CN1600550A

CN1600550A - 负压调节器

Info

Publication number: CN1600550A
Application number: CN 03159439
Authority: CN
Inventors: 邱创先; 林建铭; 杨焜琅
Original assignee: NANODYNAMICS Inc
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2023-09-22
Also published as: CN1311978C

Abstract

一种负压调节器，应用在装有墨水的墨盒中，负压调节器在墨盒形成补气孔洞，并具有截面面积小于其它部分截面面积的颈口，从而使墨水利用毛细力填充在补气孔洞内，作为液气接口，因而在以任一方向置放墨盒时，甚至同时外界空气以气泡形式经补气孔洞，被引入墨盒内部，且等到负压降到适当程度时，因为颈口的截面面积小，毛细力大，所以墨水会回填到颈口，而有效地填充在颈口与补气孔洞邻近墨盒的一端间，防止墨盒外部的空气不当进入墨盒。

Description

负压调节器

技术领域

本发明涉及一种负压调节器，应用在喷墨打印机的墨盒中，以维持墨盒内部的适当负压值。

背景技术

喷墨打印机已经是一种相当可靠且很有效率的打印工具。通常，喷墨打印机具有一个喷墨打印头，可相对于喷印的表面来回移动并喷出墨滴。一个控制系统将喷墨打印头移到适当的位置然后使它喷射墨滴，墨滴落在喷印表面而形成所要的图像或资料内容。这类打印机里面通常使用一种墨水笔(ink pen)，主要包含储存及供应墨水的墨盒及喷墨打印头等两部分。

喷墨打印头多设有多个微孔(orifice)，而每一微孔各有它相连的墨腔(ink chamber)。在操作中，墨水从墨盒导入喷墨打印头的墨腔，然后从微孔中将墨滴喷向所喷印的目标表面。墨盒内的压力若等于大气压力，墨水会从微孔里渗漏，而使喷出的墨滴落点变得不准确，进而影响打印的品质。为解决这一问题，必须在墨盒内维持一个轻微负压(slight back-pressure)，使喷墨打印头在暂停或停止作动时，让墨腔里的墨水不会从微孔里渗出。

下文中，所谓的负压，就是指墨盒内的压力小于外界空气(ambient air)时的压力差值。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里的微孔渗漏。但是如果负压过大，将会使墨水从微孔回流，甚至回流到墨腔，其可能的影响包括：使喷出的墨滴尺寸无法打印或变小，使喷印的品质变差，严重时甚至会使墨滴无法完全喷出。

所以，为了维持正常操作，负压值必须要能经常维持在一个可操作的范围内(operatingrange)。也就是说，负压值必须使之大于可防止墨水从喷墨印表头渗漏的压力值，同时，又必须小于可能妨碍喷印的压力值。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。

现有文献中，负压多由两种装置形成，一种是形成适当负压，另一是将负压维持在适当范围。上述的第一种可以是一个弹性伸缩袋，它通过改变自身的内部体积，在墨盒的使用过程中，使墨盒内形成适当的负压，另一种负压调节器(bubble generator)是设置在墨盒底部的补气孔洞，利用毛细现象形成液气接口以防止外界气体不当进入，而且在墨盒内的负压接近可喷印的最大负压前，也就是由弹性伸缩袋生成的负压在随着喷出墨水量的增加下有可能大幅增加到最大可喷印负压，使少量的外界气体以气泡形式经过补气孔洞，而被引入墨盒内部(外界压力克服毛细现象的作用力)，等负压降到适当程度，再重新建立墨盒与外界气体连通的补气信道——液气接口，以避免过多外界空气的进入。

负压调节器的结构可见美国第4994824号、第5526030号和第5600358号专利案，其中美国第4994824号专利案中所公开的负压调节器，是在墨盒底部开设补气孔洞，以使墨水利用毛细现象汇集在那里，而形成液气接口，在少量的外界空气以气泡形式经补气孔洞，而被引入墨盒内部(外界压力克服毛细现象的作用力)，且等负压降到适当程度，再重新建立液气接口，以避免过多外界空气的进入。但是这种补气孔洞采用截面面积相同的设计，因此极易在墨盒倒置，且压于补气孔洞的墨水量减少时的补气过程中，造成墨水与补气孔洞的壁面间的毛细力不足，导致气泡在从补气孔洞进入墨盒后，液气接口便失效，而无负压调节的作用。

至于美国第5526030号和第5600358号专利案中所公开的负压调节器，则必须采用较多的组件数才能够达到负压调节的功用，所以具有构造复杂和制造不便等缺点。此外，如美国第5526030号专利案中所公开的负压调节器是由两种以上的组件构成，其中图3和图4是由圆球及孔洞构成使墨水可汇集于此的不同截面面积的补气孔洞，来作为液气接口，并利用截面面积较小的补气孔洞处的墨水具有较强的毛细力，而足以在气泡从补气孔洞进入墨盒后，使液气接口仍能维持，来调节负压。而图5和图6则是由平板与曲面构成使墨水可汇集于此的不同截面面积的补气孔洞，来作为液气接口，并利用截面面积较小的补气孔洞处的墨水具有较强的毛细力，而足以在气泡从补气孔洞进入墨盒后，使液气接口仍能维持，以调节负压。再者，因为前述的两组件在配合时，必须考虑到两者的尺寸差，所以在制作时，有一定困难。

综上所述，另行设计一种负压调节器以达到负压调节的功用，并增加制造的便利性，是非常重要的。

发明内容

本发明的主要目的就是提供一种负压调节器，防止气体不当进入墨盒，进而调节墨盒内部的适当负压，且在以任一方向置放墨盒时，都能保留液气接口，避免影响负压，并且具有构造简单及制造方便的特点。

本发明的负压调节器，应用在墨盒中，墨盒中装有墨水，负压调节器在墨盒形成补气孔洞，并具有截面面积小于其它部分的截面面积的颈口，从而使墨水利用毛细力填充在补气孔洞，作为液气接口，因而在以任一方向置放墨盒时，甚至同时外界空气以气泡形式经补气孔洞，被引入墨盒内部，且等负压降到适当程度时，因为颈口的截面面积小，毛细力大，所以墨水会回填到颈口，而有效地填充在颈口与补气孔洞邻近墨盒的一端间，防止墨盒外部的空气不当进入墨盒。

本发明所公开的负压调节器，具有下列功能：

1.本发明除了直接将负压调节器设置在墨盒中，也可使不同尺寸墨盒都开设相同的开孔，而与负压调节器搭配，并根据需求设计补气孔洞的尺寸，使得在制造上更加方便，不需额外的加工，且适用性高。

2.本发明因橡胶件的选用，所以在组装时，不需考虑到装配公差。

3.以任一方向置放墨盒时，因为补气孔洞的不同截面面积的原因，所以墨水都能有效地填充在颈口与补气孔洞邻近墨盒的一端间，来作为液气接口，避免影响负压。

附图说明

图1(A)～1(D)是本发明的第一实施例，设置在墨盒中，并以不同方向置放墨盒的示意图；

图2是本发明的第二实施例的示意图；

图3是本发明的第二实施例的使用剖面图；

图4是本发明的第二实施例设置在墨盒中，且墨盒倒置的示意图；

图5是本发明的第三实施例的示意图；

图6是本发明的第三实施例的使用剖面图；

图7是本发明的第三实施例设置在墨盒中，且墨盒倒置的示意图；

图8为另一结构的橡胶件的示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，现结合附图详细说明如下。

以实际的使用情况而言，在墨盒1的可喷印负压值为-2～-18毫米汞柱，且负压调节器的液气负压为-10毫米汞柱，而在墨盒1被从打印机取下到倒置的过程中，以下对维持液气接口的条件作一简要说明，如图1(A)所示的墨盒1刚从打印机被取下时，A点的压力为大气压力，也就是为760毫米汞柱，B点的压力为(760-12)毫米汞柱，C点(接近液气接口)的压力为(760-10)毫米汞柱，D点的压力为(760-10.2)毫米汞柱。

而如图1(B)所示的墨盒1刚从打印机被取下，略微倾斜，且在补气前时，这时A点的压力为(760-12)毫米汞柱，C点(接近液气接口)的压力为(760-11)毫米汞柱，D点的压力为(760-11.2)毫米汞柱。

如图1(C)所示的墨盒1刚从打印机被取下，略微倾斜，且在补气中时，A点的压力为(760-11)毫米汞柱，B点的压力为(760-11)毫米汞柱，C点(接近液气接口)的压力为(760-10)毫米汞柱，D点的压力为(760-10.2)毫米汞柱。

至于如图1(D)所示的墨盒1倒置时，A点的压力为(760-12)毫米汞柱，B点的压力为(760-10)毫米汞柱，此时，墨盒1会大量补气，以使A点的压力从(760-12)毫米汞柱改变为(760-10)毫米汞柱，而因为液气接口处无过多液体覆盖，但又必须维持它的完整性，以避免影响到负压，所以在墨盒1倒置时，维持液气接口的条件是更加严苛的。

而为了在以任一方向置放墨盒1时，都能维持液气接口，请参见图1(A)，本发明所公开的负压调节器的第一实施例，应用在墨盒1，此墨盒1中装有墨水，此负压调节器在墨盒1形成补气孔洞2，并具有截面面积小于其它部分的截面面积的颈口21，而且颈口21的最小距离为0.1毫米，而补气孔洞2邻近墨盒1的一端与颈口21间的距离为1毫米，从而使墨水利用毛细力填充在补气孔洞2，作为液气接口，因而在以任一方向置放墨盒1时(请参见图1(A)-1(D)所示)，甚至同时外界空气以气泡形式经过补气孔洞2，被引入墨盒1内部，且等负压降到适当程度时，因为颈口21的截面面积小，毛细力大，所以墨水会回填到颈口21，而有效地填充在颈口21与补气孔洞2邻近墨盒1的一端间，防止墨盒1外部的空气不当进入墨盒1。

如图1(D)所示，补气孔洞2分为附着表面22及位于附着表面22两端的非附着表面23，其中附着表面22的截面积最小处为颈口21，非附着表面23则远离颈口21，且因为附着表面22的截面面积比非附着表面的截面面积小，所以它的毛细力(张力/截面积直径)也就较大，至于在区分附着表面22和非附着表面23时，则附着在附着表面22处的墨水重量必须等同毛细力的垂直方向分力。当然，因为毛细力还受到温度的影响，因此附着表面22和非附着表面23间的比例关系并不固定。在墨盒1正置时，邻近墨盒1内部的附着表面22和非附着表面23存有墨水，而在将墨盒1倒置时，储存在邻近墨盒1内部非附着表面23的部分墨水也就被吸引到附着表面22，因此墨水得以有效地填充在附着表面22，防止墨盒1外部的空气不当进入墨盒1。

所以本发明可通过补气孔洞2的截面面积的改变，进而使墨水可汇集在它的最小截面面积的颈口21，以作为液气接口，并利用截面积较小的颈口21处的墨水具有较强的毛细力，而足以在气泡从补气孔洞2进入墨盒1后，使液气接口仍能维持，以调节负压。

再者，本发明直接将负压调节器设置在墨盒1，因而具有构造简单及制造便利(不需额外加工，且适用性高)的特点。

参见图2和图3，是本发明的负压调节器的第二实施例，应用在墨盒1，墨盒1中装有墨水，并开设有开孔11，负压调节器塞置在开孔11，而且为金属材质的中空管件3，在中空管件3上形成补气孔洞2，并且具有截面积小于补气孔洞2其它部分的截面面积的颈口21，且颈口21的最小距离为0.1毫米，而补气孔洞2邻近墨盒1的一端与颈口21间的距离为1毫米，从而使墨水利用毛细力填充在补气孔洞2，作为液气接口，因而在以任一方向置放墨盒1时(请参见图3和图4所示)，甚至同时外界空气以气泡形式经过补气孔洞2，被引入墨盒1内部，且等负压降到适当程度时，因为颈口21的截面面积小，毛细力大，所以墨水会回填到颈口21，而有效地填充在颈口21与补气孔洞2邻近墨盒1的一端间，防止墨盒1外部的空气不当进入墨盒1。

同样地，如图4所示，补气孔洞2分为附着表面22和位于附着表面22两端的非附着表面23，其中附着表面22的截面面积最小处为颈口21，非附着表面23则远离颈口21，且因为附着表面22的截面面积比非附着表面的截面面积小，所以它的毛细力(张力/截面积直径)也就比较大，至于在区分附着表面22和非附着表面23时，则附着于附着表面22处的墨水重量必须等同毛细力的垂直方向分力。当然，因为毛细力还受到温度的影响，因此附着表面22和非附着表面23间的比例关系并不固定。在墨盒1正置时，邻近墨盒1内部的附着表面22和非附着表面23存有墨水，而在将墨盒1倒置时，储存在邻近墨盒1内部非附着表面23的部分墨水也就被吸引到附着表面22，因此墨水能够有效地填充在附着表面22，防止墨盒1外部的空气不当进入墨盒1。

所以本发明可通过补气孔洞2的截面面积的改变，进而使墨水可汇集在最小截面面积的颈口21，以作为液气接口，并利用截面面积较小的颈口21处的墨水具有较强的毛细力，而足以在气泡从补气孔洞2进入墨盒1后，使液气接口仍能维持，以调节负压。

再者，本发明可使不同尺寸墨盒1都开设相同的开孔11，并将中空管件3塞置在开孔11中，所以本实施例具有构造简单及制造便利(不需额外加工，且适用性高)的特点。

参见图5和图6所示，本发明的负压调节器的第三实施例，应用在墨盒1，墨盒1中装有墨水，并开设有开孔11，负压调节器塞置在开孔11，并包括有橡胶件4和金属材质的中空管件3，橡胶件4包括有一体成型的轴部41、洞口42和密封部43，其中轴部41一端与密封部43一端连接，且轴部41的截面面积小于密封部43的截面面积，但轴部41的截面面积大于补气孔洞2的截面面积，而洞口42开设在轴部41与密封部43，在轴部41塞置在墨盒1的开孔11，密封部43封住开孔11底端，中空管件3外径略大于洞口42的直径，内部成形有补气孔洞2，并具有截面面积小于补气孔洞2其它部分的截面面积的颈口21，且颈口21的最小距离为0.1毫米，而补气孔洞2邻近墨盒1的一端与颈口21间的距离为1毫米，中空管件3塞置在洞口42，轴部41塞置在墨盒1的开孔11，且密封部43封住开孔11的底端，墨水可利用毛细力填充在补气孔洞2，作为液气接口，因而在以任一方向置放墨盒1时(参见图6和图7所示)，甚至同时外界空气以气泡形式经补气孔洞2，被引入墨盒1内部，且等负压降到适当程度时，因为颈口21的截面面积小，毛细力大，所以墨水会回填到颈口21，而有效地填充在颈口21与补气孔洞2邻近墨盒1的一端间，防止墨盒1外部的空气不当进入墨盒1。

同样地，如图7所示，补气孔洞2分为附着表面22和位于附着表面22两端的非附着表面23，其中附着表面22的截面面积最小处为颈口21，相比之下，非附着表面23则远离颈口21，且因为附着表面22的截面面积比非附着表面的截面面积小，所以其毛细力(张力/截面积直径)也就较大，至于在区分附着表面22和非附着表面23时，则附着于附着表面22处的墨水重量必须等同毛细力的垂直方向分力。当然，因为毛细力还受到温度的影响，因此附着表面22和非附着表面23间的比例关系并不固定。在墨盒1正置时，邻近墨盒1内部的附着表面22和非附着表面23存有墨水，而在将墨盒1倒置时，储存在邻近墨盒1内部非附着表面23的部分墨水也就被吸引到附着表面22，因此墨水能够有效地填充在附着表面22，防止墨盒1外部的空气不当进入墨盒1。

所以本发明可通过补气孔洞2的截面面积的改变，进而使墨水可汇集在其最小截面面积的颈口21，以作为液气接口，并利用截面积较小的颈口21处的墨水具有较强的毛细力，而足以在气泡从补气孔洞2进入墨盒1后，使液气接口仍能维持，以调节负压。

再者，一体成型的橡胶件4在制造上较为方便，并且在与中空管件3一同组装后，可将开孔11封住，并使中空管件3不致掉出开孔11，所以不致影响负压调节器的负压调整功用，且本发明可使不同尺寸墨盒1都开设相同的开孔11，而与橡胶件4搭配，并根据需求设计洞口42的尺寸，所以本实施例还具有构造简单及制造便利(不需额外加工，且适用性高)的特点，甚至在组装橡胶件4时，也不需考虑到装配公差。

此外，在将本实施例从开孔11拆下时，可通过施力在密封部43即可，至于在本实施例未包括有密封部43的情形下，仍是可以使用的，只要轴部41可塞置在开孔11，并由洞口42使开孔11与外界气体连通，以使墨水能够填充在补气孔洞2即可，请参见图8。

以上所述，仅为本发明其中的较佳实施例，并非用来限定本发明的保护范围；凡根据本发明所作的各种变化与修饰，都是本发明专利的保护范围。

附图符号说明

墨盒 1

开孔 11

补气孔洞 2

颈口 21

附着表面 22

非附着表面 23

中空管件 3

橡胶件 4

轴部 41

洞口 42

密封部 43

墨盒中各点 A、B、C、D

Claims

1.一种负压调节器，其特征在于，应用在一个墨盒中，所述墨盒中装有墨水，所述负压调节器在所述墨盒中形成一个补气孔洞，并具有存有墨水、作为液气接口的一个附着表面，以及位于所述附着表面两端的两个非附着表面，且所述非附着表面的截面面积大于所述附着表面的截面面积，在所述墨盒倒置时，储存在邻近所述墨盒内部所述非附着表面的部分墨水被吸引到所述附着表面。

2.如权利要求1所述的负压调节器，其特征在于，所述附着表面具有最小截面面积的一个颈口。

3.如权利要求1所述的负压调节器，其特征在于，所述颈口的最小距离为0.1毫米。

4.如权利要求1所述的负压调节器，其特征在于，所述补气孔洞邻近所述墨盒的一端与所述颈口间的距离为1毫米。

5.一种负压调节器，其特征在于，是一个中空管件，应用在一个墨盒中，所述墨盒中装有墨水，并开设有一个开孔，所述负压调节器塞置在所述开孔中，形成一个补气孔洞，并具有存有墨水、作为液气接口的一个附着表面，以及位于所述附着表面两端的两个非附着表面，且所述非附着表面的截面面积大于所述附着表面的截面面积，在所述墨盒倒置时，储存在邻近所述墨盒内部所述非附着表面的部分墨水被吸引到所述附着表面。

6.如权利要求5所述的负压调节器，其特征在于，所述附着表面具有最小截面面积的一个颈口。

7.如权利要求5所述的负压调节器，其特征在于，所述颈口的最小距离为0.1毫米。

8.如权利要求5项所述的负压调节器，其特征在于，所述补气孔洞邻近所述墨盒的一端与所述颈口间的距离为1毫米。

9.一种负压调节器，其特征在于，应用在一个墨盒中，所述墨盒中装有墨水，并开设有一个开孔，所述负压调节器塞置在所述开孔，包括：

一橡胶件，所述橡胶件包括有一轴部和一洞口，所述洞口开设在所述轴部；以及

一中空管件，外径略大于所述洞口的直径，所述中空管件塞置在所述洞口，且所述轴部塞置在所述墨盒的所述开孔，所述中空管件形成一个补气孔洞，并且所述中空管件具有存有墨水、作为液气接口的一个附着表面，和位于所述附着表面两端的两个非附着表面，且所述非附着表面的截面面积大于所述附着表面的截面面积，所述墨盒倒置时，储存在邻近所述墨盒内部所述非附着表面的部分墨水被吸引到所述附着表面。

10.如权利要求10所述的负压调节器，其特征在于，所述附着表面具有最小截面面积的一个颈口。

11.如权利要求10所述的负压调节器，其特征在于，所述橡胶件进一步包括一个密封部，所述密封部的一端与所述轴部的一端连接，且所述密封部截面面积大于所述轴部截面面积，而所述洞口开设在所述轴部与所述密封部，所述轴部塞置在所述墨盒的所述开孔，所述密封部封住所述开孔底端。

12.如权利要求10所述的负压调节器，其特征在于，所述颈口的最小距离为0.1毫米。

13.如权利要求10所述的负压调节器，其特征在于，所述补气孔洞邻近所述墨盒的一端与所述颈口间的距离为1毫米。