JP4857848B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジに関する。

インクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジとして、インクカートリッジ内のインクの残量が少なくなったことを検知しているものがある。例えば、特許文献１に記載のインクジェット記録装置においては、インクカートリッジ内にインクに浮くフロート（フロート部材）を設けるとともに、インクジェット記録装置（プリンタ）に設けられる光学式のインク残量検知センサ（光センサ）をインクカートリッジの下方側に配し、このインク残量検知センサでインクカートリッジ内の下方側におけるフロートの有無を検知することで、インク残量が少なくなったか否かを検知している。具体的には、インクカートリッジ内にインクが十分に残っている場合には、フロートはインク残量検知センサよりも上方に位置しており、フロートによってインク残量検知センサの光は遮断されておらず、インクカートリッジ内のインクが消費されてインクの残量が少なくなるのにともなって、フロートが下方に下がり、フロートがインク残量検知センサの光を遮断した時点でインクカートリッジ内のインクが残り少なくなったことを検知している。

一方、インクカートリッジには、インクジェット記録装置に対して水平方向から挿入して装着されるタイプのものがある。かかるインクカートリッジは、水平方向からの挿入動作によってインクジェットヘッド記録装置に対してインクを供給する流路が結合されるように、挿入方向の前面にインクを外部に供給するインク供給口が形成され、インク供給口に至るインク供給路が挿入方向と平行に延在している。例えば、特許文献２に記載のインクカートリッジにおいては、インク容器（インクカートリッジ）の挿入方向前面に、インクジェット記録装置の流体入口と結合する流体出口（インク供給路）が形成されており、この流体出口は、インク容器の挿入方向に延在している。このタイプのインクカートリッジは、インクジェット記録装置に対して水平方向から装着できるため、カートリッジの交換作業の際にインクジェット記録装置の上方からアクセスする必要がない。よって、インクジェット記録装置の上方のスペースを有効に使うことができ、機器の重ね置きができるなど、スペース効率上優れたものとなっている。

特開平７−３１４７１６号公報（図２） 特開２００３−２５６０８号公報（図４、図９）

本出願の発明者は、このような水平方向から装着されるインクカートリッジにおいて、上述したインク残量検知の構成を採用することを検討したところ、インク供給路が形成されたインクカートリッジの挿入方向の前面側でフロートの有無を検知すると、インクジェット記録装置が小型化されることを知見した。なぜならば、インクカートリッジの挿入方向前面に対応させてインク残量検知センサとインク供給路からインクを抽出する部材（ニードル）を集約して設置できるからである。

ところが、かかる構成の場合、フロートとインク供給路とが上下に並んで位置するため、インク残量が少なくなったことが検知されたときの実際のインク残量が多くなり、インクが無駄に使い残されるという問題があった。すなわち、フロート（インク残量検知センサ）よりもインク供給路を下方に配置すると、フロートが検知される前にインクの液面がインク供給路よりも下がってインクの供給ができなくなるため、フロート（インク残量センサ）はインク供給路の上方に配置しなければならないが、この場合、インクが減少してフロートが下がっていくとインク供給路と干渉するため、インク供給路よりも上方でフロートを検知しなければならない。そのため、インクが残り少なくなったときにフロートが検知されるようにはできない。

本発明の目的は、インクジェット記録装置に対して水平方向から装着されるインクカートリッジにおいて、内部のインクの残量が少なくなったことを検知することが可能なインクカートリッジを提供することである。

本発明のインクカートリッジは、インクが貯留されたインク貯留室と、インク貯留室に連通するとともに、プリンタに装着されるときの装着姿勢において水平方向に延び、インク貯留室内のインクをインクジェットヘッドに供給するためのインク供給路と、インク貯留室に貯留されたインクに浮かびインクが消費されるとインク液面に追従して変位するものであって、少なくともその一部が光遮断性を有し、インク貯留室内のインクよりも単位体積あたりの質量が小さいフロート部材とを備えている。そして、フロート部材の互いに対向する一対の側面には、それぞれ突起が形成されており、インク貯留室の互いに対向する内側面には、それぞれ、突起が摺動可能に係合するものであって、装着姿勢において、インク供給路の上方に位置する一端部から、鉛直方向に関してインク供給路に近づくほど水平方向に関してインク供給路のインク出口から離れるように傾斜して延びる突起の案内路が形成されており、インク貯留室とインク供給路は、直方体状のケースの内部に形成されており、このケースは、装着姿勢にあるときの一の側壁に、下方側にインク出口が形成されるとともに、その上方には、インク貯留室に連通する内部空間が形成された光透過性を有する突出部が形成されており、フロート部材は、装着姿勢において、インク供給路の上方において水平方向に延びており、突起が案内路の一端部に位置するときに、その先端部が突出部の内部空間に位置する光遮断部と、装着姿勢において、光遮断部の先端部と反対側の端部に接続されているとともに、当該端部から下方に延びており、インク液面に追従するフロート部とを有している。

これによると、インク残量が多いときに、フロート部材はインク供給路の上方に位置している。よって、フロート部材がかかる位置にあるときに光センサの光を遮断させるようにすれば、インク貯留室内のインクの減少にともなって、フロート部材が案内路に沿って斜め下方に移動するため、フロート部材が光を遮断した状態から光を遮断しない状態になるまでフロート部材が移動した時点で、インクの残量が少なくなったことを検知することができる。このとき、案内路が鉛直方向に関してインク供給路に近づくほど水平方向に関してインク供給路のインク出口から離れるように傾斜しているため、フロート部材が下方に移動してもインク供給路に干渉することがなく、フロート部材がインク供給路とほぼ同じ高さ位置に下がったとき、つまり実際のインク残量が少なくなったときに、インクが残り少なくなったことを検知することができる。したがって、光センサとインク供給路からインクを抽出する部材（ニードル）を集約設置してプリンタを小型化させることと、インクの使い残しを少なくすることとを両立させることができる。

また、本発明のインクカートリッジにおいては、インク供給路の内部には、インク出口を開閉可能なバルブ機構が収納されていてもよい。これによると、バルブ機構によりプリンタに装着されたときには、インクジェットヘッドにインクを供給し、プリンタから取り外されたときにはインクの漏れ出しを防ぐことができる。なお、インク供給路がバルブ機構を収納するものであるとすると、インク供給路は水平方向に大きくなりフロート部とインク供給路が干渉しやすくなるが、上記した構成の案内路を採用しているため、フロート部とインク供給路との干渉は無理なく回避される。すなわち、インク供給路とフロートとの干渉を回避しつつ、インク供給路内にバルブ機構を収納してインクの漏れ出しを防ぐことができる。

また、本発明のインクカートリッジにおいては、案内路の一端部及び他端部には、突起が案内路から離脱することを防止するストッパーが形成されていてもよい。これによると、突起が案内路の一端及び他端にきたときにストッパーによりそれ以上移動するのが妨げられるため、突起が案内路から抜け落ちるのを防止することができる。又は、突起が抜け落ちるのを防止するために案内路を長くする必要がない。

このとき、プリンタは、発光部と受光部とを有する透過型の光センサを備えており、突出部は、インクカートリッジがプリンタに装着されたときに発光部と受光部とに挟まれる位置に設けられていてもよい。これによると、光遮断部が突出部から離れたときに、発光部が発した光を受光部が受け取り、インクの残量が少なくなったことを検知することができる。

以下、本発明の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、本発明における実施の形態に係るインクカートリッジの外観を示した斜視図である。図２は、図１の分解斜視図である。なお、図２では、後述する側壁１６０は透明であり、後述するインク貯留体１００の内部は見えるようになっているが、その図示は省略している。

図１、図２に示すように、インクカートリッジ１は、透光性のインクを貯留するインク貯留体１００と、インク貯留体１００の略全体を覆う外部ケース２００と、外部ケース２００に取り付けられ、インクカートリッジ１が搬送される際にインク貯留体１００を保護するプロテクタ３００とを備えている。なお、本実施の形態では、インク貯留体１００、外部ケース２００及びプロテクタ３００は、ナイロン、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂材料から形成されている。

外部ケース２００は、インク貯留体１００を上下（図２上下）から挟み込む２つのケース部材２１０、２２０で構成されており、第１ケース部材２１０は、インク貯留体１００の図２下側を覆う部材であり、第２ケース部材２２０は、インク貯留体１００の図２上側を覆う部材である。第１及び第２ケース部材２１０、２２０は、樹脂材料から構成されており、射出成形により製造される。

第１ケース部材２１０には、インク供給部１２０及び大気導入部１３０を外部ケース２００外部に露出するための２つのケース切欠部２１１、２１２が形成されている。ケース切欠部２１１、２１２は、略半円状に形成されており、図２右手前側のケース切欠部２１１がインク供給部１２０に対応した切欠であり、図２左奧側のケース切欠部２１２が大気導入部１３０に対応した切欠である。また、ケース切欠部２１１とケース切欠部２１２との間には、矩形状に切り欠かれたケース切欠部２１３が形成されており、これは、突出部１４０を挟み込む位置まで光センサ１０１４（図７参照）を挿入させるための切欠である。また、第１ケース部材２１０のケース切欠部２１１に連接する内側面には、インク供給部１２０と当接する当接溝２１１ａが形成され、第１ケース部材２１０のケース切欠部２１２に連接される内側面には、大気導入部１３０と当接する当接溝２１２ａが形成されている。この当接溝２１１ａ、２１２ａを設けることで、インク貯留体１００の第１ケース部材２１０への位置合わせが容易となる。

また、第１ケース部材２１０には、ケース切欠部２１１〜２１３が形成された面からプロテクタ３００方向（図２左手前方向）に突出する２つのケース突出部２１４ａ、２１４ｂが形成されている。ケース突出部２１４ａ、２１４ｂは、ケース切欠部２１１〜２１３を挟むように第１ケース部材２１０の両側（図２右手前側端部と図２左奧側端部）に形成されており、インク供給部１２０側（図２右手前側）がケース突出部２１４ａであり、大気導入部１３０側（図２左奧側）がケース突出部２１４ｂである。また、ケース突出部２１４ａは、第１ケース部材２１０の側壁と連接する部分から先端（プロテクタ３００方向、図２左手前方向）に向かって、ケース切欠部２１１〜２１３方向（第１ケース部材２１０内側方向）に傾斜した傾斜面２１４ａ２を有している。インクカートリッジ１をプリンタ１０００（図７参照）に装着する場合には、ケース突出部２１４ａが下側となって装着される。よって、インクカートリッジ１が装着される場合に、傾斜面２１４ａ２がプリンタ１０００の下部と当接すると、その傾斜によりインクカートリッジ１が所定の装着位置にスムーズに誘導される。

さらに、ケース突出部２１４ｂには、ケース切欠部２１１〜２１３側となる内側面に、矩形状に切りかかれたケース突出切欠部２１４ｂ１が形成されている。加えて、ケース突出部２１４ｂには、プリンタ１０００に装着されたときに嵌合棒１０１６ｂ１（図７参照）が嵌合されるケース嵌合溝２１４ｂ２が形成されている。

また、第１ケース部材２１０には、インク供給部１２０側（図２右手前側）の側壁近傍に第２ケース部材２２０方向に突起し、外部ケース２００内に内封されるインク貯留体１００の位置決めを行う棒部材２１５ａと、大気導入部１３０側（図２左奧側）の側壁近傍に第２ケース部材２２０側（図２上方）に突起し、外部ケース２００内に内封されるインク貯留体１００の位置決めを行う棒部材２１５ｂ、２１５ｃとが形成されている。この棒部材２１５ａ〜２１５ｃの３箇所により、インク貯留体１００を位置決めするので、インク貯留体１００の取り付け方向が間違って取り付けられることを防止できる。

第２ケース部材２２０には、第１ケース部材２１０と同様に、３つのケース切欠部２２１〜２２３が形成されると共に、ケース切欠部２２１に連接される当接溝２２１ａ及びケース切欠部２２２に連接される当接溝２２２ａが形成されている。また、ケース切欠部２２１〜２２３の両側には、ケース突出部２２４ａ、２２４ｂが形成され、そのケース突出部２２４ａは、第２ケース部材２２０の側面と連接する部分から先端に向けて、ケース切欠部２２１〜２２３方向に傾斜する傾斜面２２４ａ２を有している。さらに、ケース突出部２２４ｂには、ケース突出切欠部２１４ｂ１と同様の構成のケース突出切欠部２２４ｂ１と、ケース突出部２２４ｂの先端から第２ケース部材２２０の側面に亘ってケース嵌合溝２２４ｂ２が形成されている。また、第２ケース部材２２０には、第１ケース部材２１０の棒部材２１５ａ〜２１５ｃが形成された位置に対応して第１ケース部材２１０側（図２下方）に突起し、棒部材２１５ａ〜２１５ｃと嵌合する孔を有する嵌合孔部（図示せず）が設けられている。

次に、外部ケース２００の外形状について説明する。第１及び第２ケース部材２１０、２２０は、長手方向Ａ（図２右奧側と図２左手前側とを結ぶ方向、図２矢印Ａ）と直交する方向の両側側面が凹状に形成され、第１及び第２ケース部材２１０、２２０の表面に対して段差が形成されている。この段差部分において、第１及び第２ケース部材２１０、２２０が溶着され、外部ケース２００に対してインク貯留体１１０が固着される。段差部分は、インク供給部１２０側（図２右手前側）の段差部分が第１ケース溶着部２１６、２２６であり、大気導入部１３０側（図２左奧側）の段差部分が第２ケース溶着部２１７、２２７である。

なお、以下の説明において、第１及び第２ケース部材２１０、２２０の長手方向Ａは、インクカートリッジ１の長手方向、インク貯留体１００の長手方向、外部ケース２００の長手方向を意味するものとする。

ここで、第２ケース部材２２０の第１及び第２ケース溶着部２２６、２２７について説明する。第１ケース溶着部２２６は、ケース突出部２２４ａと同一平面上に連接されると共に、そのケース突出部２２４ａの反対側に、第２ケース部材２２０の内側方向に凹状に形成された凹部２２６ａと、インクカートリッジ１をプリンタ１０００（図７参照）に装着したときに係合部材１０１７（図７参照）と係合する係合部２２６ｂとを有している。なお、凹部２２６ａは、係合部材１０１７が揺動動作した場合の揺動範囲を確保するための領域である。ケース溶着部２２７は、第２ケース部材２２０の長手方向Ａの略中間位置に凹状に形成された係止部２２７ａを有し、その係止部２２７ａは、プリンタ１０００（図７参照）に装着された状態で、インクカートリッジ１を係止する部分である。

なお、詳細な説明は省略するが、第１ケース部材２１０にも、第２ケース部材２２０の凹部２２６ａ、係合部２２６ｂ及び係止部２２７ａと同形状に形成された図示しない凹部及び係合部並びに係止部２１７ａが形成されている。

次に、図３〜図６を参照して、インク貯留体１００について説明する。図３は、図２のインク貯留体１００の側面図である。図４は、図３を矢印IVの方向から見たときの、フロート部材３０周辺の図である。図５は、図３を矢印Ｖの方向から見たときの、フロート部材３０周辺の図である。図６は、図３のインク貯留体１００の左端部付近の、紙面垂直方向の略中央部における断面図である。なお、図３に示したインク貯留体１００の状態が、インクカートリッジ１をプリンタ１０００（図７参照）に装着する姿勢（装着姿勢）である。すなわち、インク供給部１２０、大気導入部１３０及び突出部１４０が側面に位置し、インク供給部１２０が底部側に位置し、大気導入部１３０が天井側に位置する姿勢である。また、図３では、側板１６０の外縁を太線で示しているとともに、インクカートリッジ１をプリンタ１０００に装着したときの発光部１０１４ａ及び受光部１０１４ｂの位置を一点鎖線により図示している。また、図６では、後述するフロート部材３０及びガイド４１の図示を省略している。

図３に示すように、インク貯留体１００は、略直方体形状のケース１１０に後述するインク貯留室１１１、インク供給路１１６などが形成されたものである。また、ケース１１０の下面には下方に延びた１つの取り付け部１１０ａが形成され、ケース１１０の上面には上方に延びた２つの取り付け部１１０ｂ、１１０ｃが形成されており、取り付け部１１０ａ〜１１０ｃには、それぞれ、棒部材５１２ａ〜５１２ｃに嵌合する貫通孔４６０ａ〜４６０ｃが形成されている。そして、貫通孔４６０ａ〜４６０ｃがそれぞれ棒部材５１２ａ〜５１２ｃに嵌合することにより、インク貯留体１００は外部ケース２００に位置合わせされて取り付けられる。

ケース１１０の内部には、後述するインク供給路１１６、大気導入路１１７及び突出部１４０を除くほぼ全域にわたってインク貯留室１１１が形成されている。インク貯留室１１１内には、インク供給路１１６からプリンタ１０００に供給するためのインクが貯留されている。

インク貯留室１１１の左側の側壁（一の側壁）１６１の上下方向に関する略中央部には、左方に突出した突出部１４０が形成されている。突出部１４０にはインク貯留室１１１に連通する内部空間１４０ａが形成されている。インクカートリッジ１がプリンタ１０００に装着されたときに突出部１４０は、図３の紙面手前側及び奥側にそれぞれ配置された、後述する光センサ１０１４を構成する発光部１０１４ａ及び受光部１０１４ｂに挟まれて位置する。突出部１４０は光透過性を有しており、後述する光遮断部３２により遮断されないときに、発光部１０１４ａが発した光を受光部１０１４ｂが受け取るように構成されている。

インク貯留室１１１の内部には、図３〜図５に示すように、単位体積あたりの質量がインク貯留室１１１内のインクよりも小さくインク貯留室１１１中のインクに浮かぶフロート部材３０が配置されている。フロート部材３０は、内部に空気が存在する略直方体形状のフロート部３１と、フロート部３１の図３の左側の側面から突出した光遮断部３２とを有している。フロート部３１は、図４、図５の左右方向に関する長さが突出部１４０の内部空間１４０ａよりも長くなっている。これにより、フロート部３１が突出部１４０内に入り込むのが防止される。光遮断部３２は図４、図５の左右方向に関する長さが突出部１４０の内部空間１４０ａよりも短くなっており、内部空間１４０ａ内に入り込むことが可能となっている。そして、光遮断部３２が内部空間１４０ａ内に位置しているときに、図３の紙面手前側の表面において発光部１０１４ａから発せられ、突出部１４０を透過する光を遮断する（つまり、光遮断部３２は光遮断性を有する）。さらに、フロート部材３０には、図３のフロート部３１の紙面垂直方向に平行な２つの側面からそれぞれ、ケース１１０の側壁１６０に向かって延びた突起３３が形成されている。また、これら２つの突起３３は、図３の紙面垂直方向に関して互いに対向する位置に設けられており、それぞれ鉛直方向に関してインク供給路１１６に近づくほど、水平方向に関してインク供給路１１６のインク出口１１６ａから離れるように延びている。つまり、図３の右斜め下方に延びている。

ケース１１０の互いに対向する２つの（一対の）側壁１６０の内側面には、それぞれ、インク供給路１１６の一端部から図３の右斜め下方に突起３３と平行に延びた２つのガイド４１が形成されており、これら２つのガイド４１に挟まれた領域に案内路４２が形成されている。案内路４２は、突起３３と同様に、鉛直方向に関してインク供給路１１６に近づくほど、水平方向に関してインク供給路１１６のインク出口１１６ａから離れるように延びている。突起３３はこれら２つのガイド４１に挟まれて配置されている。つまり、突起３３は案内路４２内に摺動可能に係合している。そして、インク貯留室１１１内のインクが徐々に減少するとフロート部材３０は突起３３が案内路４２に沿って摺動しながら、インク貯留室１１１内のインク液面の高さに追従する。これにより、フロート部材３０が案内路４２に平行な方向に移動する（変位する）。すなわち、インク貯留室１１１内のインク残量が多きとき、フロート部材３０は後述するインク供給路１１６の鉛直上方に位置している（図３における実線で示される位置）が、インクの減少にともなってインク供給路１１６とほぼ同じ高さ（図３における二点鎖線で示される位置である）まで下降する。このとき、フロート部材３０は、インク残量が多いときに比べて水平方向に関してインク供給路１１６のインク出口１１６ａから離れて位置しており、インク供給路１１６との干渉が回避されている。また、突起３３が案内路４２と平行に延びているので、突起３３がガイド４１に当接することにより、フロート部材３０が移動する際に回動してしまうのが防止される。

図６に示すように、側壁１６１の突出部１４０の下方には、インク供給路１１６が形成され、側壁１６１の突出部１４０の上方には、大気導入路１１７が形成されている。図６の状態（装着状態）で、インク供給路１１６及び大気導入路１１７は水平方向に延在しており、インク供給路１１６の内部にはインク供給路１１６のインク出口１１６ａを開閉可能なバルブ機構５００が収納されており、大気導入路１１７の内部には大気導入路１１７の大気導入口１１７ａを開閉可能な大気導入機構５１０が収納されている。そして、インク供給路１１６とバルブ機構５００とによりインク供給部１２０が、大気導入路１１７と大気導入機構５１０とにより大気導入部１３０がそれぞれ構成されている。

インク供給路１１６は、図６に示すように、バルブ機構５００の一部が収納されるバルブ収納部８００と連通孔４２１を介してバルブ収納部８００と連通するとともに、連通孔４２３を介してインク貯留室１１１に連通したインク供給室８０１とにより構成されており、インク供給室８０１から連通孔４２１及びバルブ収納部８００を経てインク出口１１６ａに至る流路が全体として水平方向に延びている。インク供給路１１６においては、インク貯留室１１１内のインクは、連通孔４２３を介してインク供給室８０１内に流れ込み、さらに、連通孔４２１を介してバルブ収納部８００に流れ込む。

バルブ機構５００についてより詳細に説明する。図６に示すように、バルブ機構５００は、供給キャップ６００と、供給ジョイント６１０と、供給バルブ６２０と、第１供給スプリング６３０と、供給スライダ６４０と、第２供給スプリング６５０と、弁座６６０と、逆止弁６７０と、カバー６８０とを備えている。

供給キャップ６００は、インク供給路１１６のインク出口１１６ａ付近に装着される。供給ジョイント６１０は、プリンタ１０００（図７参照）のインク抽出管１０１５（図７参照）が挿入されるゴム等の弾性を有する樹脂材料から構成され、略中央部に水平方向に延びた貫通孔６１０ａが形成されているとともに、インク供給路１１６のインク出口１１６ａの周縁部を塞いでいる。供給バルブ６２０は、インクカートリッジ１がプリンタ１０００に装着されていないときには第２供給スプリング６５０に図中左方に押圧されて、図中左側の壁面が供給ジョイント６１０の図中右端部が当接しており、これにより、貫通孔６１０ａは閉塞されている。一方、インクカートリッジ１がプリンタ１０００に装着されると、供給ジョイント６１０は、後述するインク抽出管１０１５に押圧されることにより図中右方に移動し、供給バルブ６２０と供給バルブ６２０との間に隙間ができるため、インク供給路１１６（バルブ収納部８００）とインク抽出管１０１５とが連通し、プリンタ１０００（インクジェットヘッド）へのインクの供給が可能となる。このようにして、インク供給路１１６のインク出口１１６ａの開閉が行われる。

第１供給スプリング６３０は第２供給スプリング６５０との間で供給スライダ６４０を挟んでいる。供給スライダ６４０は、供給バルブ６２０の右方を覆うと共にインク抽出管１０１５に押圧された供給バルブ６２０の移動方向（図６の左右方向）に動作可能となっている。第２供給スプリング６５０は、供給スライダ６４０内に収納され第１供給スプリング６３０と同材料で同形状に形成されており、供給スライダ６４０を左方に押圧している。弁座６６０は第２供給スプリング６５０に当接すると共に逆止弁６７０を支持している。逆止弁６７０は連通孔４２１付近に設けられており、連通孔４２１におけるインクの逆流を防いでいる。カバー６８０は弁座６６０との間で逆止弁６７０を覆っている。

大気導入路１１７は水平方向に延びており、大気導入機構５１０の一部が収納される大樹導入機構収納部８１０、及び、大気導入機構収納部８１０とインク貯留室１１１とを連通させる連通孔４３４を有する。

大気導入機構５１０についてより詳細に説明する。大気導入機構５１０は、図４に示すように、大気キャップ７００と、大気ジョイント７１０と、大気バルブ７２０と、第１大気スプリング７３０と、大気スライダ７４０と、第２大気スプリング７５０とを備えている。

大気キャップ７００は、大気導入体１１７の大気導入口１１７ａに装着される。大気ジョイント７１０は、ゴム等の弾性を有する樹脂材料から構成され、略中央部に水平方向に延びた貫通孔７１０ａが形成されているとともに大気導入口１１７ａの周縁部を塞いでいる。供給バルブ７２０は、インクカートリッジ１がプリンタ１０００に装着されていないときには第２供給スプリング７５０に図中左方に押圧されて、図中左側の壁面が供給ジョイント７１０の図中右端部が当接しており、これにより、貫通孔７１０ａは閉塞されている。一方、インクカートリッジ１がプリンタ１０００に装着されると、大気バルブ７２０の左端からインク導入口１１７ａの外側に突出した突出部７２０ａが、後述する装着面１０１３（図７参照）に当接することにより押圧されて図中右方に移動し、大気ジョイント７１０と大気バルブ７２０との間に隙間ができるため、大気導入路１１７と後述する大気導入路１０１３ｂとが連通し、大気の導入が可能となる。このようにして、大気導入路１１７の大気導入口１１７ａの開閉が行われる。

第１大気スプリング７３０は第２大気スプリング７５０との間で大気スライダ７４０を挟んでいる。大気スライダ７４０は、大気バルブ７２０の右方を覆うと共に装着面１０１３の壁面に当接することによって押圧された大気バルブ７２０の移動方向（図６の左右方向）に動作可能となっている。第２大気スプリング７５０は、大気スライダ７４０内に収納され第１大気スプリング７３０と同材料で同形状に形成されており、大気スライダ７４０を左方に押圧している。

次に、図７を参照して、インクカートリッジ１のプリンタ１０００への装着方法について説明する。図７は、インクカートリッジ１をプリンタ１０００へ装着する方法を示した図である。

インクカートリッジ１をプリンタ１０００に装着する方法について説明する前に、まず、プリンタ１０００のインクカートリッジ１の装着部について説明する。

図７（ａ）に示すように、プリンタ１０００側の装着部１０１０は、インクカートリッジ１の装着部１０１０から略垂直方向（図７右方向）に突出し、外部ケース２００の係止部２１７ａ、２２７ｂと係止する係止棒１０１１と、外部ケース２００の第１ケース溶着部２１６、２２６を下方から支持すると共に、その第１ケース溶着部２１６、２２６の形状に応じて凹状に形成された支持部１０１２とを備えている。係止棒１０１１には、支持部１０１２側に突起し、係止部２１７ａ、２２７ａと略同形状に形成された凸部１０１１ａが形成されている。

装着部１０１０のインクカートリッジ１の装着面１０１３には、光センサ１０１４が配設されている。光センサ１０１４は、略コ字状に形成されており、コ字状の開放された一方（図５の紙面手前側）の端部が光を発光する発光部１０１４ａであり、他方（図５の紙面奥側）の端部が光を受け取る受光部１０１４ｂである。その発光部１０１４ａと受光部１０１４ｂが、ケース切欠部２１３、２２３と突出部１４０により形成される貫通孔にそれぞれ挿通されるよう、装着面１０１３から突出するよう取り付けられている。なお、光センサ１０１４は、発光部１０１４ａが発した光を受光部１０１４ｂが受け取った場合に、プリンタ１０００に設けられた制御基板（図示せず）に信号を出力し、発光部１０１４ａが発した光が遮断され、受光部１０１４ｂがこの光を受け取っていない場合には制御基板に信号を出力しない光透過型の光センサである。そして、制御基板にこの信号が出力されていないときには印刷が可能となっており、制御基板にこの信号が出力されたときには図示しない表示手段によってユーザに対してインクカートリッジの交換を促す警告を行う。

また、装着面１０１３のインク供給部１２０に対応する側（図７（ａ）下側）には、インク抽出管１０１５が突出して設けられる一方、装着面１０１３の大気導入部１３０に対応する側（図７（ａ）上側）は、その装着面１０１３が平面に形成されている。図７に示されるように、インク抽出管１０１５は、光センサ１０１４の下方に位置している。インク抽出管１０１５には、インク流路１０１３ａが連接されており、そのインク流路１０１３ａを通り、プリンタ１０００（インクジェットヘッド）へインクが供給される。また、大気導入部１３０側の装着面１０１３には、大気導入路１０１３ｂが形成されており、その大気導入路１０１３ｂを通り、インク貯留室１１１内に大気が導入される。

また、装着面１０１３の両側（図７（ａ）の係止棒１０１１と支持部１０１２との間における装着面１０１３の両側端部）には、外部ケース２００のケース突出部２１４ａ、２２４ａ及びケース突出部２１４ｂ、２２４ｂとが緩挿され、そのケース突出部２１４ａ、２２４ａ及びケース突出部２１４ｂ、２２４ｂの外形状に対応した凹部１０１６ａ、１０１６ｂが形成されている。さらに、凹部１０１６ｂには、外部ケース２００のケース嵌合溝２１４ｂ２、２２４ｂ２により形成される嵌合溝内に挿通して嵌合する嵌合棒１０１６ｂ１が形成されている。インクカートリッジ１が装着される場合には、嵌合棒１０１６ｂ１がケース嵌合溝２１４ｂ２、２２４ｂ２により形成される嵌合溝内に挿通される。即ち、外部ケース２００のケース突出部２１４ａ、２２４ａにより形成されるケース突出部と、ケース突出部２１４ｂ、２２４ｂにより形成されるケース突出部との形状が異なると共に、プリンタ１０００の凹部１０１６ａ、１０１６ｂの形状がそれぞれ異なるので、インクカートリッジ１を上下反対に装着する場合には、嵌合棒１０１６ｂ１が邪魔となってインクカートリッジ１が装着されない。よって、インクカートリッジ１の誤装着を防止できるので、インク供給部１２０及び大気導入部１３０の破損や、光センサ１０１４及びインク抽出管１０１５の破損を防止することができる。

さらに、装着部１０１０には、支持部１０１２の先端側（図７（ａ）左側、インクカートリッジ１側の端部）に、外部ケース２００の凹部２１６ａ、２２６ａに入り込むと共に、係合部２１６ｂ、２２６ｂと係合して回動する係合部材１０１７が備えられている。係合部材１０１７は、外部ケース２００の係合部２１６ｂ、２２６ｂと係合する係合端部１０１７ａと、その係合端部１０１７ａに連接され係合部材１０１７を軸支する軸支部１０１７ｂと、軸支部１０１７ｂと連接され外部ケース２００の装着部１０１０に対向する面の反対側面を覆う被覆部１０１７ｃとを備えている。軸支部１０１７ｂには、係合部材１０１７の支軸の軸心から外周方向に突起した凸部１０１７ｄが形成されており、その凸部１０１７ｄが、プリンタ１０００の装着部１０１０に形成された凹部１０１８に係合することで、係合部材１０１７が固定される。

図７（ａ）に示すように、インクカートリッジ１（プロテクタ３００が取り外された状態）をプリンタ１０００に装着する場合には、インクカートリッジ１をインク供給部１２０が下方で大気導入部１３０が上方となるよう装着する。これは、インク供給部１２０が下方に位置しないと、インクカートリッジ１（インク貯留室１１１）内のインクを効率良く使用できないからである。

また、インクカートリッジ１は、プリンタ１０００に装着された状態で、下方から上方に向かって、インク供給部１２０、突出部１４０、大気導入部１３０の順番になっており、さらに、インク供給部１２０、突出部１４０及び大気導入部１３０が同じ端面に形成されている。よって、インク供給１２０、突出部１４０及び大気導入部１３０が同じ端面に集中して設けられているので、プリンタ１０００側に必要となる光センサ１０１４、インク抽出管１０１５（インク流路１０１３ａ）、大気導入路１０１３ｂを一面に集約して設けることができる。したがって、プリンタ１０００の小規模化を図ることができる。

インクカートリッジ１の装着は、外部ケース２００のケース突出部２１４ａ、２２４ａ（第１ケース溶着部２１６、２２６）が支持部１０１２に当接するように挿入し、第１ケース溶着部２１６、２２６が支持部１０１２上をスライドするよう押圧することで行われる。即ち、図７（ａ）に示すように、矢印Ｅ方向にインクカートリッジ１をスライドさせる。なお、上述したように、ケース突出部２１４ａ、２２４ａには、傾斜面２１４ａ２、２２４ａ２が形成されているので、その傾斜面２１４ａ２、２２４ａ２によりインクカートリッジ１を支持部１０１２上にスムーズに挿入することができる。

図７（ｂ）に示すように、インクカートリッジ１が装着部１０１０方向（図７（ｂ）左方）に押し込まれると、係止棒１０１１は、第２ケース溶着部２１７、２２７に押されて、支持部１０１２から離れる方向に弾性変形する。また、係合部材１０１７の係合端部１０１７ａが外部ケース２００の凹部２１６ａ、２２６ａに入り込み、その後、係合部２１６ｂ、２２６ｂと当接する。さらに、インクカートリッジ１を押し込むと、係合部材１０１７が上方へ回動する（図７（ｂ）矢印Ｆ方向）。

図７（ｃ）に示すように、図７（ｂ）の状態からさらにインクカートリッジ１を押し込むと（又は係合部材１０１７を使用者が図７（ｂ）の矢印Ｆ方向に回動させると）、係止棒１０１１の凸部１０１１ａが外部ケース２００の係止部２１７ａ、２２７ａに嵌り込み係合され、インクカートリッジ１を固定する。また、係合部材１０１７は、凸部１０１７ｄが凹部１０１８と係合し、係合部材１０１７によってもインクカートリッジ１が固定される。よって、インクカートリッジ１は、装着部１０１０に装着された状態で、印刷の振動などにより簡単に外れてしまうことが防止される。

また、インクカートリッジ１は、係止棒１０１１と支持部１０１２とにより、上下方向の移動が規制されるので、インクカートリッジ１が斜めに挿入され、光センサ１０１４及びインク抽出管１０１５が破損することを防止することができる。

また、インクカートリッジ１が装着部１０１０に装着されると、インク抽出管１０１５がインク供給部１２０内部に挿入され、前述したようにインクの供給が可能な状態となり、大気導入部１３０の大気バルブ７２０の突出部７２０ａが装着面１０１３と当接して前述したように大気の導入が可能な状態となり、光センサ１０１４がケース切欠部２１３、２２３と突出部１４０とにより形成される貫通孔に挿通され、後述するようにインク残量を検出可能な状態となる。

また、インクカートリッジ１が装着部１０１０に装着されると、光センサ１０１４が、ケース切欠部２１３、２２３と突出部１４０とにより形成された貫通孔に挿通されるので、光センサ１０１４の発光部１０１４ａ及び受光部１０１４ｂが外部ケース２００内に位置することになる。よって、光センサ１０１４の破損を低減できると共に、埃や塵などが発光部１０１４ａ及び受光部１０１４ｂに付着して誤検出となることを低減することができる。

図３に戻って、インクカートリッジ１がプリンタ１０００に装着された状態で、インクの残量が少なくなったことを検知する方法について説明する。

インク貯留室１１１内に十分にインクが残っている場合には、フロート部材３０は浮力により、インク貯留室１１１内のインクの液面に浮かぶ。ただし、光遮断部３２の上端が内部空間１４０ａの上面に当接することにより、フロート部材３０は図３の実線で示した位置よりも上方へは移動せず、突起３３は、案内路４２の上端部付近に位置している。このとき、光遮断部３２の左端部付近は、突出部１４０の内部空間１４０ａに位置しており、発光部１０１４ａが発した光は光遮断部３２によって遮断され、受光部１０１４ａは光を受け取らない。したがって、光センサ１０１４は図示しない制御基板に信号を出力せず、プリンタ１０００においては印刷を行うことが可能となっている。

インク貯留室１１１内のインクが消費されると、インク貯留室１１１内のインクの液面が下がり、これに追従して、図３の二点鎖線で示すように、フロート部材３０が案内路４２と平行に図３の右斜め下方に下がっていく。すると、光遮断部３２は発光部１０１４ａが発した光を遮断しなくなり、受光部１０１４ｂはこの光を受け取る。このとき、光センサ１０１４から制御基板に信号が出力され、インクカートリッジの交換を促す警告がなされる。

以上に説明した実施の形態によると、直方体状のケース１１０の内部にインク貯留室１１１とインク供給路１１６とが形成されており、ケース１１０の側壁１６１のインク出口１１６ａの上方にインク貯留室に１１１連通する内部空間１４０が形成された光透過性を有する突出部１４０が形成されおり、フロート部材３０は、突起３３が案内路４２の上端部付近に位置するときに、光遮断部３２が突出部１４０の内部空間１４０ａに位置して、発光部１０１４ａが発した光を遮断しており、インク貯留室１１１内のインクが減るとともに、フロート部材３０が案内路４２に沿って斜め下方に移動するため、フロート部材３０が発光部１０１４ａが発した光を遮断した状態からこの光を遮断しない状態になるまで、フロート部材３０が移動した時点で、制御基板に信号が出力されインクの残量が少なくなったことを検知することができる。

また、インク残量が多いときに、フロート部材３０はインク供給路１１６の上方に位置しているが、案内路４２が鉛直方向に関してインク供給路１１６に近づくほど水平方向に関してインク供給路１１６のインク出口１１６ａから離れるように傾斜しているため、インク残量が減少し、フロート部材３０が下方に移動してもインク供給路１１６に干渉することがなく、フロート部材３０の移動が妨げられることがない。したがって、フロート部材３０がインク供給路１１６とほぼ同じ高さまで下がったときに光遮断部３２が発光部１０１４ａから発せられた光を遮断しないように構成すれば、実際のインクの残量が少なくなったときにインクが残り少なくなったことを検知することができる。

また、インク供給路１１６にバルブ機構５００が収納されているため、プリンタ１０００に装着されたときにはインクを供給し、プリンタ１０００から取り外されたときにはインクの漏れ出しを防ぐことができる。

次に本発明に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本発明と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。

一変形例では、図８に示すように、下側のガイド６１の両端部付近にそれぞれ案内路６２に向かって延びたストッパー６３が形成されている（変形例１）。この場合には、インク貯留室１１１内に十分インクが残っており、フロート部材３０が浮力により浮かぼうとするときには、図８の実線で示すように、光遮断部３２の上端が内部空間１４０ａの上面に当接するとともに突起３３の上端が上側に形成されたストッパー６３に当接することにより、フロート部材３０がそれ以上上方に移動するのが妨げられる。一方、インク貯留室１１１内のインクが減ってフロート部材３０が下方に下がったときには、図８の二点鎖線で示すように、突起３３の下端が下側に形成されたストッパー６３に当接することによりフロート部材３０がそれ以上下方に移動するのが妨げられる。このようにストッパー６３が設けられていることにより、突起３３が案内路６２から抜け落ちてしまう（案内路６２から離脱してしまう）のが防止される。したがって、ガイド６１の長さを短くすることができる。なお、変形例１では、下側のガイド６１に２つのストッパー６３が形成されていたが、２つのストッパー６３が、上側のガイド６１に形成されていてもよい。また、上側及び下側のガイド６１に２つのストッパー６３のうちの１つずつが形成されていてもよい。さらに、上側及び下側のガイド６１にそれぞれ２つのストッパー６３が形成されていてもよい。この場合には、上側及び下側のガイド６１に形成されたストッパー６３はそれぞれ別々に形成されていてもよく、又は、一体となっていてもよい。

別の一変形例では、図９〜図１１に示すように、フロート部材３０には、図９の紙面垂直方向に平行な２つの側面からそれぞれ、ケース１１０の側壁１６０に向かって延びた略円柱状の突起８３が形成されており、ケース１１０の２つの側壁１６０には、図９の紙面垂直方向に関して互いに対向する位置に、鉛直方向に関してインク供給路１１６に近づくほど、水平方向に関してインク供給路１１６のインク出口１１６ａから離れるように延びた、つまり、図９の右斜め下方に延びた案内溝（案内路）８１が形成されている（変形例２）。そして、突起８３は、案内溝８１内に摺動可能に係合しており、突起８３が案内溝８１に沿って摺動することによりフロート部材３０が案内溝８１に平行な方向に移動する。したがって、この場合にもフロート部材３０を本実施の形態と同様に動作させることができる。また、この場合には、案内溝８１の上端部及び下端部の壁面８２がストッパーの役割を果たし、突起８３が壁面８２に当接することにより突起８３が案内溝８１から抜け落ちてしまうのが防止される。なお、変形例２においては、突起８３が略円柱状に構成されているが、本実施の形態の突起３３と同様、案内溝８３と平行に延びた突起が形成されていてもよい。

本発明の実施の形態に係るインクカートリッジの斜視図である。 図１の分解斜視図である。 図２のインク貯留体の側面図である。 図３を矢印IVの方向から見たときの、フロート部材周辺の図である。 図３を矢印Ｖの方向から見たときの、フロート部材周辺の図である。 図３の部分拡大図である。 図１のインクカートリッジをインクジェット記録装置に装着する方法を示す図である。 変形例１の図３相当の側面図である。 変形例２の図３相当の側面図である。 変形例２の図４相当の図である。 変形例２の図５相当の図である。

符号の説明

１ インクカートリッジ
３０ フロート部材
３１ フロート部
３２ 光遮断部
３３ 突起
４１ ガイド
４２ 案内路
６３ ストッパー
８１ 案内溝
８２ 壁面
８３ 突起
１１１ インク貯留室
１１６ インク供給路
１６０ 側壁
５００ バルブ機構
１０００ プリンタ

Claims (4)

1. インクが貯留されたインク貯留室と、
   前記インク貯留室に連通するとともに、プリンタに装着されるときの装着姿勢において水平方向に延び、前記インク貯留室内のインクをインクジェットヘッドに供給するためのインク供給路と、
   前記インク貯留室に貯留されたインクに浮かびインクが消費されるとインク液面に追従して変位するものであって、少なくともその一部が光遮断性を有し、前記インク貯留室内のインクよりも単位体積あたりの質量が小さいフロート部材とを備え、
   前記フロート部材の互いに対向する一対の側面には、それぞれ突起が形成されており、
   前記インク貯留室の互いに対向する内側面には、それぞれ、前記突起が摺動可能に係合するものであって、前記装着姿勢において、前記インク供給路の上方に位置する一端部から、鉛直方向に関して前記インク供給路に近づくほど水平方向に関して前記インク供給路のインク出口から離れるように傾斜して延びる前記突起の案内路が形成されており、
   前記インク貯留室と前記インク供給路は、直方体状のケースの内部に形成されており、
   このケースは、前記装着姿勢にあるときの一の側壁に、下方側に前記インク出口が形成されるとともに、その上方には、前記インク貯留室に連通する内部空間が形成された光透過性を有する突出部が形成されており、
   前記フロート部材は、
   前記装着姿勢において、前記インク供給路の上方において水平方向に延びており、前記突起が前記案内路の一端部に位置するときに、その先端部が前記突出部の内部空間に位置する光遮断部と、
   前記装着姿勢において、前記光遮断部の前記先端部と反対側の端部に接続されているとともに、当該端部から下方に延びており、インク液面に追従するフロート部とを有していることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記インク供給路の内部には、前記インク出口を開閉可能なバルブ機構が収納されていることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 前記案内路の前記一端部及び他端部には、前記突起が前記案内路から離脱することを防止するストッパーが形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
4. 前記プリンタは、発光部と受光部とを有する透過型の光センサを備えており、前記突出部は、前記インクカートリッジが前記プリンタに装着されたときに前記発光部と前記受光部とに挟まれる位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のインクカートリッジ。

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