TW200932556A - Compact ink delivery in an ink pen - Google Patents

Description

200932556 九、發明說明：

【發明所屬之技術領域:J 本發明係為一種墨水筆内之小型墨水輸送件。 【先前技術3 5 ❹ 10 15 Ο 20 發明背景 喷墨印表機墨水筆的實體尺寸將直接地影響印表機尺 寸及成本(墨水筆亦常稱為墨水£或喷墨列印頭總成）。部分 高階辦公室印表機的較大型較高效能喷墨筆係需要廣泛的 結構及致動器來將筆妥當地定位於印表機中，而增大印表 機尺寸及成本。較高效能墨水筆中之墨水輸送系統中的墨 水過濾及壓力調節組件係為筆中的部分最龐大組件。這些 組件被嵌入筆的體部中且因此構成筆尺寸的一大部分。藉 由降低墨水過濾或壓力調節組件或兩者的尺寸，可顯著地 降低筆的尺寸。 t發明内容3 依據本發明之一實施例，係特地提出一種用於一喷墨 印表機之墨水筆，包含：一墨水過濾室；一壓力調節器室， 其沿著一經過該筆的墨水流路徑位於該墨水過濾室下游； 一壓力調節器，其位於該壓力調節器室中；一濾器，其位 於該墨水過滤室中；一前往該墨水過濾室之入口，其沿著 該墨水流路徑位於該濾器上游；及一從該墨水過濾室至該 壓力調節器室之出口’其沿著該墨水流路徑位於該濾器下 游以使自該入口流至該出口之墨水穿過該濾器。 依據本發明之一實施例’係特地提出一種用於一喷墨 5 200932556 印表機之墨水筆，包m水固持室，其中具有一 ，器而將該第_墨水固持室分離成—上游次室及一下游次 至，一墨水人口，墨水可經由其紅該第—墨水固持室的 “上游人至中’―第二墨水固持室，其位於該第一墨水固 持室下游；及'墨水流通道，其連接該第-墨水固持室的 該下游次室與該第二墨水固持室。 依據本發明之一實施例，係特地提出一種實行於一用 ^一喷墨墨水筆巾的墨水輸送系統中之方法該方法包 3以第壓力將墨水泵送至一第一室中；過濾該第一 10 室中之墨水；獅性容許_瀘的墨水從該第一室流至一 第一室中，及以一低於該第一壓力的第二壓力將墨水泵送 出該第二室至一列印頭。 依據本發明之一實施例，係特地提出一種用於分離地 射出兩墨水之墨水筆，該墨水筆包含：―第一墨水過漉室， 15其設置於-不可滲透墨水之障壁的一第一側上；一第一渡 盗’其位於該第一墨水過濾室中；一第二墨水過慮室，其 β又置於與雜壁的該第—側相對之該障壁的一第二側上； -第二遽器’其位於該第二墨水過渡室中；U力調 節器室，其設置於該障壁的該第二側上；一第一壓力調節 20器，其位於該第一壓力調節器室中；一第二壓力調節器室， 其設置於該障壁的該第一側上；一第二壓力調節器，其位 於該第二壓力調節器室中；-第-墨水入口，墨水可經由 其進入該第-渡器上游之該第一墨水過渡室；一第二墨水 入口，墨水可經由其進入該第二濾器上游之該第二墨水過 200932556 ❹ 10 15 ❹ 20 濾室；一經過該障壁之第一墨水流通道，其連接該第一墨 水過濾室與該第一壓力調節器室，該第一墨水流通道設置 於該第一濾器下游；一經過該障壁之第二墨水流通道，其 連接該第二墨水過濾室與該第二壓力調節器室，該第二墨 水流通道設置於該第二濾器下游；一第一流控制閥，其可 操作以回應於該第一壓力調節器室中的壓力變化來開啟及 關閉該第-墨水流通道；一第二流控制闕，其可操作以回 應於該第二壓力調節器室中的壓力變化來開啟及關閉該第 一墨水"IL通道，一第一列印頭，其位於該第一壓力調節器 室下游且與之操作性連接；及一第二列印頭，其位於該第 二壓力調節器室下游且與之操作性連接。 圖式簡單說明 第1圖為顯示-噴墨印表機的方塊圖； 第2圖為顯示-墨水筆的一示範性實施例之方塊圖； 第3圖為-墨水筆的一示範性實施例之正視圖； 第4圖為第3圖所示的墨水筆之分解立體圖； 第5圖為第3及4圖的墨水筆中之筆體部的立體圖； 第6圖為第3及4圖所示的墨水筆 取之正剖視圖； 第7圖的線6-6所 第7圖為第3及4圖所示的墨水筆之筆 線7-7所取之平面剖視圖； 化 ' Ρ圖為—遽器框架的—示範性實施例之正視圖； 第9圖為-習知攄器框架的正視圖； 第_為-習知墨水筆的正視圖。 7 200932556 C ΙΛΓ' 描述 本發明的實施例係被發展用來降 線式，，喷墨墨水筆的尺寸。s + ο政此偏離轴 5 15 20 及-喷墨印表機h 將參照偏離輪線式墨水筆 噴墨P表機來描述本發明的示範性 發明的實施例不限於下文描 。”、、而，本 矣媳。-T其4· 顯不之不範性墨水筆或印 β及實仃其他形式、細節及實施例。因此，不 =文描述視為限制住由申請專利範圍所界定之本發明 參照第1圖，喷墨印表機10包括一列印頭12、— 應部14、一幻6、一列印媒體運送機構18及 ^水供 控制器2〇。第！圖的列印頭u概括代表一或多個表機 於將墨水滴射出至一頁或條的列印媒體2 2上之相J印頭及用 械及電性組件。一典型熱喷墨列印頭包括一嗔哥聯的機 該喷嘴板係陣列式設有墨水射出喷嘴及形成在嘴板，其中 水射出噴嘴後方的積體電路晶片上之發射電阻。又位於墨 出喷嘴通常沿著噴嘴板被陣列式設置於直行中° 。墨水射 操作性連接至印表機控制器20及墨水供應部u各列印碩 印表機控制器20選擇性增能發射電1¾器，a 操作中， 被增能時，一蒸氣泡形成於墨水汽化室 π電阻器 Τ，而將〜 射出經過一噴嘴至列印媒體22上。一壓番f ' 墨東滴 ι Μ印碩中， 壓電元件而非發射電阻器自一喷嘴射出墨水。靠’使用 設置之壓電元件被迫很迅速變形以將墨水射出緩近噴嘴所 一墨水室24及列印頭12常被~起容著κ <過嘴嘴。 墨水筆26 8 200932556 5 〇 10

15 Q 20 中’如第1圖的虛線所示。墨水自墨水供應部14經由墨水室 24流至列印頭12。諸如可讓墨水隨著消耗自一遠端可再充 填式墨水供應部14被更新的墨水筆26等之墨水筆有時係稱 為‘‘偏離軸線式”筆。墨水室24概括代表筆26中的一或多個 墨水室24，墨水在其前往列印頭12的路上穿過墨水室24。 s如’如下述，墨水可在抵達列印頭之前穿過一過遽室及 壓力s周節室。印表機1〇包括橫跨列印媒體22寬度之一系 列的靜態墨水筆26。或者，印表機10可包括—或多個墨水 筆％，墨水筆26在一可移式滑架上來回掃描橫越媒體^寬 度。媒體運送件18使列印媒體22縱長地前進經過列印頭 “對於靜態筆26，媒體運送件18可使媒體22連續地前進 經過列印頭12。對於一掃描筆26,媒體運送件以可使媒體 22增量地前進經過筆26，當每個刈幅被列印即停止並然後 使媒體22前進以供列印下個刈幅。 控制器20自-電腦或其他主機裝置28接收列印資料並 將该資料處理成印表機控制資訊及影像資料。控制器2〇控 制滑架的運動’及如果存在之媒體運送件。如上述，控制 器20電性連接至列印頭12以增能發射電阻器將墨水滴射出 至媒體22上。藉由協調筆26及媒體22與墨水滴射出之相對 位置’控制㈣根據從主機裝置28接收的列印資料在媒體 22上產生所想要的影像。 第2圖為顯不—墨水筆26的一示範性實施例之方塊 圖。參照第2圖’墨水經由—人口32自—分離的墨水供應部 (未圖示)錄送至筆26中的—顧㈣内。墨水在流入-調 9 200932556 節器室36内之前穿過過濾室30中的一濾器34(第1圖的墨水 室24譬如可包括來自第2圖所示墨水筆26的實施例之一過 濾室30及一調節器室36)。墨水自調節器室36流至列印頭12 在其中墨水可如上述被射出至列印媒體上。許多喷墨印表 5 機中，墨水以一略微負壓力（真空）流至列印頭以當列印頭未 被啟動時控制經過墨水射出喷嘴之墨水的自由流。若無此 負壓力’墨水可能自喷嘴洩漏或“淌流’’。因此，室36中的 一壓力調節器38將室36中的壓力維持在一所想要負壓力範 圍内。熟習偏離轴線式喷墨列印技藝者所熟知之多種不同 1〇類型的壓力調節器可被改用於筆26中。因此，壓力調節器 38概括代表任何適當的壓力調節器。譬如，惠普公司 (Hewlett-Packard)銷售的邊緣線科技列印產品（Edgeline Technology printing products)之墨水筆所使用的彈簧袋型 壓力調節器可改用作為筆26中的壓力調節器38。 15 第3至7圖顯示可用來作為第1及2圖的方塊圖所示的筆 26之一墨水筆4〇的一示範性實施例。第3圖為筆4〇外部之正 視圖。第4圖為墨水筆4〇的分解立體圖。第5圖為顯示筆體 部的内部設計之立體圖，而第6及7圖分別為墨水筆40的正 視及平面剖視圖。首先參照第3至4及6圖，筆4〇包括一下外 20部殼體42、一上外部殼體44、及一覆蓋件或蓋46。列印頭（未 圖不）被容置於下殼體42中以使列印頭噴嘴板48(第ό圖）沿 著筆40底部被曝露將墨水滴50(第6圖）射出至紙或其他列印 媒體52(第6圖）上。筆4〇的體部54被容置於上及下殼體42及 44内，如第6圖的剖視圖所見。 200932556 5 ❹ 10 15 ❹ 20 現在參照第4至7圖’所顯示的墨水筆40之示範性實施 例係構形為可接收及射出兩不同墨水。筆體部54被一中央 障壁58縱長地分成單元56A及56B。第4圖之筆40的分解立 體圖係觀看至筆體部單元56A的入口側（其為單元56B的出 口側）中，而第5圖的筆體部54之細部立體圖則觀看至筆體 部單元56B的入口側（其為單元56A的出口側）中。墨水流過 各筆體部單元56A及56B至一分離的列印頭。當墨水筆4〇裝 設於一印表機中時，墨水入口琿60A及60B連接至一偏離轴 線式墨水供應部及果送系統（第3至7圖未顯示），諸如第1圖 的方塊圖所示之一墨水供應部14及泵16。墨水被系送經過 入口埠60A及60B進入對應的過濾室62A及62B内，其被一覆 蓋板63A及63B所包圍（第4圖）。 一滤器64A、64B在各過滤室62A、62B中被支擇於—渡 器框架66A、66B上。各滤器框架66A、66B被定位於室62A、 62B中而具有一面對中央障壁58之入板面67A、67B及一出 板面68A、68B。各濾器64A、64B被支撐於濾器框架66A、 66B的入板及出板面67A/68A、67B/68B上。因此，各渡器 室62A、62B被滤器64A、64B分成兩次室--外部/上游次 室70A、70B及一内部/下游次室72A、72B。

各墨水入口埠60A、60B開設至過濾室62A、62B的外部 次室70A、70B中。一經過障壁58至壓力調節器室76A、76B 之通道74A、74B係設置於各過濾室62A、62B的一角落。各 濾器框架66A、66B的角落中之一開口 78A、78B係使各通道 74A、74B曝露於内部次室72A、72B。經由入口埠60A、60B 11 200932556 泵送至外部次室70A、70B中之墨水係穿過濾器64A、64B - 進入内部次室72A、72B中且然後經過開口 78A、78B及通道 74A、74B進入調節器室76A、76B中。自入口埠6〇a經過筆 單元56A至調卽器室76A之墨水流係以第7圖的箭頭8〇顯 5示。一内部障壁82係分離A單元過濾室62Λ與B單元調節器 室76B。一内部障壁84分離B單元過濾室62B與A單元調節器 ’ 室 76A。 一位於各調節器室76A、76B中之壓力調節器86A、86B 係控制從過濾室62A、62B經過通道74A、74B至室76A、76B 0 10中、及離開室76A、76B經過出口 88A、88B至對應列印頭之 墨水流。各壓力調節器86A、86B係包括或操作性耦合至一 流控制閥89(第6及7圖）’流控制閥89回應於調節器室76A、 76B中的壓力變化來開啟及關閉各通道74A、74B。當墨水 自筆40射出時’調節器室76A或76B(或兩者）中之墨水供應 15 部被耗盡且室76A、76B内側的壓力下降。當室壓力降至低 ' 於一預定低壓力低限值時’壓力調節器86A、86B開啟流控 制閥89(或如果閥89被偏壓朝向開啟位置則容許閥89開 © 啟），讓墨水得以從加壓過滤室62A、62B進入調節考室 76A、76B。當充足的墨水已進入室76A、76B使壓力升高至 20 一預定高壓力低限值時，壓力調節器86A、86B關閉流閥 89(或如果閥89被偏壓朝向關閉位置則容許閥89關閉）以停 止進入室76A、76B中之墨水流。上述壓力調節器及流閥為 熟習喷墨列印技術者所熟知且因此不予詳細顯示或描述。 雖然各壓力調節器86A、86B概括描繪為包括一可擴張式/ 12 200932556 可壓折式調節器9〇A、90B及一經擴張剛性覆蓋件92A、 92B，可使用任何適當的壓力調節器。譬如，且如上述， HP的邊緣線科技印表機之墨水筆中所使用的彈簧袋型壓力 調節器係可改用作為筆40中的壓力調節器86A及86B。 5 ❹ 10 15 ❹ 20 已發現可藉由將一過濾室設置於壓力調節器室上游及 使墨水濾器相對於壓力調節器移往上游來實質地降低一偏 離軸線式墨水筆的尺寸，如第2及3至7圖所示。一使墨水在 壓力調節器下游被過濾之習知筆中，移動墨水經過濾器之 壓力係受限於列印頭中之墨水滴產生器的泵送作用產生之 壓力，通常只有1至2吋水柱。此較低壓力需要一較大濾器 讓墨水流得以通至列印頭。當墨水在壓力調節器上游被過 濾時，如此處所述，可使用通常psi (28至277吋水柱） 的墨水供應部入口壓力將墨水驅過濾器。因此，比起較低 壓力調節器室而言，過濾室係為一較高壓力室。遠為較高 的過濾室壓力可准許具有一遠為較小的濾器以讓所想要的 流通往列印頭。 上述的邊緣線科技筆中，如此處所述將筆重組係可使 所想要的過濾面積從25平方公分(cm2)降低至約6 5平方公 分且筆經過其完整動作範圍所佔用的總筆容積最多降低達 50%而仍可維持適當墨水流。對於丨至1〇磅每平方吋(psi)的 入口壓力，已顯示一諸如上述的筆4〇等筆中之一6 5平方公 分濾器可准許具有超過100公撮/分鐘之墨水流，大於15的 流率過濾面積比（使用上述流及面積單位）。相反地，一習知 邊緣線科技筆只輸送約為3的流率過濾面積比，准許具有經 13 200932556 過一25平方公分濾器之約75公撮/分鐘墨水流。 可藉由比較第8及9圖所示的濾器框架及藉由比較第3 及10圖所示的墨水筆而容易地得知差異量值。首先參照第8 及9圖，濾器框架66B顯示於第8圖中且一對應的習知濾器框 5 架標為編號94,來自一邊緣線科技墨水筆。各濾器框架66B 及94的尺寸成比例。不只濾器框架66B中的過濾/流面積96 遠小於濾器框架94的過濾/流面積98，而且濾器框架66B的 整體尺寸只是習知濾器框架94整體尺寸的一小比例。濾器 框架尺寸降低的複合效應顯示於第3及10圖成比例所示的 10 筆40及100中。參照第3及10圖，第10圖所示之一使用來自 第9圖的濾器框架9 4之習知邊緣線科技墨水筆10 0幾乎係為 第3圖所示之一使用示範性新濾器框架66A及66B及上述示 範性新流組態的示範性新墨水筆40的兩倍高度、且略微更 長。雖然墨水流率過濾面積比將依據筆的墨水容積壽命、 15 將墨水輸送至筆的可取得壓力、輸送管尺寸、過濾媒體的 密度、及墨水的潔淨度及黏度而變，在諸如惠普公司邊緣 線科技印表機中所用者等許多較大較高效能喷墨筆中可預 期達成至少15的墨水流率過濾面積比。 如此描述開始所提及，上述及圖示的示範性實施例係 20 示範而非限制本發明。可產生及實行其他形式、細節及實 施例。因此，不應將上文描述視為限制住由申請專利範圍 所界定之本發明的範圍。 【圖式簡單說明】 第1圖為顯示一喷墨印表機的方塊圖； 200932556 第2圖為顯示一墨水筆的一示範性實施例之方塊圖； 第3圖為—墨水筆的一示範性實施例之正視圖； 第4圖為第3圖所示的墨水筆之分解立體圖； 第5圖為第3及4圖的墨水筆中之筆體部的立體圖； 5 第6圖為第3及4圖所示的墨水筆沿著第7圖的線6-6所 取之正剖視圖； 第7圖為第3及4圖所#的墨水筆之筆體部沿著第6圖的 線7-7所取之平面剖視圖；

第8圖為-渡器框架的一示範性實施例之正視圖； 10 第9圖為-習知濾、H框架的正視圖； 第10圖為一習知墨水筆的正視圖。 【主要元件符號說明】 10…噴墨印表機 12…列印頭 14…墨水供應部 16…泵 18…列印媒體運送機構 20…電子印表機控制器 22…列印媒體 24…墨水室 26,40…墨水筆 28…主機裝置 30,62A，62B...過遽室 32“.入口 34,64A，64B...濾器 36…調節器室 38,86A，86B…壓力調節器 42…下外部殼體 44…上外部殼體 46…覆蓋件或蓋 48···列印頭喷嘴板 …墨水滴 52…紙或其他列印媒體 54…筆體部 15 200932556 56Α，56Β···筆體部單元 78A,78B."開口 ' 58…中央障壁 80…箭頭，墨水流 60Α，60Β···墨水入口蜂 82,84…内部障壁 63Α，63Β·"覆蓋板 88A，88B···出口 66Α,66Β…渡器框架 89…流控制閥 — 67 Α,67Β…入板面 90 A,90B…可擴張式/可壓折 68Α,68Β···出板面 70 A JOB…外部/上游次室 式調節器 ❹ 92A,92B…經擴張剛性覆蓋件 72A,72B···内部/下游次室 94…習知濾器框架 74A/74B…通道 100…使用濾器框架94之習 76A，76B···壓力調節器室 知邊緣線科技墨水筆 16

Claims (1)

1. 200932556 十、申請專利範圍： 1. 一種用於一噴墨印表機之墨水筆，包含： 一墨水過濾室； 5 ❹ 10 15 Ο 20 一壓力調節器室，其沿著一經過該筆的墨水流路徑 位於該墨水過濾室下游； 一壓力調節器，其位於該壓力調節器室中； 一濾器’其位於該墨水過濾室中； —前往該墨水過濾室之入口，其沿著該墨水流路徑 位於該濾器上游；及 —從該墨水過濾室至該壓力調節器室之出口，其沿 著該墨水流路徑位於該濾器下游以使自該入口流至該 出口之墨水穿過該濾器。 2·如申請專利範圍第1項之墨水筆，進—步包含一列印 頭，該列印頭操作性連接至該壓力調節器室以使墨水可 從該壓力調節器室流至該列印頭。 3·如申請專職圍第i項之墨水筆，進—步包含一流控制 閥，該流控制閥可操作以回應於該壓力調節器室中的壓 力變化來開啟及關閉該出口。 4·—種用於一喷墨印表機之墨水筆，包含： 第墨水固持至，其中具有一遽器而將該第一墨 水固持室分離成一上游次室及一下游次室； 一墨水入口，墨水可經由其流入該第一墨水固持室 的該上游次室中； 一第二墨水固持室，其位於該第一墨水固持室下 17 200932556 游；及 一墨水流料’其連接該第—墨糊持室的該下游 次室與該第二墨水固持室。 5·如申請專利範圍第4項之墨水筆，進—步包含·· 一壓力調節器，其位於該第二墨水固持室中； 一流控糊，其可操作以回應於該第二墨水固持室 中的麼力變化來開啟及關閉該墨水流通道；及 、一列印頭，其位於該第二墨水轉室下游且與之操 作性連接。 10 20

   5· 一種實行於-用於-喷墨墨水筆中的墨水輸送系統中 之方法，該方法包含： 以一第一壓力將墨水泵送至一第一室中； 過濾該第一室中之墨水； 選擇性容許經過濾的墨水從該第一室流至一第二 室中；及 一

   以-低於該第-麼力的第二壓力將墨水果送出該 第二室至一列印頭。 7.如申請專利範圍第6項之方法，其中該第一壓力位於】至 1㈣每平分忖(psi)的範財且該第二壓力位於】至2对 水柱的範圍中。 如申請專利顧第6項之方法，其中該第-壓力位則至 10碎每平分物si)的範圍中，且過渡該第—室中之墨水 係包含錢該墨水被過濾通過的—面積（以平方公分測 量）更大至15倍之-流率（以公撮/分鐘測量）來過遽墨 18 200932556 水。 9. 一種用於分離地射出兩墨水之墨水筆，該墨水筆包含： 一第一墨水過濾室，其設置於一不可滲透墨水之障 壁的一第一側上； 5 一第一濾器，其位於該第一墨水過濾室中； _ 一第二墨水過濾室，其設置於與該障壁的該第一側 • 相對之該障壁的一第二側上； 一第二濾器，其位於該第二墨水過濾室中； 〇 一第一壓力調節器室，其設置於該障壁的該第二側 10 上； 一第一壓力調節器，其位於該第一壓力調節器室 中； 一第二壓力調節器室，其設置於該障壁的該第一側 上； 15 一第二壓力調節器，其位於該第二壓力調節器室 中； ® 一第一墨水入口，墨水可經由其進入該第一濾器上 游之該第一墨水過濾室； 一第二墨水入口，墨水可經由其進入該第二濾器上 20 游之該第二墨水過濾室； 一經過該障壁之第一墨水流通道，其連接該第一墨 水過濾室與該第一壓力調節器室，該第一墨水流通道設 置於該第一濾器下游； 一經過該障壁之第二墨水流通道，其連接該第二墨 19 200932556 水過濾室與該第二壓力調節器室，該第二墨水流通道設 置於該第二濾器下游； 一第一流控制閥，其可操作以回應於該第一壓力調 節器室中的壓力變化來開啟及關閉該第一墨水流通道； 5 —第二流控制閥，其可操作以回應於該第二壓力調 節器室中的壓力變化來開啟及關閉該第二墨水流通道； 一第一列印頭，其位於該第一壓力調節器室下游且 與之操作性連接；及 一第二列印頭，其位於該第二壓力調節器室下游且 10 與之操作性連接。 10.如申請專利範圍第9項之墨水筆，其中： 該第一墨水過濾室及該第二壓力調節器室設置為 沿著該障壁的該第一側彼此縱向相鄰但流體性地彼此 隔離，且該第二墨水過濾室及該第一壓力調節器室設置 15 為沿著該障壁的該第二側彼此縱向相鄰但流體性地彼 此隔離；及 該第一墨水過濾室及該第二墨水過濾室設置為橫 越該障壁彼此側向相鄰，且該第一壓力調節器室及該第 二壓力調節器室設置為橫越該障壁彼此側向相鄰。 20