(57)【要約】【課題】パックにインクを収容するタイプのインクカートリッジにおいて、インクエンド検出の精度を向上させる。【解決手段】インクを収容したパック３７に連通するインク供給口３６に、他方の端が大気に開放されたインクエンド検出管４０を接続させ、その中に、インク収容部内のインクの消費量に応じて、移動する高粘度液体で形成された液栓３９を、インクの界面を覆蓋するように封入する。これにより、パック３７内のインクが殆ど消費されたとき、インクエンド検出管４０内の液栓３９には、粘性抵抗によって生じる抵抗力に抗して、液栓を移動させるに十分な負圧が液栓に作用し、液栓３９が移動したことを検出することによりインクエンドを精度よく検出することが可能となる。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓製の材料により密閉されたインク収容部と、インク収容部に連通するインク供給口と、インク収容部に負圧を与えるバネ部材と、一方の端がインク供給口に連通し、他方の端が大気に開放されたインクエンド検出管と、当該インクエンド検出管内にあるインクの界面を覆蓋する液栓であって、インク収容部内のインクの消費量に応じて、移動する高粘度液体で形成されるものとを備えたことを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２】
前記インクエンド検出管の壁面の一部に、プリズムが設けられており、当該プリズムには、外部の光源からの光を入射するための入射面と、当該入射面に入射された光を、プリズムの位置に前記インク又は液栓のいずれもないときに反射する臨界面が設けら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。
【請求項３】
可撓製の材料により密閉されたインク収容部と、インク収容部に連通するインク供給口と、インク収容部に負圧を与えるバネ部材と、一方の端がインク供給口に連通し、他方の端が大気に開放されたインクエンド検出管と、当該インクエンド検出管内にあるインクの界面を覆蓋する液栓であって、インク収容部内のインクの消費量に応じて、移動する高粘度液体で形成されるものとを備えたことを特徴とするインクカートリッジの前記インク供給口に接続し、前記インク収容室から供給されたインクを用いて印刷を行うインクジェットヘッドと、
前記インクエンド検出管内の液栓の位置を検出するためのインクエンドセンサとを備えたインクジェットプリンタ。
【請求項４】
前記インクカートリッジは、インクエンド検出管の壁面の一部に設けられており、外部の光源からの光を入射するための入射面と、当該入射された光を前記インク又は液栓のいずれもないときに反射する臨界面とを備えたプリズムを備え、
前記インクエンドセンサは、前記プリズムの臨界面で反射された光を検出する光学的センサであることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタ等に装着されるインクカートリッジに関し、特にインクカートリッジ内のインク残量が所定以下になったことを検出可能なカートリッジ及びプリンタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクカートリッジには、インク収容器として、可撓性のパックにインクを収容したものが知られている。このようなインク収容器では、インクが消費されるにつれ、パックが変形するが、一定の負圧を保つためにパックを復元する方向に付勢するバネを設けたものも知られている。（例えば、特許文献１参照）
このようなパック形式のインクカートリッジは、インクが消費されても、パックの中に空気が入らないため、インク収容部内の液面の変化を直接検出してインクエンドを検知することはできない。従って、パックの変形量が所定以上になったことを検出する方法（例えば、特許文献２参照）か、インクの消費量をプリンタ側でカウントしてインクエンドを検知する方法か、がとられていた。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７４３号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平４−３４７６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記いずれの方法も、液面を直接検出する方法に比べ、検出精度が低く、パック形式のインクカートリッジのインクエンド検出をより精度よく検出することが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のインクジェットカートリッジは、可撓製の材料により密閉されたインク収容部と、インク収容部に連通するインク供給口と、インク収容部に負圧を与えるバネ部材と、一方の端がインク供給口に連通し、他方の端が大気に開放されたインクエンド検出管と、そのインクエンド検出管内にあるインクの界面を覆蓋する液栓であって、インク収容部内のインクの消費量に応じて、移動する高粘度液体で形成されるものとを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のインクジェットプリンタは、可撓製の材料により密閉されたインク収容部と、インク収容部に連通するインク供給口と、インク収容部に負圧を与えるバネ部材と、一方の端がインク供給口に連通し、他方の端が大気に開放されたインクエンド検出管と、そのインクエンド検出管内にあるインクの界面を覆蓋する液栓であって、インク収容部内のインクの消費量に応じて、移動する高粘度液体で形成されるものとを備えたインクカートリッジのインク供給口に接続し、インク収容室から供給されたインクを用いて印刷を行うインクジェットヘッドと、インクエンド検出管内の液栓の位置を検出するためのインクエンドセンサとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
インク収容部のインクの消費に従って、収容部内の負圧は緩やかに増大するが、インクが殆ど無くなる状態では、負圧が一気に増大する。インクエンド検出管の中の液栓は、収容部にインクが十分ある時に発生する負圧では、管の壁面と液栓の間に作用する粘性抵抗によって生じる抵抗力のため移動しない。しかし、インクが殆ど消費されたとき、インクエンド検出管内の液栓には、粘性抵抗によって生じる抵抗力に抗して、液栓を移動させるに十分な負圧が液栓に作用し、液栓が移動したことを検出することによりインクエンドを精度よく検出することが可能となる。
【０００９】
なお、好適な実施形態として、例えば、インクカートリッジのインクエンド検出管の壁面の一部に、外部の光源からの光を入射するための入射面と、当該入射された光を前記インク又は液栓のいずれもないときに反射する臨界面とを備えたプリズムを設け、インクエンドセンサとして、プリズムの臨界面で反射された光を検出する光学的センサを用いるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、パック形式のインクカートリッジにおいても、液面の変位を直接検出できるため、従来の方法に比べ、インクエンド検出をより精度よく行うことが可能という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を図面に沿って説明する。図１は、プリンタの内部構造を示す概略側面図である。これらの図に示されるように、プリンタ１０の前面には、用紙Ｐを挿入するための挿入口１１が形成される一方、プリンタ１０の上面には、印字後の用紙Ｐを排出するための排出口１２が形成される。プリンタ１０の内部には、挿入口１１から排出口１２に至る紙経路１３が形成されており、該紙経路１３上に、紙送りローラ対１４および印字ヘッド１５が配置される。紙送りローラ対１４は、紙経路１３を挟んで対向する紙送りローラ１６および紙押えローラ１７を備えて構成され、紙送りローラ１６の駆動回転に応じて用紙Ｐを挟持搬送する。印字ヘッド１５は、紙経路１３の幅方向に往復移動するキャリッジ１８上に搭載され、プラテン１９によって位置が規定された用紙Ｐに対してドットマトリクス印字を行う。印字ヘッド１５の印字方式は、吐出ノズル（図示せず）からインクＡを吐出することによって用紙Ｐに文字や画像を形成するインクジェット方式であり、印字に用いるインクＡは、後述するインク供給部２０から供給される。
【００１２】
キャリッジ１８は、前後一対のガイド軸２１、２２によって左右移動自在に支持され、キャリッジ移動機構２３の駆動に応じて強制的に移動される。キャリッジ移動機構２３は、例えば、前側ガイド軸２１の下方に並設されるカム軸２４と、該カム軸２４を回転駆動させるキャリッジモータ（図示せず）とを備えて構成される。カム軸２４の外周面には、螺旋状のカム溝が形成され、ここにキャリッジ１８から延出するカムフォロワ２５が係合される。キャリッジモータの駆動に応じてカム軸２４が回転すると、カム溝の螺旋送り作用によってカムフォロワ２５及びキャリッジ１８が軸方向に送られる。
【００１３】
図２は、インク供給経路及び廃インク回収経路を示す概略説明図である。この図に示されるように、インク供給部２０は、プリンタ１０の後部に配置されるカートリッジホルダ２６と、該カートリッジホルダ２６に対して、上方から着脱自在に装着されるインクカートリッジ２７及び廃インクカートリッジ２８を備えて構成される。カートリッジホルダ２６は、上方が開口した箱状の容器であり、その底部には、インク供給チューブ１５ａを介して印字ヘッド１５に通じるインク取り出し用接続口２９と、廃インク回収チューブ３０ａを介してノズルクリーニング機構３０に通じる廃インク取り込み用接続口３１とが形成される。また、カートリッジホルダ２６の側部には、インクカートリッジ２７内のインクの有無（インクの残量が所定量以下になったこと）を検出するためのインクエンドセンサ５１が設けられている。なお、本実施形態のインクエンドセンサ５１は、図５に示すように、発光部（光源）となるフォトトランジスタ５１ａと、受光部となるフォトダイオード５１ｂからなる。
【００１４】
インクカートリッジ２７の底面部には、インク取り出し用接続口２９に接続可能なインク供給口３２が形成される。インクカートリッジ２７をカートリッジホルダ２６に装着すると、インクカートリッジ２７内に収容されるインクＡが、インク供給口３２、インク取り出し用接続口２９及びインク供給チューブ１５ａを経由して印字ヘッド１５に導かれる。また、廃インクカートリッジ２８の底部には、廃インク取り込み用接続口３１に接続可能な廃インク取り込み口３３が形成される。廃インクカートリッジ２８をカートリッジホルダ２６に装着すると、ノズルクリーニング機構３０によって吸引された廃インクＢが、廃インク回収チューブ３０ａ、廃インク取り込み用接続口３１及び廃インク取り込み口３３を経由して廃インクカートリッジ２８内に導かれ、ここに収容される。因みに、ノズルクリーニング機構３０は、印字ヘッド１５が所定の位置に移動したとき、印字ヘッド１５の吐出ノズル部分を覆蓋するキャップ３４と、該キャップ３４を介して吐出ノズルからインクを吸引するポンプ３５とを備えて構成されており、ここで吸引されたインクが廃インクＢとして廃インクカートリッジ２８内に導かれる。
【００１５】
図３は、図４は、インクカートリッジの内部平面図であり、図３はインクカートリッジの使い始めの状態を示し、図４はインクエンドの状態を示している。
【００１６】
これらの図に示されるように、インクカートリッジ２７は、その底面部にインク供給口３２が形成されたカートリッジケース３６を備える。カートリッジケース３６の内部には、アルミ製のパック３７が収容されており、パック３７はインク供給口３２に接続されている。また、パック３７の内部には、パック３７を膨張する方向に付勢するバネ部材３８が設けられている。このバネ部材３８が与える復元力によって、パック３７内に所定の負圧が発生する。
【００１７】
更に、インク供給口３２には、インクエンド検出管４０が接続されており、インクエンド検出管４０のインク供給口３２に接続されていない側の端は大気に開放されている。インクエンド検出管４０内のインクの界面には、その界面を気密的に覆蓋しつつ、パック内３７内の負圧が増大したときに、インク供給口３２の方向に移動（下降）する液栓３９が封入されている。この液栓３９を形成する材料は、水性インクであるインクと分離状態を保ちながら、インクの界面変位に良好に追従し得る高粘度液体であり、例えば、エチレン−α−オレフィンコオリゴマーにゲル化剤を添加したゲル状組成物が用いられる。この種のゲル状組成物は、水性ボールペンにおけるインクチューブの液栓用として様々なものが提案されているので、これらを流用してもよい。
【００１８】
インクエンド検出管４０の透明な壁面の一部には、プリズム４７が一体に形成されている。インクカートリッジ２７をカートリッジホルダ２６に装着したときに、プリズム４７がインクエンドセンサ５１に対向するように、予めその位置が定められている。図５に示すように、インクエンドセンサ５１のフォトトランジスタ５１aから発せられる光は、プリズム４７の入射面４７ａから入射し、臨界面４７ｂに至る。インクエンド検出管４０の臨界面にインクＡ又は液栓３９があるときは、臨界面４７ｂに入射した光は屈折し、臨界面４７ｂで反射される光は少ない。インクＡの量が所定量以下になり、液栓３９の位置が下がると、臨界面４７ｂに入射した光は全反射され、プリズム４７の射出面４７ｃを経てフォトダイオード５１ｂに至り、インクエンドが検出される。このように、本実施の形態のインクエンドセンサは、気体と液体（液栓）の屈折率の差を利用して、インクエンドを検出している。
【００１９】
図６は、パック内のインクの残存量（消費量）と、パック内の圧力の関係を示すグラフである。図３で示したパック３７の状態が、図６のポイントＡにあたり、図４に示した状態がポイントＣの残存量にあたる。グラフに示すように、インクの消費に従って、パック３７内の負圧は緩やかに増大する（ポイントＡ〜Ｂ）が、インクが殆ど無くなる状態（ポイントＣ）では、パック３７がそれ以上変形できなくなるため負圧が一気に増大する。インクエンド検出管４０の中の液栓３９は、収容部にインクが十分ある時に発生する負圧、即ちポイントＡ〜Ｂでは、管の壁面と液栓の間に作用する粘性抵抗によって生じる抵抗力のため、殆ど移動しない。しかし、インクが殆ど消費されたとき（ポイントＣ）、インクエンド検出管４０内の液栓には、粘性抵抗によって生じる抵抗力に抗して、液栓３９を移動させるに十分な負圧が液栓３９に作用し、液栓３９が移動し、液栓の位置がプリズム４７より下方に達したとき、インクエンドが検出されることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用を行うことができる範囲が含まれる。例えば、上記実施形態のインクエンドセンサは、気体と液体（液栓）の屈折率の差を利用して、インクエンドを検出をおこなうものだが、これに限らず、インクと液栓の透過率の差を利用して、光をインクエンド検出管の中を透過させる方式のインクエンドセンサを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】プリンタの内部構造を示す概略側面図である。
【図２】インク供給経路及び廃インク回収経路を示す概略説明図である。
【図３】初期時のインクカートリッジの内部平面図である。
【図４】インクエンド時のインクカートリッジの内部平面図である。
【図５】インクカートリッジのインク検出管の主要部を示す断面図である。
【図６】パック内のインクの残存量（消費量）と、パック内の圧力の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１０  プリンタ
１５  印字ヘッド
２０  インク供給部
２６  カートリッジホルダ
２７  インクカートリッジ
３２  インク供給口
３６  カートリッジケース
３７  パック
３８  バネ部材        
３９  液栓
４０  インクエンド検出管
４７  プリズム
５１  インクエンドセンサ
【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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