CN1116987C - 墨盒 - Google Patents

Abstract

一种墨盒，它包括：一用于盛放油墨的蓄墨部分；一用于将油墨供给记录头部分的供墨部分；一用于使外部空气进入墨盒的通气孔：以及一中空细管，此管的一端在所盛放的油墨液面上方与通气孔处的大气相同连，另一端则在墨盒内邻近墨盒底部的位置处开放。

Description

墨盒

技术领域

本发明涉及到一种墨盒，这种墨盒用于盛放要供给记录头的墨水，本发明还涉及到使用上述墨盒以便将图像(包括字符)记录(打印)到记录介质上的喷墨记录设备。

背景技术

存在有多种用于将墨水供给喷墨设备记录头的结构，一种结构是，通过在喷墨设备内刻出的导管将墨水从安装在该喷墨设备内的可拆卸式的墨盒中供给以固定方式安装在导向架上的记录头；另一种结构是，将墨盒和记录头合并成一组合的盒式部件，而此部件则以可拆卸的方式安装在导向架上；此外还存在有类似的结构。

在上述前一种结构中，通过在墨盒与记录头之间产生墨水头的压力差来传送墨水，在上述后一种结构中，利用位于墨盒侧的负压源来传送墨水。

在最近几年中，从减小尺寸及便于维护的角度出发，提出了多种使用墨盒的设备，而所说的墨盒则具有上述后一种结构。

需要有这样一种墨盒，它不仅能在记录操作过程与从记录头中喷出的墨水量成比例地将墨水很好地供给该记录头，并且还能在不作记录期间不使墨水从喷孔中泄露出去。

作为这种墨盒的实例，已知有在日本专利JP-A-63-265643和JP-A-6-15838中公开的墨盒，和美国专利第4771295和5025271号中所公开的墨盒。在这些例中，将记录头与墨盒合成为一盒式部件，此盒式部件可以能拆卸的方式安装到导向架上，并且，墨盒中填充有一片泡沫材料(吸收性材料)。通将用上述吸收性材料来填充墨盒，可在记录头的喷墨部分维持有稳定的墨水弯液面，并且，墨水会因吸收性材料的毛细作用力而存留在墨盒内。在这种情况下，必须用吸收性材料来基本上填满墨盒内的整个空间，并且，按略少于吸收性材料所能保存的最大墨水量来将墨水填加到墨盒中。这种结构会因所说的毛细作用力而在墨盒中产生负压，所以，即使墨盒受到诸如震动之类的机构冲击和/或温度变化之类的热冲击，也可以将记录头的喷墨部分或排气部分中的墨水泄漏量减至最小，从而能可靠地保留住墨水。

但是，就墨盒的整个内部空间都填充有吸收性材料的系统来说，吸收性材料所产生的负压会随墨水的消耗而增加。因此，墨盒中剩余未用的墨水量就会增加。换句话说，存在着墨水使用效率低的问题。

至于要放置在这种类型墨盒内的吸收性材料，例如，可以使用泡沫尿脘树脂。就泡沫尿脘材料而言，在生产过程中会在该材料上以包封住其孔隙的方式形成薄膜，当薄膜把多个孔隙彼此分开的时候，泡沫尿脘就无法起吸收性材料的作用了，除非改变它的性质，所以，要通过加热、清洗或类似的方法来除掉该薄膜。

当把经过前述方式处理的发泡尿脘材料用作墨盒的内部吸收性材料时，要把该材料挤压进墨盒的墨水盛放空间内，或者，在某些情况下，只挤压该材料安置在位于连接件与墨盒之间的墨水出口接头内的部分。但是，即使对发泡材料进行了如上所述的除掉薄膜处理，也很难完全除掉所说的薄膜，换句话说，实际上仍然存留有相当数量的粘着在材料孔隙上的残余薄膜。所以，在挤压吸收性材料时，相邻孔隙的残余薄膜会共同影响吸收性材料内根据墨水消耗量所产生的墨水流。因此，会妨碍墨水从墨盒中的向外流动。

此外，当诸如发泡尿脘之类的发泡树脂材料长时间地浸泡在墨水中时，发泡材料的构成元素会溶解到墨水中去，从而，发泡材料自身会变质或改变墨水的性质。这也会妨碍将墨水稳定地供给记录头，这又会降低打印的质量。

再者，包含有诸如上述材料之类的发泡材料的墨盒的整个墨水存留作用力为发泡材料所有孔隙的墨水弯液面作用力的总和，所以，可盛放墨水的数量自然是有限的。根据我们的研究，可盛放墨水的数量仅为墨盒内部容积的50％至70％，当填加的墨水超出这种限制时，必须从墨盒中抽出相当数量的墨水以便产生适当的负压。这就免不了出现所要消除的与生产有关的问题。

可以举出一种墨盒结构作为解决包含有吸收性材料的墨盒的上述各种问题的结构实例，美国专利第4509062号公开了这种结构的技术原理，美国专利第4992802号则公开了这种结构的特定

实施例。

具体地说，依照美国专利第4992802号所公开的墨盒的普通结构，不在墨盒内填充吸收性材料，而是将液体墨水直接填加到图1、图2(A)以及图2(B)所示的墨盒内。更具体地说，如图1、图2(A)和图2(B)所示，包括有蓄墨件112以及打印头130的喷墨打印头设备110还包括：一用作第一压力调节装置的开孔136，此开孔位于连接压力调节装置的圆柱体128的一部分上以便调节蓄墨件112的负压；以及一用作第二压力调节装置的盒126，此盒在改变体积时用来调节蓄墨件112的负压。喷墨打印头设备110还包括：一起墨水填加口的开口142，此开口位于顶部壁面上；一插销144，此插销可推进开口142以便封住该开口；一溢流盒138，此盒用于盛放从开孔136向外溢出的墨水；以及一通孔140，溢流盒138通过此通孔与大气相通连。

利用上述结构，当墨水从打印头130中喷出也即当墨水从蓄墨件112中消耗掉时，蓄墨件112的内部压力会连续地下降，同时，形成在开孔136处的弯液面保持不变。因此，可以在打印头130处保持最佳的负压。当继续喷墨时，蓄墨件112的负压会进一步增加。当所述负压超过一定的阈值时，就会破坏开孔136处的弯液面，这就会使空气进入蓄墨件112，从而使得负压回到最佳的负压范围。重复上述操作从而使墨水以最佳的方式喷出。

对只配备有图1所示之开孔136以作为第一负压调节装置的墨盒的负压变化测定结果表明，在打印头130处会产生图2中实线所示的负压。换句话说，开始使用墨水之后，立即会在打印头136处产生超负压力(峰值)。当所说的负压接近该峰值时，供给打印头136的墨水量就会不充分，这就使墨水会不稳定地喷出，从而导致不能清晰地打印。

此外，所说的峰值取决于开孔136的直径，但是，蓄墨盒112内的墨水会因自身的重量而泄漏出开孔136，从而阻止了负压的产生。根据我们的实验，当墨水的高度相对打印头130增加到40毫米时，墨水就会从开孔中泄漏出去，在我们的实验中，所述开孔的内径为0.38毫米，并使用了表面张力为30达因/厘米、40达因/厘米及50达因/厘米的三种不同的墨水。

当减小开孔136的直径(2毫米以下，例如，开孔直径的减小会进一步增加所说的峰值)以防墨水泄漏时，通过在蓄墨盒112内设置一小盒126可以阻止产生接近于上述峰值的负压。在这种情况下，盒126由能自我复原的材料制成，因而它能以增加蓄墨盒112容积的方式自我复原，或者，为盒126配备一弹簧，以便以相同的方式挤压该盒126。所以，通过盒126可以消除负压峰值的产生，如图2中虚线所示，显示出了所述负压的变化。

但是，就具有这种结构的墨盒而言，必须根据所要使用的墨水来确定开孔136的直径以及盒126的自我恢复力，这就会增加组件的数量并使墨盒的结构复杂化，因而增加了成本。此外，所产生的负压会随墨盒内剩余墨水的数量而变化(具体地说，美国专利第4509062号中所公开的结构很容易产生这种现象)，所以，不可能稳定地供墨。

发明内容

本发明的主要目的是解决上述各种问题，因此，本发明的主要目的在于提供一种能提高墨水使用效率的高可靠性的墨盒，这种墨盒具有简单的结构以保持稳定的负压从而提供高质量的打印效果，此外，本发明的主要目的还在于提供一种能使用上述墨盒的喷墨记录设备。

本发明的发明人花费了大量的时间和努力去实现上述目的，从而发现了形成有弯液面部分的结构是负压波动的原因。

本发明是基于上述发现而形成的。本发明提供了一种用于容纳记录液体的通气式液体盒，所述盒包括：一在下部的液体出口用于与记录头液体连通；在上部形成一空气层；一中空细管，此管一端通过位于所述液体盒中液体平面之上的通气孔与所述盒的周围流体连通；压力调节装置，用于调节空气层的压力而不消耗盒中的液体。

本发明的另一目的是提供一种墨盒，此墨盒包括一设置在墨盒底部以便与记录头相连的连接部分，并且，此墨盒在使液体墨水上方保持有一与大气相隔绝的气层的同时盛放着液体墨水，所说的墨盒还包括减压装置，此装置能在不消耗墨盒内墨水的情况下将上述气层的压力减至大气压力以下。

本发明的再一个目的是提供一种喷墨记录设备，在这种设备中安装有一墨盒，此墨盒包括一设置在墨盒底部以便与记录头相连的连接部分，并且，此墨盒在使液体墨水的上方保持有一与大气相隔绝的气层的同时盛放着液体墨水，所说的墨盒还包括减压装置，此装置能在不消耗墨盒内墨水的情况下将上述气层的压力减至大气压力以外，以外，所说的墨盒还包括启动装置，此装置用于定时地启动前述减压装置。

依照上述结构，随着墨盒内墨水的消耗，空气会经由墨盒的开口周期性地进入墨盒。这时，由于随墨水消耗而进入的空气在墨盒中所形成的气槽内的压力降低，所以会在供墨部分或记录头的喷墨口处形成负压力，该负压力起将墨水吸引在墨盒内的作用。因此，能在记录头部分保持有适当量的负压力，从而能稳定地供墨，因而提供了最佳的打印质量。

此外，即使在停止墨水消耗之后，仍然存在有上述负压，从而防止了墨水从记录头部分中泄漏出去。

再者，所说的透气薄膜会在运输墨盒或在对墨盒作类似操作过程中阻止墨水流出前述通气孔。

依照本发明的再一个方面，所说的墨盒包括用于减缓墨盒内部压力增加的装置，因而能很好地处理由外部环境引起的气槽体积的增加或减少。所以，可以在不增加成正压的情况下最佳地保持墨盒内的负压。

此外，所说的墨盒包括在不消耗墨盒内墨水的情况下就能将前述气层压力减至大气压力以下的装置。所以，当把墨盒安装到喷墨记录设备上时，在不消耗墨水的情况下，通过减压操作可以将所述气层的压力变成负压。

随着墨盒内墨水的消耗，空气会通过前述连接件的开口周期性地进入墨盒。这时，墨盒会在上述用于记录头的连接件处产生负压并随后在记录头的喷墨孔处产生负压，此负压与前述气层中因墨水消耗和开口处弯液作用力所产生的负压成比例地沿将墨水吸引进墨盒的方向起作用。因此，会在记录头处产生适当的负压以便稳定地供墨，由此提供了最佳的打印质量。再者，即使在停止消耗墨水之后，上述负压会仍然存在，从而阻止了墨水从记录头中泄漏出去。另一方面，在运输之后首次安装墨盒时，上述连接件中的墨水高度基本上与墨盒内的墨水高度相等。在这种状态下，不会有负压产生。但是，在这种情况下，空气会经由单向阀从气层排放到大气中从而减小了该气层的压力，因此，可以产生上述的负压力以及形成在所述开口处的弯液面。

另外，在启动用于增加上述气层压力的装置时，一部分受压空气会经由单向阀排出墨盒，而在停止加压以后，所说的单向阀则会关闭从而阻止空气从外部流入，所以，可在前述气层内保持预定量的负压。

此外，当把墨盒安装到喷墨记录设备中时，用于隔绝气层的向外的单向阀会打开，从而使气层中的空气排向墨盒的外部，然后，所说的单向阀关闭，因此气层的压力减小，从而产生了所说的负压力。

还有，由于设置了透气薄膜，所以能防止因墨水喷溅或类似情况所引起的墨水泄漏，而所说的透气薄膜则至少在朝向液体墨水的一侧具有防水表面。

再者，启动装置定时运转以便减小已安装好的墨盒内空气的压力，所以，可以定时地在记录头处产生负压。

此外，抽吸装置通过单向阀抽吸已安装好的墨盒内气层的空气，所以，会减小该气层的压力。

另外，抽吸装置通过单向阀抽吸已安装好的墨盒内气层的空气，所以，会减小该气层的压力，而所说的单向阀则是由开阀装置打开的。

再者，供电装置向已安装好的墨盒的加热器供电，从而以热的方式使气层的空气膨胀，因此，膨胀部分的空气会经由单向阀排出墨盒，然后，停止供电，所以会因热收缩而减小气层的压力。

此外，驱动装置会驱动已安装好的墨盒的泵，从而增加了气层的压力，因此，增压部分的空气会经由单向阀排出墨盒，所以，当活塞在动力停止之后返回起始位置时，上述气层的压力就会减小。

在本发明的结构中，弯液面M形成在开口5(开孔5)处，而该开口则设置在中空细管4的梢端。图4(a)和图4(b)显示了弯液面M的特征，其中，图4(a)显示了刚好在开始喷墨之后的弯液面M的状态，此弯液面M形成在细管4的内部。

随着墨水的消耗，细管4内的墨水表面(弯液面M)会到达图4(b)中所示的一个位置处，也就是说，直至该表面在不自我损坏的情况下从开口5处到达所说的墨水处。然后，随着墨水的进一步消耗，墨盒内气槽8的压力会增加，弯液面M遭到破坏，从而使得外部空气能进入墨盒，因此，墨盒内的负压会恢复到预定的范围并保持在该预定范围内，换句话说，会阻止墨盒内的负压减小至非常低的水平。

与上述结构相比，图5(a)和图5(b)显示了形成在先有技术美国专利第4992802号所公开的墨盒开孔136处的弯液面M的特征。就这种结构而言，所说的弯液面形成在构成开孔136的部件的两个位置处：顶部136b或底部136a。如图5所示，在开始消耗墨水时，弯液面M形成在开孔136的底部136a，而在墨水消耗快要结束时，弯液面M则形成在开孔136的顶部136b。当弯液面M如上所述在两个位置即顶部及底部处形成时，墨盒内的负压就会出现峰值。

通过参照附图研究以下对本发明之最佳实施例的说明，可以更清楚地看出本发明的上述及其它目的、特点与优点。

附图说明

图1是用作本发明之技术背景的墨盒实例的概略剖面图；

图2(A)是图1所示之墨盒从不同方向来看时的剖面图，图2(B)是图1所示墨盒的局部放大剖面图；

图3是显示用作技术背景的墨盒所产生的负压与该墨盒墨水消耗量之间关系的曲线图；

图4(a)和图4(b)是形成在细管开口处的弯液面的概略图，而所说的细管则设置在本发明的墨盒内；

图5(a)、图5(b)和图5(c)是形成在图1所示之墨盒内的弯液面的各种状态的概略图；

图6是本发明之墨盒的最佳实施例的概略剖面图；

图7是本发明之墨盒所产生的负压力与该墨盒墨水消耗量之间关系的曲线图；

图8(a)和图8(b)是本发明之墨盒的概略剖面图，它们显示了所示墨盒的方向；

图9(a)和图9(b)是本发明之墨盒的概略剖面图，它们显示了前述细管的位置；

图10是本发明之另一实施例的概略剖面图；

图11是本发明之又一实施例的概略透视图；

图12是图11所示墨盒的概略剖面图，它显示了所述墨盒的状态，在这种状态下，所说的墨盒内不带有负压；

图13是图11所示墨盒的概略剖面图，它显示了所述墨盒的负压状态；

图14是图11所示墨盒的局部放大剖面图，其中，单向阀是关闭的；

图15是图11所示墨盒的局部放大剖面图，其中，单向阀是打开的；

图16是不同结构的单向阀的局部放大剖面图；

图17是又一种结构的单向阀的局部放大剖面图；

图18是显示图11所示墨盒与抽吸装置之间关系的概略剖面图；

图19是显示上述抽吸装置作用于墨盒的状态的概略剖面图；

图20是使用图18和图19抽吸装置时负压与墨水消耗量之间关系的曲线图；

图21是显示图11所示墨盒与负压产生装置之间的概略剖面图；

图22是显示用于图21所示墨盒的负压产生装置起作用时的状态的概略剖面图；

图23是显示图11所示墨盒与不同负压产生装置之间关系的概略剖面图；

图24是显示用于图23所示墨盒的一种不同负压产生装置起作用时的状态的概略剖面图；

图25是显示用于图23所示墨盒的另一种负压产生装置起作用时的状态的概略剖面图；

图26是一示例性记录设备的透视图，在该记录设备中可以安装本发明的墨盒，其中装有一系例性的负压产生装置；

图27是负压产生装置另一结构的放大剖视图。

具体实施方式

(实施例1)

图6是本发明第一实施例的结构的剖面图。

一墨盒1包括一供墨部分2，其将墨水供到记录头部分RH，和一通气口3，大气空气能通过该口进入墨盒1。除了这些开口之外，墨盒1与大气密封。一细管4是中空的，其一端与通气口3相连，通向大气，处于贮存的墨水液面之上，其另一端为一孔，开在墨盒1中，靠近其底部。一透气膜6设在通气口3上，其向内的面是防水的。

根据上述结构，根据墨水7的消耗，空气通过孔5间歇地进入墨盒1。这时，由于墨水消耗引用的压力降和孔5中气体的弯液力的强度，墨盒在向墨盒内吸墨水7的方向在记录头RH的喷墨孔处产生一负压，于是在记录部分产生适当的负压，以稳定地供墨，以提供良好的打印质量。

另外，即使当墨水消耗中断之后，也保持一负压，以防止墨水漏出记录头部分RH。

提供一透气膜6，以防止由于墨盒运输时的震动等而使墨水溅出通气口3。

在供墨部分2测量负压，使用一墨盒1，其有一细的聚丙烯管4，在孔5处的内径为0.38mm，和表面张力为48dyne/cm的墨水。在打印操作和待机操作时保持墨水分别基本上为-48mmH₂O。负压的测量采用相同的系统，和成分与表面张力不同的墨水(表面张力为30dyne/cm和40dyne/cm)，其结果示于表1。

                        表    1

                 墨水(1)         墨水(2)          墨水(3)表面张力               30              40                48(dyne/cm)打印时的负压           -33             -38               -48(mmAg)静态时保持的负压       -25             -32               -42(mmAg)

当使用不同成分的墨水时，通过改变孔5的内径和其材料，大致能得到同样水平的负压。例如，当墨水的表面张力更小时，孔5的直径在减小的方向变化。

根据试验，负压不由墨水的平面影响，并在墨水的消耗开始到墨水用尽的点基本显示了一大致恒定的值。另外在墨水消耗的开始，其不显示一过分的负值。这意味着在墨水消耗的开始到墨水用尽的时刻，本实施例能提供基本稳定的印刷质量。

另外，即使在运输时墨水进入细管4，只要在装设墨盒时通过压力恢复泵完全吸出细管4中的墨水，就能产生负压(在本实施例中，细管的内容积为0.9cc，通过将泵容积设定在1.3cc就能确保细管4的墨水能完全排出)。

至于本实施例中的透气膜，其材料为聚四氟乙烯。其中，材料被拉伸以产生许多极细的孔，然后进行防油处理。细孔的直径为0.1-0.3μm。

至于供墨部分2和细管4的孔5相对位置，最好是孔5接近于供墨部分2开口，如图6和(9c)所示。这样做的原因是即使当墨盒如图(8b)或图(9a)那样非垂直定位时，这种布置也能使弯液面有效地形成。以图8(a)所示的关系，当墨盒被定向以使供墨部分2处于底部，而孔5处于顶部时，墨盒1中的气槽8通过孔5直接与大气相连；所以，如果喷墨孔(其尺寸通常使弯液力不允许墨水漏出)，例如，如果头部与纸等接触，由此，孔的弯液面被破坏，墨水从头部的喷孔漏出。然而，使孔5和供墨部分2如图6或图9(a)那样定位，即使当墨盒处于图9所示的非直立状态，并且在喷孔处的弯液面被打破，大气也不通到气槽8；所以，墨水不漏出喷孔。不需要说，在记录头的定向使其如图6或图8(a)所示向下喷出墨水的情况下，供墨口2和细管4的孔5的位置关系不限于上述的那样。例如，图9(b)中所示的位置关系能适应垂直和水平两种定位。

(实施例2)

图10是本发明第二实施例的剖视图。

第二实施例与第一实施例在记录头部分产生负压的原理是一样的，但是能进一步提高可靠性，一柔性袋9位于墨盒1中，作为调节内压增加的装置，袋9通过开口10与大气相通，其他部分密封。其设计使在墨水开始消耗时袋9能有一最大的容积。并且当墨盒内压相对于大气减小时袋也不扩张。所以，其不影响记录头部分的负压。另一方面，当墨盒周围的环境改变时，例如，当由于运输等使墨盒处于一低压环境时，或由于打印机内部的热辐射而使环境温度增加时，一个等于气槽8扩张的容积由袋9的容积收缩而吸收了，从而减缓了墨盒内压的增加，由此而防止墨水流出记录头部分。然后，当环境恢复到其原来状态时，袋9的容积恢复到其原来的状态，即有最大的容积，并且不影响记录头部分的负压力。

另外，在运输时(其环境变化可能是非常严重的)，由于例如震动引起的碰撞，空气可能通过细管4压入墨盒1，这可能防止袋9在墨水消耗开始时保持最大体积。所以，最好在运输时用胶带等使通气口3和透气膜6上面的开口保持密封，直到墨盒1被装设在打印机上。

(实施例3)

图11是本发明第三实施例的外透视图，图12和13是其剖视图。

一墨盒1包括一主体1a和一盖1b，其覆盖了主体的顶部。主体1a有一供墨口2，其设在墨盒的底部，作为与记录头的连接部分。

盖1b有一中空的管部4，其有一整体形成的台阶部分4a，其中，中空管部4向下延伸，其底端开口接近于墨盒主体1的底壁。在其管部4的顶端，装有一小盖15，其中部有一通气口3。在台阶部分4a装有一透气膜6，至少其朝液面是由防水材料制造的。

标号7表示贮存在墨盒1中的液体墨水，其最高液面由标号7A表示。

盖1b有一圆柱形的阀座位18，有一第一和一第二整体成形的台阶部分18A和18B。在第一台阶部分18A，装有一透气膜19，其与前面提到的透气膜6相同。在第二台阶部分18B，装有一由一单向阀20构成的阀体20A(其只允许空气从墨盒1内向外排出，并将在后面描述)。在阀座位18顶端，装有一小盖21，其中部有一排气孔21A。

应当看到，在上述结构中，台阶部分4a和第一台阶部分18A的设置使透气膜6和19都处于最高墨水平面7A之上。

于是，在盖1b和最高液面7A之间形成一气层8，其通常与大气密封。

根据上面的结构，当在墨盒1中的墨水7通过供墨口2而消耗时，空气通过管部4间歇地进入墨盒1，如图13所示。这时，由于墨水消耗所引起的压力减小和在开口5处形成的弯液力。小墨盒1产生一个要将墨水7从供墨口2，继之从记录头部分RH拉入墨盒1的负压力。所以，在记录头部分RH提供一适当量的负压。于是，能稳定地供应墨水，以提供一良好的打印质量。

另外，即使在墨水消耗中断之后，负压能维持，并防止墨水从记录头RH的喷口流出。

至少透气膜6，其能防止墨盒1运输时由于震动等而引起墨水7从通气口3流出。

本发明人进行了试验以测量负压力。所使用的墨水成分是：

甘油-5.0％

硫二甘醇-5.0％

尿素-5.0％

异丙醇-4.0％

水-78.0％

染料-3.0％

其表面张力是50dyne/cm。墨盒有一聚丙烯的管部14，其内径为0.38mm。于是在墨盒1供应口12处得到的负压是大约-45mmAg。使用该系统和不同成分的墨水(1)-(3)所得到的负压力示于表2。

                      表   2

              墨水(1)         墨水(2)       墨水(3)表面张力            30             40             48(dyne/cm)打印时的负压        -33            -38            -48(mmAg)静态时保持的负压    -25            -32            -42(mmAg)

当使用不同成分的墨水时，通过改变管部4的内径和/或材料能得到同一程度的负压力。

根据试验，负压不依赖于墨水7的水平面，从墨水消耗的开始直到墨水用尽之前显示了一基本平的值(图7)。换句话说，从墨水消耗的开始直到墨水用尽的时刻都能提供基本稳定的打印质量。

至少透气膜6，其材料是聚四氟乙烯，将其拉伸以产生无数个微孔，然后进行防油处理。微孔的直径是0.1-0.3μm。

另外，墨盒1包括一排气口21A，一单向阀20，和一透气膜19。因为单向阀20只允许内部空气在图中箭头A的方向运动，即，只能排出墨盒1，并通常是关闭的。所以，其不影响由于墨水消耗所产生的负压。

下面参照图14和15描述单向阀20的结构。

图14是单向阀20一实施例的剖视图。

在与墨盒1的盖1b整体成形的圆柱形阀座18上，有第一和第二台阶部分18A和18B，透气膜19设于第一台阶部分18A内。在第二台阶部分18B，设有由一薄膜构成的阀体20A，其中，在构成的阀座18B的第二台阶部分和构成阀体20A的薄膜之间设有粘合密封材料例如硅油，使二者密封。当基本没有压差存在时，粘合密封材料20B以其粘性在二者间密封。至少粘合密封材料，其最好使用液体材料，例如硅油。其不可挥发，并有大致50-500cst的粘度范围。

下面描述该阀的操作。当墨盒内的压力相对于外部压力而增加时，薄膜阀体20A在墨盒向上的方向被推开。更具体地说，当墨盒的内压和外压的差达到一预定值时，粘合密封材料20B从阀座18B上部分地离开，而允许形成一空气通道，如图15所示。随着压差通过阀体部分打开而调节，由于薄膜阀体的弹性和粘合密封材料20B的表面张力，而快速将空气通道密封。至于薄膜阀体20A，当使用直径为13mm厚度为25-100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜的圆阀体20A时，能得到最好的效果。

下面，参照图16和17，描述单向阀20的另一实施例。在附图，为了避免重复同样的描述，与前面实施例功能相同的部件给予相同的标号。

图16是单向阀20另一实施例的剖视图。

该实施例的阀体20C为一蘑菇形，其由弹性材料例如氯化丁基橡胶制造。当墨盒内压力和大气压力有一压差时，阀体20C变形，其与阀座18b的粘合被部分地打破，而形成一空气通道，于是，在墨盒中的空气可以排出。

图17是单向阀另一实施例的剖视图。

阀体20D由能与阀座位18B形成气密接触的材料制造，并由一弹簧件20E将其压向与阀座18B进行气密封的方向。当在墨盒1的内部空气和大气之间发生压差时，弹簧20E变形，使阀座位18E和阀体20D之间的气密接触被打破。于是，形成一空气通道，使墨盒1内的空气排出。

在上述每个单向阀的实施例中，透气膜19的朝向墨液的面由防水材料制造，只允许空气通过排气孔21A排出。其布置与前面的实施例一样。

在前面的实施例1，2和3中，墨水经记录头的消耗(排出)而使墨盒1的内部负压被调整在一预定的范围内。所以，墨水被消费。然而，下面的实施例不仅提供了通过记录头排出墨水而产生负压的结构，并且能产生负压而不会浪费地排出墨水。

(实施例4)

下面参照图18和19描述第四实施例。其中能通过减少墨盒1中气层8的压力而产生负压。图8显示了一墨盒1在运输之后处于刚装在喷墨记录装置后的状态。标号40表示一盖，通过一连接管42连接于喷墨记录装置的抽吸泵，盖40包括一元件，其能与墨盒1形成气密接触，所以能使内部空间41被密封。

在墨盒1装设之后，使盖40与墨盒1气密接触，如图19所示，并启动喷墨记录装置的抽吸泵。然后，在箭头B的方向抽出空间41中的空气，使空间41中的气压减小至大气压力之下。随着空间41中的内压减小至一预定值，一单向阀20打开，使墨盒1中气层8中的空气被抽出。随着气层8的压力下降至大气压力之下，管部4中的墨液面下降，而保持一定量的负压，直到在开口5处形成弯液面。这时，使泵停止，并使盖40从墨盒1上分离。其后，单向阀快速关闭。所以，墨盒1中气层8的减小的压力被保持，以在记录头部分RH产生一负压。

以这种方式产生的负压在随后的打印操作时和打印操作完成后被保持。然而，在墨盒长时间不用时，由于墨水的蒸发等原因，气层8的负压有时会变化。考虑到这种情况，可以不仅在装设墨盒时进行抽吸作业，而且在一定的间隔或在每次打印开始时进行抽吸作业。在这种抽吸作业的情况下，从墨水消耗的开始就可使负压调整到一预定值，而不致浪费墨水，如图20所示。所以，不管该作业重复多少次，直到墨水排空，都不致浪费墨水。

(实施例5)

图21和22是本发明第五实施例的剖视图。在该实施例中，在实施例3的结构中加上了一加热器，作为用于对气层加压的装置。

如同实施例3，标号20表示一相同的单向阀。只有当墨盒1内压高于其外部压力时，单向阀才打开。一加热器60设在墨盒1内壁面上，处于最高墨液面7之上，通过来自喷墨记录装置控制部分的信号控制其动力供应。

在该实施例中，当墨盒1被装在喷墨记录装置上时，通过来自喷墨记录装置的接通信号使加热器60打开。当墨盒1内部由加热器60加热时，气层8的空气膨胀，由此产生了一相对于大气的高压状态。这时，在记录头部分RH的喷墨孔处的弯液力比必须打开单向阀20的力足够地大(将单向阀20的打开压力调整为足够地小)。这时，在迫使墨水流出喷口之前，单向阀20打开允许部分空气排出。由此，将墨盒的内压减少到大致等于墨盒打开的内压的水平，并保持它。然后，随着加热器60停止加热，单向阀20关闭，如图22所示。其后，墨盒1中气层8逐渐冷却并收缩。于是，气层8的压力成为低于大气压力。随着气层8的压力进一步下降，空气通过管部4进入墨盒1，由此在开口5形成一弯液面，而使气层8保持在一预定的负压值。

这时，在气层8中所产生的负压状态及其负压力在后面的打印操作和以后的时间内被保持。然而，当墨盒长时间不进行打印操作时，由于墨水的蒸发等原因，气层8的减压状态可能会改变。考虑到这种情况，可以不仅在装设墨盒的时候进行加热作业，而且用一定时器，每在一定的时间间隔，或在每次开始进行打印操作时，进行加热作业。这种加热作业不需要机械操作。所以，其结构是简单的。并且，其与墨水消耗无关。所以，不管其在墨水用尽前重复多少次，也不会损耗墨水。

另外，在本实施例中，采用一单向阀20，但在加热器启动并用一与喷墨记录装置相连的开闭件打开排气口21时，也可以采用实施例4中所用的那种阀50。

另一方面，当然，使用一个在外部整个加热墨盒的结构也能达到用内部加热器60加热墨盒1内部的同样效果。

(实施例6)

图23，24和25为本发明第六实施例的剖视图。

图中标号20表示如实施例3所述的同样的实施例。其仅在墨盒内压高于外部压力时打开。标号70表示一作为加压装置的泵，包括一与盖1b成整体的圆柱体71，和一装在其中以致能自由滑动的活塞72。活塞72由弹性材料例如橡胶制造，其能形成气密接触。因为活塞72与圆柱体71的内周面为气密接触，而没有任何间隙，所以没有空气通过圆柱体71和活塞72之间。活塞71的底部通过泵的喷口73与气层22相通，并且一弹簧将活塞72压向装在圆柱体71端部的小盖75，以使墨盒1的内部容积最大。另外，在小盖75中部有一插孔75A，一压力件76插入孔75中。

在该实施例中，当墨盒被装在喷墨记录装置上时，喷墨记录装置上的压力件7在减少墨盒1内部容积的方向向下推活塞72(图24)。

这时，墨盒1中气层8的压力高于大气压力，于是，单向阀20打开。在记录头部分RH的喷墨孔处的弯液力足够地大于要打开单向阀20所需的压力(将单向阀20的打开压力调整为足够地小)；所以，在迫使墨水从喷口流出之前，单向阀20打开，以改变墨盒1中的内压为一墨盒打开的压力。其次，当去除了来自压力件76的压力之后，弹簧74的弹性使活塞72在使墨盒1的内部容积最大的方向运动(图25)。此时，单向阀20不允许空气进入墨盒1，同时，在记录头部分RH的喷口的弯液力足够地大；所以，当活塞72在使墨盒内部容积为最大的方向返回时，空气从管部4的开口5进入气层8，当气层8的负压达到一预定的负压值时，空气停止通过开口5流入。

在这种情况下，活塞72推过的容积，即，活塞的行程和其面积的乘积要足够地大于管部4中的通道的容积。

在气层8中产生的负压状态和其负压力能在后面的打印作业和之后的过程中得到维持。然而，当墨盒长时间不进行打印作业时，由于墨水的蒸发等原因，有时可能改变气层8的减压状态。考虑到这种情况，可以不仅在装设墨盒时进行推动活塞的作业，而且使用一定时器在每一预定间隔，或在每次进行打印作业时推动活塞。另外，推动活塞的作业与墨水消耗无关；所以，不管在墨水用尽前其重复多少次，也不会浪费墨水。

并且，在该实施例中，使用了单向阀20，但也可以使用如实施例4中所述的阀50，其中，由一与喷墨记录装置相连的开闭件推动活塞72排气口20A被打开，并在活塞72运动直到墨盒1的内部容积最小时，阀50关闭。

另一方面，在活塞的位置可采用一弹性件例如一橡胶袋，采用这种机构-墨盒主体的一部分从外面加压，可以得到相同的作用。

在该实施例中，在前面提到的单向阀20的位置采用一阀50，其从墨盒内部向外压以密封气层8，其结构的其他部分与前面的实施例一样。

更具体地说，在本实施例中，如前面的实施例一样，具有第三和第四台阶部分18A和18B的圆柱形阀座18与盖1b整体成形，在其顶端装有一小盖21，其中部有一排气孔21A。一弹簧50B从墨盒内侧将阀体50A向外压，以与排气孔21A的周边部(后面称为阀座)形成气密接触。为了在打印操作中防止空气从排气孔21A进入并影响负压，弹簧50B的压力被调整为在打印时能保持阀体50A和阀座21B之间的气密接触。

阀体50A由能在阀体50A和阀座21B之间保持气密接触的材料制造。

下面，更具体地描述装设墨盒时通过减少墨盒1中气层8的压力而初始产生负压力的方法。

图27中的标号40表示一盖，其与喷墨记录装置的抽气泵相连。盖40包括一元件，其能如前所述与墨盒1形成气密接触。在该实施例中，一开闭件43被支承于有一支承臂44的连续管42中，其在墨盒装设时的运动与盖40的运动相关，并推动阀体50A能使空气通过排气孔21A流动。

在将墨盒装在装置上之后，盖40与墨盒1气密接触，同时，开闭件43压阀体50A以打开排气通道21A。在这种情况下，启动喷墨记录装置的抽吸泵，以将墨盒1中气层8的压力减少到低于大气压力。当气层8的压力低于大气压力，在管部4中的墨水水平如前面所述的那样下降，这种下降被允许直到在开口5处形成一弯液面，仍然保持一定程度的负压。这时，将开闭件43在除去施加在阀体50A压力的方向移动。由于弹簧24的弹力使阀体50A堵塞排气孔21A，使盖40仍然保持与墨盒1的气密接触，并由此保持气层的减压。然后，停止泵的操作，并将盖40从墨盒1上分离。

下面，参见图26，描述一喷墨记录装置200的例子，其中，一喷墨记录头盒100由本发明前述一个实施例的墨盒1的组合构成，并装有一喷墨记录头RH。

喷墨记录装置200包括一导向架206，其可往复地由一导杆204引导，导杆204水平地装在一U形截面的架202上，喷墨记录头盒100装在导向架206上，以其布置有喷墨孔的表面向下。喷墨记录装置200还包括：一电机212作为驱动传送辊210或传送如记录介质等的驱动源。一螺旋槽的导向架杆214，用来将来自动力源的动力传送给导向架206；已知的信号提供装置(未示)，将控制信号传送到喷墨记录头RH以启动喷墨，等等。

另外，在导向架206的终点位置，装有一由橡胶等材料制造的盖216。当导向架在其终点位置时，盖216覆盖了记录头30的整个喷墨表面，以防止喷墨孔-即，墨水喷出的位置-的墨水固化(干涸)。另外，盖216与一未示的泵连接，其在打印操作开始之前用于清洁喷口。更具体地说，其用于将高粘度的墨水等-其因为记录头盒长期不使用而粘度增加了-吸出喷墨孔。另外，在架202顶部装有一电机230，其垂直驱动前面提到的盖40，使其能与墨盒1的顶面接触，即与墨盒1的排气孔21相通。

如上所述，盖40通过连管42与作为抽吸泵的活塞泵232相连。当电机234驱动活塞泵232时，其内圆柱容积变化，而使墨盒1中的空气通过盖40抽出。

在本实施例中，已参照活塞泵对本发明作了描述，但本发明不限于活塞式泵，而可以使用不同类型的泵。

当在实施例4的墨盒1中使用如图27所示结构的阀座8时，必须使用装有开闭件43的盖40。并在墨盒1包括图23所示实施例6的泵的情况下，必须装有一用于垂直驱动压力件76的电机(未示)，其相邻于用于盖40的电机230。

根据本发明，其不同于先有技术那样装有发泡材料，例如发泡尿脘树脂。所以能避免不满意的使用效率以及发泡材料溶解进入墨水。于是，可使用的墨水的量增加了，并解决了墨水开始消耗和墨水用尽之间的负压力的变化。

在本发明的实施例1-6的任何一种墨盒结构中，根据墨盒中墨水的消耗，空气间歇地进入墨盒。这时，由于墨水消耗而使空气流入墨盒从而引起的气槽中的压力减小，以及由于在开口处空气的弯液力，使墨盒中产生一负压力，该力在供墨部分或记录头的喷墨孔将墨水向墨盒内拉。于是，在记录头提供一适当量的负压力。

于是，本发明能提供一墨盒，其不仅能稳定地提供墨水，并能提供良好的打印质量。

另外，本发明能提供一墨盒，即使在墨水消耗中断之后，其也能保持一负压力，从而防止墨水流出记录头部分。

另外，本发明提供一墨盒，其中，有一透气膜，其能防止在墨盒运输时墨水由于震动而从通气口溅出。

另外，根据本发明，提供一装置以调节内压的增加，以满意地对付由于环境变化而引起的气槽容积的增加和减少。所以，能防止墨盒的内压相对于大气压力成为正值，由此而保持适当的负压。

另外，采用本发明实施例4-6所述的结构能产生良好的有利作用。即，能高度可靠地获得最好的打印，同时能消除墨水的浪费，以致墨水必须被抽吸直到在墨盒中产生一最好的负压力。

本发明可有许多变型，都在本发明的精神范围之中。

Claims (20)

1.一种用于容纳记录液体的通气式液体盒，所述盒包括：

一在下部的液体出口用于与记录头液体连通；

在上部形成一空气层；

一中空细管，此管一端通过位于所述液体盒中液体平面之上的通气孔与所述盒的周围流体连通；

压力调节装置，用于调节空气层的压力而不消耗盒中的液体。

2.如权利要求1所述之盒，其特征在于，上述通气孔处设置有一透气薄膜，此透气薄膜的至少向内朝向墨盒的表面是防水的。

3.如权利要求1所述之盒，其特征在于，所述压力调节装置用于减轻上述盒内空气层因环境变化而产生的膨胀所引起的内部增压。

4.如权利要求3所述之盒，其特征在于，所说的内部压力调节装置是一柔性袋，它预先安置在前述盒内并与大气相通连。

5.如权利要求3所述之盒，其特征在于，所说的内部压力调节装置包括至少一个阀体，此阀体使前述盒内的空气只能排放出去。

6.如权利要求1所述之盒，其特征在于，通过使液体从记录头中排出去而将前述盒的内部压力调节成预定的负压值。

7.如权利要求5所述之盒，其特征在于，通过强制地使前述盒的内部空气经由所说的内部压力调节装置排放出去而将盒的内部压力调节成预定的负压值。

8.如权利要求1所述之盒，其特征在于，前述中空细管的开口相对记录设备内所使用的盒的方向朝向下方，而所说的细管则设置在盒的底部附近。

9.如权利要求1所述之盒，其特征在于：

所述压力调节装置能将前述气层的压力减至大气压力以下。

10.如权利要求9所述之盒，其特征在于所述压力调节装置包括一个单向阀，此阀使得前述气层的空气只能排放到大气。

11.如权利要求9所述之盒，其特征在于，所说的减压装置包括对前述气层加压的装置。

12.如权利要求11所述之盒，其特征在于，所说的加压装置是一加热器，此加热器至少用来加热所说的气层。

13.如权利要求11所述之盒，其特征在于，所说的加压装置是一活塞泵。

14.如权利要求9所述之盒，其特征在于，所说的减压装置包括：一连接件，此连接件以这样的方式设置，即其一端位于液体液面的上方并与盒的外部大气相通连，而其另一底端则在液体内是开放的；以及从盒内向外受压从而密封住前述气层的阀。

15.如权利要求10所述之盒，其特征在于，所说的连接件位于液面上方处设置有一透气薄膜，此薄膜至少朝向液体的表面是由防水材料制成的。

16.一种喷墨记录设备，其中安装有权利要求9所述的液体盒，该喷墨记录设备包括启动装置，此装置用于定时地启动前述压力作用装置。

17.如权利要求16所述之喷墨记录设备，其特征在于，所说的启动装置包括抽吸装置，此装置用于通过前述单向阀来从所述气层中抽取空气。

18.如权利要求16所述之喷墨记录设备，其特征在于，所说的启动装置包括：用于开启前述从盒内向外受压从而密封住所述气层的阀的装置；以及抽吸装置，此装置用于通过上述阀门来从所述气层中抽取空气。

19.如权利要求16所述之喷墨记录设备，其特征在于，所说的启动装置包括用于向前述加热器供电的装置。

20.如权利要求16所述之喷墨记录设备，其特征在于，所说的启动装置包括用于驱动前述泵的装置。

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