CN1083342C - 其构形适用于打印机的油墨容器 - Google Patents

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Abstract

一种用于喷墨打印机(10)上的可更换油墨容器(12)，这种打印机包括一个其上装有多个喷墨打印头(16)的扫掠印版台(44)。可更换的油墨容器(12)包括一个与多个喷墨打印头(16)中的至少一个打印头形成流体连通的油墨贮存器(22)。还包括一个与油墨贮存器(22)和流体出口(20)相连的外壳(72)。在油墨容器(12)正确地放入喷墨打印机(10)内后，其外壳(72)的平行于扫掠轴(51)的宽度小于非打印区(45，49)的宽度减去剩下的油墨容器(12)的宽度的和。

Description

其构形适用于打印机的油墨容器
本申请号是美国专利申请08/566521的部分继续申请，该申请于1995年提出，标题为“用于油墨供应容器的键控系统”，通过引用结合在本文中。与本申请内容相关的有与本申请一起提出的多个共同转让申请，例如，1997年1月30日提出的标题为“用于油墨供应的电气和射流接口”的专利申请(申请号不详)，代理机构档案号10961158，还有1997年1月30日提出的标题为“其构形适用于小型供应站的油墨容器”的专利申请(申请号不详)，代理机构档案号10961159，以及1997年1月30日提出的题为“用于可更换的油墨容器的电互连”的专利申请(申请号不详)，代理机构档案号10961160，上述申请的所有内容通过引用结合在本文中。
本发明涉及用于向一个喷墨打印头提供油墨的可更换的油墨容器。更为具体地说，本发明涉及的油墨容器是一种其构形适用于打印机，可使打印机的配置具有充分的使用空间，可随时接近的油墨容器，并且减小了打印机占地面积。
喷墨打印机常常利用一个安装在印版台上的喷墨打印头，该印版台来回地移动横过一种打印介质，例如纸张。当打印头横过打印介质时，一个控制系统驱动打印头使其喷出或射出油墨细滴于打印介质上形成图象和文字。
早先使用的打印机其油墨容器可以单独地从打印头上更换。当油墨盒用尽时就将该油墨盒取下另换以新的油墨容器。使用独立于打印头的可更换油墨容器可以容许使用者更换油墨容器而不需更换打印头。打印头是在打印头使用年限终了或接近终了时更换，而不是在油墨容器用尽时。
人们一直希望有一种小型、可靠其构形又符合使用者的人机控制学愿望的打印系统。日常的维护工作，例如调换油墨容器应当可以由绝大多数的打印机使用者很容易地完成。在彩色打印的情况中常常使况用四种或更多种的油墨。例如，CYMK彩色打印使用了青色、黄色、深红色和黑色的油墨。使用对每种颜色油墨的可更换油墨容器的打印机必须将这些容器放在使用者可以随时接近和便于抓握的地方以便于更换。此外，这些打印机应当在打印机的高度和打印机占用面积方面相当的小，以便尽量少占用柜台或书桌的地方以及尽量增大使用者对打印机安置的灵活性。
本发明是一种用于喷墨打印机上的可更换油墨容器，这种打印机包括一个其上装有多个喷墨打印头的扫掠印版台。该扫掠印版台能够沿着一条在打印区部分和在非打印区部分内的扫掠轴移动。对在打印区内的多个喷墨打印头的有选择的驱动可在打印介质上形成图象。可更换的油墨容器包括一个与多个喷墨打印头中的至少一个打印头形成流体连通的油墨贮存器。贮存器包括一个流体出口，该出口接合在一个喷墨打印机相连的相应的流体进口上。可更换的油墨容器还包括一个与油墨贮存器和流体出口相连的外壳。在油墨容器正确地放入喷墨打印机后，外壳的平行于扫掠轴的宽度小于非打印区的宽度减去剩下的油墨容器的宽度的和。
附图中：
图1是一幅打印系统的示意图，图中显示出本发明的油墨容器，该油墨容器与打印系统形成流体互连和电互连。
图2是一个盖已被除去的装有本发明油墨容器的打印机的透视图。
图3是图2中打印机所用的那种油墨供应接纳站的分解图，一个油墨供应容器处在准备插入油墨供应站的位置。
图4是图2中所示打印机的顶视平面示意图。
图5a，5b，5c是本发明油墨容器的一个优选实施例的等角视图。
图6a，6b，6c是本发明油墨容器另一个实施例的等角视图。
图1是一幅包括有本发明油墨容器12的喷墨打印机10的示意图。喷墨打印机10还包括一个油墨容器接纳站14，一个喷墨打印头16和一个打印控制器18。打印工作是由打印机10在打印控制器18的控制下通过从打印头16喷射油墨而完成的。打印头16通过一条连接线19与控制器18相连用以控制油墨的喷射。油墨经由一条流体管道21提供给打印头16，该流体管道21将打印头16流体地连接到接纳站14上。油墨容器12包括一个与流体贮存器22流体相连通的油墨出口20。在一个优选的实施例中，油墨容器12包括一个电触点24，电触点24与一个信息贮存装置26电气连接。
油墨出口20和电触点24使油墨容器12分别可靠地与油墨盒接纳站14相连的一个流体进口28和一个电触点30互连。油墨盒接纳站14使油墨从连在油墨容器12内的流体贮存器22经过流体管道21传递给打印头16。此外，油墨容器接纳站14通过一条连接线32容许在连接于油墨容器12上的信息贮存装置26与打印控制器18之间的信息传递。
图2是在图1中所示的带有本发明的一个或多个油墨容器12的喷墨打印机10的一个实施例的透视图，图中打印机的盖已经除去，油墨容器带有多个示于图1的电触点24和油墨出口20。
打印机10包括一个用于盛装供应的纸张的盘40。当打印操作启动时，使用一个单张纸续纸装置(未示出)从盘40上将一张纸送入到打印机10中。在打印过程中该纸张经过一个打印区42，在那上面，一个装有一个或多个打印头16的扫掠印版台44扫过该纸张，以便在其上打印出一行油墨。当扫掠印版台44印出一系列的油墨行以便在其上形成图案时，该纸张步进地穿过打印区42。
在打印完成后，该纸张被放入在一个输出盘46上，纸张供应盘40和输出盘46的定位可以根据所用的特定的纸张送入机构而加以改变。
扫掠印版台44在一个扫掠机构上穿过打印区42，扫掠机构包括一根滑杆48，在其上扫掠印版台44可以滑动。一个坐标系统50被绘成具有3条互相垂直的轴(X，Y，Z)，其中X轴平行于扫掠印版台44的移动方向，而Y轴处于打印介质步进穿过打印区42的方向。一个定位装置例如一个编码带(未示出)与一个光电探测器一起使用在扫掠印版台44上用以精确地为扫掠印版台44定位。一个连接在扫掠印版台44上并使用通常的传动皮带和皮带轮装置的步进电动机(未示出)用来运送扫掠印版台44横过打印区42。
一根带状电缆(未示出)将电信号传输给扫掠印版台44用以有选择地激发打印头16。当打印头16被有选择地激发时，一种选定颜色的油墨在扫掠印版台44经过打印区42时就被喷射到打印介质上。
图2中所示的扫掠印版台44位于一个非打印部位，即一个靠近打印区部位42设置的维护站45。维护站45维护打印头16使其长时间保证最佳的打印质量。维护站45一般完成下述操作中的一个或多个：a)打印头的起动，b)当打印头不用时将打印头内的孔板和其它开孔遮盖起来，c)将污垢从孔板上擦去，d)防止油墨在孔板的孔中枯干，e)提供一个地方从孔板的孔中出软和粘性的干枯油墨堵塞物。喷墨打印机10的维护站在授与Burke等人的题为“自动清洗一个热喷墨印版台的打印头的方法和设备”的美国专利第5300958号中有较有详细的讨论，该专利已转让给本发明的受让人，其内容通过引用结合在本文中。
本发明涉及油墨容器12，这种容器将油墨提供给打印头16以备喷射到打印介质上。该容器12被称作一种离轴油墨供应器因为油墨供应是与一条沿着X轴的扫掠轴线间隔开的，该X轴由扫掠印版台44所限定。这个离轴油墨供应系统包括一个油墨容器接纳站14用以接纳油墨容器12。这些油墨容器12，在彩色打印的情况下常常是每一种颜色一个单独的油墨容器而一个专门的容器用于黑色油墨。例如，图2所示一个优选实施例的油墨容器12中就有一个用于黑色油墨的油墨容器54，一个用于黄色油墨的油墨容器56，一个用于深红色的油墨的油墨容器58和一个用于青色油墨的油墨容器60。该接纳站14包括一个机械接口，一个流体接口和一个电气接口。油墨容器12一般沿着一个坐标系统50中的Z轴的方向插入到接纳站14中，该轴大致垂直于扫掠轴(X轴)和介质在步进穿过打印区时所沿方向的Y轴。一旦油墨容器12正确地插入和锁定就位。这些电、机械和流体接口对打印机10的任务就完成了。油墨通过接纳站14内的这些流体接口流经一条流体管道21例如软管，该流体管道将油墨容器54，56，58和60与打印扫掠印版台44上的相应的打印头16流体地相连接。
图3显示出一个本发明的油墨容器12正处于准备插入打印机10的接纳站14中的位置。油墨容器12含有一定量的介质打印流体例如油墨。油墨容器12还包括油墨出口20，多个电触点24，对准装置62和锁定装置64。油墨容器12上的对准装置62用来帮助对准油墨容器12以便该容器插入到接纳站14中。对准装置62与接纳站14上相应的对准装置66相配合。这些对准装置62和66除了一个对准功能之外还提供一个键控作用以保证油墨容器12所含有的油墨具有正确的参数例如正确的颜色以与特定的打印机10相协调。键控和对准装置在1995年12月4是申请的题为“用于油墨供应容器的键控系统”的共同待批专利申请08/566521中有更为详尽的讨论，该专利申请转让给本发明的受让人并通过引用结合在本文中。
一旦该适当的油墨容器12正确地对准和插入接纳站14后，一个锁定装置68啮合油墨容器12上相应的锁定装置64将容器锁定在接纳站14内。当油墨容器12正确地锁定在接纳站14内时，一个与接纳站14相连的流体进口28啮合油墨容器12上相应的油墨出口20以使流体从油墨容器12流至打印机10最后至打印头16以便在打印介质上打印。
油墨容器12插入到接纳站14形成油墨容器12和接纳站14之间的电互连。与油墨容器12相连的电触点24啮合与接纳站14相连的电触点30，从而容许信息在接纳站14和油墨容器12之间的传递。这些电触点24在油墨容器12上的定位确保了在接纳站14和油墨容器12之间高度可靠的电接触。
图4显示出图2中所示打印机10的顶视平面示意图。该图仅是为了显示打印机10和大概布置，并不是打印机的一幅精确的或合比例的结构图。打印机10包括一个介质运送部分47，打印区部分42，维护站45，油墨容器12和一个超程部分49。介质运送部分47包括纸盘40和输出盘46，该两盘设置在打印区42的前方。沿着如由坐标系统50中X轴代表的扫掠轴51，邻接打印区42是一个维护站45。一个优选实施例中的维护站设置在打印区的右方(从面向打印机10前面观看)。沿着扫掠轴51邻接打印区42但位于维护站45对面的是超程部分49。
超程部分49是由于印版台44运行超过打印区42的任一侧造成的，因为每个打印头16必须放置在打印介质的任一边缘。多个打印头16中的每一个都沿着扫掠轴51设置在印版台44内。因此，为了将与每个打印头相连的各个喷头放置在打印介质的任一边缘处，打印印版台必须在打印区42的任一侧超程，也就是超出打印介质之外。在打印机10左侧的超程部分49的宽度大致等于最右面的打印头喷嘴与印版台44左边沿之间隔的距离。
在图4所示的实施例中，油墨容器12设置在维护站45的前方。在该优选的实施例中，每个油墨容器54，56，58和60都是并排地沿着一条平行于扫掠轴51的线设置的。
每个油墨容器54，56，58和60都设置成其宽度是沿着扫掠轴51(即X轴)的方向，而其长度是沿着垂直于宽度的方向，而其高度则垂直于长度和宽度。油墨容器54、56，58和60可以全都具有一个相同的宽度如图2中所示，或者这些油墨容器54，56，58和60中的一个或多个可以根据所需要的油墨容器的容量而具有较大或较小的宽度。例如，在图2中所示的四色打印机10的情况中，如果由油墨容器54供应给打印头16的黑色油墨比由油墨容器56，58，和60所分别供应的黄色、深红色和青色油墨消耗得更快，那么一个较大的油墨容器(未显示)可以替代油墨容器54。这个较大的用于黑色油墨的油墨容器是为了使用者的方便而提供的以减少更换油墨容器的次数。
油墨容器54，56，58和60是处于相间隔开的关系，大致平行于扫掠轴51以使使用者可以见到每一个油墨容器12及容易接近每个容器12以便更换容器12。此外，维护站45位于打印区42的右侧，因为维护站沿着扫掠轴51的宽度通常大于超程部分49沿着扫掠轴51的宽度。基于同样理由，印版台44通常除在打印区42的左侧具有一个超程部分49之外也在打印区42的右侧超程。然而，维护站45趋向于具有一个比超程部分49更大的在扫掠轴51上的宽度，这是因为印版台44通常需要完全移出打印区42之外，以便为打印头进行维护。
将维护站置于打印区42的右侧为安置油墨容器12提供了一个较大的地方，油墨容器12被安置在右侧是为了惯用右手的人更容易接触到。油墨容器安置在右侧为惯用右手的使用者提供方便是因为绝大多数的使用者惯用右手。另外，将油墨容器置于右侧连同维护站45也置于右侧容许具有更多的地方来安置油墨容器12而不会在平行于扫掠轴51的方向上增加打印机的总宽度。
图5a，5b，和5c显示出本发明一个较佳的油墨容器12的等角图。油墨容器12包括有一个外表面或外壳72，该外壳具有一个相对于油墨容器12插入到接纳站14方向的前边缘74和一个后边缘76。
外表面72在油墨容器12的前边缘74上限定了一个进入一个空腔的开孔82，如图5C所示。一个与其相连并具有多个电触点24(图1中所示)的贮存装置26被安装在该空腔内。这些电触点配置成当油墨容器12正确地插入打印机10时与接纳站14相连的相应电触点相啮合。
设置在前边缘74上的还有一个流体出口20。流体出口20配置成与接纳站14上的相应流体进口28相啮合以便在油墨容器12和打印机10之间形成一个流体互连。
油墨容器12上设置有对准装置62和锁定装置64。对准装置62帮助油墨容器12插入接纳站14内。一旦油墨容器12插入到接纳站14内后，锁定装置64就啮合弹簧68将油墨容器12固定在接纳站14内(见图3)。此外，抓握装置86设置在油墨容器12的后边缘76处。
油墨容器12具有一个与其相关的高度和长度，在图5b中分别以字母h和1代表。长度1是处在大致垂直于扫掠轴51的方向，而高度h处在大致垂直于扫掠轴51和长度1的方向。油墨容器12具有一个相关的宽度，在图5c中以字母W代表。宽度W处在大致平行于扫掠轴51的方向。
油墨容器12的宽度W被选定为小于维护站45的宽度中减去剩下的油墨容器12的各个宽度W。例如，如果所有的油墨容器12具有同样的宽度W，那么每个油墨容器12的宽度应小于维护站51的宽度除以油墨容器12的数目。因此，如果每个容器12的宽度为W，则所有容器12在宽度方向上并排排列的联合宽度应小于维护站45的宽度。油墨容器12宽度的尺寸应根据维护站45的宽度而定以便维持一个打印机10沿着扫掠轴51具有较小的总宽度。在图5a，5b和5c显示的较佳实施例中，油墨容器12的宽度W大约为15毫米(mm)。
油墨容器12的长度1是根据人类的人机工程学或使用者抓握该油墨容器12的能力而选定的。在该较佳实施例中，油墨容器12的长度1是这样选定的，即大多数的使用者都能以姆指和食指横跨油墨容器的长度1抓握该油墨容器。在该较佳实施例中，长度1是为百分之五的女性使用者用姆指和食指抓握以符合抓握宽度或人体测量学的极限而选定的。因此，百分之95的女性使用者都能够用姆指和食指在长度方向上抓握油墨容器12。在这较佳实施例中，油墨容器12的长度大约为70毫米。
油墨容器12的高度h是根据在对使用者的方便和保证最佳打印质量之间的折衷方案要而选定的。油墨容器12应当尽量的大以使更换的次数减至最少，但也应足够的小从而使油墨容器12在老化作用(例如VTR损失)降低打印质量之前就已用尽。在一个较佳的实施例中，油墨容器12被选定为具有85毫米的高度，这样的高度容许至少一个油墨容器具有大约80立方厘米(cc)的油墨容量而三个油墨容器具有大约30立方厘米(cc)的油墨容器。一个大容量使用者通常在2至6个月的期间内耗费掉80cc的黑色油墨和30cc的各种颜色的油墨。将油墨容器12的尺寸定在六个月之前就把油墨用完可以帮助保证最佳的打印质量。最后，高度H应当选择成打印机10的总的高度应保持成尽量地小以便使打印机10的总的尺寸保持至最小。
图6a，6b和6c显示本发明的油墨容器12的另一个较佳实施例的等角图。图6a，6b和6c中的油墨容器除了具有较大的宽度W，能容许该容器12装纳更大容量的油墨之外，与图5a，5b和5c中所示的油墨容器12相似。在图6a，6b和6c中凡是与图5a，5b和5c中的结构相似的结构都使用相似的标号和字母。
在图6b中油墨容器12的高度和长度分别以字母H’和L’表示。长度L’处于大致垂直于扫掠轴51的方向而高度H’是处于大致垂直于扫掠轴51和长度L’的方向。在图6C中油墨容器12的宽度由字母W’表示。宽度W’处于大致平行于扫掠轴51的方向。
在一个较佳实施例中，油墨容器12具有一个85毫米的选定高度H’，一个大约32毫米(mm)的宽度W’和一个大约73毫米的长度。这个较佳的油墨容器具有一个大约为80立方厘米(cc)的容量。与图5a，5b和5c所示的油墨容器相似，在外表面72’上限定有一个空腔82’。具有电触点26’的空腔82’和流体出口20’都被设置在相对于对准装置62’的相同位置上，从而容许或是较小的30cc或是较大的80cc的油墨容器12都可插入到同样的槽内。通过在维护站14内容许至少一条槽接纳不同宽度的油墨容器12为使用者带来很大的方便。例如，如果打印机的某种用途使用的一种颜色的速率快于其它的颜色，则使用者可以使用一个较大容量的油墨容器12从而减少了更换的次数。通常，黑色油墨的使用速率较高，因此黑色的油墨容器槽的间距较大以便容纳不同宽度的油墨容器12。
本发明的油墨容器12在油墨容器12和油墨容器接纳站14之间提供了可靠的电和流体的互连。各油墨容器12的尺寸定成能装在至少部分由维护站45限定的一个空间内有助于维持打印机10的较小的总宽度。此外，将油墨容器12安置成平行于扫掠轴51和在维护站45的前方和在纸盘40和46的右面保证了它容易接近以便于更换油墨容器12。最后，使油墨容器12的定向采取大致为直立的定向而流体和电互连位于前边缘上，这样的配置十分方便，使油墨容器12易于插入和取出。

Claims (10)

1.一种用于喷墨打印机(10)上的可更换的油墨容器(12)，这种打印机包括一个其上装有多个喷墨打印头(16)的扫掠印版台(44)，该扫掠印版台(44)能够沿着一条在打印区部分(42)和在非打印区部分(45，49)内的扫掠轴(51)移动，对在打印区(42)内的多个喷墨打印头(16)的有选择的驱动可在打印介质上形成图像，该可更换的油墨容器(12)包括：
一个与多个喷墨打印头(16)中的至少一个打印头形成流体连通的油墨贮存器(22)，贮存器(22)包括一个流体出口(20)，该出口接合在一个与喷墨打印机(10)相连的相应的流体进口(28)上；
一个与油墨贮存器(22)和流体出口(20)相连的外壳(72)，在油墨容器(12)正确地放入喷墨打印机(10)后，外壳(72)的平行于扫掠轴(51)的宽度小于非打印区(45，49)的宽度减去剩下的油墨容器(12)的宽度的和。
2.如权利要求1所述的可更换的油墨容器(12)，其特征在于，其中外壳(72)的宽度尺寸必须使所有的与每个喷墨打印头(16)相连的油墨容器(12)的合并宽度小于非打印区部分(45，49)的平行于扫掠轴(51)的宽度。
3.如权利要求1所述的可更换的油墨容器(12)是一组多个的油墨容器(12)，其中的每一个容器与多个喷墨打印头(16)中的每一个打印头相连接，其中每个油墨容器(12)的外壳(72)平行于扫掠轴(51)的宽度尺寸必须使每个油墨容器(12)的组合宽度小于非打印区部分(45，49)平行于扫掠轴(51)的宽度。
4.如权利要求3所述的可更换的油墨容器(12)，其特征在于，其中每个油墨容器(12)的宽度是不相同的。
5.如权利要求1所述的可更换的油墨容器(12)，其特征在于，其中外壳(72)的垂直于扫掠(51)宽度方向的方向上的长度是根据人类抓握能力设定的。
6.如权利要求5所述的可更换的油墨容器(12)，其特征在于，其中外壳(72)的长度是根据人类在姆指和食指之间的抓握能力设定的。
7.如权利要求5所述的可更换的油墨容器(12)，其特征在于，其中外壳(72)的垂直于扫掠轴(51)和宽度方向的方向上的长度为小于75毫米。
8.如权利要求1所述的可更换的油墨容器(12)，其特征在于，其中外壳(72)具有一个宽度(平行于扫掠轴(51)的方向)，一个深度，和一个高度，其高度大于宽度，其深度大于宽度。
9.如权利要求1所述的可更换的油墨容器(12)，其特征在于，其中外壳(72)在平行于扫掠轴(51)的方向上的宽度小于40毫米，而其长度小于75毫米。
10.一种在打印介质上形成图象的喷墨打印系统(10)，该喷墨打印系统(10)包括：
一个用以沿着一条在一个打印区部分(42)和在邻接打印区部分(42)的一个超程部分(45，49)内的扫掠轴(51)移动的扫掠印版台(44)；
多个构形成能插入到扫掠印版台(44)内的喷墨打印头(16)，在打印区(42)内有选择地起动该多个喷墨打印头(16)即可在打印介质上形成图象；
多个构形成能安装在一个靠近超程部分(45，49)设置的供应站(14)内的可更换的油墨容器(12)，该多个可更换油墨容器(12)在供应站(14)内有一定的对接位置，每个油墨容器(12)与多个喷墨打印头(16)中的一个相应的喷墨打印头(16)流体相连通，在对接位置上的多个油墨容器(12)各自沿着一条平行于扫掠轴(51)的线排列并且各有一个平行于扫掠轴(51)的宽度，该宽度必须足够的小使该多个油墨容器(12)的组合宽度不大于超程部分(45，49)的宽度。
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