墨盒、喷墨打印头和喷墨打印机的制作方法

本发明涉及喷墨打印技术的领域，具体地涉及防止由于在与工厂的海拔不同的海拔处运输和/或使用喷墨打印头而导致墨从通气孔泄漏到墨盒外部，并且更具体地涉及墨盒、喷墨打印头和喷墨打印机。

背景技术：

1、如图1a、图1b和图2所示，喷墨打印头的墨盒37包括墨盒本体4和用于覆盖墨盒本体4的开口38的墨盒盖15。在墨盒本体4内形成有用于容纳墨的墨储存器10。墨盒本体4还包括使墨储存器10与喷墨打印头的喷射室连通的墨流动孔缝(aperture)13，其中墨流动孔缝13通过过滤器12和管11与墨储存器10连通。

2、必须精确地控制穿过喷墨打印头的喷射室的喷射喷嘴的墨流动，因为这是利用喷墨打印机实现高端品质打印的基本先决条件之一。一种辅助提供墨流动的这种程度的控制的系统是背压系统，该背压系统在容纳于喷墨打印头的墨盒的墨储存器内的液体中创建轻微的负压。液体中的负压防止了不期望的墨泄漏。否则，在使用墨的喷墨打印头空闲时或墨盒在处理过程中遭遇突然加速时，可能发生这种泄漏。

3、如图1a、图1b和图2所示，本领域公知的可行的背压系统采用插入墨盒37的墨储存器10中的多孔构件14(例如开孔泡沫)、纤维构件或这两种构件的组合以在容纳于墨储存器10内的液体中创建由孔网的或在纤维之间的毛细管效应产生的负压，如专利ep 3302983b1中所述。

4、当背压由源自插入墨储存器10中的多孔构件14的毛细管力生成时，墨储存器10必须与外部环境连通。换言之，多孔构件14内的边界液体表面必须处于大气压下。如果墨储存器10不与外部环境连通，而墨储存器10中的墨液位由于打印期间的墨喷射而降低，则容纳于墨储存器10中的液体的压力会下降到远远超过合适的背压值，从而阻止了喷墨打印头进一步喷射。

5、为了提供与外部环境的合适的连通，除了墨填充孔16之外，墨盒盖15还通常设置有通气孔17。具体地，如图1a、图1b、图2、图3a和图3b所示，墨盒盖15设置有墨填充孔16和通气孔17，针穿过墨填充孔16穿透横跨多孔构件14的大部分路程以用墨填充墨储存器10，通气孔17用于将墨储存器10与外部环境连通。通气孔17布置在浅的蜿蜒的通气通道18的一个端部处，通气通道18模制在墨盒盖15的外表面中。墨填充孔16相当大并且在(墨)填充之后用粘接标签19或塞子(未示出)封闭，以防止墨的过度蒸发。粘接标签19不仅与墨填充孔16重叠，而且与通气孔17重叠。粘接标签19在顶部封闭浅的蜿蜒的通气通道18的大部分，用作顶表面。在浅的蜿蜒的通气通道18的最末端部分处的通气出口20保持未被覆盖，从而允许墨储存器10与外部环境连通。浅的蜿蜒的通气通道18的小截面和合适长度保持了低蒸发率，同时甚至在打印期间也维持墨储存器10的内部和外部之间的压力平衡。当然，也可以将两个单独的标签(未示出)分别适当地用于墨填充孔16和通气孔17。如图4所示，除了墨填充孔16和通气孔17外，墨盒盖15的内表面通常设置有适用于与墨盒本体4超声波结合的周边密封框架22和多个肋部23以及附加的外周加强框架41，它们被设计为对墨盒盖15适当地加强，从而防止墨盒盖15的任何变形或断裂。通常，在墨盒盖15的模制工艺期间同时获得这种肋部23和外周加强框架41。

6、填充到墨储存器10中的墨浸湿多孔构件14的大部分。毛细管力防止墨离开多孔构件14。然而，尤其是当多孔构件14是易于允许墨沿着纤维方向移动的纤维构件时，墨具有横跨多孔构件14的一定程度的内部移动性。因此，对填充有墨的喷墨打印头的处理可能导致一些空气被截留到多孔构件14中。这种被截留的空气甚至可能被墨包围。由于在墨填充阶段的可能的错误操作或在墨填充孔16和针之间缺乏气密密封，在管11中甚至会发生一些附加的空气截留。简言之，在喷墨打印头中存在一定的可能性使一些空气岛仍被截留在墨内。

7、在填充之后，包围喷墨打印头的大气压也存在于墨储存器10的没有墨的部分内，同时，在容纳于喷墨打印头中的液体由于大气压而产生的压力通过液柱的静压而增加并且通过多孔构件14的毛细管压力而减小。多孔构件14的毛细管作用(其取决于孔的大小以及墨的表面张力和多孔构件材料的润湿性)被仔细设计，以便为容纳于墨储存器中的液体提供相对于外部环境的较低压力。

8、在喷墨打印头准备好被运输之前，利用合适的胶带密封喷射喷嘴，以防止墨蒸发并保护喷射喷嘴免受颗粒污染或机械刮擦。喷墨打印头最终被放置在塑料杯中并且利用双层塑料-铝包装盖进行热密封。由此，喷墨打印头最后是被包封在气密容器中的，该容器的内部压力与工厂处的大气压相同。

9、然而，在运输喷墨打印头期间或者当喷墨打印头要在高海拔地区使用时，气密容器可能遭受显著的压力变化。例如，在航空运输时，货舱可能在飞行期间被带至低压处。又例如，喷墨打印头的最终目的地可能由于海拔不同而处于与工厂的压力非常不同的环境压力下。气密容器的环境压力的变化可能导致气密容器的内部压力与环境压力之间的不平衡。气密容器的不平衡的内部压力向外拉动包装盖，使得气密容器的内部压力相对于工厂中的原始压力降低。

10、由于墨储存器经由通气孔与墨盒外部的区域连通，因此当墨盒在气密容器内时或者当最终用户掀开包装盖时，如果环境的压力低于工厂的压力，则被截留在多孔构件内的空气可能扩张，导致拉出墨，墨可能从通气孔泄漏出去。

11、利用附加的标签或可移除的塞子密封通气出口仅可以用来防止墨在密封的杯内泄漏，但如果最终目的地的压力显著低于工厂的压力，则这不起作用：移除附加的标签或塞子会导致内部压力的突然不平衡，使得墨喷洒到通气出口外部。如果没有空气被截留在多孔构件内，也可能出现这种现象。气密容器的内部压力的突发的扰动无论如何都很容易使墨从通气孔喷洒出去，因为在墨储存器中的液体表面与外部之间的连通是经由短的距离实现的并且墨可以几乎直接向外流动。

12、在图2中示意性地描绘了墨从通气孔17喷洒出去的情况。在分解图中示出了墨储存器10和墨盒盖15的相互位置，其中由箭头示意性地表示由压力不平衡引起的突发的墨流21。墨快速地覆盖了朝向墨盒盖5的墨填充孔16和通气孔17的短且直接的行程。墨填充孔16被粘接标签19密封(图3b)，该粘接标签也与通气孔17和大部分的浅的蜿蜒的通气通道18重叠，留下与外部连通的通气出口20。粘接标签19之下的浅的蜿蜒的通气通道18的体积非常小并且可以被墨快速填充，墨最终是从浅的蜿蜒的通气通道18的末端端部处的通气出口20喷洒出去。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的解决方案包括提供一种具有与通气孔连接的扩张空间(expansion space)的墨盒，以便收集由于环境压力变化导致的在墨储存器的内部压力与墨储存器外部的环境压力之间的不平衡所引起的任何可能的墨流，从而防止墨泄漏到墨盒外部。

2、在本发明的第一方面中，提供了一种墨盒。墨盒包括：墨盒本体，其具有开口和墨流动孔缝，其中在所述墨盒本体内形成有用于容纳墨的墨储存器；墨盒盖，其用于覆盖所述开口，其中所述墨盒盖设置有墨填充孔和通气孔并且在其内表面上设置有肋部；以及柔性构件，其设置在所述墨盒盖与所述开口之间并且与所述通气孔重叠但不与所述墨填充孔重叠，在所述墨盒盖安装到所述墨盒本体并且覆盖所述开口时，所述肋部抵靠所述柔性构件，使得在所述肋部与所述柔性构件之间形成密封接触，并且在所述墨盒盖与所述柔性构件之间形成扩张空间，其中所述扩张空间具有入口，墨能够通过所述入口从所述墨储存器流入所述扩张空间中，并且所述扩张空间通过所述通气孔与外部环境连通。

3、本发明的墨盒可以防止墨通过直接连通以短的行程到达墨盒外部的区域。相反，墨被迫经过较长的扩张空间，从而对可能的喷洒的强度进行缓冲并提供能够容纳由于压力不平衡而从墨储存器移位的全部或大部分墨的内扩张体积或内扩张空间。此外，扩张空间简单地通过在墨盒盖上的肋部和柔性构件之间的密封接触而形成，而不需要墨盒盖和柔性构件之间的真实结合，这是因为柔性构件是稍微柔韧的并且可以与墨盒盖上的肋部很好地匹配，因此制造工艺更简单、易于引入制造线中并且有成本效益。

4、优选地，所述墨盒包括插入到所述墨储存器中的多孔构件和/或纤维构件，并且所述柔性构件的尺寸被设定成在所述多孔构件或所述纤维构件的正上方精确地容置到所述墨盒本体中，并且所述柔性构件设置有与所述墨填充孔对应的开放空间。

5、利用这种实施方案，在插入多孔构件和/或纤维构件之后，柔性构件简单地插入到墨盒本体中，并且被放置到多孔构件和/或纤维构件上，而不需要任何对准。随后，墨盒盖可以安装到墨盒本体。在安装期间，墨盒盖上的肋部承受一定的压力，该压力被部分地传递到柔性构件，实现了密封接触。此外，即使在墨盒处理期间，柔性构件也不能滑脱并且仍保持在其稳定位置中，从而确保与上面的墨盒盖上的肋部正确接触。

6、优选地，所述柔性构件设置有在所述柔性构件的一个端部处间隔开的两个翼部，以形成一直延伸到所述柔性构件的周缘的所述开放空间。利用这种实施方案，墨盒的墨填充进而更简单。

7、优选地，所述柔性构件设置有与所述墨填充孔对准的通孔。

8、优选地，所述柔性构件由橡胶制成。

9、优选地，所述柔性构件是厚度为1mm至2mm的板状构件。1mm至2mm的厚度足以通过墨盒盖和柔性构件形成扩张空间。此外，甚至可以补偿在盖模制工艺中所引入的肋部边缘的小的不规则性。

10、优选地，所述扩张空间容纳多孔材料。多孔材料可以增强墨流动强度的缓冲，而不影响与外部的流体连通。

11、优选地，所述扩张空间是迂回的扩张回路。给予扩张空间迂回的形状将增强缓冲效应和需要经过的可用体积。迂回的扩张回路迫使从入口流入扩张空间中的墨在从通气孔喷洒出去之前需要经过较长的流动路径并花费更多的时间。

12、优选地，所述扩张空间包括通过狭窄的连通通路流体连通的多个扩张室，并且各扩张室均由连接到所述墨盒盖且抵靠所述柔性构件的所述肋部包围。由于多个狭窄的连通通路，沿着扩张回路的宽度的突变有助于流动缓冲。

13、优选地，所述肋部包括包围所述通气孔的两个曲线肋部。

14、优选地，两个相邻的肋部彼此间隔开以形成所述狭窄的连通通路。

15、优选地，狭窄的连通通路形成在肋部中。

16、在本发明的第二方面中，提供了一种喷墨打印头。喷墨打印头包括上述的墨盒。

17、优选地，喷墨打印头是热喷墨打印头，该热喷墨打印头包括附接到所述墨盒的微流体装置，其中所述微流体装置包括：多个电阻器；多个喷射室，其布置在所述电阻器上方并且与所述墨流动孔缝流体连通；以及喷嘴板，其覆盖所述喷射室并且设置有用于从所述喷射室喷洒墨的喷射喷嘴。

18、在本发明的第三方面中，提供了一种喷墨打印机。喷墨打印机包括上述的喷墨打印头。