CN105313468A - 液体排出头和使用该液体排出头的液体排出设备 - Google Patents

Abstract

液体排出头和使用该液体排出头的液体排出设备。一种液体排出头，其包括：液体存储室，其能够保持液体；液体连通管，其与所述液体存储室连通，并且被构造成通过使液体罐以与所述液体存储室连通的方式安装于所述液体连通管而从所述液体罐向所述液体存储室供给所述液体；排出口，其与所述液体存储室连通以排出所述液体；电极对，其中的每个电极均具有位于所述液体存储室的外部的外侧端部并且均检测所述液体存储室的液面；以及电接触部，其与所述电极对中的每个电极的所述外侧端部连接。在开设有所述排出口的排出口面采用面向垂直下方的姿势的情况下，所述电接触部位于所述液体连通管的上方。

Description

液体排出头和使用该液体排出头的液体排出设备

技术领域

本发明涉及液体排出头和使用该液体排出头的液体排出设备。

背景技术

液体排出设备用于通过液体排出头向记录介质施加诸如墨等的液体以在记录介质上形成图像。液体存储在可拆装地安装于液体排出头的液体罐内。液体被供给到液体排出头内的子罐(以下称作液体存储室)，并且将存储在液体存储室中的液体供给到设置有排出口的元件基板。当消耗完液体时，更换液体罐。为了通知用户更换液体罐的时间，已经提出用于检测液体存在与否的技术并且已经付诸实用。

国际公开WO2012/121693公开了一种设置有液体检测机构的液体排出头。该液体检测机构具有设置在液体排出头中的电极对(流体传感器)。当电极对与液体接触时，会有电流在电极之间流动。当液体存储室中的液面变得低时，电极对中的任一个电极会与液面分离，电极间的电压增大。流体传感器根据该原理来检测液面，以检测液体罐中的液体已经消耗完的情况。液体排出头还具有产生用于排出液体的能量的能量产生元件。能量产生元件和电极通过共用的电接触部而与液体排出设备的主体电连接。液体排出头还设置有针状的液体连通管，该液体连通管为了带出液体罐中的液体而延伸穿过液体罐的外装部。当将液体罐设在预定的安装位置时，使液体连通管穿过液体罐的外装部，以通过该液体连通管向液体存储室供给液体。

当更换液体罐时，存在液体罐中的一部分液体可能会从液体罐漏出的可能性。具体地，当从液体连通管拔出用过的液体罐时，或当将新的液体罐设成使液体连通管穿过液体罐的外装部时，存在液体会从供液体连通管穿过的部分漏出并随后附着于该液体连通管的可能性。根据国际公开WO2012/121693中描述的液体排出头，液体连通管位于电接触部的上方，使得存在附着于该液体连通管的液体可能会落下并且附着于该电接触部从而在该电接触部处导致短路的可能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种液体排出头，通过该液体排出头，已经在安装或卸下液体罐时漏出的液体难以附着至电接触部。

为了解决以上问题，本发明提供一种液体排出头，其包括：液体存储室，其能够保持液体；液体连通管，其与所述液体存储室连通，并且被构造成通过使液体罐以与所述液体存储室连通的方式安装于所述液体连通管而从所述液体罐向所述液体存储室供给所述液体；排出口，其与所述液体存储室连通以排出所述液体；电极对，其中的每个电极均具有位于所述液体存储室的外部的外侧端部并且均检测所述液体存储室的液面；以及电接触部，其与所述电极对中的每个电极的所述外侧端部连接，其中，在开设有所述排出口的排出口面采用面向垂直下方的姿势的情况下，所述电接触部位于所述液体连通管的上方。

本发明还提供一种液体排出设备，其包括上述液体排出头和供该液体排出头安装的滑架。

通过下面参照附图对示例性实施方式的说明，本发明的其他特征将变得明显。

附图说明

图1是示出液体排出设备的示意性构成的典型的平面图。

图2是安装有液体罐的液体排出头的典型的截面图。

图3是液体排出头的分解立体图。

图4是当从液体排出头的背侧观察时液体排出头的立体图。

图5A和图5B是示出将液体罐安装在液体排出头中的状态的立体图。

图6是液体排出头的连结构件的分解立体图。

图7是当液体罐已经空了的时候的液体排出头的典型的截面图。

图8A和图8B是示出当不存在气泡时液体存储室的内部的典型的截面图。

图9A和图9B是示出当存在气泡时液体存储室的内部的典型的截面图。

图10是示出电极间的检测电压与液体量(液面)之间的关系的曲线图。

具体实施方式

现在将根据附图来详细说明本发明的优选实施方式。在下述实施方式中，液体排出头在相对记录介质移动的同时排出诸如墨等的液体，以形成图像。在本实施方式中，液体罐可拆装地安装于液体排出头，以从该液体罐直接地向液体排出头供给液体。液体罐与液体排出头一起安装在往复运动(主扫描)的滑架上。该用于液体排出头的液体供给方法称作滑架系统(on-carriagesystem)。由于滑架系统不需要用于使液体罐与液体排出头连接的诸如管等的部件，所以能够提供紧凑且低成本的液体排出设备。特别优选地，本发明能够用于滑架系统的液体排出头和液体排出设备。然而，本发明还能够用于如下液体排出头和液体排出设备：该液体排出头中不安装液体罐，并且液体罐通过管与该液体排出头连接。在其它实施方式中，固定的液体排出头也能够将液体排出到移动着的记录介质上以形成图像。

首先，将说明根据本发明的液体排出设备。图1是示出该液体排出设备的示意性构成的平面图。根据本实施方式的液体排出设备10为喷墨系统的图像记录设备，其中将黄色、黑色、青色和品红色的各色的墨排出到记录介质上，以在记录介质上形成图像。液体排出设备10具有液体排出头110和供液体排出头110安装的滑架180。液体罐160能够安装于液体排出头110并且与液体排出头110一起安装在滑架180上，以沿与记录介质的输送方向P正交的主扫描方向H移动。安装在滑架180上的液体排出头110在沿主扫描方向H移动的同时朝向记录介质排出液体，以在记录介质上记录图像。

图2是根据本实施方式的液体排出头的典型的截面图。在图2中，液体罐安装于液体排出头，以向液体排出头供给液体。图3是图2中示出的液体排出头的分解立体图。图4是当从图2中示出的液体排出头的背侧观察时该液体排出头的立体图。在以下说明中，液体排出头为如下液体排出头：形成有排出口的排出口面采用大致面向垂直下方的姿势。该姿势与在液体排出设备10的安装状态下的液体排出头的姿势一致。此外，在本说明书中，术语“上方”指斜上方和正上方两者，术语“下方”指斜下方和正下方两者。

液体排出头110具有连结构件130、液体流路构件151、密封构件140、设置于连结构件130的液体连通管145和支撑于液体流路构件151的元件基板111。密封构件140夹在连结构件130和液体流路构件151之间。连结构件130形成液体存储室133，液体存储室133能够与液体流路构件151及密封构件140一起保持从液体罐160供给的液体。在本实施方式中，液体排出头110具有分别与四种颜色液体对应的四个元件基板111和四个液体存储室133。连结构件130为每两种颜色整合为一体(连结构件130a和130b)，液体流路构件151为所有四种颜色整合为一体。密封构件140与各连结构件130对应地设置(参见图3中的密封构件140a、140b、140c和140d)。密封构件140由诸如橡胶等的柔性构件形成，以增强液体存储室133的密闭性。

图5A和图5B是示出将液体罐160安装于液体排出头110的状态的立体图。如图2、图3和图5A所示，液体连通管145设置于连结构件130的侧面。液体连通管145具有针状形状，并且其内部设置有能够供液体流通的流路146。液体连通管145从连结构件130大致水平地延伸。液体连通管145与连结构件130形成为一体，但是也可以通过例如焊接而固定于连结构件130。当沿着图5A中的箭头方向将液体罐160装配于液体连通管145时，会使得液体连通管145的锋利的前端150穿过液体罐160的外装部(exteriorportion)161。图5B示出了液体罐160安装于液体排出头110的状态。液体罐160通过设置于液体排出头110的螺旋弹簧和释放杆(均未示出)而固定于液体排出头110。由此，能够向液体排出头110供给存储在液体罐160中的液体。使液体罐160中的液体穿过设置在液体连通管145内部的流路146，并且液体通过作为连结构件130和液体连通管145之间的结合部的流入口147而供给至液体存储室133。

液体流路构件151具有过滤器153和使过滤器153与元件基板111连接的液体供给流路154，并且通过过滤器153和液体供给流路154向元件基板111供给在液体存储室133中的液体。元件基板111与液体存储室133连通，并且具有：多个排出口112，其均排出液体；和能量产生元件(未示出)，其产生用于从各排出口112排出液体的能量。排出口112开设在面对记录介质的排出口面113上。在液体排出设备10的安装状态下，排出口面113大致水平地铺展。液体由能量产生元件加热并且从排出口112朝向记录介质排出，以在记录介质上记录图像。

液体流路构件151具有侧壁152，该侧壁152沿大致铅垂方向延伸且以将连结构件130夹在液体罐160与该侧壁152之间的方式位于液体罐160所在侧的相反侧。当从液体罐160观察时，第一电接触部139设置于侧壁152的背面的上部。第一电接触部139位于液体存储室133(连结构件130)的外部。连接构件138设置在连结构件130的上方。连接构件138与各液体罐160对应地设置(参见图3中的连接构件138a、138b、138c和138d)。连接构件138使设置于液体罐160的电基板与第一电接触部139电连接，以通过第一电接触部139向液体排出设备10的主体发送液体罐160的液体剩余量信息。

检测液体存储室133的液面的电极对120被设置成穿过构成液体存储室133的壁。电极对120中的每个电极均具有针的形状，并且均穿过液体存储室133(连结构件130)的顶壁134、在位于液体存储室133外部的外侧端部122和位于液体存储室133内部的内侧端部121之间延伸。电极对120的内侧端部121位于液体连通管145的下方，优选地，电极对120的内侧端部121位于整个液体连通管145的下方。图6是连结构件130的分解立体图。如图6所示，设置有两套电极对120(一套电极对120a和120b，以及一套电极对120c和120d)。然而，不限制电极对120的数量，设置一套或多套都是可以的。然而，在以下说明中，电极对120中的各电极被表示为电极120a和120b。电极对120的至少位于液体存储室133中的部分沿铅垂方向延伸。在本实施方式中，虽然电极对120的全长都沿铅垂方向延伸，但是也可以在液体存储室133的外部弯曲或弯折。电极对120通过插入成型或粘结而固定于连结构件130的顶壁，用于确保液体存储室133的密封性。

电极对120的电极120a和120b的各外侧端部122均通过电连接构件132与第一电接触部139连接。电连接构件132由导电材料形成，并且其一端通过嵌塞(caulking)而固定于连结构件130。电连接构件132具有多个弯曲部并且被挤压在第一电接触部139和连结构件130之间。电连接构件132的另一端通过由该挤压产生的弹性回复力而与第一电接触部139的焊盘(未示出)形成稳定接触。第一电接触部139位于液体连通管145的上方，优选地，第一电接触部139位于整个液体连通管145的上方。

液体排出头110具有与元件基板111的能量产生元件连接的第二电接触部137。当从液体罐160观察时，第二电接触部137设置在液体排出头110的背侧，具体地，为了便于与能量产生元件连接，将第二电接触部137设置在液体流路构件151的侧壁152的下部。第一电接触部139位于第二电接触部137的上方。

电极对120的电极120a和电极120b的各内侧端部121均检测液体存储室133的液面。当液体存储室133如图2所示地装满液体，或者液体存储室133的液面与内侧端部121等高或位于内侧端部121上方时，电极间产生的检测电压由于存在于电极间的液体的导电性而保持为低。即，当内侧端部121与液体接触时，电极间产生的检测电压保持为低。当液体罐160中的所有液体都被消耗并且液体存储室133的液面如图7所示地下降到内侧端部121下方时，电极间产生的检测电压增大。能够通过图2和图7中的检测电压之间的差异来检测液面。液体排出设备10通过第一电接触部139来读取电极间产生的检测电压，以通知用户如下情况：液体罐160已经空了，需要更换液体罐160。用户将用过的液体罐160从液体排出头110拉出，并将新的液体罐160安装于液体排出头110。

在某些情况下，液体存储室133中可能产生气泡。当液体罐160空了并且部分地消耗了液体存储室133中的液体时，空气和液体会分别占据液体存储室133内一定程度的体积。在该状况下，容易在空气和液体的界面附近堆积细微的气泡。特别地，在本实施方式中，液体排出头110安装于滑架180且往复运动，使得空气被液面的摆动所分割，从而容易产生气泡。当液体罐160设置有空气连通口时，空气也会在液体罐160中的剩余液体量变小时与液体一起被引入液体存储室133。由于空气和液体在电极对120检测液面时会分别占据液体存储室133内一定程度的体积，所以容易产生气泡，并且由此产生的气泡易于长时间地停留在液体存储室133中。当液体存储室133中存在气泡时，不能精确地检测液体存储室133的液面。

因而，液体排出头110具有与压力控制单元171连接的压力控制室141，该压力控制室141的压力根据压力控制单元171的操作而变化，并且液体排出头110具有使液体存储室133和压力控制室141紧分隔的弹性构件143。术语“紧分隔”意味着满足气密性和液密性两者。压力控制单元171具有减压泵172、大气释放管173和用于在减压泵172和大气释放管173之间进行切换的阀174。弹性构件143是可变形的，以便根据压力控制室141内的压力来增大或减小液体存储室133的容积。更具体地，在图2中，密封构件140具有由薄膜形成的弹性构件143。弹性构件143收纳在弹性构件收纳室144中，并且弹性构件收纳室144被弹性构件143分隔成液体存储室133和压力控制室141。弹性构件143是密封构件140的一部分，并且由诸如橡胶等的柔性材料形成，以便确保弹性构件143能够沿其面外方向(out-of-plane)变形。减压流路149的一端向压力控制室141开口，减压流路149的另一端在滑架180到达预定位置时与流路175连接。结果，压力控制室141通过阀174与配置在液体排出设备10中的减压泵172连接。

通过驱动减压泵172来使压力控制室141减压。弹性构件143在压力控制室141所在侧变形，从而增大液体存储室133的容积。当液体罐160含有液体时，液体会流入液体存储室133。此后，改变阀以使得压力控制室141与大气释放管173连通，由此使压力控制室141对大气释放。弹性构件143回复到初始位置，从而减小液体存储室133的容积。重复这些操作，由此弹性构件143起到类似泵的作用，以通过液体连通管145将停留在液体存储室133内的上部的气泡排入液体罐160。由此，能够降低液体存储室133内的气泡量，从而通过电极对120更精确地检测液体存储室133的液面。

如上所述，电极对120的内侧端部121位于液体连通管145的下方。其原因如下。首先，电极对120的目的是检测液体罐160是否空了。因此，要求在液体罐160空了之后液体存储室133的液面要比电极对120的内侧端部121低。换言之，当电极对120的内侧端部121位于液体连通管145的上方时，电极对120的内侧端部121在液体罐160空了之前就会检测到液体存储室133的液面，从而不能实现上述目的。第二个原因是，通过液体连通管145将存在于电极对120的内侧端部121附近的气泡转移至液体罐160。由于电极对120的内侧端部121位于液体连通管145的下方，所以能够有效地将通过弹性构件143的作用而上升的气泡引导至液体连通管145。由此，能够有效地移除液体存储室133内的气泡，从而更精确地检测液体存储室133的液面。

如上所述，第一电接触部139位于液体连通管145的上方。其原因如下。由于液体连通管145是插在液体罐160中的，所以在更换液体罐160时会有微量的液体附着于液体连通管145。由于液体排出头110是安装于滑架180且往复运动的，所以附着于液体连通管145的液体由于滑架180的加速或减速而飞散，从而容易转移。然而，由于第一电接触部139位于液体连通管145的上方，所以降低了附着于液体连通管145的液体在液体排出头110的内部四处游走而附着至第一电接触部139的可能性。此外，即使在液体附着于第一电极接触部139时，也能够降低附着于第一电接触部139的液体量。由此，能够降低第一电接触部139短路的可能性，从而确保电连接的可靠性。

在滑架供给系统(on-carriagesupplysystem)中，液体排出头110接近液体罐160，使得液体连通管145的容易附着液体的部分靠近液体存储室133。因此，该容易附着液体的部分易于接近电极对120的配置在液体存储室133附近的外侧端部122。结果，与电极对120的外侧端部122连接的第一电接触部139也易于接近该容易附着液体的部分。在本实施方式中，第一电接触部139通过电连接构件132与电极对120的外侧端部122连接，使得能够容易地将第一电接触部139配置在上方。此外，在本实施方式中，为了利于与能量产生元件电连接而配置在液体排出头110下部的第二电接触部137与第一电接触部139分离地设置。因此，容易将第一电接触部139配置在上方更远处。

现在将更详细地说明电极对120的构造。图8A和图8B是示出当不存在气泡时液体存储室133的内部的典型的截面图。为方便起见，图8A、图8B和图9A、图9B示出了电极对的两个电极。图8A示出了沿铅垂方向延伸的电极对120(电极120a和120b)，图8B示出了沿水平方向延伸的、彼此处于不同高度的电极对120(电极120e和120f)。在图8A中，两电极120a和12b的内侧端部121a和121b彼此位于相同高度并且均与液面S接触。在图8B中，位于下侧的整个电极120f位于液面S的下方，位于上侧的电极120e的下表面与液面S接触。各电极120a、120b、120e和120f的在液体存储室133中的表面积、即各电极的液面检测面积彼此相等。当液体存储室133的液面比图8A和图8B中示出的液面S低时，检测电压会快速地增大以检测液面。由于液体的导电性高，所以电极和液体的接触面积与检测电压之间不存在相互关系。当电极的一部分与液体接触时，检测电压保持为低。当电极不与液体接触时，检测电压会显著增大。在这方面，铅垂延伸的电极对(图8A)和水平延伸的电极对(图8B)之间不存在大的差异。

然而，如上所述，有液体存储室133的液面附近存在气泡的可能性。图9A和图9B是示出当存在气泡时液体存储室133的内部的典型的截面图。图9A和图9B分别与图8A和图8B对应。与图8A和图8B不同，气体和液体之间的界面附近存在气泡。在图9A中，两电极120a和120b的内侧端部121a和121b彼此位于相同高度并且一起存在于气泡B中。在图9B中，位于下侧的整个电极120f位于液面S的下方，位于上侧的电极120e存在于气泡B中。在任意情况下，至少有一个电极位于液面S的上方，并且通过气泡B来产生导电性。结果，在图9A和图9B中，检测如下的中间电压：该中间电压为两电极均与液体接触的情况下的检测电压和两电极均只与空气接触的情况下的检测电压之间的中间电压。此外，和电极与液体接触的情况不同，电极与气泡的接触面积会影响电极与气泡接触时的电阻。在图9A中，两电极120a和120b均与气泡B接触，而在图9B中，位于上侧的电极120e与气泡B接触，而位于下侧的电极120f则存在于液体中，使得电阻值发生差异。因此，图9A中的检测电压变得比图9B中的检测电压高。

图10是示出液体量(液面位置)和电极间的检测电压之间的关系的曲线图。横坐标轴表示液体量(液面位置)，纵坐标轴表示电极间的检测电压。实线表示如图8A和图8B所示的不存在气泡的状态。铅垂延伸的电极对120(图8A)和水平延伸的电极对120(图8B)之间不存在差异。当液体存储室133中的液体量减少时，检测电压在点A处快速增大，液面与电极的内侧端部121分离并且超过点B处的用于判断液体存在与否的临界值，从而检测到液体罐160已经空了的情况。此后，液体存储室133中的液体量进一步减少，但电压仍保持为高。

虚线表示电极对120沿铅垂方向延伸且存在气泡的情况下(图9A)的检测电压。电极对120的内侧端部121在点A处与液面分离。然而，由于电极间存在气泡B而使得检测电压不快速增大，但会根据电极120a和120b与气泡B之间的接触面积而逐渐增大。检测电压超过点C处的用于判断液体存在与否的临界值，从而检测到液体罐160已经空了的情况。此后，电极120a和120b与气泡B之间的接触面积逐渐减小，检测电压随之逐渐增大。当气泡B与电极120a和120b分离时，检测电压变得恒定。

点划线表示电极对120沿水平方向延伸且存在气泡的情况下(图9B)的检测电压。位于上侧的电极120e的下表面在点A处与液面分离。然而，检测电压由于位于上侧的电极120e覆盖有气泡B而稍微增大。此后，液体量减少，而检测电压由于位于上侧的电极120e和气泡B之间的接触面积没发生改变而几乎保持恒定。当液体量进一步减少时，气泡的顶部在点D处到达位于上侧的电极120e的上表面。位于上侧的电极120e的和气泡B之间的接触面积逐渐减小，并且检测电压逐渐增大且超过点E处的用于判断液体存在与否的临界值，从而检测到液体罐160已经空了的情况。

当电极间如上所述地存在气泡时，电极间的电阻即使在液面变得比电极低时也不会快速增大，所以会导致液面检测错误。当铅垂地配置电极对120时，在液体罐160已经空了的情况的检测点处的液体量根据气泡存在与否而在点B至点C的范围内变化。另一方面，当水平地配置电极对120时，液体罐160已经空了的情况的检测点处的液体量则根据气泡存在与否而在点B至点E的范围内变化。即，在水平延伸的电极对120中，液面检测错误变得非常显著，所以为了校正该错误，要求液体存储室133整体具有高的高度。换言之，在铅垂延伸的电极对120中，与水平延伸的电极对120相比，能够使用容积较小的液体存储室133，所以能够得到紧凑的(小型化的)液体排出头110。

虽然已经参照示例性实施方式说明了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有的这些变型、等同结构和功能。

Claims (12)

1.一种液体排出头，其特征在于包括：

液体存储室，其能够保持液体；

液体连通管，其与所述液体存储室连通，并且被构造成通过使液体罐以与所述液体存储室连通的方式安装于所述液体连通管而从所述液体罐向所述液体存储室供给所述液体；

排出口，其与所述液体存储室连通以排出所述液体；

电极对，其中的每个电极均具有位于所述液体存储室的外部的外侧端部并且均检测所述液体存储室的液面；以及

电接触部，其与所述电极对中的每个电极的所述外侧端部连接，

其中，在开设有所述排出口的排出口面采用面向垂直下方的姿势的情况下，所述电接触部位于所述液体连通管的上方。

2.根据权利要求1所述的液体排出头，其中，所述电极对延伸穿过所述液体存储室的壁使得该壁位于所述外侧端部以及所述电极对中的每个电极的位于所述液体存储室内的内侧端部之间，并且在所述姿势下，所述内侧端部位于所述液体连通管的下方。

3.根据权利要求1所述的液体排出头，其中，在所述姿势下，所述电极对的位于所述液体存储室内部的部分沿铅垂方向延伸。

4.根据权利要求2所述的液体排出头，其中，在所述姿势下，所述电极对的位于所述液体存储室内部的部分沿铅垂方向延伸。

5.根据权利要求1所述的液体排出头，其还包括压力控制室和弹性构件，所述压力控制室与压力控制单元连接，并且所述压力控制室的压力根据所述压力控制单元的操作而变化，所述弹性构件是能够变形的并且使所述液体存储室和所述压力控制室紧分隔，以便根据所述压力控制室内的压力来增大或减小所述液体存储室的容积。

6.根据权利要求2所述的液体排出头，其还包括压力控制室和弹性构件，所述压力控制室与压力控制单元连接，并且所述压力控制室的压力根据所述压力控制单元的操作而变化，所述弹性构件是能够变形的并且使所述液体存储室和所述压力控制室紧分隔，以便根据所述压力控制室内的压力来增大或减小所述液体存储室的容积。

7.根据权利要求1所述的液体排出头，其中，设置有多套所述电极对。

8.根据权利要求2所述的液体排出头，其中，设置有多套所述电极对。

9.根据权利要求1所述的液体排出头，其中，所述液体罐以能够拆装的方式安装于所述液体连通管。

10.根据权利要求2所述的液体排出头，其中，所述液体罐以能够拆装的方式安装于所述液体连通管。

11.一种液体排出设备，其特征在于包括根据权利要求1所述的液体排出头和供所述液体排出头安装的滑架。

12.一种液体排出设备，其特征在于包括根据权利要求2所述的液体排出头和供所述液体排出头安装的滑架。