контейнер и способ хранения и выдачи жидкости

Формула изобретения

1. Контейнер для хранения и выдачи жидкости, содержащий резервуар (1) со стенками (5, 6), заключающими внутреннее пространство, имеющее переменный объем для хранения жидкости и выпускное отверстие (3) для выдачи упомянутой жидкости,

в котором резервуар (1) содержит жесткий корпус и одну или большее количество деформируемых секций, выполненных с возможностью поддержания уменьшенного давления внутреннего пространства, в силу чего разность равновесного давления между внутренним пространством и окружающей атмосферой по мере выдачи жидкости увеличивается по существу монотонно по величине,

в котором указанное выпускное отверстие (3) выполнено с возможностью выдачи жидкости, когда вытягивающее давление с внешней стороны этого выпускного отверстия становится меньше, чем равновесное давление внутреннего пространства,

и в котором указанное выпускное отверстие (3) выполнено с возможностью предотвращения впуска воздуха снаружи резервуара во внутреннее пространство по мере выдачи жидкости.

2. Контейнер по п.1, который является сменным контейнером для хранения и выдачи чернил или растворителя для использования в принтере.

3. Контейнер по п.1, в котором жесткий корпус образован торцами, соединяющими стенки, и по меньшей мере одна стенка является эластично деформируемой.

4. Контейнер по п.1, в котором стенки (5, 6) формируют резервуар (1) в виде коробки, содержащий две противоположные лицевые стенки (5) подобной формы, соединенные по своим периметрам торцевыми стенками (6), ширина которых по существу перпендикулярна противолежащим параллельным сторонам.

5. Контейнер по п.4, в котором боковые стенки (6) имеют ширину, которая меньше на 30% от меньшей ширины противолежащих между собой параллельных лицевых стенок (5).

6. Контейнер по п.1, в котором стенки (5, 6) выполнены из полиэтилена высокой плотности.

7. Контейнер по п.1, в котором резервуар (4) и выпускное отверстие (3) являются компонентами, полученными формовкой дутьем.

8. Контейнер по п.1, дополнительно содержащий электронное запоминающее устройство (7).

9. Струйный принтер, имеющий съемно установленный в нем контейнер по любому из предшествующих пунктов и насос, при этом контейнер содержит объем жидкости, по существу заполняющий объем внутреннего пространства (20) резервуара (1) контейнера, и имеет выпускное отверстие (3) резервуара, подсоединенное к впускному отверстию насоса (14) струйного принтера посредством непроницаемого для текучей среды соединения (10), при этом насос выполнен с возможностью создания вытягивающего давления с внешней стороны выпускного отверстия (3) резервуара, а струйный принтер дополнительно содержит измеритель (13) давления для измерения вытягивающего давления и контроллер для определения объема жидкости во внутреннем пространстве (20) резервуара (1) контейнера по минимальному вытягивающему давлению, измеренному этим измерителем давления.

10. Струйный принтер по п.9, который является струйным принтером с непрерывной подачей чернил.

11. Способ измерения объема жидкости в контейнере, включающий следующие этапы:

i) обеспечение контейнера для хранения и выдачи жидкости по п.1;

ii) подсоединение выпускного отверстия (3) к впускному отверстию насоса (14) принтера посредством непроницаемого для текучей среды соединения (10);

iii) управление насосом (14) для создания вытягивающего давления с внешней стороны этого выпускного отверстия;

iv) измерение минимального вытягивающего давления, необходимого для обеспечения выдачи жидкости через это выпускное отверстие (3); и

v) определение объема жидкости по измеренному минимальному вытягивающему давлению.

12. Способ по п.11, в котором контейнер содержит объем жидкости, по существу заполняющий объем внутреннего пространства, при этом объем жидкости определяется по известному соотношению между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для обеспечения выдачи жидкости, и объемом внутреннего пространства.

13. Способ по п.12, в котором контейнер содержит электронное запоминающее устройство, и измеренный объем записывается на этом электронном запоминающем устройстве, в силу чего объем остающейся в контейнере жидкости может быть отслежен считыванием электронного запоминающего устройства.

14. Способ по п.12 или 13, в котором контейнер содержит электронное запоминающее устройство, хранящее соотношение между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для обеспечения выдачи жидкости, и объемом внутреннего пространства для контейнера, в силу чего это соотношение может быть считано с электронного запоминающего устройства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к контейнерам для выдачи жидкостей, в частности к пополняемым контейнерам для выдачи чернил или растворителей, используемых в принтерах, таких как струйные принтеры, в частности в струйных принтерах с непрерывной подачей чернил. Кроме того, изобретение относится к способам слежения за количеством жидкости, остающейся в таких контейнерах, а также к струйным принтерам, соединяемым с такого рода контейнерами.

В системах струйной печати печатный символ образуется из отдельных капель чернил, генерируемых на выпускной насадке и затем выталкиваемых в направлении печатного полотна. Существуют две основные системы: капельно-импульсная, когда капли чернил для печати генерируются по и в зависимости от необходимости, и непрерывная струйная печать, в которой капли генерируются непрерывно, но только выбранные из них направляются к подложке, остальные возвращаются для повторной подачи чернил.

В принтерах с непрерывной подачей чернил чернила под давлением подаются в генератор капель печатающей головки, где исходящий из выпускной насадки непрерывный поток чернил с помощью осциллирующего пьезоэлектрического элемента разбивается на отдельные регулярные капли. Эти капли направляются мимо заряженного электрода, где им селективно и индивидуально сообщается заданный заряд перед прохождением их через поперечное электрическое поле, созданное между парой отклоняющих пластин. Каждая заряженная капля чернил, прежде чем столкнется с подложкой, отклоняется этим полем на величину, зависящую от величины заряда, в то время как незаряженные капли проходят без отклонения и собираются в желобе, откуда они возвращаются в емкость подачи чернил для повторного использования. Заряженные капли обходят желоб и ударяются о подложку в положении, определенном присутствующим на капле зарядом и положением подложки относительно печатающей головки.

Обычно подложка перемещается относительно печатающей головки в одном направлении, а капли отклоняются в направлении, в общем перпендикулярном ему, хотя отклоняющие пластины могут быть ориентированы под наклоном к этому перпендикуляру для компенсации скорости подложки (перемещение подложки относительно печатающей головки между попадающими на него каплями означает, что в противном случае линия падения капель не проходила бы точно перпендикулярно направлению перемещения подложки).

При печати с непрерывной подачей чернил печатный символ формируется из матрицы, содержащей регулярное расположение возможных положений капель. Каждая матрица содержит множество столбцов (строк), причем каждый из них определен линией, содержащей множество возможных положений капель (например, семь), которые, в свою очередь, определяются зарядом, сообщенным этим каплям. Таким образом, каждая используемая капля заряжена в соответствии с предназначенным ей положением в строке. Если какая-либо конкретная капля не предназначена для использования, то она не заряжается и попадает в желоб для повторного использования. Этот цикл повторяется для всех строк в матрице, а затем начинается снова для следующей матрицы символов.

Чернила подаются под давлением в печатающую головку системой подачи чернил, которая обычно расположена внутри запечатанного отсека корпуса, который включает в себя отдельный отсек для цепей управления и панель пользовательского интерфейса. Эта система включает в себя основной насос, который вытягивает чернила из резервуара или из емкости через фильтр и подает их под давлением в печатающую головку. По мере потребления чернил резервуар по необходимости пополняется из сменного картриджа чернил, который подающей трубкой связан с резервуаром с возможностью его разъединения, при этом сменные чернила подаются соответствующим образом посредством насоса пополнения чернил, который с помощью подающей трубки подсоединен к выпускному отверстию сменного картриджа чернил. Чернила посредством основного насоса подаются должным образом из этого резервуара по гибкой подающей трубке к печатающей головке. Уловленные желобом неиспользованные капли чернил вновь подаются насосом в резервуар по возвратной трубке. Подача чернил в каждой из трубок обычно управляется электромагнитными клапанами и/или им подобными элементами.

По мере того как чернила циркулируют по этой системе, они в результате испарения растворителя имеют тенденцию сгущаться, что особенно касается циркулирующих чернил, которые уже контактировали с воздухом при своем прохождении через выпускную насадку и желоб. Для того чтобы компенсировать это явление, в чернила по мере необходимости подается "свежий" растворитель из сменного картриджа растворителя, чтобы поддерживать вязкость чернил в заданных пределах. Этот растворитель, кроме того, может быть использован для споласкивания в цикле чистки компонентов печатающей головки, таких как выпускная насадка и желоб. Для подачи растворителя из картриджа сменного растворителя по подающей трубке может быть использован насос пополнения растворителя.

Следовательно, типичный принтер с непрерывной подачей чернил имеет как сменный контейнер чернил, так и сменный контейнер растворителя, или картридж. Соответствующим образом, каждый контейнер имеет отверстие, через которое производится выдача соответствующей жидкости - чернил или растворителя. Отверстие для каждого контейнера связано - через непроницаемое для текучей среды средство - с насосной системой, выполненной с возможностью выдачи жидкости из этого контейнера в резервуар. В данном описании оба контейнера - сменный контейнер чернил и сменный контейнер растворителя - называются контейнерами или картриджами.

Желательно обеспечить простой способ слежения за количеством чернил или растворителя, остающегося в контейнере для принтера. Это необходимо, потому что такое слежение позволяет оператору принтера в нужное время планировать смену контейнера, тогда, когда принтер не используется, не прерывая работу принтера.

Кроме того, может быть необходимо сменить тип чернил или тип растворителя принтера до того, как контейнеры чернил или растворителя станут пустыми (например, потому что необходимы чернила другого цвета или типа). Желательно, чтобы можно было иметь возможность повторно вставить такие частично использованные контейнеры в принтер в более позднее время, чтобы при этом чернила или растворитель не расходовались впустую. Желательно также, чтобы можно было знать количество жидкости, остающейся в частично использованных контейнерах, когда их собираются повторно использовать - либо с принтером, из которого они были извлечены, будучи частично заполненными, либо с другим совместимым принтером.

Настоящее изобретение не обязательно ограничено областью печатающих устройств, но может применяться и в других областях, где используются сменные жидкостные контейнеры, например в краскораспылительных устройствах, или даже использоваться в области медицины, например в аппаратах дозировки лекарственных средств.

В первом аспекте настоящее изобретение представляет контейнер для хранения и выдачи жидкости, содержащий резервуар со стенками, заключающими внутреннее пространство, имеющее переменный объем для хранения жидкости и выпускное отверстие для выдачи упомянутой жидкости, в котором этот резервуар выполнен с возможностью поддержания уменьшенного давления внутреннего пространства, в силу чего разность равновесного давления между внутренним пространством и окружающей атмосферой по мере выдачи жидкости увеличивается по существу монотонно по величине, при этом указанное выпускное отверстие выполнено с возможностью выдачи жидкости, когда вытягивающее давление с внешней стороны этого выпускного отверстия становится меньше, чем равновесное давление внутреннего пространства, и указанное выпускное отверстие выполнено с возможностью предотвращения впуска воздуха снаружи резервуара во внутреннее пространство по мере выдачи жидкости.

Контейнер, соответственно, является сменным контейнером для хранения и выдачи чернил или растворителя для использования в принтере, то есть в принтерном устройстве или аппарате.

Допускается, что принтер является струйным принтером, в частности струйным принтером с непрерывной подачей чернил. Жидкость может быть чернилами, такими как чернила на основе красителя или чернила на основе пигмента, или же может быть растворителем, пригодным для использования в качестве разбавителя для чернил или для чистки или промывки трубок подачи жидкости принтера.

Резервуар контейнера выполнен с возможностью поддерживания уменьшенного равновесного давления внутреннего пространства, в силу чего величина разности давления между внутренним пространством и окружающей атмосферой увеличивается по существу монотонно по мере уменьшения переменного объема внутреннего пространства по мере выдачи жидкости. Это уменьшение есть уменьшение давления по сравнению с окружающим атмосферным давлением. Другими словами, давление во внутреннем пространстве сначала, при первом заполнении резервуара, обычно будет равняться атмосферному давлению. По мере выдачи жидкости давление внутреннего пространства резервуара, а также находящейся в нем жидкости будет иметь равновесное значение, которое меньше, чем атмосферное давление, и это равновесное значение давления во внутреннем пространстве по мере того, как из этого внутреннего пространства будет выдаваться все больше жидкости, будет продолжать становиться все меньше. Жидкости являются несжимаемыми, и поэтому, как правило, когда жидкость полностью выдана из замкнутого внутреннего пространства, она должна быть либо замещена другой текучей средой, типично, газом, обычно - воздухом, либо объем этого замкнутого пространства должен быть уменьшен для того, чтобы скомпенсировать потерю жидкости. Если резервуар, заключающий внутреннее пространство, является жестким, то для того чтобы жидкость могла из него удаляться, в него должен поступать газ. Если резервуар упруго или пластично, как, например, тюбик зубной пасты, деформируется, то выход жидкости приводит к тому, что атмосферное давление, окружающее тюбик, сдавливает резервуар таким образом, что внутреннее пространство уменьшается для компенсации потери жидкости. В целях настоящего изобретения резервуар контейнера выполнен таким, что он будет деформироваться, чтобы дать возможность внутреннему пространству уменьшиться для компенсации потери жидкости, выданной через выпускное отверстие, но деформация резервуара ведет к уменьшению давления внутри внутреннего пространства. Если из внутреннего пространства через это выпускное отверстие необходимо выпустить или выдать больше жидкости, то будет необходимо уменьшить давление с внешней стороны выпускного отверстия до величины, которая меньше, чем равновесное давление во внутреннем пространстве резервуара, после чего жидкость сможет вытекать через это отверстие. Это, в свою очередь, ведет к дальнейшему уменьшению внутреннего объема резервуара и еще меньшему давлению внутри внутреннего пространства.

Стенки резервуара выполнены так, что они в состоянии выдержать разность давления между давлением во внутреннем пространстве и давлением окружающей атмосферы.

По мере того как жидкость выдается из внутреннего пространства резервуара через выпускное отверстие, величина давления, которое требуется приложить к этому отверстию для того, чтобы высосать жидкость через это отверстие, будет уменьшаться по существу монотонно по мере опустошения резервуара.

Для любого конкретного контейнера в соответствии с настоящим изобретением будет существовать соотношение между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для обеспечения выдачи жидкости, и объемом внутреннего пространства. Посредством этого соотношения и измерением минимального вытягивающего давления, необходимого для обеспечения выдачи жидкости через выпускное отверстие картриджа, можно получить объем, остающийся во внутреннем пространстве резервуара, и, следовательно, сделать заключение относительно объема остающейся в контейнере жидкости.

Следовательно, вторым аспектом настоящего изобретения является способ измерения объема жидкости в контейнере, содержащий следующие этапы:

i) обеспечение контейнера для хранения и выдачи жидкости, содержащего резервуар со стенками, заключающими внутреннее пространство, имеющее переменный объем для хранения жидкости, и выпускное отверстие для выдачи упомянутой жидкости;

ii) подсоединение выпускного отверстия ко впускному отверстию насосного средства принтера посредством непроницаемого соединения для текучей субстанции;

iii) управление насосным средством для создания вытягивающего давления с внешней стороны этого выпускного отверстия;

iv) измерение минимального вытягивающего давления, необходимого для обеспечения выдачи жидкости через это выпускное отверстие; и

v) определение объема жидкости по измеренному минимальному вытягивающему давлению.

Обычно объем жидкости определяется по известному соотношению между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для обеспечения выдачи жидкости, и объемом внутреннего пространства.

Этот способ особенно полезен для измерения объема жидкости в сменном контейнере, установленном в принтере, таком как струйный принтер или струйный принтер с непрерывной подачей чернил.

Следовательно, третьим аспектом настоящего изобретения является струйный принтер, имеющий съемно установленный в нем контейнер и насосное средство, при этом контейнер содержит объем жидкости, по существу заполняющий объем внутреннего пространства резервуара контейнера, и имеет выпускное отверстие резервуара, подсоединенное к впускному отверстию насосного средства струйного принтера посредством непроницаемого для жидкости соединения, при этом насосное средство выполнено с возможностью создания вытягивающего давления с внешней стороны выпускного отверстия резервуара, а струйный принтер дополнительно содержит средство измерения давления для измерения вытягивающего давления и средство управления для определения объема жидкости во внутреннем пространстве резервуара контейнера по минимальному вытягивающему давлению, измеренному этим средством измерения давления.

Контейнер может быть выполнен в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения.

Струйный принтер согласно третьему аспекту настоящего изобретения является, соответственно, струйным принтером с непрерывной подачей чернил.

Предпочтительные признаки и варианты осуществления изобретения, в том виде, как они подробно описаны в следующем описании, в зависимости от их соответствия относятся к первому, второму и третьему объектам настоящего изобретения.

Изобретение основано на следующих физических принципах. Если на напряженную поверхность не действует никакая нормальная к ней сила, то эта поверхность будет оставаться плоской. Если давление с одной стороны этой поверхности отличается от давления с другой стороны, то разность давлений дает нормально действующую силу. Чтобы восстановилось равновесие, силы напряжения в напряженной поверхности должны нейтрализовать силу, обусловленную давлением, и это приводит к тому, что эта поверхность становится искривленной. Наверное, наиболее известным приложением этого принципа является детский воздушный шар, в котором давление газа внутри шара больше, чем атмосферное давление вне шара, при этом разность давлений компенсируется напряжением в искривленной эластичной поверхности шара. Давление, в общем, является большим на вогнутой стороне напряженной поверхности, когда начальная ненапряженная поверхность плоская. Однако если начальная ненапряженная поверхность изначально вогнутая, когда давление на каждой из сторон одно и то же, то уменьшение давления с вогнутой стороны поверхности может привести к тому, что она останется вогнутой, но будет иметь больший радиус кривизны, поскольку в этой поверхности возникло напряжение для восстановления равновесия.

Соответственно, резервуар контейнера содержит прочный корпус и одну или большее количество эластично деформируемых секций. Например, подходящим резервуаром могла бы быть резиновая мембрана, такая как шар, натянутая на жесткий остов в форме прямоугольного параллелепипеда с клапанным отверстием в шаре, образующим выпускное отверстие. По мере выпуска жидкости из резервуара через клапанное отверстие резиновая мембрана становится выпуклой в направлении внутреннего пространства, приводя к возникновению разности равновесного давления между внутренним пространством и внешней стороной резервуара (внешняя сторона резервуара будет под атмосферным давлением, которое остается относительно постоянным). Если атмосферное давление равно Р, а давление во внутреннем пространстве составляет Р₁ , где Р₁<Р, то тогда давление, необходимое для того, чтобы вытянуть жидкость через клапанное отверстие, будет P_w, где P_w<Р₁. Эта разность давлений (уменьшение давления) будет возрастать по величине по существу монотонно, по мере того как из резервуара выходит все большее количество жидкости. Под "по существу монотонным возрастанием" имеется в виду, что уменьшение объема жидкости обычно приводит к увеличению величины разности давления, хотя могут быть допустимы небольшие отклонения от такого поведения (скажем, не более чем 10% от величины разности давления, прежде чем уменьшение продолжается, предпочтительно, не более чем 5%, более предпочтительно, не более чем 1%) при условии общей тенденции увеличения величины разности давления по мере уменьшения объема жидкости.

Под "жестким" имеется в виду, что корпус существенно не деформируется, когда разность давления между внутренним пространством резервуара и внешней стороной доходит до 50 кПа, предпочтительно, до 70 кПа.

Предпочтительно, жесткий корпус резервуара образован ребрами, соединяющими стенки резервуара, и по меньшей мере одна стенка является эластично деформируемой таким образом, что в по меньшей мере одной деформируемой стенке может возникнуть напряжение при уменьшении объема внутреннего пространства по мере выдачи из него жидкости. Допустимо, если все стенки резервуара являются эластично деформируемыми. Угол между стенками в том месте, где они соединяются по своим краям, придает этим ребрам жесткость.

Стенки, предпочтительно, формируют резервуар в виде коробки, содержащий две противоположные между собой лицевые стенки подобной формы, соединенные по своим периметрам боковыми стенками, ширина которых по существу перпендикулярна противолежащим между собой параллельным сторонам. Допустимо, если боковые стенки имеют ширину, которая меньше чем 30% меньшей ширины противолежащих между собой параллельных лицевых стенок, предпочтительно, меньше чем 20%. Это позволяет противолежащим между собой лицевым стенкам «мягко» деформироваться в направлении друг друга по мере сокращения внутреннего пространства при выдаче жидкости. Соответственно, противолежащие между собой лицевые стенки по существу взаимно параллельны.

Допускается, чтобы эти стенки были выполнены из полиэтилена высокой плотности. Для стенок может быть использован любой подходящий эластичный материал. Для того чтобы резервуар мог быть снова наполнен, в нем не должно быть никакой постоянной остаточной деформации, даже когда давление во внутреннем пространстве было бы уменьшено до 50 кПа, более предпочтительно, до 40 мПа или, более предпочтительно, до 20 мПа или более. Атмосферное давление составляет около 100 кПа, или 1 бар.

Резервуар может быть выполнен из термопластичного материала, допустимо, - формовкой дутьем. Допустимо, чтобы резервуар и выпускное отверстие могли бы быть сформированы как элементы, выполненные формовкой дутьем.

Контейнер может быть просто резервуаром с выпускным отверстием, но, допустимо, они могут быть снабжены твердой крышкой для облегчения обращения с ними.

Соотношение между объемом внутреннего пространства резервуара и вытягивающим давлением P_w , необходимым для выдачи жидкости через выпускное отверстие, будет зависеть от формы, материалов, толщины, модуля Юнга и т.д. материалов резервуара. Это соотношение может быть вычислено, но, предпочтительно, измерено экспериментально для каждой конкретной конструкции резервуара. Это может быть легко сделано, например, в соответствии со следующими этапами:

i) обеспечение контейнера с внутренним пространством, заполненным известным объемом жидкости, и с таким же давлением, что и внешнее атмосферное давление;

ii) подсоединение выпускного отверстия к раздаточной трубке;

iii) уменьшение объема жидкости через выпускное отверстие с помощью насоса, присоединенного к раздаточной трубке;

iv) измерение объема удаленной жидкости (например, взвешиванием или объемными измерениями) и соответствующего давления P_w в раздаточной трубке (например, с помощью манометра, такого как датчик давления);

v) вычисление объема жидкости, остающейся в резервуаре;

vi) повторение этапов от (iii) до (iv) для получения соотношения между объемом остающейся жидкости и вытягивающим давлением P_w.

Для того чтобы реализовать способ в соответствии с настоящим изобретением, информация относительно соотношения между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для обеспечения выдачи жидкости, и объемом внутреннего пространства может сообщаться с каждым контейнером. Предпочтительно, если бы контейнеры могли бы быть выполнены в соответствии с идентичными производственными спецификациями так, чтобы с учетом производственных допусков все контейнеры имели одно и то же соотношение между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для обеспечения выдачи жидкости, и объемом внутреннего пространства, сообщаемым с каждым контейнером.

Использование контейнера по настоящему изобретению далее описывается со ссылками на струйный принтер с непрерывной подачей чернил, но подобный способ использования мог бы быть применен и в других устройствах.

Когда контейнер используется с таким устройством, как принтер, он прикреплен к принтеру, при этом выпускное отверстие контейнера связано с выпускной жидкостной трубкой непроницаемым для текучей среды соединением, а текучая среда будет вытягиваться из контейнера через выпускное отверстие, например, насосом пополнения, управляемым средством управления принтера. Жидкость будет подаваться насосом в емкость хранения чернил принтера, откуда она может быть направлена к печатающей головке. Обычно средство управления принтера содержит программное обеспечение, при этом программа, определяющая работу принтера, исполняется микропроцессорным чипом. Минимальное вытягивающее давление, необходимое для обеспечения выдачи жидкости через выпускное отверстие, может быть измерено, например, с помощью манометра или датчика-преобразователя, расположенного между насосом пополнения и выпускным отверстием контейнера. После этого средство управления может использовать соотношение между измеренным вытягивающим давлением P_w и объемом внутреннего пространства резервуара для того, чтобы вычислить объем жидкости, остающейся в контейнере. Другой способ измерения давления средством непрямого измерения заключается в измерении мощности, необходимой для работы насоса пополнения, когда он вытягивает жидкость из резервуара, и использовании известного соотношения между входной мощностью насоса и давлением, созданным этим насосом, для получения или вычисления минимального вытягивающего давления P_w.

Вычисленное значение объема жидкости, остающейся в контейнере, может быть использовано различными способами. Например, оно может быть выведено на средство отображения, или оно может быть использовано для генерирования предупредительного сигнала оператору о том, что необходимо будет произвести пополнение жидкости, когда вычисленное значение этого объема окажется ниже определенного уровня.

Для того чтобы настоящее изобретение работало надежно, очевидно, что необходимо исключить просачивание во внутреннее пространство резервуара вслед за выдачей жидкости такой текучей среды, как воздух. Это достигается оснащением выпускного отверстия контейнера непроницаемым для текучей среды уплотнением, которое не позволяет текучей субстанции входить во внутреннее пространство снаружи. Выпускное отверстие выполнено соответствующим образом с возможностью стыковки с разъемом устройства, с которым этот контейнер будет использоваться, таким образом, чтобы образовалось соединение, непроницаемое для текучей среды. Для этого может быть использована конструкция любого разъема, непроницаемого для текучей среды, такая как любая из хорошо известных в области гидравлических соединений.

Одной из подходящих конструкций для управления выдачей жидкости, исключающей прохождение воздуха во внутреннее пространство резервуара, является конструкция, при которой выпускное отверстие оснащено самоуплотняющейся мембраной, через которую при работе сменного картриджа проходит полая трубка или игла. Через эту полую трубку жидкость может вытягиваться насосом, к которому эта полая трубка подсоединена через непроницаемый для текучей среды разъем. Когда контейнер снимается с устройства, вместе с которым он используется, отверстие в мембране само себя закрывает, предотвращая поступление текучей среды, такой как воздух, во внутреннее пространство резервуара. Подходящим материалом для такой мембраны является силиконовый каучук или бутилкаучук, предпочтительно, имеющий фторопластовое покрытие.

Другой подходящей конструкцией для выпускного отверстия является клапан, который выполнен таким образом, чтобы оставаться закрытым для пропускания текучей среды, когда давление со стороны резервуара клапана ниже, чем давление с внешней стороны клапана, и чтобы открываться для пропускания текучей среды, когда давление с внешней стороны клапана ниже, чем давление с внутренней стороны клапана. Подходящим клапаном мог бы быть откидной клапан, створчатый или диафрагменный клапан. При работе контейнера внешняя сторона клапана образует через трубку канал связи текучей среды с насосом, так что когда давление в трубке посредством насоса понижено до величины, меньшей, чем давление во внутреннем пространстве резервуара, жидкость выдается через этот клапан. Когда контейнер отсоединен от непроницаемого для текучей среды разъема с насосом, давление с внешней стороны клапана возрастет до атмосферного давления, закрывая клапан для пропускания текучей среды и предотвращая поступление воздуха во внутреннее пространство резервуара.

Настоящее изобретение будет работать даже при наличии во внутреннем пространстве резервуара небольшого количества газа, такого как воздух, но это небольшое количество должно составлять менее чем 10% от начального объема жидкости, предпочтительно, менее чем 5%, более предпочтительно, менее чем 1%. Это то, что имеется в виду под утверждением, что жидкость по существу заполняет внутреннее пространство резервуара. Работа способа по настоящему изобретению должна быть такой, чтобы давление во внутреннем пространстве резервуара не опускалось ниже равновесного давления пара жидкости при рабочей температуре. Это приводило бы к образованию во внутреннем пространстве резервуара пара, и удаление жидкости из внутреннего пространства при данной температуре больше не приводило бы к уменьшению давления в этом внутреннем пространстве.

Контейнер, предпочтительно, содержит электронное запоминающее средство для хранения соотношения между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для выдачи жидкости, и объемом внутреннего пространства контейнера, в результате чего это соотношение может быть считано из этого электронного запоминающего средства.

Средство управления для устройства, такого как принтер, использующего контейнер, выполнено соответствующим образом с возможностью считывания информации с электронного средства хранения информации контейнера. Например, когда контейнер установлен на своем месте на таком устройстве, электрические контакты электронного средства хранения информации могут быть приведены в состояние физического контакта с электрическими выводами, связанными со средством управления, тем самым средство управления может получить доступ и считать данные с электронного средства хранения информации.

Измеренный объем жидкости, будучи вычисленным, например, средством управления, может быть записан на электронное средство хранения информации, и тем самым объем жидкости, остающейся в контейнере, можно отслеживать считыванием его с электронного средства хранения информации. Это имеет то преимущество, что если контейнер отсоединен от принтера, когда в нем все еще остается жидкость, количество жидкости, остающейся в контейнере, может быть непосредственно считано с электронного средства хранения информации, без необходимости измерения минимального вытягивающего давления, необходимого для выдачи жидкости через выпускное отверстие резервуара. На электронном средстве хранения информации может храниться и другая информация, например сколько раз производилось заполнение контейнера. Такие данные могут быть использованы для вывода контейнера из эксплуатации по истечении максимального установленного количества заполнений. Для того чтобы предотвратить незаконное заполнение контейнера, выведенного из эксплуатации, такая информация может храниться таким образом, чтобы после того, как контейнер был выведен из эксплуатации, ее невозможно было бы переписать или стереть (например, использованием памяти с одноразовой записью).

Теперь будут описаны конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, только посредством примера, со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг. 1 представляет собой перспективное изображение сменного картриджа в соответствии с настоящим изобретением, с пространственным разделением элементов;

фиг. 2 представляет собой условную схему принтера с непрерывной подачей чернил, оснащенного сменным картриджем, который является контейнером в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 3 представляет собой поперечное сечение резервуара сменного картриджа, показанного на фиг. 2, по линии А-А, при этом фиг. 3А показывает резервуар, когда он заполнен жидкостью, и фиг. 3В показывает резервуар, когда он заполнен жидкостью частично;

фиг. 4 представляет собой график, показывающий соотношение между минимальным давлением, необходимым для выдачи жидкости, измеренным на выходе выпускного отверстия, и объемом жидкости, остающейся во внутреннем пространстве резервуара примерного сменного картриджа в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 1 сменный картридж 2, который представляет собой контейнер в соответствии с настоящим изобретением, показан вместе с резервуаром 1, который помещен в жесткую защитную камеру 8. Защитная камера 8 имеет отверстия, так что наружная сторона резервуара 1 все время находится под атмосферным давлением. Резервуар имеет выпускное отверстие 3, обеспечивающее проход между внутренним и внешним пространствами резервуара. Выпускное отверстие оснащено мембранным уплотнением 4. Резервуар выполнен в виде двух параллельных противоположных лицевых стенок 5, соединенных по их периметру торцевыми стенками 6. В качестве части жесткой защитной камеры предусмотрено электронное запоминающее устройство, выполненное в виде интегральной схемы 7, оснащенное электрическими контактами 8а.

Как показано на фиг. 2, к принтеру 9 прикреплен сменный картридж 2 с мембранным уплотнением 4 на выпускном отверстии 3, соединенном с установленным на принтере 9 разъемом 10, непроницаемым для текучей среды. Чернила 20 заполняют внутреннее пространство резервуара 1. Мембранную пробку 4 протыкает полая трубка (не показана), образующая сообщение по текучей среде между внутренним пространством резервуара 1 и подающей трубкой 11. Электронное запоминающее устройство 7 посредством электрических контактов 8а находится в электрическом контакте с расположенной на принтере 9 контактной колодкой 12. Контактная колодка 12 электрически соединена с системой управления (не показана) принтера 9. Предусмотрен также манометр 13, который находится в сообщении по текучей среде с трубкой выдачи, как и насос 14. Выпускная трубка 15 насоса питает емкость 16 чернил, содержащую чернила 21, а трубка 17 для опорожнения емкости подсоединена к насосу 18 печатающей головки, выход которого соединен с подающей трубкой 19 печатающей головки.

Во время работы насос 14 уменьшает давление в подающей трубке 11 до тех пор, пока давление в подающей трубке 11 не станет ниже, чем давление во внутреннем пространстве резервуара 1. Это приводит к тому, что жидкость 20 выдается из резервуара 1 через подающую трубку 11, через насос 14 и через выпускную трубку 15 насоса и соединяется с чернилами 21 в емкости 16. Манометр 13 измеряет минимальное вытягивающее давление в подающей трубке 11, необходимое для выхода чернил 20, и посылает этот замер в систему управления (не показана) принтера 9. Из электронного запоминающего устройства 7 система управления (не показана) через контактную колодку 12 и электрические контакты 8а на электронном запоминающем устройстве 7 считывает информацию, касающуюся соотношения между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для разрешения на выдачу жидкости, и объемом внутреннего пространства 20.

Система управления использует минимальное вытягивающее давление, которое измерено манометром 13, и соотношение, считанное из электронного запоминающего устройства 7, для того, чтобы вычислить и вывести на средство отображения (не показано) объем чернил 20, остающийся во внутреннем пространстве резервуара 1.

На фиг. 3 показано поперечное сечение резервуара 1 по линии А-А на фиг. 2. Фиг. 3А показывает поперечное сечение резервуара, когда резервуар 1 заполнен жидкостью и давление во внутреннем пространстве резервуара 1 такое же, что и окружающее атмосферное давление. На фиг. 3В давление во внутреннем пространстве резервуара было уменьшено отбором из резервуара жидкости. Для того чтобы восстановить равновесие, лицевая стенка 5 и торцевые стенки 6 стали вогнутыми относительно внешнего пространства резервуара и находятся под напряжением, при этом сила, возникающая вследствие напряжения в искривленных стенках, уравновешивает разность давлений между внутренним и внешним (которое находится под атмосферным давлением) пространствами резервуара.

Графики на фиг. 4 иллюстрируют соотношение между внутренним давлением и объемом жидкости в картриджах вышеописанного типа. Минимальное давление выражается в уровне вакуума в барах, так что, например, уровень вакуума в -0,4 соответствует давлению, на 0,4 бара меньшему, чем окружающее давление в 1 бар, то есть соответствует давлению около 0,6 бара на выходном отверстии и, следовательно, во внутреннем пространстве. Графики приведены для трех различных картриджей, В4, В5 и В6, изготовленных в соответствии с одними и теми же характеристиками, которые были подробно указаны выше.

Можно видеть, что уменьшение давления по мере уменьшения объема (наклон кривых) круче, когда картридж почти пустой. Можно также видеть, что по мере уменьшения остаточного объема давление уменьшается по существу монотонно. В картридже В4 при определенных объемах происходит небольшое увеличение давления, но сохраняется общая тенденция монотонного уменьшения давления в соответствии с монотонным увеличением величины уменьшения давления от окружающего давления.

Следует заметить, что в вышеприведенное подробное описание варианта исполнения могут быть внесены многочисленные изменения, находящиеся в пределах объема изобретения, указанного в пунктах формулы изобретения. Например, жидкость в сменном картридже может быть растворителем, а не красителем, или вместо мембранного уплотнения может быть установлено клапанное устройство. Например, информация, касающаяся соотношения между минимальным вытягивающим давлением, необходимым для выдачи жидкости, и объемом внутреннего пространства 20, могла бы храниться в системе управления, а не считываться из электронного запоминающего устройства, являющегося частью сменного картриджа.

Описанные и проиллюстрированные варианты осуществления следует рассматривать как примерные и не имеющие ограничительного характера, следует также понимать, что были показаны и описаны только предпочтительные варианты осуществления и что защита требуется для всех изменений и модификаций, которые соответствуют объему изобретения в том виде, как он определен в пунктах формулы изобретения. Следует также понимать, что в то время как использование в описании таких выражений, как "предпочтительный", "предпочтительно", "более предпочтительно" предполагает, что описанный таким образом признак может быть желателен, тем не менее, он может быть не необходим, и варианты осуществления без такого признака могут считаться соответствующими объему изобретения в том виде, как он определен в приложенных пунктах формулы изобретения. Что касается пунктов формулы изобретения, предполагается, что слова, определяющие множественность, а также выражения "по меньшей мере один" или "по меньшей мере одна часть", используемые перед каким-либо признаком, не предназначены для ограничения данного пункта только одним таким признаком, если в формуле изобретения не указано иное. При использовании выражений "по меньшей мере часть" и/или "часть" элемент может включать в себя часть или весь элемент, если специально не оговорено иное.