(57)【要約】【課題】インクカートリッジ内のインク残量を正確に検知し、未然に出力画像の乱れ、出力データの欠如を防止することができるインクジェット記録装置を提供する。【解決手段】インクがインク室に貯留されたインクカートリッジを有し、インク室中のインク残量を光学的に検知する機構を有するインクジェット記録装置は、インクカートリッジのインク室の内壁面に対するインクの後退接触角が２０°以上である。更に、インクカートリッジのインク室の内壁面に対する該インクの前進接触角が５０°以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクがインク室に貯留されたインクカートリッジを有し、該インク室中のインク残量を光学的に検知する機構を有するインクジェット記録装置であって、該インクカートリッジのインク室の内壁面に対する該インクの後退接触角が２０°以上であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
該インクカートリッジのインク室の内壁面に対する該インクの前進接触角が５０°以上である請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
該インクカートリッジのインク室の少なくとも一部の内壁面における十点平均粗さが、１．６μｍ以下である請求項１又は２記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
該インクカートリッジのインク室の少なくとも一部の内壁面が、該インク室中のインク残量を光学的に検知する機構による検知部位であることを特徴とする請求項３記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
インクジェット用液体が液室に貯留されたカートリッジを有し、該液室中の液体残量を光学的に検知する機構を有するインクジェット記録装置であって、該カートリッジの液室の内壁面に対する該液体の後退接触角が２０°以上であることを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項６】
該カートリッジの液室の内壁面に対する該液体の前進接触角が５０°以上である請求項５記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
該カートリッジの液室の少なくとも一部の内壁面における十点平均粗さが、１．６μｍ以下である請求項５又は６記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
該カートリッジの液室の少なくとも一部の内壁面が、該液室中の液体残量を光学的に検知する機構による検知部位であることを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着色剤を含有するインク及びインクジェット用液体（定着液、無色透明インク、出荷液等）を貯留するインク室等の液室を有するインクカートリッジ等のカートリッジの当該液室内の液体残量を光学的に検知する機構を有するインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インクジェット記録装置においては、インクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジが着脱可能に備えられているが、インクカートリッジのインク室が空の状態でインクジェットヘッドに吐出動作を行わせると、印刷が行われないだけでなく、インクジェットヘッドに空気（気泡）が侵入する場合があり、そのような場合、インクジェットヘッドでインクの不吐出が生ずることがある。そのため、インクカートリッジのインク室に貯溜されているインク残量を検知する必要がある。
【０００３】
インク残量を検知する方法としては、印刷を行う毎に使用したインク量を推測し積算することでインク残量を検知する方法が挙げられる。しかし、このような推測には誤差が生じやすいため、インクを余してインクカートリッジの使用を停止しなければならず、結果としてインクが無駄になることがあった。また、逆にインクが不足し（インク室が空になる）、インクジェットヘッドに空気（気泡）が侵入することもあった。
【０００４】
そこで、インクカートリッジのインク室に貯溜されているインクに、インクより比重の小さい非透光性のウキを配置し、インク上に浮いているウキがインクの使用に伴う液面の低下に応じて下降し、その結果、インクの外部に設置された発光部と受光部とから構成される光センサの当該発光部から受光部への光路がウキにより遮蔽され、それによりインクカートリッジのインク室中のインクの量を検知する技術が提案されている（特許文献１）。この技術では、インク残量が多い場合には、発光部からの光が受光部へ受光されなければならないため、適用可能なインクとして、透光性の高い染料インクが選択されることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−００１８１９号公報（図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、染料インクは記録紙に対して滲み易いという欠点を有しており、特に文字を記録する場合に輪郭がぼやけやすいという問題がある。そこで、より高品位なインクジェット印刷を行うために、特に文字の記録の際に多用するブラックインクとして、非透光性の顔料ブラックインクが使用されるようになっている。
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１のインク残量検知技術において、染料インクに代えて顔料インクを使用した場合、インクカートリッジのインク室内のインク残量を検知しようとすると、インクとウキとが共に非透光性であるため、光センサでウキのみを検知することができず、正確なインク残量を検知することができないという問題がある。
【０００８】
この問題の解決のために、非透光性の顔料インクがインク室に貯留されているインクカートリッジについてのみ、顔料インク自体を直接に光センサで検知することが考えられる。この場合、インク残量の検出に用いる光センサとして、比較的低コストの光透過型センサを用いることができるが、そのようなセンサを用いてより精度の高い検出を行う場合や、コスト削減を目的としてより低感度の光センサを用いる場合には、光センサの発光部と受光部との間におけるインク層の厚みを薄くするために、被検出体となるインクが貯留されるインク室における測定部位の間隙を狭くすることが考えられる。しかし、そのように狭い間隙に存在するインクは、表面張力によりインク室の内壁面に付着して上昇し、その端部が実際のインク液面より高い位置となるため、結果的にインク残量が実際より多く検知され、所定のインク残量を正しく検知することができないという問題がある。このような問題は、顔料を含有するインクの場合のみならず、染料を含有するインク及びインクジェット用液体（定着液、無色透明インク、出荷液等）の場合にも生じていた。
【０００９】
本発明は、以上の従来の技術の問題点を解決しようとするものであり、インクジェット用液体（例えばインク）が透光性であるか非透光性であるかによらず、カートリッジ（例えばインクカートリッジ）の液室（例えばインク室）内に貯留された液体残量（例えばインク残量）を、光学的に検知する機構により正確に検知することができるインクジェット記録装置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】
【００１０】
本発明者等は、カートリッジの液室の内壁面に対するインクジェット用液体の濡れ性と、実際に使用しているインクジェット記録装置での液体残量を精度よく検知することとの関係を種々検討した結果、検知時にインクジェット用液体が移動していることに鑑み、それらの間の動的接触角に着目し、更に動的接触角のうち後退接触角の値が所定の角度以上であれば本発明の目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１１】
即ち、本発明は、インクがインク室に貯留されたインクカートリッジを有し、該インク室中のインク残量を光学的に検知する機構を有するインクジェット記録装置であって、該インクカートリッジのインク室の内壁面に対する該インクの後退接触角が２０°以上であることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【００１２】
また、本発明は、インクジェット用液体が液室に貯留されたカートリッジを有し、該液室中の液体残量を光学的に検知する機構を有するインクジェット記録装置であって、該カートリッジの液室の内壁面に対する該液体の後退接触角が２０°以上であることを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
インクがインク室に貯留されたインクカートリッジを有し、且つインク室中のインク残量を光学的に検知する機構を有する本発明のインクジェット記録装置は、インクカートリッジのインク室の内壁面に対する該インクの後退接触角が２０°以上という低い濡れ性を呈するので、インク残量の光学的検知手段において高い信頼性を確保することが可能となる。また、インクジェット用液体が液室に貯留されたカートリッジを有し、且つ液室中の液体残量を光学的に検知する機構を有する本発明のインクジェット記録装置は、カートリッジの液室の内壁面に対する該インクジェット用液体の後退接触角が２０°以上という低い濡れ性を呈するので、液体残量の光学的検知手段において高い信頼性を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明のインクジェット記録装置について、インクジェット用液体のうち着色剤を含有するインクを用いた場合について具体的に説明する。即ち、本発明のインクジェット記録装置は、インクがインク室に貯留されたインクカートリッジを有し、該インク室中のインク残量を光学的に検知する機構を有するものであって、該インクカートリッジのインク室の内壁面に対する該インクの後退接触角が２０°以上であることを特徴とするものである。ここで、後退接触角とは、図１（ａ）に示すように、ある表面上の液滴を、一定速度で当該表面から吸い取り収縮させる際に形成される接触角として定義され、逆に、図１（ｂ）に示すように、表面上の液滴に更に同一液体を一定速度で注入して液滴を拡張させることにより液面が前進する際に形成される接触角が、前進接触角として定義される。
【００１５】
本発明のインクジェット記録装置において、後退接触角が２０°以上であれば、インク室のインク液面より上方のインク室内壁面にインクが付着しても再度はじくことが容易となるので、正確なインク残量検知が可能となる。なお、後退接触角の上限は、後退接触角が大きくなればなるほど濡れ難いことになるので、濡れ性に関し特に限定されるものではないが、記録紙への浸透性等を考慮すると６０°を超えないようにすることが好ましい。
【００１６】
更に、本発明のインクジェット記録装置においては、前進接触角が好ましくは５０°以上である。これにより、インクジェット記録装置の振動等によるインクの前記インクカートリッジ部材への濡れが起こりにくくなり、インク残量検知が容易となる。なお、前進接触角の上限は、前進接触角が大きくなればなるほど濡れ難いことになるので、濡れ性に関し特に限定されるものではないが、記録紙への浸透性等を考慮すると９０°を超えないようにすることが好ましい。
【００１７】
後退接触角又は前進接触角の具体的な測定方法としては、一定量のインク滴をインクカートリッジのインク室の内壁面を構成する材料と同じ材質からなる平面板の表面に載せ、協和界面科学（株）製の接触角測定機ＣＡ−Ｘ型等を用いて、図１に示したように収縮又は拡張させる方法を挙げることができる。より詳しくは、接触角測定機において、図１（ｂ）に示すように、インク室の内壁面を構成する材料と同じ材質からなる平面板（カートリッジ部材１００）の表面にインク滴２００（初期液滴量を８．５μＬ）を載せ、シリンジ針３００を刺したままインク滴２００を８．５μＬ／ｓeｃの速度で５秒間拡張させ、その拡張期間に測定された接触角θａが前進接触角であり、前進接触角測定後、図１（ａ）に示すようにシリンジ針３００を刺したままの拡張したインク滴２００から８．５μＬ／ｓeｃの速度で５秒間収縮させ、その収縮期間に測定された接触角θｂが後退接触角である。
【００１８】
本発明において、所定の後退接触角、更に所定の前進接触角を実現する方法としては、それらの数値が得られるように、インクカートリッジのインク室の内壁面を構成する材質の選択、内壁面の表面粗さの調整、インク組成の選択等を行うことにより実現することができる。
【００１９】
本発明において、インクカートリッジのインク室の内壁を構成する材質としては、インクカートリッジの成形の容易性から熱可塑性樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、アクリロニトリル・スチレン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、メタクリル樹脂、アイオノマー樹脂等を挙げることができる。好ましくはポリエチレン、ポリプロピレンが挙げられる。これらの材料は、光学センサでインク残量検知を行う関係上、光学センサで使用する光に対し透明性を有することが必要となる。
【００２０】
また、インクカートリッジのインク室の内壁面は、粗すぎるとインクが付着し内壁面に残ってしまうので、十点平均粗さで好ましくは１．６μｍ以下、より好ましくは０．８μｍ以下である。この場合、インク室の内壁面全面がこのような十点平均粗さを示してもよいが、該インク室中のインク残量を光学的に検知する機構による検知部位となる一部の内壁面のみがこのような十点平均粗さを示せばよい。十点平均粗さの測定は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４）に記載されている方法で行うことができ、例えば、表面粗さ・輪郭形状測定機（Ｓｕｒｆｃｏｍ ５５６Ａ；（株）東京精密製）を用いて測定することができる。
【００２１】
なお、インクカートリッジのインク室の内壁面を構成する材料でインク室そのものを構成することが好ましく、その場合、インク室の壁厚は、インク室内部へインクを導入する際の真空圧に耐え得る厚み、好ましくは０．４ｍｍ〜０．６ｍｍである。また、インク室におけるインク残量検知部位については、その透光性が保たれる必要があり、しかもインク残量検知部位に毛管現象によってインクが残らないようにすることが好ましい。具体的には、インク残量検知部位の間隙幅を２．５ｍｍ〜３．５ｍｍとすることが好ましい。
【００２２】
本発明のインクジェット記録装置のインクカートリッジのインク室に貯留されるインクは、通常のインクジェット記録用水性インクにおいて用いられているような着色剤、水溶性有機溶剤及び水を含有する。
【００２３】
着色剤としては、特に限定されず、例えば、顔料、染料等を挙げることができる。顔料及び染料は、それぞれ単独で用いてもよいし、顔料同士、染料同士又は顔料と染料とを併用してもよい。顔料としては水相に分散可能なものであれば特に限定されず、例えば、無機顔料及び有機顔料のいずれも使用することができる。無機顔料としては特に限定されず、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄等を挙げることができる。有機顔料としては特に限定されず、例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料及びキレートアゾ顔料等のアゾ顔料；フタロシアニン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、アントラキノン顔料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジゴ顔料、イソインドリノン顔料及びキノフタロン顔料等の多環式顔料；塩基性染料型レーキ及び酸性染料型レーキ等の染料レーキ；ニトロ顔料、ニトロソ顔料及びアニリンブラック昼光蛍光顔料等を挙げることができる。更に、前記顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面処理したものも使用することができ、例えば、グラフトカーボン等を挙げることができる。
【００２４】
特に、本発明で使用するインクがブラックインクである場合、着色剤としては、ファーネスブラック、ランプブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック等のカーボンブラックを挙げることができる。これらのなかでも、界面活性剤及び高分子等の分散剤を用いて水分散性を付与されたカーボンブラック、表面にカルボキシル基及び／又はスルホン基等の官能基を導入するための化学的表面処理が施されることにより水分散性が付与された自己分散型のカーボンブラック等を好適に使用することができる。このようなカーボンブラックの具体例としては、カーボンブラックＮｏ．２５，Ｎｏ．３３，Ｎｏ．４０，Ｎｏ．４７，Ｎｏ．５２，Ｎｏ．９００，Ｎｏ．２３００，ＭＣＦ−８８，ＭＡ６００，ＭＡ７，ＭＡ８及びＭＡ１００（以上、三菱化学（株）製）；カラーブラック（Ｃｏｌｏｒ  Ｂｌａｃｋ）ＦＷ１，ＦＷ２，ＦＷ２Ｖ，ＦＷ１８，ＦＷ２００，Ｓ１５０，Ｓ１６０及びＳ１７０、プリンテックス（Ｐｒｉｎｔｅｘ）３５，１５０Ｔ，Ｕ，Ｖ，１４０Ｕ，１４０Ｖ、スペシャルブラック（ＳｐｅｃｉａｌＢｌａｃｋ）６，５，４Ａ，４（以上、デグッサ社製）；  レイヴァン（Ｒａｖｅｎ）７０００，５７５０，５２５０，５０００，３５００，２０００，１５００，１２５０，１２００，１１９０ＵＬＴＲＡ−ＩＩ，１１７０及び１２５５（以上、コロンビア社製）；ブラックパールズ（Ｂｌａｃｋ  Ｐｅａｒｌｓ）Ｌ、リーガル（Ｒｅｇａｌ）４００Ｒ，３３０Ｒ，６６０Ｒ、モウグル（Ｍｏｇｕｌ）Ｌ、モナク（Ｍｏｎａｒｃｈ）７００，８００，８８０，９００，１０００，１１００，１３００及び１４００、ヴァルカン（Ｖａｌｃａｎ）、キャボジェット（ＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ）３００ブラック及び２００ブラック（以上、キャボット社製）等を好適に使用することができる。
【００２５】
インクの着色剤として使用する染料としては、特に限定されず、例えば、直接染料、酸性染料、塩基性染料及び反応性染料等の水溶性染料を挙げることができる。なかでも、鮮明性、水溶性、安定性、耐光性等の性能を満たし、特にインクに対して好適なものとしては、例えば、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック１７，１９，３２，５１，７１，１０８，１４６，１５４及び１６８；Ｃ．Ｉ．ダイレクトブルー６，２２，２５，７１，８６，９０，１０６及び１９９；Ｃ．Ｉ．ダイレクトレッド１，４，１７，２８，８３及び２２７；Ｃ．Ｉ．ダイレクトイエロー１２，２４，２６，８６，９８，１３２及び１４２；Ｃ．Ｉ．ダイレクトオレンジ３４，３９，４４，４６及び６０；Ｃ．Ｉ．ダイレクトバイオレット４７及び４８；Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラウン１０９；Ｃ．Ｉ．ダイレクトグリーン５９；Ｃ．Ｉ．アシッドブラック２，７，２４，２６，３１，５２，６３，１１２及び１１８；Ｃ．Ｉ．アシッドブルー９，２２、４０，５９，９３，１０２，１０４，１１３，１１７，１２０，１６７，２２９及び２３４；Ｃ．Ｉ．アシッドレッド１，６，３２，３７，５１，５２，８０，８５，８７，９２，９４，１１５，１８１，２５６，２８９，３１５及び３１７；Ｃ．Ｉ．アシッドイエロー１１，１７，２３，２５，２９，４２，６１及び７１；Ｃ．Ｉ．アシッドオレンジ７及び１９；Ｃ．Ｉ．アシッドバイオレット４９；Ｃ．Ｉ．ベーシックブラック２；Ｃ．Ｉ．ベーシックブルー１，３，５，７，９，２４，２５，２６，２８及び２９；Ｃ．Ｉ．ベーシックレッド１，２，９，１２，１３，１４及び３７；Ｃ．Ｉ．ベーシックバイオレット７，１４及び２７；Ｃ．Ｉ．フードブラック１及び２；Ｃ．Ｉ．リアクティブレッド１８０等を挙げることができる。
【００２６】
着色剤の含有量は、インク全量に対して一般に０．１〜２０重量％、好ましくは０．３〜１５重量％、より好ましくは０．５〜１０重量％である。
【００２７】
上記自己分散型顔料以外の顔料を着色剤として使用する場合には、顔料を分散する必要があり、適当な分散剤、水、水溶性有機溶剤及び必要に応じて他の添加剤とともに、従来公知の方法により分散処理する。前記分散剤としては特に限定されず、例えば、高分子分散剤、界面活性剤等を挙げることができる。前記高分子分散剤としては特に限定されず、例えば、ゼラチン及びアルブミン等の蛋白質；トラガントゴム等の天然ゴム；サポニン等のグルコシド；メチルセルロース、カルボキシセルロース及びヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体；リグニンスルホン酸塩及びセラック等の天然高分子；ポリアクリル酸塩、スチレン−アクリル酸共重合物の塩、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合物の塩、スチレン−マレイン酸共重合物の塩、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合物の塩、β−ナフタレンスルホン酸ホリマリン縮合物のナトリウム塩又はリン酸塩等の陰イオン性高分子；ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリエチレングリコール等の非イオン性高分子；等を挙げることができる。前記界面活性剤としては特に限定されず、例えば、高級アルコール硫酸エステル塩、液体脂肪油硫酸エステル塩、アルキルアリルスルホン酸塩等の陰イオン界面活性剤；ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル等の非イオン性界面活性剤；等を挙げることができる。
【００２８】
これらの分散剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。分散剤の含有量は、インク全量に対して０．０１〜２０重量％であることが好ましい。
【００２９】
本発明において、インクの着色剤として使用する顔料の分散に用いる分散機としては特に限定されず、一般的な分散機を用いることができ、例えば、ボールミル、ロールミル、ビーズミル、サンドミル等を挙げることができる。なかでも、高速型のビーズミルが好ましい。
【００３０】
本発明におけるインクに使用する水溶性有機溶剤は、主としてインクジェットヘッドのノズル先端部における、水分蒸発によるインク固形分の析出の発生及びインクの乾固防止を目的とする湿潤剤と、主としてインクの記録紙への浸透性制御を目的とする浸透剤がある。
【００３１】
湿潤剤としては、揮発性が低く、着色剤溶解性の高いものであることが好ましく、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、１，２，４−ブタントリオール、１，２，３−ブタントリオール及びペトリオール等の多価アルコール；Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ヒドロキシエチル−２−ピロリドン、２−ピロリドン、１，３−ジメチルイミダゾリジノン及び  ε−カプロラクタム等の含窒素複素環化合物；ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド及びＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン及びトリエチルアミン等のアミン；ジメチルスルホキシド、スルホラン及びチオジエタノール等の含硫黄化合物等を挙げることができる。これらの湿潤剤は単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
湿潤剤の含有量は、インク全量に対して好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは５〜４０重量％である。５重量％未満であると、湿潤作用が不充分となり、インク中の水分が蒸発したときに固形分の析出やインクの乾固等の問題が生じることがある。４０重量％を超えると、インクが必要以上に粘度上昇し、吐出不能となったり、記録媒体上での乾燥が極端に遅くなったりする等の問題を生じることがある。
【００３３】
また、浸透剤の例としては、例えば、多価アルコールアルキルエーテル等を挙げることができる。前記多価アルコールアルキルエーテルとしては特に限定されず、例えば、ジエチレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールイソブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプロピレングリコールプロピルエーテル、ジプロピレングリコールイソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジプロピルエーテル、ジプロピレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコールブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエーテル、トリプロピレングリコールブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジブチルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジブチルエーテル等を挙げることができる。
【００３４】
浸透剤の含有量は、インク全量に対して好ましくは０．０５〜１５重量％、より好ましくは０．１〜１０重量％である。
【００３５】
本発明におけるインクに使用する水としては、イオン交換水、蒸留水、純水、超純水等の純度の高い水が挙げられる。
【００３６】
また、本発明で使用するインクには、記録紙への浸透性及び乾燥性を制御するために、エタノール、イソプロピルアルコール等の一価アルコールを含有することができる。
【００３７】
本発明で使用するインクの基本構成は以上の通りであるが、必要に応じて、公知のｐＨ調整剤、染料溶解剤、防腐防カビ剤、防錆剤等をさらに含有してもよい。また、熱エネルギーの作用によってインクを吐出させるインクジェット記録方法に適用する場合には、例えば、比熱、熱膨張係数、熱電導率等の熱的な物性値を調整してもよい。
【００３８】
本発明のインクジェット記録装置は、上述したようなインクカートリッジと、インク室中のインク残量を光学的に検知する機構を有するものであるが、搬送系、インクジェットヘッド、印字制御系等の他の構成については特に制限はない。以下に、インクジェット記録装置とインクカートリッジの基本的な態様の一例について説明する。
【００３９】
本発明のインクジェット記録装置で使用可能なインクカートリッジの一態様として、インク残量を検出するための発光部及び受光部を備えた透過型光センサと、インクジェットヘッドにインクを供給するための連通管とを有するインクジェット記録装置に着脱可能に装着されるインクカートリッジが挙げられる。このインクカートリッジは、インクが貯溜されるインク室と、前記インク室内に貯溜されたインクを選択的に外部に導くとともに、前記連通管と嵌合可能なインク供給通路とを備えており、前記インク供給通路によるインク流出方向と平行な外壁には、前記インク流出方向に沿って延在している第１の凸部と、前記インク流出方向に沿って延在しているとともに少なくとも一部が非透光性を有している第２の凸部とが形成されており、前記インクジェット記録装置に装着されたとき、前記インク供給通路が前記連通管と嵌合し、且つ、前記第１の凸部の少なくとも一部が前記発光部と前記受光部との間に位置し、前記インクジェット記録装置に装着されるとき及び前記インクジェット記録装置から取り外されるとき、前記第２の凸部の少なくとも一部が前記受光部と前記発光部との間を通過する。
【００４０】
また、本発明のインクジェット記録装置の一態様として、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドと、上述のインクカートリッジを着脱自在に装着するカートリッジ装着部とを備えているインクジェット記録装置が挙げられる。前記カートリッジ装着部は、発光部と受光部とを有する透過型光センサと、前記インク室に貯溜されているインクを前記インクジェットヘッドに供給するための連通管とを備えている。前記インクカートリッジが前記カートリッジ装着部に装着されるとき、前記第２の凸部が前記発光部と前記受光部との間を通過した後に、前記第１の凸部の少なくとも一部が前記発光部と前記受光部との間に位置するとともに前記連通管の少なくとも一部が前記インク供給通路と嵌合する。前記インクカートリッジが前記カートリッジ装着部から取り外されるとき、前記第１の凸部が前記発光部と前記受光部との間から離脱した後に、前記第２の凸部が前記発光部と前記受光部との間を通過する。
【００４１】
本態様のインクジェット記録装置のカートリッジ装着部にインクカートリッジが装着されている状態では、透過型光センサにより、インクカートリッジの第１の凸部からインクカートリッジ内のインク残量が検出される。一方、インクカートリッジをカートリッジ装着部に装着する際、及び、カートリッジ装着部から取り外す際には、透過型光センサにより、第２の凸部が透過型光センサを通過したことを検出される。そのため、インクカートリッジの装着状態とインクカートリッジのインク室内のインク残量とを１つの透過型光センサにより検出することが可能となる。
【００４２】
本態様においては、前記第１の凸部の少なくとも一部が、前記インク室内のインク残量に応じて、非透光性を有する状態と透光性を有する状態とに切り換えられることが好ましい。これによると、透過型光センサによって、インク室内のインク残量を確実に検出することが可能となる。
【００４３】
また、本態様においては、前記インク室において前記インク供給通路によるインク流出方向と平行な互いに対向する２つの外壁の一方にだけ前記第１の凸部が形成されていることが好ましい。インクカートリッジの形状が左右非対称となるために、誤装着が生じにくくなる。
【００４４】
更に、本態様においては、前記インク室において前記第１の凸部が形成された外壁には、前記第１の凸部を挟むように前記第１の凸部に沿って延在した一対のリブが形成されていることが好ましい。これによると、インクジェット記録装置にインクカートリッジを装着する際にリブがガイド機能を果たすため、インクカートリッジをインクジェット記録装置に正確に装着することが可能となる。
【００４５】
加えて、本態様においては、前記第１及び第２の凸部の幅が前記発光部から前記受光部までの距離よりも狭くなっていることが好ましい。これによると、インクカートリッジの着脱を容易に行うことが可能となる。
【００４６】
また、本態様においては、前記第２の凸部の幅が前記第１の凸部の幅より狭くなっていることが好ましい。また、前記第２の凸部は薄板部材で構成されていてもよい。さらには、前記第２の凸部の突出距離が前記第１の凸部の突出距離より短くなっていることがより好ましい。これらによると、第２の凸部が透過型光センサを通過しやすくなるため、インクカートリッジの着脱をさらに容易に行うことが可能となる。
【００４７】
更に、本態様においては、前記インク供給通路は、前記連通管が嵌合したときに、前記インク供給通路を開く弁部材を有していることが好ましい。これによると、インクカートリッジの使用時においてインク供給通路からのインク漏れを防止することが可能となる。
【００４８】
本発明のインクジェット記録装置を４色のインクを吐出可能なカラーインクジェット記録装置に適用した態様を図面を参照しながら以下に説明する。
【００４９】
図２に示すように、カラーインクジェット記録装置１は、記録用紙Ｐに対してシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｋ）の４色のインクを吐出するノズル２ａを備えたインクジェットヘッド２と、４色のインクを夫々貯留する４つのインクカートリッジ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が装着されるカートリッジ装着部としての４つのホルダ４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）と、インクジェットヘッド２をガイド９に沿って一方向（紙面に対して垂直方向）に直線的に往復移動させるキャリッジ５と、記録用紙Ｐをインクジェットヘッド２の移動方向に対して垂直で且つインクジェットヘッド２のインク吐出面に平行な方向に搬送する搬送機構６と、インクジェットヘッド２内の空気（気泡）や高粘度化したインクを吸引するパージ機構７と、インクジェット記録装置１全体の制御を司る制御装置８等を備えている。
【００５０】
このインクジェット記録装置１においては、インクジェットヘッド２がキャリッジ５により図２の紙面垂直方向に往復駆動されつつ、記録用紙Ｐが搬送機構６により図２の左右方向に搬送される。これに連動して、インクカートリッジ３が装着されたホルダ４から供給チューブ１０を介してインクジェットヘッド２のノズル２ａにインクが供給されるとともに、記録用紙Ｐに向けてノズル２ａからインクが吐出されて、記録用紙Ｐが印刷される。
【００５１】
また、パージ機構７は、インク吐出面に対して接近／離隔する方向に移動可能で且つインクジェットヘッド２にインク吐出面を覆うように装着可能なパージキャップ１１と、ノズル２ａからインクを吸引する吸引ポンプ５９を備えている。そして、インクジェットヘッド２が記録用紙Ｐに印刷可能な印刷範囲外にあるときに、吸引ポンプ５９により、インクジェットヘッド２内に混入した空気（気泡）や、あるいは、水分が蒸発して高粘度化したインクをノズル２ａから吸引することが可能になっている。
【００５２】
４つのホルダ４ａ〜４ｄは、一列に並べて設けられており、これら４つのホルダ４ａ〜４ｄには、シアン、イエロー、マゼンタ及びブラックのインクを貯留する４つのインクカートリッジ３ａ〜３ｄが夫々装着される。ここで、４色のインクのうち、ブラックのインクは、他の３色のカラーインクに比べて使用頻度が高くなることが多く、その場合には、ブラックのインクカートリッジの容量が、カラーインクのインクカートリッジ３ａ〜３ｃよりも大きいことが好ましい。
【００５３】
ホルダ４の底部において、後述のインクカートリッジ３のインク供給弁２１と大気導入弁２２に夫々対応する位置には、インク供給管（連通管）１２と大気導入管１３が夫々立設されている。また、ホルダ４には、インクカートリッジ３内のインク残量を検出する為の光学式のセンサ１４（透過型光センサ）も設けられている。このセンサ１４は、同じ高さ位置でインクカートリッジ３を両側から挟み込むように相対向して取り付けられた発光部１４ａ及び受光部１４ｂを有し、発光部１４ａからの光が後述のインクカートリッジ３内に設けられたシャッター機構２３により遮断されているか否かを検出して、制御装置８に出力する。
【００５４】
次に、インクカートリッジ３について詳細に説明する。尚、３種類のカラーインクを夫々貯留するインクカートリッジ３ａ〜３ｃと、ブラックのインクを貯留するインクカートリッジ３ｄは同じ構造を有するため、そのうちの１つについて説明する。
【００５５】
図３〜図５に示すように、インクカートリッジ３は、インクを貯留するカートリッジ本体２０と、カートリッジ本体２０内のインクをインクジェットヘッド２へ供給するインク供給流路を開閉可能なインク供給弁２１と、外部からカートリッジ本体２０内に大気を導入する大気導入路を開閉可能な大気導入弁２２と、インク残量を検出するセンサ１４の発光部１４ａからの光を遮断するシャッター機構２３と、カートリッジ本体２０の下端部を覆うキャップ２４とを備えている。
【００５６】
カートリッジ本体２０は、光透過性を有する合成樹脂で形成されている。図５に示すように、カートリッジ本体２０内には水平に延びる仕切壁３０が一体形成されており、この仕切壁３０によりカートリッジ本体２０の内部空間が、上側のインク室３１と下側の２つの弁収容室３２及び弁収容室３３とに仕切られている。インク室３１内には各色のインクが充填され、２つの弁収容室３２，３３には、インク供給弁２１と大気導入弁２２とが夫々収容されている。このとき、弁収容室３２内にはインク室３１内に充填されたインクを外部に導くためのインク供給通路が構成される。後述するように、このインク供給通路においては、インク室３１側から下方向（インク流出方向）に向うインクの流れが形成される（図６（ｂ）参照）。図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、インク室３１の側壁部（インク流出方向と平行な外壁）の高さ方向の略中央の位置には、やや外側へ突出するとともに下方向（インク流出方向）に沿って延在している突出部（第１の凸部）３４が形成されている。この突出部３４内の空間には、後述のシャッター機構２３の（非透光性を有する）遮光板６０が配置される。そして、インクカートリッジ３がホルダ４に装着されている状態では、突出部３４はセンサ１４の発光部１４ａと受光部１４ｂに挟まれるようになっている。このとき、突出部３４の幅が発光部１４ａと受光部１４ｂ間の距離よりも短くなっているため、発光部１４ａ及び受光部１４ｂと突出部３４との間には所定の間隔が維持されている。また、突出部３４が形成された外壁の水平方向両端には、突出部３４を挟むように突出部３４に沿って延在した一対のリブ５５が形成されている。リブ５５には、インクカートリッジ３をホルダ４に装着するときに対向するホルダ４の側壁を案内するためのテーパー部が形成されている。カートリッジ本体２０の上端部には蓋部材３５が溶着されており、カートリッジ本体２０内のインク室３１が蓋部材３５により閉塞されている。
【００５７】
２つの弁収容室３２，３３の間には、空のインクカートリッジ３のインク室３１内にインクを注入する為の注入孔３６が形成されており、この注入孔３６には、合成ゴム製の栓部材３７が圧入されている。また、注入孔３６の奥端はカートリッジ本体２０内のインク室３１と連通している。そして、注入孔３６内の栓部材３７に注入針（図示省略）が貫通され、この注入針を介してインク室３１内にインクが充填される。
【００５８】
インク供給弁２１が収容されている弁収容室３２の天井部を構成する仕切壁３０の部分には、下方へ突出する筒状部３８が一体形成されており、筒状部３８の下端には、筒状部３８内に形成された連通路を塞ぐ薄膜部３９が設けられている。一方、大気導入弁２２が収容されている弁収容室３３の天井部を構成する仕切壁３０の部分には、上方及び下方へ夫々突出する２つの筒状部４０，４１が一体形成され、下側の筒状部４１の下端には、筒状部４０，４１内に形成された連通路を塞ぐ薄膜部４２が設けられている。さらに、筒状部４０の上側には、インク室３１の上端部まで延びる筒部材４３が設けられている。
【００５９】
図５、図６に示すように、インク供給弁２１は、合成ゴム等で略円筒形に形成され弾力性を有する弁本体４５と、この弁本体４５内に収納された合成樹脂製の弁体４６とを備えている。弁本体４５は、上側（インク室が３１側）から順に並ぶ、付勢部４７、弁座部４８及び嵌合部４９が一体形成されて構成されている。
【００６０】
弁座部４８の上面（インク室３１側の端面）には、弁体４６の下面が当接するようになっており、弁座部４８の軸心側の部分には上下方向に延びる貫通孔４８ａが形成されている。嵌合部４９には、貫通孔４８ａに連通し且つ下方へ延びる誘導孔４９ａが形成されており、この誘導孔４９ａは、下方ほど径が大きくなる末広がりの形状に形成されている。誘導孔４９ａの周囲には、環状の溝４９ｂが形成されており、誘導孔４９ａを形成する壁部が、誘導孔４９ａが拡径する方向に容易に弾性変形できるようになっている。従って、誘導孔４９ａにインク供給管１２が挿入されたときに、誘導孔４９ａとインク供給管１２との密着性を向上させてインク漏れを極力防止できる。また、誘導孔４９ａに対してインク供給管１２が傾斜した状態あるいはずれた状態で挿入された場合でも、誘導孔４９ａが拡径する方向に壁部が変形するため、インク供給管１２が誘導孔４９ａに確実に挿入される。
【００６１】
付勢部４７は、弁座部４８の外周側部分からインク室３１側へ立ち上がった円筒形状の側壁部４７ａと、この側壁部４７ａの上端から径方向内側に一体的に張り出した張出部４７ｂとを有する。張出部４７ｂの下面は弁体４６に当接しており、側壁部４７ａ及び張出部４７ｂの弾性力により、弁体４６は下方に付勢されている。さらに、張出部４７ｂの内側には開口４７ｃが形成されており、一体形成された側壁部４７ａと張出部４７ｂが容易に弾性変形できるように構成されている。
【００６２】
図６、図７に示すように、弁体４６は、弁座部４８に当接する底部５０と、この底部５０の外周側部分からインク室３１側に延びる円筒状の弁側壁部５１と、底部５０の中心部から弁側壁部５１よりもさらにインク室３１側に突出した破断部５２とを有する。
【００６３】
底部５０の下面（弁座部４８と対向する端面）には、弁座部４８側に突出する環状突起５０ａが形成されている。そして、付勢部４７により弁体４６が弁座部４８側に付勢され、環状突起５０ａが弁座部４８の上面に密着している状態では、弁座部４８の貫通孔４８ａが弁体４６により閉塞されて、インク供給流路が閉止されている。さらに、底部５０の、環状突起５０ａよりも外周側で且つ弁側壁部５１よりも内周側の部分における周方向等分位置には、弁体４６の上側の空間と下側の空間とを連通させる複数（例えば、８つ）の連通路５３が形成されている。
【００６４】
図６、図７に示すように、破断部５２は、平面視で十字形状に組み合わされた４つの板部材５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄで構成されており、底部５０の略中心部に立設されている。また、４つの板部材５２ａ〜５２ｄの間には上下方向に延びる溝５４が夫々形成されている。そして、破断部５２は、張出部４７ｂの内側の開口４７ｃを通って上方へ突出しており、図５に示すように、その先端は薄膜部３９よりも少し下方の位置に配置されている。
【００６５】
インクカートリッジ３がホルダ４に装着されるときには、ホルダ４に設けられたインク供給管１２が誘導孔４９ａ内に挿入される。すると、インク供給管１２の先端により付勢部４７の付勢力に抗して弁体４６が押し上げられ、弁体４６が付勢部４７を変形させながら上方へ移動して、弁体４６の環状突起５０ａが弁座部４８から離隔する。このとき、上方へ移動した弁体４６の破断部５２の先端により薄膜部３９が破断されるため、図５、図６（ｂ）に示すように、インク室３１内のインクが筒状部３８内の連通路を介して弁収容室３２内に流入し、さらに、弁体４６の連通路５３を介してインク供給管１２からインクがインクジェット記録装置１側に供給される。このとき、弁収容室３２はインク供給通路として機能し、インク室３１側から下方向に向うインクの流れが形成される。
【００６６】
大気導入弁２２は、弁本体４５と、この弁本体４５内に収納された弁体４６とを備えており、インク供給弁２１と同一の構成を有する。即ち、弁本体４５の弁座部４８に、付勢部４７により下方へ付勢された弁体４６が密着して、弁体４６が貫通孔４８ａを塞ぐように構成されている。そして、インクカートリッジ３がホルダ４に装着されるときには、弁本体４５に形成された誘導孔４９ａに大気導入管１３が挿入され、インク供給弁２１と同様に、弁体４６が上方へ移動して破断部５２により筒状部４１の薄膜部４２が破断される。すると、外部の大気が大気導入管１３から弁体４６の連通路５３を介して弁収容室３３内に流入し、さらに、筒状部４０，４１及び筒部材４３の内部通路を介してインク室３１の上部に大気が導入される。
【００６７】
図５に示すように、シャッター機構２３は、インク室３１の下側の空間に設けられており、このシャッター機構２３は、光を透過しない（非透光性）遮光板６０と、中空状のフロート６１と、遮光板６０とフロート６１とを連結する連結部材６２と、仕切壁３０の上側に設けられ連結部材６２を枢支する支持台６３とを備えている。遮光板６０とフロート６１は連結部材６２の両端部に夫々設けられており、連結部材６２は支持台６３の枢支点を中心に、図５の紙面に平行な鉛直面内で揺動可能に配設されている。
【００６８】
遮光板６０は、前記鉛直面に平行で且つ所定の面積を有する薄板状の部材である。ところで、インクカートリッジ３がホルダ４に装着された状態では、ホルダ４に設けられたセンサ１４の発光部１４ａ及び受光部１４ｂは、カートリッジ本体２０の側壁部に形成された突出部３４と等しい高さに位置する。そして、遮光板６０が突出部３４内の空間に位置するときには、遮光板６０は、センサ１４の発光部１４ａから、透光性のカートリッジ本体２０の壁部及びインク室３１のインクを透過してきた光を遮断するようになっている。フロート６１は、その内部に空気が満たされた円筒形状の部材であり、フロート６１全体の比重はインク室３１内のインクの比重よりも小さくなっている。
【００６９】
従って、インク室３１内のインク残量が多く、連結部材６２の一端に設けられたフロート６１の全体がインク中に位置する状態では、浮力によりフロート６１が浮いて、他端に設けられた遮光板６０が、突出部内の発光部１４ａからの光を遮断する位置（図５の実線の位置）に位置する。しかし、インク室３１内のインク残量が少なくなり、フロート６１の一部がインクの液面から露出すると、フロート６１に作用する浮力が小さくなってフロート６１が下降する。すると、遮光板６０は突出部３４内よりも上方の、遮光板６０が発光部１４ａからの直接光を遮断しない位置（図５の鎖線の位置）に移動するため、発光部１４ａからの直接光は、直線的な光路中で光透過性の突出部３４を透過して直接的に受光部１４ｂに受光されるようになる。このようにして、センサ１４によりインク室３１内のインク残量が少ない状態が検出される。
【００７０】
キャップ２４は、カートリッジ本体２０と異なり、光を透過しない非透光性の材料で形成されている。そして、図３〜図５に示すように、このキャップ２４は、カートリッジ本体２０の下端部を覆った状態で、超音波溶着等によりカートリッジ本体２０に固着されている。キャップ２４の底部において、インク供給弁２１及び大気導入弁２２と夫々対応する位置には、下方へ突出する２つの環状突起６５が夫々形成されており、インクカートリッジ３を机上に置いたとき等に、インク供給弁２１や大気導入弁２２の入口付近のインクが机の表面等に付着しにくくなっている。
【００７１】
カートリッジ本体２０に形成された突出部３４と同じ側のキャップ２４の側壁部（インク流出方向と平行な外壁）には、上下方向（インク流出方向）に延びるリブ状の凸部６６（第２の凸部）が形成されている。図３（ｂ）、図５に示すように、この凸部６６とカートリッジ本体２０の突出部３４内の遮光板６０は、鉛直方向（インク流出方向）に沿って所定距離離隔した位置に配設されており、凸部６６は遮光板６０よりも下側（インク流出方向側）に位置している。従って、インクカートリッジ３をホルダ４に装着した状態では、凸部６６は、センサ１４の発光部１４ａ及び受光部１４ｂよりも下側の位置にある。さらに、図８に示すように、凸部６６は、インクカートリッジ３を上から見た平面視でセンサ１４の発光部１４ａと受光部１４ｂに挟まれる位置にある。また、凸部６６の幅は突出部３４の幅よりも狭く、凸部６６の突出距離は突出部３４の突出距離よりも短い。
【００７２】
凸部６６は、インクカートリッジ３がホルダ４に装着される場合、あるいは、ホルダ４からインクカートリッジ３が取り外される場合にのみ、発光部１４ａ及び受光部１４ｂ間を通過してセンサ１４の発光部１４ａからの光を瞬間的に遮断することにより検出される。一方、インクカートリッジ３の装着状態においては、センサ１４により凸部６６は検出されず、インク室３１内に配設された遮光板６０のみがセンサ１４により検出可能となる。即ち、インクカートリッジ３の着脱時にのみセンサ１４で凸部６６が検出されることで、後述の制御装置８によりインクカートリッジ３が装着されているか否かを認識できることになる。また、インクカートリッジ３を一方向に着脱するだけで、凸部６６がセンサ１４により検出されるようになっている。そのため、凸部６６をセンサ１４で検出する為の複雑な操作が不要であり、さらに、外部に露出しており強度的にも弱い凸部６６がホルダ４と接触する等して破損してしまうのを極力防止できる。
【００７３】
なお、キャップ２４は、カートリッジ本体２０とは別の部材で構成されている。従って、例えば、仕様が異なるインクジェット記録装置１に対しても、装着されるインクカートリッジ３のキャップ２４を要求される仕様毎に異なる形状に形成して対応することが可能である。例えば、図４に示すように、あるインクカートリッジ３のキャップ２４において、凸部６６の幅方向両側部分に上下方向に延びる２つのリブ６７を夫々形成し、一方、ホルダ４には、これら２つのリブ６７と夫々係合する２つの係合溝（図示略）を形成しておくことにより、このインクカートリッジ３はキャップ２４が対応するインクジェット記録装置１にのみ装着されることになる。そして、リブ６７の形状や数、あるいは位置が異なる複数種類のキャップ２４をカートリッジ本体２０と組み合わせることにより、特定の仕様のインクジェット記録装置１に対して、対応する特定のインクカートリッジ３として装着されるように構成することができる。
【００７４】
次に、制御装置８について説明する。制御装置８は、インクジェットヘッド２のノズル２ａからのインクの吐出や、インクジェットヘッド２への給紙、あるいは、インクジェットヘッド２により印字された用紙の排紙等、インクジェット記録装置１の各種作業の制御を司るものであり、制御装置８は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭ（Read-Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）と、書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリと、入出力インターフェースやバス等で構成されている。そして、図２に示すように、制御装置８は、外部のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）８２から入力された各種信号に基づいて、インクジェットヘッド２、キャリッジ５を駆動する搬送機構６のモータ、パージ機構７の吸引ポンプ５９等、インクジェット記録装置１を構成する種々の装置を制御する。
【００７５】
さらに、制御装置８は、センサ１４からの出力信号に基づいて、ホルダ４におけるインクカートリッジ３の装着状態を判定する装着状態判定部８０と、インク室３１内のインク残量を算出するインク残量算出部８１とを備えている。
【００７６】
以下、装着状態判定部８０とインク残量算出部８１の作用について、図９の装着状態判定処理のフローチャートを参照して説明する。ここで、図９におけるＳｉ（ｉ＝１０，１１，１２・・・）は各ステップを示す。尚、このフローチャートは、ブラックのインクを貯留するインクカートリッジ３ｄがホルダ４ｄに装着される際に適用されるものを一例として示したものである。
【００７７】
まず、インクジェット記録装置１の電源が投入されている状態で、キャップ２４に設けられた凸部６６がセンサ１４で検出されていない場合には（Ｓ１０：Ｎｏ）、Ｓ１４のインク残量算出処理に移行する。凸部６６がセンサ１４で検出された場合に（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、この凸部６６の検出直前に、ホルダ４ｄにインクカートリッジ３ｄが装着されていた場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、インクカートリッジ３ｄがホルダ４ｄから取り外されたと判定して、インクカートリッジ３ｄが非装着状態にあることに対応する情報を記憶する（Ｓ１２）。さらに、インク残量を算出する必要はないため、そのままリターンする。
【００７８】
凸部６６の検出直前にインクカートリッジ３ｄが装着されていなかった場合には（Ｓ１１：Ｎｏ）、インクカートリッジ３ｄがホルダ４ｄに装着されることで、図４に示すインクカートリッジ３ｄの凸部６６が検出されたことになるので、インクカートリッジ３ｄが装着状態にあることに対応する情報を記憶する（Ｓ１３）。さらに、Ｓ１４のインク残量算出処理に移行する。
【００７９】
Ｓ１４のインク残量算出処理においては、シャッター機構２３の遮光板６０が検出されている場合（インク残量が充分にある場合）には、インクカートリッジ３ｄの最大容量と、インクカートリッジ３ｄ装着時からの吐出されたインク液滴数の積算値とから概略のインク残量を算出する。一方、シャッター機構２３の遮光板６０が検出されていない場合（インク残量が少なくなっている場合）には、遮光板６０が検出されなくなった状態でのインク残量と、その状態となったときからの吐出されたインク液滴数の積算値とから、より正確なインク残量を算出する。そして、Ｓ１４で算出されたインク残量をＰＣ８２に転送して（Ｓ１５）、リターンする。
【００８０】
なお、インクカートリッジ３の装着状態や、吐出されたドットの積算値等の情報は、インクジェット記録装置１の電源が落ちた状態でも保持されるように、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶される。
【００８１】
以上説明した実施の形態によると、ホルダ４ｄにインクカートリッジ３ｄが装着されているか否かと、インクカートリッジ３におけるインク残量とを1つのセンサ１４により検出することが可能となる。このとき、インク残量に基づいて変位する遮光板６０の位置をセンサ１４が検出するため、検出されたインク残量を基準として正確なインク残量を算出することができる。
【００８２】
また、突出部３４が１つの側壁にのみ形成されているため、インクカートリッジ３の形成が非対称となり、ホルダ４に対するインクカートリッジ３の誤挿入を防止することができる。
【００８３】
さらに、インクカートリッジ３をホルダ４に装着するときに、リブ５５が対向するホルダ４の側壁を案内してガイド機能を果たすため、インクカートリッジ３をホルダ４に正確に装着することが可能となる。
【００８４】
加えて、発光部１４ａ及び受光部１４ｂと突出部３４との間には所定の間隔が維持されているため、ホルダ４に対するインクカートリッジ３の着脱を容易に行うことが可能となる。
【００８５】
また、凸部６６の幅は突出部３４の幅よりも狭く、凸部６６の突出距離は突出部３４の突出距離よりも短くなっているため、ホルダ４に対するインクカートリッジ３の着脱をさらに容易に行うことが可能となる。
【００８６】
さらに、インク供給弁２１を備えているため、インクカートリッジ３をホルダ４に装着したときに、インク供給管１２からのインク漏れを防止することが可能となる。
【００８７】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、実施の形態においては、連結部材６２がインク残量に基づいて揺動することにより遮光板６０を変位させる構成であるが、インク上に配置されたフロートに直接遮光板を取り付けて遮光板を変位させる構成でもよい。
【００８８】
また、本実施の形態においては、突出部３４が１つの側壁にのみ形成されているが、他の側面にも同形状の突出部が形成されていてもよい。この場合、インクカートリッジが他の方向からも装着可能であることが好ましい。
【００８９】
さらに、本実施の形態においては、リブ５５がガイド機能を果たす構成であるが、リブ５５を備えない構成でもよい。
【００９０】
加えて、本実施の形態においては、カートリッジ３がホルダ４に装着されたときに、発光部１４ａ及び受光部１４ｂと突出部３４との間には所定の間隔が維持される構成であるが、発光部１４ａ及び受光部１４ｂが突出部と密着する構成でもよい。
【００９１】
また、本実施の形態においては、凸部６６の幅は突出部３４の幅よりも狭く、凸部６６の突出距離は突出部３４の突出距離よりも短い構成であるが、凸部６６は発光部１４ａ及び受光部１４ｂの間を通過できればこのような形状に限定されるものではない。例えば、凸部の幅が突出部３４の幅と同等又はそれ以上であってもよいし、凸部の突出距離が突出部３４の突出距離と同等又はそれ以上であってもよい。
【００９２】
また、本実施の形態において、第２の凸部としてのリブ状凸部６６は、カートリッジ本体２０に形成された突出部３４が延在する方向に沿って、キャップ２４の側壁部に形成されているが、インクカートリッジ３がホルダ４に装着されているか否かをインクジェット記録装置自体に判別可能な形態をインクカートリッジ３が備えていればよい。すなわち、インクカートリッジ３の装着時には突出部３４に先立ってセンサ１４に検出されるように、また、取り外し時には単に取り外されたことを光センサ１４により認識できるようになっていればよく、例えば、薄板状の遮光部材が突出部３４の延在する方向に沿って取り付けられていればよい。取り付け位置としては、カートリッジ本体２０側でもキャップ２４側でもよく、またその材質も非透光性であればその種類を選ばない。取り付け方法も、熱溶着、接着剤による固定等汎用の固定方法が適用できる。
【００９３】
さらに、本実施の形態においては、弁収容室３２にインク供給弁２１を備える構成であるが、弁収容室３２が弾性体やシール部材のみ封止されていてもよい。この場合、インクカートリッジをホルダに装着したときに、封止している部材にインク供給管を貫通させて使用する。
【００９４】
以上説明した本実施の形態は、インクジェット用液体のうち着色剤を含有するインクを用いた場合のものである。他のインクジェット用液体、例えば、定着液、無色透明インク、出荷液を用いた場合には、本実施の形態において、基本的にインクをインクジェット用液体（もしくは単に液体）、インクカートリッジをカートリッジ、インク室を液室、インク残量を液体残量等と読み替えて適用すればよい。
【実施例】
【００９５】
１）インクの調製
表１のインク組成成分を充分に攪拌混合した後、１．０μｍのメンブランフィルタで濾過を行い、インク１〜インク４を得た。
【００９６】
【表１】
2007230017.tif 000003
【００９７】
２）評価
用意したインクカートリッジＮｏ．１〜Ｎｏ．５及び各インクカートリッジのインク室の検知部位内壁面を構成する材料と同じ材質からなる平面板について、（ａ）十点平均粗さ測定及び（ｂ）前進接触角測定及び後退接触角測定を下記の方法に従って行った。また、インク１〜４とインクカートリッジＮｏ．１〜Ｎｏ．５を表２に示したように組み合わせて、（ｃ）残量検知試験を下記の方法に従って行った。得られた結果を表２に示す。
【００９８】
（ａ）十点平均粗さ測定
インクカートリッジＮｏ．１〜Ｎｏ．５のインク室の検知部位内壁面について、ＪＩＳ  Ｂ０６０１（１９９４）に記載されている方法で、表面粗さ・輪郭形状測定機（Ｓｕｒｆｃｏｍ ５５６Ａ；（株）東京精密製）を用いて、インク室の検知部位内壁面について十点平均粗さを測定した。
【００９９】
（ｂ）前進接触角測定及び後退接触角測定
インクカートリッジＮｏ．１〜Ｎｏ．５のインク室の検知部位内壁面を構成する材料と同じ材質からなる平面板の表面に８．５μＬのインク滴を載せ、シリンジ針を刺したままインク滴を８．５μＬ／ｓeｃの速度で５秒間拡張させ、拡張を始めてから２．０〜２．９秒の間に０．１秒間隔で測定された１０点の接触角の平均値を算出し、前進接触角を得た。また、前進接触角測定後、シリンジ針を刺したままの拡張したインク滴から８．５μＬ／ｓeｃの速度で収縮させ、収縮を始めてから２．０〜２．９秒の間に０．１秒間隔で測定された１０点の接触角の平均値を算出し、後退接触角を得た。なお、後退接触角及び前進接触角の測定は、協和界面科学（株）製の接触角測定機ＣＡ−Ｘ型を用いた。
【０１００】
（ｃ）残量検知試験
表２に示したような組合せとなるように、インクカートリッジＮｏ．１〜Ｎｏ．５にインク１〜４充填した。インクの充填されたインクカートリッジをインクジェット記録装置搭載デジタル複合機（ブラザー工業（株）製；ＤＣＰ−１１０Ｃ）に装着したのち、連続印字を行い、残量検知時にカートリッジ内に残っているインク量を測定することにより行った。ここで、残量検知時にカートリッジ内のインク残量が３．０±０．６ｇであれば、残量検知が正確に行われる。
残量検知試験評価
○…残量検知が正確に行われた（インク残量が２．４ｇ以上３．６ｇ以下）
×…残量検知が正確に行われなかった（インク残量が２．４ｇ未満３．６ｇを超える）
【０１０１】
【表２】
2007230017.tif 000004
【０１０２】
表２から解るように、インク対し後退接触角が２０°以上且つ前進接触角が５０°以上の材料からなるインク室の検知部位内壁面を備えたインクカートリッジを有する実施例１〜４のインクジェット記録装置では、インク残量検知が正確に行われた。一方、インク対し後退接触角が２０℃未満で前進接触角が５０°未満の材料からなるインク室の検知部位内壁面を備えたインクカートリッジを有する比較例１〜５のインクジェット記録装置では、インク残量検知が正確に行われなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明のインクジェット記録装置は、透光性であるか非透光性であるかによらず、カートリッジ、例えばインクカートリッジの液室、例えばインク室内に貯留された液体残量、例えばインク残量を、光学的に検知する機構により正確に検知することができ、従って、未然に出力画像の乱れ、出力データの欠如を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】後退接触角θa及び前進接触角θbの測定方法を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成図である。
【図３】図２に描かれたインクカートリッジを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は底面図である。
【図４】図２に描かれたインクカートリッジを下方から見た斜視図である。
【図５】図３（ｂ）のIV-IV線断面図である。
【図６】図５に描かれたインク供給弁の断面図であり、（ａ）は閉弁した状態の図、（ｂ）は開弁した状態の図である。
【図７】図６に描かれた弁体の斜視図である。
【図８】図５のVII-VII線断面図である。
【図９】図２に描かれたインクカートリッジ着脱時における装着状態判定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０５】
１００  カートリッジ部材
２００  インク滴
３００  シリンジ針
１  インクジェット記録装置
３  インクカートリッジ
４  ホルダ
８  制御装置
１３  大気導入管
１４  センサ
１４ａ  発光部
１４ｂ  受光部
２０  カートリッジ本体
２４  キャップ
６０  遮光板
６６  凸部
８０  装着状態判定部
【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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