JP4474960B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、インクを貯溜するインクカートリッジに関する。

記録用紙に向けてノズルからインクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。このようなインクジェットプリンタには、インクカートリッジを着脱可能なものがある。インクカートリッジ内のインクが空の状態でインクジェットヘッドがインクを吐出すると、印刷が行なわれないだけでなく、インクジェットヘッド内にエアが侵入することがある。インクジェットヘッド内にエアが侵入すると、そのヘッドは最悪の場合、使用不能となってしまう。このような事態が生じないようにするには、インクカートリッジ内のインク残量を常に把握しておき、インクカートリッジ内のインク残量がほぼゼロになるとヘッドからのインク吐出が禁止されるような制御を行う必要がある。

インク残量を把握するには、印刷が行われるごとに使用インク量を算出し、その総和を初期インク量から差し引く方法が考えられる。しかしながら、このような方法で計算されたインク残量と実際のインク残量とには大きな誤差が生じやすい。したがって、誤差分を考慮すると、実際に十分なインク残量がある時点においてヘッドからのインク吐出を禁止しなければならず、その結果、大量のインクが残存したインクカートリッジが破棄されて、新しいインクカートリッジと取り替えられることになる。

一方、特許文献１には、インクカートリッジ内のインク残量を正確に測定する技術が開示されている。すなわち、特許文献１に記載のインクカートリッジにおいては、インクタンク内にインクより比重の小さいウキが収容されている。このウキの鉛直方向に沿った位置はインク残量に応じて変化するので、ウキの位置を検知すれば、インクの液量を正確に測定すること、引いては、インクカートリッジ内のインク残量がほぼゼロに近い所定量に達したことを小さな誤差で検知することができる。

特開平９−００１８１９号公報（図７）

しかしながら、特許文献１に記載の技術によると、インクタンクの内壁面に付着しているインクの表面張力のために、ウキが内壁面に貼り付いてインク表面の低下に伴って下降しなくなることがある。このような場合、インクカートリッジ内のインク残量がほぼゼロに近い所定量に達したことを小さな誤差で検知することができない。

そこで、本発明の主たる目的は、インクカートリッジ内のインク残量が所定量に達したことを小さな誤差で検知することができるインクカートリッジを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のインクカートリッジは、光学式センサを備えたインクジェットプリンタに装着されるインクカートリッジであって、インクが貯溜されるインクタンクであって、光透過性を有し、インクカートリッジが前記インクジェットプリンタに装着された状態においてインク表面と交差する方向に延在した２つの内壁面が対向した凹部を有しているインクタンクと、前記インクタンクに貯溜されたインク量の増減に伴って前記インクタンク内において変位する変位部材と、前記変位部材の変位を規制する規制面とを備えており、前記変位部材には、前記変位部材の位置に応じて前記規制面に当接する位置と前記規制面から離隔した位置とを選択的に取り得る当接部が形成されており、前記変位部材の少なくとも一部は、遮光性を有していると共に前記凹部において対向した前記２つの内壁面の間に挟まれており、前記一部には、前記当接部が前記離隔した位置と前記当接する位置との間を移動する間において、常に前記２つの内壁面と対向し、前記２つの内壁面に向かってそれぞれ突出している２つの凸部が形成されており、前記２つの内壁面は、インクカートリッジが前記インクジェットプリンタに装着されたときに、前記光学式センサと対向して配置される。

本発明によると、凸部により変位部材と内壁面との距離が維持されるため、変位部材と内壁面とがインクの表面張力によって接着したり、変位部材の変位の滑らかさが損なわれたりするのを防止することができる。これにより、インク残量の変化に伴って変位部材が円滑に動くことになってインクタンク内のインク残量が所定量に達したことを小さな誤差で検知することができる。

また、本発明においては、前記変位部材には、前記当接部が前記当接した位置にあるときに、前記凹部において対向した前記２つの内壁面に挟まれる薄板形状部分が形成されており、前記２つの凸部が、前記薄板形状部分からそれぞれ突出していることが好ましい。これによると、凹部の幅を狭くすることができる。

さらに、本発明において、前記２つの内壁面のうち前記変位部材と対向する部分からは、前記変位部材に向かってそれぞれ第１のリブが突出していることが好ましい。これによると、内壁面と変位部材との間に残っているインクがリブに沿って下方へと落下するため、内壁面と変位部材とがインクの表面張力によって接着するのをさらに防止することができる。

このとき、前記第１のリブが、前記変位部材の変位軌道に沿って連続して設けられていることがより好ましい。これによると、内壁面と変位部材との間に残っているインクを効率よく下方へと落下させることができる。

本発明においては、前記２つの凸部の各々の先端部分は、前記内壁面に向かって突出する湾曲面で構成されていることが好ましい。これによると、凸部が内壁面と点で接触することでインクの表面張力の影響を受けにくくなるため、変位部材を円滑に変位させることができる。

また、本発明においては、前記規制面には第２のリブが立設されており、前記当接部は、前記規制面に当接したときに前記第２のリブに向かって突出する、柱状突出部であることが好ましい。これによると、当接部と規制面とが線で接触するため、当接部と規制面とがインクの表面張力によって接着されにくい。さらに、規制面上に溜まったインクが、規制面と第２のリブとの間に形成される稜線の毛管力で吸い取られて除去されるため、当接部と規制面とがインクの表面張力によって接着されるのをさらに防止することができる。

さらに、本発明においては、前記規制面が、インクカートリッジが前記インクジェットプリンタに装着された状態におけるインク表面と交差する斜面であってもよい。これにより、規制面上に溜まったインクが傾斜に沿って流れ落ちるため規制面上にインクが溜まりにくくなる。

加えて、本発明においては、インクカートリッジが前記インクジェットプリンタに装着された状態において、前記変位部材が、前記インクタンクに貯溜されたインク量の増減に伴うインク表面の変位方向と直交する軸を中心として、前記インクタンク内において回動することが好ましい。これによると、変位部材の軌道が安定するために、内壁面と変位部材とがインクの表面張力により接着されにくくなる。

さらに、本発明においては、前記２つの凸部及びこれと対向している前記２つの内壁面が前記変位部材の端部近傍に形成されてもよい。これによると、インクの表面張力により変位部材が内壁面と接着されるのを確実に防止することができる。

本発明の第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、４色のインクを吐出可能なインクジェットプリンタに本発明を適用したものである。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、記録用紙Ｐに対してシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｋ）の４色のインクを吐出するノズル２ａを備えたインクジェットヘッド２と、４色のインクを夫々貯留する４つのインクカートリッジ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が装着されるカートリッジ装着部としての４つのホルダ４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）と、インクジェットヘッド２をガイド９に沿って一方向（紙面に対して垂直方向）に直線的に往復移動させるキャリッジ５と、記録用紙Ｐをインクジェットヘッド２の移動方向に対して垂直で且つインクジェットヘッド２のインク吐出面に平行な方向に搬送する搬送機構６と、インクジェットヘッド２内のエアや高粘度化したインクを吸引するパージ装置７と、インクジェットプリンタ１全体の制御を司る制御装置８等を備えている。

このインクジェットプリンタ１においては、インクジェットヘッド２がキャリッジ５により図１の紙面垂直方向に往復駆動されつつ、記録用紙Ｐが搬送機構６により図１の左右方向に搬送される。これに連動して、インクカートリッジ３が装着されたホルダ４から供給チューブ１０を介してインクジェットヘッド２のノズル２ａにインクが供給されるとともに、記録用紙Ｐに向けてノズル２ａからインクが吐出されて、記録用紙Ｐが印刷される。

また、パージ装置７は、インク吐出面に対して接近／離隔する方向に移動可能で且つインクジェットヘッド２にインク吐出面を覆うように装着可能なパージキャップ１１と、ノズル２ａからインクを吸引する吸引ポンプ７０を備えている。そして、インクジェットヘッド２が記録用紙Ｐに印刷可能な印刷範囲外にあるときに、吸引ポンプ７０により、インクジェットヘッド２内に混入したエアや、あるいは、水分が蒸発して高粘度化したインクをノズル２ａから吸引することが可能になっている。

４つのホルダ４ａ〜４ｄは、一列に並べて設けられており、これら４つのホルダ４ａ〜４ｄには、シアン、イエロー、マゼンタ及びブラックのインクを貯留する４つのインクカートリッジ３ａ〜３ｄが夫々装着される。ここで、４色のインクのうち、ブラックのインクは、他の３色のカラーインクに比べて使用頻度が高くなることが多く、その場合には、ブラックのインクカートリッジの容量が、カラーインクのインクカートリッジ３ａ〜３ｃよりも大きいことが好ましい。

ホルダ４の底部において、後述のインクカートリッジ３のインク供給弁２１と大気導入弁２２に夫々対応する位置には、インク供給管（連通管）１２と大気導入管１３が夫々立設されている。また、ホルダ４には、インクカートリッジ３内のインク残量を検出する為の光学式のセンサ１４（透過型光センサ）も設けられている。このセンサ１４は、同じ高さ位置でインクカートリッジ３を両側から挟み込むように相対向して取り付けられた発光部１４ａ及び受光部１４ｂを有し、発光部１４ａからの光が後述のインクカートリッジ３内に設けられたシャッター機構２３により遮断されたか否かを検出して、制御装置８に出力する。

次に、インクカートリッジ３について詳細に説明する。尚、３種類のカラーインクを夫々貯留するインクカートリッジ３ａ〜３ｃと、ブラックのインクを貯留するインクカートリッジ３ｄは同じ構造を有するため、そのうちの１つについて説明する。

図２〜図４に示すように、インクカートリッジ３は、インクを貯留するカートリッジ本体２０と、カートリッジ本体２０内のインクをインクカートリッジ３へ供給するインク供給流路を開閉可能なインク供給弁２１と、外部からカートリッジ本体２０内に大気を導入する大気導入路を開閉可能な大気導入弁２２と、インク残量を検出するセンサ１４の発光部１４ａからの光を遮断するシャッター機構２３と、カートリッジ本体２０の下端部を覆うキャップ２４とを備えている。

カートリッジ本体２０は、光透過性を有する合成樹脂で形成されている。図４に示すように、カートリッジ本体２０内には水平に延びる仕切壁３０が一体形成されており、この仕切壁３０によりカートリッジ本体２０の内部空間が、上側のインク室（インクタンク）３１と下側の２つの弁収容室３２及び弁収容室３３とに仕切られている。インク室３１内には各色のインクが充填され、２つの弁収容室３２，３３には、インク供給弁２１と大気導入弁２２とが夫々収容されている。このとき、弁収容室３２内にはインク室３１内に充填されたインクを外部に導くためのインク供給通路が構成される。後述するように、このインク供給通路においては、インク室３１側から下方向に向うインクの流れが形成される（図９（ｂ）参照）。図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、インク室３１の側壁部の高さ方向の略中央の位置には、やや外側へ突出するとともに下方向に沿って延在している突出部３４が形成されている。インクカートリッジ３がホルダ４に装着された状態では、ホルダ４に設けられたセンサ１４の発光部１４ａ及び受光部１４ｂは、カートリッジ本体２０の側壁部に形成された突出部３４と等しい高さに位置する。

図５〜図７にさらに示すように、インク室３１内における突出部３４の内側には凹部３４ａが形成されている。凹部３４ａは、インク表面に対して垂直方向（下方に傾いた方向）に延在しているとともに、互いに対向している内壁面（下方傾斜内面）３４ｂを有している。この凹部３４ａ内には、後述のシャッター機構２３の遮光板６０が、２つの内壁面３４ｂに挟まれるように配置される。各内壁面３４ｂには、凹部３４ａ内に配置された遮光版６０に向かって突出しているとともに、垂直方向に延在しているリブ５８が形成されている。さらにインク室３１内には、各内壁面３４ｂに隣接しているとともに、同一平面内で互いに平行に延在する２つの被当接面（規制面）５６が形成されている。被当接面５６は、後述する遮光板６０の当接部６０ａと当接するものであり、インク室３１の底面に向かって傾斜している（インク表面と交差する）斜面となっている。また、内壁面３４ｂ及び被当接面５６に隣接するように垂直壁面６９が形成されており、被当接面５６及び垂直壁面６９に跨るように、且つ被当接面５６に当接した当接部６０ａの延在方向に直交するようにリブ５７が形成されている。尚、当接部６０ａが被当接面５６に当接している状態では、当接部６０ａの先端がリブ５７の側面に対向して隣接する。また、リブ５７は、被当接面５６の一端から他端にかけて、及び垂直壁面６９の一端から他端にかけて連続している。図８に示すように、リブ５７と被当接面５６との境界付近におけるリブ５７と被当接面５６とに跨った曲線（例えば図中Ａ）は、リブ５７と垂直壁面６９との全ての境界付近におけるリブ５７と垂直壁面６９とに跨った曲線（例えば図中Ｂ、Ｃ）よりその曲率が小さくなっている。また、リブ５７と垂直壁面６９の上端領域との境界付近におけるリブ５７と垂直壁面６９とに跨った曲線（例えば図中Ｂ）は、リブ５７と垂直壁面６９の下端領域との境界付近におけるリブ５７と垂直壁面６９とに跨った曲線（例えば図中Ｃ）よりその曲率が小さくなっている。

図４〜図７に示すように、シャッター機構２３は、インク室３１の下側の空間に設けられており、光を透過しない遮光板６０と、中空状のフロート６１と、遮光板６０とフロート６１とを連結する連結部材６２と、仕切壁３０の上側に設けられ連結部材６２を回動可能に支持する支持台６３とを備えている。遮光板６０、フロート６１、及び連結部材６２により変位部材を構成している。フロート６１は、その内部に空気が満たされた密閉空間を有する円筒形状の部材であり、フロート６１全体の比重はインク室３１内のインクの比重よりも小さくなっている。遮光板６０とフロート６１は連結部材６２の両端部に夫々設けられている。連結部材６２の中心には、連結部材６２の平面に対して垂直方向に突出している円柱形状の回動軸６２ａが形成されており、支持台６３は回動軸６２ａを（図４の紙面に平行な鉛直面内において）回転可能に支持している。

この回動軸６２ａは、ちょうどインクの表面の変位方向と直交する方向に、連結部材６２の両側の平面から突出している。また、回動軸６２ａは、その回動の滑らかさを確保するために、図６の面内においても、多少回動できる程度に支持台６３に支持されている。すなわち、支持台６３は、回動軸６２ａを中心とする回動以外の動きも許容するように変位部材を下から支持している。尚、それぞれの回動軸６２ａの突出方向先端部は、インク室３１の底面（仕切壁３０：後述）から立設されている支持板６３ａの側壁面に当接しており、図６の紙面左右方向に変位部材が全体的な変位を起こしてしまうことが規制されている。

遮光板６０は、前記鉛直面に平行で且つ所定の面積を有する薄板状の部材である。また、遮光板６０は、図４に示したように、矩形状領域と、矩形状領域の上端部からさらに上方に延在するように形成されている三角形状の突出領域とを有している。突出領域の上端には遮光板６０から２つのリブ５７に向かって（インク表面に沿った方向）突出した柱形状を有する当接部６０ａが形成されている。当接部６０ａは被当接面５６と当接することにより、連結部材６２の回動を規制して遮光板６０を所定の位置に配置するものである。具体的には、当接部６０ａが被当接面５６と当接したときには、遮光板６０が凹部３４ａにおける発光部１４ａ及び受光部１４ｂの間の検出位置に配置される。このとき、遮光板６０は、センサ１４の発光部１４ａから、透光性のカートリッジ本体２０の壁部及びインク室３１のインクを透過してきた光を遮断するようになっている。逆に、当接部６０ａが被当接面５６から離隔したときには、遮光板６０が検出位置以外に配置される。このとき、発光部１４ａからの光は遮断されることなく受光部１４ｂに到達する。

従って、インク室３１内のインク残量が多く、連結部材６２の一端に設けられたフロート６１の全体がインク中に位置する状態では、浮力によりフロート６１が浮いて、他端に設けられた遮光板６０が、突出部内の発光部１４ａからの光を遮断する位置（図４の実線の位置）に位置する。しかし、インク室３１内のインク残量が少なくなり、フロート６１の一部がインクの液面から露出すると、フロート６１に作用する浮力が小さくなってフロート６１が下降する。すると、遮光板６０は突出部３４内よりも上方の、遮光板６０が発光部１４ａからの直接光を遮断しない位置（図４の鎖線の位置）に移動するため、発光部１４ａからの直接光は、直線的な光路中で光透過性の突出部３４を透過して直接的に受光部１４ｂに受光されるようになる。このようにして、センサ１４によりインク室３１内のインクの残量が少ない状態が検出される。

遮光板６０（変位部材の端部近傍）の矩形状領域の両平面には、遮光板６０から内壁面３４ｂに向かって突出した柱形状を有するピン（凸部）５９がそれぞれ形成されている。ピン５９の先端は湾曲面で構成されている。図４に示すように、当接部６０ａが、被当接面５６に当接する位置と被当接面５６から離隔する位置との間を移動する範囲において、ピン５９の先端が常に内壁面３４ｂに対向するようになっている。尚、ピン５９は、ピン５９の先端が内壁面３４ｂに当接して遮光板６０が内壁面３４ｂに最接近したときでも、両者の間には少なくともインクの表面張力により毛管現象が生じない程度の間隙を作る突出量を有している。

インクカートリッジ３がホルダ４に装着されている状態では、突出部３４はセンサ１４の発光部１４ａと受光部１４ｂに挟まれるようになっている。このとき、突出部３４の幅が発光部１４ａと受光部１４ｂとの距離よりも短くなっているため、発光部１４ａ及び受光部１４ｂと突出部３４との間には所定の間隔が維持されている。また、図２、図３に示すように、突出部３４が形成された外壁の水平方向両端には、突出部３４を挟むように突出部３４に沿って延在した一対のリブ５５が形成されている。カートリッジ本体２０の上端部には蓋部材３５が溶着されており、カートリッジ本体２０内のインク室３１が蓋部材３５により閉塞されている。

２つの弁収容室３２，３３の間には、図４に示すように、空のインクカートリッジ３のインク室３１内にインクを注入する為の注入孔３６が形成されており、この注入孔３６には、合成ゴム製の栓部材３７が圧入されている。また、注入孔３６の奥端はカートリッジ本体２０内のインク室３１と連通している。そして、インクを充填するときには、注入孔３６内の栓部材３７に注入針（図示省略）が貫通され、この注入針を介してインク室３１内にインクが充填されることになる。

インク供給弁２１が収容されている弁収容室３２の天井部を構成する仕切壁３０の部分には、下方へ突出する筒状部３８が一体形成されており、筒状部３８の下端には、筒状部３８内に形成された連通路を塞ぐ薄膜部３９が設けられている。一方、大気導入弁２２が収容されている弁収容室３３の天井部を構成する仕切壁３０の部分には、上方及び下方へ夫々突出する２つの筒状部４０，４１が一体形成され、下側の筒状部４１の下端には、筒状部４０，４１内に形成された連通路を塞ぐ薄膜部４２が設けられている。さらに、筒状部４０の上側には、インク室３１の上端部まで延びる筒部材４３が設けられている。

図４に示すように、インク供給弁２１は、合成ゴム等で略円筒形に形成され弾力性を有する弁本体４５と、この弁本体４５内に収納された合成樹脂製の弁体４６とを備えている。図９に示すように、弁本体４５は、上側（インク室が３１側）から順に並ぶ、付勢部４７、弁座部４８及び嵌合部４９が一体形成されて構成されている。

弁座部４８の上面（インク室３１側の端面）には、弁体４６の下面が当接するようになっており、弁座部４８の軸心側の部分には上下方向に延びる貫通孔４８ａが形成されている。嵌合部４９には、貫通孔４８ａに連通し且つ下方へ延びる誘導孔４９ａが形成されており、この誘導孔４９ａは、下方ほど径が大きくなる末広がりの形状に形成されている。誘導孔４９ａの周囲には、環状の溝４９ｂが形成されており、誘導孔４９ａを形成する壁部が、誘導孔４９ａが拡径する方向に容易に弾性変形できるようになっている。従って、誘導孔４９ａにインク供給管１２が挿入されたときに、誘導孔４９ａとインク供給管１２との密着性を向上させてインク漏れを極力防止できる。また、誘導孔４９ａに対してインク供給管１２が傾斜した状態あるいはずれた状態で挿入された場合でも、誘導孔４９ａが拡径する方向に壁部が変形するため、インク供給管１２が誘導孔４９ａに確実に挿入される。

付勢部４７は、弁座部４８の外周側部分からインク室３１側へ立ち上がった円筒形状の側壁部４７ａと、この側壁部４７ａの上端から径方向内側に一体的に張り出した張出部４７ｂとを有する。張出部４７ｂの下面は弁体４６に当接しており、側壁部４７ａ及び張出部４７ｂの弾性力により、弁体４６は下方に付勢されている。さらに、張出部４７ｂの内側には開口４７ｃが形成されており、一体形成された側壁部４７ａと張出部４７ｂが容易に弾性変形できるように構成されている。

図９、図１０に示すように、弁体４６は、弁座部４８に当接する底部５０と、この底部５０の外周側部分からインク室３１側に延びる円筒状の弁側壁部５１と、底部５０の中心部から弁側壁部５１よりもさらにインク室３１側に突出した破断部５２とを有する。

底部５０の下面（弁座部４８と対向する端面）には、弁座部４８側に突出する環状突起５０ａが形成されている。そして、付勢部４７により弁体４６が弁座部４８側に付勢され、環状突起５０ａが弁座部４８の上面に密着している状態では、弁座部４８の貫通孔４８ａが弁体４６により閉塞されて、インク供給流路が閉止されている。さらに、底部５０の、環状突起５０ａよりも外周側で且つ弁側壁部５１よりも内周側の部分における周方向等分位置には、弁体４６の上側の空間と下側の空間とを連通させる複数（例えば、８つ）の連通路５３が形成されている。

図９、図１０に示すように、破断部５２は、平面視で十字形状に組み合わされた４つの板部材５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄで構成されており、底部５０の略中心部に立設されている。また、４つの板部材５２ａ〜５２ｄの間には上下方向に延びる溝５４が夫々形成されている。そして、破断部５２は、張出部４７ｂの内側の開口４７ｃを通って上方へ突出しており、図４に示すように、その先端は薄膜部３９よりも少し下方の位置に配置されている。

インクカートリッジ３がホルダ４に装着されるときには、ホルダ４に設けられたインク供給管１２が誘導孔４９ａ内に挿入される。すると、インク供給管１２の先端により付勢部４７の付勢力に抗して弁体４６が押し上げられ、弁体４６が付勢部４７を変形させながら上方へ移動して、弁体４６の環状突起５０ａが弁座部４８から離隔する。このとき、上方へ移動した弁体４６の破断部５２の先端により薄膜部３９が破断されるため、図４、図５（ｂ）に示すように、インク室３１内のインクが筒状部３８内の連通路を介して弁収容室３２内に流入し、さらに、弁体４６の連通路５３を介してインク供給管１２からインクがインクジェットプリンタ１側に供給される。このとき、弁収容室３２はインク供給通路として機能し、インク室３１側から下方向に向うインクの流れが形成される。

大気導入弁２２は、弁本体４５と、この弁本体４５内に収納された弁体４６とを備えており、インク供給弁２１と同一の構成を有する。即ち、弁本体４５の弁座部４８に、付勢部４７により下方へ付勢された弁体４６が密着して、弁体４６が貫通孔４８ａを塞ぐように構成されている。そして、インクカートリッジ３がホルダ４に装着されるときには、弁本体４５に形成された誘導孔４９ａに大気導入管１３が挿入され、インク供給弁２１と同様に、弁体４６が上方へ移動して破断部５２により筒状部４１の薄膜部４２が破断される。すると、外部の大気が大気導入管１３から弁体４６の連通路５３を介して弁収容室３３内に流入し、さらに、筒状部４０，４１及び筒部材４３の内部通路を介してインク室３１の上部に大気が導入される。

キャップ２４は、カートリッジ本体２０と異なり、光を透過しない非透光性の材料で形成されている。そして、図２〜図４に示すように、このキャップ２４は、カートリッジ本体２０の下端部を覆った状態で、超音波溶着等によりカートリッジ本体２０に固着されている。キャップ２４の底部において、インク供給弁２１及び大気導入弁２２と夫々対応する位置には、下方へ突出する２つの環状突起６５が夫々形成されており、インクカートリッジ３を机上に置いたときなどに、インク供給弁２１や大気導入弁２２の入口付近のインクが机の表面等に付着しにくくなっている。

カートリッジ本体２０に形成された突出部３４と同じ側のキャップ２４の側壁部には、上下方向に延びるリブ６６が形成されている。図２（ｂ）、図４に示すように、このリブ６６とカートリッジ本体２０の突出部３４内の遮光板６０は、鉛直方向に沿って所定距離離隔した位置に配設されており、リブ６６は遮光板６０よりも下側に位置している。従って、インクカートリッジ３をホルダ４に装着した状態では、リブ６６は、センサ１４の発光部１４ａ及び受光部１４ｂよりも下側の位置にある。さらに、リブ６６は、インクカートリッジ３を装着方向から見たときに平面視でセンサ１４の発光部１４ａと受光部１４ｂに挟まれる位置にある。また、リブ６６の幅は突出部３４の幅よりも狭く、リブ６６の突出距離は突出部３４の突出距離よりも短い。

リブ６６は、インクカートリッジ３がホルダ４に装着される場合、あるいは、ホルダ４からインクカートリッジ３が取り外される場合にのみ、発光部１４ａ及び受光部１４ｂ間を通過してセンサ１４の発光部１４ａからの光を瞬間的に遮断することにより検出される。一方、インクカートリッジ３の装着状態においては、センサ１４によりリブ６６は検出されず、インク室３１内に配設された遮光板６０のみがセンサ１４により検出可能となる。即ち、インクカートリッジ３の着脱時にのみセンサ１４でリブ６６が検出されることで、後述の制御装置８によりインクカートリッジ３が装着されているか否かを認識できることになる。また、インクカートリッジ３を一方向に着脱するだけで、リブ６６がセンサ１４により検出されるようになっている。そのため、リブ６６をセンサ１４で検出する為の複雑な操作が不要であり、さらに、外部に露出しており強度的にも弱いリブ６６がホルダ４と接触するなどして破損してしまうのを極力防止できる。

次に、制御装置８について説明する。制御装置８は、インクジェットヘッド２のノズル２ａからのインクの吐出や、インクジェットヘッド２への給紙、あるいは、インクジェットヘッド２により印字された用紙の排紙等、インクジェットプリンタ１の各種作業の制御を司るものであり、制御装置８は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭ（Read-Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）と、書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリと、入出力インターフェースやバス等で構成されている。そして、図１に示すように、制御装置８は、外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）８２から入力された各種信号に基づいて、インクジェットヘッド２、キャリッジ５を駆動する搬送機構６のモータ、パージ装置７の吸引ポンプ７０等、インクジェットプリンタ１を構成する種々の装置を制御する。

さらに、制御装置８は、センサ１４からの出力信号に基づいて、ホルダ４におけるインクカートリッジ３の装着状態を判定する装着状態判定部８０と、インク室３１内のインク残量を算出するインク残量算出部８１とを備えている。

以下、装着状態判定部８０とインク残量算出部８１の作用について、図１１の装着状態判定処理のフローチャートを参照して説明する。ここで、図１１におけるＳｉ（ｉ＝１０，１１，１２・・・）は各ステップを示す。尚、このフローチャートは、ブラックのインクを貯留するインクカートリッジ３ｄがホルダ４ｄに装着される際に適用されるものを一例として示したものである。

まず、インクジェットプリンタ１の電源が投入されている状態で、キャップ２４に設けられたリブ６６がセンサ１４で検出されていない場合には（Ｓ１０：Ｎｏ）、Ｓ１４のインク残量算出処理に移行する。リブ６６がセンサ１４で検出された場合に（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、このリブ６６の検出直前に、ホルダ４ｄにインクカートリッジ３ｄが装着されていた場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、インクカートリッジ３ｄがホルダ４ｄから取り外されたと判定して、インクカートリッジ３ｄが非装着状態にあることに対応する情報を記憶する（Ｓ１２）。さらに、インク残量を算出する必要はないため、そのままリターンする。

リブ６６の検出直前にインクカートリッジ３ｄが装着されていなかった場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、インクカートリッジ３ｄがホルダ４ｄに装着されることで、図３に示すインクカートリッジ３ｄのリブ６６が検出されたことになるので、インクカートリッジ３ｄが装着状態にあることに対応する情報を記憶する（Ｓ１３）。さらに、Ｓ１４のインク残量算出処理に移行する。

Ｓ１４のインク残量算出処理においては、シャッター機構２３の遮光板６０が検出されている場合（インク残量が十分にある場合）には、インクカートリッジ３ｄの最大容量と、インクカートリッジ３ｄ装着時からの吐出されたインク液滴数の積算値とから概略のインク残量を算出する。一方、シャッター機構２３の遮光板６０が検出されていない場合（インク残量が少なくなっている場合）には、遮光板６０が検出されなくなった状態でのインク残量と、その状態となったときからの吐出されたインク液滴数の積算値とから、より正確なインク残量を算出する。そして、Ｓ１４で算出されたインク残量をＰＣ８２に転送して（Ｓ１５）、リターンする。

尚、インクカートリッジ３の装着状態や、吐出されたドットの積算値等の情報は、インクジェットプリンタ１の電源が落ちた状態でも保持されるように、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶される。

以上説明した第１の実施の形態によると、ピン５９により遮光板６０と内壁面３４ｂとの距離が維持される。この時、遮光板６０と内壁面３４ｂとの間には、インクの表面張力により毛管現象が生じない程度の距離が確保されており、遮光板６０と内壁面３４ｂとがインクの表面張力によって接着したり、遮光板６０の変位の滑らかさが損なわれたりすることを防止することができる。すなわち、インクの消費に伴うインク表面の低下と同様に、遮光板６０と内壁面３４ｂとの間に介在するインクの表面も低下することができ、両者の間には、表面張力により遮光板６０の変位を妨げるようなインクが残留することが無くなる。そのため、インク残量の変化に伴って遮光板６０が円滑に動くことになってインク室３１内のインク残量が所定量に達したことを小さな誤差で検知することができる。

また、変位部材は、図６の面内において多少の回動ができるように支持されているので、遮光板６０と内壁面３４ｂとの間隔によっては、支持点から離れた位置に設けられている遮光板６０が内壁面３４ｂに近づきすぎてしまうということが生じる。これを見込んで、両者間の間隔を広くとれば、遮光板６０の滑らかな動きを損なうことになるインクの表面張力の影響を受けなくて済むが、センサ１４の発光部１４ａと受光部１４ｂとの間隔も広くする必要があり、センサ１４の感度の点で得策ではない。発光部と受光部との間隔によっては、より高感度の高価なセンサを用いる必要がある。しかし、本実施の形態では、ピン５９により、遮光板６０と内壁面３４ｂとの間隔が、インクの表面張力で遮光板６０の滑らかな動きを損なわない程度に規制されているので、その分ピン５９により遮光板６０と内壁面３４ｂとの間の距離を短くすることができる。同時に、突出部３４の幅を狭くすることができる。さらに、遮光板６０が薄板形状であるため突出部３４の幅をさらに狭くすることができる。これにより、安価な透過型の光センサであるセンサ１４を利用することができる。

加えて、内壁面３４ｂにリブ５８が形成されているため、遮光板６０と内壁面３４ｂとの間に溜まったインクをリブ５８に沿わせて下方へと落下させることができる。これにより、遮光板６０と内壁面３４ｂとがインクの表面張力によって接着するのをさらに防止することができる。

さらに、ピン５９の先端が湾曲面で構成されており、ピン５９が内壁面３４ｂと点で接触するため、仮に、ピン５９と内壁面３４ｂとの間にインクが残留するようなことがあっても残留量を最小限に抑えることができる。すなわち、ピン５９と内壁面３４ｂとがインクの表面張力によって接着されにくくなる。そのため、インク残量の変化に伴って遮光板６０が円滑に動くことになってインク室３１内のインク残量が所定量に達したことを小さな誤差で検知することができる。

また、当接部６０ａが柱状であり、当接部６０ａと被当接面５６とが線で接触するため、当接部６０ａと被当接面５６とがインクの表面張力によって接着されにくくなる。そのため、インク残量の変化に伴って遮光板６０が円滑に動くことになってインク室３１内のインク残量が所定量に達したことを小さな誤差で検知することができる。

さらに、被当接面５６上に溜まったインクが、被当接面５６とリブ５７との間に形成された稜部の毛管力により吸引され、さらにリブ５７を伝って下方への落下していくので、当接部６０ａと被当接面５６とがインクの表面張力によって接着されにくくなる。同時に、当接部６０ａが被当接面５６に当接している状態では、当接部６０ａの先端がリブ５７の側面に対向して隣接しているので、当接部６０ａと被当接面５６との間で保持されているインクも被当接面５６とリブ５７との間に形成された稜部の毛管力により吸引される。そのため、当接部６０ａはインク表面の低下に応じて被当接面５６から適切なタイミングで容易に離間することができる。

このとき、リブ５７と垂直壁面６９の下端領域とに跨った曲線（Ｃ）、リブ５７と垂直壁面６９の上端領域とに跨った曲線（Ｂ）、リブ５７と被当接面５６とに跨った曲線（Ａ）の順にその曲率が小さくなっている。これにより、壁面と壁面とが作る稜部の毛管カが、リブ５７の下方に位置する部位ほど大きなものになり、全体としてより下方にインクを移動するように働く。すなわち、被当接面５６とリブ５７との境界付近に溜まっているインクがさらにリブ５７を伝って下方へと落下しやすくなる。

加えて、被当接面５６が斜面となっており、被当接面５６上に溜まったインクが傾斜に沿って下方に流れ落ちるため被当接面５６上にインクが一層溜まりにくくなる。

さらに、遮光板６０を備える連結部材６２が回動することにより、遮光板６０を変位させるため、遮光板６０を所定の安定して軌道に沿って変位させることができる。このため、遮光板６０が所定の軌道外にある内壁面３４ｂに接着されにくくなる。

次に、第２の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と実質的に同一部材については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。当接部６０ａが被当接面５６に当接した位置から被当接面５６から離隔した位置まで移動することにより、遮光板６０が円弧を描くように変位する。図１２に示すように、各内壁面３４ｂには、遮光板６０の変位軌道に沿って湾曲しつつ連続して延在しているとともに、凹部３４ａ内に配置された遮光版６０に向かって突出しているリブ５８Ａが形成されている。

以上説明した第２の実施の形態によると、遮光板６０が変位する領域と内壁面３４ｂとの間に溜まったインクをリブ５８Ａに沿わせて下方へと落下させることができる。これにより、遮光板６０と内壁面３４ｂとがインクの表面張力によって接着するのを防止することができる。このため、インク残量の変化に伴って遮光板６０が円滑に動くことになってインク室３１内のインク残量が所定量に達したことを小さな誤差で検知することができる。

次に、第３の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。第３の実施の形態において、第１の実施の形態と実質的に同一の部材については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

図１３に示すように、シャッター機構２３Ｂは、インク室３１の下側の空間に設けられており、光を透過しない遮光板６０Ｂと、中空状のフロート６１と、遮光板６０Ｂとフロート６１とを連結する連結部材６２Ｂと、仕切壁３０の上側に設けられ連結部材６２Ｂを回動可能に支持する支持台６３と、連結部材６２Ｂの横揺れを防止するための防止壁６７とを備えている。遮光板６０Ｂ、フロート６１、及び連結部材６２Ｂにより変位部材を構成している。フロート６１は、その内部に空気が満たされた密閉空間を有する円筒形状の部材であり、フロート６１全体の比重はインク室３１内のインクの比重よりも小さくなっている。遮光板６０Ｂとフロート６１は連結部材６２Ｂの両端部に夫々設けられている。連結部材６２Ｂの中心には、連結部材６２Ｂの平面に対して垂直方向に突出している円柱形状の回動軸６２ａＢが形成されており、支持台６３は回動軸６２ａＢを回転可能に支持している。防止壁６７は、回動軸６２ａと垂直壁面６９との間において、インク室３１の底面から垂直方向に延在するように、且つ、その平面で連結部材６２Ｂを挟むように配置されている２つの壁である。

遮光板６０Ｂは、前記鉛直面に平行で且つ所定の面積を有する薄板状の部材である。遮光板６０Ｂは、矩形状領域と、矩形状領域の上端部からさらに上方に延在するように形成されている三角形状の突出領域とを有している。突出領域の両面には遮光板６０Ｂからリブ５７に向かって垂直方向（インク表面に沿った方向）に突出した柱形状を有する当接部６０ａがそれぞれ形成されている。

回動軸６２ａＢ近傍における連結部材６２Ｂの両面には、防止壁６７の平面に向かって垂直方向に突出した柱形状を有するピン（凸部）５９Ｂがそれぞれ形成されている。ピン５９Ｂの先端は湾曲面で構成されている。そして、当接部６０ａが、被当接面５６に当接する位置と、被当接面５６から離隔する位置との間を移動する範囲において、ピン５９Ｂの先端が常に防止壁６７に対向するようになっている。

以上説明した第３の実施の形態によると、ピン５９Ｂにより遮光板６０Ｂと内壁面３４ｂとの距離が維持されるため、遮光板６０Ｂと内壁面３４ｂとがインクの表面張力によって接着するのを防止することができる。このため、インク残量の変化に伴って遮光板６０Ｂが円滑に動くことになってインク室３１内のインク残量が所定量に達したことを小さな誤差で検知することができる。また、ピン５９Ｂ及びこれと対向している防止壁６７の平面が回動軸６２ａＢ近傍に形成されているため、ピン５９Ｂの変位範囲が狭くなり、ピン５９Ｂと対向する防止壁６７を小さくすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、第１の実施の形態においては、遮光板６０が、２つの内壁面３４ｂの間を変位するように配置される構成であるが、遮光板６０が１つの内壁面に沿って変位するように配置される構成でもよい。この場合、ピンは１つの内壁面に向かって突出するように形成されていればよい。

また、第１の実施の形態においては、遮光板６０が薄板形状を有する構成であるが、遮光板６０が球状等の他の形状を有していてもよい。

さらに、第１の実施の形態においては、リブ５７、５８を備える構成であるが、このようなリブを備えない構成もよい。

また、本実施の形態においては、ピン５９、５９Ｂの先端が湾曲部で構成されているが、先端形状は特に限定されるものではなく、仮に、ピン５９、５９Ｂと内壁面３４ｂあるいは防止壁６７の平面との間にインクが残留するようなことがあっても、変位部材の変位の滑らかさを損なう程の量が残留するのでなければ、先端形状が尖鋭しいてもよいし、平面であってもよい。

また、第１の実施の形態においては、当接部６０ａが柱状であるが、当接部６０ａの形状は限定されるものではなく、例えば、板状であってもよい。また、被当接面５６が斜面となっている構成であるが、被当接面が水平面であってもよい。

さらに、第１の実施の形態においては、インク室３１のインク量の増減に伴って、変位部材が回動軸６２ａを中心として回動する構成であるが、このような構成に限定されるものではない。例えば、変位部材が遮光板とこれに直結されたフロートとから成り、インク室のインク量の増減に伴って、変位部材がインク液面の変位に追従するように変位する構成でもよい。

また、第２の実施の形態においては、リブ５８Ａを遮光板６０の変位軌道に沿って形成しているが、遮光板６０と内壁面３４ｂとの間に極力インクが保持されないようにして、より滑らかな変位部材の回動を可能とする観点からは、リフ５８Ａをピン５９の変位軌道に沿うように形成することが好適である。

第１の実施の形態に係るインクジェットプリンタの概略構成図である。 図１に描かれたインクカートリッジを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は底面図である。 図１に描かれたインクカートリッジを下方から見た斜視図である。 図２（ｂ）のIV-IV線断面図である。 図２（ａ）のV-V線断面の斜視図である。 図２（ａ）のV-V線断面の上面図である。 図２（ａ）のV-V線断面の正面図である。 （ａ）は図６のVIIIA-VIIIA線断面図、（ｂ）は図６のVIIIB-VIIIB線断面図、（ｃ）は図7のVIIIC-VIIIC線断面図である。 図４に描かれたインク供給弁の断面図であり、（ａ）は閉弁した状態の図、（ｂ）は開弁した状態の図である。 図５に描かれた弁体の斜視図である。 図１に描かれたインクカートリッジ着脱時における装着状態判定処理のフローチャートである。 第２の実施の形態に係るインクカートリッジの部分断面の拡大図である。 第３の実施の形態に係るインクカートリッジの部分断面の斜視図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
３ インクカートリッジ
１４ センサ
１４ａ 発光部
１４ｂ 受光部
２０ カートリッジ本体
３１ インク室
３４ 突出部
３４ａ 凹部
３４ｂ 内壁面
５６ 被当接面
５７、５８ リブ
５９ ピン
６０ 遮光板
６０ａ 当接部
６１ フロート
６２ 連結部材
６６ リブ

Claims (9)

1. 光学式センサを備えたインクジェットプリンタに装着されるインクカートリッジであって、
   インクが貯溜されるインクタンクであって、光透過性を有し、インクカートリッジが前記インクジェットプリンタに装着された状態においてインク表面と交差する方向に延在した２つの内壁面が対向した凹部を有しているインクタンクと、
   前記インクタンクに貯溜されたインク量の増減に伴って前記インクタンク内において変位する変位部材と、
   前記変位部材の変位を規制する規制面とを備えており、
   前記変位部材には、前記変位部材の位置に応じて前記規制面に当接する位置と前記規制面から離隔した位置とを選択的に取り得る当接部が形成されており、
   前記変位部材の少なくとも一部は、遮光性を有していると共に前記凹部において対向した前記２つの内壁面の間に挟まれており、前記一部には、前記当接部が前記離隔した位置と前記当接する位置との間を移動する間において、常に前記２つの内壁面と対向し、前記２つの内壁面に向かってそれぞれ突出している２つの凸部が形成されており、
   前記２つの内壁面は、インクカートリッジが前記インクジェットプリンタに装着されたときに、前記光学式センサと対向して配置されることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記変位部材には、前記当接部が前記当接した位置にあるときに、前記凹部において対向した前記２つの内壁面に挟まれる薄板形状部分が形成されており、
   前記２つの凸部が、前記薄板形状部分からそれぞれ突出していることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 前記２つの内壁面のうち前記変位部材と対向する部分からは、前記変位部材に向かってそれぞれ第１のリブが突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
4. 前記第１のリブが、前記変位部材の変位軌道に沿って連続して設けられていることを特徴とする請求項３に記載のインクカートリッジ。
5. 前記２つの凸部の各々の先端部分は、前記内壁面に向かって突出する湾曲面で構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
6. 前記規制面には第２のリブが立設されており、
   前記当接部は、前記規制面に当接したときに前記第２のリブに向かって突出する、柱状突出部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
7. 前記規制面が、インクカートリッジが前記インクジェットプリンタに装着された状態におけるインク表面と交差する斜面であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
8. インクカートリッジが前記インクジェットプリンタに装着された状態において、前記変位部材が、前記インクタンクに貯溜されたインク量の増減に伴うインク表面の変位方向と直交する軸を中心として、前記インクタンク内において回動することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
9. 前記２つの凸部及びこれと対向している前記２つの内壁面が前記変位部材の端部近傍に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。

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