專利名稱：噴墨打印機(jī)的供墨裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴墨打印機(jī)的供墨裝置，更特別地，涉及帶有一自備泵的可更換式供墨裝置，啟動(dòng)該泵可從一供墨裝置內(nèi)的墨水槽向噴墨打印機(jī)的打印頭供給墨水。
噴墨打印機(jī)作為可靠和高效的打印設(shè)備已經(jīng)成熟。典型情況，噴墨打印機(jī)利用的是一安裝在一相對(duì)于打印表面移動(dòng)的滑架上的打印頭。一控制系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)著的打印頭處于適當(dāng)位置時(shí)啟動(dòng)墨水噴嘴，使打印頭向打印表面噴出或射出墨水滴，以形成預(yù)期的圖像和字符。
為使工作正常，這類打印機(jī)必須有能可靠地向打印頭提供墨水的裝置。許多噴墨打印機(jī)使用能安裝在滑架上的一次性墨水筆。這種墨水筆通常包括一打印頭和為打印頭盛放一定量墨水的儲(chǔ)墨膽。典型情況下，該墨水筆還包括壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以使供墨裝置處于合適的壓力下，供打印頭使用。當(dāng)供墨裝置用完后，要更換整個(gè)墨水筆。這種系統(tǒng)為噴墨打印機(jī)的供墨裝置提供了一種容易、用戶受歡迎的方式。
打印機(jī)的一個(gè)重要特性是它打印的速度。對(duì)于噴墨打印機(jī)，提高速度的一個(gè)方式是更快地移動(dòng)打印頭。然而，在采用墨水筆的打印機(jī)中，包括儲(chǔ)墨膽在內(nèi)的整個(gè)墨水筆要隨打印頭一起運(yùn)動(dòng)，這就希望使儲(chǔ)墨膽盡可能地小，以使墨水筆有較小的質(zhì)量，能更快、更高效地運(yùn)動(dòng)。但從另一方面講，小的儲(chǔ)墨膽會(huì)更快地用盡，繼而要求更頻繁地更換和廢棄墨水筆。
由于儲(chǔ)墨膽尺寸的限制所造成的問題隨著彩色打印機(jī)的日益普及而更加突出了。在彩色打印機(jī)中，通常需要為打印頭提供一種以上顏色的墨水。一般需要有三種或四種顏色的墨水，其中每種須盛放于一個(gè)單獨(dú)的儲(chǔ)墨膽內(nèi)。同典型的單色打印機(jī)的單個(gè)儲(chǔ)墨膽一樣，所有這些儲(chǔ)墨膽的總體積也要受到限制。這樣，每個(gè)儲(chǔ)墨膽的尺寸只能是單色打印機(jī)的典型儲(chǔ)墨膽大小的幾分之一。
再有，只要有一個(gè)儲(chǔ)墨膽用盡，該墨水筆將不再能按所需的方式打印。這樣，當(dāng)所有儲(chǔ)墨膽中的第一個(gè)用盡時(shí)，該墨水筆一般都必須更換和丟棄。這更進(jìn)一步縮短了墨水筆的使用壽命。
可以理解，墨水筆的打印頭和壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)占墨水筆成本的一大部分。這些機(jī)構(gòu)還有遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于儲(chǔ)墨膽中的墨水供給時(shí)間的理論使用壽命。這樣，墨水筆在丟棄時(shí)，打印頭和壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還保留著很大一部分使用壽命。另外，在多色墨水筆中，所有的儲(chǔ)墨膽不可能同時(shí)用盡。這樣，所丟棄的墨水筆中很可能還包含著未使用的墨水和功能完好的打印頭和壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。這就造成使用者的成本的增加，且多少有點(diǎn)資源的浪費(fèi)和使用效率不高。
為了減少有關(guān)一次性墨水筆的一些問題，有些噴墨打印機(jī)已經(jīng)采用了不安裝在滑架上的供墨裝置。因?yàn)檫@樣的供墨裝置是固定在打印機(jī)內(nèi)的，所以它們沒有象隨滑架一起運(yùn)動(dòng)的供墨裝置那樣的各種尺寸限制。一些帶固定式供墨裝置的打印機(jī)還有置于打印機(jī)內(nèi)的可重復(fù)灌注式儲(chǔ)墨膽。墨水通過從打印頭引出的一根管子從儲(chǔ)墨膽供給到打印頭。另一種形式是，打印頭可包括一個(gè)小儲(chǔ)墨膽，它可以通過將打印頭移到固定的內(nèi)置式儲(chǔ)墨膽的灌注位置而周期性地進(jìn)行補(bǔ)充。再有一種方式是，墨水可以通過打印機(jī)內(nèi)的一個(gè)泵或通過重力作用下的流動(dòng)而從儲(chǔ)墨膽供給到打印頭。
但是，這種內(nèi)置式儲(chǔ)墨膽的重復(fù)灌注常常很困難且易造成污染。另外，由于它們從不更換，內(nèi)置式儲(chǔ)墨膽有存積一些顆粒和污物的傾向，這將對(duì)打印機(jī)的性能有不良影響。
出于對(duì)這些問題的考慮，一些打印機(jī)采用可更換式儲(chǔ)墨膽。如同內(nèi)置式儲(chǔ)墨膽一樣，這種儲(chǔ)墨膽也不設(shè)在滑架上，因此在打印過程中不隨打印頭一起運(yùn)動(dòng)?？筛鼡Q的儲(chǔ)墨膽通常是灌有墨水的塑料袋。這種袋子設(shè)有一機(jī)構(gòu)，例如一隔膜，其可用空心針刺穿，使其與打印機(jī)相連通，因此墨水可由袋中流向打印頭。袋子經(jīng)常會(huì)受到擠壓，或因某些其他原因而產(chǎn)生壓力，以造成墨水從儲(chǔ)墨膽中流出。一旦袋子在壓力下破裂或泄漏，其后果對(duì)于打印機(jī)將是災(zāi)難性的。
據(jù)此，本發(fā)明的一個(gè)目的是為噴墨打印機(jī)提供一種供墨裝置，它能為打印頭提供可靠的墨水供給。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種供墨裝置，它并不復(fù)雜且制造簡便、成本低和易于使用。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種成本效率更高和更有利于環(huán)保的供墨裝置，它減少浪費(fèi)和能更有效地使用墨水及供墨裝置的其它部件。
一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的供墨裝置有一個(gè)保存一定量墨水的主儲(chǔ)墨膽。該主儲(chǔ)墨膽一般保持在環(huán)境壓力下，其通過一個(gè)單向止回閥與一個(gè)容積可變的空腔相連通，該止回閥使墨水能從儲(chǔ)墨膽流向該空腔且防止墨水從該空腔流向儲(chǔ)墨膽。該空腔與一液體出口相連通，該出口通常是關(guān)閉的，以防止墨水流出。但是，當(dāng)供墨裝置安裝在打印機(jī)上時(shí)，該液體出口打開，以建立空腔與打印機(jī)之間的液體連接。
該空腔可部分地起到泵的作用，以將墨水從儲(chǔ)墨膽供給到打印機(jī)。具體講，當(dāng)空腔的容積增加時(shí)，墨水通過閥門從儲(chǔ)墨膽中抽出而進(jìn)入空腔內(nèi)，當(dāng)空腔的容積縮小時(shí)，將迫使墨水通過液體出口從空腔內(nèi)供給到打印頭。
對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人士，本發(fā)明的其它目的和要點(diǎn)通過對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說明將是顯而易見的，該說明只是提供了一個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明并不局限于此。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的供墨裝置的透視圖；圖2是圖1所示供墨裝置的零件分解圖；圖3是圖1所示供墨裝置安裝在打印機(jī)上的情況；圖4是供墨裝置安裝在打印機(jī)上時(shí)沿圖3中4-4線所截取的部分截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的供墨裝置的底盤的底視圖；圖6是圖5所示底盤的頂視圖；圖7是沿圖5中7-7線所截取的截面圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明的供墨裝置的又一優(yōu)選實(shí)施例的零件分解圖。
一種根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的供墨裝置示于圖1中，其標(biāo)號(hào)為10。該供墨裝置10有一個(gè)硬保護(hù)殼12，其包含有一軟儲(chǔ)墨膽14(見圖2)用來盛放墨水。保護(hù)殼12固定在底盤16上，該底盤裝有一泵18和一液體出口20。保護(hù)帽22安裝在底盤16上，而標(biāo)牌24粘貼在供墨裝置10的外側(cè)，從而將保護(hù)殼12、底盤16和保護(hù)帽22緊密地固定在一起。保護(hù)帽22上設(shè)有通向泵和液體出口的開口。
如圖3和圖4所示，供墨裝置10能夠以可拆卸的方式插入一噴墨打印機(jī)的接插槽26內(nèi)。當(dāng)供墨裝置10插入打印機(jī)中時(shí)，接插槽26內(nèi)的液體入口28與液體出口20結(jié)合并連通，以使墨水能從供墨裝置10流向打印機(jī)。接插槽26內(nèi)的一致動(dòng)裝置30與泵18相接合。致動(dòng)裝置30的動(dòng)作使泵18將墨水自儲(chǔ)墨膽14通過液體出口20和液體入口28而提供到打印機(jī)。
如圖2、4和5中所見，在底盤16的一端設(shè)有一注入口32，而在另一端設(shè)有一排氣口34。墨水可通過注入口32添加到供墨裝置內(nèi)，位置為所加墨水?dāng)D占的空氣通過排氣口34排出。供墨裝置注滿之后，注入口32由一個(gè)靠壓力裝配到注入口的球35來密封。
在底盤16的下部上形成有一個(gè)底部敞開的空腔36。如下面將詳細(xì)地介紹的那樣，此空腔36起到一泵室的作用，它可提高壓力將墨水供給到打印機(jī)?？涨?6的頂部設(shè)有一個(gè)入口部分38，墨水通過它從儲(chǔ)墨膽14進(jìn)入空腔36。還提供有一出口部分40，墨水通過它從空腔36中排出。
一單向擋板閥位于入口部分38的底部，它起到限制墨水自空腔36返回儲(chǔ)墨膽14的作用。如圖2、4、5和7中所見，擋板閥42是用柔性材料制成的一矩形件。在如圖所示的實(shí)施例中，擋板閥42的位置在入口部分38的底部上方，且熱熔接于底盤16短邊的中點(diǎn)處(圖中熱熔接部分以深色表示)。當(dāng)空腔內(nèi)的壓力降到低于儲(chǔ)墨膽的時(shí)，如圖7所示，擋板閥42未熔接的兩側(cè)均彎折，使墨水能通過入口部分38流入空腔36。在另一實(shí)施例中，該擋板閥可以只在一個(gè)邊進(jìn)行熱熔接，以使整個(gè)閥能繞熔接邊彎折，或在三個(gè)邊進(jìn)行熱熔接，以使該閥只有一個(gè)邊能彎折。其它類型的閥門也是適用的。
在如圖所示的實(shí)施例中，擋板閥42是用兩層材料制成的。上層材料是一層0.0015英寸厚的低密度聚乙烯。下層材料是一層0.0015英寸厚的聚對(duì)苯二甲酸乙烯(PET)。如圖所示的擋板閥42約5.5mm寬及8.7mm長。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中也可以采用其它材料或其它類型或尺寸的閥。
空腔36的底部用一柔性膜片44所覆蓋，圖2和圖4中所示最清楚可見。膜片44稍大于空腔底部的開口，且圍繞空腔36的底邊密封。膜片稍大的尺寸所多出的材料使膜片能向上和向下彎折，以改變空腔的容積。對(duì)于如圖所示的實(shí)施例，膜片的位置變化能使空腔的容積改變大約0.7立方厘米。如圖所示的空腔36其容積完全膨脹時(shí)大約在2.2～2.5立方厘米之間。
在如圖所示的實(shí)施例中，該膜片由一種多層材料制成，其一層是0.0005英寸厚的低密度聚乙烯、一層粘接劑、一層0.00048英寸厚的金屬化聚對(duì)苯二甲酸乙烯和一層粘接劑、以及一層0.0005英寸厚的低密度聚乙烯。當(dāng)然，也可以使用其它適合的材料形成膜片。如圖所示實(shí)施例中的膜片用傳統(tǒng)方法熱熔接于空腔的底邊。在熱熔接過程中，膜片中的低密度聚乙烯將所有皺折或縮皺密封住。
在空腔36內(nèi)，一壓力板46位于靠近膜片44之處。一泵簧48在如圖所示的實(shí)施例中由不銹鋼制成，它將壓力板46偏壓在膜片44上，迫使膜片向外，從而擴(kuò)大空腔36的尺寸。為了保持泵簧48的位置，泵簧48的一端承接于形成在空腔36的頂部上的中心錐50上，而泵簧48的另一端承接于形成在壓力板46上的中心錐52，以使泵簧48保持就位。壓力板46在如圖所示的實(shí)施例中是用高密度聚乙烯模壓而成的。
一圓柱形中空凸臺(tái)54自底盤16向下延伸，以形成液體出口20的外殼。如圖2和圖4所示，中空凸臺(tái)54的內(nèi)腔56在其下端有一狹喉部。一密封球58位于內(nèi)腔56內(nèi)，在如圖所示實(shí)施例中它是用不銹鋼制成的。密封球58的尺寸確定成這樣，即它可在內(nèi)腔56中自由運(yùn)動(dòng)，但不能通過其狹喉部。一密封彈簧60位于內(nèi)腔56內(nèi)，以迫使密封球58壓靠在狹喉部形成密封，并防止墨水通過液體出口流出。一定位球62在如圖所示實(shí)施例中用不銹鋼制成，其以壓力裝配的方式安裝在內(nèi)腔的頂部，以保持密封彈簧60就位，內(nèi)腔56的結(jié)構(gòu)使墨水能自由流過定位球而進(jìn)入內(nèi)腔。
如圖6和圖7所示，在底盤16的頂部上形成有凸起的集管64。集管64繞注入口32的頂部形成一圓柱形凸臺(tái)，且繞入口部分38的頂部形成一類似的凸臺(tái)，因此各個(gè)口均被隔離開。集管64圍繞液體出口20和輸出口40的根部延伸，形成一連接兩出口的頂部敞開的導(dǎo)管66。
如圖4所示，軟儲(chǔ)墨膽14連接在集管64的頂部，從而形成導(dǎo)管66的頂蓋。在如圖所示的實(shí)施例中，參見圖6，這通過將一塊矩形塑料板68熱熔接到集管64的頂面，將導(dǎo)管66封閉住而實(shí)現(xiàn)。熱熔接的區(qū)域在圖6中以剖面線表示。在如圖所示實(shí)施例中，底盤用高密度聚乙烯模壓而成，而塑料板是0.002英寸厚的低密度聚乙烯。這兩種材料可很容易地用傳統(tǒng)方法進(jìn)行熱熔接，而且還易于回收。
當(dāng)塑料板68固定到底盤16上之后，如圖2所示，該板可以彎折，且沿其兩側(cè)和頂部密封，以形成軟儲(chǔ)墨膽14。同樣，在如圖所示的實(shí)施例中，熱熔接可以用來密封塑料板的周邊。
注入口32和輸入口38上的塑料板可以用刺、鉆或其它方法除去，使其不能阻礙墨水流過這些口。
盡管這種軟儲(chǔ)墨膽14提供了一種盛放墨水的理想方式，但它可能容易被刺破或開裂，而使較大量的水分自墨水中散失。相應(yīng)地，為了保護(hù)儲(chǔ)墨膽14和限制水份的散失，該儲(chǔ)墨膽14封閉在一個(gè)保護(hù)殼12內(nèi)。在如圖所示實(shí)施例中，殼12由提純聚丙烯制成。厚度大約是1mm，以提供牢固的保護(hù)和防止令人討厭的從墨水中損失水份。但是，該殼的材料和厚度在其它實(shí)施例中是可以改變的。
如圖1～3所示，在殼12的上部有多個(gè)凸起的肋條70，以使在其插入接插槽26或自其中拔出時(shí)易于握住殼12。一豎向肋條72自殼12的每一邊橫向突出。如圖3所示，豎向肋條72可以承接于接插槽26內(nèi)的狹縫74中，從而當(dāng)其位于打印機(jī)內(nèi)時(shí)為供墨裝置提供橫向支撐和提高穩(wěn)定性。在殼的底部設(shè)有兩個(gè)圓形槽76，它們與底盤16上形成的兩個(gè)環(huán)形肋條78相接合，從而將殼12固定在底盤上，圖4中最清楚可見。
保護(hù)殼和底盤之間的結(jié)合最好是足夠緊密，以防止底盤與保護(hù)殼意外的分離，和當(dāng)軟儲(chǔ)墨膽出現(xiàn)泄漏時(shí)防止墨水從殼中流出。但是也希望兩者之間的結(jié)合能隨著儲(chǔ)墨膽14中墨水的消耗使空氣慢慢進(jìn)入殼內(nèi)，以保持殼內(nèi)壓力與環(huán)境壓力大致相等。否則，殼內(nèi)有可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，而阻礙墨水自儲(chǔ)墨膽中流出。但是為了保持殼內(nèi)有較高的濕度和減少墨水中水份的損失，空氣的進(jìn)入應(yīng)受到限制。
在如圖所示的實(shí)施例中，殼12及其所包含的軟儲(chǔ)墨膽14大約能裝30立方厘米的墨水。該殼約67mm寬、15mm厚、60mm高。軟儲(chǔ)墨膽的規(guī)格是剛好能充滿保護(hù)殼而沒有富余。當(dāng)然，根據(jù)某個(gè)給定打印機(jī)的特殊需要，也可采用其它尺寸和形狀。
要注滿供墨裝置，可將墨水通過注入口32注入。隨著灌注軟儲(chǔ)墨膽14膨脹，從而真正充滿保護(hù)殼12。隨著墨水進(jìn)入儲(chǔ)墨膽，密封球58受壓，以打開液體出口，而且有部分真空施加到液體出口20上，液體出口處的部分真空使墨水自儲(chǔ)墨膽14注入空腔36、導(dǎo)管66和圓柱形凸臺(tái)54的內(nèi)腔。這樣即使存在，也只剩下少量空氣與墨水相接觸。施加在液體出口處的部分真空還使注入過程加快。為了進(jìn)一步方便儲(chǔ)墨膽的快速灌注，還提供了排氣口34，以使儲(chǔ)墨膽膨脹時(shí)空氣能從殼中逸出。供墨裝置一旦充滿，球35被壓入注入口內(nèi)，防止墨水流出或空氣進(jìn)入。
當(dāng)然，還有許多其它的方式可以用來灌注本供墨裝置。在某些情況下，可能最好是在注入墨水之前用二氧化碳將整個(gè)供墨裝置沖洗一下。這樣，在灌注過程中任何滯留在供墨裝置中的氣體將是二氧化碳而不是空氣。這是比較好的，因?yàn)槎趸伎梢匀芙庥谀承┠?，而空氣則不能。一般而言，最好是將空氣盡可能多地從供墨裝置中排出，使氣泡或類似物不會(huì)進(jìn)入打印頭或連接管。
儲(chǔ)墨膽注滿后，保護(hù)帽22置于供墨裝置上。如圖4所示，該保護(hù)帽設(shè)有一個(gè)槽80，它承接底盤上的肋82，從而將保護(hù)帽固定在底盤上。該保護(hù)帽有一條腿84，其插入到排氣孔34中，用以限制空氣34流進(jìn)底盤和減少水份的損失。柱銷86自底盤16的各端伸出，并承接于保護(hù)帽22的孔內(nèi)，有助于保護(hù)帽的對(duì)正和加強(qiáng)保護(hù)帽和底盤的一體性。在某些應(yīng)用場合，最好將柱銷的端部鍛打一下，以將保護(hù)帽更牢固地固定在底盤上。
另外，如圖1和圖3所示，在供墨裝置10的側(cè)面可粘接有標(biāo)牌24，以將保護(hù)殼12、底盤16和保護(hù)帽22牢牢地聯(lián)在一起。在如圖所示的實(shí)施例中，粘標(biāo)牌用的是熱溶膠，其粘貼方式是使標(biāo)牌即不會(huì)從供墨裝置上剝落又不妨礙供墨裝置。
在如圖所示的實(shí)施例中，保護(hù)帽22設(shè)置有從兩側(cè)突出的豎直肋90。肋90是保護(hù)殼上的豎直肋72的延伸段，且以與豎直肋72類似的方式承接于接插槽26內(nèi)的狹縫74內(nèi)。除了肋90之外，如圖所示的保護(hù)帽在肋90的每一側(cè)還有凸出的鍵92。為了給特定的供墨裝置及其內(nèi)裝物提供唯一的識(shí)別標(biāo)記，可以有選擇性地取消一個(gè)或多個(gè)鍵或進(jìn)行某種改變。在接插槽上可以制出與之相配合的鍵(未標(biāo)出)，以識(shí)別特定類型的供墨裝置。這樣，使用者就不會(huì)由于疏忽而將類型或顏色錯(cuò)誤的供墨裝置插入接插槽中。這種布置形式對(duì)于多色打印機(jī)特別有利，這種打印機(jī)有多個(gè)相鄰的不同顏色供墨裝置的接插槽。
如圖3和圖4所示，接插槽26有兩個(gè)彈簧卡94，它們與供墨裝置10相嚙合，使其緊靠底板96牢牢固定。如圖所示，該彈簧卡與肋90和保護(hù)帽22上的鍵92的頂部相嚙合。在另一個(gè)實(shí)施例中，該彈簧卡可以與保護(hù)殼的豎直肋90上所形成的棘爪相嚙合。在這樣的結(jié)構(gòu)中，彈簧卡所產(chǎn)生的保持力的大部分將由保護(hù)殼來承受。
接插座26包括一液體入口28，其與一連接管98相聯(lián)通，后者為打印頭(未標(biāo)出)提供墨水。在大多數(shù)打印機(jī)中，打印頭通常包括一小的墨水槽，用以保存少量墨水。以及包括某種類型的壓力調(diào)節(jié)器，以在墨水槽內(nèi)保持適當(dāng)?shù)膲毫Α５湫偷?，墨水槽?nèi)的壓力最好稍低于環(huán)境壓力。這種“反壓”有助于防止墨水自打印頭中漏出，打印頭中的壓力調(diào)節(jié)器一般包括一個(gè)止回閥，其防止墨水自打印頭中回流進(jìn)入連接管。
在圖4所示實(shí)施例中，液體入口28包括一向上延伸的有盲孔102和一個(gè)鉆通的十字孔104的柱銷100，圍繞柱銷100有一個(gè)滑動(dòng)套環(huán)106，它通過彈簧108向上偏置。柱銷100通過底板96上的一個(gè)孔向上伸出。在滑動(dòng)套環(huán)106上有一環(huán)形止動(dòng)件112位于底板96之下，用以限制滑動(dòng)套環(huán)106的向上運(yùn)動(dòng)。一柔性墊圈110位于套環(huán)106的頂部。墊圈110有一個(gè)上部，其稍伸出套環(huán)106之上，和一個(gè)下部，其恰好圍繞著柱銷100。
當(dāng)滑動(dòng)套環(huán)106處于由止動(dòng)件112靠上底板96所決定的最上部位置時(shí)，墊圈110位于柱銷100的頂部，以密封十字孔104。當(dāng)供墨裝置10插入到接插座26內(nèi)時(shí)，墊圈110的上部與圓柱形凸臺(tái)54的端部相嚙合且在供墨裝置和打印機(jī)之間形成一密封。為了便于形成一牢固密封，圓柱形凸臺(tái)54的端部上設(shè)有凸起的環(huán)形肋114，墊圈110根據(jù)該肋變形。
在如圖所示的結(jié)構(gòu)中，在供墨裝置的液體出口和打印機(jī)的液體入口之間的密封內(nèi)幾乎沒有空氣存留，這因減少了空氣到達(dá)打印頭噴墨噴嘴的可能性，便于打印機(jī)的正常操作。
隨著供墨裝置10進(jìn)一步插入接插座26，柱銷100壓迫密封球58，并通過喉部進(jìn)入內(nèi)腔56。同時(shí)，凸臺(tái)54的端部推動(dòng)滑動(dòng)套環(huán)106和柔性墊圈110向下，使十字孔104暴露出來。這樣，液體可圍繞密封球58流動(dòng)，進(jìn)入十字孔104，向下流入盲孔102，且進(jìn)入連接管98。
一旦拿掉供墨裝置10，密封彈簧60將密封球58偏置返回到其處于圓柱形凸臺(tái)54的狹喉部處的密封位置。同時(shí)，彈簧108將滑動(dòng)套環(huán)106和柔性墊圈110偏置返回其最上部位置，以密封住十字孔104。在液體出口20和液體入口28均密封住之后，圓柱形凸臺(tái)54的端部與柔性墊圈110的頂部相分離。再次重申，在圖示實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)供墨裝置和打印機(jī)之間的密封被打破之后，幾乎不會(huì)有墨水留下。
盡管如圖所示的液體出口20和液體入口28提供了一種牢固安全的密封，在密封狀態(tài)下幾乎沒有空氣存留，而在斷開密封時(shí)幾乎沒有多余的墨水，但是采用其它的流體互聯(lián)方式將供墨裝置聯(lián)接到打印機(jī)上也是可以的。
如圖所示實(shí)施例的泵18是通過向內(nèi)壓迫膜片44，以使空腔36內(nèi)的容積減小并使空腔內(nèi)壓力增高而致動(dòng)。由于擋板閥42限制墨水回流進(jìn)入儲(chǔ)墨膽14，所以來自空腔36的墨水被迫通過出口40和導(dǎo)管66流出，到達(dá)液體出口。當(dāng)膜片44放松時(shí)，泵簧48使壓力板46和膜片44向外偏置，使空腔36的容積增加而壓力降低。空腔36內(nèi)壓力的降低使擋板閥42打開，而將墨水自儲(chǔ)墨膽42吸入空腔36內(nèi)。打印頭的擋板閥、連接管內(nèi)的流動(dòng)阻力，或兩者的共同作用將限制墨水通過導(dǎo)管66流回空腔36?；蛘撸诔隹谔幓蚱渌恢每商峁┮粋€(gè)擋板閥，以防止墨水通過出口部分返回而進(jìn)入空腔。
如圖3所示，接插槽上設(shè)有一致動(dòng)裝置30，用于啟動(dòng)泵18。當(dāng)供墨裝置裝入到接插槽26內(nèi)時(shí)，致動(dòng)裝置30可受壓與膜片44相接觸，以提高空腔36內(nèi)的壓力。致動(dòng)裝置30以可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與杠桿116的一端相聯(lián)。杠桿116的另一端被一壓縮彈簧118向下偏置。以這種方式，壓縮彈簧118的力迫使致動(dòng)裝置30向下靠在膜片44上，從而使空腔36內(nèi)的壓力升高而迫使墨水從供墨裝置流入打印機(jī)。在如圖所示的實(shí)施例中，所選用的彈簧能使空腔內(nèi)產(chǎn)生大約1.5磅/英寸2的壓力。當(dāng)然，所需的壓力可以根據(jù)具體打印機(jī)的需要而有所變化。
正如致動(dòng)裝置30的高度所表示的，當(dāng)空腔36接近其最小容積時(shí)，一凸輪120將轉(zhuǎn)動(dòng)，以克服壓縮彈簧118的力，且將致動(dòng)裝置30轉(zhuǎn)到其最低位置。隨著來自致動(dòng)裝置30的力的撤掉，泵簧48迫使膜片44向外，以使空腔36的容積增加，且將墨水自儲(chǔ)墨膽14中吸入空腔36。一旦空腔36膨脹后，凸輪120轉(zhuǎn)回，則壓縮彈簧118再次迫使致動(dòng)裝置靠在膜片上，以提高系統(tǒng)的壓力。
在某些實(shí)施例中，最好是每當(dāng)打印機(jī)不打印時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪120，以撤掉空腔內(nèi)的壓力。另外凸輪上還可以有一個(gè)中間凸角，當(dāng)打印機(jī)處于備用模式時(shí)，它可撤掉一部分壓力，但不是全部壓力。
本供墨裝置的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)顯著，因?yàn)橹挥刑幱诳涨粌?nèi)的較少量的墨水受到壓力作用，大量的墨水保存在儲(chǔ)墨膽內(nèi)，壓力大約為環(huán)境壓力。這樣，極少有可能泄漏，而且即使在有泄漏的情況下，可更容易地控制。
通過監(jiān)測致動(dòng)裝置30的位置，還可以精確地探測出何時(shí)供墨裝置接近于用空狀態(tài)，并發(fā)出缺墨的警告，通過防止墨水噴嘴的“空”發(fā)射，這可以大大延長打印頭的壽命。特別是，當(dāng)墨水自儲(chǔ)墨膽14中排空時(shí)，在儲(chǔ)墨膽內(nèi)將產(chǎn)生一反壓，該反壓能防止空腔36減壓時(shí)空腔完全膨脹。這可以在系統(tǒng)二次加壓時(shí)通過監(jiān)測致動(dòng)裝置30的位置而探測出來。即，如果空腔36沒有完全膨脹，則致動(dòng)裝置30在接觸膜片44之前將上升到超過平常的高度。
業(yè)已證明，如圖所示的膜片泵是非?？煽康?，且很適用于此供墨裝置。但是其它類型的泵也是可用的。例如，活塞泵、風(fēng)箱泵、或其它類型的泵也適用于本發(fā)明。
另一種采用風(fēng)箱泵的供墨裝置的實(shí)施例示于圖8。在圖8所示的實(shí)施例中，一軟儲(chǔ)墨膽14a以類似于以上所述的方式熱熔接于底盤16a的頂部。儲(chǔ)墨膽14a裝接于與底盤16a相聯(lián)結(jié)的保護(hù)外殼12a內(nèi)。
一風(fēng)箱122聯(lián)接到底盤16a上，以形成空腔36a。一入口部分38a使墨水從儲(chǔ)墨膽流入空腔36a，而一出口部分40a則使墨水流出空腔36a。一擋板閥42a位于入口部分38a的上方，以限制墨水自空腔36a返流進(jìn)入儲(chǔ)墨膽14a。
風(fēng)箱泵通過向風(fēng)箱施加一個(gè)力來啟動(dòng)。該力壓縮風(fēng)箱122且給空腔36a內(nèi)的墨水加壓，使其流經(jīng)出口部分40a到達(dá)液體出口20a。當(dāng)該力撤掉時(shí)，風(fēng)箱122的自然回彈力使其膨脹且將墨水自儲(chǔ)墨膽14a吸入空腔36a。在如圖所示的實(shí)施例中，風(fēng)箱用高密度聚乙烯模壓而成，且可用例如超聲波焊接或某種其它適用的方法聯(lián)接到底盤上。但是，有多種其它的材料和聯(lián)接方法可以采用。
示于圖8的液體出口包括在底盤16a上形成的一個(gè)口124。一彈簧定位凸臺(tái)126環(huán)繞該口124。一帶柔性密封帽130的壓縮彈簧128裝配在凸臺(tái)126上，且由一帶狹喉部134的出口管132罩住。彈簧128迫壓密封帽130，以密封住狹喉部，并防止墨水從供墨裝置中流出。但是，一旦插入接插槽，該密封帽就受壓，以使液體能繞該帽，通過狹喉部流動(dòng)并進(jìn)入打印機(jī)。在如圖所示的實(shí)施例中，出口管132用高密度聚乙烯模壓而成，且可用超聲波焊接或用其它方法聯(lián)接到底盤上。當(dāng)然，多種其它的結(jié)構(gòu)也可采用。
此詳細(xì)說明的提出只是用于以圖示方式給出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)例，無論如何不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明的范圍僅限于此。很明顯，在不脫離所附權(quán)利要求中所規(guī)定的本發(fā)明范圍的情況下，多種附加零件、代用件和其它一些改進(jìn)可用于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種可更換的供墨裝置(10)，用于以可拆卸的方式插入噴墨打印機(jī)的接插槽(26)內(nèi)的接插位置之內(nèi)，該接插槽有一泵致動(dòng)裝置(30)和一與用于為移動(dòng)式打印頭供墨的連接管(98)相聯(lián)通的液體入口(28)，該供墨裝置包括一個(gè)底盤(16)；一個(gè)儲(chǔ)墨膽(14)，其與底盤(16)聯(lián)通，用于盛放一定量的墨水；一個(gè)液體出口(20)，其裝在底盤(16)上，用于當(dāng)供墨裝置(10)處于接插位置時(shí)與液體入口(28)相接合；一個(gè)泵(18)，其裝在底盤(16)上，與儲(chǔ)墨膽(14)和液體出口(20)呈液體聯(lián)通，當(dāng)供墨裝置處于接插位置時(shí)，泵(18)可通過致動(dòng)裝置(30)來啟動(dòng)，將墨水從儲(chǔ)墨膽(14)中吸出并通過液體出口(20)供給到連接管(98)。
2.如權(quán)利要求1所述的可更換式供墨裝置，其中，該液體出口(20)在處于接插位置時(shí)允許墨水通過液體出口(20)并進(jìn)入液體入口(28)，而當(dāng)不處在接插位置時(shí)，防止墨水自液體出口(20)中流過。
3.如權(quán)利要求1所述的可更換式供墨裝置，其還包括處于泵(18)和儲(chǔ)墨膽(14)之間的一個(gè)閥(42)，閥(42)允許墨水自儲(chǔ)墨膽(14)流入泵(18)而限制墨水自泵(18)流入儲(chǔ)墨膽(14)。
4.如權(quán)利要求1所述的可更換式供墨裝置，其中，該泵包括一容積可變的空腔(36)，其具有一膨脹位置和一收縮位置，空腔(36)由內(nèi)部向膨脹位置偏置，致動(dòng)裝置(30)克服空腔(36)的這個(gè)內(nèi)部偏置作用而強(qiáng)迫空腔趨向收縮位置，以提高空腔(36)內(nèi)的墨水壓力和迫使墨水自泵(18)通過液體出口(20)進(jìn)入液體入口(28)。
5.如權(quán)利要求4所述的可更換式供墨裝置，其中，該空腔(36)是一個(gè)風(fēng)箱(122)，該風(fēng)箱(122)是一個(gè)整體模壓的塑料件，且其中風(fēng)箱壁的回彈作用強(qiáng)迫風(fēng)箱趨向膨脹位置。
6.如權(quán)利要求4所述的供墨裝置，其中，空腔(36)至少有一部分包括一柔性膜片(44)，它可在膨脹位置和收縮位置之間移動(dòng)，且其還包括一位于空腔(36)內(nèi)的彈簧(48)，以迫使柔性膜片(44)趨向膨脹位置。
7.一種用于可更換式供墨系統(tǒng)的底盤(16)，用于插入噴墨打印機(jī)的接插槽(26)中的一接插位置內(nèi)，該接插槽(26)有一個(gè)泵致動(dòng)裝置(30)和一與用于向移動(dòng)式打印頭供墨的連接管(98)相聯(lián)通的液體入口(28)，該底盤(16)包括一個(gè)墨水入口(38)，用于與盛放一定量墨水的儲(chǔ)墨膽(14)相聯(lián)通；一個(gè)泵(18)，其與墨水入口(38)呈液體聯(lián)通；一個(gè)閥(42)，其與墨水入口相聯(lián)，該閥(42)允許墨水自儲(chǔ)墨膽(14)通過墨水入口(38)進(jìn)入泵(18)，而限制墨水通過墨水入口(38)回流；一個(gè)液體出口(20)，其與泵(18)呈液體聯(lián)通，液體出口(20)與液體入口(28)相接合，且當(dāng)處于接插位置時(shí)允許墨水通過液體出口(20)流入液體入口(28)，而當(dāng)不處于接插位置時(shí)防止液體流過液體出口(20)。
8.如權(quán)利要求7所述的底盤，其中泵(18)包括一容積可變的空腔(36)，它可在一膨脹位置和一收縮位置之間動(dòng)作。
9.一種為噴墨打印機(jī)供墨的方法，該噴墨打印機(jī)有一帶有泵致動(dòng)裝置(30)的接插槽(26)和一與為可移動(dòng)式打印頭供墨的連接管(98)相聯(lián)通的液體入口(28)，該方法包括以下步驟提供一帶有泵(18)的底盤(16)，其上有一個(gè)與盛有一定量墨水的儲(chǔ)墨膽(14)相聯(lián)通的泵入口(28)和一與液體出口(20)呈液體聯(lián)通的泵出口(40)，泵(18)包括一容積可變的空腔(36)；將底盤(16)插入打印機(jī)的接插槽(26)內(nèi)，以在液體出口(20)和液體入口(28)之間形成液體連通；使該容積可變空腔(36)向一膨脹位置偏置，從而將墨水自儲(chǔ)墨膽(14)吸入泵(18)；以及移動(dòng)致動(dòng)裝置(30)使其與泵(18)相接合，從而將容積可變空腔(36)偏置向一收縮位置，且迫使泵(18)中的墨水通過泵出口(40)而流到液體出口(20)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，該容積可變空腔(36)至少有一部分包括能在膨脹位置和收縮位置之間移動(dòng)的柔性膜片(44)；以及一個(gè)位于容積可變空腔(36)之內(nèi)的彈簧(48)，以將該柔性膜片(44)向膨脹位置偏置。
全文摘要
一種用于噴墨打印機(jī)的供墨裝置，其有一主儲(chǔ)墨膽(14)，它通常保持在常壓下，主儲(chǔ)墨膽(14)通過一單向閥(42)與容積可變的空腔(36)相聯(lián)，閥(42)允許墨水自儲(chǔ)墨膽(14)流入空腔(36)，而防止墨水自空腔(36)流入儲(chǔ)墨膽(14)。空腔(36)與液體出口(20)相聯(lián)，該出口通常是關(guān)閉的，以防止墨水流出。但是當(dāng)供墨裝置安裝在打印機(jī)上時(shí)，液體出口(20)在空腔(36)和打印機(jī)之間建立起液體連接?？涨?36)是隨供墨裝置提供的泵(18)的一部分，啟動(dòng)后可將墨水從儲(chǔ)墨膽(14)供給到打印機(jī)。
文檔編號(hào)B41J2/175GK1134886SQ961050
公開日1996年11月6日 申請(qǐng)日期1996年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月27日
發(fā)明者B·考格, 小·N·帕勞斯基, 小·J·A·巴林納加 申請(qǐng)人:惠普公司