JP3229092B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット記録装
置、複写機またはファクシミリ等の記録装置おいて使用
される液体であるインクを貯蔵するインク容器に関する
もので、特にインク残量検出とインクの無駄防止に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置では安定的にイ
ンクを記録ヘッドから吐出させ、また待機時に吐出口か
らインクが洩れ出したりしないようにするために吐出口
におけるインクは常に適度な負圧状態に保たれているこ
とが好ましい。従来のインクジェット記録装置において
この負圧状態を実現する一つの手段として、そのインク
容器の水位が常に記録ヘッドよりも低位にあるように構
成する方法が採られてきた。このようなインクジェット
記録装置においては、重力を利用しているために使用時
には必ずある決まった姿勢にしておくことが必要であ
る。

【０００３】このようなインクジェット記録装置ではイ
ンク残量の検知方法も容易で、インクの容器内での水位
をフロートなどを用いて検知したり、ある水位になると
水面上に露出するように配置された複数の電極間のイン
ピーダンスの変化を検知するなどの方法が提案されてい
る。

【０００４】しかしながら近年、インクジェット記録装
置の小型化および携帯性が求められるようになり、イン
ク容器を従来のように記録ヘッド搬送用のキャリッジと
別に配置するのではなく、記録装置のキャリッジ上に搭
載することが求められている。記録ヘッドに対して適正
な負圧を発生しつつ、かつ非記録時において吐出口から
のインク洩れがないようなインク容器として下記のイン
ク容器が知られている。

【０００５】図９は従来例のインク容器の一部を破断し
て示す模式斜視図であり、図１０は従来例の模式断面図
である。なお、これらの図においては、インクを被記録
媒体である紙等に飛翔させて記録を行う記録ヘッド１０
５を接続した状態を示している。

【０００６】図９および図１０に示すように、従来例の
容器本体１０１は、その底壁１０１ａ上にスポンジ等か
らなる板状の多孔質体１０３が配設されており、多孔質
体１０３の部分以外は５枚の仕切板１０２ａ〜１０２ｅ
によって６個の室に区分されている。この容器の材質を
視認可能な材質とすることができ、この場合にはインク
の残量を知ることができる。容器本体１０１の前面壁１
０１ｂの外面には記録ヘッド１０５が取付けられてお
り、後面壁１０１ｃには大気連通孔１０４が閉口されて
いる。大気連通孔は、管状に形成して大気連通孔１０４
が閉口された室のほば中央部位に突出して開口している
ため、大気連通孔１０４が設けられている室にインクが
溜った場合にインク容器をどのような姿勢にしても、該
大気連通孔１０４が開口した室の容積の半分以下までの
インク量であれば洩れ出すことはない。

【０００７】次に、本実施例のインク容器の記録時の動
作について、図１１を参照して説明する。

【０００８】なお、記録時には図１１（Ａ）に示すよう
に多孔質体１０３の少なくとも一部がインク容器の最低
部に配置されるような姿勢でなくてはならない。

【０００９】初期状態においては該インク容器には、大
気連通孔１０４が開口された第１室を除く全ての部屋が
インクで満たされている。印字を行っていくと、図１１
（Ａ）に示すようにインクは吐出口１０５ａから最も遠
い部屋から順に消費されていく。

【００１０】その理由は次のとおりである。インクが吐
出口１０５ａを通して吐出されるのに伴い、最も吐出口
１０５ａに近い第６室のインクが吐出量に見合う分だけ
吸い出される。第６室は吐出口１０５ａの他には多孔質
体３を介して第５室とつながっているのみであるので、
第６室から吐出口１０５ａに吸い出された分のインク量
が第５室より多孔質体１０３の隙間を通って供給され
る。同様にして大気連通孔１０４寄りの室から順にイン
クが供給されることにより、吐出口１０５ａに対して連
続的にインクが供給されていく。そして、大気連通孔１
０４寄りの隣りの室に供給可能なインクが全くない場合
は、大気連通孔１０４から供給される空気が多孔質体１
０３の中を通って供給される。こうして大気連通孔１０
４寄りの室から順にインクが消費されるのである。な
お、このときインクの全くない最も吐出口１０５ａ寄り
の室と、その吐出口１０５ａ側の隣接する室との連通部
の多孔質体１０３内には微小な多数のメニスカスが形成
されており、これによって容器内のインクは所定の負圧
を維持している。

【００１１】次に、非印字時におけるインクの状態維持
作用について説明する。周囲環境の変化、特に温度や周
囲の気圧の変化に伴って、インクは液体であるのでその
体積はほとんど変化しないが、空気は大きく膨脹収縮す
る。例えば、図１１（Ａ）の場合、温度が上昇したと
き、第１室から第５室までの空気はその部分の多孔質体
１０３の中にインクがほとんどなく大気連通孔１０４を
介して外気に連通しているため、膨脹しても容易に外部
へ逃げることができヘッド側に圧力を及ぼすことはな
い。ところが、第４室の空気はインクによって外気と遮
断されているため、第４室の空気の膨脹に伴い第４室内
のインクは第３室へと押し出される。ところが第３室に
押し出されたインクは多孔質体１０３の中を第１室方向
に広がっていくため、その過程で第３室、第２室内の空
気は外気と遮断され、その結果、図１１（Ｂ）に示すよ
うに、押し出された空気は第３室、第２室内にはほとん
ど入らずに大気連通孔１０４が開口している第１室のみ
移動する。

【００１２】このように第１室に溢流するインク量は、
温度上昇前に空気が外気と遮断されているのは一つの室
のみであるため、第１室の容積は、第２室以降の各室の
容積に対して、想定される温度および気圧の変動範囲に
鑑みて所定の比率で確保すれば良い。

【００１３】一方、図１１（Ｂ）に示す状態から温度が
低下したときには、第２、３、４室の空気が外気と遮断
されているため、空気の収縮に伴い第１室に移動してい
たインクが逆に第２、３、４室に向って吸い戻される。
そして、最終的には、図１１（Ｃ）に示すように初期状
態に復帰する。

【００１４】上述した非印字時におけるインク状態維持
作用は、他のどんな姿勢に対しても同様に機能する。た
だし、多孔質体１０３が図８の状態とは上下逆になり第
４室のインクが多孔質体１０３に全く触れていない姿勢
の場合のみ若干異なり、温度上昇してもインク容器内の
すべての空気は外気と連通しているため、インクの第１
室への溢流さえも起らない。

【００１５】以上述べたように従来例によると、あらゆ
る姿勢で温度変化や圧力変化に曝された場合にも元の状
態に復帰可能である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では次の２つの問題点があった。

【００１７】ひとつはインクの消費に伴うインク室内の
インク残量低下がインク室毎に順次生じるため、大まか
なインク残量検知はできるが、インク液面高さの変化は
遅いため検知精度は良くないという点である。例えば、
１５００文字／Ａ４で２００ページ印字可能なインクカ
ートリッジは約１０ｃｃのインク容量が必要であり、５
室に分けるとすると１室の大きさは室並び方向１０ｍｍ
幅方向１４ｍｍ高さ方向１４ｍｍと設定すれば１ページ
当たりのインク液面低下量は０．３５ｍｍとなる。この
程度の変化では目視で１ページ毎のインク残量を判断す
るのは不可能であるし、光センサを用いた場合でも、例
えば反射型光センサの検出精度は±１ｍｍ程度であるか
らインク残量検出の誤差は±３ページにも及んでしま
う。

【００１８】もうひとつは、インクの供給孔を有したイ
ンク室まで使いかけたときに、カートリッッジを逆さに
されるとインク供給口がインク液面より露出し、供給口
から空気を取り込んでしまって印字時に不吐を起した
り、逆さで放置され供給口のインクが固着してしまい、
残ったインクが使えなくなったりすることである。

【００１９】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
や課題に鑑みてなされたものであって、使用時の姿勢に
よって生じる故障に対するインクの無駄を最小限にする
とともに、インク貯蔵率が高いインク容器のインク残量
を簡便にかつ精度よく検知することを目的とするもので
ある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、インク残量検知をより正確にするカートリッジを
提供するものである。すなわち本発明は、複数の仕切り
部材によって区画された複数のインク室を有し、隣り合
うインク室がインク連通部を介して連通され、インクの
消費に伴うインク室のインク残量の低下がインク室毎に
順次生じるインク容器に於いて、インクの吐出孔につな
がるインク供給口を有するインク室の内容積が、他のイ
ンク室よりも小さくしたものであり、さらには前記イン
ク供給口を有するインク室の水平断面が他のインク室の
水平断面より小さいものであることを特徴とするもので
あり、さらに好ましくは少なくとも供給口を有するイン
ク室が外部から光透過可能であることを特徴とするカー
トリッジである。

【００２１】

【作用】本発明のインクカートリッジにおいては、イン
ク容器が複数の仕切り部材によって区画された複数のイ
ンク室を備え、隣り合うインク室がインク連通部を介し
て連通され、インクの消費に伴うインク室内のインク残
量低下がインク室毎に順次生じるよう構成されているた
め、インク容器内のインクは大気連通孔側のインク室か
ら順に１室ずつ概ね空になっていく。そこで、インクの
残量を段階的に知ることができるとともに、インク供給
孔を有するインク室では水平断面が小さく、インク液面
低下量が増幅されるため、最終的にインクがなくなる時
期を正確に知ることができる。また、逆さにされても、
インク取り出し口がインク液面から露出するのはインク
残量が微量になってからであるので、インク供給口に泡
が入ったり、固着したりして印字できなくなっても無駄
になるインク量は少ない。

【００２２】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

【００２３】図１は本発明の一例としてのインク容器の
一部を破断して示す模式斜視図であり、図２は第一実施
例の模式的断面図である。なお、以下の説明において
は、液体貯蔵容器としてインクを貯蔵するインク容器を
例にとって説明するがこれに限られるものではない。ま
た、これらの図においては、この容器にインクを被記録
媒体である紙などに飛翔させて記録を行う記録ヘッドを
接続した状態を示しているが、後述するように記録ヘッ
ドと容器本体は着脱可能なものでもかまわない。図１お
よび図２に示すように、本実施例の容器本体１は、記録
ヘッド２に最も近いインク室３（以後供給室）を除いて
前述の従来例と同じ形態及び作用である。供給室３は、
下方にインク供給口４が設けられており、記録ヘッドの
インク吐出孔と連通している。また水平に切った断面
が、他のインク室に比べインク室の並び方向に短くなっ
ているため、その内容積は小さい。 容器本体１全体あ
るいは少なくとも供給室３は透明部材にて構成され、内
部のインク量の変化が目視あるいは光センサでチェック
できるようになっている。 供給室３の水平断面は他の
インク室の約５分の１としており、インク液面の変化量
は５倍である。前述の従来例の寸法に即して説明すれ
ば、供給室３の寸法を室並び方向に２ｍｍとすることで
容量を５分の１にし１ページ当たりのインク液面低下量
が従来例では０．３５ｍｍであったのを本実施例の供給
室３の場合には１．７５ｍｍとした。これによりインク
量の変化をより正確に認識できるようになった。

【００２４】図３は、供給室３の外壁に目視チェック用
の目盛６を設けたもので、数字は印字可能な残り枚数を
表わしている。

【００２５】図４（ａ）は、反射型光センサ７を供給室
３近傍に配置し、供給室３の液面を検出するようにした
ものである。供給室内のインクの有無に応じて外部光の
インク容器の透過の仕方が異なり、この透過光やインク
からの反射光を光センサが受光することで、その受光量
の大きさに基づき、不図示のマイクロコンピューターな
どの判断手段が、インク液面の低下を認知することがで
きる。すなわち、あらかじめインク液面の位置に対する
残り印字可能枚数をマイクロコンピューターに記憶して
おき、光センサが受光する光量が変化（小→大）した時
インク液面通過と見做してユーザに残り枚数を知らせ
る。本発明ではインク液面の変化量が従来機（ｂ）より
も大きく、その検出誤差は１ページ以内に収まる。

【００２６】図５は、供給室３をインク室から独立した
刑状にし反射型に比べて検出精度の高い透過型光センサ
８を使用できるようにしたものである。

【００２７】図６は、供給室の水平断面のうち幅方向寸
法を短くして内容積を減らしたもので、前述の実施例と
同様、透過型光センサが利用できるため検出精度は高
い。

【００２８】また、本発明によれば、インクの電気抵抗
の変化によってインク有無を検出する方法を採用しても
同様の検知精度向上の効果が得られる。

【００２９】さらに図７に示すように、供給室３のイン
クの使用途中で逆さ放置され、インクの取り出し口のイ
ンクが固着してカートリッジが使用不可能となっても、
無駄になるインクが従来の５分の１で済み非常に経済的
である。

【００３０】図８は記録ヘッド９と容器本体１０が着脱
可能なカートリッジの模式断面図であって、容器本体１
０のインク供給口１１はゴム栓１２で封止されている。
ゴム栓１２は円筒形で中心部にあらかじめ穴が開いてい
るが、容器本体１０に取付けられる際、枠体で締め付け
られ穴は塞がっている。そして記録ヘッド９と接続する
とき、記録ヘッド９のパイプ１３がゴム栓１２を貫通す
ることでインクが連通する。

【００３１】本実施例では供給室の内容積を他のインク
室の５分の１にしたものを例にとって説明したが、水平
断面積は小さいほど検出精度は向上する。しかし、イメ
ージ印字などデューティが高くインク使用量の多いパタ
ーンを印字する場合や、続けて何枚も印字することを考
慮すると供給室には少なくとも５枚分以上のインクを収
納することが望ましい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、イ
ンクの残量を段階的に知ることができるとともに、最終
的にインクがなくなる時期を正確に知ることができる。
また、逆さ放置されて、供給口が固着し、印字できなく
なっても無駄になるインク量は少なくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のカートリッジを一部破断して示す
斜視図である。

【図２】第１実施例のカートリッジの模式断面図であ
る。

【図３】第１実施例のカートリッジの部分詳細図であ
る。

【図４】第２実施例のカートリッジを示す模式断面図で
ある。

【図５】第３実施例のカートリッジを示す模式断面図で
ある。

【図６】第４実施例のカートリッジを示す斜視図であ
る。

【図７】本発明の効果を示す模式断面図である。

【図８】第５実施例のカートリッジを示す模式断面図で
ある。

【図９】従来のカートリッジを一部破断して示す斜視図
である。

【図１０】従来のカートリッジの模式断面図である。

【図１１】従来のカートリッジの記録時の動作を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 容器本体 ２ 記録ヘッド ３ 供給室 ４ インク供給口 ５ 吐出孔 ６ 残量目盛 ７ 反射型光センサ ８ 透過型光センサ ９ 記録ヘッド １０ 容器本体 １１ インク供給口 １２ ゴム栓 １３ パイプ １０１ 容器本体 １０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ 容器本体壁 １０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅ
仕切り板 １０３ 多孔質体 １０４ 大気連通孔 １０５ 記録ヘッド

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の仕切り部材によって区画された複
   数のインク室を有し、隣り合うインク室がインク連通部
   を介して連通され、インクの消費に伴うインク室内のイ
   ンク残量低下がインク室毎に順次生じるインク容器に於
   て、インクのの吐出孔につながるインク供給口を有する
   インク室の内容積を他のインク室より小さくしたことを
   特徴とするインクカートリッジ。
2. 【請求項２】 前記インク供給口を有するインク室の水
   平断面が他のインク室の水平断面よりも小さいことを特
   徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
3. 【請求項３】 少なくとも前記インク供給口を有するイ
   ンク室が光透過可能であることを特徴とする請求項２記
   載のインクカートリッジ。