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专利名称：墨水匣定位机构及方法
技术领域：
本发明涉及一种墨水匣定位机构及方法，特别是涉及一种用于打印机、多功能事务机、绘图机等具有墨水匣装置(Cartridge)的事务机上的墨水匣定位机构及方法。
背景技术：
随着科技的发展，各种电子电气产品已经成为日常生活中所不可或缺的工具。举例来说，在办公室里常用的机器就包括有计算机以及打印机、传真机、绘图机以及复印机等事务机。这些事务机所使用的印刷方式之中，喷墨印刷(Inkjet Printing)是目前广为采用的一种技术。
使用喷墨印刷(Inkjet Printing)技术的事务机，通常具有一墨水匣(cartridge)，其下方连接有一喷墨印刷头(printhead)，且墨水匣是以一滑动座(carriage)支撑，使其可在事务机的印刷媒体(例如纸张)上移动，并进行喷墨印刷的动作。当墨水匣置于滑动座之内时，必须将墨水匣固定(lock-in)于滑动座，并进行定位(alignment)动作，以使得喷墨印刷头正确进行印刷。
目前常见的墨水匣固定装置，多半是采用单边定位的方式，通过提供一偏移力(Biasing force)，使墨水匣朝单边靠齐而定位。举例而言，美国专利编号US 4,907,018揭示一种墨水匣与滑动座的固定机构，其中使用一具有弹簧的固定装置对墨水匣侧边的衬垫进行推压，而使得墨水匣向侧边靠齐；另外，美国专利编号US 5,392,063揭示一种墨水匣弹簧夹钳，使用一具有倾斜凸轮(cam)的夹钳对多个墨水匣的上部进行推压夹持动作，使其可通过夹钳的单一动作同时固定多个墨水匣，并使其靠向凸轮所倾斜的一侧。如此的做法可取得较佳的定位可靠度，且每一墨水匣仅需进行一次校正后，即使取出再置入，也不需再重新进行校正。
然而，上述单边定位方式中，若对墨水匣的上部进行侧向推压动作，例如US 5,392,063专利所揭示的结构，则会使得墨水匣在定位时，由于所受到的侧向力不对称，因而可能造成墨水匣产生偏斜，无法摆正的潜在问题。针对此一问题，US 5,392,063专利中虽然揭示有采用低摩擦系数的塑料材料做为倾斜凸轮的特征，其目的在于通过摩擦力的减少而降低墨水匣发生偏斜的机率；然而，在实际应用上，低摩擦系数的材料并不能完全消除摩擦力，因此仍然可能发生墨水匣在装入时被“咬住”，因而产生偏斜的情况。
另外，若对墨水匣的侧边进行侧向推压动作，例如US 4,907,018专利所揭示的结构，使用叶状弹片(leaf spring)对墨水匣进行推压，则会使得墨水匣侧边遭推压的壁面产生变形。针对此一问题，美国专利编号US 5,504,513揭示一种墨水匣侧边的变形补强结构，以减少墨水匣侧边壁面的变形；然而，即使采用变形补强结构，也无法完全消除变形的发生。

发明内容
有鉴于此，本发明的一目的在于提出一种墨水匣定位机构及方法，适用于上述墨水匣固定装置中，在设计上扬弃以往所采用的单边定位的方式，而以侧向受力对称的方式对墨水匣的上部进行墨水匣定位，如此即可避免定位时墨水匣产生偏斜或侧边壁面变形的问题。
本发明揭示一种墨水匣定位机构，包括一滑动座、一保持装置以及一墨水匣。滑动座具有垂直于第一方向的第一基准面、垂直于第二方向的第二基准面、以及沿第二方向的第一滑动部，其中第一方向与第二方向互相垂直，且第一方向与第二方向构成一对称面。保持装置具有一推压基准面以及对应于第一滑动部的第二滑动部，推压基准面对称于对称面的非平面，且通过第一滑动部与第二滑动部的滑动沿第二方向相对于滑动座滑动。墨水匣是可拆卸地安装于滑动座，具有对应于推压基准面的一推压面、对应于第一基准面的第一定位面、以及对应于第二基准面的第二定位面，其中推压面对称于对称面。当墨水匣安装于滑动座时，第一基准面抵接于第一定位面，第二基准面抵接于第二定位面，且推压基准面沿第二方向相对于滑动座滑动而推压于推压面，使墨水匣在第一方向、第二方向以及垂直于对称面的第三方向均可定位。
具体而言，上述墨水匣定位机构之中，保持装置可设置成一导引闩锁以及一压缩弹簧，导引闩锁具有推压基准面以及第二滑动部，而压缩弹簧设置于滑动座与导引闩锁之间，将导引闩锁沿第二方向推压滑动向墨水匣。
另外，本发明还揭示一种墨水匣定位方法，包括下列步骤首先，提供一滑动座，该滑动座具有垂直于第一方向的第一基准面以及垂直于第二方向的第二基准面，其中第一方向与第二方向互相垂直，且第一方向与第二方向构成一对称面。其次，提供一墨水匣，该墨水匣具有一推压面、对应于第一基准面的第一定位面、以及对应于第二基准面的第二定位面，其中推压面为对称于该对称面的非平面。其次，将墨水匣安装于滑动座，使第一基准面抵接于第一定位面，第二基准面抵接于第二定位面，而使墨水匣在第一方向以及第二方向定位。最后，沿第二方向推压墨水匣的推压面，使墨水匣在垂直于第一方向以及第二方向的第三方向定位。其中，推压墨水匣的推压面的动作，可利用如上所述的导引闩锁的推压基准面进行。
本发明的墨水匣定位机构及方法中，推压基准面最好由低摩擦系数材料形成，以通过摩擦力的减少而更加降低墨水匣发生偏斜的机率。另外，第二基准面以及第二定位面最好采用粗糙表面，以在第二方向产生一定的摩擦力，避免墨水匣在第三方向定位时因惯性力而脱离平衡位置。
又，本发明的墨水匣定位机构及方法中，墨水匣可还具有一喷墨印刷头，设置于推压面的相反侧，以及一电子连接(electrical inerconnection)装置，设置于墨水匣朝向滑动座的一侧，用以接收控制信号。
为使本发明的上述及其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个具体的较佳实施例，并配合所附图式做详细说明。


图1为本发明一实施例的墨水匣定位机构的立体图；图2A为上述实施例中滑动座的立体图；图2B为图2A的滑动座于另一方向的立体图；图3A为上述实施例中墨水匣的立体图；图3B为图3A的墨水匣于另一方向的立体图；图4A为上述实施例中导引闩锁的立体图；图4B为图4A的导引闩锁的正视图；图4C为图4A的导引闩锁的侧视图；图5A为本发明另一实施例的导引闩锁的立体图；图5B为图5A的导引闩锁的正视图；
图5C为图5A的导引闩锁的侧视图。
具体实施例方式
请参见图1，以一具体的实施例说明本发明的墨水匣定位机构。
如图1的立体图所示，本实施例的墨水匣定位机构是由一滑动座10、一墨水匣20、以及一保持装置30所构成。具体而言，保持装置30是由一导引闩锁40以及一压缩弹簧50所构成。另外，图1中列示有一立体坐标的X、Y、Z三个方向，其中Y方向即为事务机打印时的纸张进出方向(第一方向)，Z方向即为墨水匣20的喷墨方向(第二方向)，而X方向则为滑动座10移动的方向(第三方向)，也就是墨水匣20的侧方向，X、Y、Z三个方向彼此互相垂直。以下请参考此一立体坐标，分别说明各组件的结构。
图2A以及图2B为由不同方向显示滑动座10的立体结构。如图2A以及图2B所示，滑动座10具有两个承载墨水匣20的承载座，每一承载座分别具有沿Z方向(第二方向)设置的第一滑动部12，以及供墨水匣20进行Y、Z方向定位的基准部14。基准部14大体呈一倒L形，具有垂直于Y方向(第一方向)的第一基准面14b以及垂直于Z方向(第二方向)的第二基准面14c，用以限制墨水匣20在Y、Z方向的自由度。第一滑动部12则为一滑动凸块，用以限制保持装置30的导引闩锁40在Z方向(第三方向)进行滑动，因此其具有X平面12a以及Y平面12b，分别用以限制X方向及Y方向的自由度，如此可使导引闩锁40仅在Z方向具有自由度。另外，由图2A可看出，滑动座10的每一承载座大体对称于一对称面，此一对称面是由彼此互相垂直的Y、Z方向所构成的Y-Z平面，而X方向(第三方向)垂直于此一对称面。
图3A以及图3B是由不同方向显示墨水匣20的立体结构。墨水匣20为可拆卸地安装于滑动座10的承载座，如图3A所示，墨水匣20具有一推压面22以及对应于基准部14的定位部24。另外，在墨水匣20朝向滑动座的一侧，设置有电子连接(electrical interconnection)装置28，用以接收控制信号。电子连接装置28可具有一挠性印刷电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)，以进行控制信号的传输。另外，可在滑动座10与电子连接装置28的挠性印刷电路板之间设置一弹性体(未图标)，以使挠性印刷电路板与电子连接装置28稳定抵接，维持稳定的控制信号传输。
推压面22是对称于上述对称面(Y-Z平面)的非平面，例如图3A所示的凹面，但也可设置成其它对称于Y-Z平面的适当形状。定位部24设置于墨水匣的两侧，与基准部14的形状类似，均为一倒L形，如图3B所示，定位部24具有对应于第一基准面14b的第一定位面24b以及对应于第二基准面14c的第二定位面24c。由于滑动座10上的基准部14设置成对称于上述对称面，因此定位部24也设置成对称于上述对称面。另外，如图3B所示，墨水匣20还具有一喷墨印刷头26，设置于推压面22的相反侧，即墨水匣20的下侧，用以进行喷墨印刷。
如前所述，保持装置30可设置成一导引闩锁40以及一压缩弹簧50的结构，压缩弹簧50设置于滑动座10与导引闩锁40之间，将导引闩锁40沿Z方向(第二方向)推压滑动向墨水匣20。至于导引闩锁40的结构则可采用各种不同的结构，以下分别详述之。
图4A、图4B以及图4C揭示了导引闩锁40的一实施例。如图4A所示，导引闩锁40具有对应于滑动座10的第一滑动部12的第二滑动部42，卡合于压缩弹簧50的弹簧卡合部44，以及对应于墨水匣20的推压面22的一推压基准面46。第二滑动部42是如图4A以及图4C所示的一导槽，对应于第一滑动部12，使得导引闩锁40可通过第一滑动部12与第二滑动部42的配合，而仅具有Z方向的自由度。推压基准面46对称于上述对称面(Y-Z平面)的非平面，例如图4B所示的凸面，但也可设置成其它对称于Y-Z平面且与推压面22配合的适当形状。如此，可由压缩弹簧50的弹力将导引闩锁40沿Z方向推压而相对于滑动座10滑动向墨水匣20，而使得推压基准面46沿Z方向(第二方向)推压于推压面22。
另外，图5A、图5B以及图5C则揭示导引闩锁40的另一实施例。如图5A所示，导引闩锁40’是以一导引座43’以及一转子45’取代原本一体的结构，至于卡合于压缩弹簧50的弹簧卡合部44’则并无结构上的改变。导引座43’设置有对应于滑动座10的第一滑动部12的第二滑动部42’，第二滑动部42’如图5A以及图5C所示的一导槽，对应于第一滑动部12，使得导引闩锁40’可通过第一滑动部12与第二滑动部42’的配合，而仅具有Z方向的自由度。转子45’相对于导引座43’可沿Y方向(第一方向)转动，且转子45’的外周面设置有对应于墨水匣20的推压面22的推压基准面46’。推压基准面46’对称于上述对称面(Y-Z平面)的非平面，例如图5B所示的圆弧面，但也可设置成其它对称于Y-Z平面且与推压面22配合的适当形状。如此，可由压缩弹簧50的弹力将导引闩锁40’沿Z方向推压而相对于滑动座10滑动向墨水匣20，而使得推压基准面46’沿Z方向(第二方向)推压于推压面22。
以下请再参考上述任一实施例的结构，说明本发明的墨水匣定位方法。
在进行墨水匣定位时，首先必须提供如上述任一实施例所述的滑动座10以及墨水匣20，其中滑动座10具有垂直于Y方向(第一方向)的第一基准面14b以及垂直于Z方向(第二方向)的第二基准面14c，而墨水匣20具有一推压面22、对应于第一基准面14b的第一定位面24b、以及对应于第二基准面14c的第二定位面24c，其中推压面为对称于上述对称面的非平面。当墨水匣20安装于滑动座10的承载座时，滑动座10的基准部14与墨水匣20的定位部24相互抵接，此时第一基准面14b抵接于第一定位面24b，而使墨水匣在Y方向(第一方向)定位；第二基准面14c抵接于第二定位面24c，而使墨水匣在Z方向(第二方向)定位。
具体而言，当墨水匣20安装于滑动座10的承载座时，滑动座10与电子连接装置28的挠性印刷电路板之间所设置的弹性体沿Y方向推压墨水匣20，且导引闩锁40受到压缩弹簧50的弹力作用，使得推压基准面46沿Z方向(第二方向)相对于滑动座10滑动而推压于推压面22，如此即可对墨水匣20提供Y方向以及Z方向的施力，而使得墨水匣在Y方向(第一方向)以及Z方向(第二方向)均为合力平衡的状态。
另外，导引闩锁40受到压缩弹簧50的弹力作用，使得推压基准面46沿Z方向(第二方向)相对于滑动座10滑动而推压于推压面22，此时由于推压基准面46与推压面22为相互对应的非平面，故会使此一推压动作的力量在推压基准面46转换为在X方向(第三方向)对称的均布力。此一推压动作的均布力与现有技术中单边定位方式所采用的侧向力不同，因此若墨水匣20偏向X方向的一侧时，推压面22受此均布力的影响，即可使墨水匣20回到对称的平衡位置，同时更不易产生偏斜的现象。因此，墨水匣20可在X方向(第三方向)定位于平衡位置，且维持其X方向(第三方向)的合力平衡的状态。
在此必须说明，虽然在实际应用上，低摩擦系数的材料并不能完全消除摩擦力，然而由于本发明采用X方向(第三方向)受力对称的方式进行定位，因此若采用低摩擦系数材料做为本发明的推压基准面46，可通过摩擦力的减少而确实降低墨水匣20在装入时被“咬住”而产生偏斜的情况。
另外，为避免使墨水匣20在X方向(第三方向)定位时，受到惯性力作用而脱离平衡位置，产生晃动的现象，可将第二基准面14c以及第二定位面24c设置成粗糙表面，以在受到Z方向(第二方向)的推压力时，产生一定的摩擦力，如此即可避免墨水匣20因惯性力作用而产生晃动现象，且在墨水匣20进行印刷的沿X方向移动时，可通过此一摩擦力维持X方向的合力平衡。
另外，除了维持墨水匣20的合力平衡之外，由于墨水匣20的各施力点并非共线的设计，例如定位部24与推压基准面46在Z方向上并非共线，可能造成墨水匣20所受到的合力矩不为0；因此，可通过推压基准面46的设置，以使墨水匣20所受到的合力矩为0，如此即可使得墨水匣20定位稳定。
本发明的墨水匣定位机构及方法，由于扬弃现有技术所采用的单边定位的方式，因此可避免定位时墨水匣产生偏斜的现象。另外，本发明墨水匣定位机构及方法，由于并不对墨水匣的侧边施加力量，因此也不会产生侧边壁面变形的问题。
虽然结合以上具体的较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，仍可作一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种墨水匣定位机构，包括一滑动座，具有垂直于第一方向的第一基准面、垂直于第二方向的第二基准面、以及沿该第二方向的第一滑动部，其中该第一方向与该第二方向互相垂直，且该第一方向与该第二方向构成一对称面；一保持装置，具有一推压基准面以及对应于该第一滑动部的第二滑动部，该推压基准面对称于该对称面的非平面，且通过该第一滑动部与该第二滑动部的滑动沿该第二方向相对于该滑动座滑动；以及一墨水匣，可拆卸地安装于该滑动座，该墨水匣具有对应于该推压基准面的一推压面、对应于该第一基准面的第一定位面、以及对应于该第二基准面的第二定位面，其中该推压面对称于该对称面；当该墨水匣安装于该滑动座时，该第一基准面抵接于该第一定位面，使该墨水匣在该第一方向定位；该第二基准面抵接于该第二定位面，使该墨水匣在该第二方向定位；该推压基准面沿该第二方向相对于该滑动座滑动而推压于该推压面，使该墨水匣在垂直于该对称面的第三方向定位。
2.如权利要求1所述的墨水匣定位机构，其中该推压基准面是由低摩擦系数材料形成。
3.如权利要求1所述的墨水匣定位机构，其中该第二基准面以及该第二定位面为粗糙表面。
4.如权利要求1所述的墨水匣定位机构，其中该墨水匣还具有一喷墨印刷头，设置于该推压面的相反侧。
5.如权利要求1所述的墨水匣定位机构，其中该墨水匣还具有一电子连接(electrical interconnection)装置，设置于该墨水匣朝向该滑动座的一侧，用以接收控制信号。
6.如权利要求1所述的墨水匣定位机构，其中该保持装置具有一压缩弹簧，将该推压基准面沿该第二方向推压向该推压面。
7.一种墨水匣定位机构，包括一滑动座，具有垂直于第一方向的第一基准面、垂直于第二方向的第二基准面、以及沿该第二方向的第一滑动部，其中该第一方向与该第二方向互相垂直，该第一方向与该第二方向构成一对称面，该第一基准面以及该第二基准面对称于该对称面；一导引闩锁，具有一推压基准面以及对应于该第一滑动部的第二滑动部，该推压基准面对称于该对称面的非平面，且通过该第一滑动部与该第二滑动部的滑动沿该第二方向相对于该滑动座滑动；一墨水匣，可拆卸地安装于该滑动座，该墨水匣具有对应于该推压基准面的一推压面、对应于该第一基准面的第一定位面、以及对应于该第二基准面的第二定位面，其中该推压面、该第一定位面、以及该第二定位面对称于该对称面；以及一压缩弹簧，设置于该滑动座与该导引闩锁之间，将该导引闩锁沿该第二方向推压滑动向该墨水匣；当该墨水匣安装于该滑动座时，该第一基准面抵接于该第一定位面，使该墨水匣在该第一方向定位；该第二基准面抵接于该第二定位面，使该墨水匣在该第二方向定位；该推压基准面推压于该推压面，使该墨水匣在垂直于该对称面的第三方向定位。
8.如权利要求7所述的墨水匣定位机构，其中该推压基准面是由低摩擦系数材料形成。
9.如权利要求7所述的墨水匣定位机构，其中该第二基准面以及该第二定位面为粗糙表面。
10.如权利要求7所述的墨水匣定位机构，其中该墨水匣还具有一喷墨印刷头，设置于该推压面的相反侧。
11.如权利要求7所述的墨水匣定位机构，其中该墨水匣还具有一电子连接(electrical interconnection)装置，设置于该墨水匣朝向该滑动座的一侧，用以接收控制信号。
12.如权利要求7所述的墨水匣定位机构，其中该导引闩锁还包括一导引座，设置有该第二滑动部，通过该第一滑动部与该第二滑动部的滑动沿该第二方向相对于该滑动座滑动；以及一转子，相对于该导引座可转动于该第一方向，该转子的外周面设置有该推压基准面。
13.一种墨水匣定位方法，包括下列步骤提供一滑动座，该滑动座具有垂直于第一方向的第一基准面以及垂直于第二方向的第二基准面，其中该第一方向与该第二方向互相垂直，且该第一方向与该第二方向构成一对称面；提供一墨水匣，该墨水匣具有一推压面、对应于该第一基准面的第一定位面、以及对应于该第二基准面的第二定位面，其中该推压面为对称于该对称面的非平面；将该墨水匣安装于该滑动座，使该第一基准面抵接于该第一定位面，该第二基准面抵接于该第二定位面，而使该墨水匣在该第一方向以及该第二方向定位；以及沿该第二方向推压该推压面，使该墨水匣在垂直于该第一方向以及该第二方向的第三方向定位。
14.如权利要求13所述的墨水匣定位方法，还包括提供一导引闩锁，该导引闩锁具有对应于该推压面的一推压基准面，该推压基准面是对称于该对称面的非平面，且沿该第二方向相对于该滑动座滑动，而推压于该推压面。
15.如权利要求14所述的墨水匣定位方法，其中该推压基准面是由低摩擦系数材料形成。
16.如权利要求13所述的墨水匣定位方法，其中该第二基准面以及该第二定位面为粗糙表面。
全文摘要
一种墨水匣定位机构及方法，包括一滑动座、一保持装置以及一墨水匣。滑动座具有分别垂直于Y、Z方向的第一、二基准面，其中Y方向与Z方向构成一对称面。保持装置具有一推压基准面，对称于对称面的非平面，且可沿Z方向相对于滑动座滑动。墨水匣可拆卸地安装于滑动座，具有对应于推压基准面的一推压面、以及对应于第一、二基准面的第一、二定位面。当墨水匣安装于滑动座时，第一、二基准面分别抵接于第一、二定位面，且推压基准面沿Z方向朝向墨水匣滑动而推压于推压面，使墨水匣在Y方向、Z方向以及垂直于对称面的X方向均可定位。
文档编号G01D15/16GK1733492SQ20041005644
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月9日 优先权日2004年8月9日
发明者陈志宏 申请人:明基电通股份有限公司