CN114514120B - 用于热喷墨打印机的一体式大容量墨盒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种打印机墨盒。本发明涉及一种具有一体式大容量墨盒和集成式墨袋的打印机墨盒，具有更大的墨水存储容量和更低的更换频率，从而减少电子垃圾并防止在不同打印方向上的泄漏。
Description
技术领域
本发明涉及一种打印机墨盒。更具体地说，本发明提供了一种用于热喷墨打印机的带有集成式墨袋的一体式大容量墨盒，以减少电子垃圾并防止不同打印模式的泄漏，并克服挂管和水平调节摆弄等问题。
背景技术
已知市场上有不同的打印设备，如固态油墨打印机、激光打印机、点矩阵式打印机等。这些打印机需要不同的墨水存储设备，如色带和墨盒来存储墨水、碳粉、固态油墨等。墨盒通常用于喷墨打印机，其容纳在打印过程中沉积在纸上的墨水。墨盒主要包含至少一个墨水容器和多个电子接点以及与打印机通信的芯片。
墨盒一般用于喷墨打印机，属于非冲击式/按需喷墨打印机。喷墨打印机根据其工作原理分为两大类，即热喷墨打印机和压电喷墨打印机。
每个墨水容器内的热喷墨打印机都包含一个带有金属板或电阻器的加热元件。热喷墨打印机工作的基本原理包括快速加热和将墨水从墨盒喷嘴排出到基材上。许多打印机墨盒是无源设备，即它们使用喷嘴板组件上的无源元件(例如电阻器)将墨盒中的墨水加热到从喷嘴或喷射/喷嘴板开口排出的程度。电阻器是利用厚膜或薄膜技术在基板上形成的。通常，每个喷嘴提供一个电阻器。这些无源打印机墨盒需要一个界面来控制打印机上的驱动电路，以确定墨盒上的每个喷嘴何时启动。打印机向墨盒上的电阻器发送控制信号，以在墨盒沿页面移动时控制喷嘴的喷射顺序。
US20150375512A1教导了墨盒具有用于允许墨水储存室与外壳外部空间连通的连通单元。连通单元包括形成在壳体的外表面上的连通口、具有与连通口连通的端部的汇合通道、以及多个分支通道，每个分支通道具有与汇合通道连通的端部和与墨水储存室相通的另一端部。本发明的主要缺点是墨盒仅在特定方向上提供墨水。
US20180079219A1教导了一种液体盒，所述液体盒被配置为在沿水平方向的第一方向上插入液体消耗装置中，以抵抗指向与第一方向相反的第二方向的推力，从而安装到液体消耗装置上。液体盒构造成围绕液体消耗装置中的枢轴中心枢转。液体盒包括下表面，并且下表面包括第一部分和第二部分，第一部分和第二部分位于第二方向上比枢轴中心更远的位置。第二部分比第一部分在第二方向上定位得更远并且比第一部分在向上方向上定位得更远。本发明没有教导防止墨水泄漏和减少电子垃圾。
WO2014121637A1公开了一种可拆卸地安装在喷墨打印机上的墨盒。喷墨打印机包括多个设备侧端子(25)和杆件(22)，当墨盒(10)安装在喷墨打印机上时，设备侧端子(25)可以对墨盒(10)施加弹力，杆件(22)可相对喷墨打印机移动。墨盒(10)包括：墨盒本体(101)，墨盒本体内部设有容纳墨水的墨水室(102)；卡合装置(109)设置在墨盒本体(101)的上部。卡合装置(109)包括向外延伸出墨盒本体外部的卡合部(1091)，卡合部(1091)与喷墨打印机上设置的接合部相配合，从而固定墨盒。本发明解决了与墨盒相关的技术缺陷，但侧重于安装和拆卸操作，而不是减少电子垃圾，防止墨水泄漏。
现有技术中，已知的墨盒具有小的墨水存储容量并且需要频繁更换。更换墨盒非常耗时，并且由于墨盒中墨水的存储容量小，因此电子垃圾和成本增加，并且在更换墨盒后，管道系统仍留在墨盒外部。此外，目前使用的墨盒仅在打印机中“侧面朝上”或“自上而下”的一个方向提供墨水，如果以其他方向使用，墨盒可能导致墨水从墨盒喷嘴泄漏。
因此，在传统墨盒系统中需要技术以克服与墨盒相关的问题，例如成本、更换和定位所消耗的时间。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种具有改进的墨水存储容量的墨盒。
本发明的另一目的在于提供一种改进的墨盒设计，以防止墨水泄漏。
本发明的又一个目的是提供一种具有集成墨袋并且适用于“侧向”和“自上而下”方向的一体式大容量墨盒。
本发明的又一个目的是减少电子废物，因为降低了墨盒更换频率。
本发明的又一个目的是提供一种改进的墨盒，克服了诸如挂管和水平调整摆弄等问题。
本发明提供一种具有改进的墨盒的打印机。更具体地，本发明涉及一种打印机墨盒，即具有集成一墨袋的一体式大容量墨盒，具有一更大的墨水存储容量且能减少墨盒更换频率，从而减少电子垃圾并能防止在不同打印方向上的泄漏。
于一实施例中，本发明提供了一种用于安装在一喷墨打印机中的一体式大容量墨盒。所述一体式大容量墨盒包括作为墨盒外部保护盖的一壳体、一喷射板包括安装在所述壳体上的墨水喷射喷嘴、一流体调节器、一大容量墨水袋、一墨水室和多个互连管。所述一体式大容量墨盒适用于“侧向”和“自上而下”方向。可选地，所述一体式大容量墨盒配备有安装于所述壳体的一存储器。所述存储器存储与打印机类型有关的数据，例如配置细节、墨滴沉积速率和墨盒可操作的托架速度。
于另一个实施例中，本发明提供了一喷射/喷嘴板，它是一个TAB电路，它包含所有的电子电阻器/加热器和喷嘴，以便在加热时将墨滴推入/喷出喷嘴。所述喷射/喷嘴板与一墨水室集成在一起，所述墨水室包括一墨水入口软管以将印刷墨水供给到喷嘴后面的多个腔室。所述墨水入口软管确保有足够量的墨水流向所述喷射/喷嘴板中的喷嘴。在此，所述墨水室的形状相对于必须在其上进行打印的基板表面提供一有效角度，从而使所述一体式墨盒适用于水平(侧面朝上)和垂直(自上而下)位置。
于另一个实施例中，本发明提供的所述流体调节器包括多个部件，包括一入口、一金属筛网/过滤器、一弹簧、一活塞、一密封件、一阀和一外壳。所述流体调节器的这些组件由耐化学性的特殊材料制成，不会与通过的打印机墨水发生反应。
于另一个实施例中，本发明提供了一种安装在一打印机的一体式大容量墨盒中的墨水流动处理过程，包括以下步骤：所述打印机的一电子控制单元(ECU)接收一打印命令；一体式大容量墨盒的喷射板接收一喷墨信号；压缩一体式大容量墨盒的流体调节器中的弹簧，并在前进路径(即一体式大容量墨盒内的互连管)中产生负压；检测所述互连管是否没有气泡；去除互连管中气泡；确定前进路径中的负压是否大于流体调节器中的弹簧力；打开流体调节器中的阀以使墨水流动，负压小于弹簧力时关闭所述阀。
因此，本发明的一体式大容量墨盒作为一个集成系统，解决了挂管和水平调节摆弄的问题。一体式大容量墨盒提供更大的墨水存储容量，从而降低墨盒更换频率。
附图说明
根据说明书和附图中，能够更全面地理解本发明，其中：
图1为本发明的一体式墨盒的分解图。
图2为本发明的喷射/喷嘴板的透视图。
图3为本发明的墨水室的透视图。
图4a和4b分别为本发明的流体调节器的透视图和分解图。
图5a和5b为本发明的多个互连管。
图6为本发明的大容量墨袋的透视图。
图7a、7b和7c为本发明的墨盒壳体的透视图、前视图和侧视图。
图8为本发明的一体式墨盒的工作流程图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明，其中示出了本发明的优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施并且不应被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供实施例是为了使本公开彻底地向本领域技术人员充分传达本发明的范围。
在最优选的实施例中，本发明提供了一种用于安装在一喷墨打印机中的大容量墨盒。所述一体式大容量墨盒包括用作外部保护盖的一壳体、一喷射板包括安装到外壳上的喷墨喷嘴、一流体调节器、一大容量墨袋、一墨水室和多个互连管。所述一体式大容量墨盒适用于“侧向”和“自上而下”方向。可选地，所述一体式大容量墨盒配备有安装到其外壳的一存储器。所述存储器存储与打印机类型有关的数据，例如配置细节、墨滴沉积速率和喷墨墨盒可操作的托架速度。
于另一个实施例中，本发明提供了一喷射/喷嘴板为一TAB电路，包含所有的电子电阻器/加热器和喷嘴，以在加热时将墨滴推入/吐出多个喷墨喷嘴。多个喷墨喷嘴的尺寸范围为20-28μm，与现有技术已知的现有墨盒的喷射板中的喷嘴尺寸相比大3-5μm。更大尺寸的喷嘴有助于实现良好的对比度以及更好的喷射距离。喷射器/喷嘴板的打印区域等于所述喷射/喷嘴板高度，其为0.5或1英寸。所述墨水室包括一墨水入口软管以将印刷墨水供给到喷嘴后面的多个腔室。所述墨水入口软管确保有足够量的墨水流向所述喷射/喷嘴板中的喷嘴。于此，所述墨水室的形状相对于必须在其上进行打印的基板表面提供一有效角度，从而使所述一体式墨盒适用于水平(侧面朝上)和垂直(自上而下)位置。
于另一个实施例中，本发明提供一流体调节器包括多个部件，包括一入口、一金属筛网/过滤器、一弹簧、一活塞、一密封件、一阀和一外壳。所述流体调节器的这些组件由耐化学性的特殊材料制成，不会与通过的打印机墨水发生反应。所述流体调节器位于所述一体式大容量墨盒的所述壳体内，与所述喷射板连接，以保持所述印刷墨水的流动以及在15-25mmH2O范围内的最佳负压值，以防止所述印刷墨水通过喷嘴流淌。
在另一个实施例中，本发明提供了一种安装在一打印机的一体式大容量墨盒中的墨水流动处理过程，包括以下步骤：所述打印机的一电子控制单元(ECU)接收一打印命令；一体式大容量墨盒的喷射板接收一喷墨信号；压缩一体式大容量墨盒的流体调节器中的弹簧，并在前进路径(即一体式大容量墨盒内的互连管)中产生负压；检测所述互连管是否没有气泡；去除互连管中气泡；确定前进路径中的负压是否大于流体调节器中的弹簧力；打开流体调节器中的阀以使墨水流动，负压小于弹簧力时关闭所述阀。打印机的ECU使用专用的一传感单元来检测作为墨水路径的互连管是否没有任何气泡。如果墨水路径中有气泡，则对墨盒进行灌注以去除气泡或堵塞物，并再次检测是否有任何气泡。当所述墨水路径中没有气泡时，确定前进路径中的负压是否大于所述流体调节器中的弹簧力。一旦检测到负压大于弹簧力，位于所述弹簧下方的所述流体调节器中供墨水流动的阀就会打开，墨水通过所述喷射/喷嘴板沿前向管线向下流动。并且，一旦检测到负压小于弹簧力，所述阀就关闭。
如图1所示，为一体式墨盒的分解图。在此，所述一体式墨盒(1)具有充当外部保护盖的一墨盒壳体(2)。所述墨盒壳体(2)具有两个板体分别为一板(21)及一盖板(22)，其中一板(21)具有容纳所述一体式墨盒(1)的其他组件的腔室，另一盖板(22)覆盖所述板(21)以形成所述墨盒壳体(2)以将所述一体式墨盒(1)的组件封装在其中。这些封装在所述墨盒壳体(2)的所述板及所述板体(21、22)之间的组件包括一大容量墨袋(4)、一流体调节器(3)和多个互连管(5、8)。所述墨盒壳体(2)具有一直切角，与一喷射/喷嘴板(7)集成的一墨水室(6)连接到直切角。
如图2所示，显示了所述喷射/喷嘴板(7)的透视图，其具有多个喷嘴以将流体输送到纸或物体的表面。所述喷头/喷嘴板(7)为与所述墨水室(6)形状一致的锐角弯曲条带。所述喷射/喷嘴板(7)为一TAB电路，包含所有电子电阻器/加热器和喷嘴，用于在加热时将墨滴从喷嘴中推出。喷射器/喷嘴板的打印区域等于所述喷射/喷嘴板(7)高度，其为0.5或1英寸。在本发明的所述喷射/喷嘴板(7)中，喷墨喷嘴的尺寸为20-28μm。与现有技术中已知的现有墨盒的喷射板中的喷嘴尺寸相比，喷嘴尺寸大3-5μm。更大尺寸的喷嘴有助于实现良好的对比度以及更好的喷射距离。
如图3所示，显示了所述墨水室(6)的透视图。所述墨水室(6)被设计成具有最小的总重量和足够刚性的结构以承受来自驱动所述喷射/喷嘴板的电接脚的压力。所述墨水室(6)包括一墨水入口软管(61)以将墨水供给到喷嘴后面的空腔。所述墨水入口软管(61)确保有足够量的墨水流向喷射/喷嘴板(7)中的喷嘴。此处，所述墨水室(6)的形状提供了相对于必须在其上进行打印的基板表面的一有效角度，从而使一体式墨盒(1)适用于水平(侧向)和垂直(自上而下)的位置。
如图4a所示，显示了流体调节器(3)的透明视图。所述流体调节器(3)保持最佳墨水流量以及防止墨水流过所述喷射/喷嘴板(7)中的喷嘴所需的最佳负压值。现在参考图4b，显示了流体调节器(3)的分解图。所述流体调节器(3)包含多个部件，包含一入口、一金属筛网/过滤器(31)、一弹簧(32)、一活塞(33)、一由三元乙丙橡胶(ethylene propylenediene monomer,EPDM)制成的密封件(34)、一阀以及一外壳。所述流体调节器(3)的组件由耐化学性的特殊材料制成，不会与通过的印刷墨水发生反应。因此，所述流体调节器(3)除了保持墨水流动和负压外，还充当一预过滤器。
如图5a和5b所示，示出了多个互连管(5、8)。所述多个互连管(5、8)由耐化学性材料制成，以确保容纳在所述一体式墨盒(1)内的墨水所需的耐化学性。所述多个互连管(5、8)具有足够的可挠性以在所述一体式墨盒(1)内占据很小的空间，并且具有足够的弹性以保持气密接触。所述多个互连管(5、8)可防止空气从大气中涌入，从而防止气泡积聚。所述多个互连管(5、8)是由耐化学性材料制成的特殊应用管，可有效处理墨水中约20-30％的甲基乙基酮(methyl ethyl ketone,MEK)含量。
如图6所示，显示了大容量墨袋(4)的透视图。所述大容量墨袋墨袋(4)是一种柔性容器，它以最小的力进行充气和放气，使得在打印操作过程中墨水在重力作用下很容易释放。所述大容量墨袋(4)使用专用填充机填充墨水。所述大容量墨袋(4)优选地由聚乙烯(polyethylene,PE)或铝箔或聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)的多层膜制成。所述大容量墨水袋(4)可防止墨水蒸发到大气中，并有助于在存储期间长时间保持墨水质量。
如图7a、7b和7c所示，显示了所述墨盒壳体(2)的透视图、前视图和侧视图。所述墨盒壳体(2)用作外部保护盖。所述墨盒壳体(2)具有两个板体，其中一个板(21)具有容纳所述一体式墨盒(1)的其他组件的腔室，另一个板盖(22)覆盖所述板(21)以形成所述墨盒壳体(2)。所述墨盒壳体(2)具有至少一个直切角，与一喷射/喷嘴板(7)集成的一墨水室(6)连接到所述直切角，有助于实现最大量的墨水输送，有助于在“侧向”和“自上而下”的方向上使用时实现最大量的墨水输送。
如图8所示，显示了一体式墨盒的工作流程图。所述打印机的所述电子控制单元(ECU)接收一打印命令，所述喷嘴板接收一墨水流量信号，所述流体调节器中的所述弹簧被压缩，并且在前进路径即互连管(8)中产生一负压.所述电子控制单元(ECU)使用一专用传感单元检测作为墨水路径的互连管(5)中是否没有任何气泡。如果墨水路径中有气泡，则对所述墨盒进行灌注以去除气泡或堵塞物，并再次检测是否有任何气泡。当墨水通道没有气泡时，确定前进路径(8)中的负压是否大于所述流体调节器中的弹簧力。一旦检测到所述负压大于弹簧力，位于所述弹簧下方的所述流体调节器中的阀就会打开使墨水流动，墨水通过所述喷射/喷嘴板沿前向管线向下流动。以及一旦检测到所述负压小于弹簧力，供墨水流动的所述阀就关闭。
实施例一
一一体式墨盒与一最大墨水填充量等于230毫升±5毫升的墨水袋集成在一起生产。所述一体式墨盒以“侧上”和“自上而下”的方向使用。其平均输送墨水量为226毫升。因此，所述一体式墨盒是有利的，因为它在所述墨盒/墨水袋内留下较少量的剩余墨水。此外，由于所述一体式墨盒的存储容量更大，因此更换墨盒的频率更低。
上述所有部件的规格根据打印机驱动器、墨袋的材料和尺寸、要使用的腔室等而变化。此外，为了产生负压，可以引入本质上可以是多孔的附加构件，例如海绵或筛子。
此外，为了调节负压，可以使用多个拉动或推动装置，其中拉动或推动装置可以包括基于弹性机构的装置。通过调整负压，可以形成适当的弯月面，从而实现高质量的印刷。另外，所述壳体可以具有多个墨水袋，以将多种类型的墨水供应给打印机设备以进行多色打印。
借此，本发明提供了一种具有增加的存储容量和减少的墨盒更换频率的一体式墨盒。透过更换墨盒的次数降低而进一步减少了电子垃圾。
本发明所属领域的技术人员在受益于前述描述和相关附图中所呈现的教导的情况下，将容易想到本文阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。尽管在此使用了特定的术语，但它们仅用于一般性和描述性的意义，而不是为了限制的目的。
Claims (9)
1.一种一体式大容量墨盒（1），包括：
（a）一壳体（2），为所述墨盒（1）的外保护遮盖；
（b）至少一个装填印刷墨水的大容量墨袋（4），所述大容量墨袋（4）是一种柔性容器；
（c）至少一个喷射板（7），安装在所述壳体（2）上以输送所述印刷墨水；
（d）至少一个流体调节器（3）调节印刷墨水的流量，所述至少一个流体调节器（3）包括一弹簧（32）；
（e）至少一个墨水室（6）；以及
（f）多个互连管（5、8）；
其中，所述至少一个大容量墨袋（4）位于所述壳体（2）内；
所述至少一个流体调节器（3）位于所述壳体（2）内，与所述喷射板（7）连接，以保持所述印刷墨水的流动以及在15-25mmH2O范围内的最佳负压值，以防止所述印刷墨水通过喷嘴流淌；
与所述喷射板（7）集成的所述至少一个墨水室（6）具有刚性结构以承受来自所述喷射板（7）的压力并使所述墨盒（1）适用于水平和垂直位置；以及
所述多个互连管（5、8）具有可挠性以容纳在所述壳体（2）内部并保持气密接触以防止空气自大气中涌入，以避免产生气泡；
所述大容量墨袋（4）设置于所述壳体（2）中且所述至少一个流体调节器（3）非设置于所述大容量墨袋（4）中。
2.如权利要求1所述的墨盒（1），其中，所述壳体（2）具有两个板体分别为一板（21）及一盖板（22），所述板（21）具有容纳所述大容量墨袋（4）、所述流体调节器（3）及所述多个互连管（5、8）的腔室，所述盖板（22）覆盖所述板（21）。
3.如权利要求1所述墨盒（1），其中，所述墨盒（1）能防止印刷墨水蒸发到大气中，并有助于在储存期间长期保持所述印刷墨水的质量。
4.如权利要求1所述的墨盒（1），其中，所述喷射板（7）根据所述墨水室（6）的形状呈锐角弯曲条带状，并包括多个加热器，以在加热时将所述印刷墨水自多个墨水喷嘴推出。
5.如权利要求4所述的墨盒（1），其中，所述多个墨水喷嘴的尺寸为20~28μm以在打印期间实现改进的对比度和喷墨距离。
6.如权利要求1所述的墨盒（1），其中，所述至少一个流体调节器（3）包括一入口、一过滤器（31）、一活塞（33）、一密封件（34）、至少一个阀以及一外壳，前述组件皆采用耐化学性材料制成以确保印刷墨水流动及过滤时不会与印刷墨水产生反应。
7.如权利要求1所述的墨盒（1），其中，所述墨水室（6）包括一墨水入口软管（61）以将印刷墨水供给到所述多个喷嘴后面的多个腔室。
8.如权利要求1所述的墨盒（1），其中，所述多个互连管（5、8）由耐化学性材料制成，以确保容纳在所述大容量墨袋（4）中的印刷墨水的耐化学性。
9.如权利要求1所述的墨盒（1），其中，所述墨盒（1）可选地设置有安装在所述壳体（2）上的一存储器，以存储与各种打印机相关的数据，所述数据包括配置细节、墨滴沉积速率和所述墨盒（1）一起使用的托架速度。
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