CN1186196C - 墨水匣的压力平衡方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明有关一种墨水匣的压力平衡方法及其装置，尤指一种以滤芯作为调节机构的压力平衡方法，本发明是利用墨水匣内的滤芯与套管的结合，及一连通于墨水匣外部的导管，借助均匀密度排列的纤维，使滤芯形成毛细管作用，具有含持墨水维持平衡及让空气可通过导管进入墨水匣的补气作用的双重功能，进而使墨水匣内的负压维持在一最佳的平衡状态，使墨水匣保持在最佳的使用状况。

Description

墨水匣的压力平衡方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种喷墨用墨水匣的压力平衡方法及其装置，具体说，涉及一种利用多孔材质的滤芯作为调节墨水匣内背压平衡的方法与装置。
背景技术
喷墨打印机在现今的信息时代已成为电脑的必要附属打印配备，而在喷墨打印机的组件中墨水匣无疑是最重要的消耗品，一个墨水匣要能达到最佳的使用状态，而不中途发生漏墨现象，必须靠其内部的压力控制机构维持良好的运作，才可使背压维持在一稳定态，也即使墨水能于使用时维持一定的输出量；反之，若无法使背压维持在一稳定态，将造成墨水匣漏墨或墨水出不来的情形发生，从而减损墨水匣的使用寿命。
在美国专利第5,409,134号中对背压问题稍有探讨，其中所提及的“背压”是指在墨水匣内形成部分的真空状态或是较墨水匣外的大气压力略小的压力，使其维持墨水匣内的墨水在一平衡状态中，借以阻止墨水在喷墨头未进行打印时任意流出；且在执行打印时也能使墨水顺利喷出；该专利所揭示的补气装置(Bubblegenerator)是利用一小开孔延伸至外壳体的凹穴，使之与外界连通，并进而在适当的时机将外界的空气通过开孔导入壳体内，以维持负压。
现有的其余各种墨水匣，其内的压力控制机构也各有不同。如图1所示的压力控制机构可见于美国专利第4,931,811号，所述专利所揭示的结构是将墨水匣11填充多孔性材料(发泡海绵)10，利用多孔材料10对墨水的吸附力来储存墨水，并配合墨水匣11上方的补气孔12来达到墨水匣11的负压控制效果。但其缺点是多孔材料的吸墨能力甚强，当使用至墨水将尽时仍有一定的残墨量留存在多孔材料中无法打印使用，无形中造成浪费。
如图2所示，是在墨水匣21中以一负压控制管20的局部微小孔径利用毛细管作用的补气孔来调节墨水匣21内的背压，以达到墨水匣21的负压控制效果，此种压力控制机构可见于美国专利第5,801,737号，该专利所揭示的技术是较复杂的结构，除了微细管外还配合空气穿透薄膜等组件。但因构造的复杂使其在组立上程序繁复，而使制造成本无法下降，这是其最大的缺点。
另外，图3(a)和图3(b)所示为另一种利用毛细管作用的结构，所示的压力控制机构可见于美国专利第5,600,358号与第5,526,030号，其方式为在墨水匣21的底部设一锥形开口31，所述开口31上有若干微凸的肋条用以卡持住圆球30，并使开口31与圆球30之间产生微细的缝隙32，通过此微缝隙32形成毛细管作用的补气孔，通过毛细管作用圆球30可把微漏的墨水含住，并保持通气孔的湿润。
综上所述，图2与第3图所示的方法皆是利用毛细孔来控制墨水匣内的负压，当墨水匣内部压力降低时，空气透过毛细孔补充到墨水匣，以提高墨水匣内的压力至稳定状态；当墨水匣内部压力提高时，墨水可能透过毛细孔流到墨水匣外或微细管内，但当墨水匣内压力回降时，压力差及毛细管效应，仍可将流出的墨水吸回墨水匣内。
在上述的两大类型的压力控制机构中，第一类型的制程虽较简单，但由于多孔性材料本身占据空间，使得墨水匣的墨水含量降低。第二类型的设计较为复杂，却可充分利用墨水匣的空间，但所陈述的两种方法，其是以微细管径及锥形孔柱与曲面零件(圆球)的配合以形成毛细孔都需要高精度的加工，在组装上较复杂，造成优良率偏低，使用成本提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷墨用墨水匣的压力平衡方法及其装置，以克服现有压力控制机构的缺点，使墨水匣压力控制机构结构简单，制造容易。
为实现上述目的，根据本发明一方面提供一种墨水匣的压力平衡方法，其特点是，包括以下步骤：(1)提供一与外界空气相连通的开孔于所述墨水匣的壳体上；(2)提供一两端开口的中空管状装置，使所述管状装置的一端与上述开孔相接合，另一端为套管；(3)提供一可形成毛细作用的多孔结构，置入所述套管内，所述多孔结构在当所述墨水匣与空气的压力差至一定范围时可让外界空气循墨水匣的开口至中空管状装置经过所述多孔结构，进入墨水匣内，使墨水匣内的压力维持于一适当的操作范围；所述中空管状装置具有套管的一端平行于墨水匣的底部，并远离墨水匣的盖体，从而式中空管状装置当环境因素造成压力变化时，能够储存溢出的墨水。
为实现上述目的，根据本发明另一方面提供一种墨水匣的压力平衡装置，墨水匣具有壳体、盖体及供墨口，所述盖体与供墨口分别与壳体结合于上下相对端；所述压力平衡装置是由导管、套管及滤芯所构成，其特点是：所述导管的第一开口与墨水匣的盖体的开口部连通，其第二开口与套管连接；所述套管的内部可容纳滤芯，其一端与导管相套合，且远离所述墨水匣的盖体；所述滤芯由多孔材质所构成并以轴向的方式排列；套管及导管的一部分平行于墨水匣的底部，并远离墨水匣的盖体，从而式中空管状装置当环境因素造成压力变化时，能够储存溢出的墨水。所述多孔滤芯可为纤维材质是由聚丙烯和聚乙烯的聚合物形成，或其他同质性的材质，其组织密度介于0.01g/cm3～0.8g/cm3范围内，并依所采用材质的吸含墨水的物理特性选定其组织密度；如滤芯材质为纤维，所述滤芯的纤维方向为轴向方式排列，是由数十小束集合成一大束，其整体滤芯的截面直径为2.0mm～9.0mm，以防止加速度造成的不当补气动作；所述滤芯以一套接于导管上的套管套持住，所述套管的材质可为橡胶、硅胶等类的弹性材质为佳，所述套管可为由一渐缩部与一筒形部所构成的部件，其内部可为中空，在渐缩部边端的截面上开一穿孔以便与导管相套合，于筒形部边端的截面上开一穿孔以便与滤芯套合，所述筒形部的长度比滤芯的长度略长，以便容纳整个滤芯，滤芯被包覆于套管内可使墨水进入滤芯的导流方向一致；套管的两个穿孔皆与所套接的元件(如导管、滤芯)成紧配合接合，使导管、套管与滤芯三个元件的接合体为一稳固状态。
采用上述方案是在墨水匣内将滤芯以套管套持住后连接于一连通墨水匣外部的导管的另端上，通过均匀密度排列的纤维，使滤芯能与导管相连产生整体的毛细管作用，具有含持墨水及让空气通过导管进入墨水匣的补气作用的双重功能，使墨水匣内的负压控制维持在一最佳的平衡状态，从而使墨水匣保持在最佳的供墨状况。由于仅以多孔材质的滤芯作为墨水匣内的压力调节元件，简化了繁琐的制造程序与加工步骤。
为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明的较佳
实施例进行详细说明。
附图说明
图1是现有技术使用多孔性材料控制墨水匣负压的结构示意图；
图2是现有技术使用细管控制墨水匣负压的结构示意图；
图3(a)和图3(b)是现有技术使用锥形开口与圆球控制墨水匣负压的结构示意图；
图4(a)和4(b)是本发明墨水匣的压力平衡方法及其装置一较佳实施例的结构示意图；
图5是本发明墨水匣的压力平衡方法及其装置的上述较佳实施例中滤芯的立体示意图；
图6是本发明墨水匣的压力平衡方法及其装置另一较佳实施例的示意图。
具体实施方式
请参见图4(a)和图4(b)所示为本发明墨水匣的压力平衡方法及其装置的一较佳实施例，如图所示，墨水匣50具有壳体、盖体及供墨口，所述盖体与供墨口分别与壳体结合于上下相对端，且所述盖体具有一与外界相连通的开口部，所述墨水匣50内设有压力平衡装置，所述装置是由导管60、套管66与滤芯70所构成，其中，所述导管60为一细管，所述导管60的内径为0.4mm至3.0mm之间，具有第一开口部601与第二开口部602，为了能含持溢出的墨水所述导管60接近第二开口部602处的管体弯绕于墨水匣本体内的底部区域，通过弯绕的横向管部可以含注溢出的墨水，也可使墨水在剩下少量时也能保持稳定的背压；导管60的第一开口601连接于墨水匣50上方的开口部52，使导管60的内部通道与墨水匣50的外部相连通，以便外界空气可以直接进入到导管60内再通过滤芯70进入墨水匣50内，通过进入的空气调节墨水匣50内的背压；导管60的下端出口则与套有滤芯70的套管66连接。为了抗墨水的腐蚀，导管60的材质可采用不锈钢或其他具有此一特性的塑胶材质。导管60除了连接滤芯70和大气相通外，也有保湿作用，以防止滤芯70中的墨水快速挥发到空气中，且在环境因素造成压力变化时，导管60也可以用来储存溢出的墨水，以缓和压力的变化。
套管66为一管状物，其材质可为橡胶、硅胶等具有弹性的材质为佳，在本实施例中所述套管66可为由一渐缩部661与一筒形部662所构成的部件，其内部为中空，在渐缩部661边端的截面67上开一穿孔671以便与导管60相套合，另于筒形部662边端的截面68上开一穿孔681以便与滤芯70套合，所述筒形部662的长度比滤芯70的长度略长，以便容纳整个滤芯70。套管66的两个穿孔皆与所套接的元件(如导管、滤芯)成紧配合结合，使导管60、套管66与滤芯70三个元件的接合体为一稳固状态。
在上述说明中，可将导管60与套管66合称为中空管装置，所述中空管装置能以一体成型的方式制造获得。而所述滤芯70依其材质的特性可包括发泡成型或束状的纤维材质形成的多孔结构。
其中图5所示纤维材质做成的滤芯70作为墨水匣50内的压力调节元件，简化了繁琐的制造程序与加工步骤，所述纤维材质为聚丙烯和聚乙烯的聚合物，或其他同质性的材质，其组织密度介于0.01g/cm3～0.8g/cm3范围内，并依所采用材质的吸含墨水的特性选定其组织密度。所述滤芯70的纤维方向以轴向的方式排列以便有效地控制墨水的流动方向，是由数十小束集合成一大束，其整体滤芯70的截面直径可为2.0mm～9.0mm。当然也可将纤维材质用具有等同密度的发泡材质所取代。
当墨水匣50于打印使用时，墨水匣50的墨水量会随打印量的增多而减少，造成墨水匣50内的空间增多，使背压增高，此时外界的大气压力大于滤芯70位置的墨水中压力与滤芯70表面张力形成的压力差的总和压力，外部空气将通过导管60通过滤芯70进入墨水匣50内，以维持背压在工作范围内。
另外墨水匣50常见易漏墨的状态为—当墨水匣50在被任意置放时，其供墨出口结构位置高于其他结构时，也即发生倾斜或倒置时，因一般无滤芯装置者，发生上述状况时，可能导致空气进入墨匣，而造成负压被破坏。但本发明虽因滤芯70于此种状况也未浸泡在墨水中，但由于滤芯70的结构特性而能维持良好的含墨性，使墨水不易干掉，使空气不易进入墨水匣内造成墨水匣中负压消失。
在上述说明中所述及的压力平衡装置可适用于各种形式的墨水匣(见图6所示)。本发明尚可以有其他的实施例表现，例如导管60与套管66可为一体成型的方式制造，以达到简化零件。本发明利用简单的元件组合，可省去繁复的加工制造程序与精度尺寸的配合，使制造优良率提高和降低生产成本。
本发明的喷墨用墨水匣的压力平衡方法及其装置已通过较佳实施例予以揭示，然而所述的较佳实施例并非用以限制本发明的范围，凡熟悉本技术的人员在不脱离本发明的精神的前提下还可作出种种的等效变化和等效替换，这些等效的变化和替换均应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (35)

1.一种墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提供一与外界空气相连通的开孔于所述墨水匣的壳体上；
(2)提供一两端开口的中空管状装置，使所述管状装置的一端与上述开孔相接合，另一端为套管；
(3)提供一可形成毛细作用的多孔结构，置入所述套管内，所述多孔结构在当所述墨水匣与空气的压力差至一定范围时可让外界空气循墨水匣的开口至中空管状装置经过所述多孔结构，进入墨水匣内，使墨水匣内的压力维持于一适当的操作范围；
所述中空管状装置具有套管的一端平行于墨水匣的底部，并远离墨水匣的盖体，从而使中空管状装置当环境因素造成压力变化时，能够储存溢出的墨水。
2.如权利要求1所述的墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，所述套管为具有一定长度逐渐扩大至一定截面的容纳体。
3.如权利要求1或2所述的墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，所述中空管状装置的一端平行于墨水匣本体内的底部。
4.如权利要求1或2所述的墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，所述中空管状装置的内径为0.4mm至3.0mm之间。
5.如权利要求1或2所述的墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，所述中空管状装置的材质为不锈钢材质。
6.如权利要求1或2所述的墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，所述中空管状装置的材质为塑胶材质。
7.如权利要求1或2所述的墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，所述多孔结构由纤维材质集束构成，所述材质由聚丙烯和聚乙烯的聚合物形成。
8.如权利要求1或2所述的墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，所述多孔结构的密度介于0.01g/cm3-0.8g/cm3范围内；而其截面直径可为2.0mm~9.0mm。
9.一种墨水匣的压力平衡装置，墨水匣具有壳体、盖体及供墨口，所述盖体与供墨口分别与壳体结合于上下相对端；所述压力平衡装置是由导管、套管及滤芯所构成，其特征在于：
所述导管的第一开口与墨水匣的盖体的开口部连通，其第二开口与套管连接；所述套管的内部可容纳滤芯，其一端与导管相套合，且远离所述墨水匣的盖体；
所述滤芯由多孔材质所构成并以轴向的方式排列；
套管及导管的一部分平行于墨水匣的底部，并远离墨水匣的盖体，从而使中空管状装置当环境因素造成压力变化时，能够储存溢出的墨水；以及
所述多孔结构在当所述墨水匣与空气的压力差至一定范围时可让外界空气循墨水匣的开口至中空管状装置经过所述多孔结构。
10.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管的第二开口处的管体平行于墨水匣壳体内的底部。
11.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管的内径为0.4mm至3.0mm之间。
12.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管的材质为不锈钢材质。
13.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡方法，其特征在于，所述中空管状装置的材质为塑胶材质。
14.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述套管为一渐缩部与一筒形部所构成的中空部件，以渐缩部与导管相套合，以筒形部容纳滤芯。
15.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述套管为弹性材质。
16.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的材质为发泡材质。
17.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的材质为纤维材质。
18.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的材质为聚丙烯和聚乙烯的聚合物。
19.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的密度介于0.01g/cm3-0.8g/cm3范围内。
20.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的截面直径为2.0mm~9.0mm。
21.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，一热气泡式喷墨芯片安装于壳体底部，所述盖体与壳体结合于所述芯片的相对面，且具有一与外界空气相连通的开口部，所述套管为一渐缩部与一筒形部所构成的中空部件，以渐缩部与导管相套合，以筒形部容纳滤芯；所述滤芯为纤维材质集束所构成，由数十小束汇集成一大束。
22.如权利要求21所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管的内径为0.4mm至3.0mm之间；而所述导管的材质为不锈钢材质。
23.如权利要求21所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管的内径为0.4mm至3.0mm之间；而所述导管的材质为塑胶材质。
24.如权利要求21所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的材质为发泡材质。
25.如权利要求21所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的材质为聚丙烯的聚合物形成。
26.如权利要求21所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的材质为聚乙烯的聚合物形成。
27.如权利要求21所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的密度介于0.01g/cm3-0.8g/cm3范围内；而所述滤芯的截面直径为2.0mm~9.0mm。
28.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述墨水匣具有一与外界空气相通的开口部，所述压力平衡装置安装于匣内，所述导管为一中空管状物，所述导管的第一开口与墨水匣的开口部连通，所述滤芯为纤维材质集束所构成。
29.如权利要求28所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管第二开口处的管体平行于墨水匣壳体内的底部。
30.如权利要求28所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管的内径为0.4mm至3.0mm之间；而所述导管的材质为不锈钢材质。
31.如权利要求28所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管的内径为0.4mm至3.0mm之间；而所述导管的材质为塑胶材质。
32.如权利要求28所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的材质为发泡材质。
33.如权利要求28所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的材质为聚丙烯和聚乙烯的聚合物形成，由数十小束汇集成一大束。
34.如权利要求28所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述滤芯的密度介于0.01g/cm3-0.8g/cm3范围内；而其截面直径为2.0mm~9.0mm。
35.如权利要求9所述的墨水匣的压力平衡装置，其特征在于，所述导管与所述套管合为一体，以一体成型制造而成。
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