JP2008093856A - インクカートリッジ及びインク供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メインタンク内のインク粘度とサブタンク内のインク粘度の不均一を解消することにより、記録品質を向上させることが可能なインクカートリッジを提供することにある。
【解決手段】インクカートリッジ５０は、そのケース５２の内部に、メインタンク７０と、ポンプ１７０と、大気連通バルブ１１０と、インク供給バルブ１３０とを有する。インク供給バルブ１３０にチューブ３２が接続される。チューブ３２はサブタンク２１に接続されている。ポンプ１７０は、シリンダ１７１とピストン１８１とを有する。シリンダ１７１とメインタンク７０内の空気層８３とが連通している。ポンプ１７０が駆動すると、空気が供給或いは吸引されて空気層８３の体積が増減する。ポンプ１７０の容量は、サブタンク２１の容積とチューブ３２の容積との合算値と同等である。
【選択図】図２０

Description

本発明は、インクジェット記録装置に適用されるインクカートリッジに関し、特に、互いにチューブで接続されたメインタンクとサブタンクとの間でインクを交換することによりサブタンク及びチューブ内の気泡を除去することを可能にするインクカートリッジに関する。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドに供給されたインクをノズルから選択的に噴射することによって、記録用紙（被記録媒体）に画像を記録する。上記記録ヘッドはスライド可能に支持されたキャリッジに搭載されている。このキャリッジには、上記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するサブタンクが搭載されている。

従来、上記インクジェット記録装置におけるインク供給方式としては、インクカートリッジに設けられたメインタンクと上記サブタンクとをチューブで接続し、該チューブを通じてインクカートリッジから記録ヘッドへインクを供給する方式（以下「チューブ供給方式」と称する。）が公知である。

上記チューブ供給方式を採用するインクジェット記録装置には、インクの流通にポンプを用いるものがある（特許文献１及び２参照）。例えば、特許文献１には、インク室に接続されたポンプによって、インク室内のインクを記録ヘッド（特許文献１ではインクジェットヘッド）へ強制的に供給する手法が開示されている。また、特許文献２には、ピストンポンプによってシリンダ内のインクをインクボトルに逆流させることによりインク供給経路に混入した空気を除去する手法が開示されている。

一方、インク供給方式として、キャリッジにメインタンクを搭載してチューブを介さずにメインタンクから記録ヘッドへ直接にインクを供給する方式（以下「オンキャリッジ方式」と称する。）が公知である。

上記オンキャリッジ方式を採用するインクジェット記録装置としては、特許文献３に、インク室の容積を変動させて隣接する他のインク室にインクを流出させるものが開示されており、特許文献４に、ポンプによってインク室内を負圧状態にすることによりインク室内に外部からインクを流入させるものが開示されている。

ところで、インクジェット記録装置が長時間使用されないまま放置されると、インクに溶け込んでいた空気などの気体が気泡となってサブタンク及びチューブに現れる。この気泡は記録ヘッドによるインクの吐出を不安定にし、記録品質を低下させるという問題を招来する。また、サブタンクやチューブの材質は、主として、薄肉の樹脂が採用されている。一般に、樹脂は気体の通過を完全に遮断することができない。そのため、サブタンクやチューブ内で気化した水蒸気が徐々に外部へ放出されて、インクの粘度が高くなるという問題が生じる。

上述の各問題を解決する手法の一つに、ポンプを駆動させて、サブタンクからメインタンクへインクを強制的に戻す手法がある。メインタンクへインクが戻されると、サブタンク或いはチューブで発生した気泡がインクとともにメインタンクに流入する。メインタンクに流入した気泡は、その浮力でインク中を上昇して、メインタンク内の空気層に到達する。これにより、気泡とインクとが分離されて除去される。再びポンプによって気泡を含まないインクをサブタンクへ供給すれば、サブタンク内のインクがメインタンク内に貯留されていたインクに入れ替えられる。これにより、サブタンク内のインクの粘度はメインタンク内のインクの粘度と略同等となる。このような処理が定期的に行われることで、気泡の除去及びインク粘度の均一化が達成される。

特開平５−１３８８９３号公報 特開平４−３０８７６２号公報 特開２００１−３５３８７８号公報 特開２００２−２００７７４号公報

しかしながら、上記ポンプの容量が小さ過ぎると、サブタンク及びチューブ内のインクを全てメインタンクに戻すことができない。この場合、インクの引き戻し後に再びサブタンクへインクを供給したとしても、サブタンク内に残留したインクによってサブタンク内のインクの粘度をメインタンク内のインクの粘度と同等にすることができない。このようなインクの不均一は、記録品質を低下させるおそれがあるため、問題である。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、メインタンク内のインク粘度とサブタンク内のインク粘度の不均一を解消することにより、記録品質を向上させることが可能なインクカートリッジを提供することにある。

(1) 本発明は、インクジェット記録装置に適用され、内部に気密状態の空気層を有してインクを貯留するメインタンクと、インクを貯留するサブタンクから導出されるチューブが接続される接続口とを有するインクカートリッジである。このインクカートリッジにおいては、上記メインタンクは、上記空気層の体積を一定量増減させるポンプに接続されている。また、上記ポンプの容量は、上記サブタンクの容積と上記チューブの容積の合算値以上である。

ポンプが駆動されて、メインタンクに空気が送り込まれると、メインタンク内の空気層が一定量だけ増加する。これにより、増加した空気量に相当する量のインクがメインタンクからチューブを通じてサブタンクへ流出する。なお、このインクの流出は、サブタンクが大気に開放された状態で行われる。

一方、ポンプが駆動されて、メインタンクから空気が吸引されると、メインタンク内の空気層が一定量だけ減少する。これにより、減少した空気量に相当する量のインクがサブタンクからチューブを通じてメインタンクに流入する。なお、このインクの流入は、サブタンクが大気に開放された状態で行われる。

本発明では、上記ポンプは、サブタンクの容積とチューブの容積の合算値以上の容量を有する。このため、ポンプによってメインタンクから空気が吸引されると、サブタンク及びチューブに貯留されていた全てのインクがメインタンクに流入する。このとき、メインタンクに流入したインクは、その水流によってメインタンク内で撹拌される。これにより、メインタンク内のインクの粘度が均一となる。その後、ポンプによってメインタンクに空気が送り込まれると、粘度が均一にされたインクが空のサブタンク及びチューブに流出する。その結果、メインタンク、サブタンク及びチューブそれぞれに貯留されるインクの粘度が均一となる。

(2) 上記ポンプの容量は、上記サブタンクの容積と上記チューブの容積の合算値と同等である。

ポンプの容量が、上記サブタンクの容積と上記インク管の容積の合算値よりも大きい場合は、インクがサブタンクへ過剰に供給されるおそれがある。過剰に供給されたインクは、サブタンクに設けられた排出口から廃棄される。そのため、インクの無駄が生じる。もちろん、ポンプの駆動を制御して空気の送給量を調整すれば上記インクの無駄は解消されるが、そのための制御手段を設ける必要が生じる。一方、上記ポンプの容量が、上記サブタンクの容積と上記チューブの容積の合算値と同等であれば、インクがサブタンクへ過剰に供給されることはない。もちろん、上記制御手段を設ける必要は無い。

(3) 上記ポンプは、上記メインタンクに一体に取り付けられていることが好ましい。

これにより、インクカートリッジの交換と同時に古いポンプが新しいポンプに交換される。したがって、ポンプの故障が生じる前にポンプが新しいものに交換されるため、ポンプの故障による不具合を未然に防ぐことができる。なお、ポンプの故障としては、例えば、空気とともに吸い込んだインクミストを起因とするものが想定される。

(4) 上記ポンプは、上記メインタンクに接続されるシリンダと、該シリンダの内面を摺動するピストンとを備えてなるピストンポンプであることが望ましい。

一般にピストンポンプはきわめて簡便な構造を有する。そのため、インクカートリッジの簡素化を実現するうえでピストンポンプは本発明のインクカートリッジに好適である。

(5) 本発明は、インクジェット記録装置に適用されるインク供給装置である。このインク供給装置は、インクを貯留するサブタンクと、上記サブタンクに供給されるインクを貯留するとともに内部に気密状態の空気層を形成するメインタンクと、上記サブタンクと上記メインタンクとを接続するチューブと、上記メインタンクに接続され、上記空気層に空気を供給し或いは上記空気層から空気を吸引するポンプと、を具備する。上記ポンプの容量は、上記サブタンクの容積と上記チューブの容積の合算値以上である。

このようなインク供給装置であっても、上記インクカートリッジと同様の作用効果をそうする。

本発明によれば、空気層を増減させるポンプによって、サブタンク及びチューブに貯留されていた全てのインクがメインタンクに流入し、混合されて、インク粘度が均一にされた後に、そのインクが空のサブタンク及びチューブに流出する。したがって、メインタンク、サブタンク及びチューブそれぞれに貯留されるインクの粘度が均一となる。その結果、インク粘度の不均一に起因する記録品質の低下が防止される。

以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。

まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係るインクカートリッジ５０が適用されるインクジェット記録装置１０の概略構成及びその動作について説明する。ここに、図１は、インクジェット記録装置１０の内部機構を示す模式断面図である。図２は、図１の記録ユニット１４を詳細に示す要部拡大図であり、図２（ａ）は、バルブ３７の開口４２が閉塞された状態を示し、図２（ｂ）は、バルブ３７の開口４２が開放された状態を示す。

インクジェット記録装置１０は、５色のインク、すなわち、染料インクであるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、フォトブラック（ＰＢｋ）、及び、顔料インクであるブラック（Ｂｋ）を用いてカラー画像或いはモノクロ画像を記録用紙（被記録媒体の一例）に記録する。図１に示されるように、当該インクジェット記録装置１０は、大別して、給紙装置１２、搬送装置１３、記録ユニット１４、インク供給装置１１を備える。インクジェット記録装置１０の底面には、給紙トレイ１６が設けられている。給紙トレイ１６に積載された記録用紙は、給紙装置１２によって搬送路１８へ送給される。

搬送路１８は、断面視で略横向きのＵ字形状に形成されている。この搬送路１８に搬送装置１３が配設されている。搬送装置１３は、搬送ローラ対１３Ａと排紙ローラ対１３Ｂとを有する。搬送ローラ対１３Ａは、記録ユニット１４の搬送方向上流側（図１の紙面右側）に設けられている。また、排紙ローラ対１３Ｂは、記録ユニット１４の搬送方向下流側（図１の紙面左側）に設けられている。

搬送路１８に送給された記録用紙は、搬送ローラ対１３Ａによってプラテン１９へ向けて搬送される。プラテン１９の上方には記録ユニット１４が配設されている。この記録ユニット１４によって、プラテン１９上を通過する記録用紙に画像が記録される。記録用紙の先端が排紙ローラ対１３Ｂに到達すると、該排紙ローラ対１３Ｂは、記録用紙の先端を狭持して該記録用紙の搬送を開始する。記録用紙の後端が搬送ローラ対１３Ａを通過するまでは、搬送ローラ対１３Ａ及び排紙ローラ対１３Ｂの双方によって記録用紙は搬送される。記録用紙の後端が搬送ローラ対１３Ａを通過した後は、排紙ローラ対１３Ｂのみによって記録用紙は搬送される。搬送路１８の最下流側に排紙トレイ１７が設けられいる。画像が記録された記録用紙は、排紙ローラ対１３Ｂによって排紙トレイ１７に排出される。

記録ユニット１４は、その筐体を兼ねるキャリッジ３０と、サブタンク２１と、ヘッド制御基板２７と、記録ヘッド２６とを備える。キャリッジ３０は、図示しない支持レールなどによって図１の紙面に垂直な方向にスライド可能に支持されている。このサブタンク２１には、記録ヘッド２６へ供給されるインクが貯留される。サブタンク２１は、インクジェット記録装置１０で用いられるインクの色に対応して設けられている。したがって、本実施形態では、キャリッジ３０に、５つのサブタンク２１が設けられている。

記録ヘッド２６は、ノズル２８を備える。ヘッド制御基板２７に入力された画像信号に基づいて、ノズル２８から記録用紙に向けてインクが吐出される。なお、インクジェット記録装置１０には、当該装置を統括的に制御する主制御部（不図示）が設けられており、上記画像信号は、上記主制御部から出力されてヘッド制御基板２７へ入力される。

図２に示されるように、キャリッジ３０の側面には、チューブ継手３３が設けられている。このチューブ継手３３に、インクチューブ３２（本発明のチューブの一例）が接続される。チューブ継手３３及びインクチューブ３２は、インクジェット記録装置１０で用いられるインクの色に対応して設けられている。したがって、本実施形態では、５色のインクが用いられるため、チューブ継手３３及びインクチューブ３２は、５つ設けられている。キャリッジ３０の内部には、チューブ継手３３からサブタンク２１の底面へ延びる流路３４が形成されている。

キャリッジ３０には、バルブ３７が設けられている。このバルブ３７が切り換えられることにより、開口４２が開閉される。バルブ３７は、図２に示されるように、サブタンク２１内に連通するシリンダ３９と、コイルバネ４１と、ピストン４０とからなるピストン式のバルブである。コイルバネ４１は、シリンダ３９に収容されている。また、ピストン４０は、コイルバネ４１を収縮した状態でシリンダ３９内に収容されている。したがって、ピストン４０は、常時、コイルバネ４１によって一方向（図２の紙面に対して下方向）に付勢されている。ピストン４０には、外力を伝達するためのロッド４３が連結されている。このロッド４３は、シリンダ３９に設けられた開口４２に挿通されて外部に延びている。上記開口４２は、上記ロッド４３に外力が加えられない限り、図２（ａ）に示されるように、ピストン４０によって閉塞されている。

図２（ｂ）に示されるように、ロッド４３からピストン４０へ外力が加えられると、ピストン４０は、コイルバネ４１の付勢力に抗してシリンダ３９内を移動する。具体的には、図２において、ロッド４３が下方から上方へ押圧されると、コイルバネ４１の付勢力に抗してピストン４０が押し上げられる。このとき、開口４２が開放される。これにより、サブタンク２１の内部と大気とが開口４２及びシリンダ３９を介して連通する。言い換えれば、サブタンク２１の内部が大気と連通する。なお、開口４２は、インクチューブ３２を通じてサブタンク２１にインクが流出入されるときに開放される。一方、インクジェット記録装置１０が作動していない状態、所謂、待機状態のときは、インクの蒸発を防止するために開口４２は閉塞される。

図１に示されるように、インク供給装置１１は、カートリッジ装着部２００と、インクカートリッジ５０と、インクチューブ３２と、サブタンク２１とを備えて構成される。カートリッジ装着部２００にインクカートリッジ５０が装着される。本実施形態では、インクカートリッジ５０は、カートリッジ装着部２００に対して着脱可能に構成されている。インクカートリッジ５０はメインタンク７０を備える。メインタンク７０及びサブタンク２１は、いずれも、インクが貯留される容器である。メインタンク７０とサブタンク２１とは、インクチューブ３２で接続されている。本実施形態では、インクジェット記録装置１０で用いられるインクの色ごとに応じて１本のインクチューブ３２がメインタンク７０及びサブタンク２１間に設けられている。インクチューブ３２を通じて、メインタンク７０とサブタンク２１との間をインクが双方向に流通するようになっている。インクチューブ３２は、合成樹脂からなり、可撓性を有する。したがって、キャリッジ３０がスライド移動しても、インクチューブ３２はキャリッジ３０に追従する。

本実施形態では、上述したように、インクジェット記録装置１０にインク供給装置１１が設けられているため、メインタンク７０とサブタンク２１との間でインクを双方向に流通させることができる。したがって、インク供給装置１１によって、サブタンク２１からメインタンク７０へインクを戻すことで、サブタンク２１やインクチューブ３２の気泡をメインタンク７０内でインクから分離させて除去することができる。このとき、メインタンク７０のインクとサブタンク２１のインクとが混合されてインク粘度が均一になる。また、メインタンク７０からサブタンク２１へインクを供給することで、サブタンク２１内のインクがメインタンク７０に貯留されていたインクに入れ替えられる。これにより、メインタンク７０のインクとサブタンク２１のインクとが混合されて両タンク内のインクの粘度が略均一になる。以下に、本実施形態に係るインク供給装置１１を構成する各要素について詳細に説明する。

まず、図３から図９を参照して、インクカートリッジ５０の外観構成及び内部構成について説明する。ここに、図３は、インクカートリッジ５０の外観構成を示す斜視図であり、図３（ａ）は、ケース５２が組み立てられた状態を示し、図３（ｂ）は、ケース５２が分解された状態を示す。図４は、インクカートリッジ５０の外観構成を示す斜視図である。図５は、インクカートリッジ５０の内部構成を示す斜視図である。図６は、図５の矢視VIから見た側面図であり、インクカートリッジ５０の内部構成が示されている。図７は、図５の切断線VII−VIIの断面図である。図８は、インクカートリッジ５０の分解断面図である。図９は、図８の切断線IX−IXの部分断面図である。なお、図８においては、ケース５２が省略されている。

図３及び図４に示されるように、インクカートリッジ５０は、ケース５２を備える。このケース５２の内部に、インクカートリッジ５０を構成する各要素が収容されている。ケース５２は、幅方向（図中のＹ軸方向）に細く、高さ方向（鉛直方向、図中のＺ軸方向）に長く、奥行き方向（図中のＸ軸方向）が上記高さ方向よりもさらに長い略直方体形状に形成されている。したがって、インクカートリッジ５０の外観は略直方体形状を呈する。このような形状のインクカートリッジ５０であれば、カートリッジ装着部２００（図１７参照）におけるインクカートリッジ５０の平面的な配置スペースを省減することができる。特に、インクジェット記録装置１０が複数のインクカートリッジ５０を搭載する場合に、上記形状は好適である。もちろん、インクカートリッジ５０は上記形状に限定されない。なお、図中のＸ軸方向は、カートリッジ装着部２００に対するインクカートリッジ５０の装着方向と一致する。また、図中のＸ軸とＹ軸とで形成される平面（以下「Ｘ−Ｙ平面」と称する。）が水平面である。このインクカートリッジ５０は、図３（ａ）に示される姿勢、すなわち、上記Ｘ−Ｙ平面に起立した姿勢で、カートリッジ装着部２００に装着される。

図３（ｂ）に示されるように、ケース５２は、第１ケース部材５３と第２ケース部材５４とを有する。ケース５２は、インクカートリッジ５０の長手方向（図中のＸ軸方向及びＺ軸方向）に沿って第１ケース部材５３と第２ケース部材５４との２つに分離可能である。第１ケース部材５３と第２ケース部材５４は略同形状に形成されている。第１ケース部材５３及び第２ケース部材５４は、いずれも、合成樹脂で構成され、例えば射出成形によって得られる。

ケース５２には、３つの開口５６，５７，５８が設けられている。開口５６は、ケース５２の上面５９から背面６０（インクカートリッジ５０の装着方向前方側の面）に渡って設けられている。この開口５６は、第１ケース部材５３及び第２ケース部材５４それぞれに形成された切り欠き６１によって形成される。開口５６に、後述のラックギヤ１８５（図６参照）が挿通され、後述のピニオンギヤ２２１（図１７参照）が挿入される。開口５７は、上記背面６０の下部に設けられている（図４参照）。この開口５７は、第１ケース部材５３及び第２ケース部材５４それぞれに形成された半円状の切り欠き（不図示）によって形成される。開口５７に、後述のインク供給バルブ１３０がケース５２の内側から嵌め入れられて、外部に露出される。また、開口５８は、上記背面６０において、開口５６と開口５７との中間付近に設けられている（図４参照）。この開口５８は、第１ケース部材５３及び第２ケース部材５４それぞれに形成された矩形状の切り欠き６２（図４参照）によって形成される。開口５８から、後述の検出部７５（図６参照）が外部に露出される。

図５から図７に示されるように、ケース５２の内部には、メインタンク７０と、ポンプ１７０（本発明のポンプに相当）と、大気連通バルブ１１０と、インク供給バルブ１３０とが配設されている。本実施形態では、メインタンク７０、ポンプ１７０、大気連通バルブ１１０、インク供給バルブ１３０はいずれも、合成樹脂で構成されている。

メインタンク７０は、その略全体がケース５２に覆われている。したがって、メインタンク７０は、ケース５２に対応して、幅方向（Ｙ軸方向）に細く、高さ方向（鉛直方向、Ｚ軸方向）に長く、奥行き方向（装着方向、Ｘ軸方向）に長い形状を呈する。このメインタンク７０には、サブタンク２１へ供給されるインクが貯留される。メインタンク７０は、半透明のフレーム７１と、フレーム７１の両側面に溶着される透明のフィルム８１（図９参照）とを備える。フレーム７１によって、インクが貯留されるインク室７３が区画される。なお、フィルム８１は、本来、図６の側面図に現れるが、同図ではフィルム８１を省略している。

メインタンク７０は、図５から図８に示されるように、インク注入部７２を有する。インク注入部７２は、フレーム７１と一体に成形されている。インク注入部７２は、図５に示されるように、略円筒形状に形成されている。メインタンク７０の前面８０に注入口８２が設けられている。インク注入部７２は、注入口８２から図中のＸ軸方向へ延設されている。注入口８２からインク注入部７２を経てメインタンク７０のインク室７３に所定量（本実施形態では、概ねインク室７３の８割程度の量）のインクが注入される。これにより、メインタンク７０の上層部に空気層８３（本発明の空気層に相当、図１０参照）が形成される。図１０に、インク室７３に所定量のインクが注入された状態を示す。なお、インク注入部７２は、インクが注入された後に樹脂製の栓部材が注入口８２から圧入されることにより封じられる。そのため、インク注入後は、インク室７３は実質的に密封される。したがって、空気層８３は気密状態となる。これにより、注入口８２からインクや空気が外部へ漏れ出すことはない。

図７及び図８に示されるように、メインタンク７０の前面８０の上部に、円形の開口８４が設けられている。開口８４に連続してメインタンク７０の内部に円筒状のバルブ収容室８５が形成されている。バルブ収容室８５に大気連通バルブ１１０が収容される（図７参照）。バルブ収容室８５は、開口８４から図中のＸ軸方向に沿ってメインタンク７０の内側に延設されている。バルブ収容室８５の奥面には、インク室７３に通じる孔１００が形成されている。具体的には、孔１００は、インク室７３の上層部に通じている。すなわち、バルブ収容室８５は、孔１００を介してインク室７３の上層部に連通している。より詳細には、バルブ収容室８５は、孔１００を介してインク室７３の上層部に形成される空気層８３（図１０参照）に連通している。孔１００に、後述の大気連通バルブ１１０のロッド１１７（図１１参照）が挿通される。孔１００は、ロッド１１７の径よりも大きく形成されている。そのため、孔１００にロッド１１７が挿通されても孔１００は塞がらない。したがって、孔１００にロッド１１７が挿通された状態で、バルブ収容室８５とインク室７３との間における空気の流通は阻害されない。また、ロッド１１７は、図１１に示されるように、長手方向に直交する方向の断面が略十字形状に形成されているため、ロッド１１７のＶ字形状の谷部１１７Ｂ（図１１参照）に空気の流路が形成される。したがって、孔１００にロッド１１７が挿通された状態であっても、空気は谷部１１７Ｂを通って円滑に流通する。また、バルブ収容室８５の内周面には、メインタンク７０の外部に通じる孔１０１が形成されている。孔１０１と孔１００との間に形成される空間的な流路は、大気連通バルブ１１０によって接続または遮断される。

図７から図９に示されるように、メインタンク７０の背面７９（メインタンク７０における装着方向の前方側の面）の下部には、円形の開口８７が設けられている。開口８７に連続して円筒状のバルブ収容室８８が形成されている。バルブ収容室８８にインク供給バルブ１３０が収容される（図７参照）。バルブ収容室８８は、開口８７から図中のＸ軸方向に沿ってメインタンク７０の内側に延設されている。バルブ収容室８８の奥面に、孔８９が形成されている。バルブ収容室８８は、孔８９を介してインク室７３に連通している。

図７から図９に示されるように、メインタンク７０は、バルブ収容室８８からインク室７３へ延設された２系統の流路９１，９２を有する。流路９１は、インク室７３の下層部から、孔８９を経て図中のＸ軸方向へ延び、バルブ収容室８８に至る。流路９２は、バルブ収容室８８から図中のＺ軸方向へ延び、後述のバッファ室９０を経てインク室７３の上層部に至る。したがって、流路９２の終端の開口９４は、インク室７３の上層部、言い換えれば、インク室７３の上層部に形成される空気層８３（図１０参照）に開放されている。流路９２の上方側は、図７及び図８に示されるように、インク室７３の上層部に達した後に垂直に折り曲げられている。なお、流路９１，９２は、いずれも、フレーム７１や該フレーム７１に設けられたリブなどによって形成されている。

流路９２には、バッファ室９０が設けられている。バッファ室９０は、バルブ収容室８８の直上に配置されている。このバッファ室９０は、図９に示されるように、メインタンク７０の幅方向、すなわち、図中のＹ軸方向に延びる円筒形状を呈する。

バッファ室９０には、図９中のＹ軸方向の中間付近に逆止弁９３が設けられている。この逆止弁９３は、バルブ収容室８８に対してインク室７３が負圧となったときに開放され、逆に、バルブ収容室８８に対してインク室７３が正圧となったときに閉塞する。流路９１には、孔８９を開閉するための逆止弁９５が設けられている。この逆止弁９５は、バルブ収容室８８に対してインク室７３が正圧となったときに開放され、逆に、バルブ収容室８８に対してインク室７３が負圧となったときに閉塞する。したがって、外部からバルブ収容室８８にインクが流入すると、バルブ収容室８８がインク室７３よりも正圧となるため、逆止弁９３が開放され、逆止弁９５は閉塞される。一方、インク室７３に空気が送り込まれるなどして該インク室７３が加圧されると、インク室７３がバルブ収容室８８よりも正圧となる。このとき、逆止弁９３は閉塞され、逆止弁９５が開放される。このような逆止弁９３，９５が設けられているため、外部からバルブ収容室８８にインクが流入した場合は、そのインクは、バルブ収容室８８からバッファ室９０を経て流路９２の上方へ流れる。また、インク室７３に空気が送り込まれた場合は、インク室７３に貯留されたインクは、インク室７３から孔８９を通じてバルブ収容室８８へ向かう方向へ流れる。このように、流路９２に逆止弁９３が設けられ、流路９１に逆止弁９５が設けられているため、メインタンク７０内では、図８の破線の矢印８６に示されるように、インクを一方向に流通させる循環流路が形成される。

メインタンク７０の上面７８には、図８に示されるように、ポンプ１７０を取り付けるためのスペース９６が確保されている。このスペース９６の周辺に、ポンプ１７０を上記スペース９６に固定するための取付座９８，９９が設けられている。具体的には、取付座９８は、メインタンク７０の前面８０側であって、バルブ収容室８５の奥部の壁面を構成するフレーム７１に設けられている。また、取付座９９は、メインタンク７０の背面７９側であって、上面７８に立設されている。これらの取付座９８，９９は、フレーム７１と一体に成形される。

取付座９９は、ポンプ１７０を構成するシリンダ１７１（本発明のシリンダに相当）の外径よりもやや大きいサイズの孔１０２を有する。孔１０２は、図中のＸ軸方向に貫通している。この孔１０２にシリンダ１７１が挿嵌されることで、シリンダ１７１の後端が取付座９９に固定される。また、シリンダ１７１の先端は、取付座９８に固定される。これにより、ポンプ１７０は、メインタンク７０と一体となって緩みなく確実に取り付けられる。なお、取付座９８には、インク室７３に通じる孔１０３が設けられており、この孔１０３を通じてシリンダ１７１の内部空間１７１Ａとインク室７３とが連通する。

メインタンク７０は、図６から図８に示されるように、検出部７５を備える。この検出部７５は、インク室７３に貯留されているインクの残量を検出するためのものである。検出部７５は、メインタンク７０の背面７９の中段付近からＸ軸方向外側へ突出している。検出部７５は、フレーム７１と一体に成形される。したがって、検出部７５は、フレーム７１と同じ材質、すなわち、半透明の合成樹脂で構成される。検出部７５は、後述するように、光センサ２０３（図１９参照）によって光が透過される。本実施形態では、検出部７５を半透明の材質で構成することとしたが、光透過性（透明性）を有するものであれば、如何なる材質で構成されていてもよい。したがって、光の透過性を向上させるために、検出部７５を完全に透明にしてもかまわない。

検出部７５は、図７から図９に示されるように、高さ方向（Ｚ軸方向）へ延びる側面視でコの字形状の空洞部７６を有する。この空洞部７６は、インク室７３に連続している。空洞部７６に、後述のセンサーアーム１５０の遮蔽部１５７が進入或いは退出する。空洞部７６に進入した遮蔽部１５７は、検出部７５の内側の底面（下面）を構成する支持壁７４に当接して、それ以上の進入が阻止される。一方、空洞部７６から退出した遮蔽部１５７は、図７に示されるように、空洞部７６から少し隔てた所定の位置で静止する。

メインタンク７０は、支持部９７を備える。支持部９７は、後述のセンサーアーム１５０を揺動可能に支持する。支持部９７は、フレーム７１と一体に設けられている。支持部９７は、センサーアーム１５０の連結軸１５８（図８参照）を把持するようにして軸支する。

以下、適宜図面を参照して、メインタンク７０に取り付けられるセンサーアーム１５０、大気連通バルブ１１０、ポンプ１７０、インク供給バルブ１３０について詳細に説明する。

まず、図８を参照して、センサーアーム１５０の構成について説明する。なお、図８には、センサーアーム１５０の外観が詳細に示されている。このセンサーアーム１５０は、インク室７３に貯留されたインクの残量を検出するための部材である。センサーアーム１５０は、合成樹脂から構成されており、射出成形により得られる。図８に示されるように、センサーアーム１５０は、バランス部１５２と、連結部１５３と、アーム部１５４とを有する。

連結部１５３には、連結軸１５８が形成されている。この連結軸１５８が、フレーム７１に設けられた支持部９７（図８参照）に軸支される。これにより、センサーアーム１５０は、支持部９７で揺動可能に支持される。

バランス部１５２は、連結部１５３から連結軸１５８に直交する方向へストレートに延設されている。バランス部１５２は、その平均比重が、インクの比重よりも軽くなるよう成形されている。具体的には、バランス部１５２の内部が空洞化されている。したがって、インク中において、バランス部１５２は浮力体の役割を担う。なお、バランス部１５２をアーム部１５４及びインクよりも小さい比重の材質で構成してもかまわない。

図８に示されるように、アーム部１５４は、第１アーム１５５と、第２アーム１５６と、遮蔽部１５７とを有する。第１アーム１５５は、連結部１５３からバランス部１５２に対して略垂直をなす方向（図８の紙面の上方向）に延びている。第１アーム１５５の先端から連続して第２アーム１５６が形成されている。この第２アーム１５６は、第１アーム１５５の先端を起点として、バランス部１５２から遠ざかる方向へ延びている。第２アーム１５６の先端、すなわち、センサーアーム１５０の先端に遮蔽部１５７が形成されている。

本実施形態では、アーム部１５４は、バランス部１５２よりも重量が小さい。したがって、空気中においては、バランス部１５２はアーム部１５４よりも重い。そのため、インク室７３にインクが入っていない状態では、センサーアーム１５０は、バランス部１５２の重力方向に引っ張られる。これにより、センサーアーム１５０は、連結軸１５８を中心にして左回り（図７の矢印１６２で示す方向）に回動する。このとき、遮蔽部１５７は検出部７５の空洞部７６から退出する。なお、バランス部１５２の下端がメインタンク７０の底面に当接すると、センサーアーム１５０の回動が停止する。このとき、遮蔽部１５７は、図７に示されるように、検出部７５から退出した所定の位置で静止する。

一方、図１０に示されるように、インク室７３に上記所定量のインクが注入された状態では、バランス部１５２はインクに浸かる。このとき、バランス部１５２に、アーム部１５４よりも大きい浮力が発生する。この浮力によって、バランス部１５２とアーム部１５４との重量の均衡が逆転する。すなわち、インク中では、バランス部１５２の重力方向に働く力はアーム部１５４の重量方向に働く力よりも小さい。したがって、センサーアーム１５０は、アーム部１５４の重力方向へ引っ張られる。これにより、センサーアーム１５０は、連結軸１５８を中心にして右回り（図１０の矢印１６３で示す方向）に回動する。このとき、遮蔽部１５７は検出部７５の空洞部７６に進入する。なお、遮蔽部１５７の下端が支持壁７４に当接すると、センサーアーム１５０の回動が停止して、その姿勢を維持する。

次に、図１１及び図１２を参照して、大気連通バルブ１１０の詳細な構成について説明する。ここに、図１１は、大気連通バルブ１１０の構成部品を示す分解斜視図である。図１２は、大気連通バルブ１１０の断面構造を示す部分拡大図であり、図１２（ａ）は、ピストン１１６が位置Ｐ１で静止した状態を示し、図１２（ｂ）は、ピストン１１６が位置Ｐ２で静止した状態を示す。

大気連通バルブ１１０は、孔１０１を開閉して、メインタンク７０のインク室７３に形成された空気層８３（図１０参照）を大気に開放するためのバルブである。大気連通バルブ１１０は、図１１及び図１２に示されるように、キャップ１１１と、コイルバネ１１２と、ピストンバルブ１１３と、バルブ座１１４とを備える。大気連通バルブ１１０は、これら各要素（キャップ１１１、コイルバネ１１２、ピストンバルブ１１３、バルブ座１１４）がその順序で順次連結されて構成されている。上記各要素のうち、コイルバネ１１２、ピストンバルブ１１３、及びバルブ座１１４がバルブ収容室８５（図８参照）に収容され、キャップ１１１は、開口８４（図８参照）の周縁に装着される。

コイルバネ１１２は、バルブ収容室８５に収容されたピストンバルブ１１３をバルブ収容室８５の奥行き方向（図８のＸ軸方向）へ弾性的に付勢するものである。コイルバネ１１２は、樹脂或いは金属からなる。コイルバネ１１２は、予め収縮された状態でバルブ収容室８５に収容される。したがって、バルブ収容室８５内において、コイルバネ１１２は、常に、伸長する方向の付勢力を発生している。なお、本実施形態ではコイルバネ１１２を用いたが、コイル状のバネに限られず、コイルバネ１１２に代えて、例えば、板バネを用いてもよい。また、バルブ収容室８５を上記奥行き方向へ弾性的に付勢する部材であれば如何なる材質、形状、構成のものであってもコイルバネ１１２と置き換えることができる。もちろん、インク供給バルブ１３０に適用される後述のバネユニット１３４（図１４参照）を用いてもよい。

キャップ１１１は、奥面を形成する奥壁１１９と、奥壁１１９の周縁から立設されて側面を形成する筒状の側壁１１８とを有する。奥壁１１９は、コイルバネ１１２を受けるバネ座を兼ねる。側壁１１８には、複数（本実施形態では２つ）の長孔１２０が形成されている。開口８４（図８参照）の周縁に図示しない突起片が設けられており、この突起片が上記長孔１２０に挿嵌される。これにより、開口８４の周縁に対してキャップ１１１が固定される。

ピストンバルブ１１３は、円筒状のピストン１１６と、該ピストン１１６に一体に形成されたロッド１１７とを備える。このピストン１１６は、コイルバネ１１２を受けるバネ座を兼ねる。ピストン１１６は、コイルバネ１１２によって図中のＸ軸方向に弾性的に付勢される。ピストンバルブ１１３は、バルブ収容室８５の内周面に摺動可能に設けられている。ピストン１１６の外周面とバルブ収容室８５の内周面との間には、オーリング１２１が設けられている。具体的には、ピストン１１６の外周面に形成された溝１２２にオーリング１２１が嵌め入れられている。これにより、ピストンバルブ１１３は、バルブ収容室８５の内周面との間に形成された隙間を密封した状態でバルブ収容室８５内を摺動する。なお、上記オーリング１２１に代えて、ゴムなどの弾性体を上記溝１２２に嵌め入れてもよい。

バルブ座１１４は、コイルバネ１１２によって図中のＸ軸方向へ付勢されたピストン１１６を受け止めるものである。バルブ座１１４は、バルブ収容室８５（図８参照）の奥底に配置される。バルブ座１１４は、バルブ収容室８５の内径に対応して円環状に形成されている。バルブ座１１４の中心には、円形の孔１１５が形成されている。孔１１５に、ピストンバルブ１１３のロッド１１７が挿通される。バルブ座１１４は、ゴムなどの弾性部材で構成されている。したがって、ピストン１１６がコイルバネ１１２によって弾性的に付勢されることにより、バルブ座１１４とピストン１１６とが隙間なく密着する。

図１２（ａ）に示されるように、ロッド１１７に外力が加えられていない状態では、ピストンバルブ１１３は、コイルバネ１１２によって付勢されることにより、ピストン１１６がバルブ座１１４に当接した位置Ｐ１で静止する。これにより、ピストン１１６とバルブ座１１４とが密着され、さらに、バルブ座１１４とバルブ収容室８５の奥面とが密着される。その結果、メインタンク７０のインク室７３から孔１１５及び孔１００を介してバルブ収容室８５へ通じる流路が閉塞される。

図１２（ｂ）に示されるように、ロッド１１７に対して矢印１２３の方向に外力が加えられると、コイルバネ１１２の付勢力に抗してピストンバルブ１１３が矢印１２３の方向へ後退し、ピストン１１６がバルブ座１１４から離反する。このとき、ピストンバルブ１１３は、ピストン１１６がキャップ１１１の奥壁１１９に当接する位置Ｐ２まで後退する。これにより、孔１０１が開口される。その結果、インク室７３から、孔１００、孔１１５、バルブ収容室８５、そして孔１０１を経て大気へ通じる流路（図１２の矢印１２４を参照）が開放される。言い換えれば、インク室７３は、孔１００、孔１１５、バルブ収容室８５、そして孔１０１を経て、大気と連通する。なお、ロッド１１７に加えられる外力は、後述のポンプ１７０において、プランジャ１７２がシリンダ１７１の奥部まで押し込まれた際に、ピストン１８１（本発明のピストンに相当）によって入力される。

次に、図１３を参照して、ポンプ１７０の詳細な構成について説明する。ここに、図１３は、ポンプ１７０の断面構造を示す部分拡大図である。

ポンプ１７０は、インク室７３に空気を供給し、若しくはインク室７３からインクを吸引するものである。ポンプ１７０は、インク室７３の空気層８３（図１０参照）への空気の供給とインク室７３の空気層８３からの空気の吸引を交互に行うことにより、空気層８３の体積を増減させる。すなわち、空気層８３に空気が供給されると、空気層８３内の空気圧が上昇して、インクが低圧方向へ流出する。その結果、空気層８３の体積が増す。一方、空気層８３から空気が吸引されると、空気層８３内の空気圧が低下して、インクが低圧方向へ流出する。その結果、空気層８３の体積が減少する。

ポンプ１７０は、図１３に示されるように、メインタンク７０の上面７８に設けられている。ポンプ１７０は、大別して、シリンダ１７１とプランジャ１７２とを備えて構成されている。要するに、ポンプ１７０は、シリンダ１７１とプランジャ１７２とを有するピストンポンプ（またはプランジャポンプ）である。シリンダ１７１及びプランジャ１７２は、合成樹脂を射出成形することにより得られる。

シリンダ１７１は、メインタンク７０の上面７８に固定されている。シリンダ１７１は、その中心軸が、メインタンク７０の奥行き方向（図中のＸ軸方向）に沿うように上面７８に配置されている。シリンダ１７１は、その外壁によって内部空間１７１Ａを区画している。内部空間１７１Ａにプランジャ１７２が挿入される。シリンダ１７１にプランジャ１７２が挿入される方向（挿入方向）を基準にして、当該シリンダ１７１は、上記挿入方向の奥側の端部に壁面１７９を有する。この壁面１７９に孔１７３が形成されている。シリンダ１７１内の空気は、孔１７３を通じてインク室７３へ流出入する。上記挿入方向を基準にして、シリンダ１７１の手前側の端部には開口１７４が設けられている。この開口１７４は、シリンダ１７１の内径と同じサイズを有する。開口１７４からシリンダ１７１内にプランジャ１７２が挿入される。孔１７３及び開口１７４は、シリンダ１７１の両端部それぞれに、同軸上に配置されている。以下、シリンダ１７１の両端部のうち、孔１７３が設けられた側の端部を先端１７５と称し、開口１７４が設けられた側の端部を後端１７６と称する。

シリンダ１７１の先端１７５には、円環状の取付具１７７が設けられている。この取付具１７７は、一部が先端１７５に埋設されており、残りの部分が露出されている。したがって、図１３に示されるように、取付具１７７は、断面視で先端１７５からシリンダ１７１の軸方向に突出している。取付座９８には図示しない取付溝が形成されており、該取付溝に取付具１７７が嵌め入れられる。これにより、シリンダ１７１の先端１７５が取付座９８に固定される。また、取付具１７７には、ゴム質のコーティングが施されている。そのため、取付具１７７と取付座９８とが隙間なく密着される。したがって、シリンダ１７１の内部空間１７１Ａからインク室７３に至る経路は気密状態に維持されるため、当該経路で空気の混入や空気漏れが生じることはない。なお、上述したように、取付座９８は、メインタンク７０の前面８０側であって、バルブ収容室８５の奥部の壁面を構成するフレーム７１に設けられている。そのため、シリンダ１７１は、先端１７５を上記前面８０側にして上面７８に固定される。

シリンダ１７１の後端１７６には、シリンダ１７１の径方向に突出する座１７８が設けられている。シリンダ１７１の先端１７５が取付座９９の孔１０２に挿入され、その後にシリンダ１７１の後端１７６が取付座９９に到達すると、座１７８が孔１０２の周縁に当接する。これにより、シリンダ１７１の更なる挿入が制止される。上述したように、取付座９９は、メインタンク７０の背面７９側に設けられている。したがって、シリンダ１７１は、後端１７６を上記背面７９側にして上面７８に固定される。

プランジャ１７２は、ピストン１８１と、ロッド１８２とを有する。ピストン１８１及びロッド１８２は、一体に形成されている。ピストン１８１は、シリンダ１７１の内周面に対して摺動可能に設けられている。ピストン１８１の外周面とシリンダ１７１の内周面との間には、オーリング１８３が設けられている。具体的には、ピストン１８１の外周面に形成された溝１８４に円環状のゴム部材からなるオーリング１８３が嵌め入れられている。これにより、ピストン１８１は、シリンダ１７１の内周面との間に形成された隙間を密封した状態でシリンダ１７１内を摺動する。

ロッド１８２には、ラックギヤ１８５が形成されている。ラックギヤ１８５は、ロッド１８２の上側に形成されている。ラックギヤ１８５に、後述の駆動伝達機構２２０（図１７参照）のピニオンギヤ２２１が噛み合わさる。これにより、シリンダ１７１の軸方向（図中のＸ軸方向）へピストン１８１を摺動させる駆動力がロッド１８２を介してピストン１８１に伝達される。上記駆動力を受けて、図１３の紙面左方向にピストン１８１が摺動すると、シリンダ１７１の内部空間１７１Ａの体積が減少して、その減少分の空気が孔１７３及び孔１０３を通じてインク室７３へ流出する。また、上記駆動力を受けて、図１３の紙面右方向にピストン１８１が摺動すると、シリンダ１７１の内部空間１７１Ａの体積が増加して、その増加分に相当するインク室７３内の空気が孔１０３及び孔１７３を通じてシリンダ１７１内に流入する。

ポンプ１７０は、インク供給バルブ１３０から導出されてサブタンク２１へ接続されたインクチューブ３２（図１及び図２参照）の容積に、サブタンク２１（図１及び図２参照）の容積を加算した容積（以下「合算容積」と称する。）以上の容量を有する。一般に、上述の如く構成されたポンプ１７０は、シリンダ１７１の断面積とピストン１８１のストロークとによってその容量（所謂、ポンプ容量）が決定される。したがって、シリンダ１７１は、少なくとも上記合算容積を満足する断面積及び全長を要する。なお、本実施形態では、上記合算容積と同等の容量を有するポンプ１７０が採用されている。

本実施形態では、後述の駆動伝達機構２２０（図１７参照）によってピストン１８１が一定のストロークで摺動する。したがって、ポンプ１７０は、インク室７３に対して、常に、一定量の空気を供給し、若しくは一定量の空気を吸引する。

次に、図１４及び図１５を参照して、インク供給バルブ１３０の詳細な構成について説明する。ここに、図１４は、インク供給バルブ１３０の構成部品を示す分解斜視図である。図１５は、インク供給バルブ１３０の断面構造を示す部分拡大図である。

インク供給バルブ１３０は、メインタンク７０のインク室７３に貯留されたインクを外部へ流出入させるためのバルブである。このインク供給バルブ１３０は、バルブ収容室８８に収容されて、メインタンク７０にインクチューブ３２（図１及び図２参照）を接続するための接続口の役割を担う。インク供給バルブ１３０は、図１４及び図１５に示されるように、キャップ１３１と、ジョイント１３２と、ピストンバルブ１３３と、バネユニット１３４とを備える。インク供給バルブ１３０は、これら各要素（キャップ１３１、ジョイント１３２、ピストンバルブ１３３、バネユニット１３４）がその順序で連結されて構成されている。上記各要素のうち、ピストンバルブ１３３及びバネユニット１３４がバルブ収容室８８に収容される。また、ジョイント１３２は、開口８７（図８参照）を栓するように開口８７に嵌め入れられる。また、キャップ１３１は、ジョイント１３２を介して開口８７の周縁に装着される。

ジョイント１３２は、メインタンク７０の外部からバルブ収容室８８にインク抽出管１４９（図１５参照）を挿通するものである。なお、インク抽出管１４９は、インクチューブ３２（図１参照）の先端に設けられた針状の管である。ジョイント１３２は、合成樹脂で構成されている。ジョイント１３２は、バルブ収容室８８の内径及び開口８７（図８参照）の形状に合わせて、円環状に形成されている。詳細には、ジョイント１３２は、バルブ収容室８８の内周面に嵌め入れられる第１円柱部１３５と、開口８７の周縁に当接される第２円柱部１３６とを有する。また、ジョイント１３２には、第１円柱部１３５及び第２円柱部１３６の中心を貫通する孔１３７が形成されている。孔１３７にインク抽出管１４９が挿通される。孔１３７は、インク抽出管１４９の外径よりもやや小さく形成されている。したがって、孔１３７にインク抽出管１４９が挿通されると、インク抽出管１４９の外周面が孔１３２の内面を押圧して密着する。これにより、インク抽出管１４９は、バルブ収容室８８と外部との密封状態を維持したまま、バルブ収容室８８へ挿通される。

キャップ１３１は、開口８７（図８参照）を覆うとともにインク抽出管１４９（図１５参照）をバルブ収容室８８へ導くものである。キャップ１３１は、奥面を構成する円盤状の奥壁１２９と、奥壁１２９に形成された孔１３８と、キャップ１３１の側面を形成する筒状の側壁１３９とを有する。側壁１３９には複数の長孔１４０（本実施形態では２つ）が形成されている。開口８７の周縁に図示しない突起片が設けられており、この突起片が上記長孔１４０に挿嵌される。これにより、開口８７の周縁に対してキャップ１３１が固定される。

バネユニット１３４は、バルブ収容室８８に収容されたピストンバルブ１３３をバルブ収容室８８の奥行き方向（図８のＸ軸方向）へ弾性的に付勢するものである。バネユニット１３４は、弾性を有する樹脂で構成された第１バネ１４４及び第２バネ１４５と、バルブ収容室８８の奥行き方向に摺動可能なスライダ１４６とを有する。第１バネ１４４及び第２バネ１４５は、お碗形状或いは中空円錐形状に形成されており、荷重が付加されたときにその側面が撓む。第１バネ１４４及び第２バネ１４５には、図１４に示されるように孔１４４Ａ，１４５Ａが形成されており、お碗形状の内部を通って孔１４４Ａ，１４５Ａを抜ける経路（図１５の太線矢印１６４参照）でインクが流通する。スライダ１４６には、第１バネ１４４及び第２バネ１４５を収容する図示しない収容室が設けられており、該収容室に第１バネ１４４及び第２バネ１４５が収容される。

バネユニット１３４は、予め収縮された状態でバルブ収容室８８に収容される。したがって、バルブ収容室８８内において、バネユニット１３４は、常に、伸長する方向の付勢力を発生する。スライダ１４６には、ピストンバルブ１３３とバネユニット１３４とを連結するためのリブ１４７が設けられている。このリブ１４７にピストンバルブ１３３の爪１４３が掛け止められる。なお、本実施形態ではバネユニット１３４を用いたが、バルブ収容室８８を上記奥行き方向へ弾性的に付勢する部材であれば如何なる材質、形状、構成のものであってもバネユニット１３４に置き換えることができる。もちろん、バネユニット１３４に代えて、大気連通バルブ１１０に適用されるコイルバネ１１２（図１１参照）を用いてもよい。

ピストンバルブ１３３は、円盤状の奥壁１４１と、奥壁１４１の周縁から立設された筒状の側壁１４２とを有する。奥壁１４１には、複数の開口１４１Ａ（本実施形態では４つ）が周方向に設けられている。奥壁１４１は、バネユニット１３４の付勢力を受ける座を兼ねる。側壁１４２には、複数の爪１４３（本実施形態では２つ）が設けられている。この爪１４３がバネユニット１３４のリブ１４７に掛け止められることで、ピストンバルブ１３３とバネユニット１３４とが連結される。ピストンバルブ１３３は、バルブ収容室８８の奥行き方向（図８のＸ軸方向）へスライド可能に設けられている。このピストンバルブ１３３は、側壁１４２とバルブ収容室８５の内面との間に所定寸法の間隙１４８を形成しつつスライドする。この隙間１４８は、インクの流通が可能な寸法に設定されている。

上述の如く構成されたインク供給バルブ１３０において、図１５に示されるように、インク抽出管１４９が孔１３８及び孔１３７を経てバルブ収容室８８内に挿入されると、インク抽出管１４９の先端がピストンバルブ１３３の奥壁１４１をバネユニット１３４の付勢力に抗して押圧する。このとき、ピストンバルブ１３３が押し下げられる。これにより、奥壁１４１がジョイント１３２から離反する。インク抽出管１４９の先端部の側面には、インクが流出入される流出入口１４９Ａが設けられている。したがって、奥壁１４１がジョイント１３２から離反すると、流出入口１４９Ａを通じてバルブ収容室８８とインク抽出管１４９とが連通する。

インク供給バルブ１３０内では、次の経路に沿ってインクが流れる。インク室７３からサブタンク２１へインクを供給する場合は、インク室７３から逆止弁９５を通ってバルブ収容室８８へインクが流入すると、インクはバネユニット１３４の内部とその外周の間隙１４８を通り抜けて、開口１４１Ａから流出する（図１５の太線矢印１６４参照）。一方、サブタンク２１からインク室７３にインクを吸引する場合は、流出入口１４９Ａを通じてバルブ収容室８８に吸引されたインクはバッファ室９０へ流入し、逆止弁９３を経て流路９２から空気層８３へ流出する（図１５の太線矢印１６５参照）。

次に、図１６から図１９を参照して、カートリッジ装着部２００の構成について詳細に説明する。ここに、図１６及び図１７は、カートリッジ装着部２００の外観構成を示す斜視図であり、図１６は、カートリッジ装着部２００からインクカートリッジ５０が取り外された状態を示し、図１７は、カートリッジ装着部２００にインクカートリッジ５０が装着された状態を示す。図１８は、図１７の矢視XVIIIから見たカートリッジ装着部２００の側面図である。図１９は、図１７の切断線XIX−XIXの断面図である。

カートリッジ装着部２００は、５色のインク、すなわち、染料インクであるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、フォトブラック（ＰＢｋ）、及び、顔料インクであるブラック（Ｂｋ）の各色に対応する５つのインクカートリッジ５０を保持する。このカートリッジ装着部２００は、インクジェット記録装置１０の内部に収容されている。

カートリッジ装着部２００は、図１６に示されるように、カートリッジケース２０１を備える。カートリッジケース２０１の前面に開口２０２が設けられている。この開口２０２からインクカートリッジ５０が挿入される。カートリッジケース２０１に挿入されたインクカートリッジ５０が、その挿入方向（図中のＸ軸方向）へ押圧されると、カートリッジケース２０１の奥部に配置されたインク抽出管１４９（図１５参照）がインク供給バルブ１３０に挿入される。これにより、カートリッジケース２０１に対するインクカートリッジ５０の装着が完了する。なお、カートリッジケース２０１は、インクカートリッジ５０が挿抜可能なように構成されている。

図１９に示されるように、カートリッジケース２０１の奥部には、光センサ２０３が設けられている。この光センサ２０３は、発光素子と受光素子とを有し、発光素子から受光素子へ出射された光の輝度に基づいて所定のセンサ信号（例えば、輝度に応じた電気信号）を出力するものである。光センサ２０３の代表例が、透過型のフォトインタラプタである。光センサ２０３は、インクカートリッジ５０に対応して設けられている。したがって、本実施形態では、光センサ２０３は５つ設けられている。光センサ２０３の発光素子と受光素子との間に形成された検出領域に、検出部７５が進入するように、光センサ２０３が配置されている。センサーアーム１５０の遮蔽部１５７が検出部７５に進入した状態では、上記検出領域は遮蔽部１５７で遮蔽される。このとき、インクジェット記録装置１０では、「インク残量あり」と判断される。一方、遮蔽部１５７が検出部７５から退出した状態では、上記検出領域は遮蔽されない。このとき、インクジェット記録装置１０では、「インク残量なし」と判断される。

カートリッジ装着部２００の背面側には、駆動伝達機構２２０が設けられている。駆動伝達機構２２０は、５つのピニオンギヤ２２１と、軸２２２と、リンクロッド２２３と、軸２２４と、第１伝達ギヤ２２５と、第２伝達ギヤ２２６とを備える。

ピニオンギヤ２２１は、インクカートリッジ５０がカートリッジケース２０１に装着された状態で、ラックギヤ１８５と噛み合わされる。本実施形態では、インクカートリッジ５０の５つのプランジャ１７２に対応して５つのピニオンギヤ２２１が配設されている。ピニオンギヤ２２１は、図１６及び図１７に示されるように、略半円形状に形成されている。ピニオンギヤ２２１の円弧部２２８にギヤが形成されている。

５つのピニオンギヤ２２１は、一軸構成の軸２２２に固定されている。したがって、軸２２２が回転すると、全てのピニオンギヤ２２１がその回転方向と同方向に同じ回転速度で回転する。軸２２２の一端に、リンクロッド２２３が連結されている。このリンクロッド２２３によって、所定の駆動力が軸２２２に伝達される。リンクロッド２２３は、軸２２４にも連結されている。要するに、リンクロッド２２３の一方端が軸２２２に連結され、他方端が軸２２４に連結されている。軸２２４には、第１伝達ギヤ２２５が固定されている。そして、この第１伝達ギヤ２２５に第２伝達ギヤ２２６が噛み合わされる。

第２伝達ギヤ２２６は、モータなどの駆動源に連結されている。上記駆動源は、インクジェット記録装置１０を構成する給紙装置１２や搬送装置１３などの駆動系にも連結されている。上記駆動源は、インクジェット記録装置１０を統括的に制御する主制御部（不図示）によって所定の動作を行うように制御される。

上記駆動源から所定の駆動力が第２伝達ギヤ２２６に伝達されると、その駆動力は第１伝達ギヤ２２５、軸２２４、リンクロッド２２３、軸２２２、ピニオンギヤ２２１を介して、ラックギヤ１８５に伝達される。これにより、ラックギヤ１８５とともにピストン１１６がシリンダ１７１内を往復するようにスライドする。

以下、図２０を参照して、本実施形態に係るインク供給装置１１によるインクの供給動作について説明する。ここに、図２０は、インクの供給動作を説明するための模式図である。なお、図２０においては、センサーアーム１５０は省略されている。

上述の如く本実施形態に係るインク供給装置１１が構成されているため、次の要領でメインタンク７０からサブタンク２１へインクが供給される。なお、サブタンク２１へのインクの供給は、バルブ３７（図１参照）を開けてサブタンク２１内を大気に開放させた状態で行われる。

図２０（ａ）に示されるように、プランジャ１７２がシリンダ１７１から最大限に引き出された状態からシリンダ１７１内にプランジャ１７２を押し込む方向へ上記駆動源を作動させると、シリンダ１７１内の空気が孔１７３及び孔１０３（図１３参照）を経てメインタンク７０のインク室７３へ送り込まれる。これにより、インク室７３の空気層８３の圧力が上昇する。空気層８３の圧力がバルブ収容室８８（図１５参照）の圧力よりも高くなると、逆止弁９５（図１５参照）が孔８９を開放する。孔８９の開放によって、図２０（ｂ）の実線の矢印２３に示される流路を通ってインクがメインタンク７０からサブタンク２１へ供給される。より詳細には、まず、孔８９が開放されたことによって、インク室７３内に貯留されたインクが孔８９（図１５参照）を経てバルブ収容室８８へ流出する。このとき、空気層８３の体積がシリンダ１７１から流入した空気量に相当する分量だけ増加する。バルブ収容室８８に流入したインクは、バネユニット１３４の内部及び周囲を通り、インク抽出管１４９の流出入口１４９Ａ（図１５参照）からインクチューブ３２に流入する。そして、インクチューブ３２を通じてインクがサブタンク２１へ供給される。プランジャー１７２がシリンダ１７１の奥部まで押し込まれると、図２０（ｃ）に示されるように、サブタンク２１及びインクチューブ３２にインクが満たされる。

本実施形態に係るインクカートリッジ５０には、上述したように、サブタンク２１の容積とインクチューブ３２の容積の合算値と同等の容量を有するポンプ１７０が用いられている。そのため、プランジャー１７２がシリンダ１７１の奥部まで押し込まれると、図２０（ｃ）に示されるように、サブタンク２１がインクで溢れることなく、サブタンク２１及びインクチューブ３２をちょうど満たす量のインクが供給される。したがって、サブタンク２１のバルブ３７（図２参照）からインクが無駄に排出されることが防止される。

また、本実施形態に係るインク供給装置１１において、サブタンク２１からメインタンク７０へのインクの吸引は、次の要領で行われる。なお、メインタンク７０へのインクの吸引は、バルブ３７を開けてサブタンク２１内を大気に開放させた状態で行われる。

図２０（ｃ）に示されるように、プランジャ１７２がシリンダ１７１の奥部まで押し込まれた状態からプランジャ１７２をシリンダ１７１から引き出す方向へ上記駆動源を作動させると、インク室７３の空気層８３の空気が孔１０３及び孔１７３（図１３参照）を経てシリンダ１７１内に吸い込まれる。これにより、インク室７３の空気層８３の圧力が低下する。空気層８３の圧力がバルブ収容室８８（図１５参照）の圧力よりも低くなると、逆止弁９３（図１５参照）が流路９２を開放する。これにより、図２０（ｂ）の破線の矢印２４に示される流路を通ってインクがサブタンク２１からメインタンク７０へ戻される。より詳細には、まず、流路９２が開放されたことによって、バルブ収容室８８内のインクが流路９２を通って上方へ運ばれる。流路９２を通って上方へ運ばれたインクは、開口９４からインク室７３へ流入する。一方、インクがインク室７３に流入したことに伴い、サブタンク２１内のインクがインクチューブ３２を通じてインク供給バルブ１３０に流入する。

図２０（ａ）に示されるように、プランジャー１７２がシリンダ１７１から最大限に引き出されると、空気層８３の体積がシリンダ１７１へ戻された空気量に相当する分量だけ減少する。このとき、サブタンク２１及びインクチューブ３２内の全てのインクがインク室７３に戻される。サブタンク２１からメインタンク７０のインク室７３にインクが流入した際に、インクチューブ３２或いはサブタンク２１内の気泡がインクとともにインク室７３に流入する。インク室７３に流入した気泡は、流路９２を通ってセンサーアーム１５０（図７参照）を迂回するようにインク室７３の上層部まで上昇し、空気層８３に到達する。これにより、サブタンク２１やインクチューブ３２内に発生していた気泡をインクと分離して除去することができる。また、全てのインクがインク室７３に戻されることにより、インクが混合、撹拌される。そして、全てのインクがインク室７３に戻された後に、上述の如く、メインタンク７０からサブタンク２１へインクを供給することにより、気泡を含まないインクがインクチューブ３２を介してサブタンク２１へ供給される。このようにして、サブタンク２１内の全てのインクがインク室７３内に貯留されていたインクに入れ替えられるため、サブタンク２１内のインクの粘度がメインタンク７０内のインクの粘度と同等となる。これにより、インク粘度の不均一に起因する記録品質の低下が防止される。

また、本実施形態に係るインク供給装置１１では、空気層８３に対して空気を供給或いは吸引するポンプ１７０を採用している。そのため、ポンプ１７０内に空気が流入することがあってもインクが流入することはない。したがって、インクの流入によるポンプ１７０の故障が減少する。その結果、ポンプ１７０の信頼性が向上する。

なお、上述の実施形態では、サブタンク２１の容積とインクチューブ３２の容積の合算値と同等の容量を有するポンプ１７０を用いた例について説明したが、例えば、ポンプ１７０の容量は、サブタンク２１の容積とインクチューブ３２の容積の合算値よりも大きくてもよい。この場合、ポンプ１７０の駆動を制御して空気層８３に送給される空気量を調整すれば、サブタンク２１への過剰のインクの供給を抑え、インクの無駄な排出を防止することが可能である。

また、上述した実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、実施形態を適宜変更することができる。上述の実施形態では、インクカートリッジ５０のメインタンク７０からインクチューブ３２を通じてサブタンク２１との間でインクを流出入する機構に本発明を適用した例について説明した。これに対して、例えば、キャリッジ３０が所定の位置に移動されたときに、インクジェット記録装置１０に搭載されたメインタンク７０にサブタンク２１が連結することによりメインタンク７０とサブタンク２１との間でインクを流出入する機構にも本発明は適用可能である。

図１は、インクジェット記録装置１０の内部機構を示す模式断面図である。 図２は、図１の記録ユニット１４を詳細に示す要部拡大図であり、図２（ａ）は、バルブ３７の開口４２が閉塞された状態を示し、図２（ｂ）は、バルブ３７の開口４２が開放された状態を示す。 図３は、インクカートリッジ５０の外観構成を示す斜視図であり、図３（ａ）は、ケース５２が組み立てられた状態を示し、図３（ｂ）は、ケース５２が分解された状態を示す。 図４は、インクカートリッジ５０の外観構成を示す斜視図である。 図５は、インクカートリッジ５０の内部構成を示す斜視図である。 図６は、図５の矢視VIから見た側面図であり、インクカートリッジ５０の内部構成が示されている。 図７は、図５の切断線VII−VIIの断面図である。 図８は、インクカートリッジ５０の分解断面図である。 図９は、図８の切断線IX−IXの部分断面図である。 図１０は、インク室７３に所定量のインクが注入された状態を示す断面図である。 図１１は、大気連通バルブ１１０の構成部品を示す分解斜視図である。 図１２は、大気連通バルブ１１０の断面構造を示す部分拡大図であり、図１２（ａ）は、ピストン１１６が位置Ｐ１で静止した状態を示し、図１２（ｂ）は、ピストン１１６が位置Ｐ２で静止した状態を示す。 図１３は、ポンプ１７０の断面構造を示す部分拡大図である。 図１４は、インク供給バルブ１３０の構成部品を示す分解斜視図である。 図１５は、インク供給バルブ１３０の断面構造を示す部分拡大図である。 図１６、カートリッジ装着部２００の外観構成を示す斜視図であり、カートリッジ装着部２００からインクカートリッジ５０が取り外された状態を示す。 図１７は、カートリッジ装着部２００の外観構成を示す斜視図であり、カートリッジ装着部２００にインクカートリッジ５０が装着された状態を示す。 図１８は、図１７の矢視XVIIIから見たカートリッジ装着部２００の側面図である。 図１９は、図１７の切断線XIX−XIXの断面図である。 図２０は、インクの供給動作を説明するための模式図である。

符号の説明

１０・・・インクジェット記録装置
１１・・・インク供給装置
２１・・・サブタンク
３２・・・インクチューブ
５０・・・インクカートリッジ
７０・・・メインタンク
７５・・・検出部
１１０・・・大気連通バルブ
１３０・・・インク供給装置
１５０・・・センサーアーム
１５７・・・遮蔽部
１７０・・・ポンプ
１７１・・・シリンダ
１７２・・・プランジャ
１８１・・・ピストン
１８２・・・ロッド
１８５・・・ラックギヤ
２００・・・カートリッジ装着部

Claims (5)

1. 内部に気密状態の空気層を有してインクを貯留するメインタンクと、インクを貯留するサブタンクから導出されるチューブが接続される接続口とを有するインクカートリッジであって、
   上記メインタンクは、上記空気層の体積を一定量増減させるポンプに接続されており、
   上記ポンプの容量は、上記サブタンクの容積と上記チューブの容積の合算値以上であるインクカートリッジ。
2. 上記ポンプの容量は、上記サブタンクの容積と上記チューブの容積の合算値と同等である請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 上記ポンプは、上記メインタンクに一体に取り付けられている請求項１または２に記載のインクカートリッジ。
4. 上記ポンプは、上記メインタンクに接続されるシリンダと、該シリンダの内面を摺動するピストンとを備えてなるピストンポンプである請求項１から３のいずれかに記載のインクカートリッジ。
5. インクを貯留するサブタンクと、
   上記サブタンクに供給されるインクを貯留するとともに内部に気密状態の空気層を形成するメインタンクと、
   上記サブタンクと上記メインタンクとを接続するチューブと、
   上記メインタンクに接続され、上記空気層に空気を供給し或いは上記空気層から空気を吸引するポンプと、を具備し、
   上記ポンプの容量は、上記サブタンクの容積と上記チューブの容積の合算値以上であるインク供給装置。

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