JP6003054B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、インク室に回動部材を備えたインクカートリッジに関する。

いわゆるチューブ供給方式の画像記録装置では、インクカートリッジが、記録ヘッドを搭載するキャリッジの外部に配置されている。このインクカートリッジと記録ヘッドとがチューブを介して接続されている。インクカートリッジは、例えば、装置本体の正面に開口を有するカートリッジ装着部に対して、開口を介して水平方向へ装着される（特許文献１参照）。カートリッジ装着部は、インクカートリッジを着脱可能に収容する。カートリッジ装着部にインクカートリッジが装着されると、インクカートリッジから記録ヘッドに至るインク通路が形成される。このインク通路を通じてインクカートリッジから記録ヘッドにインクが供給される。

インクカートリッジにおいてインクの残量を検出するための残量検知部が設けられ、カートリッジ装着部には、インクカートリッジの残量検知部を検出するためのセンサが設けられることがある（特許文献２）。例えば、インクの残量に基づいて回動姿勢が変化する回動部材がインク室に設けられ、その回動部材と連動する被検知部が残量検知部において姿勢変化する。この被検知部の姿勢変化をセンサにより検知することによって、インク室に貯留されたインクの残量が予め設定された量以下となったことを判定することができる。

特開２００９−１３２０９８号公報 特開２００７−１５３９３号公報

インクカートリッジがカートリッジ装着部に装着される過程において、インクカートリッジには装着向きの加速度が作用したり、ガタツキによる上下動が生じたりする。これにより、インク室内においてインクが泡だったり、残量検知部の内壁にインクが付着したりする。これらを原因として、インク室に貯留されたインクの残量が予め設定された量以下となっても、回動部材が姿勢変化しない場合がある。このように場合には、インク室に貯留されたインクが予め設定された量以下となっているにも拘わらず、その量以上にインクが有ると判定され、インク残量の誤判定が生じ得る。

本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、インク室のインク残量に基づいて回動部材の姿勢変化の再現性を高くすることができる手段を提供することを目的とする。

本発明に係るインクカートリッジは、インクが貯留されるインク室と、上記インク室に貯留されたインクが流入可能な残量検知室と、上記インク室に支軸が設けられており、当該支軸から上記残量検知室へ延出された被検知部、及び当該支軸から当該被検知部と反対側へ延出されたフロートを有する回動部材と、を具備する。上記回動部材は、上記インク室に貯留されたインク量の変化に基づいて上記フロートの位置が変化することにより、上記残量検知室において上記被検知部が第１位置となる第１姿勢と、第１位置より上側の第２位置となる第２姿勢とに回動する。上記フロートは、上記第１姿勢において、上記支軸に沿った方向から視た外形が三角形状であって、最大寸法となる辺が上側に配置され、下側に１つの頂点が配置された形状である。

インク室においてインクの界面が降下すると、フロートの最大寸法となる辺が最初に界面から空気層へ露出される。これにより、フロートの浮力が大きく低下するとともに、界面から露出された部分による重量がフロートを押し下げる向きの力として働く。したがって、フロートがインクの界面から露出されると、フロートが下げる向きへ回動部材が回動しやすい。

本発明によれば、フロートが、第１姿勢において支軸に沿った方向から視た外形が三角形となる中空の角柱であって、最大寸法となる辺が上側に配置され、下側に１つの頂点が配置された形状なので、フロートがインクの界面から露出されると、フロートが下がる向きへ回動部材が回動しやすい。これにより、回動部材の姿勢変化の再現性が高くなる。

図１は、本発明の一実施形態としてのカートリッジ装着部１１０を備えたプリンタ１０の内部構造を模式的に示す模式断面図である。 図２は、本発明の一実施形態としてのインクカートリッジ３０の外観構成を示す斜視図である。 図３は、インクカートリッジ３０の内部構成を示す断面図である。 図４は、インク室３６のインクの界面が降下した状態のインクカートリッジ３０の内部構成を示す断面図である。 図５は、回動部材６０が第２姿勢となったインクカートリッジ３０の内部構成を示す断面図である。

以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明が具体化された一例にすぎず、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。

［プリンタ１０の概要］
図１に示されるように、プリンタ１０は、インクジェット記録方式に基づいて、記録用紙に対してインク滴を選択的に吐出することにより画像を記録するものである。プリンタ１０は、インク供給装置１００を備えている。インク供給装置１００には、カートリッジ装着部１１０が設けられている。カートリッジ装着部１１０には、インクカートリッジ３０が装着され得る。カートリッジ装着部１１０には、その一面が外部に開放された開口１１２が設けられている。インクカートリッジ３０は、開口１１２を介してカートリッジ装着部１１０に挿入され、或いはカートリッジ装着部１１０から抜き出される。

インクカートリッジ３０には、プリンタ１０で使用可能なインクが貯留されている。カートリッジ装着部１１０に装着された状態において、インクカートリッジ３０と記録ヘッド２１とがインクチューブ２０で接続されている。記録ヘッド２１にはサブタンク２８が設けられている。サブタンク２８は、インクチューブ２０を通じて供給されるインクを一時的に貯留する。記録ヘッド２１は、インクジェット記録方式によって、サブタンク２８から供給されたインクをノズル２９から選択的に吐出する。

給紙トレイ１５から給紙ローラ２３によって搬送路２４へ送給された記録用紙は、搬送ローラ対２５によってプラテン２６上へ搬送される。記録ヘッド２１は、プラテン２６上を通過する記録用紙に対してインクを選択的に吐出する。これにより、画像が記録用紙に記録される。プラテン２６を通過した記録用紙は、排出ローラ対２２によって、搬送路２４の最下流側に設けられた排紙トレイ１６に排出される。

［カートリッジ装着部１１０］
図１に示されるように、カートリッジ装着部１１０の筐体を形成するケース１０１は、プリンタ１０の正面側に開口１１２を有する。開口１１２を通じてケース１０１へインクカートリッジ３０が挿抜される。

ケース１０１の終面の下部にインクニードル１２２が設けられている。インクニードル１２２は、管状の樹脂針からなる。インクニードル１２２は、ケース１０１の終面と表裏をなす外面側でインクチューブ２０に接続されている。各インクニードル１２２からケース１０１の終面と表裏をなす外面側へ引き出された各インクチューブ２０は、プリンタ１０の記録ヘッド２１へインクを流通可能に延出されている。

インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着されると、インクニードル１２２がインク供給部３４のインク供給口３５に挿入される。これにより、インク室３６に貯留されているインクが外部へ流出可能となる。インク室３６から流出されたインクは、インクニードル１２２へ流入する。

ケース１０１の終面において、接続部１０３より重力方向の上側に光センサ１１４が設けられている。光センサ１１４は、ＬＥＤなどの発光素子と、フォトトランジスタなどの受光素子とをそれぞれ有する。発光素子及び受光素子は、それぞれが筐体に囲まれている。光センサ１１４は、この筐体により形成される外形が馬蹄形である。発光素子は、筐体から一方向、本実施形態では、挿入及び取出方向５０と垂直な水平方向（幅方向５１）へ光を照射可能である。受光素子は、筐体に対して一方向から照射された光を受光可能である。このような発光素子と受光素子とが、馬蹄形の筐体において挿入及び取出方向５０と垂直な水平方向（幅方向５１）へ所定の間隔を空けて対向配置されている。発光素子と受光素子との間の空間には、インクカートリッジ３０の残量検知室３３が進入可能である。光センサ１１４の光路に残量検知室３３が進入すると、光センサ１１４は、残量検知室３３による透過光量の変化を検知し得る。

なお、各図には示されていないが、ケース１０１には、カートリッジ装着部１１０に装着されたインクカートリッジ３０を装着状態に保持するためのロック機構が設けられていてもよい。

［インクカートリッジ３０］
図２，３に示されるように、インクカートリッジ３０はインクが貯留される容器である。インクカートリッジ３０の内部に形成されている空間がインクを貯留するインク室３６である。インク室３６は、インクカートリッジ３０の外観を形成している本体３１の筐体により形成されていても、筐体３１とは別の部材である内部フレームなどによって形成されていてもよい。

インクカートリッジ３０は、図２，３に示された起立状態、つまり、同図の下側の面を底面とし、同図の上側の面を上面として、カートリッジ装着部１１０に対して矢印５０で示される方向（図５参照、以下「挿入及び取出方向５０」と称する。）に沿って挿抜される。挿入及び取出方向５０は水平方向に沿っている。インクカートリッジ３０は、起立状態のままカートリッジ装着部１１０に挿抜される。この起立状態が、装着姿勢に相当する。また、インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着される向きが水平方向に沿った挿入向き５６であり、取り出される向きが取出向き５５である。また、起立状態における高さ方向（上下方向）５２が、重力方向に相当する。すなわち、インクカートリッジ３０は、挿入及び取出方向５０に沿ってカートリッジ装着部１１０に挿入され、また、挿入及び取出方向５０に沿ってカートリッジ装着部１１０から抜き出される。

図２〜４に示されるように、インクカートリッジ３０は、略直方体形状の本体３１を有する。本体３１は、全体として、幅方向（左右方向）５１に細く、高さ方向（上下方向）５２と奥行き方向（前後方向）５３が幅方向５１よりも大きい扁平形状である。インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０へ装着されるときに挿入向き５６前方側となる本体３１の壁が前壁４０であり、挿入向き５６後方側となる本体３１の壁が後壁４２である。前壁４０と後壁４２とは、挿入及び取出方向５０において対向している。

本体３１において、前壁４０及び後壁４２は、挿入及び取出方向５０に延びる左右一対の側壁３７，３８、側壁３７，３８と前壁４０及び後壁４２とを接続し、かつ前壁４０の上端から後壁４２の上端に向けて延びる上壁３９、及び前壁４０の下端から後壁４２の下端に向けて延びる下壁４１とを接続している。これら６つの壁により本体３１の外面がそれぞれ区画されている。なお、挿入及び取出方向５０は奥行き方向５３と平行である。

本体３１の前壁４０における高さ方向５２の中央付近には、残量検知室３３が設けられている。残量検知室３３は、インク室３６に通ずるように一方が開口された箱形である。また、残量検知室３３は、光センサ１１４から出射されて、挿入及び取出方向５０と垂直な方向（本実施形態では、幅方向５１）に進行する光、例えば赤外光を透過させる透光性の樹脂からなる一対の壁を有する。残量検知室３３は、前壁４０から外側へ突出されているしたがって、インクカートリッジ３０の外部から出射される光センサ１１４の光は、残量検知室３３を透過可能である。なお、光は赤外光でもよいし、可視光であってもよい。

残量検知室３３の左右一対の壁の間はインクを貯留可能とするために中空とされている。残量検知室３３の左右一対の壁の間には回動部材６０の被検知部６２が位置している。回動部材６０は、板状のアーム６１の奥行き方向５３における両端に、被検知部６２とフロート６３とがそれぞれ設けられたものである。アーム６１は、支軸６４から斜め上向きに延び、さらに水平方向（奥行き方向５３）に延びた先端に被検知部６２を有している。回動部材６０は、インク室３６において、幅方向５１に沿って延びる支軸６４により回動可能に支持されている。回動部材６０は、インク室３６に存在するインク量に対応して回動するものである。回動部材６０の回動によって、被検知部６２は、被検知部６２が残量検知室３３の重力方向下側に位置する第１姿勢と、被検知部６２が第１姿勢よりも残量検知室３３の重力方向上側に位置する第２姿勢（図５参照）に姿勢変化可能である。なお、図２では、インクが所定量以上あり、被検知部６２が第１姿勢である状態が示されている。

インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着された状態において、カートリッジ装着部１１０に設けられた光センサ１１４に対して、残量検知室３３は、挿入及び取出方向５０と垂直な方向（本実施形態では、幅方向５１）に進行する赤外光を所定量以上透過させる状態と、残量検知室３３が赤外光を所定量未満に遮光又は減衰させる状態とに変化する。被検知部６２が第２姿勢であれば残量検知室３３は赤外光を透過させ、被検知部６２が第１姿勢であれば、残量検知室３３は赤外光を遮光又は減衰させる。より詳細には、被検知部６２の一側方に幅方向５１へ照射された光が到達すると、被検知部６２の他側方から出て光センサ１１４の受光部に到達する光の量（強さ）が閾値未満、例えばゼロとなる、この残量検知室３３の透光状態に応じて、インク室３６内のインク残量が所定量未満になったことが判定される。

なお、被検知部６２により光の減衰は、被検知部６２が幅方向５１へ進行する光を完全に遮断することによって実現されてもよいし、被検知部６２がその光の一部を吸収することによって実現されてもよいし、被検知部６２がその光を屈折させることによって実現されてもよいし、被検知部６２がその光を全反射することによって実現されてもよいし、その他の方法で実現されてもよい。また、ユーザが被検知部６２の位置を目視により確認することによって、インク残量を把握できるように構成されていてもよい。すなわち、本発明における「検知」とは、光センサのような光学的な検知のみならず、機械的な検知手段やユーザの目視による検知を含むものである。

図３に示されるように、フロート６３は、支軸６４を挟んで、被検知部６２の奥行き方向５３の反対側へ支軸６４から延出されている。第１姿勢において支軸６４に沿った方向からフロート６３を視ると、フロート６３の外形は各頂点が丸みを有する三角形状であって、最大寸法となる辺６５が上側に配置され、下側に１つの頂点６６が配置され、辺６５の両端に２つの頂点６７，６８が配置されている。頂点６６を挟む２つの辺６９，７０は、直角に交差している。また、頂点６７，６８のうち、支軸６４に近い頂点６７は、高さ方向５２において支軸６４とほぼ同じ高さとなる位置で支軸６４に隣接している。フロート６３は、幅方向５１（図３における紙面と垂直な方向）に厚みを有している。フロート６３の厚み方向（幅方向５１）の寸法は、アーム６１の厚みより大きい。フロート６３の外形は、その三角形状が厚み方向（幅方向５１）において同等な三角柱形状である。フロート６３は、インク室３６内のインクに対して一定の浮力を有する。このような浮力は、例えば、フロート６３の内部が中空にされることによって実現されてもよいし、フロート６３がインクに対して一定の浮力を有する材質からなることによって実現されてもよい。なお、本実施形態においてフロート６３の形状における「辺」とは、フロート６３の外形における直線部分をいうものとする。

アーム６１における支軸６４の周囲から下方へストッパ７１が突設されている。ストッパ７１は、インク室３６に設けられて高さ方向５２へ延びるリブ７２の上端部と当接可能である。ストッパ７１は、リブ７２に対して時計回り方向から当接する。ストッパ７１がリブ７２に当接することにより、回動部材６０は、第１姿勢からフロート６３が更に上側へ向かう回動向きへ回動しないように支持される。また、ストッパ７１がリブ７２に当接することにより、フロート６３の辺６５が水平方向に維持される。

本体３１の前壁４０における残量検知室３３の下側に、インク供給部３４が設けられている。インク供給部３４は、円筒形状の外形をなしており、本体３１の前壁４０から挿入及び取出方向５０に沿って外側へ突出している。インク供給部３４の突出端にはインク供給口３５が形成されている。インク供給部３４の内部空間はインク室３６と連通されており、インク室３６に貯留されたインクは、インク供給口３５を通じて外部へ流出可能である。なお、インク供給口３５は、フロート６３の辺６５よりも下方に位置する。

なお、各図には示されていないが、インク供給口３５は、バルブやシール部材によって閉塞されており、インクニードル１２２が挿入されることにより、バルブが開放されたり、シール部材が破断されたりして、開放される。インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着されると、カートリッジ装着部１１０に設けられたインクニードル１２２が、インク供給口３５に挿入されてインク供給口３５が開かれる。これにより、インク供給部３４の内部空間を通ってインク室３６から、カートリッジ装着部１１０に設けられたインクニードル１２２へインクが流出される。

カートリッジ装着部１１０にインクカートリッジ３０が装着された状態において、第１姿勢である回動部材６０におけるフロート６３の辺６５は、インク室３６に貯留されたインクの界面に沿った方向、すなわち水平方向である。

図４に示されるように、インクカートリッジ３０のインク室３６からインクニードル１２２を通じてインクが外部へ流出されると、インク室３６においてインクの界面が降下して、フロート６３の辺６５側の上端部がインク室３６の空気層に露出される。空気層に露出されたフロート６３の上端部は、浮力を生じさせず、代わってフロート６３の上端部の重力が回動部材６０に作用する。この重力が、フロート６３においてインク内に漬かっている下側部分により生じる浮力より大きくなると、図５に示されるように、回動部材６０が第１姿勢から第２姿勢へ回動する。

フロート６３は辺６５が最大寸法である三角柱形状であり、辺６５を形成する上端部が最初に界面から空気層へ露出されるときに、フロート６３の全てがインクに漬かっている状態から浮力が最も大きく低下する。また、界面から露出された上端部による重量がフロート６３を押し下げる向きの力として働くが、辺６５を形成する上端部が最初に界面から空気層へ露出されるときに、フロート６３の全てがインクに漬かっている状態からフロート６３を押し下げる向きの力としての重力が最も大きく増加する。したがって、フロート６３の上端部がインクの界面から初めて露出されるときに、フロート６３を押し下げる向きの力（重力−浮力）が最も大きく変動して、回動部材６０が回動しやすくなる。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、フロート６３が、第１姿勢において支軸６４に沿った方向から視た外形が三角形となる中空の角柱であって、最大寸法となる辺６５が上側に配置され、下側に１つの頂点６６が配置された形状なので、フロート６３がインクの界面から露出されると、フロート６３が下がる向きへ回動部材６０が回動しやすい。したがって、例えば、被検知部６２と残量検知室３３の内壁との間にインクの膜が張ったり、フロート６３の上端部とインク室３６の内壁や補強リブなどとの間にインクの膜が張ったりして、回動部材６０の回動に対して抵抗が増したとしても、回動部材６０がインク室３６におけるインクの界面の位置に対して、再現性よく姿勢変化する。これにより、インク室３６の残量検知の精度が高められる。

特に、最大寸法となる辺６５がインクが減少するときの界面に沿っているので、フロート６３の上面がインクの界面から空気層へ露出されたときに、インクの界面におけるフロート６３との稜線を長くすることができるので、フロート６３を下方へ移動させる向きのインクの張力が大きくなり、回動部材６０の動作精度が向上される。

さらに、フロート６３の下側の頂点６６を挟む二つの辺６９，７０が交わるので、仮にインクの界面が降下してフロート６３の頂点６６が空気層へ露出されても回動部材６０が回動しない場合に、頂点６６とインク室３６の底面との間にインクの張力が生じやすくなり、フロート６３を下方へ移動させる力がフロート６３に加わる。

［変形例］
なお、本実施形態では、フロート６３が直角三角形状であるが、フロート６３の形状は必ずしも直角三角形状でなくてもよく、例えは、辺６９，７０が頂点６６において鈍角に交わっていてもよい。また、各頂点６６，６７，６８は丸みを有しないものであってもよい。

３０・・・インクカートリッジ
３３・・・残量検知室
３６・・・インク室
６０・・・回動部材
６２・・・被検知部
６３・・・フロート
６４・・・支軸
６５，６９，７０・・・辺
６６，６７，６８・・・頂点
７１・・・ストッパ（突起）
７２・・・リブ

Claims (4)

1. インクが貯留されるインク室と、
   上記インク室に貯留されたインクが流入可能な残量検知室と、
   上記インク室に支軸が設けられており、当該支軸から上記残量検知室へ延出された被検知部、及び当該支軸から当該被検知部と反対側へ延出されたフロートを有する回動部材と、
   上記支軸から突設されており、上記インク室に設けられたリブと当接可能な突起と、を具備しており、
   上記回動部材は、上記インク室に貯留されたインク量の変化に基づいて上記フロートの位置が変化することにより、上記残量検知室において上記被検知部が第１位置となる第１姿勢と、第１位置より上側の第２位置となる第２姿勢とに回動するものであり、
   上記フロートは、上記第１姿勢において、上記支軸に沿った方向から視た外形が三角形状であって、最大寸法となる辺が上側に配置され、下側に１つの頂点が配置された形状であり、
   上記インクカートリッジが使用される状態において、
   上記第１位置から上記フロートが更に上側へ向かう回動向きへ回動しないように、上記突起と上記リブとが当接し、かつ、
   上記突起は、上記フロートが全てインクに漬かった状態において、上記第１姿勢における上記フロートの最大寸法となる辺が上記インク室に貯留されたインクの界面に沿った方向であるように上記リブと当接するインクカートリッジ。
2. 上記突起は、上記支軸から下方へ突設されている請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 上記フロートの下側の頂点を挟む２つの辺が直角に交差する請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
4. 上記回動部材のフロートは、三角形の最大寸法となる辺の両端に位置する頂点のうちの一方が、上記支軸に隣接して配置されている請求項１から３のいずれかに記載のインクカートリッジ。

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