专利名称：喷墨头墨水压力控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨头墨水压力控制装置，特别是涉及一种避免墨水壳体内部产生过高负压的喷墨头墨水压力控制装置。
在一般喷墨印刷中控制墨水由墨水壳体输出至印刷纸面的方法中，需量流控制方式(Drop-On-Demand)是常用的方法，并且采用需量流控制方式的典型打印装置是多半采用热泡式或压电力波式。
热泡式打印头包括一个薄膜电阻，当被加热后可使微量的墨滴瞬间汽化，墨滴蒸发后的快速膨胀使少量墨水通过打印头之喷射口，进而打印至纸面上。虽然需量流控制方式的打印头可有效的由墨水壳体获得墨水而喷出墨滴，但是需量流控制方式需要一种控制机构以使得打印头在未作用时墨水不会渗出打印头，此种控制机构通常是借由在打印头提供轻微的负压，以防止墨水渗出打印头。此处所谓的负压是指在墨水壳体中形成部分真空，量度负压时以正值表示，所以负压的增加代表部分真空提高。借由负压的增加，因此可阻止墨水流出打印头。
虽然借由负压的增加，因此可阻止墨水流出打印头，但负压亦不能过大而导致打印头无法克服负压而使墨滴无法喷出。另一方面，打印装置墨水壳体内的负压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，相对上要使墨水不至漏出打印头的负压值较大。此外，墨水壳体的“操作效应”亦会影响壳体内的负压，例如当墨水壳体内的墨水持续消耗，将使得壳体内的负压值升高，若不对负压适当的加以调节，打印头将逐渐受负压太大的影响而改变喷出的墨滴大小，结果影响打印质量，最后甚至将完全无法喷出墨水。
过去一些现有的技术，调节墨水壳体内负压是由一种置放于墨水壳体内的称为“调节器”的机构所达到。此调节器一般为一个弹性气袋，其设计在于促使借由调节器的作动，在其最大容量及小容量之间变动，进而使壳体的容积改变，而调节负压的变化。例如当周围环境压力下降时，打印装置内负压随之降低，此时调节器便开始作动(弹性气袋收缩)以增加墨水壳体的容量，因此而增加负压使墨水不至泄漏。
虽然这些弹性气袋型式的调节器可成功地调节墨水壳体的体积，但是仍有一些限制。一般而言，弹性气袋的最大可膨胀量均有其限制。因此在墨水耗尽至某程度时，由于弹性气袋已至最大可膨胀量，故无法再改变墨水壳体的体积，结果随着墨水的继续减少将导致负压超过容许范围，打印头无法克服负压而使墨滴无法喷出，墨水壳体内的墨水因而无法完全用尽。
为解决上述的问题，部分打印装置采用“气泡产生器”装置。气泡产生器具有一通孔，藉此通孔墨水壳体和周围环境为相通。通孔的大小经过当设计后，可使得墨水聚集在通孔内利用毛细力构成液态式密闭(liauid seal)。当墨水壳体内的负压上升至某一程度时，负压将大于毛细力而克服液态式密闭，外界空气将以气泡的形式进入墨水壳体，壳体内的负压因而降低。气泡在进入以后，负压值即降低而小于毛细力使得液态式密闭重新建立，阻止气泡继续进入。
应用在列印装置的气泡产生器通常有几项重要的性能要求。首先是气泡产生器必须能确实的控制气泡进入时之墨水壳体负压值，其次是负压变动范围的控制，亦即当气泡开始进入墨水壳体，导致负压开始降低后，气泡产生器必须适时的再度阻止气泡继续进入，以维持墨水壳体内适当的负压。另一性能要求是自润能力(self-wetting capability)，当墨水壳体内的墨水耗尽至某一程度，或者打印装置放置角度改变使得气泡产生器不再浸泡于墨水中时，液态式密闭仍然有效而且可阻隔气泡的进入。
美国专利第5,526,030号所揭露之气泡产生器装置主要由一通孔及一个填塞元件所构成，其中，填塞元件置放于通孔之内，于通孔上方之内壁周围设置有具有等距之凸肋，借由凸肋以固定填塞元件(填塞元件在通孔中是无法移动的)，并且于填塞元件与通孔之间所构成的环状间隙即用以产生气泡。此外，于该专利中所揭露之液态式密闭装置及自润能力，液态式密闭装置系由环状间隙及墨水本身的表面张力所形成，借由液态式密闭装置可将一定量的墨水保留在环状间隙之内，如此以构成液态式密闭及自润。
然而，由于在通孔中之填塞元件为固定而无法移动，为达到气泡进入时所需的墨水壳体的负压值，则必须精确控制计算出填塞元件与通孔之间的间隙，如此便增加了制造及装配上的困难度。
因此，本发明之目的是针对于上述公知技术的缺点而提出一种喷墨头墨水压力控制装置，由此便可通过大气压力对于内部具有负压之墨水匣中的墨水进行控制。
本发明又一目的在于提供一种用于列印装置的喷墨头墨水压力控制装置，借由该喷墨头墨水压力控制装置系用以将壳体内部之负压上限值限制于既定范围，如此以避免壳体内负压过高、打印头承受负压太大而影响打印品质。
本发明之另一目的在于提供一种墨水输送道路不受堵塞、构造简单且不占墨水壳体容积之喷墨头墨水压力控制装置。
一种喷墨头墨水压力控制装置，由大气压力对墨水匣中具有负压的墨水进行控制，该喷墨头墨水压力控制装置包括
一基座，设置于该墨水匣，该基座具有至少一通孔，并且于该通孔形成有至少一凹槽，该通孔使该墨水匣的负压与该大气压连通；以及一调节装置，以可调整方式邻接于该凹槽，当该墨水消耗而使得该负压提高时，该大气压力经由该凹槽进入该墨水匣以降低该负压。
本发明喷墨头墨水压力控制装置包括一基座，设置于该墨水匣，该基座具有至少一通孔，并且于该通孔内侧壁形成有至少一凹槽，该通孔连通于该墨水匣之该负压与该大气压力；以及一调节装置，包括有一填塞元件及一弹性元件，该填塞元件系以可调整方式借由该弹性元件而邻接于该凹槽，当该墨水消耗而使得该负压提高时，该大气压力经由该凹槽进入该墨水匣以降低该负压。
以下结合附图详细说明本发明的较佳实施例，以便更进一步了解本发明的上述目的、特征及优点。其中
图1A表示根据本发明第一实施例的墨水匣1内部结构的示意图；图1B表示根据图1A的调节装置R1的放大图；图1C表示根据图1B中A-A剖面图；图2A表示根据图1A中的墨水匣1采取另一调节装置R1’的示意图；图2B表示根据图2A的调节装置R1’的放大图；图3A表示根据本发明第二实施例中的墨水匣1’的示意图；图3B表示根据图3A的调节装置R2的放大图；图3C表示根据图3B于另一状态下的示意图；图4表示根据图1C的另一可实施结构的示意图；图5A表示根据本发明第三实施例的调节装置R’的示意图；图5B表示根据本发明第四实施例的调节装置R”的示意图；图5C表示根据本发明第五实施例的调节装置R的示意图。
实施例一请参阅图1A、1B所示。
图1A表示根据本发明第一实施例的墨水匣1的示意图，图1B表示根据图1A的调节装置R1的放大图。
如图1A所示，墨水匣1包括有一容器10、一气室11、一板件12、一弹簧13及一打印头2，其中，该容器10用以容纳墨水W，该墨水匣1可提供打印装置(未图示)所需的墨水W，并且于容器10内部的气体存在有一负压。容器10具有一通孔140-1(于容器10的底部)，该通孔140-1为容器10的气孔。
本发明喷墨头墨水压力控制装置设置于墨水匣1，该喷墨头墨水压力控制装置主要包括有一基座14-1及一调节装置R1(虚线位置)，借由该调节装置R1以对通孔140进行控制。
以下将针对上述装置、元件及其相互间的连接关系、动作原理进行说明。
(a)容器10如图1A所示，容器10由一第一壳体10-1及一第二壳体10-2所组合而成的中空壳体，第二壳体10-2扣盖于第一壳体10-1之上而形成一封闭空间，并且该容器10处于一大气压之下。
第一壳体10-1包括有两侧壁101、102及一底板103，第二壳体10-2具有一顶板104，并且于顶板104上形成有一注入用孔104H，墨水W可经由注入用孔104H而填充于容器10之中，借由一塞子104P以对注入用孔104H进行密封，从而使得容器10内部完全与外界隔绝。于底板103具有一通孔103H，该打印头2可设置于底板103之外侧壁面103S上，经由该打印头2使墨水W输出。
(b)气室11
如图1A所示，气室11设置于容器10内部，借由该气室11以对该容器10内部的墨水W进行加压。气室11可以由挠性袋状物构成，并且借由一管路110连接于容器10外界的一大气压，如此便可借由气体3使气室11膨胀。
(c)板件12、弹簧13如图1A所示，板件12连接于气室11，在气室11充气、排气行程的作用下使板件12往复移动，而弹簧13设置于侧壁101上，借由该弹簧13以限制板件12的可移动位移。
(d)基座14-1如图1B、1C所示，图1B表示根据图1A之调节装置R1的放大图，图C1表示沿着图1B中A-A的剖面图。
基座14-1是以一体成型方式于底板103的内侧壁面103S1上形成，上述通孔140-1贯穿基座14-1及底板103的内、外侧壁面103S1、103S2，并且于基座14上形成有一容纳室140U及数个凸出部141P1，其中，容纳室140U位于通孔140-1、基座14-1的末端部上，而数个凸出部141P1是以相互对称间隔方式设置于于通孔140-1之内侧壁面上，各凸出部141P1分别延伸至容纳室140U，并且于各凸出部141P1之间形成有数个凹槽141V。
(e)调节装置R1请参阅图1B、1C。
如图1B所示，调节装置R包括一填塞元件15及一弹性元件18，其中，填塞元件15由一球体所构成，该填塞元件15是以邻接于通孔140-1的方式设置于容纳室140U之中，并且填塞元件15的尺寸需大于通孔140-1的孔径。板件16-1由一结合物17(例如螺丝)而结合固定于底板103上。弹性元件18为一弹簧，该弹性元件18的一端部连接固定于板件16-1之上，另一端部邻接于填塞元件15之上，借由该弹性元件18的弹力将该填塞元件15抵压接触于数个凸出部141P1，如此便可在填塞元件15、通孔140-1之间形成有数个间隙G1。
因此，当容器10内墨水W逐渐消耗而使得其内部负压逐渐提高，填塞元件15所承受的背压过大时，容器10外部的大气压力便可借由数个间隙G1进入容器10的内部而产生气泡，从而降低容器10内的负压。此外，在具有适当弹性系数的弹性元件18的作用下，填塞元件15可在容器10的内、外压差超过既定值的状态下而移动压迫弹性元件18，使得填塞元件15与通孔140-1之间的间隙加大，加速气泡的产生以有效降低容器10内的负压。
再者，当外界环境改变而使外界压力降低时(例如空运过程中)，此时由于气室11与外界相互连通，气室11内部的压力值是根据外界大气压力下降而下降，如此使得气室11产生收缩，容器10内部的真空度逐渐提高，在填塞元件15与通孔140-1之间所形成的数个间隙G1的作用下，容器10内的负压得以平衡，可避免墨水W经由打印头2而渗出。
因此，在借由填塞元件15与通孔140-1之间所形成的数个间隙G1及弹性元件18的作用下，本发明喷墨头墨水压力控制装置可使打印头2具有稳定的墨水W供应，使得气泡的进气压力可以精确地设计在既定的负压值范围之内。
请参阅图2A、2B。
图2A表示根据图1A的墨水匣1采取另一可实施的调节装置R1’的示意图，图2B是表示根据图2A的调节装置R1’的放大图。
如图2B所示，与图1A、1B中的调节装置R1的差异处在于，调节装置R1’采用一弹性元件16-2取代板件16-1，该弹性元件16-2可采用具有适当的弹性系数的簧片，并且借由结合物17或以热融方式将弹性元件16-2结合固定于底板103上，使得弹性元件16-2以弹性方式将填塞元件15压迫邻接于通孔140-1的数个凸出部141P1上。
同样地，当容器10内墨水W逐渐消耗而使得其内部的负压逐渐提高，填塞元件15所承受的背压过大时，填塞元件15可在容器10之内、外压差超过既定值的状态下而移动且推动弹性元件16-2，如此使得填塞元件15与通孔140-1之间的间隙加大以加速气泡的产生，从而降低容器10内的负压。
实施例二请参阅图3A、3B。
图3A表示根据本发明第二实施例的墨水匣1’的示意图，图3B表示根据图3A的调节装置R2的放大图。
如图3A、3B所示，与第一实施例中所不同之处在于墨水匣1’是由一弹性元件16’取代板件16-1，由弹性元件16’将填塞元件15抵压接触于数个凸出部141P2之上。
弹性元件16’由一簧片构成，并且借由一结合物17或以热融方式将弹性元件16’结合固定于底板103上。弹性元件16’可区分为第一段16’-1及第二段16’-2，其中，第一段16’-1用以将填塞元件15抵接于容纳室140U内的数个凸出部141P上，第二段16’-2抵接于板件12，如此使得填塞元件15被限制于弹性元件16’与基座14之间。
请参阅图3C，当气室11经由气体3的充入而膨胀时(如图3A所示)，板件12便在气室11的作用下沿着方向N移动而触及弹性元件16’的第二段16’-2，弹性元件16’在板件12的推挤下产生局部的偏摆，于基座14、弹性元件16’的第一段16’-1之间的空间便稍微加大，填塞元件15便不再受到弹性元件16的抵压而可于基座14容纳室140U中进行局部的移动。
因此，借由本实用新型的调节装置R2可达到与第一实施例中的调节装置R1相同的功能。
请参阅图4，图4表示根据图1C的另一可实施结构的示意图。
于通孔140-1的内侧壁面上亦可形成有数个凹陷部141R。当填塞元件15经压迫而抵压于通孔140-1时，填塞元件15与数个凹陷部141R之间便形成有数个间隙G2，这些间隙G2可同样地达到上述实施例中的间隙G1所能达到的功能。
请参阅图5A-5C。
图5A-5C表示根据本发明第二、三、四实施例中的调节装置R’、R”、R”’的示意图。调节装置是分别于其基座14’、14”、14的通孔140’、140”、140的内侧壁面上形成有不同曲度的容纳室140U’、140U”、140U。
如图5A所示，基座14’的通孔140’末端的容纳室140U’为一锥形座，于容纳室140U’上形成有数个凸出部141P’。如力5B所示，基座14”的通孔140”末端的容纳室140U”为一内凹曲型锥形座，于容纳室140U”及通孔140”的内侧壁面上形成有数个凸出部141P”。如图5C所示，基座14的通孔140末端的容纳室140U为一外凸曲型锥形座，于容纳室140U的内侧壁面上形成有数个凸出部141P。
因此，在各容纳室140U’、140U”、140U及其数个凸出部141P’、141P”、141P的搭配运用下，填塞元件15与数个凹陷部141R之间所形成的间隙是可同样地达到上述第一、二实施例中的间隙G1所能达到的功能。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限制本发明，任何熟悉此领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附的权利要求范围所界定的为准。
权利要求
1．一种喷墨头墨水压力控制装置，由大气压力对墨水匣中具有负压的墨水进行控制，该喷墨头墨水压力控制装置包括一基座，设置于该墨水匣，该基座具有至少一通孔，并且于该通孔形成有至少一凹槽，该通孔使该墨水匣的负压与该大气压连通；以及一调节装置，以可调整方式邻接于该凹槽，当该墨水消耗而使得该负压提高时，该大气压力经由该凹槽进入该墨水匣以降低该负压。
2．如权利要求1所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该基座是一体成型于该墨水匣。
3．如权利要求2所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该通孔形成有至少一凸出部，该凹槽是由该凸出部所形成。
4．如权利要求2所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该通孔形成有至少一凹陷部，该凹槽是由该凹陷部而形成。
5．如权利要求1、2、3或4所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该调节装置包括有一填塞元件及一弹性元件。
6．如权利要求5所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件为一弹簧。
7．如权利要求5所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件为一簧片。
8．如权利要求5所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该填塞元件为一球体。
9．如权利要求5所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该填塞元件由一气室所控制。
10．一种喷墨头墨水压力控制装置，由大气压力对具有气压墨水匣中的墨水进行控制，该喷墨头墨水压力控制装置包括一基座，设置于该墨水匣，该基座具有至少一通孔，并且于该通孔形成有至少一凹槽，该通孔使该墨水匣的负压与该大气压连通；以及一调节装置，包括有一填塞元件及一弹性元件，该填塞元件以可调整方式由该弹性元件而邻接于该凹槽，当该墨水消耗而使得该负压提高时，该大气压力经由该凹槽进入该墨水匣以降低该负压。
11．如权利要求10所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该基座是一体成型于该墨水匣。
12．如权利要求10或11所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该通孔形成有至少一凸出部，该凹槽是由该凸出部所形成。
13．如权利要求12所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件为一弹簧。
14．如权利要求12所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件为一簧片。
15．如权利要求12所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该填塞元件为一球体。
16．如权利要求10或11所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该通。孔形成有至少一凹陷部，该凹槽是由该凹陷部而形成。
17．如权利要求16所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件为一弹簧。
18．如权利要求16所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该弹性元件为一簧片。
19．如权利要求16所述的喷墨头墨水压力控制装置，其特征在于，该填塞元件为一球体。
全文摘要
一种喷墨头墨水压力控制装置,包括有基座及调节装置。基座具有一通孔,于通孔上形成有数个凹槽,该通孔使墨水匣内负压与大气压力连通,调节装置包括一填塞元件及一弹性元件,该填塞元件由弹性元件邻接于所述数个凹槽,填塞元件与通孔之间形成的间隙可由弹性元件调整。当壳体内负压逐渐提高时,大气压力经由所述的间隙进入壳体内,所产生的气泡可避免壳体内负压过大,以使打印头具有稳定的墨水供应。
文档编号B41J2/07GK1309021SQ00100898
公开日2001年8月22日 申请日期2000年2月18日 优先权日2000年2月18日
发明者谢树峥, 苏士豪, 许成伟, 陈锦泰, 侯怡仲, 王介文 申请人:财团法人工业技术研究院