JP5920019B2 - カートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、インク等の液体を収容するカートリッジに関する。

印刷装置に脱着可能なカートリッジにおいて、インク等の液体が収容される液体室と、印刷装置に液体を供給する液体供給口と、印刷装置への液体の供給に伴って外部から液体室に大気を導入する大気導入部と、光学的に液体室のインクの残量を検出するための液体検出部等を備えたカートリッジがある。このようなカートリッジでは、液体検出部によって液体室の液体の残量を正確に検出する必要があり、特に、大気の導入に伴うインク中の気泡による誤検出の低減が求められている。

そこで、液体残量を正確に検出するためのカートリッジの構成として、例えば、大気導入部と液体検出部との間の領域に区画壁を設け、当該区画壁によって気泡を捕獲し、大気の導入に伴って発生する気泡が液体検出部側の区画に侵入しないように抑制する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、液体検出部の近傍に液体と気泡とが通過可能な多孔質材料からなるフィルターを備え、フィルターを通過した細かい気泡が纏まって大きな気泡を形成させる構成が知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、液体検出部の近傍にインク流路を備え、当該インク流路において気泡を押し潰してより大きな気泡を形成させる構成が知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５−３４２９９２号公報 特開２００４−１７５９９号公報 特開２００３−２３７０９６号公報

しかしながら、例えば、特許文献１に記載のカートリッジでは、液体検出部が設けられた区画と気泡を捕獲する区画とが開口を介して連通しているため、液体検出部が設けられた区画への気泡の侵入を完全に防ぐことは不可能である。特に、カートリッジが印刷装置のキャリッジに搭載されて往復移動したり、印刷装置に外部振動が加えられたりすることなどによって、カートリッジに振動が加えられる場合がある。このような場合に、液体検出部が設けられた区画内に、開口を介して気泡が侵入してきたり、当該区画内のインクと大気とが混ざり合って気泡が発生したりする可能性が高い。そうすると、液体検出部に細かな気泡が付着し、誤検出を招くおそれがある。また、特許文献２及び３のカートリッジでは、細かな気泡同士を合体させて大きな気泡を形成することにより、液体検出部の検出精度を向上させることができるが、近年の印刷スピードの上昇に伴い、インクを高速で供給する場合には、単位時間あたりのインク供給量が増大し、大きな気泡を形成するまでの時間を見込めず、液体検出部に細かい気泡が付着した状態での残量検出となるため、液体の残量を正確に検出することができない、という課題があった。

本発明は、上述の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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかるカートリッジは、印刷装置に供給する液体を収容するカートリッジであって、容器本体部材によって構成された内壁と、前記容器本体部材に接合された可撓性のシート部材と、によって形成された液体室と、前記液体室内に、表面が前記シート部材と接触して配置された受圧板と、前記受圧板を、前記液体室の内部空間を拡大する方向に付勢する第１の付勢部材と、前記液体室に収容された液体を前記印刷装置へ供給する液体供給口と、外部の空気を前記液体室に取り込むための空気導入口と、弁体と、前記弁体を、前記空気導入口を閉じる方向に付勢する第２の付勢部材と、を有し、前記空気導入口を開閉することで、前記液体室への空気の導入を調整する弁機構と、前記液体室の内部に設けられ、光学的に液体を検出するための液体検出部と、を備え、前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記カートリッジを前記カートリッジの複数の外面のうち最も面積の大きい最大外面に対して垂直な方向にみた場合、前記空気導入口は、前記最大外面の上下方向の中心よりも前記最大外面の上端に近い位置、かつ、前記最大外面の左右方向の中心よりも前記最大外面の左端または右端のうち一方の端に近い位置に設けられ、前記液体検出部は、前記最大外面の上下方向の中心よりも前記最大外面の下端に近い位置、かつ、前記最大外面の左右方向の中心よりも前記最大外面の前記一方の端の反対側の他方の端に近い位置に設けられる。

この構成によれば、最大外面に対して垂直な方向にみて、例えば、空気導入口を最大外面の左端かつ上端に対応する位置に設けた場合、液体検出部は、最大外面の右端かつ下端に対応する位置に設けられる。すなわち、空気導入口に対してほぼ対角となる位置に液体検出部が配置される。空気導入口と液体検出部とをほぼ対角となる位置に設けることにより、空気導入口から液体検出部までの距離を長くとることができる。これにより、空気が導入された際に、空気導入口付近で発生した細かい気泡が、液体検出部まで到達しにくい。これにより、液体検出部への細かい気泡の付着を抑制できる。また、細かい気泡を、液体検出部に到着する前に、揺動する受圧板の裏面側で押しつぶすことにより大きな気泡に変化させやすい。そして、液体検出部に対して、細かい気泡を付着させるよりも大きな気泡を付着させる方が、光の散乱が発生しにくくなるので、誤検出を低減させることができる。さらに、高速印刷にも対応することができる。なお、最大外面に対して垂直な方向にみて、空気導入口を最大外面の右端かつ上端に対応する位置に設けた場合には、液体検出部を、最大外面の左端かつ下端に対応する位置に設ければ良い。

［適用例２］上記適用例にかかるカートリッジの前記弁機構は、さらに、一方の端部が前記受圧板の裏面と接触可能とされ、他方の端部に前記弁体が設けられたレバー部材を有し、前記受圧板の動きによって伝達される前記レバー部材の移動に伴って前記空気導入口が開閉され、前記受圧板は、さらに、前記受圧板の裏面側に突出したリムを有し、前記最大外面に対して垂直な方向にみた場合、前記リムは、前記受圧板の外周のうち、少なくとも前記レバー部材と重なる部分以外の部分に設けられる。

この構成によれば、受圧板の裏面側に突出したリムによって、受圧板から内壁方向への気泡の移動が規制される。これにより、受圧板の外周と液体室の内壁との隙間への気泡の回り込みを低減することができる。さらに、リムがレバー部材と重なる部分には設けられていないため、空気導入時に発生する気泡がこの部分から受圧板の裏面側により積極的に誘導される。これにより、効率よく大きな気泡を形成することができる。

［適用例３］上記適用例にかかるカートリッジでは、前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記最大外面に対して垂直な方向に前記液体室をみた場合、前記内壁は、前記液体室の一方の端側の前記空気導入部よりも下側の位置から前記液体検出部へ向けて下降し、前記液体検出部の手前の位置に終点を有する第１の壁と、前記液体室の他方の端側の前記液体検出部よりも上側の位置から、前記液体検出部へ向けて下降し、前記液体検出部の手前の位置に終点を有する第２の壁と、前記液体検出部の上側以外を覆うように設けられた区画壁と、を有し、前記液体検出部が前記第１の壁及び第２の壁の終点よりも下側に設けられる。

この構成によれば、受圧板の外周と液体室の内壁との隙間に入り込んだ細かい気泡は、液体の流動に伴って第１の壁を通じて液体検出部の方へ誘導される。この細かい気泡は、第１の壁の終点に至っても、浮力によって液体検出部の方へは下降しづらく、受圧板の外周に沿って第２の壁の終点の方へ移動し、第１の壁とは逆の傾きを持つ第２の壁に沿って上昇しながら他方の端側に誘導される。仮に、他方の端側に誘導された気泡が再度液体検出部の方へ戻っても、浮力によって検出部の方へは下降しづらく、受圧板の外周に沿って第１の壁の方へ移動するか、第２の壁に沿って他方の端側に戻ってくる。このような移動を繰り返すうちに、受圧板の裏側で大きくなった気泡と合流してさらに大きな気泡へと変化する。よって、液体検出部には細かい気泡が付着しにくく、誤検出を低減できる。

［適用例４］上記適用例にかかるカートリッジでは、前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記最大外面に対して垂直な方向にみた場合、前記第１の壁の終点よりも、前記第２の壁の終点の方が、上側に位置する。

この構成によれば、液体室の内壁のうち前記受圧板の裏面と対向する内壁に、受圧板の裏面が接近したときに、シート部材によって、第１の壁の終点と第２の壁の終点との間に、液体検出部の上部を閉鎖する壁が形成される。第１の壁の終点よりも、前記第２の壁の終点の方が、上側に位置することで、シート部材によって形成された壁の傾きが、第１の壁の傾斜とは逆の傾きを持つので、さらに効率よく容易に気泡を第２の壁側に誘導することができる。これにより、液体検出部には細かい気泡が付着しにくく、誤検出を低減できる。

［適用例５］上記適用例にかかるカートリッジでは、前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記最大外面に対して垂直な方向にみた場合、前記第１の壁の傾きよりも、前記第１の壁の終点と前記第２の壁の終点とを繋ぐ線の傾きの方が大きい。

この構成によれば、シート部材によって形成された壁の傾きが、第１の壁の傾斜とは逆の傾き、かつ、より大きな傾きを持つので、気泡が第２の壁側に誘導され易い。これにより、さらに液体検出部には細かい気泡が付着しにくくなり、誤検出を低減することができる。

［適用例６］上記適用例にかかるカートリッジの前記リムは、前記第２の壁と対向する部分の一部に設けられていない。

この構成によれば、リムが設けられていない部分から受圧板の裏面側で押しつぶされて大きくなった気泡を第２の壁側へ容易に誘導させることができる。また、これにより、リムが設けられていない部分から誘導された気泡と第１の壁から第２の壁側に誘導された気泡とを合流させ易くなり、さらに大きな気泡を形成することができる。

［適用例７］上記適用例にかかるカートリッジでは、前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記最大外面に対して垂直な方向にみた場合、前記内壁のうち、前記受圧板の裏面と対向する第３の壁の、前記他方の端に近い位置には、前記受圧板の裏面が前記第３の壁側に接近したときに、前記受圧板の回動支点となる凸部が設けられる。

この構成によれば、受圧板が第３の壁側に移動した場合、受圧板の裏面が、凸部の頂部に当接するため、液体室の内壁と完全には接しない。すなわち、受圧板の裏面と対向する内壁と受圧板の裏面と間に隙間が形成されるため、気泡が受圧板の裏面から受圧板の外周の外側へ追い出されにくい。これにより、液体室の液体の残量が少なくなっても受圧板の裏面側において大きな気泡を形成することができる。

液体噴射システムの構成を示す斜視図。 インクカートリッジの構成を示す外観斜視図。 インクカートリッジの構成を示す分解斜視図。 インクカートリッジの構成を示す断面図。 インクカートリッジの一部を拡大した模式図。 インクカートリッジの動作を示す模式図。 インクカートリッジの動作を示す模式図。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせて示している場合がある。

［液体噴射システムの構成］
まず、液体噴射システムの構成について説明する。図１は、液体噴射システムの構成を示す斜視図である。なお、図１には、理解を容易にするため、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示している。これ以降に示す図についても必要に応じて互いに直交するＸＹＺ軸を付している。

液体噴射システム５は、印刷装置１と当該印刷装置１に供給する液体としてのインクを収容するカートリッジとしてのインクカートリッジ（図示せず）とを備えている。この印刷装置１は、個人向けのインクジェットプリンターであり、副走査送り機構と、主走査送り機構と、ヘッド駆動機構を有している。副走査送り機構は、図示しない紙送りモーターを動力とする紙送りローラー１１２を用いて印刷用紙Ｐを副走査方向に搬送する。主走査送り機構は、キャリッジモーター１１４の動力を用いて、駆動ベルト１１６に接続されたキャリッジ１３０を主走査方向に往復動させる。印刷装置１の主走査方向はＹ軸方向であり、副走査方向はＸ軸方向である。ヘッド駆動機構は、キャリッジ１３０に備えられた印刷ヘッド１３２を駆動して液体としてのインクの吐出及びドット形成を実行する。印刷装置１は、さらに、上述した各機構を制御するための制御部１４０を備えている。制御部１４０は、フレキシブルケーブル１４２を介してキャリッジ１３０と接続されている。

キャリッジ１３０は、ホルダー１２０と、印刷ヘッド１３２とを備えている。ホルダー１２０は、複数のインクカートリッジを装着可能に構成されており、印刷ヘッド１３２の上側に配置されている。以下では、ホルダー１２０を「カートリッジ装着部１２０」とも呼ぶ。図１に示す例では、ホルダー１２０には、４つのインクカートリッジが独立に装着可能であり、例えば、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４種類のインクカートリッジが１つずつ装着される。なお、ホルダー１２０としては、これ以外の任意の複数種類のインクカートリッジを装着できるものを利用可能である。印刷ヘッド１３２の上部には、インクカートリッジから印刷ヘッド１３２にインクを供給するための液体供給管１２４が配置されている。印刷ヘッド１３２は、インクを吐出することによりインクを噴射する液体噴射部として機能する。この印刷装置１のように、利用者により交換されるインクカートリッジが、印刷ヘッド１３２のキャリッジ１３０上のカートリッジ装着部（ホルダー）１２０に装着される印刷装置１のタイプを、「オンキャリッジタイプ」と呼ぶ。

［インクカートリッジの外観構成］
次に、インクカートリッジの外観構成について説明する。図２は、インクカートリッジの構成を示す外観斜視図である。インクカートリッジ１０（以下、「カートリッジ１０」とも呼ぶ。）が印刷装置１に装着された装着状態では、Ｚ軸負方向が鉛直下方向となる。なお、装着状態では、印刷装置１は、Ｘ軸とＹ軸に平行な平面に設置されているものとする。カートリッジ１０は、外形が略直方体形状である。カートリッジ１０は、第１面１２と、第２面１３と、第３面１４と、第４面１５と、第５面１６と、第６面１７とを有する。各面１２〜１７は、カートリッジ１０の外表面を構成する。第１面１２と第２面１３とは互いに対向する。第３面１４と第４面１５とは互いに対向する。第５面１６と第６面１７とは互いに対向する。これらの外表面のうち、第５面１６と第６面１７は、面積が最も大きい最大外面である。本実施形態では、最大外面である第５面１６または第６面１７に対して垂直な方向を、Ｙ軸方向としている。

第４面１５には、レバー１０２が設けられている。レバー１０２は、ホルダー１２０の一部と係合してカートリッジ１０をホルダー１２０に対して保持するための係止部の機能を備えている。また、レバー１０２は、ホルダー１２０に対するカートリッジ１０の着脱にも利用される。このような係止部や着脱部材の機能は、レバー１０２以外の形態によっても実現可能である。また、第４面１５には、係止部及び着脱部材の機能のうち、一方のみを設けるようにしても良い。第５面１６には、外部とカートリッジ１０内部とが連通され、カートリッジ１０の外側からカートリッジ１０の内部へ空気を取り組むための外部空気導入口９０が形成されている。また、第２面１３にはカートリッジ１０内部に収容されたインクを印刷装置１へ供給する液体供給口１８が設けられている。カートリッジ１０が印刷装置１に装着される際には、液体供給口１８が液体供給管１２４に接続される。

［インクカートリッジの詳細構成］
次に、カートリッジ１０の詳細構成について説明する。図３は、インクカートリッジの構成を示す分解斜視図であり、図４は、インクカートリッジの断面図であり、図５は、インクカートリッジの一部を拡大した模式図である。図３に示すように、カートリッジ１０は、容器本体部材５１と、蓋部材５０とを備える。容器本体部材５１と蓋部材５０とによりカートリッジ１０の外表面が形成される。また、カートリッジ１０は、弁機構３００と、第１の付勢部材としてのコイルばね１９と、受圧板７０と、シート部材（フィルム部材）６０を備える。

容器本体部材５１及び蓋部材５０は、ポリプロピレン等の合成樹脂により形成されている。また、シート部材６０は、合成樹脂（例えば、ナイロンとポリプロピレンを含む材料）により形成され、可撓性を有する。

容器本体部材５１は、内壁５５を備えており、当該内壁５５によって凹形状が形成される。また、容器本体部材５１の一側面は開口している。図４に示すように、内壁５５は、第１の壁５６と、第２の壁５７と、第３の壁５８と、区画壁５９とを有する。容器本体部材５１の一側面の開口を覆うようにシート部材６０が容器本体部材５１に接合されている。これにより、インクを収容するための液体室１０１が形成される。すなわち、液体室１０１は、カートリッジ１０の内部空間を区画する内壁５５と可撓性のシート部材６０とで形成されている。そして、これにより、液体室１０１の容積を変化させることができる。シート部材６０は、液体室１０１の容積の変化に追従し易いよう、あらかじめ内壁５５の凹形状に沿って押し伸ばされた状態で容器本体部材に接合されている。シート部材６０には、通気孔９２が形成されている。これにより、カートリッジ１０は、後述する弁機構３００を介して空気（外気）が外部空気導入口９０及び通気孔９２を通って液体室１０１に流通可能に構成される。

受圧板７０は、ポリプロピレン等の合成樹脂や、ステンレスなどの金属により形成される。受圧板７０は、液体室１０１内に配置される。受圧板７０の表面７０ａは、シート部材６０と接触している。また、受圧板７０の外周には、受圧板７０の裏面７０ｂ側に突出したリム７１が、外周の一部を除いたほぼ全体に設けられている。本実施形態では、図４に示すように、平面視において、すなわち、Ｙ軸方向にみた場合、リム７１は、少なくともレバー部材４１（後述）と重なる部分７００ａ以外の外周に設けられている。また、図４に示すように、Ｙ軸方向にみた場合、受圧板７０の外周は、液体検出部としてのプリズム３４（後述）の部分を除き、液体室１０１の内壁５５（側壁）を囲む外周よりも、僅かに小さくした形状である。これにより、受圧板７０の外周と液体室１０１の内壁５５（側壁）との隙間が狭くなるため、この隙間に気泡がまわりこみにくく、受圧板７０の裏面７０ｂ側に気泡を誘導しやすくすることができる。

また、図３に簡略化して示すように、円錐台形状に巻かれたコイルばね１９が、液体室１０１内に配置されている。コイルばね１９は、容器本体部材５１の内壁５５のうちカートリッジ１０の第６面１７の裏側の第３の壁５８と、受圧板７０との間に設けられる。コイルばね１９の下底部分は、第６面１７の裏側の内壁と当接する。また、コイルばね１９の下底部分は、第３の壁５８に設けられた円形の枠内に配置される。コイルばね１９の上底部分は、受圧板７０の２つの面のうちシート部材６０と接触する表面７０ａとは反対側の裏面７０ｂに当接する。また、コイルばね１９の上底部分は、受圧板７０の裏面７０ｂの略中央部分に当接する。ここで、裏面７０ｂの略中央部分とは、受圧板７０を裏面７０ｂと平行な面に垂直投影した場合に、受圧板７０の重心が位置する部分をいう。また、「コイルばね１９が、受圧板７０の裏面７０ｂの略中央部分に当接」とは、コイルばね１９が実際に受圧板７０に当接している部分によって形成される領域（本実施例では、円領域）が裏面７０ｂの略中央部分を含む位置にあればよい。本実施形態では、コイルばね１９の下底部分が容器本体部材５１の内壁と当接するように、また、上底部分が受圧板７０の裏面７０ｂに当接するように、設けているが、上底部分と下底部分とを逆にして設けても良い。

コイルばね１９は、受圧板７０の裏面７０ｂ側から受圧板７０を付勢する。言い換えると、コイルバネ１９は、受圧板７０の裏面７０ｂ側から表面７０ａ側に、受圧板７０を押圧する。さらに言い換えると、コイルバネ１９は、受圧板７０の裏面７０ｂ側から−Ｙ軸方向に受圧板７０を付勢する。すなわち、コイルばね１９は、液体室１０１の容積を拡大する方向に受圧板７０を付勢する。コイルばね１９は、Ｙ軸方向に沿った方向である方向Ａｄ（図３）に沿って伸縮（移動）する。ここで、図４に示すように、Ｙ軸方向にみた場合、コイルばね１９の中心軸Ｓｃと、受圧板７０の重心Ｇａとが重なるようにコイルばね１９は、受圧板７０に当接している。すなわち、カートリッジ１０をコイルばね１９の伸縮方向（Ｙ軸方向）に垂直な面（Ｘ軸とＺ軸に平行な面）に垂直投影したときに、中心軸Ｓｃと重心Ｇａとは重なるように配置されている。

蓋部材５０は、シート部材６０を覆うように容器本体部材５１に取り付けられている。これにより、シート部材６０が外部から保護される。

弁機構３００は、第２の付勢部材としてのバネ部材３０と、弁体４０と、カバーバルブ２０とを備える。カバーバルブ２０は、容器本体部材５１のうち、第１面１２と第３面１４とが交差するコーナー部分に収容され、容器本体部材５１に取り付けられる。カバーバルブ２０は、例えばポリプロピレン等の合成樹脂により形成される。カバーバルブ２０は凹形状であり、開口を形成する端面２３にはシート部材６０が気密に貼り付けられている。カバーバルブ２０の凹部は大気連通室２１として機能する。大気連通室２１の底部にはカバーバルブ２０の裏側まで貫通した内部空気導入口２２が形成されている。ここで、シート部材６０の通気孔９２は、大気連通室２１に連通している。すなわち、内部空気導入口２２は、外部空気導入口９０からカートリッジ１０の内部へ取り込まれた空気を液体室１０１に取り込むものである。そして、弁機構３００が、内部空気導入口２２を開閉することで、液体室１０１への空気の導入を調整することができる。

弁機構３００は、さらに、一方の端部が受圧板７０の裏面７０ｂと接触可能とされ、他方の端部に弁体４０が設けられたレバー部材４１を有している。バネ部材３０は、内部空気導入口２２を閉じる方向（本実施形態では−Ｙ軸方向）に弁体４０を付勢している。弁体４０は、バネ部材３０によってカバーバルブ２０に押し付けられ、内部空気導入口２２を塞いでいる。レバー部材４１は、第１レバー部４４と第２レバー部４３とを備え、弁体４０が設けられた第１レバー部４４がバネ部材３０によって押し付けられて内部空気導入口２２を塞いでいる。第２レバー部４３は、受圧板７０が変位することにより受圧板７０の裏面７０ｂと接触可能に設置されている。具体的には、図４に示すように、Ｙ軸方向にみた場合、第２レバー部４３と受圧板７０とが重なる位置に配置されている。なお、受圧板７０に設けられたリム７１は、Ｙ軸方向にみた場合、レバー部材４１と重なる部分には設けられていない。レバー部材４１は、例えば、ポリプロピレン等の合成樹脂により形成しても良い。また、弁体４０は、第１レバー部４４をエラストマ等の弾性部材を用い、他の部分をポリプロピレン等の合成樹脂を用いて２色成型により形成してもよい。

図３及び図４に示すように、液体供給口１８内の液体室１０１から外部に向けてインクが流通する流路内には、フォーム（多孔質部材）１８ａが配置されている。フォーム１８ａは、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂により形成されている。フォーム１８ａは、カートリッジ１０の印刷装置１への装着状態では、液体供給管１２４に接触し、インクを印刷装置１側へ流通させる。

図３及び図４に示すように、カートリッジ１０は、プリズムユニット３２を備える。プリズムユニット３２は、液体室１０１の内部に設けられ、光学的にインクが存在するか否かを検出するための液体検出部としてのプリズム３４を有する。プリズム３４は、プリズムユニット３２の表面の一部を三角柱状に液体室１０１側に突出させることによって形成されている。プリズムユニット３２は、例えばポリプロピレン等の合成樹脂により形成された透明な部材である。プリズムユニット３２を構成する部材は、適度な光透過性を持っていれば、透明でなくても良い。また、プリズムユニット３２のうち、プリズム３４の部分とそれ以外の部分とを別の部材で構成しても良い。この場合は、プリズム３４の部分のみを、光透過性の部材で構成しても良い。プリズムユニット３２は、プリズム３４が液体室１０１内に位置するように第２面１３に取り付けられる。液体室１０１内にインクが存在するか否かは、例えば次のように検出される。印刷装置１に、発光素子と受光素子を備えた光学センサーが設けられている。発光素子から、プリズム３４に向けて光が射出される。インクがプリズム３４の周辺に存在する場合は、光はプリズム３４を透過して、液体室１０１内へ向う。一方、インクがプリズム３４の周辺に存在しない場合は、発光素子から射出された光はプリズム３４の２つの反射面によって反射され、受光素子に到達する。受光素子に光が到達したかどうかに基づいて、液体室１０１内にインクが存在するか否かを印刷装置１が検出する。

［インクカートリッジにおける各部材の配置関係］
カートリッジ１０の各部材の配置関係について説明する。まず、内部空気導入口２２とプリズムユニット３２、特にプリズム３４との配置関係について説明する。

カートリッジ１０が印刷装置１に装着された状態において、カートリッジ１０をカートリッジ１０の複数の外面（第１〜第６面１２，１３，１４，１５，１６，１７）のうち最も面積の大きい最大外面（第５面１６または第６面１７）に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）にみた場合、内部空気導入口２２は、最大外面の上下方向の中心よりも最大外面の上端に近い位置、かつ、最大外面の左右方向の中心よりも最大外面の左端または右端のうち一方の端に近い位置に設けられ、プリズム３４は、最大外面の上下方向の中心よりも最大外面の下端に近い位置、かつ、最大外面の左右方向の中心よりも最大外面の左端または右端のうち他方の端に近い位置に設けられている。

具体的には、図４に示すように、例えば、カートリッジ１０が印刷装置１に装着された状態において、カートリッジ１０を第５面１６に対して垂直な方向（＋Ｙ軸方向）にみた場合、内部空気導入口２２は、第５面１６の上下方向の中心よりも第５面１６の上端に近い位置、かつ、第５面１６の左右方向の中心よりも第５面１６の一方の端としての左端に近い位置に設けられ、プリズム３４は、第５面１６の上下方向の中心よりも第５面１６の下端に近い位置、かつ、第５面１６の左右方向の中心よりも第５面１６の他方の端としての右端に近い位置に設けられている。すなわち、内部空気導入口２２とプリズム３４とがほぼ対角となる位置に設けられている。このように内部空気導入口２２とプリズム３４とが配置されることにより、内部空気導入口２２からプリズム３４までの距離を長くとることが可能となる。

また、図４及び図５に示すように、カートリッジ１０が印刷装置１に装着された状態において、＋Ｙ軸方向にみた場合、液体室１０１の内壁５５は、一方の端としての左端側の内部空気導入部２２よりも下側の位置からプリズム３４へ向けて下降し、プリズム３４の手前の位置に終点５６ａを有する第１の壁５６と、液体室１０１の他方の端としての右端側のプリズム３４よりも上側の位置から、プリズム３４へ向けて下降し、プリズム３４の手前の位置に終点５７ａを有する第２の壁５７と、プリズム３４の上側以外を覆うように設けられた区画壁５９を有し、プリズム３４が第１及び第２の壁５６，５７の終点よりも下側に設けられている。そして、第１の壁５６の終点５６ａよりも、第２の壁５７の終点５７ａの方が、Ｚ軸方向に対して上側に位置している。さらに、第１の壁５６の第１傾きθ１よりも、第１の壁５６の終点５６ａと第２の壁５７の終点５７ａとを繋ぐ線Ｓ１の第２傾きθ２の方が大きくなるように配置されている。

また、本実施形態では、図４に示すように、Ｙ軸方向（＋Ｙ軸方向）にみた場合、レバー部材４１と重なる部分７００ａとともに第２の壁５７と対向する部分の一部分７００ｂに受圧板７０のリム７１が設けられていない。

さらには、図４に示すように、カートリッジ１０が印刷装置１に装着された状態において、Ｙ軸方向にみた場合、液体室１０１の内壁５５のうち、受圧板７０の裏面７０ｂと対向する第３の壁５８の、他方の端としての右端に近い位置には、受圧板７０の裏面７０ｂが第３の壁５８側に接近したときに、受圧板７０の回動支点となる凸部８０が設けられている。

［インクカートリッジの動作］
次に、カートリッジ１０の動作について説明する。図６及び図７はインクカートリッジの動作を示す模式図である。なお、図６と図７は、カートリッジ１０のそれぞれ異なる部位の断面を模式的に示した図である。いずれも、カートリッジ１０の内部の状態を理解やすいように説明するための模式図であり、正確な断面図ではない。

まず、カートリッジ１０が新品な状態では、液体室１０１内はインクで満たされている。この状態では、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、バネ部材３０が第１レバー部４４を内部空気導入口２２側に押すことによって、内部空気導入口２２が遮断されている。すなわち、弁体４０は閉弁状態となっている。これにより、液体室１０１は密閉状態となっている。また、液体室１０１のコイルばね１９は、シート部材６０で覆われた液体室１０１の容積を拡大する方向に、受圧板７０を付勢している。この結果、液体室１０１内の圧力は、印刷ヘッド１３２にインクを供給するのに適した適切な圧力範囲に維持される。この適切な圧力の範囲は、大気圧よりも低い圧力（負圧）である。

次いで、液体室１０１内のインクが印刷装置１に供給される。具体的には、液体室１０１内のインクが、プリズム３４の周囲に形成された検出室を経由して、液体供給口１８から印刷装置１に供給される。液体室１０１内のインクが印刷装置１に供給され、液体室１０１内のインクが消費されると液体室１０１の容積が減少していく。すなわち、コイルばね１９の付勢力に抗して、受圧板７０が第３の壁５８側に移動していく。受圧板７０が第３の壁５８側に移動するとコイルバネ１９の付勢力が大きくなり、液体室１０１の負圧は大きくなっていく。

液体室１０１のインクが消費され、さらに受圧板７０が第３の壁５８側に移動すると、図６（ｂ）に示すように、受圧板７０が第２レバー部４３（詳細には、突起４３ａ）を第３の壁５８側に押す。これにより、バネ部材３０の付勢力に抗して第１レバー部４４が内部空気導入口２２から離れるように変位し、内部空気導入口２２が一時的に連通状態となる。すなわち、弁体４０が開弁状態となる。内部空気導入口２２が連通状態となると、外部の空気が、外部空気導入口９０から通気孔９２及び内部空気導入口２２を通って液体室１０１に導入される。

また、図７（ｂ）に示すように、受圧板７０が第３の壁５８付近まで下がり、受圧板７０の裏面７０ｂが第３の壁５８面に形成された凸部８０に当接すると、受圧板７０の一方端が凸部８０を回動支点として押し下がっていく。本実施形態では、受圧板７０の第３面１４側の端部が押し下がっていく。また、第３面１４側には弁機構３００が配置されているため、受圧板７０が第３の壁５８付近まで下がったときに、確実に第２レバー部４３を押すことができる。また、凸部８０によって受圧板７０の移動が規制されるため、受圧板７０の裏面７０ｂと第３の壁５８との間に隙間が形成される。本実施形態では、第４面１５側の隙間の方が、第３面１４側の隙間よりも大きくなっている。

次いで、液体室１０１に空気が導入されると、空気が導入された分だけ液体室１０１の容積が大きくなる。同時に、液体室１０１内の負圧は少し小さくなる（大気圧に近づく）。そして、図６（ｃ）に示すように、液体室１０１にある程度の空気が導入されると、受圧板７０が第２レバー部４３から離れる。受圧板７０が第２レバー部４３から離れると弁体４０が閉弁状態となる。これにより、内部空気導入口２２を介した液体室１０１内への空気の導入が停止される。このように、液体室１０１のインクの消費に伴って、液体室１０１内の負圧が大きくなると一時的に弁体４０が開弁状態になることで液体室１０１内の圧力を適切な圧力範囲に維持することが可能となる。

以降、液体室１０１のインクの消費に伴い、受圧板７０が第３の壁５８に近づく方向への移動及び第３の壁５８から遠ざかる方向への移動を繰り返す。そして、受圧板７０の移動に連動して弁体４０が開弁または閉弁状態となり、液体室１０１への空気の導入が調整される。

以上、上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）内部空気導入口２２は、第５面１６の上下方向の中心よりも第５面１６の上端に近い位置、かつ、第５面１６の左右方向の中心よりも第５面１６の左端に近い位置に設けられ、プリズム３４は、第５面１６の上下方向の中心よりも第５面１６の下端に近い位置、かつ、第５面１６の左右方向の中心よりも第５面１６右端に近い位置に設けられた。すなわち、内部空気導入口２２とプリズム３４とがほぼ対角となる位置に設けられた。このように内部空気導入口２２とプリズム３４とが配置されることにより、内部空気導入口２２からプリズム３４までの距離を長くとることが可能となる。これにより、内部空気導入口２２から空気が導入された際に生成されたインク中の気泡が、プリズム３４まで到達しにくくなり、プリズム３４に対する気泡の付着による誤検出を低減することができる。また、内部空気導入口２２から空気が導入された際に生成された細かい気泡は、インクの流動とともにプリズム３４の方向に移動する。一方、液体室１０１のインクの消費に伴い、受圧板７０が第３の壁５８に近づく方向への移動及び第３の壁５８から遠ざかる方向への移動を繰り返す。そして、受圧板７０の移動（揺動）により、細かい気泡が押しつぶされ、細かい気泡同士が合体して大きな気泡が形成される。従って、最終的にプリズム３４に対して大きな気泡が付着することになるが、プリズム３４に対して細かい気泡を付着させるよりも大きな気泡を付着させる方が、光の散乱が発生しにくくなるので、誤検出を低減させることができる。

（２）受圧板７０の裏面７０ｂには凸状のリム７１が形成された。当該リム７１により、内壁５５方向への気泡の移動が規制され、受圧板７０の移動（揺動）により、移動が規制された細かい気泡を容易に大きな気泡へと形成することができる。また、受圧板７０の外周と液体室１０１の内壁５５との隙間への気泡の回り込みを低減することができる。さらに、平面視において、リム７１がレバー部材４１と重なる部分７００ａには設けられていないため、この部分から気泡を受圧板７０の裏面７０ｂ側に容易に誘導させることができる。そして、受圧板７０の移動（揺動）により、効率よく大きな気泡を形成することができる。

（３）第１の壁５６の終点５６ａ及び第２の壁５７の終点５７ａよりも下方にプリズム３４が設けられるため、受圧板７０の外周と液体室１０１の内壁５５との隙間に入り込んだ細かい気泡は、インクの流動に伴って第１の壁５６を通じてプリズム３４の方へ誘導される。誘導された気泡は、第１の壁５６の終点５６ａに至っても、浮力によってプリズム３４の方へは下降しづらく、受圧板７０の外周に沿って第２の壁５７の終点５７ａの方へ移動し、第１の壁５６とは逆の傾きを持つ第２の壁５７に沿って上昇しながら右端部側に誘導される（図４参照）。仮に、右端部側に誘導された気泡が再度プリズム３４の方へ戻っても、浮力によってプリズム３４の方へは下降しづらく、受圧板７０の外周に沿って第１の壁５６の方へ移動するか、第２の壁５７に沿って右端部側に戻ってくる。このような移動を繰り返すうちに、受圧板７０の移動（揺動）によって大きく形成された気泡と合流してさらに大きな気泡へと変化させることができる。これにより、プリズム３４には細かい気泡が付着しにくく、誤検出を低減できる。

（４）また、液体室１０１の内壁５５のうち受圧板７０の裏面７０ｂと対向する第３の壁５８に、受圧板７０の裏面７０ｂが接近したときに、シート部材６０によって、第１の壁５６の終点５６ａと第２の壁５７の終点５７ａとの間に、プリズム３４の上部を閉鎖する壁が形成される。そして、第１の壁５６の終点５６ａよりも第２の壁５７の終点５７ａの方が上側に位置しているため、シート部材６０によって形成された壁の傾きが、第１の壁５６の第１の傾きθ１とは逆の傾きを持つので、さらに効率よく容易に気泡を第２の壁５７側に誘導させることができる。これにより、プリズム３４には細かい気泡が付着しにくく、誤検出を低減できる。

（５）さらに、シート部材６０によって形成された壁の第２の傾きθ２が、第１の壁５６の傾斜とは逆の傾き、かつ、より大きな傾きを持つので、気泡が第２の壁５７側に誘導され易い。これにより、さらにプリズム３４には細かい気泡が付着しにくくさせ、誤検出を低減することができる。

（６）さらに、第２の壁５７と対向する部分の一部分７００ｂにリム７１が設けられていない。従って、一部分７００ｂから受圧板７０の裏面７０ｂ側で押しつぶされて大きくなった気泡が第２の壁５７側に容易に誘導され、大きくなった気泡と第１の壁５６側から第２の壁５７側に誘導された小さな気泡とを第２の壁５７の部分で合流させ易くさせ、容易に大きな気泡を形成することができる。

（７）第３の壁５８の面に凸部８０を設けた。これにより、受圧板７０が第３の壁５８側に移動した場合、受圧板７０の裏面７０ｂが、液体室１０１の第３の壁５８と完全には接しない。すなわち、受圧板７０の裏面７０ｂと対向する第３の壁５８と受圧板７０の裏面７０ｂと間に隙間が形成されるため、気泡が受圧板７０の裏面７０ｂから受圧板７０の外周の外側へ追い出されにくい。これにより、液体室１０１の液体の残量が少なくなっても受圧板７０の裏面７０ｂ側において大きな気泡を形成することができる。

以上の実施形態では、図４のように、＋Ｙ方向にみた場合、内部空気導入口２２は、最大外面である第５面１６の左上端に近い位置に設けられ、プリズム３４は、第５面１６の右下端に近い位置に設けられた。しかし、左右の関係を逆にしても良い。すなわち、内部空気導入口２２は、最大外面である第５面１６の右上端に近い位置に設けられ、プリズム３４は、第５面１６の左下端に近い位置に設けられても良い。

本発明は、インクジェットプリンター及びそのインクカートリッジに限らず、インク以外の他の液体を噴射する任意の印刷装置及びそのカートリッジにも適用することができる。例えば、以下のような各種の印刷装置及びそのカートリッジに適用可能である。
（１）ファクシミリ装置等の画像記録装置（２）液晶ディスプレイ等の画像表示装置用のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射する印刷装置（３）有機ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイや、面発光ディスプレイ(Field Emission Display、ＦＥＤ)等の電極形成に用いられる電極材を噴射する印刷装置（４）バイオチップ製造に用いられる生体有機物を含む液体を噴射する印刷装置（５）精密ピペットとしての試料印刷装置（６）潤滑油の印刷装置（７）樹脂液の印刷装置（８）時計やカメラ等の精密機械にピンポイントで潤滑油を噴射する印刷装置（９）光通信素子等に用いられる微小半球レンズ（光学レンズ）などを形成するために紫外線硬化樹脂液等の透明樹脂液を基板上に噴射する印刷装置（１０）基板などをエッチングするために酸性又はアルカリ性のエッチング液を噴射する印刷装置（１１）他の任意の微小量の液滴を吐出させる液体噴射ヘッドを備える印刷装置

なお、「液滴」とは、印刷装置から吐出される液体の状態をいい、粒状、涙状、糸状に尾を引くものも含むものとする。また、ここでいう「液体」とは、印刷装置が噴射させることができるような材料であれば良い。例えば、「液体」は、物質が液相であるときの状態の材料であれば良く、粘性の高い又は低い液状態の材料、及び、ゾル、ゲル水、その他の無機溶剤、有機溶剤、溶液、液状樹脂、液状金属（金属融液）のような液状態の材料も「液体」に含まれる。また、物質の一状態としての液体のみならず、顔料や金属粒子などの固形物からなる機能材料の粒子が溶媒に溶解、分散または混合されたものなども「液体」に含まれる。また、液体の代表的な例としては上記実施形態で説明したようなインクや液晶等が挙げられる。ここで、インクとは一般的な水性インクおよび油性インク並びにジェルインク、ホットメルトインク等の各種の液体状組成物を包含するものとする。

１…印刷装置、５…液体噴射システム、１０…カートリッジとしてのインクカートリッジ、１８…液体供給口、１９…第１の付勢部材としてのコイルバネ、２２…内部空気導入口、３０…第２の付勢部材としてのバネ部材、３２…プリズムユニット、３４…液体検出部としてのプリズム、４０…弁体、４１…レバー部材、４３…第２レバー部、４４…第１レバー部、５０…蓋部材、５１…容器本体部材、５５…内壁、５６…第１の壁、５６ａ…終点、５７…第２の壁、５７ａ…終点、５８…第３の壁、５９…区画壁、６０…シート部材、７０…受圧板、７０ａ…表面、７０ｂ…裏面、７１…リム、８０…凸部、９０…外部空気導入口、９２…通気孔、１０１…液体室、１２０…ホルダー、１２４…液体供給管、１３０…キャリッジ、１３２…印刷ヘッド、３００…弁機構、７００ａ…部分、７００ｂ…一部分。

Claims (7)

1. 印刷装置に供給する液体を収容するカートリッジであって、
   容器本体部材によって構成された内壁と、前記容器本体部材に接合された可撓性のシート部材と、によって形成された液体室と、
   前記液体室内に、表面が前記シート部材と接触して配置された受圧板と、
   前記受圧板を、前記液体室の内部空間を拡大する方向に付勢する第１の付勢部材と、
   前記液体室に収容された液体を前記印刷装置へ供給する液体供給口と、
   外部の空気を前記液体室に取り込むための空気導入口と、
   弁体と、前記弁体を、前記空気導入口を閉じる方向に付勢する第２の付勢部材と、を有し、前記空気導入口を開閉することで、前記液体室への空気の導入を調整する弁機構と、
   前記液体室の内部に設けられ、光学的に液体を検出するための液体検出部と、を備え、
   前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記カートリッジを前記カートリッジの複数の外面のうち最も面積の大きい最大外面に対して垂直な方向にみた場合、
   前記空気導入口は、前記最大外面の上下方向の中心よりも前記最大外面の上端に近い位置、かつ、前記最大外面の左右方向の中心よりも前記最大外面の左端または右端のうち一方の端に近い位置に設けられ、
   前記液体検出部は、前記最大外面の上下方向の中心よりも前記最大外面の下端に近い位置、かつ、前記最大外面の左右方向の中心よりも前記最大外面の前記一方の端とは反対側の他方の端に近い位置に設けられる、カートリッジ。
   
2. 請求項１に記載のカートリッジにおいて、
   前記弁機構は、さらに、一方の端部が前記受圧板の裏面と接触可能とされ、他方の端部に前記弁体が設けられたレバー部材を有し、前記受圧板の動きによって伝達される前記レバー部材の移動に伴って前記空気導入口が開閉され、
   前記受圧板は、さらに、前記受圧板の裏面側に突出したリムを有し、
   前記最大外面に対して垂直な方向にみた場合、前記リムは、前記受圧板の外周のうち、少なくとも前記レバー部材と重なる部分以外の部分に設けられる、カートリッジ。
   
3. 請求項１に記載のカートリッジにおいて、
   前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記最大外面に対して垂直な方向に、前記液体室をみた場合、
   前記内壁は、
   前記液体室の一方の端側の前記空気導入部よりも下側の位置から前記液体検出部へ向けて下降し、前記液体検出部の手前の位置に終点を有する第１の壁と、
   前記液体室の他方の端側の前記液体検出部よりも上側の位置から、前記液体検出部へ向けて下降し、前記液体検出部の手前の位置に終点を有する第２の壁と、
   前記液体検出部の上側以外を覆うように設けられた区画壁と、を有し、
   前記液体検出部が前記第１の壁及び第２の壁の終点よりも下側に設けられる、カートリッジ。
   
4. 請求項３に記載のカートリッジにおいて、
   前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記最大外面に対して垂直な方向にみた場合、
   前記第１の壁の終点よりも、前記第２の壁の終点の方が、上側に位置する、カートリッジ。
5. 請求項４に記載のカートリッジにおいて、
   前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記最大外面に対して垂直な方向にみた場合、
   前記第１の壁の傾きよりも、前記第１の壁の終点と前記第２の壁の終点とを繋ぐ線の傾きの方が大きい、カートリッジ。
6. 請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のカートリッジにおいて、
   前記リムは、前記第２の壁と対向する部分の一部に設けられていない、カートリッジ。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のカートリッジにおいて、
   前記カートリッジが前記印刷装置に装着された状態において、前記最大外面に対して垂直な方向にみた場合、
   前記内壁のうち、前記受圧板の裏面と対向する第３の壁の、前記他方の端に近い位置には、前記受圧板の裏面が前記第３の壁側に接近したときに、前記受圧板の回動支点となる凸部が設けられる、カートリッジ。

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