JP7031372B2

JP7031372B2 - 液体消費装置

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Publication number: JP7031372B2
Application number: JP2018035684A
Authority: JP
Inventors: 草介畔柳; 裕磨田邉
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-02-28
Also published as: JP2019150969A

Description

本発明は、水頭差によってカートリッジとタンクとの間で液体が流通する液体排出装置に関する。

例えば特許文献１には、液体を貯留するメインタンクと、メインタンクと連通するサブタンクと、サブタンクから供給される液体をノズルから吐出する吐出ヘッドと、を備える液滴吐出装置が開示されている。

特開２００８－２１３１６２号公報

上記構成の液滴吐出装置において、サブタンクの大気開放孔から外部へ液体が漏れることを防止するために、大気開放孔が半透膜で封止されることが想定される。例えば、メインタンクが液滴吐出装置に装着されて、水頭差によって、メインタンクからサブタンクへ液体が流入するときには、半透膜の通気度が高い方が、流入速度が速くなるので好ましい。他方、吐出ヘッドから液体が吐出されるときには、半透膜の通気度が低い方が、サブタンクの液体の液面が下がりにくくなり、メインタンクに液体が十分に残っているにも拘わらず、サブタンクから吐出ヘッドへ空気が進入することが抑制されるので好ましい。このように、半透膜に望まれる通気度は、状況によって異なる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水頭差によってカートリッジとタンクとの間で液体が流通する液体排出装置において、タンクに設けられた半透膜の通気度を好適に変化できる手段を提供することにある。

(1) 本発明に係る液体消費装置は、液体が貯留された第１貯留室、及び上記第１貯留室を大気に連通させる第１大気連通部を有するカートリッジと、上記カートリッジが接続可能であり、接続された上記カートリッジの上記第１貯留室から水頭差によって液体が流入する流入口、当該流入口を通じて流入する液体を貯留する第２貯留室、上記第２貯留室に貯留された液体を流出させる流出口、及び上記第２貯留室を大気に連通させる第２大気連通部を有するタンクと、上記タンクの上記流出口を通じて流出した液体を消費する消費部と、を備える。上記第２大気連通部は、上記第２貯留室を区画する側壁に形成された連通口と、上記連通口を閉塞し、大気の通過を許容する半透膜と、を有する。当該液体消費装置が使用姿勢である場合に、上記第１貯留室に貯留可能な最大量の液体が貯留された上記カートリッジから上記第２貯留室に水頭差によって液体が流入して、上記第１貯留室における液体の液面の高さと、上記第２貯留室における液体の液面の高さとが同じになった所定状態において、上記半透膜は、上記所定状態における上記第２貯留室における液体の液面よりも下方に位置する第１半透膜領域と、上記所定状態における上記第２貯留室における液体の液面よりも上方に位置する第２半透膜領域と、を有する。

上記構成によれば、第２貯留室に貯留された液体の液面の高さによって、所定状態において液面より下方に位置していた第１半透膜領域の面積が変動する。すなわち、液面の高さが低い方が、液面の高さが高いときよりも、液面より上方に位置する第１半透膜領域の面積が大きくなる。したがって、第２貯留室に貯留された液体の液面の高さが比較的低い状態において、カートリッジが装着されて、水頭差によって第１貯留室から第２貯留室へ液体が流入する速度が速くなる。他方、第２貯留室に貯留された液体の液面の高さが比較的高い状態においては、第２大気連通部の流路抵抗が比較的大きくなるので、第２貯留室から流出口を通じて液体が流出し難くなる。

(2) 好ましくは、上記第２半透膜領域は、上記第１貯留室に貯留可能な最大量の液体が貯留された上記カートリッジから、水頭差によって液体が上記第２貯留室へ流入する前の、上記第１貯留室における液体の液面の高さより上方に位置する。

上記構成によれば、第２半透膜領域が確実に液面より上方に位置する。

(3) 好ましくは、上記第２貯留室に貯留された液体の液面の高さが、上記流入口と同じ高さである状態において、上記第１大気連通部の第１流路抵抗は、上記半透膜を通じた上記第２大気連通部の第２流路抵抗より小さい。

上記構成によれば、第２貯留室に貯留された液体の液面の高さが流入口に到達する付近において、消費部により液体が消費されたときに、第１貯留室から消費される液体の量より、第２貯留室から消費される液体の量が少なくなる。したがって、第２貯留室の液体の液面が、第１貯留室の液体の液面より低くなることが抑制される。

(4) 好ましくは、上記第１半透膜領域は、上記流入口より上方に位置している。

(5) 好ましくは、上記第１半透膜領域及び上記第２半透膜領域は、１つの半透膜の面にある。

(6) 好ましくは、上記第１半透膜領域と上記第２半透膜領域とは、それぞれ別の半透膜の面にある。

(7) 好ましくは、上記第１半透膜領域は、上記流入口より下方に位置している。

上記構成によれば、第２貯留室に貯留された液体の液面が、所定状態から流入口に至るまでに、第２貯留室から流出する液体の流路抵抗が変化しない。これにより、第２貯留室から流出する液体の流量が安定する。

(8) 好ましくは、上記液体消費装置は、上記第２貯留室に貯留された液体の液面が所定の高さ位置であることに応じて信号を出力する液面センサを更に備える。

本発明によれば、液体消費装置において、カートリッジ装着後に第１貯留室から第２貯留室へ液体が導入されるとき、及び消費部によって液体が消費されるときのそれぞれにおいて、好適な半透膜の通気度を得ることができる。

図１は、複合機１０の外観斜視図であって、（Ａ）はカバー８７が閉塞位置である状態、（Ｂ）はカバー８７が開放位置である状態を示す。図２は、プリンタ部１１の内部構造を模式的に示す縦断面図である。図３は、カートリッジ装着部１１０の開口１１２側の外観斜視図である。図４は、カートリッジ装着部１１０の縦断面図である。図５は、インクカートリッジ３０の後方斜視図である。図６は、インクカートリッジ３０の縦断面図である。図７は、カートリッジ装着部１１０にインクカートリッジ３０が装着された状態の縦断面図である。図８は、インクカートリッジ３０からタンク１０３へインクが流入する状態を示す模式図である。図９は、変形例によるカートリッジ装着部１１０の縦断面図である。図１０は、変形例によるカートリッジ装着部１１０の縦断面図である。

以下、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の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。また、複合機１０が使用可能に水平面に設置された姿勢（図１の姿勢であって、「使用姿勢」と表記することがある。）を基準として上下方向７が定義され、複合機１０の開口１３が設けられている面を前面として前後方向８が定義され、複合機１０を前面から見て左右方向９が定義される。本実施形態では、使用姿勢において、上下方向７が鉛直方向に相当し、前後方向８及び左右方向９が水平方向に相当する。前後方向８及び左右方向９は、直交している。

［複合機１０の全体構成］
複合機１０は、図１に示されるように、インクジェット記録方式でシート１２（図２参照）に画像を記録するプリンタ部１１を下部に有している。また、複合機１０は、ファクシミリ機能、スキャン機能、及びコピー機能などの各種の機能を有していてもよい。複合機１０は、液体消費装置の一例である。プリンタ部１１は、概ね直方体形状の筐体１４を有している。筐体１４の内部には、図２に示されるように、給送トレイ１５と、排出トレイ１６と、給送ローラ２３と、搬送ローラ対２５と、排出ローラ対２７と、記録部２４と、プラテン２６とが配置されている。

［給送トレイ１５、排出トレイ１６、給送ローラ２３］
図１及び図２に示されるように、筐体１４の前面１４Ａで且つ左右方向９の概ね中央には、開口１３が形成されている。給送トレイ１５は、開口１３を通じて前後方向８に挿抜される。給送トレイ１５は、各々が積層された複数のシート１２を支持する。排出トレイ１６は、給送トレイ１５の上方に配置されている。排出トレイ１６は、記録部２４及びプラテン２６の間から排出ローラ対２７によって排出されたシート１２を支持する。給送ローラ２３は、不図示のモータによって駆動されることによって、給送トレイ１５に支持されたシート１２を搬送路１７へ給送する。

［搬送路１７］
搬送路１７は、図２に示されるように、ガイド部材１８、１９、記録部２４、プラテン２６等によって形成される空間を指す。ガイド部材１８、１９と、記録部２４及びプラテン２６とは、それぞれがプリンタ部１１の内部において所定間隔で対向する。搬送路１７は、給送トレイ１５の後端部から上方に延びつつＵターンし、記録部２４に対面する位置を経由して排出トレイ１６に至る経路である。搬送向きは、図２において一点鎖線の矢印で示されている。

［搬送ローラ対２５］
搬送ローラ対２５は、記録部２４より搬送向きの上流に配置されている。搬送ローラ対２５は、互いに対向する搬送ローラ２５Ａ及びピンチローラ２５Ｂを備える。搬送ローラ２５Ａは、不図示のモータによって駆動される。ピンチローラ２５Ｂは、搬送ローラ２５Ａの回転に伴って連れ回る。シート１２は、モータの正転駆動力が伝達されて正回転する搬送ローラ２５Ａ及びピンチローラ２５Ｂに挟持されて、搬送向きに沿って搬送される。

［排出ローラ対２７］
排出ローラ対２７は、記録部２４より搬送向きの下流に配置されている。排出ローラ対２７は、互いに対向する排出ローラ２７Ａ及び拍車２７Ｂを備える。排出ローラ２７Ａは、不図示のモータによって駆動される。拍車２７Ｂは、排出ローラ２７Ａの回転に伴って連れ回る。シート１２は、モータの正転駆動力が伝達されて正回転する排出ローラ２７Ａ及び拍車２７Ｂに挟持されて、搬送向きに沿って搬送される。

［記録部２４、プラテン２６］
記録部２４及びプラテン２６は、図２に示されるように、搬送向きにおける搬送ローラ対２５及び排出ローラ対２７の間に配置されている。より詳細には、記録部２４及びプラテン２６は、搬送ローラ対２５より搬送向きの下流で、且つ排出ローラ対２７より搬送向きの上流に配置されている。また、記録部２４及びプラテン２６は、上下方向７において互いに対向して配置されている。

記録部２４は、キャリッジ２２と、キャリッジ２２に搭載された記録ヘッド２１とを備える。キャリッジ２２は、不図示のモータの駆動力が伝達されて左右方向９に往復移動する。記録ヘッド２１の下面には、複数のノズル２９が形成されている。記録ヘッド２１は、ピエゾ素子等の振動素子を振動させることによって、ノズル２９からインク滴を吐出する。キャリッジ２２が移動する過程において、プラテン２６に支持されたシート１２に対して記録ヘッド２１がインク滴を選択的に吐出することによって、シート１２に画像が記録される。使用姿勢における記録ヘッド２１の下面は、カートリッジ装着部１１０（図３参照）に装着されたインクカートリッジ３０及びタンク１０３内のインクの液面より上下方向７において上方にある。また、使用姿勢における記録ヘッド２１は、カートリッジ装着部１１０よりも前後方向８の後方に位置する。記録部２４は、消費部の一例である。

キャリッジ２２には、インクチューブ及びフレキシブルフラットケーブルが接続されている。インクチューブは、後述するカートリッジ装着部１１０（図３参照）と記録ヘッド２１とを接続する。より詳細には、インクチューブは、カートリッジ装着部１１０に装着された各インクカートリッジ３０（カートリッジの一例）に貯留されたインク（液体の一例）を記録ヘッド２１に供給する。インクチューブは、各色（ブラック、マゼンタ、シアン、イエロー）のインクが流通する４本のチューブが束ねられたものである。フレキシブルフラットケーブルは、複合機１０の動作を制御する制御基板と記録ヘッド２１とを電気的に接続する。

［カバー８７］
図１（Ｂ）に示されるように、筐体１４の前面１４Ａで且つ左右方向９の右端部には、開口８５が形成されている。筐体１４は、開口８５を閉塞させる閉塞位置（図１（Ａ）に示される位置）と、開口８５を開放する開放位置（図１（Ｂ）に示される位置）との間を回動可能なカバー８７を有する。カバー８７は、上下方向７における筐体１４の下端近傍において、左右方向９に延びる回動軸線周りに回動可能に、筐体１４によって支持されている。そして、開口８５の奥に広がる筐体１４内部の収容空間８６には、カートリッジ装着部１１０が配置されている。

［カートリッジ装着部１１０］
カートリッジ装着部１１０は、図３，４に示されるように、カートリッジケース１０１と、ロッド１２５と、ロック部１２９と、タンク１０３と、液面センサ５５とを備えている。カートリッジ装着部１１０には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応する４つのインクカートリッジ３０が収容可能である。ロッド１２５、タンク１０３、及び液面センサ５５は、４つのインクカートリッジ３０それぞれに対応して、４つずつ設けられている。なお、カートリッジ装着部１１０に収容可能なインクカートリッジ３０の数は、４つに限定されない。なお、図３においては、カートリッジ装着部１１０の左端に１個のインクカートリッジ３０が装着されている。

カートリッジケース１０１は、カートリッジ装着部１１０の筐体を構成する。カートリッジケース１０１は、インクカートリッジ３０を収容する内部空間を有する箱形状である。カートリッジケース１０１は、前後方向８において奥壁と対向するカートリッジケース１０１の前端は、カートリッジケース１０１の内部空間を露出させる開口１１２となっている。さらに、開口１１２は、カバー８７を開放位置に配置したときに、筐体１４の開口８５を通じて複合機１０の外部に露出される。

インクカートリッジ３０は、筐体１４の開口８５及びカートリッジ装着部１１０の開口１１２を通じて、カートリッジ装着部１１０に対して、前後方向８の後方に向けて挿入され、前後方向８の前方に向けて抜去される。各インクカートリッジ３０は、左右方向９に離間して底壁１１７に設けられた各ガイド溝１０９に、インクカートリッジ３０の下端部が挿入されることによって、前後方向８へ案内される。カートリッジケース１０１には、内部空間を左右方向９に隣接する４つの空間に仕切る３つのプレート１０４が設けられている。プレート１０４によって仕切られた各空間に、異なる色のインクが貯留された４つのインクカートリッジ３０が収容される。

［ロッド１２５］
ロッド１２５は、図４に示されるように、カートリッジケース１０１の奥壁から前方へ突出している。カートリッジケース１０１の奥壁において、ロッド１２５は、後述する接続部１０７より上方に設けられている。ロッド１２５は、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、後述するインクカートリッジ３０の大気連通口９６を通じて大気バルブ室３６に進入する。

[ロック部１２９]
ロック部１２９は、図３及び図４に示されるように、カートリッジケース１０１の天壁付近で且つ開口１１２付近において、カートリッジケース１０１の左右方向９に延出されている。ロック部１２９は、左右方向９に沿って延びる棒状の部材である。ロック部１２９は、例えば、金属の円柱である。ロック部１２９の左右方向９の両端は、カートリッジケース１０１の側壁に固定されている。ロック部１２９は、４つのインクカートリッジ３０が収納可能な４つの空間に亘って左右方向９に延びている。

ロック部１２９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、図７に示される装着位置に保持するためのものである。インクカートリッジ３０は、カートリッジ装着部１１０に装着された状態で、ロック部１２９に係合される。これにより、ロック部１２９は、後述するコイルバネ７８，９８がインクカートリッジ３０を後方へ押す力に抗して、インクカートリッジ３０を装着位置に保持する。

［タンク１０３］
タンク１０３は、図４に示されるように、カートリッジケース１０１の後方に設けられている。タンク１０３は、タンク１０３を構成する壁のうち、少なくとも後述する液面センサ５５に対面する領域（プリズム）は、液面センサ５５から出力させる光を透過する透光性を有する。

タンク１０３は、内部に貯留室１２１を有する箱形状である。貯留室１２１は、第２貯留室の一例である。貯留室１２１は、流出口１２８を通じて、インクチューブに連通されている。流出口１２８は、貯留室１２１の下端を区画する下壁付近に形成されている。流出口１２８は、接続部１０７より上下方向７の下方に位置する。これにより、貯留室１２１に貯留されたインクが、流出口１２８から流出して、インクチューブを通じて記録ヘッド２１へ供給される。

貯留室１２１の前壁１４２には第１連通口１２４（連通口の一例）が形成されている。第１連通口１２４は前壁１４２を貫通している。第１連通口１２４は、タンク１０３の前壁１４２を貫通する貫通孔１２６より上方に位置する。第１連通口１２４における前壁１４２の開口は、第１半透膜１２７（第１半透膜領域の一例）が貼り付けられて閉塞されている。したがって、第１半透膜１２７も貫通孔１２６より上方に位置する。

第１半透膜１２７の貯留室１２１に露出される面は、上下方向７及び左右方向９に沿って拡がっている。第１半透膜１２７は、インクの通過を制限し、且つ大気の通過を許容する。第１連通口１２４及び第１半透膜１２７を通じて、貯留室１２１が大気に連通される。第１連通口１２４及び第１半透膜１２７は、第２大気連通部の一例である。

貯留室１２１の前壁１４２には第２連通口１４６（連通口の一例）が形成されている。第２連通口１４６は前壁１４２を貫通している。第２連通口１４６は、第１連通口１２４より上方に位置する。第２連通口１４６における前壁１４２の開口は、第２半透膜１４７（第２半透膜領域の一例）が貼り付けられて閉塞されている。したがって、第２半透膜１４７も第１連通口１２４より上方に位置する。

第２半透膜１４７の貯留室１２１に露出される面は、上下方向７及び左右方向９に沿って拡がっている。第２半透膜１４７は、インクの通過を制限し、且つ大気の通過を許容する。第２連通口１４６及び第２半透膜１４７を通じて、貯留室１２１が大気に連通される。第２連通口１４６及び第２半透膜１４７は、第２大気連通部の一例である。

［接続部１０７］
図３及び図４に示されるように、接続部１０７は、管状の樹脂からなるインクニードル１０２と、ガイド部１０５とを備えている。インクニードル１０２は、タンク１０３から前方へ突出している。インクニードル１０２の突出先端には、開口１１６が設けられている。また、インクニードル１０２の内部空間は、貯留室１２１に連通されている。さらに、インクニードル１０２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のインク供給部３４（図７参照）に対応する位置に配置されている。タンク１０３の前壁１４２を貫通する貫通孔１２６によって、インクニードル１０２の内部空間と貯留室１２１とが連通される。貫通孔１２６は、流入口の一例である。

ガイド部１０５は、インクニードル１０２の周囲に配置された円筒形状の部材である。ガイド部１０５は、タンク１０３から前方に突出し、その突出端に開口が設けられている。インクニードル１０２は、ガイド部１０５の中心に配置されている。インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着されるとき、インク供給部３４は、ガイド部１０５の内部に進入する。

インクニードル１０２の内部空間には、バルブ１１４及びコイルバネ１１５が収容されている。バルブ１１４は、インクニードル１０２の内部空間において、開口１１６を閉塞させる閉位置と、開口１１６を開放する開位置との間を、前後方向８に沿って移動可能に構成されている。コイルバネ１１５は、バルブ１１４を閉位置に移動させる向き、すなわち前方に付勢している。閉位置のバルブ１１４の前端は、開口１１６よりも前方へ突出している。

［液面センサ５５］
液面センサ５５は、貯留室１２１に貯留されたインクの液面が境界位置Ｐ１より高いとき、ローレベル信号を制御基板へ出力する。一方、液面センサ５５は、貯留室１２１に貯留されたインクの液面が境界位置Ｐ１以下のとき、ハイレベル信号を制御基板へ出力する。液面センサ５５は、貯留室１２１の側壁にインクが接触しているか否かによって異なる反射率を有するプリズムを利用して、貯留室１２１におけるインクの液面を光学的に検出するセンサである。

なお、液面センサ５５は、他の公知の構成が採用されてもよい。例えば、被検出部を有するアクチュエータが貯留室１２１に設けられ、インクの液面が境界位置Ｐ１未満になればアクチュエータが回動することによって被検出部の位置が変化してもよい。アクチュエータの被検出部が光学センサによって検知されるか否かによって、インクの液面が境界位置Ｐ１未満であるかを判定することができる。また、液面センサ５５として、貯留室１２１に挿入された電極棒が採用されてもよい。また、液面センサ５５は、省略されてもよい。

［インクカートリッジ３０］
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は、筐体３１と、インク供給部３４と、凸部４３と、操作部９０と、を有する。インクカートリッジ３０は、図５に示されるように、略直方体形状の筐体３１を有する。筐体３１は、上下方向７及び前後方向８それぞれに沿った寸法が、左右方向９に沿った寸法よりも大きい扁平形状である。なお、異なる色のインクが貯留されるインクカートリッジ３０の外形形状は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。筐体３１は、後壁４０と、前壁４１と、上壁３９と、下壁４２と、側壁３７、３８とで構成されている。

後壁４０は、第１後壁４０Ａと、第２後壁４０Ｂと、第３後壁４０Ｃとで構成される。第１後壁４０Ａは、第２後壁４０Ｂより前後方向８の前方で且つ上下方向７の上方に位置する。また、第２後壁４０Ｂは、第３後壁４０Ｃより前後方向の後方で且つ上下方向７の上方に位置する。さらに、第３後壁４０Ｃは、第１後壁４０Ａより前後方向８の前方で且つ上下方向７の下方に位置する。第１後壁４０Ａには、大気連通口９６が設けられている。第３後壁４０Ｃには、インク供給部３４が設けられている。

インクカートリッジ３０の筐体３１は、図６に示されるように、基部４８と、突部４９とに大別される。基部４８は、例えば、上壁３９の前方側の一部、前壁４１、下壁４２、第３後壁４０Ｃ、及び側壁３７、３８の前方側の一部で囲まれる部分を指す。突部４９は、例えば、上壁３９の後方側の一部、第１後壁４０Ａ、第２後壁４０Ｂ、及び側壁３７、３８の後方側の一部で囲まれる部分を指す。

すなわち、突部４９は、上下方向７における基部４８の一部から後方に突出する。より詳細には、突部４９は、上下方向７における基部４８の上部から後方に突出する。基部４８及び突部４９の前後方向８の境界は、例えば、第１後壁４０Ａの延長線或いは第３後壁４０Ｃの延長線であってもよいし、第１後壁４０Ａの下端及び第３後壁４０Ｃの上端を結ぶ仮想線であってもよい。

上壁３９には、凸部４３及び操作部９０が設けられている。凸部４３は、上壁３９の外面から上方に突出し且つ前後方向８に延設されている。凸部４３の前方を向く面は、ロック面６２である。ロック面６２は、上壁３９よりも上方に位置している。ロック面６２は、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、ロック部１２９に当接される面である。ロック面６２とロック部１２９とが当接することによって、インクカートリッジ３０がコイルバネ７８，９８の付勢力に抗して装着位置に保持される。

操作部９０は、上壁３９においてロック面６２より前方に設けられている。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、操作部９０の操作面９２が下方へ押されると、インクカートリッジ３０が回動することによって、ロック面６２がロック部１２９より下方へ移動する。その結果、インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０から脱抜可能となる。

筐体３１の内部空間には、図６に示されるように、上部貯留室３２、下部貯留室３３、インクバルブ室３５、及び大気バルブ室３６が形成されている。上部貯留室３２、下部貯留室３３、インクバルブ室３５は、インクを貯留する。上部貯留室３２、下部貯留室３３、インクバルブ室３５は、第１貯留室の一例である。大気バルブ室３６には、上部貯留室３２と筐体３１の外部との間において、大気を流通させる。

上部貯留室３２及び下部貯留室３３は、筐体３１の内部空間を仕切る隔壁４５によって、上下方向７に隣接して配置されている。また、上部貯留室３２及び下部貯留室３３は、隔壁４５に形成された貫通孔４７によって連通されている。上部貯留室３２の容積は、下部貯留室３３及びインクバルブ室３５より大きい。上部貯留室３２は、基部４８及び突部４９に亘って形成されている。

上部貯留室３２及び大気バルブ室３６は、筐体３１の内部空間を仕切る隔壁４４によって、上下方向７に隣接して配置されている。また、上部貯留室３２及び大気バルブ室３６は、隔壁４４に形成された貫通孔４６によって連通されている。また、下部貯留室３３は、インクバルブ室３５より前後方向８の前方に位置している。そして、下部貯留室３３及びインクバルブ室３５は、貫通孔９９によって連通されている。下部貯留室３３及びインクバルブ室３５の容積は、タンク１０３の貯留室１２１より小さい。

大気バルブ室３６は、上部貯留室３２より上方に設けられた大気流路である。大気バルブ室３６には、不図示のラビリンス通路或いは半透膜が設けられていてもよい。大気バルブ室３６には、バルブ９７及びコイルバネ９８が収容されている。バルブ９７は、大気連通口９６を閉塞させる閉位置と、大気連通口９６を開放する開位置との間を移動可能である。コイルバネ９８は、バルブ９７を閉位置に移動させる向き、すなわち後方に付勢している。大気バルブ室３６及びバルブ９７は、第１大気連通部の一例である。

インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着される過程において、カートリッジ装着部１１０のロッド１２５（図７参照）が大気連通口９６を通じて大気バルブ室３６内に進入する。大気バルブ室３６内に進入したロッド１２５は、閉位置のバルブ９７をコイルバネ９８の付勢力に抗して前方へ移動させる。そして、バルブ９７が開位置に移動することによって、上部貯留室３２が大気開放される。なお、大気連通口９６を開放するための構成は、前述の例に限定されない。他の例として、大気連通口９６を封止するフィルムが、ロッド１２５によって突き破られてもよい。

インク供給部３４は、第３後壁４０Ｃから後方へ突出している。より詳細には、インク供給部３４は、第１突部４９の下端より下方において、基部４８の後方を向く面に設けられるのが望ましい。インク供給部３４は、円筒形状の部材である。インク供給部３４の内部空間が、インクバルブ室３５である。インク供給部３４の突出先端は、インクカートリッジ３０の外部に開口している。第２後壁４０Ｂは、インク供給部３４の先端よりさらに後方に位置している。インクバルブ室３５には、シール部材７６と、バルブ７７と、コイルバネ７８とが収容されている。

シール部材７６は、中央に貫通孔が形成された円盤形状の部材である。シール部材７６の中央には、前後方向８に貫通したインク供給口７１が形成されている。インク供給口７１の内径は、インクニードル１０２の外径より若干小さい。バルブ７７は、インクバルブ室３５内において、シール部材７６と当接してインク供給口７１を閉塞させる閉位置と、シール部材７６から離間してインク供給口７１を開放する開位置との間を、前後方向８に沿って移動可能に構成されている。コイルバネ７８は、バルブ７７を閉位置に移動させる向き、すなわち後方に付勢している。

インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着される過程において、カートリッジ装着部１１０のインクニードル１０２（図７参照）がインク供給口７１を通じてインクバルブ室３５に進入する。このとき、インクニードル１０２は、シール部材７６を弾性変形しつつ、インク供給口７１を画定する内周面に液密に接触する。インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０へさらに挿入されると、インクニードル１０２は、バルブ７７をコイルバネ７８の付勢力に抗して開位置へ移動させる。また、バルブ７７は、インクニードル１０２の開口１１６から突出するバルブ１１４をコイルバネ１１５の付勢力に抗して開位置へ移動させる。

これにより、図７に示されるように、インク供給口７１及び開口１１６が開放されて、インク供給部３４のインクバルブ室３５及びインクニードル１０２の内部空間の間において、インクが流通可能になる。その結果、接続されたインク供給部３４及び接続部１０７を通じて、上部貯留室３２及び下部貯留室３３に貯留されたインクが水頭差によってタンク１０３の貯留室１２１へ流出される。

図７に示される複合機１０の姿勢が、使用姿勢である。複合機１０は、使用姿勢にされて、画像記録などの各種動作が実行される。ここで、未使用の複合機１０に、インクカートリッジ３０が装着された動作が説明される。新品のインクカートリッジ３０の上部貯留室３２、下部貯留室３３、及びインクバルブ室３５には、貯留可能な最大量のインクが貯留されている。また、未使用の複合機１０のタンク１０３の貯留室１２１には、インクが貯留されていない。貯留室１２１にインクが貯留されていないとは、未だインクカートリッジ３０から貯留室１２１にインクが流入していない状態をいうものであり、例えば、複合機１０の製造時における検査などにおいて一時的に貯留室１２１にインクが貯留され、その後に貯留室１２１からインクが除去されたときに、貯留室１２１に残存するインクなどは、貯留室１２１に貯留されているインクとはみなされないものとする。

未使用の複合機１０に、新品のインクカートリッジ３０が装着された直後、すなわち、インクカートリッジ３０からタンク１０３の貯留室１２１へ未だインクが流入していない状態において、インクカートリッジ３０に貯留されたインクの液面の上下方向７の位置が、位置Ｐ２として図７に２点鎖線で示されている。

インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着されると、図７に示されるように、インク供給口７１及び開口１１６が開放されて、インク供給部３４のインクバルブ室３５及びインクニードル１０２の内部空間の間において、インクが流通可能になる。その結果、接続されたインク供給部３４及び接続部１０７を通じて、上部貯留室３２及び下部貯留室３３に貯留されたインクが水頭差によってタンク１０３の貯留室１２１へ流出する。上部貯留室３２及び下部貯留室３３におけるインクの液面の高さと、貯留室１２１におけるインクの液面の高さとが同じ高さになると、すなわち水頭差が無くなると、上部貯留室３２及び下部貯留室３３と、貯留室１２１との間でのインクの移動が終了する。新品のインクカートリッジ３０が未使用の複合機１０に装着されて水頭差が無くなった所定状態の貯留室１２１のインクの液面の位置が、位置Ｐ３として図７に２点鎖線で示されている。

図７に示されるように、第１半透膜１２７は、位置Ｐ３よりも下方に位置する。第２半透膜１４７は、位置Ｐ２よりも上方に位置する。したがって、所定状態において、第１半透膜１２７は、貯留室１２１に露出される面の全てにインクが接触する。また、所定状態において、第２半透膜１４７は、貯留室１２１に露出される面にインクが接触しない。

新品のインクカートリッジ３０が未使用の複合機１０に装着され、貯留室１２１へインクが流入すると、貯留室１２１にインクが貯留されてインクの液面が上昇する。貯留室１２１のインクの液面の高さが第１半透膜１２７より下方であるとき、貯留室１２１の空気は、第１半透膜１２７及び第２半透膜１４７を通過して、第１連通口１２４及び第２連通口１４６を通じて外部へ流出する。

図８（Ａ）に示されるように、貯留室１２１のインクの液面の高さが境界位置Ｐ１まで上昇すると、液面センサ５５の出力がハイレベル信号からローレベル信号へ変化する。制御基板に設けられたコントローラは、液面センサ５５からハイレベル信号を受信した後、ローレベル信号を受信することによって、貯留室１２１においてインクの液面が境界位置Ｐ１を超えたと判定することができる。

その後も、貯留室１２１へインクが流入することによって、図８（Ｂ）に示されるように、貯留室１２１のインクの液面の高さが、第１半透膜１２７よりも高くなる。これにより、第１半透膜１２７は、貯留室１２１に露出される面の全てにインクが接触するので、貯留室１２１の空気は、第１半透膜１２７を通じて外部へ流出することはなく、第２半透膜１４７及び第２連通口１４６を通じて外部へ流出する。そして、貯留室１２１におけるインクの液面が位置Ｐ３となる。

他方、記録ヘッド２１からインクが排出されるとき、タンク１０３の貯留室１２１のインクは、流出口１２８から記録ヘッド２１へ流出する。貯留室１２１においては、インクの液面が下降し、インクが流出した容積に相当する容積の空気が、第２連通口１４６及び第２半透膜１４７を通じて外部から貯留室１２１に流入する。

また、インクカートリッジ３０の上部貯留室３２及び下部貯留室３３から、インクニードル１０２を通じて貯留室１２１へインクが流入する。上部貯留室３２においては、インクの液面が下降し、インクが流出した容積に相当する容積の空気が、大気連通口９６及び大気バルブ室３６を通じて外部から上部貯留室３２に流入する。

貯留室１２１においてインクの液面が第１半透膜１２７よりも下方であって境界位置Ｐ１よりも上方にあるとき、記録ヘッド２１からインクが排出されると、タンク１０３の貯留室１２１のインクは、流出口１２８から記録ヘッド２１へ流出する。貯留室１２１においては、インクの液面が下降し、インクが流出した容積に相当する容積の空気が、第１連通口１２４、第１半透膜１２７、第２連通口１４６、及び第２半透膜１４７を通じて外部から貯留室１２１に流入する。

貯留室１２１におけるインクの液面が境界位置Ｐ１と同じ高さである状態において、インクカートリッジ３０の下部貯留室３３へ流入する空気に対する第１流路抵抗Ｒ１は、主として、大気連通口９６及び貫通孔４６，４７を空気が通過するときの抵抗となる。タンク１０３の貯留室１２１に流入する空気に対する第２流路抵抗Ｒ２は、主として、第１連通口１２４、第１半透膜１２７、第２連通口１４６、及び第２半透膜１４７を空気が通過するときの抵抗となる。

第１流路抵抗Ｒ１は、第２流路抵抗Ｒ２より小さい（Ｒ１＜Ｒ２）。したがって、貯留室１２１におけるインクの液面が境界位置Ｐ１より上方且つ半透膜１２７より下方であるときに、記録ヘッド２１からインクが排出されると、インクカートリッジ３０の下部貯留室３３に貯留されているインクが貯留室１２１を通じて流出口１２８から流出する流量より、貯留室１２１に貯留されているインクが流出口１２８から流出する流量が小さくなる。つまり、タンク１０３の貯留室１２１に貯留されているインクよりも、インクカートリッジ３０の下部貯留室３３に貯留されているインクが、流出口１２８から流出されやすくなる。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態によれば、タンク１０３は、位置Ｐ３よりも下方に位置する第１半透膜１２７と、位置Ｐ３よりも上方に位置する第２半透膜１４７と、を有するので、貯留室１２１に貯留されたインクの液面の高さによって、第１半透膜１２７がインクと接触する面積が変動する。すなわち、貯留室１２１において、インクの液面の高さが低い方が、インクの液面の高さが高いときよりも、インクの液面より上方に位置する第１半透膜１２７の面積が大きくなる。したがって、貯留室１２１に貯留されたインクの液面の高さが比較的低い状態において、インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着されて、水頭差によってインクカートリッジ３０からタンク１０３へインクが流入する速度が速くなる。他方、貯留室１２１に貯留されたインクの液面の高さが比較的高い状態、すなわち位置Ｐ３などにおいては、貯留室１２１へは第１半透膜１２７を通じて外部から空気が流入しないので、貯留室１２１から流出口１２８を通じてインクが流出し難くなる。

また、第２半透膜１４７が位置Ｐ３よりも上方に位置するので、例えば複合機１０が傾いた状態であったりしても、第２半透膜１４７が確実に貯留室１２１のインクの液面より上方に位置する。

また、貯留室１２１に貯留されたインクの液面の高さが境界位置Ｐ１である状態において、第１流路抵抗Ｒ１が第２流路抵抗Ｒ２より小さいので、貯留室１２１におけるインクの液面が境界位置Ｐ１より上方且つ半透膜１２７より下方であるときに、記録ヘッド２１からインクが排出されると、インクカートリッジ３０の下部貯留室３３から消費されるインクの量より、タンク１０３の下部貯留室３３から消費されるインクの量が少なくなる。したがって、貯留室１２１のインクの液面が、下部貯留室３３のインクの液面より低くなり難くい。

［変形例］
前述された実施形態では、第２連通口１４６は、タンク１０３の前壁１４２を貫通しているが、これに代えて、タンク１０３の上壁１４１を貫通するものとして第２連通口１４６が形成されて、第２連通口１４６が第２半透膜１４７に封止されてもよい。また、第２半透膜１４７は、位置Ｐ２よりも下方であって、位置Ｐ３よりも上方に位置してもよい。

また、前述された実施形態では、第１半透膜１２７は、貫通孔１２６より上方に位置するが、これに代えて、図９に示されるように、第１連通口１２６及び第１半透膜１２７が貫通孔１２６より下方に位置してもよい。これにより、貯留室１２１にインクが貯留されていない状態において、インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着されて、水頭差によってインクカートリッジ３０からタンク１０３へインクが流入する初期インク導入において、貯留室１２１へのインクの流入速度が比較的速くなる。その結果、初期インク導入において、インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着されてから、液面センサ５５がインクを検知して、ハイレベル信号からローレベル信号へ出力信号が変化するまでの時間が比較的短くなる。また、記録ヘッド２１からインクが排出されて、貯留室１２１に貯留されたインクの液面が、所定状態から貫通孔１２６に至るまでに、貯留室１２１から流出するインクの流路抵抗が変化しないので、貯留室１２１から流出するインクの流量が安定する。

また、前述された実施形態では、第１半透膜１２７と第２半透膜１４７とは、独立した別個の半透膜であるが、これに限らない。例えば、図１０に示されるように、位置Ｐ３の上方及び下方に渡って前壁１４２を貫通する貫通孔１４８が形成され、貫通孔１４８が１枚の半透膜１４９におって封止されてもよい。この場合、半透膜１４９が貯留室１２１に露出される面において、位置Ｐ３より下方に位置する領域が第１半透膜領域１４９Ａとなり、位置Ｐ２より上方に位置する領域が第２半透膜領域１４９Ｂとなる。

また、図１０の形態においては、貯留室１２１に貯留されたインクの液面の高さの変動に伴って、所定状態においてインク液面より下方に位置していた第１半透膜領域１４９Ａの面積が変動する。すなわち、インク液面の高さが低い方が、液面の高さが高いときよりも、インクの液面より上方において気体層に露出される第１半透膜領域１４９Ａの面積が大きくなる。そして、第１半透膜領域１４９Ａが気体層に露出される面積が大きくなるにつれて、換言すれば、貯留室１２１に貯留されたインクの液面の高さが低いほど、インクカートリッジ３０が装着されて、水頭差によって貯留室３２から貯留室１２１へインクが流入する速度が速くなる。

１０・・・複合機（液体消費装置）
２４・・・記録部（消費部）
３０・・・インクカートリッジ（カートリッジ）
３２・・・上部貯留室（第１貯留室）
３３・・・下部貯留室（第１貯留室）
３５・・・インクバルブ室（第１貯留室）
５５・・・液面センサ
９６・・・大気連通口（第１大気連通部）
１０３・・・タンク
１２１・・・貯留室（第２貯留室）
１２４・・・第１連通口（第２大気連通部）
１２６・・・流入口
１２７・・・第１半透膜（第２半透膜領域）
１２８・・・流出口
１４６・・・第２連通口（第２大気連通部）
１４７・・・第２半透膜（第２半透膜領域）
１４９Ａ・・・第１半透膜領域
１４９Ｂ・・・第２半透膜領域

Claims

液体が貯留された第１貯留室、及び上記第１貯留室を大気に連通させる第１大気連通部を有するカートリッジと、
上記カートリッジが接続可能であり、接続された上記カートリッジの上記第１貯留室から水頭差によって液体が流入する流入口、当該流入口を通じて流入する液体を貯留する第２貯留室、上記第２貯留室に貯留された液体を流出させる流出口、及び上記第２貯留室を大気に連通させる第２大気連通部を有するタンクと、
上記タンクの上記流出口を通じて流出した液体を消費する消費部と、を備える液体消費装置であって、
上記第２大気連通部は、
上記第２貯留室を区画する側壁に形成された連通口と、
上記連通口を閉塞し、大気の通過を許容する半透膜と、を有しており、
当該液体消費装置が使用姿勢である場合に、
上記第１貯留室に貯留可能な最大量の液体が貯留された上記カートリッジから上記第２貯留室に水頭差によって液体が流入して、上記第１貯留室における液体の液面の高さと、上記第２貯留室における液体の液面の高さとが同じになった所定状態において、
上記半透膜は、上記所定状態における上記第２貯留室における液体の液面よりも下方に位置する第１半透膜領域と、上記所定状態における上記第２貯留室における液体の液面よりも上方に位置する第２半透膜領域と、を有する液体消費装置。
上記第２半透膜領域は、上記第１貯留室に貯留可能な最大量の液体が貯留された上記カートリッジから、水頭差によって液体が上記第２貯留室へ流入する前の、上記第１貯留室における液体の液面の高さより上方に位置する請求項１に記載の液体消費装置。
上記第２貯留室に貯留された液体の液面の高さが、上記流入口と同じ高さである状態において、
上記第１大気連通部の第１流路抵抗は、上記半透膜を通じた上記第２大気連通部の第２流路抵抗より小さい請求項１又は２に記載の液体消費装置。
上記第１半透膜領域は、上記流入口より上方に位置している請求項１から３のいずれかに記載の液体消費装置。
上記第１半透膜領域及び上記第２半透膜領域は、１つの半透膜の面にある請求項１から４のいずれかに記載の液体消費装置。
上記第１半透膜領域と上記第２半透膜領域とは、それぞれ別の半透膜の面にある請求項１から４のいずれかに記載の液体消費装置。
上記第１半透膜領域は、上記流入口より下方に位置している請求項１から３のいずれかに記載の液体消費装置。
上記第２貯留室に貯留された液体の液面が所定の高さ位置であることに応じて信号を出力する液面センサを更に備えた請求項１から７のいずれかに記載の液体消費装置。