CN102442074B

CN102442074B - 墨水盒和使用墨水盒的记录设备

Info

Publication number: CN102442074B
Application number: CN201110306654.3A
Authority: CN
Inventors: 蔵圭司
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: US20120081480A1; EP2436525B1; JP2012091508A; CN102442074A; JP5796443B2; US8602540B2; EP2436525A1

Abstract

一种墨水盒和使用墨水盒的记录设备，该墨水盒包括：被构造为在其中存储墨水的墨水腔室；基板，基板具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，该第二表面形成有空的凹部；和热电部件，热电部件被安装在基板的第一表面上并且经由基板与空的凹部相对。

Description

墨水盒和使用墨水盒的记录设备

技术领域

本发明涉及一种墨水盒和一种设置有用于在其中容纳墨水盒的盒容纳部件的记录设备。

背景技术

众所周知的喷墨式记录设备被构造为通过在记录介质上喷射墨滴而在记录介质上形成(记录)图像。这种记录设备设置有盒容纳部件。墨水盒能够被插入盒容纳部件中并且能够从其中移除。

通常，墨水盒在其中存储诸如黑色、青色、洋红色和黄色的特定颜色的墨水。即，每一个墨水盒携带颜色方面的特定信息。在记录设备设置有多个墨水盒容纳部件的情形中，可以存在以下可能性，即，用于黑色的墨水盒由于疏忽而被安装在用于容纳用于青色的墨水盒的盒容纳部件中。

已经提出一种能够检测墨水盒的错误安装的记录设备。该记录设备能够通过读取存储在附于每一个墨水盒的IC芯片中的单个标识来确定安装的墨水盒的类型。已提出的另一种记录设备能够通过检测附于每一个墨水盒的电阻器的值来检测安装的墨水盒的类型从而检测墨水盒的错误安装(例如日本专利申请公开No.H06-262771)。

已经提出了设置有检测单元的另一种类型的记录设备，其中该检测单元使用光斩波器来检测墨水盒中的墨水的剩余量。用于该记录设备的墨水盒设置有使得在光电二极管上入射的光的强度能够根据规定位置处是否存在墨水而改变的棱镜或者传感器臂(例如日本专利申请公开No.2005-125738)。该记录设备能够通过检测从光斩波器输出的电压来确定墨水的剩余量是否小于规定量。

然而，在上述识别的墨水盒中设置棱镜或者传感器臂导致复杂的机械构造。此外，因为电阻器或者IC芯片需要附于每一个墨水盒，所以不仅每一个盒需要复杂的构造，而且每一个墨水盒的生产成本也将会不可避免地增加。

发明内容

鉴于前述，本发明的一个目的在于提供一种墨水盒和一种使用该墨水盒的记录设备，其中采用了使用热电部件的新的类型的机构来检测墨水盒的类型和在墨水盒中的墨水的剩余量。

为了实现以上和其它目的，本发明提供一种墨水盒，该墨水盒包括：被构造为在其中存储墨水的墨水腔室、基板和热电部件。基板具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，该第二表面形成有空的凹部。热电部件被安装在基板的第一表面上并且经由基板与空的凹部相对。

优选地，该墨水盒进一步包括被构造为施加热的加热器。热电部件被构造为响应于从加热器施加或者在热电部件中保存的热的量输出指示墨水腔室中的墨水量的第一信号。

优选地，加热器是电阻器。热电部件被构造为响应于从电阻器施加或者在热电部件中保存的热的量输出第一电信号。

优选地，热电部件具有下述形状，该形状具有180度的角度的旋转对称性。空的凹部形成为与热电部件的形状彼此类似的形状。

优选地，空的凹部在第二表面上提供第一区域和围绕第一区域的第二区域，并且热电部件被安装在第一表面上，使得热电部件与第一区域相对并且被固定到第二区域。

优选地，基板由金属形成并且热电部件包括与金属基板相对的电极。响应于施加到热电部件的热的量，在电极和金属基板之间形成电压，并且热电部件基于该电压输出指示墨水腔室中的墨水量的第一信号。

根据本发明的另一个方面，提供一种记录设备，其设置有控制器和能够在其中安装墨水盒的盒容纳部。该墨水盒包括：被构造为在其中存储墨水的墨水腔室、基板和热电部件。基板具有第一表面和与第一表面相对的第二表面，该第二表面形成有空的凹部。热电部件被安装在基板的第一表面上并且经由基板与空的凹部相对。热电部件被构造为响应于施加到热电部件或者在热电部件中保存的热的量输出第一信号。控制器被构造为当墨水盒被安装在盒容纳部中时基于从热电部件输出的第一信号确定墨水腔室中的墨水量是否少于规定量。

优选地，热电部件具有预定的静电电容并且进一步被构造为向记录设备输出指示预定静电电容的第二信号。控制器进一步被构造为基于从热电部件输出的第二信号确定安装墨水盒的类型。

附图说明

在图中：

图1是根据本发明的实施例的记录设备的示意性截面视图，其中根据实施例的墨水盒被容纳在记录设备的盒安装部中；

图2是根据实施例的墨水盒的示意性透视图，该墨水盒包括根据实施例的传感器芯片；

图3是根据实施例的传感器芯片的示意性透视图，该传感器芯片包括热电部件和传感器板；

图4是沿图2中的面III-III截取的根据实施例的墨水盒的部分放大垂直截面视图；

图5是图4的部分放大视图，示出热电部件如何被固定到根据实施例的传感器板；

图6是当实施例的墨水盒被安装在根据实施例的记录设备中时构造的检测配置的电路图，其中电路由第一检测电路(RC电路)和第二检测电路构成；

图7是当实施例的墨水盒被安装在根据实施例的记录设备中时构造的检测配置的另一电路图，其中电路由另一第一检测电路(振荡电路)和第二检测电路构成；

图8是示出根据实施例的记录设备的内部控制系统的框图；

图9A是为使用图6的第一检测电路检测热电部件的静电电容执行的处理的流程图；

图9B是示出图9A的检测处理过程中每一个热电部件如何根据其静电电容而充电的曲线图；

图10A是为使用图7的第一检测电路检测热电部件的静电电容执行的处理的流程图；

图10B是示出图10A的检测处理过程中根据其静电电容从每一个热电部件输出哪种频率脉冲的说明性视图；并且

图11是为使用放大器电路检测墨水盒中的墨水的剩余量执行的处理的流程图。

具体实施方式

将参考图1到6描述根据本发明的实施例的墨水盒60和其中能够以可拆卸方式安装墨水盒60的记录设备1。

首先，将参考图1描述记录设备1的总体构造。

记录设备1包括其中设置打印单元16、片材进给盒15和排纸托盘17的壳体(未示出)。片材进给盒15在其中容纳处于堆叠状态的记录介质14。打印单元16用于在从片材进给盒15传送的每一记录介质14上形成图像。形成图像的记录介质14然后被排放到排纸托盘17上。

记录设备1还包括用于控制记录设备1的各种操作的控制器81(见图8)。如将在以后描述的，控制器81还用于检测安装的墨水盒60的类型和墨水的剩余量。如在这里使用的术语“类型”旨在表示例如在墨水盒60中包含何种墨水。因此，在本实施例中，青色墨水盒60和黑色墨水盒60被视为不同类型的墨水盒。替代地，存储同一颜色的但是由不同颜色材料制成的墨水的墨水盒60可以被视为不同类型的墨水盒。

打印单元16包括传送部30、记录头20、盒容纳部40和驱动部(未示出)。

传送部30被构造为传送在片材进给盒15中容纳的记录介质14。传送部30包括片材进给辊32、传送辊对33、压板35和排纸辊对34。片材进给辊32被构造为向片材传送路径31传送在片材进给盒15中堆叠的记录介质14。传送辊对33和排纸辊对34被构造为传送由片材进给辊32传送的记录介质14。压板35位于片材传送路径31中传送辊对33和排纸辊对34之间，如图1中所示。

传送辊对33由驱动辊33A和随动辊33B构成。排纸辊对34由驱动排纸辊34A和随动排纸辊34B构成。驱动辊33A和驱动排纸辊34A由驱动部(未示出)驱动，并且随动辊33B和随动排纸辊34B被构造为分别随着驱动辊33A和驱动排纸辊34A的旋转而旋转。记录介质14由传送辊对33和排纸辊对34中的至少之一在压板35上传送。

记录头20位于压板35上方。记录头20包括多个副箱21、多个喷嘴22和多个压电元件23(参见图5)。

每一个副箱21用于暂时地存储从相应的墨水盒60供应的墨水。在每一个副箱21中存储的墨水然后被供应到多个喷嘴22。

每一个喷嘴22具有面向位于下面的压板35的墨水排出口(未示出)。响应于打印数据，压电元件23选择性地变形从而相应的喷嘴22能够从其朝向在压板35上传送的记录介质14喷射墨水。在本实施例中，控制器81控制是否致动压电元件23以从喷嘴22喷射墨水。控制器81可以替代地采用加热器以产生用于在墨水中产生气泡从而从喷嘴22喷射墨水的热。

记录头20被支撑到支架(未示出)。这个支架被构造为在垂直于记录介质14的传送方向(在图1中左右方向)以及记录设备1的高度方向(在图1中竖直方向)的方向，即在垂直于图1的纸张的方向上移动。支架由驱动部(未示出)驱动。由于记录头20相对于传送部30传送到压板35的记录介质14的运动使得图像能够记录在记录介质14的整个表面上。

驱动部(未示出)包括多个电机19(图8)和用于向传送部30等等传送电机19的驱动力的驱动力传送机构(未示出)。电机19由电机驱动电路85(也参见图8)驱动，如将以后描述的。

控制器81被构造为控制记录头20和支架的运动。控制器81控制记录介质14间歇地在压板35上移动。在记录介质14在压板35上停止移动时，控制器81控制记录头20将墨滴喷射到静止的记录介质14上以在记录介质14上记录图像。控制器81控制电机19旋转排纸辊对34以便于将记录有图像的记录介质14排出到排纸托盘17上。

如在图1中所示，盒容纳部40具有平行六面体盒形壳体。该壳体具有通过其能够插入墨水盒60的一个开口表面。盖(未示出)可移动地设置在盒容纳部40处以打开和关闭开口表面。壳体具有通过多个分隔壁划分为较小空间的内部空间。盒容纳部40在其中容纳墨水盒60，每一个墨水盒60均存储青色、洋红色、黄色和黑色颜色之一的墨水。

盒容纳部40包括用于向记录头20供应在每一个墨水盒60中存储的墨水的墨水管43、用于在每一个墨水盒60和盒容纳部40之间实现电连接的一对第一电接口44和一对第三电接口45。

下面，将参考图2到5描述根据该实施例的墨水盒60的详细构造。

墨水盒60包括在其中限定用于存储墨水的墨水腔室(未示出)的盒壳体61、和传感器芯片70，其输出用于检测墨水盒60的墨水的颜色(类型)和剩余量。

如在图2中所示，盒壳体61具有扁平长方体形状，其厚度短于其深度和高度。例如，通过将膜附着到框架形成盒壳体61。当被安装在盒容纳部40中时，墨水盒60被保持在图2中所示的安装位置中。

在下文中，在假设记录设备10处于安装位置的情况下，在本说明书中使用术语“向上”、“向下”、“上”、“下”、“以上”、“以下”、“下面”等。盒壳体61具有宽度方向7上的厚度、深度方向8上的深度和垂直于宽度方向7和深度方向8的高度方向9上的高度。在该实施例中，在安装位置中，宽度方向7对应于水平方向，并且高度方向9与记录设备1的竖直方向一致。

盒壳体61具有其上形成墨水出口端口65的表面61A。在安装位置中，墨水出口端口65连接到墨水管43从而在盒壳体61中容纳的墨水经由墨水管43流入同一颜色的副箱21中。传感器芯片70(在下面描述)的传感器板74固定在表面61A上。在下文中，盒壳体61的表面61A将被称作附接表面61A。

在附接表面61A上，设置一对定位爪63和一对接合爪64以保持传感器板74，如在图2中所示。定位爪63布置为在宽度方向7上相互分离。一对接合爪64被布置为接合爪64在宽度方向7上相互分离并且在高度方向9上与定位爪63隔开。每一个定位爪63具有基部和朝向相对的接合爪64从基部突出的爪部63A。类似地，每一个接合爪64具有基部和朝向相对的定位爪63从基部突出的爪部64A。

接合爪64由合成树脂制成并且具有弹性。为了在附接表面61A上固定传感器板74，接合爪64弹性地变形从而传感器板74能够被装配在定位爪63和接合爪64之间形成的空间中。传感器板74可以被焊接到附接表面61A或者可以通过粘结剂附接到附接表面61A。

如在图2中所示，传感器芯片70包括传感器板74和热传导体78。

具体地，传感器板74包括热电部件71、电阻器76、一对第二电接口75、一对第四电接口77和电路图案P1、P2。

传感器板74由诸如玻璃环氧树脂和陶瓷的电绝缘材料制成。传感器板74形成为矩形板形状，具有在深度方向8上彼此相对的一对平坦表面74A、74B。在下文中，如在图3中所示，与附接表面61A正对的平坦表面74B之一被称作接触表面74B，而其上布置热电部件71的另一个平坦表面74A被称作安装表面74A。传感器板74通过接合在一对定位爪63和接合爪64之间而被保持到盒壳体61。

如在图5中所示，传感器板74在接触表面74B上形成有凹部100。凹部100在高度方向9上的长度为5mm。由于在接触表面74B上形成的凹部100，薄壁部101和围绕薄壁部101的厚壁部102被设置在接触表面74B上。优选地，薄壁部101形成为在深度方向8上的厚度为厚壁部102的一半。具体地，在本实施例中，薄壁部101在深度方向8上的厚度为1mm，而厚壁部102在深度方向8上的厚度为2mm。

考虑到产率等，将热电部件71形成为扁平平行六面体形状。热电部件71布置在传感器板74的安装表面74A上。更加具体地，在该实施例中，热电部件71在深度方向8上的厚度为0.06mm和并且在高度方向9上的长度大于5mm，该长度是凹部100在高度方向9上的长度。如在图3到5中所示，热电部件71具有三层结构，包括膜状热电元件72(介电材料)和一对薄膜电极73A、73B，在深度方向8上热电元件72插入在该对薄膜电极73A和73B之间。在图2、3和5中，热电元件72被示出为在深度方向8上具有特定厚度，但是事实上热电元件72具有膜状形状。热电部件71具有规定的静电电容。热电部件71被绝缘薄膜保持到传感器板74(安装表面74A)，该绝缘薄膜例如为诸如聚酰亚胺树脂膜的有机绝缘膜或者诸如SiO₂膜和Si₃N₄膜的无机绝缘膜。

例如，热电元件72形成为矩形膜状形状并且由锆钛酸铅形成。热电元件72具有热电效应，温度根据该热电效应的变化引起固有极化。作为热电元件72，除了锆钛酸铅之外，可以利用以下热电材料：诸如钛酸锂、其它钛酸铅、电气石(包括硼的环硅酸盐矿物)和钽酸锂的无机材料，或者诸如硫酸三甘肽(TGS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)的有机材料。

薄膜电极73A、73B中的每一个形成为矩形膜状形状，并且被气相沉积(蒸发)到热电元件72。构成热电部件71的顶表面的薄膜电极73A由NiCr(镍铬)薄膜制成，NiCr的红外反射率低，以便于实现透射到热电元件72的红外线的吸收效率的增强。经由绝缘膜(未示出)与传感器板74的安装表面74A接触的薄膜电极73B由Pt(铂)薄膜制成。

沿着高度方向9，与该对定位爪63相比，热电部件71布置安装表面74A上在高度方向9上距离该对定位爪63比距离该对接合爪64更近的位置处(即，在图2中的安装表面74A的上部处)。热电部件71的每一个薄膜电极73A、73B例如利用引线键合连接到在传感器板74上设置的电路图案P1。

薄膜电极73A、73B不必气相沉积(蒸发)到热电元件72。替代地，薄膜电极73A、73B中的每一个可以与电路图案P1一体地形成并且通过导电粘结剂或者利用引线键合附接到热电元件72。

薄膜电极73A实际上被接地，如在图6和7中所示。电路图案P1被布置于安装表面74A上从而电路图案P1具有在宽度方向7上延伸的部分。

如在图5中所示，热电部件71布置在安装表面74A上从而薄膜电极73B具有与传感器板74的整体薄壁部101接触的中央部分73c、和围绕中央部分73c并且与厚壁部102接触的周边部分73p。中央部分73c在高度方向9上的长度为5mm，该长度与凹部100在高度方向9上的长度相同。如在图5中所示，具有1mm的厚度的凹部100形成在深度方向8上与热电部件71相对的位置，更加具体地，形成在薄膜电极73B在深度方向8上的中央部分73c处。换言之，凹部100具有其面积小于薄膜电极73B的面积的矩形开口表面。这意味着凹部100的开口表面和薄膜电极73B彼此类似(即，凹部100的开口表面的面积与薄膜电极73B的中央部分73c的面积相同)。

作为变型，热电部件71可以形成为具有180度的角度的旋转对称的圆形或者椭圆形(卵形)板状形状(具有180度的角度的在深度方向8上延伸的旋转对称的轴的形状)。如果这样，则凹部100的开口表面还可以形成为对应于圆形或者卵形热电部件71的圆形或者卵形形状。

热电部件71的静电电容能够根据热电元件72的介电常数、薄膜电极73A、73B之间的距离(热电元件72的厚度)和薄膜电极73A、73B的面积而改变。换言之，能够通过改变构成热电部件71的材料，或者，替代地改变材料；通过改变热电元件72的厚度或者薄膜电极73A、73B的面积来改变热电部件71的静电电容。在本实施例中，每一个墨水盒60被设计成具有热电部件71，其静电电容根据墨水的颜色或者在各墨水盒60中存储的墨水的颜色材料的类型而相互不同。即，每一个热电部件71的静电电容均能够被设置为对于每一个墨水盒60而言是唯一的(特有的)特定值。

该对第二电接口75布置在安装表面74A上，每一个处于下述位置，即在高度方向9上距离定位爪63比距离接合爪64更近(安装表面74A的下部处)但是在宽度方向7上相对于每一个定位爪63偏移。换言之，第二电接口75在形成墨水出口端口65的盒壳体61的附接表面61A上暴露。当墨水盒60被安装在盒容纳部40中时，第二电接口75分别与设置在盒容纳部40上的第一电接口44形成抵靠。每一个第二电接口75经由电路图案P1连接到薄膜电极73A、73B中的任一个。

作为如权利要求中所述的加热器的实例，电阻器76位于安装表面74A的基本中心处。作为电阻器76，使用板形电阻器以便于增强到传感器板74的热传导。电阻器76具有在宽度方向7上的两个宽度端，每一个宽度端经由电路图案P2连接到第四电接口77中的任一个，如在图2和3中所示。

该对第四电接口77在宽度方向7上布置在该对第二电接口75之间从而第四电接口77布置为彼此相对并且每一个处于相对于定位爪63偏移的位置。换言之，第四电接口77在形成墨水出口端口65的盒壳体61的附接表面61A上暴露。当墨水盒60安装在盒容纳部40中时，第四电接口77分别与设置在盒容纳部40上的第三电接口45形成抵靠。每一个第四电接口77经由电路图案P2连接到电阻器76的宽度端中的任一个。电路图案P2被布置于安装表面74A上从而电路图案P2的一部分沿着电路图案P1延伸。

热传导体78是用于在传感器板74和在墨水腔室中存储的墨水之间形成热传导路径的薄板(或者膜状)形部件。如在图2中所示，热传导体78包括贯穿部78A(作为基部)和从贯穿部78A向下突出的突出部78B。

如在图2中所示，贯穿部78A贯穿盒壳体61的附接表面61A(见图4)并且具有突出部78B从其向下突出的顶端部分。

更加具体地，如在图4中所示，贯穿部78A被设置成与传感器板74直接接触。替代地，贯穿部78A可以布置成与传感器板74相邻。突出部78B具有位于处于安装位置中的盒壳体61的下部处的底端。热传导体78由具有较高导热率的诸如铜箔和铝箔的材料制造。这样，因为形成为由具有高导热率的材料制成的薄板，所以允许热传导体78具有改进的导热率。

热传导体78用于经由传感器板74向在盒壳体61中限定的墨水腔室中存储的墨水传导从电阻器76施加的热。

更加精确地，从电阻器76施加的热经由传感器板74传导到热传导体78和热电部件71。当在墨水腔室中剩余足够的墨水量时，传导到热传导体78的热被传导到墨水，因为热传导体78基本上浸泡在墨水中。同时，热电部件71也经由传感器板74被施加有热，但是被在墨水腔室中存储的墨水冷却，这是因为除了直接从热传导体78传导的热之外，足够量的墨水能够吸收传导到热电部件71的热。热电部件71因此呈现极小的温度变化。

换言之，当墨水量足够时，从电阻器76施加的热能够最终释放到墨水，由此抑制热被传导到热电部件71。当电流流到电阻器76中时传导到热电部件71的热的量小于传导到墨水的热的量，因为传导到墨水的热的量是直接从热传导体78传导的热的量和经由传感器板74从热电部件71传导的热的量的组合。因为施加了极小量的热，所以热电部件71保存了在薄膜电极73A、73B之间形成电压的极小量的热。

然而，当在墨水腔室中的墨水的量变得更小时，热传导体78逐渐开始从墨水暴露。当墨水进一步减少并且热传导体78的底端完全地从墨水暴露时，热不再能够从热传导体78传导到墨水。结果，在热传导体78与墨水接触时已经被传导到墨水的传导到热传导体78的热现在经由传感器板74传导到热电部件71。类似地，传导到热电部件71的热也不再能够传导到墨水。因此，由于从电阻器76传导的热和经由传感器板74从热传导体78传导的热使得热电部件71的温度开始升高。

换言之，与从墨水暴露的热传导体78相比，更大量的热被传导到热电部件71，使得热电部件71的温度显著地增加。结果，由于热电效应，在该对薄膜电极73A、73B之间形成电压。该电压然后被输出到控制器81用于检测墨水盒60中的墨水的剩余量。

以此方式，因为突出部78B在高度方向9上延伸以使得其底端位于安装位置中的盒壳体61的下部处，所以记录设备1能够通过检测从热电部件71输出的电压而检测到在盒壳体61中剩余的墨水量降至低于规定量。

下面，将参考图6和7描述根据实施例的安装的墨水盒60和记录设备1之间的电连接(用作检测配置50)。

检测配置50由第一检测电路51、第二检测电路52和拨动开关53构成。第一检测电路51被设置用于检测热电部件71的静电电容以由此识别墨水盒的类型(颜色)。应该指出的是，热电部件71在电气方面等效于电容器。在图6和7中所示的电路的说明中，在必要时，热电部件71可以被称作电容器71。第二检测电路52被设置用于检测在电容器71上形成的电压以由此指示在墨水盒60中的墨水的剩余量。拨动开关53示出为包括第一检测侧固定触点、第二检测侧固定触点和能够在两个固定触点之间往返的滑动触点。被开关53选择的第一检测电路51或者第二检测电路52被连接到热电部件71。开关53根据来自控制器81的信号操作。电磁开关或者半导体开关可用作开关53。

当开关53的滑动触点被拨动到第一检测侧触点时，第一检测电路51闭合。第一检测电路51由电容器71和电阻器R1构成，电阻器R1具有连接到电容器71的非接地侧电极73B的一个端子和连接到第一驱动电路82的另一个端子。如将在以后参考图8描述的，第一驱动电路82是控制电路80的一部分并且在控制器81的支持下输出预定持续时间的电压电平V_IN的脉冲信号。在本技术领域中公知的图腾柱输出电路能够用作第一驱动电路82。从连接到电阻器R1和电容器71的非接地侧电极73B之间的节点的输出端子V1_OUT获得来自第一检测电路51的输出。

第一检测电路51形成其中电容器71响应于从第一驱动电路82施加的脉冲信号逐渐充电的RC电路。在电容器被完全充电之前的有关时间t1检测在电容器71上形成的电压并且获得的电压通过输出端子V1_OUT输出到控制器81的A/D转换器89(在以后描述)。在电容器71被完全充电之前的过渡时段中，电容器71上的电压依赖于静电电容而不同。电容器71上的电压及其静电电容成指数曲线关系。更加具体地，静电电容越小，在电容器上形成的电压越高。在静电电容不同的电容器中，在如在图9B中所示时间t1，具有最小静电电容C1的电容器在其上形成最高电压并且具有第二最小静电电容C2的电容器在其上形成第二最高电压。最高和第二最高电压之间的差ΔV使得能够区分静电电容不同的两种类型的电容器。对于图9B中所示的具有静电电容C3和C4的其余两个电容器，上述电压-电容关系是成立的。因此，能够根据在时间t1检测到的电压识别墨水盒60的类型(颜色)。

当开关53的滑动触点被拨动到第二检测侧触点时，第二检测电路52闭合。第二检测电路52由DC电源E、电阻器R2、R3和场效应晶体管(FET)构成。第二检测电路52用作放大器电路。更加具体地，FET具有被施加有在电阻器R2上形成的电压的栅极、连接到电阻器R3的一个端子的漏极和连接到DC电源E的负端子的源极。电阻器R3连接在DC电源E的正端子和FET的漏极之间。从连接电阻器R3和FET的漏极的节点获得输出端子V2_OUT。在操作中，当电压被施加到FET的栅极时，后者变为导电并且其导通(ON)电阻依赖于栅极电压而改变。相对于等于在电容器71上形成的电压的栅极电压，放大从输出端子V2_OUT获得的电压。以此方式，由于从电阻器76传导的热使得在热电部件71处产生的输出电压被放大器电路放大并且然后输出到控制器81以检测在墨水盒60中的墨水的剩余量。

图7示出第一检测电路的另一个实例。在该实例中，在第一检测电路中使用振荡电路并且将其称为第一检测电路54或者振荡电路54。第二检测电路52的构造与图6中所示的相同。图7中所示的第一检测电路(振荡电路)54包括电容器71、电阻器R4和反相器(INV)。电阻器R4和反相器并联连接并且该并联连接电路连接到电容器71的非接地侧电极73B。反相器的输出被用作第一检测电路54的输出V1_OUT。第一检测电路(振荡电路)54产生具有根据电容器71的静电电容确定的频率的脉冲列。因此，脉冲列的频率能够识别盒60的颜色或者类型。

反相器具有两个阈值V_T+和V_T-。其中V_T+大于V_T-。在打开振荡电路54的电源(未示出)之前，无任何电荷在电容器71中积聚，从而电容器71上的电压是零。在此情形中，到反相器的输入被视为处于低电平并且因此反相器的输出处于高电平。当电容器71被逐渐地充电并且电容器71上的电压已经达到上阈值V_T+时，到反相器的输入被视为被从低电平变为高电平，使得反相器的输出从高电平变为低电平。在电容器71中积聚的电荷然后通过电阻器R4排出并且电容器71上的电压逐渐地降低。当电容器71上的电压已经降低到低阈值V_T-时，到反相器的输入被视为从高电平变为低电平，使得反相器输出从低电平变为高电平。以此方式，脉冲列被从振荡电路54的输出端子V1_OUT输出到A/D转换器89。从那里输出的脉冲列的频率依赖于电容器71的静电电容而改变。因此，能够根据振荡脉冲列的频率识别具有它们自身的静电电容的墨水盒。

下面，将参考图8描述记录设备1的内部控制系统。

记录设备1包括控制到第一检测电路51的电力供应的控制电路80、电阻器76、电机19和压电元件23。

控制电路80包括控制器81、用于驱动电机19的电机驱动电路85、用于驱动压电元件23的压电元件驱动电路86、用于驱动第一检测电路51的第一驱动电路82和用于向电阻器76供应电力的第二驱动电路83。控制器81控制是否驱动第一驱动电路82、第二驱动电路83、电机驱动电路85和压电元件驱动电路86。

控制器81包括存储器84、计时器87、计数器88和A/D转换器89。存储器84在其中存储第一确定表格和第二确定表格。第一确定表格包含用于确定安装在盒容纳部40中的墨水盒60的类型的预定值(被称作第一值)。第二确定表格包含作为用于确定每一个墨水盒60中的墨水的剩余量的阀值的规定值(被称作第二值)。A/D转换器89用于将从第一检测电路51输出的模拟信号转换成数字信号。当记录设备1执行其中安装的墨水盒60的类型检测和在墨水盒60中的墨水的剩余量检测时，需要计时器87和计数器88，如将在下面所描述的。

将首先描述记录设备1将如何确定其中安装的墨水盒60的类型(颜色)。在本实施例中，使用图6中所示的第一检测电路51执行热电部件71的静电电容的检测。然而，如之前描述的，还能够通过使用图7中所示的振荡电路54检测热电部件71的静电电容。因此，在下文中，将首先参考图9A和9B描述用于使用图6的第一检测电路51检测热电部件71的静电电容的处理。然后，将参考图10A和10B描述用于使用图7的第一检测电路(振荡电路)54检测热电部件71的静电电容的另一处理。

参考图9A，当盒容纳部40的盖(未示出)被打开以用新的墨水盒更换墨水盒60时，启动用于检测新安装的墨水盒60的热电部件71的静电电容的处理。然而，该处理在盖关闭之前(S1：否)不继续进行。当盖被关闭(S1：是)时，开关53闭合第一检测电路51以进行操作，并且控制器81控制第一驱动电路82向第一检测电路51施加电压V_IN。第一驱动电路82向第一检测电路51施加步进电压V_IN(S2)。由于施加到热电部件71的电压V_IN，热电部件71逐渐地充电。

图9B示出对应于每一种颜色的每一个热电部件71如何根据其静电电容而被充电。在图9B中，与每一种颜色相关联的每一个热电部件71被给予静电电容C1、C2、C3和C4，其中C1最小，而C4最大。静电电容C1代表用于黑色的墨水盒60，C2用于黄色，C3用于青色并且C4用于洋红色。如在图9B中所示，取决于静电电容C1-C4，在时间t1从输出端子V1_OUT输出的电压V_C1-C4是不同的。当控制器81在S3中在时间t1检测到电压V_C1-C4时，在S4中，控制器81比较与每一个静电电容C1-C4相关联的检测到的电压V_C1-C4与在第一确定表格中列出的每一个第一值并且在S5中确定安装的新的墨水盒60是否是适当的。

如果检测到的静电电容V_C1-C4不匹配任何第一值(S5：否)，则控制器81确定安装的墨水盒是不相关的，从而例如通过使用显示器通知用户安装了不相关的墨水盒(S7)。如果确定安装的墨水盒60是正确的(S5：是)，则控制器81启动记录设备1在记录介质14上执行图像记录操作所需的各种初始操作，诸如支架定位和清洁操作。此时，控制器81现在能够继续进行在安装的墨水盒60中剩余的墨水的量的检测(S6)。

接着，将参考图10A和10B描述用于使用图7的振荡电路54检测热电部件71的静电电容的处理。

如在图9A的检测处理中那样，当盒容纳部40的盖(未示出)被打开时，使用振荡电路54的静电电容的检测启动。在盖被关闭之前(S101：否)，该处理不继续进行。

当盖被关闭(S101：是)时，开关53闭合振荡电路54以进行操作，并且控制器81控制第一驱动电路82向振荡电路54施加电压V_IN并且等待振荡电路54稳定(S102)。

一旦振荡电路54稳定，计时器87启动并且控制器81重置计数器88(S103)。每次当检测到脉冲的上升沿时，计数器88递增(S104、S105)，并且控制器81使用计时器87检查是否已经经过时间t2的预定时间段。如果计时器87指示尚未经过时间t2的预定时间段(S106：否)，则控制器81返回S104以察看是否检测到脉冲的另一上升沿，并且当检测到脉冲的另一上升沿时将计数器88增加一(S105)。以此方式，控制器81继续步骤S104-S106直至已经经过时间t2的预定时段。

当已经经过时间t2的预定时段(S106：是)时，在S107中控制器81基于在时间t2的预定时段期间脉冲列的上升沿已经被计数多少次(即计数器88的值)计算脉冲列的频率(或者周期)。

图10B示出根据每一个静电电容(i)、(ii)、(iii)和(iv)从输出端子V1_OUT输出的四种频率(波形)。如上所述，根据每一个热电部件71的静电电容输出由每一个波形代表的每一个脉冲。换言之，检测每一个脉冲的频率(波形)导致了安装的墨水盒60的颜色的检测。

第一确定表格存储第一值，每一个第一值代表每一个频率(波形(i)到(iv))并且与黑色、黄色、青色和洋红色这四种颜色之一相关联。例如，如在图10B中所示，如果检测到从输出端子V1_OUT输出的脉冲列具有由波形(iii)代表的频率，则这意味着安装的墨水盒60的颜色被确定为青色。

在S108中，控制器81比较检测到的频率(计数器88的值)与存储在第一确定表格中的第一值以确定安装的墨水盒60是否是适当的。

如果检测到的频率不匹配任何第一值(S109：否)，则控制器81确定安装的墨水盒60是不相关的，从而例如通过使用显示器通知用户安装了不相关的墨水盒(S112)。如果确定安装的墨水盒60是正确的(S109：是)，则控制器81启动记录设备10在记录介质14上执行图像记录操作所需的各种初始操作，诸如支架定位和清洁操作。此时，控制器81现在能够继续进行在安装的墨水盒60中剩余的墨水的量的检测(S110)。

另一方面，在S104中，如果没有检测到任何上升沿(S104：否)，则在S111中检测是否已经经过时间t2的预定时段。如果尚未经过时间t2的预定时段(S111：否)，则流程返回S104以察看是否检测到脉冲的上升沿。如果即使在已经经过时间t2的预定时段之后也没有检测到任何上升沿(S111：是)，则控制器81跳转到S107以计算输出脉冲的频率。

用于检测墨水的剩余量的处理被构造为在安装在盒容纳部40中的墨水盒60被确定为是适当的之后(在S6或者S110之后)或者在由用户指令进行成像操作之后启动。在下文中，将参考图11描述用于检测墨水的剩余量的处理。

当墨水剩余量检测启动时，控制器81控制开关53从而将热电部件71连接到第二检测电路52(S201)。控制器81然后控制第二驱动电路83向电阻器76供应电力(S202)。在S203中，计时器87启动。一旦计时器87开始运行，在S204中，控制器81检测从输出端子V2_OUT输出的电压V_N并且计算电压和V_SUM，该电压和V_SUM是最新的输出电压V_N和在输出电压V_N之前输出的电压V_N-1之和，直至已经经过时间t3的预定时段。

当经过时间t3的预定时段(S205：是)时，在S206中，控制器81比较电压和V_SUM与存储在第二确定表格中的第二值(阈值)，以确定墨水的剩余量是否少于规定量(即，墨水盒69是否几乎空了)。当墨水的剩余量少于规定量时，在S207中电压和V_SUM变得大于第二值，这是因为安装的墨水盒60中剩余的墨水的液面低于热传导体78的突出部78B的底端(即，热传导体78从墨水暴露)。换言之，由电阻器76产生的热不再被墨水吸收，而是经由传感器板74传导到热电部件71。

当电压和V_SUM小于或者等于第二值(S207：否)时，控制器81在S208中确定在安装的墨水盒60中仍然剩余足够量的墨水。记录设备10能够因此根据通过输入按钮(未示出)或者经由诸如个人计算机的外部装置输入的指令执行图像记录操作。

另一方面，当电压和V_SUM大于第二值(S207：是)时，控制器81确定墨水的剩余量少于规定量(安装的墨水盒60几乎空了)。控制器81因此在S209中通知用户墨水用尽并且提示更换安装的墨水盒60。当确定墨水的剩余量少于规定量时，控制器81开始执行公知的点计数，即，计数已经打印了多少点，以便于在墨水用尽之前掌握还剩余多少墨水。替代地，可以例如通过显示器通知用户墨水的量被确定为实际上空了。

如上所述，根据实施例的墨水盒60被给与取决于热电部件71的静电电容的电气特定值。因此，墨水盒60能够允许记录设备1通过读取单独为每一个墨水盒60确定的特定值而确定安装的墨水盒60的类型。此外，在根据实施例的墨水盒60上设置的电阻器76、传感器板74和热传导体78使得从热电部件71输出的电压能够根据墨水的剩余量的差(根据墨水的剩余量是否少于规定量)而改变。结果，记录设备1能够确定墨水的剩余量少于还是不少于规定量。换言之，根据实施例的墨水盒60使得记录设备1能够确定安装在记录设备1中的墨水盒60的类型和墨水的剩余量。利用附接到墨水盒60的这种简单电路构造，允许本实施例的记录设备1不仅检测其中安装的墨水盒60的类型，而且还检测在安装的墨水盒60中的墨水的剩余量是否少于规定量。

此外，在实施例中，由于在传感器板74的接触表面74B上形成的凹部100，热电部件71总体上与传感器板74的薄壁部101接触。因此，当墨水的剩余量少于规定量时，从电阻器76施加的热能够经由传感器板74容易地传导到热电部件71。记录设备1因此能够更加准确地检测墨水的剩余量少于规定量。

此外，在本实施例中，热电部件71被固定到传感器板74的安装表面74A从而薄膜电极73B的周边部分73p与传感器板74的厚壁部102接触。因此，热电部件71较不易于受到在热电部件71的静电电容检测期间可能引起的振动的影响。注意的是，因为热电部件71由也是压电元件的热电元件72形成，所以当施加电流时不可避免地引起热电元件72振动。

换言之，在实施例中，当墨水量变得少于预定量时，从电阻器76施加的热趋于容易地从传感器板74传导到热电部件71。同时，在安装的墨水盒60的类型检测期间在热电部件71处引起的振动能够受到抑制。这种在热电部件71处的振动的抑制能够有助于防止在热电部件71处产生异常噪声以及防止传感器板74的断裂。即使在热电部件71形成为具有相对于180度的角度的旋转对称轴的矩形、圆形或者椭圆形板状形状的情形中也是如此，因为这种旋转对称形状能够具有较少的共振点。结果，热电部件71的不规则的振动能够受到抑制。

注意，虽然在本实施例中电阻器76被安装在传感器板74上，但是电阻器76可以被设置在盒容纳部40处。在此情形中，在盒容纳部40处由电阻76产生的热可以被构造成施加到安装在盒容纳部40中的墨水盒60的热电部件71。

作为本实施例的电阻器76的替代，可以使用当施加有电流时能够产生热的材料或者红外发射二极管作为热源。例如，可以采用用于向传感器板74照射红外线的红外发射二极管。红外发射二极管可以被安装在传感器板74上或者布置在盒容纳部40处。

此外，在该实施例中采用印刷电路板作为传感器板74，但是可以使用金属板作为传感器板74。在后一情形中，金属传感器板74还被给予薄膜电极73B、第二电接口75之一和在其间连接的电路图案P1的一部分的功能。即，能够省略薄膜电极73B、第二电接口75之一和电路图案P1的一部分。此外，在此情形中，例如电阻器76可以布置在盒容纳部40上，而非金属传感器板74上。

此外，虽然根据实施例的记录设备1检测墨水的剩余量是否少于预定量，但是记录设备1可以被构造为确定在多个阶段的墨水的剩余量，而非一个阶段的墨水的剩余量。在此情形中，第二确定表格预存储与墨水盒60中的墨水量的多个水平相关联的多个预定值(第二值)。

虽然已经关于特殊实施例和修改描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，可以在不偏离本发明的范围的情况下作出各种改变。

Claims

1.一种墨水盒，包括：

被构造为在其中存储墨水的墨水腔室；

基板，所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面形成有空的凹部；

热电部件，所述热电部件安装在所述基板的所述第一表面上并且经由所述基板与所述空的凹部相对，所述热电部件具有预定静电电容；以及

被构造为经由所述基板向所述墨水腔室和所述热电部件施加热的加热器，

其中所述热电部件被构造为输出第一信号和第二信号，

其中，响应于从所述加热器施加或者在所述热电部件中保存的热的量来输出指示所述墨水腔室中的墨水量的所述第一信号；以及

所述第二信号指示所述预定静电电容。

2.根据权利要求1的墨水盒，其中所述加热器是电阻器，所述热电部件响应于从所述电阻器施加或者在所述热电部件中保存的热的量来输出第一电信号。

3.根据权利要求1的墨水盒，其中所述热电部件具有下述形状，所述形状具有180度的角度的旋转对称性，

其中所述空的凹部形成为与所述热电部件的形状相互类似的形状。

4.根据权利要求1的墨水盒，其中所述空的凹部在所述第二表面上提供第一区域和围绕所述第一区域的第二区域，并且

其中所述热电部件被安装在所述第一表面上，使得所述热电部件与所述第一区域相对并且被固定到所述第二区域。

5.根据权利要求1的墨水盒，其中所述基板由金属形成并且所述热电部件包括与金属基板相对的电极，响应于施加到所述热电部件的热的量，在所述电极和所述金属基板之间形成电压，并且所述热电部件基于所述电压输出指示所述墨水腔室中的所述墨水量的所述第一信号。

6.一种记录设备，包括：

能够在其中安装墨水盒的盒容纳部，所述墨水盒包括：

被构造为在其中存储墨水的墨水腔室；

基板，所述基板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第二表面形成有空的凹部；以及

热电部件，所述热电部件安装在所述基板的所述第一表面上并且经由所述基板与所述空的凹部相对，所述热电部件响应于施加到所述热电部件或者在所述热电部件中保存的热的量输出第一信号；和

控制器，所述控制器被构造为当所述墨水盒被安装在所述盒容纳部中时，基于从所述热电部件输出的所述第一信号来确定所述墨水腔室中的墨水是否少于规定量。

7.根据权利要求6的记录设备，其中所述热电部件具有预定静电电容并且进一步被构造为向所述记录设备输出指示所述预定静电电容的第二信号；并且

其中所述控制器进一步被构造为基于从所述热电部件输出的所述第二信号来确定安装的墨水盒的类型。