置在喷墨打印机的车架上。

由于一体式墨盒的喷墨头容易损坏，且喷墨头的价格较高，因此，越来越多的用户选择分体式墨盒，本发明主要涉及对分体式墨盒进行灌墨的灌墨装置及灌墨方法，因此，以下的墨盒均指分体式墨盒。

现有的一种分体式墨盒包括负压腔及墨水腔，两腔之间通过一导通口相连通，在负压腔中设有用于产生毛细力以保持墨水的海绵体及与打印机供墨针相连接的出墨口，在墨盒上还安装有芯片。显然，若该分体式墨盒在墨水耗尽后被直接丢弃，则还能继续使用的芯片以及墨盒上大多不能自然降解的塑胶、薄膜等都将连同墨盒一同被废弃，如此，容易造成资源浪费及环境污染。因此，无论是从用户打印成本的节约还是从环境的保护来看，都很有必要对耗尽墨水的墨盒进行重新灌墨，使其获得二次使用价值。

公告号为CN201784252U的实用新型专利公开了较早的一种灌墨装置，它包括具有墨水腔的装置主体和抽吸器。抽吸器包括筒身、手柄、活塞和活塞杆。当采用该种现有注墨装置对墨盒重新灌墨时，首先，用户将墨盒安装到装置主体中，然后，用户拉动手柄，使得活塞杆带动活塞朝远离筒身的方向运动，从而抽取出墨水腔和墨盒中的空气，在墨水腔和墨盒的内部都形成负压。接着，用户松开手柄，活塞杆在大气压的作用下缓慢返回筒身，促使墨水腔中的墨水被压入墨盒中，至此，完成一次对墨盒的灌墨操作。用户需要重复多次地对墨盒进行灌墨操作，才能向墨盒中灌注足够的墨水。因此，采用该种现有灌墨装置对墨盒灌墨，在灌墨过程中，需要人工重复多次地操作抽吸器，费时费力，也无法同时对多个墨盒进行灌墨。

为提高灌墨操作的工作效率，公告号为CN200954713Y的实用新型专利公开了一种名称为“定量自动注墨机”的发明创造，该注墨机具有真空泵，真空泵通过管道与缓冲瓶连通，且缓冲瓶通过管道连接至注墨头，注墨头插入墨盒的顶部。并且，注墨头还通过管道与电磁阀连通，电磁阀又通过管道与墨水瓶连通。

注墨操作时，首先开启真空泵，由真空泵对墨盒进行抽负压的操作，待抽负压操作完毕后，电磁阀两侧存在压差，即外部的大气压高于墨盒内部的气压。此时，开启电磁阀，墨水瓶内的墨水在气压的作用下流进墨盒内，从而实现自动灌墨。

但是，该注墨机的需要连通真空泵、缓冲瓶、墨盒、电磁阀以及墨水瓶的管道较长，导致注墨机的生产成本较高。此外，由于灌墨过程中，墨水从墨水瓶流进墨盒时需要流经电磁阀，这样会造成部分墨水残留在电磁阀内。当墨水干枯后，将形成残留在电磁阀内的墨迹，经过长时间的使用后，这些固态的墨迹将导致电磁阀的堵塞，影响注墨机的工作。若要避免电磁阀的堵塞，需要经常清洗电磁阀，但对于一般用户而言，对电磁阀进行拆卸并清洗操作并不是容易的事情，一旦操作不慎还会影响管道连接的密封性，导致注墨过程中漏墨的情况发生，不利于注墨机的使用。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种有效避免电磁阀堵塞且实现自动灌墨的灌墨装置。

本发明的另一目的是提供一种灌墨操作简单方便且电磁阀不易堵塞的灌墨方法。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的灌墨装置包括壳体，壳体内容纳有至少一个墨水容器，且壳体内还设有墨盒座以及控制器，控制器与一真空泵电连接，且控制器与一电磁阀电连接，其中，墨水容器的底部通过供墨管道与安装到墨盒座的墨盒连通，且墨水容器的顶部通过负压管道与真空泵连通，墨水容器的顶部还通过泄压管道与电磁阀连通。

由上述方案可见，需要灌墨时，由控制器控制真空泵工作，对墨水容器及墨盒一并进行抽负压的操作，并在抽负压完毕后控制电磁阀工作，墨水从墨水容器经供墨通道流进墨盒，这样即完成自动灌墨，灌墨操作简单方便。

并且，由于墨水容器通过泄压管道与电磁阀连通，且墨水容器的底部通过供墨管道与墨盒连通，电磁阀并不设置在墨水容器与墨盒连通的管道上，灌墨过程中墨水并不流经电磁阀，这样不会在电磁阀上形成残留的墨水，也就不会形成墨迹，有效避免电磁阀因墨迹而导致堵塞的情况发生。

此外，灌墨装置进设置供墨管道、泄压管道以及负压管道，管道数量以及长度有所减少，能够降低灌墨装置的生产成本。

一个优选的方案是，控制器内设有真空泵控制模块以及电磁阀控制模块，真空泵控制模块用于根据接收的信号向真空泵发出真空泵控制信号，电磁阀控制模块用于根据真空泵控制信号向电磁阀发出电磁阀控制信号。

由此可见，控制器内设置对真空泵控制的模块以及对电磁阀控制的模块，由控制器对真空泵与电磁阀的工作进行自动控制，减少用户的参与，使灌墨操作更为自动化，方便用户自行灌墨。

进一步的方案是，控制器内还设有余墨判断模块，用于记录每一墨水容器的墨水初始值，并在每次灌墨操作后计算墨水容器的墨水值，判断墨水值是否到达阈值范围，如墨水值到达阈值范围，则发出报警信号。

可见，控制器对每一个墨水容器的实时墨水值进行计算，并每次灌墨操作后判断墨水值的情况，在墨水容器的墨水量较低时及时通知用户更换新的墨水容器，确保每次灌墨操作的顺利进行。

更进一步的方案是，墨盒座内设有位置传感器，位置传感器与控制器电连接，并且，控制器内还设有接收位置传感器输出信号的墨盒识别模块，用于根据位置传感器输出的检测信号判断墨盒是否安装到位，并向真空泵控制模块发出信号。

由此可见，控制器可以通过位置传感器输出的检测信号来判断墨盒是否安装到位，只有判断墨盒安装到位后才控制真空泵工作，避免真空泵在墨盒没有安装到位的情况下工作，确保灌墨操作顺利进行。

为实现上述的另一目的，本发明提供的灌墨方法是使用灌墨装置对墨盒进行灌墨，灌墨装置具有壳体，壳体内容纳有至少一个墨水容器，且壳体内还设有墨盒座以及控制器，控制器与一真空泵电连接，且控制器与一电磁阀电连接，其中，墨水容器的底部通过供墨管道与安装到墨盒座的墨盒连通，且墨水容器的顶部通过负压管道与真空泵连通，墨水容器的顶部还通过泄压管道与电磁阀连通，该方法包括将墨盒安装到墨盒座后，控制器控制真空泵启动并对墨水容器及墨盒进行抽负压的操作，在抽负压操作完毕后，控制器控制电磁阀开启对墨盒并进行灌墨操作。

由上述方案可见，将墨盒安装到灌墨装置后，控制器即控制真空泵以及电磁阀的工作，对墨水容器以及墨盒进行抽负压操作后再进行泄压，墨水容器内的墨水经供墨管道流进墨盒，实现对墨盒的灌墨。灌墨过程完全由控制器控制，不需要用户的参与，用户可方便地对墨盒进行灌墨。

并且，灌墨操作过程中，墨水容器的墨水仅通过供墨管道流进墨盒内，并不流经泄压管道以及电磁阀，因此不会在电磁阀上形成残留的墨水，也不会形成墨迹，避免电磁阀的堵塞。

一个优选的方案是，在灌墨操作完毕后，控制器执行余墨判断步骤，使用记录的墨水容器当前的墨水值减去一次灌墨操作的灌墨值，得到新的墨水值，并判断新的墨水值是否到达阈值范围，如到达阈值范围，发出报警信号。

由此可见，在每一次灌墨操作完毕后，控制器将判断墨水容器内的墨水量是否较低，并且在判断墨水量低时通知用户，避免因墨水容器内墨水量不足而影响墨盒的灌墨操作，有利于每一次灌墨操作的完整进行。

进一步的方案是，墨盒座内设有向控制器发出检测信号的位置传感器，执行抽负压操作前，控制器根据位置传感器输出的检测信号判断墨盒是否安装到位，若安装到位，则执行抽负压操作，否则，发出墨盒没有安装到位的报警信号。

可见，在抽负压操作前，首先检测墨盒是否安装到位，避免真空阀在墨盒没有安装到位情况下抽负压，避免真空阀不必要的工作，在减少能源消耗的同时，也能延长真空阀的使用寿命。

附图说明

图1是本发明灌墨装置实施例的结构图。

图2是本发明灌墨装置实施例的上盖和下盖开启后的结构图。

图3是本发明灌墨装置实施例的剖视图，图中省略各个管道。

图4是本发明灌墨装置实施例中的墨盒未安装适配器且压盖和墨盒座处于扣合状态的结构图，图中安装了大容量墨盒。

图5是图4中略去两个压盖后的立体图。

图6是图4中A-A向剖视图。

图7是本发明灌墨装置实施例中的墨盒安装了适配器且压盖和墨盒座处于扣合状态的视图，其中安装了小容量墨盒。

图8是省略了图7中的四个压盖以及两个适配器后的立体图。 

图9是图7的B-B向剖视图。

图10是本发明灌墨装置实施例中墨水容器的剖视图。

图11是本发明灌墨装置实施例对一个墨盒灌墨的结构原理图。 

图12是本发明灌墨装置实施例安装了仿真墨盒的结构原理图。 

图13是本发明灌墨装置实施例灌墨管道连接示意图。

图14是本发明灌墨装置实施例的墨盒座的仰视图。

图15是本发明灌墨装置实施例的墨盒座中安装了墨盒的立体图。

图16是本发明灌墨装置实施例的微动开关在不同墨盒装入前后四种工作状态的示意图。

图17是本发明灌墨装置实施例的单片机及其外围电路的电路图。

图18是本发明灌墨装置实施例中LED灯与启动按钮的电原理图。

图19是本发明灌墨装置实施例中微动开关的电原理图。

图20是本发明灌墨装置实施例中单片机与微动开关、真空泵及电磁阀的原理框图。

图21是本发明灌墨方法实施例的流程图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

灌墨装置实施例：

[灌墨装置整体结构]

参见图1，灌墨装置1100具有壳体，壳体由上壳1140、下壳1150、可启闭的上盖1160以及可启闭的下盖1170构成，壳体围成了一个密闭的空间。在上壳1140顶部布置有一个启动按钮1911以及多个能显示灌墨装置1100运行状况的LED灯，包括一个绿色LED灯1921以及六个红绿双色LED灯1922，在灌墨装置不同的工作状下，LED灯1921、1922可以是闪烁发光或长亮。

参见图2，灌墨装置1100内安装了多个分别配置有墨水滞纳仓1400的墨水容器1500，在压盖1200处于扣合状态下，墨盒在压盖1200作用下被固定在灌墨装置1100内。

参见图3，灌墨装置1100具有一个装置底座1102，装置底座1102包括墨盒座1120和墨水容器座1600。在墨盒座1120上设有多个底槽1130及对应每一个底槽1130设置的压盖1200。在每一个底槽1130上有一个作为第一密封件的硅胶垫1131，在每一个压盖1200内侧有一个作为第二密封件的橡胶垫1204。压盖1200可以相对于墨盒座1120的一个支承轴1122转动，以便压盖1200与墨盒座1120上的扣位1121相扣合或者脱离。扣合的压盖1200可将墨盒1110L定位在底槽1130上。

[墨盒]

灌墨装置1100内可拆卸地多个墨盒，多个墨盒的类型按容纳的墨水颜色分为黑色墨盒和彩色墨盒，每一种颜色的墨盒按墨水容量又分为大容量墨盒和小容量墨盒，黑色大容量墨盒和小容量墨盒的容积分别为34毫升和24毫升，彩色大容量墨盒和小容量墨盒的容积分别为17毫升和12毫升。在每一个底槽1130中可以分别安装一个具有大容量墨盒或小容量墨盒。

本实施例中，在所有底槽1130中对应安装有一个黑色大容量的墨盒和五个彩色小容量的墨盒。其中五个小容量的彩色墨盒的墨水颜色分别是照片黑、红、黄、蓝和灰。在每一个底槽1130上贴有对应于各种墨水颜色的标签，以便各色墨盒被安装到相应的底槽1130中。各种类型墨盒的构造基本相同，主要区别是形状的大小不同。墨盒1110L具有由一个分隔壁1118分隔出的一个布置了海绵1117的海绵腔1117A和一个墨水腔1117B，海绵腔1117A和墨水腔1117B通过分隔壁1118上开设的导通口1119相连通。

[压盖]

参见图2，压盖1200与墨盒座扣合以将墨盒安装在底槽中，且压盖1200的数量与底槽的数量相同，且压盖1200与底槽一一对应，因此每个墨盒的装卸互不干扰。

参见图4，扣合的压盖1200与墨盒座之间安装了大容量墨盒，参见图5和图6，黑色大容量墨盒1110BH具有顶壁1113，顶壁1113上设有大气口1112，且顶壁1113能够直接被扣合的压盖1200（图5中省略）所按压和夹紧。

压盖1200的一端设置有铰接孔1201，压盖1200通过铰接孔1201铰接在支承轴1122上。压盖1200的另一端为具有弹性的手柄1210，手柄1210上有扣合部1211和便于操作的钩部1212。墨盒座1120上与支承轴1122相对的另一侧设置有扣位1121，推动钩部1212时，扣合部1211脱离扣位1121，压盖1200在推力作用下绕着支承轴1122被开启。反向转动压盖1200时，手柄1210受到扣位1121的压迫而向远离扣位1121方向移动，当扣合部1211越过扣位1121时，扣合部1211在手柄1210自身弹性回复力的作用下向扣位1121靠近，并与扣位1121扣合。

压盖1200面向墨盒1110BH的一侧设置有盖槽1203，盖槽1203内嵌有作为第二密封件的橡胶垫1204。当墨盒1110BH安装到位后，橡胶垫1204将墨盒1110BH的大气口1112密封，此时，墨盒1110BH和彩色大容量的墨盒1110CH在各自的压盖1200所施加的压力下，被固定在各自的底槽1130上，出墨口1111与连通口1123（图3示）对接，并被硅胶垫1123密封。

[适配器]

参见图7，与墨盒座扣合的压盖1200将小容量墨盒安装在底槽中。

参见图8, 由于黑色小容量的墨盒1110BL、彩色小容量的墨盒1110CL的高度比大容量墨盒的高度要小，压盖1200无法直接压靠在墨盒1110BL、1110CL的顶壁1113上，因此，为了将墨盒1110BL、1110CL固定在扣合的压盖1200和底槽之间，在压盖1200和墨盒1110BL及1110CL之间分别安装了一个黑色墨盒的适配器1300B和彩色墨盒的适配器1300C，即压盖1200可通过适配器1300B或1300C压紧墨盒1110BL或1110CL 。

参见图9，在适配器1300B上设置有连接孔1305和橡胶垫1310，橡胶垫1310上的连接销1315可插入连接孔1305中，以使橡胶垫1310安装在适配器1300B上。当装配了适配器1300B的墨盒1110BL安装在底槽1130和压盖1200之间时，适配器1300B在压盖1200的压力下，其橡胶垫1310的工作面1311紧压着墨盒1110BL的顶壁1113并密封大气口1112。

当然，安装时可以先把适配器1300B及1300C分别装在墨盒1110BL及1110CL上，然后再将它们装进各自对应的底槽1130中。

适配器1300B和1300C靠近橡胶垫1310一侧的端部都设置有一个凸台1320。凸台1320用于实现墨盒1110BL和1110CL的安装检测，检测原理将在后作详细说明。

[墨水容器]

参见图2，灌墨装置1100内安装有七个可以被更换的墨水容器1500，其中最左侧的两个墨水容器1500都用于容纳黑色墨水，这是考虑到黑色墨盒的灌墨量较大，灌墨装置1100内需要有较多的黑色墨水供应，因此设置两个黑色的墨水容器1500同时向黑色墨盒灌墨。

当然，也可以采用一个单独的、能容纳更多墨水的大的黑色墨水容器来对黑色大容量墨盒供墨，这时墨水容器1500制造模具就必须有两种，容积较大的用于容纳黑色墨水，容积较小的用于容纳彩色墨水，这样会导致墨水容器1500的通用性不佳。

灌墨装置1100的其它五个墨水容器1500分别容纳一种彩色墨水，彩色墨水容器1500中的墨水被灌注到颜色相对应的墨盒中。

参见图10，墨水容器1500具有壳体，壳体由底壁1511、侧壁1512及顶壁1513构成，且壳体围成的容器主体1510。容器主体1510内有一个薄板状的加强部1514，因此，在真空泵对墨水容器1500抽负压的过程中，加强部1514可以避免墨水容器1500在抽吸力作用下发生变形。

容器主体1510具有墨水容纳部分1501和气体容纳部分1502，一对相对的侧壁1512上分别设置有一个凹槽1550，底壁1511上设置有一个与墨水容纳部分1501连通的供墨口1520，顶壁1513上设置有一个供气体通过的气孔1530。供墨口1520内安装有一个自闭密封件1560以及位于供墨口1520底端的封口膜1561。在气孔1530内安装有一个自闭密封件1540和位于气孔1530顶端的封口膜1541。

参见图3，当墨水容器1500被安装在灌墨装置1100中时，供墨口1520通过供墨管道1713（图11示）与墨盒1110L的出墨口相连通，气孔1530与一个内部安装了海绵的墨水滞纳仓1400的一个开口密封连接，墨水滞纳仓1400可以吸附墨水容器1500中的墨水在负压的作用下所产生的小气泡或汽化的墨水，墨水滞纳仓1400的另一个开口还分别与真空泵和电磁阀相连通，因此，气体容纳部分经过气孔1530和墨水滞纳仓1400与灌墨装置的真空泵和电磁阀相连通。

墨水容器1500是被倾斜地安装在灌墨装置1100中的，在铅垂方向上，供墨口1520大致位于墨水容器1500的最低位置处，从而可以降低墨水容器1500中的墨水残余量。同时，气孔1530大致位于墨水容器1500的最高位置处，因此，有利于真空泵和电磁阀分别对墨水容器1500以及与其相连通的墨盒1110L的抽负压以及泄压。

[墨盒座]

参见图3，墨盒座1120具有用于安装墨盒1110L的底槽1130，当墨盒1110L被安装在底槽1130中后，扣合的压盖1200将墨盒1110L固定，墨盒1110L的出墨口和底槽1130的连通口1123对接，橡胶垫1131围绕两者接合的周边以防止墨水的泄漏。

参见图11，连通口1123通过供墨管道1713与相应的墨水容器1500相连通。

[灌墨辅助部件]

灌墨装置1100的每个底槽1130上都预先安装了作为灌墨辅助部件的仿真墨盒，在一般情况下，不需要同时对6个墨盒1110进行灌墨，因此，用户可以按需将一个或多个墨盒1110分别替换已安装到对应墨盒座1120上的仿真墨盒。

图11示出了在一个墨盒座中安装了大容量的墨盒1110H的剖视图。为了安装墨盒1110H，需要先打开上盖，然后开启对应底槽1130的压盖1200，将其中的仿真墨盒从底槽1130中取出，进而将墨盒1110H安装到底槽1130中，再将压盖1200关闭，从而使墨盒1110H被固定在底槽1130和压盖1200之间。最后关闭上盖，未被替换的其它仿真墨盒依旧安装在相应底槽1130中。

参见图12，仿真墨盒1740具有与墨盒基本一致的外形，仿真墨盒1740被固定在底槽1130和压盖1200之间。

仿真墨盒1740是由塑胶制成的空心体，其底面上有一个水平表面1748和一个向下延伸的凸起1749，安装在底槽1130中时，压盖1200施加作用力在仿真墨盒1740上，使得水平表面1748紧密封堵住连通口1123。同时，凸起1749抵压在经过底槽1130的负压管道1711上，因此，凸起1749阻断了负压管道1711。

本实施例中，负压管道1711包括两段，分别是第一负压管道1714以及第二负压管道1715，第一负压管道1714与第二负压管道1715之间连接有一个八通管1716。第一负压管道1714的一端连接到墨水滞纳仓1400，第二负压管道1715的一端连接至真空泵1720。从图12可见，凸起1749阻断的负压管道是第一负压管道1714。

当灌墨装置1100工作时，真空泵1720无法对仿真墨盒1740进行抽负压。电磁阀1730开启时，由于连通口1123被仿真墨盒1740的水平表面1748封堵，墨水容器1500中的墨水也不会通过供墨管道1713从连通口1123处泄漏。所以，通过在底槽1130中设置仿真墨盒1740，可以保证灌墨装置对其他底槽中的墨盒正常灌墨的情况下，不会对安装了仿真墨盒1740的底槽1130及对应的墨水容器1500进行抽负压以及灌墨的工作。

[真空泵和电磁阀]

参见图13，在灌墨装置1100中安装了一个黑色的墨盒1110B和五个彩色的墨盒1110C，并且，在灌墨装置1100中设置了一个作为负压发生装置的真空泵1720，真空泵1720与第二负压管道1715的一端相连，第二负压管道1715的另一端连接至八通管1716，八通管1716还连接有第一负压管道1714的一端，第一负压管道1714的另一端可分别与七个墨水滞纳仓1400相连通。因此，真空泵1720通过负压管道1711与多个墨水容器1500的顶部相连通。在真空泵1720、负压管道1711、墨水滞纳仓1400、墨水容器1500、供墨管道1713、底槽的连通口和墨盒1110B、1110C的出墨口之间形成了一个流体通道。

灌墨装置1100中还设置了一个电磁阀1730，电磁阀1730与泄压管道1712的一端相连通，泄压管道1712的另一端分别与七个墨水滞纳仓1400连通，因此，电磁阀1730通过泄压管道1712与多个墨水容器1500的顶部连通。在电磁阀1730、泄压管道1712、墨水滞纳仓1400、墨水容器1500、供墨管道1713、底槽的连通口和墨盒1110B、1110C的出墨口之间也形成了一个流体通道。

[位置传感器]

在墨盒座1120内设有与每一个墨盒对应的一对位置传感器，参见图14和图15，一对位置传感器为上下布置的一对微动开关，即上微动开关1933和下微动开关1934。在墨盒座1120内设置有上电路板1931和下电路板1932，上电路板1931和下电路板1932可以通过螺钉或卡扣等方式固定在墨盒座1120上。对应于六个底槽1130，在上电路板1931上设置有6个上微动开关1933，在下电路板1932上设置有6个下微动开关1934。也就是，在每一个底槽1130内都设置了由一对微动开关构成的微动开关组，一对微动开关具有一个上微动开关1933和一个下微动开关1934。上电路板1931及上微动开关1933与下电路板1932及下微动开关1934相比，安装在相对远离底槽1130中心的位置上。

参见图16（a），当大容量的墨盒1110H安装到底槽内时，下微动开关1934被墨盒前壁1115靠近墨盒底壁1116的部分触压，但上微动开关1933由于远离而不会被墨盒1110H触压到。

参见图16（b），小容量的墨盒1110L在高度上小于大容量的墨盒，因此在安装墨盒1110L时，适配器1300与墨盒1110L一起被安装在底槽内，适配器1300分为黑色墨盒适配器和彩色墨盒适配器两种类型。墨盒1110L的墨盒前壁1115靠近墨盒底壁1116的部分触压到下微动开关1934。当适配器1300安装在墨盒1110L上时，适配器1300上凸台1320的前端可以触压到上微动开关1933。

参见图16（c），对于安装到底槽中的仿真墨盒1740，在铅垂方向上，仿真墨盒1740有和大容量的墨盒相同的高度，在仿真墨盒1740的前壁1745靠近其顶壁1743的位置上设置有顶杆1744，在仿真墨盒1740的前壁1745靠近其底壁1746的位置上设置有凹口1747。仿真墨盒1740安装到底槽内时，顶杆1744可触压到上微动开关1933，凹口1747正好避开下微动开关1934，从而下微动开关1934不被触压。

参见图16（d），无论是仿真墨盒还是墨盒，如果未被安装或安装未到位时，底槽处于相对空置状态，上微动开关1933和下微动开关1934均不会被触压。

本实施例中，多个上微动开关1933、多个下微动开关1934均与作为控制器的单片机电连接，并向单片机输出检测信号。对应于各个底槽，如果微动开关1933、1934被触压，就向单片机输出低电平信号，如果微动开关1933、1934未被触压，不向单片机发出信号，此时向单片机接收到的信号为高电平信号。

本实施例中的高电平用“1”表示，低电平用“0”表示。因此，对应于图16（a）至16（d），微动开关1933、1934在四种不同的工作状态下产生四种不同的信号。也就是，当底槽内安装墨盒1110H时，上微动开关1933和下微动开关1934输出到单片机的信号为“10”，当底槽内安装墨盒1110L时，上微动开关1933和下微动开关1934输出到单片机的信号为“00”，当底槽中安装仿真墨盒1740时，上微动开关1933和下微动开关1934输出到单片机的信号为“01”，当底槽处于相对空置状态时，上微动开关1933和下微动开关1934输出到单片机的信号为“11”。因此，上微动开关1933和下微动开关1934所输出的信号组合共有4种情况：“10”、“00”、“01”和“11”，分别对应地表示4种墨盒检测结果：“底槽已安装墨盒1110H”、“底槽已安装墨盒1110L”、“底槽已安装仿真墨盒1740”和“底槽相对空置”，最后一种状态也可以表示墨盒没有安装到位。

[灌墨装置的控制系统]

灌墨装置的控制系统具有一个控制器、微动开关组以及启动按钮，控制器可以是单片机或者DSP（数字信号处理器）等器件。参见图17，反映了本实施例的89C52型单片机及其外围电路的电路图，I/O口用于接收用户输入的信息和控制灌墨操作。其中，引脚P1组的8个引脚P1.0至P1.7以及引脚P3组的4个引脚P3.4至P3.7，共12个的I/O口作为检测口输入，用于接收微动开关组输出的检测信号，如图19所示。引脚P0组的8个引脚P0.0至P0.7以及引脚P2组的6个引脚P2.0至P2.5，共14个I/O口是用户界面输入输出口，如图18所示，引脚P0.0至P0.7以及引脚P2.0至P2.4连接到多个LED灯，而引脚P2.5与启动按钮SW13电连接。引脚P3.2和引脚P3.3作为控制系统控制灌墨的输出口，通过三极管的开关操作来控制真空泵和电磁阀的工作。

参见图20，单片机1940内设有墨盒识别模,1941、真空泵控制模块1942、电磁阀控制模块1943以及余墨判断模块1944。墨盒识别模块1941用于接收微动开关组所输出的检测信号，并根据检测信号判断各个墨盒是否安装到位，同时判断各个底槽中所安装的墨盒类型是黑色墨盒还是彩色墨盒，进而分别计算出黑色墨盒和彩色墨盒的个数。真空泵控制模块1942用于向真空泵1720输出真空泵控制信号，控制真空泵1720的运行，电磁阀控制模块1943用于向电磁阀1730输出电磁阀控制信号，控制电磁阀1730的运行，余墨判断模块1944用于对各个墨水容器内剩余墨水量进行计算，并在判断墨水容器内墨水量不足时发出警告信号。

根据墨盒识别模块1941所输出的关于识别出的墨盒的类型和个数的识别信号，真空泵控制模块1942控制真空泵1720进行第一预定时长的抽负压，电磁阀控制模块1943控制电磁阀1730进行第二预定时长的泄压。

在本实施例中，墨盒经过抽负压后所需达到真空度为-65千帕，由于标准大气压为101千帕，因此抽负压后墨盒内的绝对气压为36千帕。为了设定出具有足够时长的第二预定时长，假定在所有底槽中都安装其所能容纳的最大容量的墨盒，并且各个墨盒中的气压值都达到36千帕。从而，当电磁阀1730开始工作，各个墨盒内部的气压值将由36千帕逐步上升到与对应的墨水容器的气体容纳部分中的气压互相达到平衡时的外界标准大气压值。因此，通过计算墨盒内部的气压值由36千帕达到101千帕过程中的电磁阀1730持续工作时间，即可计算出电磁阀1730泄压的第二预定时长。

在本实施例中，无论墨盒识别模块识别出的墨盒是何种类型以及个数是多少，存储在电磁阀控制模块1943中用于控制电磁阀1730运行时长的第二预定时长数据都设定为8秒，并且，电磁阀控制模块1943调取该第二预定时长数据以控制电磁阀1730的运行时长。

真空泵控制模块1942根据所接收到的来自墨盒识别模块1941的识别信号，通过运算确定出第一预定时长，从而控制真空泵1720进行第一预定时长的运行。

在本实施例中，由于黑色或彩色的大小容量墨盒的容积相差不大，从而对抽负压所需耗时的影响较小，因此，真空泵控制模块并不根据墨盒容量的大小来有区别地确定出第一预定时长。

在假定墨盒识别模块所识别出的彩色墨盒都是容积为17毫升的彩色大容量墨盒的情况下，如果墨盒识别模块识别出的是一个彩色墨盒，为了设定出真空泵使一个彩色墨盒内的压力值达到36千帕所需的第一预定时长，则进一步假定彩色墨盒和与彩色墨盒相连通的墨水容器是全空的，即彩色墨盒和墨水容器中分别充满17毫升和100毫升体积的空气，并且连通该全空彩色墨盒和该全空墨水容器的供墨管道以及连通真空泵和该全空墨水容器的负压管道中的空气体积总和为3毫升。因此，包括一个全空的彩色墨盒、一个全空的墨水容器、相应负压管道和供墨管道的空间中的空气体积总和是120毫升，为了使该空间中的气压值达到36千帕，真空泵需要抽吸出该空间中气体体积的65%，即120×65%=78（毫升）。并且本实施例中所采用的真空泵的抽气速率为2.3毫升/秒，因此，真空泵抽吸时长=气体体积数÷抽气速率=78÷2.3，即约为33.9（秒）。所以，对于墨盒识别模块识别出的是一个彩色墨盒的情况，真空泵控制模块中的第一预定时长T1被设定为34秒，则真空泵控制模块控制真空泵进行第一预定时长T1为34秒的运行。

如果墨盒识别模块1941判断安装到墨盒座的彩色墨盒大于或等于两个时，那么在一个彩色墨盒的基础上，每增加一个彩色墨盒，真空泵就需要增加对一个彩色墨盒、一个与该彩色墨盒相连通的墨水容器以及连通该彩色墨盒和该墨水容器的供墨管道进行抽负压。本实施例中，每增加一个彩色墨盒，真空泵1720的工作时间就增加22秒。 

如果墨盒识别模块1941判断安装到墨盒座的是一个黑色大容量墨盒，由于黑色大容量墨盒容积是彩色大容量墨盒容积的两倍，并且在对黑色大容量墨盒灌墨时，需要对两个黑色墨水容器同时抽吸空气，因此，对一个黑色大容量墨盒灌墨时，真空泵抽吸的空气量大致等于对两个彩色大容量墨盒灌墨时所抽吸的空气量。因此，真空泵控制模块1941确定出第一预定时长T1是对两个彩色墨盒进行抽负压的预定时长，即34+22秒，为56秒。

如果墨盒识别模块1941判断安装到墨盒座的墨盒除了一个黑色墨盒，还包括有彩色墨盒，则每增加一个彩色墨盒，真空泵的工作时间就增加22秒。

[余墨判断模块]

余墨判断模块1944用于判断墨水容器的墨水值，在余墨判断模块1944中，将多个墨水毫升值对应地设为逻辑运算数，以下将对此作进一步的说明。

在本实施例中，每个全新的墨水容器中容纳有100毫升墨水，因此，在余墨判断模块1944中，对应地将两个全新的黑色墨水容器的黑色墨水值的初始值预设为200，同时分别将五个全新的彩色墨水容器的彩色墨水值的初始值预设为100。

当黑色墨水容器中的墨水每被灌墨装置完成一次对黑色大容量或小容量墨盒的灌墨时，黑色大容量或小容量墨盒分别被灌注19毫升或17毫升墨水，则余墨判断模块都进行一次对黑色墨水值相应地减去19或17的运算，并且运算结果作为新的黑色墨水值将存储在单片机内置存储器中。当然，墨水值也可以写入到独立于单片机的外置存储器中。新的黑色墨水值用于在下一次的运算中被再次减去19或17。因此，每次灌墨完毕后，黑色墨水容器对于的墨水值被减去一次灌墨操作的灌墨值，从而计算得出新的墨水值。

随着灌墨装置进行了多次灌墨操作后，黑色墨水值被进行了多次相对应的减去19或17的运算，当黑色墨水值大于20且小于30时，余墨判断模块判断黑色墨水容器中的墨水值偏低的，仅能完成这一次的灌墨操作，并输出判断信号。此时，余墨判断模块驱动红绿双色LED灯闪烁红灯，向用户提示墨水容器的墨水将耗尽。并且，在该次灌墨操作结束后，该双色LED灯将长亮红灯，此时，用户需要更换新的黑色墨水容器。最后，用户按住启动按钮达到3秒后，单片机将接收到来自启动按钮的输入信号，驱动长亮红灯的双色LED灯熄灭，并且余墨判断模块将对应的黑色墨水容器的黑色墨水值改写为初始值。

余墨判断模块将黑色墨水值的墨尽限定值设定为20，当黑色墨水值小于20时，余墨判断模块判断出墨水值已经很低，无法完成该次灌墨操作。此时，余墨判断模块控制相应的双色LED灯持续长亮，灌墨装置不能进行后续的灌墨操作，在用户对应地更换了新的墨水容器后，用户按住启动按钮达到3秒后，单片机驱动双色LED灯的红灯熄灭，灌墨装置返回开始状态，并且，余墨判断模块将对应的黑色墨水容器的黑色墨水值改写为初始值。

因此，对于黑色墨水容器，余墨判断模块1944设定了两个墨水余量的阈值范围，一个是墨低阈值范围，即20到30之间，另一个是墨尽阈值范围，即0到20之间，当余墨判断模块1944判断黑色墨水容器的墨水值到达墨低阈值范围时，灌墨装置1100发出的信号即为墨低报警信号，也就是红绿双色LED灯闪烁红灯。当墨水容器的墨水值到达墨尽阈值范围时，灌墨装置1100发出的信号即为墨尽报警信号，也就是双色LED灯将长亮红灯。

类似地，当彩色墨水容器中的墨水每被灌墨装置完成一次对彩色大容量或小容量墨盒的灌墨时，彩色大容量或小容量墨盒分别被灌注9.8毫升或5.7毫升墨水，则余墨判断模块1944都进行一次对彩色墨水值相应地减去9.8或5.7的运算，并且运算结果作为新的彩色墨水值将存储在余墨判断模块的内置存储器中，用于在下一次的运算中再次减去9.8或5.7。

随着灌墨装置进行了多次灌墨操作后，彩色墨水值被进行了多次相对应的减去9.8或5.7的运算，当彩色墨水值大于10且小于15时，余墨判断模块判断出彩色墨水容器的墨水值偏低，仅能完成这一次的灌墨操作，并输出报警信号。余墨判断模块驱动红绿双色LED灯闪烁红灯，向用户提示墨水容器的墨水将耗尽，并且，在该次灌墨操作结束后，该双色LED灯将长亮红灯，此时，用户需要更换新的彩色墨水容器。然后，用户按住启动按钮达到3秒后，单片机将接收到来自启动按钮的输入信号，驱动长亮红灯的双色LED灯熄灭并且余墨判断模块将对应的彩色墨水容器的彩色墨水值改写为初始值。

余墨判断模块1944将彩色墨水值的墨尽限定值设定为10，当彩色墨水值小于10时，余墨判断模块1944判断出墨水值已经很低，无法完成该次灌墨操作，因此，余墨判断模块1944控制相应的双色LED灯持续长亮，灌墨装置不能进行后续的灌墨操作，在用户对应地更换了新的墨水容器后，用户按住启动按钮达到3秒后，单片机驱动双色LED灯的红灯熄灭，灌墨装置返回开始状态。并且，余墨判断模块1944将对应的彩色墨水容器的彩色墨水值改写为初始值。

可见，对于彩色墨水容器，墨低阈值范围是10到15之间，而墨尽阈值范围是0到10之间，余墨判断模块1944根据不同颜色的墨水容器使用对应的墨低阈值范围或墨尽阈值范围进行判断。

[灌墨装置的操作]

当用户需要对墨盒1110H进行灌墨时，用户先根据墨盒1110H所容纳的墨水颜色，将相应底槽1130中的仿真墨盒取出，再将墨盒1110H对应地安装到空的底槽1130中。

参见图1，灌墨装置1100的上壳1140上布置的一个绿色LED灯1921和六个红绿双色LED灯1922能够清楚地指示用户的操作并显示灌墨装置1100运行状况。绿色LED灯1921常亮表示显示灌墨装置1100已接通电源，绿色LED灯闪烁表示灌墨装置1100正对墨盒进行灌墨操作。六个红绿双色LED灯1922分别用于显示一个墨盒及为其提供墨水的墨水容器的灌墨状态，当常亮绿灯时则表示对相应墨盒的灌墨操作正在进行中，当闪烁红灯时则表示相应墨水容器中的墨量已偏低，当常亮红灯时则表示相应墨水容器墨水已经耗尽。

灌墨方法实施例：

以下结合图21说明本发明的灌墨方法的工作流程。

用户按下启动按钮后，灌墨装置启动，绿色LED灯开始闪烁，灌墨装置便自动完成对墨盒的灌墨。

灌墨方法按以下步骤进行：

墨盒安装状态识别步骤S1：

墨盒识别模块判断在各个底槽中是否安装了墨盒或者仿真墨盒，如果微动开关都没有被触压，微动开关输出到墨盒识别模块的信号为“11”，那么墨盒识别模块判断出“底槽空置”，也就是在相应的底槽中，墨盒或者仿真墨盒未被安装好，于是执行步骤S8，墨盒识别模块发出墨盒没有安装到位的报警信号，即控制双色LED灯闪烁红灯，提示用户需要将墨盒或者仿真墨盒安装好。在墨盒或者仿真墨盒被用户安装好后，墨盒识别模块控制双色LED灯闪烁的红灯熄灭，灌墨装置执行下一个步骤。

墨水容器的墨水值是否到达墨低阈值范围的判断步骤S2：

余墨判断模块根据运算出的各个墨水容器的黑色墨水值和彩色墨水值来判断墨水容器的墨水值是否到达墨低阈值范围。当余墨判断模块判断墨水值到达墨低阈值范围时，余墨判断模块发出墨低报警信号，即执行步骤S9，控制相应的双色LED灯闪烁红灯，向用户提示墨水容器中的余墨已不足。

墨水容器的墨水值是否到达墨尽阈值范围的判断步骤S3：

当余墨判断模块判断墨水容器的墨水值不在墨低阈值范围内时，余墨判断模块进一步判断墨水值是否已经到达墨尽阈值范围。余墨判断模块针对黑色墨水值和彩色墨水值进行判断，如果判断墨水值没有到达墨尽阈值范围，则余墨判断模块控制绿色LED灯闪烁，并且控制灌墨装置继续执行后续操作。如果判断出墨水值已经到达墨尽阈值范围，则余墨判断模块执行步骤S10，控制相应的双色LED灯持续长亮，灌墨装置不能进行后续的灌墨操作。在用户对应地更换了新的墨水容器后，也就是执行步骤S11，用户按住启动按钮达到3秒后，单片机驱动双色LED灯的红灯熄灭，灌墨装置返回开始状态。

墨盒识别步骤S4：

利用墨盒识别模块来识别出墨盒的类型和个数，具体来说，就是墨盒识别模块根据微动开关向单片机输出的信号，判断出灌墨装置所安装的墨盒属于黑色墨盒和彩色墨盒中的哪种类型，进而判断出两种类型墨盒的各自个数。

抽负压步骤S5：

真空泵控制模块根据墨盒识别模块的识别信号控制真空泵的运行，真空泵控制模块启动真空泵，真空泵开始对墨盒中的空气进行抽吸，当真空泵控制模块控制真空泵工作的时长达到第一预定时长时，真空泵停止工作，此时，在墨盒中形成负压值大致为-65千帕的负压。

泄压步骤S6：

电磁阀控制模块在判断真空泵控制模块停止工作后，也就是判断真空泵控制模块发出真空泵停止工作的控制信号后，控制电磁阀的运行，也就是电磁阀控制模块控制电磁阀启动，使墨水容器的气体容纳部分处于大气压状态，进而在气体容纳部分与处于负压状态的墨盒内部之间形成压差，墨水容器中的墨水在压差的作用下被灌注到墨盒中。当电磁阀控制模块控制控制电磁阀工作的时长达到第二预定时长时，电磁阀停止工作，此时，墨盒的内部与墨水容器的空气容纳部分中的气压互相平衡，从而在墨盒中已填充足够的墨水。

墨水容器墨水余量计算步骤S7：

在泄压步骤完成后，余墨判断模块根据灌墨装置对黑色大容量或小容量墨盒以及彩色大容量或小容量墨盒的灌墨情况，相应地对黑色墨水值减去19或17以及对彩色墨水值减去9.8或5.7，计算出的黑色墨水值和彩色墨水值被存储在余墨判断模块中以供灌墨装置在下一次的墨水容器的墨水值判断步骤中使用。

至此，灌墨装置完成一次灌墨操作，灌墨装置停止运行。 

由于本发明的灌墨装置中，墨水容器与墨盒通过供墨管道连通，而电磁阀通过泄压管道与墨水容器的顶部连通，泄压时墨水不流经电磁阀，不会在电磁阀上形成墨迹，避免电磁阀堵塞。此外，本实施例的墨盒与墨水容器、电磁阀、真空泵之间管道连接较为简单，所使用的管道数量、长度较短，也有利于降低灌墨装置的生产成本。

本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，例如，灌墨装置可以仅对一个墨盒进行灌墨，这样无需设置仿真墨盒；或者，灌墨装置仅能对一种容量的墨盒进行灌墨，这样也无需对墨盒的容量进行检测，仅需要设置一个微动开关检测墨盒是否安装到位即可；又或者，位置传感器不限于使用微动开关组实现，还可以使用红外线传感器来检测压盖下表面与墨盒座上表面之间是否有墨盒存在，并以此判断墨盒的容积；或者使用光电传感器检测墨盒座上是否正确安装有墨盒等，这些都能实现本发明的目的。

Claims (9)

1.灌墨装置，包括

壳体，所述壳体内容纳有至少一个墨水容器，且所述壳体内还设有墨盒座以及控制器，所述控制器与一真空泵电连接，且所述控制器与一电磁阀电连接；

其特征在于：

所述墨水容器的底部通过供墨管道与安装到所述墨盒座的墨盒连通，且墨水容器的顶部通过负压管道与所述真空泵连通，所述墨水容器的顶部还通过泄压管道与所述电磁阀连通，且所述控制器内设有：

真空泵控制模块，用于根据接收的信号向所述真空泵发出真空泵控制信号；以及

电磁阀控制模块，用于根据所述真空泵控制信号向所述电磁阀发出电磁阀控制信号。

2.根据权利要求1所述的灌墨装置，其特征在于：

所述控制器内还设有余墨判断模块，用于记录每一所述墨水容器的墨水初始值，并在每次灌墨操作后计算所述墨水容器的墨水值，判断所述墨水值是否到达阈值范围，如所述墨水值到达所述阈值范围，发出报警信号。

3.根据权利要求1或2所述的灌墨装置，其特征在于：

所述墨盒座内设有位置传感器，所述位置传感器与所述控制器电连接；

所述控制器内还设有接收所述位置传感器输出的检测信号的墨盒识别模块，用于根据所述位置传感器输出的检测信号判断墨盒是否安装到位，并向所述真空泵控制模块发出信号。

4.根据权利要求1或2所述的灌墨装置，其特征在于：

所述墨水容器的数量为二个以上，所述墨盒座上可拆卸地安装二个以上的墨盒，多个所述墨水容器的顶部通过一根所述负压管道与所述真空泵连通，多个所述墨水容器的顶部通过一根所述泄压管道与所述电磁阀连通。

5.灌墨方法，使用灌墨装置对墨盒进行灌墨，所述灌墨装置设有壳体，所述壳体内容纳有至少一个墨水容器，且所述壳体内还设有墨盒座以及控制器，所述控制器与一真空泵电连接，且所述控制器与一电磁阀电连接；

其特征在于：

所述墨水容器的底部通过供墨管道与安装到所述墨盒座的墨盒连通，且墨水容器的顶部通过负压管道与所述真空泵连通，所述墨水容器的顶部还通过泄压管道与所述电磁阀连通；

该方法包括

将墨盒安装到所述墨盒座后，所述控制器控制所述真空泵启动并对所述墨水容器及所述墨盒进行抽负压的操作；

在所述抽负压操作完毕后，所述控制器控制所述电磁阀开启对所述墨盒并进行灌墨操作。

6.根据权利要求5所述的灌墨方法，其特征在于：

在所述灌墨操作完毕后，所述控制器执行余墨判断步骤，使用记录的墨水容器当前的墨水值减去一次灌墨操作的灌墨值，得到新的墨水值，并判断所述新的墨水值是否到达阈值范围，如到达所述阈值范围，发出报警信号。

7.根据权利要求6所述的灌墨方法，其特征在于：

所述阈值范围包括墨低阈值范围以及墨尽阈值范围；

所述控制器判断所述新的墨水值到达所述墨低阈值范围时，发出的报警信号为墨低报警信号，所述控制器判断所述新的墨水值到达所述墨尽阈值范围时，发出的报警信号为墨尽报警信号。

8.根据权利要求5至7任一项所述的灌墨方法，其特征在于：

所述墨盒座内设有向所述控制器发出检测信号的位置传感器；

执行所述抽负压操作前，所述控制器根据所述位置传感器输出的检测信号判断所述墨盒是否安装到位，若安装到位，则执行所述抽负压操作，否则，发出墨盒没有安装到位的报警信号。

9.根据权利要求8所述的灌墨方法，其特征在于：

所述墨水容器的数量为二个以上，所述墨盒座上可拆卸地安装二个以上的墨盒，多个所述墨水容器的顶部通过一根所述负压管道与所述真空泵连通，多个所述墨水容器的顶部通过一根所述泄压管道与所述电磁阀连通；

所述位置传感器的数量为二个以上，所述控制器通过接收的所述位置传感器输出的所述检测信号判断安装到所述墨盒座上墨盒的数量，所述控制器根据所述墨盒的数量控制所述真空泵的工作时间。