CN1116986C - 一种设有压力调节装置的印墨盒 - Google Patents

Abstract

提供一种用于喷墨打印系统的印墨盒，该印墨盒由壳体构成，其内设有印墨槽用以储存印墨；壳体上设有第一通气孔、第二通气孔和出墨口；印墨槽内设有气袋与第一通气孔相连通，用于将外界空气导入印墨槽，调节气袋内的压力；弹性压抑装置用以压抑气袋内的空气，使印墨槽内的印墨不能由出墨口渗漏出去；弹性阻塞装置用于弹性地阻塞壳体的第二通气孔；致动杆以可移动的方式设在壳体的印墨槽内，以便推动弹性阻塞装置。

Description

一种设有压力调节装置的印墨盒

本发明提供一种用于喷墨打印装置的印墨盒，尤指一种能自动调节其内部流体压力的印墨盒。

随着个人及家用计算机的日益普及，喷墨打印装置以其合理的价格及优秀的打印品质，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通常有一喷墨头，可以沿一定轨迹来回移动以在待印文件上喷墨打印。该喷墨头上一般至少有一个印墨盒，这个印墨盒由一壳体包覆，内含一用来储墨的印墨槽及与该印墨槽相通、控制印墨喷出的印头。在一般喷墨打印装置中控制印墨由印墨槽喷出至待印文件的方法中，常用的方法是需要进行流量控制。采用流量控制的典型打印头一般运用热泡式或压电波式。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印墨通过打印头印至待印文件上。虽然流量控制方式的打印头可有效的由印墨槽获得印墨而喷出墨滴，但是流量控制方式需要一种控制机构，以使打印头在未作用时印墨不会渗出打印头，这种控制机构通常是在打印头上提供轻微的负压，以防止印墨渗出打印头。这里所谓的负压是指在印墨槽中形成部分真空，使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真空的提高，使外界大气压与印墨槽内的流体压力差距加大。由于负压增加，因此可阻止印墨流出打印头。

虽然增加负压可阻止印墨流出打印头，但负压也不能无限制地加大。若负压过大，墨滴将无法克服负压而由打印头中喷出。另一方面，印墨槽内的负压也必须能够随周围环境压力的变化进行调节，以保持负压在适当的范围内。例如当周围环境压力降低时，要使印墨不至漏出打印头的负压值应较大。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，将使印墨槽内的负压值升高，如果不适当调节负压，打印头将逐渐受到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，甚至最后完全无法喷出印墨。

在过去公知技术中，印墨槽内的负压是由一种放置在印墨槽中的“调节器”控制。该调节器一般是一个弹性气袋，随着该弹性气袋在其最大容量及最小容量之间的变化，使印墨槽内储墨空间的容积改变，进而调节负压的变化。例如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，因此增加负压使印墨不至泄漏。

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是有限制的。当印墨耗尽到一定程度时，由于弹性气袋已膨胀到最大体积，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，使墨滴不能充服负压喷出打印头，以至不能完全利用印墨储槽内的印墨，因而造成浪费。

另一类用于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壳体的喷孔，借助喷孔外界的大气可进入印墨槽内。该气泡产生器内的控制机构经过适当设计后，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，负压将大于毛细管作用力而克服液态密闭，外界空气将以气泡的形式进入印墨槽，使印墨槽内的负压降低。随着气泡的进入，负压值将降低到小于毛细管作用力，使得重新建立液态密封，于是阻止气泡继续进入。上述公知技术所提出的气泡产生器控制气泡进入印墨储槽的方法，是根据印墨本身的表面张力、印墨的静水压力等因素决定的，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，印墨本身的表面张力也不同，所以必须重新设计气泡产生器。2.当印墨残留量减少时，印墨的静水压力随之改变，该气泡产生器调节压力的功能也会因此而受到限制。3.为使气泡进入时的印墨储槽负压值是所设计的数值，气泡产生器必须经过精密的设计，这就增加了制造和装配的困难程度。

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，即使在外界大气压力改变的情况下也能正常运作，而且不受印墨盒本身操作效应的影响。

图1是本发明印墨盒的外观视图；

图2是本发明印墨盒沿2-2的剖面图；

图3是图2中弹性阻塞装置与致动杆的结构示意图；

图4是本发明印墨盒的弹性阻塞装置在受致动杆作用而开放第二通气孔的示意图；

图5表示本发明印墨盒的弹性阻塞装置的第二实施例；

图6表示本发明印墨盒的弹性阻塞装置的第三实施例；

图7表示本发明印墨盒的弹性阻塞装置的第四实施例。

参照图1。图1为本发明印墨盒11的外观图。本发明的印墨盒11由一壳体10包覆一印墨槽20形成，壳体10的顶端12开有一第一通气孔30及一注墨口16。壳体10的底端14则有一第二通气孔50及一出墨口200。印墨盒11内的储墨系由注墨口16注入，并在注满后用密封盖18密封该注墨口。通过出墨口200，印墨盒11则可给外界供墨。通常出墨口200外直接连接一喷墨头及其相关电路，以控制印墨的喷出、达到喷墨打印的目的。

参照图2。图2为本发明印墨盒11的剖面图。如前所述，本发明印墨盒11由壳体10包覆印墨槽20形成，并通过出墨口200给外界提供印墨。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内必须维持一定的负压。正如前面已讨论过的，虽已存在数种公知的维持负压的机构，但都有缺点。为了克服公知技术的缺点，本发明的印墨盒11采用一种新的负压维持机构。该负压维持机构包括一气袋32、一弹性压抑装置34、一致动杆40及一弹性阻塞装置100。气袋32是一密封的中空袋，与印墨槽20中的流体隔绝，仅以一第一通气道33连接到壳体顶端12上的第一通气孔30，使外界的大气可自由进出气袋32。弹性压抑装置34包括一压板36及一第一弹簧38。该第一弹簧的一端固定在壳体10的壁面上，另一端则固定在压板36上，并通过压板36压迫气袋32。致动杆40固定在壳体底端14，其是一具有弹性的簧片。至于弹性阻塞装置100的详细结构则示于图3。

参照图3。图3为弹性阻塞装置100的详细结构示意图。弹性阻塞装置100装设在印墨槽20的内侧，其位于本发明印墨盒11的壳体底端14，以控制第二通气孔50的开关。该弹性阻塞装置包含一平板102，一第二弹簧104与一球体106。平板102固定在壳体10上，并开设有一圆孔103。第二弹簧104则固定在平板102上，以便弹性支撑球体106。另外，壳体10在第二通气孔50周围形成一突起周缘110。该突起周缘110围绕第二通气孔50形成一小于球体106的圆孔111，用以限制球体106的位置。应注意球体106并未固定在突起周缘110上，仅因受第二弹簧104向上的推力而紧贴在突起周缘110上。此外，图3也显示了致动杆40与弹性阻塞装置100的相对位置。致动杆40用一固定销42固定在壳体10上，并在弹性阻塞装置的球体106的上方延伸。在致动杆40未受外力的情况下，该致动杆的水平部位46与球体106保持一定的距离，两者并未接触；所以球体106仅受第二弹簧104向上的推力与突起周缘110贴紧，并由此密封第二通气孔50。

关于本发明印墨盒11中维持负压的工作原理详细描述如下。再参照图2。当印墨盒11中充满印墨时，气袋32被弹性压抑装置34中的第一弹簧38，通过压板36沿方向54(即向图右的方向)紧压向印墨槽20的右侧壁。此时压板36并未接触致动杆40。随着印墨盒11中的印墨由出墨口200供墨给喷墨头而逐渐消耗，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吸入外界大气而膨胀，以弥补由于印墨槽20中印墨消耗造成的真空。在气袋32随印墨消耗而逐渐沿方向52(即向图左的方向)膨胀的过程中，弹性压抑装置34中的第一弹簧38将持续通过压板36对气袋32施加一沿方向54的压力，以适当地阻止气袋32的膨胀，使得印墨槽20中能维持一定的负压，也就是说，印墨槽20中的流体压力略小于外界大气压力。

随着印墨槽20中的印墨被消耗地更多，气袋32也将沿方向52膨胀，并同时将压板36朝图中左向推动。当气袋32膨胀到一程度时，压板36接触并推动致动杆40，以触发弹性阻塞装置100。详细情形进一步参照图4。图4为弹性阻塞装置100被压板36由致动杆40而动作的示意图。当气袋32膨胀到一定程度后，将压板36沿方向52朝图左方推动，直到接触并推动致动杆40为止。此时由簧片构成且具有弹性的致动杆40随压板36朝方向52向下弯，致动杆40的水平部位46将球体106向下压。球体106被下压而推离突起周缘110后，球体106和突起周缘110便不再密接而形成一个可容外界大气进入的通道；外界大气便可由第二通气孔50经平板102上的圆孔103与突起周缘110上的圆孔111而进入印墨槽20内，以进一步填补印墨槽20中因印墨消耗所造成的真空。随着外界大气由第二通气孔50进入印墨槽20中，印墨槽内的流体压力(即印墨槽内空气与印墨的总压力)也逐渐增高，使作用于压板36上抵抗气袋32继续沿方向52膨胀的力量也越大。最后，在印墨槽20中由于外界大气进入而逐渐增加的流体压力，与弹性压抑装置34所共同产生的、沿方向54的力，将超过气袋32沿方向52膨胀的力，将压板36沿方向54向图右方推动而离开致动杆40；压板36作用于致动杆40上的作用力消失后，致动杆本身的弹性将使该致动杆的水平部分46恢复到水平位置，并停止对球体106向下压的作用，第二弹簧104的向上弹力再度顶住球体106紧贴突起周缘110，进而封住第二通气孔50。整个弹性阻塞装置100也恢复到图3所示状态，即致动杆40未受任何作用力，且球体106紧贴突起周缘110而密封住第二通气孔50的状态。如印墨再次因消耗而使气袋32再次膨胀至一定程度时，则开放-关闭第二通气孔50的过程将重复发生，直至印墨耗尽为止。

总之，本发明印墨盒11的主要构思在于，用气袋32通过压板36与致动杆40控制弹性阻塞装置100开放或关闭第二通气孔50，由此维持印墨槽20中的负压。在公知的气袋维持印墨槽负压的技术中，印墨槽中因印墨消耗所造成的真空是以气袋来填补，然而气袋的体积有限，当气袋膨胀至最大体积后，便无法继续发挥调节负压的功能。在本发明印墨盒11中，印墨槽中因印墨消耗所造成的真空，不仅可由气袋32来填补，还可由弹性阻塞装置100开放第二通气孔50，引进外界大气来平衡印墨槽20中因印墨消耗所造成的真空。所以本发明的印墨盒可持续地维持稳定的负压直到印墨耗尽为止。

另外，公知技术如美国专利第5,526,030号所提出的气泡产生器，也以一控制机构控制一进气孔，使其开放引进外界大气来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，其构造精密复杂，使制造困难。如印墨盒内所装填的印墨种类不同，印墨的表面张力也不同，该控制机构必须重新设计。此外，随着印墨的耗用，印墨的静水压力不断减少，一旦减少至某一程度，该控制机构便会失效。而本发明印墨盒的负压维持机构，是由气袋32通过压板36连动致动杆40控制弹性阻塞装置100，开放或阻止外界大气由第二通气孔50流入印墨槽20中，控制机构的关键是印墨槽内的流体压力，所以本发明印墨盒的负压维持机构可一直持续正常工作直到印墨耗尽为止，也不必由于装填印墨的不同而重新设计制造。而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、制造与装配，是公知技术所不能达到的。

本发明印墨盒的负压调节机构还包括一双重保障机构，以维持第二通气孔的密闭。再参考图3。请注意本发明印墨盒的负压维持机构中包括两个具有弹性的构件，其一是致动杆40，另一弹性构件则是顶住球体106紧贴突起周缘110的第二弹簧104。如外界大气压频繁地变化，致动杆40在维持负压的过程中，会反复受压板36的推动。如致动杆40因频繁的反复动作而产生金属疲劳，或因外界大气压剧烈变化引发压板36剧烈推动致动杆40时，都可能使致动杆40发生永久形变而失去弹性，即使压板36已离开致动杆40，致动杆40的水平部分46仍无法恢复水平而持续接触球体106。此时支撑球体106的第二弹簧104便可发挥双重保障的功能，将球体106向上顶，紧贴突起周缘110而将第二气孔50密封。如果没有第二弹簧，失去弹性的致动杆会持续将球体106下压，造成第二通气孔50无法密闭而持续使外界大气流入，最终因不能维持负压使印墨由第二通气孔50流出。本发明印墨盒11中弹性阻塞装置100的第二弹簧104可完全避免上述缺点。

参考图5。图5是本发明中弹性阻塞装置100的第二实施例的示意图。其中底板102与第二弹簧104在本实施例中一体成形，由具有弹性的底板180代替。与第一实施例中第二弹簧104的功能相同，具有弹性的底板180弹性支撑住球体106，在弹性阻塞装置100未受力的情况下，密封第二通气孔50。

参考图6。图6是本发明中弹性阻塞装置100的第三实施例的示意图。在该实施例中，球体208本身是一具有弹性的球体，用一硬质底板282紧压至突起周缘110而密封第二气孔50。当致动杆受压板36推动而将球体208向下压时，球体208以其本身的形变形成空隙，使外界大气可由突起周缘110的圆孔111进入印墨槽中。

参考图7。图7是本发明中弹性阻塞装置100的第四实施例的示意图。在该实施例中，封闭第二通气孔50的球体与触发弹性阻塞装置的致动杆由一个一体成形的阻塞盖700代替。该阻塞盖有一旋转轴720，在此轴720中设有一剪力弹簧730(图7中未表示)，其穿过突起周缘710对应轴720的孔，将阻塞盖700弹性连接至壳体10上。当阻塞盖700未受压板36的作用时，剪力弹簧730将以720为轴对阻塞盖700施加一顺时针方向的剪力，使阻塞盖700压紧第二通气孔50而将其封闭。当压板36受气袋32膨胀向图左方推动时，压板36带动阻塞盖700绕轴720做逆时针方向的转动，使外界大气能由第二通气孔50进入，以调整印墨槽20中的负压。

总之，以上所讨论的本发明的各种实施例，其基本构思在于以气袋32，通过致动杆来控制弹性阻塞装置100开放或关闭第二通气孔50，并由此调整印墨槽20中的负压。在弹性阻塞装置100未受致动杆的作用时，弹性阻塞装置100本身的弹性可强制密封第二通气孔。当印墨槽20中的印墨逐渐耗用，气袋32也会随之膨胀，等到气袋32膨胀至一定程度后，气袋32将通过压板36及致动杆40动作弹性阻塞装置100，并使第二通气孔50开放，使外界大气进入，以增加印墨槽内的流体压力，维持负压的稳定性。仅利用气袋的公知技术中，在其气袋膨胀至一定程度后，便不能再发挥维持负压的功能。本发明印墨盒在气袋膨胀至一定程度后，可开放外界大气流入，帮助维持负压，克服公知技术中用气袋技术存在的缺点。另外，利用气泡产生器的公知技术，其机构的作用与印墨的表面张力、静水压力有关，且构造过于复杂，增加生产制造的困难；因设计上缺乏灵活性，所以必须随印墨种类不同而改变设计；而且其运作不可避免地受到印墨盒操作效应的影响。相对地，本发明印墨盒是以气袋的膨胀动作该弹性阻塞装置，其设计简洁，生产、装配及制造都非常容易，不需因装填的印墨种类不同而改变，且运作不受印墨盒操作效应的影响，避免了公知技术的缺点。最后，本发明印墨盒的弹性阻塞装置100本身的灵活性设计，即使在致动杆40失效而持续动作弹性阻塞装置100的情况下，也能维持第二通气孔50的密封，不受致动杆40失误动作的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡是在本发明权利要求范围内所做的等同变化与修饰，都应属于本发明的范围。

Claims (10)

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，用于将外界空气导入所述气袋，以调节印墨槽内的压力；

一弹性压抑装置，设于所述壳体的印墨槽内，用于压抑所述气袋内的空气，以使印墨槽内的印墨不会经由所述出墨口而渗漏出去；

一弹性阻塞装置，用以弹性地阻塞所述壳体的第二通气孔；以及

一致动杆，以可移动的方式设置在所述壳体的印墨槽内，用以推动所述弹性阻塞装置；

其中当所述印墨槽内的气袋因印墨槽内的印墨经所述出墨口消耗而膨胀至一预定程度时，所述气袋使所述致动杆产生移动，而所述致动杆则推动所述弹性阻塞装置，使空气经由所述第二通气孔而进入所述印墨槽内，以降低所述气袋的体积，当所述气袋停止移动所述致动杆时，而所述弹性阻塞装置将弹性地阻塞所述第二通气孔。

2.如权利要求1所述的印墨盒，其中所述弹性阻塞装置包括一球体以及一弹簧，用以弹性地将所述球体推向所述第二通气孔，以阻塞所述第二通气孔，当所述气袋使所述致动杆产生移动时，所述致动杆将所述球体推离所述第二通气孔，以使空气经由所述第二通气孔而进入所述印墨槽内。

3.如权利要求2所述的印墨盒，其中所述致动杆是一具有弹性的簧片，其设于所述壳体的印墨槽内，当所述印墨槽内的气袋膨胀至一预定程度时，所述气袋推动所述簧片并使所述簧片将球体推离第二通气孔，而当所述气袋缩小时，所述簧片回复原状，而所述簧片则弹性地将所述球体推向所述第二通气孔，以阻塞第二通气孔。

4.如权利要求1所述的印墨盒，其中所述弹性阻塞装置包含有一旋转杆，以可旋转的方式固定在所述壳体的印墨槽内，所述旋转杆上设有一阻塞物，用来阻塞所述第二通气孔，所述弹性阻塞装置包括一弹簧，用来将所述旋转杆的阻塞物弹性地推向所述第二通气孔，以阻塞第二通气孔，当所述气袋使所述致动杆产生移动时，所述致动杆会将所述旋转杆的阻塞物推离所述第二通气孔，以使空气经由所述第二通气孔而进入所述印墨槽内。

5.如权利要求4所述的印墨盒，其中所述致动杆是以一体成型的方式设置在所述旋转杆的一端，当所述气袋缩小时，所述弹簧将所述旋转杆的阻塞物弹性地推向所述第二通气孔，以阻塞所述第二通气孔，并同时将所述致动杆推回原位。

6.一种印墨盒，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；

一打印表头，其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，用于将外界空气导入所述气袋，以调节印墨槽内的压力；

一弹性压抑装置，设于所述壳体的印墨槽内，用于压抑所述气袋内的空气，以使印墨槽内的印墨不会经由所述打印表头而渗漏出去；

一弹性阻塞装置，用以弹性地阻塞所述壳体的第二通气孔；以及

一致动杆，以可移动的方式设置在所述壳体的印墨槽内，用以推动所述弹性阻塞装置；

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打印表头消耗而膨胀至一预定程度时，所述气袋使所述致动杆产生移动，而所述致动杆则推动所述弹性阻塞装置，使空气经由所述第二通气孔而进入所述印墨槽内，以降低所述气袋的体积，当所述气袋停止移动所述致动杆时，而所述弹性阻塞装置会弹性地阻塞所述第二通气孔。

7.如权利要求6所述的印墨盒，其中所述弹性阻塞装置包括一球体以及一弹簧，用来弹性地将所述球体推向所述第二通气孔，以阻塞所述第二通气孔，当所述气袋使所述致动杆产生移动时，所述致动杆将所述球体推离所述第二通孔孔，以使空气经由所述第二通气孔而进入所述印墨槽内。

8.如权利要求7所述的印墨盒，其中所述致动杆是一具有弹性的簧片，其设于所述壳体的印墨槽内，当所述印墨槽内的气袋膨胀至一预定程度时，所述气袋推动所述簧片并使所述簧片将所述球体推离第二通气孔，而当所述气袋缩小时，所述簧片回复原状，而所述簧片则会弹性地将所述球体推向所述第二通气孔，以阻塞第二通气孔。

9.如权利要求6所述的印墨盒，其中所述弹性阻塞装置包含有一旋转杆，以可旋转的方式固定在所述壳体的印墨槽内，所述旋转杆上设有一阻塞物用来阻塞所述第二通气孔，所述弹性阻塞装置包括一弹簧，用来将所述旋转杆的阻塞物弹性地推向所述第二通气孔，以阻塞第二通气孔，当所述气袋使所述致动杆产生移动时，所述致动杆会将所述旋转杆的阻塞物推离所述第二通气孔，以使空气经由所述第二通气孔而进入所述印墨槽内。

10.如权利要求9所述的印墨盒，其中所述致动杆是以一体成型的方式设置在所述旋转杆的一端，当所述气袋缩小时，所述弹簧会将所述旋转杆的阻塞物弹性地推向所述第二通气孔，以阻塞所述第二通气孔，并同时将所述致动杆推回原位。

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