专利名称：墨盒和装有该墨盒的喷墨打印机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于容纳墨水的墨盒以及安装该墨盒作为供墨源的喷墨打印机，尤其涉及一种具有能够精确地探测墨水已经用完(墨水用尽)情况的机制墨盒。
背景技术：
在喷墨打印机所使用的墨盒中，有这样一种已知类型的墨盒，该墨盒含有被诸如泡沫材料和毡制品等吸收性材料所吸收并保持的墨水。例如，泡沫材料型墨盒具有容器，在所述容器中包含已经吸收并保持墨水的泡沫材料；墨水出口，其与泡沫材料容器相通；和排气孔，其与大气相通以把泡沫材料容器打开进入大气。当墨水被喷墨头的喷出压力从墨水出口抽取时，与被抽吸数量的墨水相应的空气被引入流进泡沫材料容器。
在这种泡沫材料型墨盒的情况下，根据从喷墨头所喷出的墨点的数量、通过墨水泵的墨水抽吸量等计算墨水消耗量，所述墨水泵把墨水从喷墨头抽出，所以其中墨水的存在与否的检测根据计算的结果而确定。
顺便提及，墨盒中的墨水几乎用完的情况通常被称为“真实用尽”，在墨盒中的墨水残余量已经降低至小于预定量的情况被称为“接近用尽”。然而，除非另有说明，本说明书中所用的“墨水用尽”包括上述两种情况。
然而，通过计算墨水消耗量等来探测墨水用尽的方法具有下述问题。由于喷墨头的墨水喷射量和通过墨水泵的墨水抽吸量经受广泛的变化，所以根据上述总数已经计算的墨水消耗量也说明了变化远大于实际所消耗的墨水量。因此，为了确定墨水用尽需要设置较大的余量。因此，在探测到墨水用尽的时间点上还可能剩余较大量的墨水，因而经常导致墨水浪费。
因此，用棱镜的反射面的后表面作为相对墨水的界面，可以利用光学特性通过光学探测系统直接探测墨水用尽，因为当墨水被使用时，棱镜的反射面恢复原状。例如，日本专利公开出版物号10-323993A和美国专利号5616929披露了这样的探测系统。
然而，在泡沫材料型墨盒的情况下，即使棱镜的反射面的后表面排列成暴露于泡沫材料容器中，被墨水吸收材料(泡沫材料)所吸收并保持的墨水总是保持与棱镜的反射面接触，即使当墨水用完了，棱镜的反射特性也保持不变。因此，上述披露的探测系统没有直接应用于泡沫材料型墨盒。
也可以设想出这样的布置，其中在主墨水室的墨水消耗至一定的程度时，空气在压力控制下被引入副墨水室，方式是所述副墨水室在容量上较小并能够在主墨水室(泡沫材料容器)与墨水出口之间储存墨水，而且将棱镜的反射面设置在副墨水室中以使反射面的后表面成为相对墨水的界面。
因此，当主墨水室中剩余的墨水数量降低时，每次当墨水从墨水出口供应至喷墨头时，气泡被从主墨水室引入副墨水室。当主墨水室中的墨水被完全用尽时，在墨盒中的墨水残余量达到大体与在副墨水室中剩的墨水量相等。当在副墨水室中的墨水残余量在数量上进一步降低，作为与墨水相对的界面的棱镜的反射面的后表面从墨水的液面中暴露出来，反射面的反射条件变化。换言之，当其后表面逐渐被墨水覆盖时，被抑制作为反射面的反射面随着墨水的液面的下降而恢复它的反射功能。因此，墨水残余量已经降低至预定量或更小的情况可根据在反射面上的反射光的数量而探测。因此，通过使副墨水室的容量足够小，可以在墨水残余量大体完全用完的时间点上探测墨水用尽。
然而，引入副墨水室的空气引起在副墨水室中产生气泡。如果发生气泡被粘附于或在棱镜的反射面的后表面周围漂浮的情况，即使当墨水的液面低于棱镜的反射面时，也能够保持棱镜的反射面被保持气泡中的墨水所覆盖的状态。因此，即使墨水的液面降低，棱镜的反射面的反射状态也不将变化。由于覆盖棱镜的反射面的气泡消退需花很长时间，发生不一致在于墨水用尽直到那时才能被探测。因此，墨水用尽的探测定时被拖延，并且这会引起诸如点缺失的不利的影响，因为墨水抽吸失败使气泡被送至喷墨头。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种墨盒，其能够避免不利的影响，所述不利的影响是这样的事实引起的，即，由于副墨水室中的气泡，在墨水的液面降低之后棱镜的反射面的反射条件保持不变。
本发明的目的也是提供一种喷墨打印机，其能够通过探测墨盒的反射面的反射条件而立即识别发生墨水用尽的状态。
为了达到上述目的，根据本发明，提供一种墨盒，包括墨水室，制有排气孔和墨水出口，所述排气孔使外界空气可以进入其中，墨水可以从所述墨水出口流出；光学元件，具有墨水接触表面，所述接触表面能够与墨水室中包含的墨水接触，墨水接触面包括探测面，在所述探测面，墨水室中墨水的剩余量根据通过排气孔进入墨水室的空气数量而得到光探测；和第一墨水吸收元件，其设置在墨水接触面附近并能够吸收墨水室中的墨水。
在这种结构中，由于墨水从墨水出口供应，因此空气从排气孔进入墨水室以至于墨水的液面降低。因此，光学元件的探测面逐渐从墨水的液面暴露。因此，探测面的光学性能(例如反射率或透射率)变化了。
更确切地，在探测面的反射率变化的情况下，当墨水接触面逐渐被墨水覆盖时没有作为反射面的探测面由于墨水液面的降低而恢复反射功能。在探测面的透射率变化的情况下，由于当探测面被墨水覆盖时不可能的透射率被恢复，可根据反射光或发射的光的数量达到探测墨水的残余量降至预定数量或更小的状态。
当墨水的残余量成为更小时，经常产生气泡。如此产生的气泡粘附于探测面或在探测面附近漂浮。在探测面被这种气泡覆盖的情况下，即使墨水的液面降低，探测面的光学性能也保持不变，这可以导致墨水用尽探测成为不可能。
然而，根据本发明，由于第一墨水吸收元件设置在与墨水接触面相邻的位置上，在探测面内产生的容纳于泡沫材料中的墨水通过它的毛细力而被抽吸至第一墨水吸收元件。因此，为了确保迅速探测墨水用尽，当在墨水室中的墨水液面降低时，泡沫材料迅速地消失以至于探测面的光学性能立即变化。
优选地，墨水室包括第一室，制有排气孔并包含第二墨水吸收元件，所述第二墨水吸收元件能够在其中保持墨水；和第二室，其设置在第一室和墨水出口之间并包含第一墨水吸收元件和光学元件。
由于光学元件设置在第二室中，通过使第二室的容量充分地小，在墨水残余量已经大体完全使用的时间点，墨水用尽是可探测的。此外，当墨水的残余量降低时，墨水与空气一起从第一室进入第二室，因而在第二室中产生的气泡的影响能够通过第一墨水吸收元件而除去。
优选地，第一墨水吸收元件放置在光学元件与墨水出口之间的墨水流动通道中。在这种结构中，当墨水持续消耗时，因为在气泡中保持的墨水被第一墨水吸收元件所抽吸，气泡被有效地消灭。
优选地，第一墨水吸收元件放置得远离探测面。在这种结构中，粘附于探测面的气泡能够被第一墨水吸收元件迅速地抽吸并消除，并且不会干扰光学探测。
优选地，墨盒进一步包括第一过滤器，其分隔第一室和第二室，该第一过滤器包括第一多孔材料，所述第一多孔材料具有第一孔隙以允许墨水和气泡从中通过；和第二过滤器，其分隔第二室和墨水出口，该第二过滤器包括第二多孔材料，所述第二多孔材料具有比第一孔隙细小的第二孔隙以仅允许墨水从中通过。其中，第一墨水吸收元件具有比第一孔隙粗的第三孔隙。
例如，第一墨水吸收元件包括至少泡沫材料和毡材料之一。
优选地，光学元件是设有一对作为探测面的反射面的棱镜。
优选地，墨盒进一步包括分隔元件，该分隔元件把第二室隔成位于第一室附近的气泡存储器和位于墨水出口附近的墨水容器，分隔元件制有引入口，所述引入口把墨水从气泡存储器引入至墨水容器中。光学元件的探测面放置在墨水容器中。
在这种结构中，从第一室至气泡存储器的墨水流经过分隔元件的引入孔，随后被引入墨水容器中。当在第一室的墨水完全使用时，空气从与大气相通的第一室进入第二室的气泡存储器，因此引起气泡形成。因此，在气泡存储器中逐渐产生气泡，然后所述气泡存储器被气泡充满。当气泡的数量增加时，在第二室中的墨水残余量逐渐降低并且墨水的液面逐渐从气泡存储器的内部高度位置降低。
当气泡存储器充满泡沫材料时并在墨水液面降至第二室的内部高度位置之后，在新的正产生的泡沫材料中使用的墨水不存在，因为当空气从第一室进入时，气泡存储器被泡沫材料充满。因此，当空气持续进入并且在气泡存储器中的泡沫材料逐渐地消失时，充满气泡存储器的泡沫材料被逐渐地被压成大的泡沫材料，然而，仅包含空气的层逐渐从气泡存储器的上末侧形成。
换言之，气泡存储器由分隔元件与墨水容器分离，但仅与引入孔相通。因此，形成气泡必要的墨水能够被分隔元件阻隔而避免供应至气泡存储器。因此分隔元件作为把气泡与墨水液面分离的元件，并当墨水的液面降低时，促进在气泡存储器的气泡与墨水液面的分离。
因此，在气泡存储器中聚集的气泡在气泡存储器中逐渐消失，因为在形成气泡中使用的墨水被阻止从墨水容器中供应，并且开始在上末端部分形成仅包含空气的层。当第二室中墨水液面降低时，即当从第一室空气的进入持续时，仅包含空气的层逐渐向墨水容器扩散。当气泡存储器中的气泡随后消失并由空气代替时，墨水容器中的墨水液面降低，并且不形成气泡。
因此，气泡被抑制进入墨水容器并覆盖探测面。此外，根据本发明，由于第一墨水吸收元件设置在与墨水容器中设置的墨水接触面相邻的位置上，因此保持于漂浮在探测面附近的气泡中的墨水被第一墨水吸收元件的毛细力所抽吸，进而在探测面内产生的气泡迅速消除。因此，当墨水液面降低时，探测面的光学性能以最佳的响应时间而变化，以至于能够没有延误地精确探测墨水用尽。
优选地探测面放置在引入端的附近。在这种结构中，用从引入孔供应至第一墨水吸收元件的墨水，借助于挤出粘附于探测面上的气泡的作用能够增强探测精度。
优选地引入端位于由分隔元件或第二室的壁表面限定的拐角部分。在这种结构中，从引入孔进入的气泡通过表面张力主要集中在拐角部分并沿壁面移至第一墨水吸收元件，以至于能够减少漂浮的气泡。
优选地分隔元件设有片，所述片凸进墨水容器中以在其间保持第一墨水吸收元件。
优选地分隔元件限定墨水流通道，所述墨水流通道通过探测面从引入端延伸至第一墨水吸收元件。在这种结构中，在探测面上产生的气泡中保持的墨水能够有效率地被第一墨水吸收元件吸收并且也能够迅速地消除气泡。
根据本发明，还提供一种喷墨打印机，包括喷墨打印头；上述墨盒，其通过墨水出口把墨水供应至喷墨打印头，和探测器，其基于探测面的状态光学地探测墨盒中的墨水的保持量。
在这种结构中，当墨水液面降低时探测面的光学性能以最佳的响应时间而变化，进而迅速探测墨盒的墨水用尽。
参照附图通过详细说明优选实施例，本发明的上述目的和优点将更为明显，其中图1A是根据本发明的第一实施例的泡沫材料型墨盒的平面图；图1B是第一实施例的墨盒的正视图；图2是第一实施例墨盒的底部透视图；图3是第一实施例墨盒的分解透视图；图4是沿图1A中的线IV-IV获得的第一实施例墨盒的的截面图；图5是沿图1B中的线V-V获得的第一实施例墨盒的的截面图；图6A是第一实施例的墨盒中副墨水室的放大截面图；图6B是沿图6A中的线b-b获得的第一实施例墨盒的截面图；图7是第一实施例墨盒的分隔元件的透视图；图8是根据本发明的第二实施例的墨盒的基本部分的放大截面图；
图9A是第二实施例的墨盒中分隔元件的透视图；图9B是图9A的分隔元件的顶视图；图9C是图9A所示的分隔元件的正视图；图10是根据本发明的第三实施例的墨盒中的基本部分的放大截面图；图11是第三实施例的墨盒中的基本部分的横截面图；图12是从图11的相对的侧面观看的第三实施例的墨盒中基本部分的横截面图；图13是说明喷墨打印机的基本部分的示意图解。
具体实施例方式
现将通过参照附图来说明本发明的优选实施例。更具体地，下面参照应用于墨盒的本发明的实施例，所述墨盒可拆卸地安装于喷墨打印机的墨盒安装部分。然而，本发明同样地适用于预先安装在喷墨打印机中的墨盒中。
如图13所示，根据本发明的第一实施例的喷墨打印机91是串行型，其中喷墨头94装载在支架93上，所述支架93以箭头A的方向沿导向轴92往复运动。墨水通过软管96从安装在墨盒安装部分95的墨盒1供应至喷墨头94。
根据本发明的实施例使用的墨盒1可拆卸地安装在墨盒安装部分95中，所述墨盒安装部分95制在喷墨打印机91中。如图1A、1B、2和3所示，墨盒1具有容器体2和容器盖4，所述容器体2为上侧面打开的长方体，所述容器盖4用于关闭上侧开口3。主墨水室5制在内部并且长方体的泡沫材料6包含于主墨水室5中，墨水被泡沫材料6吸收并保持在其中。
墨水出口7制在容器体2的基底并且盘形的橡胶垫圈8安装在墨水出口7中，开孔于橡胶垫圈8的中心的通孔8a作为墨水排出孔。在墨水出口7中橡胶垫圈8的后部分中，设置了能够关闭墨水排出孔8a的阀9，并且阀9通常由螺旋弹簧10相对橡胶垫圈8挤压，从而关闭墨水排出孔8a。
主墨水室5通过副墨水室20与墨水排出孔8a相通，副墨水室20被第一过滤器11和第二过滤器12所分离。主墨水室5也对容器盖4上制成的与大气相通的排气孔13开放。当被安装在主墨水室5中的泡沫材料6吸收并保持的墨水通过墨水排出孔8a被抽吸时，与如此抽吸的墨水相应数量的空气从与大气相通的口13被抽吸至主墨水室5。
将参照图4至7详细说明副墨水室20，所述副墨水室20的内部被分隔元件30分离成在主墨水室侧上的气泡存储器21和在墨水排出孔侧的墨水容器22，存储器21和墨水容器22通过在分隔元件30上制成的引入孔33相通。气泡消除多孔元件40装于墨水容器22中。
与容器盖4中的大气相通的排气孔13与线圈凹槽13a连接，所述凹槽13a雕刻在容器盖的表面上并且凹槽13a的末端13b延伸至容器盖4的边缘末端的附近。当墨盒1被装载后，密封装置14被粘附于制成排气孔13和容器盖4的凹槽13a的部分。另一方面，当使用墨盒1时，密封装置14的零件14b沿密封装置14的切割线14a剥去，从而把凹槽13a的末端13b暴露出来，因此使口13设置成向大气敞开。
此外，密封装置15也粘附于容器底部的墨水排出孔8a的部分，因此当墨盒1安装在喷墨打印机91上的墨盒安装部分95上时，连接至墨盒安装部分95的供墨针(未示出)切断密封装置15，随后被推进墨水排出孔8a。
如图3所示，分隔元件30设有分离板31，以分离副墨水室20和圆柱框架32，所述圆柱框架32垂直地从分离板31的墨水容器侧的中心突出。而且，用于把气泡存储器21引入墨水容器22的引入孔33制成在分离板31的一个末端侧部分。
墨盒1设有被探测部分，所述被探测部分具有直立棱镜51和直立棱镜52，棱镜51用于光探测墨盒1是否安装在喷墨打印机91的墨盒安装部分95上，棱镜52用于光探测墨盒1的墨水用尽。直立棱镜52的反射面的后表面暴露在副墨水室20的墨水容器22以作为相对墨水的界面。
更确切地，如图4所示，截面为矩形的框架202经过容器体2的底板201并且垂直地延伸。垂直地竖立在主墨水室5中的上部框部分203的矩形开口在主墨水室侧面上形成通口205。第一矩形过滤器11安装于通口205上。
垂直地从底板201向下突出的下部框部分204的下末端被从底板201延伸的底板206所关闭，并且墨水出口7制在底板206的中心上。墨水出口7具有圆柱突出部分207，所述圆柱突出部分207从底板206的中心垂直地向上(在墨水容器22内)突出，并且突出部分207的中心孔形成与墨水排出孔8a相通的墨水通道208。橡胶垫圈8、阀9和螺旋弹簧10安装在墨水通道208上。螺旋弹簧10的弹簧固定器209与突出部分207的内周面制成一体。突出部分207的上侧开口在出口孔侧面制成圆形的相通口210，并且第二过滤器12固定至相通口210上。
第一过滤器11由多孔材料制成，该多孔材料允许墨水通过，同时能够使气泡通过作用在墨水排出孔8a的墨水抽吸力而通过。换言之，过滤器11由多孔材料制成，所述多孔材料的孔尺寸对应毛细管吸引力，弯月面通过所述毛细管吸引力由于墨水抽吸力而被破坏。在这种情况下，第一过滤器由非织造织物、网式过滤器等制成。
另一方面，第二过滤器12由孔尺寸小于第一过滤器11的孔尺寸的多孔材料制成，因此除了墨水泵运行之外，当墨水抽吸力作用在墨水排出孔上时，过滤器12不允许气泡而仅允许墨水从中通过。第二过滤器12的孔尺寸应该足够大，以捕获混合在墨水中的异物。第二过滤器12也可以由非织造织物、网式过滤器等制成。
在这种情况下，“墨水抽吸力”指通过喷墨头94的喷墨压力或墨水泵的抽吸力作用在墨水排出孔8a上的力。
现将主要参照图3至5说明直立棱镜51和52。伸长的矩形盘54固定地焊接至容器体2的侧板部分53的下末端部分。直立棱镜51和52以预定的间距在矩形盘54的内侧制成整体。直立棱镜51具有一对以直角相交的反射面51a和51b，并且直立棱镜52具有一对以直角相交的反射面52a和52b。
直立棱镜51通过具有预定间隙的空气层55面对侧板部分53。即，在结构上相应于直立棱镜51的凹进部分56制在侧板部分53上，进而反射面51a和51b通过具有预定间隙的空气层55面对侧板部分53。
另一方面，用于探测墨水用尽的直立棱镜52从开口202b直接地暴露于墨水容器22的内部，所述开口202b在构成墨水容器22的框202上敞开，并且反射面52a和52b的每一个后表面作为相对墨水的界面。
如图4和5所示，反射型光传感器57和58安装在设有墨盒1的喷墨打印机91的侧面上。光传感器57和58分别设有光发射元件57a和58a和光接收元件57b和58b。设置光传感器57的位置，以至于光传感器57使从光发射元件57a发出的光以与反射面51a成45度角的方向入射，并使光接收元件57b接收从反射面51a和反射面51b反射回来的光。同样地，设置光传感器58的位置，以至于光传感器58使从光发射元件58a发出的光以与反射面52a成45度角的方向入射，并使光接收元件58b接收从反射面52a和反射面52b反射回来的光。
如图6A和7所示，外周框部分302的外部面302a液密地连接至矩形框202上的通口205的内周侧205a，所述矩形框202形成副墨水室20。
板体301的表面(气泡存储器21的侧面上的表面)制为不平的表面303。该不平表面303作为气泡收集器以捕获气泡，从而防止气泡流向引入孔33，所述气泡通过第一过滤器11从主墨水室5引入至气泡储存器21的空气形成。
不平表面303如此构造，使凹进部分304和突出部分305在板体301的长侧的方向上以预定的间隔交替地制成，所述凹进部分304和突出部分305具有固定宽度并在板体301的短侧面方向上延伸。在每一个突出部分305的表面上，具有预定长度的突出306以预定间隔离散地制成。当沿板体301的长侧面的方向观看时，离散地制在每一个突出部分304的表面上的突出306交替排列。用凹进部分304作为基准，例如，每一个突出部分305高度是0.1mm，并且，例如，制成在突出部分305的表面上的突出306的高度为0.2mm。凹进部分304和突出部分305宽度为0.5mm，例如。
椭圆形的引入孔33制在直立棱镜52沿板体301的长侧面方向上放置的侧面上的末端部分的中心部分，所述椭圆形的引入孔33在板体301的短侧的方向上较长。引入孔33的周长用在高度与突出306相等的突出框部分307包围。此外，凹进部分308和在板体301的长侧面方向延伸的突出部分309在板体301的短侧面方向上以预定间距交替地制成在突出框部分307与板体301的长侧边缘之间的区域上。突出部分309的高度与突出305相同。
在板体301的中心制成圆形的凹进部分310。分隔元件30是由树脂材料制成的注模零件，并且圆形凹进部分310是门标志。此外，向下突出超过在直立棱镜52的垂直方向上的中心位置的下垂壁311制在板体301的较低的面上(在墨水容器22的侧面表面)。下垂壁311沿板体301的短侧方向的整体宽度制成。
从板体301的下表面的中心垂直延伸的圆柱框32被用于把聚集在墨水容器22的底部的墨水向上抽至装有向上定位的第二过滤器12的通口210。
如图6A至7所示，以预定角间隔制成的多个突出部分322垂直地从圆柱框32的下部开口的圆形边缘321处突出。在本实施例中，以90度的间隔制有四个相同高度的突出部分322。圆柱框32的内周面设有下部323、锥形的部分324，所述锥形的部分324是持续至下部分323并稍微向内突出，以及持续至锥形的部分324的上部325。
设有圆柱框32的分隔元件30安装有压盖，所述压盖从上侧面至圆柱突出部分207。以预定角度间隔向外突出的肋207a制在突出部分207的外周面的下侧部分。四个肋207a以90度角的间隔制成并且每个肋207a的突出量设置成使这些肋207a恰好装配在圆柱框32的下末侧上的外周面323上。
当分隔元件30的圆柱框32用压盖装配至突出部分207，在横截面上是弓形的并用于把墨水向上抽吸的四个缺口220通过在圆柱框32的内周面与突出部分207的外周面之间的四个肋207a制成。因此，通过在圆柱框32的低末端的突出部分322之间的缺口220制有从缺口221至向上放置的第二过滤器12的墨水抽吸通道。在这样做时，墨水容器22中剩余的墨水量降低并且即使当液面低于第二过滤器12时，墨水容器22中剩余的墨水被向上抽吸至第二过滤器12的位置并且能够从墨水通道208供应至墨水排出孔8a。
将参照图3至6B说明放置在副墨水室20的墨水容器22中的气泡消除多孔元件40。长方体多孔元件40由柔性材料(例如毡和泡沫材料)制成并放置在引入孔33的下面与直立棱镜52相邻的位置。在本实施例中，多孔元件40以这样的状态排列以保持与直立棱镜52的反射面52a和52b的后表面上的拐角部分52c接触。
换言之，在配有直立棱镜52的框202的内侧面202与分隔元件30的圆柱框32之间填满多孔元件40。多孔元件40相对于反射面52a和52b缩回，使上边缘面40a放置在反射面52a和52b的高度中间。
如图5所示，当其中心部分与拐角部分52c接触时，面对多孔元件40的直立棱镜52的侧面40b处于降低的状态。除了中心部分外的任何侧面部分从反射面52a和52b分离，因此尤其当探测光从那里反射时，多孔元件40被防止与反射面52a和52b接触。并且，直立棱镜52的上边缘面52d和52e也从制在框202上的开口202b的垂直边缘面202d和202e分离。因此，在反射面52a和52b和多孔元件40之间形成空间A以包围反射面52a和52b。
在这种情况下，多孔元件40能够吸收并保持墨水，并由具有大于第一过滤器11的网孔的材料制成。
如下进行是否墨盒1已经被安装在喷墨打印机91的墨盒安装部分95和墨盒1的墨水用尽的探测。
当墨盒1安装在喷墨打印机91的墨盒安装部分95时，放置喷墨打印机91的侧面上的供墨针(未示出)的前末端部分通过安装在墨盒1的墨水出口7上的橡胶垫圈8的通孔并向上推动放置在墨水通道208中放置的阀9。因此，当墨水排出孔8a开放时，主墨水室5中被泡沫材料6吸收并保持的墨水通过第一过滤器11和副墨水室20被引入流进墨水通道208并沿插入墨水排出孔8a的供墨针流过，进而墨水能够被供应至在喷墨打印机91的侧面上的喷墨头94。由于这样的墨水供应机制在本技术领域中是已知的，进一步的说明将忽略。
当墨盒1如此被安装时，制在墨盒1的侧面上的直立棱镜51被制成面对喷墨打印机91的侧面上的光传感器57。因此，从光传感器57发射的光被直立棱镜51的反射面51a和51b所反射，随后被光传感器57所接收，进而探测出墨盒1已经被安装。
当喷墨打印机94被驱动进行喷墨时，由于喷墨压力墨水抽吸力作用在墨水排出孔8a上，因此墨水被供应至喷墨打印机94上。当保持在泡沫材料6中的墨水被供应之后减少时，空气通过排气孔13被引入主墨水室5。当墨水持续消耗时，逐渐渗透进入泡沫材料6的墨水减少并且随后气泡进入泡沫材料6中。当泡沫材料6中的墨水残余量进一步减少，主墨水室5的空气通过第一过滤器11，因此形成气泡，所述气泡被引入副墨水室20的泡沫材料储存器21中。然而，用于从墨水排出孔8a分离副墨水室20的墨水容器22的第二过滤器12没有气泡通过。因此，气泡逐渐在小容量气泡存储器21中聚集，所述存储器21制在副墨水室20的最上部分。
当墨水残余量进一步减少，在主墨水室5和副墨水室20中剩余的墨水的水平面逐渐降低，直立棱镜52的一对棱镜反射面52a和52b逐渐从墨水液面中暴露。因此，此对棱镜反射面52a和52b开始作为反射元件。当副墨水室20的墨水液面低于预定探测位置(例如图4所示的位置L)，光传感器58的光接收元件58b接收光量超过极限量。在墨盒1中的墨水缺失(墨水用尽状态)的探测基于在光接收元件58b中接收光的量的增量。
当通过使副墨水室20的容量足够小在残余墨水量变得非常少的时间点探测墨水用尽时，在墨水残余量尽可能少的条件下探测墨水用尽是可行的，进而，防止墨水被浪费。在这种情况下，被棱镜的反射面52a和52b探测的墨水用尽被认为是接近用尽，于是进行下面的过程，从而更肯定地防止墨水被浪费。即，墨水的接近用尽首先被光传感器58所探测，然后将被使用的墨水量被计算，当所获得的值达到与副墨水室20的墨水容器22的容量相等的量时，确定真用尽，因此墨水可以使用到墨水的残余量被充分用光。
在副墨水室20中产生的气泡在直立棱镜52的反射面52a和52b的附近漂浮的情况下，棱镜52的反射面52a和52b大体被墨水覆盖。即使在上述条件下墨水的液面低于棱镜52的反射面52a和52b，棱镜52的反射面52a和52b仍保持用墨水覆盖，并反射条件也保持不变，因此墨水用尽不可能探测。
然而，在本发明的实施例中，气泡存储器21通过副墨水室20的上末端部分的分离板31制成，并且当墨水残余量小于预定量时，墨水的液面带着与气泡分离的墨水液面而降低。因此抑制气泡的产生量是可能的，所述气泡被引入墨水容器22并在棱镜52的反射面52a和52b附近漂浮。
通过引入孔33从气泡存储器21引入至墨水容器22的墨水沿棱镜52的反射面52a和52b流动，随后被多孔元件40所吸收。然后墨水从墨水容器22的底部分沿圆柱框32和突出部分207之间的缝隙抽出，并且通过第二过滤器12流经墨水排出孔8a。
气泡与从引入孔33引入至墨水容器22的墨水一起聚集在多孔元件40的上边缘面40a的上侧部分和在多孔元件40与棱镜52的反射面52a和52b之间的空间A。然而，这些地点聚集的气泡中保持的墨水由于多孔元件40的毛细管作用被抽吸至多孔元件40。
更确切地，由于墨水残余量降低，在墨水液面低于多孔元件40的上边缘面40a时，被多孔元件40吸收并保持的墨水用附加的墨水抽吸操作抽出。当墨水从多孔元件40中抽出时，保持在上边缘面40a的上侧部分的墨水和保持在反射面52a和52b的后表面的部分中的气泡中的墨水被毛细力而抽吸。因此，气泡被迅速地消除。当墨水的液面在墨水容器22中降低时，反射面52a和52b的反射条件在最佳响应时间变化。墨水用尽因此精确地并及时地探测。
在根据本实施例的墨盒中，副墨水室20被分隔元件30分离成气泡存储器21和墨水容器22，仅通过引入孔33彼此相通。因此，对气泡形成必要的墨水被分隔元件30尽可能地阻碍，不能从气泡存储器21供应至墨水容器22。因此，分隔元件30作为分离器，以至于当墨水液面降低时气泡存储器21中的气泡容易地从墨水中分离。此外，在墨水容器20中所产生的气泡由于由放置在墨水容器22中的多孔元件40的毛细力产生的墨水抽吸而迅速消除。
因此，反射面52a和52b的反射条件基于墨水用尽快速并安全地探测而以最佳的响应时间来变化。
在带有根据本实施例的墨盒1作为供墨源的喷墨打印机91中，反射面52a和52b的反射条件提供了确定地探测墨盒的墨水用尽的基础。
如图8至9C所示，根据本发明的第二实施例的墨盒1A基本上在结构上相似于上述墨盒1。同样地，相应的部件使用同样附图标记并且其中的说明将省略。根据本实施例的墨盒1A特征在于用于固定气泡消除多孔元件40A的多孔元件固定器34设在分隔元件30A上。此外，分隔元件30A被用于制成墨水通道，通过所述墨水通道，从引入孔33引入的墨水通过反射面52a和52b的后侧面和多孔元件40A被导入墨水容器22。
墨盒1A的分隔元件30A设有分离板31；圆柱框32，其从墨水容器22的后表面突出；和多孔元件固定器34，其位于与直立棱镜52的侧面比圆柱框32更接近的一侧。多孔元件固定器34设有下垂壁35，该下垂壁35具有与分离板31相同的宽度并与分离板31的底面垂直地突出，因此下垂壁35的下末端向上延伸至墨水容器22的底部附近的位置。在下垂壁35的下末端，固定片36a和36b垂直地从下垂壁35的侧末端部分朝向直立棱镜52突出。在这些固定片的各自上部位置，固定片36c和36d也从下垂壁35朝向直立棱镜52突出。多孔元件40A的固定能力用此对上固定片36c和36d和此对下固定片36a和36b而实现。
多孔元件40A是长方体，其具有与下垂壁35相同的宽度并在高度上稍微大于固定片之间的垂直间隔，从而当被轻微压缩时在固定片之间填满多孔元件40A。
当多孔元件40A固定在固定片之间，在直立棱镜52的侧面上的多孔元件40A的表面41保持与框202的内侧面202c接触。多孔元件40A的上末端面42如此定位以至于它在高度上实质上与直立棱镜52的下末端面52e相同。因此，多孔元件40A的表面41的上半部分处于这样的状态，即它面向空间A，所述空间A适于包围直立棱镜52的反射面52a和52b。
附带提一下，分隔元件30A的分离板31的表面不是不平的表面，而是平表面，并且用于把墨水引入引入孔33的两个肋38和39制在此表面上。
即使在本实施例中的墨盒1A中，分隔元件30A作为促进墨水从气泡中分离的分离器。
此外，从引入孔33流入墨水容器22的墨水在分隔元件30A的下垂壁35和反射面52a和52b之间向下流动，并且被多孔元件40A吸收。然后，墨水通过分隔元件30A导入第二过滤器12。换言之，使墨水沿如图8中的箭头所示的由下垂壁35所调控的墨水通道流动。
多孔元件40A迅速消除被引入墨水容器22的气泡。更确切地，当墨水残余量降低并当浸透入墨水容器22的多孔元件40A中的墨水消耗量增加时，气泡进入棱镜反射面52a和52b和多孔元件40A之间形成的空间A。空间A中的直立棱镜的下侧部分于多孔元件40A接触。当墨水从多孔元件40A中抽出时，保持在聚集于空间A中的气泡中的墨水通过被多孔元件40A的毛细力抽吸入多孔元件40A。因此，粘附于棱镜反射面52a和52b的后表面的气泡和在后表面附近漂浮的气泡迅速被多孔元件40A消除。
采用如此设置的墨盒1A，粘附于棱镜反射面52a和52b的后表面的气泡和在后表面附近漂浮的气泡迅速被多孔元件40A消除。因此，在墨水用尽状态的时间点处不会受到气泡的阻碍，能够立即探测墨水用尽状态。
由于分离板31的容量很小，因此在多孔元件40A中的墨水残余量能够降低，并且优点在于待浪费的墨水量也是可减少的。
在上述实施例中，分隔元件30和30A的每一个这样排列，使副墨水室20的内部被分隔成气泡存储器21和墨水容器22。不设置分隔元件30和30A，在相邻反射面52a和52b的后表面的位置放置多孔元件也是可采纳的。即使在这种情况下，在反射面52a和52b的后表面上的部分产生的气泡能被迅速消除。
作为多孔元件40和40A的材料，任何能够吸收和保持墨水的材料都能够使用。例如，可以采纳通过缠绕天然或合成的纤维或捆扎纤维所制成的多孔材料。然而，毡和泡沫材料用作材料使用不是特别有效的。
虽然较小空间A更好自不必说，进一步优选地通过使多孔材料40A的上末端面42于直立棱镜52的下末端面52e接触而消除空间A。
图10至12说明根据本发明的第三实施例的墨盒1B，所述第三实施例在结构上基本上于上述墨盒1相似。同样地，类似的相应的部件采用同样附图标记并省略其说明。
如图11所示，在此实施例中墨盒1B的特征在于圆形引入孔61在放置直立棱镜52的侧面上的板体301的拐角处制成。引入孔61的圆周由在高度上与突出306相等的突出框部分307包围。此外，凹进部分308和突出部分309在突出框部分307和板体301的长侧边缘之间的区域上短侧面方向上以预定的间隔交替地制成，所述突出部分309在板体301的长侧面方向上延伸。突出部分309在高度上与突出306相等。
如图10和12所示，下垂壁62和肋部分62a和62b制在板体301的底面上，所述肋部分62a和62b进一步向下突出超过直立棱镜52的垂直方向上的中心位置，肋部分62a和62b从下垂壁62导向直立棱镜52。在一侧面上的肋部分62a和下垂壁62制成以包围引入孔61。
在配有直立棱镜52的框202的内侧面202c和从圆柱框32朝向直立棱镜52突出的肋32a之间填满多孔元件60，以至于多孔元件60保持与下垂壁62和肋部分62a和62b的下末端接触。多孔元件60放置相对棱镜52的反射面52a和52b并缩向墨水流的方向的位置上。
用采如此设置的墨盒1B，从引入孔61流进墨水容器22的墨水在分隔元件30B的下垂壁62和反射面52a和52b之间向下流动。然后墨水被多孔元件60吸收，因此墨水通过多孔元件60导入第二过滤器12。换言之，墨水沿下垂壁62和肋62a所调控的墨水通道流动。在这种情况下，优选地不但在从反射面52a和52b所分离的位置设有引入孔61，而且设有曲径以至于在引入孔61和反射面52a和52b之间存在的漂浮气泡容易被捕获。
采用上述布置，从引入孔61流向墨水容器22的气泡在下垂壁62的壁面62c和62d之间的拐角部分由于在其上产生的表面张力而被捕获。然后气泡沿壁面62c和62d向下移动并被多孔元件40所吸收，随后被消除，所述多孔元件40与壁面的下末端接触。
因此，采用根据本实施例的墨盒1B，粘附于或在直立棱镜52的反射面52a和52b的后表面周围漂浮的气泡迅速地被多孔元件所消除，如在第二实施例中。此外，从引入孔61所引起的气泡在壁面62c和62d之间的拐角处被捕获以被导入多孔元件60，进而能够减少漂浮的气泡。
因此，在产生墨水用尽状态的时间点墨水用尽状态能够立即被探测，而不会受到气泡的妨碍。探测墨水用尽状态之后，从引入孔61流出的泡沫材料沿壁面62c和62d流动时，防止气泡再粘附于直立棱镜52，因此由于墨水从未正确地被探测，提高了探测精度。
本发明并不局限于上述实施例，而是可以有多种形式的变化。虽然通过实例实施的情况已经说明了包括主墨水室和副墨水室的墨水室，所述主墨水室和副墨水室彼此分离，但是可以只使用与副墨水室相应的墨水室，而不使用与主墨水室相应的墨水室。即使在这种情况下，可以达到相同的效果，因为因此产生的气泡在进行检测的位置被多孔元件所消除。
虽然反射类型被探测部分已作为实施例做了说明，但是可以使用如日本专利出版物号6-115089A所说明的透射类型光传感器。即使在这种情况下，因为经受探测的位置上的气泡是可消除的，因此墨水用完时提高了透射率，这导致了提高了墨水存在或缺省时的探测精度，特别是透射率低的黑墨水。
而且，代替使用设在引入孔附近的分离板体的壁面，可以使用主墨水室的内壁作为墨水流通道。
权利要求
1.一种墨盒，包括墨水室，其制有排气孔和墨水出口，所述排气孔使外界空气可以进入其中，墨水可以从所述墨水出口流出；光学元件，其具有墨水接触表面，所述接触表面能够与墨水室中容纳的墨水接触，墨水接触面包括探测面，在所述探测面，墨水室中墨水的残余量根据通过排气孔进入墨水室的空气数量而受到光探测；和第一墨水吸收元件，其设置在所述墨水接触面附近并能够吸收墨水室中的墨水。
2.根据权利要求1所述的墨盒，其中所述墨水室包括第一室，制有排气孔并包含第二墨水吸收元件，所述第二墨水吸收元件能够在其中保持墨水；和第二室，其设置在所述第一室与墨水出口之间并容纳所述第一墨水吸收元件和光学元件。
3.根据权利要求1所述的墨盒，其中第一墨水吸收元件放置在光学元件与墨水出口之间的墨水流动通道中。
4.根据权利要求1所述的墨盒，其中第一墨水吸收元件设置远离探测面。
5.根据权利要求2所述的墨盒，还包括第一过滤器，其分隔第一室和第二室，该第一过滤器包括第一多孔材料，所述第一多孔材料具有第一孔隙以允许墨水和空气气泡从其中通过；和第二过滤器，其分隔第二室和墨水出口，该第二过滤器包括第二多孔材料，所述第二多孔材料具有比第一孔隙细小的第二孔隙，从而只允许墨水其中从通过。其中，第一墨水吸收元件具有比第一孔隙粗的第三孔隙。
6.根据权利要求5所述的墨盒，其中第一墨水吸收元件包括至少泡沫材料和毡材料之一。
7.根据权利要求1所述的墨盒，其中光学元件是设有一对作为探测面的反射面的棱镜。
8.根据权利要求2所述的墨盒，还包括分隔元件，该分隔元件把第二室隔成位于第一室附近的气泡存储器和位于墨水出口附近的墨水容器，分隔元件制有引入口，所述引入口把墨水从气泡存储器引入至墨水容器中。其中光学元件的探测面放置在墨水容器中。
9.根据权利要求8所述的墨盒，其中探测面放置在引入口附近。
10.根据权利要求8所述的墨盒，其中引入口位于由分隔元件或者第二室的壁表面确定的拐角处。
11.根据权利要求8所述的墨盒，其中分隔元件设有片，所述片突出进入墨水容器以在其间保持第一墨水吸收元件。
12.根据权利要求8所述的墨盒，其中分隔元件确定墨水流通道，所述墨水流通道通过探测面从引入口延伸至第一墨水吸收元件。
13.一种喷墨打印机，包括喷墨打印头；权利要求1所述的墨盒，其把墨水通过墨水出口供应至喷墨打印头；和探测器，其基于探测面的状态光探测墨盒中的墨水残余量。
全文摘要
墨水室制有排气孔和墨水出口，所述排气孔使外界空气可以进入其中，墨水可以从所述墨水出口流出。光学元件具有墨水接触表面，所述接触表面能够与墨水室中包含的墨水接触。墨水接触面包括探测面，在所述探测面，墨水室中墨水的残余量根据通过排气孔进入墨水室的空气数量而光探测。第一墨水吸收元件设置在所述墨水接触面附近并能够吸收墨水室中的墨水。
文档编号B41J2/175GK1488507SQ0312770
公开日2004年4月14日 申请日期2003年8月8日 优先权日2002年8月9日
发明者花冈幸弘, 山田高司, 中山裕之, 山田学, 之, 司 申请人:精工爱普生株式会社