专利名称：喷墨匣装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种喷墨匣装置，特别涉及一种向任一喷墨笔(ink-jet pen)提供储存墨水及喷出墨水的装置，能自动调节内外压力差，防止墨水从喷墨头渗出。
在喷墨印刷(ink-jet print)中，常见的墨水控制方式例如运用热泡式(heat bubble)或压电波(piezoelectric wave)的喷墨匣来控制墨水的输出。其中，热泡式喷墨匣的喷墨头具有一个薄膜电阻，当薄膜电阻被加热后可使微量的墨滴瞬间汽化，而墨滴蒸发后的快速膨胀可使少量墨水通过喷墨头的喷射口，而印至待打印的纸面上。虽然可有效地从喷墨匣的贮墨水槽内获得墨水而喷出墨滴，但是仍需具有一控制机制，以使得喷墨头在未作用时墨水不会渗出喷墨头。
此种控制机制通常是通过在喷墨头提供轻微的负压(backpressure)，以防止墨水渗出喷墨头而达成，而负压是指在贮墨水槽中形成部分真空，在量度负压时以正值表示，所以负压的增加代表贮墨水槽内的真空度提高。
在喷墨匣的设计中，一般必须考虑的因素为1、通过调节负压的作用，平衡贮墨水槽与环境间的压力，且负压也不能过大而导致喷墨头无法克服负压而使墨滴无法喷出，造成供墨不畅的情形，或使得喷出的墨滴大小改变，结果影响打印质量。
2、贮墨水槽内的负压必须能够随外界环境压力的变化而调节，以保持负压在适当的范围内。例如当外界环境压力降低时，相对地要使墨水不漏出喷墨头的负压值便较大。
3、贮墨水槽的操作效应(operating effect)也会影响贮墨水槽内的负压，例如当贮墨水槽内的墨水持续消耗，将使得槽内的负压值升高，若不对负压适当的加以调节，将逐渐受负压太大的影响，最后甚至完全无法喷出墨水。
在目前的技术中，调节贮墨水槽内负压是由一种置放于贮墨水槽内，称为调节器(accumulator)的机制来完成，此调节器一般为一个弹性气袋，通过调节器的动作，在其最大容量及小容量之间变动，进而令贮墨水槽的容积改变，而调节负压的变化。
图1为美国专利第5409134号所披露的配置有一调节器20的喷墨匣1的结构。喷墨匣1包括有一贮墨水槽10，贮墨水槽10由一刚性结构11所构成；一喷墨头30装置位于贮墨水槽10的底部，使墨水40可自贮墨水槽10经由喷墨头30而打印至纸面上；调节器20置于贮墨水槽10中，主要包括一簧片21a、21b；一气袋22a、22b，分别由两片薄的活动片23、24所包围而成；一支撑件25，用以连接袋子22a、22b，并且提供通气口12使空气进入气袋22a、22b。支撑件25上安装有一轮网26，并用一定位梢27将气袋22a、22b连同簧片21a、21b固定于刚性结构11。此外一通气条片28置于活动片23、24之间，使得自通气口12流入的气体得以进入气袋22a、22b。当贮墨水槽10注满墨水40后，通过调节器20的作用，使贮墨水槽10内形成一最小负压，用以在喷墨头30处在静止状态下防止墨水40从喷墨头30漏出。
当喷墨匣1打印时，墨水40会逐渐消耗，同时也造成贮墨水槽10内的真空度提高，负压增加，此时气体会自通气条片28流入气袋22a、22b内，而令气袋22a、22b膨胀，于是减少了贮墨水槽10的容积，因此便使得贮墨水槽10内负压的增加效应得到抑制。其次请参照图2，当外界环境压力降低时(例如喷墨匣1处在空运的过程)，簧片21a、21b将压迫气袋22a、22b，导致气袋22a、22b收缩(即内存的气体因外力而被排出)，使得贮墨水槽10的容积增加，因此贮墨水槽10内的负压将不会因为外界环境压力降低而降低，墨水40也就不会自喷墨头30渗出。
本实用新型的主要的目的即是要提供一种喷墨匣装置，不需任何阀体且构造精简，即可达到墨水自动补墨的目的，并且在外界环境压力下降时，可利用调节储压室内墨水的上升高度来达到自动调节喷墨腔内压力的目的，防止墨水由喷墨头渗出。
本实用新型的喷墨匣装置是用于向任一喷墨笔提供储存墨水及喷出墨水的装置，其包含有一贮墨水槽，用于储存墨水，并供给喷印作业所需的墨水，一喷墨头，使墨水喷出以进行喷印作业；一喷墨腔，储备并供给喷墨头所需的待命墨水，待命墨水的液位常保持低于贮墨水槽的墨水液位；以及一储压室，连通贮墨水槽的低液位处，并且透过高于贮墨水槽的墨水液位的一溢流口与喷墨腔连通，进行喷印作业时，贮墨水槽所储存的墨水可溢漫过溢流口而补充至喷墨腔，反之，在常态未进行喷印作业时，则维持有一墨水液柱高于贮墨水槽的墨水液位，用以平衡贮墨水槽与喷墨腔的压力，并防止墨水渗漏出喷墨头。
该贮墨水槽包含有一刚性结构，是主要用来储存墨水的结构，并由刚性材料组成；一通气口，位于刚性结构上方，可使外界环境的气体进入，以达到调节贮墨水槽内压力的目的；该贮墨水槽的该刚性结构上方的该通气口为一单向透气膜，该单向透气膜可以提供气体单方向的流通，在无压力变化时该墨水无法从该贮墨水槽通过该单向透气膜到达外界环境。
该贮墨水槽至少包含有一膜状平板，该膜状平板由膜状材料所组成，该贮墨水槽内的压力下降时，该膜状平板产生变形向该贮墨水槽内挤压，以使该贮墨水槽能继续供墨；以及一刚性结构，该刚性结构具有一侧开口，并在该开口上连接该膜状平板，是主要用来储存该墨水的结构。
该喷墨腔的该溢流口为一止回阀(check valve)，仅容许该墨水单方向从该储压室通过该止回阀到达该喷墨腔。
该喷墨腔内还包含有一储存室，用于在该喷墨匣倒置时储存该墨水，预防回流至该储压室。
该喷墨头可以为利用一外施压力推动该墨水的装置，以促使该墨水喷出。
该喷墨头可以为利用一外部加热使该墨水汽化的装置，以促使该墨水喷出。
该贮墨水槽、该储压室以及该喷墨腔在同一容器内，且该容器内部被二隔板分开而构成。
喷印作业的墨水由贮墨水槽提供，墨水经由墨水连通道与储压室相连接，而储压室内墨水液柱的高度高于贮墨水槽内墨水的高度，墨水再由储压室经溢流口溢漫至喷墨腔，最后再由喷墨头喷出墨水，达到打印的目的。本实用新型主要是利用储压室内墨水上升高度的容量与墨水室内墨水容量间的重力平衡来形成自动补墨及调节压力差的目的。
本实用新型的喷墨匣装置的效果为1、不需任何阀体且构造精简，即可达到墨水自动补墨的目的。
2、当外界环境压力下降时，可以利用储压室内墨水上升高度的调整以达到自动调节喷墨腔内压力的目的，防止待命墨水由喷墨头渗出。
有关本实用新型的详细内容及技术，现结合
如下图1为现有技术的喷墨匣的气袋因贮墨水槽内负压增加而膨胀的示意图图2为现有技术的喷墨匣的气袋因周围环境压力降低而收缩的示意图。
图3为在一连通管之一侧抽气造成液柱差的示意图；图4为从一喷墨管的一抽气口抽气的示意图；图5为本实施例喷墨匣的实施例的结构示意图；图6为本实施例喷墨匣的另一实施例的结构示意图。
本实用新型的喷墨匣装置是主要用来储存及喷出墨水的装置，不需任何阀体且构造简单，即可达到墨水自动补墨的目的。图3为在一连通管7之一侧抽气造成液柱差的示意图，亦为本实用新型的原理之一。
将墨水40置于一两端开口的U型连通管7内，根据连通管原理，连通管左管70a内液柱高度等于连通管右管70b内液柱高度(如图中心线位置所示)；若对连通管右管70b实施抽气，如箭头方向a，即减低连通管右管70b开口上方的压力，则为了达到压力平衡，连通管右管70b的液柱高度会高于连通管左管70a的液柱高度，且连通管右管70b上升的液柱高度h会等于连通管左管70a下降的液柱高度h。
图4为从一喷墨管8的一抽气口82抽气的示意图，为本实用新型的原理二。
将墨水40置于一喷墨管8内，喷墨管8包括有一喷墨腔81，为喷墨管8的主体，用来储存墨水40，在喷墨腔81下方形成一口径缩小的喷嘴部83，喷嘴部83的下方具有一喷墨口84，用来喷墨；另在喷墨腔81的一侧具有一抽气口82，以供抽气时使用。
在常态，因为墨水40本身的重量会造成墨水40经由喷嘴部83的喷墨口84而渗出，因此，在抽气口82实施抽气，如箭头方向b，即减低喷墨腔81内的压力，如此，喷墨腔81内的压力加上墨水40的自重等于外界环境的压力时(暂不考虑表面张力)，则达到压力平衡，墨水40不会经由喷墨水84而渗出。
图5为本实用新型的喷墨匣1装置的结构示意图，如图所示，其包括有一贮墨水槽10，用于储存墨水40，并供给喷印作业所需的墨水40，其中，贮墨水槽10包含有一刚性结构11，是主要用来储存墨水40的结构，并以刚性材料组成；一通气口12，位于刚性结构11上方，可使外界环境的气体进入，以达到调节贮墨水槽10内压力之目的；通气口12可以为一单向透气膜，该单向透气膜可以提供气体单方向的流通，在无压力变化时墨水40无法由贮墨水槽10通过单向透气膜至外界环境；一喷墨头30，使墨水40喷出以进行喷印作业；喷墨头30可以为一利用一外施压力的装置(例如使用一压电式元件(piezoelectricelement))来推动墨水40，或为一利用一外部加热的装置(例如使用一热产生器(heat generator))来使墨水40汽化，以促使墨水40喷出；一喷墨腔50，储备并供给喷墨头30所需的待命墨水41，待命墨水41的液位常保持低于贮墨水槽10的墨水液位，其中还包含有一储存室51，用于喷墨匣1倒置时，以储存待命墨水41，预防回流至储压室60；一储压室60，以一墨水连通道13连通贮墨水槽10的低液位处，并且透过高于贮墨水槽的墨水液位的一溢流口61与喷墨腔50连通，进行喷印作业时，贮墨水槽10所储存的墨水40可溢漫过溢流口61而补充至喷墨腔50，反之，在常态未进行喷印作业时，则维持有一墨水液柱高于贮墨水槽10的墨水液位，用以平衡贮墨水槽10与喷墨腔50的压力，并防止待命墨水41渗漏出喷墨头30。
其中，溢流口61具有单向流通的功能，可以为一单向透气膜，以提供墨水40单方向的流通，在无压力变化时墨水40无法由储压室60通过单向透气膜至喷墨腔50；或可为一止回阀(check valve)，仅容许墨水40单方向由储压室60通往喷墨腔50。
喷墨匣1的结构将实用新型的原理一与原理二结合实施，亦即由一喷墨管8的一抽气口82抽气，此抽气口82连接于一连通管7的连通管右管70b，通过抽气而造成液柱差。其中，贮墨水槽10与储压室60的设计相当于连通管7，而喷墨腔50的设计则相当于喷墨管8。
喷印作业时，墨水40由贮墨水槽10提供，墨水40经由墨水连通道13与储压室60相连接，而储压室60内墨水40的高度高于贮墨水槽10内墨水40的高度，墨水40再由储压室60经溢流口61与喷墨腔50相连，再由喷墨头30喷出墨水40，达到打印的目的。
此一喷墨匣1的动作原理可分为1、不喷墨时，喷墨腔50中待命墨水41的重力会拉动储压室60中墨水40的上升高度，而喷墨腔50中的待命墨水41与储压室60内墨水40的上升高度两容量相等。
2、喷墨时，喷墨头喷出待命墨水41使待命墨水41体积减少，但此喷墨腔50为刚性体，故会在喷墨腔50中形成一负压，此负压会吸引墨水40，进而由储压室60提供墨水40经由溢流口61溢到喷墨腔50内，待两处墨水40重力达到平衡后，进墨停止。
如此，即可利用简单的结构以达到喷墨匣1供应墨水40及喷出待命墨水41的目的。另外，当外界环境压力下降时，可以利用调节储压室60内墨水40的上升高度以达到自动调节喷墨腔50内压力之目的，防止待命墨水41由喷墨头30渗出。
实施例二图6为本实用新型喷墨匣1装置的另一结构示意图，如图所示，其包括有一贮墨水槽10，用于储存墨水40，并供给喷印作业所需的墨水40，其中，贮墨水槽10包含有一膜状平板14，由膜状材料所组成，贮墨水槽10内的压力下降时，膜状平板14产生变形向贮墨水槽10内挤压，以使贮墨水槽10能继续供应墨水40；一刚性结构11a，具有一侧开口，并在开口上连接膜状平板14，是主要用于储存墨水40的结构；一喷墨头30；一喷墨腔50，其中包含有一储存室51；以及一储压室60，其中包含有一溢流口61。
其中，贮墨水槽10由刚性结构11a和膜状平板14所构成，当贮墨水槽10内的墨水40经由墨水通道13流进储压室60内时，贮墨水槽10内的墨水量减少，其负压增加，即贮墨水槽10内部压力小于外界环境压力，为了抵抗负压使墨水40仍能流入储压室60内，则膜状平板14受到外界气体挤压而减少贮墨水槽10内气体体积以达到压力平衡，如此达到继续供应墨水40的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非用于限定本实用新型，任何本领域的技术人员在本实用新型的范围内所做的改进或替换并具有相同效力者，应被视为属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种喷墨匣装置，主要用来储存及喷出墨水，其特征在于，至少包括有一贮墨水槽，该贮墨水槽用于储存该墨水，并供给喷印作业所需的该墨水；一喷墨头，该喷墨头使该墨水喷出以进行喷印作业；一喷墨腔，该喷墨腔储备并供给该喷墨头所需的待命墨水，该待命墨水的液位常保持低于该贮墨水槽的墨水液位；以及一储压室，该储压室是连通该贮墨水槽的低液位处，并且透过高于该贮墨水槽的墨水液位之一溢流口与该喷墨腔连通，进行喷印作业时，该贮墨水槽所储存的该墨水可溢漫过该溢流口而补充至该喷墨腔，反之，在常态未进行喷印作业时，则维持有一墨水液柱高于该贮墨水槽的墨水液位，用以平衡该贮墨水槽与该喷墨腔的压力，并防止该待命墨水渗漏出该喷墨头。
2.如权利要求1所述的喷墨匣装置，其特征在于，该贮墨水槽至少包含有一刚性结构，该刚性结构主要用来储存该墨水，并以刚性材料组成；以及一通气口，该通气口位于该刚性结构上方，可使外界环境的气体进入，以达到调节该贮墨水槽内压力的目的。
3.如权利要求2所述的喷墨匣装置，其特征在于，该贮墨水槽的该刚性结构上方的该通气口为一单向透气膜，该单向透气膜可以提供气体单方向的流通，在无压力变化时该墨水无法从该贮墨水槽通过该单向透气膜到达外界环境。
4.如权利要求1所述的喷墨匣装置，其特征在于，该贮墨水槽至少包含有一膜状平板，该膜状平板由膜状材料所组成，该贮墨水槽内的压力下降时，该膜状平板产生变形向该贮墨水槽内挤压，以使该贮墨水槽能继续供墨；以及一刚性结构，该刚性结构具有一侧开口，并在该开口上连接该膜状平板，是主要用来储存该墨水的结构。
5.如权利要求1所述的喷墨匣装置，其特征在于，该喷墨腔的该溢流口为一单向透气膜，该单向透气膜可以提供液体单方向的流通，在无压力变化时该墨水无法从该储压室通过该单向透气膜到达该喷墨腔。
6.如权利要求1所述的喷墨匣装置，其特征在于，该喷墨腔的该溢流口为一止回阀，仅容许该墨水单方向从该储压室通过该止回阀到达该喷墨腔。
7.如权利要求1所述的喷墨匣装置，其特征在于，该喷墨腔内还包含有一储存室，用于在该喷墨匣倒置时储存该墨水，预防回流至该储压室。
8.如权利要求1所述的喷墨匣装置，其特征在于，该喷墨头可以为一利用一外施压力推动该墨水的装置，以促使该墨水喷出。
9.如权利要求1所述的喷墨匣装置，其特征在于，该喷墨头可以为一利用一外部加热使该墨水汽化的装置，以促使该墨水喷出。
10.如权利要求1所述的喷墨匣装置，其特征在于，该贮墨水槽、该储压室以及该喷墨腔在同一容器内，且该容器内部用二隔板分开而构成。
专利摘要一种喷墨匣装置,是用于向任一喷墨笔提供储存墨水及喷出墨水的装置,并可自动调节内外压力差,防止墨水从喷雾头渗出,其至少包括有:一贮墨水槽、一储压室、一喷墨腔以及一喷墨头,其中储压室连通贮墨水槽的低液位处,并且透过高于贮墨水槽墨水液位的溢流口与喷墨腔连通,进行喷印作业时,贮墨水槽所储存的墨水可溢漫过溢流口而补充至喷墨腔,未进行喷印作业时,则维持有一墨水液柱高于贮墨水槽的墨水液位,并防止待命墨水渗漏出喷墨头。
文档编号B41J2/175GK2385881SQ9924375
公开日2000年7月5日 申请日期1999年8月24日 优先权日1999年8月24日
发明者杨明勋, 陈焕坤, 杨长谋, 宋文港 申请人:威硕科技股份有限公司