TW200422198A - Regulation of back pressure within an ink reservoir - Google Patents

Description

200422198 玖、發明說明： L發明所屬之技術領域3 發明之技術領域 [0001 ] 本發明大體上有關於在墨水儲存槽内之背壓調 5 整，其不須線網泡沫式其他具有控制毛細力量的其他填充 材料。 I：先前技術3 發明之背景 [0002] 喷墨印刷已為一種已成熟的列印技術，且大體上 ίο 包括控制地輸送一墨水容納結構體或儲存槽中的墨滴至一 列印表面或列印媒體。 [0003] 一種稱為依請求而滴墨以列印的喷墨列印運用具 有一列印頭的一槽，該列印頭回應式地控制自墨水儲存槽 中喷出墨滴。此種依請求而滴墨之印表機基本上使用兩個 15 機構之一，以彈出墨滴；熱氣泡或壓電壓力波。一熱氣泡 式槽的列印頭包括一薄膜晶體，其被加熱以造成一小量墨 水之快速霧化。墨水露滴之快速擴張迫使小量墨水通過一 列印頭喷孔。 [0004] 壓電壓力波系統使用一壓電元件，其回應式地控 20 制一控制信號，以快速地壓縮列印頭中之部份墨水量，以 產生強迫墨滴通過喷孔的一壓力波。 [0005] 雖然習知依請求而滴墨之列印頭可有效率地自一 槽的儲存槽中喷出或、、汲〃出墨滴，它們不包括任何用以 阻止墨水在列印頭未作動時滲入列印頭中的機構。因此， 5 此種依請求而滴墨之技術在列印頭上須要一背壓，以阻止 墨水漏入未作動列印頭甲。 [0006] 一種在列印頭中提供足夠的背壓之習知技術在墨 水儲存槽中採用一線網合成泡沫。泡沫之毛細作用提供阻 止墨水滲入未作動之列印頭中所須的背壓。纖維墊及可潮 濕材料形成的緊密間隔薄片亦被用來提供控制的毛細 量。 [0007] 使用泡沫以在列印頭中形成背壓的一個問題在於 儲存槽中的某些墨水會捕捉在泡沫的十分小的孔中。尤其 疋，泡沫中的孔之尺寸在整個泡沫的體積上是不同的。泡 沬中十分小的孔會施加在墨水上一對應強度的無法為習知 P頭之抽没效果所克服的毛細現象。捕捉在槽中的任何 墨水量均會降低槽的容積效率，而該效率可量化成由列印 碩輪送之整個墨水量所分隔的槽之内容積。時常，該捕捉 之墨水佔原有墨水篁的15〜20%。此外，此種系統在極度舉 高時會變得不可信賴。譬如，標準的以泡沫為主之墨水儲 存槽在置於在大約高於海平面9000英吸之上時。會變得不 穩定，因為線網泡沫之毛細力量很難在下降的大氣壓力下 克服。 [0008] 由於上述原因，以及上述的其他熟悉此技藝人士 可瞭解的原因，人們須要另一種用以調節墨水儲存槽内背 壓的選擇。 I：發明内容3 [0009] 爿印系統中已有調節在—墨水儲存槽内的背壓之 裝置。背壓❹容納在墨水儲存射的—收錢内的一流 體柱而調節。較集H的—财與域壓力相通的一通氣 孔，而另一側在墨水儲存槽的本體内。 [0010] 本發明的其他實施例包括不同範圍的方法及裝 置。 圖式簡單說明 [0011 ]帛1圖為依據本發明的—實施例之一列印系統的 立體圖。 [0012]第2A-2B®為說明墨水储存槽之操作的依據本發 明之一墨水儲存槽的橫截面圖。 _3] f3-6圖為本發明之其他實施例的墨水儲存槽之 橫截面圖。 C货^摊^方式舅 登明之詳細 [0014] 纟下述依據特定實施例之本發明的詳細說明中， 式構成本彳n部份。這些例*之實施例足以使熟悉 ，技藝人士據以實施本發明，但須瞭解的是亦可使用其他 、q JL可在不脫離本發明之範圍下作方法、電力或機 械上的改變。因此，以下說明不作為本發明之範_限制， 本發明的_僅由中請專職圍所界定。 [0015] 第1圖為一列印系統1〇的一例示實施例其蓋為打 開的’且其包括架設在—容納站14中的至少—可替換墨水 f子槽1 GO D可替換墨水儲存槽则之—適於調整依據 本發明的一實施例而調節背壓。 [0016]纟操作巾，墨水由可替換墨水儲存槽⑽提供至至 ^喷墨列印頭155。該喷墨列印頭155回應來自-印表機 W伤18的起練號以沉積墨水至形卩媒體以上。喷墨列印 頭155可與可替換墨水儲存槽__體成型，或可替換墨水 儲存槽1GG可在架設至列印系統1()中時，拆卸地連接至喷墨 列印頭155。無論如何，可替換墨树_1_其喷墨列 印頭155流動地相通。 [0017]在實施例中，可替換墨水健存槽⑽、容納站μ 以及喷墨列印頭155各自為相對於列印媒㈣移動以完成 列印之-掃描台架的—部份。印表機部份Μ包括用以容納 列印媒體22的-媒體盤24。當列㈣⑽㈣ 時’掃描台架20相對於列印媒體22移動噴墨列印頭155。印 表機部份18選擇地起動嘴墨列印頭155，以沉積墨水至列印 媒體2 2上’以完成列印。

LUU18J >Γχ ”顶燜偁上的列印區1 動’而該掃描機構包括一滑桿26，當掃描台架2。通過一掃 描軸移動_^_在其m 4 用來精確地定位掃描台㈣。 "^} ^ ^ 卜*掃描台架20沿著掃 描軸移⑽，-驗前職構（未_)肖緑止列印媒體 22通過列印區。電力信號提供給掃描台㈣，以選擇地藉 由如帶狀電_之電力連結而起動喷墨列印頭155。用 對於列印續㈣愉㈣155，包括喷墨列印藝 及列印親22之―，或兩麵不_件可共_為-印表 200422198 機引擎。 [0019]須瞭解的是通常稱為墨水匣的可替換墨水儲存槽 100，可具有不同的形式，且可用於數種列印系統中，包括 譬如印表機、傳真機、影印機及多功能裝置。類似地，可 5替換墨水儲存槽1〇0可包括單一墨水顏色，譬如藍色、紅 色、黃色或黑色，或可分隔以容納數種墨水顏色。 [0020 ]第2A-2B圖為依據本發明之一實施例的一可替換 墨水儲存槽100之橫截面圖。可替換墨水儲存槽1〇〇包括一 本體105 ’在本體1〇5内的體積適於容納墨水。以本體1〇5包 10圍之區可代表一多色墨水儲存槽之個別室或一單色墨水儲 存槽的橫截面，而各室各自具有用以調節在該室内的壓力 之收集器。因此，不同的實施例包括單色及多色墨水儲存 槽。 [0021] 本體105包含用以調節本體1〇5内的壓力之一收集 15器110。該收集器H0包括毗鄰在一最低點或低點125之相對 側上的一第二部份或腳12〇的一第一部份或腳115。第一腳 115及第二腳12〇相互通過低點125流動地相通。 [0022] 收集器110容納流體130。雖然腳115及120在第 2A-2B圖中係自低點125分支而出，它們亦可為收斂的，或 20大體上平行的。類似地，雖然腳115及120在圖中大體上為 線性的，它們亦可為一彎曲、螺旋形或其他構形，只要當 可替換墨水儲存槽1〇〇架設在列印系統内時，各腳115及12〇 具有在低點125上垂直延伸的至少某部份。 [0023] 收集器110的第一腳與在本體1〇5上通氣孔145相 9 連忒收集裔110必須包括一蓋、止回閥、流動限制器或其 衣置以阻止或至少限制流體130通過通氣孔145之流 失夕孔膜已常使用線網泡沫或其他毛細元件之墨水儲存 槽之本體以通氣，因此，人們已瞭解到此技術可允許空氣 滲入而同時限制流體之喪失。因此，在一實施例中，通氣 孔145以一可滲氣膜135覆蓋。類似地，收集器11〇必須包括 某些限制流體130流至本體1〇5,並限制墨水150進入收集器 110中的裝置。因此，在一實施例中，收集器11〇的第二腳 120以一可滲透空氣薄膜14〇所覆蓋。須知蓋135暴露至與蓋 140不同的環境。因此，可使用不同種類或厚度的薄膜可用 來提供所欲的允許空氣滲透而同時限制流體13〇以及/或墨 水150之流動的功能特徵。一般的薄膜包括數種膨脹性聚四 氟乙烯（PTFE)。 [0024] 在操作前，墨水儲存槽1〇〇可部份地填充墨水 150。使用線網泡沫或其他毛細元件之墨水儲存槽大體上僅 填充本體105容積的50〜70%。由於此種墨水儲水槽直接與大 氣相通中，毛細元件大體上不完全弄濕，以阻止在墨水儲 存槽倒置時通氣薄膜之阻塞。然而，在墨水儲存槽1〇〇中的 墨水150係與薄膜135分開，不管墨水儲存槽100之方向為 何，墨水會乾燥而阻塞薄膜135的危機均不高。因此，本體 105可較完整地填充墨水150。在一實施例中，本體1〇5以墨 水150填充，直到當墨水儲存槽1〇〇架設在一列印系統中 時，液面剛好在薄膜140之下。 [0025] 在以墨水150填充墨水儲存槽100後，一背壓如毛 200422198 細墨水儲存槽一樣地藉由自本體105的頭空間160中移開空 氣或其他氣體而形成。在此方法中，在本體1〇5内的壓力小 於大氣壓力。由於在本體105内的壓力小於大氣壓力，流體 130不在低點125之兩側上。在本體1〇5之内外的壓力差將以 5在第一腳115及收集器110之第二腳120中的流體130柱之間 的南度差所代表。 [0026] 如第2B圖所示，在操作時，墨水15〇會自一體成型 的列印頭155逐出，或自本體1〇5輸送至一分開的列印頭， 因而造成墨水150之液面自第一液面170下降至一第二液面 ίο Π5。如此可造成頭空間160之容積的增加，因而造成本體 105内的壓力進一步下降。此進一步的壓力下降會造成在第 一腳115中的流體130液面下降，而在第二腳12〇中的流體 130之液面對應地上升，因而增加流體13〇柱之間高度的差 別。在頭空間160中壓力繼續的下降會造成流體13〇柱之間 15尚度差到達最大的程度165’。此時，在第一腳115中的流體 130下降至低點125之程度。在該點上，壓力的進一步下降 會造成空氣進入通氣孔145，以氣泡180形式通過低點125之 外，並通過薄膜140進入頭空間160中，因而造成在頭空間 160内壓力之增加，然後，當墨水儲存槽1〇〇定位成使用狀 20態時，在頭空間丨⑼内的壓力會調節成在維持在其最高液面 165’之流體130柱的高度差所須的壓力下。須瞭解的是當氣 泡180形成並釋放至頭空間160中時壓力易繞著此平衡壓力 而振動。 [0027] 收集器110的橫截面構形可改變，使得本發明不限 11 200422198 於一單一構形。類似地，第一腳115及第二腳12〇之形狀可 不一樣。一般的形狀可包括圓形、橢圓形、矩形、三角形 及其他彎曲線性或多邊形。然而，圓形管狀元件之收集器 110大體上較容易製造，且有助於氣泡180之形成。 5 [0028]收集器110之橫截面區必須足夠的大，以允許氣泡 180在低點125上形成，並允許氣泡180通過第二腳120。然 而，為增加墨水儲存槽1〇〇之墨水的效率，最好可儘可能地 減少由在本體105内的收集器11〇所佔的空間量。氣泡18〇之 駆政的谷易度依流體130之表面張力的程度而定，在一實施 10例中’第一腳120具有一圓形橫截面，而内徑大約為3-5mm。 [0029] 在收集器110中的流體130量必須選擇，使得最大 液面165’在頭空間160内的壓力等於最大所欲背壓時達 成，在一實施例中，流體130的特定重力大於墨水150之特 定重力。如此，當流體130之高度以較墨水150之高度改變 15 較低之速率改變時，可造成在本體105内壓力較少的矯正。 [0030] 墨水通常為以水為主的墨水，其特定重力大約等 於1。在一實施例中，流體130為一含鹽溶液，以促使特定 重力大於1。一表面劑可加入含鹽溶液中，以減少表面張 力，因而須要較少的力量形成氣泡180。在另一實施例中， 20 流體130為常用來測試及製造電子元件的一碳氟化合物流 體。如美國明尼蘇達州之聖保的3M公司之FluorinertTM電子 流體。此種全氟化碳流體具有相當低的表面張力，且特定 重力大約高於一般墨水大約75%。 [0031] 第2A-2B圖中所示的收集器110大體上為一 V字形 12 200422198 管，但亦可為依據先前之發明的不同實施例之其他構形。 類似地，第2A-2B圖中所示的通氣孔145定位在本體1〇5的後 侧上，但通氣孔145實際上可在本體1〇5上的任何位置，只 要大體上改變收集器110之形狀即可。第3-5圖顯示本發明 5 的其他實施例，其他構形可為熟悉此技藝人士在閱讀本說 明書及圖式後而知曉。然而，V字形或U字形管在須要維持 一既定所欲背壓及由在本體105内的收集器110所佔取之空 間量所須的流體130的量上較有效率。 [0032]第3圖為依據本發明之另一實施例的墨水儲存槽 10 10〇之橫截面圖。在第3圖之實施例中，通氣孔145定位在本 體105之頂上。此外，第2圖之腳115及120為分散開的。第3 圖之腳115及120大體上為平行的，且與本體1〇5垂直。第4 圖為依據本發明之另一實施例的一墨水儲存槽1〇〇之橫截 面。在第4圖之實施例中，通氣孔145定位在本體105的前 15方，第5圖為依據本發明之另一實施例的一墨水儲存槽100 之橫截面。在第5圖之實施例中，腳115及12〇分別包括展開 端116及121。該展開端116及121可使薄膜135、140分別具 有較南的表面區。一較高的表面區薄膜提供改良的氣體 流，即減少的進出收集器11〇之限制，因而改良壓力調節的 20回應時間，並減少阻塞的危機，因而不影響到可容納墨水 之本體105的容積。雖然圖中的端116及121具有漏斗形狀的 展開部，須知任何可相對於收集器11〇的其他部份，尤其是 容納流體130之收集器110的部份提供較大橫截面區的收集 器110的端均可被接受。 13 200422198 [0033] 第6圖為依據本發明的另一實施例之一墨水儲存 槽1〇〇的板截面圖。在第6圖之實施例中，使用阻止流體 130之喪失的其他裝置。—球182及一座部184的 一第一止回 閥包括在收集器110之第_腳115中，以阻擋流體13〇流出通 5氣孔145。一球186及一座部188的一第二止回閥包括在收集 裔110的第二腳120中，以阻止流體13〇流入本體1〇5中。可 使用止回閥替代或附加於其他實施例之薄膜。 [0034] 由於使用具有控制毛細力量的填充材料之墨水儲 存槽依賴墨水的流體靜力壓力，以允許墨水流動至列印 ίο頭口此’須要貫貪的墨水量才能克服此毛細力量。如此 當流動不再可能時，常會造成原先在儲存槽中墨水的墨水 篁之15〜20%維持在墨水儲存槽中。依據本發明的不同實施 例之墨水儲存槽會造成超過原來容量95%的墨水輸入。此 外，此種墨水儲存槽可在超過海平面上25000英呎高度之大 15 氣壓力下操作。 結論 [0035] 以上已揭露調節用於列印系統中的在一墨水错存 槽中的背壓之裝置及方法。使用在墨水儲存槽中的—收集 器内的流體柱調節背壓。該收集器的一側的出口在大氣壓 20力中，而另一側的出口在墨水儲存槽的本體内。 [0036] 雖然特定實施例已說明如上，熟悉此技藝人士可 瞭解到該特定實施例可以任何可達成相同目的之 '纟且合替 代。本發明的許多改良均為熟悉此技藝人士所知。因此， 此申請案包含任何此種改良或改變。本發明僅由申請專利 14 200422198 範圍所界定。 I：圖式簡單說明3 第1圖為依據本發明的一實施例之一列印系統的立體 圖， 5 第2A-2B圖為說明墨水儲存槽之操作的依據本發明之 一墨水儲存槽的橫截面圖；以及 第3-6圖為本發明之其他實施例的墨水儲存槽之橫截 面圖。 【圖式之主要元件代表符號表】 10 列印系統 125 低點 14 容納站 130 流體 18 印表機部份 135 薄膜 20 掃描台架 140 薄膜 22 列印媒體 145 通氣孔 24 媒體盤 150 墨水 26 滑桿 155 列印頭 28 帶狀電纜 160 頭空間 100 可替換墨水儲存槽 170 第一液面 105 本體 175 第二液面 110 收集器 180 氣泡 115 腳 182 球 116 端 184 座部 120 腳 186 球 121 端 188 座部 15

Claims (1)

1. 200422198 拾、申請專利範圍： 1. 一種用於列印系統中的墨水儲存槽，其包括： 容納墨水的一本體； 在本體内並包封流體的一收集器，其中 5 該收集器包括： 一低點； 自低點的一側延伸的一第一腳；以及 自低點的另一側延伸的一第二腳； 其中第一腳的出口在本體之外；且 10 其中第二腳的出口在本體内。 2. 如申請專利範圍第1項的墨水儲存槽，其中至少第一腳及 第二腳之一通過一可滲入空氣的薄膜之一而通氣。 3. 如申請專利範圍第2項的墨水儲存槽，其中至少薄膜之一 ' 定位在其相關腳之一端上，且腳之端具有大於包封流體 15 之該腳的部份之橫截面區為大的一橫截面區。 4. 如申請專利範圍第1項的墨水儲存槽，其中至少第一腳及 第二腳之一包括用以限制流體流至各別腳之外的一止回 閥。 5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項的墨水儲存槽，其中 20 流體具有較墨水之特定重力為大的一特定重力。 6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項的墨水儲存槽，其中 收集器包封定量的流體，使得當所欲的一背壓在本體内 達成，而墨水儲存槽的定向接近使用時之定向時，在第 一腳中的流體柱大約等於第二腳之高度。 16 200422198 7.如申請專利範圍第1至6項中任一項的墨水儲存槽，其另 包括： 與本體一體成型的一喷墨列印頭155，其用以輸送墨 水至一列印媒體22。 5 8.—種維持具有用以維持墨水之一内容積的墨水儲存槽中 之背壓的方法，且該方法包括： 在一流體收集器的一第一腳及内容積之間提供空氣 流動； 通氣收集器之一第二腳至大氣壓力；並 10 維持流體量在收集器的一低點下。 9.如申請專利範圍第8項的方法，其另包括： 選擇流體量，使得在第二腳中的流體液面在最大所 欲背壓在内容積内達成時，到達低點。 10.如申請專利範圍第9項的方法，其另包括： 15 在第二腳内的流體之液面到達低點之後藉由使通過 低點之空氣成氣泡而是放在内容積内的背壓。 17