专利名称：墨盒和墨水填充装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及墨盒和墨水填充装置。
背景技术：
作为一种墨盒，例如在JP-A-5-338198中披露了用于喷墨打印头的墨水容器。该墨水容器包括作为主体的圆柱形部件，并且在圆柱形部件的轴向端部处在圆柱形部件的壁中形成墨水流出口。该墨水容器还包括活塞，它气密地且可滑动地配合在圆柱形部件中。
可以考虑墨水容器如下填充墨水，从而通过墨水流出口将墨水送入到圆柱形部件中，并且活塞沿着远离形成有墨水流出口的壁的方向滑动。
同时，JP-U-5-44801披露了一种用于包装机的调节装置，用来调节提供进容器或包装中的填充材料量。该调节装置包括填充缸体；可滑动或往复运动地配合在该缸体中的活塞；L形杆或钟形曲柄，该L形杆或钟形曲柄具有在其两个臂中的一个臂中且沿着该臂延伸的狭缝；以及与该狭缝的纵向方向平行地设置在狭缝中的螺杆轴。滑动器可滑动地配合在狭缝中且能够与螺杆轴螺纹接合，并且活塞通过活塞杆及连杆与滑动器连接，该活塞杆从活塞向下延伸离开填充缸体。钟形曲柄的延伸着狭缝的臂设置在填充缸体下方，从而能够绕着枢轴摆动或转动。
在以要用作为填充材料的液体填充填充缸体时，钟形曲柄的臂绕着枢轴摆动或转动离开填充缸体，以便使活塞在填充缸体中下降，以从形成在填充缸体的上壁中的出入口将液体引入填充缸体中。
该调节装置其缺点在于，活塞杆和连杆相互连接，从而活塞杆和连杆中的每一个能够绕着与在活塞杆和连杆之间的连接点对应的轴线枢转，因此活塞的运动量不是简单地或线性地与钟形曲柄的摆动或转动角度成比例。
因此，从填充缸体朝着将液体喷射到包装中的喷嘴倒出的液体量不是简单地或线性地与钟形曲柄的摆动或转动角度成比例。因此，难以控制调节装置，从而导致填充材料量调节的准确性与精确性较低。
该调节装置其缺点还在于活塞和钟形曲柄之间的复杂连接结构。也就是说，活塞与连接在连杆上的活塞杆连接，该活塞杆又与配合在钟形曲柄的狭缝中的滑动器连接。
发明内容
本发明是鉴于上述情况开发出的，因此本发明提供了结构简单的墨盒和墨水填充装置。
为了实现上面的目的，本发明的第一模式提供了一种墨盒，它包括圆柱形部件、活塞、活塞杆和推进部分。圆柱形部件在其一个轴向端部处具有墨水口。该活塞气密地且可滑动地配合在圆柱形部件中，并且部分地限定了圆柱形部件内的墨水腔室。墨水腔室与墨水口连通。活塞杆在与墨水腔室相反的那一侧上与活塞连接，并且沿着圆柱形部件的轴向方向在圆柱形部件中延伸。该推进部分至少部分地设置在圆柱形部件中，并构造为向活塞杆施加推力从而使活塞沿轴向运动。推进部分包括从动部分，能够从圆柱形部件外部驱动该从动部分。
在该墨盒中，能够通过简单地从圆柱形部件外部驱动从动部分来使活塞在圆柱形部件中运动或滑动。因此，能够很容易用简单的结构来给墨盒或其墨水腔室填充墨水。
根据本发明的第二模式，提供了一种墨盒，它包括圆柱形部件、活塞、进给螺杆以及带内螺纹的部件。圆柱形部件在其一个轴向端部处具有墨水口。活塞气密地且可滑动地配合在圆柱形部件中，并且部分地限定了圆柱形部件内的墨水腔室。该墨水腔室与墨水口连通。进给螺杆在与墨水腔室相反的那一侧上与活塞连接，并且沿着圆柱形部件的轴向方向延伸。内螺纹部件能够与进给螺杆螺纹接合，并且构造为能够相对于圆柱形部件在与圆柱形部件的轴向方向垂直的平面中转动但是不能相对于圆柱形部件沿着圆柱形部件的轴向方向运动。能够从圆柱形部件外部操作内螺纹部件的至少一部分。
根据第二模式，能够很容易以高准确性与精确性给墨水腔室填充墨水，同时简化了墨盒的结构。
适用于第一模式的布置也适用于第二模式。
本发明还提供一种墨水填充装置，它包括墨盒、可拆卸地保持墨盒的墨盒保持器、墨水容器和驱动单元。该墨盒符合第一模式的一个方面，即该墨盒包括圆柱形部件，它在其一个轴向端部处具有墨水口；活塞，它气密地且可滑动地配合在圆柱形部件中，并且部分地限定了圆柱形部件内的墨水腔室，使得该墨水腔室与墨水口连通；进给螺杆轴，它在与墨水腔室相反的那一侧上与活塞连接，并且沿着圆柱形部件的轴向方向延伸；以及内螺纹部件，它能够与进给螺杆轴螺纹接合，并且构造为能够相对于圆柱形部件在与圆柱形部件的轴向方向垂直的平面中转动但是不能相对于圆柱形部件沿着圆柱形部件的轴向方向运动。能够从圆柱形部件外部操作内螺纹部件的至少一部分。
根据该墨水填充装置，在墨盒保持器保持墨盒的同时，驱动单元操作或转动内螺纹部件，以便用从墨水容器提供的墨水填充墨盒或其墨水腔室。因此，墨水填充装置结构简单，并且能够很容易以高准确性与精确性用墨水填充墨水腔室。
如所附权利要求中的相关权利要求组中所限定的适用于根据第一和第二模式中的每一个模式的墨盒的布置也适用于墨水填充装置。
通过在结合附图考虑时阅读以下本发明优选实施方案的详细说明将更好地理解本发明的上面和其它目的、特征、优点以及技术和工业显著性，其中图1为根据本发明第一实施方案的墨水填充装置的透视图；图2为沿着在图1中的2-2线剖开的剖视图；图3为处于其中臂部件接合着第一止动器部分的状态中的墨水填充装置的平面图；图4为处于其中臂部件与第二止动器部分接合的状态中的墨水填充装置的平面图；图5为墨水填充装置的放大不完全视图，示出弹簧和摩擦部件之间的位置关系；图6为在图1中所示的墨盒的透视图；图7为墨盒的分解透视图；图8为墨水填充装置的电路的方框图；图9为一流程图，显示出在图8中所示的CPU的操作；并且图10示出第一实施方案的进给螺杆机构的改进形式；图11为进给螺杆机构的另一改进形式的剖视图；图12为根据本发明第二实施方案的墨水填充装置的剖视图。
具体实施例方式
下面将参照这些附图对根据本发明当前优选实施方案的墨水填充装置进行说明。
参照图1-9，将描述根据本发明第一实施方案的墨水填充装置。图1和2分别以透视图和剖视图显示出墨水填充装置。在图1和2中的左侧和右侧分别与墨水填充装置的前侧和后侧对应。
该墨水填充装置用于给墨盒K填充墨水，并且如图1所示包括墨盒保持器S、墨水容器T和驱动单元D。
如图1所示，墨盒保持器S包括板状底部10、支柱20、支撑台30和连接部分40。支柱20在底部10中的前面横向中央位置处竖立。
支撑台30包括板31以及右侧壁32和左侧壁33。支撑台30由支柱20支撑，并且支柱20的上端固定在板31的下表面的中央部分上。
板31平行于底部10设置。在板31的前面横向中央位置处，形成有插入通孔31a，通过它将墨盒K插入。在平面图中，插入通孔31a具有非圆形形状。例如，在平面图中，如图3和4所示，插入通孔31a具有平圆形形状，即通过从圆上在彼此相对的两侧处切掉两个劣弧段而获得的形状。
如图1所示，右侧壁32(存在于图3和4中的左侧处的壁)从板31的后部竖直延伸。右侧壁在平面图中具有L形形状，即右侧壁32具有两个部分，其中的第一部分沿着板31的右边缘延伸，并且其中的第二部分沿着板31的后边缘延伸。右侧壁32的第二部分的远离第一部分的端面用作用来限制臂部件70的摆动或转动运动的第一止动器部分32a(在图3和4中示出)。后面将对第一止动器部分32a进行说明。
如图1所示，左侧壁33从板31的左后位置竖直延伸。左侧壁33的内表面的后端部与第一止动器部分32a对置，并且用作用来限制臂部件70的摆动或转动运动的第二止动器部分33a(在图3和4中示出)。第一和第二止动器部分32a、33a协作以构成转动限制器。
连接部分40从下侧接收或支撑墨盒K，并且包括半圆柱形基部40a和柱形接收部分40b。基部40a设置在底部10中的前面横向中央位置处，并且基部40a的内圆周表面面向后。如图2所示，接收部分40b从基部40a的上端向后延伸，从而连接部分40在图2的剖视图中具有L形形状。接收部分40b具有配合孔41。
墨水容器T包括存储有墨水的主体50a和提供连通通道的供应管50b。主体50a设置在底部10的后部上。供应管50b从主体50a的前壁51的右下端位置向前延伸。供应管50b的另一端位于连接部分40的基部40a内。供应管50b可以为与墨水容器K分开的部件。在供应管50b为与墨水容器K分开的部件的情况下，可以认为供应管50b没有构成墨水容器K的一部分。
如图1和2所示，驱动单元D包括步进电机60。该步进电机60具有在支撑台30的板31上的右左侧壁32、33之间固定定位的主体61。该步进电机60具有输出轴62或转轴，它穿过主体61向上延伸至在主体61的上端面上方的位置。
如图1和2所示，驱动单元D还包括作为可转动部件的细长臂部件70。如图2所示，该臂部件70在沿着其纵向方向的中央位置处具有通孔71。臂部件70安装在步进电机60上，从而输出轴62配合在直径比输出轴62的外径大的通孔71中。臂部件70因此在其通孔71处与步进电机60的输出轴62连接，从而臂部件70能够绕着步进电机60的输出轴62摆动或转动。
如图2所示，臂部件70在通孔71的两个相对侧上具有第一臂72和第二臂73。如图3和4所示，第一臂72的自由端部位于支撑台30中的第一和第二止动器部分32a、33a之间。
如图3所示，臂部件70在如图3所看到的逆时针方向上的转动或摆动运动受到与第二止动器部分33a邻接接触的第一臂72的该端部的限制。另一方面，如图4所示，臂部件70在如图3所看到的顺时针方向上的转动或摆动运动受到与第一止动器部分32a邻接接触的第一臂72的该端部的限制。
驱动单元D还包括小齿轮80a(电机齿轮)和空转齿轮80b(驱动齿轮)。小齿轮80a与步进电机60的输出轴62共轴地支撑在臂部件70上面。该小齿轮80a沿着与步进电机60相同的方向与步进电机60一起转动。步进电机60能够沿着两个相反的方向即作为如图3和4所看到的顺时针方向的正向和作为如图3和4所看到的逆时针方向的反向转动。
如图2和5所示，空转齿轮80b与从臂部件70的第二臂73的端部向上延伸的支撑轴81共轴地支撑，从而该空转齿轮80b能够相对于支撑轴81转动。空转齿轮80b与小齿轮80a啮合。因此，如果臂部件70的第一臂72与第一止动器部分32a接合或保持接触，则空转齿轮80b与小齿轮80a一起沿着与小齿轮80a转动的方向相反的方向转动，如后面所述。
如在图5的放大图中所示，在空转齿轮80b和第二臂73的该端部之间，设有锥形盘簧或锥形弹簧垫圈90a。该锥形弹簧垫圈90a配合在支撑轴81上。
锥形弹簧垫圈90a在横截面中向上凸起，并且在预加载荷情况下介入空转齿轮80b和第二臂73的该端部之间。因此，锥形弹簧垫圈90a的弹性力将空转齿轮80b偏压在图5所示的锥形摩擦部件90b上。
摩擦部件90b围绕着支撑轴81的上部设置，从而与支撑轴81共轴，如图5所示。摩擦部件90b的下表面为摩擦表面91，即该摩擦部件90b在其下表面处与由锥形弹簧垫圈90a向上偏压的空转齿轮80b的上表面的中央部分摩擦接触。调节在摩擦部件90的摩擦表面91处产生出的摩擦力和其它因素，从而当臂部件70随着步进电机60的转动而在如图3和4所看到的顺时针方向上转动或摆动并离开第二止动器部分33a以与第一止动器部分32a接触时，空转齿轮80b和臂部件70一起围绕着步进电机60的输出轴62旋转或转动，但是，在使臂部件70与第一止动器部分32a接触并且使空转齿轮80b与作为外接合部分的外齿轮部分142b啮合之后，来自步进电机60的转动力使空转齿轮80b相对于臂部件70转动，从而又使如后面所述的内螺纹部件142转动，其中通过臂部件70与第一止动器部分32a的接触阻止臂部件70进一步转动。也就是说，在步进电机60沿着正向转动时，在臂部件70与第一止动器部分32a接触之后，空转齿轮80b与摩擦部件90b的摩擦表面91滑动接触地转动，而臂部件70不动。
如图1、2、6和7所示，墨盒K包括作为墨水容器的缸体100(圆柱形部件)，并且该缸体100包括第一圆柱形部分110、第二圆柱形部分120以及环形辅助部件130。
如图1、2和6所示，第一和第二圆柱形部分110、120彼此共轴地连接，并且环形辅助部件130介入它们之间。第一圆柱形部分110包括大直径部分111(在图6和7中示出)和两个联接突起112(在图1、2、6和7中示出)。大直径部分111形成在第一圆柱形部分110的端部上。这些联接突起112形成为从大直径部分111的外表面沿径向并且沿着相反的方向伸出。
第一圆柱形部分110还包括在图2、6和7中所示的两个腿部113和两个弧形突起114。腿部113形成在第一圆柱形部分110的外圆周表面上。每个腿部113从大直径部分111沿着第一圆柱形部分110的轴向方向延伸离开第二圆柱形部分120。这些腿部113彼此相对地设置，即沿着缸体100的圆周方向彼此分开180°。弧形突起114分别沿着径向相反的方向从腿部113的端部伸出。
因此，第一圆柱形部分110在底部10上设置在连接部分40上，从而联接突起112和弧形突起114分别从上侧和下侧保持着插入通孔31a的边缘(即，插入通孔31a周围的一部分板31)，由此使第一圆柱形部分110与该边缘接合。
如图2所示，第一圆柱形部分110在其两个相对的轴向端部中的一个端部处具有墨水口116，并且第一圆柱形部分110的另一个轴向端部开口，该开口端由附图标记115表示。墨水口116与第一圆柱形部分110的内部空间连通。
第一圆柱形部分110的墨水口116插入到底部10上的连接部分40的配合孔41中，以便与墨水容器T的供应管50b连接。
第二圆柱形部分120包括大直径部分121(在图2、6和7中示出)和两个联接突起122(在图1、6和7中示出)。大直径部分121沿着第二圆柱形部分120的轴向端部的外圆周表面形成在该外圆周表面上。联接突起122沿着彼此相反的相应径向方向从大直径部分121的外表面伸出，并且沿着圆柱形部件100的轴向方向朝着环形辅助部件130延伸。
第二圆柱形部分120还包括两个腿部123和两个弧形突起124。腿部123形成在第二圆柱形部分120的外圆周表面上。每个腿部123在其远离第一圆柱形部分110的轴向方向上沿着第二圆柱形部分120的轴向方向从大直径部分121延伸出。这些腿部123形成在沿着缸体100的圆周方向彼此分开180°的相应位置处。弧形突起124沿着彼此相反的相应径向方向从腿部123的端部伸出。在将墨盒K安装在打印机或其它设备上时，大直径部分121和弧形突起124协作将墨盒K固定定位。
第二圆柱形部分120的两个相对的轴向端部中的一个端部开口，该开口端由附图标记125表示。如图2所示，该开口端125通过环形辅助部件130与第一圆柱形部分110的开口端115对置。
环形辅助部件130包括环形部分131和两个联接突起132。环形部分131介入在圆柱形部分110、120的开口端115、125之间，从而环形部分131和圆柱形部分110、120共轴。联接突起132沿着彼此相反的相应方向从环形部分131的外圆周表面径向伸出。环形辅助部件130的联接突起132夹在第一圆柱形部分110的联接突起112和第二圆柱形部分120的联接突起122之间，并且例如通过粘接或使用多个螺钉来固定这些联接突起132。
如图2和7所示，墨盒K包括进给螺杆机构140和由橡胶形成的活塞150。螺纹轴141在第一和第二圆柱形部分110、120内部延伸穿过环形辅助部件130，即螺纹轴141能够沿着缸体100的轴向方向运动穿过环形辅助部件130的通孔133。
内螺纹部件142的内圆周表面142a用作内接合部分，在该内接合部分处，螺纹轴141能够与内螺纹部件142螺纹接合。内螺纹部件142在转动时操作以使螺纹轴141进给。在内螺纹部件142的外圆周表面上，形成有上述外齿轮部分142b，外齿轮部分142b在彼此对置的环形辅助部件130的表面和第二圆柱形部分120的表面之间的轴向位置处向缸体100的外部暴露。内螺纹部件142在其上端处具有配合在第二圆柱形部分120的开口端125中的配合部分，由此确定内螺纹部件142相对于缸体100的径向位置。要指出的是，环形辅助部件130用来在内螺纹部件142随着空转齿轮80b的转动而转动时防止螺纹轴141与内螺纹部件142一起转动，如后面所述。也就是说，如果没有设置环形辅助部件130，则螺纹轴141只是与内螺纹部件142一起转动，并且不能轴向运动。如图7所示，螺纹轴141在与其轴向方向垂直地取出的横截面中具有平圆形形状，该形状与在环形辅助部件130中的通孔133的形状一致。也就是说，螺纹轴141的外圆周表面如图7所示在其左右侧处具有两个平坦部分，并且在这两个平坦部分之间的每个部分是弯曲的。螺纹轴141只在弯曲部分处具有螺纹。在墨盒K组装时，螺纹轴141的外圆周表面的平坦部分接触环形辅助部件130的通孔133的内圆周表面的笔直或平坦部分，由此阻止螺纹轴141随内螺纹部件142的转动一起转动。因此，内螺纹部件142的转动运动转变成螺纹轴141的线性或轴向运动。
活塞150保持在螺纹轴141的相对轴向端部中的位于第一圆柱形部分110侧上的一个端部处。活塞150与螺纹轴141共轴，并且能够在第一圆柱形部分110中气密地滑动。该活塞150部分地限定了在第一圆柱形部分110内部的墨水腔室117。墨水腔室117与墨水口116连通。
现在将参照图8对墨水填充装置的电路进行说明。在图8中所示的光学传感器160(转动检测器)采取光遮断器的形式，如图3和4所示它设置在从支撑台30的右侧壁32的第二部分的端部伸出的伸出部分上。在臂部件70的第一臂72与第一止动器部分32a接合时，即在第一臂72与第一止动器部分32a邻接接触时，光学传感器160检测出第一臂72的该接合。这意味着光学传感器160检测出空转齿轮80b与内螺纹部件142的外齿轮部分142b接合。
如图8所示，控制电路170构成为使得接口(I/F)172、CPU173、ROM174、RAM175以及接口(I/F)176通过总线线路171相互连接。CPU173根据在图9中所示的程序执行各种处理，例如接收来自光学传感器160的输出和驱动驱动电路180。该程序存储在ROM174中，从而CPU173能够读出该程序。RAM175存储有各种数据。
驱动电路180用于例如在单相激励方法中驱动步进电机60。也就是说，驱动电路180由CPU173控制以向步进电机60施加驱动脉冲，从而使步进电机60在单相中沿着正向或反向步进地转动。
下面将对如何将墨盒K安装在墨水填充装置上进行说明。
最初，将墨盒K或缸体100从其第一圆柱形部分110侧插入到支撑台30的板31中的插入通孔31a中。在第一圆柱形部分110的弧形突起114到达插入通孔31a之后，第一圆柱形部分110进一步插入，并且弧形突起114的外表面与插入通孔31a的内圆周表面配合。
之后，在使第一圆柱形部分110的联接突起112与插入通孔31a的边缘接触时，墨盒K或缸体100转动90°。由此，第一圆柱形部分110在板31处固定定位，从而圆柱形部分110的分别在插入通孔31a边缘的上侧和下侧上的联接突起112和弧形突起114将该边缘保持在它们之间。
同时，第一圆柱形部分110的墨水口116插入到底部10上的连接部分40的配合孔41中，以便与墨水容器T的供应管50b连接。这样，将墨盒K安装在墨水填充装置上。
在已经将墨盒K安装在墨水填充装置上之后，将控制电路170设置在操作状态，从而执行上述程序。也就是说，根据在图9中所示的流程图来执行控制电路170的操作。现在将参照图9对控制电路170的操作进行详细说明。操作流程以步骤200开始，其中CPU173从ROM174读出预定的第一填充量A。在下一个步骤201中，CPU173从ROM174读出预定的第二填充量B。假设在该情况中空转齿轮80b当前与墨盒K的内螺纹部件142的外齿轮部分142b脱开，并且臂部件70的第一臂72当前与第二止动器部分33a接合，如图3所示。
第一填充量A为墨盒K能够容纳的最大墨水量。第二填充量B为通过使步进电机60转动单步(与单位转角对应)而将提供到墨盒K中的墨水量。提前将第一和第二填充量A、B存储在ROM174中。
然后，在步骤202中，计算出目标步数N。该目标步数N表示步进电机60将转动以便将具有填充量A的墨水提供进墨盒K的步数。更具体地说，目标步数N从下面等式(1)根据在步骤200和201中读出的填充量A和B获得N＝A/B (1)在步骤202之后，该操作流程前进到步骤203以清除计数C或将它清零，该计数C表示步进电机60实际已经转动的步数。
在下面的步骤210中，从CPU173将用于使步进电机60沿着正向转动单步的脉冲信号输出给驱动电路180。一旦接收到脉冲信号，驱动电路180操作以使步进电机60沿着正向转动单步。
小齿轮80a因此沿着与步进电机60相同的方向转动与步进电机60的单步对应的转角。通过小齿轮80a的该转动，空转齿轮80b围绕着小齿轮80a转动，或者与臂部件72一起绕着步进电机60的输出轴62转动。
也就是说，臂部件70与步进电机60的输出轴62连接，从而臂部件70能够绕着输出轴62摆动或转动，如上所述。因此，由于从摩擦部件90b向空转齿轮80b施加的摩擦力，从而与小齿轮80a接合的空转齿轮80b沿着如图3所看到的顺时针方向绕着步进电机60的输出轴62旋转或转动。也就是说，臂部件70通过在臂部件70和空转齿轮80b之间产生出摩擦力的布置与空转齿轮80b连接，该布置包括支撑轴81、摩擦部件90b和锥形弹簧垫圈90a，以便在臂部件70在第一和第二止动器部分32a、33a之间转动的同时使臂部件70和空转齿轮80b一起绕着步进电机60的输出轴62转动。因此，臂部件70与空转齿轮80b一体地沿着使空转齿轮80b与内螺纹部件142的外齿轮部分142b接合的方向摆动或转动，并且臂部件70的第一臂72与止动器部分33a脱开。
在步骤210之后，操作流程前进至步骤211以使计数C加1。
然后，在下面的步骤220中，确定光学传感器160是否已经检测出臂部件70的第一臂72与第一止动器部分32a接触。由于在该假设的情况中第一臂72刚才与止动器部分33a分离并且当前与止动器部分32a分开，所以在步骤220中作出否定判断否。
在下一个步骤230中，确定计数C是否等于步数N的预定上限L。将上限L设定在比为了使臂部件70的第一臂72从止动器部分32a、33a中的一个转动到止动器部分32a、33a中的另一个而应该使步进电机60转动的步数稍大的数。
在该假设情况中，计数C当前为1并且小于上限L。因此，在步骤230中作出否定判断否。然后，重复步骤210、211、220和230的循环处理。在重复该处理的期间，在每次步进电机60从驱动电路180接收到用于沿着正向将步进电机60驱动一步的驱动脉冲时，步进电机60沿着正向转动单步。步进电机60的该转动使小齿轮80a沿着正向转动，并且还使空转齿轮80b随着与空转齿轮80b连接的臂部件70围绕着步进电机60的输出轴62转动，如上所述。
然后，空转齿轮80b与内螺纹部件142的外齿轮部分142b接合，并且臂部件70的第一臂72与第一止动器部分32a接合，如图4所示，并且通过光学传感器160检测出后者的接合。
根据来自光学传感器160的指示第一臂72与第一止动器部分32a的接合的输出，现在在步骤220中作出肯定判断是。因此，操作流程前进至步骤221以清除计数C或者将它清零。该操作流程然后前进至步骤240以确定该计数C是否等于目标步数N。在该假设情况中，计数C小于目标步数N，并且操作流程前进至步骤241以使步进电机60进一步沿着正向转动单步。如上所述，调节使得在步进电机60沿着正向转动时，在臂部件70与第一止动器部分32a接触之后，空转齿轮80b与摩擦部件90b的摩擦表面91滑动接触地转动，而臂部件70不动。因此，步进电机60响应于来自驱动电路180的驱动脉冲而沿着正向转动单步，而臂部件70保持与第一止动器部分32a接合。
因此，小齿轮80a沿着与步进电机60相同的方向即正向转动与步进电机60的单步对应的转动角度，这又使空转齿轮80b沿着反向转动。因此，内螺纹部件142沿着正向即与步进电机60相同的方向转动，由此通过进给螺杆机构140的操作使螺纹轴141朝着第二圆柱形部分120的远离第一圆柱形部分110的轴向端部的上端运动。
在步进电机60在步骤241中沿着正向转动单步之后，操作流程前进至步骤242以使计数C加1。之后，重复步骤240、241和242的循环处理。
在重复该处理期间，在每次步进电机60接收到来自驱动电路180的驱动脉冲时，步进电机60转动单步。步进电机60转动单步使小齿轮80a沿着正向转动。这又使空转齿轮80b沿着反向转动，这使得内螺纹部件142沿着正向转动。通过包括内螺纹部件142在内的进给螺杆机构140的操作，使螺纹轴141进一步朝着第二圆柱形部分120的上端进给。
因此，通过供应管50b和墨水口116从墨水容器T的主体50a将墨水吸入到墨水腔室117中，以填充墨水腔室117。
在重复步骤240-242的处理一些时间之后，在步骤242中已经保持更新或递增的计数C最终到达在步骤202中计算出的目标步数N，并且在步骤240中作出肯定判断是。这意味着已经以作为墨盒K所能容纳的最大墨水量的填充量A将墨水提供进墨盒K中。要指出的是，驱动单元D、驱动电路180和执行步骤220、221、240、241和242的一部分控制单元170协作以构成墨水填充控制器。
当在步骤240中作出肯定判断是时，操作流程前进至步骤243以使步进电机60沿着反向转动。也就是说，在步骤243中，用于使步进电机60沿着反向转动单步的驱动脉冲从CPU173反复地输出给驱动电路180。在每次驱动电路接收到这种驱动脉冲时，驱动电路180操作以使步进电机60沿着反向转动单步。
因此，小齿轮80a沿着与步进电机60相同的方向即反向并且以与步进电机60的单步对应的转动角度转动。空转齿轮80b因此与臂部件70一起沿着反向转动。
也就是说，如上所述，臂部件70与输出轴62连接，从而臂部件70能够绕着输出轴62摆动或转动。因此，由于从摩擦部件90b施加在空转齿轮80b上的摩擦力，与小齿轮80a接合的空转齿轮80b沿着如图3和4所看到的逆时针方向绕着小齿轮80a或步进电机60的输出轴62旋转或转动，并且臂部件70沿着使空转齿轮80b与内螺纹部件142的外齿轮部分142b脱开的方向与空转齿轮80b一体地摆动或转动。臂部件70的第一臂72因此与止动器部分32a脱开，并且最终与止动器部分33a接合。第一臂72与止动器部分33a的该接合阻止臂部件70与空转齿轮80b一起绕着步进电机60的输出轴62进一步转动。
在重复步骤210、211、220和230的循环期间，在步骤220中作出肯定判断是之前在步骤230中作出肯定判断是的情况下，确定在墨水填充装置中出现某种故障。因此，该操作流程前进至步骤231以停止当前循环的操作，即CPU173进行的处理中止。
根据本实施方案，进给螺杆机构140的内螺纹部件142在位于缸体100的第二圆柱形部分120的开口端125和环形辅助部件130之间的位置处在其外齿轮部分142b处向外部暴露。这样能够简单地使得驱动单元D的空转齿轮80b使内螺纹部件142转动来借助于进给螺杆机构使活塞150在缸体100中运动。因此，能够很容易用简单的结构给墨盒K的墨水腔室117填充墨水。
由于内螺纹部件142通过小齿轮80a和空转齿轮80b准确并且精确地将步进电机60的操作传送给螺纹轴141，所以能够以高准确性与精确性控制提供进墨盒K中的墨水量。
由于螺纹轴141和活塞150配合在缸体100中使得螺纹轴141在内螺纹部件142转动时不从缸体100中伸出，所以确保了用户的安全。
驱动单元D操作以只在光学传感器160检测到臂部件70的第一臂72与止动器部分32a接合时即在光学传感器160检测到空转齿轮80b与内螺纹部件142接合时用从墨水容器T中提供的墨水来填充墨盒K的墨水腔室117。因此，更准确地进行给墨水腔室117填充墨水。
由于采用了步进电机60作为用于驱动驱动单元D的装置，所以能够简单地通过对步进电机60转动的步数进行计数来准确并且精确地给墨水腔室117填充墨水。
第一实施方案可以进行各种改变。例如可以有下面的变型。也就是说，与其中内螺纹部件142的外圆周表面形成为外齿轮部分142b的第一实施方案不同，根据改进形式的内螺纹部件142的外圆周表面形成为具有凹凸形状例如锯齿形的表面，从而用户能够手动地使内螺纹部件142转动。
当使用根据第一实施方案的墨盒K时，即当将墨盒K中的墨水提供给打印头时，在与转动内螺纹部件142以给墨水腔室117填充墨水的方向相反的方向上驱动或转动内螺纹部件142，使得螺纹轴141沿着朝向墨水口116的方向轴向移动，即沿着与在给墨水腔室117填充墨水时移动螺纹轴141的方向相反的方向轴向移动。但是，在螺纹轴141上的螺纹相对于内螺纹部件142的内接合部分具有充分大的导程角和充分低的摩擦系数的情况下，进给螺杆机构的操作改变为使得当墨水被抽吸到墨水腔室117的外部时，墨水的流出所产生的负压使螺纹轴141朝向墨水口116轴向移动，并且能够与螺纹轴141螺纹接合的内螺纹部件142因此相对于螺纹轴141绕螺纹轴141转动。当采用滚珠螺杆机构作为进给螺杆机构时，能够容易地实现这样充分大的导程角和充分低的摩擦系数。
在根据第一实施方案的进给螺杆机构中，为了在驱动齿轮80b与内螺纹部件142的外齿轮部分142b啮合地操作时防止螺纹轴141与内螺纹部件142一起转动，在第一圆柱形部分110与内螺纹部件142之间设置辅助部件130。但是，代替采用辅助部件130，可以将进给螺杆机构改进为包括如下所述和图10或11所示的一体转动阻止装置。
即，图10示出一种布置，其中棒部件400设置成从圆柱形部分120的上端的下表面向下延伸。棒部件400的横截面形状不是圆形的，而是可以为例如矩形的。另外，代替第一实施方案中使用的螺纹轴141，采用具有轴向延伸孔402的螺纹轴441，该轴向延伸孔402构造成使得棒部件400配合在轴向延伸孔402中，从而螺纹轴441相对于棒部件400能够轴向移动但不能转动。因此，当从外部转动内螺纹部件142时，螺纹轴441沿着棒部件400轴向移动，并阻止螺纹轴441与内螺纹部件142一起转动。
图11示出另一种布置，其中狭缝404穿过圆柱形部分120的侧壁厚度形成为在圆柱形部分120的轴向方向上延伸。在螺纹轴441的上端处，头部406形成为使得头部406相对于螺纹轴441不能转动，并且能够在圆柱形部分120的内圆周表面上滑动。头部406具有突起部分406a，该突起部分406a从头部406向圆柱形部分120的外部伸出。突起部分406a与狭缝404接合，使得当转动内螺纹部件142时螺纹轴441不与内螺纹部件142一起转动。
上述一体转动阻止装置特别适用于采用滚珠螺杆机构作为进给螺杆机构的情况。
现在将参照图12对根据本发明第二实施方案的墨水填充装置进行说明。
在第一实施方案中，配合在缸体100中的活塞150利用从步进电机60输出的驱动或转动力在缸体100中轴向滑动。相反，在第二实施方案中，通过用户的手动操作使活塞150轴向滑动，并且没有使用步进电机60。第二实施方案的墨水填充装置的其它部分与第一实施方案相同，并且其说明被省略。在下面第二实施方案的详细说明中，与第一实施方案的元件或部分对应的元件或部分由相同的附图标记表示。
如图12所示，根据第二实施方案的墨盒K没有包括第一实施方案中所使用的由螺纹轴141和内螺纹部件142构成的进给螺杆机构140、以及由步进电机60、臂部件70、小齿轮80a和空转齿轮80b构成的驱动单元D。作为代替，第二实施方案的墨盒K包括可手动操作的机构340，它包括活塞杆341、引导件344、手指把手342以及狭缝343。与螺纹轴141类似，活塞杆341在缸体100内部从活塞150向上以可轴向运动的方式延伸。手指把手342从活塞杆341穿过贯穿圆柱形部分120的侧壁而形成的狭缝343径向延伸至圆柱形部分120的外部。在用户想要使活塞150滑动以从墨水容器T引入墨水时，用户保持手指把手342并且使之沿着狭缝343轴向滑动。
根据第二实施方案，能够简单地通过从圆柱形部分120的外部操作手指把手342来使活塞150轴向滑动。因此，能够很容易用简单的结构给限定在缸体100中的墨水腔室117填充墨水。
虽然已经描述了本发明的两个实施方案，但是要理解的是，本发明不限于这些实施方案的细节，而是在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围和精神的情况下可以采用对于本领域普通技术人员而言可以想到的各种变型和改进方案来实施。例如，下面的变型是可能的。
也就是说，在上述实施方案中的每一个中，在将墨盒K安装在墨水填充装置上或者从中拆去时，墨盒K垂直运动，即通过插入通孔31a插入或取出。但是，该墨水填充装置可以改变成使得通过使墨盒K横向或水平运动来将墨盒K安装在墨水填充装置上或从中拆去。
不必需使用作切换齿轮的驱动齿轮80b能够与臂部件70一起转动或摆动。
权利要求
1.一种墨盒，它包括圆柱形部件，它在其一个轴向端部处具有墨水口；活塞，它气密地且可滑动地配合在圆柱形部件中，并且部分地限定了圆柱形部件内的墨水腔室，该墨水腔室与墨水口连通；活塞杆，它在与墨水腔室相反的那一侧上与活塞连接，并且沿着圆柱形部件的轴向方向在圆柱形部件中延伸；以及推进部分，该推进部分至少部分地设置在圆柱形部件中，并构造为向活塞杆施加推力从而使活塞沿轴向运动，推进部分包括从动部分，能够从圆柱形部件外部驱动该从动部分。
2.如权利要求1所述的墨盒，其中所述圆柱形部件包括使圆柱形部件的内部与圆柱形部件的外部连通的狭缝，并且所述从动部分从活塞杆沿着活塞杆的径向方向延伸并包括穿过该狭缝伸出到圆柱形部件外部中的可操作部分。
3.如权利要求1所述的墨盒，其中所述活塞杆包括进给螺杆轴，该进给螺杆轴的外圆周表面带有外螺纹，并且进给螺杆轴构造为防止进给螺杆轴相对于圆柱形部件转动，并且其中所述推进部分包括内螺纹部件，进给螺杆轴能够与该内螺纹部件螺纹接合，并且该内螺纹部件构造为能够相对于圆柱形部件在与圆柱形部件的轴向方向垂直的平面中转动但是不能相对于圆柱形部件沿着圆柱形部件的轴向方向运动，内螺纹部件的外圆周部分包括所述从动部分。
4.如权利要求3所述的墨盒，其中所述从动部分包括外齿轮，能够从外部接近该外齿轮的至少一部分。
5.如权利要求3所述的墨盒，其中所述圆柱形部件包括进给螺杆轴容纳部分，在活塞从墨水口缩回到最缩回位置时，该进给螺杆轴容纳部分容纳整个进给螺杆轴。
6.如权利要求3所述的墨盒，其中所述圆柱形部件包括第一圆柱形部分和第二圆柱形部分，该第一圆柱形部分和该第二圆柱形部分中的每一个在其两个相对端部中的一个端部处具有向外部开口的开口端，第一和第二圆柱形部分在它们的开口端侧处相互连接。
7.如权利要求6所述的墨盒，其中内螺纹部件设置在第一和第二圆柱形部分的开口端之间，并且第一和第二圆柱形部分中的至少一个包括设置在内螺纹部件的径向外侧上以使第一和第二圆柱形部分相互连接的至少一个联接部分。
8.如权利要求7所述的墨盒，其中内螺纹部件包括形成在内螺纹部件的轴向相对端部中的至少一个端部处的第一配合部分，第一和第二圆柱形部分中的至少一个包括第二配合部分，并且第一和第二配合部分相互配合，同时允许在内螺纹部件和圆柱形部件之间的相对转动。
9.如权利要求7所述的墨盒，还包括辅助部件，它与内螺纹部件一起设置在第一和第二圆柱形部分的开口端之间，并且固定在第一和第二圆柱形部分中的至少一个上，其中进给螺杆轴与辅助部件接合，从而进给螺杆轴相对于辅助部件不可转动并且可轴向运动。
10.一种墨盒，它包括圆柱形部件，它在其一个轴向端部处具有墨水口；活塞，它气密地且可滑动地配合在圆柱形部件中，并且部分地限定了圆柱形部件内的墨水腔室，该墨水腔室与墨水口连通；进给螺杆轴，它在与墨水腔室相反的那一侧上与活塞连接，并且沿着圆柱形部件的轴向方向延伸；以及内螺纹部件，它能够与进给螺杆轴螺纹接合，并且构造为能够相对于圆柱形部件在与圆柱形部件的轴向方向垂直的平面中转动但是不能相对于圆柱形部件沿着圆柱形部件的轴向方向运动，能够从圆柱形部件外部操作内螺纹部件的至少一部分。
11.一种墨水填充装置，它包括根据权利要求3-9中任一项所述的墨盒；构造为可拆卸地保持墨盒的墨盒保持器；墨水容器，它构造为与由墨盒保持器保持的墨盒的墨水口连接，并且容纳墨水；以及驱动单元，它包括驱动部件，该驱动单元构造为通过驱动部件与所述从动部分的接合使由墨盒保持器保持的墨盒的内螺纹部件转动。
12.如权利要求11所述的装置，其中所述驱动部件包括驱动齿轮，并且所述从动部分包括外齿轮。
13.如权利要求11所述的装置，其中所述驱动单元还包括作为驱动源的电动机。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述电动机为步进电机。
15.如权利要求13所述的装置，其中所述电动机相对于墨盒保持器固定定位，并且其中驱动单元还包括固定在电动机的旋转轴上的电机齿轮；可转动部件，它绕着电机齿轮的轴线转动；以及空转齿轮，它由该可转动部件可转动地保持，并且保持与电机齿轮啮合，该空转齿轮构造为随着可转动部件的转动而在与外齿轮啮合的啮合位置和与外齿轮分离的分离位置之间运动。
16.如权利要求15所述的装置，还包括摩擦力产生器，它构造为在可转动部件和空转齿轮之间产生摩擦力，以便使可转动部件和空转齿轮一起绕着电动机的转轴转动；以及转动限制器，它构造为限制可转动部件能够转动的限定在第一转动位置和第二转动位置之间的角度范围，空转齿轮在可转动部件处于第一转动位置时与外齿轮分离，并且在可转动部件处于第二转动位置时与外齿轮啮合，并且空转齿轮构造为在可转动部件已经从第一转动位置转动到第二转动位置并且不能进一步转动之后相对于可转动部件转动。
17.如权利要求16所述的装置，还包括转动检测器，它构造为检测出可转动部件已经转动到第二转动位置；以及墨水填充控制器，它构造为控制在转动检测器检测出可转动部件已经转动到第二转动位置之后电动机的转动量，以便控制提供到墨盒中的墨水量。
18.如权利要求11所述的装置，其中墨盒保持器包括连接部分，它通过连通通道与墨水容器连通，并且构造为与墨水口气密连接；以及保持部分，它构造为保持圆柱形部件的在轴向上远离墨水口的一部分。
19.如权利要求18所述的装置，其中所述保持部分包括插入通孔，该插入通孔构造为使得通过该插入通孔从墨水口侧将圆柱形部件轴向插入，并且所述连接部分包括接收部分，该接收部分构造为在圆柱形部件轴向插入穿过插入通孔时气密地配合墨水口。
20.如权利要求19所述的装置，其中插入通孔具有非圆形形状，并且圆柱形部件包括接合突起，从而当圆柱形部件相对于插入通孔的边缘保持在第一角度位置处时，该接合突起能够穿过插入通孔，但是在接合突起已经穿过插入通孔之后，当圆柱形部件相对于该边缘转动到第二角度位置时，接合突起与该边缘接合。
全文摘要
本发明提供结构简单的墨盒和墨水填充装置。该墨盒包括圆柱形部件，它在其一个轴向端部处具有墨水口；活塞，它气密地且可滑动地配合在圆柱形部件中，并且部分地限定了圆柱形部件内的墨水腔室，该墨水腔室与墨水口连通；活塞杆，它在与墨水腔室相反的那一侧上与活塞连接，并且沿着圆柱形部件的轴向方向在圆柱形部件中延伸；以及从动部分，它用作推进部分，该推进部分通过向活塞杆施加推力来使活塞轴向运动，能够从圆柱形部件外部驱动该从动部分。该墨水填充装置包括上述墨盒、可拆卸地保持墨盒的墨盒保持器、墨水容器和驱动单元。
文档编号B41J2/17GK1919612SQ200610121
公开日2007年2月28日 申请日期2006年8月23日 优先权日2005年8月23日
发明者寺田宏平 申请人:兄弟工业株式会社