CN1307054C - 液体收容容器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种墨水容器，该墨水容器成本低、动作稳定、可检测墨水余量。墨水容器的棱镜(20)具有这样的功能：当液室内不存在液体时，把从外部入射的光反射到外部，当液室内存在液体时，不将从外部入射的光反射到外部。按照JIS K 7105的标准测定构成墨水容器的材料的光学特性时，具有与全光线透过率为≥80%、混浊度值为75%～85%这样的光学特性同等的光学特性。

Description

液体收容容器

技术领域

本发明涉及收容墨水等的液体收容容器的构造，特别涉及安装着墨盒的记录装置的墨水容器，上述墨盒包含用喷墨方式进行记录的记录头和对该记录头供给墨水的墨水容器。

背景技术

现有技术中，作为收容墨水等液体的墨水容器(液体收容容器)中的墨水余量或墨水有无的检测方法，作为用光学方式来检测墨水的存在的方法，例如日本特开平8-112907号公报中公开的构成被公知。在日本特开平8-112907号公报中，公开了采用下述方法的喷墨记录装置，即，为了检测具有吸收体或发泡剂等负压发生部件的墨水容器中的墨水余量，使光通过具有透过性的墨水容器壁面的一部分，检测其壁面与负压发生部件的交界部的光反射率的变化。

另外，在日本特开平7-218321号公报中，公开了一种具有光学墨水检测部的墨水容器，该光学墨水检测部由光透过性部件形成，该光透过性部件由与墨水容器同一材料形成，该光学墨水检测部与墨水的界面相对于光路具有规定的角度。

另外，在日本特开平9-29989号公报中，公开了一种喷墨记录装置，该装置借助采用发光元件和受光元件的一组光传感器，可以检测墨水的有无和墨水容器的有无。

另外，在日本特开2002-321388号公报中，公开了一种墨水量的检测方法，即，在构成墨水容器的壁中的一个壁上，在与墨水相接触的位置配置具有成规定角度的2个斜面部的部件，借助该2个斜面部，在无墨水的状态和有墨水的状态，使得把从墨水容器外部照射的光反射到外部的量不同，由此确实地检测出墨水量。

当没有墨水时，上述2个斜面部具有所谓棱镜的光学功能，为了方便起见，在下面将其称为棱镜，把采用该棱镜反射的墨水量检测***整体称为棱镜检测机构。

图7A和图7B是装有棱镜的墨水容器的现有实施例。图7A是表示整体构造的截面图。图7B是图7A中的7B-7B线截面图。

该墨水容器是具有负压发生部件收容室14和液体收容室17的液体收容容器，负压发生部件收容室14中收容着负压发生部件11，并有具有液体供给口12和大气连通部13；液体收容室17具有与负压发生部件收容室14连通的连通部15，形成实质上密闭的空间，该液体收容容器中具有检测收容在液体收容室17内的液体16的有无的棱镜20。

下面，参照图8详细说明采用图7A、图7B中棱镜的棱镜检测机构。

图8表示设在墨水容器底面的光透过型棱镜与将光照射在该棱镜上的发光元件及接受该光的受光元件之间的位置关系的一个例子。

如图8所示，棱镜20与墨水容器的底面21一体地模制成形。墨水容器的基本壁厚是1.7mm至2.0mm，棱镜20的截面形状是成90°角度的顶点在墨水容器的内部以高度3.2mm突出着(图7B)。

从墨水容器的外部下方，发光元件22发出的光入射到棱镜20上。

在墨水以接触棱镜20的表面的方式填充于墨水容器的内部时，朝向棱镜20入射的入射光沿着光路(1)→光路(2′)的路线，被吸收到墨水内，不返回到受光元件23。与此相对，当墨水容器内的墨水被消耗到墨水不与棱镜20的表面接触的程度时，如图8所示，该入射光被棱镜20的与墨水的界面即斜面反射，经过光路(1)→光路(2)→光路(3)到达受光元件23。这样，根据从发光元件22照射的光是否返回到受光元件23，可以检测出墨水的有无。

发光元件22和受光元件23通常设在记录装置本体上。

在实际的***中，考虑到背景光的影响等，一般设置阈值，根据其值是否超过阈值而进行判断。

作为解决背景光影响的方案，在日本特开平10-323993号公报中被揭示。从发光元件发出的光，被设有棱镜的墨水容器的底面直接反射，该反射的光由受光元件检测，由于比本来应受光的光量多，所以不能准确地检测墨水的有无，为了解决该问题，该公报揭示的方案中，在与棱镜对应的墨水容器的底面设置凹部。由于在与棱镜对应的墨水容器底部设置了凹部，所以发出的光的反射路经被凹部散射，直接反射到受光元件的部分减少，可减少反射光对受光元件的影响。

上面说明的棱镜检测机构，其成本低，作为检测墨水容器内墨水的高度或墨水的有无的方法，可以说是极合理的方法。

但是，近年来，在喷墨记录装置中要求更高质量和更加廉价的产品。

包含上述那样的棱镜检测机构的墨水量检测装置能警告时常发生的墨水用完的情况，并不决定打印质量或打印速度那样的记录装置的基本性能本身。但是，有了该机构，能很有效地防止因墨水用完而导致重新打印，从而防止墨水和纸张的浪费以及时间的浪费。

其结果，墨水量检测机构的重要性得到了用户的认可和支持。

另一方面，由于需要精密的机构以及增加部件数目，所以需要提高制造工序的质量，对于记录装置和墨水容器的制造成本造成不小的影响。以下详细说明这一问题。

通常，发光部和受光部是作为一个整体的部件出售，但是，也可以是将独立的部件组合起来的光传感器组件。

无论是哪种形式，受光部和发光部都以一定的间隔被固定着，为了方便起见，将其称为光传感器的透镜间隔。

如图9所示，墨水容器的棱镜中的二个斜面之中的第1斜面31与从发光部22发出的光的角度是45°，第2斜面32与第1斜面的角度是90°、与受光部23的角度是45°。

从发光部22发射的光在第1斜面31以90°的角度反射，到达第2斜面32，从第1斜面31上的反射部36到与二等分棱镜顶点的线35的交点的距离是33，从第2斜面32上的光反射部37到与二等分棱镜顶点的线、即棱镜中心线35垂直相交的交点的距离是34，该距离33和距离34尽量相等是重要的。

从传感器的发光部22通过棱镜20到达传感器受光部23的理想的光路称为光轴。

图10中，光路(光轴)的中心偏离棱镜中心线35的量(偏离量)是41，该偏离量41向右偏离。该偏离并不是特意形成的，而是由于传感器的部件精度、安装精度、墨水容器安装时产生的棱镜的位置精度、安装精度等产生的，是不可避免的偏离。

如图10所示，由于光轴产生了偏离，从发光部22发射的光偏离了受光部23的光轴。从理论上说，在三角形棱镜的情况下，受光部的光轴偏离量42是偏离量41的2倍。

因此，为了有效地使受光部23受光，透镜间隔30的中间的轴必须更加正确地配置在棱镜中心线35上。

当产生了这样的配置偏离时，即使如上述日本特开平10-323993号公报所公开的那样、在设有棱镜的墨水容器的底面设置凹部，也不能保证偏离，不能解决问题。

图11中，说明上述的传感器的偏离量、与到达受光传感器的光强度分布的关系。

从该图中可见，当偏离量为0，即传感器的光轴与棱镜的中心完全重合时，光的反射强度比判断墨水有无的阈值高很多。

但是，随着偏离量的产生，受光量急剧下落，当达到了图11的a部和b部的偏离量时，受光量低于阈值，其结果，不能准确地判断墨水的有无。

墨水容器往往是安装在喷墨记录装置的动作部分，尤其是安装在滑架上，所以，必须要进行高精度的对位。

另外，棱镜位置需要从墨水容器的相对于喷墨记录装置的定位位置获得高精度。

另外，为了做成光学的精密的棱镜，必须要有精密的形状。

为了满足这些要求，各部件和机构的组装必须要求高精度，质量确认也重要，所以不可避免地导致高成本化。

随着近年来喷墨记录装置的小型化的推进，在喷墨记录装置中，墨水容器中的棱镜所能占的尺寸极小，因此，多边形的棱镜的一边的边长极小，对光轴偏离的容许量实际上比三角形棱镜的小。

大部分的喷墨记录装置用的墨水容器是用比较廉价的塑料制，是用一般的注射模塑成形法制作的。用注射模塑成形高精度地制作具有该复杂形态的光学棱镜是非常困难的。因为棱镜部比其它部分的壁厚大，用塑料注射模塑成形法制作时，在树脂成形后，由于收缩的原因而产生凹陷(ヒケ)。凹陷使表面形状变形，从而使棱镜的光学功能恶化。

为了防止收缩，一般在成形品中设置称为防收缩空间(肉二ゲ)的空间，但是，设置该防收缩空间时，必须要脱离光路，所以不能自由地进行设计。

优良的塑料其成形收缩小，即使没有防收缩空间，也能避免上述的凹陷问题，但材料的单价非常高。

在选择塑料时，还要考虑到对墨水的化学稳定性，所以，材料的选择受很大限制。

根据本发明者的观点，对于喷墨用更换型墨水容器而言，烯烃类是最好的材料，因为该材料在廉价性、化学稳定性、和成形性三方面的综合性能好，并且透光。

另外，考虑到注射模塑成形和机械刚性，聚丙烯树脂也是最适合的材料。

另外，作为别的方法，也尝试过在即使与喷墨记录装置的光轴产生偏离的情况下，为了确保充分的光量而增加发光量的方法。

但是，如图12所示，当过度地增加了发光量时，在墨水存在的场合，槽内部的漫反射等引起背景反射量70增加，到达了受光部，产生了误判断为“墨水无”的错误区域71。

如前所述，在形成用户自由操作的喷墨记录装置时，装入用于检测墨水容器中墨水余量的机构是不可少的，从成本和可靠性的角度考虑，优选采用棱镜的光学的余量检测机构。

但是，由采用棱镜的光学余量检测机构要求很高的精度，所以部件数目增加，还必须进行充分的质量管理，所以，要进一步降低成本是困难的。

发明内容

本发明是为了在形成上述棱镜余量检测机构时，解决现有技术中的成本高的问题，其目的是提供一种成本低、动作稳定的、可检测墨水余量的墨水容器(液体收容容器)，从而可对用户提供更廉价的喷墨记录装置。即，提供一种墨水容器，在把墨水供给到喷墨记录头、并具有检测余量的光学反射机构的可更换墨水容器中，该墨水容器是廉价的、可靠性高的检测余量的墨水容器。

为了实现上述目的，本发明的液体收容容器，用于收容液体，在构成该液体收容容器的壁上具有把收容在上述液体收容容器内部的液体向外部供给的液体供给口，并具有光学部件，其特征在于，该光学部件的一部分面对着该液体收容容器的液体收容室内部，并具有如下功能，即，当液体收容室内不存在液体时，把从外部入射的光反射到外部，当液体收容室内存在着液体时，不把从外部入射的光反射到外部，在按照JIS K7105的标准测定上述液体收容容器的光学部件的光学特性时，该光学部件的一部分具有与全光线透过率至少为80％，混浊度值(Haze value)为75％～85％这样的光学特性同等的光学特性。

测定的试样是构成上述液体收容容器的长方体，该长方体具有边长40mm正方形截面、厚度为1.7mm。

上述的液体收容容器中，上述光学部件与上述液体收容容器成形为一体。

上述光学部件是具有2个反射面部的部件。

最好是通过对上述光学部件的表面进行非镜面处理来发挥本发明的光学特性。

最好通过在上述光学部件的表面上粘贴光分散片来发挥本发明的光学特性。

上述光学部件最好是不含有透明化剂的烯烃类树脂材料。

上述液体收容容器，具有负压发生部件收容室和液体收容室，该负压发生部件用于收容室收容负压发生部件，并具有液体供给口和大气连通部；该液体收容室具有与上述负压部件收容室连通的连通部，并形成实际上密闭的空间，在上述液体收容容器的液体收容室内具有上述光学部件，该光学部件用于检测收容于液体收容室内的液体的有无，将墨水注入上述液体收容室内，至少要注入到上述光学部件浸渍在墨水中的程度。

根据上述的发明，由于采用了用使光学部件从光传感器的发光部照射的光边散射边反射，入射到光传感器的受光部那样的平缓的光强度变化特性(图2)的光学部件，所以，从发光部通过光学部件到达受光部的一义地确定光路(所谓光轴)，即使受部件精度、安装精度的影响而偏离，光传感器和液体收容容器的对位精度也不要求太高。这样，可以更准确地检测液体的余量，不必增加成本来提高用于对位的精度。

根据本发明，用光学部件使从光学传感器照射的光散射，这样，即使光学传感器和液体收容容器的光学部件的光轴不重合，也能充分地检测液体收容容器内有无液体余量，其结果，可以使部件和***简单化，可提供廉价而可靠性高的余量检测墨水容器。

附图说明

图1是本发明第1实施方式的墨水容器的棱镜内的光的状况说明图。

图2是本发明第1实施方式中的棱镜特性的说明图。

图3是本发明第2实施方式的墨水容器的棱镜内的光的状况说明图。

图4是本发明第3实施方式的墨水容器的棱镜内的光的状况说明图。

图5是本发明第4实施方式的墨水容器的棱镜内的光的状况说明图。

图6是改变了本发明的材料厚度时的、按照JIS K7136测定的光学特性变化的曲线图。

图7A、图7B是表示现有技术中的装有棱镜的墨水容器构造的图。

图8是说明现有技术构造中的棱镜与传感器关系的图。

图9是说明用现有技术构造的棱镜检测墨水量的图。

图10是说明用现有技术的构造的棱镜检测墨水量时存在的问题的图。

图11是表示光轴的偏离量和到达受光传感器的光强度分布关系的曲线图。

图12是说明增加了发光量时的问题的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。本实施方式中的墨水容器构造与前述图7A、图7B中的相同，其说明从略，主要说明作为本发明特征的棱镜的构造。

(第1实施方式)

表1中，表示构成本发明第1实施方式中的墨水容器及棱镜的材料的光学特性、构成现有技术中的墨水容器的材料的光学特性和各自的棱镜的尺寸。

构成墨水容器的材料的光学特性，是按照JIS K7105进行测定的。墨水容器的棱镜部的材料，因其形状的原因测量比较困难，所以，对构成墨水容器的壁部分进行了测定。本实施方式中测量的墨水容器的壁厚t是1.7mm。

表1

	棱镜高度	全光线透过率	扩散率	Haze值
					现有技术中的容器材料	3.2mm	81％	22％	27％
本实施方式的容器材料	3.2mm	88％	70％	80％

本实施方式中采用的材料的特征是光透过性高、在内部容易散射的树脂。

下面，说明该实施方式作为解决问题的机构而有效的原理。

图1表示在本发明第1实施方式的墨水容器的棱镜内行进的光的状况。如该图所示，进入了棱镜内部的光产生适当的散射光80，这样，光的强度虽然减小，但分散到大的区域。结果，增加了棱镜反射的可使用区域。

图2表示用现有技术中的透明性高的材料、和本实施方式的材料做成的棱镜的特性比较。图中的“阈值”是判断墨水有无的反射光强度。

现有技术是采用含有透明化剂的烯烃类树脂材料，而本实施方式的材料是不含有透明化剂的烯烃类树脂。

对于在没有墨水时可以认识到的光轴的偏离，现有技术中表示为容许值82，本实施方式中表示为容许值81。

从图2可知，具有本实施方式特性的棱镜的特征是，相对于光学传感器和棱镜的光轴的偏离，光的强度变化平缓，其结果，可在更广泛的范围内检测出墨水余量。

本发明者对具有边长为40mm的正方形截面、厚度(高度)为1.7mm的棱镜材料的试验片作了研究，该研究表明，该试验片的光学特性、即棱镜的特性是，当表示混浊程度的混浊度值(Haze值)为≥90％时，到达光传感器的光的强度极端地减弱。这时，虽然可以降低判断有无墨水的阈值，但是，容易拾取传感器发光光线以外的背景光，有时会引起误动作。

如果将混浊度值(Haze值)极端地提高，则有从外面不能用目视确认墨水容量的缺点。虽然用目视确认墨水量这一点与本发明没有直接的关系，但是，不仅能通过装置检测余量，而且实际使用时，如果使用者能亲自用目视确认墨水量，则将提高可靠性。

如果混浊度值为≤70％，则光的散射少，接近上述图8所示的现有技术中的棱镜特性。因此，混浊度值必须是超过70％、不足90％，最好是75％～85％。

另外，如果全光线透过率为≤75％时，光本身在棱镜内部被吸收，所以，全光线透过率最好是≥80％。

(第2实施方式)

图3表示在本发明第2实施方式的墨水容器的棱镜内光的行进状况。

第2实施方式中，表示构成棱镜的材料本身的透明度在保持着现有技术中的值(例如混浊度值为27％)不变的状态下使光分散的例子。

该实施方式中，有意地使棱镜20的表面100、101、102的平滑度降低，使光分散。如果是用塑料注射模塑成形方法制作棱镜20，则可以通过金属模具的设计做成为在表面使光分散的形状。实施非镜面处理而变成为粗糙面的部位，是棱镜20的2个斜面即表面100、101、和至少是与棱镜20的形成部位对应的墨水容器壁的表面102。

对实施了同样表面处理的、具有边长40mm的正方形截面、厚度为1.7mm的试验片，按照JIS K7105的标准测定了光学特性，这时，如果制作具有等价于全光线透过率为≥80％、Haze(混浊度)值为75％～85％的特性的棱镜部时，则能得到与第1实施方式同样的效果。另外，由于用金属模具的形状来抑制光的分散，所以，具有容易进行设计上的调节的优点。

(第3实施方式)

图4表示在本发明第3实施方式的墨水容器的棱镜内光的行进状况。

该实施方式中，在墨水容器的底面21的、至少与棱镜20对应的部位，配置使光分散的光分散片111。墨水容器的基本构造与现有技术(参照图7A、图7B)的相同，通过选择发光部22及受光部23的传感器种类及灵敏度、或者与判断墨水有无的阈值相应的片材，可以对粘贴在棱镜20上的光分散片111进行微调节。

对粘贴了这种片材的、边长为40mm的正方形截面、厚度为1.7mm的试验片，按照JIS K7105的标准测定了光学特性，这时，如果制作具有等价于全光线透过率为≥80％，Haze值为75％～85％的光学特性的棱镜部时，则能得到与第1实施方式同样的效果。

该实施方式，例如可以适用于少品种生产，对于各种墨水容器的定制，可在短的准备期间内实现。

(第4实施方式)

图5表示在本发明第4实施方式的墨水容器的棱镜内光的状况。

该实施方式中，棱镜60不是现有技术中的三角形，而是具有4面光学反射部。棱镜60是具有边长为40mm的正方形截面、厚度为1.7mm的试验片，按照JIS K7105的标准进行了光学特性测定，这时，其光学特性是，全光线透过率为≥80％，Haze值在75％～85％，棱镜60就是采用的该实验片的材质。

例如，在需要光学反射部的机械强度时，该材质是有效的。

如上所述，在实施方式的说明中，为了方便起见，是对具有边长为40mm的正方形截面、厚度为1.7mm的试验片，按照JIS K7105的标准进行了光学特性测定，该测定的数值，也是作为光学反射部的棱镜部的光学特性。这是因为全光线透过率或混浊度值(Haze值)受材料厚度的左右。

因此，可以通过成型具有边长为40mm的正方形截面、厚度为17mm的试验片，来确认所选择的材料与本发明的材料是相同的材料。

另一方面，本发明者用各种厚度的、具有边长40mm的正方形截面的试验片，对本发明的材料进行了同样的验证。

另外，如图6所示，本发明的材料中，与厚度变化相应地，全光线透过率和混浊度值以一定的倾向推移。

另外，在墨水容器中注入墨水，至少要注入到棱镜部浸渍在墨水中的程度。

Claims (8)

1.一种液体收容容器，用于收容液体，在构成该液体收容容器的壁上具有用于把收容在上述液体收容容器内部的液体供给到外部的液体供给口，并具有光学部件，其特征在于，

该光学部件的一部分，面对着该液体收容容器的液体收容室内部，并具有如下功能，即，当该液体收容室内不存在液体时，把从外部入射的光反射到外部，当上述液体收容室内存在着液体时，不把从外部入射的光反射到外部，在按照JIS K7105的标准测定上述液体收容容器的材料的光学特性时，上述光学部件的一部分具有与全光线透过率为≥80％、混浊度值为75％～85％这样的光学特性同等的光学特性。

2.如权利要求1所述的液体收容容器，其特征在于，测定的试样是构成上述液体收容容器的长方体，该长方体具有边长40mm正方形截面、厚度为1.7mm。

3.如权利要求1所述的液体收容容器，其特征在于，上述光学部件与上述液体收容容器一体成形。

4.如权利要求1所述的液体收容容器，其特征在于，上述光学部件具有2个反射面部。

5.如权利要求1所述的液体收容容器，其特征在于，上述光学部件的表面经过了非镜面处理。

6.如权利要求1所述的液体收容容器，其特征在于，在上述光学部件的表面上粘贴了光分散片。

7.如权利要求3所述的液体收容容器，其特征在于，上述光学部件是不含有透明化剂的烯烃类树脂材料。

8.如权利要求1所述的液体收容容器，其特征在于，上述液体收容容器，具有负压发生部件收容室和液体收容室，该负压发生部件收容室收容负压发生部件，并具有液体供给口和大气连通部；该液体收容室具有与上述负压部件收容室连通的连通部，并形成实际上密闭的空间，在上述液体收容容器的液体收容室内具有上述光学部件，该光学部件用于检测收容于液体收容室内液体的有无，将墨水注入上述液体收容室内，至少要注入到上述光学部件浸渍在墨水中的程度。

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