JP2005288880A - 液体噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 インクカートリッジの装着姿勢によることなく、インク残量を正確に検知することが可能な液体噴射装置を提供する。
【解決手段】 プリンタは、インク22を噴射する記録ヘッド31と、インク22を貯留するインクカートリッジ19を着脱可能なカートリッジホルダ30と、インクカートリッジ19の荷重を受けるサブホルダ33と、カートリッジホルダ30に装着されたインクカートリッジ19の重量変化を測定する重量センサ34とを備えている。カートリッジホルダ30にインクカートリッジ19が装着されているとき、サブホルダ33の底壁33aの下面が重量センサ34の荷重受け面34aに当接されている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、ターゲットに液体を噴射する液体噴射装置に関する。
従来、液体をターゲットに噴射させる液体噴射装置として、インク滴を記録紙上に噴射させて文字や画像等を印刷するインクジェット式プリンタがある。インクジェット式プリンタは、一般的にカートリッジホルダに搭載された記録ヘッドを往復移動させながら、記録紙を搬送して、記録ヘッドからインク滴を吐出することにより印刷を行う。この種のインクジェット式プリンタにおいては、一般に、ユーザが使用済みのインクカートリッジを容易に交換できるようになっている。このため、インクカートリッジの交換時期をユーザに告知するために、同インクカートリッジのインク残量を正確に検知する必要がある。そこで、インクカートリッジの重量変化を測定することによりインク残量を検知可能な液体噴射装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図4(a)に示すように、この液体噴射装置は、インクカートリッジ80を着脱可能なカートリッジホルダ81と、図示しないインク供給針や液体噴射ヘッド等が組み込まれた保持ケース83とを備えている。又、保持ケース83上には、装着されたインクカートリッジ80の重量変化を測定する重量センサ84が搭載されている。インクカートリッジ80は、インク供給口80aに接続された保持ケース83の接続部83aと、この接続部83aと反対側に配置された重量センサ84の荷重受け面84aとにより支持されている。この場合、重量センサ84の荷重受け面84aにはインクカートリッジ80の底部が当接されている。このため、重量センサ84は、インクカートリッジ80により直接付与される荷重を測定し、同インクカートリッジ80の重量変化を測定している。
特開2002−178536号公報
ところが、上記構成によると、図4(b)に示すように、インクカートリッジ80が保持ケース83に対し斜めに装着された場合に、重量センサ84の荷重受け面84aとインクカートリッジ80の底部との間に隙間dが生じ易くなっている。このように、従来の液体噴射装置では、重量センサ84の荷重受け面84aとインクカートリッジ80との接触状態が安定しないことから、同重量センサ84による測定値に測定誤差が生じ易くなっていた。このため、インクカートリッジ80の重量変化を正確に測定することができず、正確なインク残量を検知することができないという問題があった。
本発明は、インクカートリッジの装着姿勢によることなく、インク残量を正確に検知することが可能な液体噴射装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、前記液体を貯留する液体カートリッジを着脱可能なカートリッジホルダと、前記液体カートリッジの荷重を受ける荷重受け手段と、前記カートリッジホルダに装着された前記液体カートリッジの重量変化を測定する重量測定手段とを備え、前記荷重受け手段は前記重量測定手段の荷重受け面に接していることをその要旨とする。
本発明によれば、液体カートリッジの荷重を受ける荷重受け手段が重量測定手段の荷重受け面に接しているため、重量測定手段は、その荷重受け面に液体カートリッジを直接接触させることなく、同液体カートリッジの重量変化を測定することができる。これにより、液体カートリッジの装着姿勢による影響を受けることなく、同液体カートリッジの重量変化を測定することが可能となる。このため、液体カートリッジの装着姿勢によって、重量センサによる測定値に測定誤差が生じることを防止することができる。
本発明は、前記カートリッジホルダは1個若しくは複数個の前記液体カートリッジを搭載可能であり、各液体カートリッジに対応して前記荷重受け手段が設けられると共に、各荷重受け手段に対応して前記重量測定手段が設けられていることをその要旨とする。
本発明によれば、各液体カートリッジに対応して荷重受け手段が設けられると共に、各荷重受け手段に対応して重量測定手段が設けられているため、各液体カートリッジの重量変化を個別に測定することができる。このため、各液体カートリッジの残量を個別に検知することが可能となる。
本発明は、前記荷重受け手段は、前記カートリッジホルダ内に設けられ前記液体カートリッジの装着姿勢をガイドするガイド部を備えたサブホルダとして構成されていることをその要旨とする。
本発明によれば、荷重受け手段は、液体カートリッジを収納するサブホルダとして構成されているため、カートリッジホルダに装着された液体カートリッジの装着姿勢を安定化させることができる。
本発明は、前記サブホルダ又は前記カートリッジホルダは、前記液体カートリッジに設けられた記録手段と接触又は非接触のときに同記録手段に記録された情報を読み取る読取手段を備えていることをその要旨とする。
本発明によれば、サブホルダに設けられた読取手段によって、液体カートリッジの記録手段に記録された情報を接触又は非接触で読み取ることができ、同液体カートリッジの管理を容易に行うことができる。
本発明は、前記サブホルダが所定位置よりも前記液体カートリッジの装着方向へ移動することを規制する規制手段を、前記サブホルダ及び前記カートリッジホルダのうち少なくともいずれか一方に設けたことをその要旨とする。
本発明によれば、規制手段によって、サブホルダが所定位置よりも液体カートリッジの装着方向へ移動することが規制されている。このため、同液体カートリッジを装着する際に、重量測定手段に対し過剰な力が加えられるのを防止することができる。
本発明は、前記カートリッジホルダに対し前記サブホルダを抜止可能に支持する抜止手段を、前記サブホルダ及び前記カートリッジホルダのうち少なくともいずれか一方に設けたことをその要旨とする。
本発明によれば、抜止手段によって、液体カートリッジから取り外す際にカートリッジホルダ内のサブホルダが不用意に抜けてしまうのを防止することができる。
本発明は、前記荷重受け手段に、前記液体カートリッジに挿入されるインク供給針を支持するインク供給針支持部を設けたことをその要旨とする。
本発明によれば、荷重受け手段のインク供給針支持部によって、インク供給針を支点として生じる液体カートリッジのガタツキを緩和させることができる。このため、カートリッジホルダに装着された液体カートリッジの装着姿勢をより一層安定化させることができる。
以下、本発明の液体噴射装置をインクジェット式プリンタ(以下、プリンタと称す。)に具体化した一実施形態を図1〜図3に従って説明する。
図1に示すように、プリンタ10は、略直方体状のフレーム11を備えている。フレーム11内にはプラテン12が架設されており、図示しない紙送り機構により、プラテン12上を記録紙Pが給送される。又、フレーム11内には、ガイド部材14が架設されており、このガイド部材14に沿って、カートリッジホルダ30がプラテン12の長手方向に移動可能に支持されている。カートリッジホルダ30は、モータ15の駆動力がタイミングベルト16を介して伝達されることで、ガイド部材14に沿って往復移動する。
カートリッジホルダ30は、その下部に液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド31を備えている。記録ヘッド31には、液体としてのインクを噴射するための複数のノズル(図示せず)が記録紙Pの印刷面に向けて配設されている。カートリッジホルダ30に搭載された液体カートリッジとしての各インクカートリッジ19には、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等のインクがそれぞれ充填されている。記録ヘッド31は、各インクカートリッジ19からインクが供給されると、複数のノズルからインク滴を吐出し、記録紙Pに文字や画像等を印刷する。
本実施形態において、カートリッジホルダ30には、4個のインクカートリッジ19が着脱可能に搭載されている。図3に示すように、インクカートリッジ19は、上面が開口した略箱状の容器本体21と、容器本体21内に収納されたインク22と、容器本体21の上面開口を液密に閉塞する蓋部材23とからなる。インクカートリッジ19は、底部にインク供給口24が設けられた接続部25を備え、同インク供給口24内には、インクカートリッジ19を装着する際にインク漏れ等を防止するためのシール部材26や図示しない弁機構等が装着されている。又、インクカートリッジ19の側壁の外側面には、同インクカートリッジ19の管理等を行うために、記録手段としての回路基板27が取り付けられている。
図1に示すように、カートリッジホルダ30は、上方及び前方が開口した略箱状に形成されている。図2及び図3に示すように、カートリッジホルダ30の下部には、液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド31、重量測定手段としての重量センサ34及びインク供給針35が配設されている。又、カートリッジホルダ30内には、装着されるインクカートリッジ19と対応して4個のサブホルダ33が収容配置されている。
記録ヘッド31は、平板状のプレート部材36を介してカートリッジホルダ30の底壁30aの下面に取り付けられている。プレート部材36には、記録ヘッド31の各ノズル31aに連通した4本の流路37が形成されている。この場合、流路37は、プレート部材36の表面に形成された溝37aと、同溝37aと記録ヘッド31の各ノズル31aとを繋ぐ連通孔37bとにより構成されている。そして、各流路37は、インクカートリッジ19と対応して設けられたインク供給針35に接続されている。
インク供給針35は、記録ヘッド31の各ノズル31aと対応して4本配設されている。インク供給針35は、基端部40と、この基端部40と一体化された先端部41とを備え、同先端部41がカートリッジホルダ30の底壁30aに対し上方へ垂直に突設されている。インク供給針35の先端部41にはインク導入孔41aが形成されており、このインク導入孔41aを介して、各インクカートリッジ19からインクが記録ヘッド31へ供給され、同記録ヘッド31のノズル31aからインクが吐出される。又、インク供給針35の基端部40には、その外周面に沿って、弾性部材からなるシール部材42が装着されている。
重量センサ34は、カートリッジホルダ30内のサブホルダ33と対応して4個配設されている。この重量センサ34は、本体部と、荷重受け面34aが設けられた受圧部とを備えている。重量センサ34としては、例えば、前記受圧部に感圧センサを備え、この感圧センサから出力される信号を計算処理することで荷重を測定するものや、前記受圧部に磁気特性が変化する素子を備え、自己インダクタンスの変化をLC発振器の発振周波数の変化として検出することで荷重を測定するもの等が挙げられる。
図3に示すように、重量センサ34は、カートリッジホルダ30の一方の側壁30b側に配置されている。重量センサ34は、その荷重受け面34aを上方に向けて、カートリッジホルダ30の底壁30aの上面に固定されている。そして、重量センサ34の荷重受け面34aには、サブホルダ33の底壁33aの下面が当接されている。これにより、重量センサ34は、インクカートリッジ19の重量変化を、サブホルダ33の底壁33aを介して付与される荷重の変化として測定する。
カートリッジホルダ30の両側壁30b,30cの内面には、規制手段としてのストッパ43b,43cが一対設けられている。各ストッパ43b,43cは、それぞれが互いに対峙する向きに突設されると共に、各ストッパ43b,43cの支持面44b,44cが、両側壁30b,30cの下端部において同じ高さに配置されている。このため、サブホルダ33は、インクカートリッジ19の装着方向における所定位置、即ち両ストッパ43b、43cの支持面44b、44cよりもカートリッジホルダ30の底壁30a側へ移動することが規制されている。又、側壁30bの内面には、抜止手段としての係止突起45が1個突設されている。この係止突起45は、側壁30bに突設されたストッパ43bよりも高い位置に配置されている。
サブホルダ33は、カートリッジホルダ30に装着されるインクカートリッジ19の荷重受け手段として構成されている。サブホルダ33は、上方が開口した略箱状をなし、インクカートリッジ19の荷重を受ける底壁33aと、同インクカートリッジ19の側面を包囲するように配置されたガイド部材としての側壁33b、33cとからなる。各サブホルダ33は、対応するインクカートリッジ19を収納可能な大きさに形成されている。ここでは、図2に示すように、イエロー、マゼンタ、シアンのインクカートリッジ19に対応するサブホルダ33はいずれもほぼ同寸法に形成され、ブラックのインクカートリッジ19を対応するサブホルダ33は他のものよりも大きめに形成されている。各サブホルダ33は、カートリッジホルダ30内において、開口部を上方に向けて互いに同じ向きに並設されている。
サブホルダ33は、その底部にインク供給針支持部としての接続部49を備え、同接続部49の中央部には、インク供給針35が挿入される貫通孔49aが設けられている。この接続部49は、サブホルダ33の底壁33aの一部が内側から外側に凸状に形成されたもので、インク供給針35を支点として生じるインクカートリッジ19のガタツキを防止する機能を有している。又、この接続部49は、カートリッジホルダ30の側壁30c付近、即ち重量センサ34と反対側に配置されている。サブホルダ33は、接続部49の貫通孔49aにインク供給針35の先端部41が挿入された状態で、カートリッジホルダ30内に収容されている。この状態で、サブホルダ33の底部は、同サブホルダ33の長手方向両端部が前記重量センサ34と接続部49とにより安定に支持されている。
サブホルダ33は、一方の側壁33bに、前記カートリッジホルダ30の係止突起45と係止可能な抜止手段としての係止孔46を1個備えている。サブホルダ33は、係止孔46に係止突起45が係止されることによって、カートリッジホルダ30内から外へ抜けないように支持されている。又、サブホルダ33は、他方の側壁33cに読取手段としての電極47を備えている。この電極47は、カートリッジホルダ30に装着されたインクカートリッジ19の回路基板27と対向する位置に配置されている。インクカートリッジ19がカートリッジホルダ30に装着されると、回路基板27と電極47とが接触することで、インクカートリッジ19とプリンタ10との間で、インクの種類、インク量、製造年月、製造番号等の属性情報の読み出し及び書き込みが行われる。
さて、カートリッジホルダ30にインクカートリッジ19を装着するとき、サブホルダ33はインクカートリッジ19と共に、その装着方向、即ち鉛直下方へ移動する。このとき、サブホルダ33は、底壁33aの下面がストッパ43b,43cの支持面44b,44cに当接されることで、前記両ストッパ43b,43cの位置よりも下方へ移動することが規制されている。カートリッジホルダ30にインクカートリッジ19が装着されると、重量センサ34の荷重受け面34aにはサブホルダ33の底壁33aが当接され、荷重が付与される。そして、インク22が消費され、インクカートリッジ19の重量が減少するに伴い、重量センサ34の荷重受け面34aに付与される荷重の大きさが徐々に小さくなる。こうして、重量センサ34は、インクカートリッジ19の重量変化を、サブホルダ33の底壁33aを介して付与される荷重の変化として測定する。
以上詳述したように本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
・カートリッジホルダ30は、インクカートリッジ19の荷重受け手段としてサブホルダ33を備えている。そして、カートリッジホルダ30にインクカートリッジ19が装着されているとき、サブホルダ33の底壁33aの下面が、重量センサ34の荷重受け面34aに当接されている。この場合、重量センサ34の荷重受け面34aにインクカートリッジ19を直接接触させることなく、同インクカートリッジ19の重量変化を、サブホルダ33の底壁33aを介して付与される荷重の変化として測定することができる。これにより、インクカートリッジ19の装着姿勢による影響を受けることなく、同インクカートリッジ19の重量変化を測定することができる。このため、インクカートリッジ19の装着姿勢によって、重量センサ34による測定値に測定誤差が生じることを防止することができる。従って、インクカートリッジ19の装着姿勢によらず、同インクカートリッジ19の重量変化を正確に測定することができ、正確なインク残量を検知することができる。
・カートリッジホルダ30内において、装着されるインクカートリッジ19と対応して4個のサブホルダ33が設けられると共に、各サブホルダ33と対応して4個の重量センサ34が設けられている。このため、各インクカートリッジ19の重量変化を個別に測定することができる。よって、各インクカートリッジ19の残量を個別に検知することが可能となる。
・サブホルダ33は、カートリッジホルダ30に装着されるインクカートリッジ19の荷重受け手段として構成されている。このため、カートリッジホルダ30に装着されたインクカートリッジ19の装着姿勢を安定化させることができる。
・サブホルダ33は、その長手方向両端部が、カートリッジホルダ30に固定された重量センサ34と、同サブホルダ33の接続部49とにより支持されている。この場合、カートリッジホルダ30内において、サブホルダ33を安定した状態で支持することができる。このため、インクカートリッジ19の装着姿勢をより一層安定化させることができる。
・サブホルダ33は、他方の側壁33bに読取手段としての電極47を備えている。この場合、インクカートリッジ19をサブホルダ33内に収納することで、電極47とインクカートリッジ19の回路基板27とを接触させることができる。これにより、回路基板27に記録されたインクカートリッジ19の情報を読み取ることができ、インクカートリッジ19の管理を容易に行うことができる。又、インクカートリッジ19の装着姿勢はサブホルダ33により安定化されているため、サブホルダ33の電極47やインクカートリッジの回路基板27に対し過剰な力が加えられるのを防止することができる。よって、精密部品である回路基板27や電極47の故障や破損等を防止することができる。
・カートリッジホルダ30の両側壁30b,30cの内面には、規制手段としてのストッパ43b,43cが一対設けられている。これらストッパ43b,43cによって、サブホルダ33が所定位置よりもインクカートリッジ19の装着方向へ移動することが規制されている。このため、カートリッジホルダ30にインクカートリッジ19を装着する際に、サブホルダ33の底壁33aにより、重量センサ34の荷重受け面34aに対し過剰な力が加えられるのを防止することができる。よって、精密機器である重量センサ34の故障や破損等を防止することができる。
・サブホルダ33において、一方の側壁33bには、カートリッジホルダ30の係止突起45と係止可能な係止孔46が1個形成されている。このため、係止孔46にカートリッジホルダ30の係止突起45が係止されることで、サブホルダ33をカートリッジホルダ30内から外へ抜けないように支持することができる。これにより、ユーザがインクカートリッジ19を取り外す際に、サブホルダ33がカートリッジホルダ30内から不用意に抜けてしまうのを防止することができる。
なお、上記実施形態は以下のような変形例を採用することもできる。
・本実施形態において、カートリッジホルダ30には、4個のインクカートリッジ19が着脱可能に搭載されていたが、搭載されるインクカートリッジ19の数量を任意に変更してもよい。又、インクカートリッジ19の数量に対応して、サブホルダ33や重量センサ34等の数量を適宜変更してもよい。
・本実施形態において、重量センサ34の荷重受け面34aには、サブホルダ33の底壁33aの下面が当接されていたが、接着剤や固定部材等を用いて、荷重受け面34aとサブホルダ33の底壁33aの下面とを固着してもよい。
・本実施形態において、荷重受け手段は、カートリッジホルダ30を収容可能な略箱状のサブホルダ33として構成されていたが、同カートリッジホルダ30を支持可能な板状の支持プレートとして構成してもよい。
・本実施形態において、電極47はサブホルダ33に設けられていたが、インクカートリッジ19を装着したときに回路基板27と接触可能な位置であれば、電極47をカートリッジホルダ30に設けてもよい。又、回路基板27、電極47は、互いに対向する位置に配置されれば、それぞれインクカートリッジ19、カートリッジホルダ30の任意の位置に設けてもよい。
・本実施形態において、イエロー、マゼンタ、シアンのインクカートリッジ19に対応するサブホルダ33はいずれもほぼ同寸法に形成され、ブラックのインクカートリッジ19を対応するサブホルダ33は他のものよりも大きめに形成されていたが、全て同寸法で形成されてもよく、又、全て異なる寸法で形成されてもよい。
・本実施形態において、各インクカートリッジ19には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等のインクがそれぞれ充填されていたが、これらに替えて、ライトマゼンタ、ライトシアン、レッド、ブルー、その他任意のインクが充填されていてもよい。又、インクの種類に応じて、インクカートリッジ19、サブホルダ33、重量センサ34の数量を適宜変更してもよい。
・本実施形態において、カートリッジホルダ30の両側壁30b,30cの内面にストッパ43b,43cが一対設けられていたが、これらストッパ43b,43cをサブホルダ33の底壁33aから突設させてもよい。この場合、カートリッジホルダ30内にサブホルダ33を安定した状態で支持できることから、両ストッパ43b,43cをサブホルダ33の長手方向の両端部に配置するのが好ましい。
・本実施形態において、サブホルダ33の側壁33bには係止孔46が1個形成されていたが、2個以上形成してもよい。又、サブホルダ33の係止孔46をカートリッジホルダ30に設け、カートリッジホルダ30の係止突起45をサブホルダ33に設けてもよい。
・本実施形態において、電極47は接触式のものが用いられていたが、非接触式の近接スイッチや、無線通信により情報を送受信する非接触式のIC等を用いてもよい。又、電極47が非接触式である場合、同電極47をカートリッジホルダ30に設けてもよい。
・本実施形態において、液体噴射装置として、インクを吐出するプリンタ10について説明したが、他の液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。例えば、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造等に用いられる電極材や色材等の液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置であってもよい。
本実施形態のプリンタ本体の要部斜視図。 インクカートリッジが搭載されたカートリッジホルダを前方から見た場合の模式断面図。 インクカートリッジが搭載されたカートリッジホルダを側方から見た場合の模式断面図。 (a)は従来のカートリッジホルダにインクカートリッジが装着された状態を示す模式図、(b)は同カートリッジホルダにインクカートリッジが傾いて装着された状態を示す模式図。
符号の説明
10…液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ、19…液体カートリッジとしてのインクカートリッジ、22…液体としてのインク、27…記録手段としての回路基板、30…カートリッジホルダ、31…液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド、33…荷重受け手段としてのサブホルダ、33b,33c…ガイド部材としての側壁、34…重量測定手段としての重量センサ、34a…荷重受け面、35…インク供給針、43b,43c…規制手段としてのストッパ、45…抜止手段としての係止突起、46…抜止手段としての係止孔、47…読取手段としての電極、49…インク供給針支持部としての接続部。

Claims (7)

  1. 液体を噴射する液体噴射ヘッドと、
    前記液体を貯留する液体カートリッジを着脱可能なカートリッジホルダと、
    前記液体カートリッジの荷重を受ける荷重受け手段と、
    前記カートリッジホルダに装着された前記液体カートリッジの重量変化を測定する重量測定手段とを備え、
    前記荷重受け手段は前記重量測定手段の荷重受け面に接していることを特徴とする液体噴射装置。
  2. 前記カートリッジホルダは1個若しくは複数個の前記液体カートリッジを搭載可能であり、各液体カートリッジに対応して前記荷重受け手段が設けられると共に、各荷重受け手段に対応して前記重量測定手段が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の液体噴射装置。
  3. 前記荷重受け手段は、前記カートリッジホルダ内に設けられ前記液体カートリッジの装着姿勢をガイドするガイド部を備えたサブホルダとして構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液体噴射装置。
  4. 前記サブホルダ又は前記カートリッジホルダは、前記液体カートリッジに設けられた記録手段と接触又は非接触のときに同記録手段に記録された情報を読み取る読取手段を備えていることを特徴とする請求項3に記載の液体噴射装置。
  5. 前記サブホルダが所定位置よりも前記液体カートリッジの装着方向へ移動することを規制する規制手段を、前記サブホルダ及び前記カートリッジホルダのうち少なくともいずれか一方に設けたことを特徴とする請求項3又は4に記載の液体噴射装置。
  6. 前記カートリッジホルダに対し前記サブホルダを抜止可能に支持する抜止手段を、前記サブホルダ及び前記カートリッジホルダのうち少なくともいずれか一方に設けたことを特徴とする請求項3〜5のうちいずれか1項に記載の液体噴射装置。
  7. 前記荷重受け手段に、前記液体カートリッジに挿入されるインク供給針を支持するインク供給針支持部を設けたことを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の液体噴射装置。
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