液体容器
【課題】空気通路を通じて液体収容部に空気を取り入れる液体容器に検出部材を設けた場合に、検出部材の表面に気泡が付着することを抑制可能な技術の提供を目的とする。
【解決手段】内部に液体を収容する液体収容部内に検出部材が設けられた液体容器において、液体容器の外部から空気通路を通じて取り入れた空気を液体収容部内に供給する空気口を、検出部材よりも上方に設けることとする。こうすれば、検出部材よりも上方で気泡が発生するので、検出部材への気泡の付着を抑制することが可能となる。
【解決手段】内部に液体を収容する液体収容部内に検出部材が設けられた液体容器において、液体容器の外部から空気通路を通じて取り入れた空気を液体収容部内に供給する空気口を、検出部材よりも上方に設けることとする。こうすれば、検出部材よりも上方で気泡が発生するので、検出部材への気泡の付着を抑制することが可能となる。
【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、内部に液体を収容可能な液体容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるインクジェットプリンターなどのように、噴射ノズルからインクなどの液体を噴射する液体噴射装置には、液体の供給源として、内部に液体を収容したインクカートリッジなどの液体容器が搭載される。液体容器は、液体噴射装置に対して着脱可能に搭載されており、内部の液体が無くなると、新しい液体容器に交換することが可能である。
【０００３】
また、液体容器の液体収容部と大気開放口とが空気通路で接続され、空気通路の途中に大気開放口からの液体の漏出を防ぐための空気室が設けられ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、空気室からの空気通路が液体収容部の底部付近に接続されており、液体収容部内の液体が消費されると、空気通路を通じて液体収容部の底部付近から空気が取り入れられる。
【０００４】
また、液体容器の交換時期（液体収容部の液体が無くなった時期）を使用者に知らせる目的で、以下のように液体の残量を検出する技術が提案されている。すなわち、液体収容部の底部にプリズムを設けておき、発光素子からプリズムに光を入射して、反射した光を受光素子で検出する。プリズムの表面が液体から露出していない状態（液体収容部に液体が残っている状態）では光が戻ってこないので受光素子で検出されないが、プリズムが液体から露出すると、プリズムで反射した光が受光素子で検出される。従って、発光素子からの光が受光素子で検出されたか否かによって液体収容部内の液体の残量を検出することができる（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかし、特許文献１の液体容器のように液体収容部の底部付近から空気が取り入れられる液体容器では、液体収容部にプリズムを設けた場合にプリズムの表面に気泡が付着することがあるという問題があった。また、プリズムを設ける場合に限らず、液体と接触する表面の状態から液体の残量を検出する検出部材を液体収容部の底部に設ける場合にも同様の問題が起こり得る。このように気泡が付着した状態の検出部材を用いて液体収容部内の液体の残量を検出する場合、液体の残量を誤検出してしまうことがあるという問題があった。
【０００７】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、空気通路を通じて液体収容部に空気を取り入れる液体容器に検出部材を設けた場合に、検出部材の表面に気泡が付着することを抑制可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
液体消費装置に着脱可能に装着される液体容器であって、
前記液体消費装置に供給する液体を内部に収容可能な液体収容部と、
前記液体容器の外部から空気通路を通じて取り入れた空気を該液体収容部内に供給する空気口と、
前記液体収容部内に設けられて、外部からの入力に対する応答が該液体収容部内の液体の状態によって変化する検出部材と
を備え、
前記液体収容部内には、該液体収容部内の液体の消費が開始される前において、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空気口の上方の位置まで液体が満たされており、
前記空気口は、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検出部材の位置よりも上方に設けられていることを要旨とする。
【０００９】
このような本発明の液体容器においては、液体容器が液体消費装置に装着されて、液体収容部内の液体が液体消費装置に供給されることに伴い、液体容器の外部から空気通路を通じて液体収容部内に空気が取り入れられる。このとき空気の取入れ口となる空気口が、液体収容部内の検出部材よりも上方に設けられている。
【００１０】
液体の消費が開始される前において、液体収容部内には空気口の上方の位置まで液体が満たされているので、液体収容部内に空気が取り入れられることに伴って空気口から気泡が発生する。しかし、その気泡は検出部材よりも上方で発生するので、検出部材に気泡が付着することを回避することができる。その結果、検出部材を用いて液体の残量を検出する場合に、気泡の影響で液体の残量を誤検出してしまうことを回避することが可能となる。
【００１１】
また、上述した本発明の液体容器においては、液体容器を液体消費装置に装着した状態での液体収容部の上方側の面に近接する位置に空気口を設けることとしてもよい。
【００１２】
このように空気口を設けると、液体消費装置への液体の供給に伴い液体収容部内の液体の液面が降下していく過程で、空気口を早期に液面から露出させることができる。こうして液面から露出した後は空気口から気泡が発生しなくなるので、早期に気泡の発生が無くなることで、検出部材への気泡の付着を更に抑制することができ、その結果として液体残量の誤検出を更に抑制することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明の液体容器においては、空気通路の少なくとも一部に空気通路が蛇行する部分を設けることとしてもよい。こうすれば、液体収容部内と液体容器の外部との間の距離を長くとることができるので、液体収容部内と液体容器の外部と間の水蒸気圧の勾配を緩やかにすることができる。その結果、液体収容部内の液体の水分が空気通路から外部に蒸発することを抑制することが可能となる。
【００１４】
また、上述した本発明の液体容器においては、液体収容部から空気通路に流入した液体を貯留する目的で、空気通路の途中に部屋を設けることとしてもよい。
【００１５】
こうすれば、外部の温度変化によって液体収容部内の空気が膨張したり、あるいは液体容器の姿勢が変化したりするなどして、液体収容部から液体容器の外部に向けてインクが逆流した場合に、空気通路の途中の部屋に液体を貯留して外部に液体が漏れることを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】本実施例の第２インク室の取入口の位置によって、プリズムの反射面に気泡が付着することが抑制される理由を示した説明図である。
【図６】変形例のインクカートリッジに取入口が設けられる位置を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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：
Ｄ．変形例：
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、本実施例では、印刷領域外に検出部２００を設ける実施形態について説明するが、印字中にキャリッジ２０の無駄な移動が発生するのを防止するために、印刷領域内に検出部２００を設けることとしてもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
本体ケース１０２の一方の側（第１フィルム１０３側）には凹部が設けられており、この凹部は、縦横に設けられた複数のリブによって複数の領域に区切られている。そして、本体ケース１０２の一方の側を第１フィルム１０３で封止することにより、インクカートリッジ１００内に複数の小部屋が形成される。また、本体ケース１０２の他方の側（第２フィルム１０４側）には複数の溝が設けられており、この他方の側を第２フィルム１５２で封止することによって、本体ケース１０２の一方の側の複数の小部屋同士を接続する通路が形成される。尚、インクカートリッジ１００の内部構造の詳細については、後ほど別図を用いて説明する。
【００２５】
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ためのインク供給口１０５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が設けられている。
【００２６】
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。尚、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（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。
【００２７】
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リブによって大きく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第１インク室１２０が設けられており、右側下半分の領域には第２インク室１３０が設けられている。これら第１インク室１２０と第２インク室１３０とは、連絡通路１３４によって接続されている。また、第１インク室１２０と第２インク室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。第２インク室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。
【００２８】
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、第１インク室１２０から、第２インク室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。
【００２９】
尚、本実施例のインクカートリッジ１００の第２インク室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（検出部材）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インクカートリッジ１００の底面側からプリズム１３２に入射する。
【００３０】
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裏側で通路によって第１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から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）によって大気開放口１０６に接続されている。このような空気室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、第１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。
【００３１】
また、図３（ｂ）に示されるように、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。通気性のフィルムには、気体は透過させるが、液体を透過させない素材（例えば、「ゴアテックス」（登録商標））が用いられる。さらに、フィルム室１６２よりも上流側の位置には、空気通路１６０が何度も蛇行する部分が設けられている。このような部分を設けて大気開放口１０６から第１インク室１２０（および第２インク室１３０）までの距離を長くとることで、インクカートリッジ１００内のインクの水分が蒸発することを抑制している。
【００３２】
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。
【００３３】
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。装着状態では、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、底面１３２ｃに対してなす角が等しい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。
【００３４】
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が設けられた第２インク室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、第２インク室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、少なくとも第２インク室１３０内には所定量以上のインクが残っていると判断する。
【００３５】
一方、第２インク室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、第２インク室１３０内のインクが所定量よりも減少し、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ると、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、第２インク室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。
【００３６】
ここで、以上のようにプリズムを用いてインクの残量を検出するインクカートリッジでは、プリズムの反射面に気泡が付着することでインクの残量を誤検出してしまうことがある。すなわち、実際にはインクが無くなってプリズムの反射面が空気と接しているにもかかわらず、反射面に付着した気泡の影響でプリズムに入射した光が乱反射してしまい、光が受光部で検出されなくなってインクがあると判断されてしまうことがある。これに対して、本実施例のインクカートリッジ１００では、第１インク室１２０から第２インク室１３０への連絡通路１３４の入り口（取入口１３４ｉ）を次のような位置に設けているので、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂに気泡が付着することを抑制できる。
【００３７】
図５は、本実施例の第２インク室１３０の取入口１３４ｉの位置によって、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂに気泡が付着することが抑制される理由を示した説明図である。尚、図５（ａ）には、本実施例のインクカートリッジ１００が示されており、図５（ｂ）には、第２インク室の底部付近に取入口を設けた参考例のインクカートリッジ５００が示されている。ここでは、水平面に載置したインクジェットプリンター１０に装着された状態のインクカートリッジ１００，５００が示されている。
【００３８】
図５（ａ）に示されているように、本実施例のインクカートリッジ１００では、第１インク室１２０内のインクが無くなり、第２インク室１３０内のインクが消費され始めると、大気開放口（図示せず）からインクカートリッジ１００内に導入された空気が連絡通路１３４を通じて第２インク室１３０内に取り入れられる。このとき、第２インク室１３０内には取入口１３４ｉ（空気口）の上方の位置までインクが満たされているため、空気の取り入れに伴って取入口１３４ｉから気泡が発生する。ここで、本実施例のインクカートリッジ１００では、取入口１３４ｉがプリズム１３２の位置よりも高い位置に設けられているため、プリズム１３２よりも上方の位置で気泡が発生する。
【００３９】
仮に、図５（ｂ）に示した参考例のインクカートリッジ５００のように第２インク室５３０の底部に取入口５３４ｉを設けた場合、プリズム５３２と同じ高さで気泡が発生するため、プリズム５３２の反射面に気泡が付着する。これに対して本実施例のインクカートリッジ１００では、気泡の発生箇所をプリズム１３２の上方とすることで、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂへの気泡の付着を抑制することができる。その結果、気泡の付着によってインクの残量を誤検出する事態を抑制することが可能となる。
【００４０】
Ｄ．変形例 ：
上述した実施例では、取入口１３４ｉをプリズム１３２よりも高い位置に設けるものと説明した。ここで、取入口１３４ｉを以下の位置に設けることとすれば、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂに気泡が付着することを更に抑制することが可能である。尚、以下に説明する変形例において、上述した実施例と同様の構成部分については、本実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
図６は、変形例のインクカートリッジ１００に取入口１３４ｉが設けられる位置を示した説明図である。図６は、図５と同様に水平面に載置したインクジェットプリンター１０に装着された状態のインクカートリッジ１００，５００が示されている。図６（ａ）に示されているように、変形例のインクカートリッジ１００では、第２インク室１３０の上面と近接する位置に取入口１３４ｉが設けられている。このような位置に取入口１３４ｉを設けた場合、図６（ｂ）に示されるように、第２インク室１３０に空気が取り入れられ始めてから間もなく取入口１３４ｉがインクから露出し、それ以降は取入口１３４ｉから気泡が発生しなくなる。こうして第２インク室１３０での気泡の発生量が抑制されることにより、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂへの気泡の付着による弊害を更に抑制することが可能となる。
【００４２】
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、プリズムの代わりに電極を設け、電極に外部から電圧を印加することでインクの残量を検出するインクカートリッジに対して、上述した実施例および変形例のインクカートリッジの取入口の位置を適用することとしてもよい。こうすれば、電極の表面に気泡が付着することを抑制することができるので、気泡が付着することによる弊害を抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…インクジェットプリンター、 ２０…キャリッジ、 ２４…噴射ヘッド、
６０…制御部、 １００…インクカートリッジ、 １０６…大気開放口、
１１０…空気室、 １２０…第１インク室、 １３０…第２インク室、
１３２…プリズム、 １３４…連絡通路、 １３４ｉ…取入口、
１６０…空気通路、 ２００…検出部、 ２０２…発光部、
２０４…受光部、 ５００…インクカートリッジ、 ５２０…第１インク室、
５３０…第２インク室、 ５３２…プリズム、 ５３４…連絡通路、
５３４ｉ…取入口
【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、内部に液体を収容可能な液体容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるインクジェットプリンターなどのように、噴射ノズルからインクなどの液体を噴射する液体噴射装置には、液体の供給源として、内部に液体を収容したインクカートリッジなどの液体容器が搭載される。液体容器は、液体噴射装置に対して着脱可能に搭載されており、内部の液体が無くなると、新しい液体容器に交換することが可能である。
【０００３】
また、液体容器の液体収容部と大気開放口とが空気通路で接続され、空気通路の途中に大気開放口からの液体の漏出を防ぐための空気室が設けられ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、空気室からの空気通路が液体収容部の底部付近に接続されており、液体収容部内の液体が消費されると、空気通路を通じて液体収容部の底部付近から空気が取り入れられる。
【０００４】
また、液体容器の交換時期（液体収容部の液体が無くなった時期）を使用者に知らせる目的で、以下のように液体の残量を検出する技術が提案されている。すなわち、液体収容部の底部にプリズムを設けておき、発光素子からプリズムに光を入射して、反射した光を受光素子で検出する。プリズムの表面が液体から露出していない状態（液体収容部に液体が残っている状態）では光が戻ってこないので受光素子で検出されないが、プリズムが液体から露出すると、プリズムで反射した光が受光素子で検出される。従って、発光素子からの光が受光素子で検出されたか否かによって液体収容部内の液体の残量を検出することができる（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかし、特許文献１の液体容器のように液体収容部の底部付近から空気が取り入れられる液体容器では、液体収容部にプリズムを設けた場合にプリズムの表面に気泡が付着することがあるという問題があった。また、プリズムを設ける場合に限らず、液体と接触する表面の状態から液体の残量を検出する検出部材を液体収容部の底部に設ける場合にも同様の問題が起こり得る。このように気泡が付着した状態の検出部材を用いて液体収容部内の液体の残量を検出する場合、液体の残量を誤検出してしまうことがあるという問題があった。
【０００７】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題を解決するためになされたものであり、空気通路を通じて液体収容部に空気を取り入れる液体容器に検出部材を設けた場合に、検出部材の表面に気泡が付着することを抑制可能な技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、
液体消費装置に着脱可能に装着される液体容器であって、
前記液体消費装置に供給する液体を内部に収容可能な液体収容部と、
前記液体容器の外部から空気通路を通じて取り入れた空気を該液体収容部内に供給する空気口と、
前記液体収容部内に設けられて、外部からの入力に対する応答が該液体収容部内の液体の状態によって変化する検出部材と
を備え、
前記液体収容部内には、該液体収容部内の液体の消費が開始される前において、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空気口の上方の位置まで液体が満たされており、
前記空気口は、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検出部材の位置よりも上方に設けられていることを要旨とする。
【０００９】
このような本発明の液体容器においては、液体容器が液体消費装置に装着されて、液体収容部内の液体が液体消費装置に供給されることに伴い、液体容器の外部から空気通路を通じて液体収容部内に空気が取り入れられる。このとき空気の取入れ口となる空気口が、液体収容部内の検出部材よりも上方に設けられている。
【００１０】
液体の消費が開始される前において、液体収容部内には空気口の上方の位置まで液体が満たされているので、液体収容部内に空気が取り入れられることに伴って空気口から気泡が発生する。しかし、その気泡は検出部材よりも上方で発生するので、検出部材に気泡が付着することを回避することができる。その結果、検出部材を用いて液体の残量を検出する場合に、気泡の影響で液体の残量を誤検出してしまうことを回避することが可能となる。
【００１１】
また、上述した本発明の液体容器においては、液体容器を液体消費装置に装着した状態での液体収容部の上方側の面に近接する位置に空気口を設けることとしてもよい。
【００１２】
このように空気口を設けると、液体消費装置への液体の供給に伴い液体収容部内の液体の液面が降下していく過程で、空気口を早期に液面から露出させることができる。こうして液面から露出した後は空気口から気泡が発生しなくなるので、早期に気泡の発生が無くなることで、検出部材への気泡の付着を更に抑制することができ、その結果として液体残量の誤検出を更に抑制することが可能となる。
【００１３】
また、上述した本発明の液体容器においては、空気通路の少なくとも一部に空気通路が蛇行する部分を設けることとしてもよい。こうすれば、液体収容部内と液体容器の外部との間の距離を長くとることができるので、液体収容部内と液体容器の外部と間の水蒸気圧の勾配を緩やかにすることができる。その結果、液体収容部内の液体の水分が空気通路から外部に蒸発することを抑制することが可能となる。
【００１４】
また、上述した本発明の液体容器においては、液体収容部から空気通路に流入した液体を貯留する目的で、空気通路の途中に部屋を設けることとしてもよい。
【００１５】
こうすれば、外部の温度変化によって液体収容部内の空気が膨張したり、あるいは液体容器の姿勢が変化したりするなどして、液体収容部から液体容器の外部に向けてインクが逆流した場合に、空気通路の途中の部屋に液体を貯留して外部に液体が漏れることを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】本実施例の第２インク室の取入口の位置によって、プリズムの反射面に気泡が付着することが抑制される理由を示した説明図である。
【図６】変形例のインクカートリッジに取入口が設けられる位置を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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：
Ｄ．変形例：
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、本実施例では、印刷領域外に検出部２００を設ける実施形態について説明するが、印字中にキャリッジ２０の無駄な移動が発生するのを防止するために、印刷領域内に検出部２００を設けることとしてもよい。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
本体ケース１０２の一方の側（第１フィルム１０３側）には凹部が設けられており、この凹部は、縦横に設けられた複数のリブによって複数の領域に区切られている。そして、本体ケース１０２の一方の側を第１フィルム１０３で封止することにより、インクカートリッジ１００内に複数の小部屋が形成される。また、本体ケース１０２の他方の側（第２フィルム１０４側）には複数の溝が設けられており、この他方の側を第２フィルム１５２で封止することによって、本体ケース１０２の一方の側の複数の小部屋同士を接続する通路が形成される。尚、インクカートリッジ１００の内部構造の詳細については、後ほど別図を用いて説明する。
【００２５】
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ためのインク供給口１０５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が設けられている。
【００２６】
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。尚、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（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。
【００２７】
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リブによって大きく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第１インク室１２０が設けられており、右側下半分の領域には第２インク室１３０が設けられている。これら第１インク室１２０と第２インク室１３０とは、連絡通路１３４によって接続されている。また、第１インク室１２０と第２インク室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。第２インク室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。
【００２８】
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、第１インク室１２０から、第２インク室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。
【００２９】
尚、本実施例のインクカートリッジ１００の第２インク室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（検出部材）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インクカートリッジ１００の底面側からプリズム１３２に入射する。
【００３０】
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裏側で通路によって第１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から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）によって大気開放口１０６に接続されている。このような空気室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、第１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。
【００３１】
また、図３（ｂ）に示されるように、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。通気性のフィルムには、気体は透過させるが、液体を透過させない素材（例えば、「ゴアテックス」（登録商標））が用いられる。さらに、フィルム室１６２よりも上流側の位置には、空気通路１６０が何度も蛇行する部分が設けられている。このような部分を設けて大気開放口１０６から第１インク室１２０（および第２インク室１３０）までの距離を長くとることで、インクカートリッジ１００内のインクの水分が蒸発することを抑制している。
【００３２】
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。
【００３３】
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。装着状態では、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、底面１３２ｃに対してなす角が等しい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。
【００３４】
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が設けられた第２インク室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、第２インク室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、少なくとも第２インク室１３０内には所定量以上のインクが残っていると判断する。
【００３５】
一方、第２インク室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、第２インク室１３０内のインクが所定量よりも減少し、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ると、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、第２インク室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。
【００３６】
ここで、以上のようにプリズムを用いてインクの残量を検出するインクカートリッジでは、プリズムの反射面に気泡が付着することでインクの残量を誤検出してしまうことがある。すなわち、実際にはインクが無くなってプリズムの反射面が空気と接しているにもかかわらず、反射面に付着した気泡の影響でプリズムに入射した光が乱反射してしまい、光が受光部で検出されなくなってインクがあると判断されてしまうことがある。これに対して、本実施例のインクカートリッジ１００では、第１インク室１２０から第２インク室１３０への連絡通路１３４の入り口（取入口１３４ｉ）を次のような位置に設けているので、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂに気泡が付着することを抑制できる。
【００３７】
図５は、本実施例の第２インク室１３０の取入口１３４ｉの位置によって、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂに気泡が付着することが抑制される理由を示した説明図である。尚、図５（ａ）には、本実施例のインクカートリッジ１００が示されており、図５（ｂ）には、第２インク室の底部付近に取入口を設けた参考例のインクカートリッジ５００が示されている。ここでは、水平面に載置したインクジェットプリンター１０に装着された状態のインクカートリッジ１００，５００が示されている。
【００３８】
図５（ａ）に示されているように、本実施例のインクカートリッジ１００では、第１インク室１２０内のインクが無くなり、第２インク室１３０内のインクが消費され始めると、大気開放口（図示せず）からインクカートリッジ１００内に導入された空気が連絡通路１３４を通じて第２インク室１３０内に取り入れられる。このとき、第２インク室１３０内には取入口１３４ｉ（空気口）の上方の位置までインクが満たされているため、空気の取り入れに伴って取入口１３４ｉから気泡が発生する。ここで、本実施例のインクカートリッジ１００では、取入口１３４ｉがプリズム１３２の位置よりも高い位置に設けられているため、プリズム１３２よりも上方の位置で気泡が発生する。
【００３９】
仮に、図５（ｂ）に示した参考例のインクカートリッジ５００のように第２インク室５３０の底部に取入口５３４ｉを設けた場合、プリズム５３２と同じ高さで気泡が発生するため、プリズム５３２の反射面に気泡が付着する。これに対して本実施例のインクカートリッジ１００では、気泡の発生箇所をプリズム１３２の上方とすることで、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂへの気泡の付着を抑制することができる。その結果、気泡の付着によってインクの残量を誤検出する事態を抑制することが可能となる。
【００４０】
Ｄ．変形例 ：
上述した実施例では、取入口１３４ｉをプリズム１３２よりも高い位置に設けるものと説明した。ここで、取入口１３４ｉを以下の位置に設けることとすれば、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂに気泡が付着することを更に抑制することが可能である。尚、以下に説明する変形例において、上述した実施例と同様の構成部分については、本実施例と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
図６は、変形例のインクカートリッジ１００に取入口１３４ｉが設けられる位置を示した説明図である。図６は、図５と同様に水平面に載置したインクジェットプリンター１０に装着された状態のインクカートリッジ１００，５００が示されている。図６（ａ）に示されているように、変形例のインクカートリッジ１００では、第２インク室１３０の上面と近接する位置に取入口１３４ｉが設けられている。このような位置に取入口１３４ｉを設けた場合、図６（ｂ）に示されるように、第２インク室１３０に空気が取り入れられ始めてから間もなく取入口１３４ｉがインクから露出し、それ以降は取入口１３４ｉから気泡が発生しなくなる。こうして第２インク室１３０での気泡の発生量が抑制されることにより、プリズム１３２の反射面１３２ａ，１３２ｂへの気泡の付着による弊害を更に抑制することが可能となる。
【００４２】
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、プリズムの代わりに電極を設け、電極に外部から電圧を印加することでインクの残量を検出するインクカートリッジに対して、上述した実施例および変形例のインクカートリッジの取入口の位置を適用することとしてもよい。こうすれば、電極の表面に気泡が付着することを抑制することができるので、気泡が付着することによる弊害を抑制することが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…インクジェットプリンター、 ２０…キャリッジ、 ２４…噴射ヘッド、
６０…制御部、 １００…インクカートリッジ、 １０６…大気開放口、
１１０…空気室、 １２０…第１インク室、 １３０…第２インク室、
１３２…プリズム、 １３４…連絡通路、 １３４ｉ…取入口、
１６０…空気通路、 ２００…検出部、 ２０２…発光部、
２０４…受光部、 ５００…インクカートリッジ、 ５２０…第１インク室、
５３０…第２インク室、 ５３２…プリズム、 ５３４…連絡通路、
５３４ｉ…取入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体消費装置に着脱可能に装着される液体容器であって、
前記液体消費装置に供給する液体を内部に収容可能な液体収容部と、
前記液体容器の外部から空気通路を通じて取り入れた空気を該液体収容部内に供給する空気口と、
前記液体収容部内に設けられて、外部からの入力に対する応答が該液体収容部内の液体の状態によって変化する検出部材と
を備え、
前記液体収容部内には、該液体収容部内の液体の消費が開始される前において、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空気口の上方の位置まで液体が満たされており、
前記空気口は、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検出部材の位置よりも上方に設けられている液体容器。
【請求項２】
前記空気口は、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液体収容部の上方側の面に近接する位置に設けられている請求項１に記載の液体容器。
【請求項３】
前記空気通路には、少なくとも一部に該空気通路が蛇行する部分が設けられている請求項１または請求項２に記載の液体容器。
【請求項４】
前記空気通路の途中には、前記液体収容部から該空気通路に流入した液体を貯留可能な部屋が設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の液体容器。
【請求項１】
液体消費装置に着脱可能に装着される液体容器であって、
前記液体消費装置に供給する液体を内部に収容可能な液体収容部と、
前記液体容器の外部から空気通路を通じて取り入れた空気を該液体収容部内に供給する空気口と、
前記液体収容部内に設けられて、外部からの入力に対する応答が該液体収容部内の液体の状態によって変化する検出部材と
を備え、
前記液体収容部内には、該液体収容部内の液体の消費が開始される前において、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空気口の上方の位置まで液体が満たされており、
前記空気口は、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検出部材の位置よりも上方に設けられている液体容器。
【請求項２】
前記空気口は、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液体収容部の上方側の面に近接する位置に設けられている請求項１に記載の液体容器。
【請求項３】
前記空気通路には、少なくとも一部に該空気通路が蛇行する部分が設けられている請求項１または請求項２に記載の液体容器。
【請求項４】
前記空気通路の途中には、前記液体収容部から該空気通路に流入した液体を貯留可能な部屋が設けられている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の液体容器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−４３３５５（Ｐ２０１３−４３３５５Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２２５１（Ｐ２０１１−１８２２５１）
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２４日（２０１１．８．２４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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