CN1403288A - 墨水防漏机构 - Google Patents

Abstract

一种设置在储墨盒内部的防漏机构，具有一个与喷墨打印头相连的独立墨腔，利用竖直管与软管相接而与储墨盒连通，并利用配重物使软管的墨水吸入口贴近储墨盒的底部，因此，当墨水在喷墨打印过程中被持续喷出时，储墨盒里的墨水因虹吸现象而自动从软管的吸入口往上吸引而前往递补，其被吸而超出墨水液面的高度相当于喷墨打印头在运作中所形成的负压，由此机构产生一定的墨水液柱以维持固定的负压，达到防止喷墨打印头自由渗出墨水的目的。可利用墨水袋取代软管和软管末端的配重物，同样能够形成类似作用的墨水液柱；也可以用一360度弯折的墨水通道来代替竖直管和软管，也能够形成一定的墨水液柱而产生同样的效果。

Description

墨水防漏机构

技术领域

本发明涉及一种墨水防漏机构，特别是涉及一种设置在喷墨打印机的储墨盒内部以固定墨水液柱高度调节储墨盒内负压的墨水防漏机构。

背景技术

喷墨打印机已经是一种相当可靠且很有效的打印工具。通常，喷墨打印机具有一个喷墨打印头，可相对于喷印表面往复移动并喷出墨滴。控制系统将喷墨打印头移至适当的位置并使之喷射墨滴，墨滴落在喷印表面而形成所要的图象或资料内容。这类打印机里面通常使用一种喷墨笔，主要包括储存并供应墨水的储墨盒和喷墨打印头等两部分。

目前已经有两种被普遍采用的系统可使喷墨打印头依照一系列的控制指令喷射墨滴，其一为热气泡系统，其二为压电系统。采用上述两种系统的喷墨打印头都设置有多个喷孔，而每个喷孔分别有与其相连的墨腔。在运作中，墨水从储墨盒被导入喷墨打印头的墨腔，然后从喷孔中将墨滴喷向所喷印的目标表面。热气泡型的喷墨打印头利用一个薄膜电阻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迫使墨水从喷墨打印头的喷孔里喷出。压电型的喷墨打印头则具有压电元件，可根据一系列的控制指令运作，运作时压电元件在喷墨打印头里产生压力波，可迫使墨腔里定量的墨水从喷墨打印头的喷孔里喷出。

虽然上述两种系统都可以算是性能可靠且操作效率良好的喷墨打印头设计，但，都缺乏一种可在静止状态下防止墨水从喷孔中渗出的防渗漏机构。墨水若从喷孔里渗漏出来，将会使喷出的墨滴落点不准确，进而影响打印质量。为解决该问题，必须在储墨盒内维持一轻微的负压，使喷墨打印头在暂停或停止运作时，让储墨腔内的墨水不会从喷孔中渗漏出来。

所谓负压是指储墨腔内的压力小于外界空气压力时的压力差值，储墨盒内必须维持足够程度的负压，才能避免墨水从喷墨打印头的喷孔中渗漏出来。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，其可能产生的影响包括：使喷出的墨滴尺寸无法维持稳定或渐渐变小，使打印质量变差，严重时甚至会使墨滴无法完全喷出。

为维持正常运作，负压值必须要能经常维持在一个可运作的范围内，也就是说，负压必须大于可防止墨水从喷墨打印头的喷孔中渗漏出来的压力值，同时又必须小于可能妨碍打印的压力值。为了同时满足上述限制，针对各种不同等级的产品要求，目前已有许多不同的技术。

例如，约翰·迪恩(John H.Dion)等人提出的「扩展喷墨盒的可操作环境的方法与装置(“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来维持储墨盒内的负压，其中第一压力控制机构用来控制补气或补墨的流量，第二压力控制机构用来控制储墨的容积，依靠上述机构作用，可把储墨盒内的负压共同维持在正常范围之内。

迪恩等人的发明虽然能够合理地控制储墨盒内的负压，但是其构造复杂，而且比较浪费储墨盒内存储墨水的空间。相比之下，结构比较简单的还有詹姆斯·波拉塞克(James E.Pollacek)等人所提出的「喷墨笔的调节器(“Regulator for Ink-jet Pens”)」美国专利第5,040,002号。该专利所披露的技术方案是直接在储墨盒上开设通气孔，又在通气孔上设置一金属阀座，利用磁力使阀门一直关闭，直到盒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，磁力又使阀门紧闭，继续保持气密以维持盒内的负压。借由上述机制能使储墨盒内的负压被灵敏地维持在既定的范围内运作。

这种利用磁力阀门来控制补气通道的储墨盒结构虽然远比迪恩等人的发明简单，但是万一这种产品在运输过程中不慎接近强磁场，则金属阀座与阀门的磁力将会受到影响，从而使之无法准确地控制其负压设定范围，所以会连带地影响产品的打印质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不需要任何阀门而且结构简单的设置在储墨盒内部的防止墨水由喷墨打印头渗漏出来的墨水防漏机构。

按照本发明的墨水防漏机构，在储墨盒内独立地设置有一个与喷墨打印头相连的墨腔，并利用一竖直管与一软管相接而使之与储墨盒连通，而且利用配重物使软管的墨水吸入口贴近储墨盒的底部，因此，当墨水在喷墨打印过程中被持续地喷出时，储墨盒内的墨水将因虹吸现象自动从软管的吸入口往上吸引而前往递补，其被吸而超出墨水液面的高度相当于喷墨打印头在运作中所形成的负压，由此机构产生一定的墨水液柱可使该墨腔内维持一定程度的负压，达到防止喷墨打印头自由渗出墨水的目的。在本发明的另一实施例中，利用墨水袋取代上述软管和配重，在运作上也有类似墨水液柱维持负压的效果。同样地，本发明也可以用一大体呈360度角度弯折的墨水通道来取代竖直管和软管，墨水通道的一端与前述的独立的墨腔相连通，其另一端的开口则贴近储墨盒的底部，同样能够形成墨水液柱而产生上述的效果。

按照本发明的墨水防漏机构，由于不使用任何阀门机构来阻止墨水的渗出，因此结构简单轻巧，另外，由于有效地控制墨水通道内的墨水液柱的高度在正常的运作负压范围内，所以能够有效而可靠地防止墨水从喷墨打印头中渗漏出来。

附图说明

图1是适用于本发明的喷墨打印机的喷墨笔的外观透视图。

图2是说明按照本发明的第一实施例的墨水防漏机构的截面示意图。

图3是说明按照本发明的第二实施例的墨水防漏机构的截面示意图。

图4是说明按照本发明的第三实施例的墨水防漏机构的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图以实施例的形式详细说明本发明的具体实施方式。

适用于本发明的喷墨打印机的喷墨笔由储墨盒10和喷墨打印头20构成。喷墨打印头20具有若干个喷孔21，利用软性电极板22接收控制信号，根据所输入的一系列控制信号，可使不同的喷孔21依据指令把墨滴喷射到喷印目标物上。该喷墨打印头20可采用热气泡系统或压电系统之任何一种。无论采用上述哪一种系统的喷墨打印头20，其内部每一个喷孔21都分别有与之相连的墨腔。在喷墨运作中，墨水从储墨盒10被导入到喷墨打印头20的墨腔(已知结构，未图示)，然后从喷孔21中将墨滴喷向所喷印的目标表面。若采用热气泡型喷墨打印头，则喷墨打印头20里面会有已薄膜电阻(已知元件，未图示)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迫使墨水从喷墨打印头20的喷孔喷出。若选择采用压电型喷墨打印头，则喷墨打印头20应设置有压电元件，使之根据软性电极板22所接收到的控制信号动作，动作时使压电元件在喷墨打印头里产生压力波，而迫使墨腔里定量的墨水随之从喷墨打印头20的喷孔21中喷射出来。

第一实施例

如图2所示，按照本发明的第一实施例，在储墨盒10内分隔设置有一个独立的与喷墨打印头20相连的墨腔30，并利用一个竖直管31与一段软管32相接后与储墨盒10连通，并使软管的一端形成的墨水吸入口连通至储墨盒10内的墨水的液面以下，为避免软管32吸入空气而破坏正常运作，在本实施例中，在软管32的墨水吸入口33处设置一个配重物34，借由该配重物34的重力使软管32的墨水吸入口33始终被保持在贴近储墨盒10的底部。当墨水60在喷墨打印中被喷墨打印头20持续地喷出时，墨腔30将产生负压，经由竖直管31与软管32的连通，储墨盒10内的墨水60便因虹吸现象而自动地从软管32的吸入口33被往上吸引而前往递补，其被吸引而超出墨水液面61的高度就相当于喷墨打印头20在墨腔30内所形成的负压。该段墨水液柱高H1相当于墨水液面61距软管32的最高弯折处的距离。

所谓的负压，在此应理解为储墨盒10或墨腔30小于外界压力的压力差。喷墨打印头20若采用一般的热气泡系统或压电系统结构，墨腔30内的负压至少应维持大于2.2公分水柱以上，但若负压过高，超过15.5公分水柱压力时，则喷墨打印头20的喷出压力将开始不正常。

由于墨水的比重相当接近于水的比重，因此，若储墨盒10设置有与外界相通的通气孔(单纯的小孔，未示出)，则上述墨水液柱高H1将约略等于墨腔30内、外压力差的值。在喷墨打印运作中，墨水液柱高H1会随墨水液面61的下降而反向增加。为防止负压过高，影响喷墨打印头20正常喷出，所以最好在设计时避免使软管32的最高弯折处与储墨盒10底部的距离超过15.5公分。

配重物34可由不锈钢或其他具备相当重量但又不会与墨水60产生不良化学反应的金属或非金属材料制成。软管32的材料可采用橡皮管或具有良好挠性的塑胶管。

第二实施例

如图3所示，按照本发明的第二实施例，在墨水防漏机构中采用一个墨水袋40与前述的竖直管31相连通，以取代第一实施例中所述的软管32。当墨腔30内产生负压时，墨水袋40中的墨水被吸引往上流动，而从竖直管31流入墨腔30。在墨水从墨水袋40内被吸引往上流动的路径上，也形成一段代表相当负压的墨水液柱，从而产生类似于第一实施例的墨水液柱的效果。

第三实施例

如图4所示，按照本发明的第三实施例，在墨水防漏机构中采用一个360度弯折的墨水通道50同时取代第一实施例中的竖直管31和软管32，墨水通道50的一端与独立墨腔30相通，另一端的开口则接近于储墨盒10的底部，借以形成一个墨水吸入口51。按照该实施例，在打印运作中，同样会产生墨水液柱而能达到防止墨水渗漏出来的目的。该360度弯折的墨水通道50的弯折点在上端(弯折的角度并不限于360度，也可以采用其他弯折形式或角度，只要最后能够使该墨水通道50的一端与墨腔30相通而另一端的开口接近于储墨盒10的底部即可)，该弯折点与墨水液面61的距离便是代表墨腔30内负压的墨水液柱高H2。与第一实施例所述的道理相同，墨水液柱高H2不应超过15.5公分，否则应考虑选择其他喷射力更强的喷墨打印机头。

以上已经详细描述了本发明的具体实施方式，但并不限定本发明，所属领域的普通技术人员在不背离本发明的宗旨和范围内应能够作出某些等效的变动或改型，例如，变更储墨盒的形状，设计墨水袋内表面的几何形状，使墨水袋即使在最扁缩的情况下，仍然可以有足够的毛细通道让袋内的墨水受负压吸引时，能够利用毛细通道往上流动；或是将墨水通道的弯折角度从360度变成其他角度，例如改变成为圆弧形的转弯，弯折夹角介于0度至60度等等，这些细微的简易变动与改型均应属于根据本发明最直接可能的等效设计，本发明的权利保护范围应以后附的权利要求书界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种墨水防漏机构，设置于喷墨笔的储墨盒内部，所述喷墨笔包括喷墨打印头和用来盛装墨水的储墨盒，其特征在于所述储墨盒内至少包括：

一独立墨腔，与所述喷墨打印头相通；

一竖直管，其下端与所述独立墨腔相接；以及

一软管，其上端与所述竖直管的上端相接，其另一端通往所述储墨盒所盛装的墨水的液面下。

2.如权利要求1记载的墨水防漏机构，其特征在于所述软管的下端构成有一个可供墨水进入的吸入口。

3.如权利要求2记载的墨水防漏机构，其特征在于所述软管的吸入口贴近所述储墨盒的底部。

4.如权利要求2记载的墨水防漏机构，其特征在于所述软管的吸入口设置一配重物，使所述吸入口被保持在贴近所述储墨盒的底部，以防止所述软管吸入空气。

5.如权利要求1记载的墨水防漏机构，其特征在于所述软管的上端具有一最高弯折点，在吸入墨水时，会与所述储墨盒内所盛装的墨水的液面产生一段距离而形成为一段墨水液柱高。

6.如权利要求5记载的墨水防漏机构，其特征在于所述一段墨水液柱高随所述墨水的液面下降而增加，其最大值小于15.5公分。

7.一种墨水防漏机构，设置于喷墨笔的储墨盒内部，所述喷墨笔包括喷墨打印头和用来盛装墨水的储墨盒，其特征在于所述储墨盒内至少包括：

一独立墨腔，与所述喷墨打印头相通；

一上端具有弯折处的墨水通道，所述墨水通道的一端与独立墨腔相通，另一端与储墨盒相通。

8.如权利要求7记载的墨水防漏机构，其特征在于所述墨水通道的弯折处的弯折角度为360度。

9.如权利要求7记载的墨水防漏机构，其特征在于所述墨水通道的弯折处呈圆弧形的转折。

10.如权利要求7记载的墨水防漏机构，其特征在于所述墨水通道的弯折处的夹角介于0度至60度之间。

11.如权利要求7记载的墨水防漏机构，其特征在于所述墨水通道在与储墨盒相通之处构成一吸入口，供吸入所述储墨盒内的墨水。

12.如权利要求11记载的墨水防漏机构，其特征在于所述墨水通道的吸入口接近所述储墨盒的底部，可借以防止吸入空气。

13.如权利要求11记载的墨水防漏机构，其特征在于所述墨水通道的上端具有一最高弯折点，在吸入墨水时，会与所述储墨盒内所盛装的墨水的液面产生一段距离而形成为一段墨水液柱高。

14.如权利要求13记载的墨水防漏机构，其特征在于所述一段墨水液柱高随所述墨水的液面下降而增加，其最大值小于15.5公分。

15.一种墨水防漏机构，设置于喷墨笔的储墨盒内部，所述喷墨笔包括喷墨打印头和储墨盒，其特征在于所述储墨盒内至少包括：

一独立墨腔，与所述喷墨打印头相通；

一竖直管，其下端与所述独立墨腔相接；以及

一墨水袋，设置于所述储墨盒内，用来盛装墨水，其上端与所述竖直管相通。