JP2004276460A

JP2004276460A - インクカートリッジ及びそれを用いたプリンタ

Info

Publication number: JP2004276460A
Application number: JP2003072382A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kobayashi; 小林　　直樹
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】カートリッジケース内のインクが所定量以下になったことをより精度よく検出する。
【解決手段】インクカートリッジ２７は、インクＡを収容するインク収容室３７と、インク収容室３７に接続し、インク収容室３７のインクＡが所定量以下になったことをインクエンドセンサ５１によって検出するためのインクエンド検出管３７ｂと、インクエンド検出管３７ｂ内のインクＡの界面を覆蓋する液栓３９であって、インクの取り出しに伴う界面変位に追従する高粘度液体で形成されるものとを備えて構成される。液栓３９と空気の界面の位置を検出することにより、より精度よくインクエンドの検出が可能となる。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタ等に装着されるインクカートリッジに関し、特にインクカートリッジ内のインク残量が所定以下になったことを検出可能なカートリッジ及びプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクタンクに収容されるインクを、印字ヘッドの吐出ノズルから吐出することにより、印字媒体上に文字や画像を形成するインクジェットプリンタが普及している。この種のインクジェットプリンタでは、インク補給を容易にするために、カートリッジ方式のインクタンク（以下、インクカートリッジという。）が広く採用されている。
インクカートリッジの交換時期を適切に把握するために、インクの有無を、光学的又は電気的に検出可能なインクカートリッジ及びプリンタが広く提案されている。例えば、透明なインクカートリッジにプリズムを一体形成し、プリンタに設けた光源から光をプリズムへ入射し、その反射光をセンサにより検出することにより、インクカートリッジ内のインクの有無を検知するよう構成したものが知られている。（特許文献１）
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−３１１０７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構造のインクカートリッジは、インクの消費に伴って下降する液面を光学的手段を用いて検出するものであるが、インクカートリッジ内に形成される液面は、必ずしも平坦な面とはならず、インクエンドを検出する部分の壁面にインクが残留したり、泡が生じたりする場合がある。このような場合、インクカートリッジ内に殆どインクがないにもかかわらず、インクエンドが検出されないという不具合が生じる。以下、インクと空気の屈折率の差を利用してインクエンドを検出する例（図６）を参照して簡単に説明する。光源（フォトトランジスタ）５１ａからプリズム４７に入射した光は、インクエンド検出管３７ｂ‘内にインクがないとき、全反射し、センサ（フォトダイオード）５１ｂで検出され、これによりインクエンドを把握することが可能となる。しかしながら、インクエンド検出管の壁面４７ｂにインクＡ’が残留付着したり、界面Ａ“に泡が存在する場合、入射した光は、残留付着したインクや界面に存在する泡によって屈折し、インクが殆どない状態であってもインクエンドが把握されないという不具合が生じる。
【０００５】
本発明の目的は、このような不具合を解消し、インクカートリッジのインクエンドを精度よく検出可能なインクカートリッジを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のインクカートリッジは、インクを収容するインク収容室と、インク収容室から前記インクを取り出すためのインク取り出し口と、インク収容室に接続し、インク収容室のインクが所定量以下になったことを外部から検出するためのインクエンド検出管と、そのインクエンド検出管内のインクの界面を覆蓋する液栓であって、インクの取り出しに伴う界面変位に追従する高粘度液体で形成されるものとを備えて構成される。
【０００７】
また、前記インク収容室は、仕切り壁によって上下方向を向く複数の分室に仕切られ、その複数の分室のひとつをインクエンド検出管とすることが好ましい。
この場合においては、液栓の強度が高められるため、インクカートリッジの落下等による衝撃で液栓が壊れる可能性を低下させることができる。
【０００８】
また、インクエンド検出管の壁面の一部に、プリズムが設け、そのプリズムに、外部の光源からの光を入射するための入射面と、当該入射面に入射された光を、プリズムの位置に前記インク又は液栓のいずれもないときに反射する臨界面を設けるようにしてもよい。
【０００９】
また、上記目的を達成するため本発明のインクカートリッジは、インクを収容するインク収容室と、インク収容室からインクを取り出すためのインク取り出し口と、インク収容室に接続し、インク収容室のインクが所定量以下になったことを外部から検出するためのインクエンド検出管と、インクエンド検出管内のインクの界面を覆蓋する液栓であって、インクの取り出しに伴う界面変位に追従する高粘度液体で形成されるものとを備えたインクカートリッジと、インクカートリッジのインク取り出し口に接続し、インク収容室から供給されたインクを用いて印刷を行うインクジェットヘッドと、インクエンド検出管内の液栓の位置を検出するためのインクエンドセンサとを備えて構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に沿って説明する。図１は、プリンタの内部構造を示す概略側面図である。これらの図に示されるように、プリンタ１０の前面には、用紙Ｐを挿入するための挿入口１１が形成される一方、プリンタ１０の上面には、印字後の用紙Ｐを排出するための排出口１２が形成される。プリンタ１０の内部には、挿入口１１から排出口１２に至る紙経路１３が形成されており、該紙経路１３上に、紙送りローラ対１４および印字ヘッド１５が配置される。
紙送りローラ対１４は、紙経路１３を挟んで対向する紙送りローラ１６および紙押えローラ１７を備えて構成され、紙送りローラ１６の駆動回転に応じて用紙Ｐを挟持搬送する。印字ヘッド１５は、紙経路１３の幅方向に往復移動するキャリッジ１８上に搭載され、プラテン１９によって位置が規定された用紙Ｐに対してドットマトリクス印字を行う。印字ヘッド１５の印字方式は、吐出ノズル（図示せず）からインクＡを吐出することによって用紙Ｐに文字や画像を形成するインクジェット方式であり、印字に用いるインクＡは、後述するインク供給部２０から供給される。
【００１１】
キャリッジ１８は、前後一対のガイド軸２１、２２によって左右移動自在に支持され、キャリッジ移動機構２３の駆動に応じて強制的に移動される。キャリッジ移動機構２３は、例えば、前側ガイド軸２１の下方に並設されるカム軸２４と、該カム軸２４を回転駆動させるキャリッジモータ（図示せず）とを備えて構成される。カム軸２４の外周面には、螺旋状のカム溝が形成され、ここにキャリッジ１８から延出するカムフォロワ２５が係合される。キャリッジモータの駆動に応じてカム軸２４が回転すると、カム溝の螺旋送り作用によってカムフォロワ２５及びキャリッジ１８が軸方向に送られる。
【００１２】
図２は、インク供給経路及び廃インク回収経路を示す概略説明図である。この図に示されるように、インク供給部２０は、プリンタ１０の後部に配置されるカートリッジホルダ２６と、該カートリッジホルダ２６に対して、上方から着脱自在に装着されるインクカートリッジ２７及び廃インクカートリッジ２８を備えて構成される。カートリッジホルダ２６は、上方が開口した箱状の容器であり、その底部には、インク供給チューブ１５ａを介して印字ヘッド１５に通じるインク取り出し用接続口２９と、廃インク回収チューブ３０ａを介してノズルクリーニング機構３０に通じる廃インク取り込み用接続口３１とが形成される。また、カートリッジホルダ２６の側部には、インクカートリッジ２７内のインクの有無（インクの残量が所定量以下になったこと）を検出するためのインクエンドセンサ５１が設けられている。なお、本実施形態のインクエンドセンサ５１は、図５に示すように、発光部（光源）となるフォトトランジスタ５１ａと、受光部となるフォトダイオード５１ｂからなる。
【００１３】
インクカートリッジ２７の底面部には、インク取り出し用接続口２９に接続可能なインク取り出し口３２が形成される。インクカートリッジ２７をカートリッジホルダ２６に装着すると、インクカートリッジ２７内に収容されるインクＡが、インク取り出し口３２、インク取り出し用接続口２９及びインク供給チューブ１５ａを経由して印字ヘッド１５に導かれる。また、廃インクカートリッジ２８の底部には、廃インク取り込み用接続口３１に接続可能な廃インク取り込み口３３が形成される。廃インクカートリッジ２８をカートリッジホルダ２６に装着すると、ノズルクリーニング機構３０によって吸引された廃インクＢが、廃インク回収チューブ３０ａ、廃インク取り込み用接続口３１及び廃インク取り込み口３３を経由して廃インクカートリッジ２８内に導かれ、ここに収容される。因みに、ノズルクリーニング機構３０は、印字ヘッド１５が所定の位置に移動したとき、印字ヘッド１５の吐出ノズル部分を覆蓋するキャップ３４と、該キャップ３４を介して吐出ノズルからインクを吸引するポンプ３５とを備えて構成されており、ここで吸引されたインクが廃インクＢとして廃インクカートリッジ２８内に導かれる。
【００１４】
図３は、インクカートリッジの内部平面図、図４は、インクカートリッジのＸ−Ｘ断面図である。これらの図に示されるように、インクカートリッジ２７は、その底面部に前記インク取り出し口３２が形成されたカートリッジケース３６を備える。カートリッジケース３６の内部には、インクＡを直接収容するインク収容室３７が形成され、さらに、インク収容室３７の上方には、インクＡの取り出しに伴ってインク収容室３７に空気を取り込むための空気孔３８が形成される。
インク収容室３７に収容されたインクＡの界面には、該界面を気密的に覆蓋しつつ、インクＡの取り出しに伴うインクＡの界面変位に追従する液栓３９が形成される。これにより、カートリッジケース３６内にインクＡを直接収容するものでありながら、空気孔３８からインクＡの漏れ出すことを防止できる許りでなく、空気孔３８からのインクＡの蒸発も防止することが可能になる。液栓３９を形成する材料は、水性インクであるインクＡと分離状態を保ちながら、インクＡの界面変位に良好に追従し得る高粘度液体であり、例えば、エチレン−α−オレフィンコオリゴマーにゲル化剤を添加したゲル状組成物が用いられる。この種のゲル状組成物は、水性ボールペンにおけるインクチューブの液栓用として様々なものが提案されているので、これらを流用してもよい。
【００１５】
本実施形態のインク収容室３７は、仕切り壁４０によって上下方向を向く多数の分室３７ａに仕切られると共に、各分室３７ａの上部同士及び下部同士が互に連通される。つまり、インク収容室３７（分室３７ａ）への空気の取り込みや、インク収容室３７（分室３７ａ）からインク取り出し口３２へのインクＡの流れを阻害することなく、インク収容室３７を多数の分室３７ａに細分しており、それに伴って液栓３９も細分される。細分された液栓３９は、表面張力によって強度が高められ、インクカートリッジ２７の落下等による衝撃で壊れる可能性が低下する。また、各分室３７ａは、平面視正六角形に形成され、蜂の巣状に整然と配置される。これにより、仕切り壁４０を可及的に薄くし、インクカートリッジ２７のインク容量を増加させることが可能になる。尚、本実施形態のインクカートリッジ２７は、インク取り出し口３２に多孔質体４１を備え、該多孔質体４１によってインク取り出し口３２からのインク漏れを防止している。
【００１６】
本実施形態のインクカートリッジ２７では、インク収容室３７を構成する複数の分室３７ａの中で、外側の一つをインク検出管３７ｂとして用いている。インク検出管３７ｂの透明な壁面の一部にプリズム４７が一体に形成されている。
【００１７】
インクカートリッジ２７をカートリッジホルダ２６に装着したときに、プリズム４７がインクエンドセンサ５１に対向するように、予めその位置が定められている。図５に示すように、インクエンドセンサ５１のフォトトランジスタ５１ａから発せられる光は、プリズム４７の入射面４７ａから入射し、臨界面４７ｂに至る。インク検出管３７ｂの臨界面にインクＡ又は液栓３９があるときは、臨界面４７ｂに入射した光は屈折し、臨界面４７ｂで反射される光は少ない。インクＡの量が所定量以下になり、液栓３９の位置が下がると、臨界面４７ｂに入射した光は全反射され、プリズム４７の射出面４７ｃを経てフォトダイオード５１ｂに至り、インクエンドが検出される。このように、本実施の形態のインクエンドセンサは、気体と液体（液栓）の屈折率の差を利用して、インクエンドを検出している。
【００１８】
図５に示すように、インク検出管３７ｂ内のインクＡは液栓３９で覆蓋されているため、液栓３９と空気の界面３９ａが、プリズム３７の位置に至ったときにインクエンドが検出されることとなる。このように、インクと空気の界面に比べ、前述した液栓の材料となるゲル状組成物と空気との界面は平坦であり、壁面に残ったり界面に泡が生じないため、液栓３９でインクを覆蓋し、液栓３９と空気の界面３９ａの位置を検出することにより、より精度よくインクエンドの検出が可能となる。
【００１９】
以上の如く本発明の実施形態によれば、インクカートリッジ２７は、インクＡを収容するインク収容室３７と、該インク収容室３７に接続し、インク収容室３７のインクＡが所定量以下になったことをインクエンドセンサ５１によって検出するためのインクエンド検出管３７ｂと、インクエンド検出管３７ｂ内のインクＡの界面を覆蓋する液栓３９であって、インクの取り出しに伴う界面変位に追従する高粘度液体で形成されるものとを備えて構成される。つまり、液栓３９でインクを覆蓋し、液栓３９と空気の界面の位置を検出することにより、より精度よくインクエンドの検出が可能となる。
【００２０】
以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用を行うことができる範囲が含まれる。例えば、上記実施形態のインクエンドセンサは、気体と液体（液栓）の屈折率の差を利用して、インクエンドを検出をおこなうものだが、これに限らず、インクと液栓の透過率の差を利用して、光をインクエンド検出管の中を透過させる方式のインクエンドセンサを用いても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、インクエンド検出管内のインクの界面を液栓で覆蓋し、液栓の位置を検出することによって、インクエンドを把握するため、より精度よくインクエンドの検出を行うことが可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリンタの内部構造を示す概略側面図である。
【図２】インク供給経路及び廃インク回収経路を示す概略説明図である。
【図３】インクカートリッジの内部平面図である。
【図４】インクカートリッジのＸ−Ｘ断面図である。
【図５】インクカートリッジのインク検出管の主要部を示す断面図である。
【図６】従来のインクカートリッジのインクエンドセンサを示す断面図である。
【符号の説明】
Ａインク
１０プリンタ
１５印字ヘッド
２０インク供給部
２６カートリッジホルダ
２７インクカートリッジ
２８廃インクカートリッジ
３０ノズルクリーニング機構
３２インク取り出し口
３６カートリッジケース
３７インク収容室
３７ａ分室
３７ｂインクエンド検出管
３８空気孔
３９液栓
４０仕切り壁
４７プリズム
５１インクエンドセンサ

Claims

インクを収容するインク収容室と、
前記インク収容室から前記インクを取り出すためのインク取り出し口と、
前記インク収容室に接続し、当該インク収容室のインクが所定量以下になったことを外部から検出するためのインクエンド検出管と、
当該インクエンド検出管内のインクの界面を覆蓋する液栓であって、前記インクの取り出しに伴う界面変位に追従する高粘度液体で形成されるものとを備えたことを特徴とするインクカートリッジ。
前記インク収容室は、仕切り壁によって上下方向を向く複数の分室に仕切られ、当該複数の分室のひとつを前記インクエンド検出管とした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。
前記インクエンド検出管の壁面の一部に、プリズムが設けられており、当該プリズムには、外部の光源からの光を入射するための入射面と、当該入射面に入射された光を、プリズムの位置に前記インク又は液栓のいずれもないときに反射する臨界面が設けられ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。
インクを収容するインク収容室と、前記インク収容室から前記インクを取り出すためのインク取り出し口と、前記インク収容室に接続し、当該インク収容室のインクが所定量以下になったことを外部から検出するためのインクエンド検出管と、当該インクエンド検出管内のインクの界面を覆蓋する液栓であって、前記インクの取り出しに伴う界面変位に追従する高粘度液体で形成されるものとを備えたインクカートリッジと、
当該インクカートリッジのインク取り出し口に接続し、前記インク収容室から供給されたインクを用いて印刷を行うインクジェットヘッドと、
前記インクエンド検出管内の液栓の位置を検出するためのインクエンドセンサとを備えたインクジェットプリンタ。
前記インクカートリッジは、インクエンド検出管の壁面の一部に設けられており、外部の光源からの光を入射するための入射面と、当該入射された光を前記インク又は液栓のいずれもないときに反射する臨界面とを備えたプリズムを備え、
前記インクエンドセンサは、前記プリズムの臨界面で反射された光を検出する光学的センサであることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットプリンタ。