CN108501536A - 一种打印墨盒 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种打印墨盒，其中第一分隔壁将壳体的内腔分隔为墨水腔和连通腔，墨水腔和连通腔通过第一连通通道连通，缓冲腔设置在连通腔中，缓冲腔上的开口通过连通腔连通第一连通通道，缓冲室和气液交换装置设置在缓冲腔中，且缓冲室在上，第一导气通道设置在壳体中并连通外界大气与缓冲室，气液交换装置具有毛细通道，缓冲室通过毛细通道连通开口。本发明的打印墨盒性能稳定，结构简单、打印流畅、墨水容量大、残墨量少，减少浪费并减少环境污染。

Description

一种打印墨盒

技术领域

本发明涉及电子产品技术领域，特别涉及打印技术领域，具体是指一种打印墨盒。

背景技术

喷墨打印是一种比较成熟并且被广泛应用的打印技术，无论是采用气泡式还是压电式打印技术，喷墨打印系统一般需要用某种方法稳定且可控地将被打印的液体介质输送给打印头。常用的方法是在墨盒内制造一定的负压，打印时墨盒中的墨水在打印头抽吸力的作用下被输送至打印头，同时，负压能有效地将墨水保持在墨盒中而不泄漏。

墨盒中制造负压可以用各种方法，比如，用机械阀门的方法制造墨盒中的负压，用多孔材料吸收墨水的方法制造墨盒中的负压等。

因为喷墨打印通常对墨盒中负压控制的精度要求较高，实际应用中前一种方法对机械阀门的精度要求很高，同时墨盒中的墨水被打印输出后需要补充空气以维持压力稳定，但补充空气的同时不能让墨水从墨盒中泄漏出去，所以实际上墨盒的设计相当复杂。

用多孔材料吸收墨水的方法制造负压的墨盒在实际使用中有残墨量高的缺点，通常用海绵做储墨材料的墨盒的残墨量占注入墨水量的30-40％，残墨量高一方面浪费了昂贵的墨水，另一方面会造成严重的环境污染。专利号为US6,394,591 B1的美国专利透露了一种用纤维制造的储墨材料填充墨盒，同时采用将不同吸墨能力的纤维储墨材料进行组合使用的方法来部分降低残墨量。现在市场上还普遍使用一种墨盒，这种墨盒在上述储墨材料的基础上增加一个墨水腔，墨水腔中的负压使上层低吸墨能力的储墨材料处于半干状态，当储墨材料中的墨水被消耗到一定程度时，墨水腔中的墨水通过与储墨材料中的空气进行气液交换的方法被补充到储墨材料中，外界空气通过储墨材料在气液交换的过程中被补充到墨水腔中，从而使墨盒保持负压相对稳定的同时防止墨水泄漏。这种墨盒从总体上降低了残墨量，但始终不能解决下层高吸收储墨材料中的残墨问题，同时，墨盒填充储墨材料后墨水容量都会大大减小。

因此，希望提供一种打印墨盒，其结构简单、打印流畅、性能稳定、墨水容量大，残墨量少，减少浪费并减少环境污染。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺点，本发明的目的在于提供一种打印墨盒，其结构简单、打印流畅、性能稳定、墨水容量大。

本发明的另一目的在于提供一种打印墨盒，其残墨量少，减少浪费并减少环境污染。

为达到以上目的，本发明的打印墨盒包括壳体和出墨装置，所述壳体的内腔中设置有墨水腔，所述出墨装置设置在所述墨水腔的底部，其特点是，所述打印墨盒还包括：

第一分隔壁，所述第一分隔壁设置在所述的壳体的内腔中从而将所述的壳体的内腔分隔为所述墨水腔和连通腔；

第一连通通道，所述第一连通通道设置在所述第一分隔壁和所述壳体的顶部之间、或设置在所述壳体的顶部、或设置在所述第一分隔壁的上部中从而连通所述墨水腔和所述连通腔；

缓冲腔，所述缓冲腔设置在所述连通腔中，所述缓冲腔上设置有开口，所述开口通过所述连通腔连通所述第一连通通道；

缓冲室，所述缓冲室设置在所述缓冲腔中；

第一导气通道，所述第一导气通道设置在所述壳体中并连通外界大气与所述缓冲室；以及

气液交换装置，所述气液交换装置设置在所述缓冲腔中，所述缓冲室位于所述气液交换装置上，所述气液交换装置具有毛细通道，所述缓冲室通过所述毛细通道连通所述开口。

本发明中提到的墨水泛指用于打印的液体介质，可以是喷墨打印系统中使用的墨水或油墨，也可以是3D打印系统中使用的任何液体，包括但不限于打印后可以被光固化的液体、金属纳米颗粒溶液、生物质溶液等。

所述气液交换装置能进行气液交换并维持墨盒内的压力相对稳定，从而使打印流畅，并防止墨水泄漏。其工作原理是，当墨水腔中的墨水在打印过程中被消耗的时候，墨水腔内的压力下降，进而连通腔内的压力也下降，连通腔与缓冲室之间的压差增大，当压差达到一定程度时，浸润气液交换装置中毛细通道的墨水在压差的推动下向连通腔一端移动，缓冲室中的空气进入连通腔，然后通过第一连通通道进入墨水腔，随着进入墨水腔的空气量增加，连通腔与缓冲室之间的压差减小，在毛细力的作用下墨水重新浸润毛细通道，从而阻止缓冲室中的空气继续进入连通腔。由此，所述气液交换装置保持墨水腔及连通腔内的压力相对稳定，同时利用墨水腔及连通腔与缓冲室之间的压差防止墨水泄漏。当墨盒温度下降时，墨水腔中的空气收缩形成负压，外界空气通过类似的原理进入墨水腔从而使墨水腔内的压力相对稳定。当墨水腔内与外界形成较大正压差时，如空运或墨水腔被加热，墨水腔内的空气膨胀，墨水腔内的空气通过第一连通通道、连通腔、气液交换装置、缓冲室，经第一导气通道排至外界，同时连通腔中的墨水会通过毛细通道被强制压入到缓冲室，但即使连通腔中的墨水全部进入缓冲室，由于连通腔内墨水的体积有限，也不会通过第一导气通道泄露至外界，当外界环境恢复正常时，墨水腔对外界形成负压差，这时临时储存在缓冲室中的墨水会返回连通腔中。

在需要的时候，连通腔中和用于浸润气液交换装置的墨水可以被其它液体替代，如水、油脂、有机溶剂或溶液。采用不同的液体可以改变墨水腔和缓冲室之间的压差，也可以减少贵重墨水的用量。

所述第一连通通道可以是任何合适的连通通道，较佳地，所述第一连通通道为通孔、管状结构或曲折的迷宫结构。

所述毛细通道的内壁可以采用任何合适的材料制成，较佳地，所述毛细通道的内壁由选自金属、陶瓷、天然高分子材料、合成高分子材料和多孔材料中的至少一种制成。材料的选择应根据墨水的性能和打印系统的要求决定，选择的材料应不被墨水腐蚀、不与墨水反应、不损害墨水的稳定性。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的内壁由耐腐蚀不锈钢制成。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的内壁由尼龙制成。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的内壁由陶瓷和聚丙烯塑料制成。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的内壁由聚丙烯塑料制成。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的内壁由聚丙烯塑料和耐腐蚀不锈钢制成。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的内壁由引水芯和聚丙烯塑料制成。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的内壁由引水芯制成。引水芯可以由纤维经胶水或化学方法粘结而成。纤维的成份可以为棉、聚酯、尼龙、聚烯烃、亚克力等。胶水可以为亚克力、聚氨酯等。引水芯也可以由皮芯结构、偏芯结构或并列结构的双组份纤维用物理或者化学的方法粘结制成，或者由聚烯烃、聚酯等塑料粉末、金属粉末或陶瓷粉末烧结而成的多孔材料制成。

所述毛细通道可以具有任何合适的形状，可以是直的，也可以是弯的，这里主要指墨水流经的线路，即毛细通道的长度方向的设置，较佳地，所述毛细通道为直线形、非直线形或它们的组合。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道为直线形。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道为非直线形。

所述非直线形可以具有任何合适的形状，较佳地，所述非直线形为斜线形、螺旋形、双螺旋形或它们的组合。在本发明的一具体实施例中，所述非直线形为斜线形。在本发明的一具体实施例中，所述非直线形为螺旋形。

所述毛细通道的横截面可以具有任何合适的形状，较佳地，所述毛细通道的横截面为圆形、椭圆形、环形、多边形或它们的组合。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的横截面为圆形。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的横截面为半圆形。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的横截面为正方形。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的横截面为环形。

所述毛细通道的长度为墨水沿毛细通道流经的路程，可以根据需要确定。为适应不同墨水、不同墨盒结构设计和不同打印系统对墨水腔内压力的要求，较佳地，所述毛细通道的长度为0.05毫米至250毫米，更佳地，所述毛细通道的长度为0.5毫米至15毫米。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的长度为10毫米。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的长度为1毫米。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的长度为1.5毫米。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的长度为250毫米。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的长度为6毫米。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的长度为8毫米。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道的长度为5毫米。

所述毛细通道的厚度为所述毛细通道的最小横截面的最大内切圆的直径，所述厚度可以根据需要确定，为适应不同墨水、不同墨盒结构设计和不同打印系统对墨水腔内压力的要求，较佳地，所述厚度为0.03毫米至1毫米，更佳地，所述厚度为0.05毫米至0.5毫米。在本发明的一具体实施例中，所述厚度为0.2毫米。在本发明的一具体实施例中，所述厚度为0.5毫米。在本发明的一具体实施例中，所述厚度为0.1毫米。在本发明的一具体实施例中，所述厚度为0.05毫米。在本发明的一具体实施例中，所述厚度为1毫米。在本发明的一具体实施例中，所述厚度为0.3毫米。在本发明的一具体实施例中，所述厚度为0.12毫米。在本发明的一具体实施例中，所述厚度为0.25毫米。

所述毛细通道的宽度为所述毛细通道的最小横截面的最远的两点间的距离，具体的距离可以根据需要确定，为适应不同墨水、不同墨盒结构设计和不同打印系统对墨水腔内压力的要求，较佳地，所述距离为0.03毫米至50毫米，更佳地，所述距离为0.05毫米至15毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为0.2毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为0.5毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为2.3毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为48毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为8毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为2毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为1.5毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为0.3毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为0.12毫米。在本发明的一具体实施例中，所述距离为1毫米。

所述气液交换装置可以具有任何合适的结构，在本发明的一具体实施例中，所述气液交换装置还具有芯体，所述毛细通道设置在所述芯体中。

所述芯体可以具有任何合适的结构，较佳地，所述芯体包括第一芯体和第二芯体，所述第二芯体中设置有通孔，所述第一芯体插接在所述通孔中，所述毛细通道设置在所述通孔和所述第一芯体之间或在所述第一芯体中。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道设置在所述第一芯体中。在本发明的一具体实施例中，所述毛细通道设置在所述通孔和所述第一芯体之间。

所述毛细通道可以采用任何合适的结构形成，在本发明的一具体实施例中，所述通孔的截面与所述第一芯体的截面不相同从而在所述第一芯体和所述通孔之间形成所述毛细通道。

例如，所述第一芯体的外壁上设置有凹槽，所述凹槽抵靠所述通孔的内壁从而在所述第一芯体和所述通孔之间形成所述毛细通道。或者也可以在所述通孔的内壁上设置凹槽，所述凹槽抵靠所述第一芯体的外壁从而在所述第一芯体和所述通孔之间形成所述毛细通道。

所述第一芯体的横截面的外形轮廓可以具有任何合适的形状，较佳地，所述第一芯体的横截面的外形轮廓为圆形、椭圆形、多边形或它们的组合。在本发明的一具体实施例中，所述第一芯体的横截面的外形轮廓为圆形。在本发明的一具体实施例中，所述第一芯体的横截面的外形轮廓为正方形。

所述第二芯体的横截面的外形轮廓可以具有任何合适的形状，较佳地，所述第二芯体的横截面的外形轮廓为圆形、椭圆形、多边形或它们的组合。在本发明的一具体实施例中，所述第二芯体的横截面的外形轮廓为圆形。在本发明的一具体实施例中，所述第二芯体的横截面的外形轮廓为长方形。

所述毛细通道的数目可以根据需要确定，较佳地，所述毛细通道的数目为多个，多个所述毛细通道串联和/或并联。在本发明的一具体实施例中，多个所述毛细通道串联。在本发明的一具体实施例中，多个所述毛细通道并联。

所述的缓冲腔的外壁和所述的连通腔的内壁之间的最大距离可以根据需要确定，较佳地，所述的缓冲腔的外壁和所述的连通腔的内壁之间的最大距离为0.1毫米-5毫米，更佳地，0.5毫米至3毫米，最佳地，1毫米至2毫米。在本发明的一具体实施例中，所述最大距离为0.5毫米；在本发明的一具体实施例中，所述最大距离为5毫米；在本发明的一具体实施例中，所述最大距离为0.1毫米；在本发明的一具体实施例中，所述最大距离为1.5毫米；在本发明的一具体实施例中，所述最大距离为3毫米；在本发明的一具体实施例中，所述最大距离为2毫米。

所述开口可以设置在所述缓冲腔的任何合适的位置，较佳地，所述开口设置在所述缓冲腔的下部的侧面；或者，所述开口设置在所述缓冲腔的底部且所述的缓冲腔的底部和所述连通腔的底部之间存在空隙。在本发明的一具体实施例中，所述开口设置在所述缓冲腔的下部的侧面，并朝向所述墨水腔。在本发明的一具体实施例中，所述开口设置在所述缓冲腔的下部的侧面，并背向所述墨水腔。在本发明的一具体实施例中，所述开口设置在所述缓冲腔的底部且所述的缓冲腔的底部和所述连通腔的底部之间存在空隙。

为了进一步防止气液交换装置由于打印墨盒的摆放位置而易干堵塞的问题，在本发明的一具体实施例中，所述开口设置在所述的缓冲腔的底部且所述的缓冲腔的底部和所述的连通腔的底部之间存在所述空隙，所述打印墨盒还包括隔断体，所述隔断体从所述的缓冲腔的底部朝向所述的连通腔的底部延伸从而所述空隙通过所述隔断体和所述的连通腔的底部之间的间隙连通所述连通腔的其余部分。

所述隔断体可以是任何合适的部件，在本发明的一具体实施例中，所述隔断体是隔断板。

为了方便在墨水腔中形成负压或对出墨口进行瞬间的高正压冲击以便对打印头进行清洗，在本发明的一具体实施例中，所述打印墨盒还包括注气口和弹性空心囊体，所述注气口设置在所述壳体上，所述弹性空心囊体设置在所述墨水腔中并连通所述注气口从而通过所述注气口连通所述外界大气。弹性空心囊体可以安装在墨水腔中任何合适的位置，比如顶部、底部或侧面。

所述弹性空心囊体可以是任何合适的弹性空心囊体，在本发明的一具体实施例中，所述弹性空心囊体是橡胶气囊。

所述第一分隔壁可以具有任何合适的结构，在本发明的一具体实施例中，所述第一分隔壁包括竖向分隔壁和横向分隔壁，所述竖向分隔壁和所述横向分隔壁相互连接且分别连接所述壳体的内壁。或者，还可以，在本发明的一具体实施例中，所述第一分隔壁为竖向分隔壁，所述竖向分隔壁连接所述壳体的内壁，即不存在横向分隔壁。

所述第一导气通道可以是任何合适的导气通道，较佳地，所述第一导气通道为导气孔、导气管、或迷宫导气槽。在本发明的一具体实施例中，所述第一导气通道为导气孔。在本发明的一具体实施例中，所述第一导气通道为导气管。

所述墨水腔可以具有任何合适的结构，在本发明的一具体实施例中，所述打印墨盒还包括：

第二分隔壁，所述第二分隔壁设置在所述墨水腔中从而将所述墨水腔分隔为两个墨水容纳腔，所述出墨装置设置在远离所述连通腔的所述墨水容纳腔的底部；以及

第二连通通道，所述第二连通通道设置在所述第二分隔壁和所述壳体的底部之间或设置在所述第二分隔壁的下部中从而连通两个所述墨水容纳腔。

上述第二分隔壁的设置有助于减少墨水对墨水腔的摩擦以及增强墨水腔的强度。

所述出墨装置可以采用任何合适的出墨装置，可以根据与之匹配的打印头或墨水输出管路进行设计，可以是由弹簧、圆球和橡胶制成的顶开式阀门，或者是由海绵、粘结纤维制成的导墨材料，或者是金属制成的滤网、或者是由高分子材料制成的能传导和过滤墨水的滤膜、或者是一层封住出墨口在墨盒储运过程中防止墨水从出墨口泄漏的薄膜，出墨装置可以用机械方式卡接在墨盒上，也可以用超声波焊接、热焊接或胶水粘接。

为了提高本发明的打印墨盒的防墨水泄漏能力，在本发明的一具体实施例中，所述第一导气通道设置在所述的壳体的顶部中，所述打印墨盒还包括：

第三分隔壁，所述第三分隔壁设置在所述的壳体的内腔中从而和所述第一分隔壁一起将所述的壳体的内腔分隔为所述墨水腔、所述连通腔和导气腔；

第二导气通道，所述第二导气通道设置在所述的壳体的顶部中；

第三导气通道，所述第三导气通道设置在所述的壳体的底部中，所述导气腔通过所述第三导气通道气路连通所述外界大气；以及

第三连通通道，所述第三连通通道设置在所述的壳体的顶部中且连通所述第一导气通道和所述第二导气通道。

所述第二导气通道和所述第三导气通道的构成类似上述的第一导气通道的构成。

所述第三连通通道可以具有任何合适的构成，在本发明的一具体实施例中，所述打印墨盒还包括密封件，所述的壳体的顶部的外表面上设置有连通凹槽，所述密封件密封在所述连通凹槽上从而在所述密封件和所述连通凹槽之间形成所述第三连通通道，所述密封件还密封在所述第一导气通道和所述第二导气通道上。

为了便于墨水腔注墨，在本发明的一具体实施例中，所述打印墨盒还包括注墨口，所述注墨口设置在所述的壳体的顶部中并连通所述外界大气与所述墨水腔。

本发明的有益效果主要在于：

1、本发明的打印墨盒通过第一分隔壁将壳体的内腔分隔成墨水腔和连通腔，墨水腔和连通腔通过第一连通通道连通，然后在连通腔中设置缓冲腔，缓冲腔中设置气液交换装置和缓冲室，通过气液交换装置的毛细通道连通缓冲室和连通腔，壳体上设置第一导气通道并连通外界大气和缓冲室，通过气液交换装置进行气液交换并维持墨水腔内的压力相对稳定，使得即便墨水腔内压力过大，也不会导致墨水泄露。当处于待机状态的墨盒受热时，这种结构使墨水腔内的空气首先被排出，避免墨水从墨水腔转移至连通腔。

2、本发明的打印墨盒通过第一分隔壁将壳体的内腔分隔成墨水腔和连通腔，墨水腔和连通腔通过第一连通通道连通，然后在连通腔中设置缓冲腔，缓冲腔中设置气液交换装置和缓冲室，通过气液交换装置的毛细通道连通缓冲室和连通腔，壳体上设置第一导气通道并连通外界大气和缓冲室，通过气液交换装置进行气液交换并维持墨水腔内的压力相对稳定，性能稳定，气液交换装置不会因为打印墨盒的摆放位置而易干堵塞。

3、本发明的打印墨盒通过气液交换装置进行气液交换并维持墨水腔内的压力相对稳定，从而使墨盒结构简单，但打印流畅，性能稳定。

4、本发明的打印墨盒结构简单、不使用储墨材料，因此，本发明的打印墨盒墨水容量大、残墨量少，减少浪费并减少环境污染。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。

附图说明

图1是本发明的打印墨盒的第一具体实施例的内部结构示意图。

图1A是图1所示的第一具体实施例的气液交换装置的主视剖视示意图。

图1B是图1所示的第一具体实施例的包括出墨装置的一部分的主视剖视示意图。

图2是本发明的打印墨盒的第二具体实施例的内部结构示意图。

图2A是图2所示的第二具体实施例的气液交换装置的主视剖视示意图。

图2B是本发明的打印墨盒的气液交换装置的另一具体实施例的主视剖视示意图。

图3是本发明的打印墨盒的第三具体实施例的内部结构示意图。

图3A是图3所示的第三具体实施例的气液交换装置的主视剖视示意图。

图3B是图3所示的第三具体实施例的气液交换装置的俯视示意图。

图4是本发明的打印墨盒的第四具体实施例的内部结构示意图。

图4A是图4所示的第四具体实施例的气液交换装置的侧视剖视示意图。

图4B是本发明的打印墨盒的气液交换装置的又一具体实施例的侧视剖视示意图

图5是本发明的打印墨盒的第五具体实施例的内部结构示意图。

图5A是图5所示的第五具体实施例的气液交换装置的主视剖视示意图。

图5B是图5所示的第五具体实施例的壳体的顶部的俯视示意图。

图5C是图5所示的第五具体实施例的气液交换装置的第一芯体的主视示意图。

图6是本发明的打印墨盒的第六具体实施例的内部结构示意图。

图6A是图6所示的第六具体实施例的气液交换装置的主视剖视示意图。

图6B是图6所示的第六具体实施例的气液交换装置的俯视示意图。

图6C是图6所示的第六具体实施例的壳体的顶部的俯视示意图。

图7是本发明的打印墨盒的第七具体实施例的内部结构示意图。

(符号说明)

1壳体；2出墨装置；21弹簧；22球体；23硅橡胶；24外壳体；25封闭腔；26导墨狭缝；3第一分隔壁；31竖向分隔壁；32横向分隔壁；4第一导气通道；5气液交换装置；51第一芯体；52第二芯体；53通孔；54芯体；55加强筋；56螺旋凹槽；6墨水腔；7缓冲室；8第一连通通道；9缓冲腔；10墨水；11注墨口；12连通腔；13隔断体；14开口；15空隙；16墨水容纳腔；17密封盖；18第二分隔壁；19第二连通通道；33第三分隔壁；34第二导气通道；35第三导气通道；36导气腔；37连通凹槽；38分隔壁；39导气通道；40毛细通道；41注气口；42弹性空心囊体；43穿孔；44迷宫凹槽。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

实施例1

请参阅图1至图1B所示，在本发明的第一具体实施例中，本发明的打印墨盒包括壳体1、出墨装置2、第一分隔壁3、第一导气通道4、气液交换装置5、缓冲室7、第一连通通道8和缓冲腔9，第一分隔壁3设置在壳体1的内腔中从而将壳体1的内腔分隔为墨水腔6和连通腔12，出墨装置2设置在墨水腔6的底部，第一连通通道8设置在第一分隔壁3和壳体1的顶部之间从而连通墨水腔6和连通腔12，缓冲腔9设置在连通腔12中，缓冲腔9上设置有开口14，开口14通过连通腔12连通第一连通通道8，缓冲室7设置在缓冲腔9中；第一导气通道4设置在壳体1的顶部中并连通外界大气与缓冲室7，气液交换装置5设置在缓冲腔9中，缓冲室7位于气液交换装置5上，气液交换装置5具有毛细通道40，缓冲室7通过毛细通道40连通开口14，从而气液交换装置5阻隔连通腔12中的墨水10流至缓冲室7并通过缓冲室7和第一导气通道4气路连接连通腔12和外界大气从而自动平衡连通腔12中的压力。

具体地，壳体1和缓冲腔9均由聚丙烯塑料制成；第一分隔壁3是竖向分隔壁31，竖向分隔壁31连接壳体1的内壁；第一连通通道8设置在竖向分隔壁31和壳体1的顶部之间；开口14设置在缓冲腔9的下部的侧面，并朝向墨水腔6；缓冲腔9设置在连通腔12的中间，缓冲腔9的外壁和连通腔12的内壁之间的最大距离为1.5毫米；第一导气通道4为导气孔；气液交换装置5具有芯体54，所述芯体54包括第一芯体51和第二芯体52，第二芯体52为带凸筋的聚丙烯塑料圆柱体，其中设置有通孔53，第一芯体51为耐腐蚀不锈钢圆柱体，插接在通孔53中，毛细通道40设置在耐腐蚀不锈钢圆柱体中，具体是在耐腐蚀不锈钢圆柱体中开孔形成，毛细通道40竖向直线设置，为直线形，长度为10毫米，内径为0.2毫米，即毛细通道40的厚度和宽度均为0.2毫米，毛细通道40的横截面为圆形，结构如图1A所示。第二芯体52通过凸筋卡在气液交换装置5的其它部分中，气液交换装置5被安装在缓冲腔9的内壁之间。

本实施例中的墨水10为表面张力0.01-0.073牛/米的液体，例如染料或颜料墨水、打印后能被光固化的液体或溶液、或者生物质溶液等。从导气孔抽真空然后注墨，完成后封闭导气孔，此时连通腔12中的墨水10浸润毛细通道40。出墨装置2如图1B所示，是由弹簧21、球体22和硅橡胶23制成的顶开式阀门。弹簧21、球体22和硅橡胶23均设置在外壳体24中，外壳体24的底部开孔，硅橡胶23设置在外壳体24的靠近开孔的位置，弹簧21分别抵靠外壳体24的顶部和球体22从而将球体22抵靠在硅橡胶23上形成封闭腔25，外壳体24的内壁上设置有导墨狭缝26，连通封闭腔25和墨水腔6。

使用时打开导气孔，把墨盒装入打印机，打印头上导墨管将出墨装置2中的球体22往上顶，当球体22脱离硅橡胶23尤其是球体22中心位置高于导墨狭缝26时，墨水10流经导墨狭缝26进入打印头，墨水腔6内形成比较小的负压。打印时墨水腔6内压力不断下降，进而连通腔12内的压力也不断下降，连通腔12和缓冲室7之间的压差推动毛细通道40中的墨水10往连通腔12一端移动，直到缓冲室7中的空气进入连通腔12，然后通过第一连通通道8进入墨水腔6。随着进入墨水腔6的空气量增加，墨水腔6内的压力上升，连通腔12与缓冲室7之间的压差减小，直到毛细通道40重新被墨水10浸润而阻止缓冲室7的空气的进一步进入。随着打印进行，上述过程不断重复，直至墨水腔6内的墨水10打完为止。

墨水腔6内的压力稳定在很小的范围内，通常波动不超过一千帕。在某些情况下，如果墨水腔6内的压力升高，连通腔12中的墨水10可经过毛细通道40释放到缓冲室7，由于连通腔12的体积有限，即便连通腔12中的墨水10全部释放到缓冲室7，墨水10也不会经由第一导气通道4而泄露。当墨水腔6内的压力下降时，缓冲室7内的墨水10返回连通腔12。

实施例2

请参阅图2和图2A所示，本发明的第二实施例与实施例1的结构和工作原理相似，差别在于：第一连通通道8设置在竖向分隔壁31的上部中；开口14设置在缓冲腔9的底部且缓冲腔9的底部和连通腔12的底部之间存在空隙15；缓冲腔9的远离第一分隔壁3的一侧是连通腔12的远离第一分隔壁3的一侧的一部分，即共用一侧，缓冲腔9的外壁和连通腔12的内壁之间的最大距离为0.5毫米；气液交换装置5的芯体54为单一件，为带凸筋的尼龙6圆柱体，并且直接在尼龙6圆柱体的中间孔内建立毛细通道40，具体是在尼龙6圆柱体的中间孔的内壁朝内设置凸筋形成。毛细通道40的长度为1毫米，内径为0.5毫米，如图2A所示。实施例2的墨盒制造更方便，成本更低。

根据打印系统对墨水腔6内压力控制要求的不同，毛细通道40的形状、长度、厚度和宽度可以随之调整。根据对墨水10的稳定性要求和墨水10的粘度、表面张力的不同，可以选择不同的高分子材料制造上述气液交换装置5，常用的如尼龙6、尼龙66、尼龙1010、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚苯醚等、ABS等。第二芯体52通过凸筋卡在气液交换装置5中，或者如图2B所示将第二芯体52和气液交换装置5的其余部分一体成型，一体成型时第二芯体52和气液交换装置5的其余部分可以是同种或不同种高分子材料。气液交换装置5可以单独成型然后装配在缓冲腔9中，也可以与缓冲腔9一体成型，一体成型时缓冲腔9和气液交换装置5可以是同种或不同种高分子材料。需要指出的是，如果墨水10对某种高分子材料制成的毛细通道40浸润能力不足，可以对制成的毛细通道40进行表面亲水处理，使其容易被墨水10浸润。

实施例3

请参阅图3至图3B所示，本发明的第三实施例与实施例1的结构和工作原理相似，差别在于：第一分隔壁3包括竖向分隔壁31和横向分隔壁32，竖向分隔壁31和横向分隔壁32相互连接且分别连接壳体1的内壁；缓冲腔9的两侧分别是连通腔12的两侧的一部分，即共用两侧，缓冲腔9的外壁和连通腔12的内壁之间的最大距离为0.1毫米；气液交换装置5的芯体54的第一芯体51为直径3毫米的陶瓷圆柱体，第二芯体52与气液交换装置5的其它部分一体成型，为清楚起见，用虚线勾勒第二芯体52的部分轮廓，第二芯体52的通孔53的内壁在相对的两侧各设计了一条环形的缺口，并与插入通孔53的陶瓷圆柱体构成两个毛细通道40，毛细通道40的横截面为环形，毛细通道40的长度为1.5毫米，厚度为0.1毫米，宽度为2.3毫米。陶瓷耐高温，对多种墨水10的稳定性好，不易被腐蚀，如果将墨盒的壳体1用耐高温的塑料或金属制成，可以用于需要较高温度打印的液体。

实施例4

请参阅图4至图4A所示，本发明的第四实施例与实施例1结构及工作原理相似，差别在于：缓冲腔9的三侧分别是连通腔12的三侧的一部分，即共用三侧，缓冲腔9的外壁和连通腔12的内壁之间的最大距离为5毫米；气液交换装置5的芯体54为单一件，形状为长方体，与气液交换装置5的其余部分一体成型，为清楚起见，用虚线勾勒芯体54的轮廓，毛细通道40水平设置在芯体54中，也为长方体，毛细通道40的长度1.5毫米，厚度0.05毫米，宽度48毫米，毛细通道40的横截面为长方形。这种墨盒结构非常简单。为增加毛细通道40的强度，可以在毛细通道40中均匀加入4个宽度为2毫米的加强筋55，变为具有5个并联的宽度为8毫米的毛细通道40，毛细通道40的长度和厚度不变，如图4B所示；出墨装置2为由海绵或纤维制成的导墨材料；还包括第二分隔壁18和第二连通通道19，第二分隔壁18设置在墨水腔6中从而将墨水腔6分隔为两个墨水容纳腔16，出墨装置2设置在远离连通腔12的墨水容纳腔16的底部，第二连通通道19设置在第二分隔壁18和壳体1的底部之间从而连通两个墨水容纳腔16。

在墨盒制造过程中，首先从外侧用密封盖17密封出墨装置2，然后从导气孔抽真空然后注墨，完成后封闭导气孔。使用时打开导气孔和出墨装置2的密封盖17，将墨盒装入打印机，此时连通腔12中的墨水10浸润毛细通道40，连通腔12以及墨水腔6中的压力处于平衡状态。打印时与出墨装置2连接的墨水容纳腔16中的墨水10首先消耗，相邻的墨水容纳腔16中的墨水10通过两者之间的第二连通通道19补充到与出墨装置2连接的墨水容纳腔16中，相邻的墨水容纳腔16中的压力下降，进而连通腔12内的压力也下降，连通腔12与缓冲室7之间的压力差足够大时，缓冲室7中的空气通过两者之间的气液交换装置5中的毛细通道40进入连通腔12，进而进入相邻的墨水容纳腔16中，相邻的墨水容纳腔16中的压力上升直到毛细通道40重新被连通腔12中的墨水10浸润。该过程反复进行直到相邻的墨水容纳腔16中的墨水10被用光，后面的打印过程和实施例1相似。串联的多个墨水容纳腔16可以增加墨水容量，提高资源利用率。

实施例5

请参阅图5至图5C所示，本发明的第五实施例与实施例1结构及工作原理相似，差别在于：气液交换装置5的芯体54的第二芯体52与气液交换装置5的其它部分一体成型，为清楚起见，用虚线勾勒第二芯体52的部分轮廓，第二芯体52中开通孔53，通孔53的内径为8毫米，气液交换装置5的芯体54的第一芯体51的外侧面刻有螺旋凹槽56，其中第一芯体51的直径10毫米，高度20毫米，螺距2.5毫米，螺旋凹槽56的横截面形状为半圆，半圆的直径为2毫米。第一芯体51插接在通孔53中，螺旋凹槽56抵靠通孔53的内壁，从而在螺旋凹槽56和通孔53之间形成毛细通道40，毛细通道40的横截面为半圆形，毛细通道40的长度为250毫米，厚度为1毫米，宽度为2毫米；缓冲腔9的三侧分别是连通腔12的三侧的一部分，即共用三侧，缓冲腔9的外壁和连通腔12的内壁之间的最大距离为3毫米；还包括第三分隔壁33、第二导气通道34、第三导气通道35和密封件(图中未示出)，第三分隔壁33设置在壳体1的内腔中从而和第一分隔壁3一起将壳体1的内腔分隔为墨水腔6、连通腔12和导气腔36；第三分隔壁33也可以采用竖向分隔壁31的结构，竖向分隔壁31连接壳体1的内壁，第二导气通道34设置在壳体1的顶部中，第三导气通道35设置在壳体1的底部中，导气腔36通过第三导气通道35气路连通外界大气，壳体1的顶部的外表面上设置有连通凹槽37(见图5B)，密封件密封在连通凹槽37上从而在密封件和连通凹槽37之间形成第三连通通道(图中未示出)，第三连通通道分别连通第一导气通道4和第二导气通道34，密封件还密封在第一导气通道4和第二导气通道34上，在本实施例中，第二导气通道34和第三导气通道35均为导气孔。

在墨盒制造过程中，第一导气通道4抽真空然后注墨，完成后采用密封件封闭第一导气通道4、连通凹槽37和第二导气通道34，并封闭第三导气通道35。使用时打开第三导气通道35，将墨盒装入打印机，此时连通腔12中的墨水10浸润毛细通道40，连通腔12以及墨水腔6中的压力处于平衡状态。打印时墨水腔6中的压力变化和气液交换原理与实施例1相似，只是空气或者缓冲室7内漏墨的进出需要多经过第三连通通道、第二导气通道34、导气腔36和第三导气通道35，进一步增强了打印墨盒的防墨水泄漏能力。

实施例6

请参阅图6至图6C所示，本发明的第六实施例与实施例1的结构及工作原理相似，差别在于：缓冲腔9的三侧分别是连通腔12的三侧的一部分，即共用三侧，缓冲腔9的外壁和连通腔12的内壁之间的最大距离为3毫米；气液交换装置5类似实施例3中的气液交换装置5，但是用直径2毫米的引水芯替代了陶瓷圆柱体，并且有上下两组共四个毛细通道40，本实施例中的引水芯由纤维经胶水或化学方法粘结而成，纤维的成份可以为棉、聚酯、尼龙、聚烯烃、亚克力等。胶水可以为亚克力、聚氨酯等，本实施例中的引水芯也可以由皮芯结构、偏芯结构或并列结构的双组份纤维用热或者化学的方法粘结制成，或者由聚烯烃、聚酯等塑料粉末、金属粉末或陶瓷粉末烧结而成的多孔材料，所述引水芯的孔隙率介于20％和90％之间，毛细通道40的长度为1毫米，厚度为0.1毫米，宽度为1.5毫米；还包括注墨口11，注墨口11设置在壳体1的顶部中并连通外界大气与墨水腔6；壳体1的顶部的外表面上还设置有曲折的迷宫凹槽44和穿孔43(见图6C)，密封件(例如薄膜焊接)密封在注墨口11、迷宫凹槽44和穿孔43上从而在密封件和注墨口11、迷宫凹槽44以及穿孔43之间形成第一连通通道(图中未示出)，第一连通通道分别连通墨水腔6和连通腔12。

在墨盒制造过程中，从注墨口11注墨至墨水腔6，从第一导气通道4注入适量水至缓冲室7，完成后用薄膜焊接密封注墨口11、迷宫凹槽44和穿孔43，焊接后的注墨口11、迷宫凹槽44和穿孔43共同形成曲折的迷宫结构的第一连通通道。使用时打开导气孔，将墨盒装入打印机。打印时墨水腔6中的压力变化和气液交换原理与实施例1相似，采用曲折的迷宫结构的第一连通通道使液体在墨水腔和连通腔之间的流动变的困难，但不妨碍气体自由流动。

实施例7

请参阅图7所示，本发明的第七实施例与实施例2的结构及工作原理相似，差别在于：还包括隔断体13，隔断体13从缓冲腔9的底部朝向连通腔12的底部延伸从而空隙15通过隔断体13和连通腔12的底部之间的间隙与连通腔12的其余部分连通；还包括注气口41和弹性空心囊体42，注气口41设置在壳体1(具体是壳体1的顶部)上，弹性空心囊体42设置在墨水腔6中并连通注气口41从而通过注气口41连通外界大气，使用时打印机上的注气装置连接注气口41。

在需要使墨水腔6内形成负压时，通过往注气口41吹气，气体进入弹性空心囊体42，弹性空心囊体42膨胀变大，挤压墨水腔6内空气，墨水腔6内压力变大，墨水腔内的空气经第一连通通道从连通腔12经毛细通道40释放到缓冲室7，并经由第一导气通道4释放到外界大气，然后停止往注气口41吹气，弹性空心囊体42弹性收缩恢复原状将进入其中的气体挤出，墨水腔6内空气体积增大，压力变小，形成负压。另外，如果将打印墨盒倒置，因为隔断体13的存在，会将连通腔6的墨水的一部分保持在气液交换装置5周围，气液交换装置5始终被墨水10浸没，不会易干堵塞。需要清洗打印头时，往弹性空心囊体42中快速充气，弹性空心囊体42迅速胀大，液体或气体由于毛细通道40的限制，从连通腔12排出到缓冲室7的速度较慢，因此在墨水腔6中形成较高压力，墨水腔6中的压力经墨水传导给打印头并将墨水从打印头快速喷出，达到清洗打印头的目的。随后弹性空心囊体42收缩，并在墨水腔6中形成负压。

需要指出的是，虽然在本发明的具体实施例中对各部件的具体结构和形状做了举例，但不是限定，它们还可以采用其它的具体结构和形状，例如图1B中的毛细通道40可以相对于目前的竖向直线形倾斜设置，成为斜线形；毛细通道40的形状、横截面、长度、厚度、宽度等可以根据需要作出改变。

因此，本发明提供了一种打印墨盒，利用气液交换装置进行气液交换并维持墨盒内相对稳定的压力，打印流畅、墨水容量大，通过第一分隔壁的设置，使得即便墨水腔内压力过大，泄露到缓冲室的墨水也非常有限，不会导致墨水泄露，而且使得气液交换装置不会因为打印墨盒的摆放位置而易干堵塞。所述打印墨盒结构简单、性能稳定、容易制造，并且可以把打印液体几乎全部用完，减少残墨造成的浪费和环境污染。本发明的优点具体在于：

1、本发明的打印墨盒结构简单，设计独特巧妙，通过气液交换装置控制墨水腔中的压力稳定，并进行气液交换，打印流畅、墨水容量大。

2、本发明的打印墨盒结构简单，设计独特巧妙，通过设置第一分隔壁，使得即便墨水腔内压力过大，泄露缓冲室的墨水也非常有限，不会导致墨水泄露，并且使得气液交换装置不会因为打印墨盒的摆放位置而易干堵塞。

3、本发明的打印墨盒无须使用储墨材料、残墨量极少，减少了因残墨造成的墨水浪费和环境污染。

4、本发明的打印墨盒墨水容量大，可以设计多个墨水腔或外接连续供墨系统，大大提高了资源利用率。

5、本发明的打印墨盒可以根据需要灵活采用各类不同的出墨装置，适用于各类不同打印头和打印系统。

本发明的打印墨盒以液体为打印介质，这种墨盒可以用于一般的喷墨打印系统，也可以用于3D打印系统。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。

由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。

Claims (13)

1.一种打印墨盒，包括壳体和出墨装置，所述壳体的内腔中设置有墨水腔，所述出墨装置设置在所述墨水腔的底部，其特征在于，所述打印墨盒还包括：

第一分隔壁，所述第一分隔壁设置在所述的壳体的内腔中从而将所述的壳体的内腔分隔为所述墨水腔和连通腔；

第一连通通道，所述第一连通通道设置在所述第一分隔壁和所述壳体的顶部之间、或设置在所述壳体的顶部、或设置在所述第一分隔壁的上部中从而连通所述墨水腔和所述连通腔；

缓冲腔，所述缓冲腔设置在所述连通腔中，所述缓冲腔上设置有开口，所述开口通过所述连通腔连通所述第一连通通道；

缓冲室，所述缓冲室设置在所述缓冲腔中；

第一导气通道，所述第一导气通道设置在所述壳体中并连通外界大气与所述缓冲室；以及

气液交换装置，所述气液交换装置设置在所述缓冲腔中，所述缓冲室位于所述气液交换装置上，所述气液交换装置具有毛细通道，所述缓冲室通过所述毛细通道连通所述开口。

2.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述第一连通通道为通孔、管状结构或曲折的迷宫结构。

3.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述毛细通道的内壁由选自金属、陶瓷、天然高分子材料、合成高分子材料和多孔材料中的至少一种制成。

4.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述毛细通道的长度为0.05毫米至250毫米，或0.5毫米至15毫米。

5.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述毛细通道的厚度为所述毛细通道的最小横截面的最大内切圆的直径，所述厚度为0.03毫米至1毫米，或0.05毫米至0.5毫米。

6.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述毛细通道的宽度为所述毛细通道的最小横截面的最远的两点间的距离，所述距离为0.03毫米至50毫米，或0.05毫米至15毫米。

7.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述气液交换装置还具有芯体，所述毛细通道设置在所述芯体中。

8.如权利要求7所述的打印墨盒，其特征在于，所述芯体包括第一芯体和第二芯体，所述第二芯体中设置有通孔，所述第一芯体插接在所述通孔中，所述毛细通道设置在所述通孔和所述第一芯体之间或在所述第一芯体中。

9.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述毛细通道的数目为多个，多个所述毛细通道串联和/或并联。

10.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述的缓冲腔的外壁和所述的连通腔的内壁之间的最大距离为0.1毫米-5毫米。

11.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述开口设置在所述缓冲腔的下部的侧面；或者，所述开口设置在所述缓冲腔的底部且所述的缓冲腔的底部和所述连通腔的底部之间存在空隙。

12.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述打印墨盒还包括注气口和弹性空心囊体，所述注气口设置在所述壳体上，所述弹性空心囊体设置在所述墨水腔中并连通所述注气口从而通过所述注气口连通所述外界大气。

13.如权利要求1所述的打印墨盒，其特征在于，所述第一导气通道设置在所述的壳体的顶部中，所述打印墨盒还包括：

第三分隔壁，所述第三分隔壁设置在所述的壳体的内腔中从而和所述第一分隔壁一起将所述的壳体的内腔分隔为所述墨水腔、所述连通腔和导气腔；

第二导气通道，所述第二导气通道设置在所述的壳体的顶部中；

第三导气通道，所述第三导气通道设置在所述的壳体的底部中，所述导气腔通过所述第三导气通道气路连通所述外界大气；以及

第三连通通道，所述第三连通通道设置在所述的壳体的顶部中连通所述第一导气通道和所述第二导气通道。