专利名称：墨水匣的负压调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种墨水匣的负压调节装置，可应用于喷墨打印机的墨水匣的内部；特别是涉及一种负压调节装置，其是利用复数个气密性移动块移动时与通道的摩擦力适度调节墨水匣内的负压。
目前已有两种被普遍采用的系统可使喷墨打印头(print head)能依照一系列的控制指令喷射墨滴；其一为热气泡系统(thermal bubblesystem)，其二为压电系统(piezoelectric system)。采用上述两种系统的喷墨打印头，都设有复数个微孔(orifice)，而每一微孔各有其相连的墨腔(ink chamber)。在操作中，墨水从储墨匣导入喷墨打印头的墨腔，然后从微孔中将墨滴喷向所喷印的目标表面。热气泡型态的喷墨打印头，利用一薄膜电阻(thin-film resistor)对墨腔里的墨水加热而使之瞬间汽化，并借由墨水汽化的膨胀力量迫使墨水从喷墨打印头的微孔里喷出。压电型态的喷墨打印头则具有压电元件(piezoelectricelement)可根据一是列的控制指令而动作，动作时压电元件在喷墨打印头里产生压力波(pressure wave)，可迫使墨腔里定量的墨水从喷墨打印头的微孔中喷出。
虽然上述两种系统都可算是性能可靠且操作效率良好的喷墨打印头设计，但却都缺乏一种可在其静止状态防止墨水从微孔中渗出(permeating)的防渗漏措施。墨水如果从微孔里渗漏，将会使喷出的墨滴落点变得不准确，进而影响打印的品质。为解决这一问题，必须在墨水匣内维持一轻微负压(slight underpressure)，使喷墨打印头在暂停或停止动作时，让墨腔里的墨水不会从微孔里渗出。
下文中，所谓的负压，是指墨水匣内的压力小于外界空气(ambientair)压力时的压力差值。墨水匣内必须维持足够程度的负压，才能避免墨水从喷墨打印头里的微孔渗漏。但是如果负压过大，将会抵消喷墨打印头内喷出墨滴的喷印动力，其可能的影响包括使喷出的墨滴尺寸无法维持稳定或渐渐变小，使喷印的质量变差，严重时甚至会使墨滴无法完全喷出。
为维持正常操作，负压值必须经常维持在一可操作的范围内(operating range)。也就是说，负压必须使之大于可防止墨水从喷墨打印头渗漏的压力值，同时，又必须小于可能妨碍喷印的压力值。为了同时满足上述条件，针对各种不同等级的产品要求，目前已有许同不同的技术。
例如，约翰·迪恩(John H.Dion)等人提出的“放宽喷墨水匣的可操作环境条件的方法与装置(Method And Apparatus For Extending TheEnvironmental Operating Range Of An Ink Jet Print Cartridge)”美国专利第4,992,802号，采用两个压力控制机构以维持墨水匣内的负压，其中第一压力控制机构用以控制补气或补墨的流量，第二压力控制机构用以控制储墨的容积，借助上述机构作用，可共同维持一墨水匣内的负压在一可正常范围内操作。
迪恩等人的发明，虽然能合理地控制墨水匣内的负压，但其构造却略嫌复杂，而且比较浪费墨水匣内储存墨水的空间。相比之下，结构比较简单的，有詹姆斯 帕乐雪客(James E.Pollacek)等人所提出的“喷印笔的调节器(Regulator For Ink-jet Pens)”美国专利第5,040,002号。该专利直接在储墨水匣上开设通气孔，又在通气孔上设一金属阀座，利用磁力使阀门一直关闭，直到匣内的负压大到使外界的空气压力足以冲开阀门时才补进外面的空气，随后磁力又将使阀门紧密，继续保持气密以维持匣内的负压。借由上述机理，使墨水匣内的负压可被灵敏地维持在一既定的范围内操作。
此种利用磁力阀门来控制补气通道的墨水匣构造，其构造虽然远比迪恩等人的发明简单，但是万一此种产品在运送过程中不慎接近强力磁场，则金属阀座与阀门的磁力将会受到改变。如此一来，其负压的设定范围便无法准确地控制，故会连带地影响产品的打印及品质。
本发明的上述目的是这样实现的一种墨水匣的负压调节装置，设于一喷墨笔的墨水匣内，该喷墨笔包括喷墨打印头及墨水匣等两部分，其关键在于墨水匣的一面设有通气孔，并包括一通道，设置于墨水匣一侧，该通道与该通气孔相通；一组复数个气密性移动块，塞置于该通道里面，移动时与该通道之间产生摩擦阻力；以及一组复数个连接元件，连接于前述气密性移动块之间。
由此可见，本发明所提供的墨水匣的负压调节装置，可在墨水匣上设一通气孔与外界大气相通，并在墨水匣里面设一通道，在通道上塞置复数个利用连接元件相连的气密性移动块。外界的空气可以从气孔中进入通道，但通道上则随时至少保持一个或一个以上的气密性移动块将之封闭，使外界的空气不能直接进入墨水匣内。在喷墨打印的操作中，当墨水匣内的墨水液位逐渐因消耗而下降，由于气密性移动块堵住通道，根据波义尔与查理定律(Boyle’s and Charles’laws)可知气体的质量与温度不变时，若体积变大，则气体的压力必将随之减小。因此匣内的负压持续地增加，该负压将吸引气密性移动块克服摩擦阻力而沿通道向匣内移动。当墨水匣内、外的压差到达一极限值(Critical Value)时，气密性移动块可刚好走完通道而自动掉入墨水匣里面，通道内定量的空气因此得以流入匣内，而使匣内的空气质量因此得以增加，使匣内的负压因而回到一适合喷墨打印的范围。
如
图1及图2所示，应用本发明的喷印笔可包括一墨水匣10及一喷墨打印头20组合而成。喷墨打印头20具有若干个微孔21，利用软性电极板22接收控制信号，根据所输入的一系列的信号，可使不同的微孔21依据指令喷出墨滴于喷印的目标物上。
该喷墨打印头20可采用热气泡系统(thermal bubble system)或压电系统(piezoelectric system)的其中任何一种。无论采用上述哪一种系统的喷墨打印头20，其内部每一微孔21都分别各有与之相连的墨腔(ink chamber)。在喷墨的操作中，墨水30从墨水匣10导入喷墨打印头20的墨腔(已知构造，未图示)，然后从微孔21中将墨滴喷向所喷印的目标表面。若是采用热气泡型态的喷墨打印头，则喷墨打印头20里面会有一薄膜电阻(thin-film resistor)(已知元件，未图示)对墨腔里的墨水30加热而使之瞬间汽化，并借由墨水汽化的膨胀力量迫使墨水30从喷墨打印头20的微孔里喷出。若选择采用压电型态的喷墨打印头，则喷墨打印头20应设有压电元件(piezoelectric element)，使之根据软性电极板22所接收的控制信号动作，动作时使压电元件在喷墨打印头里产生压力波(pressure wave)，而迫使墨腔里定量的墨水30随之从喷墨打印头20的微孔21中喷出。
如图3或图11所示，在该喷墨笔的一侧设有一通气孔12及一通道13。该通道13与通气孔12及墨水匣10内部相通，在通道13上填入复数个气密性移动块14，每个气密性移动块14之间都以挠性的连接元件1401相连，并在初始状态使一气密性移动块14A正好封堵通道13，使外界空气无法从通气孔12直接从通道13进入墨水匣10内部。
如图4至图6所示，在初始状态，气密性移动块14A受一突出表面1402隔开，使之与气密性移动块14B之间保持一足够的空隙，使气密性移动块14A的一面与墨水匣10内的空气接触，而另一面与来自气孔12的外界空气接触。因此当墨水匣10内、外压力差扩大时，大气压力胜过气密性移动块14A与通道13之间的摩擦阻力，推动气密性移动块14A沿通道13移动，最后掉入墨水匣10内。
如图5所示，气密性移动块14A移动时，借由连接元件1401拖动气密性移动块14B，在拖动过程中，最好使该两气密性移动块14A、14B在通道13内共同夹带一段外界空气。
如图6所示，移动的结果，最后便使气密性移动块14A离开通道13而跌入墨水匣10内。此时，若负压再继续增加，气密性移动块14B将又自动随之移动，并利用连接元件1401带动下一块气密性移动块14B。依此类推，每次都提供一段固定容量的空气1301到墨水匣10里面，使负压维持于一可操作的范围内。较为理想的是，气密性移动块14B掉入墨水匣10里面的时机，设定在该墨水匣10内的负压到达一临界值(CriticalValue)时才发生；例如，设定于墨水匣10内、外之间的压力差值在9～10公分·水柱压力(cm·H2O)时，较为理想。
然而为了顺畅气密性移动块14的移动，使摩擦阻力成为控制负压的主要因素，设计时必须防止气密性移动块14完全堵住通气孔12。防止的手段可包括但不限于如图7及图8所示的气密性移动块14实施例。在图7中，根据本发明的气密性移动块14上方具有一凹陷区1403，使气孔12里的空气可以从凹陷区1403跑到途中的右面。
另一气密性移动块14的实施例，如图8所示，是在图中的气密性移动块14右面设有一凹陷区1405，其上方设有一气孔1404，其作用从图9及图10可以看出，在移动中，此种气密性移动块14将可避免堵住通气孔12。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其目的并非用以限定本发明。任何熟悉本发明的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当有能力作适当的等效设计与润饰，例如，将方块状的气密性移动块改成圆柱状、三角柱状、工字状或其他的几何形状，而仍可以在上述的通道中受墨水匣内负压的吸引而移动，这些均属于根据本发明可能产生的等效设计或选择，而不必一一举例或绘图说明，本发明也不放弃主张这些等效设计与润饰的权利。因此，本发明的保护范围应当以权利要求所确定的范围，及其依等同论所能诠释的权利范围为准。
权利要求
1.一种墨水匣的负压调节装置，设于一喷墨笔的墨水匣内，该喷墨笔包括喷墨打印头及墨水匣等两部分，其特征在于墨水匣的一面设有通气孔，并包括一通道，设置于墨水匣一侧，该通道与该通气孔相通；一组复数个气密性移动块，塞置于该通道里面，移动时与该通道之间产生摩擦阻力；以及一组复数个连接元件，连接于前述气密性移动块之间。
2.如权利要求1所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于该组复数个气密性移动块之中至少有一气密性移动块，在该墨水匣内的负压增加时，能够克服摩擦力而吸引该气密性移动块朝通道的一端移动。
3.如权利要求2所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的气密性移动块与气密性移动块之间，利用该组复数个连接元件之一加以连接，使该气密性移动块与气密性移动块之间包夹一段固定容量的空气。
4.如权利要求2所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的气密性移动块在被移动之前，能够与气密性移动块之间保持间隙，并使墨水匣外的空气经由该通气孔而进入该间隙。
5.如权利要求2所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的气密性移动块具有一突出表面，利用该突出表面而与气密性移动块之间保持该间隙，并也使墨水匣外的空气得以经由该通气孔而进入该间隙之中。
6.如权利要求1所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的气密性移动块的上方具有一凹陷区，借以防止该气密性移动块完全堵住该通气孔。
7.如权利要求6所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的墨水匣外的空气能够由该通气孔进入该凹陷区，并由该凹陷区通往该气密性移动块的一侧。
8.如权利要求1所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的气密性移动块的一侧具有一凹陷区，并于该气密性移动块的上方设一通往该凹陷区的气孔，借以防止该气密性移动块完全堵住该通气孔。
9.如权利要求8所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的墨水匣外的空气能够由该通气孔进入该气密性移动块的气孔，并由该气孔进入该凹陷区。
10.如权利要求1所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的气密性移动块是大体上呈一方块状的形体。
11.如权利要求1所述的墨水匣的负压调节装置，其特征在于所述的气密性移动块是大体上呈一圆柱状、三角柱状或工字状的其中任何一种形体。
全文摘要
一种墨水匣的负压调节装置，在墨水匣上设一通气孔与外界大气相通，并在墨水匣里面设一通道，在通道上塞置复数个利用连接元件相连的气密性移动块。外界的空气可以从气孔中进入通道，但通道上则随时至少保持一个或一个以上的气密性移动块将之封闭，使外界的空气不能直接进入墨水匣内。在喷墨打印的操作中，当墨水匣内的墨水液位逐渐因消耗而下降，由于气密性移动块堵住通道，因此匣内的负压持续地增加，该负压将吸引气密性移动块沿通道向匣内移动。当墨水匣内、外的压差到达一极限值时，气密性移动块刚好走完了通道自动掉入墨水匣里面，通道内定量的空气因此得以流入匣内，使匣内的空气质量增加，并使负压降回到一适合喷墨打印的范围。
文档编号B41J2/175GK1401492SQ01130640
公开日2003年3月12日 申请日期2001年8月16日 优先权日2001年8月16日
发明者邱创先 申请人:飞赫科技股份有限公司