(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクの供給を受ける供給パイプを有するプリントヘッドに装着されるインクカートリッジであって、
インクを貯蔵する第１のチャンバ及び該プリントヘッドと接続可能な接続部が設けられた第２のチャンバを有するケーシングと、
該第１のチャンバ内に設けられ、インクを負圧で保持するための多孔質体と、
該第１のチャンバに連通するとともに、該プリントヘッドに装着された状態において該第２のチャンバに上向きに開口する連通孔を介して連通する流路と、
該流路の該連通孔に設けられメッシュで形成されたフィルタ部材とを備えた、インクカートリッジ。
【請求項２】
前記第１のチャンバの下部は一部前記第２のチャンバに入り込んでおり、前記流路は前記インクの流れを妨げない構造を有する、請求項１記載のインクカートリッジ。
【請求項３】
インクの残量を検知するために、前記第２のチャンバ内に設けられている複数の電極を更に備え、
前記複数の電極は、前記フィルタ部材の上方に配置されている電極を含む、請求項１又は２記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
前記フィルタ部材の上方に配置されている電極は、インク切れを検知する状態で、前記第２のチャンバ内に少なくとも１ページ分の印刷を行うに充分な量のインクが残っているように、該第２のチャンバ内の所定位置に配置されている、請求項３記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
前記第２のチャンバ内に設けられ、前記供給パイプと接続可能な接続部を更に備え、
該接続部は、通常は閉じており、該供給パイプが該接続部に挿入されると開いて前記プリントヘッドと該第２のチャンバとを連通する弁手段を有する、請求項１〜４のいずれか１項記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
前記弁手段は、インクカートリッジのプリントヘッドに対する装着方向に凸の半面球形状を有する弁と、該装着方向とは反対方向に凹の球面形状を有するパッキンと、該弁を該パッキンに対して装着方向に押し付けるバネとからなる、請求項１〜５のいずれか１項記載のインクカートリッジ。
【請求項７】
インクの残量を検知するために、前記第２のチャンバ内に設けられている複数の電極と、
前記第２のチャンバ内に設けられ、前記供給パイプと接続可能な接続部とを更に備え、
該接続部は、通常は閉じており、該供給パイプが該接続部に挿入されると開いて前記プリントヘッドと該第２のチャンバとを連通する弁手段を有し、
前記第２のチャンバは、前記接続部が設けられた第１の部分と、前記複数の電極が設けられた第２の部分と、該第１の部分及び該第２の部分を前記フィルタ部材の下方で連通する第３の部分とからなる、請求項１又は２記載のインクカートリッジ。
【請求項８】
前記フィルタ部材は、メッシュが＃３０〜＃８００の材料からなる、請求項１〜７のいずれか１項記載のインクカートリッジ。
【請求項９】
プリントヘッドに対して装着脱可能であるインクカートリッジを用いるインクジェットプリンタであって、
インクを貯蔵する第１のチャンバ及び第２のチャンバを有するケーシングと、該第１のチャンバ内に設けられ該インクを負圧で保持するための多孔質体と、該第１のチャンバに連通するとともに、該プリントヘッドに装着された状態において該第２のチャンバに上向きに開口する連通孔を介して連通する流路と、該流路の該連通孔に設けられメッシュで形成されたフィルタ部材と、該第２のチャンバ内に設けられ該プリントヘッドと接続可能な接続部とからなるインクカートリッジと、
該インクカートリッジと該接続部を介して接続されるヘッド部とを備え、
該ヘッド部は１又は複数のプリントヘッドからなり、
各プリントヘッドは、該インクカートリッジの該第２のチャンバに挿入され該インクの供給を受ける供給パイプと、ノズルと、該供給パイプから供給された該インクを該ノズルを介して吐出する吐出エネルギー発生素子とを有する、インクジェットプリンタ。
【請求項１０】
前記接続部は、前記供給パイプが該接続部に挿入されると開いて前記ヘッド部と前記第２のチャンバとを連通する弁手段を有し、
該供給パイプは、該接続部に当接した状態で隙間を生じない形状の先端部と、該先端部の側面に設けられ該接続部内に挿入された状態で該第２のチャンバ内に開口する１又は複数の孔とを有する、請求項９記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はインクカードリッジ、プリントヘッド及びインクジェットプリンタに係り、特にインクジェットプリンタのプリントヘッドに対して脱着可能なインクカートリッジ、この様なインクカートリッジを用いるプリントヘッド及びインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタでは、インクが切れるとほぼ瞬間的に印刷ができなくなり、所謂ドット抜けを起こしてしまう。そこで、インクの残量を常に検知して、ドット抜けが発生する前にインクジェットプリンタの印刷動作を停止すると共に、ユーザにインクの補充を促すアラームを発生する必要がある。尚、インクの残量の検知方法としては、インクを貯蔵するインクタンク内に一対の電極を設け、両電極間に電気分解を起こさないようにパルス電圧を印加して、抵抗変化を監視することでインクの残量を検知する方法がある。
【０００３】
インクの補充は操作が面倒であり、インクジェットプリンタのランニングコストの面からも、上記アラームが発生したらインクを収納するインクカートリッジ自体を交換する方式を用いることが望ましい。この様なインクカートリッジとしては、様々な構成のものが提案されている。
【０００４】
図１２は、従来のインクカートリッジの一例をプリントヘッドと共に示す側面図であり、同図中インクカートリッジのみは上部分を取り除いた断面で示されている。図１２において、プリントヘッド５０１はインク針５０３を有する。他方、インクカートリッジ５０２は、弾性部材５０４、インク５０５及びインク５０５に対して負圧を発生するためのスポンジ５０６を有する。インクカートリッジ５０２は、弾性部材５０４がプリントヘッド５０１のインク針５０３により貫通されるようにプリントヘッド５０１に対して装着され、これとは逆の操作によりプリントヘッド５０１から取り外される構造となっている。
【０００５】
通常の使用では、インクカートリッジ５０２は、インクが切れて新しいインクカートリッジと交換される時にのみ取り外される。しかし、ユーザが異なる色のインクを使用するためにインクカートリッジ５０２を交換したり、何等かの理由で誤ってインクが切れていると勘違いをしてインクカートリッジ５０２を取り外してしまうこともある。又、ユーザが自分でインクジェットプリンタのプリントヘッド５０１周辺のクリーニング等のメインテナンスを行う際に、インクカートリッジ５０２を取り外す場合も考えられる。
【０００６】
インクカートリッジ５０２内のインクがまだ切れていない状態でインクカートリッジ５０２をプリントヘッド５０１から取り外した場合、再度この同じインクカートリッジ５０２をプリントヘッド５０１に装着して使用することになる。しかし、インクカートリッジ５０２を一度プリントヘッド５０１から取り外してから再度プリントヘッド５０１に装着する場合、プリントヘッド５０１とインクカートリッジ５０２との間のインクの経路が一度断ち切られてから再度連通されることになる。このため、インク針５０３が再度弾性部材５０４を貫通する際には、上記インクの経路からプリントヘッド５０１内及びインクカートリッジ５０２内への気泡の侵入が避けられない。インクカートリッジ５０２内に侵入した気泡であっても、放置しておけばいずれはプリントヘッド５０１内に侵入してしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
気泡がプリントヘッド５０１内に侵入すると、ある時点でドット抜けを起こしてしまう。そこで、従来は、バックアップユニットと呼ばれるプリントヘッド５０１の保護機構が設けられており、ドット抜けを防止するためにバックアップユニットを用いてプリントヘッド５０１のノズルから気泡を吸引して排出させる。しかし、ノズルから気泡を排出させる際に、当然のことながら余分なインクも一緒に排出されてしまうので、インクカートリッジ５０２を装着する毎にバックアップユニットを用いるのはインクの無駄で得策ではないという問題があった。
【０００８】
又、気泡がインクカートリッジ５０２内に侵入した場合、インクの残量を検知するための電極に気泡が接触し、抵抗が変化してしまうことがあった。このため、プリントヘッド５０１に新しいインクカートリッジを装着したにも拘らず、誤ってインク切れを検知してしまうこともあるという問題もあった。
【０００９】
更に、インクカートリッジ５０２をプリントヘッド５０１から取り外す際に、インク漏れが生じないような対策を取ることが望まれている。
そこで、本発明は、インクカートリッジのプリントヘッドに対する装着脱の際に気泡がインクカートリッジ内及びプリントヘッド内に侵入しないようにして、信頼性の高い印刷を可能とすると共に、インクカートリッジをプリントヘッドから取り外す際にインク漏れを確実に防止可能とするインクカードリッジ、プリントヘッド及びインクジェットプリンタを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、請求項１記載の、インクの供給を受ける供給パイプを有するプリントヘッドに装着されるインクカートリッジであって、インクを貯蔵する第１のチャンバ及び該プリントヘッドと接続可能な接続部が設けられた第２のチャンバを有するケーシングと、該第１のチャンバ内に設けられ、インクを負圧で保持するための多孔質体と、該第１のチャンバに連通するとともに、該プリントヘッドに装着された状態において該第２のチャンバに上向きに開口する連通孔を介して連通する流路と、該流路の該連通孔に設けられメッシュで形成されたフィルタ部材とを備えたインクカートリッジによって達成できる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１の発明において、前記第１のチャンバの下部は一部前記第２のチャンバに入り込んでおり、前記流路は前記インクの流れを妨げない構造を有する。
請求項３記載の発明では、請求項１又は２の発明において、インクの残量を検知するために、前記第２のチャンバ内に設けられている複数の電極を更に備え、前記複数の電極は、前記フィルタ部材の上方に配置されている電極を含む。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項３の発明において、前記フィルタ部材の上方に配置されている電極は、インク切れを検知する状態で、前記第２のチャンバ内に少なくとも１ページ分の印刷を行うに充分な量のインクが残っているように、該第２のチャンバ内の所定位置に配置されている。
【００１３】
請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記第２のチャンバ内に設けられ、前記供給パイプと接続可能な接続部を更に備え、該接続部は、通常は閉じており、該供給パイプが該接続部に挿入されると開いて前記プリントヘッドと該第２のチャンバとを連通する弁手段を有する。
請求項６記載の発明では、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記弁手段は、インクカートリッジのプリントヘッドに対する装着方向に凸の半面球形状を有する弁と、該装着方向とは反対方向に凹の球面形状を有するパッキンと、該弁を該パッキンに対して装着方向に押し付けるバネとからなる。
【００１４】
請求項７記載の発明では、請求項１又は２の発明において、インクの残量を検知するために、前記第２のチャンバ内に設けられている複数の電極と、前記第２のチャンバ内に設けられ、前記供給パイプと接続可能な接続部とを更に備え、該接続部は、通常は閉じており、該供給パイプが該接続部に挿入されると開いて前記プリントヘッドと該第２のチャンバとを連通する弁手段を有し、前記第２のチャンバは、前記接続部が設けられた第１の部分と、前記複数の電極が設けられた第２の部分と、該第１の部分及び該第２の部分を前記フィルタ部材の下方で連通する第３の部分とからなる。
【００１５】
請求項８記載の発明では、請求項１〜７のいずれかの発明において、前記フィルタ部材は、メッシュが＃３０〜＃８００の材料からなる。
【００１６】
上記の課題は、請求項９記載の、プリントヘッドに対して装着脱可能であるインクカートリッジを用いるインクジェットプリンタであって、インクを貯蔵する第１のチャンバ及び第２のチャンバを有するケーシングと、該第１のチャンバ内に設けられ該インクを負圧で保持するための多孔質体と、該第１のチャンバに連通するとともに、該プリントヘッドに装着された状態において該第２のチャンバに上向きに開口する連通孔を介して連通する流路と、該流路の該連通孔に設けられメッシュで形成されたフィルタ部材と、該第２のチャンバ内に設けられ該プリントヘッドと接続可能な接続部とからなるインクカートリッジと、該インクカートリッジと該接続部を介して接続されるヘッド部とを備え、該ヘッド部は１又は複数のプリントヘッドからなり、各プリントヘッドは、該インクカートリッジの該第２のチャンバに挿入され該インクの供給を受ける供給パイプと、ノズルと、該供給パイプから供給された該インクを該ノズルを介して吐出する吐出エネルギー発生素子とを有するインクジェットプリンタによっても達成できる。
請求項１０記載の発明では、請求項９の発明において、前記接続部は、前記供給パイプが該接続部に挿入されると開いて前記ヘッド部と前記第２のチャンバとを連通する弁手段を有し、該供給パイプは、該接続部に当接した状態で隙間を生じない形状の先端部と、該先端部の側面に設けられ該接続部内に挿入された状態で該第２のチャンバ内に開口する１又は複数の孔とを有する。
【００２０】
【作用】
請求項１記載の発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを確実に防止できると共に、インクカートリッジをプリントヘッドから取り外す際にもインクがインクカートリッジの外部に漏れることを確実に防止できるので、インクジェットプリンタの信頼性を向上することが可能となる。又、気泡のフィルタ部材からの離脱に伴う第２のチャンバ内の圧力変動を最小限に抑制することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、インクの残量がある程度少なくなってもインクを負圧で保持することができる。
請求項３記載の発明によれば、高い信頼性で正確にインクの残量を検知することができる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、インク切れが検知されてから、少なくとも１ページを完全に印刷することができるので、印刷中に突然インクがなくなる事態が回避できる。
請求項５記載の発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを特に確実に防止することができる。
【００２３】
請求項６記載の発明によれば、簡単な構成で、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを確実に防止することができる。
請求項７記載の発明によれば、インクの流れを妨げることなくインクをプリントヘッドに供給することができる。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、簡単な構成で、インクの残量が少ない場合でもインクを負圧で保持することができる。
請求項９記載の発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを確実に防止できると共に、インクカートリッジをプリントヘッドから取り外す際にもインクがインクカートリッジの外部に漏れることを確実に防止できるので、インクジェットプリンタの信頼性を向上することが可能となる。又、気泡のフィルタ部材からの離脱に伴う第２のチャンバ内の圧力変動を最小限に抑制することができる。
【００２５】
請求項１０記載の発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを特に確実に防止することができる。
【００２８】
従って、本発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを確実に防止できるのでドットぬけは生じず、インクカートリッジをプリントヘッドから取り外す際にもインクがインクカートリッジの外部に漏れることも確実に防止できるのでインクの無駄な消費もさけられ、インクジェットプリンタの信頼性及びランニングコストを向上することが可能となる。又、気泡のフィルタ部材からの離脱に伴う第２のチャンバ内の圧力変動を最小限に抑制することができる。
【００２９】
【実施例】
図１は、本発明になるインクカートリッジの第１実施例を、本発明になるプリントヘッドの第１実施例と共に示す側面図である。
図１において、プリントヘッド１はインクを供給するための供給パイプ２とノズル３とを有する。インクカートリッジ１１は、着脱レバー５の操作によりプリントヘッド１に対して装着脱可能である。尚、図１では図示を省略するが、インクカートリッジ１１をプリントヘッド１に対して装着脱する際に、インクカートリッジ１１を案内する案内機構を設けても良いことは言うまでもない。
【００３０】
図２は、インクカートリッジ１１の要部を示す断面図である。同図中、インクカートリッジ１１のケーシングの上部にはチャンバ１２が設けられ、ケーシングの下部にはチャンバ１３が設けられている。チャンバ１２内には、インクカートリッジ１１内のインクを保持するスポンジ１４が収納されている。勿論、スポンジ１４の代わりに適切な多孔質体を用いても良い。チャンバ１３は、プリントヘッド１に供給されるインクを一時的に保持する。これらのチャンバ１２，１３は、連通孔１５を介して連通している。
【００３１】
この例では、プリントヘッド１の供給パイプ２と接続する接続部１６が、チャンバ１３の左側に設けられている。しかし、接続部１６の位置は、これに限定されるものではない。接続部１６には、コイルバネ１７、弁１８、パッキン１９及び板部材２０が設けられている。チャンバ１３は、通常の状態では、コイルバネ１７のバネ力で弁１８がパッキン１９に密着しているので、インクカートリッジ１１の外部に対して密閉されている。従って、この状態では、インクが接続部１６を介してインクカートリッジ１１の外部に漏れることはない。板部材２０は、パッキン１９を接続部１６に固定するのに用いられている。
【００３２】
チャンバ１３の右側には、一対の電極２１ａ，２１ｂが設けられている。電極２１ａ，２１ｂは、一方ではチャンバ１３内に進入しており、他方ではインクカートリッジ１１の外部に突出している。電極２１ａ，２１ｂには、例えばパルス電圧が印加され、公知の方法で電極２１ａ，２１ｂ間の電位差を検出することにより、チャンバ１３内のインクの残量を検知することができる。
【００３３】
仮に、電極２１ａ，２１ｂがチャンバ１２内に設けられていたとすると、スポンジ１４に保持されているインクが必ずしも均一に消費されないので、インクの残量の検知を正確に行うことは難しい。つまり、電極２１ａ，２１ｂがチャンバ１２内に設けられていると、スポンジ１４の一部に多量のインクが停留していることもあり、検知部分でのインク切れに大きなバラツキが生じてしまう。従って、最悪の場合には、インクの残量はまだ充分あると検知されているにも拘らず、印刷中に突然インク切れが発生して印刷不良を起こす可能性がある。
【００３４】
しかし、本実施例では、電極２１ａ，２１ｂがチャンバ１２内ではなく、チャンバ１３内に設けられている。つまり、インクの残量の検知をインク、即ち、スポンジ等の多孔質体が設けられていない液体中で行うので、正確にインクの残量を検知することができる。従って、本実施例では、誤ってインク切れを検知したり、インク切れが発生しているにも拘らずインク切れを検知できないといった不都合を生じることなく、常に正確にインクの残量を検知可能である。
【００３５】
図３は、チャンバ１３内のインクの残量を検知する回路の一例を示す回路図である。同図中、ノードＮ１は一方では抵抗２２を介して＋５Ｖの電源電圧に接続され、他方では上記電極２１ａ及び残量検知回路２３に接続されている。ノードＮ２は、一方では接地され、他方では上記電極２１ｂ及び残量検知回路２３に接続されている。電極２１ａ，２１ｂ間の抵抗は、チャンバ１３内のインクの残量に応じて変化するので、残量検知回路２３はノードＮ１，Ｎ２間の電位差を検出することによりチャンバ１３内のインクの残量を検知することができる。尚、この様な残量検知回路２３自体は公知であるので、その内部構成の図示及び説明は省略する。
【００３６】
次に、インクカートリッジ１１をプリントヘッド１に装着する場合の動作について、図４及び図５と共に説明する。図４は、プリントヘッド１の供給パイプ２の先端がインクカートリッジ１１の接続部１６と接触する状態を示す側面図であり、インクカートリッジ１１の部分は断面で示してある。図５は、インクカートリッジ１１が完全にプリントヘッド１に装着された状態を示す側面図であり、インクカートリッジ１１の部分は断面で示す。
【００３７】
図４の状態では、弁１８が供給パイプ２の先端により押されて歪んでおり、弁１８と供給パイプ２の先端との間の隙間がなくなっている。又、パッキン１９の形状が供給パイプ２の先端の形状に対応しているので、空気が弁１８及び供給パイプ２の付近で取り残されることがなく、気泡がインクカートリッジ２２のチャンバ１３内に侵入することはない。本実施例では、供給パイプ２の先端のテーパ形状が、パッキン１９の下部の開口部でのテーパ形状に対応しており、弁１８の下部及びパッキン１９の上部は、夫々下に凸の半面球形状と上に凹の球面形状となっている。
【００３８】
尚、供給パイプ２の先端の形状、弁１８の形状及びパッキン１９の形状は、夫々図４に示すものに限定されるものではない。又、本実施例では、弁１８及びパッキン１９は柔軟性を有する材料からなるが、気泡のチャンバ１３内への侵入を防止できるのであれば、必ずしも柔軟性を有する材料を用いる必要はない。要は、供給パイプ２がインクカートリッジ１１の接続部１６と接触している状態で、空気が弁１８及び供給パイプ２の付近で取り残されることがないような形状及び材質を用いれば良い。
【００３９】
しかし、本実施例では、好ましい形態として、弁１８及びパッキン１９は夫々好ましくは硬度が４０度〜７０度のエチレンプロピレンゴムからなる。
図４において、インクカートリッジ１１をプリントヘッド１に対して更に矢印Ａ方向へ挿入すると、図５に示す如き状態となる。この状態では、弁１８は供給パイプ２によりコイルバネ１７に反して図中上方に押し上げられており、供給パイプ２の先端に設けられた孔２ａはチャンバ１３内で開口する。従って、チャンバ１３内のインクは孔２ａを介してプリントヘッド１に供給される。尚、供給パイプ２の孔２ａは、１つ設けても複数設けても良く、孔２ａの大きさ、形状及び位置は本実施例のものに限定されるものではない。要は、インクカートリッジ１１が図５に示すように完全にプリントヘッド１に装着された状態で、チャンバ１３内のインクが供給パイプ２の孔２ａを介してプリントヘッド１に良好に供給されれば良く、孔２ａの大きさ、形状及び位置は使用されるインク等に応じて任意に設定すれば良い。
【００４０】
インクカートリッジ１１は、上記と逆の操作を行うことにより、プリントヘッド１から取り外すことができる。チャンバ１３は、インクカートリッジ１１がプリントヘッド１から取り外された通常の状態では、コイルバネ１７のバネ力で弁１８がパッキン１９に密着しているので、インクカートリッジ１１の外部に対して密閉されている。従って、この状態では、インクが接続部１６を介してインクカートリッジ１１の外部に漏れることはない。
【００４１】
次に、本発明になるインクジェットプリンタの第１実施例を、図６及び図７と共に説明する。図６はインクジェットプリンタの第１実施例の要部を示す斜視図であり、図７はヘッド部を示す斜視図である。インクジェットプリンタの第１実施例では、インクカートリッジの第１実施例及びプリントヘッドの第２実施例を用いる。
【００４２】
図６において、インクジェットプリンタ４０は、大略フレーム４１、キャリア４２、ステージシャフト４３、紙送りローラ４４、ヘッド部４５、バックアップユニット４６、モータ４７、ベルト４８等からなる。キャリア４２は、ベルト４８と介してモータ４７により駆動され、ステージシャフト４３に案内されて同図中Ｘ方向へ移動可能である。ヘッド部４５は、このキャリア４２に取り付けられている。紙５０は、紙送りローラ４４により送られて、ヘッド部４５は例えば上位装置（図示せず）から受信した画像データに基づいて紙５０に画像を印刷する。
【００４３】
バックアップユニット４６は、ヘッド部４５の保護機構として設けられている。バックアップユニット４６は、ヘッド部４５が図６中左側の待機位置にあり、ユーザにより所定の操作が行うと、ドット抜けを防止するためにヘッド部４５のノズルからインク及び気泡を吸引して排出させる。
【００４４】
上記フレーム４１、キャリア４２、ステージシャフト４３、紙送りローラ４４、バックアップユニット４６、モータ４７、ベルト４８等からなるインクジェットプリンタ４０の部分には、夫々公知の構成を用いることができるので、これらの構造及び動作の詳細な説明は省略する。
【００４５】
本実施例では、ヘッド部４５の構成に特徴があり、ヘッド部４５の構成を図７と共に説明する。図７は、ヘッド部４５をカバーを取り除いた状態で示す。
図７において、ヘッド部４５はハウジング５１を有し、ハウジング５１には複数の着脱レバー５−１〜５−５が設けられている。又、ハウジング５１の着脱レバー５−１〜５−５に対応する位置には、夫々スロット５２が設けられている。インクカートリッジ１１−１〜１１−５は、対応するスロット５２に挿入され、夫々着脱レバー５−１〜５−５の操作により対応するプリントヘッド（図示せず）に対して装着脱可能である。図７では、インクカートリッジ５−１のみがスロット５２へ完全に挿入される前又はスロット５２から抜き取られる状態で示されている。本実施例では、５つのインクカートリッジ１１−１〜１１−５に対応させて５つのプリントヘッドがハウジング５１の下部に設けられているが、図７では見えない。各インクカートリッジ１１−１〜１１−５及び各プリントヘッドは、基本的には図１、図２、図４及び図５と同様の構成を有する。従って、プリントヘッドの第２実施例は、プリントヘッドの第１実施例と同様の構成のものを実質的に複数有する。
【００４６】
尚、ヘッド部４５の内部では、各色のインクについて流路が分割されており、外観上複数になるのは供給パイプの部分だけであり、ヘッドは大別してモノクロ用とカラー用の２つのノズル部分のみからなる。
本実施例では、例えばインクカートリッジ１１−１〜１１−４が夫々カラー印刷時に用いられる黒、イエロー、マゼンタ及びシアンのインクを貯蔵している。又、インクカートリッジ５−５は、他のインクカートリッジ１１−１〜１１−４より多少大きく、モノクロ印刷時に用いられる黒のインクを貯蔵している。従って、本実施例では、カラー印刷時とモノクロ印刷時とでは、異なる黒のインクを別々のインクカートリッジから供給する。この様な構成とすることにより、例えばインクカートリッジ１１−１〜１１−４に対応するプリントヘッドとインクカートリッジ５−５に対応するプリントヘッドとに、異なる構造のプリントヘッドを用いることが可能となる。
【００４７】
具体的には、カラー印刷では多色を使うため、インクの乾きが遅いと紙上で混色してしまうので、溶媒分が多い浸透型のインクが指定紙用として使用される。他方、モノクロ印刷では、一般的にＰＰＣ等の普通紙を使うので、このような紙にきれいに印刷するためには、インクが紙ににじまない、水分が多くアルコールが添加されたような蒸発型のインクが使用される。
【００４８】
尚、インクカートリッジ及び対応するプリントヘッドの数は、夫々１以上であれば良いことは言うまでもない。
次に、本発明になるインクカートリッジの第２実施例を、図８〜１０と共に説明する。図８は、インクカートリッジの第２実施例を、本発明になるプリントヘッドの第３実施例と共に示す断面図である。又、図９及び図１０は、夫々インクカートリッジの第２実施例及びプリントヘッドの第３実施例の動作を説明する断面図であり、接続部１６及びインクカートリッジ６１の上部の図示は省略してある。図８〜図１０中、図１、図２、図４及び図５と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４９】
本実施例では、図８に示すように、インクカートリッジ６１のチャンバ１２の下部が一部チャンバ１３に入り込んでおり、チャンバ１２及びチャンバ１３は連通孔１５に連通する流路６３を介して連通している。流路６３は、インクの流れを妨げない構造となっており、一端がチャンバ１２へ横向きに開口しており、他端はチャンバ１３へ上向きに連通孔１５を介して開口している。連通孔１５には、フィルタ部材６４が設けられている。
【００５０】
フィルタ部材６４は、例えばメッシュが＃３０〜＃８００ではっ水性のあるステンレス等からなる。又、チャンバ１３は、電極２１ａ，２１ｂに気泡が接触後、フィルタ部材６４のメニスカス力でチャンバ１３内に保持されるインクの体積が少なくとも約０．０５ｃｃとなるような体積に設定されている。
【００５１】
インクカートリッジ６１のチャンバ１２内では、図９に矢印で示す如く、スポンジ１４によって負圧を発生してインクを保持している。しかし、インクの消費に伴いスポンジ１４内のインクの残量が減少すると、図１０に矢印で示す如く、流路６３及びスポンジ１４の中に気泡が混入し、スポンジ１４による負圧が消滅する。この結果、スポンジ１４によるインクの保持が不可能となる。
【００５２】
他方、スポンジ１４による負圧が消滅すると同時に、フィルタ部材６４によってメニスカス力が形成される。このメニスカス力によって発生する負圧により、チャンバ１３内にあるインクは保持される。
インクが更に消費されると、フィルタ部材６４によるメニスカス力も消滅してチャンバ１３内にも気泡が混入する。しかし、フィルタ部材６４から気泡が離脱した直後に再びメニスカス力が形成されるので、チャンバ１３内のインク面がフィルタ部材６４より低くなる前まで連続的にインクを負圧で保持することが可能である。
【００５３】
インクの残量が著しく減少すると、気泡がチャンバ１３の上方に滞留して電極２１ａに接触し、電極２１ａ，２１ｂ間の抵抗が変化する。従って、この抵抗の変化を図３の如き残量検知回路で検知すれば、インクの残量を正確に検知することができる。
【００５４】
インクカートリッジ６１がプリントヘッド１に装着されていない通常の状態では、図８に示す弁１８はコイルバネ１７によりＯリング６６に押し当てられており、インクがインクカートリッジ６１の外部へ漏れることを防止している。他方、インクカートリッジ６１がプリントヘッド１に装着されると、プリントヘッド１の供給パイプ２が弁１８をコイルバネ１７のバネ力に反して押し上げ、供給パイプ２の孔２ａを介してチャンバ１３とプリントヘッド１との間にインクの流路が形成される。これにより、インクカートリッジ６１から供給されるインクは、プリントヘッド１の吐出エネルギー発生素子６８により加圧され、ノズル３からインク滴となって紙（図示せず）等の記録媒体に吐出される。Ｏリング６６は、例えば弁１８と同様の材料からなり、吐出エネルギー発生素子６８は、例えばピエゾ素子等からなる。
【００５５】
上記の如く、本実施例では、チャンバ１２内のスポンジ１４による負圧が消滅してチャンバ１３内に空気が混入すると、フィルタ部材６４によりミニスカス力が形成される。この様に形成されるメニスカス力が、スポンジ１４と同等の負圧を発生することができるように、例えばメッシュが＃３０〜＃８００のメッシュフィルタがフィルタ部材６４として使用される。又、フィルタ部材６４の材質は、気泡の離脱が容易に行われるように、インクとの接触角が約５度以上となるものを使用する。
【００５６】
フィルタ部材６４のメニスカス力とチャンバ１３内の圧力がつり合っている場合、チャンバ１３内のインクは保持される。しかし、インクの消費に伴ってチャンバ１３内の圧力が低下すると、フィルタ部材６４のメニスカス力が消滅し、チャンバ１３内に気泡が混入する。フィルタ部材６４から気泡が離脱した直後には、フィルタ部材６４により再びメニスカス力が形成され、チャンバ１３内のインク面がフィルタ部材６４より低くなる前までは、連続的にインクを負圧で保持することが可能である。気泡は、流路６３の他端がチャンバ１３へ上向きに開口しているので、その浮力により大きな気泡に成長する前にフィルタ部材６４から離脱する。このため、気泡のフィルタ部材６４からの離脱に伴うチャンバ１３内の圧力変動を最小限に抑制することができる。
【００５７】
チャンバ１３内に入った気泡は、チャンバ１３の上部に配置されている電極２１ａに接触し、インクの残量は直ちに図３に示す如き残量検知回路によって検知される。本実施例では、インクの残量がないことが検知された時点で、チャンバ１３内に最低１ページの印刷を行うのに充分な量のインクが確保されるようになっている。従って、インクの残量がないことが検知された直後でも、フィルタ部材６４によりインクが負圧で保持されており、印刷中に突然インクが切れることはない。
【００５８】
次に、１つのプリントヘッド１で最低１ページの印刷を行うのに必要なインクの量の計算方法について説明する。説明の便宜上、テキストの印刷時に必要なインクの量を計算するものとする。
１つのノズル３あたりのインク噴射量を５０ｐｌ、インクジェットプリンタの解像度を３６０ｄｐｉ、記録媒体（紙）のサイズがＡ４＝１１×８インチ、想定印刷パターンの印刷率が５％とすると、１ページあたりのドット数は、
（１１×３６０）×（８×３６０）＝１１，４０４，８００ドット
となり、１ページあたりの使用インク量は、
５０ｐｌ／ドット×１１，４０４，８００ドット×０．０５＝０．０２８ｃｃ
となる。
【００５９】
従って、上記の例では、フィルタ部材６４のメニスカス力で保持するインク量は、約２倍のマージンを見込んだ０．０５ｃｃ以上を確保することが望ましい。
次に、本発明になるプリントヘッドの第４実施例を図１１と共に説明する。図１１は、プリントヘッドの第４実施例を本発明になるインクカートリッジの第３実施例と共に示す斜視図である。同図中、図８と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６０】
本実施例では、ヘッド部７５は４つのインクカートリッジ６１−１〜６１−４を用いる。これらのインクカートリッジ６１−１〜６１−４は、夫々黒、イエロー、マゼンタ及びシアンのインクを貯蔵しているので、本実施例ではカラー印刷が可能である。各インクカートリッジ６１−１〜６１−４は、上部に大気圧解放孔６９を有し、下部に一対の凸状部分７０を有する。各インクカートリッジ６１−１〜６１−４のその他の部分は、上記インクカートリッジ６１と基本的には同じ構造を有する。
【００６１】
他方、ヘッド部７５には４つのプリントヘッド１が設けられ、各インクカートリッジ６１−１〜６１−４の装着位置に対応させて４対の溝部分７２が設けられている。各インクカートリッジ６１−１〜６１−４が対応するプリントヘッド１に装着される際に、凸状部分７０が溝部分に嵌合して位置決めがなされる。インクカートリッジの装着は、先ず供給パイプ２が接続部１６（図示せず）内に入るように上から挿入し、一方の凸状部分７０を対応する溝部分７２にはめ込んでからインクカートリッジをヘッド部７５の移動方向Ｘに沿って少し動かして他方の凸状部分７０を対応する他方の溝部分７２にはめ込む。
【００６２】
尚、本発明になるインクジェットプリンタの第２実施例は、図６示す如き構成において、ヘッド部４５の代わりに図１１に示すヘッド部７５を用いる。
又、上記各実施例を任意に組み合せることも可能であることは言うまでもない。更に、インクの残量を検知するための電極の数は２つに限定されるものではなく、２つ以上の電極を設けても良い。インクカートリッジ内のチャンバの数も、上記各実施例の如く２つに限定されず、２以上のチャンバを設けても良い。
【００６３】
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能であることは言うまでもない。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを確実に防止できると共に、インクカートリッジをプリントヘッドから取り外す際にもインクがインクカートリッジの外部に漏れることを確実に防止できるので、インクジェットプリンタの信頼性を向上することが可能となる。又、気泡のフィルタ部材からの離脱に伴う第２のチャンバ内の圧力変動を最小限に抑制することができる。
【００６５】
請求項２記載の発明によれば、インクの残量がある程度少なくなってもインクを負圧で保持することができる。
請求項３記載の発明によれば、高い信頼性で正確にインクの残量を検知することができる。
【００６６】
請求項４記載の発明によれば、インク切れが検知されてから、少なくとも１ページを完全に印刷することができるので、印刷中に突然インクがなくなる事態が回避できる。
請求項５記載の発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを特に確実に防止することができる。
【００６７】
請求項６記載の発明によれば、簡単な構成で、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを確実に防止することができる。
請求項７記載の発明によれば、インクの流れを妨げることなくインクをプリントヘッドに供給することができる。
【００６８】
請求項８記載の発明によれば、簡単な構成で、インクの残量が少ない場合でもインクを負圧で保持することができる。
請求項９記載の発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを確実に防止できると共に、インクカートリッジをプリントヘッドから取り外す際にもインクがインクカートリッジの外部に漏れることを確実に防止できるので、インクジェットプリンタの信頼性を向上することが可能となる。又、気泡のフィルタ部材からの離脱に伴う第２のチャンバ内の圧力変動を最小限に抑制することができる。
【００６９】
請求項１０記載の発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを特に確実に防止することができる。
【００７２】
従って、本発明によれば、インクカートリッジをプリントヘッドに装着する際に、気泡がインクカートリッジ又はプリントヘッドに侵入することを確実に防止できるのでドットぬけは生じず、インクカートリッジをプリントヘッドから取り外す際にもインクがインクカートリッジの外部に漏れることも確実に防止できるのでインクの無駄な消費もさけられ、インクジェットプリンタの信頼性及びランニングコストを向上することが可能となる。又、気泡のフィルタ部材からの離脱に伴う第２のチャンバ内の圧力変動を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクカートリッジの第１実施例を、プリントヘッドの第１実施例と共に示す側面図である。
【図２】インクカートリッジの第１実施例の要部を示す断面図である。
【図３】チャンバ内のインクの残量を検知する回路の一例を示す回路図である。
【図４】プリントヘッドの供給パイプの先端がインクカートリッジの接続部と接触する状態を示す側面図である。
【図５】インクカートリッジが完全にプリントヘッド１に装着された状態を示す側面図である。
【図６】インクジェットプリンタの第１実施例の要部を示す斜視図である。
【図７】ヘッド部を示す斜視図である。
【図８】インクカートリッジの第２実施例を、プリントヘッドの第３実施例と共に示す断面図である。
【図９】インクカートリッジの第２実施例及びプリントヘッドの第３実施例の動作を説明する断面図である。
【図１０】インクカートリッジの第２実施例及びプリントヘッドの第３実施例の動作を説明する断面図である。
【図１１】プリントヘッドの第４実施例をインクカートリッジの第３実施例と共に示す斜視図である。
【図１２】従来のインクカートリッジの一例をプリントヘッドと共に示す側面図である。
【符号の説明】
１  プリントヘッド
２  供給パイプ
２ａ  孔
３  ノズル
５  操作レバー
１１，６１  インクカートリッジ
１２，１３  チャンバ
１４  スポンジ
１５  連通孔
１６  接続部
１７  コイルバネ
１８  弁
１９  パッキン
２０  板部材
２１ａ，２１ｂ  電極
２３  残量検知回路
４１  フレーム
４２  キャリア
４３  ステージシャフト
４４  紙送りローラ
４５，７５  ヘッド部
４６  バックアップユニット
４７  モータ
４８  ベルト
５０  紙
５１  ハウジング
５２  スロット
６３  流路
６４  フィルタ部材
６６  Ｏリング
６８  吐出エネルギー発生素子
６９  大気圧解放孔
７０  凸状部分
７２  溝部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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