专利名称：供墨卡匣的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于喷墨打印机的供墨卡匣，特别是一种供墨卡匣内的压力调整机构，该供墨卡匣可适应不同环境变化以防止漏墨，且当供墨卡匣内的墨水减少时。仍可调整供墨卡匣内的背压，使墨水可顺利流出。
市场上现有的电脑打印机一般约可分为三种点矩阵打印机、喷墨式打印机以及激光打印机。点矩阵打印机虽然价格便宜，然而其打印速度缓慢、打印品质不佳是其致命伤，以致于无法与喷墨或激光打印机在市场上互相竞争，因而使用范围仅限于特定范围。现下市面上多使用喷墨或激光打印机，该二者的性能比较各有优劣，例如喷墨打印机购买价格较为低廉，但其打印成本及耗材则较高，反之激光打印机购买价格较高，但其打印成本及耗材则较为便宜。此外，激光打印机的使用多局限在黑白打印(因彩色激光打印机单价极高，多用高阶印前打印输出使用)。反之，对喷墨打印机而言，其可用于黑白或彩色打印，且由于其图素精密度大幅增加(由300dpi至1200dpi)，因此一般使用的需求比率在快速增加。然而，在有限的供墨卡匣空间，如何提供最多墨水，且在各种使用环境下保持供墨顺畅以降低打印及耗材成本，确是当前喷墨打印机亟待解决的问题。
为使有限的供墨卡匣空间可具有最多的墨水量，最简单的设计是将墨水灌满卡匣，然而影响供墨的变因很多而不易控制，例如墨水使用时液面降低造成液压的变化；温度、墨水组成成分以及溶液杂质对粘滞系数、表面张力的影响；以及供墨卡匣中空气压力、环境大气压力及温度的影响；而且在力平衡的影响远大于流体表面张力的情况下，任何一变因的少许变化都会破坏其平衡。
在此种现有技术中，美国第5,409,134号专利是在卡匣内提供一与大气相通的气囊及弹性装置藉以调整卡匣内背压的平衡状态；而美国第5,600,358号专利是在供墨卡匣底部设置一不漏墨水的透气阀，藉此当保存或使用温度增加时，该透气阀可由压差而注入空气进而防止墨水不必要的渗漏。然而，前述现有技术的结构均过于复杂且零组件太多，造成制造成本大幅上升。
此外，亦有在供墨卡匣的空间内装入具吸水力的材料(如海绵)，如
图1所示。此种改进虽然可以对墨水外漏的缺陷加以弥补，然而却会发生无法完全用尽所有填充墨水的弊病。
如图1所示，当供墨卡匣2中填充海绵21之后，由于海绵21具有强大的吸水力，可以将墨水22紧紧吸附在海绵21中，防止墨水22向下外漏。因此，在力平衡时，由于海绵21的吸附能力大于墨水22的表面张力，因此，其平衡状态不致轻易破坏。在此情况之下，透过海绵21提供的吸附力，供墨卡匣2中的墨水22便不致轻易的外漏，可以避免墨水22渗漏及保持固定的供墨压力。然而由于供墨卡匣2中的容量空间有限，因此如果填充海绵21于内，则可以灌注的墨水量便减少了。再者，由于海绵21等吸水材料具有吸附力，因此在墨水22将用尽之际，会有部份墨水无法克服海绵吸附力而被保持在卡匣内，导致无法利用残存墨水。例如一般供墨卡匣原先可以填充40g墨水的空间，在装入海绵之后只能填充30g左右的墨水量，但此30g的墨水又由于海绵吸附力的效应，导致会有6-7g左右的墨水无法使用，因此原先理论上能够利用40g的墨水，事实上真正利用到的只有23-24g而已，在空间及墨水的利用上至为可惜。
此外，由于海绵不但具有吸水力，且由于其组织结构松散的缘故，非旦墨水即便空气等都会被吸附。因此，海绵在供墨卡匣供墨的同时，会在其内残留大小气泡，若气泡无法顺利排出，则在打印之时，遇有气泡便会导致墨水供应不顺畅，进而导致打印中断或是打印颜色深浅不一而降低打印品质。
因此，本发明的主要目的是提供一种供墨卡匣的压力调整机构，根据本发明的压力调整机构可使供墨卡匣在不同的环境变化(异常的温度及压力下)不致造成墨水渗漏而易于保存。
本发明的另一目的是提供一种供墨卡匣的压力调整机构，藉此当墨水液面降低时，仍能保持供墨卡匣内的背压在平衡状态，以使喷墨打印机使用时供墨平顺。
本发明的再一目的是提供一种简化的压力调整机构，藉此可透过较少的材料及更低制造成本以提高供墨卡匣内墨水的容量。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种可用于热气泡式喷墨打印机的供墨卡匣，其包含外壳，收容墨水以提供前述打印机打印；喷墨头，包含多个喷墨孔以供加热的墨水依需求而喷溅在纸张上；以及一压力调整机构。该压力调整机构是呈中空管状，其一端是通气口与空气接触，而另一端具有至少一个与墨水接触的开口，且前述压力调整机构的通气口端固定在该供墨卡匣外壳上，而前述压力调整机构的开口端则位于与喷墨头同侧的供墨卡匣底部。
在所述的供墨卡匣中，前述压力调整机构的通气口固定在该供墨卡匣的顶部。
在所述的供墨卡匣中，前述压力调整机构的中空管状截面积小至造成墨水的毛细现象。
在所述的供墨卡匣中，前述压力调整机构的开孔截面积远大于喷墨头的喷墨孔截面积。
在所述的供墨卡匣中，前述通气口固定端还形成一止泄阀以防止墨水逆流。
在所述的供墨卡匣中，前述压力调整机构与供墨卡匣的外壳一体形成。
根据本发明实施的供墨卡匣的优点是，可简化制造程序而提升生产效率，且供墨卡匣的墨水容量可大幅增加以降底喷墨打印机的打印成本。
本发明的供墨卡匣及其优点与特征将从下列详细说明及附图中得到进一步的了解。
图1为现有技术的供墨卡匣，其是使用海绵用以吸附墨水。
图2为本发明的一实施例，其中压力调整机构是以中空管的形态表现。
图3为图2中空管末端的部份放大图。
图4为本发明的供墨卡匣在打印时，墨水液高降低的示意图。
图5为本发明的另一实施例，其中前述压力调整机构与供墨卡匣壁一体形成。
首先参考图2，图2显示了本发明供墨卡匣1的剖面图，该供墨卡匣1用于提供热气泡式喷墨打印机(Thermal Ink Jet Printer)的打印墨水，其包括外壳11、压力调整机构12、墨水13及喷墨头14。值得注意的是，本发明的供墨卡匣1并未包括任何吸附物质(如海绵)，以便能在有限的卡匣空间提供最大墨水量，且在供墨卡匣1的内部具有一预留空间15以提供喷墨卡匣打印时的背压(该空间具有一初始压力P0及体积V0)。如业界所熟知的喷墨打印机打印方式，前述喷墨头14将视需要局部加热供墨卡匣1内的墨水13，使其蒸发而由喷墨头14的孔喷出而完成打印的工作。进一步参考图2可知，本发明的供墨卡匣1设置一压力调整机构12，在本实施例中该压力调整机构12是以中空细管的形态呈现，其细管长度大于前述供墨卡匣1的高度H，因此该机构12的一端形成通气口121连通大气压力并固定于供墨卡匣1的顶部，而细管则可垂悬于该供墨卡匣1的底部。前述压力调整机构12的管径约在1mm到3mm之间，其管径面积远小于供墨卡匣1的截面积，因此在该细管内可形成墨水的毛细现象(capilarity)。如现有技术所知，在该压力调整机构12的通气口121固定位置可进一步形成止流阀122，以防止墨水由该通气口121渗漏并且可防止墨水在细管内因乾燥而造成阻塞。如图3所示，该压力调整机构12是呈空心管状而垂悬于供墨卡匣1喷墨头14侧的底部，并具有至少一个开孔123，在较佳实施例中，该开孔123的孔径可为0.1mm、0.15mm或0.2mm，其中该开孔123可经由压皱中空细管的开口、冲压或射出成形等已知加工方法直接形成在中空细管的一端，因此在制造程序上甚为简化而不至于增加成本。再者，中空细管亦可直接由金属或塑胶等材料形成，而通气口121固定在供墨卡匣1的顶部。
现有的供墨卡匣在制造完成后通常会将其密封运送而供销售商销售。然而，在前述运送或贮存过程中，环境的变因(如温度或压力)难以控制，根据理想气体方程式可知PV＝nRT其中P压力V体积n气体莫耳常数R气体常数T温度因此，当温度升高时，现有技术中的供墨卡匣会导致在该空间15的初始压力P0亦随之增加，导致墨水受力而渗漏。或者，当大气压力Patm下降时，在该密封空间15内的压力P0未改变，同时会造成墨水因压差改变而渗漏。如图2所示，本发明的供墨卡匣1在制造完成后，由于预留空间15的初始压P0及大气压力Patm间的压差及压力调整机构12内的细管毛细现象，墨水13会流入细管内并达成力平衡状态。如果温度升高造成该空间15的初始压力P0增加，由于开孔123的直径(约在0.1～0.2mm)远大于喷墨头14的喷墨孔，增加的压差会导致墨水13流入压力调整机构12的细管内，使细管内墨水升高而达到另一个平衡状态。同样地，如果大气压力Patm下降时，压差的改变亦会导致墨水13流入压力调整机构12的细管内墨水升高而达到另一个新的平衡状态。因此，本发明的供墨卡匣1并不会因环境因素的改变而导致墨水渗漏的问题。
当现有的供墨卡匣装设在喷墨打印机上使用时，由于墨水消耗减少而导致墨水液面下降至H1的高度，且该空间15的体积增加为V1。根据理想气体方程式可知，该空间15内的初始压力P0将下降到P1。在大气压力Patm不改变的状态下，P1与Patm的差值扩大而造成供墨卡匣内的墨水无法流出导致供墨不顺。继续参考图5，本发明的供墨卡匣1在墨水13下降时，由于开孔121的直径远大于喷墨头14的喷墨孔，因此原先流入压力调整机构12的墨水将先流回供墨卡匣1内以达到另一个平衡。如果墨水13的液面进一步下降时，大气压力Patm远大于卡匣内空间15的压力P1，造成空气被压缩进入该空间15内，如此将使前述空间15内的压力P1上升，而使该空间15的压力P1与大气压力Patm差值减少，进而墨水13可顺利由喷墨头14的喷墨孔流出。
图5显示本发明的另一实施例，其中该压力调整机构12与外壳11一体形成。在该实施例中，压力调整机构12可在模造供墨卡匣1的外壳11同时一并形成具有开孔121的细管构造，如此可避免制造供墨卡匣时增加的制程及成本，并可达到同样的效果。
在详细说明本发明供墨卡匣的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚地了解，在不脱离下述要求保护的范围与精神下可进行各种变化与改变。
权利要求
1.一种供墨卡匣，可用于热气泡式喷墨打印机，其包含外壳，收容墨水以提供前述打印机打印；喷墨头，包含多个喷墨孔以供加热的墨水依需求而喷溅在纸张上；以及，一压力调整机构；其特征在于，该压力调整机构是呈中空管状，其一端是通气口与空气接触，而另一端具有至少一个与墨水接触的开口，且前述压力调整机构的通气口端固定在该供墨卡匣外壳上，而前述压力调整机构的开口端则位于与喷墨头同侧的供墨卡匣底部。
2.如权利要求1所述的供墨卡匣，其特征在于，前述压力调整机构的通气口固定在该供墨卡匣的顶部。
3.如权利要求1所述的供墨卡匣，其特征在于，前述压力调整机构的中空管状截面积小至造成墨水的毛细现象。
4.如权利要求1所述的供墨卡匣，其特征在于，前述压力调整机构的开孔截面积远大于喷墨头的喷墨孔截面积。
5.如权利要求1所述的供墨卡匣，其特征在于，前述通气口固定端还形成一止泄阀以防止墨水逆流。
6.如权利要求1所述的供墨卡匣，其特征在于，前述压力调整机构与供墨卡匣的外壳一体形成。
全文摘要
本发明涉及一种用于热气泡式喷墨打印机的供墨卡匣,其包含:外壳,收容墨水于其中以提供前述打印机打印;喷墨头,包含多个喷墨孔以供加热的墨水依需求而喷溅在纸张上;以及一压力调整机构,该压力调整机构是呈中空管状以收容墨水于其中,其一端具有通气口与空气接触,而另一端具有至少一个开口与墨水接触,其中前述压力调整机构的通气口端固定在该供墨卡匣外壳上,而前述压力调整机构的开口端则位于与喷墨头同侧的供墨卡匣底部。
文档编号B41J2/175GK1338383SQ001240
公开日2002年3月6日 申请日期2000年8月10日 优先权日2000年8月10日
发明者莫自治, 林富山, 周沁怡, 何进渊, 吕椬境, 彭力信, 薛达伟 申请人:研能科技股份有限公司