(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容可能な液体収容部と、前記液体が流出する液体流出口と、前記液体の流出に伴って外部から前記液体収容部内に空気を取り入れる空気取入口とを備え、液体消費装置に着脱可能に装着されて前記液体流出口から液体を供給する液体容器であって、
前記液体収容部は、第１の液体室と第２の液体室とを有し、前記第１の液体室と前記第２の液体室が連絡通路によって直列に接続されており、
前記第１の液体室は前記空気取入口と連通し、前記第２の液体室は前記第１の液体室を介して前記空気取入口と連通し、
前記第２の液体室には、前記液体容器を前記液体消費装置に装着した状態での前記第２の液体室内の液面の位置に基づいて、前記第２の液体室内に所定の量の液体が残っているか否かの検出に用いられる検出部が設けられており、
前記液体容器が前記液体消費装置に装着された状態において、前記液体消費装置から前記液体を噴射する際、前記第１の液体室から前記第２の液体室を経由して前記液体流出口から前記液体消費装置に前記液体が供給されるものであり、
前記連絡通路の前記第２の液体室側の開口部は、前記液体容器を、前記第２の液体室内の何れの内壁面が鉛直下方向を向くように置いた場合にも、前記第２の液体室の中で前記開口部よりも下側の容積が前記所定の量以上となる位置に設けられていることを特徴とする液体容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を噴射する液体噴射装置に装着されて、内部に液体を収容する液体容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体収容部に収容された液体を液体消費装置に供給する液体容器が知られている。液体収容部には、液体消費装置に液体を供給するための供給口と大気開放口とが設けられており、供給口から液体を供給すると、その分だけの空気が大気開放口から取り込まれる。また、取り込んだ空気の膨張によって液体が逆流あるいは押し出されることを避けるため、液体収容部内を複数の液体室に分割し、各液体室を連絡通路で直列に接続した液体容器が提案されている（特許文献１）。この液体容器では、供給口は最も下流側の液体室に設けられ、大気開放口は最も上流側の液体室に設けられている。このため、液体消費装置に液体を供給するに従って、上流側の（大気開放口に近い）液体室から順番に空になっていく。
【０００３】
また、複数の液体室を有する液体容器の下流側の液体室（通常は、供給口が設けられた液体室あるいは液体室の１つ上流側の液体室）に液体センサー（例えば、特許文献２）を設けておけば、液体容器内の液体が無くなったこと、あるいは液体が残り少なくなったことを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２５３３２８号公報
【特許文献２】特開２００９−１３２１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、下流側の液体室に液体センサーを設けた液体容器では、使用中の液体容器を液体消費装置から一旦外して再び装着した時に、液体容器内の液体残量を誤検出することがあるという問題があった。
【０００６】
この発明は、従来技術における上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、使用中の液体容器を液体消費装置から外しても、再び装着したときに液体残量を誤検出することのない液体容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の液体容器は次の構成を採用した。すなわち、
液体を収容可能な液体収容部と、前記液体が流出する液体流出口と、前記液体の流出に伴って外部から前記液体収容部内に空気を取り入れる空気取入口とを備え、液体消費装置に着脱可能に装着されて前記液体流出口から液体を供給する液体容器であって、
前記液体収容部は、第１の液体室と第２の液体室とを有し、前記第１の液体室と前記第２の液体室が連絡通路によって直列に接続されており、
前記第１の液体室は前記空気取入口と連通し、前記第２の液体室は前記第１の液体室を介して前記空気取入口と連通し、
前記第２の液体室には、前記液体容器を前記液体消費装置に装着した状態での前記第２の液体室内の液面の位置に基づいて、前記第２の液体室内に所定の量の液体が残っているか否かの検出に用いられる検出部が設けられており、
前記液体容器が前記液体消費装置に装着された状態において、前記液体消費装置から前記液体を噴射する際、前記第１の液体室から前記第２の液体室を経由して前記液体流出口から前記液体消費装置に前記液体が供給されるものであり、
前記連絡通路の前記第２の液体室側の開口部は、前記液体容器を、前記第２の液体室内の何れの内壁面が鉛直下方向を向くように置いた場合にも、前記第２の液体室の中で前記開口部よりも下側の容積が前記所定の量以上となる位置に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
このような本発明の液体容器においては、第１の液体室と第２の液体室とが連絡通路で直列に接続されており、液体流出口から液体が供給されると、その分の空気が空気取入口から取り入れられる。こうして第１の液体室から順に内部の液体が消費されていくと、やがて第２の液体室内の液体の量が所定の量よりも少なくなり、そのことが第２の液体室内の検出部によって検出される。また、本発明の液体容器では、第２の液体室内の何れの内壁面が鉛直下方向を向くように液体容器を置いた場合でも、連絡通路の第２の液体室側の開口部が、第２の液体室の中で開口部よりも下側の容積が所定の量以上となる位置に位置するようになっている。
【０００９】
液体容器は、内部の液体が無くなる前に別の液体容器に交換されることがあり、液体消費装置から脱着された液体容器は、再び装着されるまで別の場所で保管される。このとき、液体消費装置に装着するときの姿勢とは異なる姿勢に液体容器が置かれ、または、異なる姿勢に置かれた状態で温度変化が生じたり衝撃を受けたりして環境変化が生ずると、連絡通路の第２の液体室側の開口部よりも上方のインクが上流側の第１の液体室に逆流する。しかし、本発明の液体容器では、第２の液体室内の何れの内壁面が鉛直下方向を向くように液体容器が置かれても、開口部よりも下側の容積に相当する量の液体（所定の量以上の液体）が第２の液体室内に残る。従って、逆流によって第２の液体室内の液体が所定の量よりも少なくなることが無いので、液体容器を液体消費装置に再装着したときに、液体室に液体が残っているのに液体が無いと誤検出されることを回避することができる。尚、第２の液体室内から逆流した液体は、液体容器を液体消費装置に再装着して漸くすると、または、再装着後にある程度の液体を消費すると、第２の液体室内に戻ってくる。従って、再装着して漸くの間だけ誤検出を回避することができれば、その後に液体が無いと誤検出されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施例の液体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。
【図２】本実施例のインクカートリッジの構造を示した分解斜視図である。
【図３】本実施例のインクカートリッジの内部構造を示した平面図である。
【図４】プリズムを用いてインクカートリッジ内のインクの残量を検出する様子を示した説明図である。
【図５】インクジェットプリンターから取り外されたインクカートリッジが後日、装着された場合に、インクカートリッジ内のインクの分布が変化する様子を示した説明図である。
【図６】インクジェットプリンターにインクカートリッジを装着後、逆流したインクがセンサー室に戻る様子を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下では、上述した本願発明の内容を明確にするために、次のような順序に従って実施例を説明する。
Ａ．インクジェットプリンターの構成：
Ｂ．インクカートリッジの構造
Ｃ．インク残量の検出方法：
【００１２】
Ａ．インクジェットプリンターの構成  ：
図１は、いわゆるインクジェットプリンターを例に用いて本実施例の液体噴射装置の大まかな構成を示した説明図である。図示されているように、インクジェットプリンター１０は、主走査方向に往復動しながら印刷媒体２上にインクドットを形成するキャリッジ２０と、キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０などから構成されている。キャリッジ２０には、インクを収容したインクカートリッジ１００（液体容器）や、インクカートリッジ１００が装着されるキャリッジケース２２や、インクを噴射する噴射ヘッド２４などが設けられている。噴射ヘッド２４の底面側（印刷媒体２に向いた側）には複数の噴射ノズルが設けられており、インクカートリッジ１００内のインクを噴射ヘッド２４に導いて、噴射ノズルから印刷媒体２にインクを噴射することが可能である。
【００１３】
尚、図示したインクジェットプリンター１０では、シアン色、マゼンタ色、イエロー色、黒色の４種類のインクを用いてカラー画像を印刷することが可能であり、これに対応して噴射ヘッド２４にはインクの種類毎に噴射ノズルが設けられている。そして、それぞれの噴射ノズルには、対応するインクカートリッジ１００から供給通路（図示せず）を介してインクが供給される。
【００１４】
キャリッジ２０を往復動させる駆動機構３０は、内側に複数の歯形が形成されたタイミングベルト３２や、タイミングベルト３２を駆動するための駆動モーター３４などから構成されている。タイミングベルト３２の一部はキャリッジケース２２に固定されており、タイミングベルト３２を駆動すると、主走査方向に延設されたガイドレールによってガイドしながら、キャリッジ２０を主走査方向に往復動させることが可能となる。
【００１５】
また、インクジェットプリンター１０の印刷領域外の位置には、インクカートリッジ１００内のインクの残量を光学的に検出するための検出部２００が設けられている。詳しくは後述するが、検出部２００の内部には、発光部および受光部が設けられており、キャリッジ２０の移動に伴ってインクカートリッジ１００が検出部２００の上方を通過する際に発光部から光を発し、その光を受光部が受けるか否かによってインクカートリッジ１００内のインクの残量を検出する。尚、本実施例の検出部２００は印刷領域外の位置に設けることとしているが、検出部２００は印刷領域内に設けることとしてもよい。こうすれば、印刷中にキャリッジ２０が長い距離を移動しなくてもインク残量の検出を行うことができる。
【００１６】
更に、インクジェットプリンター１０の背面には、インクジェットプリンター１０の全体の動作を制御する制御部６０が搭載されている。噴射ヘッド２４を往復動させる動作や、噴射ノズルからインクを噴射する動作や、インクカートリッジ１００内のインクの残量を検出する動作などは、全て制御部６０によって制御されている。
【００１７】
Ｂ．インクカートリッジの構造  ：
図２は、インクカートリッジ１００の構造を示した分解斜視図である。図示されているように、インクカートリッジ１００は、大まかには硬質の樹脂材料で形成された本体ケース１０２と、本体ケース１０２の一方の側を覆う第１フィルム１０３と、本体ケース１０２の他方の側を覆う第２フィルム１０４とから構成されている。また、本体ケース１０２の底面には、キャリッジ２０の噴射ヘッド２４に向けてインクを供給するインク供給口１０５（液体流出口）が設けられている。さらに、本体ケース１０２の上面には、インクカートリッジ１００内のインクの消費に伴ってインクカートリッジ１００の内部に空気を導入するための大気開放口１０６（空気取入口）が設けられている。
【００１８】
図３は、本実施例のインクカートリッジ１００の内部構造を示した平面図である。図３（ａ）には、インクカートリッジ１００を一方の側から見たときのインクカートリッジ１００の内部構造が示されており、図３（ａ）の図面右側の位置には、図中のＡＡ断面を矢印の方向からみた断面図が示されている。また、図３（ｂ）には、インクカートリッジ１００を他方の側から見たときの内部構造が示されている。尚、以下の説明では図３（ａ）に示した側を「表側」と呼び、図３（ｂ）に示した側を「裏側」と呼ぶ。
【００１９】
図３（ａ）に示されるように、インクカートリッジ１００の表側は、縦横に設けられた複数の隔壁によって大きく４つの部屋に区分けされている。先ず、図面上で右側上半分の領域にはインク室１２０（第１の液体室）が設けられており、右側下半分の領域にはセンサー室１３０（第２の液体室）が設けられている。これらインク室１２０とセンサー室１３０とは、連絡通路１３４によって接続されている。尚、連絡通路１３４は、インク室１２０の底部から図面上でセンサー室１３０の略中央の位置にかけて設けられており、先端に開口１３４ａが設けられている。開口１３４ａは、図面奥のセンサー室１３０の内壁面と、図面手前の内壁面（すなわち第１フィルム１０３）との中間の位置に設けられている（図３（ａ）右側の断面図を参照）。このような位置に連絡通路１３４の開口１３４ａを設ける理由については後述する。
【００２０】
また、インク室１２０とセンサー室１３０との間の図面略中央の位置にはバッファー室１４０が設けられている。センサー室１３０とバッファー室１４０とはインクカートリッジ１００の裏側で通路によって接続されており、さらにバッファー室１４０は、インクカートリッジ１００の裏側に設けられた圧力調整室１５０に連通している。圧力調整室１５０には膜弁やバネなどが内蔵されており、噴射ヘッド２４に供給されるインクの圧力を調整する機能を有している。
【００２１】
このような構造のインクカートリッジ１００では、噴射ヘッド２４からインクを噴射する際には、インク室１２０から、センサー室１３０、バッファー室１４０と経由してインクが圧力調整室１５０に流入した後、インク供給口１０５から噴射ヘッド２４にインクが供給される。
【００２２】
尚、本実施例のインクカートリッジ１００のセンサー室１３０には、光透過性のプラスチック材料で形成されたプリズム１３２（検出部）が設けられている。プリズム１３２はいわゆる直角プリズムであり、プリズム１３２の一面がインクカートリッジ１００の底面の一部を構成している。インクカートリッジ１００が装着されるキャリッジケース２２の底面には、プリズム１３２に対応する位置に図示しない開口が設けられており、キャリッジ２０の移動に伴ってインクカートリッジ１００が検出部２００の上方を通過する際には（図１参照）、検出部２００の発光部からの光がキャリッジケース２２の開口を通過してプリズム１３２に入射する。
【００２３】
また、図３（ａ）に示されるように、インクカートリッジ１００内の左側の領域には空気室１１０が設けられている。この空気室１１０は、インクカートリッジ１００の裏側で通路によってインク室１２０に接続されている。また、空気室１１０は、空気室１１０の右上隅の連通口１１２、およびインクカートリッジ１００の裏側の空気通路１６０（図３（ｂ）を参照）を介して大気開放口１０６に接続されている。この空気室１１０は、周囲の温度変化によってインクカートリッジ１００内の空気が膨張したり、インクカートリッジ１００の姿勢が変化したりするなどして、インク室１２０から大気開放口１０６に向けてインクが逆流した場合に、内部にインクをトラップしてインクが漏れることを防いでいる。
【００２４】
また、図３（ｂ）に示されているように、空気室１１０と大気開放口１０６とを接続する空気通路１６０には、途中に小さな部屋（フィルム室１６２）が設けられており、フィルム室１６２の内部は、通気性のフィルムによって上流側と下流側とが隔てられている。さらに、フィルム室１６２よりも上流側の位置には、インクカートリッジ１００内のインクの水分蒸発を抑制する目的で、空気通路１６０が蛇行する部分が設けられている。
【００２５】
以上のように構成される本実施例のインクカートリッジ１００では、内部に設けられたプリズム１３２を用いてインクの残量を次のように検出する。
【００２６】
Ｃ．インク残量の検出方法  ：
図４は、プリズム１３２を用いてインクカートリッジ１００内のインクの残量を検出する様子を示した説明図である。先ず、前述したように、インクカートリッジ１００は、主走査方向に往復動するキャリッジケース２２に装着される。装着状態で、インクカートリッジ１００内のプリズム１３２は、図４に示すように、プリズム１３２の互いに直交する２つの面（反射面１３２ａ，反射面１３２ｂ）が主走査方向に配置される。また、キャリッジ２０が主走査方向に移動する経路の途中には、下方の位置に検出部２００が設けられており、検出部２００の内部には、赤外発光ダイオードで構成された発光部２０２と、フォトトランジスタで構成された受光部２０４とが主走査方向に並べて設けられている。そして、キャリッジ２０の移動に伴ってインクカートリッジ１００が検出部２００の上方を通過する際には、発光部２０２からの光がプリズム１３２の底面１３２ｃに垂直に入射する。
【００２７】
図４には、キャリッジ２０の移動に伴って、インクカートリッジ１００内のプリズム１３２が、検出部２００の真上に位置した状態が示されている。このとき、図４（ａ）に示すように、プリズム１３２が設けられたセンサー室１３０内のインクの液面（インク面）がプリズム１３２の頂点よりも上方にあれば、反射面１３２ａおよび反射面１３２ｂはインクに接している。この状態では、発光部２０２からプリズム１３２に入射した光（入射光）は、反射面１３２ａに当たっても反射することなく、図４（ａ）中に太い破線の矢印で示すように、センサー室１３０内のインク中を透過する。そのため、発光部２０２の光は受光部２０４では検出されない。このような場合、制御部６０は、少なくともセンサー室１３０内にはインクが残っていると判断する。
【００２８】
一方、センサー室１３０内のインクが消費されて、図４（ｂ）に示すようにインク面がプリズム１３２の頂点よりも下がると、プリズム１３２のインクから露出した部分では、反射面１３２ａおよび反射面１３２ｂに空気が接する。そして、センサー室１３０内のインクが所定の量（基準量）よりも少なくなってインク面が所定の高さ（基準位置）よりも低くなると、反射面１３２ａの空気に接している部分に入射光が当たるようになり、図４（ｂ）中に太い破線の矢印で示すように反射する。この反射面１３２ａで反射した光は、もう一方の反射面１３２ｂの空気に接している部分に当たり、下方に向けて反射して受光部２０４で検出される。このような場合、制御部６０は、センサー室１３０内のインクが残り少なくなっており、従ってインクカートリッジ１００内のインクがもうすぐ無くなると判断する。
【００２９】
ここで、インクジェットプリンター１０に装着されて使用中のインクカートリッジ１００は、内部のインクが無くなる前に、別のインクカートリッジ１００に交換されることがある。この場合、インクジェットプリンター１０から取り外されたインクカートリッジ１００は、一旦別の場所で保管されて、後日再びインクジェットプリンター１０に装着される。
【００３０】
図５は、インクジェットプリンター１０から取り外されたインクカートリッジ１００が後日装着された場合に、インクカートリッジ１００内のインクの分布が変化する様子を示した説明図である。今、インクカートリッジ１００がインクジェットプリンター１０から取り外される前の状態で、図５（ａ）に示されるように、インク室１２０内のインクが空となっており、センサー室１３０内にはセンサー室１３０の容積の半分以上のインクが残っていたとする。この状態でインクカートリッジ１００を取り外し、上下逆さまに置いて保管すると、図５（ｂ）に示されるように、センサー室１３０内のインクが、重力によって連絡通路１３４を経てインク室１２０に逆流する。インク室１２０へのインクの逆流は、センサー室１３０のインク面が連絡通路１３４の開口１３４ａの位置まで低下したところで止まる。その結果、図５（ｃ）に示されるように、センサー室１３０内には、開口１３４ａよりも下方のセンサー室１３０の容積に相当する量（本実施例では、センサー室１３０の容積の約半分の量）のインクが残る。
【００３１】
この状態で保管したインクカートリッジ１００を後日、インクジェットプリンター１０に装着する。このとき、図５（ｄ）に示されるように、センサー室１３０の容積の約半分のインク（基準量よりも多いインク）がセンサー室１３０内に残っているので、インクカートリッジ１００内にはインクが残っていると判断される。
【００３２】
ここで、インクジェットプリンターから取り外して保管中にセンサー室のほとんどのインクがインク室に逆流してしまうと、インクカートリッジをインクジェットプリンターに再装着したときに、センサー室内に基準量よりも少ないインクしか残っておらず、従ってインク室にはインクが残っているのにインクが無いと誤検出してしまう。これに対して、本実施例のインクカートリッジ１００では、上述したようにインクジェットプリンター１０への再装着時のセンサー室１３０内に基準量よりも多いインクを残しておくことができるので、インクが無いと誤検出してしまうことを回避することができる。
【００３３】
尚、以上のようにインクカートリッジ１００を上下逆さまに置いて（すなわち、インクカートリッジ１００の上面を下にして）保管する場合に限らず、上面以外の面を下にして保管する場合でも、重力によって開口１３４ａよりも上方のインクがインク室１２０に逆流することは起こり得る。しかし、本実施例のインクカートリッジ１００では、連絡通路１３４の開口１３４ａがセンサー室１３０の略中央の位置に設けられている（図３を参照）。このため、インクカートリッジ１００の何れの面を下にして保管した場合に重力によってインクが逆流しても、センサー室１３０内には容積の約半分のインクが残るようになっており、インクカートリッジ１００の再装着時に、インクが無いと誤検出されることがない。
【００３４】
また、連絡通路１３４がインク室１２０に向かって上にあがるようにインクカートリッジ１００が置かれた場合（例えば、図３（ａ）の図面左側の面を下にして置かれた場合）、重力によるインクの逆流は起こらないものの、センサー室１３０内の空気が膨張することにより、開口１３４ａよりも上方のインクが逆流することが起こり得る。このような場合にも、連絡通路１３４の開口１３４ａがセンサー室１３０の略中央の位置に設けられていることにより、センサー室１３０内に容積の約半分のインクが残るので、インクカートリッジ１００の再装着時にインクが無いと誤検出されることがない。
【００３５】
もちろん、インクカートリッジ１００をインクジェットプリンター１０に再装着した時にインクが無いと誤検出されることを免れたとしても、逆流によってセンサー室１３０内のインク量が減少しているので、少しインクを消費した時点でインクが無いと誤検出されることが懸念される。しかし、インク室１２０に逆流したインクは、インクカートリッジ１００を再装着して漸くするとセンサー室１３０に戻ってくるので、そのような心配はない。以下ではこの点について説明する。
【００３６】
図６は、インクジェットプリンター１０にインクカートリッジ１００を再装着後、インク室１２０に逆流したインクがセンサー室１３０に戻る様子を示した説明図である。インクカートリッジ１００をインクジェットプリンター１０に再装着した段階では、図６（ａ）に示されるように、インク室１２０とセンサー室１３０とにインクが分かれて存在している。この状態で漸く放置していると、図６（ｂ）に示されるように、インク室１２０内のインクが重力によってセンサー室１３０内に流入する。
【００３７】
尚、本実施例のインクカートリッジ１００では、インクカートリッジ１００をインクジェットプリンター１０に装着した状態で、連絡通路１３４がセンサー室１３０の内部に向かって下にさがるように設けられているが、連絡通路１３４の設置態様によっては、装着状態において、連絡通路１３４の一部が重力に逆らう方向に向かって設けられることもある。このような場合、重力によってはインク室１２０内のインクがセンサー室１３０内に流入することが困難となるが、印刷を開始するとインクが消費されてセンサー室１３０内が負圧となるので、負圧によってインクが引き込まれてセンサー室１３０内に流入する。
【００３８】
このようにセンサー室１３０内にインクが流入する結果、図６（ｃ）に示されるように、インク室１２０に逆流したインクが全てセンサー室１３０に戻ってくる。このため、印刷を開始後、少しインクを消費したところでインクが無いと誤検出されてしまうことがなく、インク室１２０に逆流したインクも残さず使用することが可能である。
【００３９】
以上、各種の実施形態を説明したが、本発明は上記すべての実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、本実施例のインクカートリッジでは、センサー室のインクの液面の位置をプリズムで検出するものと説明したが、インクの液面の位置は、プリズム以外の検出部材（電極など）を用いて検出することとしてもよい。
【００４０】
また、本発明は、噴射ヘッドと一体に構成されているキャリッジケースにインクカートリッジを装着するオンキャリッジタイプのインクジェットプリンターに限らず、インクカートリッジを収容するホルダーと噴射ヘッドとが別々に設けられているオフキャリッジタイプのインクジェットプリンターに適用することもできる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…インクジェットプリンター、    １００…インクカートリッジ、
１０５…インク供給口、    １０６…大気開放口、    １２０…インク室、
１３０…センサー室、    １３２…プリズム、    １３４…連絡通路、
１３４ａ…開口、    ２００…検出部
【図１】
0005842474.tif 000002
【図２】
0005842474.tif 000003
【図３】
0005842474.tif 000004
【図４】
0005842474.tif 000005
【図５】
0005842474.tif 000006
【図６】
0005842474.tif 000007