CN100341705C - 液体收容容器、使用装置、供给装置及方法、墨盒、墨水箱、记录装置 - Google Patents
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Abstract
一种墨水箱,包括至少其一部分(11)可以变形的墨水收容部(10);通过推扩该可变形部分的力的作用使得在容器内部产生所需的负压的弹簧;用于通过能够根据容器内的负压增大而向内部引入空气,使负压维持在适当范围的空气引入部(16);并用单向阀(30)阻止从收容墨水的密闭的收容空间(S)向外部引出墨水,且容许从外部向收容空间引入气体。由此,提供在任何使用环境以及保存环境下从空气引入部没有墨水漏出,且能与液体消耗的程度无关地维持稳定的负压特性的墨水箱。
Description
技术领域
本发明涉及用于向例如作为记录单元的笔或记录头等,无浪费且稳定地供给墨水等的液体收容容器、液体供给装置和记录装置以及喷墨墨盒(Cartridge)。
背景技术
在液体使用装置,例如通过利用喷墨记录头将液体的墨水给予记录媒体在记录媒体上形成图像的喷墨记录装置中,有一边使记录头相对于记录媒体移动一边在该过程中进行墨水排出由此来进行图像形成的(装置),和与此相反一边使记录媒体相对于已固定的记录头移动一边在该过程中进行墨水排出由此来进行图像形成的(装置)等。
作为向用于上述喷墨记录装置中的记录头的墨水的供给方式,有将墨水箱一体不可分离地或可分离地安装于搭载在托架等上进行来回移动(主扫描)的记录头上,可将墨水从该墨水箱直接供给到记录头的称为On Carriage方式的供给方式。此外也有将墨水箱与搭载在托架上的记录头不是一体地固定安装于记录装置的其它部位上,用挠性导管连接墨水箱和记录头来供给墨水的称为导管供给方式的供给方式。这里也包含将作为墨水箱(主箱)与记录头的中间箱来进行工作的第2墨水箱搭载在记录头或托架上,可将墨水从该第2墨水箱直接供给到记录头的形式的供给方式。
这些方式中,在将墨水直接供给到记录头的墨水箱中,设置有产生适当的负压的机构,该负压足以通过平衡在记录头的墨水排出单元形成的弯液面的保持力来防止来自墨水排出单元的墨水泄漏,且处于可以进行记录头的墨水排出动作的范围内。
作为这样的负压发生机构,有将浸渍保持墨水的海绵等多孔材料收容于墨水箱内,通过该墨水的保持力来产生适当的负压的结构。
此外,也有向用有弹性、在扩张容积的方向上发生张力的橡胶等材料形成的袋状部件(材料)内原样填充墨水,通过该袋状部件发生的张力向内部的墨水作用负压的结构。
此外,也有通过用挠性薄膜形成袋状部件,在其内部或外部接合在袋状部件扩张容积的方向上给薄膜加载的弹簧等,使其发生负压的结构。
但是,在上述的任何一个机构中,都有随着墨水箱内的墨水残余量的减少负压变强的倾向,当该负压水平超过预定值以后,就变得不能稳定地向记录头供给墨水。其结果就会有在墨水没有完全消耗完了时墨水箱变得不能使用的问题。
比如,有公开了由直接收容墨水依照该收容量可变形的挠性密闭袋状部件构成,在该部件内设置弹簧部件的构成的日本专利公报特公平3-24900号。在该公报的墨水箱中,为了确定该负压以使弹簧力和由上述的负压(和大气压的差)产生的力相平衡,随着伴同墨水消耗的袋状部件的变形,袋状部件内部的负压增高到使弹簧变形。其结果,超过可以进行记录头的墨水排出动作的合适的负压范围,会产生或在记录头的墨水排出单元不能形成合适的弯液面,或不能向记录头很好地供给墨水等问题。此外在这样的情况下,也有不能用完全部墨水的情况。
此外,也有将墨水收容到合适地选定了材料和形状的袋状部件,通过袋状部件自身发生负压,而在完全消耗尽墨水的状态下,成为内部没有空间的扁平的状态这样的构成的墨水箱,在这样的袋状部件上,存在形状的限制。由此,在构成为收容到箱状的筐体的形式的墨水箱的情况下,即使在填充了墨水的状态下,袋状部件也无法成为完全和筐体内吻合的形状,是对于墨水箱全体的空间容积效率差的构成。此外,即使是那样的袋状部件,因为在墨水消耗尽的时候负压变高,会有或记录头的墨水供给性能降低,或记录头的墨水排出动作变得不稳定的问题。
因此,为了使负压的大小不大于预定的水准很多,人们提出了下面的几个机构。
比如,在日本专利申请公开特开平7-125240号公报或特开平7-125241号公报中,公开了通过在箱上设置疏水性膜和管状的通气口,而且在该管内配备球体,在内部的负压增大了的时候,把空气取入箱内部的构成。即,在这些公报中,公开了通过备有从外部连通到容器内的管状的通气口(套管),将外径比套管的内径小的球体安装在设置于套管内壁的突起肋上,用球体和套管形成大致环状的小孔的构成。该小孔选定为使墨水的毛细管现象将少量的墨水作为液体密封保持在小孔内的大小。此外,做成在容器内负压接近记录头的动作范围的极限的时候,该负压克服墨水的毛细管现象,液体密封成为无效这样的形状。
此外,在特开平6-183023号公报中,公开了以下机构,其构成为在挠性片做成的墨水袋内对峙地配置带孔的板和带突起的板并在它们之间设置弹簧部件,墨水余量减少时墨水袋收缩,当内部负压超过预定值时突起插入到孔中,使带孔的板与挠性片剥离从而将空气引入箱内部。此外在该机构中,进行了空气的引入后带孔的板与挠性片紧密接触,利用其间的墨水的弯液面保持力,换言之液体密封来防止墨水泄漏。
但是,在这些方法中,引入空气的部分需要多个部件,该处的构造变得复杂化。
另外,如图1A所示,收容容器T内在空气某种程度被引入其中的状态下因环境变化(外气压的降低或温度上升等)容器内的压力极端地变高的场合,如图1B所示,墨水从容器中被挤出,在应用于喷墨记录头的场合有时墨水通过墨水排出口N或通气口A漏出。在作为挠性片的袋状部件中收容液体的场合,可以期待容许空气的减压膨胀量而缓和内部压力的上升的某种程度的缓冲效应,但其也是有限的。
日本专利申请公开特开平7-125240号公报或特开平7-125241号公报中公开的构成,由于基于在环状小孔的部分形成的墨水的弯液面的力(液体密封)与基于弹簧的负压的平衡使得密闭系统得以成立,机械性结构比较简单,但是在维持密闭系统方面缺少稳定性。即,因为容器内外的气压差、墨水的温度上升引起的黏性降低、单个地处理墨水箱时的冲击或下落、此外特别是在串行记录方式中进行主扫描时作用的加速度等,各种条件使得液体密封被破坏,存在收容的墨水漏出的问题。此外,液体密封容易受干燥等湿度变化的影响,因此引入气泡的动作出现不均匀性,结果使得对记录头的墨水供给性能进而使记录品质降低。
可以认为为了防止这些问题,在上述公报中公开了连接着套管设置用于作为溢流容器发挥功能并保证湿度梯度的入口迷宫路径的构成,但是由于该部分结构变得复杂。此外迷宫状的通道的另一端总是与大气连通,因此某种程度的墨水蒸发是不能避免的。
再有,由于在容器内的墨水消耗完了时外气一下子被引入,容器内的负压被解除,存在残留在记录头部分中的墨水从排除口漏出,或者残留的墨水从不再形成有弯液面的环状小孔漏出的危险性。
此外,在这些现有例中,由于在墨水箱中设有直接引入大气的开口部,取决于该开口部的大小或设置场所,在墨水箱内的墨水几乎都消耗掉墨水箱内的墨水用完附近,相对地墨水箱内的气体的量变得较多,在因大气引入而负压解除时有时墨水排除口或开口部(通气口)中的弯液面维持变得不完全,有导致墨水泄漏和与此相伴的大气引入的不完全性的可能。
加之,由于容器内外的气压差、温度的上升和下降、单个地处理墨水箱时的冲击或下落、此外特别是在串行记录方式中进行主扫描时作用的加速度等,各种条件使得液体密封被破坏,出现即使内部的压力没有成为预定值也进行了空气的引入,或相反发生墨水漏出这样的问题。此外,这些条件根据记录头或墨水箱的设计或者墨水的物性等可以发生各种变化,再者,存在需要适合于使用的形态依照开口部的形状、尺寸,或者依照负压产生机制的基本构成等,分别进行最佳化设计这样的问题。
为了空气引入而使用液体密封的上述墨水箱,除了以上说明过的本来具有的问题外,还派生出记录装置的设计上的自由度变低等问题。
即,把该液体密封部分做成对于墨水箱能够装卸的等,做成与墨水箱不同的物体来进行构成不是容易的。假定在将该液体密封部分做成了不同的物体的场合,在将其直接安装在墨水箱上,或者经由管等间接地进行连接时,考虑墨水内外的压力差等需要用来在上述环状部分上形成良好的弯液面的复杂的处理或者装置构成。
另外,在特开平6-183023号公报中公开的技术中,由于是从薄的板状部件和挠性片之间的微小的间隙引入空气的构造,由于液体侵入到该间隙中时产生的毛细管力用于进行上述剥离的力发生变化,结果存在进行空气引入时的负压不稳定这样的问题。
此外,作为在由于温度上升等而容器内部的气体(空气)的压力增高了时,通过挠性部件的变形使得容器内的容积实质性地增加,使得其内压缓和的挠性部件,为了发挥充分的缓冲功能,使用刚性极低容易变形的材料。
但是,作为这样的挠性部件而使用的刚性低的材料,一般地由于厚度薄气体透过度高,因气体的渗透压容易使气体渗透到容器内。为此,在容器内长期保存了液体的场合,靠吸收容器内的气体(空气)的膨胀量的缓冲功能无法应对的大量气体渗透到容器内,存在缓冲功能无法成分发挥的可能。因此,作为挠性部件的材料,为了同时满足低刚性化和气体透过度的降低,不得不使用蒸镀了金属的极其高价的材料。
发明内容
根据以上的情况,本发明人等首先得到了这样的实际知识,即通过将空气引入液体收容容器内使得成为容器内的负压完全解除的状态是不理想的,而使其回到预定的负压值是重要的。另外,本发明人等判断,为此空气的引入量应当适当。
特别是,在把液体收容容器运用于直接向喷墨记录头供给墨水的墨水箱的场合,为了谋求记录的高速化和高图像质量,基于稳定的流速和流量的墨水供给是不可缺少的,为此强烈希望在墨水流动时墨水供给路内的阻力几乎保持为一定。因此,墨水箱内的负压的稳定化是重要的因素,如果进一步说,就是预先将负压维持在预定范围内是重要的。为此,引入空气的部分可靠地进行动作是必要的。
此外,为了减少气体向容器内的渗透,使得减少气体的渗透压施加在这些部件上的机会,能够以恰当的状态收容液体,同时使得能够稳定地供给其所收容的液体也是重要的。
本发明就是鉴于上述这些问题而作出的,其目的在于实现以下各项的至少一个。
在向外部(记录头等)供给的液体的收容部中具有产生想要的负压的机构,和使得能够按照伴随液体供给的收容部内的负压增大而把空气引入内部,借此把负压保持于适当的范围的空气引入部的构成中,使得在任何使用环境和保存环境中液体也不从空气引入部漏出,并且能够与液体消耗的程度无关地维持稳定的负压特性。
提供液体收容容器(墨水箱等)和使用了该液体收容容器的液体使用装置(喷墨记录装置等),其通过可靠地并且在适当的时机进行为了把液体收容容器内的负压保持为一定的外气向内部的引入,在负压的稳定化方面能获得更高的可靠性,并且即使对于急剧的环境变化也不发生从液体供给口的液体泄漏,最终不发生无用的液体消耗。
提供墨水箱、喷墨记录头、一体地备有该喷墨记录头和上述墨水箱喷墨墨盒、以及喷墨记录装置,其能够解决使用液体密封的上述墨水箱本来具有的问题,并备有可以使记录装置的设计上的自由度提高的负压调整机构。
提供液体收容容器和使用了该液体收容容器的液体排出记录装置,尽管其是更加简单的构造,但通过吸收伴随液体消耗的液体收容容器内负压的变化来谋求负压的稳定化,同时即使对于急剧的环境变化也不发生从液体供给口的液体泄漏,且能够廉价地制造。
提供液体收容容器和使用了它的记录装置,其在液体收容容器的一部分是由挠性部件或气体透过度高的部件构成的情况下,为了减少气体向容器内的渗透,能够减少气体的渗透压施加在这些部件上的机会,以恰当的状态收容液体,同时能够稳定地供给其所收容的液体。
根据本发明的第1方案,提供一种液体收容容器,包括:界定液体的收容空间的收容部;设置在上述收容部、形成向外部供给所收容的液体的液体供给口的液体供给部;设置在上述收容部、容许从外部向上述收容空间引入气体,而且用于阻止自上述收容空间向外部引出液体和气体的单向阀;以及具有维持或扩张上述收容空间的容积的功能的机构;由上述单向阀调整伴随上述收容部的液体消耗所产生的上述收容空间内的负压。
在此,也可以是上述机构包括可位移或可变形地设置在上述收容部的至少其一部分的可动部;和向使上述收容空间的容积增大的方向给上述可动部加载的加载装置。
此外,也可以是上述收容部,作为上述可动部具有一部分可以变形的挠性构件,并构成为在与外部的空间相接触的上述挠性部的内侧有液体存在。
此外,提供一种液体使用装置,可与上述第1方案的液体收容容器连接,使用从上述收容空间供给的液体。
此外,提供一种记录装置,备有使用液体使用装置进行记录的机构,该液体使用装置具有使用从收容了墨水作为上述液体的上述液体收容容器所供给的墨水进行记录的记录头的形态。
此外,提供一种喷墨墨盒,包括用于排出墨水的喷墨头;以及用于作为上述液体储藏应该向该喷墨头供给的墨水的、上述第1方案的液体收容容器。
根据本发明的第2方案,提供一种液体供给方法,从界定液体的收容空间的收容部经由形成在该收容部的供给口向外部供给所收容的液体,其特征在于,包括以下步骤:设置容许从外部向上述收容空间引入气体,而且用于阻止从上述收容空间向外部引出液体及气体的单向阀;设置具有维持或扩张上述收容空间容积的功能的机构;由上述单向阀调整伴随上述收容部的液体消耗所产生的上述收容空间内的负压。
根据本发明的第3方案,提供一种液体供给装置,包括:界定液体的收容空间的收容部,其包括形成把所收容的液体向外部供给的液体供给口的液体供给部,和用于进行从外部向上述空间的气体引入的气体引入部;具有维持或扩张上述收容空间的容积的功能的机构;以及单向阀,具有可安装在上述气体引入部的气体引入构件,在该安装状态下容许经由上述气体引入部引入上述气体,并且阻止自上述收容空间向外部引出液体以及气体。
此外,提供一种墨水箱,是用于构成上述第3方案的液体供给装置的墨水箱;包括用于收容作为上述液体的墨水的上述收容部,和具有维持或扩张上述收容空间的容积的功能的机构。
此外,提供一种喷墨记录装置,是使用上述墨水箱以及排出从该墨水箱供给的墨水的记录头,向记录媒体排出墨水进行记录的喷墨记录装置;包括:安装上述墨水箱的架子;容许向一个方向的流体流通、阻止与该一个方向相反方向的流体流通的单向阀;以及与该单向阀连接、由该单向阀开闭的流通路;该架子备有与上述流通路连通的构件,并且上述墨水箱备有可自由装卸上述架子的上述构件的安装部,经由上述单向阀和上述架子的构件可以向内部引入气体。
此外,提供一种喷墨墨盒,包括:用于构成上述第3方案的液体供给装置的墨水箱,其包括用于收容作为上述液体的墨水的上述收容部,和具有维持或扩张上述收容空间的容积的功能的机构;以及与上述墨水箱一体形成的、排出经由连通路从上述墨水箱供给的墨水的记录头。
此外,提供一种喷墨记录装置,是使用上述喷墨墨盒,向记录媒体排出墨水进行记录的喷墨记录装置,包括:安装上述喷墨墨盒的架子;容许向一个方向的流体流通、阻止与该一个方向相反方向的流体流通的单向阀;以及与该单向阀连接、由该单向阀开闭的流通路;该架子备有与上述流通路连通的构件,并且上述喷墨墨盒的上述墨水箱备有可自由装卸上述架子的上述构件的安装部,经由上述单向阀和上述架子的构件可以向内部引入气体。
根据本发明的第4方案,提供一种单向阀,安装在界定液体的收容空间的收容部,容许从外部向上述收容空间引入气体,并且用于阻止从上述收容空间向外部引出液体以及气体,包括:插入上述收容空间内的中空的气体引入构件;与上述气体引入构件连通,同时,具有容许上述从外部的气体引入的开口部的阀室;以及设置在上述阀室、被向闭塞上述开口部的方向加载,并且在上述收容空间内的压力变为低于预定值时进行动作以开放上述开口部的开闭构件。
根据本发明的第5方案,提供一种液体收容容器,包括:液体收容室,备有至少其一部分界定液体的收容空间,并伴随上述液体的向外部供给可以位移的可动部,和向外部供给该收容的液体的液体供给口;以及与上述收容空间相连通的阀室,备有容许从外部向上述收容空间内部引入气体,并且用于阻止从上述收容空间向外部引出液体以及气体的单向阀;上述液体收容室备有,用于产生增大上述收容空间的内容积的方向的加载力F1的弹性构件,和接受该加载力F1以面积S1向上述方向给上述可动部加载的装置;上述阀室备有,产生用于控制上述单向阀的开放动作的加载力的阀限制构件,和通过使该加载力F2以面积S2进行作用,封闭上述单向阀的装置;设在连通上述收容空间以及上述阀部的连通部存在上述液体时,由在上述连通部形成的上述液体的弯液面引起的压力为PM,自上述弯液面至上述收容空间的墨水最上部的高度为h,上述液体的密度为ρ,重力加速度为g时,当作用于上述阀部的负压PV=-(F1/S1)+h×ρ×g+PM的绝对值满足下式时,上述单向阀开放从外部引入大气。
|PV|>|F2|/S2
此处,也可以是上述阀室构成为,在储留被引入的上述气体的上述液体收容室的部分与上述收容空间相连通,并且当满足下式时上述单向阀开放从外部引入大气。
|F1|/S1>|F2|/S2
根据本发明的第6方案,提供一种液体收容容器,包括,界定液体的收容空间并伴随上述液体的供给可以位移的可动部;向外部供给该收容的液体的液体供给口;以及具有可以向上述收容空间的内部引入气体的开口,和用于封闭该开口的封闭构件的单向阀;并构成为使得当由于伴随上述液体供给的上述可动部的位移上述收容空间的内容积减少下去,该内容积成为预定值以下时,上述单向阀开放引入上述气体。
根据本发明的第7方案,提供一种液体收容容器,包括向外部供给所收容的液体的液体供给口,和容许从外部向上述收容空间的内部引入气体,并且用于阻止从上述收容空间向外部引出液体以及气体的单向阀,除了上述液体供给口以及单向阀以外实质上是密闭的;包括:对于来自上述液体供给口的液体供给作用负压的负压发生装置;以及通过引入上述气体来调整上述负压的负压调整装置;上述负压调整装置具有,当存在使得自此向外部排出液体或气体的作用时阻止该排出的功能。
根据本发明的第8方案,提供一种液体收容容器,具备:界定液体的收容空间并伴随上述液体的供给可以位移的可动部;向外部供给该收容的液体的液体供给口;可以向上述收容空间的内部引入气体的开口;以及密封该开口用的阀体;并构成为,从上述收容空间实际上装满了上述液体的状态开始伴随液体的供给上述内容积减少下去,该内容积低于上述预定值而引入上述气体以后,既便进行了上述液体的供给以及上述气体的引入上述收容空间也保持上述预定值附近的内容积。
此外,提供一种液体使用装置,可以与第5至第8方案的任意一项的液体容器相连接,并使用从上述收容空间供给的液体。
此外,提供一种记录装置,使用作为上述液体收容作为记录剂的墨水的,第5至第8方案的任意一项的液体收容容器,利用从上述收容空间供给的墨水进行记录。
此外,提供一种喷墨墨盒,包括:作为上述液体收容作为记录剂的墨水的,第5至第8方案的任意一项的液体收容容器;以及与该液体收容容器相连接,可以将从上述收容空间内供给的墨水从墨水排出口排出的记录头。
在上述方案中,也可以是,作为上述液体的墨水包括作为有色材料的颜料。
此外,在本说明书中,所谓“记录”不仅是指形成文字、图形等有含意的信息的情况,而且也广义地指,不管有无含意也不管是否是为了让人类通过视觉能感知到而显在化了的东西,在记录媒体上形成图像、图案、图形等的情况,或者进行记录媒体的加工的情况。
另外,所谓“记录媒体”不仅是指在一般的记录装置上所使用的纸张,而且也广义地指布、塑料薄膜、金属板等、玻璃、陶瓷、木材、皮革等可以接收墨水的东西。在下面说成“用纸”或简单地说成“纸”。
此外,所谓“墨水”是应与上述“记录”的定义同样广义地来解释的东西,指通过给予到记录媒体上供给到图像、图案、图形等的形成、记录媒体的加工或者墨水的处理(比如说给予到记录媒体的墨水中的颜料的凝固或不溶解)中的液体。
附图说明
图1A和图1B是用于说明为了缓和伴随液体(墨水)的消耗产生的负压增大而将外气引入内部的现有的液体收容容器的问题的说明图。
图2是本发明的基本构成的第1例的墨水箱和记录头的概要构成图。
图3A和图3B是用于说明图2中的单向阀的动作的剖视图。
图4A和图4B是用于说明图2中的墨水箱的动作的剖视图。
图5是表示使用图2的墨水箱的场合的墨水供给量与收容空间S内的压力变化的关系的说明图。
图6是用于说明图2中的墨水箱的动作的剖视图。
图7是本发明的基本构成的第2例的墨水箱的剖视图。
图8是本发明的基本构成的第3例的墨水箱的剖视图。
图9是本发明的基本构成的第4例的墨水箱的剖视图。
图10A、10B和10C是图9的墨水箱中的箱片的成形工序的说明图。
图11A是图9的墨水箱中的弹簧单元的制造工序的说明图,图11B是图9的墨水箱中的弹簧·箱片单元的制造工序的说明图。
图12A和图12B是图9的墨水箱中的弹簧·箱片·框架单元的制造工序的说明图。
图13是图9的墨水箱中的弹簧·箱片·框架单元的结合工序的说明图。
图14A和图14B是图13的结合工序中的主要部分的剖视图。
图15是使用图9的墨水箱构成的墨水箱收容单元的剖视图。
图16是使用多个图9的墨水箱构成的墨水箱收容单元的透视图。
图17是表示能够运用本发明的喷墨记录装置的构成例的示意性透视图。
图18是用于说明涉及墨水箱、单向阀和记录头的结合的第1例的示意性剖视图。
图19是用于说明涉及墨水箱、单向阀和记录头的结合的第2例的示意性剖视图。
图20是用于说明涉及墨水箱、单向阀和记录头的结合的第3例的示意性剖视图。
图21A~图21C是用来说明图20中所示的墨水箱中的伴随其墨水供给动作的墨水箱内的负压的调整的图。
图22是用于说明涉及墨水箱、单向阀和记录头的结合的第4例的示意性剖视图。
图23是用于说明涉及墨水箱、单向阀和记录头的结合的第5例的示意性剖视图。
图24是用于说明涉及墨水箱、单向阀和记录头的结合的第6例的示意性剖视图。
图25是用于说明涉及墨水箱、单向阀和记录头的结合的第7例的示意性剖视图。
图26A和26B是示意地表示用于安装墨水箱或记录头的构成的2例的图。
图27A~图27C是用于说明具有根据其他形态的单向阀的墨水供给装置的第1例的结构和动作的示意性剖视图,图27A示出大气引入用开口密闭着的状态,图27B示出墨水箱收缩大气引入用开口即将离开的状态,图27C示出大气引入用开口开放空气被引入的状态。
图28A~图28C是用于说明具有根据其他形态的单向阀的墨水供给装置的第2例的结构和动作的示意性剖视图,图28A示出大气引入用开口密闭着的状态,图28B示出墨水箱收缩大气引入用开口即将离开的状态,图28C示出大气引入用开口开放空气被引入的状态,图28D示出密闭构件的结构。
图29是用于说明具有根据其他形态的单向阀的墨水供给装置的第3例的结构的示意性剖视图。
图30是用于说明具有根据其他形态的单向阀的墨水供给装置的第4例的结构的示意性剖视图。
图31是用于说明具有根据其他形态的单向阀的墨水供给装置的第5例的结构的示意性剖视图。
图32是用于说明具有根据其他形态的单向阀的墨水供给装置的第6例的结构的示意性剖视图。
图33是用来说明关注气体透过而完成的墨水箱的构成例的示意性剖视图。
图34A~34C是用来说明图33的墨水箱的使用状况的图。
图35是用来说明图33的墨水箱中的气体的渗透压的说明图。
图36是用来说明关注气体透过而完成的墨水箱的其他构成例的示意性剖视图。
图37是用于本发明的另一个实施例的液体收容容器,是表示整体地安装着喷墨记录头而构成的液体收容容器的一例的示意性剖视图。
图38A~38E是用来说明图37所示的墨水收容容器的动作的说明图。
图39是表示图37所示的墨水收容容器的墨水收容空间内的负压与墨水剩余量的关系的说明图。
图40是用于本发明的另一个实施例的液体收容容器,是表示整体地安装着喷墨记录头而构成的液体收容容器的其他例的示意性剖视图。
图41是为了说明由图37所示的墨水收容容器形成的压力变动防止用缓冲区域的功能,表示墨水收容空间的内容积随着液体(墨水)的引出量如何变化的说明图。
图42A和图42B是用来说明形成理想的缓冲区域的墨水收容容器的另一个实施例的构成例及其动作的示意性剖视图。
图43A和图43B是用来说明形成理想的缓冲区域的墨水收容容器的另一个实施例的构成例及其动作的示意性剖视图。
图44是用来说明对于图42A的结构的设计上的参数的说明图。
图45是表示图42A的结构中,墨水从供给口引出,即将用光之前的状态的示意性剖视图。
图46A~43F是用来说明为了将墨水箱设计条件一般化而进行了考察的墨水收容容器的构成例及动作的示意性剖视图。
图47是表示图46A所示的墨水箱内的负压与墨水剩余量的关系的说明图。
图48是表示图46A的结构的变形例中的负压与墨水剩余量的关系的说明图。
图49A和图49B分别是表示与图46A的结构不同的墨水箱的构成例和其内部的负压与墨水剩余量的关系的说明图。
图50A和图50B分别是表示涉及图46A的其他变形例的墨水箱及其内部的负压与墨水剩余量的关系的说明图。
具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明。
再者,在以下中,就把本发明运用于喷墨记录装置的诸实施例进行说明。也就是说,液体收容容器收容供给到喷墨记录头的墨水,由此在以下的说明中也有时把“液体”表达成“墨水”。特别是,本发明对于包含彩色材料的墨水是有效的,由于对于成分中有颜料的墨水,能够确保更加优良的墨水供给性,所以是理想的。
1.基本构成例
1.1基本构成的第1例
图2至图6是用来说明本发明的基本构成的第1例的图。
在图2中,10是能够收容墨水的盒式的墨水箱(亦称为“墨盒”),20是能够喷出从墨水箱10所供给的墨水的记录头。记录头20中的墨水的喷出方式未特别指定,例如也可以是作为用于喷出墨水的能量,利用从电热变换体发生的热能的。在该场合,通过电热变换体的发热在墨水中产生膜沸腾,靠此时的发泡能量,可以从墨水排出口喷出墨水。本例的墨水箱10和记录头20能够分离或不能分离地结合,借此可以构成对喷墨记录装置能够装拆的墨盒。因而,可以个别地更换盒式墨水箱10,或记录头20,或者整个更换墨盒。
在墨水箱10的内部,靠可动构件11来形成墨水的收容空间。墨水箱10内的可动构件11的上侧空间靠大气连通口12向大气开放,与大气压相等。墨水箱10的外包装13发挥保护可动构件11不受外力的壳体作用。本例的可动构件11由能够变形的挠性膜(片材构件)来形成,其中央部分因板件14而形状受到限制,其周缘部分能够变形。而且,此一可动构件11,其中央部分制成凸状,侧面形状成为梯形。此一可动构件11如后所述,根据收容空间S内的墨水量的变化或压力变动而变形。此时,可动构件11的周边部分平衡良好地伸缩变形,该可动构件11的中央部分几乎保持水平姿势地上下运动。这样一来,因为可动构件11顺利地变形(运动),故不发生伴随该变形的冲击,也不起因于该冲击而在收容空间S内发生异常的压力变动。
此外,在墨水的收容空间S内,设置着压缩弹簧形态的弹簧构件40,该弹簧构件经由板件14把向外推扩的力作用于可动构件11,借此发生与在记录头的墨水排出部中所形成的弯液面的保持力相平衡,并处于记录头的墨水喷出动作可以进行的范围内的负压。再者,图2的状态虽然示出收容空间S几乎完全被墨水所填充的状态,但是在此一状态下弹簧构件40也处于被压缩的状态,在墨水箱内产生适当的负压。
在记录头20一侧备有能够刺穿橡胶堵17、18的中空针21、22。一方的中空针21通过刺穿橡胶堵17而形成把收容空间S内的墨水供给到记录头20用的供给路L1。在该供给路L1中备有过滤器23。24是密接于橡胶堵17的橡胶等的密封构件。另一方的中空针22通过刺穿橡胶堵18而形成把收容空间S内向大气开放的连通路L2。在该连通路L2中备有图2中示意地表示的单向阀30。25是密接于橡胶堵18的橡胶等的密封构件。在橡胶堵17、18上,为了中空针21、22容易刺穿,也可以预先形成切缝17A、18A。这些切缝17A、18A在中空针21、22没有刺穿时,靠橡胶堵17、18本身的弹性力闭紧。在墨水箱10的下侧形成墨水供给口15和连通口16,这些靠橡胶堵17、18封闭。因而,墨水的收容空间S在中空针21、22未刺穿时完全成为密闭空间,此外在被刺穿时除了墨水供给口15和连通口16外实质上成为密闭空间。
再者,如图所示示意地表示的单向阀,象征性地示出其功能,图示的状态不是照原样示出阀的开启状态或关闭状态。像这样象征性地表示单向阀在其他图中也是同样的。
图3A和图3B是用来说明运用于图2的构成时的,本发明中所说的单向阀30的具体构成和动作的图。当然此一构成就后述的其他例子来说,在进行其动作上也可以同样地运用。
在图3A中,单向阀30对墨水箱10经由直接连接而连通的中空针(管)22连接,在本例子中,作为使用膜片31的膜片阀来构成。也就是说,在膜片31上,在对着固定于壳体36而配备的密封构件32的一定位置上形成开口部31A。通常,开口部31A靠密封构件32来密闭。膜片31靠弹簧构件33经由后述的支持板34向图3A中的下方加载。在有膜片31和弹簧构件33而构成阀室R的壳体36上设有向大气连通的开口部36A,并且在对着开口部31A的部位上固定着密封构件32。像图3A那样,开口部31A压住密封构件32,借此该开口部31A被封闭,阀室R与大气之间的连通路L2被阻断。支持板34密接于膜片31,并且有与开口部31A相对应的开口部34A。如果通过中空针22连通到墨水箱10内,则成为墨水箱10中的墨水存在于直到中空针22的端部或者中空部的某处部分,结果阀室R成为与墨水的收容空间S同一内压力。
如果墨水从墨水箱10供给到记录头20,收容空间S内的墨水量减少,则收容空间S内的压力(内压力)降低(负压上升)。而且,在该收容空间S内成为预定压力以下(预定负压以上)时,像图3B那样开口部31A从密封构件32离开,开口部31A向大气连通。也就是说,随着收容空间S内的减压,阀室R内的空气被供给,结果阀室内的负压也增大。在阀室R内的负压达到预定值时,因阀室R内的压力与大气(室外)的压力之差超过弹簧构件33的加载力,膜片31和支持板34克服加载力向阀室R侧移动,开口部31A从密封构件32离开。结果,该开口部31A开启,比阀室R内高压的外界空气被引入阀室R内。通过这种外界空气的引入,阀室R内和收容空间S内得到缓和,开口部31A靠弹簧构件33的加载力再次关闭。虽然到此为止阀室R内升压到接近大气压力,但是膜片31靠弹簧构件33的加载力向密封构件32位移,密接于它而保持预定的负压。因而,单向阀30对于墨水箱也好,对于记录头20也好,都发挥作为负压发生机构的功能。
通过这种单向阀30的开闭功能,阀室R内和墨水的收容空间S内保持于预定压力(低于大气压力的压力)。
另一方面,虽然阀室R和墨水收容空间S经由中空针22连通,但是中空针22前端的开口22A与墨水接触,在开口22A上形成向墨水收容空间S侧凸出的作为墨水与气体的界面的弯液面22B。
而且,如果墨水供给到记录头20,致使收容空间S内的负压大于预定的值,则首先在收容空间S内与阀室R之间产生压力差。在此一压力差超过弯液面保持力的瞬间空气进入收容空间S内而消除压力差。接着,如果收容空间S内的压力继续减少,则膜片31受到该压力差,压缩弹簧构件33而在图3A和图3B中向上位移,借此开口部31A被开启,空气被引入阀室R内。由此阀室R内的负压得到缓和,同时在收容空间S内与阀室R之间产生压力差,破坏中空针22前端的开口22A前端的弯液面而空气进入收容空间S内。
这里,虽然在开口部31A开放,空气开始被引入的瞬间在气流中产生扰动,但是在本例的场合由于是经由中空针22使阀室R与墨水收容空间S连通,在中空针22前端的开口22A上形成弯液面的构成,所以没有大量的墨水流入阀室R侧。
此外,即使有时因环境的变化或搬运时的摇动等墨水侵入阀室R,也因为墨水随着墨水收容空间S内的负压调整用的空气引入动作而返回收容空间S侧,故最终墨水箱10和单向阀30返回到理想的状态。
如果考虑以上的动作,则中空针最好是中空部的断面尺寸被确定成使那里所形成的气液界面的弯液面的保持力小于开口部31A开放的力。也就是说,在图示的例子中,最好是中空针22前端的开口22A开口尺寸a被确定成弯液面保持力成为小于向阀室R的开口部31A开放的力,取决于墨水的物性等,取为例如具有5mm以下的开口直径的圆形,更好是取为具有1mm以下的开口直径的圆形。此外,关于中空针22的长度L也最好是取为即使产生起因于上述气流的扰动的向阀室R侧的墨水的移动,也不容易到达阀室R的尺寸,具体地说取为0.5mm以上,更好是取为5mm以上。
这些构成对于实际使用时以外的条件,例如搬运时的摇动或环境变化也是极其有效的,关于单向阀的动作,或对记录头的负压的稳定性提供非常好的性能。
图4A~4C是用来说明与记录头20结合的墨水箱10的墨水供给动作的图。
图4A示出从墨水充满收容空间S内的墨水箱10的初始状态(图2),其墨水稍有消耗的状态。图4B示出随着墨水的消耗,可动构件11向下方(压缩弹簧构件40的方向)位移的状态。在此一图4B的状态下可动构件11向下方的自由位移成为最大,在墨水进一步消耗时,在作为可动构件11的挠性膜上作用着张力,弹簧构件40引起的载荷进一步增加,收容空间S内的负压增大。在该收容空间S内的负压超过预定的空气引入压力时,如上所述单向阀30开启,像图4C那样外界空气被引入收容空间S内。因而,收容空间S内的压力不会减少到预定压力以下,而是该收容空间S被维持于一定压力。结果,可以向记录头20稳定供给墨水,实行所期望的记录动作。因而,在使本发明的效果成为更适当者方面,上述构成的墨水箱成为最好的。
图5示出使用根据本实施例的墨水箱的场合的墨水供给量与收容空间S内的压力变化的关系。如上述日本专利申请公开特开平7-125240号公报或者特开平7-125241号公报中所公开的,在通过在环形缝隙中所形成的墨水的弯液面引起的力(液体密封)与弹簧引起的负压的平衡而建立密闭系统的构成中,出于在伴随负压增大的空气引入的前后破坏液体密封,此外伴随再形成的动作,而且箱内的液面也不稳定等理由,空气引入和阻断的响应性方面很差,箱内压力变动很大。与此相反在本实施例中,空气引入(图4C)和阻断(图4B)迅速而稳定地进行,如图5中所示,在直到墨水消耗光的宽范围内,确保稳定的负压状态也就是稳定的墨水供给。在空气滞留于收容空间S内的状态下,在因外界气压的降低或环境温度的上升,该收容空间S内的空气膨胀的场合,像图6那样,可动构件11向上方位移。也就是说,可动构件11根据收容空间S内的空气的膨胀而向上方位移,借此吸收该空气的膨胀量的压力变化。进而,弹簧构件40沿给可动构件11向上加载的方向作用载荷。因而,收容空间S内可靠地维持一定压力。结果,可以把墨水稳定供给到记录头20,实行所期望的记录动作。此外,像图6那样,即使在收容空间S内的空气膨胀的场合也成为如图3A中所示单向阀30关闭的状态,墨水箱10内的墨水不会向外部漏出。
再者,为了允许引入收容空间S内的空气的体积增加,最好是把可动构件的变形(向上方的位移)引起的容积增加量(Vs)确定成该增加量(ΔVi)以上。
像以上这样,因为通过单向阀30把外界空气引入墨水箱10内,借此墨水箱10内的墨水的液面根据墨水箱10内的墨水的消耗量(墨水的取出量)而降低,故通过供给口15几乎可以完全取出墨水箱10内的墨水。而且,因为单向阀30阻止从墨水箱10内向外部的墨水的引出,故无论墨水箱10的使用时等的姿势如何,墨水箱10内的墨水都不会从连通口16向外部漏出。因而,墨水箱10的使用时等的姿势不受特别的限制。
再者,单向阀30并不特别指定仅本例这种用膜片的构成,例如,也可以采用与阀芯靠弹簧构件的加载力压在阀座上的一般的单向阀同样的构成等种种的构成者。也就是说,单向阀30只要是阻止从墨水箱10内向外部的墨水或气体(流体)的引出,且允许从外部向墨水箱10内的空气(气体)或墨水(流体)的引入的就可以了。假定,由于墨水箱10的构成,在墨水箱10的外部的单向阀30的外侧(例如图3B中的膜片31的下侧)有墨水存在的场合,就允许该外部的墨水靠单向阀30向墨水箱10内的引入。
此外,墨水箱10中的连通口16的位置并不特别指定仅在墨水箱10的底部,而是任意的。例如,也可以把连通口16设定成位于向收容空间S内引入的空气所在的墨水箱10内的上部或侧部。
1.2基本构成的第2例
图7是用来说明本发明的基本构成的第2例的图。在图示的形态中,在墨水的收容空间S的外侧设有拉伸弹簧形态的弹簧构件42,该弹簧构件作用着向外侧推扩可动构件11的力,借此发生与在记录头的墨水排出部中所形成的弯液面的保持力相平衡,并处于记录头的墨水喷出动作可以进行的范围内的负压。
也就是说,此一弹簧构件42的功能也是与根据上述第1例的弹簧构件40的功能实质上同样的。但是,在本例子中由于是弹簧构件42不与墨水直接接触的构成,所以弹簧构件本身的长期保存和耐久性提高,并且弹簧和墨水的材料的选择自由度增加。
1.3基本构成的第3例
虽然在图1的例子中,为了发生负压而取为设置弹簧构件的构成,但是也可以用具有弹簧性的部件来形成构成可动构件的能够变形的挠性膜本身,而省去弹簧构件的设置。也就是说,把挠性膜制成赋予了增大收容空间S的容积的方向的位移习性的构件,借此可以把挠性膜本身兼用为作为加载机构的弹簧构件。
图8示出该构成例,用具有适当的弹簧性的挠性膜来形成可动构件11’,实现与根据第1实施例的弹簧构件40实质上同样的功能。由于本实施例没有配置特别的弹簧构件,所以墨水的收容效率提高,此外有着降低墨水箱的制造成本的效果。
再者,作为这种有挠性膜的墨水箱,也可以采用例如像特开平9-267483号公报中所公开的那样,墨水箱外壁和能够从此一外壁分离变形的墨水收容内壁通过直接吹塑成形同时在一道工序中形成的结构。
这种墨水箱可以用于,例如因为墨水箱与记录头的位置关系产生的水头差或在记录头中产生的负压的大小等关系,所以对记录头的负压维持于某个适当范围,即使不用弹簧在记录头的墨水排出上也没有障碍的场合。
1.4基本构成的第4例
虽然在第1例中,把弹簧构件取为螺圈弹簧的部件进行了说明,但是也可以用板弹簧形状的部件来构成。
图9是表示根据该构成的墨水收容装置之一例的透视图,成为在方形框状的框架115的上下开口部上安装了上下弹簧·箱片单元114的密闭结构。弹簧·箱片单元114,如后所述,由弹簧107和压力板109组成的弹簧单元112,和挠性的箱片(挠性构件)106来构成。在框架115上形成墨水供给口15和连通口16。
图10至图14是用来说明这种墨水箱127的制造方法的图。
首先,图10A、10B和10C是把挠性箱片106成形为凸形的工序的说明图。
作为箱片106的成形材料的片材101是从原材料成形为大尺寸的片状的材料,此一片材101占据墨水箱性能的重要因素。对此一片材101要求气体和墨水成分的透过度低,且具有挠性和对反复变形的耐久性。作为其合适的材料,是PP、PE、PVDC、EVOH、尼龙等,此外作为复合材料,可以使用蒸镀了铝或氧化硅的材料,进而,也可以把它们叠层化使用。特别是,通过把耐药品性方面优良的PP或PE,气体·水蒸气阻断性能上优良的PVDC叠层使用,可以发挥优良的墨水箱性能。此外,鉴于柔软性和耐久性,这种片材101的厚度宜为10μm~100μm。
这种片材101如图10A中所示,用具有凸形状部103、真空孔104和温度调整机构(未画出)的成形金属模102成形为凸形。也就是说,片材101被吸附于真空孔104,靠来自成形金属模102的热量成形为沿着凸形状部103的凸形。片材101像图10B那样成形为凸形后,像图10C那样,作为箱片106切成预定的尺寸。该尺寸只要是适合于下一工序的制造装置的尺寸就可以了,可以根据收容墨水的墨水箱127的容积等来设定。
图11A是为了使墨水箱127的内部成为负压使用的弹簧单元112的制造工序的说明图。把预先形成为半圆形的弹簧107安装于弹簧承载工具108,从其上方通过用焊接电极111的点焊来安装压力板109。由这些弹簧107和压力板109来构成弹簧单元112。
图11B是把弹簧单元112安装于箱片106的工序的说明图。把弹簧单元112定位配置在放置于承载工具(未画出)上的箱片106的内表面上。然后,用加热头113加热热粘接料110,借此粘接弹簧单元112和箱片106,构成弹簧·箱片单元114。
图12A是把弹簧·箱片单元114焊接于框架115的工序的说明图。框架115固定于框架承载工具116。包围框架115的箱片吸附工具117在框架115定位配置后,把弹簧·箱片单元114吸附于真空孔117A,保持该单元114与框架115相对不错位。然后,靠加热头118把框架115的图中上侧的周缘部与弹簧·箱片单元114的箱片106的环形接合面彼此热焊接。箱片吸附工具117通过使框架115的图12A中上侧的周缘部与弹簧·箱片单元114的箱片106的周缘部分均一地对面,这些接合面被极其均一地热焊接而密封。因此,箱片吸附工具117在为了确保均一的密封性的热焊接上是重要的。
图12B是用切刀(未画出)切掉露出框架115的外侧的箱片106的部分的工序的说明图。这样一来,通过切掉从框架115露出的箱片106的部分,就完成弹簧·箱片·框架单元119。
图13和图14A、14B是把通过前述工序制作的另一个弹簧·箱片单元114热焊接于这种弹簧·箱片·框架单元119的工序的说明图。
像图13那样,弹簧·箱片·框架单元119被安装于承载工具(未画出),由相对于该承载工具限制位置的吸附工具120,包围弹簧·箱片·框架单元119的外周部。该承载工具接触于弹簧·箱片·框架单元119的箱片106中的外表面的平面部106A,像图14A、14B那样保持该平面部106A。另一个弹簧·箱片单元114靠压紧工具121吸附保持其箱片106的外表面的平面部106A,通过此一压紧工具121下降,弹簧·箱片单元114侧的弹簧107的前端部107A、107B与弹簧·箱片·框架单元119侧的弹簧107的前端部107A、107B几乎同时配合。也就是说,弹簧107一方的前端部107A成为凸状,另一方的前端部107B成为凹状,分别通过自找正而配合,这些弹簧107作为一对弹簧构件构成体相结合,借此构成一个弹簧构件。
进而,使压紧工具121下降,如图14A中所示,使这一对弹簧107压缩。此时,压紧工具121宽范围地压住弹簧·箱片单元114中的图13中上侧的平面部106A,也就是形成凸部的箱片106的上侧的平坦区。借此,箱片106的平面部106A的位置受到限制,相对于下侧的单元119或工具120,弹簧·箱片单元114保持平行地接近。因而,像图14B那样,弹簧·箱片单元114的箱片106的周缘部分接触于吸附工具120的表面,被吸附保持于真空孔120A,并且均一地对面于框架115的焊接面(该图中上侧的接合面)。然后,在此一状态下,靠加热头122把弹簧·箱片·框架单元119的框架115的图中上侧的周缘部与弹簧·箱片单元114的箱片106的环形接合面彼此热焊接。
这样一来,一边维持上侧的单元114的箱片106的平面部106A与下侧的单元119的箱片106的平面部106A的平行度,一边压缩成为一对的弹簧107,借此可以更稳定地大量生产一对箱片106的平面部106A的平行度高的墨水箱127。进而,因为随着墨水箱127内的容积变化,成为一对的弹簧107在图14A、14B中对称地压缩变形,故一对箱片106的平面部106A保持高的平行度地变化对峙间隔,结果可以稳定地供给墨水。此外,因为没有使挠性箱片106的平面部106A倾斜的不当的力作用,故墨水箱127的密封性、耐压性、耐久性提高。
然后,切掉露出框架115外侧的箱片106的部分,借此就完成图7的墨水箱127。成为墨水箱127的内部仅靠墨水供给口15和连通口16连通于外部的密闭结构。
图15是备有经过以上的工序所制造的墨水箱的墨水收容室的剖视图。
在墨水箱127的内部可以储藏墨水,该墨水从墨水箱127的墨水供给口15经由过滤器137向供给路136供给,进而供给到头芯片133。本例的头芯片133为了构成喷墨记录头20粘接着加热板134,在此一加热板134上形成墨水排出流路和小孔,并且备有电热变换体(加热器),从墨水箱127所供给的墨水的喷出成为可能。在墨水箱127内,与上述实施例同样,经由连通口16引入空气是可能的。进而,靠盖件132成为准密闭结构的墨水箱收容室130,仅靠小孔的连通口12与外部连通。
再者,可以构成仅收容单一的墨水箱的墨水箱收容室,也可以构成收容多个墨水箱的墨水箱收容室。
图16示出该构成例,在收容室130内安装多个墨水箱127。墨水箱127通过焊接或粘接安装于安装部131。然后,在收容室130的开口部上通过焊接或粘接安装盖件132,可以把墨水箱收容室130内制成准密闭空间。
1.5对喷墨记录装置的运用例
图17是用来说明作为能够运用本发明的液体使用装置的喷墨记录装置的构成例的图。
本例的记录装置50是串行扫描式喷墨记录装置,利用导向轴51、52,托架53沿箭头A的主扫描方向移动自如地被导向。托架53靠托架电动机和传递其驱动力的皮带等驱动力传递机构,沿主扫描方向往复运动。在托架53上,搭载着记录头20(在图17中未画出),和向该记录头20供给墨水的墨水箱10。记录头20和墨水箱10与上述实施例同样地构成,也可以构成喷墨盒。作为被记录媒体的用纸P从设在装置的前端部的插入口55插入后,其移送方向被翻转,然后靠送纸辊56沿箭头B的副扫描方向移送。记录装置50一边使记录头20沿主扫描方向移动,一边通过反复向印字台57上的用纸P的记录区喷出墨水的记录动作,和按与其纪录宽度相对应的距离沿副扫描方向移送用纸P的移送动作,依次在用纸P上记录图像。
记录头20,作为用于喷出墨水的能量,也可以利用从电热变换体发生的热能。在该场合,通过电热变换体的发热在墨水中产生膜沸腾,靠此时的发泡能量可以从墨水排出口喷出墨水。此外,记录头20中的墨水的喷出方式不仅限于这种用电热变换体的方式,也可以是例如用压电元件来喷出墨水的方式。
在托架53的移动区中的图17中的左端,设有对着搭载于托架53的记录头20的墨水排出口的形成面的恢复系统单元(恢复处理机构)58。在恢复系统单元58上备有能够加盖记录头20的墨水排出口的盖子,和能够向该盖子引入负压的抽吸泵等,通过向覆盖墨水排出口的盖子内引入负压,从墨水排出口抽吸排出墨水,进行恢复处理(亦称为“抽吸恢复处理”)以便维持记录头20的良好的喷出状态。此外,通过从墨水排出口向盖子内喷出墨水,进行恢复处理(亦称为“喷出恢复处理”)以便维持记录头20的良好的喷出状态的。
在本例的记录装置中,从与记录头20一起搭载于托架53的墨水箱10对记录头20供给墨水。
1.6变形例
墨水箱10中的收容空间S的内壁,除了用能够变形的挠性膜等可动构件11来构成至少一部分外,也可以用这种构件来构成全部。在此一场合,可以省略把可动构件11接合于外包装3的工序,使得减少零件数成为可能,具有可以降低制造成本这样的效果。此外,代替设置这种能够变形的构件,也可以是一部分上具有根据收容空间S的内容积而位移的构件。
此外,也可以在墨水箱10上预先设定墨水供给口15和连通口16的形成预定位置,在墨水箱10的使用时形成这些墨水供给口15和连通口16。此外,只要墨水箱10能够收纳墨水就可以了,也可以不预先收容墨水。
此外,虽然在上例中就不能与记录头分离,或能够分离地一体化进行主扫描的墨水箱的构成进行了说明,但是对于与记录头分开设置,经由导管等向记录头供给墨水并且设有发生想要的负压的机构的墨水箱也可以运用本发明。
2.墨水箱、单向阀和记录头的连接的诸实施例
虽然可以通过把记录头20和单向阀30不能相互分离地对墨水箱10结合,来构成对喷墨记录装置能够装拆的喷墨盒,但是也可以取为其双方或者一方能够分离的构成。
在本项中,就墨水箱、单向阀和记录头的结合形态的几个例子进行说明。
2.1墨水箱、单向阀和记录头的结合形态的第1例
图18是把墨水箱10和记录头20不能相互分离地结合,且把墨水箱10和单向阀30能够分离地结合的构成。在本例的场合,可以进行墨水箱10与记录头20的结合体的更换,仅单向阀30的更换,或者喷墨盒总体的更换。
在此一场合,因为可以分别更换各功能构件,故在长期使用时假定即使产生功能降低的场合,也可以通过仅更换该部分,来降低维修成本。进而,在把同一墨水箱10装入不同的记录头或不同的记录装置的场合,或即使在同一记录头中使用方法也不同的场合,虽然有时施加于记录头的最佳负压值不同,但是即使用同一墨水箱10,通过仅更换单向阀30,自由地设定负压值成为可能,成为非常具有通用性的系统构成。
2.2墨水箱、单向阀和记录头的结合形态的第2例
图19是把墨水箱10和单向阀30不能相互分离地结合,且把墨水箱10与记录头20能够分离地结合的构成。在本例的场合,可以进行墨水箱10与单向阀30的结合体的更换,仅记录头20的更换,或者喷墨盒总体的更换。过滤器23也可以在墨水箱10一侧备有。
在此一场合,不需要用于使墨水箱10和单向阀30成为能够分离的构成零件,在作为总体降低制造成本上是有效的。
此外,通过把墨水箱10和记录头20能够分离地结合,且把墨水箱10和单向阀30能够分离地结合,仅墨水箱10的更换,仅记录头20的更换,以及仅单向阀30的更换成为可能。在此一场合,过滤器23也可以在墨水箱10一侧备有。
通过把墨水箱10制成与单向阀30能够分离,没有必要在墨水箱10的物流中特意保护作为比较精密的零件的单向阀30,使得用更简单的包装进行物流成为可能。
2.3墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第3例
图20是表示墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第3例的剖视图。
在本例子中,如图所示单向阀30与记录头芯片(以下也单称为记录头)整体地设置。而且,墨水箱可以对此一与记录头20整体设置的单向阀30装拆自如地装入。
单向阀30设在保持记录头20的架子22的一部上,在此阀上安装着与其开闭的通路连通的中空连接针238。单向阀30的主要构成是在前端安装了密封弹性体233的可动构件231和沿使阀关闭的方向给此一可动构件231的动作加载的弹簧232。也就是说,可动构件231根据在其两侧(图的上下方向的两侧)上作用的压力差,如果靠弹簧232朝图中下方加载,则该密封弹性体233与设在形成大气连通孔的孔周围的另一个密封弹性体234接触,使阀成为关闭状态。另一方面,在上述压力差给可动构件231朝图中上方加载,且其力大于弹簧232的加载力时,可动构件231向上动作而使阀成为开启状态。
再者,虽然图中作为单向阀举例示出针阀形态的,但是当然也可以用上述膜片阀。这一点在墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第4例以后也是同样的。
在记录头的架子22上,还设有墨水供给用的连接针228。而且,其中空的内部连通到具有记录头20的过滤器225的墨水流路227。记录头20具有多个墨水排出口(未画出),在连通到各排出口的墨水路(未画出)上设有用于发生热能而在墨水中产生气泡的电热变换元件(未画出),从墨水箱经由上述墨水流路227向这些墨水路供给墨水。
墨水箱10,概略地说,备有形成其墨水收容部的一部分的挠性可动构件11,和给此一可动构件11朝图中上方加载的弹簧215。通过此一构成,像用图21A~21C后述的那样,可以发生在记录头20的墨水排出口上形成适当的弯液面用的合适范围的负压。详细地说,墨水箱10中的可动构件11的上侧空间靠外包装13来覆盖,在此一外包装13上设置大气连通口12,借此可以对可动构件11作用大气压力。此外,此一外包装13发挥作为保护可动构件11不受外力的壳体的作用。本实施例的可动构件11由能够变形的挠性膜(片材构件)来形成,其中央部分形状受压力板14限制,其周缘部分能够变形。也就是说,靠此一压力板14可以对面积比较大的挠性膜传递弹簧215的加载力。可动构件11其中央部分制成凸状,从侧方观看的形状成为梯形。从以上可以明白,此一可动构件11可以根据该收容空间的墨水量的变化或压力变动而变形。此外,此时,可动构件11的周边部分平衡良好地伸缩变形,该可动构件11的中央部分几乎保持水平姿势地上下运动。这样一来,因为可动构件11顺利地变形(移动),故不发生伴随该变形的冲击,可以防止起因于该冲击而在收容空间内发生异常的压力变动。此外,即使有外界空气的压力或温度的比较大的变动,也可以通过上述可动构件的位移来吸收它们。
在墨水箱10的下部设有分别与单向阀30的连接针238和墨水供给用的连接针228相连接的橡胶堵18、17。借此,在墨水箱未装在架子22上,处于单独的状态时可以使墨水收容部完全成为密闭空间而不产生墨水的泄漏等。此外,把墨水箱10装在架子22上的动作,首先通过把上述各连接针对对应的橡胶堵插入来进行。然后,通过此一插入,经由各连接针的连接针孔239、229,空气或墨水的流通成为可能。
像以上这样,为了引入大气而使用单向阀,借此不会像用液体密封的前述以往例那样,因容器内外的极端的气压差或使用之际的冲击或跌落等种种条件使液体密封破坏,产生收容的墨水漏出等问题,可以良好地进行来自外部的大气引入。此外,为要在以往例的液体密封中适当地形成弯液面,有必要根据使用它的墨水箱的容量等规格设计环形缝隙等,因此,通用地在种种墨水箱中用一种液体密封单元事实上是不可能的。与此相反,单向阀虽然也取决于所使用的弹簧的弹性系数等,但是因为没有形成弯液面的必要故关于墨水箱的规格可以运用于比较宽的范围。
此外,像以上说明的这样,即使在单向阀和墨水箱分别设置的场合,例如在把墨水箱与单向阀连接之际,即使不特别进行形成墨水弯液面等处理,在很多的场合也按照此时的压力在连接针的部分上形成墨水弯液面,可以适当地进行此后的阀动作。这样一来,因为即使单向阀与墨水箱分开设置也不特别产生障碍,故设置引入大气用的阀的位置不因墨水箱的位置而受到制约,使得设计记录装置方面的自由度提高成为可能。
进而,由于关于阀的配置位置的以上这种设计上的自由度,备有记录头20和单向阀30的架子22固定于图17中所示的喷墨记录装置的托架或者成为托架的一部分是可能的。也就是说,喷墨记录装置使用关于装置的实质上的使用期间具有足够耐久性的记录头,或者,使用可以把记录头的性能维持这样长的期间的墨水,借此可以取为仅更换墨水箱的构成。借此,除了用纸等记录媒体外,可以把运行成本几乎取为更换墨水箱的成本。
再者,新使用的初始状态的墨水箱完全充满墨水,弹簧215成为在允许范围内伸长最大的状态,在此一状态下可以认为通常是墨水收容室内的负压最低的状态,或者相反成为稍有正压的状态。但是,起因于环境条件或搬运时的状态等,也可能发生在装入时成为高的负压状态。在该状态的墨水箱10被装入的场合,假定如果记录头20一侧的连接针228在单向阀30侧的连接针238之前进入收容空间内,则可能发生在从单向阀30引入将会得到合适值的负压的空气之前,超过在记录头的墨水排出口上所形成的墨水弯液面保持力的过大的负压作用于记录头20,从记录头20侧吸上墨水的情况。
在这种场合,虽然也可以考虑在墨水箱被完全装入后,靠设在记录装置上的抽吸恢复装置经由排出口进行使墨水喷出的动作,但是省去这种处理,此外从抑制墨水的消耗量的观点来说,最好是构成为单向阀30侧的连接针238在记录头20侧的连接针228之前进入收容空间内。也就是说,连接针孔239和229如果分别设在连接针238和228前端,则是单向阀30侧的连接针238比记录头20侧的连接针228加长的构成。如果用这种构成,则成为空气从单向阀30引入而得到合适的负压后形成向记录头20的供给路径。
图21A、21B、21C是用来特别说明图20中所示的墨水箱10中的伴随墨水供给动作的墨水箱内的负压的调整的图。
图21A示出从墨水充满墨水收容空间内的墨水箱10的初始状态,其墨水稍有消耗的状态。随着这种墨水的消耗,在收容空间中产生与所消耗的墨水的体积量的空间相对应的压力下降,据此可动构件11向下方位移。此一可动构件11的位移同时产生弹簧215的位移,弹簧215产生与该位移相对应的弹性力并最终达到平衡状态。而且,在此一平衡状态下的收容空间的与上述弹性力相对应的负压成为与此时墨水量相对应的负压。
图21B示出随着墨水的进一步消耗,可动构件11向下方位移而可动构件11向下方的自由位移成为最大的状态。也就是说,如果从此一状态墨水进一步消耗,则作为可动构件11的挠性膜上在与其保持部之间作用张力而可动构件11的位移被阻止。
如果从此一状态墨水进一步消耗,则产生与上述弹簧215的弹性力和上述张力之和(其中仅张力根据墨水量而变化)相对应的负压。在此一过程中,如果超过预先确定的预定负压,则如图21C中所示,单向阀30的可动构件231因上述负压与大气压力的关系克服弹簧232的弹性力向上方位移而使阀成为开启状态,外界空气经由连接针238的孔239被引入收容空间内。借此,负压维持于适当的值,即使在此后的记录头的墨水喷出动作中也依照该动作良好地供给墨水,可以用光墨水箱10内的几乎所有的墨水。
像以上这样,收容空间内的压力不成为预定的压力以下,借此,可以把收容空间内的负压始终维持于一定的范围内,向记录头20稳定供给墨水,实行想要的记录动作成为可能。
再者,在空气滞留于收容空间内的状态下,因外界气压的降低或环境温度的上升该收容空间内的空气膨胀的场合,可动构件11向上方位移。也就是说,可动构件11根据收容空间内的空气的膨胀向上方位移,借此来吸收该空气的膨胀量的压力变化。因而,收容空间内的压力不上升到预定压力以上,该收容空间内更可靠地维持于一定压力。此外,这样一来即使在收容空间内的空气膨胀的场合单向阀30也是关闭状态,墨水箱10内的墨水不会向外部漏出。
此外,因为单向阀30阻止墨水从墨水箱10内向外部的引出,故不论墨水箱10使用时等中的姿势如何,墨水箱10内的墨水也不从连通口16向外部漏出。因而,墨水箱10使用时等中的姿势也不特别受到限制。
2.4墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第4例
图22是表示墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第4例的剖视图。
本例把墨水箱、记录头和单向阀分别制成分开的。如该图中所示,墨水箱10靠与记录头20整体设置的架子22A来保持,此外,此一记录头20与架子22A一起装入设在喷墨记录装置上的托架22B。在此一构成中也是与上例同样,在墨水箱10被装入之际单向阀30的连接针238和向记录头20的墨水供给用的连接针228分别插入墨水箱10的橡胶堵18、17。
本例的单向阀也是与墨水箱分开设置,借此当然可以得到与上例中说明的效果同样的效果,进而,关于其配置位置具有以下的优点。这就是作为本例的单向阀使用寿命比记录头的寿命要长者的场合,借此,即使更换记录头此阀也可以继续使用,实质上使用与记录装置的寿命同样的期间成为可能。结果,涉及单向阀的部分可以降低运行成本。
2.5墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第5例
图23是表示墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第5例的剖视图。
在本例子中,墨水箱和记录头整体地形成,把它们与单向阀分别制成分开的。如该图中所示,墨水箱10和记录头20整体地形成。也就是说,墨水箱10与记录头20经由备有过滤器225的墨水流路227连接着。而且,此一墨水箱10与记录头20一体的单元装在架子22C上。另一方面,单向阀30整体地设在此一架子22C上。在此一构成中,在墨水箱10被装入之际仅单向阀30的连接针238插入墨水箱10的橡胶堵18。
本例的单向阀也是与墨水箱分开设置,当然可以得到与上例同样的效果,进而,关于其配置位置具有以下的优点。例如,在使用影响到记录头或墨水箱的耐久性的降低的特殊墨水之类场合,在更换没有墨水的墨水箱时最好是同时也更换记录头。与此相反,单向阀与根据图20的例子的架子22同样,固定于喷墨记录装置的托架或者成为托架的一部分。也就是说,作为本实施例的单向阀,使用寿命比记录头的寿命要长者,借此即使更换记录头此阀也可以继续使用,实质上使用与记录装置的寿命同样的期间成为可能。结果,涉及单向阀的部分可以降低运行成本。
2.6墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第6例
图24是表示墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第6例的剖视图。
如图24中所示,本实施例与上述三个例子不同,把单向阀30固定地设在记录装置的预定部位,用管子235把连接针238与阀30连接起来,并且把连接针238固定于托架状的架子22D。另一方面,墨水箱10和记录头20整体地形成,此一整体的单元装在架子22D上。而且,在此一装入之际,固定于架子22D的连接针238插入墨水箱10的橡胶堵18。
本例的单向阀也是与墨水箱分开设置,当然可以得到与根据图20的例子中说明的效果同样的效果,进而,关于其配置位置具有以下的优点。例如,在关于单向阀用精度高的因此其尺寸变得比较大的场合,如果设在托架上则因它用的空间使托架本身也变大而有记录装置大型化的危险。与此相反,通过把单向阀设在可以有效利用装置的空间的预定部位,不导致装置的大型化而可以用高精度的阀。
再者,使用管子的本实施例虽然是关于墨水箱与记录头一体的例子,但是管子的形态并不仅运用于这种一体的场合,从以上的说明可以明白即使是图20、图22中所示的墨水箱与记录头分开的形态也可以运用。
2.7墨水箱、单向阀和记录头的连接形态的第7例
图25是说明图24的例子的变形例的图。
如该图中所示,在连接单向阀30和连接针238的管子35A、35B的路径的中途设置缓冲箱236。这是为了在因墨水箱的环境的比较大的变动或加在装置上的冲击等,墨水经由连接针238进入管子内的场合,防止这些到达单向阀30并对阀动作产生不良影响等于未然。也就是说,假定即使墨水经由连接针238进入管子235A内,该墨水也滞留于缓冲箱236,可以防止进入直接连接到单向阀的管子235B。再者,图25虽然示出管子235A的下端浸入滞留于缓冲箱236的墨水内的状态,但是此一缓冲箱内的墨水在经由单向阀30引入外界空气之际,根据墨水箱10内外的压力关系而返回到墨水箱10内。
再者,虽然可动构件11如前所述,构成为在墨水箱10的压力急剧增加的场合可以位移以吸收该增加,但是本实施例的缓冲构成是应对靠该位移无法吸收的压力变动或因墨水振动而墨水进入管子内的场合的。
2.8墨水箱或记录头的装入机构
图26A和26B是示意地表示用于安装以上说明的墨水箱或记录头的构成的图。
图26A示出安装并固定图20中所示的形态的墨水箱10的构成,具体地说,设在架子22上端的爪部23卡住墨水箱10的上端部而固定该墨水箱。
另一方面,图26B示出安装并固定图23中所示的形态的墨水箱10的构成,设在架子22C上端的爪部23卡住在墨水箱10的上端附近所形成的槽部10a而固定该墨水箱。
2.9变形例
再者,也可以取为经由单向阀从墨水箱外部强制地引入大气而加压的构成,借此把墨水箱内部的压力保持于适当的范围成为可能。
进而与此相关联,墨水箱中的收容空间的内壁除了由挠性膜等可动构件来构成至少一部分外,也可以由不可动的刚性构件来构成全部。
3.使用根据其他形态的单向阀的墨水箱的诸例
虽然在以上的诸例中,取为在墨水箱的与记录头连接的侧部上配置大气连通部或单向阀,但是这些的配置位置不限于这些例子,而是可以设在适当的位置。在以下中,说明把大气连通部设在墨水箱的可动构件上,并且把作为单向阀发挥功能的机构配置于收容墨水的容器的诸例。
3.1第1例
图27A~图27C示出其第1例。本例的墨水箱127具有与图9中所示的几乎同样的形态,收容于与图16中所示的几乎同样的容器130内。但是,本例的墨水箱在以下方面与图9的构成不同,代替与框架115的墨水供给口15同一侧部上设置连通口16,贯通箱片部106和压力板109而设置大气引入用开口2。此外,在图示的例子中,容器130作为收容单一的墨水箱的容器示出,收容空间内经由大气连通口3向大气开放。
图27A示出墨水箱127内充满墨水而墨水箱127膨胀的状态。这里墨水7经由过滤器137向供给路136供给,进而供给到设置于作为墨水使用部的头芯片133的加热板134。
在图27A中,在构成墨水箱127的箱片部106与压力板109的接合部上形成大气引入用开口2。大气引入用开口2被安装于墨水收容室130的与该大气引入用开口2相对应的位置上的作为密封构件起作用的密闭橡胶1堵住。这里,大气引入用开口2被密闭橡胶1堵住时,大气引入用开口2周围的平面性是必要的。此外,如果考虑到有必要使在墨水箱127的收缩或膨胀时与密闭橡胶1的相对位置关系不变,则作为大气引入用开口2所设置的可动构件的压力板109最好是不因墨水箱127的收缩和膨胀而变形的具有刚性的平板状构件。在本例子中,压力板109用由SUS304来构成的板状构件。
再者,此一大气引入用开口2如上所述是贯通于箱片106与压力板109的结合体并连通墨水箱127内部与外部的孔,其大小只要是墨水能形成弯液面,在从密闭橡胶1离开时,也就是密闭状态被解除时,进而能从此一部分吸入空气的大小就可以了。具体地说,最好是直径0.01mm~2mm左右的大小。考虑使用的墨水的表面张力·黏度等物性或箱片106的刚性·弹性等,选择适当的大小就可以了。此外,作为大气引入用开口2的形状也不限定于圆形,也可以是相同面积的椭圆形或多边形,不特别限定形状。此外,作为密接于大气引入用开口2的密闭橡胶1,因为在大气引入用开口2接触于此一部分之际必须得到完全的密接,故最好是用橡胶、塑料或具有弹性的树脂等材料。这里,密闭橡胶1在墨水箱127膨胀的状态时,因该膨胀而处于某种程度被压缩的状态。也就是说,密闭橡胶1处于从无载状态(未被压缩的状态)被挤压的状态。因而,靠墨水箱127的膨胀力和密闭橡胶1的因被压缩而产生的反弹力使大气引入用开口2的密闭可靠。进而,根据需要,在密闭橡胶1与箱片106的密接部分处的大气引入用开口2的外周部上涂布耐墨水性良好的油脂等来提高密闭性也是有效的。
下面就墨水被消耗,墨水箱127内的墨水量减少的场合的动作进行说明。图27B示出随着墨水的消耗,墨水箱127内的体积减少而收缩的状态。这是因墨水箱内的墨水的体积减少所致,随此作为可动构件的压力板109朝箭头A1和A2方向移动。靠此一压力板109的移动,弹簧107的部分也推向同一方向,随此,弹簧的反弹力表现成对墨水的负压。因而,如果此一墨水箱127的收缩进行下去,则对墨水的负压渐渐增强。
进而,随着这种墨水箱127的收缩动作的进行,密闭橡胶1被压缩的力逐渐减弱,致使靠其橡胶弹性恢复到原来的预定大小。图27B示出此一过程中的密闭橡胶1最大地伸展的状态(恢复到原来的预定大小的状态)下即将离开大气引入用开口2之前的状态。此一状态是密闭橡胶1未被压缩的状态,也是来自墨水箱127的对密闭橡胶1的推压力开始发生的状态。
然后,如果墨水消耗继续下去,则因为墨水箱127进一步收缩,故墨水箱127对密闭橡胶1的推压力几乎为0,并且立即如图27C中所示,成为密闭橡胶1离开大气引入用开口2的状态。通过此一离开,空气4从大气引入用开口2向墨水箱127内引入。通过此一空气4的引入,箱内体积增大,借此箱片106再次向外,也就是朝箭头B1和B2方向扩展,借此大气引入用开口2再次接触于密闭橡胶1,立即被密闭,再次返回到图27B的状态。但是,在此一状态下滞留于其中的墨水的液面7a当然比图27A的状态降低。反复此一成为图27B和图27C的状态的动作,借此即使墨水的消耗继续进行,箱内的负压总可以保持一定的范围内。此外,按与经由喷墨头所消耗的墨水大体上相同的体积,空气被引入墨水箱内。因而,靠该引入空气完全置换墨水箱内的墨水,可以把几乎所有的墨水供给到头侧,可以不浪费地消耗箱内的墨水。
进而,因为把密闭橡胶1设置成可以伸缩,故即使发生墨水箱127周围的温度上升或外界气压减少等而墨水箱127内的空气膨胀,墨水箱127也通过其弹簧107或可动构件109的作用而迅速膨胀并吸收该膨胀量,并且此一墨水箱127的膨胀量靠密闭橡胶1的收缩动作来吸收。借此,墨水箱127内的负压维持原状,并且因为提高大气引入用开口2与密闭橡胶1的密闭性地发挥作用,故也不发生墨水从大气引入用开口2泄漏。
在本例的构成中,把作为单向阀发挥功能的机构配置在收容墨水箱的容器内,借此不仅可以谋求墨水箱和单向阀总体的紧凑化,而且通过利用墨水箱的可动构件来减少单向阀的零件数,可以降低制造成本。
3.2第2例
图28A~28C示出按另一种形态运用图27A~27C中的密闭构件的实施例。这里代替图27A~27C中的密闭橡胶1设置能够沿墨水箱127的收缩方向移动的密闭构件311。此一密闭构件311如图28D中所示,由用树脂材料所形成的两个圆盘311A和311C,以及连接它们的轴311B组成。首先用螺丝固定或粘接等把圆盘311A和轴311B接合,把此一接合体从内侧穿过设在墨水收容室130的壁上的孔9。此时把卷绕于轴311B周围的形状的螺圈弹簧8夹在圆盘311A与墨水收容室130的壁之间。然后,用螺丝固定或粘接等把轴311B和圆盘311C接合,形成密闭构件311,同时把密闭构件311安装于墨水收容室130的壁。这里螺圈弹簧8的弹簧常数作为比墨水箱内的弹簧107的弹簧常数要低的值来设定。再者,密闭构件311在本实施例中虽然用树脂材料来形成,但是不限于此。例如,也可以用金属材料来形成。
在本例子中,由于作为发生密闭力的构件使用螺圈弹簧8,所以与像图27A~27C那样用密闭橡胶来确保密闭性的场合相比,更精密的负压调整成为可能,耐久性也提高。
进行关于像以上这样构成的本实施例的墨水供给装置的动作的说明。
图28A示出墨水箱127膨胀的状态。这里随着墨水箱127的膨胀靠压力板109的推压力,密闭构件311被向墨水收容室的外边推出。此时,螺圈弹簧8成为压缩状态。
接着,如果墨水被消耗则成为图28B的状态。与图27A~27C中的说明同样地,墨水箱127收缩,压力板109朝箭头A1和A2的方向移动。与此同时,密闭构件311靠螺圈弹簧8的弹簧力朝箭头A2方向追随压力板109的动作。此时大气引入用开口2为被密闭构件311的圆盘311A密闭的状态。而且,因为此一密闭构件311实质上是硬质的成形零件,仅按轴311B的长度运动,故最终圆盘311C碰到墨水收容室130的外壁面。此一状态是图28B中所示的状态。此一状态与上例中的图27B中所示的状态实质上是相同的。
进而,如果墨水继续消耗,则密闭构件311与大气引入用开口2之间离开而大气引入用开口2的密闭被解除。于是立即像图28C那样空气从大气引入用开口2被引入,箱内体积增大。由此箱片106再次朝外边,也就是箭头B1和B2方向扩展,大气引入用开口2被密闭构件311立即再次密闭,返回到图28B的状态。但是,在此一状态下滞留于其中的墨水的液面7a当然比图3A的状态降低。反复此一成为图28B和图28C的状态的动作,借此即使墨水的消耗继续进行,箱内的负压也可以保持一定的范围内。
再者,为了提高大气引入用开口2与密闭构件311之间的密闭状态,在密闭构件311的圆盘311A中的与箱片106的接触面上粘贴橡胶板,或者在与大气引入用开口2相对应的部位的周围上涂布耐墨水性良好的油脂也是有效的。
3.3第3例
图29是把设置在墨水箱127内的弹簧从板弹簧形状变更成螺圈弹簧形状的实施例,其他构成与图27A是同样的。在本例子中,靠螺圈弹簧5,与前述第1实施例同样地引起墨水箱127的收缩·膨胀,密闭橡胶1也同样地动作,可以把墨水箱127内的负压维持于预定的范围内。
在本例子中,通过在墨水箱127内的弹簧中使用螺圈弹簧,容易追踪压力板109的倾斜方向的位移。借此,即使在密闭橡胶1的密闭面与压力板109不为平行状态的场合,压力板109也容易追随密闭橡胶1的密闭面,可以更加提高密闭性。
3.4第4例
图30是把箱片的一部分粘接于箱收容室130的内壁,用把引起收缩·膨胀的部分仅制成一面的箱片206来构成墨水箱227的例子。因而,在本实施例中作为可动构件起作用的压力板109为一个。进而这里设置在墨水箱内部的弹簧制成圆锥形的螺圈弹簧6。在这种形态中也是,随着墨水的消耗箱片206向箱的内侧,也就是箭头C方向收缩,与此同时压力板109向箱的内侧移动,借此作为可动构件起作用。借此大气引入用开口2离开密闭橡胶1,与第1实施例中说明的同样从大气引入用开口2引入空气。通过此一空气的引入,墨水箱再次向外侧,也就是箭头D方向膨胀,借此墨水箱227内的体积增大,大气引入用开口2与密闭橡胶1再次密接。通过这些动作的反复,可以把墨水箱内的负压维持于预定的范围内。
3.5第5例
图31是在与根据图27A~图27C的例子同样形状的墨水箱127的上方设置大气引入用开口12,进而制成作为堵住此一大气引入用开口12的密闭橡胶的形状,把与大气引入用开口12接触的部分取为尖塔形状的密闭橡胶21。通过取为这种构成,产生以下的优点。首先通过大气引入用开口12位于上方,在从这里引入空气之际,空气通过墨水内的机会成为箱内的墨水量多时,也就是墨水的液面7A处于大气引入用开口12上方的场合。因而如果墨水量被消耗,墨水剩余量变少,则从大气引入用开口12引入的空气不通过墨水内地直接进入空气滞留的部分。借此,可以抑制气泡通过墨水中引起的发泡。特别是,因为墨水的发泡在墨水箱127内的墨水量越减少时其影响越大,故最好是取为本例这种构成。
此外,通过密闭橡胶21的形状做成尖塔形状,在堵住大气引入用开口12之际可以比靠平面形状彼此堵住实现更加可靠的密闭。
3.6第6例
图32是把压力板309和螺圈弹簧25,设置在把箱片的一部分粘接于箱收容室130的内壁,由把引起收缩·膨胀的部分仅制成一面的箱片306来构成的墨水箱327的外侧的结构。再者,螺圈弹簧25朝膨胀方向,也就是图中箭头F方向给墨水箱327加载。这里压力板309与螺圈弹簧25之间的接合与图11A中所述的方法同样可以运用点焊,此外压力板309与箱片306之间的接合也与图11B中所述的方法同样靠热粘接来实现。此外墨水收容室130的内壁部与螺圈弹簧25之间的接合可以运用粘接或镶嵌等公知的方法。在此一场合也是,如果墨水的消耗进展则形成墨水箱327的箱片306朝箱的内侧,也就是箭头E方向收缩,与此同时压力板309向箱的内侧移动,借此作为可动构件起作用。借此大气引入用开口2从密闭橡胶31离开,与根据图27A的例子中说明的同样从大气引入用开口2引入空气。靠此一空气的引入和螺圈弹簧25的作用,墨水箱再次向外侧,也就是箭头F方向膨胀,借此墨水箱327内的体积增大,大气引入用开口2与密闭橡胶31再次密接。通过这些动作的反复,可以使墨水箱内的负压维持于预定的范围内。
虽然在以上的实施例中,用把作为弹性构件的弹簧设在某个墨水箱的内部或外部的形态进行了说明,但是在通过在箱片中使用的膜片的刚性,不设置此一弹簧而仅靠膜片的刚性就可以实现片材的收缩·膨胀的场合,也可以不一定设置弹性构件。进而虽然在对着的位置上设置了两个作为可动构件的压力板的场合,弹性构件设置在其间,但是不限于此,也可以对于可动构件安装位置的片材设置在外侧与墨水收容室的内壁之间。
此外,虽然在各实施例中作为密闭构件举出了能够位移预定范围的,由橡胶或轴与弹簧组成的密闭构件,但是只要是能够在预定压力下把大气引入作为墨水收容部的墨水箱内,即使墨水收容部内的空气膨胀也阻止墨水从大气引入用开口的引出的单向阀之类的构成,没有必要一定由能够位移的弹性构件来构成密闭构件。具体地说也可以利用各实施例中所示的墨水箱收容室130的壁面。再者,在像这样利用密闭构件不位移的构成的场合,像第1、第2、第4例那样取为备有多个可动构件的构成的,由于在内部有空气的场合的针对环境变化,没有大气引入用开口的可动构件可以移动,所以是更好的。
进而,在本发明中给可动构件加载的弹性构件,和用弹性构件作为密闭构件的液体收容容器中,密闭构件的弹性力比给可动构件加载的弹性构件的弹性力更弱的,由于在使墨水箱内成为预定压力以下的场合可以增加初期能够填充的墨水量,而且可以确保空气被引入墨水箱内之际的可动量(缓冲空间),所以是更好的。
此外,关于大气引入用开口,虽然只要是形成墨水收容部的部分,就可以设在除了作为液体供给口的墨水供给口的任何地方,但是像上述实施例那样在刚体的可动构件构成墨水收容部的场合设在可动构件上,在使更稳定的大气引入成为可能这一点上是最佳的。
此外虽然在以上的说明中,按取墨水箱为一个而收容单色的墨水的形态进行了说明,但是如果在墨水箱收容室内排列3个或4个分别收容不同颜色的墨水的墨水箱,把不同的喷嘴群分别连接于各墨水箱,则当然可以构成彩色用的喷墨打印头。例如在像图16那样收容多个墨水箱的场合,在墨水箱之间配置隔壁,在此一隔壁上设置作为单向阀发挥功能的构件就可以了。
4.可动构件构成的最佳例
下面就在防止外部的气体侵入墨水箱内部方面什么样的构成最佳进行描述。
这是基于以下的有关膜中的气体透过机理的知识来进行的。
4.1气体透过的机理
作为气体分子透过某种材料的机理,大致分为两种。一种是毛细管流机理,另一种是活化扩散流机理。前者是通过针孔等毛细管而流动的机理,不是本发明解决的机理。另一方面,后者的活化扩散流机理是气体分子透过实质上没有孔的塑料膜之中时的流动,是重要的机理。下面就透过膜的活化扩散流机理进行说明。
在活化扩散流的场合,如下所述,处于第1区域的气体透过膜M侵入第2区域。
首先,处于第1区域的气体分子凝聚于膜的表面,溶解于其内部。其溶解浓度与第1区域中的气体的分压成比例。然后,溶解于膜的内部的气体分子以膜内的浓度梯度为驱动力,向浓度低的第2区域的方向扩散,然后达到第2区域侧的表面后蒸发释放。也就是说,气体分子通过溶解、扩散和脱离的三个步骤而透过膜。
在本发明中,考虑例如,氧气或氮气等气体分子从容器外的区域通过构成液体收容容器的挠性材料(膜)向容器内的区域透过的状况。
首先,考虑在容器内的第2区域中存在着负压的气体的场合。在此一场合,气体从第1区域向第2区域透过的驱动力是容器内部的负压与气体的渗透压。因为考虑在容器外的第1区域与容器内的第2区域之间氧气分子或氮气分子的分压几乎没有差别,第2区域中的液体成分(例如水分)几乎处于饱和状态,故关于液体成分的浓度在第1区域与第2区域之间产生差别。因而,为了减薄该第2区域中的液体成分的浓度,作为使气体从第1区域向第2区域透过的驱动力,产生气体的渗透压。因此,从第1区域向第2区域的氧气分子或氮气分子的浸透量如后所述,与施加这两个压力(负压和渗透压)的第1区域和第2区域间的压力差、膜的面积、和经过时间成比例,与膜的厚度成反比。
接着,考虑在第2区域中仅存在液体的场合。在此一场合,在活化扩散流机理中,第3步骤的脱离机理大不相同。通常,氧气分子或氮气分子在液体中溶解得不多,在正常使用的场合,处于它们在液体中已经饱和的状态。也就是说,即使气体分子到达第2区域中的膜的表面,在液体中的第2区域中,因为气体分子处于已经饱和状态,故该气体分子无法从膜脱离。因而,在区域B为液体的场合,氧气分子或氮气分子的透过就受到极强的抑制。
因而,为了有效地防止液体收容容器中的气体的透过,只要考虑位于容器内部的气体区域和容器外部的大气区域之间的容器部位就可以了。
气体透过膜的机理一般由下式来表达。
Q=G·Δp·S·t/T
式中,
Q〔g〕:气体的移动量
G〔g·m/atm·m2·s〕:膜的材料中固有的气体透过系数
Δp〔atm〕:由该材料所划分的区域的压力差
S〔m2〕:膜的表面积
T〔m〕:膜的厚度
t〔s〕:经过时间
这些参数当中,Δp是容器内的区域与容器外的区域(外界环境)之间的压力差,大小等于因液体成分浓度之差产生的渗透压,加上因容器内的负压产生的压力差。容器内维持于容器内的液体不向外部漏出的负压。为了抑制气体向容器内的渗透,减小此一压力差Δp是困难的。此外,增加膜M的厚度T,在把它用作挠性膜的场合,因为其刚性提高而招致挠性的降低,故存在着损及其功能的危险。
因而,为了抑制气体向容器内的透过,减少与存在于容器内的气体(空气)接触的容器内表面的表面积是有效的。也就是说,关于挠性构件或气体透过度高的构件,尽可能使它不与容器内的气体接触,借此就有效地防止气体向由这些材料制成的容器内的渗透。使用时的姿势中的可动构件的最佳位置布置,是基于这种知识来进行的。
4.2构成例
图33是用来说明基于上述知识来构成的液体收容容器(墨水箱)的图。
在容器410内部由刚性的容器主体411和挠性的片(挠性构件)412来形成液体L的收容空间(收容部)S1。片411经由刚性的压力板413靠弹簧414朝图33中的下方,也就是扩大收容空间S1的方向加载。借此,收容空间S1成为预定的负压状态。像图33那样,所收容的液体L完全未被使用的未使用的容器410,片412向图33中的下方变形,使其收容空间S1成为最大。容器410像图33那样,使片412在下侧地将其使用。因而,在容器410的使用时,片412成为位于重力方向的下侧。也就是说,片412位于收容空间S1的重力方向上的1/2的位置的下侧。在收容空间S1的下部设有液体引出口415,此外,在主体411的上部设有大气连通口416。此外,在容器410内,形成位于片412的下侧的空间S2,该空间S2通过连通口417向大气开放。
在本例的场合,在设于主体411的上部的大气连通口416上,安装着备有弹簧421、受压板422、挠性构件423、和密封构件424的作为开闭机构的单向阀430。在受压板422和挠性构件423上形成通气孔422A、423A,像图33那样,弹簧421经由受压板422把挠性构件423压紧于密封构件424,借此关闭通气孔422A、423A。此一开闭机构靠收容空间S1内与外界空气之间的压力差来开闭。也就是说,收容空间S1内的负压未达到预定以上的大小时,像图33那样关闭通气孔422A、423A,阻止外部空气向收容空间S1内的引入。另一方面,收容空间S1内的负压成为预定以上时,随着挠性构件423克服弹簧414的加载力的变形,受压板422和挠性构件423向下方位移,打开通气孔422A、423A。借此,通过大气连通口416和通气孔422A、423A把外部的空气引入收容空间S1。
结果,收容空间S1内的负压就维持于预定的范围。此外,通过弹簧421的强度的变更等可以容易且高精度地设定把外部的空气引入收容空间S1内时的负压的大小。
如果更具体地说明单向阀430的功能则如下。在以下的说明中,把作为液体L的墨水收容于收容空间S1,从引出口415向喷墨记录头供给该墨水。该记录头,作为喷出墨水用的能量也可以利用从电热变换体发生的热能。在该场合,通过电热变换体的发热在墨水中产生膜沸腾,靠此时的发泡能量可以从墨水排出口喷出墨水。
像图33那样,在收容空间S1内充满墨水时,受压缩的弹簧414的压缩变形量产生的伸长力(压缩引起的反力)经由压力板413作用于片412。此外,此时的伸长力的方向朝图33的下方,也就是弹簧414伸长的方向作用。此时,对于收容空间S1内作用着指向该收容空间S1内侧的压力。也就是说,如令大气压力为“0”则收容空间S1内的压力P1成为具有负号的值(负压)。也就是,在收容空间S1内发生的负压P1为与弹簧414产生的力的方向相反方向。这样一来在收容空间S1中作用着负压P1,借此对记录头内的墨水喷出用的喷嘴的弯液面也作用着负压,防止墨水从设在该记录头上的墨水排出口漏出。
另一方面,此一状态时,在单向阀的阀室内,通气孔422A、423A被密封构件424密闭。此外,在此一阀室内,经由连通口416作用着收容空间S1的负压P1。在此一阀室中还作用着弹簧421的伸长力,此一伸长力朝图33的上方,也就是弹簧421的伸长的方向作用。也就是说,在阀室内弹簧421作用的压力的方向与弹簧421伸长的方向相等。通气孔422A、423A被密封构件424所密闭的阀室内的压力P2比负压P1的绝对值要大。也就是说,对于负压P1,与之反向的弹簧421和挠性构件423产生的力维持大的状态,借此单向阀保持于密闭状态。
进而,如果进行从记录头的墨水喷出,收容空间S1内的墨水剩余量减少,则收容空间S1内的负压也随之提高。
也就是说,随着收容空间S1内的墨水剩余量的减少,作为密闭空间的收容空间S1内的体积实质上也减少,片412随之向上方位移。随着此一片412的位移,压力板也向上方位移,进行弹簧414的压缩。此一弹簧414的压缩的进行意味着其伸长力的增大,收容空间S1内的负压P1也提高。
而且,提高的收容空间S1内的负压P1迟早会与单向阀的阀室内的压力P2平衡。直到此时,单向阀都保持密闭状态。然后,负压P1进一步提高,成为密封构件424靠阀室内的压力P2无法密闭通气孔422A、423A,在该瞬间,它们的密闭被解除。
结果,大气从通气孔422A、423A流入,大气经由通气口416进入收容空间S1。通过此一大气的进入,减少了的收容空间S1内的容积增大,同时提高了的负压P1相反地降低。通过该负压P1的降低,单向阀中的通气孔422A、423A再次被密封构件424密闭。
然后,负压P1的变化成为非常小,几乎保持恒定的负压而进行墨水的消耗。而且,负压P1再次提高,成为密封构件424靠阀室内的压力P2无法密闭通气孔422A、423A的程度,它们的密闭被解除而降低负压P1。通过单向阀反复这种动作,收容空间S1内的负压P1维持于预定的范围。因而,记录头维持稳定的喷出状态,收容空间S1内的墨水直到最后用光成为可能。
这样一来,在本例的场合,随着收容空间S1内的墨水的消耗,在收容空间S1内的负压与单向阀关闭开口部的力平衡后,墨水进一步消耗,在收容空间S1内的负压进一步提高的瞬间,单向阀打开开口部,大气进入收容空间S1内。通过此一大气的进入,收容空间S1内的容积增大,同时其内部的负压降低,借此单向阀关闭开口部。
图34A~34C是用来说明容器410的以上状况的图。再者,在这些图中,示意地示出单向阀430。
容器410像图34A那样,按片412位于重力方向的下侧的姿势来使用。而且,在通过液体引出口415把容器410内的液体L向外部引出的场合,首先,像图34B那样,片412依照液体L的引出量克服弹簧414的加载力向上方变形,收容空间S1维持负压地容积减少。在图34B中,片412最大限度地向上方变形,伴随这种片412的变形的收容空间S1的容积的减少量作为缓冲区域被确保。该缓冲区域是随着片412的变形而吸收收容空间S1内的压力变动用的区域。收容空间S1内的压力变动起因于该收容空间S1中的气体(空气)的热膨胀等。
进而,在把容器410内的液体L向外部引出的场合,像图34C那样,不伴随确保了缓冲区域的片412的进一步变形,从大气连通口416引入空气,以便与所引出的液体L进行置换。也就是说,随着液体L的引出引起的收容空间S1内的压力的减少,从大气连通口416引入空气,维持收容空间S1内的负压。
这样一来,容器10从像图34A那样,收容于收容空间S1的液体L完全未被使用的状态到像图34B那样确保缓冲区域之间,随着片412的变形而向外部供给液体L,然后,像图34C那样随着从大气连通口416的空气的引入而向外部供给液体L。借此,收容空间S1内的液体L伴随着预定的负压稳定地向外部供给。
图35是在容器41的使用状态下,引入收容空间S1内的空气滞留于上方时的说明图。该收容空间S1内的空气中的内装液体的蒸汽浓度接近于饱和状态,该蒸汽浓度与外界空气的蒸汽浓度大不相同。因此,在收容空间S1内的空气存在部分与外界空气之间,发生前述气体的渗透压,在与该收容空间S1内的空气接触的主体上,像图35中的箭头那样,作用着使外部的空气渗透收容空间S1内的渗透压。此外,因为收容空间S1内成为负压以便不产生液体L的泄漏,故与外界空气之间产生压力差。由于这种收容空间S1的内外的压力差,发生使外部的气体渗透到收容空间S1内的力。此时的气体透过量按前述公式。
在本例的场合,因为与收容空间S1内的气体(空气)接触的容器410的部分是刚性(非挠性)的主体411,故通过加厚该主体411的壁厚,或作为该主体411的材料采用气体透过度低的材料(例如金属等)等,可以抑制外部气体向收容空间S1内的渗透。
这样一来,在重力方向的下侧备有挠性的片412,使得在其上没有作用气体的渗透压,借此即使作为该片412用气体透过度高的挠性构件也可以把气体的渗透量抑制得很小。因而,即使在液体L的长期保存中,也可以使伴随片412的变形的缓冲机构充分发挥功能,吸收收容空间S1内的压力变动,结果,可以防止液体L的漏出或容器410的破损。
4.3变形例
再者,液体收容容器没有必要一定在液体的收容部备有挠性构件,在用气体透过度不同的多种材料来构成液体的收容部的场合,也可以构成为气体透过度大的材料位于容器使用时的重力方向的下侧。此外,本发明的液体收容容器作为收容墨水以外的种种液体的容器可以运用于广泛的范围。
此外,在使用作为气体透过度比刚性(非挠性)的主体411要高的材料的挠性构件时的姿势中,除了位于重力方向下侧外,也可以如图36中所示,采用把挠性构件412’构成多层(例如2层),墨水靠毛细管作用在层间扩展并保持的构成,也就是说,墨水箱内外的区域靠墨水层来绝缘,借此来防止气体向内部的侵入。这样一来,可以缓和墨水箱使用时姿势的制约并提高作为墨水箱乃至记录装置的设计自由度,进而在可以取种种姿势的搬运时也可以有效地防止气体向墨水箱内的侵入。
5.墨水箱的设计条件
5.1本发明的另一个实施例中的单向阀的动作原理
图37是根据本发明的另一个实施例的液体收容容器,在液体收容容器上整体地安装着喷墨记录头(以下单称为“记录头”)。这里液体收容容器(以下亦称为“墨水收容容器”)概略地说由收容空间510A所分割成的墨水收容室510和阀室530两个室组成,这两个室靠连通路517内部相互连通着。而且,在墨水收容室510内填充从记录头520喷出用的墨水,供给到记录头520。
再者,记录头520中的墨水的喷出方式未特别限定,例如也可以是作为喷出墨水用的能量,利用从电热变换体发生的热能的。在该场合,通过电热变换体的发热在墨水中产生膜沸腾,靠此时的发泡能量,可以从墨水排出口喷出墨水。
在墨水收容室510的一部分上配置作为可动部的可动构件511,在此一部分与外包装513之间划出收容墨水的空间。从此一可动构件511观看的对着墨水收容空间510的外侧空间,也就是图中对于可动构件511来说右侧的空间靠大气连通口512向大气开放,与大气压力相等。进而在此一墨水收容空间510A内,除了设在下方的墨水供给口518和与成为阀部的阀室530之间的连通路517外,实质上形成密闭空间。
外包装513划出上述墨水收容空间510A,并且还作为保护可动构件511不受外力的壳体起作用。本例的可动构件511由能够变形的挠性膜(片材构件)来形成,其中央部分形状靠平板状的作为支持构件的支持板514来限制,其周缘部分成为能够变形。而且,此一可动构件511其中央部分制成凸状,侧面形状为梯形。此一可动构件511如后所述,根据墨水收容空间510A内的墨水量的变化或压力变动而变形。此时,可动构件511的周边部分平衡良好地伸缩变形,该可动构件511的中央部分几乎保持竖直姿势地沿图的左右方向平行移动。这样一来,因为可动构件511顺利地变形(移动),故不发生伴随该变形的冲击,也不发生起因于该冲击的在墨水收容空间内异常的压力变动。
此外在墨水收容空间510A内,设置着压缩弹簧形态的弹簧构件515,该弹簧构件经由支持板514沿图的左右方向作用加载的推压力,借此发生与在记录头520的墨水排出部中所形成的弯液面的保持力相平衡,并处于记录头的墨水喷出动作可以进行的范围内的负压。再者,图37的状态虽然示出墨水收容空间510A内几乎完全被墨水所填充的状态,但是在此一状态下弹簧构件515也处于被压缩的状态,在墨水收容空间内产生适当的负压。
记录头520与墨水收容室510的结合通过设在记录头上的供给管521插入墨水收容室510内来进行。借此两者流体性地结合,墨水向记录头520供给成为可能。再者,在此一供给管521的周围安装密封构件524,借此使供给管521与墨水收容室510的密接可靠。此外,在供给管521的内部备有过滤器523,防止混入所供给的墨水中的不纯物流入记录头520内。
接下来就阀室530进行说明。阀室530经由连通路517与墨水收容空间510A之间内部连通。在本例子中,连通路517的形成构件使用0.2mm的不锈钢制管子。进而,为了提高连通路周围的密闭性,在不锈钢制管子的周围安装着橡胶制的密封构件538。
在阀室530中设有作为单向阀的构成要素的有开口部536而成为阀关闭构件的阀关闭板534,和密闭开口部536的阀密封构件537,进而阀关闭板534与挠性片531接合,开口部536贯通阀关闭板534和挠性片531。进而,在此一阀室530内也是除了连通路517和开口部536外实质上维持密闭空间。而且靠挠性片531,图中上侧的空间靠大气连通口512向大气开放,与大气压力相等。而且阀室530的外包装还起作为保护挠性片531不受外力的壳体的作用。
此外,此一挠性片531也是,除了中央部分的与阀关闭板接合的部分以外的周缘部分能够变形,中央部分制成凸状,侧面形状几乎为梯形。通过这种构成,阀关闭板534的上下运动顺利地进行。
在阀室530的内部,作为限制阀的开启动作的阀限制构件,设有阀限制弹簧535。这里也是阀限制弹簧535取为稍微受压缩的状态,制成靠此一压缩的反力把阀关闭构件534向图的上方推的构成。靠此一阀限制弹簧535的伸缩,进行阀密封构件537对开口部536的密接/离开,借此具有作为阀的功能,进而制成从大气连通口532经由开口部536仅允许向阀室内部的气体引入的单向阀机构。
这里作为阀密封构件537,只要是可靠地密闭开口部536的部件就可以了。也就是说,至少与开口部536接触的部位具有可靠地密封开口面的形状就可以了,只要能够确保密接状态,材质未特别限定。但是,由于此一密接靠阀限制弹簧535的伸长力来实现,所以靠此一伸长力的作用而动作的容易追随挠性片531和阀关闭板534的部件,也就是用具有收缩性的橡胶之类弹性体来形成阀密封构件537更好些。
用图38A~38E来说明以上构成的本实施例的墨水收容容器的动作。
图38A示出墨水收容空间内充满墨水的状态。此时,因为弹簧构件515处于被压缩状态,故根据其压缩变形量的伸长力F1(压缩产生的反力)经由支持板514作用于可动构件511。此外,此时的伸长力F1的方向朝图52的右侧方向,也就是弹簧构件515伸长的方向作用,在以下的说明中用正号来表示此一方向。此时在墨水收容空间510A内作用的压力,向室的内侧作用。也就是说,按照上述符号规则,在墨水收容空间510A中作用的压力P1,如令大气压力为“0”则成为具有负号的值(负压)。因而,如令弹簧构件515所接合的支持板514的面积为S1,则此时墨水收容空间内发生的负压可以表达如下。
P1=-F1/S1 (1)
也就是说,墨水收容空间内发生的负压为与弹簧构件515产生的力的方向相反方向。
这样一来通过负压在墨水收容空间内作用,对记录头520内的墨水喷出用的喷嘴的弯液面也作用负压P1,能防止墨水从设在记录头520上的墨水排出口的漏出。
另一方面,在此一状态时在阀室530内,成为开口部536被阀密封构件537密闭的状态。此外,此一阀室530内的压力经由处于与墨水收容空间510A之间的连通路517作用着前述负压P1。但是,此一阀室530内还作用着阀限制弹簧535的伸长力,如令此一伸长力为F2,则此一伸长力F2朝图的上侧方向,也就是阀限制弹簧535伸长的方向作用,负号用正来表示。而且,如令此一阀限制弹簧535所接合的阀关闭板534的接合面的面积为S2,则作为在此一阀室中作用的力,在阀室530内靠阀限制弹簧535作用的压力的方向与阀限制弹簧535伸展的方向相等,用正号表示。因而如令此一压力为P2,则
P2=F2/S2 (2)
使得开口部536成为被阀密封构件537密闭的状态的压力P2与前述负压P1的关系由下式来表达,
-P1<P2 (3)
根据式(2)和式(3),成为下式的关系,
-P1<F2/S2 (4)
也就是说,阀限制弹簧535和阀关闭板534产生的与负压反向的力维持比内部的负压要大的状态,借此保证单向阀的密闭。
进而进行从记录头520的墨水喷出,墨水收容空间510A内的墨水剩余量减少,随此墨水收容空间510A内的负压也增强。
图39示出墨水收容空间510A内的负压与墨水剩余量的关系。如果从图38A的状态继续消耗墨水则成为图38B的状态,随着墨水量的减少作为密闭空间的墨水收容空间510A内的体积实质上也减少,可动构件511随之向图的左方移动。支持板514也随着此一可动构件511的位移向左方移动,弹簧构件515也进行压缩。此一弹簧构件515的压缩的进行意味着伸长力F1的增大,按照式(1)负压也从图39的a点增强到b点。
通过从此一图38B的状态进行墨水消耗,可动构件511的位置进一步向左方位移,成为图38C的状态。借此墨水收容空间510内的负压也进一步增强,负压变化到图39中的c点。在此一状态下,墨水收容空间510内的负压与靠阀室530内的阀限制构件534作用的力平衡。
-P1=F2/S2 (5)
的关系成立。
到此为止,因为阀限制弹簧535引起的阀密封构件537的压接状态没有变化,由于F2/S2表示恒定值,所以如果此后继续消耗墨水而负压进一步增强,则在压力F2/S2下靠阀密封构件537就无法密闭阀室530内的开口部536了,进行到下式的关系,
-P1>F2/S2 (6)
这也就是图38D的状态,此外是图39的d点的负压变化。在达到此一关系的瞬间,开口部536靠密封构件537的密闭被解除。
结果,如图38D的箭头所示产生从开口部536的大气的流入,进而经由连通路517进入墨水收容空间510A。通过此一大气的进入,减少了的墨水收容空间510A内的容积增大,同时,增强了的负压相反地朝减弱的方向变化。通过负压的减弱,从式(6)的状态再次恢复到式(5)的状态,在阀室530内开口部536与阀密封构件537再次密接。这也就是图38E的状态,是图39的从d点到e点的负压变化。
以上所述的,如果在阀室530内来看,则墨水收容空间510A内的负压与在阀室530内推压阀密封构件的压力的关系,压力的作用方向是相反的,但是由于可以用各自的绝对值的大小关系来表达,所以根据式(1)和式(6),可以用下式来表达,
|F1|/S1>|F2|/S2 (7)
然后,如果墨水进一步消耗,则成为在图38D的状态和图38E的状态之间变迁,像图39的e点以后那样负压的变化非常小,几乎保持恒定的负压值而进行墨水消耗。也就是说,即使像这样继续消耗墨水,也由于图38D的状态和图38E的状态反复,所以墨水消耗到一定程度后,墨水收容空间510A内的负压也不增强到超过需要,能够一边维持稳定的喷出状态,一边直到最后用光墨水收容空间510A内的墨水。
5.2参数的设定
根据以上,由于负压调整靠墨水收容空间510A内与阀室530内各自的内部压力的平衡来进行,所以针对想要的负压也可以容易地进行各室的设计。也就是说,弹簧的伸长力F1和F2取决于设在各室中的弹簧的压缩状态,该伸长力由弹簧常数和因压缩而位移的距离(初始压缩状态的位移量和以后的位移量)来确定(F=k×x;k是弹簧常数,x是位移量)。因而,通过适当地设定这些参数,可以得到任意想要的负压值。此外,通过安装于这些弹簧上的支持板或阀关闭板的面积S1、S2的设定,容易地进行负压的调整也是可能的。
上述实施例中体现的本发明的特征成为考虑种种条件,设计基于如上所述导出的F1、F2、S1和S2的关系式适当地确定这四个参数的墨水收容容器的指针。
例如,作为补足在现有技术项中说明的特开平7-125240号公报或特开平7-125241号公报中所述的技术问题,也就是液体密封的不完备的技术,有美国专利第6,186,620号中所公开的技术。其中示出在引入外界空气用的凸台上配置弹簧加载的栓状构件进行机械密封的结构。在该意义上没有超出把液体密封替换成机械密封的发明范围,并不成为像本发明这样谋求墨水收容容器设计的最佳化的指针。
从基于在相互关系中适当地确定这四个参数F1、F2、S1和S2的本发明的思想的指针出发,可以适当地设计墨水收容容器。
例如,就从式(1)和式(6)得到的
F1:(S1/S2)×F2
的关系进行考察。
因为阀限制弹簧535几乎不位移,故如果认为其弹簧力F2几乎恒定,则在引入外界空气用的开口部的密闭力的作用面积S2相对于负压发生用的弹簧力的作用面积S1比较小,也就是说在S1/S2比较大的场合,满足阻止外界空气引入的式(1)的F1的范围广,因而可以认为得到初期的F1用的弹簧构件515的设计自由度高。但是如果初期的F1设计得高,则为了满足进行外界空气引入的式(6)相当大的F1的变化成为必要的,从而墨水收容空间510A内的负压也大为提高。但是墨水收容空间510A内的负压毕竟应该是足以与在墨水排出口上所形成的弯液面的保持力相平衡而防止从墨水排出部的墨水泄漏,而且处于记录头的墨水喷出动作可以进行的范围的适当的值。因而,为了使直到引入外界空气时的F1限于适当的范围,不得不相对地减小阀限制弹簧535的弹簧力,因此存在着因冲击或环境变化而开口部536被简单地开放的危险。
与此相反,在S1和S2适当确定的场合可以避免这种问题。也就是说,没有必要加大从满足式(1)的状态过渡到满足式(6)的状态的F1的变化量,在F2的设定上自由度也增大,可以有效地阻止开口部536的不良的开放。
以上的考察只不过是一个例子,当然应该考虑种种条件而适当地设计各部分。但这是通过在相互的关联中考察上述四个参数而最初得到的,是为了确定可否引入外界空气仅单单常识地、直觉地考察P1和P2的大小关系而无法得到的。
5.3本发明的另一个实施例中的单向阀的动作原理
在以上的实施例中,分别在墨水收容空间510A和阀室530中,都是在各室的内侧设有用于使负压发生的弹簧构件515,以及用于使密闭开口部536的力发生的弹簧构件35和阀关闭板534。可是,作为弹簧产生的作用力的利用形态,不仅是压缩时的反力,使弹簧伸长时的反力也能够利用。因而,作为各自的弹簧的设置位置,也可以在各自的室的外侧。
图40是把分别对墨水收容室和阀室的弹簧的设置位置变更到各室的外侧的例子。在采用此一形态的场合,在墨水充满时,连接于墨水收容室540的弹簧构件545以稍微拉伸的状态来设置,同样地设在阀室550中的阀限制弹簧555也是以稍微拉伸的状态来设置。
在此一构成中也是,虽然随着墨水收容空间540A内的墨水的消耗,可动构件541朝图的左侧方向移动,但是因此弹簧构件545进一步拉伸而位移。负压由此时的位移量来确定。但是,在此时随着弹簧构件545的位移在墨水收容空间540A内作用的负压靠弹簧构件545收缩方向的力来发生,根据此一弹簧构件545的拉伸位移量的收缩力F1(拉伸引起的反力。为有负号者)经由支持板544作用于可动构件541。因此,如果用与上述实施例同样的符号规则,则此时的负压由以下的式(8)来表达。
P1=F1/S1 (8)
另一方面,在阀室550中,设置于外包装553与阀关闭板554之间的阀限制弹簧555也是由于朝其收缩的方向作用着力,所以根据阀限制弹簧555的拉伸位移量的收缩力F2朝图的上侧方向作用,如果这也用与上述图37的实施例同样的符号规则,则可动构件551的内部的压力由以下的式(9)来表达。
P2=-F2/S2 (9)
因而,在阀室550内在靠密封构件557密闭开口部56时,也就是存在着
-P1<P2
的关系时,有
-F1/S1<-F2/S2
在进行墨水消耗而开口部556与阀密封构件557的密接被解除,外界空气从大气连通口52经由开口部556引入时,为
-F1/S1>-F2/S2 (10)
的关系。但是这里,由于只是弹簧构件545和阀限制弹簧555作用的力的方向与图37的实施例不同,墨水收容空间540A内的负压和阀室550内的压力的方向与图37的实施例是相同的,所以式(10)可以表达成
|F1|/S1>|F2|/S2 (11)
因而,随着墨水消耗产生的各部分的动作,以及负压变化,与墨水收容空间540A的内部和阀室550的内部的压力平衡也可以认为与图37的实施例相同。
在取为这种构成之际,由于各弹簧不与墨水接触,所以就没有必要考虑构成弹簧的构件与墨水接触引起的弹簧的劣化,或不纯物等向墨水中的溶解混入。因而还有构成弹簧的材质的自由度变宽这个优点。
再者,虽然这里示出在墨水收容室和阀室中都把弹簧配置于各室的外侧的例子,但是即使是针对某一方把弹簧配置于该室内的形态,也可以用上述式(11)的关系实现本发明,这是容易理解的。
5.4针对环境变化的缓冲区域
在上述图37和图40的实施例的构成中,在从墨水完全充满的初始状态开始墨水消耗进展,从墨水收容容器内的负压与靠阀室内的阀限制构件作用的力平衡的状态继续进一步消耗墨水而负压进一步增强的瞬间,产生来自开口部的大气的流入,进入墨水收容空间内。通过此一大气的进入墨水收容空间内的容积相反地增大,同时负压也减弱,借此开口部被关闭。
例如,在图37的实施例中,从图38A中所示的初始状态墨水的消耗进展,达到图38C的状态以后,根据墨水的消耗而在图38D和图38E的状态之间推移。也就是说,随着从初期填充状态的墨水量的减少作为密闭空间的墨水收容空间510A内的体积实质上减少,在可动构件511朝图37的左方位置位移后开始外界空气进入动作成为可能,此后可动构件511处于该朝左方的位移位置附近而墨水收容空间510A的内容积本身几乎不变化。
也就是说,根据图37的实施例的液体收容容器,包括具有划出液体(墨水)的收容空间510A并且随着从供给管521的墨水的供给而位移的可动部(可动构件511)的墨水收容室510,和设有能够把气体引入收容空间的内部的开口部536和作为密闭该开口部用的密闭构件的密封构件537的阀室530,是随着墨水的消耗可动构件的位移使收容空间510A的内容积减少,在该内容积成为预定值(图38C的状态)以下时,开口部536开放而前述气体被引入的构成。而且,令密闭开口部536用的加载力(阀限制弹簧535的弹簧力)为F2,令其作用面的面积(阀关闭板534的接合面的面积)为S2,令收容空间510A的内部的压力为P1,令收容容器的环境压力(大气压力)为P时,在成为图38C的状态以后,在满足下式
P-P1>F2/S2 (12)
的场合开口部536从密封构件537离开而开放。
因而,即使产生墨水箱的周围环境的变化,例如温度上升或减压等,也由于允许进入收容空间内的空气的膨胀从可动构件的位移位置到初始位置之间的容积量,换句话说由于该容积量的空间作为缓冲区域发挥功能,所以可以缓和随着周围环境的变化的压力的上升,有效地防止从排出口的墨水漏出。此外,由于挠性构件531气压上联动于可动构件511而位移,所以墨水箱的周围环境的变化,例如,温度上升或减压等引起的墨水收容空间的膨胀也不产生墨水泄漏。
此外,由于随着从初期填充状态的液体引出墨水收容空间的内容积减少,直到缓冲区域被保持,外界空气不被引入,所以在此之前即使发生周围环境的急剧变化或振动或跌落等也不发生墨水泄漏。进而,由于不是从墨水未使用状态预先确保缓冲区域,所以墨水收容容器的容积效率也很高,可以制成紧凑的构成。此外,通过把用于密闭开口部536的加载力(阀限制弹簧535的弹簧力)F2作用的作用面的面积(阀关闭板534的面积)S2取为大于开口部536或密封构件537的密闭面的面积,可以确保足够的密闭性。进而,上述构成可以用少的零件数实现这些效果,特别是把引入外界空气用的开口部536设在可动构件(挠性构件531和阀关闭板534)的一部分上,借此还能够进行稳定的大气引入。
下面,就作为实现上述功能的缓冲区域最佳的容积等进行说明。再者,虽然这里基于根据图37中所示的实施例的墨水收容容器来进行说明,但是对于根据图40中所示的实施例的墨水收容容器也是同样的。
图41是表示墨水收容空间510A的内容积随着液体(墨水)的引出量如何变化的说明图,图的横轴是墨水引出量,纵轴是墨水收容空间的内容积。而且,粗实线表示墨水收容空间的内容积的变化,虚线表示墨水收容空间内的空气量的变化。
在尚未进行墨水引出的初始状态下,像图38A那样可动构件511处于朝图的右侧位移的位置而内容积成为最大(Vmax)。从此一状态,墨水引出并且可动构件511变形,内容积单调地减少。在此一状态(与图38B相对应的状态)下,由于空气尚未引入容器内部,所以即使有周围环境的变化也不发生墨水泄漏。
然后,如果内容积减少并达到Vair,也就是达到与图38D相对应的状态,则开口部536被开放,引入与墨水引出量相对应的量的空气,内容积减少停止。
这以后,墨水收容空间510A的内容积本身几乎不变化。也就是说,由于(Vmax-Vair)量的容积作为缓冲区域被确保,所以即使进行空气引入也不产生墨水泄漏。此外,虽然如果在此时进行空气引入则无法用光内部的墨水,内部的容积效率降低,但是由于通过上述动作根据墨水引出的进行在图38D的状态和图38E的状态之间推移,所以可以直到最后有效地用光墨水。
下面就如何设定墨水收容空间内容积Vair进行说明。
从图41可以看出,引入容器内的最大空气量几乎等于Vair。此外,如令几乎标准状态下的大气压力为1atm(绝对压力),把墨水收容容器实际上所处的周围环境的大气压力看成P*(atm),则最大空气量Vair因减压而膨胀的体积可用下式来表达,
V=(1/P*)×Vair (13)
如果此一值V小于Vmax,则容器内的压力不升高,没有墨水泄漏。
由此,如果在内容积成为满足
V=(1/P*)×Vair≤Vmax (14)
Vair≤P*×Vmax (15)
的关系的Vair时进行周围环境的大气压力使开口部536开放的阀的设计,则不产生墨水泄漏。
如令几乎标准状态下的大气压力为1atm,则墨水收容容器可能处于的实际环境中的认为最低的大气压力例如为如下这样。
气压 环境
0.9atm 平地上使用,不移动。
0.8atm 在温度变化非常剧烈的状况下使用。
0.7atm 用飞机输送。
0.6atm 4000m以上的高地(玻利维亚、西藏等)上使
用。
由此,例如,为了满足所有的使用状况,作为P*=0.6atm来考虑就可以了。此外,如果仅在平地上使用而且不移动,则取P*=0.9atm可以得到最佳的构成。
通过这种数据,例如仅在平地上使用的场合,Vair成为0.9×Vmax以下,开始引入外界空气的体积为最大内容积的90%就可以了。但是,如果考虑在温度变化非常剧烈的状况下的使用则最好是Vair成为0.8×Vmax以下,开始引入外界空气的体积为最大内容积的80%以下,如果考虑空运或在飞机内使用则最好是Vair成为0.7×Vmax以下,开始引入外界空气的体积为最大内容积的70%以下,如果考虑在4000m以上的高地上使用则最好是Vair成为0.6×Vmax以下,开始引入外界空气的体积为最大内容积的60%以下。
像这些这样,由于成为必要的缓冲区域的容积随环境而不同,所以通过进行设计以得到依照环境的最佳缓冲体积,来提高容器的墨水收容效率,而且有效地防止墨水漏出变得容易。
此外,如令弹簧构件515的弹簧常数为k1,从初始状态的位移量为X1,则根据虎克定律,式(7)可如下表达。
|k1×X1|/S1>|F2|/S2 (16)
可是,在本实施例中,为了可动构件511经由支持板514由弹簧构件515来限制变形,可动构件511的变形引起的体积变化取决于弹簧构件515的位移。也就是说,在容器的体积从Vmax变化到Vair时,如令弹簧构件515的位移量为Xair,则虽然满足式(16),但是如果
X1>Xair (17)
则在弹簧构件515必定位移超过Xair后阀被开放而外界空气被引入。因而,通过满足
|k1×Xair|/S1>|F2|/S2 (18)
的关系地构成阀限制弹簧535或弹簧构件515,由于因变形而确保了超过预定的缓冲体积的体积后的负压的增加使阀开放而外界空气引入,所以不产生液体泄漏。
5.5针对环境变化的缓冲区域形成的另一个实施例
作为形成最佳的缓冲区域的墨水收容容器的构成,不仅是如图37和图40的实施例的有阀室的构成,可以制成各种各样的。
图42A是表示这种墨水收容容器的另一个实施例的示意性剖视图。在容器外包装563的内部设有划出墨水收容空间的作为挠性膜(片材构件)的可动构件561,并且经由支持板564由弹簧构件565给该可动构件561加载,在正常状态下收容空间内容积成为最大。而且,设在外包装563上的墨水收容空间560A的开口部592由靠阀限制弹簧595加载的作为密闭机构的阀芯590来密闭。
图42B是表示墨水按(Vmax-Vair)从供给口568引出,收容空间内容积减少到Vair的状态的图。此时,通过可动构件561的变形,支持板564与阀芯590接触,克服阀限制弹簧595的加载力使阀芯590位移而成为开口部592能够开放。也就是说,从图中虚线表示的可动构件561的初始位置,到支持板564与阀芯590接触的瞬间的实线表示的位置之间成为缓冲区域。换句话说,预定的缓冲体积量被确保后支持板564接触于阀芯590,成为开口部592能够开放的状态。
图43A是墨水进一步引出,支持板564推下阀芯590,借此开口部592瞬间地开放,气体引入墨水收容空间560A内部时的图。也就是说,像图43A那样通过空气的引入内部的负压得到缓和,使支持板564向下方位移的力减弱,借此支持板564稍微向上方位移,致使支持板564与阀芯590分离,阀芯590靠阀限制弹簧595的加载力再次密闭开口部592。此后,如果再次进行墨水引出,则像图42B那样支持板564与阀芯590接触,像图43A那样空气被引入。这样一来,通过慢慢地引入空气,维持预定的负压地,墨水收容空间560A内部的墨水逐渐被置换成空气,成为可以完全用光墨水,并且缓和伴随周围环境的变化的压力的上升,能够有效地防止从排出口的墨水漏出。
此外,由于阀芯590机械地联动于支持板564而位移,所以即使因周围环境的变化,例如温度上升或减压等引起的墨水收容空间的膨胀也不产生墨水泄漏。
接着,在本实施例中重要的特征在于,因为阀芯590的开闭动作靠支持板564的位移量来规定,故必定在(Vmax-Vair)的容积的缓冲区域被确保后,开口部592开放。借此,在缓冲区域不充分的状态下空气不被引入,由此也不发生墨水泄漏。此外,与上述诸实施例同样,由于通过四个参数也就是弹簧构件565的弹簧力、阀限制构件595的弹簧力、支持板564的面积和阀芯590的预定部位的面积的适当设计可以控制所有的动作,所以即使墨水的物性等变化,黏度或接触角变化很大也没有必要变更构成,这是个大优点。
使用图44就四个参数的设计进行说明。该图示出支持板565与阀芯590接触,空气被引入时的状态。
这里,作用于支持板564上的力是弹簧构件565产生的加载力F1(向上)和负压P1作用于支持板564的面积S1产生的总压力P1×S1(向下)之和。此外,作用于阀芯590上的力是阀限制弹簧595产生的加载力F2(向上)和负压P1作用于阀芯590覆盖开口部592部分的面积S2产生的总压力P1×S2(向上)之和。
为要阀芯590开放,只要
(支持板564推压阀芯590的力)≥(阀芯590密闭开口部的力)就可以了。也就是说,
(P1×S1-F1)≥(F2+P1×S2) (19)
此时的负压成为
P1≥(F1+F2)/(S1-S2) (20)
也就是说,只要根据开放阀,在气液交换时打算维持的负压,选择各弹簧力F1、F2或支持板564和阀芯590的面积S1、S2就可以了。再者,Vair或这些参数等与上述实施例同样,可以考虑种种环境而适当地确定。
图45示出墨水从供给口568引出,即将用光前的状态。此时,虽然引入墨水收容空间560A内的空气量几乎等于Vair,但是用斜线表示的可动构件561的变形体积成为缓冲,即使外界环境的变化引起体积膨胀墨水也不泄漏。
5.6墨水箱设计条件的一般化
图37的实施例在使用时的姿势中,有墨水箱的墨水收容空间510A位于墨水收容室510的上方的形态。但是,可以考虑墨水箱中的墨水收容室与阀室的位置关系确定成各种各样的的情况,在任何一个场合最好是进行墨水箱的设计使得单向阀良好地动作而在墨水收容室内维持适当的负压。因此在以下中就把墨水箱的设计条件更一般化进行说明。
图46A示出由在使用时的姿势中去往记录头的墨水供给口618设在底面上的墨水收容室610,和在该底面附近经由连通路617连通的阀室630来构成的形态的墨水箱。墨水收容室610基本上具有与图37中所示的几乎同样的构成,配置由能够变形的挠性膜(片材构件)所形成的可动构件611,其中央部分形状靠作为平板状的支持构件的支持板614来限制,成为其周缘部分能够变形。此外,在墨水收容空间内,设置着压缩弹簧形态的弹簧构件615,该弹簧构件经由支持板614作用给可动构件611朝图的下方加载的推压力,借此发生与在记录头520的墨水排出部中所形成的弯液面的保持力相平衡,并处于记录头的墨水喷出动作可以进行的范围内的负压。
关于阀室630也与图37中所示的几乎同样,设置有作为单向阀的构成要素的开口部而成为阀关闭构件的阀关闭板634,和密闭开口部的阀密封构件637,进而阀关闭板634与挠性片631接合。而且,在阀室630的内部,作为限制阀的开放动作用的阀限制构件设有阀限制弹簧635。
图46A是墨水箱未使用时的初始状态,图46B~图46F是随着墨水消耗的进展墨水箱的状态的说明图。此外,图47是表示伴随墨水消耗的负压的变化的图,图中用标号60a~60f表示的点分别对应着图46A~46F的状态。
在图46A的构成中,墨水存在于连通路617内,靠连通路617的毛细管力,在连通路617的阀室630侧的端部处形成弯液面。因而,在进行墨水箱的设计时,还考虑来自此一弯液面的保持力的压力。
在墨水收容空间内充满墨水的初始状态(图46A)下,弹簧构件615经由支持板614对可动构件611作用根据压缩位移量的伸长力F1(压缩引起的反力)。此时的伸长力F1的方向朝图46A的上侧方向,也就是弹簧构件615伸长的方向作用,用正号表示此一方向。在此时在墨水收容空间内作用着的压力向室的内侧作用。也就是说,按照上述符号规则,如令大气压力为“0”则在墨水收容空间内作用的压力成为具有负号的值(负压)。如令弹簧构件615所接合的支持板614的面积为S1,则在此时在连通路617的墨水收容空间侧开口位置处发生的负压可以表达如下
PT=-(F1/S1)+h×ρ×g (21)
式中,h是从在连通路617上所形成的弯液面位置到墨水收容室内的墨水最上面的高度(m),ρ是墨水的密度(kg/m3),g是重力加速度(m/s2)。
另一方面,在此一状态时在阀室630内成为开口部被阀密封构件637密闭的状态。此外,此一阀室630内的压力经由处于与墨水收容空间之间的连通路617,前述的负压PT发生作用,并且,来自连通路617的在连通路617中所形成的弯液面保持力的压力PM发生作用。也就是说,阀室630内的压力(负压)成为
PV=PT+PM=-(F1/S1)+h×ρ×g+PM (22)
再者,PM是按墨水收容室的负压与阀室的负压的关系对大气压力可以成为正负任何一者的值,在两者相等时为0。
在阀室630内也作用着阀限制弹簧635的伸长力,如令此一伸长力为F2,则此一伸长力F2朝图的右侧方向,也就是阀限制弹簧635伸长的方向作用,符号表示为正。而且,如令此一阀限制弹簧635所接合的阀关闭板634的接合面的面积为S2,则作为在此一阀室内作用的力,在阀室630内靠阀限制弹簧635作用的力的方向与阀限制弹簧635伸长的方向相等,用正号表示。因而如令此一压力为P2,则
P2=F2/S2 (23)
使得成为开口部636被阀密封构件637密闭的状态的压力P2与阀室内的负PV的关系由下式来表达,
-PV<P2 (24)
根据式(22)~式(24),成为
-PV=(F1/S1)-hρg-PM<F2/S2 (25)的关系。也就是说,相对阀室内部的负压,靠阀限制弹簧635和阀关闭板634维持抗拒负压的力较大的状态,借此保证单向阀的密闭。换句话说,相对墨水收容室内部的负压发生机构发生的负压,与从连通路617的弯液面形成位置到墨水收容室内的墨水最上面的高度相对应的压力,和由弯液面保持力确定的阀室内部的负压,靠阀限制弹簧635和阀关闭板634维持抗拒负压的力较大的状态,借此保证单向阀的密闭。
随着从记录头的墨水喷出进展,虽然墨水收容空间内的墨水剩余量减少,但是墨水收容空间内的负压也随之增强。
图46B和图47的标号b是进行了缓冲区域量的位移的状态,墨水收容室内的负压PT增大,另一方面高度h减少,因而阀室内的负压PV也增大。
如果墨水收容室内的负压进一步提高,则如图46C中所示虽然空气开始从阀室向墨水收容室侧移动,但是在此一状态下单向阀尚未开放。虽然在空气的移动刚开始后,阀室侧的弯液面靠连通路617的毛细管力瞬间地移动,但是靠墨水收容室的负压再次向墨水收容室侧移动。
在负压进一步提高,成为
-PV=(F1/S1)-hρg-PM>F2/S2 (26)时单向阀开放,空气真正地引入墨水收容室而负压得到缓和,并且缓冲区域的位移不大并得到缓和。这些也就是图46D的状态,此外是图47的60d点的负压变化。
通过此一空气的进入,曾经增强的负压相反向减弱的方向发展。负压减弱是从式(26)的状态再次恢复到式(25)的状态。
虽然在阀室630内,阀关闭板634再次向关闭方向移动(图46E和图47的60e点),但是只要空气引入阀室内的负压就小于式(22)的右端。然后开口部与阀密封构件637再次密接,开口部关闭(图46F和图47的60f点),但是得到此一关闭状态后,空气还是从阀室侧向墨水收容室侧移动直到阀室内的负压几乎等于式(22)的右端,阀室和墨水收容室的负压几乎均一化。
以上所述的,在阀室630内看来,由于墨水收容室610内的负压、高度h产生的压力、弯液面保持压力、和在阀室630内推压阀密封构件的压力的关系,可以用各自的绝对值的大小关系来表达,所以用于使单向阀开放的条件成为
|PV|>|F2|/S2 (27)
这成为根据墨水箱中的墨水收容室与阀室的种种位置关系,在任何一种场合进行墨水箱的设计以便单向阀良好地动作而在墨水收容室内维持适当的负压的条件的一般式。再者,虽然在图46A的构成中是墨水收容室与阀室之间的连通路几乎沿水平方向延伸的构成,但是即使在例如去往阀室的连通路向上方弯曲,在其前端设置阀室之类的构成中,关于从在该连通路中所形成的弯液面位置到墨水收容室的墨水最上面的高度h也可以运用式(27)。
5.7一般条件对墨水箱中的墨水收容室与阀室的种种位置关系的运用
把以上的一般条件应用于种种构成来考察。
首先,在采用与图46A几乎同样的构成的场合,就加大阀室630的内容积的场合进行考虑。为了能使单向阀关闭,强烈希望|F2|/S2-|PV|加大到使阀密封构件的端部能够变形的程度,另一方面为了降低内容积大的阀室内的负压,产生引入大量的空气的必要。
图48是用来说明该场合的负压变化的图,空气引入时的负压与图46A中所示的场合的负压变化(虚线)相比大为降低(实线)。虽然为了使阀室的负压与墨水收容室的负压几乎均一化,单向阀并不开放到大气压力(0),但是强烈希望适当确定阀室与墨水收容室的容积比,以便低于针对墨水箱所确定的初始负压而不接近于大气压力。
也就是说,考虑在阀室完全大气开放时阀被关闭的场合,由于此时的墨水收容室的负压为
FT≈-F1/S1+PM (28)
所以如令包含连通路在内的阀室的内容积为VV,墨水收容室的内容积为VT,则单向阀关闭时的两室的平均负压成为
(-F1/S1+PM)×VT/(VT+VV)
也就是说,把阀室与墨水收容室的容积比确定得使此值大于初始负压就可以了。
下面考虑像图49A那样经由配置在墨水收容室710的上部的连通路717设置阀室730的场合。在此一场合,经连通路717中移动的空气的速度成为大于来自阀室730的大气连通口的空气的引入速度。再者,在图46A的形态中,由于作为气体的空气进入作为液体的墨水中,所以经连通路617移动的空气的速度小于来自阀室630的大气连通口的空气的引入速度。
如果把上述一般条件应用于图49A的场合,则由于h=0和PM=0,所以如果认为在连通路717处的空气的压力损失几乎为0,则墨水收容室710和阀室730的压力始终相等。
因而,如图49B的实线所示,与图46A的场合的负压变化(虚线)相比,几乎不发生在两室间压力成为不均一的过程,伴随单向阀的开闭的负压的变动减小。
此一场合不外乎上述5.1项中所述的场合,因而考虑四个参数F1、F2、S1和S2的关系来进行墨水箱的设计就可以了。
下面就采用与图46A几乎同样的构成的场合中,墨水收容室810和阀室830经由断面尺寸大的连通路817连接的场合进行考虑。
这里,在阀室830的大气连通口处于从连通路817竖直方向下方的场合,成为大气连通口始终接触墨水,并成为进行基于弯液面力和弹簧力的负压控制。在此一场合,与上述的液体密封同样存在着墨水泄漏的危险。
然后,如果墨水消耗进展,墨水水位从大气连通口降低,则成为PM=0,进行仅基于弹簧力的负压控制。
图50A的场合,因为连通路817的空气移动的阻力减少,故墨水收容室和阀室间的负压差减小,如图50B的实线所示,与图46A的场合的负压变化(虚线)相比,伴随单向阀的开闭的负压的变动减小。此外,成为连通路817未被墨水充满的状态以后,两室的空气连通,成为与图49A的场合同样的状态。
5.8关于考虑振动对墨水箱的影响的设计条件的考察
单向阀,因为将要控制的负压为0~-200mmAq(约-2kPa)非常小,故可以认为即使因运输时·搬运时等中的振动等在内部稍微产生墨水或空气的移动也产生超过控制负压的压力变动,单向阀被打开而发生不希望的空气引入。
于是,发明者们对图46A的构成施加振动而进行了研究,没有发现这种空气引入,阀室成为被墨水充满的状态。这一点可以认为是以下现象所致。
i)因墨水收容室内的移动,空气从阀室向墨水收容室侧移动。
ii)瞬间里在阀室中发生比较大的负压。
iii)因该负压,使单向阀开放的力发生作用。
iv)但是振动引起的压力变化仅是一瞬间,在单向阀被打开而空气引入之前,墨水从墨水收容室向阀室侵入,阀室内的负压得到缓和。
v)使单向阀开放的力消失,开放未能进行。
vi)以上反复到阀室被墨水充满,如果阀室内没有空气则阀室内就不成为负压状态。
也就是说,即使阀室内的负压提高,也由于墨水侵入比空气引入要快,所以单向阀不会开放。由此,在图46A的构成的场合,连通路的断面尺寸最好是确定得使连通路的毛细管力产生的墨水向阀室的进入速度大于单向阀开放速度。
再者,如果即使阀室被墨水充满,在使用时也通过墨水箱总体的负压的提高使单向阀动作,则墨水与所引入的空气一起返回到墨水收容室侧,但是为了单向阀的工作机理更有效地发挥功能,最好是在使用时的姿势下阀室的大气连通口位于连通路的阀室侧端部的竖直方向上方。
针对阀室极端大的场合进行了研究,结果与图46A的场合是同样的。
其次,对图49A的构成进行了研究。此一场合不发生上述那种墨水向阀室的侵入。可是,由于即使在墨水收容室内发生墨水的移动,压力变化也被处于阀室和墨水收容室侧的气室中的空气所吸收,所以可以认为作用于单向阀的压力变动的影响很小。进而,如果可以通过上述缓冲部的位移来吸收空气的压力变动,则可以认为能够更有效地阻止不希望的空气引入。
也就是说,通过取为S1>S2,即使是同一位移量,也可以加大缓冲弹簧(墨水收容室的弹簧)产生的压力吸收效果,进而通过取为阀室内的弹簧的弹簧常数K2>墨水收容室内的弹簧的弹簧常数K1,可以使缓冲弹簧一方对稍微的加重变化更容易位移。
其次,对图50A的构成进行了研究。此一场合由于虽然墨水容易侵入阀室内,但是侵入的墨水相反容易返回到墨水收容室侧,所以有时单向阀开放。
因而,强烈希望把连通路的尺寸确定成即使在把墨水箱倒置而成为连通路位于竖直方向上方的状态的场合墨水也靠弯液面力保持于连通路。也就是说,可以得到
连通路最窄部处的弯液面力>连通路容积量的墨水的重力的关系。
进而,还就连通路断面积极端小的场合进行了研究。此一场合即使发生压力变化连通路也始终被墨水所充满,墨水收容室的压力变化不传播到阀室。可是,由于在连通路的弯液面力加大到超过单向阀的负压控制范围的场合,单向阀的工作机理不能发挥功能,所以强烈希望取为
连通路最窄部处的弯液面保持力产生的压力<F2/S2
5.9变形例
再者,只要是形成墨水收容容器中的墨水收容室的空间的内壁确保适当的缓冲区域,除了像上述诸实施例那样用能够变形的挠性膜等可动构件来构成一部分外,也可以用这种构件来构成全部。此外同样,也可以代替设置这种能够变形的构件,在一部分上有依照收容空间S的内容积位移的构件。
6.其他
虽然以上就把本发明运用于向记录头供给墨水的墨水箱的场合进行了说明,但是也可以运用于向作为记录部的笔供给墨水的供给部。
此外,本发明除了这类各种记录装置外,也可以运用于供给饮料水或液体调味料等种种液体用的装置,或者供给药品的医疗领域等广阔范围。
此外,本发明除了上述这种串行扫描式外,也可以运用于各种方式的记录装置。例如,也可以作为使用横跨被记录媒体的记录区域的全长而延伸的长形记录头的,所谓全行式记录装置来构成。
如果采用本发明,或者其各种形态,或者上述这类各种实施例,则可以实现所希望的目的。也就是说,可以实现以下所揭示的事项当中的至少一个。
本发明是在向外部(记录头等)供给的液体(墨水等)的收容部中,具有发生想要的负压的机构,和使得能够按照伴随液体供给的收容部内的负压增大而把空气引入内部,借此把负压保持于适当的范围的空气引入部的构成,即使在任何使用环境和保存环境下墨水等液体都不从空气引入部漏出,而且能够与液体消耗阶段无关地维持稳定的负压特性。此外,因为在该状态下容积效率高且顺利地进行墨水供给,故在用于喷墨纪录系统的场合,可以得到打印质量的稳定化或紧凑的设计等种种优点。
由于用于引入气体而调整墨水箱或液体收容容器的内部压力的,允许一个方向上的气体的流通而阻止与该一个方向相反方向的流体(液体和气体)的流通的单向阀,可以与这些墨水箱等分开设置,所以关于单向阀的设置位置,能够不受墨水箱的设置位置的制约地确定。
结果,可以得到在喷墨记录装置等中能够提高其设计上的自由度的墨水箱的负压调整机构。
直到消耗都能够维持稳定的负压地向喷墨头供给收容于墨水箱内的墨水。此外因为密闭构件联动于可动构件地伸缩或移动,故即使在因墨水箱的周围环境的变化,例如温度上升或减压等引起的墨水箱的膨胀中也不发生墨水泄漏。
进而,本发明可以用少的零件数实现上述效果,通过把大气引入用开口设在可动构件的一部分上还能够进行稳定的大气引入。
这一点因为可以在从喷墨头的墨水喷出中始终得到稳定的特性,此外可以不浪费地使用墨水,所以对运行成本的降低也有贡献。
例如通过使挠性构件或气体透过度高的构件位于容器使用时的重力方向的下侧,会减少气体向容器内的渗透,减少气体的渗透压作用于这些构件的机会,可以在适当的状态下收容液体,并且可以稳定地供给该收容的液体。
此外,在随着挠性构件的变形而确保缓冲区域的场合,显著地降低气体向容器内的渗透量,借此可以靠缓冲区域可靠地吸收伴随温度上升的容器内的压力变动,结果可以防止液体的泄漏或容器的破损。而且,通过降低气体的渗透量,把渗透的气体的膨胀量估计在内而加大确保缓冲区域的必要消除了,借此可以增大容器的容积效率。
此外,备有在容器内的负压成为预定以上时,把外界空气引入容器内的开闭机构,借此把容器内维持于预定的负压,可以稳定地供给液体。作为该开闭机构,可以采用用靠压力差来开闭的阀芯的构成。
直到消耗容器内的几乎所有的墨水其间,把容器内维持于稳定的负压,可以对记录装置更稳定地供给墨水,并且消除墨水的浪费,可以抑制运行成本。
直到消费光液体收容容器内的液体(墨水等),能够把内部的负压维持于稳定的值而不使其不必要地增强,向外部进行供给。此外因为用于使液体收容容器内的负压得到缓和的气体引入也可以在适当的时机进行,故考虑到种种条件的任意想要的负压设定也是容易的,可以具有高可靠性地实现稳定的负压设定。进而,用具有伸缩力的构件来控制用来为发生负压而作用力的可动构件和用来开闭气体引入用的开口的构件,借此可以吸收液体收容容器的周围环境的变化,例如温度上升或减压等引起的引入液体收容容器内的气体的膨胀,也不发生意外的液体泄漏。此外特别是由于成为从液体尚未引出的初始位置变化预定量后开始引入外界空气,与该变化相对应的容积量的空间作为缓冲区域发挥功能,所以可以缓和伴随周围环境的变化的压力的上升,可靠地防止从液体供给目的地的引出部等(喷墨记录头的墨水排出口等)的液体泄漏。而且借此做到不产生无用的液体消耗,还对运行成本的降低有贡献。
进而,本发明能够用少的零件数实现上述效果。
另外,在把本发明运用于喷墨记录头的场合,始终可以得到稳定的墨水喷出特性,可以有利于纪录质量的稳定化和提高。
Claims (52)
1.一种液体收容容器,其特征在于,
包括:
界定液体的收容空间的收容部;
设置在上述收容部、形成向外部供给所收容的液体的液体供给口的液体供给部;
设置在上述收容部、容许从外部向上述收容空间引入周围空气,而且用于阻止自上述收容空间向外部引出液体和气体的单向阀;以及
具有维持或扩张上述收容空间的容积的功能的机构;
由上述单向阀和上述机构相互独立地控制上述收容空间内的负压。
2.如权利要求1所述的液体收容容器,其特征在于,上述机构包括可位移或可变形地设置在上述收容部的至少其一部分的可动部;和向使上述收容空间的容积增大的方向给上述可动部加载的加载装置。
3.如权利要求2所述的液体收容容器,其特征在于,在引入到上述收容空间的气体的体积增加的情况下,由上述可动部与上述加载装置维持上述收容空间的负压。
4.如权利要求3所述的液体收容容器,其特征在于,由于上述可动构件的变形造成的容积增加量设定为超过上述气体的体积增加量。
5.如权利要求2所述的液体收容容器,其特征在于,上述可动部备有成为中央部向上述收容空间的外方突出的凸状的膜状挠性构件。
6.如权利要求2所述的液体收容容器,其特征在于,上述加载装置具有向使上述收容空间的容积增大的方向给上述可动部加载的压缩弹簧。
7.如权利要求2所述的液体收容容器,其特征在于,上述加载装置具有向使上述收容空间的容积增大的方向给上述可动部加载的拉伸弹簧。
8.如权利要求5所述的液体收容容器,其特征在于,通过将上述挠性构件做成付与了增大上述收容空间的容积的方向的位移性质的构件,把该挠性构件兼用作上述加载装置。
9.如权利要求1所述的液体收容容器,其特征在于,上述单向阀具有可以闭塞通向上述收容空间的连通路的闭塞构件;以及作用该闭塞用的加载力的加载构件,当上述收容空间内的压力成为预定值以下时反抗上述加载构件的加载力而将上述连通路开放。
10.如权利要求1至权利要求9的任意一项所述的液体收容容器,其特征在于,作为上述液体收容作为记录剂的墨水。
11.如权利要求10所述的液体收容容器,其特征在于,上述墨水包括作为有色材料的颜料。
12.如权利要求2所述的液体收容容器,其特征在于,上述收容部,作为上述可动部具有一部分可以变形的挠性构件,并构成为在与外部的空间相接触的上述挠性部的内侧有液体存在。
13.如权利要求12所述的液体收容容器,其特征在于,上述挠性构件位于使用上述液体收容容器时的重力方向的下侧。
14.如权利要求13所述的液体收容容器,其特征在于,上述挠性构件位于较上述收容部的重力方向的1/2位置更靠下侧。
15.如权利要求12所述的液体收容容器,其特征在于,上述挠性构件,伴随其变形形成吸收上述收容部的内压变动的缓冲区域。
16.如权利要求12所述的液体收容容器,其特征在于,上述挠性构件位于上述收容部的底部并可变形。
17.如权利要求16所述的液体收容容器,其特征在于,上述挠性构件为在上下方向可变形。
18.如权利要求12所述的液体收容容器,其特征在于,上述收容部由气体透过度不同的多个材料构成;气体透过度大的上述材料位于使用上述液体收容容器时的重力方向的下侧。
19.如权利要求12所述的液体收容容器,其特征在于,上述挠性构件至少由2层构成,利用毛细管力使上述液体保持在上述层之间。
20.如权利要求12所述的液体收容容器,其特征在于,上述收容部所收容的液体为墨水。
21.一种液体使用装置,其特征在于,可与如权利要求1至权利要求9的任意一项所述的液体收容容器连接,使用从上述收容空间供给的液体。
22.如权利要求21所述的液体使用装置,其特征在于,其包括记录头,该记录头具有电热变换体,在上述液体收容容器中收容作为上述液体的墨水,并且该记录头使用从上述液体收容容器所供给的墨水进行记录。
23.一种记录装置,其特征在于,包括使用如权利要求22所述的液体使用装置进行记录的装置。
24.一种喷墨墨盒,包括
用于排出墨水的喷墨头;以及
如权利要求1至权利要求7的任意一项所述的液体收容容器,该液体收容容器将应该向所述喷墨头供给的墨水储藏在所述收容部中。
25.一种液体供给方法,从界定液体的收容空间的收容部经由形成在该收容部的供给口向外部供给所收容的液体,其特征在于,包括以下步骤:
设置容许从外部向上述收容空间引入周围空气,而且用于阻止从上述收容空间向外部引出液体及气体的单向阀;
设置具有维持或扩张上述收容空间容积的功能的机构;
由上述单向阀和上述机构相互独立地控制上述收容空间内的负压。
26.如权利要求25所述的液体供给方法,其特征在于,上述机构包括可位移或可变形地设置在上述收容部的至少其一部分的可动部;和向使上述收容空间的容积增大的方向给上述可动部加载的加载装置;在引入到上述收容空间的气体的体积增加的情况下,由上述可动部与上述加载装置维持上述收容空间的负压。
27.如权利要求26所述的液体供给方法,其特征在于,由于上述可动构件的变形造成的容积增加量设定为超过上述气体的体积增加量。
28.一种液体供给装置,其特征在于,包括:
界定液体的收容空间的收容部,包括形成把所收容的液体向外部供给的液体供给口的液体供给部,和用于进行从外部向上述空间的周围空气引入的气体引入部;
具有维持或扩张上述收容空间的容积的功能的机构;以及
单向阀,具有可安装在上述气体引入部的气体引入构件,在该安装状态下容许经由上述气体引入部引入上述气体,并且阻止自上述收容空间向外部引出液体以及气体,上述单向阀和上述机构相互独立地控制上述收容空间内的负压。
29.如权利要求28所述的液体供给装置,其特征在于,上述单向阀容许依照上述收容空间内的压力与外部气体的压力差向上述收容空间的内部引入气体。
30.如权利要求28所述的液体供给装置,其特征在于,上述机构包括:可位移或可变形地设置在上述收容部的至少其一部分的可动部;和向使上述收容空间的容积增大的方向给上述可动部加载的加载装置,
31.如权利要求28所述的液体供给装置,其特征在于,上述单向阀的主体与上述气体引入构件通过导管连接。
32.如权利要求31所述的液体供给装置,其特征在于,在上述导管的路径中插有缓冲用容器。
33.如权利要求28所述的液体供给装置,其特征在于,上述收容部具有墨水供给部,其可以安装与排出墨水的记录头的墨水流路连通的墨水连通构件。
34.如权利要求33所述的液体供给装置,其特征在于,在安装上述气体引入构件以及上述墨水连通构件时,上述气体引入构件先于上述墨水连通构件被安装。
35.如权利要求28所述的液体供给装置,其特征在于,在上述收容部中,至少其一部分设有伴随液体向外部的供给可位移或可变形的可动部;上述气体引入部为设置在上述可动部的开口;上述单向阀具有密封装置,其推压密封上述开口,并基于伴随上述收容部的液体供给的上述可动部的位移或变形而解除其密封。
36.如权利要求35所述的液体供给装置,其特征在于,上述密封装置备有在预定的范围可以位移的密封构件;上述可动部被向与上述密封构件的推压方向相反方向加载;通过上述可动部超过上述密封构件的位移的预定范围地进行移动,上述开口的推压密封被解除而向上述收容空间引入上述气体,并且通过伴随上述气体的引入上述可动部移动到上述密封构件位移的预定范围内来密封上述开口,从而阻止自上述开口引入液体。
37.如权利要求35所述的液体供给装置,其特征在于,上述可动部备有伴随上述液体的供给动作可以变形的挠性构件。
38.如权利要求35所述的液体供给装置,其特征在于,上述可动部设置在构成上述液体收容部的壁面的一部分上,而且备有不因从上述液体供给口的液体供给动作变形的具有刚性的平板状部件。
39.如权利要求37所述的液体供给装置,其特征在于,上述机构备有,结合在上述可动部的一面上,对于伴随从上述液体供给口的液体引出的液体收容部的位移或变形使得作用反力的弹性构件。
40.如权利要求39所述的液体供给装置,其特征在于,上述弹性构件由弹簧形成。
41.如权利要求36所述的液体供给装置,其特征在于,上述密封构件由可伸缩的橡胶构成。
42.如权利要求36所述的液体供给装置,其特征在于,上述密封构件由贯通上述液体供给装置的壳体、其容器外侧的端部比容器的贯通孔直径还大的轴体,和向壳体内部给该轴体加载的加载装置构成。
43.如权利要求39所述的液体供给装置,其特征在于,上述可动部,在上述液体收容部的相对的位置设置2个,且上述弹性构件设置于该2个可动部之间。
44.如权利要求35所述的液体供给装置,其特征在于,上述大气引入用开口设置在上述液体收容部上方。
45.如权利要求39所述的液体供给装置,其特征在于,上述弹性构件的弹力大于上述密封构件的弹力。
46.一种墨水箱,是用于构成如权利要求28至34的任意一项所述的液体供给装置的墨水箱;其特征在于,
包括用于收容作为上述液体的墨水的上述收容部,和具有维持或扩张上述收容空间的容积的功能的机构。
47.一种喷墨墨盒,其特征在于,包括:
用于构成如权利要求28至32任意一项所述的液体供给装置的墨水箱,其包括用于收容作为上述液体的墨水的上述收容部,和具有维持或扩张上述收容空间的容积的功能的机构;以及
与上述墨水箱一体形成的、排出经由连通路从上述墨水箱供给的墨水的记录头。
48.一种喷墨记录装置,是使用权利要求46所述的墨水箱以及排出从该墨水箱供给的墨水的记录头,向记录媒体排出墨水进行记录的喷墨记录装置;其特征在于,
包括:
安装上述墨水箱的架子;
容许向一个方向的流体流通,阻止与该一个方向相反方向的流体流通的单向阀;以及
与该单向阀连接、由该单向阀开闭的流通路;
该架子备有与上述流通路连通的构件,并且上述墨水箱备有可自由装卸上述架子的上述构件的安装部,经由上述单向阀和上述架子的构件可以向内部引入气体。
49.如权利要求48所述的喷墨记录装置,其特征在于,上述架子一体地备有上述记录头。
50.一种喷墨记录装置,是使用权利要求47所述的喷墨墨盒,向记录媒体排出墨水进行记录的喷墨记录装置,其特征在于,
包括:
安装上述喷墨墨盒的架子;
容许向一个方向的流体流通、阻止与该一个方向相反方向的流体流通的单向阀;以及
与该单向阀连接、由该单向阀开闭的流通路;
该架子备有与上述流通路连通的构件,并且上述墨盒的上述墨水箱备有可自由装卸上述架子的上述构件的安装部,经由上述单向阀和上述架子的构件可以向内部引入气体。
51.一种使用排出墨水的记录头进行记录的喷墨记录装置,其特征在于,具备作为上述液体收容了用于向上述记录头进行供给的墨水的、权利要求35至权利要求45的任意一项所述的液体供给装置。
52.一种液体收容容器,包括从收容空间向外部供给液体的液体供给口,和容许从外部向上述收容空间的内部引入周围空气,并且用于阻止从上述收容空间向外部引出液体以及气体的单向阀,除了上述液体供给口以及单向阀以外是密闭的,其特征在于,
包括:
对于来自上述液体供给口的液体供给作用负压的负压发生装置;以及
通过引入上述周围空气来调整上述负压的负压调整装置;
上述负压调整装置独立于上述负压发生装置阻止引导液体或气体从上述收容空间向外部排出。
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