有關(guān)墨盒再填充及墨盒裝機(jī)檢測(cè)的技術(shù)探討

周文鑫

摘 要：墨盒作為噴墨打印機(jī)中用來存儲(chǔ)墨水的關(guān)鍵性打印耗材，由于原裝墨盒價(jià)格昂貴，人們希望對(duì)墨盒進(jìn)行再填充以多次使用；而在將墨盒重新裝載至打印機(jī)之前，需進(jìn)行檢測(cè)以避免墨盒置錯(cuò)，并對(duì)墨盒的種類及墨水剩余量數(shù)據(jù)進(jìn)行獲取，本文從上述兩方面進(jìn)行相關(guān)技術(shù)探討。

關(guān)鍵詞：墨盒；再填充；注墨；負(fù)壓；裝機(jī)檢測(cè)；芯片；防置錯(cuò)；電連接；光學(xué)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.204

1 概述

噴墨打印機(jī)通常是由用于容納墨水的墨盒提供墨源，經(jīng)由墨水流動(dòng)通道將墨水輸送至記錄頭中，并在打印信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下將墨水從記錄頭上的噴嘴噴射至紙張等記錄介質(zhì)上，以完成字符或圖形的記載。

按照記錄頭與墨盒的配置關(guān)系，噴墨打印機(jī)墨盒包括兩種類型：一體式墨盒和分體式墨盒。一體式墨盒的記錄頭與墨水儲(chǔ)存室合二為一，且記錄頭設(shè)置在墨盒的出墨口上；分體式墨盒的記錄頭與墨水儲(chǔ)存室相互分離，墨水儲(chǔ)存室僅容納墨水，而記錄頭則設(shè)置在噴墨打印機(jī)的字車上。由于一體式墨盒的記錄頭容易損壞，且記錄頭的價(jià)格較高，越來越多的用戶傾向選擇分體式墨盒。

目前市場(chǎng)上常見的分體式墨盒，其結(jié)構(gòu)為：墨盒包括負(fù)壓腔及墨水腔，兩腔之間通過一連通口連接，且負(fù)壓腔中設(shè)有用于產(chǎn)生毛細(xì)力以保持墨水的海綿體及與打印機(jī)供墨針相連接的出墨口，墨水腔中設(shè)有一注墨口。若該分體式墨盒墨水耗盡后直接丟棄，容易造成資源浪費(fèi)及環(huán)境污染。為此，優(yōu)選的方式是：對(duì)耗盡墨水的墨盒進(jìn)行二次墨水填充，使其獲得二次使用價(jià)值。

而在墨盒再填充后，為了將墨盒重新裝載至打印機(jī)使用，在此之前，需要通過打印機(jī)與墨盒進(jìn)行電連接檢測(cè)以避免墨盒置錯(cuò)，并對(duì)墨盒的種類及墨水剩余量數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取從而實(shí)現(xiàn)對(duì)墨盒的二次使用。本文針對(duì)有關(guān)墨盒技術(shù)的上述兩大塊進(jìn)行闡述，即從再生墨盒以及墨盒裝機(jī)檢測(cè)的所采用的主要技術(shù)手段進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

2 墨盒再填充技術(shù)

現(xiàn)有的墨水生產(chǎn)系統(tǒng)中，需要將墨罐中的墨分裝到不同規(guī)格的墨盒中，但國(guó)內(nèi)仍有部分墨水生產(chǎn)廠家采用原始的人工手動(dòng)灌墨的方法，即通過管道將墨引導(dǎo)至墨盒中；但由于不同規(guī)格的墨盒容量不一，灌墨時(shí)要根據(jù)容積和管道的流速測(cè)算灌滿墨盒所需時(shí)間，其缺點(diǎn)是容易過量溢出造成浪費(fèi)，且勞動(dòng)強(qiáng)度大，溢出的墨對(duì)車間的環(huán)境衛(wèi)生造成影響。

常用的墨盒再填充技術(shù)包括通過直接進(jìn)行抽氣的再填充注墨方式以及采用正負(fù)壓進(jìn)行再填充注墨方式，而采用負(fù)壓墨水填充注墨最為常見。

（1）申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910109293.6的中國(guó)專利提出一種負(fù)壓墨水填充裝置，通過將抽吸器經(jīng)抽吸通道與墨水容器直接相連以抽吸墨水容器中的空氣；放開抽吸器時(shí)墨盒由于氣壓平衡自動(dòng)吸收儲(chǔ)墨容器內(nèi)的墨水，即墨水經(jīng)由供墨管進(jìn)入負(fù)壓腔，再經(jīng)由連通口進(jìn)入墨水腔。缺點(diǎn)是抽吸器的容量有限，須進(jìn)行多次抽吸。且在上述注入過程中，墨水是先進(jìn)入負(fù)壓腔，然后通過連通口再進(jìn)入墨水腔，故當(dāng)抽吸器多次抽吸空氣時(shí)，易將已注入在墨水腔中的墨水抽出，導(dǎo)致墨水腔中的墨水不易注滿，殘留大量氣泡，使墨盒填充后進(jìn)行打印時(shí)出現(xiàn)打印不良的現(xiàn)象。

（2）為了解決上述技術(shù)問題，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201020289513.6提供了一種負(fù)壓式墨盒填充裝置，通過墨盒定位機(jī)構(gòu)將墨盒以注墨通道的出口端位于墨盒的墨水流通重力方向的上游的形式而定位，從而使得多次抽吸時(shí)不易將已流入的墨水抽出，可保證墨盒充分注滿，保證墨盒中并未殘留過多的空氣，從而保證填充后的墨盒打印效果良好。

（3）為了進(jìn)一步減少流入的墨水抽出量，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210223766.7的中國(guó)專利提供了一種灌墨裝置，通過使得墨盒座的底槽的底面向第一端部方向延伸的直線與由第二端部沿水平方向延伸的直線之間構(gòu)成一個(gè)銳角α，并且45°≤α<90°，并通過二次抽負(fù)壓、二次泄壓以及相應(yīng)抽負(fù)壓負(fù)，并對(duì)壓力值及時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行控制，從而通過多次注墨以將墨盒最大程度地注滿，并能有效減少殘留于墨盒中的空氣氣泡。

3 墨盒裝機(jī)檢測(cè)技術(shù)

為了使記錄設(shè)備能夠判斷所裝入的墨盒是否合適，墨盒上往往配置有一芯片，該芯片上設(shè)有用于存儲(chǔ)墨盒相關(guān)信息的存儲(chǔ)元件，墨盒相關(guān)信息例如墨水類型、墨水余量、墨水消耗量等，并且當(dāng)上述墨安裝至記錄設(shè)備后，上述芯片與記錄設(shè)備主體之間建立電連接以實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，確保墨盒中某些可變信息能夠?qū)崟r(shí)更新。

3.1 墨盒芯片短路檢測(cè)

由于液滴或粉塵的原因容易發(fā)生芯片短路而導(dǎo)致存儲(chǔ)元件被損壞，針對(duì)這一技術(shù)問題，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310192677.5，發(fā)明名稱為“墨盒芯片短路檢測(cè)方法、芯片、墨盒和記錄設(shè)備”的專利申請(qǐng)，該墨盒芯片的電路板上布設(shè)有至少兩個(gè)連接端子和檢測(cè)端子，并通過短路檢測(cè)部與檢測(cè)端子和/或連接端子電連接，用于根據(jù)檢測(cè)端子和/或連接端子的電信號(hào)變化，判斷檢測(cè)端子和連接端子之間是否存在短路，從而能夠通過與短路檢測(cè)部連接的短路控制部，在檢測(cè)到存在短路時(shí)，執(zhí)行短路異常處理。

3.2 對(duì)墨盒安裝位置檢測(cè)防止置錯(cuò)

3.2.1 通過電連接通信

由于記錄裝置的墨盒具有不同的墨水顏色或種類，所以在將墨盒安裝在記錄裝置的過程中，禁止將墨盒安裝在錯(cuò)誤的位置上，若墨盒被安裝在錯(cuò)誤的位置上，就會(huì)造成不同墨水顏色或種類的墨水混用，造成打印頭的堵塞或打印效果不好的問題。將墨盒安裝在正確的位置上的解決方法可基本分為兩種：（1）具有不同墨水顏色或/和種類的墨盒設(shè)置的外型結(jié)構(gòu)不同，缺點(diǎn)是使墨盒的制造成本變高，對(duì)具有不同外形結(jié)構(gòu)的墨盒的存儲(chǔ)和管理都很麻煩；（2）采取如申請(qǐng)?zhí)枮镃N200910169113.3的中國(guó)專利公開的一種“確認(rèn)墨安裝的方法”中，通過不同顏色的墨盒（CMKY）具有各自相應(yīng)的存儲(chǔ)元件以分別存儲(chǔ)表示其內(nèi)所存儲(chǔ)墨水顏色和/或種類的數(shù)據(jù)，通過墨盒與打印機(jī)通信以確定墨盒安裝位置的正確與否；又如申請(qǐng)?zhí)枮镃N02130449.1的中國(guó)專利公開的“防止墨盒置錯(cuò)的方法”，其墨盒具有一顏色辨識(shí)區(qū)，顏色辨識(shí)區(qū)的顏色對(duì)應(yīng)于該墨盒內(nèi)所含墨水的顏色，通過感測(cè)單元感測(cè)顏色辨識(shí)區(qū)的顏色并輸出一識(shí)別訊號(hào)，以判斷放置于該打印座中墨盒的正確性。

3.2.2 通過光學(xué)檢測(cè)

在彩色墨盒檢測(cè)中，申請(qǐng)?zhí)枮镃N201010108585.0的中國(guó)專利提供一種具有濾光功能的墨盒，在墨盒的外殼本體上設(shè)置有一濾光模塊，而且該濾光模塊具有透過本色光線、吸收其他顏色光線的光學(xué)特性。墨盒上的濾光模塊將對(duì)墨盒安裝裝置中設(shè)置的光發(fā)射部件發(fā)射的白光進(jìn)行過濾，具體為透過本色光線、吸收其他顏色光線；經(jīng)過濾光模塊過濾的光線被光接收部件接收到后，進(jìn)行光學(xué)特性例如光譜分析，能夠獲得過濾光的光譜檢測(cè)數(shù)據(jù)。由于打印機(jī)預(yù)先存儲(chǔ)有與該安裝盒匹配的墨水顏色相一致的光線的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)例如基準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)，因此通過將光譜檢測(cè)數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)的基準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以確定安裝在該

安裝盒中的墨盒所容置的墨水的顏色是否與該安裝盒應(yīng)該安裝的墨水顏色相一致，若一致，則說明該墨盒正確安裝到對(duì)應(yīng)的安裝盒中；若不一致，則說明該墨盒沒有正確安裝到對(duì)應(yīng)的安裝盒中，即顏色安裝不匹配，出現(xiàn)錯(cuò)誤安裝，此時(shí)可以向用戶發(fā)出報(bào)警，提示用戶重新進(jìn)行墨盒安裝，以最終保證該墨盒被正確安裝。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N201110459870.1的中國(guó)專利提到在實(shí)際的光學(xué)檢測(cè)過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)墨盒雖然裝載在正確的位置上卻由于光接收器未接收到足夠的光量而被判斷為未安裝在正確或適當(dāng)?shù)奈恢?。針?duì)這一技術(shù)缺陷，將墨盒裝機(jī)檢測(cè)過程分為裝入判斷階段以及裝入正確判斷階段，從而在裝入判斷階段，打印機(jī)通過依次發(fā)送墨盒裝機(jī)應(yīng)答指令而根據(jù)是否接受到相應(yīng)的應(yīng)答而判斷是否所有墨盒均已裝入打印機(jī)中，如果是，則進(jìn)行下一階段，否則，提示用戶墨盒未完全裝入；在確認(rèn)所有墨盒均已完全裝入后，通過依次發(fā)送控制各個(gè)墨盒的光發(fā)射部發(fā)光的發(fā)光指令而依次控制上述多個(gè)光發(fā)射部（LED燈），以根據(jù)所接收的光量來判斷墨盒是否裝載在正確的位置，其中，上述墨盒裝機(jī)應(yīng)答指令一般是由各個(gè)墨盒的識(shí)別信息組成，而發(fā)光指令則一般由墨盒的識(shí)別信息與光發(fā)射部的狀態(tài)控制信息組成，裝機(jī)應(yīng)答指令與發(fā)光指令互不相同且相互獨(dú)立，在進(jìn)行裝機(jī)檢測(cè)過程中，即使某個(gè)LED燈的發(fā)光亮度較小時(shí)，可以由相鄰墨盒的LED燈發(fā)出的散射光線進(jìn)行一定程度的補(bǔ)足，從而使其滿足檢測(cè)所需要的光量閾值，從而避免已安裝在正確的位置上卻因LED燈的光發(fā)射量小而導(dǎo)致打印機(jī)判斷墨盒未裝入在正確的位置上的誤判斷。

4 結(jié)語

通過上述探討，可以清晰地把握墨盒再填充以及墨盒裝機(jī)檢測(cè)的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，啟迪相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員在面對(duì)某一技術(shù)問題時(shí)可以從不同的角度去尋求相應(yīng)的解決途徑，并形成技術(shù)解決方案。科技創(chuàng)新作為“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”的關(guān)鍵一環(huán)，是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國(guó)力的戰(zhàn)略支撐，必將為企業(yè)發(fā)展增添新的動(dòng)力。

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