專利名稱：壓力控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力控制裝置，特別是涉及一種噴墨筆墨水儲槽內(nèi)流體的壓力控制裝置。
在現(xiàn)有的噴墨印刷技術(shù)中，將墨水由墨水儲槽輸出到印刷紙面的控制方法是需流量控制方式。
雖然需流量控制方式的印頭可以有效地從筆內(nèi)的儲槽獲得墨水而噴出墨滴，但是需流量控制方式需要一種控制機制，使得印頭在不打印時，墨水不會滲出印頭。此種控制機制通常是在印頭處提供一輕微的負壓，以防止墨水不會滲出印頭。所謂的負壓是指在墨水儲槽中形成部分真空，量度負壓時是以正值表示，所以負壓的增加代表真空度的提高，通過負壓的增加可以阻止墨水流出印頭。雖然負壓的增加可以阻止墨水流出印頭，但是如果負壓太大會導致印頭無法克服負壓使得墨水滴無法噴出。另一方面，噴墨筆墨水儲槽內(nèi)的負壓必須能夠隨周圍環(huán)境壓力的改變做出相對應(yīng)的調(diào)節(jié)，使負壓保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，使得噴墨筆能正常操作。如，當周圍環(huán)境壓力下降時，要使墨水不滲漏出印頭的負壓值會較大。
現(xiàn)有技術(shù)用來調(diào)節(jié)墨水儲槽內(nèi)的負壓是由一種墨水槽內(nèi)稱為調(diào)節(jié)器的機制來達成。此調(diào)節(jié)器一般而言為一彈性氣袋，其機制設(shè)計成使調(diào)節(jié)器的彈性氣袋得以在氣袋最大容量與最小容量之間變動，墨水儲槽的容積也因之改變而調(diào)節(jié)儲槽內(nèi)的負壓值。如當周圍環(huán)境壓力下降時，噴墨筆內(nèi)的負壓便隨之降低，此時調(diào)節(jié)器便開始動作(彈性氣袋收縮)以增加墨水儲槽的容量，負壓也隨之增加，使得墨水不至于泄漏。
然而，雖然調(diào)節(jié)器的彈性氣袋可成功地調(diào)節(jié)墨水槽的體積，但是仍有一些限制存在。一般而言，彈性氣袋的最大膨脹量均有其限制，因此在墨水消耗到某種程度時，由于彈性氣袋已達到最大可膨脹量，故無法再改變墨水儲槽的體積。因此，隨著墨水的減少，導致負壓超過容許范圍造成印頭無法克服負壓而使墨滴無法噴出，也使得墨水無法完全用盡。
為了解決上述問題，一些噴墨筆采用“氣泡產(chǎn)生器”裝置。氣泡產(chǎn)生器具有一噴孔，通過此噴孔，墨水槽和周圍環(huán)境相通。噴孔的大小經(jīng)過設(shè)計后，可以使得墨水聚集在噴孔內(nèi)而利用毛細力形成液態(tài)式密閉。當外界空氣克服液態(tài)式密閉時將以氣泡的形式進入墨水儲槽，儲槽內(nèi)的負壓因而降低。氣泡在進入儲槽以后，負壓值降低且小于毛細力，使得液態(tài)式密閉狀態(tài)重新建立，阻止氣泡繼續(xù)進入。
應(yīng)用在噴墨筆的氣泡產(chǎn)生器通常有幾個要求。首先，氣泡產(chǎn)生器必須能確實地控制氣泡進入時的墨水儲槽負壓值。其次，必須能控制負壓的范圍，即當氣泡開始進入墨水槽時導致負壓開始下降后，氣泡產(chǎn)生器必須適當時候再度阻止氣泡繼續(xù)進入儲槽中，以維持儲槽內(nèi)適當?shù)呢搲?。另一要求為自潤能?self-wetting capability)，當墨水儲槽內(nèi)的墨水消耗到按照某種程度或者噴墨筆放置的角度改變，使得氣泡產(chǎn)生器不再浸泡于墨水中時，液態(tài)式密閉仍然有效且可以阻隔氣泡的進入。
請參考

圖1，其為美國專利第5526030號的現(xiàn)有技術(shù)?，F(xiàn)有噴墨筆100中的儲槽102內(nèi)具有一氣泡產(chǎn)生器主要由一噴孔104以及一圓球106所構(gòu)成，圓球106置放于噴孔104內(nèi)。請參考圖2，其為氣泡產(chǎn)生器周圍的結(jié)構(gòu)，噴孔104內(nèi)壁周圍設(shè)計有等距離的凸肋108，用來固定圓球106。圓球106和噴孔104所構(gòu)成的環(huán)狀間隙110即為氣泡產(chǎn)生處。
上述氣泡產(chǎn)生器一般而言可滿足應(yīng)用在噴墨筆的氣泡產(chǎn)生器的幾項要求。其控制氣泡進入墨水儲槽102的方法根據(jù)墨水本身的表面張力、墨水的靜水壓力以及圓球106與噴孔104之間的間隙來決定。當墨水的表面張力越大或間隙越小時，氣泡進入時所需的墨水儲槽負壓即越高。此外墨水本身的靜水壓力也會影響氣泡進入時所需的負壓值。當墨水減少時，墨水的靜水壓力越小氣泡形成所需的負壓值越降低，因此上述現(xiàn)有技術(shù)的主要缺點為1.氣泡進入時的墨水儲槽負壓值與墨水的表面張力有關(guān)。當采用不同性質(zhì)的墨水時，氣泡進入時所需的墨水儲槽負壓值便隨之改變，因此圓球和噴孔間的間隙需要重新調(diào)整，以保持氣泡進入時所需的墨水儲槽負壓值變動不致于過大，而能符合最佳的打印質(zhì)量。
2.氣泡進入時的墨水儲槽負壓值和墨水的靜水壓值有關(guān)。當墨水殘留量越少時，墨水的靜壓力越小，氣泡因此越容易進入墨水儲槽之中，因為所需負壓值降低的緣故。此現(xiàn)象將導致墨水儲槽內(nèi)的負壓隨著墨水的減少而降低，調(diào)節(jié)器可調(diào)節(jié)的周圍壓力范圍將縮小。
3.為了使氣泡進入時的墨水儲槽負壓值為所設(shè)計之值，圓球與噴孔之間的間隙必須精確控制，這會造成制造與裝配上的困難度。
本發(fā)明的目的在于提供一種壓力控制裝置，其不會因墨水耗盡而使得墨水儲槽內(nèi)的負壓產(chǎn)生太大的變動。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種壓力控制裝置，其與儲槽內(nèi)的液體種類無關(guān)，不會因墨水種類而影響負壓的改變。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種壓力控制裝置，置放于一密閉儲槽中，該密閉儲槽儲存墨水且保持一負壓，該壓力控制裝置包括一噴孔，位于該密閉儲槽的底部，且該噴孔的頂端為一圓弧面；一圓球，位于該噴孔的頂端，并且與該噴孔形成一環(huán)狀線接觸，以阻隔該密閉儲槽內(nèi)部與外部流通；以及一彈性裝置，具有彼此相連的一第一部分與一第二部分，該第一部分與該圓球緊密接觸且該第二部分與該密閉儲槽中的一調(diào)節(jié)器耦接，以使得當該調(diào)節(jié)器因壓力的變動而使該彈性裝置的第二部分被推擠，使得該第一部分與該圓球不接觸。
本發(fā)明還提供一種噴墨型墨水匣，包括一密閉儲槽，做為墨水儲存之用，并且該密閉儲槽內(nèi)維持一負壓；一壓力控制裝置，位于該密閉儲槽之中，該壓力控制裝置包括一噴孔，位于該密閉儲槽的底部，且該噴孔的頂端為一圓弧面，一圓球，位于該噴孔的頂端，并且與該噴孔形成一環(huán)狀線接觸，以阻隔該密閉儲槽內(nèi)部與外部流通，以及一彈性裝置，具有彼此相連的一第一部分與一第二部分，該第一部分與該圓球緊密接觸且該第二部分與該密閉儲槽中的一調(diào)節(jié)器耦接，以使得當該調(diào)節(jié)器因壓力的變動而使該彈性裝置的第二部分被推擠，使得該第一部分與該圓球不接觸；以及一印頭，位于該密閉儲槽的底部。
本發(fā)明還提供一種壓力控制方法，用于將一噴墨筆內(nèi)的一密閉儲槽的負壓維持在限定范圍之內(nèi)且該密閉儲槽包括一調(diào)節(jié)器與一壓力控制裝置，該方法是當該調(diào)節(jié)器膨脹到最大膨脹量時，通過該調(diào)節(jié)器與該壓力控制裝置作用，以將外界的氣體以氣泡方式導入該密閉儲槽中，以此將該調(diào)節(jié)器壓縮，并且反覆此程序。
本發(fā)明的壓力控制裝置，用以做為氣泡產(chǎn)生器。本裝置是配置在噴墨筆的墨水儲槽中的底部。噴孔的頂端是圓弧面。圓球置放在圓弧面并與之接觸。理想上，圓球與噴孔間的接觸為線接觸。一彈性裝置，如可為一簧片，以一固定銷固定于墨水儲槽中的底部?；善哂幸坏谝徊糠峙c第二部分，其中第一部分與圓球彼此緊密接觸；第二部分與墨水儲槽中的壓板接觸，當壓板因氣袋膨脹而向壓板擠壓時會壓迫簧片的第二部分，進而使第一部分與圓球分離。圓球會因為墨水儲槽內(nèi)的負壓影響而浮起。此時圓球與噴孔之間便產(chǎn)生間隙，所以外界的空氣便得以進入墨水儲槽之中。
外界空氣進入墨水儲槽中后，使得儲槽內(nèi)的負壓下降，袋子便受彈簧壓迫而收縮，此時簧片不再受壓板擠壓，簧片因本身的彈力而恢復原狀不再變形。即，簧片的第一部分回復與圓球緊密接觸的狀態(tài)，氣泡便不再進入儲槽之中。
此裝置使墨水儲槽中的墨水已將近耗盡，儲槽內(nèi)的負壓能可以維持在一定范圍之內(nèi)。
下面結(jié)合附圖，詳細說明本發(fā)明的實施例，其中圖1為現(xiàn)有一種具有氣泡產(chǎn)生器的噴墨筆的結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1中氣泡產(chǎn)生器的俯視圖；圖3為本發(fā)明的壓力控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明的實施例，噴黑筆內(nèi)的調(diào)節(jié)袋膨脹后的示意圖；圖5為本發(fā)明的實施例，噴墨筆內(nèi)的調(diào)節(jié)袋膨脹后與本發(fā)明的壓力控制裝置接觸的示意圖；圖6為本發(fā)明的壓力控制裝置所提供的氣泡產(chǎn)生器的液態(tài)式封閉的示意圖；圖7為本發(fā)明的負壓曲線與現(xiàn)有技術(shù)的負壓曲線的比較曲線圖。
請參考圖3，其為本發(fā)明壓力控制裝置的結(jié)造圖，用以做為氣泡產(chǎn)生器。本裝置配置在噴墨筆的墨水儲槽400中的底部400c，相關(guān)位置圖請參考圖4。噴孔310的頂端是圓弧面312。圓球320置放在圓弧面312并與之接觸。理想上，圓球320與噴孔310之間的接觸為線接觸。一彈性裝置330，如可為一簧片，以一固定銷332固定于墨水儲槽中的底部400c。簧片330具有一第一部分330a與第二部分330b，其中第一部分330a與圓球320彼此緊密接觸；第二部分330b與墨水儲槽中的壓板412接觸，當壓板412因氣袋416膨脹而向壓板擠壓時會壓迫簧片330的第二部分330b，進而使第一部分330a與圓球320分離。此時圓球320會因為墨水儲槽內(nèi)的負壓影響而浮起。
請參考圖4，其為應(yīng)用本發(fā)明的壓力控制裝置300的一墨水儲槽400。墨水儲槽400由側(cè)壁400a、400b、400c與一蓋子405所圍成的一密閉室。墨水儲槽400中具有一調(diào)節(jié)器410，此壓力調(diào)節(jié)器410由一彈性裝置，其包括一壓板412與一彈簧414，以及一袋子416所構(gòu)成。其中袋子416包括第一室416a與第二室416b。第一室416a通過一導管418使得袋子416內(nèi)的流體能與外界相通，此導管418貫穿蓋子405且與之緊密封合。第一室416a與第二室416b之間更有一通口420，用以使袋內(nèi)的流體可在第一室416a與第二室416b之間流通。
袋子416的一側(cè)面與墨水儲槽400側(cè)壁400b的內(nèi)表面相接，而袋子416的另一側(cè)面與壓板412的第一表面412a相接。壓板412的第二表面412b則由彈簧414的一端所支撐。彈簧414的另一端則由墨水儲槽400側(cè)壁400a的內(nèi)表面所支撐。
墨水經(jīng)過墨水注入口430注入于墨水儲槽400中，并以密閉蓋432封住，使墨水儲槽400與外部完全隔絕。此時，墨水儲槽400中具有一最小負壓。此最小負壓可以防止印頭440在不打印的靜止狀態(tài)下墨水從印頭440滲出。
當噴墨筆打印時，由于墨水逐漸耗盡使得墨水儲槽400內(nèi)的真空度提高，負壓便隨之增加。因為袋子416與外部相通，故其中的壓力與外部的大氣壓相等且大于墨水儲槽內(nèi)的壓力。因此袋子416便會膨脹，如圖4所示。袋子416膨脹后并且通過壓板412對彈簧414的擠壓，使得墨水儲槽400的容積減少，相對地其真空度便下降，可以有效地抑止負壓增加的效應(yīng)，避免墨水無法從印頭440印出。
當外界的環(huán)境改變而使壓力降低時，例如在空運的過程中。此時，因為袋子416與外部相通，故其中的壓力與外部的大氣壓相等且隨之下降。因此袋子416便會因墨水儲槽400內(nèi)的壓力大于袋子416內(nèi)的壓力，使得彈簧414的回復力對壓板施力擠壓造成袋子416被壓縮。袋子416被壓縮后，墨水儲槽400內(nèi)的真空度提高，相對于外界大氣壓的負壓得以平衡。因此墨水儲槽400內(nèi)的負壓不會因環(huán)境的壓力下降而減低，故可以有效地抑制負壓減少的效應(yīng)，避免墨水從印頭440滲出。
當袋子416膨脹量達到最大時，即無法再改變墨水儲槽400的容積，若墨水持續(xù)消耗的話，墨水儲槽400內(nèi)的負壓值將一直升高進而影響打印質(zhì)量。
請參考圖5，當袋子416繼續(xù)膨脹時(方向B)，袋子將壓板412推壓。此時壓板412的底端與壓力控制裝置300的簧片330第二部分330b接觸部分會因為壓板412的擠壓而迫使簧片330的第一部分330a與圓球320互相分離。當簧片330被頂離圓球320時，圓球320會因為墨水儲槽400內(nèi)的負壓影響而浮起來，此時圓球320與噴孔310之間便產(chǎn)生間隙，所以外界的空氣340便得以進入墨水儲槽400之中。
外界空氣340進入墨水儲槽400中后，使得儲槽內(nèi)的負壓下降，袋子416便受彈簧414壓迫而收縮，壓板412往方向A移動，此時簧片330不再受壓板412擠壓，簧片330此時因本身的彈力而恢復原狀不再變形(如圖4所示)。即簧片330的第一部分330a回復與圓球320緊密接觸的狀態(tài)，氣泡便不再進入儲槽400之中。
當墨水量再度減少時，便在進行上述的操作，如圖5所示的情形，之后再恢復如圖4的狀態(tài)。在墨水耗盡前會不斷持續(xù)進行。
此外，本發(fā)明的壓力控制裝置更可以提供液態(tài)式密閉裝置與自潤的能力。如圖6所示，在圓球320與噴孔310的環(huán)狀接觸線與噴孔310的頂端之間，因為墨水本身的表面張力而使得一定量的墨水350保留在此部位，這將構(gòu)成一種液態(tài)式密閉狀態(tài)并且有自潤的功能。
由上述可知，本發(fā)明裝置具有以下的效益與優(yōu)點1.本發(fā)明的壓力控制裝置使墨水儲槽的負壓不受墨水表面張力的影響。根據(jù)實際測試結(jié)果顯示，現(xiàn)有技術(shù)的壓力控制裝置因儲槽內(nèi)為水或墨水而使得墨水儲槽負壓有2～3cm-WC的差別。
2.本發(fā)明的壓力控制裝置使墨水儲槽內(nèi)的負壓變動范圍較小，如圖7所示，現(xiàn)有技術(shù)(曲線I)的負壓變動范圍在18～13cm-WC之間，有5cm-WC的變化；而本發(fā)明的測試結(jié)果(曲線II)為21～18cm-WC之間，其變化降至3cm-WC，故可以獲得更高的打印質(zhì)量。
3.本發(fā)明的壓力控制裝置不需要精確控制圓球與噴孔之間的間隙，使得氣泡進入墨水儲槽時的負壓值為所設(shè)計的值。
4.本發(fā)明壓力控制裝置構(gòu)造簡單，且不占墨水槽容積，具有容易制造與低生產(chǎn)成本的優(yōu)點。
綜上所述，雖然結(jié)合一較佳實施例披露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當視為所附的權(quán)利要所界定的范圍。
權(quán)利要求
1.一種壓力控制裝置，置放于一密閉儲槽中，該密閉儲槽儲存墨水且保持一負壓，其特征在于，該壓力控制裝置包括一噴孔，位于該密閉儲槽的底部，且該噴孔的頂端為一圓弧面；一圓球，位于該噴孔的頂端，并且與該噴孔形成一環(huán)狀線接觸，以阻隔該密閉儲槽內(nèi)部與外部流通；以及一彈性裝置，具有彼此相連的一第一部分與一第二部分，該第一部分與該圓球緊密接觸且該第二部分與該密閉儲槽中的一調(diào)節(jié)器耦接，以使得當該調(diào)節(jié)器因壓力的變動而使該彈性裝置的第二部分被推擠，使得該第一部分與該圓球不接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的壓力控制裝置，其特征在于，該密閉儲槽外部為大氣環(huán)境。
3.如權(quán)利要求1所述的壓力控制裝置，其特征在于，該簧片為不銹鋼。
4.如權(quán)利要求1所述的壓力控制裝置，其特征在于，該調(diào)節(jié)器還包括一壓板；一伸縮袋子，與該密閉儲槽的一側(cè)壁與該壓板的一側(cè)耦接；該伸縮袋子還具有一導管穿過該密閉儲槽，以與外界溝通；以及一彈簧，該彈簧的兩端分別與該壓板的另一側(cè)與該密閉儲槽的另一側(cè)壁耦接。
5.一種噴墨型墨水匣，包括一密閉儲槽，做為墨水儲存之用，并且該密閉儲槽內(nèi)維持一負壓；一壓力控制裝置，位于該密閉儲槽之中，其特征在于，該壓力控制裝置包括一噴孔，位于該密閉儲槽的底部，且該噴孔的頂端為一圓弧面，一圓球，位于該噴孔的頂端，并且與該噴孔形成一環(huán)狀線接觸，以阻隔該密閉儲槽內(nèi)部與外部流通，以及一彈性裝置，具有彼此相連的一第一部分與一第二部分，該第一部分與該圓球緊密接觸且該第二部分與該密閉儲槽中的一調(diào)節(jié)器耦接，以使得當該調(diào)節(jié)器因壓力的變動而使該彈性裝置的第二部分被推擠，使得該第一部分與該圓球不接觸；以及一印頭，位于該密閉儲槽的底部。
6.如權(quán)利要求5所述的噴墨型墨水匣，其特征在于，該密閉儲槽外部為大氣環(huán)境。
7.如權(quán)利要求5所述的噴墨型墨水匣，其特征在于，該簧片為不銹鋼。
8.如權(quán)利要求5所述的噴墨型墨水匣，其特征在于，該調(diào)節(jié)器還包括一壓板；一伸縮袋子，與該密閉儲槽的一側(cè)壁與該壓板的一側(cè)耦接；該伸縮袋子還具有一導管穿過該密閉儲槽，以與外界溝通；以及一彈簧，該彈簧的兩端分別與該壓板的另一側(cè)與該密閉儲槽的另一側(cè)壁耦接。
9.一種壓力控制方法，用于將一噴墨筆內(nèi)的一密閉儲槽的負壓維持在限定范圍之內(nèi)且該密閉儲槽包括一調(diào)節(jié)器與一壓力控制裝置，其特征在于，該方法是當該調(diào)節(jié)器膨脹到最大膨脹量時，通過該調(diào)節(jié)器與該壓力控制裝置作用，將外界的氣體以氣泡方式導入該密閉儲槽中，以此將該調(diào)節(jié)器壓縮，并且反覆此程序。
10.如權(quán)利要求9所述的壓力控制方法，其特征在于，該調(diào)節(jié)器包括一壓板；一伸縮袋子，與該密閉儲槽的一側(cè)壁與該壓板的一側(cè)耦接；該伸縮袋子還具有一導管穿過該密閉儲槽，以與外界溝通；以及一彈簧，該彈簧的兩端分別與該壓板的另一側(cè)與該密閉儲槽的另一側(cè)壁耦接。
11.如權(quán)利要求9所述的壓力控制方法，其特征在于，該壓力控制裝置包括一噴孔，位于該密閉儲槽的底部，且該噴孔的頂端為一圓弧面；一圓球，位于該噴孔的頂端，并且與該噴孔形成一環(huán)狀線接觸，以阻隔該密閉儲槽內(nèi)部與外部流通；以及一彈性裝置，具有彼此相連的一第一部分與一第二部分，該第一部分與該圓球緊密接觸且該第二部分與該調(diào)節(jié)器耦接，以使得當該調(diào)節(jié)器因壓力的變動而使該彈性裝置的第二部分被推擠，使得該第一部分與該圓球不接觸。
全文摘要
一種壓力控制裝置,配置在噴墨筆墨水儲槽中的底部,噴孔的頂端為圓弧面,圓球放在圓弧面并與之接觸,圓球與噴孔為線接觸,一簧片,固定于墨水儲槽中的底部,簧片具有第一部分與第二部分,第一部分與圓球緊密接觸;第二部分與墨水儲槽中的壓板接觸,當壓板因氣袋膨脹而向簧片擠壓時,壓迫簧片的第二部分,使第一部分與圓球分離,此時圓球與噴孔之間便產(chǎn)生間隙,外界的空氣便進入墨水儲槽中,而改變儲槽內(nèi)的壓力。
文檔編號B41F33/00GK1253075SQ981214
公開日2000年5月17日 申請日期1998年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月30日
發(fā)明者侯怡仲, 林集堅 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院