CN1096359C - 喷墨盒墨水压力控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明为一种喷墨盒墨水压力控制装置，其包括：一通孔，其设于该墨水储槽的底部，且使墨水可以浸入的位置；以及一压力调节元件，其常态封闭通孔，并与墨水接触而形成气密；一弹性元件，常态下提供一力量予该压力调节元件，使该压力调节元件维持在该气密状态，以控制气体自该通孔进入该墨水储槽中的量，使该墨水储槽内墨水的负压维持在限定的范围内。当墨水减少致使墨水储槽内的负压逐渐升高至某一程度时，外界气体将以气泡的形式经通孔进入墨水储槽内，促使墨水储槽内的负压降回至限定值，并待负压回稳后，再由压力调节元件阻碍外界气体由通孔进入墨水储槽内，借此达到控制墨水储槽内的负压之目的。

Description

喷墨盒墨水压力控制装置

技术领域

本发明涉及一种喷墨盒墨水压力控制装置，其应用于喷墨盒墨水储槽内的墨水负压的控制，用以在墨水逐渐消耗之时，仍能使负压维持于限定的范围内。

背景技术

在喷墨印刷中，所需流量控制方式是常用于控制墨水由墨水储槽输出至待印纸面的方法之一。例如：运用热泡式或压电子波的喷墨盒即采用此方式来控制其墨水的输出量，其中热泡式喷墨盒的印头具有一个薄膜电阻，当薄膜电阻被加热后可使微量的墨滴瞬间汽化，而墨滴蒸发后的快速膨胀可使少量墨水通过印头喷射口，而印至待印的纸面上。虽然所需流量控制方式的印头可有效地由喷墨盒的墨水储槽内获得墨水而喷出墨滴，但是所需流量控制方式需要具备有一控制机制，以使得印头在未作用时墨水不会渗出印头，此种控制机制通常是借由在印头提供轻微的负压，以防止墨水渗出印头而完成。此处所述的负压是指在墨水储槽中形成部分真空，在量度负压时是以正值表示，所以负压的增加代表墨水储槽内的部分真空度提高，而借由负压的增加可阻止墨水流出印头。

虽然借由负压的增加可阻止墨水流出印头，但是负压亦不能过大而导致印头无法克服负压而使墨滴无法喷出。另一方面，喷墨盒墨水储槽内的负压亦必须能够随周围环境压力的变化而调节，以保持在适当的范围内，例如当周围环境压力降低时，相对地要使墨水不至漏出印头的负压值便较大。此外墨水储槽的“操作效应”亦会影响储槽内的负压，例如当墨水储槽内的墨水持续消耗，将使得储槽内的负压值升高，若不对负压适当的加以调节，印头将逐渐因受负压的影响太大而改变喷出的墨滴大小，结果影响印品质，最后甚至将完全无法喷出墨水。

在现有的技术中，调节墨水储槽内负压是由一种置于墨水储槽内的称为  “调节器”的机制所完成的，此调节器一般为一个弹性气袋，其设计在促使借由调节器的动作，在其最大容量及小容量之间变动，进而使储槽的容积改变，来调节负压的变化。例如：当周围环境压力下降时，喷墨盒墨水储槽内的墨水负压随之降低，此时调节器便开始动作(弹性气袋收缩)以增加墨水储槽的容量，因此增加负压使墨水不致泄漏。

请参见图1，其为美国专利第5,409,134号所揭示的配置有一调节器14的喷墨盒10的结构。喷墨盒10包括：一盖子12，一墨水储槽11，是由侧壁111以及一底部112所构成；一印头13置于墨水储槽11的底部112中，使墨水50可自墨水储槽11经印头13而印至纸面；调节器14(图中未示)置于墨水储槽11中，主要包括一簧片141a、141b；一气袋142a、142b，其分别由两片薄的活动片143、144包围而成；一支撑件145，用以连接袋子142a、142b，并且提供通气孔149使空气进入气袋142a、142b。支撑件145上安装有一轮网146，并以一定位销147，将气袋142a、142b连同簧片141a、141b固定于前述盖子12上。此外一通气条片148置于活动片143、144之间，使得自通气孔149流入的气体得以进入气袋142a、142b中。盖子12与墨水储槽11密合，并于墨水储槽11注满墨水50后，借调节器14的作用，使墨水储槽11内形成一最小负压，用以在印头13处于静止状态下防止墨水50自印头13漏出。

当喷墨盒10在印时，墨水50会逐渐消耗，同时也造成墨水储槽11内的真空度提高，负压增加，此时气体会自通气条片148流入气袋142a、142b内，而使气袋142a、142b膨胀，于是就减少了墨水储槽11的容积，因此便使墨水储槽11内负压的增加效应得到抑制。其次请参见图2，当周围环境压力降低时(例如：喷墨盒10处在空运的过程)，簧片141a、141b将压迫气袋142a、142b，导致气袋142a、142b收缩(即内存的气体因外力而被排出)，使得墨水储槽11的容积增加，因此墨水储槽11内的负压将不至因为周围环境压力降低而降低，墨水50也就不会自印头13渗出。

由上述调节器14的动作过程不难发现，当气袋142a、142b膨胀量达到最大时(即无法再改变墨水储槽的容积)，若墨水50持续消耗，墨水储槽11内的负压一直升高，印头13将无法克服负压而使墨滴无法喷出，于是墨水储槽11内的墨水50也就无法完全用尽。

因此，为解决前述的问题，美国专利第5,526,030号便提出以气泡产生器控制负压的装置，如图3和图4所示，在喷墨盒10中安置一气泡产生器20，其主要是由一喷孔21和一置于喷孔21中的圆球22所构成，是设于墨水储槽11a的底部112a中，且在喷孔21的内壁周围，沿轴向延伸的方向，设置有等距突起的肋211，用以固定圆球21，由肋211所形成的环状间隙212即为气泡产生之处。于是环状间隙212及墨水本身的表面张力便形成液态式密闭装置及自润能力，可将一定量的墨水50保留在环状间隙内，而构成液态式密闭及自润。借由喷孔21使墨水储槽11a和周围环境相通。喷孔21的大小经适当设计后，可使得墨水50聚集在喷孔21内，借由墨水50的内聚力在喷孔21处构成液态式密闭。当墨水储槽11a内的负压上升至某一程度时，负压将大于内聚力而克服液态式密闭，外界空气将以气泡的形式进入墨水储槽11a，于是墨水储槽11a内的负压便因气泡的进入而开始降低；待气泡进入使负压降低至小于毛细力(亦已达限定之值)后，液态式密闭便重新建立，阻止气泡继续进入。

所以，应用在喷墨盒10的气泡产生器20通常须具备有下列性能：

1.气泡产生器20必须能确实地控制气泡进入时的墨水储槽负压值，其次是负压变动范围的控制，亦即当气泡开始进入墨水储槽11a，导致负压开始降低后，气泡产生器20必须适时的再度阻止气泡继续进入，以维持墨水储槽11a内适当的负压。

2.气泡产生器20必须具有自润能力，当墨水储槽11a内的墨水50消耗至某一程度，或者喷墨盒10放置角度改变使得气泡产生器20不再浸泡于墨水50中时，液态式密闭仍然有效而且可阻隔气泡的进入。

在上述中，虽然透过气袋型式的调节器可调节墨水储槽的体积，但是仍有一些限制。一般而言，气袋的最大可膨胀量均有其限制，因此在墨水消耗至某程度时，由于气袋已至最大可膨胀量，故无法再改变墨水储槽的体积，于是随着墨水的继续减少将导致负压超过容许范围，印头无法克服负压而使墨滴无法喷出，墨水储槽内的墨水因而无法完全用尽。

而以气泡产生器来调制墨水储槽内的负压，基本上是根据墨水本身的内聚力、墨水的静水压力、及圆球和喷孔之间的间隙来决定。当墨水的内聚力愈大或间隙愈小时，气泡进入时所需的墨水储槽负压即需愈高。此外墨水本身的静水压力亦会影响气泡进入时所需的负压值。当墨水量减少时，墨水的静水压力愈小，气泡形成所需的负压值即降低，因此，欲使气泡进入时的墨水储槽负压值为所设计之值，圆球和喷孔之间的间隙必须精确控制，此项要求增加制造及装配上的困难度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种应用于喷墨盒的压力控制装置，以解决公知技术的缺陷。此装置可限制储槽内的负压上限值以维持在设定的范围内，以免储槽内负压过高使得印头受负压的影响太大，而影响印的品质。

本发明所述的一种用于调节喷墨盒的墨水储槽负压的喷墨盒墨水压力控制装置，其包括：

一通孔，其设于该墨水储槽的底部，且使墨水可以浸入的位置；以及

一压力调节元件，其为常态封闭通孔，并与墨水接触而形成气密；

一弹性元件，其为如弹簧或弹片之类的弹性元件，常态下提供一力量予该压力调节元件，使该压力调节元件维持在该气密状态，以控制气体自该通孔进入该墨水储槽中的量，使该墨水储槽内墨水的负压维持在限定的范围内。

在所述的喷墨盒墨水压力控制装置中，其中所述的压力调节元件为一塞子，其可为一圆锥体或圆柱体，用以予该通孔的壁面密合；或者所述的压力调节元件为一圆球或为一簧片。

本发明所述的喷墨盒墨水压力控制装置还进一步包括一支撑元件，其一端固定于该墨水储槽的底部，另一端则延伸至该通孔的上方呈一悬空状。其中，所述的支撑元件是以一固定销固定于该墨水储槽的底部；所述的弹性元件设于该支撑元件与该压力调节元件之间，用以于常态下提供一力量予该压力调节元件，使该压力调节元件维持在该气密状态；所述的弹性元件为一弹簧。

所述的压力调节元件放置在通孔的内部，其侧缘与通孔内缘接触，用以阻隔气泡的进入。弹性元件与压力调节元件连接，除了用来限制压力调节元件的移动，并确保压力调节元件与通孔确实接触。在常态时，压力调节元件和通孔之间为完全密闭接触，可阻碍外界气体进入，当墨水储槽内的负压逐渐升高至某一程度时，外界气体将克服弹性元件对压力调节元件的压迫，使压力调节元件与通孔之间产生间隙，而以气泡的形式进入墨水储槽内，促使墨水储槽内的负压降回至限定值，同时在负压回稳后，再度使压力调节元件和通孔重新接触，阻碍外界空气进入。

附图说明

有关本发明的详细内容及技术，现就配合附图说明如下：

图1为喷墨盒的气袋因墨水储槽内负压增加而膨胀的示意图；

图2为喷墨盒的气袋因周围环境压力降低而收缩的示意图；

图3为具有气泡产生器的公知喷墨盒的结构示意图；

图4为图3的气泡产生器的结构示意图；

图5为本发明喷墨盒的第一实施例的结构示意图；

图6为图5的压力调节装置的第一实施例示意图；

图7为压力调节装置在气泡产生时的示意图；

图8为本发明喷墨盒的第二实施例的结构示意图；

图9为本发明的压力调节装置的第二实施例的结构示意图。

附图符号说明：

10喷墨盒                   112a底部

11墨水储槽                 12盖子

111侧壁                    13印头

112底部                    14调节器

11a墨水储槽                146轮网

147定位销                  211肋

148通气条片                212环状间隙

149通气孔                  22圆球

15导管                     30压力调节装置

16气袋                     31通孔

161第一室                  311壁面

162第二室                  32压力调节元件

163通道                    33弹性元件

17压板                     33a弹性元件

171内面                    34间隙

172侧面                    35气泡

18密封盖                   36支撑元件

19弹簧                     37固定销

20气泡产生器               50墨水

21喷孔

具体实施方式

实施例一

参见图5，其是根据本发明公开的技术所构成的喷墨盒的结构示意图，如图所示，主要是在由侧壁111、以及一底部112所构成的墨水储槽11中，设置一压力调节装置30(如图6所示)，其包括：

一通孔31，其设于墨水储槽11的底部112中；

一压力调节元件32，其与该通孔31的壁面311接触，可为呈圆柱体或圆锥体的塞子，或为一圆球；

一支撑元件36，其一端固定于墨水储槽11的底部112(例如利用一固定销37固定)，另一端则延伸至通孔31上方呈一悬空状；以及

一弹性元件33，其设于支撑元件36与压力调节元件32之间，可为一弹簧，且其一端与支撑元件36接触，另一端则与该压力调节元件32接触，借由弹性元件33的弹力将压力调节元件32限制于该通孔31处，以控制气体自该通孔31流入的量，使得该墨水储槽11内墨水50的负压维持于限定的范围内。

在上述中，墨水储槽11是以一盖子12与之紧密封合，且盖子12开设有一填充口121，墨水50是自填充口121注入于墨水储槽11内，使压力调节装置30浸于墨水50中，并在注满后以一密封盖18封置于盖子11的填充口121处，将墨水储槽11的内部与外界隔离，并使墨水储槽11内形成一最小负压；当以喷墨盒10进行印时，墨水储槽11内的墨水50会随着印的次数逐渐消耗，同时也使得墨水储槽11内的真空度提高，负压增加，一旦墨水储槽11内的负压已累积至足以压缩弹性元件33时，压力调节元件32便受弹性元件33的牵动，造成压力调节元件32与通孔31之间有间隙34的产生(如图7所示)，而这时外界的气体便以气泡35的形式进入墨水储槽11内，于是墨水储槽11内的负压便因气泡35的进入而开始降低；一直到负压降低至限定的负压值之时，会使弹性元件33借由其回复力使压力调节元件32与通孔31的壁面311密合，阻止气体继续进入墨水储槽11内。

实施例二

参见图8，其是在图5所揭示的实施例中设置调节器14，如图所示，调节器14经由一导管15与盖子12连结，导管15与盖子12紧密封合，所以与导管15连接的气袋16内的气体仅能与外界相流通。其中气代16由第一室161及第二室162所构成，导管15连接于气袋16的第一室161，而气袋16的第一室161则以通道163与第二室162连通；在气袋16的第二室162的外侧则是与压板17的内面171连接，而压板17的另一侧面172安装有一端固定于墨水储槽11的侧壁111的弹簧19。

当印时，喷墨盒10的墨水储槽11内的墨水50将逐渐消耗，而墨水储槽11内的真空度也伴随着墨水50的消耗而提高，同时负压亦随之增加，此时调节器14便开始动作，即气体自导管15被引流入至气袋16内，使得气袋16膨胀，并且也推动压板17使弹簧19压缩变形，于是墨水储槽11的容积就会随着墨水50的消耗逐渐减少，因此墨水储槽11内的负压增加效应便得以抑制；一旦墨水50的消耗使气袋16的膨胀量达其最大可膨胀量或负压超过限定的容许范围时，就无法再借由气袋的膨胀改变墨水储槽11的体积，但是因为此时墨水储槽11内的负压已累积至足以压缩弹性元件33，于是压力调节元件32便受弹性元件33的牵动，使其与通孔31间产生间隙34(如图7所示)，使得外界的气体以气泡35的形式进入墨水储槽11，于是墨水储槽11内的负压便因气泡34的进入而开始降低；一直到气泡34的进入使负压降低至限定的负压值时，弹性元件33的回复力会重新使压力调节元件32与通孔31的壁面311接触，阻止气体继续进入墨水储槽11内。

再者，当周围环境压力降低时，弹簧19受压缩后所产生的回弹力将驱使压板17压迫气袋16，导致气袋16收缩(气袋16内存的气体因外力而被排出)，使得墨水储槽11的容积增加，因此墨水储槽11内的负压将不至因为周围环境压力降低而降低，墨水也就不会自印头13渗出。

在上述的实施例中，压力调节装置30亦可为图9所揭示的结构，其包括：

通孔31，其设于墨水储槽11的底部112中；

压力调节元件32，其与该通孔31的壁面311接触，可为呈圆柱体或圆锥体的塞子，或为一圆球；以及

一弹性元件33a，其一端以固定销37固定于墨水储槽11的底部112，另一端则延伸至通孔31的上方处并与压力调节元件32接触，可为弹片之类的元件，使该压力调节元件32限制于该通孔31处，以控制气体自该通孔31流入的量，使得如图5中所揭示的墨水储槽11内墨水50的负压维持于限定的范围内。

同样地，当墨水储槽11内的负压已累积至足以使弹性元件33变形时，压力调节元件32与通孔31之间便会产生间隙34(如图7所示)，使得外界的气体以气泡35的形式进入墨水储槽11，于是墨水储槽11内的负压便会因气泡34的进入开始降低；一直到气泡34的进入使负压降低至限定的负压值时，借由弹性元件33的回复力重新使压力调节元件32与通孔31接触，即可阻止气体继续进入墨水储槽11内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不限于以上述实施例的装置实施，凡是任何熟悉此项技术的人员在本发明的领域内所做的任何修饰，具有同等之功效者，均应包含在本发明的范围之内。

本发明所具有的效果是：

1.本发明的压力控制装置不需精确控制塞子和喷孔之间的间隙以使气泡进入墨水储槽时的负压值为所设计之值。

2.本发明的压力控制装置构造简单，不占墨水储槽容积。

3.本发明的压力控制装置动作的触发与置于墨水储槽内的调节器无关，因此不受其任何的变异而改变其控制的负压。

4.另外本发明亦不需精确建立压力调节元件和通孔之间的间隙量。

Claims (10)

1.一种用于调节喷墨盒的墨水储槽负压的喷墨盒墨水压力控制装置，其包括：

一通孔，其设于该墨水储槽的底部，且使墨水可以浸入的位置；以及

一压力调节元件，其常态封闭通孔，并与墨水接触而形成气密；

一弹性元件，常态下提供一力量予该压力调节元件，使该压力调节元件维持在该气密状态，以控制气体自该通孔进入该墨水储槽中的量，使该墨水储槽内墨水的负压维持在限定的范围内。

2.如权利要求1所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其特征在于，压力调节元件为一塞子。

3.如权利要求2所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其特征在于，该塞子为圆锥体，用以与该通孔的壁面密合。

4.如权利要求2所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其特征在于，该塞子为圆柱体，用以与该通孔的壁面密合。

5.如权利要求1所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其特征在于，该压力调节元件为一圆球。

6.如权利要求1所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件为一簧片。

7.如权利要求1所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其进一步包括一支撑元件，其一端固定于该墨水储槽的底部，另一端则延伸至该通孔的上方呈一悬空状。

8.如权利要求7所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其特征在于，该支撑元件是以一固定销固定于该墨水储槽的底部。

9.如权利要求7所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件设于该支撑元件与该压力调节元件之间，用以于常态下提供一力量予该压力调节元件，使该压力调节元件维持在该气密状态。

10.如权利要求7所述的喷墨盒墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件为一弹簧。

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