JP2010082881A

JP2010082881A - 液滴吐出装置及び液体カートリッジ

Info

Publication number: JP2010082881A
Application number: JP2008252542A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kondo; 宏史近藤
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP5211991B2

Abstract

【課題】電磁誘導を利用しながらも、部品点数の増加を抑制し、スペース効率を向上させる。
【解決手段】カートリッジ装着部１９は、インクカートリッジ２０Ａに向けて突出する軸５２を有し、インクカートリッジ２０Ａは、カートリッジ装着部１９に装着された状態で軸５２が挿入される大気開放穴７２ａを有し、大気開放穴７２ａは軸５２が挿入されるとインクカートリッジ２０Ａの内部の空気層を大気開放させる構成であり、カートリッジ装着部１９における軸５２の周囲に第１のコイル５５が設けられ、インクカートリッジ２０Ａにおける大気開放穴７２ａの周囲に第２のコイル７７が設けられ、軸５２は磁性体５３を含んでいる。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェットプリンタ等のような液滴吐出装置及び液体カートリッジに関するものである。

従来、インクを貯留するインクカートリッジが着脱されるインクジェットプリンタとして、インクカートリッジ内のインク残量を検出するセンサが設けられているものがある。例えば、特許文献１には、インクカートリッジ内の回路に対して本体側から電磁誘導により給電し、非接触でインク残量を検出する技術が開示されている。
特開２００２−１９３４号公報

一般に、電磁誘導による非接触給電の際には、対向する一対のコイルを貫通する磁心を設け、一方のコイルで発生した磁束が他方のコイルに伝達され易くなるようにし、給電効率を向上させることが行われる。しかしながら、近年のインクジェットプリンタは小型化される傾向にあり、磁心などの部品を新たに設けると、他部品にスペース上の制約を与えてしまうという問題がある
そこで本発明は、電磁誘導を利用しながらも、部品点数の増加を抑制し、スペース効率を向上させることを目的としている。

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る液滴吐出装置は、内部に液体を貯留する液体カートリッジと、前記液体カートリッジが着脱可能に装着されるカートリッジ装着部と、前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジから液体が供給され、その供給された液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、を備え、前記カートリッジ装着部は、前記液体カートリッジに向けて突出する軸を有し、前記液体カートリッジは、前記カートリッジ装着部に装着された状態で前記軸が挿入される軸挿入穴を有し、前記軸挿入穴は前記軸が挿入されると前記液体カートリッジの内部の流体を前記液体カートリッジの外部に連通させる構成であり、前記カートリッジ装着部における前記軸の軸線を囲む位置に第１のコイルが設けられ、前記液体カートリッジにおける前記軸挿入穴の中心線を囲む位置に第２のコイルが設けられ、前記軸は磁性体を含んでいることを特徴とする。

前記構成によれば、第１のコイルに電流を流すことで生じる磁束は、磁性体を含む軸を通って第２のコイルに伝達され、電磁誘導により第２のコイルに起電力が発生する。即ち、磁束の伝達効率を向上させる磁性体が、液体カートリッジ内部の流体をその外部に連通させる軸を兼用している。したがって、部品点数の増加を抑制できるとともに、スペース効率を向上することができる。なお、第２のコイルに電流を流すことで生じる磁束により第１のコイルに起電力を発生させる構成としてもよい。

前記第２のコイルは、前記液体カートリッジが前記カートリッジ装着部に装着された状態で前記軸を囲む位置に設けられていてもよい。

前記構成によれば、磁性体を含む軸と第２のコイルとの間で効率良く電磁誘導が行うことができる。

前記第２のコイルは、前記液体カートリッジの前記第１のコイルと対向する位置に設けられていてもよい。

前記構成によれば、液体カートリッジをカートリッジ装着部に装着した際に第１のコイルと第２のコイルとが近接するため電磁誘導の効率が良好となる。

前記液体カートリッジは、前記第２のコイルを収容するコイル収容壁部を有し、前記液体カートリッジが前記カートリッジ装着部に装着された状態で、前記コイル収容壁部は前記カートリッジ装着部の壁に当接する構成であってもよい。

前記構成によれば、液体カートリッジのコイル収容壁部にカートリッジ装着部の壁に当接するストッパの役目を兼ねさせることができる。

前記軸挿入穴は、前記液体カートリッジの内部を前記大気開放するための大気開放穴であり、前記大気開放穴は、前記軸が挿入された状態で開放され、前記軸が挿入されていない状態で閉鎖される構成であってもよい。

前記構成によれば、軸及び軸挿入穴が、液体カートリッジの内部を大気開放するためのものと兼用されているので、部品点数増加の抑制およびスペース効率の向上を好適に図ることができる。

前記軸挿入穴は、前記液体カートリッジの内部の液体を前記液滴吐出ヘッドに向けて流出するための液体流出穴であり、前記軸は、前記液体流出穴と前記液滴吐出ヘッドとを連通させるための液体流入管であり、前記液体流出穴は、前記液体流入管が挿入された状態で開放され、前記液体流入管が挿入されていない状態で閉鎖される構成であってもよい。

前記構成によれば、軸及び軸挿入穴が、液体カートリッジの内部の液体を液滴吐出ヘッドに向けて流出させるためのものと兼用されているので、部品点数増加の抑制およびスペース効率の向上を好適に図ることができる。

前記第２のコイルには、前記第１のコイルから電磁誘導により給電され、前記液体カートリッジは、前記第２のコイルに接続されたヒータを有し、前記カートリッジ装着部は、前記液体カートリッジが装着された状態で前記ヒータの熱を検知可能に配置されたサーミスタを有し、前記サーミスタには、前記サーミスタからの信号に基づいて前記液体カートリッジ内の液体残量を求める残量演算部が接続されていてもよい。

前記構成によれば、液体カートリッジ内の液体がヒータで生じる熱を吸収する量は当該液体の残量に応じて変わるため、サーミスタで検知される温度により液体カートリッジ内の液体残量を求めることが可能となる。

前記ヒータは、前記カートリッジ装着部に装着された姿勢における前記液体カートリッジの下部に設けられていてもよい。

前記構成によれば、液体カートリッジ内の液体残量が残り少なくなった状態を良好に検出することができる。

前記カートリッジ装着部は、前記サーミスタを移動させるサーミスタ移動機構を有し、前記サーミスタ移動機構は、前記液体カートリッジの装着動作に連動して前記液体カートリッジの前記ヒータが設けられた部位の壁面に前記サーミスタを当接させ、前記液体カートリッジの離脱動作に連動して前記サーミスタを前記壁面から離反させる構成であってもよい。

前記構成によれば、液体カートリッジの装着状態においてサーミスタがヒータの温度を精度良く検出できるようにしながらも、サーミスタが液体カートリッジの装着／離脱動作の邪魔にならないようにすることが可能となる。

前記液体カートリッジは、複数種類設けられており、前記液体カートリッジの夫々は、その種別毎に、前記第１のコイルの巻数に対する前記第２のコイルの巻数の比、または、前記ヒータの抵抗値を異ならせており、前記サーミスタには、前記サーミスタからの信号に基づいて前記液体カートリッジの種別を判定するカートリッジ種別判定部が接続されていてもよい。

前記構成によれば、第１のコイルの巻数に対する第２のコイルの巻数の比、または、前記ヒータの抵抗値が異なるとヒータでの発熱量も異なるため、サーミスタでの検出温度により液体カートリッジの種別を判定することが可能となる。

本発明に係る別の液滴吐出装置は、内部に液体を貯留する液体カートリッジと、前記液体カートリッジが着脱可能に装着されるカートリッジ装着部と、前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジから液体が供給され、その供給された液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、を備え、前記液体カートリッジは、大気開放穴と、前記大気開放穴を開放／閉鎖するとともに前記大気開放穴を通って前記カートリッジ装着部の壁に向けて突出する軸を設けた大気開放弁とを有し、前記液体カートリッジが装着された状態で前記カートリッジ装着部における前記軸の軸線を囲む位置に第１のコイルが設けられ、前記液体カートリッジにおける前記軸挿入穴の中心線を囲む位置に第２のコイルが設けられ、前記軸は磁性体を含んでいることを特徴とする。

本発明に係る液体カートリッジは、内部に液体を貯留し、液滴吐出装置のカートリッジ装着部に着脱可能に装着される液体カートリッジであって、前記カートリッジ装着部に装着された状態において前記カートリッジ装着部から突出する磁性体を含む軸が挿入される軸挿入穴と、前記軸挿入穴の中心線を囲む位置に設けられたコイルと、を備え、前記軸挿入穴は前記軸が挿入されると前記液体カートリッジの内部の流体を前記液体カートリッジの外部に連通させる構成であることを特徴とする。

前記構成によれば、軸挿入穴に挿入された軸に磁束が形成されたときに電磁誘導によりコイルに起電力が発生する。即ち、磁束の伝達効率を向上させる磁性体が挿入される部分が、液体カートリッジ内部の流体をその外部に連通させる軸挿入穴を兼用している。したがって、部品点数の増加を抑制できるとともに、スペース効率を向上することができる。

本発明に係る別の液体カートリッジは、内部に液体を貯留し、液滴吐出装置のカートリッジ装着部に着脱可能に装着される液体カートリッジであって、大気開放穴と、前記大気開放穴を開放／閉鎖するとともに、前記大気開放穴を通って前記カートリッジ装着部の壁に向けて突出する磁性体を含む軸を設けた大気開放弁と、前記軸の軸線を囲む位置に設けられたコイルと、を備え、前記軸が前記カートリッジ装着部の壁に当たって前記大気開放弁が押し開かれると前記液体カートリッジの内部の流体を前記液体カートリッジの外部に連通させる構成であることを特徴とする。

前記構成によれば、軸に磁束が形成されたときに電磁誘導によりコイルに起電力が発生する。即ち、磁束の伝達効率を向上させる磁性体が、液体カートリッジを大気開放するための大気開放弁の軸を兼用している。したがって、部品点数の増加を抑制できるとともに、スペース効率を向上することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、電磁誘導を利用しながらも、部品点数の増加を抑制し、スペース効率を向上させることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ３を有する複合機１を示す斜視図である。図１に示すように、複合機１は、プリンタ機能やスキャナ機能やコピー機能やファクシミリ機能を有するものであり、その筐体２の下部にインクジェットプリンタ３を有すると共にその筐体２の上部にスキャナ４を有している。筐体２の正面には開口５が形成されており、その開口５の下段にインクジェットプリンタ３の給紙トレイ６が設けられ、上段にインクジェットプリンタ３の排紙トレイ７が設けられている。インクジェットプリンタ３の正面側の右下部には開閉カバー８が設けられており、開閉カバー８の内側にはカートリッジ搭載部１９（図２等参照）が設けられている。複合機１の上部正面側には、インクジェットプリンタ３やスキャナ４などを操作するためのボタンや表示画面９などを有するオペレーションパネル１０が設けられている。また、複合機１は、外部のパーソナルコンピュータ（図示せず）の指示によっても動作可能となっている。

図２は図１に示すインクジェットプリンタ３を模式的に説明する平面図である。図２に示すように、インクジェットプリンタ３は、一対のガイドレール１１，１２が略平行に配設されており、そのガイドレール１１，１２に画像記録ユニット１３が左右方向にスライド可能に支持されている。画像記録ユニット１３は、一対のプーリー１４，１５に巻き掛けられたタイミングベルト１６に接合されており、タイミングベルト１６はガイドレール１２の延在方向と略平行に配設されている。一方のプーリー１５には正逆回転駆動するモータ（図示せず）が設けられており、そのプーリー１５が正逆回転駆動されることでタイミングベルト１６が往復移動し、画像記録ユニット１３がガイドレール１１，１２に沿って走査される。

画像記録ユニット１３は、ケーシングとなるキャリッジ１７を有しており、そのキャリッジ１７に４つのバッファタンク１８が設けられている。また、ガイドレール１２の右側手前にはカートリッジ搭載部１９が設けられている。このカートリッジ搭載部１９には、４色（ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー）のインクが夫々貯蔵された４つのインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄが着脱自在に装着されている。カートリッジ搭載部１９に装着されたインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄは、インク供給チューブ２１を介してバッファタンク１８に夫々接続されている。

図３は図１に示すインクジェットプリンタ３を模式的に説明する一部断面図である。図３に示すように、複合機１の底側には給紙トレイ６が配置されている。給紙トレイ６の上側には、給紙トレイ６に積載された記録用紙２３のうち最上層のものを搬送路２４へ供給する給紙駆動ローラ２５が設けられている。搬送路２４は、給紙トレイ６の背面側から上方へ向かった後に正面側へ向けてＵターンし、印刷領域２６を通過して排紙トレイ７（図１参照）へと導かれている。

印刷領域２６には、画像記録ユニット１３が設けられている。画像記録ユニット１３の下方には、プラテン２７が配設されている。画像記録ユニット１３の上流側には、搬送路２４を流れる記録用紙２３を狭持してプラテン２７上へ搬送する搬送ローラ２８及びピンチローラ２９が設けられている。画像記録ユニット１３の下流側には、印刷が行われた記録用紙２３を狭持して排紙トレイ７（図１参照）へ搬送する排紙ローラ３０及びピンチローラ３１が設けられている。

画像記録ユニット１３は、多数のノズルからインクをプラテン２７上の記録用紙に向けて吐出する公知のインク吐出ヘッド３５と、インク吐出ヘッド３５へ供給するインクを一時貯蔵するバッファタンク１８と、インク吐出ヘッド３５を駆動制御するヘッド制御基板３４と、これらを搭載するキャリッジ１７とを有している。インク吐出ヘッド３５は、バッファタンク１８より供給されるインクを多数のノズル（図示せず）まで導く複数の液体室を有する流路ユニット３２と、その流路ユニット３２の上面に積層されて流路ユニット３２内のインクにノズルに向かう移送圧力を選択的に付与する圧電駆動式のアクチュエータ３３とを有している。

開閉カバー８の内側にはカートリッジ搭載部１９が設けられており、カートリッジ搭載部１９には、４つのインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄが着脱自在に装着されている。そして、これらインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄが、インク供給チューブ３６を介してバッファタンク１８に夫々接続されている。また、カートリッジ搭載部１９には、後述するように、第１のコイル５５及びサーミスタ８２が４つのインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄに夫々対応するように４つ設けられている。

第１のコイル５５、サーミスタ８２及びヘッド制御基板３４には、コントローラ４０が接続されている。このコントローラ４０は、演算処理装置であるＣＰＵや、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や、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭや、書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ等のメモリや、入出力インターフェースや、電源回路等で構成されている。機能的には、コントローラ４０は、第１のコイル５５に給電するための給電部４１と、サーミスタ８２及びヘッド制御基板３４からの情報によりインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄのインク残量を検出する残量検出部４２と、サーミスタ８２からの情報によりインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄのインク種別を判定するカートリッジ種別判定部４３とを備えている。

図４は図３に示すインクジェットプリンタ３におけるインクカートリッジ２０Ａの装着前の垂直断面図である。なお、４つのインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄ及びそれらに対応する部品の基本構造は略同一であるため、以下、１つのインクカートリッジ２０Ａについて代表して説明する。

図４に示すように、カートリッジ装着部１９は、インクカートリッジ２０Ａが載置される底壁部１９ａと、外壁部１９ａの後端から上方に向けて立設する垂直壁部１９ｂとを有している。垂直壁部１９ｂの下部には、インクカートリッジ２０Ａに向けて水平に突出する管状のニードル５０（液体流入管）が設けられている。ニードル５０の前端部の周壁には、径方向に貫通する連通孔（図示せず）が形成されている。このニードル５０の後端部には、前述したインク供給チューブ２１が接続されている。垂直壁部１９ｂの上部には、インクカートリッジ２０Ａに向けて水平に突出する軸５２が設けられている。軸５２は、軸状の磁性体５３（例えば、鉄等）を樹脂５４でモールドして形成されている。なお、軸５２の磁性体にフェライト等の絶縁材料を用いる場合には、モールドせずに、磁性体のみで軸を形成してもよい。カートリッジ装着部１９には、軸５２を囲む位置に第１のコイル５５が設けられている。この第１のコイル５５は、コントローラ４０の給電部４１（図３参照）に接続されている。なお、第１のコイル５５は、軸５２の軸線を囲む位置にあれば、軸５２を完全に囲む位置になくてもよい。

インクカートリッジ２０Ａは、インク１００を貯蔵するためのインク貯留室５７を有している。インク吐出ヘッド２０Ａの開閉カバー８と反対側（図４右側）の面の下部には、開口部５８と、その開口部５８に連続する筒状の弁収容室５９とが設けられている。弁収容室５９は、開口部５８からインク貯留室５７の内部に向かって延設されており、その弁収容室５９にはインク供給弁６０が収容されている。また、開口部５８には環状のシール部材６１が設けられており、その中心にインク流出穴６１ａが形成されている。また、インク供給弁６０は、インク流出穴６１ａを閉鎖するようにバネ６２でシール部材６１に向けて付勢されている。弁収容室５９の奥面には孔６３が形成されており、その孔６３の周囲からインク貯留室５７の内部に向かって中空円錐状のカバー部６４が突設されている。カバー部６４の下部には孔６５が形成されており、弁収容室５９は孔６３，６５を介してインク貯留室５７に連通している。

インクカートリッジ２０Ａの開閉カバー８と反対側（図４右側）の面の上部には、開口部７０と、その開口部７０に連続する筒状の弁収容室７１とが設けられている。開口部７０には環状のシール部材７２が設けられており、シール部材７２の中心には大気開放穴７２ａ（軸挿入穴）が形成されている。弁収容室７１は開口部７０からインク貯留室５７の内部に向かって延設されており、その弁収容室７１には大気開放弁７３が収容されている。大気開放弁７３は、大気開放穴７２ａを閉鎖すべくシール部材７２に接触するようにバネ７４で付勢されている。弁収容室７１の奥面には連通孔７５が形成されており、弁収容室７１は連通孔７５を介してインク貯留室５７の上層に形成される空気層に連通している。

インクカートリッジ２０Ａは、その上部の垂直壁部１９ｂと対向する位置にコイル収容壁部７８を有しており、そのコイル収容壁部７８には、大気開放穴７２ａを囲むように第２のコイル７７が収容されている。この第２のコイル７７は、第１のコイル５５と対向する位置に設けられている。第２のコイル７７は、インク貯留室５７を区画する側壁７９（図６参照）に埋設された抵抗であるヒータ８０に接続されている。ヒータ８０は、カートリッジ装着部１９に装着された姿勢におけるインクカートリッジ２０Ａの下部に設けられている。なお、第２のコイル７７は、大気開放穴７２ａの中心線を囲む位置にあれば、大気開放穴７２ａを完全に囲む位置になくてもよい。

図５は図３に示すインクジェットプリンタ３におけるインクカートリッジ２０Ａの装着後の垂直断面図である。図５に示すように、インクカートリッジ２０Ａがカートリッジ装着部１９に装着されると、ニードル５０がインクカートリッジ２０Ａのシール部材６１のインク流出穴６１ａに液密的に挿入されてインク供給弁６０を押し開くことで、インクカートリッジ２０Ａのインク貯留室５７とバッファタンク１８とが連通される。また、軸５２は、インクカートリッジ２０Ａのシール部材７２の大気開放穴７２ａに挿入されて、大気開放弁７３を押し開くことで、インクカートリッジ２０Ａのインク貯留室５７の空気層が外部と連通して大気開放される。このとき、軸５２の外周面とシール部材７２の内周面との間にはエアが通過可能な隙間が形成されている。このインクカートリッジ２０Ａの装着状態では、コイル収容壁部７８がカートリッジ装着部１９の垂直壁部１９ｂに当接し、第２のコイル７７は軸５２を囲む位置に配置される。

図６は図５に示すインクカートリッジ２０Ａの後方から見た断面図である。図６に示すように、カートリッジ装着部１９には、インクカートリッジ２０Ａが装着された状態でヒータ８０の熱を検知可能に配置されたサーミスタ８２が設けられている。具体的には、サーミスタ８２は、インクカートリッジ２０Ａの側壁７９のうちヒータ８０が埋設された部位の外面に当接可能に配置されている。なお、サーミスタ８２は、ヒータ８２に対してインク貯留室５７を挟んだ反対側の側壁に当接するように配置されてもよい。

図７は図３に示すインクジェットプリンタ３におけるインクカートリッジ２０Ａのカートリッジ装着部１９への装着動作を説明する平面図である。図７に示すように、カートリッジ装着部１９は、垂直壁部１９ｂと、垂直壁部１９ｂから前方に突出した５つの仕切壁部１９ｃとを有し、隣接する仕切壁部１９ｃの間に形成される空間がカートリッジ装着空間Ｓである。カートリッジ装着部１９には、サーミスタ８２を移動させるサーミスタ移動機構８１が設けられている。

サーミスタ移動機構８１は、仕切壁部１９ｃに支軸８４を介して接続された揺動レバー８３を有している。支軸８４は、上下方向（図７紙面垂直方向）に軸線を有し、揺動レバー８３は、その支軸８４を支点として揺動する。揺動レバー８３は、支軸８４より前方に延びる前部８３ａと、支軸８４より後方に延びる後部８３ｂとを有している。前部８３ａの先端のカートリッジ装着空間Ｓ側にはサーミスタ８２が固定されている。後部８３ｂは、前部８３ａに対してカートリッジ装着空間Ｓ側に突出するように支軸８４を基点に屈曲している。支軸８４には図示しないコイルバネが巻装されており、そのコイルバネは、後部８３ｂがインクカートリッジ２０Ａに干渉し、かつ、サーミスタ８２がインクカートリッジ２０Ａから離れる方向に付勢している。

インクカートリッジ２０Ａをカートリッジ装着空間Ｓに挿入すると、後部８３ｂがインクカートリッジ２０Ａに押されて揺動レバー８３が支軸８４を支点として揺動し、サーミスタ８２がインクカートリッジ２０Ａのヒータ８０が設けられた部位の壁面に当接する。即ち、インクカートリッジ２０Ａの装着動作に連動して、インクカートリッジ２０Ａの壁面にサーミスタ８２が当接する。一方、インクカートリッジ２０Ａをカートリッジ装着空間Ｓから離脱させると、インクカートリッジ２０Ａが揺動レバー８３の後部８３ｂから離れて、揺動レバー８３が前記コイルバネに付勢力により揺動し、サーミスタ８２がインクカートリッジ２０Ａの壁面から離れる。即ち、インクカートリッジ２０Ａの離脱動作に連動して、サーミスタ８２がインクカートリッジ２０Ａの壁面から離反する。

図８は図５に示すインクジェットプリンタ３における第１のコイル５５と第２のコイル７７との間で生じる電磁誘導を模式的に表した回路図である。図８に示すように、第１のコイル５５に給電部４１から電圧Ｖ１が印加されて電流Ｉ１が流れると、第２のコイル７７には電磁誘導により電圧Ｖ２が発生して電流Ｉ２が流れるとする。その際、第１のコイル５５の巻数をＮ１、第２のコイル７７の巻数をＮ２とすると、次の数式１の関係が成り立つ。

［数１］
Ｖ１／Ｖ２＝Ｎ１／Ｎ２
また、電流Ｉ２については、次の数式２の一般式が成り立つ。

［数２］
Ｉ２＝Ｖ２／Ｒ
そして、数式１を数式２に代入すると、次の数式３が成り立つ。

［数３］
Ｉ２＝{Ｖ１（Ｎ２／Ｎ１）}／Ｒ
よって、ヒータ８０を流れる電流Ｉ２は、給電部４１により印加される入力側の電圧Ｖ１が一定であれば、第１のコイル５５の巻数Ｎ１と第２のコイル７７の巻数Ｎ２との比Ｎ２／Ｎ１に依存する。そこで、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄの夫々は、後述するカートリッジ種別の判定のために、第１のコイル５５の巻数に対する第２のコイルの巻数７７の比Ｎ２／Ｎ１を互いに異ならせている。なお、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄの夫々は、コイル巻数の比Ｎ２／Ｎ１を異ならせる代わりに、ヒータ８０の抵抗値Ｒを互いに異ならせてもよいし、比Ｎ２／Ｎ１と抵抗値Ｒの両方を異ならせてもよい。

図９は図５に示すインクジェットプリンタ３におけるヒータ通電時間とサーミスタ検出温度との関係を表すグラフである。図９に示すように、第１のコイル５５から第２のコイル７７に電磁誘導により給電してヒータ８０に通電すると、サーミスタ８２が検出する温度が時間経過とともに増加して所定の値で一定となる。インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄ内にインクが十分に存在する場合には、インク貯留室５７内におけるヒータ８０の側方にはインクが存在し、ヒータ８０からの熱をインクが吸収することとなる。一方、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄのインク残量が所定量未満のエンプティ状態となってインク貯留室５７内の水位がヒータ８０よりも低くなると、インク貯留室５７内におけるヒータ８０の側方には空気が存在し、ヒータ８０から熱はインクにより吸収されにくくなる。よって、インク残量がエンプティである状態においてサーミスタ８２が検出する温度は、インク貯留室５７内にインクが十分に存在する状態に比べて高くなる。コントローラ４０の残量検出部４２は、このようなヒータ通電時間とサーミスタ検出温度とインク残量との関係を予め記憶している。よって、残量検出部４２は、サーミスタ８２で検出される温度に基づいてインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄ内のインク残量を把握可能となっている。

また、前述したように、第１のコイル５５の巻数Ｎ１に対する第２のコイル７７の巻数Ｎ２の比Ｎ２／Ｎ１が、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄごとに異なっているので、インク貯留室５７内にインクが十分に存在する状態と、インク残量がエンプティである状態とにおけるサーミスタ８２の検出温度は、それぞれインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄごとに異なるように設定される。コントローラ４０のカートリッジ種別判定部４３は、このようなヒータ通電時間とサーミスタ検出温度とカートリッジ種別との関係を予め記憶している。よって、カートリッジ種別判定部４３は、サーミスタ８２で検出される温度に基づいて、そのサーミスタ８２が配置されたカートリッジ装着空間Ｓに装着されたインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄが何れのインク種別のものであるか把握可能となっている。

以上に説明した構成によれば、第１のコイル５５に電流を流すことで生じる磁束は、磁性体５３を含む軸５２を通って第２のコイル７７に伝達され、電磁誘導により第２のコイル７７に起電力が発生する。即ち、磁束の伝達効率を向上させる磁性体５３が、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄのインク貯留室５７を大気開放させる軸を兼用している。したがって、部品点数の増加を抑制できるとともに、スペース効率を向上することができる。また、第２のコイル７７は、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄの第１のコイル５５と対向する位置に設けられているとともに、第１のコイル５５及び第２のコイル７７は、軸５２を完全に囲む位置に設けられているので、効率良く電磁誘導が行うことができる。さらに、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄがカートリッジ装着部１９に装着された状態で、コイル収容壁部７８はカートリッジ装着部１９の垂直壁部１９ｂに当接するので、コイル収容壁部７８にストッパの役目を兼ねさせることができる。

また、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄ内のインクがヒータ８０で生じる熱を吸収する量はインク残量に応じて変わるため、サーミスタ８２で検知される温度によりインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄのインク残量を求めることが可能となる。また、サーミスタ８２は、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄの装着／離脱動作に連動して、インクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄのヒータ８０が設けられた部位の壁面に当接／離反するので、サーミスタ８２がヒータ８０の温度を精度良く検出できるようにしながらも、サーミスタ８２がインクカートリッジ２０Ａ〜２０Ｄの装着／離脱動作の邪魔にならないようにすることができる。

（第２実施形態）
図１０は本発明の第２実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジ１２０の装着後の垂直断面図である。図１０に示すように、本実施形態では、インクカートリッジ１２０の開閉カバー８と反対側（図４右側）の面の上部に、カートリッジ装着部１９の垂直壁部１９ｂに向けて開口する凹部１７１と、その凹部１７１に収容される環状のシール部材１７２とが設けられている。シール部材１７２の中心には大気開放穴１７２ａ（軸挿入穴）が形成されている。この大気開放穴１７２ａは、軸５２が挿入されていない状態では、シール部材１７２の弾性力により閉鎖し、軸５２が挿入されると押し広げられる。軸５２は、大気開放穴１７２ａに挿入された状態でシール部材１７２の内周面との間に隙間を形成する断面形状（例えば、断面十字形状）を呈している。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。

（第３実施形態）
図１１は本発明の第３実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着後の垂直断面図である。図１１に示すように、本実施形態のインクカートリッジ２２０は、インク貯留室を区画する側壁が柔軟で、かつ、大気開放穴が存在せず、インク残量の減少と共に側壁が収縮してインク貯留室を減容する構成となっている。カートリッジ装着部１１９の垂直壁部１１９ｂには、インク供給チューブ２１に接続された管状のニードル１５０がインクカートリッジ２２０に向けて突設されており、そのニードル１５０は磁性体からなる。カートリッジ装着部１１９には、給電部４１（図４参照）に接続された第１のコイル１５５がニードル１５０を囲むように固定されている。

インクカートリッジ２２０は、その下部の垂直壁部１１９ｂと対向する位置にコイル収容壁部１７７を有しており、そのコイル収容壁部１７７には第２のコイル１７７が収容されている。この第２のコイル１７７は、第１のコイル１５５と対向する位置でインク流出穴６１ａを囲むように配置されている。第２のコイル１７７は、インク貯留室５７を区画する側壁に埋設された抵抗であるヒータ８０（図６も参照）に接続されている。

以上の構成によれば、磁束伝達効率を向上させる磁性体が、インクカートリッジ１２０内部のインクをバッファタンク１８に流出させるためのニードル１５０と兼用されているので、部品点数増加の抑制およびスペース効率の向上を好適に図ることができる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。

（第４実施形態）
図１２は本発明の第４実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着後の垂直断面図である。図１２に示すように、本実施形態では、大気開放弁１７３が、バネ７４を受けるフランジ部１７３ａと、フランジ部１７３ａから垂直壁部２１９ｂに向けて突出し、突出方向に沿って溝が設けられた軸部１７３ｂとを有している。この軸部１７３ｂは磁性体からなる。インクカートリッジ３２０の上部のシール部材７２を囲む位置にはコイル収容壁部７８が設けられており、コイル収容壁部７８には第２のコイル７７が収容されている。よって、第２のコイル７７は、磁性体からなる軸部１７３ｂを囲む位置に配置される。

カートリッジ装着部２１９の垂直壁部２１９ｂには、インクカートリッジ３２０のコイル収容壁部７８に対向するようにコイル収容壁部２１９ｃが設けられている。コイル収容壁部２１９ｃには、給電部４１（図３参照）に接続された第１のコイル２５５が収容されている。インクカートリッジ３２０がカートリッジ装着部２１９に装着されると、コイル収容壁部７８，２１９ｃが互いに当接するとともに、軸部１７３ｂの先端が垂直壁部２１９ｂに押されて大気開放弁１７３がシール部材７２から離れる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため同一符号を付して説明を省略する。

（第５実施形態）
図１３は本発明の第５実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着後の垂直断面図である。図１３に示すように、本実施形態では、カートリッジ装着部１９の垂直壁部１９ｂには、図示しないコントローラに接続されたホール素子９０が設けられている。インクカートリッジ４２０は、カートリッジ装着部１９の垂直壁部１９ｂに対向する壁部４２０ａからインク貯留室５７内に向けて突出する水平突出部４２０ｂと、水平突出部４２０ｂの先端から上方に突出する垂直突出部４２０ｃとを有している。垂直突出部４２０と壁部４２０ａとの間には凹部９９が形成されている。

垂直突出部４２０には第３のコイル９３が埋設されており、その第３のコイル９３は第２のコイル７７に接続されている。この第３のコイル９３は、ホール素子９０に近接する位置に設けられている。第２のコイル７７と第３のコイル９３と接続する回路は、壁部４２０ａ及び水平突出部４２０ｂの内部に配線されており、当該回路には整流用ダイオード９４が設けられている。

インクカートリッジ４２０には、支軸９８を支点として揺動可能な揺動アーム９６が設けられている。揺動アーム９６は、支軸９８の一方側に延びる第１アーム部９６ａと、支軸９８の他方側に延びる第２アーム部９６ｂとを有している。第１アーム部９６ａの先端には、断面逆凹形状の磁性部材９７が設けられている。第２アーム部９６ｂの先端には、中空状のフロート部９６ｃが設けられている。

インク貯留室５７にインクが十分充填された状態では、インクに浸漬されたフロート部９６ｃに浮力が作用することで、揺動アーム９６が支軸９８を支点として時計回りに揺動する。その際、揺動アーム９６に設けた磁性部材９７は、第３のコイル９３が埋設された垂直突出部４２０ｃを覆い、凹部９９に進入する。この状態で、第２のコイル７７から整流用ダイオード９４を介して第３のコイル９３に給電がなされると、第３のコイル９３で生じる磁束が磁性部材９７上に磁気回路を形成し、ホール素子９０には磁束が到達しない。

図１４は図１３に示すインクジェットプリンタにおけるインク残量が減少した状態の垂直断面図である。図１４に示すように、インクカートリッジ４２０内のインク残量が所定量未満のエンプティ状態となると、フロート部９６ｃが降下して揺動アーム９８が反時計回りに揺動し、磁性部材９７が凹部９９から退避するように上方に移動する。これにより、第３のコイル９３とホール素子９０との間に磁性部材９７が介在しないこととなり、磁性部材９７により磁気回路が形成されず、ホール素子９０により第３のコイル９３からの漏れ磁束が検出できる。そして、ホール素子９０に接続されたコントローラ（図示せず）は、ホール素子９０により磁束が検出されないときは、インク残量が所定量以上のインク有り状態であると判定し、ホール素子９０により磁束が検出されたときは、インク残量が所定量未満のエンプティ状態であると判定する。また、複数のインクカートリッジ４２０の間で整流用ダイオード９４の向きは異なっている。これにより、インクカートリッジ種別毎に発生する磁束の極性が異なり、ホール素子９０で検出される磁束の極性によりインクカートリッジ種別が判定可能となっている。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

また、変形例として、インク残量が所定量以上のインク有り状態で、磁性部材９７が第３のコイル９３とホール素子９０との間に介在せず、インク残量が所定量未満のエンプティ状態で、磁性部材９７が第３のコイル９３とホール素子９０との間に介在するように構成してもよい。その場合には、ホール素子９０により磁束が検出されないときはエンプティ状態であると判定し、ホール素子９０により磁束が検出されたときはインク有り状態であると判定すればよい。

以上のように、本発明に係る液滴吐出装置及び液体カートリッジは、電磁誘導を利用しながらも、部品点数の増加を抑制し、スペース効率を向上できる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できるインクジェットプリンタやインクカートリッジ等に広く適用すると有益である。

本発明の第１実施形態に係るインクジェットプリンタを有する複合機１を示す斜視図である。図１に示すインクジェットプリンタを模式的に説明する平面図である。図１に示すインクジェットプリンタを模式的に説明する一部断面図である。図３に示すインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着前の垂直断面図である。図３に示すインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着後の垂直断面図である。図５に示すインクカートリッジの後方から見た断面図である。図３に示すインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジのカートリッジ装着部への装着動作を説明する平面図である。図５に示すインクジェットプリンタにおける第１のコイルと第２のコイルとの間で生じる電磁誘導を模式的に表した回路図である。図５に示すインクジェットプリンタにおけるヒータ通電時間とサーミスタ検出温度との関係を表すグラフである。本発明の第２実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着後の垂直断面図である。本発明の第３実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着後の垂直断面図である。本発明の第４実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着後の垂直断面図である。本発明の第５実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジの装着後の垂直断面図である。図１３に示すインクジェットプリンタにおけるインク残量が減少した状態の垂直断面図である。

符号の説明

３インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）
１９カートリッジ装着部
２０Ａ〜２０Ｄインクカートリッジ（液体カートリッジ）
３５インク吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）
５２軸
５３磁性体
５５第１のコイル
６１ａインク流出穴（液体流出穴）
７２ａ大気開放穴（軸挿入穴）
７７第２のコイル
７８コイル収容壁
８０ヒータ
８１サーミスタ移動機構
８２サーミスタ
１５０ニードル（液体流入管）

Claims

内部に液体を貯留する液体カートリッジと、
前記液体カートリッジが着脱可能に装着されるカートリッジ装着部と、
前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジから液体が供給され、その供給された液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、を備え、
前記カートリッジ装着部は、前記液体カートリッジに向けて突出する軸を有し、
前記液体カートリッジは、前記カートリッジ装着部に装着された状態で前記軸が挿入される軸挿入穴を有し、前記軸挿入穴は前記軸が挿入されると前記液体カートリッジの内部の流体を前記液体カートリッジの外部に連通させる構成であり、
前記カートリッジ装着部における前記軸の軸線を囲む位置に第１のコイルが設けられ、前記液体カートリッジにおける前記軸挿入穴の中心線を囲む位置に第２のコイルが設けられ、前記軸は磁性体を含んでいることを特徴とする液滴吐出装置。
前記第２のコイルは、前記液体カートリッジが前記カートリッジ装着部に装着された状態で前記軸を囲む位置に設けられている請求項１に記載の液滴吐出装置。
前記第２のコイルは、前記液体カートリッジの前記第１のコイルと対向する位置に設けられている請求項１又は２に記載の液滴吐出装置。
前記液体カートリッジは、前記第２のコイルを収容するコイル収容壁部を有し、
前記液体カートリッジが前記カートリッジ装着部に装着された状態で、前記コイル収容壁部は前記カートリッジ装着部の壁に当接する構成である請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
前記軸挿入穴は、前記液体カートリッジの内部を前記大気開放するための大気開放穴であり、
前記大気開放穴は、前記軸が挿入された状態で開放され、前記軸が挿入されていない状態で閉鎖される構成である請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
前記軸挿入穴は、前記液体カートリッジの内部の液体を前記液滴吐出ヘッドに向けて流出するための液体流出穴であり、
前記軸は、前記液体流出穴と前記液滴吐出ヘッドとを連通させるための液体流入管であり、
前記液体流出穴は、前記液体流入管が挿入された状態で開放され、前記液体流入管が挿入されていない状態で閉鎖される構成である請求項１乃至４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
前記第２のコイルには、前記第１のコイルから電磁誘導により給電され、
前記液体カートリッジは、前記第２のコイルに接続されたヒータを有し、
前記カートリッジ装着部は、前記液体カートリッジが装着された状態で前記ヒータの熱を検知可能に配置されたサーミスタを有し、
前記サーミスタには、前記サーミスタからの信号に基づいて前記液体カートリッジ内の液体残量を求める残量演算部が接続されている請求項１乃至６のいずれかに記載の液滴吐出装置。
前記ヒータは、前記カートリッジ装着部に装着された姿勢における前記液体カートリッジの下部に設けられている請求項７に記載の液滴吐出装置。
前記カートリッジ装着部は、前記サーミスタを移動させるサーミスタ移動機構を有し、
前記サーミスタ移動機構は、前記液体カートリッジの装着動作に連動して前記液体カートリッジの前記ヒータが設けられた部位の壁面に前記サーミスタを当接させ、前記液体カートリッジの離脱動作に連動して前記サーミスタを前記壁面から離反させる構成である請求項７又は８に記載の液滴吐出装置。
前記液体カートリッジは、複数種類設けられており、
前記液体カートリッジの夫々は、その種別毎に、前記第１のコイルの巻数に対する前記第２のコイルの巻数の比、または、前記ヒータの抵抗値を異ならせており、
前記サーミスタには、前記サーミスタからの信号に基づいて前記液体カートリッジの種別を判定するカートリッジ種別判定部が接続されている請求項７乃至９のいずれかに記載の液滴吐出装置。
内部に液体を貯留する液体カートリッジと、
前記液体カートリッジが着脱可能に装着されるカートリッジ装着部と、
前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジから液体が供給され、その供給された液体を吐出する液滴吐出ヘッドと、を備え、
前記液体カートリッジは、その内部を大気開放するための大気開放穴と、前記大気開放穴を開放／閉鎖するとともに前記大気開放穴を通って前記カートリッジ装着部の壁に向けて突出する軸を設けた大気開放弁とを有し、
前記液体カートリッジが装着された状態で前記カートリッジ装着部における前記軸の軸線を囲む位置に第１のコイルが設けられ、前記液体カートリッジにおける前記軸挿入穴の中心線を囲む位置に第２のコイルが設けられ、前記軸は磁性体を含んでいることを特徴とする液滴吐出装置。
内部に液体を貯留し、液滴吐出装置のカートリッジ装着部に着脱可能に装着される液体カートリッジであって、
前記カートリッジ装着部に装着された状態において前記カートリッジ装着部から突出する磁性体を含む軸が挿入される軸挿入穴と、
前記軸挿入穴の中心線を囲む位置に設けられたコイルと、を備え、
前記軸挿入穴は前記軸が挿入されると前記液体カートリッジの内部の流体を前記液体カートリッジの外部に連通させる構成であることを特徴とする液体カートリッジ。
内部に液体を貯留し、液滴吐出装置のカートリッジ装着部に着脱可能に装着される液体カートリッジであって、
内部を大気開放するための大気開放穴と、
前記大気開放穴を開放／閉鎖するとともに、前記大気開放穴を通って前記カートリッジ装着部の壁に向けて突出する磁性体を含む軸を設けた大気開放弁と、
前記軸の軸線を囲む位置に設けられたコイルと、を備え、
前記軸が前記カートリッジ装着部の壁に当たって前記大気開放弁が押し開かれると前記液体カートリッジの内部の流体を前記液体カートリッジの外部に連通させる構成であることを特徴とする液体カートリッジ。