专利名称：设有压力调节装置的印墨盒的制作方法
技术领域：
本发明提供一种用于喷墨打印装置的印墨盒，尤其涉及一种能自动调节其内部流体压力的印墨盒。
随着个人及家用电脑的日益普及，以及个人影像输出的需求日益增加，喷墨打印装置因其本身合理的价格及优良的打印品质等而吸引众多消费者购买，已成为个人、家庭乃至公司最常使用的计算机输出/打印设备。
一般的喷墨打印装置有一喷墨头，其可沿一定轨迹来回移动，在一待印文件上喷墨打印。该喷墨头上通常有至少一个印墨盒(ink container)，印墨盒的主要结构是由一壳体构成，其内含有一用来储存印墨的印墨槽，以及一个与该印墨槽相连通用于控制喷出印墨的印表头。在一般喷墨打印装置中，通常利用流量控制方式来控制由印墨槽喷出至待印文件的印墨，而采用流量控制方式的典型印表头一般可分为热泡式和压电力波式两种。热泡式印表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印墨通过印表头，从而印至待印文件上。虽然采用流量控制方式的印表头可有效地由印墨槽获得印墨而喷出墨滴，但是采用流量控制方式时需要一种控制机构，以使印表头在未作用时印墨不会渗出，而这种控制机构通常是在印墨槽中提供轻微的负压，防止印墨渗出印表头。这里所谓的负压是指在印墨槽中形成部分真空，使得外界大气压力略大于印墨盒内的流体压力。度量负压时以正值表示，所以负压的增加代表印墨槽内部分真空的提高，并代表外界大气压力与印墨槽内的流体压力的差距加大。通过负压的增加，可阻止印墨从印表头中渗出。
虽然增加负压可阻止印墨从印表头中渗出，但负压也不能无限制地加大，因为如果负压过大，墨滴将不能克服负压而无法由印表头中喷出。另一方面，印墨盒必须能够随周围环境压力的变化而自动调节其印墨槽内的负压，以使负压保持在适当的范围内。举例来说，当周围环境压力降低时，相对来说要使印墨不至漏出印表头，所以需要负压值较大。此外，印墨槽的“操作效应”也会影响印墨槽内的负压，例如当印墨槽内的印墨持续消耗，将使得印墨槽内的负压值升高，此时如不对负压适当地加以调节，印表头将逐渐受负压变大的影响而使其所喷出的墨滴变小，结果将会影响到打印品质，甚至最严重时将会使印表头完全无法喷出印墨。
在过去的公知技术中，印墨槽内负压是由一种放置在印墨槽中的“调节器”来控制。该调节器一般是一个弹性气袋，弹性气袋借助一通气孔与外界大气连通。当印墨消耗时，印墨盒外界的气体会经由该通气孔进入弹性气袋，而使弹性气袋的体积变大。当印墨消耗或外界大气压力变动时，该弹性气袋的体积将在一特定范围内变化。当弹性气袋的体积变化时，印墨槽内用来储存印墨的容积也将改变，因而使印墨槽内的负压产生变化，并进而达到调节负压的目的。举例来说，当周围环境压力下降时，喷墨槽内负压随之降低，此时调节器便开始动作以增加印墨槽内储墨空间的容量，并因而增加印墨槽内的负压，以使印墨不至泄漏。
公知的弹性气袋型调节器的最大缺点在于，该弹性气袋的最大体积有限制。当印墨耗尽到一定程度时，由于弹性气袋已膨胀至最大体积，所以无法再改变印墨槽内储墨空间的体积，结果随着印墨的继续减少将导致负压超过容许范围，使墨滴不能克服负压而从印表头喷出，因此印墨储槽内的印墨不能完全被利用从而造成浪费。
另一类用来控制印墨槽内负压的公知技术，是所谓的气泡产生器。如美国专利第5,526,030号所揭示的气泡产生器是设置在印墨槽内，其具有一穿透印墨盒的壳体的喷孔，利用此喷孔，外界的气体可进入印墨槽内。该气泡产生器内的控制机构经适当设计后，可使得印墨聚集在喷孔内，并利用印墨的毛细管作用力构成液态密封。当印墨槽内的负压上升至某一程度时，外界空气将克服液态密封而以气泡的形式进入印墨槽内，这样，印墨槽内的负压降低。此外，随着气泡进入印墨槽以及负压值的降低，将重新建立喷孔的液态密封，以阻止气泡继续进入。然而，上述公知技术所提出的气泡产生器，其控制气泡进入印墨槽的方法是根据印墨本身的表面张力、印墨的静压力等因素来决定的，因此上述公知技术的主要缺点包括1.采用不同性质的印墨时，因印墨本身的表面张力不同，使得该气泡产生器也必须重新设计。2.当印墨残留量减少时，印墨的静压力将随之改变，使得该气泡产生器调节压力的功能也因此受到限制。3.为使气泡进入时的印墨储槽负压值是所设计的负压值，该气泡产生器必须经过精密的设计，因而增加制造及装配上的困难程度。
因此，本发明的主要目的在于提供一种可自动调节内部压力的印墨盒，其构造简单可靠，即使外界大气压力改变也能正常运作，且不受印墨盒本身操作效应的影响。
一种印墨盒，其包括一壳体，其内设有一印墨槽用来储存印墨，壳体上设有一第一通气孔以及一第二通气孔；一出墨口，设于壳体的底端，并与壳体内的印墨槽相连通；一气袋，设于壳体的印墨槽内并与第一通气孔相连通，将外界空气导入气袋，以调节印墨槽内的压力；一弹性压抑装置，设于壳体的印墨槽内，用来压抑气袋内的空气，使该印墨槽内的印墨不能经由出墨口而渗漏出去；一致动杆，其以可移动的方式设置在壳体的印墨槽内；以及一阻塞装置，其以与致动杆连动的方式设置在致动杆上，阻塞壳体上的第二通气孔；其中，当印墨槽内的气袋因印墨槽内的印墨经该出墨口消耗而膨胀到一预定程度时，气袋使致动杆产生移动，此时致动杆将阻塞装置拉离第二通气孔，进而使空气经由第二通气孔进入印墨槽内，降低该气袋的体积，当气袋停止移动致动杆时，致动杆回到原始位置，并进而使阻塞装置再度阻塞该第二通气孔。
图1是本发明印墨盒的外观图；图2是图1所示印墨盒沿切线2-2的剖面图；图3是图2致动杆与阻塞装置的详细结构示意图；图4是图2的阻塞装置被致动杆从第二通气孔拉离时的示意图；图5是本发明印墨盒的第二实施例中致动杆与阻塞装置的示意图。
参考图1，图1是本发明印墨盒10的外观图。印墨盒10包含一壳体11，其内设有一印墨槽20，用来储存印墨。壳体11的顶端12有一第一通气孔30及一注墨口16，而壳体11的底端14则有一第二通气孔50及一出墨口200。储存在印墨盒10内的印墨由注墨口16注入到印墨盒10内，当印墨注满印墨盒10后，用一密封盖18将注墨口16密封。印墨盒10经由出墨口200将印墨供应到外部。此外，出墨口200与一喷墨头(未显示)及其相关电路(未显示)连接，该相关电路控制喷墨头喷出的印墨，并进而达到喷墨打印的目的。
参考图2，图2是图1所示印墨盒10沿切线2-2的剖面图。如前面所述，印墨盒10用印墨槽20储存印墨，并经由出墨口200提供印墨到外部。为了防止印墨在不供墨的情况下由出墨口200渗出，印墨槽20内必须维持在一定的负压范围内，以确保该喷墨头可以正常地喷出印墨。正如前面所述，虽然目前已存在数种公知的维持负压的机构，但都有其各自的缺点。因此，为了克服公知技术的缺点，本发明的印墨盒10采用一种新的负压维持机构。该负压维持机构是由印墨盒10所包括的一气袋32、一弹性压抑装置34、一致动杆40及一阻塞装置100构成。气袋32是一密封的中空袋，并与印墨槽20中的流体隔绝，其仅以一通气道33连接到一壳体11顶端12上的第一通气孔30，外界的气体可经由第一通气孔30自由进出气袋32。弹性压抑装置34则包含一压板36及一弹簧38。弹簧38的一端固定在壳体11的壁面上，另一端则固定在压板36上，弹簧38通过压板36压迫气袋32。致动杆40则固定在壳体底端14，其是一具有弹性的片簧。此外，关于阻塞装置100的结构在图3中表示。
参考图3，图3为图2致动杆40和阻塞装置100的详细结构示意图。致动杆40设置在印墨槽20内侧，并位于印墨盒10的壳体底端14，而阻塞装置100则通过一粘性物质62粘附在致动杆40的侧面上，并因而与致动杆40连动。阻塞装置100用于阻塞第二通气孔50，使外界气体不能经由第二通气孔50进入印墨槽20内。如前面所述，致动杆40为一具有弹性的片簧，所以致动杆40因本身弹力的作用而将阻塞装置100推向第二通气孔50，进而使得阻塞装置100与第二通气孔50的上端边缘接触，并将第二通气孔50阻塞住。如图3所示，阻塞装置100是一球体，其半径为D1，而第二通气孔50是一圆孔，其半径为D2，D1的长度大于D2的长度，所以阻塞装置100可将第二通气孔50阻塞住，使外界的空气不能经由第二通气孔50进入印墨槽20内。
如前面所述，印墨槽20内需要维持一定的负压，以使印墨不会因为负压太小而渗出，亦不会因为负压太大，而使印墨盒10无法正常供应印墨。本发明印墨盒10中维持负压的工作原理详细说明如下。如图2所示，当印墨盒10中充满印墨时，气袋32被弹性压抑装置34中的弹簧38，通过压板36沿一第二方向54(即向图右的方向)紧压至印墨槽20的右侧壁。须特别注意的是此时压板36并未接触致动杆40。当印墨盒10中的印墨经由出墨口200供应至喷墨头(未显示)时，因印墨盒10中的印墨逐渐减少而使印墨槽20中的真空度也随之提高。此时气袋32经由第一通气孔30引入的外界气体而膨胀，使印墨槽20与外界的压力差减小，从而使印墨不会因为印墨槽20的负压过大而无法从喷墨头喷出。此外，在气袋32随印墨消耗而逐渐沿一第一方向52(即向图左的方向)膨胀的过程中，弹簧38持续通过压板36对气袋32施加一沿第二方向54的压力，以适当地压抑气袋32的膨胀程度，使得印墨槽20中能维持一定范围的负压。因此，印墨槽20中的流体压力略小于外界大气压力，且印墨槽20的负压维持在一定的范围内。所以说，印墨槽20内的印墨不会因为负压太小而渗出，印墨盒10也不会因为负压太大而不能正常供应印墨。
请参考图4，图4为图2阻塞装置100被致动杆40从第二通气孔50拉离时的示意图。如前面所述，当印墨槽20中的印墨逐渐被消耗时，气袋32沿第一方向52逐渐膨胀，并同时将压板36朝图左的方向推动。当气袋32膨胀到一定程度时，如图4所示，压板36接触并推动致动杆40。此时致动杆40因压板36朝第一方向52所施加的推力而向上曲张，致动杆40将阻塞装置100从第二通气孔50上端拉离。当阻塞装置100被致动杆40拉离第二通气孔50时，阻塞装置100和位于第二通气孔50上端的圆弧状的突起周缘66便不再密接，而形成一个可容外界空气进入的气体通道，此时外界空气便可经由第二通气孔50进入印墨槽20内。随着外界空气逐渐进入印墨槽20中，印墨槽20内的流体压力(即印墨槽内空气与印墨的总压力)也逐渐增高，使印墨槽20内部与外界的压力差降低，印墨槽20的负压也将降低，并进而使作用在压板36上反抗气袋32膨胀的力逐渐增强。最后，该作用在压板36上且反抗气袋32膨胀的力超过气袋32沿第一方向52膨胀的力，使压板36向右推动并因而与致动杆40分离。当压板36作用在致动杆40的作用力消失后，致动杆40因其本身的弹力作用而回到原来的位置，进而再度将阻塞装置100推向第二通气孔50，使阻塞装置100再度阻塞第二通气孔50。当然，如因印墨再次耗用而使气袋32再度膨胀至一定程度时，则上述开启/关闭第二通气孔50的过程将重复发生，直至印墨耗尽为止。因此，本发明印墨盒10的主要作用在于使气袋32膨胀后通过压板36推动致动杆40，此时致动杆40将阻塞装置100从第二通气孔50拉开，以引入外界空气到印墨槽20内，并由此维持印墨槽20中的负压的稳定，直到印墨耗尽为止。
此外，如图3所示，壳体11在第二通气孔50上端的周围形成一突起周缘66，突起周缘66的表面与阻塞装置100的表面以形成一特定角度的方式相切，这样，阻塞装置100可更容易地将第二通气孔50阻塞住，并可更容易地与第二通气孔50分开。另外，如前面所述，阻塞装置120利用粘性物质62粘附在致动杆110上，所以当致动杆110被压板36推动而向上曲张时，阻塞装置120势必跟随致动杆110向上移动，因此印墨盒10不会发生当致动杆40被压板36推动后，阻塞装置120还在继续阻塞第二通气孔50的情况。此外，致动杆110与阻塞装置120可由金属构成，粘性物质62可由一焊锡取代，阻塞装置120通过焊锡62焊接在致动杆110上。不论标号62所代表的是一粘性物质或是一焊锡，当气袋32因印墨槽20内的印墨消耗而膨胀至一预定程度时，气袋32都将使致动杆110产生移动，而且阻塞装置120都将被致动杆110从第二通气孔50拉离，使外界空气进入到印墨槽20的内部。
参考图5，图5是本发明印墨盒10第二实施例中致动杆130与阻塞装置140的示意图。在本实施例中，致动杆130上包括一装置孔142，阻塞装置140的一端可安置在装置孔142内，使阻塞装置140固定在致动杆130上。此外，阻塞装置140包括一圆弧面144，其曲面半径为D3，而如前面所述第二通气孔50为一圆孔，其半径为D2。因为圆弧面144的曲面半径D3大于圆孔的半径D2，所以阻塞装置140可借助圆弧面144来阻塞第二通气孔50，使外界空气不能进入到印墨槽20内。同样，突起周缘66的表面与阻塞装置140的圆弧面144以形成一特定角度的方式相切，这样，阻塞装置140可更容易地将第二通气孔50阻塞住，并可更容易地与第二通气孔50分开。
当然，除上述利用粘附、焊接或安置装置孔142的方法将阻塞装置固定在致动杆上以外，致动杆与阻塞装置也可以一体成型的方式制造，达到当致动杆向上曲张时将阻塞装置从第二通气孔50上拉离的目的。
本发明与其他相关的公知技术相比较，如美国专利第5,526,030号所提出的气泡产生器，其也是用一控制机构控制一进气孔的打开而引进外界大气，从而维持印墨槽中的负压。然而该控制机构操作的关键与印墨的表面张力、印墨的静水压力等因素有关，且其构造比本发明更加精密复杂，因而增加了生产制造的困难程度。此外，如印墨盒内所装填的印墨种类不同使印墨的表面张力有所不同时，则该控制机构必须重新设计。另外，随着印墨的耗用，印墨的静水压力不断减少，一旦减少到某一程度时，该控制机构便因静水压力过小而失效。本发明印墨盒10的负压维持机构是由于气袋32膨胀后通过压板36来推动致动杆40，进而使致动杆40将阻塞装置100从第二通气孔50上拉离，以便引入外界空气到印墨槽20内，其控制机制的关键是印墨槽20内的流体压力，所以本发明印墨盒10的负压维持机构可持续正常工作，直到印墨耗尽为止，也不必随着装填印墨的不同而重新设计制造。另外，因为阻塞装置固定在致动杆上，当致动杆被压板推动而向上曲张时，阻塞装置势必会跟随致动杆向上移动，因此印墨盒10不会发生当致动杆被压板推动后，阻塞装置还继续阻塞第二通气孔50的情况。况且本发明印墨盒的负压维持机构的结构简单，不占据空间，易于生产、制造和装配，这些优点是公知技术所不能达到的。
以上所述仅仅是本发明的较佳实施例，凡在本发明权利要求范围内做出的等同变化与修饰，都属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种印墨盒，其包括一壳体，其内设有一印墨槽用来储存印墨，所述壳体上设有一第一通气孔以及一第二通气孔；一出墨口，设于所述壳体的底端，并与所述壳体内的印墨槽相连通；一气袋，设于所述壳体的印墨槽内并与所述第一通气孔相连通，将外界空气导入所述气袋，调节所述印墨槽内的压力；一弹性压抑装置，设于所述壳体的印墨槽内，压抑所述气袋内的空气，使所述印墨槽内的印墨不能经由所述出墨口而渗漏出去；一致动杆，其以可移动的方式设置在所述壳体的印墨槽内；以及一阻塞装置，其以与所述致动杆连动的方式设置在致动杆上，阻塞所述壳体上的第二通气孔；其中，当所述印墨槽内的气袋因所述印墨槽内的印墨经所述出墨口消耗而膨胀到一预定程度时，所述气袋使所述致动杆产生移动，此时所述致动杆将所述阻塞装置拉离所述第二通气孔，进而使空气经由所述第二通气孔进入所述印墨槽内，降低所述气袋的体积，当所述气袋停止移动所述致动杆时，所述致动杆回到原始位置，并进而使所述阻塞装置再度阻塞所述第二通气孔。
2.如权利要求1的印墨盒，其中所述阻塞装置固定在所述致动杆上。
3.如权利要求1的印墨盒，其中所述致动杆为一具有弹性的片簧，当所述印墨槽内的气袋膨胀到一预定程度时，所述气袋推动所述片簧，并进而使所述片簧将所述阻塞装置拉离所述第二通气孔，当所述气袋缩小时，所述片簧回复原状，并将所述阻塞装置推向所述第二通气孔，阻塞所述第二通气孔。
4.如权利要求1的印墨盒，其中所述阻塞装置是一球体，所述第二通气孔是一圆孔，所述球体的半径大于圆孔的半径，所述球体阻塞所述圆孔。
5.如权利要求1的印墨盒，其中所述阻塞装置包括一圆弧面，所述第二通气孔是一圆孔，所述圆弧面的曲面半径大于所述圆孔的半径，所述阻塞装置阻塞所述圆孔。
6.如权利要求1的印墨盒，其中所述致动杆与所述阻塞装置一体成型。
7.如权利要求1的印墨盒，其中所述阻塞装置通过一粘性物质粘附在所述致动杆上。
8.如权利要求1的印墨盒，其中所述致动杆和所述阻塞装置由金属构成，所述阻塞装置焊接在所述致动杆上。
9.如权利要求2的印墨盒，其中所述致动杆包括一装置孔，所述阻塞装置的一端可安置在所述装置孔内，所述阻塞装置固定在所述致动杆上。
10.一种印墨盒，其包括一壳体，其内设有一印墨槽用来储存印墨，所述壳体上设有一第一通气孔以及一第二通气孔；一印表头，设于所述壳体的底端，并与所述壳体内的印墨槽相连通；一气袋，设于所述壳体的印墨槽内并与所述第一通气孔相连通，将外界空气导入所述气袋，调节所述印墨槽内的压力；一弹性压抑装置，设于所述壳体的印墨槽内，压抑所述气袋内的空气，使所述印墨槽内的印墨不能经由所述印表头而渗漏出去；一致动杆，其以可移动的方式设置在所述壳体的印墨槽内；以及一阻塞装置，其以与所述致动杆连动的方式设置在所述致动杆上，阻塞所述壳体的第二通气孔；其中，当所述印墨槽内的气袋因所述印墨槽内的印墨被所述印表头消耗而膨胀到一预定程度时，所述气袋使所述致动杆产生移动，此时所述致动杆将所述阻塞装置拉离所述第二通气孔，进而使空气经由所述第二通气孔进入所述印墨槽内，降低所述气袋的体积，当所述气袋停止移动所述致动杆时，所述致动杆回到原始位置，并进而使所述阻塞装置再度阻塞所述第二通气孔。
11.如权利要求10的印墨盒，其中所述阻塞装置固定在所述致动杆上。
12.如权利要求10的印墨盒，其中所述致动杆为一具有弹性的片簧，当所述印墨槽内的气袋膨胀到一预定程度时，所述气袋推动所述片簧，并进而使所述片簧将所述阻塞装置拉离所述第二通气孔，当所述气袋缩小时，所述片簧回复原状，并将所述阻塞装置推向所述第二通气孔，以阻塞所述第二通气孔。
13.如权利要求10的印墨盒，其中所述阻塞装置是一球体，所述第二通气孔是一圆孔，所述球体的半径大于所述圆孔的半径，所述球体阻塞所述圆孔。
14.如权利要求10的印墨盒，其中所述阻塞装置包括一圆弧面，所述第二通气孔是一圆孔，所述圆弧面的曲面半径大于所述圆孔的半径，所述阻塞装置阻塞所述圆孔。
15.如权利要求10的印墨盒，其中所述致动杆与所述阻塞装置一体成型。
16.如权利要求10的印墨盒，其中所述阻塞装置通过一粘性物质粘附在所述致动杆上。
17.如权利要求10的印墨盒，其中所述致动杆和所述阻塞装置是由金属构成，所述阻塞装置焊接在所述致动杆上。
18.如权利要求11的印墨盒，其中所述致动杆包括一装置孔，所述阻塞装置的一端可安置在所述装置孔内，所述阻塞装置固定在所述致动杆上。
全文摘要
本发明提供一种用于喷墨打印装置的印墨盒,该印墨盒由一壳体构成,其内设有印墨槽用于储存印墨。壳体上设有第一通气孔、第二通气孔和出墨口。印墨槽内设有与第一通气孔相连通的气袋,第一通气孔将外界空气导入气袋以调节印墨槽内的压力。印墨盒还包括弹性压抑装置,用以压抑气袋使印墨槽内的印墨不能经由出墨口渗漏出去,致动杆以可移动的方式设置在壳体的印墨槽内,阻塞装置以与致动杆连动的方式设置在致动杆上,用以阻塞壳体的第二通气孔。
文档编号B41J2/175GK1368430SQ0110338
公开日2002年9月11日 申请日期2001年2月2日 优先权日2001年2月2日
发明者侯怡仲, 许成伟 申请人:国际联合科技股份有限公司