專(zhuān)利名稱(chēng)：墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，可應(yīng)用于噴墨打印機(jī)的墨水匣的內(nèi)部；特別是涉及一種利用獨(dú)立氣袋變化體積的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器。
目前已有兩種被普遍采用的系統(tǒng)可使噴墨打印頭(print head)能依照一系列的控制指令噴射墨滴；其一為熱氣泡系統(tǒng)(thermal bubblesystem)，其二為壓電系統(tǒng)(piezoelectric system)。采用上述兩種系統(tǒng)的噴墨打印頭，都設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)微孔(orifice)，而每一微孔各有其相連的墨腔(ink chamber)。在操作中，墨水從儲(chǔ)墨匣導(dǎo)入噴墨打印頭的墨腔，然后從微孔中將墨滴噴向所噴印的目標(biāo)表面。熱氣泡型態(tài)的噴墨打印頭，利用一薄膜電阻(thin-film resistor)對(duì)墨腔里的墨水加熱而使之瞬間汽化，并借由墨水汽化的膨脹力量迫使墨水從噴墨打印頭的微孔里噴出。壓電型態(tài)的噴墨打印頭則具有壓電元件(piezoelectricelement)可根據(jù)一是列的控制指令而動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)壓電元件在噴墨打印頭里產(chǎn)生壓力波(pressure wave)，可迫使墨腔里定量的墨水從噴墨打印頭的微孔中噴出。
雖然上述兩種系統(tǒng)都可算是性能可靠且操作效率良好的噴墨打印頭設(shè)計(jì)，但卻都缺乏一種可在其靜止?fàn)顟B(tài)防止墨水從微孔中滲出(permeating)的防滲漏措施。墨水如果從微孔里滲漏，將會(huì)使噴出的墨滴落點(diǎn)變得不準(zhǔn)確，進(jìn)而影響打印的品質(zhì)。為解決這一問(wèn)題，必須在墨水匣內(nèi)維持一輕微負(fù)壓(slight underpressure)，使噴墨打印頭在暫?；蛲Ｖ箘?dòng)作時(shí)，讓墨腔里的墨水不會(huì)從微孔里滲出。
下文中，所謂的負(fù)壓，是指墨水匣內(nèi)的壓力小于外界空氣(ambientair)壓力時(shí)的壓力差值。墨水匣內(nèi)必須維持足夠程度的負(fù)壓，才能避免墨水從噴墨打印頭里的微孔滲漏。但是如果負(fù)壓過(guò)大，將會(huì)抵消噴墨打印頭內(nèi)噴出墨滴的噴印動(dòng)力，其可能的影響包括使噴出的墨滴尺寸無(wú)法維持穩(wěn)定或漸漸變小，使噴印的質(zhì)量變差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)鼓螣o(wú)法完全噴出。
為維持正常操作，負(fù)壓值必須經(jīng)常維持在一可操作的范圍內(nèi)(operating range)。也就是說(shuō)，負(fù)壓必須使之大于可防止墨水從噴墨打印頭滲漏的壓力值，同時(shí)，又必須小于可能妨礙噴印的壓力值。為了同時(shí)滿(mǎn)足上述條件，針對(duì)各種不同等級(jí)的產(chǎn)品要求，目前已有許同不同的技術(shù)。
例如，約翰·迪恩(John H.Dion)等人提出的“放寬噴墨水匣的可操作環(huán)境條件的方法與裝置(Method And Apparatus For Extending TheEnvironmental Operating Range Of An Ink Jet Print Cartridge)”美國(guó)專(zhuān)利第4,992,802號(hào)，采用兩個(gè)壓力控制機(jī)構(gòu)以維持墨水匣內(nèi)的負(fù)壓，其中第一壓力控制機(jī)構(gòu)用以控制補(bǔ)氣或補(bǔ)墨的流量，第二壓力控制機(jī)構(gòu)用以控制儲(chǔ)墨的容積，借助上述機(jī)構(gòu)作用，可共同維持一墨水匣內(nèi)的負(fù)壓在一可正常范圍內(nèi)操作。
迪恩等人的發(fā)明，雖然能合理地控制墨水匣內(nèi)的負(fù)壓，但其構(gòu)造卻略嫌復(fù)雜，而且比較浪費(fèi)墨水匣內(nèi)儲(chǔ)存墨水的空間。相比之下，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的，有詹姆斯 帕樂(lè)雪客(James E.Pollacek)等人所提出的“噴印筆的調(diào)節(jié)器(Regulator For Ink-jet Pens)”美國(guó)專(zhuān)利第5,040,002號(hào)。該專(zhuān)利直接在儲(chǔ)墨水匣上開(kāi)設(shè)通氣孔，又在通氣孔上設(shè)一金屬閥座，利用磁力使閥門(mén)一直關(guān)閉，直到匣內(nèi)的負(fù)壓大到使外界的空氣壓力足以沖開(kāi)閥門(mén)時(shí)才補(bǔ)進(jìn)外面的空氣，隨后磁力又將使閥門(mén)緊密，繼續(xù)保持氣密以維持匣內(nèi)的負(fù)壓。借由上述機(jī)理，使墨水匣內(nèi)的負(fù)壓可被靈敏地維持在一既定的范圍內(nèi)操作。
此種利用磁力閥門(mén)來(lái)控制補(bǔ)氣通道的墨水匣構(gòu)造，其構(gòu)造雖然遠(yuǎn)比迪恩等人的發(fā)明簡(jiǎn)單，但是萬(wàn)一此種產(chǎn)品在運(yùn)送過(guò)程中不慎接近強(qiáng)力磁場(chǎng)，則金屬閥座與閥門(mén)的磁力將會(huì)受到改變。如此一來(lái)，其負(fù)壓的設(shè)定范圍便無(wú)法準(zhǔn)確地控制，故會(huì)連帶地影響產(chǎn)品的打印及品質(zhì)。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，設(shè)于一噴墨筆的墨水匣內(nèi)，該噴墨筆包括噴墨打印頭及墨水匣等兩部分，其關(guān)鍵在于墨水匣內(nèi)設(shè)有一里面裝有定量空氣并可變化體積的獨(dú)立容器。
本發(fā)明所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其中該獨(dú)立容器可以為一獨(dú)立氣袋。
本發(fā)明的上述目的也可以是這樣實(shí)現(xiàn)的一種墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，設(shè)于一噴墨筆的墨水匣內(nèi)，該噴墨筆包括噴墨打印頭及墨水匣等兩部分，其關(guān)鍵在于墨水匣里面裝有一獨(dú)立氣袋，并在該墨水匣的一面設(shè)有通氣孔，并包括一固定座，與該墨水匣的通氣孔相通；以及一補(bǔ)氣裝置。
本發(fā)明所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其中該補(bǔ)氣裝置包括一氣密元件，裝置于該固定座之內(nèi)用以堵住該通氣孔；以及一彈性元件，裝置于該固定座之內(nèi)用以推頂該氣密元件，使之保持于偏向封堵該通氣孔的位置。
本發(fā)明的上述目的還可以是這樣實(shí)現(xiàn)的一種墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，設(shè)于一噴墨筆的墨水匣內(nèi)，該噴墨筆包括噴墨打印頭及墨水匣等兩部分，其關(guān)鍵在于墨水匣里面裝有一獨(dú)立氣袋，并在該墨水匣的一面設(shè)有通氣孔，并包括一固定座，具有彈性并與該墨水匣的通氣孔相通；以及一氣密元件，裝置于該固定座之內(nèi)并利用該固定座的彈性力量封堵該通氣孔。
本發(fā)明所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其中該固定座可以為一彈簧制品、或?yàn)橐幌鹉z制品。
本發(fā)明所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其中該固定座與氣密元件可以同為一橡膠制品，并且是一體成型。
本發(fā)明所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其中該氣密元件可以為一“O”型環(huán)。
由此可見(jiàn)，本發(fā)明所提供的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，可為一種不與匣外空氣相通的獨(dú)立氣袋或容器。在操作中，當(dāng)墨水匣內(nèi)的墨水液位逐漸在噴印的操作中降低，根據(jù)波義爾與查理定律(Boyle’s and Charles’laws)P1V1＝P2V2，因此獨(dú)立氣袋或容器體積將會(huì)隨之變大，以平衡因液位下降所產(chǎn)生的壓力變化。在本發(fā)明所舉出的實(shí)施例當(dāng)中，包括可配合其它各種的補(bǔ)氣裝置，以共同維持墨水匣內(nèi)的負(fù)壓在正常范圍內(nèi)操作。
如

圖1所示，應(yīng)用本發(fā)明的噴印筆可包括一墨水匣10及一噴墨打印頭20組合而成。噴墨打印頭20具有若干個(gè)微孔21，利用軟性電極板22接收控制信號(hào)，根據(jù)所輸入的一系列的信號(hào)，可使不同的微孔21依據(jù)指令噴出墨滴于噴印的目標(biāo)物上。
該噴墨打印頭20可采用熱氣泡系統(tǒng)(thermal bubble system)或壓電系統(tǒng)(piezoelectric system)的其中任何一種。無(wú)論采用上述哪一種系統(tǒng)的噴墨打印頭20，其內(nèi)部每一微孔21都分別各有與之相連的墨腔(ink chamber)。在噴墨的操作中，墨水30從墨水匣10導(dǎo)入噴墨打印頭20的墨腔(已知構(gòu)造，未圖示)，然后從微孔21中將墨滴噴向所噴印的目標(biāo)表面。若是采用熱氣泡型態(tài)的噴墨打印頭，則噴墨打印頭20里面會(huì)有一薄膜電阻(thin-film resistor)(已知元件，未圖示)對(duì)墨腔里的墨水30加熱而使之瞬間汽化，并借由墨水汽化的膨脹力量迫使墨水30從噴墨打印頭20的微孔里噴出。若選擇采用壓電型態(tài)的噴墨打印頭，則噴墨打印頭20應(yīng)設(shè)有壓電元件(piezoelectric element)，使之根據(jù)軟性電極板22所接收的控制信號(hào)動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)使壓電元件在噴墨打印頭里產(chǎn)生壓力波(pressure wave)，而迫使墨腔里定量的墨水30隨之從噴墨打印頭20的微孔21中噴出。
第一實(shí)施例如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例，可在墨水匣10內(nèi)設(shè)一獨(dú)立氣袋40，使氣袋40根據(jù)墨水匣10內(nèi)的負(fù)壓狀態(tài)變化體積，防止負(fù)壓過(guò)大。一般熱氣泡式或壓電式噴墨打印頭在靜止?fàn)顟B(tài)，墨水匣10內(nèi)負(fù)壓只要與外界的壓力差必須大于2.5公分水柱(cm·H2O)才能防止墨水30從噴墨打印頭20的微孔里自由滲出；而當(dāng)墨水匣10內(nèi)與外界的壓力差超過(guò)11.5公分水柱高時(shí)，該噴墨打印頭20通常已無(wú)法繼續(xù)正常噴墨。因此，氣袋40的存在目的，即是利用其體積變化，使墨水匣內(nèi)的負(fù)壓因此被維持在2.5～11.5公分水柱高的范圍。
第二實(shí)施例如圖3所示，除可在墨水匣10內(nèi)設(shè)一獨(dú)立氣袋40之外，在墨水匣10上設(shè)一通氣孔12及一補(bǔ)氣裝置。該補(bǔ)氣裝置可包括一固定座13內(nèi)裝一頂針1301及一彈簧1302，該頂針1301受彈簧1302的力量推頂而使之偏向于堵住通氣孔12的位置。設(shè)定彈簧1302的彈力，使墨水匣10內(nèi)、外的壓力差到達(dá)一臨界值(Critical Value)時(shí)，例如11.5公分水柱高時(shí)，讓大氣壓力的作用力勝過(guò)彈簧1302的彈力而使頂針1301后退，以便使微量的空氣補(bǔ)入，讓墨水匣10內(nèi)的負(fù)壓回到一可正常噴墨打印的范圍。
第三實(shí)施例如圖4所示，在固定座14內(nèi)可裝置一氣密元件1401及一彈簧片1402；利用彈簧片1402的力量使氣密元件1401保持于封堵通氣孔12的位置。當(dāng)負(fù)壓增加到一臨界值(Critical Value)時(shí)，讓大氣壓力的作用力勝過(guò)彈簧1402的彈力而使氣密元件1401后退，以便使微量的空氣補(bǔ)入，讓墨水匣10內(nèi)的負(fù)壓回到一可正常噴墨打印的范圍。
氣密元件可利用橡膠制作成錐體或蛋頭型表面的形式來(lái)構(gòu)成。臨界值(Critical Value)可設(shè)定于9～10公分水柱高之間。
第四實(shí)施例如圖5所示，可使固定座15具有彈性，里面可裝置一氣密元件1501；利用固定座15的彈性產(chǎn)生力量使氣密元件150l保持于封堵通氣孔12的位置。當(dāng)負(fù)壓增加到一臨界值(Critical Value)時(shí)，讓大氣壓力的作用力勝過(guò)固定座15的彈力而使氣密元件1501后退，以便使微量的空氣補(bǔ)入，讓墨水匣10內(nèi)的負(fù)壓回到一可正常噴墨打印的范圍。
固定座15可為彈簧或橡膠制品。氣密元件1501可利用橡膠制作成“O”型氣密環(huán)、錐體或蛋頭型表面構(gòu)成。若固定座15與氣密元件1501同為橡膠制品，則可考慮以一體成型的方式生產(chǎn)。上述臨界值(CriticalValue)可設(shè)定于9～10公分水柱高之間。
第五實(shí)施例如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例，可在墨水匣10內(nèi)設(shè)一獨(dú)立氣袋40及一毛細(xì)力通道16。有關(guān)該毛細(xì)力通道16目前已有許多設(shè)計(jì)可供參考，例如美國(guó)專(zhuān)利第5,526,030、5,600,358號(hào)等的專(zhuān)利內(nèi)容。本發(fā)明在此不予贅述。
雖然本發(fā)明已以較佳的實(shí)施例公開(kāi)如上，但其目的并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本發(fā)明的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)有能力作適當(dāng)?shù)牡刃гO(shè)計(jì)與潤(rùn)飾；例如，以可改變體積的容器替代上面所述的獨(dú)立氣袋40，而其目的仍屬利用體積變化來(lái)調(diào)整墨水匣內(nèi)的壓力的技術(shù)范疇。對(duì)于熟悉本發(fā)明的普通技術(shù)人員而言，這種簡(jiǎn)單的等效改變，發(fā)明人應(yīng)該不需要為之一一舉例或繪圖說(shuō)明，而發(fā)明也將不放棄主張這些等效設(shè)計(jì)的權(quán)利。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所確定的范圍，及可由一般等同論解釋所及的內(nèi)容為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，設(shè)于一噴墨筆的墨水匣內(nèi)，該噴墨筆包括噴墨打印頭及墨水匣等兩部分，其特征在于墨水匣內(nèi)設(shè)有一里面裝有定量空氣并可變化體積的獨(dú)立容器。
2.如權(quán)利要求1所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的獨(dú)立容器為一獨(dú)立氣袋。
3.一種墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，設(shè)于一噴墨筆的墨水匣內(nèi)，該噴墨筆包括噴墨打印頭及墨水匣等兩部分，其特征在于墨水匣里面裝有一獨(dú)立氣袋，并在該墨水匣的一面設(shè)有通氣孔，并包括一固定座，與該墨水匣的通氣孔相通；以及一補(bǔ)氣裝置。
4.如權(quán)利要求3所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的補(bǔ)氣裝置包括一氣密元件，裝置于該固定座之內(nèi)用以堵住該通氣孔；以及一彈性元件，裝置于該固定座之內(nèi)用以推頂該氣密元件，使之保持于偏向封堵該通氣孔的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的氣密元件包括一頂針。
6.如權(quán)利要求4所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的彈性元件包括一螺旋彈簧。
7.如權(quán)利要求4所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的彈性元件包括一彈簧片。
8.如權(quán)利要求4所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的氣密元件為一橡膠制錐體。
9.如權(quán)利要求4所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的氣密元件為一橡膠制蛋頭型體。
10.一種墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，設(shè)于一噴墨筆的墨水匣內(nèi)，該噴墨筆包括噴墨打印頭及墨水匣等兩部分，其特征在于墨水匣里面裝有一獨(dú)立氣袋，并在該墨水匣的一面設(shè)有通氣孔，并包括一固定座，具有彈性并與該墨水匣的通氣孔相通；以及一氣密元件，裝置于該固定座之內(nèi)并利用該固定座的彈性力量封堵該通氣孔。
11.如權(quán)利要求10所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的固定座為一彈簧制品。
12.如權(quán)利要求10所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的固定座為一橡膠制品。
13.如權(quán)利要求10所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的固定座與氣密元件同為一橡膠制品，并且是一體成型。
14.如權(quán)利要求10所述的墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，其特征在于所述的氣密元件為一“O”型環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種墨水匣負(fù)壓調(diào)節(jié)輔助器，設(shè)于一噴墨筆的墨水匣內(nèi)，該噴墨筆包括噴墨打印頭及墨水匣等兩部分，其墨水匣內(nèi)設(shè)有一里面裝有定量空氣并可變化體積的獨(dú)立容器。該獨(dú)立容器于墨水匣內(nèi)根據(jù)波義爾與查理定律的P
文檔編號(hào)B41J2/175GK1401491SQ01130639
公開(kāi)日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2001年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月16日
發(fā)明者徐其中, 周景瑜 申請(qǐng)人:飛赫科技股份有限公司