JP4529405B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、被記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェット記録装置に関する。

インクジェットヘッドのノズルから記録用紙に向けてインクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。このようなインクジェットプリンタには、インクジェットヘッドにインクを供給するためのインクカートリッジを着脱可能に備えたものが一般的である。インクカートリッジのインクが空の状態でインクジェットヘッドに吐出駆動を行わせると、印刷が行われないだけでなく、インクカートリッジからインクジェットヘッドにエアが侵入することがあり、エアが侵入したインクジェットヘッドは使用不能となることがある。そのため、インクカートリッジが貯溜しているインクの量を検知する必要がある。インク量を検知する方法としては、印刷を行う毎に使用されたインクの量を予測して積算することでインクの量を検知することが考えられる。しかし、このような予測には誤差が生じやすいため余裕をもってインクカートリッジの使用を停止しなければならず、結果としてインクが無駄になる。そこでインクカートリッジに貯溜されているインクにインクより比重の小さいウキを配置し、インク上に浮いているウキの高さを外部から光センサで検知することことによりインクカートリッジのインクの量を検知する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−００１８１９号公報（図７）

インクジェットプリンタにおいて使用されるインクとしては、透光性を有する染料インクが一般的であるが、インクが記録用紙ににじむため、特に文字を印刷する場合に輪郭がぼやけやすいという問題があった。そこで、より高品位な印刷を行うために文字の記録の際に多用するブラックのインクを、非透光性を有する顔料インクにすることが望まれている。しかしながら、顔料インクを使用するインクカートリッジにおいて上述した技術でインク量を検知しようとすると、インクとウキとが共に非透光性を有することになるため、光センサでウキのみを検知することができず、正確なインクの量を検知することができないという問題がある。そこで、非透光性を有するインクを使用するインクカートリッジのみ、インク自身を直接光センサで検知することが考えられる、ところで、検出に用いる光センサとしては、比較的コストの安い光透過型センサが一般的に用いられるが、より精度よく検出する場合、あるいはよりコストを下げるために精度が比較的良くないセンサを用いる場合、センサの発光部と受光部との距離を短くするために、被検出体となるインクが収容される部位の厚さを一部分薄くすることが考えられる。しかしながら、前記一部分薄くされた部位のインクは、表面張力によりインクが壁面に付着してインクの液面が上昇するため、実際のインクの液面より高い液面が検知され、所定のインク量を正しく検知することができないという問題がある。

そこで、本発明の主たる目的は、透光性を有するインクを貯溜するインクカートリッジと、非透光性を有するインクを貯溜するインクカートリッジとが伴に使用でき、何れのインクカートリッジであってもインク量を正しく検知することのできるインクジェット記録装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出するインクジェットヘッドと、染料インクであり透光性を有するカラーインクが貯溜された第１のインクタンクと、第１のインクタンクの内部に配されインク液面の変化方向においてインク残量に応じて位置が変化する非透光性部材とを有すると共に、非透光性部材の移動範囲の少なくとも一部に第１の透光領域が形成された第１のインクカートリッジを保持する第１のホルダと、顔料インクであり非透光性を有するブラックインクが貯溜された第２のインクタンクを有すると共に、第２の透光領域が形成された第２のインクカートリッジを保持する第２のホルダと、第１のホルダに保持された第１のインクカートリッジの第１の透光領域を挟み込むように、第１の発光部と第１の受光部とが対向配置された第１の光センサと、第２のホルダに保持された第２のインクカートリッジの第２の透光領域を挟み込むように、第１の光センサの第１の発光部及び第１の受光部よりもインク液面の変化方向における高い位置に第２の発光部と第２の受光部とが対向配置された第２の光センサとを備え、第１及び第２の透光領域は、第１及び第２のインクタンクの側面から突出する第１及び第２の凸部に設けられ、第１及び第２の凸部は、その内部空間が第１及び第２のインクタンクの内部空間と通ずると共に、これら第１及び第２の凸部の幅は、第１及び第２のインクタンクの側面の幅よりも小であり、第２の光センサは、第２の凸部の内部空間の液面が毛細管現象によって第２のインクタンクの内部空間の液面よりも上昇する分だけ、第１の光センサよりも高い位置に設けられている。

本発明によると、第２の光センサが第１の光センサよりも高い位置に配置されているため、透光性を有するインクを貯溜する第１のインクカートリッジにおいて検知されるインクの量と、非透光性を有するインクを貯溜する第２のインクカートリッジにおいて検知されるインクの量とをともに正しく検知することができる。
また、これによると、受光部と発光部が近接している安価な透過型の光センサを用いることができる。
また、これによると、染料インクと顔料インクとを混在して使用することができる。

本発明において、凸部の幅は、３ｍｍ以下であることがより好ましい。これによると、受光部と発光部が近接している安価な透過型の光センサを用いることができる。

本発明において、第１及び第２の凸部は、共に、インク液面の変化方向において少なくとも第１及び第２の透光領域を合わせた大きさの領域に亘って形成されることが好ましい。これによると、凸部を透光領域にすることにより光センサを用いて貯溜されているインクの量を検知することがでできる。

本発明においては、第１及び第２の凸部は、同一の寸法として構成されることが好ましい。さらには、第１及び第２のインクカートリッジは、同一の寸法として構成されることがより好ましい。これによると、第１及び第２のインクカートリッジにおいて部品の共有化を図ることができ、インクカートリッジの製造コストの低下を図ることができる。

本発明においては、第１のインクカートリッジは、第１のインクタンク内に設けられた支点に対して揺動可能な揺動部材を備え、この揺動部材は、一端に非透光性部材が設けられるとともに他端に透光性インクよりも比重の小さいフロートが設けられ、非透光性部材は、第１の凸部の内部空間に配されることが好ましい。これによると、揺動部材によりフロートの軌道が固定されているため、インクの表面張力等の外乱によりフロートがインクタンクの側壁に付着することを防止することができる。

本発明において、揺動部材は、非透光性部材及びフロートがインクの液中に位置するときにその各々に生じる浮力及び重力によって受ける第１方向の回動力と、非透光性部材及びフロートの少なくとも一部がインクの液面から露出したときにその各々に生じる浮力及び重力によって受ける第２方向の回動力とが反対方向であり、非透光性部材は、第１方向の回動力を受けたときに第１の透光領域に位置するとともに、第２方向の回動力を受けたときは第１の透光領域から外れた位置に位置することが好ましい。これによると、透光性インクが第１のインクタンクに残っていない場合と、透光性インクを貯溜しているインクカートリッジがホルダに装着されていない場合とを第１の光センサにより検知することができる。

本発明においては、第１及び第２のインクカートリッジは、第１及び第２のホルダに対して着脱可能であることが好ましい。これによると、第１及び第２のインクカートリッジを取り替えるという簡単な作業でインクを補充することができる。

本発明においては、第１及び第２の光センサの検知結果によって第１及び第２のインクカートリッジのインク残量の状態を判定する判定手段をさらに備え、判定手段は、第１の光センサが非透光性部材を検知したときは第１のホルダに装着された第１のインクカートリッジに十分な量のインクが充填されている状態であると判定すると共に、第１の光センサが非透光性部材を検知しないときは第１のホルダに装着された第１のインクカートリッジのインクが減少している状態及び第１のホルダに第１のインクカートリッジが装着されていない状態のいずれかであると判定し、第２の光センサが第２の凸部の内壁に付着したインクを検知したときは第２のホルダに装着された第２のインクカートリッジに十分な量のインクが充填されている状態であると判定すると共に、第２の光センサが第２の凸部内の内壁に付着したインクを検知しないときは第２のホルダに装着された第２のインクカートリッジのインクが減少している状態及び第２のホルダに第２のインクカートリッジが装着されていない状態のいずれかであると判定することが好ましい。これによると、判定手段が第１及び第２の光センサによりインクの量のみならず第１及び第２のホルダに第１及び第２のインクカートリッジが装着されているか否かを判定することができる。

以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明に係る好適な実施の形態によるインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）の部分概略図である。

図１に示すように、インクジェットプリンタ１０１は、記録用紙Ｐに向けてシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及びブラック（Ｋ）の４種類のインクを吐出するためのインクジェットヘッド５と、インクジェットヘッド５に吐出される各インクを貯溜しているインクカートリッジ１ａ〜１ｄと、インクジェットヘッド５をガイド７に沿って一方向（紙面に対して垂直方向）に且つ直線的に往復移動させるキャリッジ６と、記録用紙Ｐをインクジェットヘッド５の移動方向に対して垂直方向に且つインクジェットヘッド５のインク吐出面に対して平行に搬送するための搬送機構８と、インクジェットヘッド５内のエアや高粘度化したインクを吸引するためのパージ装置９と、インクカートリッジ１のインク量及びインクカートリッジ１の装着の有無を検知するための光センサ２１ａ〜２１ｄと、これらを制御するための制御装置２２とを備えている。

インクジェットヘッド５は、インクを吐出するノズルが多数形成されているインク吐出面を有しており、制御装置２２に制御されてインク供給チューブ４ａ〜４ｄから供給された各インクをノズルから吐出する。インク供給チューブ４ａ〜４ｄは一方の端部がインクジェットヘッド５に接続されており、他方の端部がインク供給管４１ａ〜４１ｄに接続されている。

インクカートリッジ１ａ〜１ｄは、ホルダ７０ａ〜７０ｄに着脱可能に装着されている。インクカートリッジ１ａ〜１ｄの夫々の側壁中央部には、外側（図面手前方向）に向かって凸となっている凸部５１が形成されている。凸部５１は垂直方向に延在しており、その幅は３ｍｍである。尚、凸部５１は後述するインクタンク１１に通じる内部空間５１ａを有している（図３参照）。また、インクカートリッジ１ａ〜１ｃに貯溜されているシアン、イエロー、及びマゼンタの各インクは、染料インクであり透光性を有している。インクカートリッジ１ｄに貯溜されているブラックのインクは顔料インクであり非透光性を有している。また、凸部５１には透光性を有する透光領域が設定されている。

パージ装置９は、インクジェットヘッド５の駆動軌道上における記録用紙Ｐのさらに外側に配置されており、インクジェットヘッド５のインク吐出面に対して接近／離隔する方向に移動可能で且つインクジェットヘッド５のインク吐出面に装着されるパージキャップ１０と、インクを吸引するための吸引ポンプ１０ａとを備えている。吸引ポンプ１０ａの駆動は制御装置２２により制御されている。

光センサ２１ａ〜２１ｄは、透過型の光センサであり、検知結果を制御部２２に出力するものである。また、光センサ２１ａ〜２１ｄは、Ｕ字型形状を有しており、各端部には互いに対向している発光部と受光部とが備えられ、発光部から発光された光が受光部に受光されるか否で検出結果出力をＯＮ／ＯＦＦする。そして、光センサ２１ａ〜２１ｄは、インクカートリッジ１ａ〜１ｄの各凸部５１を発光部と受光部とで挟み込むように配置されている（図３参照）。カートリッジ１ｄにおける光センサ２１ｄの配置位置である検知位置は、カートリッジ１ａ〜１ｃにおける光センサ２１ａ〜２１ｃの配置位置である検知位置と比較して垂直方向に高くなっている。

制御装置２２は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、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（Read
Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えており、これらを一体として各機能部として機能させることによりインクジェットプリンタ１の制御を行うものである。そして制御装置２２は、機能部として駆動部６１と、判定部６２とを備えている。駆動部６１は、インクジェットヘッド５、キャリッジ６や搬送機構８を駆動するためのモータ、及びパージ装置９の吸引ポンプ１０ａ等、各装置の駆動を制御するためのものである。判定部６２は、光センサ２１ａ〜２１ｄから入力される検知結果によってインクカートリッジ１ａ〜１ｄの有無、及び貯溜されているインク量について判定するものである。

このインクジェットプリンタ１０１においては、インクカートリッジ１ａ〜１ｄに貯溜された各インクが供給チューブ４ａ〜４ｄを介してインクジェットヘッド５に供給される。インクジェットヘッド５はキャリッジ６により往復駆動されるとともに、搬送機構８に搬送される記録用紙Ｐに対してノズルから各インクを吐出することにより、記録用紙Ｐ上に所望の画像を形成する。そして、インクジェットヘッド５は印刷を完了する毎にキャリッジ６によりパージ装置９のパージキャップ１０上に移動され、その後にパージキャップ１０がインクジェットヘッド５のインク吐出面と接するように移動される。この状態で吸引ポンプ１０ａが駆動され、インクジェットヘッド５のノズルからエアや高粘度化したインクが吸引される。

次に、インクカートリッジ１ａ〜１ｃ（第１のインクカートリッジの組）及び光センサ２１ａ〜２１ｃの詳細について図２及び図３を参照しつつ説明する。尚、インクカートリッジ１ａ〜１ｃは、貯溜されているインクの種類が異なるのみで他の構成は全て同一であり、インクカートリッジ１ａの説明がインクカートリッジ１ｂ及び１ｃに適用できるため、インクカートリッジ１ａのみ詳細な説明を行い、インクカートリッジ１ｂ及び１ｃの詳細な説明は省略する。図２は、インクカートリッジ１ａの図１に示されているII−II線の断面図である。図２（ａ）は、インクカートリッジ１ａ内にインクが十分な量貯溜されている場合の断面図を示しており、図２（ｂ）は、インクカートリッジ１ａ内にインクが十分な量貯溜されていない場合の断面図を示している。また、図中矢印７１はインクの流れを、矢印７２は大気の流れを示している。図３は、インクカートリッジ１ａの図１に示されているIII−III線の断面図である。

図２（ａ）に示すように、インクカートリッジ１ａは、透光性の合成樹脂で形成された略直方体状のケースであり、透光性を有するシアンの染料インク（図中Ｉ、尚インクカートリッジ１ｂについてはイエローの染料インク、インクカートリッジ１ｃについてはマゼンタの染料インク）を貯溜するためのインクタンク１１と、インクタンク１１に貯溜されたインクをインクカートリッジ１ａ外に流出させるものであって後述するパッキン１７を貫通するように設けられたインク流出流路１２と、インクタンク１１に大気を流入させるための大気流入流路１３と、インクタンク１１とインク供給管４１とを接続しインク流出流路１２中にインク供給管４１を保持するジョイント１４と、シャッター機構３０とを備えている。インク供給管４１ａは、インクカートリッジ１ａに接続される先細り形状を有する管であり、封止されている先端部の周囲方向に沿うように形成されている複数のインク流入口４２ａと、インク流入口４２ａを介して外部と連通している管内インク流路４３ａとを備えている。

インクタンク１１は、インクカートリッジ１ａの内壁によって区画された空間であり、貯溜したインクをインク流出流路１２に流出するためのインク流出口１５と、インク流出口１５からインクが流出するにともなって大気を流入させる（矢印７２参照）ための大気流入口１６とを備えている。インク流出口１５はインクタンク１１の底面に設けられており、大気流入口１６は、インクタンク１１の上面に設けられている。つまり、インクタンク１１はインク流出口１５を介してインク流出流路１２と連通しており、大気流入口１６を介して大気流入流路１３と連通している。また、図３に示すように、インクタンク１１の１つの内側側壁には、インクタンク１１内に向かって突出する凸部５２が形成されている。また、凸部５２の底壁５２ａからインクタンク１１外に向かって突出するとともに、底面から中央近傍に至るまで垂直方向に延在している凸部５１が形成されている。凸部５１の内部空間５１ａは、インクタンク１１内で通じておりインクが存在し得るようになっている。

インク流出流路１２は、インクタンク１１の下方に配置されており、インク流出口１５を介してインクタンク１１と連通している。大気流入流路１３は、インクタンク１１の上方に配置されており、大気流入口１６を介してインクタンク１１と連通しているとともに、大気流入口１６の反対側において大気と連通している。尚、インクカートリッジ１ａが未使用状態のときには、大気流入流路１３に大気が流入しないように大気流入口１６の反対側がシールされる。

ジョイント１４は、インクタンク１１とインク供給管４１ａとを接続するものであり、インクカートリッジ１ａの内壁によって区画された空間に配置されているパッキン１７と、パッキン１７の下方に形成されている挿入孔１８とを備えている。パッキン１７は、可撓性樹脂からなる弾性部材で構成されており、インク流出流路１２が形成されるとともにインク供給管４１ａが挿入されていないときは、その弾性力でインク流出流路１２を封止している。挿入孔１８は、インクカートリッジ１ａの底面に形成されている円形状を有する孔である。挿入孔１８はインクタンク１１とインク供給管４１ａとの接続時においてインク供給管４１ａが挿入される。

インクタンク１１とインク供給管４１ａとを接続するときは、インク供給管４１ａをジョイント１４の挿入孔１８に挿入する。挿入孔１８に挿入されたインク供給管４１ａの先端がパッキン１７に到達した状態でインク供給管４１ａがさらに押圧されると先端が先細りの針形状を有しているインク供給管４１ａがパッキン１７に突き刺さり、さらにはパッキン１７に形成されたインク流出流路１２を貫通する。パッキン１７を貫通したインク供給管４１ａがさらに押圧されると、インク供給管４１ａの先端側がインク流出口を貫通しインクタンク１１に到達して接続を完了する。このときインク供給管４１ａのインク流入口４２ａがインクタンク１１内に配置される。これにより、インクタンク１１内に貯溜されているインクが、インク流入口４２ａを介してインク流出流路１２内に配された管内インク流路４３ａに流れ込むという流れを形成する（矢印７１）。

シャッター機構３０は、インクタンク１１内に貯溜されるインクの量に基づいて駆動されるものであり、インクタンク１１の底部に配置されている。シャッター機構３０は、支持台３１と、レバー（揺動部材）３２と、レバー３２の一端部に配置されているフロート３３と、レバー３２の他端部に配置されているシャッター（非透光性部材）３４と、規制部材３５とを備えている。

支持台３１は、インクタンク１１の底部の中央近傍に固定されている台形状を有する部材である。レバー３２は、一方向に延在しているとともに薄板形状を有する部材であり、延在方向がインクタンク１１の凸部５２の底壁５２ａに対して垂直に配置されるように、且つ延在方向における中心を枢支点として揺動可能になるように支持台３１に支持されている。

フロート３３は、レバー３２においてインクタンク１１の凸部５１が形成されている側壁と反対側の端部に配置されている円筒形状を有するポリアセタール樹脂からなる部材であり、シャッター３４と比べて膨大な体積を有する。フロート３３の内部には空気が満たされている密閉空間が形成されており、フロート３３全体の比重はインクの比重よりも小さくなっている。従ってインクタンク１１においてインク量が多くフロート３３全体がインク中に位置するときには、フロート３３に生じる浮力が大きくフロート３３が上昇しようとする方向（以下第１方向と称す）に回動するときの回動力がレバー３２に発生する。逆に、図２（ｂ）に示すように、インク量が少なくフロート３３の少なくとも一部がインク液面から露出するときには、フロート３３に生じる浮力は小さくなり、フロート３３が下降しようとする方向（以下第２方向と称す）に回動力がレバー３２に発生する。

シャッター３４は、レバー３２のフロート３３が配置されている側と反対側の端部に形成されている非透光性且つ略矩形状を有する領域であり、レバー３２が揺動することによりインクタンク１１の側壁に形成されている凸部５１の内部空間５１ａを通過するように配置されている。具体的には、図２（ａ）に示すように、インクタンク１１においてインク量が多くフロート３３全体がインク中に位置するときには、フロート３３が上昇してレバー３２が時計回り方向（第１方向）に回動することによりシャッター３４が凸部５１のインクタンク１１側における底部近傍の検知位置に配置される。図２（ｂ）に示すように、インク量が少なくフロート３３の一部がインクの液面から露出するときには、フロート３３が下降してレバー３２が反時計回り方向（第２方向）に回動することによりシャッター３４が凸部５１のインクタンク１１側における上部近傍の非検知位置に配置される。尚、シャッター３４の重量及び体積はフロート３３の重量及び体積と比較して十分小さく、シャッター３４に発生する重力と浮力はフロート３３に発生するそれと比較して十分小さい。つまりレバー３２に発生する第１及び第２方向の回動力はフロート３３に発生する重力及び浮力とシャッター３４に発生する重力及び浮力とによって決まるものであるが、実質的にはフロート３３に発生する重力及び浮力によって決まるものである。

規制部材３５は、図２（ａ）に示すように、インクタンク１１においてインク量が多くフロート３３全体がインク液中に位置するときに、シャッター３４が検知位置に配置されるようにレバー３２の揺動を規制するものであり、板形状を有しているとともにインクタンク１１の底部に配置されている。具体的には、インク量が多くフロート３３全体がインクの液中に位置するときに、シャッター３４が検出位置に配置されるように規制部材３５の端部をレバー３２に接触させることにより回動を規制する。

光センサ２１ａは、図３に示すように、インクタンク１１の側壁に形成されている凸部の一部（第１の透光領域）５１をインクタンク１１の外側から発光部と受光部とで挟み込むように配置されている。また、光センサ２１ａはシャッター機構３０のシャッター３４により透光が遮断されているか否かを検知し、その検知結果を出力する。つまり、光センサ２１ａは、凸部５１の底部近傍の光センサ２１ａが配置されている検出位置にシャッター機構３０のシャッター３４が配置されていればＯＮを、配置されていなければＯＦＦを検出結果として制御部２２の判定部に出力する。

次に、シャッター機構３０及び光センサ２１ａの動作について説明する。図２（ａ）に示すように、インクタンク１１のインク量が多い場合には、シャッター機構３０全体が貯溜されているインクの液中に配置される。このとき、レバー３２はフロート３３に生じる重力及び浮力とシャッター３４に生じる重力及び浮力との合成力によって第１方向に回動力を受けるが、規制部材３５の端部に接触すると第１方向への回動は規制される。この状態でシャッター３４が検知位置に配置される。シャッター３４が検知位置に配置されると光センサ２１ａが判定部６２にＯＮを出力する。光センサ２１ａからＯＮを入力された判定部６２は、ホルダ７０ａにインクカートリッジ１ａが装着されているとともに、インクタンク１１に十分な量のインクが貯溜されていると判定する。

一方、図２（ｂ）に示すように、インクを消費することによりインクタンク１１のインク量が少なくなっていく場合には、フロート３３とシャッター３４とがインクの液面に徐々に現れる。すると、上述したようにフロート３３はシャッター３４に比べて体積が十分に大きいため、フロート３３に生じる時計回り方向の浮力がシャッター３４に生じる反時計回り方向の浮力よりも大きく減少する。その結果インクがある量まで消費されると上述した合成力は第２方向に向かう回動力となり、レバー３２は第２方向に回動する。これにより、レバー３２が規制部材３５の端部から離れ、シャッター３４が非検知位置に配置される。尚、インク残量が０に近くなるとフロート３３から生じる浮力は０となり第２方向への回動力は大きな力となる。シャッター３４が非検知位置に配置されると光センサ２１ａが判定部６２にＯＦＦを出力する。光センサ２１ａからＯＦＦを入力された判定部６２は、ホルダ７０ａにインクカートリッジ１ａが装着されていない、又はインクタンク１１に十分な量のインクが貯溜されていないと判定する。

次に、インクカートリッジ１ｄ（第２のインクカートリッジの組）及び光センサ２１ｄの詳細について図４を参照しつつ説明する。図４は、インクカートリッジ１ｄの図１に示されているIV−IV線の断面図である。図４（ａ）は、インクカートリッジ１ｄ内にインクが十分な量貯溜されている場合の断面図を示しており、図４（ｂ）は、インクカートリッジ１ｄ内にインクが十分な量貯溜されていない場合の断面図を示している。また、図中矢印７３はインクの流れを、矢印７４は大気の流れを示している。

尚、インクカートリッジ１ｄのシャッター機構３０'以外の構成は、インクカートリッジ１ａのシャッター機構３０以外の構成と同一形状及び同一寸法であるため、インクカートリッジ１ｄのシャッター機構３０'以外の構成については同一符号を付して説明するとともにその詳細な説明を省略する。

図４（ａ）に示すように、インクカートリッジ１ｄは、透光性の合成樹脂で形成された略直方体状のケースであり、非透光性を有するブラックの顔料インク（図中Ｉ'）を貯溜するためのインクタンク１１と、インクタンク１１に貯溜されたインクをインクカートリッジ１ｄ外に流出させるためのインク流出流路１２と、インクタンク１１に大気を流入させるための大気流入流路１３と、インクタンク１１とインク供給管４１ｄとを接続しインク流出流路１２中にインク供給管４１を保持するためのジョイント１４と、シャッター機構３０'とを備えている。インク供給管４１ｄは、インクカートリッジ１ｄに接続される先細り形状を有する管であり、封止されている先端部の周囲方向に沿うように形成されている複数のインク流入口４２ｄと、インク流入口４２ｄを介して外部と連通している管内インク流路４３ｄとを備えている。

インクタンク１１の底部は、支持台３１及び規制部材３５が設けられている。これは、インクカートリッジ１ａのシャッター機構３０の支持台３１及び規制部材３５と同一形状且つ同一寸法を有するものであり、インクカートリッジ１ａのシャッター機構３０からレバー３２、フロート３３及びシャッター３４を取り外したものと同じ構成である。すなわち、インクカートリッジ１ｄのインクタンク１１はインクカートリッジ１ａ〜１ｃのインクタンク１１と同一の形状で同一の寸法に構成されるため、インクカートリッジ１ａ〜１ｄを構成する部品として共用化されたものとなっている。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、インクタンク１１内の各壁面近傍においては、インクの表面張力によりインクタンク１１の中央部に比べてそのインク液面が上昇している。特に、凸部５１は、幅が３ｍｍと狭くなっているため、その内部空間５１ａにおいては毛細管現象によりさらにインク液面が上昇している。従って、光センサ２１ｄはインク量が検出すべき所定の量になったときのインクタンク１１内の中央部におけるインク液面を検出できる位置と比べて、このインク液面の上昇分予め高い位置に配置されている。

光センサ２１ｄは、インクタンク１１の側壁に形成されている凸部５１をインクタンク１１の外側から発光部と受光部とで挟み込むように配置されている（図３参照）。そして光センサ２１ｄはインクタンク１１に貯溜されている非透光性のインクにより透光が遮断されているか否かを検知する。つまり、光センサ２１ｄは、凸部５１の中央近傍の光センサ２１ｄが配置されている検出位置に、インクが存在していればＯＮを、存在していなければＯＦＦを検出結果として制御部２２の判定部６２に出力する。光センサ２１ｄからＯＮを入力された場合、判定部６２は、ホルダ７０ｄにインクカートリッジ１ｄが装着されているとともに、インクタンク１１に十分な量のインクが貯溜されていると判定する。一方、光センサ２１ｄからＯＦＦを入力された場合、判定部６２は、ホルダ７０ｄにインクカートリッジ１ｄが装着されていない、又はインクタンク１１に十分な量のインクが貯溜されていないと判定する。

以上説明した好適な実施の形態においては、透光性を有する染料インクが貯溜されたインクカートリッジ１ａ〜１ｃにおいて光センサ２１ａ〜２１ｃに検出されるインクの量と、非透光性を有する顔料インクが貯溜されたインクカートリッジ１ｄにおいて光センサ２１ｄに検出されるインクの量をともに正確に検出できる。従ってインクの量が十分な量でなくなったことを検出する際の検出すべきインク量を染料インクが貯溜されたインクカートリッジ１ａ〜１ｃと顔料インクが貯溜されたインクカートリッジ１ｄとの間で同じにすることができる。これにより染料インクと顔料インクとを混在して使用した場合であっても、同じロジックで各インクカートリッジ１ａ〜１ｄにおいて正確なインク量を検知することができる。

また、凸部５１の幅は、３ｍｍであるため、受光部と発光部が近接している安価な透過型の光センサ２１ａ〜２１ｄを用いることができる。言い換えると安価な透過型の光センサ２１ａ〜２１ｄを用いたいがために、光センサ２１ａ〜２１ｄに検知される透光領域を幅の狭い凸部５１に形成した結果、インクカートリッジ１ｄの凸部５１内のインク液面が、インクタンク１１の中央部の液面よりも顕著に上昇したことになるが、本実施の形態によればこのような場合でもインクの量を正確に検出できるため、安価な光センサ２１ａ〜２１ｄでも十分な検出を行うことができる。

さらに、凸部５１は、インクタンク１１におけるインク液面の変化方向において透光領域を有しているため、光センサ２１ａ〜２１ｄを用いて貯溜されているインクの量を検知することがでできる。

加えて、インクカートリッジ１ａ〜１ｄが全て同一形状且つ同一寸法であるため、部品の共有化を図ることができる、これによりインクカートリッジ１ａ〜１ｄの製造コストの低下を図ることができる。

また、インクカートリッジ１ａ〜１ｃがシャッター機構３０を備えており、レバー３２によりフロート３３の軌道が固定されるため、インクの表面張力等の外乱によりフロート３３がインクタンク１１の側壁に付着することを防止することができる。

さらに、シャッター３４が、インクカートリッジ１ａ〜１ｃがホルダ７０ａ〜７０ｄに装着され、且つインクが十分に貯溜しているときにのみ検知位置に配置され、それ以外のときは非検知位置に配置されるため、判定部６２が、透光性インクがインクタンク１１に残っていない場合と、透光性インクを貯溜しているインクカートリッジ１ａ〜１ｃがホルダ７０ａ〜７０ｃに装着されていない場合とで同じ判定をすることができる。

加えて、インクカートリッジ１ａ〜１ｄは、ホルダ７０ａ〜７０ｄに対して着脱可能であるため、インクカートリッジ１ａ〜１ｄを取り替えるという簡単な作業でインクを補充することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、本実施の形態においては、ブラックのみ非透光性のインクが使用される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、透光性のインクと非透光性にインクとが混在して使用されるのであれば、他の色のインクの非透光性インクが使用される構成でもよい。

さらに、本実施の形態においては、凸部５１が３ｍｍの幅を有する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、凸部５１が３ｍｍ以上の幅を有する構成でもよいし、３ｍｍ以下の幅を有する構成でもよい。尚、安価な透過型の光センサを使用して高精度にインク量を検出するには、３ｍｍ以下のより狭い幅を有する凸部が好ましい。

加えて、本実施の形態においては、インクカートリッジ１ａ〜１ｄが透光性部材で形成されているため、インクカートリッジ１ａ〜１ｄ全体が透光領域となる構成であるがこのような構成に限定されるものではなく、凸部５１の検知位置を含む少なくとも一部が透光領域となる構成でもよい。

また、本実施の形態においては、インクカートリッジ１ａ〜１ｃと１ｄとがシャッター機構３０、３０'を除いて全て同じ寸法となる構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、各インクカートリッジが互いに異なる寸法を有していてもよい。

さらに、本実施の形態においては、一端にフロート３３、他端にシャッター３４を備えたレバー３２が、支持台３１に揺動可能に支持されるシャッター機構３０を備える構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、凸部５１に配置されるシャッターが形成されたフロートのみで構成されるシャッター機構など、他のシャッター機構を備える構成でもよい。

加えて、本実施の形態においては、インクカートリッジ１ａ〜１ｄがホルダ７０ａ〜７０ｄに着脱自在に装着される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、インクカートリッジがホルダに着脱不能な状態で固定される構成でもよい。

また、本実施の形態においては、判定部６２がインクカートリッジ１ａ〜１ｄのインクタンク１１のインク量のみならずインクカートリッジ１ａ〜１ｄがホルダ７０ａ〜７０ｄに装着されているかどうかも判定する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、判定部６２がインクタンク１１のインク量のみを判定する構成でもよい。

本発明に係る実施の形態によるインクカートリッジを含んでいるインクジェットプリンタの概略図である。 図１に描かれたインクカートリッジの図１に示すII-II線の断面図である。 図１に描かれたインクカートリッジの図１に示すIII-III線の断面図である。 図１に描かれたインクカートリッジの図１に示すIV-IV線の断面図である。

１ インクカートリッジ
４ａ〜４ｄ インク供給チューブ
５ インクジェットヘッド
１１ インクタンク
１４ ジョイント
２１ａ〜２１ｄ センサ
３０ シャッター機構
３１ 支持台
３２ レバー
３３ フロート
３４ シャッター
４１ インク供給管
４２ インク流入口
４３ 管内インク流路
７０ａ〜７０ｄ ホルダ
１０１ インクジェットプリンタ

Claims (9)

1. インクを吐出するインクジェットヘッドと、
   染料インクであり透光性を有するカラーインクが貯溜された第１のインクタンクと、第１のインクタンクの内部に配されインク液面の変化方向においてインク残量に応じて位置が変化する非透光性部材とを有すると共に、前記非透光性部材の移動範囲の少なくとも一部に第１の透光領域が形成された第１のインクカートリッジを保持する第１のホルダと、
   顔料インクであり非透光性を有するブラックインクが貯溜された第２のインクタンクを有すると共に、第２の透光領域が形成された第２のインクカートリッジを保持する第２のホルダと、
   前記第１のホルダに保持された前記第１のインクカートリッジの前記第１の透光領域を挟み込むように、第１の発光部と第１の受光部とが対向配置された第１の光センサと、
   前記第２のホルダに保持された前記第２のインクカートリッジの前記第２の透光領域を挟み込むように、前記第１の光センサの前記第１の発光部及び前記第１の受光部よりも前記インク液面の変化方向における高い位置に第２の発光部と第２の受光部とが対向配置された第２の光センサとを備え、
   前記第１及び第２の透光領域は、前記第１及び第２のインクタンクの側面から突出する第１及び第２の凸部に設けられ、前記第１及び第２の凸部は、その内部空間が前記第１及び第２のインクタンクの内部空間と通ずると共に、これら第１及び第２の凸部の幅は、第１及び第２のインクタンクの前記側面の幅よりも小であり、
   前記第２の光センサは、前記第２の凸部の内部空間の液面が毛細管現象によって前記第２のインクタンクの内部空間の液面よりも上昇する分だけ、前記第１の光センサよりも高い位置に設けられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記凸部の幅は、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記第１及び第２の凸部は、共に、前記インク液面の変化方向において少なくとも前記第１及び第２の透光領域を合わせた大きさの領域に亘って形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記第１及び第２の凸部は、同一の寸法として構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記第１及び第２のインクカートリッジは、同一の寸法として構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記第１のインクカートリッジは、前記第１のインクタンク内に設けられた支点に対して揺動可能な揺動部材を備え、この揺動部材は、一端に前記非透光性部材が設けられるとともに他端に前記透光性インクよりも比重の小さいフロートが設けられ、前記非透光性部材は、前記第１の凸部の内部空間に配されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記揺動部材は、前記非透光性部材及び前記フロートがインクの液中に位置するときにその各々に生じる浮力及び重力によって受ける第１方向の回動力と、前記非透光性部材及び前記フロートの少なくとも一部がインクの液面から露出したときにその各々に生じる浮力及び重力によって受ける第２方向の回動力とが反対方向であり、
   前記非透光性部材は、前記第１方向の回動力を受けたときに前記第１の透光領域に位置するとともに、前記第２方向の回動力を受けたときは前記第１の透光領域から外れた位置に位置することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記第１及び第２のインクカートリッジは、前記第１及び第２のホルダに対して着脱可能であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記第１及び第２の光センサの検知結果によって前記第１及び第２のインクカートリッジのインク残量の状態を判定する判定手段をさらに備え、
   前記判定手段は、
   前記第１の光センサが前記非透光性部材を検知したときは前記第１のホルダに装着された前記第１のインクカートリッジに十分な量のインクが充填されている状態であると判定すると共に、前記第１の光センサが前記非透光性部材を検知しないときは前記第１のホルダに装着された前記第１のインクカートリッジのインクが減少している状態及び前記第１のホルダに前記第１のインクカートリッジが装着されていない状態のいずれかであると判定し、
   前記第２の光センサが前記第２の凸部の内壁に付着したインクを検知したときは前記第２のホルダに装着された前記第２のインクカートリッジに十分な量のインクが充填されている状態であると判定すると共に、前記第２の光センサが前記第２の凸部内の内壁に付着したインクを検知しないときは前記第２のホルダに装着された前記第２のインクカートリッジのインクが減少している状態及び前記第２のホルダに前記第２のインクカートリッジが装着されていない状態のいずれかであると判定することを特徴とする請求項８に記載のインクジェットプリンタ。

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