CN106802178B - 液体容器和液体残量检测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液体容器和液体残量检测设备。液体容器可安装到设有光学传感器的设备上，包括：液体贮存部；检测室，与贮存部连通，在液体容器安装到设备中的状态下位于能由光学传感器检测到的位置；位移部件，根据贮存在贮存部中的液体量而在贮存部和检测室中朝第一方向位移，包括：遮光部，根据位移部件位移而在检测室内在遮挡光学传感器的光的位置和不遮挡光学传感器的光的位置之间移动；和管制部件，用于管制位移部件在与第一方向交叉的第二方向上的运动，检测室内壁具有：第一区域，面向遮光部，至少一部分由能够透过光学传感器光的材料形成；第二区域，在第二方向上面向管制部件，第一区域和第二区域经由具有大于180度面间夹角的脊线相连。

Description

液体容器和液体残量检测设备
技术领域
本发明涉及液体容器和贮存在液体容器中的液体残量的检测设备。
背景技术
在不断消耗从液体容器(或者墨罐)供给的液体(或者墨)的设备(例如喷墨打印设备)中，希望的是能够检测到液体容器中液体残量较少的状态并且通知使用者。作为检测液体残量的构造，提供了设置在液体容器内并且随液体消耗而位移的位移部件和用于检测透过液体容器的光的光学传感器。根据这种构造，位移部件调整成使得例如在液体容器内液体残量足够多的情况下位移部件处于遮挡光学传感器透射光的位置，并且在液体容器内液体残量较少的情况下位移部件处于不遮挡光学传感器透射光的位置。于是，根据光学传感器是否检测到透射光，可确定液体残量是否变得比预定量少。
根据如上所述的残量检测构造，位移部件需要随液体消耗而平稳地位移并且处于适应于液体残量的位置。例如，日本专利4474960公开了一种构造，在位移部件上面向检测窗内壁的位置处包括有凸部，在该检测窗中，光学传感器检测透射光。设置凸部确保了即使凸部顶端最接近内壁面，在遮光部的除凸部外的区域和检测窗之间也存在足够的距离，从而抑制了它们之间墨的表面张力影响遮光部的位移。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种可安装到设有光学传感器的设备中的液体容器，包括：贮存液体的贮存部；检测室，其与贮存部连通，在液体容器安装到设备中的状态下位于可由光学传感器检测到的位置；和位移部件，构造成根据贮存在贮存部中的液体量而在贮存部和检测室中朝第一方向位移，其中，位移部件包括遮光部，其根据位移部件位移而在遮挡光学传感器光的位置和不遮挡光学传感器光的位置之间在检测室内移动；和管制部件，用于管制位移部件在与第一方向交叉的第二方向上的运动，检测室的内壁具有：第一区域，其面向遮光部，至少一部分是由能够透过光学传感器光的材料所形成；和第二区域，其在第二方向上面向管制部件，并且第一区域和第二区域经由具有大于180度面间夹角的脊线连接。
根据本发明的第二方面，提供了一种可安装到设有光学传感器的设备中的液体容器，液体容器包括：贮存液体的贮存部；检测室，其与贮存部连通，在液体容器安装到设备中的状态下位于可由光学传感器检测到的位置；和位移部件，构造成根据贮存在贮存部中的液体量而在贮存部和检测室中朝第一方向位移，其中，位移部件包括：遮光部，其根据位移部件位移而在遮挡光学传感器光的位置和不遮挡光学传感器光的位置之间在检测室内移动；和管制部件，用于管制位移部件在与第一方向交叉的第二方向上的运动，检测室的内壁具有：第一区域，其面向遮光部，至少一部分是由能够透过光学传感器光的材料所形成；和第二区域，其在第二方向上面向管制部件，并且第一区域和第二区域以大于180度的面间夹角相连。
根据本发明的第三方面，提供了一种液体残量检测设备，包括：能安装液体容器的安装单元；光学传感器；和确定单元，构造成根据光学传感器检测的结果来确定贮存在液体容器中的液体残量，其中，液体容器包括：贮存液体的贮存部；检测室，与贮存部连通，并且在液体容器安装在设备中的状态下位于可由光学传感器检测到的位置；和位移部件，构造成根据贮存在贮存部中的液体量而在贮存部和检测室中朝第一方向位移，并且其中，位移部件包括：遮光部，根据位移部件位移而在遮挡光学传感器光的位置和不遮挡光学传感器光的位置之间在检测室内移动；和管制部件，用于管制位移部件在与第一方向交叉的第二方向上的运动，检测室的内壁具有：第一区域，面向遮光部，并且至少一部分由能够透过光学传感器光的材料形成；和第二区域，在第二方向上面向管制部件，并且第一区域和第二区域经由具有大于180度面间夹角的脊线连接。
从以下(参照附图)对示例性实施例的说明中将明白本发明的其它特征。
附图说明
图1是示出喷墨打印设备的示意性构造的图；
图2是墨盒外观的立体图；
图3是墨盒的分解立体图；
图4A和图4B是示出安装墨盒的状态的视图；
图5A和图5B是用于说明适应于墨残量的位移部件姿态的剖视图；
图6A到图6C是用于说明检测室和位移部件的具体结构的视图；和
图7是用于说明检测室和位移部件的具体结构的视图。
具体实施方式
然而，根据日本专利4474960中公开的构造，在除凸部之外的区域和检测窗之间确保了足够的距离，但是凸部的顶部和检测窗之间的距离很小，使得在它们之间可能会发生毛细管现象。如果发生毛细管现象，即使墨盒内的墨液面与凸部相比足够低，也会在凸部和检测窗之间保持墨，从而增加了光学传感器的光会通过所保持的墨传输的可能性。如果出现这种状况，则光学传感器接收的光量可能会减少或者减弱从而不能实现高精度检测。
本发明解决了上述问题。因此，本发明的目的是提供一种液体容器和一种液体残量检测设备，可以根据墨残量而高精度地实现合适的检测。
图1是示出喷墨打印设备的示意性构造的图，该喷墨打印设备可以用作本发明的液体残量检测设备。喷墨打印设备200包括一个或多个墨盒1，墨盒可以用作本发明的液体容器并且可以根据墨种类的数量安装在喷墨打印设备200中。图1示出了分别容纳青色、品红色、黄色和黑色墨的四个墨盒1。
贮存在墨盒1中的墨从供给口3通过墨管30供给至打印头300。在控制单元400的控制下，打印头300喷出每一种墨并且在打印介质S上打印预定的图像。在控制单元400的控制下，通过为每一个墨盒1设置的光学传感器23，墨残量检测单元400a获得检测结果并且确定每一个墨盒1中的墨残量。
图2是墨盒1外观的立体图。墨盒1包括用于贮存作为液体的墨的容器外壳6和利用超声波焊接等结合到容器外壳6上的容器盖7。用于在墨盒1内保持大气压的大气连通口4设置在+Z方向上的表面上，该表面是在安装墨盒1时重力方向上的上侧，并且，用于将墨供给至打印头300的供给口3设置在+Y方向上的表面上。此外，用于检测墨盒1内墨残量的检测室5设置在+Y方向侧。
图3是墨盒1的分解立体图。容器外壳6的内部是用于贮存墨的贮存部2。在贮存部2的内壁上，形成有沿-X方向突出的轴8。通过把轴8穿过位移部件11的轴孔14然后把保持部件21附接到轴8上，位移部件11可旋转地支撑在贮存部2内部。稍后将详细地描述位移部件11。在供给口3的内径处，设置有密封部件22。
图4A和图4B是示出将墨盒1安装到设置于喷墨打印设备200侧的安装单元210中的状态的视图。图4A示出了安装之前的状态并且图4B示出了安装之后的状态。安装单元210包括当安装墨盒时沿安装方向引导墨盒1并且在安装后在Z方向上从顶部和底部支撑墨盒1的侧面壁220和当安装墨盒时沿Y方向抵接墨盒1的前面壁230。
前面壁230具有管状的供墨管24，该供墨管穿过前面壁并且可以连接至供给口3。穿过密封部件22将供墨管24插入供给口3中，从而能够使贮存部2的内部和打印头300通过供墨管24和墨管30而相互连通。
在前面壁230内侧，设置有具有两个相互面对部分的光学传感器23，一个是发光部并且另一个是光接收部。这两个部分设置成使得在安装好墨盒1时夹在检测室5在X方向上的两侧。在墨盒1中，检测室5在X方向上的侧壁至少部分地由透光材料制成，并且在墨盒1安装好的状态下从发光部发射的光可在光接收部处接收。顺便提及，如上所述的安装单元210是为每一个墨盒1独立地准备的。
图5A和图5B是剖视图，用于解释对应于墨盒1内墨残量的位移部件11姿态。图5A示出了贮存部2充满墨，并且图5B示出了贮存部2中几乎没有墨。
位移部件11是沿Y方向延伸的杆状部件，包括形成在+Y方向上一端处的遮光部13和形成在-Y方向上另一端处的浮子部12，并且构造成在Y-Z平面内围绕轴8转动。然而，包括有遮光部13的+Y方向端部区域设置在检测室5内，该检测室在Z方向上比贮存部2窄；因此，由于遮光部13抵接检测室5的内壁，位移部件11的转动受限制。
在贮存部2充满墨的情况下，整个位移部件11浸在墨中。在该情况下，本实施例的位移部件11设计成使得由作用在浮子部12上的浮力所产生的旋转力矩(沿逆时针方向)大于由作用在遮光部13上的浮力所产生的旋转力矩(沿顺时针方向)。因此，尽管位移部件11试图沿逆时针方向转动，但是在遮光部13抵接检测室5底部的位置处停止转动。结果，位移部件11处于如图5A中所示的第一姿态。
另一方面，在贮存部2中几乎没墨的情况下，位移部件11在墨液面上方露出。在此情况下，本实施例的位移部件11设计成使得由作用在浮子部12侧的重力所产生的旋转力矩(沿顺时针方向)大于由作用在遮光部13侧的重力所产生的旋转力矩(沿逆时针方向)。因此，尽管位移部件11试图沿顺时针方向转动，但是在遮光部13抵接检测室5内部顶面的位置处停止转动。结果，位移部件11处于如图5B中所示的第二姿态。
从第一姿态到第二姿态的这种变化随着贮存部2内部的墨消耗而逐渐地进行。具体地说，遮光部13在Z方向(第一方向)上逐渐地位移，也就是说，从遮光部13抵接检测室5底部的位置开始，经过遮光部13不抵接检测室5底部或顶面的位置，最后到达遮光部13抵接检测室5顶面的位置。在光学传感器23中，发光部和光接收部的位置布置成使得在第一姿态下由发光部发射的光被遮光部13遮断并且不被光接收部接收以及在第二姿态下由发光部发射的光不被遮光部13遮断而由光接收部接收。换句话说，在贮存部2内部的墨消耗了预定量时，遮光部13脱离光学传感器23的光路，于是光接收部可以接收光。墨残量检测单元400a获得该检测结果，以确定墨盒1内的墨残量为很少。
图6A到图6C是用于进一步说明检测室5和位移部件11的具体结构的视图。图6B是沿图6A中的线VIB-VIB截取的俯视图，并且图6C是检测室5附近的放大图。
在检测室5内部，沿X方向设置了相互面对的两个内壁，具有位于+Y方向侧的第一表面105(第一区域)和位于-Y方向侧的第二表面104(第二区域)。相互面对的两个第二表面104之间在X方向上的距离W2大于相互面对的两个第一表面105之间在X方向上的距离W1。第一表面105和第二表面104经由脊线106连接，该脊线具有大于180度的面间夹角θ并且沿Z方向延伸。图6C示出了脊线106的面间夹角θ为270度的情况。
同时，突起部102形成在位移部件11的沿X方向面向第二表面104的两个表面上，并且向第二表面104凸出。从突起部102的顶端到第二表面104的距离t2小于从遮光部13的侧面到第一表面105的距离t1。就此而言，即使整个位移部件11稍微沿与第一方向(Z方向，也就是说实质的位移方向)交叉的第二方向(X方向)偏移，突起部102也能在遮光部13抵接第一表面105之前抵接第二表面104。因此，遮光部13和第一表面105之间的距离被确保为使得不会产生阻止位移部件11转动的毛细管作用力。具体地说，当位移部件11逐渐从墨液面出来时，抑制了遮光部13和第一表面105之间墨的表面张力阻止位移部件11转动的情况。换句话说，为了充分地达到此效果，通过调整突起部102的凸出量以及第一表面105与第二表面104的布置，能够优化从遮光部13的侧面到第一表面105的距离t1和从突起部102的顶端到第二表面104的距离t2。结果，在遮光部13露出到墨液面上方的情况下，墨不会残留在第一表面105上的光学传感器23检测区中，并且光学传感器23可以高精度地检测墨残量。
同时，因为从突起部102的顶端到第二表面104的距离t2较小，所以墨有可能残留在此间隙中。然而，如果突起部102的顶部区域足够小，则可抑制残留墨的表面张力对位移部件11转动的阻止。另外，第二表面104经由脊线106连接至第一表面105，该脊线相对于第一表面105具有θ＝270度的面间夹角。因此，即使墨残留在突起部102和第二表面104之间的区域中，也不用担心墨越过脊线106、到达第一表面105并且进一步到达光学传感器23的检测区。
此外，根据本实施例，作为有效地除去残留在突起部102和第二表面104之间间隙中的墨的另一种构造，在位移部件11的两侧上形成凹槽。如图6A中所示，凹槽107从遮光部13的末端延伸、穿过突起部102和轴孔14的外周、并且延伸到浮子部12，在浮子部12处，凹槽107在中途向下弯曲到-Z方向的端部。
图7是沿着图6A中的线VII-VII截取的前视图。凹槽107的至少一部分区域形成为使得宽度d1小于突起部102和第二表面104之间的距离t2。具体地说，凹槽107的宽度d1处的毛细管作用力大于试图将墨保持在突起部102和第二表面104之间的作用力。同时，宽度d1调整成使得在该区域中产生的毛细管作用力小于与相对于如图5B中所示第二姿态时墨液面的水头差h1对应的水头压力。具体地说，宽度d1调整成使得凹槽107将残留在突起部102和第二表面104之间的墨吸起，但是至少在第二姿态时不会对抗重力将残留在贮存部2中的墨吸起至该区域。
根据该构造，例如，在突起部102即将移位到墨液面之上时，墨通过从浮子部12下端延伸至墨液面和突起部102的凹槽107而连通。此外，如果突起部102和第二表面104之间墨的表面张力较大，则可能阻止位移部件11的转动。同时，根据本实施例，施加于宽度d1的墨保持力设计成大于突起部102和第二表面104之间的墨保持力。结果，突起部102和第二表面104之间的墨沿凹槽107引导，并且在突起部102位于墨液面之上的情况下，墨不会残留在突起部102和第二表面104之间的间隙中。
顺便提及，为了进一步达到如上所述的效果，在位移部件11围绕轴8转动的同时逐渐向上移动到墨液面之上的过程中，优选的是突起部102始终面向第二表面104。就此而言，第二表面104优选设置成使得其尺寸与突起部102沿Y方向转动的轨迹相比足够大，或者使得其形状随突起部102的转动轨迹是弧形的。
如上所述，根据本实施例，位移部件11可以对应于墨残量而移位，不受墨表面张力的影响。此外，在遮光部13来到墨液面之上的情况下，墨不会残留在第一表面105上的光学传感器23检测区中。结果，光学传感器可以根据墨残量实现高精度的适当检测。
顺便提及，根据如上所述的实施例，每一个部件可以在如上所述的功能范围内变更。例如，把位移部件11附接至容器外壳6的附接构造可以是容器外壳6包括孔而位移部件11包括轴。无论如何，只需位移部件11相对于容器外壳6可旋转地附接即可。
此外，根据上述实施例，突起部102形成在位移部件上且第二表面104形成在检测室5的内壁上，并且二者之间的距离t2设定为预定值，但是本发明不限于此实施方式。例如，可以采用这样一种构造，其中，平滑的管制部件用于位移部件11的该区域，并且在与检测室5的第二表面104对应的第二区域上设置沿着位移部件11旋转位置延伸的凸肋形状。
此外，以上描述了第一表面和第二表面经由具有大于180度面间夹角的一条脊线106连接，但是本发明不限于此实施方式。例如，这两个表面也可以大于180度的面间夹角直接相连。如果至少一条具有大于180度面间夹角的脊线位于第一表面和第二表面之间，则保持在第二表面104侧的墨就不易移动到第一表面105侧(检测区)。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围应给予最宽泛的解释，以便涵盖所有的变型以及等同的结构和功能。

Claims (16)

1.一种液体容器，可安装到安装有光学传感器的设备中，液体容器包括：
贮存液体的贮存部；
检测室，其与贮存部连通，并且在液体容器安装到设备中的状态下位于能够由光学传感器检测到的位置；和
位移部件，其构造成根据贮存在贮存部中的液体量而在贮存部和检测室中朝第一方向位移，
其中，
位移部件包括：遮光部，其根据位移部件的位移而在检测室内在遮挡光学传感器的光的位置和不遮挡光学传感器的光的位置之间移动；和管制部件，其能够在与第一方向交叉的第二方向上抵接检测室的内壁，以用于管制位移部件向第二方向的运动，
检测室的内壁具有：第一区域，其面向遮光部，并且第一区域的至少一部分是由能够透过光学传感器的光的材料形成；和第二区域，其在第二方向上面向管制部件，以及
第一区域和第二区域经由具有大于180度面间夹角的脊线相连。
2.根据权利要求1的液体容器，其中，在第二方向上，第一区域和遮光部之间的距离大于第二区域和管制部件之间的距离。
3.根据权利要求1的液体容器，其中，位移部件可旋转地附接到设置于贮存部内的轴上，并且根据贮存在贮存部中的液体量而转动以沿第一方向位移。
4.根据权利要求1的液体容器，其中，在位移部件中，管制部件比遮光部设置在更接近贮存部的位置处。
5.根据权利要求1的液体容器，其中，第二区域沿着管制部件随位移部件位移而移动的区域设置。
6.根据权利要求1的液体容器，其中，位移部件包括凹槽，凹槽宽度小于第二区域和管制部件之间在第二方向上的距离。
7.根据权利要求1的液体容器，其中，液体是用于打印图像的墨。
8.一种液体容器，可安装到设有光学传感器的设备中，液体容器包括：
贮存液体的贮存部；
检测室，其与贮存部连通，并且在液体容器安装到设备中的状态下位于能够由光学传感器检测到的位置；和
位移部件，其构造成根据贮存在贮存部中的液体量而在贮存部和检测室中朝第一方向位移，
其中，
位移部件包括：遮光部，其根据位移部件的位移而在检测室内在遮挡光学传感器的光的位置和不遮挡光学传感器的光的位置之间移动；和管制部件，其能够在与第一方向交叉的第二方向上抵接检测室的内壁，以用于管制位移部件向第二方向的运动，
检测室的内壁具有：第一区域，其面向遮光部，并且第一区域的至少一部分是由能够透过光学传感器的光的材料形成；和第二区域，其在第二方向上面向管制部件，以及
第一区域和第二区域以大于180度的面间夹角相连。
9.根据权利要求8的液体容器，其中，在第二方向上，第一区域和遮光部之间的距离大于第二区域和管制部件之间的距离。
10.根据权利要求8的液体容器，其中，位移部件可旋转地附接到设置于贮存部内的轴上，并且根据贮存在贮存部中的液体量而转动以沿第一方向位移。
11.根据权利要求8的液体容器，其中，在位移部件中，管制部件比遮光部设置在更接近贮存部的位置处。
12.根据权利要求8的液体容器，其中，第二区域沿着管制部件随位移部件位移而移动的区域设置。
13.根据权利要求8的液体容器，其中，位移部件包括凹槽，凹槽宽度小于第二区域和管制部件之间在第二方向上的距离。
14.根据权利要求8的液体容器，其中，液体是用于打印图像的墨。
15.一种液体残量检测设备，包括：
能安装液体容器的安装单元；
光学传感器；和
确定单元，其构造成根据光学传感器检测到的结果来确定贮存在液体容器中的液体残量，
其中，
液体容器包括：
贮存液体的贮存部；
检测室，其与贮存部连通，并且在液体容器安装到液体残量检测设备中的状态下位于能够由光学传感器检测到的位置；和
位移部件，其构造成根据贮存在贮存部中的液体量而在贮存部和检测室中朝第一方向位移，
其中，
位移部件包括：遮光部，其根据位移部件的位移而在检测室内在遮挡光学传感器的光的位置和不遮挡光学传感器的光的位置之间移动；和管制部件，其能够在与第一方向交叉的第二方向上抵接检测室的内壁，以用于管制位移部件向第二方向的运动，
检测室的内壁具有：第一区域，其面向遮光部，并且第一区域的至少一部分是由能够透过光学传感器的光的材料形成；和第二区域，其在第二方向上面向管制部件，以及
第一区域和第二区域经由具有大于180度面间夹角的脊线相连。
16.根据权利要求15的液体残量检测设备，还包括构造成通过喷射液体而在打印介质上打印图像的打印单元。
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