專利名稱：噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓力調(diào)節(jié)裝置，特別是涉及一種使用于噴墨筆的墨水匣，用以適時(shí)地調(diào)節(jié)墨水匣內(nèi)部的負(fù)壓，既可避免漏墨更可以避免過大的負(fù)壓造成無法噴墨打印的壓力調(diào)節(jié)裝置。
在一般噴墨印刷中控制墨水儲(chǔ)槽輸出至記錄媒體(如印刷紙面)的方法中，需要量的流量控制方式(drop-on-demand)是常用的方法。采用需要量的流量控制方式的傳統(tǒng)噴墨筆一般是使用熱泡式或壓電式打印頭。熱泡式打印頭的主要元件為一種薄膜電阻，當(dāng)被加熱后可使微量的墨滴瞬間汽化，墨滴蒸發(fā)后的快速膨脹再使少量墨水通過打印頭的噴射口，而噴印至印刷紙面上。雖然需要量的流量控制方式的打印頭可有效地由噴墨筆內(nèi)的墨水儲(chǔ)槽獲得墨水而噴出墨滴，但是需要量的流量控制方式需要一種控制機(jī)制以確保打印頭在未作用時(shí)墨水不會(huì)滲出打印頭，此種控制機(jī)制通常是借由在墨水儲(chǔ)槽內(nèi)產(chǎn)生輕微的負(fù)壓，以防止墨水滲出打印頭而實(shí)現(xiàn)。此處所謂的負(fù)壓是指在墨水儲(chǔ)槽中形成部分真空，度量負(fù)壓時(shí)以正值表示，所以負(fù)壓的增加代表部分真空度提高。借由負(fù)壓的增加，便可阻止墨水滲出打印頭。
雖然借由負(fù)壓的增加，可阻止墨水滲出打印頭，但負(fù)壓也不能過大，否則將會(huì)導(dǎo)致打印頭無法克服負(fù)壓而造成墨滴無法噴出的問題。另一方面，噴墨筆墨水儲(chǔ)槽內(nèi)的負(fù)壓必須能夠隨周圍環(huán)境壓力的變化而調(diào)節(jié)，以保持在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。例如當(dāng)周圍環(huán)境壓力降低時(shí)，相對(duì)要使墨水不致滲出打印頭的負(fù)壓值便較大。此外，墨水儲(chǔ)槽的“操作效應(yīng)”也會(huì)影響墨水儲(chǔ)槽內(nèi)的負(fù)壓，例如當(dāng)墨水儲(chǔ)槽內(nèi)的墨水持續(xù)消耗，將使得墨水儲(chǔ)槽內(nèi)的負(fù)壓值升高，若不對(duì)負(fù)壓適當(dāng)?shù)丶右哉{(diào)節(jié)，打印頭將逐漸受負(fù)壓太大的影響而改變噴出的墨滴大小，不但影響打印質(zhì)量，最后甚至將完全無法噴出墨水。
已知的壓力調(diào)節(jié)技術(shù)，例如美國專利第5,409,134號(hào)及第5,505,339號(hào)。其中便公開了一種用以調(diào)節(jié)墨水儲(chǔ)槽內(nèi)的負(fù)壓的調(diào)節(jié)器，這類調(diào)節(jié)器一般均為一種彈性氣袋，其原理是借助彈性氣袋在墨水儲(chǔ)槽內(nèi)所占容積的變動(dòng)，進(jìn)而使墨水儲(chǔ)槽的容積改變，而調(diào)節(jié)負(fù)壓的變化。例如當(dāng)周圍環(huán)境壓力下降時(shí)，噴墨筆內(nèi)相對(duì)于周圍環(huán)境的負(fù)壓隨之降低，此時(shí)調(diào)節(jié)器便開始作動(dòng)(彈性氣袋收縮)以增加墨水儲(chǔ)槽的容積，因此造成負(fù)壓的增加而使墨水不致滲漏。反之，當(dāng)外界壓力上升或墨水因消耗而造成墨水槽內(nèi)的負(fù)壓力增加時(shí)，此彈性氣袋便漲大，以略微地降低負(fù)壓使墨水不致滲漏。因此，該調(diào)節(jié)器具有雙向調(diào)節(jié)壓力變化的能力。
雖然這些彈性氣袋形式的調(diào)節(jié)器可成功地調(diào)節(jié)墨水儲(chǔ)槽內(nèi)的負(fù)壓，但是一般而言，彈性氣袋的最大可膨脹量均有其限制，因此在墨水耗盡至某一程度時(shí)，由于彈性氣袋已至最大可膨脹量，故無法再改變墨水儲(chǔ)槽的容積，結(jié)果隨著墨水的繼續(xù)減少將導(dǎo)致負(fù)壓過大而超過適當(dāng)?shù)姆秶?，打印頭無法克服負(fù)壓而使墨滴無法噴出，墨水儲(chǔ)槽內(nèi)的墨水因而無法完全用盡。
另一種已知的噴墨筆壓力調(diào)節(jié)裝置稱為“氣泡產(chǎn)生器”，如美國專利第5,526,030號(hào)及第5,600,358號(hào)。氣泡產(chǎn)生器具有一噴孔，墨水儲(chǔ)槽借助此噴孔和大氣相通。噴孔的大小經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)后，可使得墨水聚集在噴孔內(nèi)而利用毛細(xì)力構(gòu)成液態(tài)式密閉，負(fù)壓值過高時(shí)，外界的空氣將以氣泡的形式進(jìn)入墨水儲(chǔ)槽，墨水儲(chǔ)槽內(nèi)的負(fù)壓因而降低。當(dāng)負(fù)壓值降低至某一程度，氣泡進(jìn)入的力量小于毛細(xì)力使得液態(tài)式密閉重新建立，阻止氣泡繼續(xù)進(jìn)入。然而，此種壓力調(diào)節(jié)裝置只能單向調(diào)節(jié)壓力變化，即當(dāng)外界壓力下降時(shí)，該壓力調(diào)節(jié)裝置便失去作用，而會(huì)造成墨水自此噴孔滲漏。除此之外，該氣泡產(chǎn)生器依賴孔間隙間的毛細(xì)現(xiàn)象來控制墨水儲(chǔ)槽的負(fù)壓，使得間隙必須精確控制，此項(xiàng)要求增加了制造及裝配上的困難程度。若是墨水在噴孔處干枯更會(huì)造成壓力調(diào)節(jié)裝置的失效。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種可以避免噴墨筆的墨水匣內(nèi)負(fù)壓過大的壓力調(diào)節(jié)裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種不占空間，低制造成本，組裝容易而且可以雙向調(diào)節(jié)墨水匣的負(fù)壓的壓力調(diào)節(jié)裝置。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，設(shè)計(jì)了一種附著于氣袋的表面的張力閥，此一張力閥可以配合氣袋的膨脹與收縮運(yùn)動(dòng)，適時(shí)地開啟或關(guān)閉一設(shè)于氣袋表面用以通過氣袋連通大氣與墨水匣內(nèi)部的氣孔，特別是在墨水匣內(nèi)的負(fù)壓值升高至打印頭無法噴出墨水之前，張力閥就已開啟氣孔，此時(shí)將會(huì)有部分的大氣(空氣)自張力閥處進(jìn)入墨水匣之中(可能以氣泡形式進(jìn)入)，借此避免墨水匣內(nèi)部的負(fù)壓過高而導(dǎo)致無法噴墨打印的問題發(fā)生。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，張力閥是一種由橡膠或其它類似材料所制成并且具有裂縫的薄片狀元件，它被貼附在氣袋的表面，張力閥的啟閉可由氣袋膨脹時(shí)的表面變形的彎曲度所決定，當(dāng)墨水匣內(nèi)的負(fù)壓值升高時(shí)，表示氣袋的膨脹度升高(就是氣袋在墨水匣內(nèi)的占有體積變大)，膨脹的氣袋將會(huì)因?yàn)楸砻娴膹澢冃危鴮①N附于其表面的張力閥的裂縫撐開，致使部分的大氣(空氣)自此裂縫處進(jìn)入墨水匣之中而調(diào)節(jié)墨水匣內(nèi)的負(fù)壓。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，張力閥還可以取代傳統(tǒng)彈性氣袋所使用的彈簧，由橡膠或其它類似材料所制成的薄片狀張力閥被貼附在氣袋的大部分表面，借助橡膠自身的彈性及可塑性提供抑制氣袋膨脹的適當(dāng)收縮力，借此便可以降低氣袋在墨水匣內(nèi)的占有體積，就如同傳統(tǒng)技術(shù)以彈簧壓迫氣袋一般提供所需的負(fù)壓。
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及其相關(guān)實(shí)施例，作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為噴墨筆的墨水匣的斷面構(gòu)造，顯示壓力調(diào)節(jié)裝置的第一種實(shí)施例構(gòu)造，及張力閥未開啟時(shí)的情形；圖2為壓力調(diào)節(jié)裝置的第一種實(shí)施例構(gòu)造，顯示氣袋膨脹與張力閥開啟的情形；圖3A～圖3C為張力閥的裂縫的數(shù)種較佳實(shí)施形狀；圖4為噴墨筆的墨水匣的斷面構(gòu)造，顯示壓力調(diào)節(jié)裝置的第二種實(shí)施例構(gòu)造，及張力閥未開啟時(shí)的情形；圖5為壓力調(diào)節(jié)裝置的第二種實(shí)施例構(gòu)造，顯示氣袋膨脹與張力閥開啟的情形。
首先請(qǐng)參照?qǐng)D1，噴墨筆或是噴墨打印設(shè)備所需的墨水，是被容納在一個(gè)墨水匣10之內(nèi)，在墨水匣10的底部具有一噴墨打印頭11，它通常是熱泡式或壓電式的噴墨打印頭11，用以將墨水匣10內(nèi)所儲(chǔ)存的墨水噴印至例如普通紙或其他類似的記錄媒體。
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的壓力調(diào)節(jié)裝置包含有一置于墨水匣10之內(nèi)的氣袋20，此氣袋20的內(nèi)部通過一設(shè)于墨水匣10的壁面的通氣孔12與大氣相通，而在氣袋20的一表面還具有至少一用以連通氣袋20與墨水匣10的內(nèi)部的氣孔21；一張力閥30，附著于氣袋20的表面，用以控制前述氣孔21的啟閉；以及一彈性元件40，例如彈簧或其他類似的元件，用以提供氣袋20膨脹時(shí)的阻力，同時(shí)借助降低氣袋20在墨水匣10內(nèi)占有體積的手段在墨水匣10內(nèi)產(chǎn)生所需的負(fù)壓。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，彈性元件40是為彈簧，它的一端頂住墨水匣10，另一端則固定于一板片41，借由彈性元件40的彈力通過板片41對(duì)氣袋20施壓，借由降低氣袋20在墨水匣10內(nèi)占有體積的手段，而在墨水匣10內(nèi)產(chǎn)生所需的負(fù)壓(真空度)。
氣袋20的構(gòu)造，必需保證在其膨脹之后會(huì)具有一個(gè)彎曲的表面，因此氣袋20可以是由兩片不透水的薄膜彼此重疊，再將其周緣彼此密接或融接在一起而制成，而張力閥30便是緊密在貼附在氣袋20的表面，并且可以因?yàn)闅獯?0膨脹變形之后所造成的彎曲表面而被開啟。
張力閥30是為一種薄片狀元件，可以選用例如橡膠或其他類似的材料制造，張力閥30常態(tài)時(shí)保持一平直狀，張力閥30具有完全穿透張力閥30的裂縫31，這種裂縫31在張力閥30常態(tài)保持平直狀時(shí)完全閉合(如圖1所示)，反之在張力閥30隨著氣袋20的表面變形彎曲時(shí)則會(huì)被撐開，此時(shí)張力閥30的前后兩側(cè)將可通過這個(gè)裂縫31而彼此連通(如圖2所示)，在此時(shí)，墨水匣10的內(nèi)部將會(huì)通過氣孔21而與氣袋20的內(nèi)部連通，所以將會(huì)有部分的大氣通過氣袋20的內(nèi)部經(jīng)由氣孔21進(jìn)入墨水匣容器10的內(nèi)部，借此降低墨水匣10的內(nèi)部的負(fù)壓值(或稱真空度)，達(dá)到避免墨水匣10內(nèi)部的負(fù)壓過高而導(dǎo)致無法噴墨打印的功效。
參照?qǐng)D3A～圖3C，張力閥30的裂縫31可以是單一的直線型裂縫(如圖3A，圖3B所示)，也可以是數(shù)道彼此相交的裂縫31a，31b。另外為了使張力閥30的裂縫31在氣袋20的表面彎曲變形時(shí)可以確保其被撐開，我們可以在裂縫31面向氣袋20的一側(cè)設(shè)計(jì)有一導(dǎo)角310(見圖1所示)。另一方面，導(dǎo)角310的大小也可以決定氣袋20的表面在彎曲變形到何種程度時(shí)裂縫31將會(huì)被撐開。
如圖1所示，假設(shè)氣袋20的表面彎曲度尚不足以撐開張力閥30的裂縫31時(shí)，大氣將不會(huì)通過氣孔21與裂縫31進(jìn)入墨水匣10之中，此時(shí)隨著墨水的消耗或是大氣壓力上升，氣袋20將開始膨脹，同時(shí)彈性元件40也將壓迫氣袋20，提供阻止氣袋20膨脹的阻力，而適時(shí)地在墨水匣10之內(nèi)產(chǎn)生一些負(fù)壓，以確保墨水匣10內(nèi)的墨水不會(huì)自噴墨打印頭11處滲漏。當(dāng)墨水持續(xù)消耗，氣袋20將膨脹變形，由于氣袋20的表面彎曲變形達(dá)某一程度的曲度，將使張力閥30的裂縫31被撐開，而將一些大氣釋入墨水匣10，造成墨水匣10內(nèi)的負(fù)壓下降，氣袋20再度收縮而回復(fù)至稍早的狀態(tài)，致使張力閥30的裂縫31重新關(guān)閉，如此周而復(fù)始，就可以避免墨水匣10內(nèi)部的負(fù)壓過大，而發(fā)生無法噴出墨水的問題。同理，當(dāng)大氣壓力下降(如在飛機(jī)運(yùn)送的過程中)，彈性元件40也將會(huì)壓迫氣袋20收縮，借此提高墨水匣10內(nèi)部的負(fù)壓，而防止墨水自噴墨打印頭11處泄漏。所以，本發(fā)明的壓力調(diào)節(jié)裝置可以隨著外界壓力的變化雙向調(diào)節(jié)墨水匣10內(nèi)的負(fù)壓。
再請(qǐng)參照?qǐng)D4，其為本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例，在此一實(shí)施例中，在壓力調(diào)節(jié)裝置中將不設(shè)置彈性元件40，但是張力閥30的大小則增加至貼附在氣袋20一側(cè)的大部分表面，借由張力閥30自身的彈性及可塑性提供抑制氣袋20膨脹的適當(dāng)收縮力，借此便可以取代彈性元件40適當(dāng)?shù)貕嚎s氣袋20，降低氣袋20在墨水匣10內(nèi)的占有體積，而提供所需的負(fù)壓。同理，當(dāng)氣袋20膨脹變形，由于氣袋20的表面彎曲變形達(dá)某一程度的曲度，將使張力閥30的裂縫31被撐開，而將一些大氣釋入墨水匣10，造成墨水匣10內(nèi)的負(fù)壓下降，然后氣袋20再度收縮而回復(fù)至稍早的狀態(tài)，致使張力閥30的裂縫31重新關(guān)閉，如此周而復(fù)始，就可以避免墨水匣10內(nèi)部的負(fù)壓過大，而發(fā)生無法噴出墨水的問題。
本發(fā)明可以同時(shí)解決墨水無法用盡，或是僅能單向調(diào)節(jié)壓力的缺點(diǎn)，張力閥的設(shè)計(jì)不僅較不受空間的限制，還可以大幅降低制造及組裝的成本。
權(quán)利要求
1.一種噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，該裝置被安裝在一儲(chǔ)存有墨水的墨水匣，用以調(diào)節(jié)墨水匣內(nèi)的負(fù)壓值，其特征在于該裝置包括有一氣袋，置于墨水匣之內(nèi)，該氣袋的內(nèi)部與大氣相通，在該氣袋的一表面還具有至少一氣孔，用以連通該氣袋與墨水匣的內(nèi)部；一張力閥，附著于該氣袋表面的該氣孔處，該張力閥具有一裂縫，可以隨著該氣袋膨脹之后表面的彎曲變形而啟閉該裂縫，用以控制該氣孔的啟閉；以及一彈性元件，設(shè)置于墨水匣，用以提供該氣袋膨脹時(shí)的阻力，借助降低該氣袋在墨水匣內(nèi)的占有體積而產(chǎn)生所需的負(fù)壓。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該張力閥是由橡膠制成。
3.如權(quán)利要求1所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該張力閥是為一種具有彈性的薄片狀元件，該裂縫則貫穿該張力閥，并且可由該氣袋的表面的彎曲變形程度開啟或關(guān)閉該裂縫。
4.如權(quán)利要求3所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裂縫是為單一的直線型裂縫。
5.如權(quán)利要求3所述的噴墨筆的墨的壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裂縫包含有數(shù)道彼此相交的裂縫。
6.如權(quán)利要求1所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裂縫在面向該氣袋的一側(cè)還具有一導(dǎo)角。
7.如權(quán)利要求1所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該彈性元件是為彈簧，其一端頂住墨水匣，另一端設(shè)有一板片，借由該彈性元件的彈力通過該板片對(duì)該氣袋施壓。
8.一種噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，該裝置被安裝在一儲(chǔ)存有墨水的墨水匣，用以調(diào)節(jié)墨水匣內(nèi)的負(fù)壓值，其特征在于該裝置包括有一氣袋，置于墨水匣之內(nèi)，該氣袋的內(nèi)部與大氣相通，在該氣袋的一表面還具有至少一氣孔，用以連通該氣袋與墨水匣的內(nèi)部；以及一張力閥，附著于該氣袋的一側(cè)的大部分表面，該張力閥具有彈性與一位于該氣孔處的裂縫，可以隨著該氣袋膨脹之后表面的彎曲變形而啟閉該裂縫，用以控制該氣孔的啟閉。
9.如權(quán)利要求8所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該張力閥是由橡膠制成。
10.如權(quán)利要求8所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該張力閥是為一種具有彈性的薄片狀元件，該裂縫則貫穿該張力閥，并且可由該氣袋的表面的彎曲變形程度開啟或關(guān)閉該裂縫。
11.如權(quán)利要求10所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裂縫是為單一的直線型裂縫。
12.如權(quán)利要求10所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裂縫包含有數(shù)道彼此相交的裂縫。
13.如權(quán)利要求8所述的噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裂縫在面向該氣袋的一側(cè)還具有一導(dǎo)角。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種噴墨筆的墨水壓力調(diào)節(jié)裝置,此裝置主要是借助一個(gè)設(shè)置在墨水匣內(nèi)可膨脹或收縮的氣袋,與一附著于氣袋表面的張力閥,調(diào)節(jié)墨水匣內(nèi)的負(fù)壓。其中的張力閥可以配合氣袋的膨脹收縮運(yùn)動(dòng),自動(dòng)地開啟或關(guān)閉一通過氣袋而連通大氣與墨水匣內(nèi)部的氣孔,使部分大氣進(jìn)入墨水匣內(nèi),借此調(diào)節(jié)墨水匣內(nèi)的負(fù)壓,既可避免漏墨更可以避免過大的負(fù)壓造成無法噴墨打印的問題發(fā)生。
文檔編號(hào)B41J2/175GK1370681SQ0110398
公開日2002年9月25日 申請(qǐng)日期2001年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月19日
發(fā)明者許成偉, 蘇士豪, 侯怡仲, 王介文, 藍(lán)元亮 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究