专利名称：墨盒和包括该墨盒的成像设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及墨盒和包括该墨盒的成像设备。
背景技术：
具有利用液体喷射装置在纸张(不局限于纸张，而可以指任何其上能够形成图 像的介质，并且也可以称为记录介质、记录纸张、记录片材、记录材料等)上形成(记录 或打印)图像的成像设备(例如，打印机、传真机、复印机和多功能外设)。液体喷射装 置包括液体喷射头(喷墨头)作为记录头，并且将记录液体(或墨水)从液体喷射头喷射 到在成像设备内被传送的纸张上，从而在纸张上形成图像。在本申请中，成像设备指的是通过将液体喷射到纸张、线、纤维、丝、皮革、 金属、塑料、玻璃、木材、陶瓷等支撑的记录介质上来形成图像的设备。而且，“成 像”不仅指在记录介质上形成有意义的图像，如字符或图画的过程，而且指在记录介质 上形成无意义的图像，如图案的过程。“液体”不局限于记录液体或者墨水，而可以指 任何类型的能够形成图像的液体。此外，液体喷射装置指从其液体喷射头喷射液体的任 何装置。采用液体喷射装置的一种类型的成像设备包括大容量的主墨盒(主液箱或者初 级液体容器)以及小容量的头液箱(副液箱或者次级液体容器)。主墨盒安装在成像设备 的主体上，并且将墨水提供到安装在字车(carriage)上的头液箱，并且将墨水提供到记录 头。在另一种类型的成像设备中，用作可更换液体容器的墨盒与记录头一起安装到字车 上(例如，参见日本专利申请公开说明书第2006-327111号(JP2006-327111))。通常，墨盒包括用于容纳墨水的柔性容器。这种柔性容器随着所包含的墨水被 消耗而变形，结果柔性容器的容积减小。但是，柔性容器不是以这样的方式变形，即 柔性容器的两个相对的侧壁保持彼此平行并且只是它们之间的距离减小。反之，两个相 对的侧壁由于所包含液体的局部压力而不均勻变形。柔性容器的这种不均勻变形导致不 能从墨盒中抽出的不可使用墨水。当墨盒变空时，墨盒用填充有墨水的新墨盒更换来继续打印。为了这个目的， 需要向用户报告剩余墨水量，并且要求用户用新的墨盒更换空的墨盒。探测剩余墨水量的一种方法是计算打印量(例如，打印的页数)，基于计算的打 印量来估计使用墨水量、以及基于估计的使用墨水量来计算剩余墨水量。但是，由于墨 水的蒸发以及用于维护过程使用墨水，所计算的剩余墨水量与在墨盒中剩余墨水的实际 量不同。这种差异会导致即使在墨盒中剩余墨水时成像设备也要求用户更换墨盒，或者 甚至当墨盒是空的时仍继续打印。在试图解决上述问题的过程中，JP2006-327111提出一种方法，该方法基于设置 在柔性容器上的电极之间的电容来探测剩余墨水量。JP2006-327111还公开了用于保持电 极彼此平行的加强部分。但是，利用这种方法，由于所容纳液体的局部压力，柔性容器 的两个相对侧壁仍然不均勻变形，并且难于精确探测剩余墨水量以及正确确定更换墨盒的时间。同时，用作墨盒的柔性容器的墨水袋通常具有墨水出口，用于将墨水供给到记 录头。墨水出口例如通过橡胶塞来实现，该橡胶塞具有与墨水袋内侧连通的通孔。成像 设备的墨水供给针插入到该通孔中。墨水从墨水袋经由墨水供给针由例如在墨水从记录 头喷射时产生的吸力；成像设备的吸取泵产生的吸力；或者安装到成像设备的主体上的 墨盒和安装到字车上的副液箱之间的压头的差而被吸取。当墨水从墨水袋被吸取到记录 头时，墨水袋内的压力随着从墨水袋抽出的墨水量而减小，并且相对于环境压力变成负 压。如果在墨水袋内的压力是负的情况下将墨盒从成像设备上取下，一旦墨水供给针从 通孔中拔出，外界空气和灰尘就会通过通孔流入到墨水袋中。而且，由于墨水的量已经 减小，部分使用的墨盒的墨水袋的容积小于原始的。在墨盒从成像设备上取下或者安装 到成像设备上时，这种部分使用的墨盒的墨水袋趋于在墨盒的壳体内移动，并且墨水袋 内的压力变化很大。这会导致外界空气或灰尘流入到墨水袋中。引入到墨水袋内的墨水 中的空气和灰尘反过来会使得记录头的喷墨性能下降。日本专利申请公开说明书第2006-281588号(JP2006-281588)公开了一种墨盒， 该墨盒包括墨水袋和带有单向阀的墨水出口，以防止外界空气和灰尘流入到墨水袋中。而且，日本专利申请公开说明书第2008-134591号(JP2008-134591)公开了一种 结构，其中，为柔性容器设置加强部分，以防止柔性容器的两个相对侧壁不均勻变形， 并且保持两个相对侧壁彼此平行。如上所述，JP2006-327111中公开的结构可以防止柔性容器中的剩余墨水变成不 能使用并且基于两个电极之间的电容相对精确地探测柔性容器中的剩余墨水量。但是， 对于所公开的结构，不可能防止外界空气和灰尘经由墨水出口进入到柔性容器中。日本专利申请公开说明书第2006-281588号中公开的结构可以防止外界空气和 灰尘进入到柔性容器。但是，对于所公开的结构，难于防止柔性容器内的剩余墨水变成 不可使用以及精确探测柔性容器内的剩余墨水量。同时，采用JP2006-327111和JP2006-281588中公开的结构都会增加墨盒的零件
数量并由此增加墨盒的生产成本。
发明内容
在本公开内容的一个方面中，提供了一种用于成像设备的墨盒，该成像设备包 括用于从喷嘴喷射墨水的喷墨头。所述墨盒包括包含墨水的柔性容器；以及允许柔性容 器仅在减小柔性容器的容积的方向上变形的约束机构。
图1是根据本发明实施方式的成像设备的侧视图；图2是根据本发明实施方式的成像设备的平面图；图3是示出根据本发明实施方式的墨盒的视图；图4是示出根据本发明实施方式的墨盒的另一视图；图5A和5B是示出根据本发明的实施方式的运动约束部分的结构的视图；图6是示出根据本发明的实施方式的变形约束部分的变型的视图7是示出根据本发明的实施方式的变形约束部分的另一变型的视图；图8是根据本发明实施方式的成像设备的示意图；以及图9是示出根据本发明实施方式的墨盒的视图。
具体实施例方式下面参照附图描述本发明的优选实施方式。根据本发明实施方式的墨盒包括约束机构，该约束机构允许柔性容器仅在减小 柔性容器的容积的方向上变形。换句话说，约束机构防止柔性容器的容积增加，并由此 防止柔性容器内产生负压。这又使得可以防止外界空气和灰尘通过墨水出口进入到柔性 容器。根据本发明另一实施方式，约束机构包括用于约束柔性容器变形的变形约束部 分以及用于约束变形约束部分打开的运动约束部分。这种结构使得可以防止柔性容器的 容积增加，并由此防止外界空气和灰尘通过墨水出口进入柔性容器。下面参照图1和图2描述根据本发明实施方式的示例性成像设备。图1是成像 设备的侧视图，而图2是成像设备的平面图。这个实施方式的成像设备是串行成像设备，并且包括主体1、在主体1的右侧板 21A和左侧板21B之间横向延伸的导杆31和32、以及由导杆31和32支撑的字车33，以 便在图2中的箭头所示的主扫描方向上可滑动。字车33由主扫描电机(未示出)经同步 带在主扫描方向上移动。记录头34a和34b (可以统称为记录头34或当不必要区分时为记录头34)安装在 字车33上，记录头34是液体喷射头(喷墨头)，用于喷射黄色(Y)、青色(C)、品红色 (M)和黑色(K)的墨滴。记录头34包括多列喷嘴(以下称为喷嘴阵列)，并且安装在字 车33上，使得每个喷嘴阵列沿着与主扫描方向正交的副扫描方向排列，并且液滴向下喷 射。每个记录头34包括两个喷嘴阵列。记录头34a的其中一个喷嘴阵列喷射黑色 (K)墨滴，并且记录头34a的另一个喷嘴阵列喷射青色(C)墨滴。同时，记录头34b的 其中一个喷嘴阵列喷射品红色(M)墨滴，而记录头34b的另一个喷嘴阵列喷射黄色(Y)墨滴。用作次级液体容器的副液箱35a和35b (可以统称为副液箱35或者不必区分时称 为副液箱35)也安装在字车33上。副液箱35a和35b将相应颜色的墨水提供到记录头34 的喷嘴阵列。用作初级液体容器的墨盒10y、10m、IOc和IOk(可以统称为墨盒10或者 不必区分时称为墨盒10)可拆卸地安装到墨盒支架4上。墨盒10将相应颜色的墨水通过 管路36提供到副液箱35。成像设备还包括供纸单元，用于供给堆叠在供纸盘2的纸张堆叠板(压板)41上 的纸张42。供纸单元包括半月辊(供纸辊)43，用于一张接一张地从纸张堆叠板41分 离和供给纸张42;以及分离垫44，该分离垫44面对供纸辊43，并且由高摩擦系数的材 料制成。分离垫44被偏压向供纸辊43。成像设备还包括用于导引纸张42的导引部分45、对辊46、传送导引部分47和 包括边缘压辊49的保持部分48。这些部件将从供纸单元提供的纸张42供给到记录头34之下的位置。传送带51通过静电吸引来吸附纸张42，并且将纸张42在记录头34之下进
一步传送。传送带51是在传送辊52和张紧辊53之间拉伸的环形带，并且在副扫描方向(带 传送方向)上转动。充电辊56给传送带51的表面充电。充电辊56与传送带51的表面 层接触，并且通过传送带51的旋转而转动。传送辊52由副扫描电机(未示出)经同步 带转动，并且传送辊52又在图2所示的带传送方向上转动传送带51。成像设备还包括纸张弹出单元，用于将上面已经由记录头34记录有图像的纸张 42弹出。纸张弹出单元包括用于将纸张从传送带51上分离的分离爪61、纸张弹出辊62 和齿状辊(spur)(纸张弹出辊)63。纸张接收托盘3设置在纸张弹出辊62之下。双面单元71可拆卸地安装到主体1的后面。双面单元61接纳通过传送带51的 反转而反向传送的纸张42，将纸张42翻转，并且将纸张42再次传送到对辊46和传送带 51之间的空间中。双面单元61的上表面用作手动供纸盘72。而且，如图2所示，维护/清洁机构81设置在字车33右侧的非成像区域中。 维护/清洁机构81维护和清洁记录头34的喷嘴。维护/清洁机构81包括帽82a和 82b(当不必区分时可以称为帽82)，用于盖住记录头34的喷嘴表面；擦拭刮板83，用于 擦拭喷嘴表面；以及废墨水接收器84，用于接收并非为了记录图像但为了去除干燥(或 变浓)的墨水而从喷嘴喷射的墨滴。而且，废墨水接收器88设置在字车33左侧的非成像区域中。在记录过程中， 废墨水接收器88接收不是记录图像而是去除干燥墨水而从喷嘴喷出的墨滴。废墨水接收 器88具有开口 89，该开口在记录头34的喷嘴所排列的方向上延伸。在如上所述构造的成像设备中，纸张42从供纸盘2被一张接一张地分离和供 给，并且被分离的纸张42大致垂直向上供给，并且由导引部分45导引到传送带51和对 辊46之间的空间，以便被进一步传送。纸张42的前边缘然后被传送导引部分47导引， 并且被边缘压辊49压在传送带51上，并由此纸张42的方向改变大约90度。正和负电压被交替施加到充电辊56上(即交变电压施加到充电辊56上)。结 果，在传送带51的表面上沿着带传送方向(副扫描方向)形成具有恒定宽度的充正电的 条纹和充负电的条纹。当纸张42被传送到交替充电的传送带51上时，纸张42被吸引到 传送带51上，并且随着传送带51的转动而沿着副扫描方向被传送。在移动字车33的同时，记录头34根据图像信号被驱动。在纸张处于静止的同 时记录头34将墨滴喷射到张纸42的表面上，并由此记录一行图像。然后，纸张42被传 送预定距离，且记录下一行图像。当接收到记录完成信号或者表示纸张42的后边缘到达 成像区域的信号时，记录过程终止，并且纸张42被弹出到纸张接收盘3上。参照图3、4、5A和5B描述这个实施方式的墨盒10。图3是示出墨盒10的视 图，图4是示出墨盒10的另一视图。如图3所示，墨盒10包括用于容纳墨水的柔性容器110、用于从柔性容器110中 吸取墨水的墨水出口 206、用于限制柔性容器110变形的变形约束部分300、以及用于约 束变形约束部分300的运动的运动约束部分301。设置在墨盒支架4 (见图2)上的墨水供给针205 (见图8)插入到墨水出口 206， 以从柔性容器Iio中吸取墨水。墨水供给针205和墨水出口 206构成连接单元207 (见图8)。变形约束部分300包括第一板310a和第二板310b，它们在连接点308连接。第一 板310a和第二板310b可以由弹性材料制成。第一板310a和第二板310b可以在连接点 308处与铰链粘接、熔接或者连接。当第一板310a靠近第二板310b移动时，变形约束部分300关闭，而当第一板 310a远离第二板310b移动时，变形约束部分300打开。图5A和5B是示出运动约束部分301的结构的视图。如图5A和5B所示，运动 约束部分301包括带302和导引部分307。带302从变形约束部分300的第二板310b的 一端延伸。带302的一端连接到第二板310b的端部。在侧视图中形状类似于直角三角 形的凸起(以后称为三角形凸起)(或形状类似于三角柱)形成在带302的一侧上。导引 部分307连接到变形约束部分300的第一板310a的一端。带302穿过导引部分307，使 得导引部分307可以沿着带302移动。导引部分307包括闭锁部分303。闭锁部分303 与带302的每个三角形凸起的竖直侧结合，由此防止导引部分307 (或者第一板310a)在 打开变形约束部分300的方向上移动。同时，当第一板310a沿着关闭变形约束部分300移动时，闭锁部分303被带302 的三角形凸起向上推动，并且爬上三角形凸起的斜面。因此，导引部分307(或第一板 310a)可以在关闭变形约束部分300的方向上平顺移动。另外，变形约束部分300和运动 约束部分301可以被构造成第一板310a和第二板310b朝向彼此移动从而关闭变形约束部 分 300。运动约束部分301的带302优选的成形为如同以变形约束部分300的连接点308 为中心的圆弧并设置成以连接点308为中心的圆弧。如图4所示，利用弧形的带302，变 形约束部分300的第一板310a和带302之间的角度被保持，即使在柔性容器110中的墨 水被消耗并且第一板310a向第二板310b移动时。换句话说，这个结构使得第一板310a 或者导引部分307的运动方向与带302延伸的方向相匹配(即，防止第一板310a的运动 方向与带302的延伸方向倾斜)成为可能。这又使得防止导引部分307卡在带302的中 心成为可能。利用上面的结构，运动约束部分301允许变形约束部分300的第一板310a仅在 关闭变形约束部分300的方向上移动。换句话说，运动约束部分301防止变形约束部分300打开，由此防止柔性容器 110的容积增加。这又使得防止外界空气和灰尘流入柔性容器110并污染柔性容器110内 的墨水成为可能。从而，上述实施方式提供了一种约束机构，该约束机构包括变形约束部分300 和运动约束部分301，并允许柔性容器110仅在减小柔性容器110的容积的方向上变形。而且，上述实施方式使得用相对少量的零件提供一种简单的约束机构用于约束 柔性容器的变形于一个方向成为可能。但是，用于约束柔性容器110的变形的约束机构的结构不局限于上述实施方 式。例如，约束机构可以包括弹簧和活塞或者用于整平柔性容器110的辊。换句话说， 约束机构可以包括不同于变形约束部分200和运动约束机构301的部件，只要它可以约束 柔性容器110的变形使得柔性容器110的容积不增加。接着，参照图6描述变形约束部分300的变型。
如图6所示的变形约束部分300还包括偏压部分304，它是诸如弹簧的弹性部 分。偏压部分304朝向第二板310b或远离第二板310b偏压第一板310a。这个偏压与变 形约束部分300的弹性相结合导致第一板310a向柔性容器110施加力，并由此在柔性容 器110内产生正压或负压。而且，利用偏压部分304，可以在柔性容器110中产生正压 或负压，即使在第一板310a和第二板310b在连接点308处利用铰链相连接，并且第一板 310a自身不移动而向柔性容器110施加力时。另外，变形约束部分300的第一板310a(和/或第二板310b)可以事先被弯曲或 者被拉动而导致内应力，使得第一板310a从图3所示的位置返回到图4所示的位置(初 始位置)。利用这种结构，当柔性容器110被填充墨水并且变形约束部分300被打开时， 第一板310a试图返回到初始位置或者形状并且关闭变形约束部分300。从而，这种结构 使得在柔性容器110内产生正压而不利用偏压部分304成为可能。作为另一种结构，变形约束部分300可以被构造成在图3所示的位置在第一板 310a内不产生内应力。利用这种结构，当柔性容器110内的墨水被消耗并且变形约束部 分300被关闭时，第一板310a试图在打开变形约束部分300的方向上移动。从而，这种 结构使得在柔性容器110内产生负压而不利用偏压部分304成为可能。接着，参照图7和8描述变形约束部分300的另一种变型。图7是示出变形约 束部分300的变型的视图，而图8是这个实施方式的成像设备的示意图。利用典型喷墨记录头，需要在记录头内产生负压，以便防止墨水流出记录头的 喷嘴开口。在一种方法中，墨水从喷嘴开口被吸取并且被抛弃，以在记录头内产生负 压。对于采用这种方法的成像设备，上述实施方式的墨盒可以毫无变化地使用。但是， 利用这种方法，从喷嘴开口吸入以产生负压的墨水被浪费。为了解决这个问题，已经提 出另一种方法。在所提出的方法中，用于将墨水提供到记录头34的泵115 (见图8)沿着 相反方向驱动，以将墨水从记录头34返回到墨盒10，由此在记录头34中产生负压。再次，如果将墨水从记录头34返回到墨盒10的这种机构与上述实施方式的运动 约束部分301 —起使用，从记录头34返回的墨水异常地增加墨盒10的柔性容器110内的 压力。在柔性容器110内的压力的异常增加反过来会导致墨水从柔性容器110泄漏或者 可以损坏柔性容器110。为了防止这个问题，如图7所示，在变形约束部分300的第一板310a内可以形 成第一孔305。这种结构允许柔性容器110通过孔305膨胀，并由此使得防止柔性容器 110内压力剧烈增加成为可能。参照图9描述墨盒10的再一结构。图9所示的墨盒10还包括一对电极306，用 作墨水量探测部分。电极306连接到变形约束部分300的第一板310a和第二板310b上 或者连接到柔性容器110上。成像设备测量电极306之间的电容，由此测量电极306之 间的距离。由于这个实施方式的柔性容器110随着变形约束部分300的第一板310a的运动 而变形，可以基于电极306之间的测量距离确定柔性容器110的容积，并且基于柔性容器 的确定的容积来确定剩余墨水量。而且，由于柔性容器110的变形被变形约束部分300所约束，可以防止由于柔性 容器110不均勻变形而造成的剩余墨水量的错误探测。
随着墨水量减小且柔性容器110变平，第一板301a靠近第二板310b移动，并且 最终变得基本上平行于第二板310b。因此，随着墨水量减少，基于电容探测电极306之 间的距离的精度得以提高。换句话说，随着更接近更换墨盒的时刻，探测剩余墨水量的 精度提高。如上所述，上述实施方式的墨盒10包括约束机构，该约束机构允许柔性容器 110仅在减小柔性容器的容积的方向上变形。这种结构防止柔性容器110的容积增加，并 由此防止在柔性容器Iio内产生负压。这又使得防止外界空气和灰尘通过墨水出口 206 流入到柔性容器110中并且污染柔性容器110内的墨水成为可能。约束机构包括变形约 束部分300和运动约束部分301。变形约束部分300约束柔性容器110的变形并且包括第 一板310a和第二板310b。运动约束部分301防止变形约束部分300打开。这个结构防 止柔性容器110的容积增加，并由此使得防止外界空气和灰尘通过墨水出口 206流入柔性 容器110中成为可能。运动约束部分301包括带302和导引部分307。带302是类似于 以变形约束部分300的连接点308为中心的圆弧的形状。利用弧形带302，第一板310a 和带302之间的角度被保持，即使在第一板310a朝向第二板310b移动的情况下。这使 得防止导引部分307卡在带302的中间成为可能。变形约束部分300可以还包括偏压部分304，用于朝向第二板310b或者远离第二 板310b偏压第一板310a。这个偏压导致第一板310a向柔性容器110施加力，并由此在 柔性容器110内产生正压或负压。该正压导致柔性容器内的墨水被供给到记录头34，并 由此可以实现稳定地成像。同时，负压防止墨水从记录头34的喷嘴开口流出。作为替 代结构，变形约束部分300的第一板310a可以被构造成通过弹性返回到初始位置，并由 此向柔性容器施加力。这个结构使得在柔性容器110内产生正压或负压而不利用偏压部 分304成为可能，由此降低了制造成本。而且，孔305可以形成在第一板310a中。这个结构允许柔性容器110通过孔 305膨胀，由此可以防止在墨水从记录头34和副液箱35返回到墨盒10而在记录头34中 产生负压时柔性容器110内压力急剧增大。此外，用于探测柔性容器110内剩余墨水量 的墨水量探测部分可以连接到变形约束部分300或者柔性容器110上。墨水量探测部分 使得向用户报告剩余墨水量和更换墨水10的时间成为可能。墨水量探测部分可以包括一对金属板，并且剩余墨水量可以基于金属板之间的 电容来探测。这个结构使得用简单的探测单元精确探测剩余墨水量并且降低向用户报告 错误的剩余墨水量的风险成为可能。本发明不局限于详细公开的实施方式，而在不背离本发明的范围的前提下可以 作出变型和改进。本申请基于2009年9月14日提交的日本优先权申请第2009-211357号，其全部 内容通过引用合并于此。
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权利要求
1.一种用于成像设备的墨盒，该成像设备包括用于从喷嘴喷射墨水的喷墨头，所述 墨盒包括容纳墨水的柔性容器；以及约束机构，该约束机构允许柔性容器仅在减小柔性容器的容积的方向上变形。
2.如权利要求1所述的墨盒，其中，所述约束机构包括变形约束部分，该变形约束部分包括第一板和第二板，并且约束柔性容器的变形；以及运动约束部分，该运动约束部分允许所述变形约束部分的第一板仅在一个方向上移动。
3.如权利要求2所述的墨盒，其中，所述运动约束部分成形为并且设置成为形成以变 形约束部分的第一板和第二板的连接点为中心的圆弧。
4.如权利要求2所述的墨盒，其中，所述变形约束部分的第一板沿着在柔性容器内产 生正压或负压的方向上被偏压。
5.如权利要求4所述的墨盒，其中，所述变形约束部分的第一板由其自身弹性沿着在 柔性容器内产生正压或负压的方向上偏压。
6.如权利要求4所述的墨盒，其中，所述变形约束部分进一步包括弹性部分，且所述 第一板被所述弹性部分沿着在柔性容器内产生正压或负压的方向上偏压。
7.如权利要求2所述的墨盒，其中，在变形约束部分的第一板内形成有孔。
8.如权利要求2所述的墨盒，进一步包括墨水量探测部分，该墨水量探测部分连接到变形约束部分或者柔性容器上，并且由 成像设备使用，来探测在柔性容器内的剩余墨水量。
9.如权利要求8所述的墨盒，其中所述墨水量探测部分包括一对金属板；且所述柔性容器内的剩余墨水量基于所述金属板之间的电容来探测。
10.一种成像设备，包括如权利要求1所述的墨盒。全文摘要
本发明公开了一种墨盒和包括该墨盒的成像设备，该墨盒包括容纳墨水的柔性容器；以及约束机构，该约束机构允许柔性容器仅在减小柔性容器的容积的方向上变形。所述墨盒用于包括从喷嘴喷射墨水的喷墨头的成像设备。
文档编号B41J2/175GK102019758SQ20101028408
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月14日
发明者僧伟航, 加藤知己, 坂内昭子, 得能敏郎, 早川直志, 桑田正弘, 楠雅统, 竹内正太郎 申请人:株式会社理光