CN1370681A - 喷墨笔的墨水压力调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷墨笔的墨水压力调节装置,此装置主要是借助一个设置在墨水匣内可膨胀或收缩的气袋,与一附着于气袋表面的张力阀,调节墨水匣内的负压。其中的张力阀可以配合气袋的膨胀收缩运动,自动地开启或关闭一通过气袋而连通大气与墨水匣内部的气孔,使部分大气进入墨水匣内,借此调节墨水匣内的负压,既可避免漏墨更可以避免过大的负压造成无法喷墨打印的问题发生。

Description

喷墨笔的墨水压力调节装置

本发明涉及一种压力调节装置，特别是涉及一种使用于喷墨笔的墨水匣，用以适时地调节墨水匣内部的负压，既可避免漏墨更可以避免过大的负压造成无法喷墨打印的压力调节装置。

在一般喷墨印刷中控制墨水储槽输出至记录媒体(如印刷纸面)的方法中，需要量的流量控制方式(drop-on-demand)是常用的方法。采用需要量的流量控制方式的传统喷墨笔一般是使用热泡式或压电式打印头。热泡式打印头的主要元件为一种薄膜电阻，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再使少量墨水通过打印头的喷射口，而喷印至印刷纸面上。虽然需要量的流量控制方式的打印头可有效地由喷墨笔内的墨水储槽获得墨水而喷出墨滴，但是需要量的流量控制方式需要一种控制机制以确保打印头在未作用时墨水不会渗出打印头，此种控制机制通常是借由在墨水储槽内产生轻微的负压，以防止墨水渗出打印头而实现。此处所谓的负压是指在墨水储槽中形成部分真空，度量负压时以正值表示，所以负压的增加代表部分真空度提高。借由负压的增加，便可阻止墨水渗出打印头。

虽然借由负压的增加，可阻止墨水渗出打印头，但负压也不能过大，否则将会导致打印头无法克服负压而造成墨滴无法喷出的问题。另一方面，喷墨笔墨水储槽内的负压必须能够随周围环境压力的变化而调节，以保持在适当的范围内。例如当周围环境压力降低时，相对要使墨水不致渗出打印头的负压值便较大。此外，墨水储槽的“操作效应”也会影响墨水储槽内的负压，例如当墨水储槽内的墨水持续消耗，将使得墨水储槽内的负压值升高，若不对负压适当地加以调节，打印头将逐渐受负压太大的影响而改变喷出的墨滴大小，不但影响打印质量，最后甚至将完全无法喷出墨水。

已知的压力调节技术，例如美国专利第5,409,134号及第5,505,339号。其中便公开了一种用以调节墨水储槽内的负压的调节器，这类调节器一般均为一种弹性气袋，其原理是借助弹性气袋在墨水储槽内所占容积的变动，进而使墨水储槽的容积改变，而调节负压的变化。例如当周围环境压力下降时，喷墨笔内相对于周围环境的负压随之降低，此时调节器便开始作动(弹性气袋收缩)以增加墨水储槽的容积，因此造成负压的增加而使墨水不致渗漏。反之，当外界压力上升或墨水因消耗而造成墨水槽内的负压力增加时，此弹性气袋便涨大，以略微地降低负压使墨水不致渗漏。因此，该调节器具有双向调节压力变化的能力。

虽然这些弹性气袋形式的调节器可成功地调节墨水储槽内的负压，但是一般而言，弹性气袋的最大可膨胀量均有其限制，因此在墨水耗尽至某一程度时，由于弹性气袋已至最大可膨胀量，故无法再改变墨水储槽的容积，结果随着墨水的继续减少将导致负压过大而超过适当的范围，打印头无法克服负压而使墨滴无法喷出，墨水储槽内的墨水因而无法完全用尽。

另一种已知的喷墨笔压力调节装置称为“气泡产生器”，如美国专利第5,526,030号及第5,600,358号。气泡产生器具有一喷孔，墨水储槽借助此喷孔和大气相通。喷孔的大小经过适当设计后，可使得墨水聚集在喷孔内而利用毛细力构成液态式密闭，负压值过高时，外界的空气将以气泡的形式进入墨水储槽，墨水储槽内的负压因而降低。当负压值降低至某一程度，气泡进入的力量小于毛细力使得液态式密闭重新建立，阻止气泡继续进入。然而，此种压力调节装置只能单向调节压力变化，即当外界压力下降时，该压力调节装置便失去作用，而会造成墨水自此喷孔渗漏。除此之外，该气泡产生器依赖孔间隙间的毛细现象来控制墨水储槽的负压，使得间隙必须精确控制，此项要求增加了制造及装配上的困难程度。若是墨水在喷孔处干枯更会造成压力调节装置的失效。

本发明的主要目的在于提供一种可以避免喷墨笔的墨水匣内负压过大的压力调节装置。

本发明的另一目的在于提供一种不占空间，低制造成本，组装容易而且可以双向调节墨水匣的负压的压力调节装置。

本发明的上述目的是这样实现的：一种喷墨笔的墨水压力调节装置，设计了一种附着于气袋的表面的张力阀，此一张力阀可以配合气袋的膨胀与收缩运动，适时地开启或关闭一设于气袋表面用以通过气袋连通大气与墨水匣内部的气孔，特别是在墨水匣内的负压值升高至打印头无法喷出墨水之前，张力阀就已开启气孔，此时将会有部分的大气(空气)自张力阀处进入墨水匣之中(可能以气泡形式进入)，借此避免墨水匣内部的负压过高而导致无法喷墨打印的问题发生。

在本发明的实施例中，张力阀是一种由橡胶或其它类似材料所制成并且具有裂缝的薄片状元件，它被贴附在气袋的表面，张力阀的启闭可由气袋膨胀时的表面变形的弯曲度所决定，当墨水匣内的负压值升高时，表示气袋的膨胀度升高(就是气袋在墨水匣内的占有体积变大)，膨胀的气袋将会因为表面的弯曲变形，而将贴附于其表面的张力阀的裂缝撑开，致使部分的大气(空气)自此裂缝处进入墨水匣之中而调节墨水匣内的负压。

在本发明的另一实施例中，张力阀还可以取代传统弹性气袋所使用的弹簧，由橡胶或其它类似材料所制成的薄片状张力阀被贴附在气袋的大部分表面，借助橡胶自身的弹性及可塑性提供抑制气袋膨胀的适当收缩力，借此便可以降低气袋在墨水匣内的占有体积，就如同传统技术以弹簧压迫气袋一般提供所需的负压。

下面结合附图，对本发明的技术内容及其相关实施例，作进一步详细说明。

图1为喷墨笔的墨水匣的断面构造，显示压力调节装置的第一种实施例构造，及张力阀未开启时的情形；

图2为压力调节装置的第一种实施例构造，显示气袋膨胀与张力阀开启的情形；

图3A～图3C为张力阀的裂缝的数种较佳实施形状；

图4为喷墨笔的墨水匣的断面构造，显示压力调节装置的第二种实施例构造，及张力阀未开启时的情形；

图5为压力调节装置的第二种实施例构造，显示气袋膨胀与张力阀开启的情形。

首先请参照图1，喷墨笔或是喷墨打印设备所需的墨水，是被容纳在一个墨水匣10之内，在墨水匣10的底部具有一喷墨打印头11，它通常是热泡式或压电式的喷墨打印头11，用以将墨水匣10内所储存的墨水喷印至例如普通纸或其他类似的记录媒体。

本发明所设计的压力调节装置包含有：

一置于墨水匣10之内的气袋20，此气袋20的内部通过一设于墨水匣10的壁面的通气孔12与大气相通，而在气袋20的一表面还具有至少一用以连通气袋20与墨水匣10的内部的气孔21；

一张力阀30，附着于气袋20的表面，用以控制前述气孔21的启闭；以及

一弹性元件40，例如弹簧或其他类似的元件，用以提供气袋20膨胀时的阻力，同时借助降低气袋20在墨水匣10内占有体积的手段在墨水匣10内产生所需的负压。在本发明的较佳实施例中，弹性元件40是为弹簧，它的一端顶住墨水匣10，另一端则固定于一板片41，借由弹性元件40的弹力通过板片41对气袋20施压，借由降低气袋20在墨水匣10内占有体积的手段，而在墨水匣10内产生所需的负压(真空度)。

气袋20的构造，必需保证在其膨胀之后会具有一个弯曲的表面，因此气袋20可以是由两片不透水的薄膜彼此重叠，再将其周缘彼此密接或融接在一起而制成，而张力阀30便是紧密在贴附在气袋20的表面，并且可以因为气袋20膨胀变形之后所造成的弯曲表面而被开启。

张力阀30是为一种薄片状元件，可以选用例如橡胶或其他类似的材料制造，张力阀30常态时保持一平直状，张力阀30具有完全穿透张力阀30的裂缝31，这种裂缝31在张力阀30常态保持平直状时完全闭合(如图1所示)，反之在张力阀30随着气袋20的表面变形弯曲时则会被撑开，此时张力阀30的前后两侧将可通过这个裂缝31而彼此连通(如图2所示)，在此时，墨水匣10的内部将会通过气孔21而与气袋20的内部连通，所以将会有部分的大气通过气袋20的内部经由气孔21进入墨水匣容器10的内部，借此降低墨水匣10的内部的负压值(或称真空度)，达到避免墨水匣10内部的负压过高而导致无法喷墨打印的功效。

参照图3A～图3C，张力阀30的裂缝31可以是单一的直线型裂缝(如图3A，图3B所示)，也可以是数道彼此相交的裂缝31a，31b。另外为了使张力阀30的裂缝31在气袋20的表面弯曲变形时可以确保其被撑开，我们可以在裂缝31面向气袋20的一侧设计有一导角310(见图1所示)。另一方面，导角310的大小也可以决定气袋20的表面在弯曲变形到何种程度时裂缝31将会被撑开。

如图1所示，假设气袋20的表面弯曲度尚不足以撑开张力阀30的裂缝31时，大气将不会通过气孔21与裂缝31进入墨水匣10之中，此时随着墨水的消耗或是大气压力上升，气袋20将开始膨胀，同时弹性元件40也将压迫气袋20，提供阻止气袋20膨胀的阻力，而适时地在墨水匣10之内产生一些负压，以确保墨水匣10内的墨水不会自喷墨打印头11处渗漏。当墨水持续消耗，气袋20将膨胀变形，由于气袋20的表面弯曲变形达某一程度的曲度，将使张力阀30的裂缝31被撑开，而将一些大气释入墨水匣10，造成墨水匣10内的负压下降，气袋20再度收缩而回复至稍早的状态，致使张力阀30的裂缝31重新关闭，如此周而复始，就可以避免墨水匣10内部的负压过大，而发生无法喷出墨水的问题。同理，当大气压力下降(如在飞机运送的过程中)，弹性元件40也将会压迫气袋20收缩，借此提高墨水匣10内部的负压，而防止墨水自喷墨打印头11处泄漏。所以，本发明的压力调节装置可以随着外界压力的变化双向调节墨水匣10内的负压。

再请参照图4，其为本发明的另一较佳实施例，在此一实施例中，在压力调节装置中将不设置弹性元件40，但是张力阀30的大小则增加至贴附在气袋20一侧的大部分表面，借由张力阀30自身的弹性及可塑性提供抑制气袋20膨胀的适当收缩力，借此便可以取代弹性元件40适当地压缩气袋20，降低气袋20在墨水匣10内的占有体积，而提供所需的负压。同理，当气袋20膨胀变形，由于气袋20的表面弯曲变形达某一程度的曲度，将使张力阀30的裂缝31被撑开，而将一些大气释入墨水匣10，造成墨水匣10内的负压下降，然后气袋20再度收缩而回复至稍早的状态，致使张力阀30的裂缝31重新关闭，如此周而复始，就可以避免墨水匣10内部的负压过大，而发生无法喷出墨水的问题。

本发明可以同时解决墨水无法用尽，或是仅能单向调节压力的缺点，张力阀的设计不仅较不受空间的限制，还可以大幅降低制造及组装的成本。

Claims (13)

1、一种喷墨笔的墨水压力调节装置，该装置被安装在一储存有墨水的墨水匣，用以调节墨水匣内的负压值，其特征在于该装置包括有：

一气袋，置于墨水匣之内，该气袋的内部与大气相通，在该气袋的一表面还具有至少一气孔，用以连通该气袋与墨水匣的内部；

一张力阀，附着于该气袋表面的该气孔处，该张力阀具有一裂缝，可以随着该气袋膨胀之后表面的弯曲变形而启闭该裂缝，用以控制该气孔的启闭；以及

一弹性元件，设置于墨水匣，用以提供该气袋膨胀时的阻力，借助降低该气袋在墨水匣内的占有体积而产生所需的负压。

2、如权利要求1所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该张力阀是由橡胶制成。

3、如权利要求1所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该张力阀是为一种具有弹性的薄片状元件，该裂缝则贯穿该张力阀，并且可由该气袋的表面的弯曲变形程度开启或关闭该裂缝。

4、如权利要求3所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该裂缝是为单一的直线型裂缝。

5、如权利要求3所述的喷墨笔的墨的压力调节装置，其特征在于该裂缝包含有数道彼此相交的裂缝。

6、如权利要求1所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该裂缝在面向该气袋的一侧还具有一导角。

7、如权利要求1所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该弹性元件是为弹簧，其一端顶住墨水匣，另一端设有一板片，借由该弹性元件的弹力通过该板片对该气袋施压。

8、一种喷墨笔的墨水压力调节装置，该装置被安装在一储存有墨水的墨水匣，用以调节墨水匣内的负压值，其特征在于该装置包括有：

一气袋，置于墨水匣之内，该气袋的内部与大气相通，在该气袋的一表面还具有至少一气孔，用以连通该气袋与墨水匣的内部；以及

一张力阀，附着于该气袋的一侧的大部分表面，该张力阀具有弹性与一位于该气孔处的裂缝，可以随着该气袋膨胀之后表面的弯曲变形而启闭该裂缝，用以控制该气孔的启闭。

9、如权利要求8所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该张力阀是由橡胶制成。

10、如权利要求8所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该张力阀是为一种具有弹性的薄片状元件，该裂缝则贯穿该张力阀，并且可由该气袋的表面的弯曲变形程度开启或关闭该裂缝。

11、如权利要求10所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该裂缝是为单一的直线型裂缝。

12、如权利要求10所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该裂缝包含有数道彼此相交的裂缝。

13、如权利要求8所述的喷墨笔的墨水压力调节装置，其特征在于该裂缝在面向该气袋的一侧还具有一导角。

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