专利名称：具有稳压模块的墨水容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种墨水容器，应用于喷墨打印机，特别是一种维持墨室负压状态的墨水容器。
背景技术：
现今社会科技的进步一日千里，带给人们便利的生活，譬如在家庭或一般业界常用的喷墨打印机，其中已知喷墨打印机包含有墨水匣(ink cartridge)以及喷墨打印头(ink jet printhead)等两部分；而普遍采用的喷墨打印头可分为热气泡系统(thermal bubble system)以及压电系统(piezoelectric system)两大类。
虽然上述两种系统都可算是高性能且操作效率良好的喷墨印表头设计，但是仍需要一种可以防止墨水从喷孔中渗出(permeating)的防漏结构。墨水若从喷孔渗漏出来，将会使得喷出的墨滴落点变动而不准确，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的负压(slight negative pressure)，使喷墨印表头在暂停或停止操作时，让墨室里的墨水不会从喷孔渗出。所谓的负压，意指墨室内的压力小于外界空气(ambient air)的压力差值。但是负压过大，又会抵销喷墨印表头喷出墨滴的喷印动力，因此可能的影响包括喷出的墨滴尺寸无法稳定的维持或渐渐变小，使打印的品质变差，严重时甚至会使墨滴无法完全喷出。
为能维持正常的操作，负压值必须维持在一可操作的范围内(operating range)。也就是说，负压必须大于可防止墨水从喷墨印表头渗漏的压力值，同时又必须小于可能妨碍打印的压力值。为了满足上述的限制，针对不同的产品需求，目前已有许多不同的技术。
例如，詹姆士·帊乐雪克(James E.Pollacek)等人所提出的「喷印笔的调节器」(RegulatorFor Ink-jet Pens)美国专利第5,040,002号。该专利直接在墨水匣上开设通气孔，并设置一金属阀座，利用磁力使阀门持续关闭，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界的空气，随后磁力又将阀门紧密，继续保持气密性而维持匣内的负压。通过上述的结构，使得墨水匣的负压可灵敏地维持在既定的范围内操作。
这种利用磁力阀门来控制补气信道的墨水匣构造虽然效能颇佳，然而该产品在运送过程或使用中不慎接近强力磁场，则使金属阀座与阀门的磁力受到改变，如此一来其负压的设定范围便无法精确地控制，而连带影响产品的打印品质。
发明内容
鉴于上述现有技术的问题，本发明提供一种具有稳压模块的墨水容器，该墨水容器构造简单，墨室内储存的墨水能够得到充分利用，且不受磁力影响。
本发明的一种具有稳压模块的墨水容器，主要包含有刚性盒体以及一个以上的稳压模块。其中稳压模块装设在刚性盒体内，并借由刚性盒体坚韧的外壳加以保护。稳压模块包括有一弹性可形变材质的气密膜，装设在刚性盒体内，而将刚性盒体分隔为墨室与气室两个部分，其中墨室用来储存打印时所需的墨水。一从动板为弧形或平面状的金属弹性材质，与气密膜的一侧接合，设置在墨室内。一弹性组件，其一端与从动板铆接，并以常态受到压缩的方式装设在墨室的内侧，更为特别的是利用锥形螺旋弹簧，使得弹簧受力压缩时，整体厚度接近弹簧线径的厚度。因此当墨水因使用而逐渐减少，墨室的空间随之缩小时，弹性组件受压迫而提供压缩的弹力推抵从动板，并通过限制墨室缩小的范围，使得墨室受到弹性组件连动的影响而具有负压，而维持在一特定的范围内；且借由锥形螺旋弹簧受压后只剩下线径的厚度，而防止墨室内墨水的残留。另外，刚性盒体的一端开设有与外部连通的穿孔，外部的空气可通过该穿孔而注入该气室，来平衡刚性盒体内的压力。墨室的底部设置有墨水流道，并与刚性盒体一端连通的喷嘴装置，使得墨室内储存的墨水能够喷射至外部而达到打印的效果。
另需补充的是，墨室与气室通过气密膜的阻隔，使得墨室具有良好的气密性；然而气室的组成，可在设计时留些许的空隙，能够让外界空气进入气腔即可，并不一定需要特别开设穿孔。
本发明的具有稳压模块的墨水容器，还揭露另一种较佳实施例，不同于上述实施例，将从动板与墨室的外侧即气密膜另一侧的气室接合，并与弹性组件的一端铆合；此时弹性组件以常态受到拉伸的方式装设在气室内，同理，当墨水因使用而逐渐减少，墨室的空间随之缩小时，此弹性组件提供一回复的弹力连动从动板，来限制墨室缩小的范围，因此墨室内具有负压，并控制此负压维持在一特定的范围内，使得喷嘴装置能够顺利地运作，而将墨室内储存的墨水喷射出至外部，同样达到打印的效果。由上所述，本发明所揭露的一种具有稳压模块的墨水容器，可以稳定地将墨室内具有的负压维持在喷嘴装置可操作的范围内，其构造简易，大幅减低制作的成本；且不受外部磁场的影响，更大幅提高产品的使用性能，同时确保打印的品质。
为让本发明的上述和其它目的、特征及其优点更为明显易懂，下文详加描述，并辅以图标来加以说明。
图1为本发明具有稳压模块的墨水容器的立体外观示意图；图2A为本发明具有稳压模块的墨水容器的第一实施例分解示意图；图2B为本发明具有稳压模块的墨水容器的弹性组件示意图；图2C为本发明具有稳压模块的墨水容器的弹性组件压缩示意图；图3为本发明具有稳压模块的墨水容器的第一实施例运作示意图；图4为本发明具有稳压模块的墨水容器的第一实施例运作示意图；图5为本发明具有稳压模块的墨水容器的第二实施例示意图；图6为本发明具有稳压模块的墨水容器的第三实施例示意图；图7为本发明具有稳压模块的墨水容器的第四实施例示意图。
具体实施例方式
本发明所揭露的一种具有稳压模块的墨水容器，应用于喷墨打印机，利用从动板与弹性组件的连动关系，而能够稳定地维持墨室的负压，导引墨水喷射至外部。
在此说明本发明的一种具有稳压模块的墨水容器，请参考图1，为本发明具有稳压模块的墨水容器的立体外观示意图，(请注意本图仅具有示意用途，并未按照实际比例绘制)此图所揭示的是墨水匣的基本构造，一般而言墨水匣包括有刚性盒体10及喷嘴装置20。喷嘴装置20具有若干个微孔21，并利用软性电路板22接受控制信号，根据所输入的一系列的信号，使得不同的微孔21依指令喷出墨滴在喷印的目标物上。另需补充的是，喷嘴装置20可采用热气泡系统(thermal bubble system)或压电系统(piezoelectric system)的其中任一种。
在此说明本发明的一具体实施例，请参考图2A，为本发明具有稳压模块的墨水容器的第一实施例分解示意图，刚性盒体10为一坚韧的盒体，其内具有容置空间60，并通过盖板11覆盖保护其内部组件，其一侧具有与外部连通的穿孔12，使得外部的空气可通过该穿孔12注入刚性盒体10内。需特别留意的是，也可在将盖体11与刚性盒体10固接时，留有些许的空隙，用来提供外部空气进入即可，并非一定需通过穿孔12来导入外部的空气。稳压模块装设在容置空间内，其中包括有一气密膜30为弹性可形变材质，黏贴紧附于刚性盒体10内，而将刚性盒体10的容置空间60分隔为两个部分墨室61与气室62(请参照图3)。从动板40为平板或是弧形状的金属塑性材质，并黏着贴附于气密膜30。弹性组件50通常为锥形螺旋弹簧，此种弹簧具有一特性，即锥形螺旋弹簧受压迫时，可压缩至近乎与线材相同的厚度，不同于一般弹簧受压迫时的厚度，根据线材线径乘上绕层数来决定。本发明将利用此类弹簧的特性来避免墨水的残留，而大幅提升产品的使用性能。
在此说明本发明所使用的锥形螺旋弹簧与现有用法有何优点，请参考图2B以及图2C，分别为本发明具有稳压模块的墨水容器的弹性组件示意图与本发明具有稳压模块的墨水容器的弹性组件压缩示意图。其中如图2B所示，现有常用的弹簧为筒状弹簧51，为一金属长条以直线螺旋的方式弯曲成直立筒状，而本发明所使用的锥形螺旋弹簧52，虽同为使用金属长条，然而却由外向内偏斜螺旋的方式弯曲成锥形。当这两种不同的弹簧受到压迫而产生形变时，如图2C所示，现有的筒状弹簧51最多内缩至金属线径乘以缠绕圈数的高度；然而锥形螺旋弹簧由于其偏斜螺旋的方式，使得受外力压迫时，能够内缩至单圈金属线径的高度。举例来说，假使金属线径的大小为1mm，而缠绕圈数为12，所以筒状弹簧受压迫后的高度至少为12mm。然而在相同的情况下，如图所示，我们可以很明显的发现锥形螺旋弹簧受压内缩的高度，仅为金属线径乘以单圈缠绕数，也就是1mm。因此在墨室装设弹簧时，使用现有的筒状弹簧墨水残留量至少为12mm的高度乘以墨室的面积，所以相当可观。然而使用锥形螺旋弹簧52，却仅有1mm度乘以墨室的面积，因此通过使用锥形螺旋弹簧52，能够有效解决墨水残留的问题。
为了能够更为详细地说明各组件在刚性盒体10内的运作原理以及相对各组件的关系，在此辅以图标来加以说明，请参考图3，为本发明具有稳压模块的墨水容器的第一实施例运作示意图。通过该图，我们可以更为清楚地观察到各组件在刚性容器10内装设的位置，首先气密膜30将刚性容器10内的容置空间60分隔为两个不同的区域，分别为墨室61以及气室62，其中墨室61用来储存打印时所需的墨水，并通过墨水流道13与喷嘴装置连通，而进行喷印的操作。气室62通过刚性容器10一侧开设的穿孔12或盖板11与刚性容器10之间的空隙与外部连通，使得外部的空气能够注入气室62。当墨室61因使用而体积随之缩小时，气室62填充外部的空气，而使得刚性容器10内部的压力能够得到平衡，并防止因压力的不同而造成刚性容器10产生变形。从动板40黏着贴附于气密膜30的一侧，并装设在墨室61内，弹性组件50可使用的种类有相当多的选择，最主要的只是用来提供从动板40一压缩的弹力，在此实施例中将使用前述所提到的锥形螺旋弹簧，其一端与从动板40铆合，另一端与刚性盒体10相抵触，此时通过弹性组件50抵触墨室61，使其具有略大的空间，若墨室61没有弹性组件50的连动，其内的压力必将与外部达成平衡，而使得墨水溢流出来；但通过弹性组件50的抵持，使得墨室61内的压力略小于外部的空气压力，即所谓的负压，所以能够防止喷嘴装置在暂停或停止运作时，墨水溢流出外至外界。接着，以盖板11覆盖刚性盒体10，而保护组装在刚性盒体10内的各项上述组件。
由上所述，我们得知各项组件在刚性盒体10内的相互关系以及发明者基本的设计理念，在此对墨水容器使用后的状态来加以说明。请参照图4，为本发明具有稳压模块的墨水容器的第一实施例运作示意图，此时墨水因使用而逐渐减少，储存墨水的墨室61的体积也随之缩小，通过穿孔12使得外部的空气注入气室62内，而达到刚性盒体10内部容置空间60的平衡状态。同时，因墨室61的缩小而压迫从动板40以及相连的弹性组件50，弹性组件50供给一压缩的弹力推抵从动板40，并用来限制墨室61缩小的范围。所以墨室61内具有一小于外部空气压力的负压在喷嘴装置20能够顺利操作的情况下，维持在一个特定的范围内。接着，通过使用锥形螺旋弹簧，使得弹性组件50能够内缩至接近构成弹性组件50的线径的厚度，因此，相较于现有使用的一般弹簧，根据本发明的第一实施例，更能够使墨室61内储存的墨水得到充分的利用。
另外，弹性组件50以及从动板40的装设位置，并不局限于在墨室61的一侧，也可在气室62内。如图5所示，为本发明具有稳压模块的墨水容器的第二实施例示意图，根据本发明，通过装设在刚性盒体10内的稳压模块，其中气密膜30将容置空间60分隔为墨室61以及气室62两个部分，将从动板40黏着贴附于气密膜30的一侧，不同于前述实施例，本实施例装设在气室62内。弹性组件50一端与从动板40铆合，并以常态受到拉伸的方式装设在气室62内。当墨室61因使用而体积逐渐缩小的同时，弹性组件50提供拉伸回复力连动从动板40以及相连的气密膜30，而限制墨室61缩小的范围；因此墨室61具有的负压维持在一特定的范围内。当然，弹性组件50并不局限于弹簧的类型，只要能够提供压缩或拉伸的弹力即可。如图6所示，为本发明具有稳压模块的墨水容器的第三实施例示意图，也可利用弹性板70来取代前述实施例中的弹簧，并装设在气室内，利用弹性板70所具有的回复弹力，同样可以达到控制墨室61缩小范围的效果，其组成结构如前一实施例，比起现有的结构更为简易，而大幅降低生产的成本。
再者，也可在刚性盒体10内装设多组的稳压模块如气密膜30等组件，并通过分隔板将刚性盒体10划分为数个区域。请参考图7，为本发明具有稳压模块的墨水容器的第四实施例示意图，其中分隔板80将刚性容器10内部区分为若干个容置空间60，再通过气密膜30将每一容置空间60分隔为墨室61以及相邻的气室62，并根据上述的各类实施例，分别在墨室61或气室62装设从动板40以及弹性组件50。现有的墨水容器需要独立的刚性盒体并辅以所需的负压控制机构，因此生产成本极高，然而根据本发明所揭露上述的设计，以使用少数的组件与简易的制程，即可应用于多色打印功能的喷墨打印机，而大幅降低生产的成本，也增加产品的性能。
本发明揭露一种具有稳压模块的墨水容器，利用气密膜接合从动板，以及弹性组件的连动关系，使得墨室能够保持一特定范围的负压，且锥形螺旋弹簧的使用将储存的墨水得到完全的利用，防止墨水的残留而造成不必要的浪费，本发明所揭露的实施例不仅组装简单，各组件的取得也很容易，因此大幅降低生产的成本，着实可为产业的利用。
上述仅为本发明其中的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明权利要求书所作的均等变化与修饰，皆为本发明专利所涵盖的范围。
附图标号说明10刚性盒体11盖板12穿孔13墨水流道20喷嘴装置21微孔22软性电路板30气密膜40从动板50弹性组件51筒状弹簧52锥形螺旋弹簧60容置空间61墨室62气室
70弹性板80分隔板
权利要求
1.一种具有稳压模块的墨水容器，应用于喷墨式打印机，其特征在于，包含有一刚性盒体，具有一容置空间，其一端包含有一个以上的喷嘴装置，用于将墨水喷出至外部；一个以上的稳压模块，装设在所述刚性盒体内，用以控制墨水的压力，每一所述稳压模块包含有一气密膜，为弹性可形变的材质，装设在所述刚性盒体内，而形成一墨室，用来储存墨水；一从动板，与所述气密膜相接合，且设置在所述墨室的内侧；及一锥形螺旋弹簧，一端与所述从动板的一侧连接，而以常态受到压缩的方式装设在所述墨室的内侧，并提供一负压，当所述墨室因使用而逐渐缩小时，所述弹性组件将提供一压缩弹力推抵所述从动板，并可压缩至与所述锥形螺旋弹簧的线径相同的厚度，用来减少所述墨室内储存所述墨水的残留量，并限制所述墨室缩小的范围，而控制所述负压维持在一特定的范围内。
2.如权利要求1所述的具有稳压模块的墨水容器，其特征在于，还包含有一盖板，覆盖在所述刚性盒体的一侧，而与所述气密膜形成一气室。
3.如权利要求1所述的具有稳压模块的墨水容器，其特征在于，所述墨室具有一墨水流道，用来连通所述喷嘴装置，而将所述墨室内储存的墨水喷射至外部。
4.一种具有稳压模块的墨水容器，应用于喷墨式打印机，其特征在于，包含有一刚性盒体，其一端包含有一喷嘴装置，用来将墨水喷出至外部；一个以上的稳压模块，装设在所述刚性盒体内，用来控制所述墨水的压力，每一所述稳压模块包含有一气密膜，为弹性可形变的材质，装设在所述刚性盒体内，而形成一墨室，用来储存墨水；一从动板，与所述气密膜相接合，且设置在所述墨室的外侧；及一弹性组件，一端与所述从动板的一侧铆接，而以常态受到拉伸的方式装设在所述刚性盒体的一侧，并提供一负压，当所述墨室因使用而逐渐缩小时，所述弹性组件将提供一回复弹力连动所述从动板，用来限制所述墨室缩小的范围，而控制所述负压维持在一特定的范围内。
5.如权利要求4所述的具有稳压模块的墨水容器，其特征在于，所述弹性组件为一弹性板。
6.如权利要求4所述的具有稳压模块的墨水容器，其特征在于，所述刚性盒体还包含有一盖板，覆盖在所述刚性盒体的一侧，而与所述气密膜形成一气室。
7.如权利要求4所述的具有稳压模块的墨水容器，其特征在于，所述刚性盒体具有一穿孔与外部连通，而使得外部的空气可通过所述穿孔注入所述气室。
8.如权利要求4所述的具有稳压模块的墨水容器，其特征在于，所述墨室具有一墨水流道，用来连通所述喷嘴装置，而将所述墨室内储存的墨水喷射至外部。
全文摘要
一种具有稳压模块的墨水容器，主要包含有气密膜、从动板以及弹性组件，其中利用气密膜将刚性盒体分隔出墨室与气室，再借由从动板与气密膜的一侧接合，并与弹性组件铆合，此时弹性组件以常态受到压缩或拉伸的方式连动气密膜，使得墨室受力略微向外扩张而具有一定范围的负压，然而当墨室内储存的墨水因使用而逐渐减少时，弹性组件可提供压缩的推抵力或是拉伸的回复力来连动从动板，使得墨室的负压维持在一定的范围内，并使用锥形螺旋弹簧，避免墨水残留而导致不必要的浪费，使墨室内储存的墨水得到更为充分的利用。
文档编号B41J2/175GK1548296SQ0313089
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月21日 优先权日2003年5月21日
发明者邱创先, 林建铭 申请人:飞赫科技股份有限公司