(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に内部底面にエッジを持つコーナ部を有し、液体を貯蔵する光透過性の容器と、この容器底部のコーナ部に配置され、光束の下部限界が前記内部底面のエッジを通過するようにコーナ部を斜め上方に照射する投光部及び投光部からの光を受光する受光部を有するセンサとを備え、容器底部のコーナ部に投光部からの光を斜め上方に照射し、容器内を透過して受光部に入射する透過光の光量の増減変化に基づいて容器内の液体の残量を測定することを特徴とする液体残量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容器内の液体の量の増減変化を連続的（アナログ的）に検知し、液体の有無及び残量を正確に検出する液体残量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
＜従来技術１＞
容器内の液体の量を検出する測定装置としては、一般的には図２９に示すように、円形のパイプ６０内の液体７０の液面をセンサ８０で検出するものがある。液体７０は量が増えるに連れて液面が上がるが、その液面の有無をセンサ８０で検出する。センサ８０は、投光部８１と受光部８２を有し、投光部８１からの光がパイプ６０に照射され、受光部８２での透過光による受光量の変化によって、投光部８１と受光部８２を結ぶ光軸より液面が上にあるのか下にあるのかが検出される。
【０００３】
一方、インクジェットプリンタ等に用いられるインクカートリッジ（容器）は、図３０の（ａ）に示すような矩形体の場合が多く、このインクカートリッジ６１内のインク（液体）７０を検出する場合、図２９の構成から、図３０の（ａ）のように、インクカートリッジ６１のコーナ部（ここでは曲線状のコーナ部）にセンサ８０を配置することが考えられる。つまり、投光部８１から液面に対して平行な光をインクカートリッジ６１に照射し、インクカートリッジ６１の内部を透過した光を受光部８２で受光し、その受光量の変化により、投・受光部８１，８２を結ぶ光軸位置より液面が上か下かを検出する。
＜従来技術２＞
インクジェットプリンタ等に用いられるインクカートリッジ内のインクを検知する一例を図３１に示す。ここでは、それぞれ内部にスポンジ６３を収容した上でインクを入れたタンク１，２，３，４が配置され、これらタンク１〜４でカートリッジ６２が構成される。タンク１〜４のスポンジ６３はインクにより湿っている（インクに浸っている）。カートリッジ６２はプリントヘッド側に設けられ、Ｘ方向に移動可能であり、反射型のセンサ９０はプリンタ本体側に設置されており、カートリッジ６２を移動させることで、１個のセンサ９０でタンク１〜４のインクの有無を検出している。
【０００４】
ここでは、センサ９０により各タンク１〜４の底部に光を照射し、反射された光を受光し、その反射率に基づいてタンク１〜４のインクの有無を検出している。つまり、インクに浸ったスポンジ６３と乾燥状態のスポンジ６３の反射率の違いにより、インクの有無を検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
＜課題１＞
図２９や図３０の（ａ）に示すような構成の測定装置では、液体７０の液面を検知するだけであり、液体７０の有無という２値信号を検出しているに過ぎない。即ち、図３０の（ｂ）において、センサ８０の投光部８１及び受光部８２は、それぞれ投光レンズ８３及び受光レンズ８４を有するが、それによる検知可能範囲は最大でも両レンズ８３，８４の径Ｄまでであり、液体７０の残量を広範囲に渡って連続的（アナログ的）に検知することは困難である。
＜課題２＞
図３１において、カートリッジ６２は印刷物の厚さ等の理由でＹ方向やＺ方向にも移動させなければならないことがあったり、センサ９０の光量低下や投光・受光レンズの汚れ等が起こったりして、センサ９０から得られる出力が変動し易い。このような場合、もともとインク有とインク無の出力比率が小さいことも相まって、インクの有無を安定して正確に検出することが困難となる。
【０００６】
このことを図３２を用いて詳しく説明する。図３２の（ａ）において、タンク２にはインクが有り、タンク１にはインクが無いとすると、タンク１の出力が低レベルに、タンク２の出力が高レベルになり、タンク１，２からそれぞれ得られるセンサ出力には差があり、双方の出力間にスレッショルド値を設定しておけば、初期状態に変化がなければインクの有無を正確に検出できる。
【０００７】
しかしながら、カートリッジ６２とセンサ９０との間の距離変動、センサ９０の光量低下、投光・受光レンズの汚れ等が起こって、初期状態が変化すると、タンク１，２のセンサ出力はそれぞれ低下することになる〔図３２の（ｂ）参照〕。このとき、スレッショルド値が初期のまま一定であると、タンク２からのセンサ出力がスレッショルド値を下回ることがある。この場合、本来ならタンク２にはインクが有るにもかかわらず、インク無と判断してしまう誤判定が生じる。
【０００８】
又、反射型のセンサ９０は、光照射対象物（インク）の色の影響を受け易く、それによりインクの有無の検出が不安定になる。例えば、濃い色（黒系の色）の場合はインクに吸収される光量が多くなり、淡い色（白系や黄系の色）の場合はインクで反射される光量が多くなるので、インクの色によって検出感度が異なってくる。
＜課題３＞
図２９や図３０の（ａ）に示すような構成の測定装置の場合、液体（インク）７０の有無という２値信号を検出しているため、つまりインク７０の有無をデジタル的に判断しているため、インクカートリッジ６１の内壁に付着したインク滴に対して、インク７０が有るのか、或いは単にインクが１滴だけ付着しているだけなのかを、正確に判定できないという問題がある。
【０００９】
例えば、上記測定装置では、インク７０の有無を図３３に示すようなフロー図に従って判定している。ステップ（以下、ＳＴと略す）２１において、センサ８０でインク７０の液面を測定し、その測定値（検出信号）の高低を判定し（ＳＴ２２）、測定値が低い場合はインク無と判定し（ＳＴ２３）、測定値が高い場合はインク有と判定している（ＳＴ２４）。しかし、このようなアルゴリズムでは、インクカートリッジ６１の内壁にインク滴が付着しているだけであっても、インク７０が有ると誤判定してしまうことがある。
【００１０】
この発明は、そのような課題１，２，３に着目してなされたもので、液体の残量を広範囲に渡ってアナログ的に検知すること、液体の有無及び残量を正確に検出すること、液滴と液体を正確に識別することを実現する液体残量検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１の液体残量検出装置は、底部に内部底面にエッジを持つコーナ部を有し、液体を貯蔵する光透過性の容器と、この容器底部のコーナ部に配置され、光束の下部限界が前記内部底面のエッジを通過するようにコーナ部を斜め上方に照射する投光部及び投光部からの光を受光する受光部を有するセンサとを備え、容器底部のコーナ部に投光部からの光を斜め上方に照射し、容器内を透過して受光部に入射する透過光の光量の増減変化に基づいて容器内の液体の残量を測定することを特徴とする。
【００１２】
請求項１の装置では、容器底部のコーナ部に投光部からの光を斜め上方に照射し、容器内を透過して受光部に入射する透過光の光量の増減変化に基づいて容器内の液体の残量を測定するので、液体の残量を広範囲に渡ってアナログ的に検出でき、それにより液体の有無及び残量を正確に検出できる。
【００１３】
なお、上記請求項１の構成において、液体の残量を測定することは、次の [1]〜[5] を含む。
[1]液体の量をアナログ的に検出すること
これは、液体の量を連続的に検出（測定）することであり、例えば１５ｃｃの容量の容器で、液体残量３〜１ｃｃ間をアナログ信号で出力する。
[2]液体の残量低下をアナログ的に検出すること
これは、液体残量を連続的に検出（測定）することであり、例えば１５ｃｃの容量の容器で、液体残量２〜０ｃｃ間をアナログ信号で出力する。
[3]液体の残量低下をデジタル的に検出すること
これは、液体残量を多段階的に検出することであり、例えば１５ｃｃの容量の容器で、液体残量２〜０ｃｃ間を０．２ｃｃ刻みで（デジタル信号で）出力する。
[4]液体が所定量残っているかどうかを検出すること
これは、２値の出力であり、例えば液体残量が０．５ｃｃよりも多いときは信号を出力し、０．５ｃｃ以下になったら信号を出力しない。
[5]液体が所定量以上あるかどうかを検出すること
これも、２値の出力であり、例えば液体残量が０．５ｃｃよりも多いときは信号を出力せず、０．５ｃｃ以下になったときに始めて信号を出力する。
なお、 [4]と[5] は出力の仕方が異なるだけで、結果は同じである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
図１は、一実施形態の液体残量検出装置の基本概念を示す概略構成図である。図１に示す光透過性の容器（タンク）１０は、図３０の（ａ）のタンク６１の立てる向きを変えたもので（図２参照）、タンク１０の矢印Ａ側が上側であり、中の光透過性の液体（インク）２０が矢印Ｂ方向に減り、タンク１０の底部のコーナ部１０ａにセンサ３０が斜めに固定・配置されている。センサ３０は、投光部３１と受光部３２がタンク１０のコーナ部１０ａを挟んで対向するように位置決めされている。従って、センサ３０の投光部３１からの光は、タンク１０のコーナ部１０ａに上方から斜めに入射し、タンク１０の底部を斜めに通過して受光部３２に入射する。なお、タンク１０のコーナ部１０ａは、ここでは曲線状であるが、これは直角状でもよく、液体２０の有無で光の屈折が生じ、その光屈折を検出できるような形状であればよい。
【００１５】
このような構成の装置をインクジェットプリンタ等に適用する場合は、図３に示すようにする。ここでは、それぞれスポンジ（図示せず）を収容すると共に、４つの異色のインクをそれぞれ入れたタンク１〜４で、インクカートリッジ１２が構成される。但し、スポンジは必ずしも収容する必要はなく、スポンジ無しのタンク１〜４であってもよい。インクカートリッジ１２はプリントヘッド側に取付けられ、矢印方向に一体に移動可能である。センサ３０はプリンタ本体側に設置され、各タンク１〜４の底部のコーナ部に光を照射し、その透過光を受光するようになっている。
【００１６】
この場合、インクカートリッジ１２の移動により複数（４つ）のタンク１〜４における各インクの有無及び残量を１個のセンサ３０で検出することができる。又、光学的な屈折現象を利用するので、インクの色（濃淡）の影響を受け難く、インクの色にかかわらず、インクの有無及び残量を正確に検出することができる。因みに、図２９及び図３０の（ａ）に示すような検出概念を採用した装置の場合は、各タンク毎に１個のセンサが必要であり、図３１のように反射型のセンサを用いる場合は、インクの色による影響を受け易い。【００１７】
このようなタンク及びセンサ３０の配置により、タンク内のインクの残量とセンサ３０の出力変化との関係は、図４のようになる。図４において、直線(1) が実施形態の構成で得られる出力変化で、直線(2) が図３０の（ａ）の構成で得られる出力変化である。それによると、同じ出力変化幅であっても、直線(1) の出力変化（傾斜部分ａ）が直線(2) の出力変化（傾斜部分ｂ）より緩やかであり、インク残量の変化を広範囲に連続的に検出できることが分かる。即ち、従来の構成がデジタル的検出であるのに対し、この実施形態の構成はアナログ的検出となる。
【００１８】
次に、上記装置の検出作用について図５〜図７（部分拡大断面図）を参照して説明すると共に、図１の構成での検出概念を図８に示す。なお、図中の矢印“上”がタンク１１の上側であることを示す。又、センサ３０は、投光部３１からの光Ｌがタンク１１の底部のコーナ部に上方から斜めに入射し、投光部３１に対向する受光部３２がタンク１１を透過した光Ｌを受光するように位置決めされている。
【００１９】
図５においてタンク１１がインク２０で十分に充填されている場合、投光部３１からの光Ｌは、タンク１１で屈折して内部のインク２０に入射し、そのままインク２０を直線的に通過し、タンク１１から出射するときに再度屈折する。この場合、タンク１１から出た光Ｌは、受光部３２に殆ど入射せず、受光部３２では受光を検知しない。これに基づき、インク２０がタンク１１内に十分入っていると判断する〔図８の（ａ）参照〕。
【００２０】
図５の状態で、インク２０が徐々に減り、その液面が下がると、やがて図６のような状態になる。すると、光Ｌは、タンク１１で２回屈折して内部に入り、内部の空間を直進し、インク２０で屈折し、更にタンク１１で屈折して、タンク１１から出射する。この場合は、光Ｌの一部が受光部３２に徐々に入射するようになるので、受光部３２は少量の受光を検知する。この状態のときは、まだタンク１１内にインク２０は残っているが、その残量が少ないと判断する〔図８の（ｂ）参照〕。
【００２１】
図７のようにタンク１１内のインク２０が完全に無くなると、光Ｌは、タンク１１への入射時に２回、出射時にも２回屈折し、受光部３２に全面入射し、受光部３２は多量の受光を検知する。それにより、タンク１１内のインク２０が完全に無くなったと判断する〔図８の（ｃ）参照〕。
この検出作用から明らかなように、実施形態の装置は、タンク１１、タンク１１内の空気及びインク２０の各々の光の屈折現象を利用するもので、その屈折現象を有効に活用するために、タンク１１の底部のコーナ部に光Ｌを照射している。このような構成とすることで、タンク１１内のインク２０の残量の増減変化を広範囲に渡って連続的に検知することができ、インク２０の有無は勿論のこと、その残量をアナログ的に検出できる。
【００２２】
別実施形態の液体残量検出装置を図９に概略的に示す。図９は、インクジェットプリンタ等のインクカートリッジ１２を示し、インクカートリッジ１２は、タンク１〜４の他に、インクを入れていないインク無の基準タンク５と、インクを充填したインク有の基準タンク６とを有し、タンク５，６は、それぞれタンク１，４の両側に配置されている。なお、図９ではタンク６についてのみスポンジ１３が示されているが、全てのタンク１〜６には、それぞれスポンジが収容されている。
【００２３】
ここでは、説明を分かり易くするために、タンク５，６は、タンク１〜４と同一形状・構造のものであるが、タンク１〜４と連動すると共に反射型のセンサ４０で検知できる位置に在ればよく、小サイズの相当品とすることで設置スペースを少なくすることも可能である。例えば、図１０では、タンク４が図示のような形状であり、インク無の基準タンク５がタンク１の横に配置され、インク有の基準タンク６がタンク４の下部に配置されている。
【００２４】
いずれの場合も、タンク１〜６で構成されるインクカートリッジ１２は、プリントヘッド側に取付けられ、矢印方向に移動可能である。投光部及び受光部を有する反射型のセンサ４０は、プリンタ本体側に設置され、各タンク１〜６の底部に光を照射し、その反射光を受光するようになっている。
この装置は、図３１に示す従来の装置と比べると、インク無の基準タンク５とインク有の基準タンク６とを有する点で異なる。従って、インク無及びインク有の基準タンク５，６を利用すれば、図１１及び図１２に示すような検出を行うことができる。
【００２５】
即ち、図１１において、インク有の基準タンク６から得られるインク有基準の出力、インクが有るタンク２の出力、インク無の基準タンク５から得られるインク無基準の出力、インクが無いタンク１の出力が、それぞれ図示のようなレベルにあるとする。又、インク有基準の出力レベルを出力１、インク無基準の出力レベルを出力２とする。ここで、インクの有無の判定基準となるスレッショルド値を（出力１＋出力２）÷２とすれば、スレッショルド値は出力１と出力２の中間に位置するので、インクの有無を検出できる。
【００２６】
一方、初期状態の変化、即ちカートリッジ１２とセンサ４０との間の距離変動、センサ４０の光量低下、投光・受光レンズの汚れ等が起こると、図１２に示すように、タンク１，２，５，６のセンサ出力はそれぞれ低下することになる。スレッショルド値が初期状態のままで一定であると、前記したように誤判定が起こり得るが、出力が変動しても出力１と出力２との中間値をスレッショルド値とすれば、出力変動に応じてスレッショルド値も相対的に変化するので、インクが有るタンクに対してインク無と判断する誤判定が生じなくなる。従って、タンク内のインクの有無を正確に検出できる。
【００２７】
図１や図３等に示す装置は、前記したように液体（インク）の残量をアナログ的に検出するために、光量をアナログ的に検知するＡ／Ｄコンバータ等を使用している。このＡ／Ｄコンバータから得られるアナログ量の大小から液滴と液体を正確に識別することが可能となる。そのアルゴリズムを図１３に示す。まず、ＳＴ１において容器（タンク）のインクの残量について測定し、その測定値の高低を判定する（ＳＴ２）。測定値が低ければ、タンク内にインクは無いと判定する（ＳＴ３）。
【００２８】
これに対し、測定値が高ければ、その測定値をメモリ１に記憶する（ＳＴ４）。次いで、タンクを動かすのであるが（ＳＴ５）、インクジェットプリンタにおいては、インクカートリッジを移動させれば、各タンクを動かすことができる。タンクを動かした後は、再びインクの残量について測定し（ＳＴ６）、その測定値をメモリ２に記憶する（ＳＴ７）。そして、メモリ１とメモリ２の出力差を求め、その出力差の大小を判定する（ＳＴ８）。出力差が小さい場合は、タンクの移動前後によっても出力に大差がないので、タンク内にインクが十分に充填されている（インク有）と判定する（ＳＴ９）。出力差が大きい場合は、タンクの移動前後によって出力に大差が生じたので、タンクの内壁にインク滴が付着していた（インク無）と判定する（ＳＴ１０）。
【００２９】
このフロー図によれば、特にインクジェットプリンタでは、印字に伴いインクカートリッジが頻繁に移動していることを利用し、移動前後の出力を比較することにより、インクの有無をより判断し易くすることができる。つまり、移動前後の出力変化が大きければ、インク滴が移動時の加速度により移動したと判断でき、移動前後の出力変化が小さければ、インク滴が移動していない（インク滴ではなく液体のインクである）と判断する。
【００３０】
図１４は、更に別実施形態の液体残量検出装置の基本概念を示す概略構成図である。図１に示す実施形態は、タンク１０のコーナ部１０ａに光を斜めに照射するものであるが、図１４の実施形態は、タンク１０の一方の側面から他方の側面に向けて水平面（インク２０の液面）に対して光を斜めに照射するものである。図１４に示す光透過性のタンク１０は普通のもので、中の光透過性のインク２０が矢印Ｂ方向に減り、タンク１０の一方の側面から他方の側面にわたって延びるセンサ３５が固定・配置されている。センサ３５は、投光部３６と受光部３７がタンク１０を挟んで対向するように位置決めされている。従って、センサ３５の投光部３６からの光は、タンク１０の一方の側面に斜めに入射し、他方の側面を通過して受光部３７に入射する。
【００３１】
センサ３５の受光部３７に、透過光の光軸の上下変化〔受光素子上の受光スポットの位置変化（重心変化等）〕を検出する素子（ＰＳＤ：Position Sensitive Light Detector ）５０を用いた場合における信号処理例を示すブロック図を図１５に示す。このブロック図では、ＰＳＤ５０からの信号がそれぞれアンプ５１，５２により増幅されて出力ｖ１，ｖ２となり、この増幅信号がＡ／Ｄ変換器５３，５４でデジタル信号に変換され、一方がｖ１＋ｖ２信号５５とされ、演算器５６で所定の演算〔ｖ２（ｖ１）／（ｖ１＋ｖ２）〕が行われ、その値が出力される。なお、演算式は、図１５に示す例の他に、次の例もある。
【００３２】
・ｖ２／ｖ１
・（ｖ１−ｖ２）／（ｖ１＋ｖ２）
・（ｖ２−ｖ１）／（ｖ２＋ｖ１）
又、例えばインクの残量低下を報知するために、演算器５６からの出力を基準値と比較して２値化（デジタル化）してもよい。
【００３３】
図１５に示すような受光信号の処理により、タンク１０内の液体（インク２０）の残量と出力変化との関係は、図１６に示すように反比例することになる（但し、図１６では綺麗な直線になっているが、実際には完全な直線にはならない）。これにより、液体の残量変化を広範囲に連続的に検出することができる。即ち、従来の構成がデジタル的検出であるのに対し、この実施形態の構成はアナログ的検出となる。なお、ここでは、受光部３７にＰＳＤ５０を使用しているが、多分割ＰＤ（Photo Diode 、ラインセンサ）、ＣＣＤ（Charge Coupled Device 、一次元イメージセンサ）等を用いてもよい。
【００３４】
次に、上記装置の検出作用について図１７〜図２０（部分拡大断面図）を参照して説明すると共に、図１４の構成での検出概念を図２１に示す。センサ３５は、投光部３６からの光Ｌがタンク１１の一方の側面から上方斜めに入射し、投光部３６に対向する受光部３７がタンク１１を透過した光Ｌを受光するように位置決めされている。又、受光部３７の受光素子の大きさは、投光部３６の投光レンズの径と同じであり、受光素子の前にはレンズ若しくはピンホールが設けられている。なお、投光部３６を上側に、受光部３７を下側に配置し、光Ｌの入射方向を下方斜めとしてもよい。
【００３５】
図１７においてタンク１１がインク２０で十分に充填されている場合（図１４のインク液面２０ａ参照）、投光部３６からの光Ｌは、タンク１１で屈折して内部のインク２０に入射し、そのままインク２０を直線的に通過し、タンク１１から出射するときに再度屈折する。この場合、タンク１１から出た光Ｌは、受光部３７の上部に入射する。これに基づき、インク２０がタンク１１内に十分入っていると判断する〔図２１の（ａ）参照〕。
【００３６】
図１７の状態で、インク２０が徐々に減り、その液面が下がると、やがて図１８のような状態になる（図１４のインク液面２０ｂ参照）。すると、光Ｌは、タンク１１で屈折してそのまま内部のインク２０を直進し、インク２０の液面で屈折し、更にタンク１１で２回屈折して出射する。この場合は、光Ｌは受光部３７の下部に徐々に入射するようになる。この状態のときは、まだタンク１１内にインク２０は残っているが、その残量が少ないと判断する〔図２１の（ｂ）参照〕。
【００３７】
図１９のようにタンク１１内のインク２０の液面付近に光Ｌが入射するようになると、光Ｌの一部は、タンク１１への入射時に２回、出射時にも２回屈折し、受光部３７に全く入射しない。光Ｌの残部は、図１８の状態と同様に屈折してタンク１１を出射し、受光部３７の下部に入射する。それにより、タンク１１内のインク２０が殆ど無くなったと判断する〔図２１の（ｃ）参照〕。
【００３８】
図２０のようにタンク１１内のインク２０が更に減ると（図１４のインク液面２０ｃ参照）、光Ｌは、タンク１１への入射時に２回、出射時にも２回屈折し、受光部３７に全く入射しない。この場合は、光Ｌの受光量も併せて判断処理することにより、タンク１１内のインク２０の残量が一定量以下であると判断できる。
【００３９】
この検出作用から明らかなように、この実施形態の装置は、前記実施形態と同様に、タンク１１、タンク１１内の空気及びインク２０の各々の光の屈折現象を利用するもので、その屈折現象を有効に活用するために、タンク１１の側面に光Ｌを水平面（インク２０の液面）に対して斜めに照射している。このような構成とすることで、タンク１１内のインク２０の残量の増減変化を広範囲に渡って連続的に検知することができる上に、インク２０の液量が一定範囲量以上であるのか以下であるのかをも検知することができ、インク２０の有無は勿論のこと、その残量をアナログ的に正確に検出できる。又、光学的な屈折現象を利用し、光の位置を検知していることで、液体の色（濃淡）の影響を受け難く、液体の色にかかわらず、液体の残量を正確に検出することができる。
【００４０】
なお、図１４の構成で、より正確に液体の残量を検出するには、投光部から受光部に向けての光Ｌの照射位置を図２１の（ａ）に斜線で示すようにすればよい。斜線領域は光Ｌの光束を表し、その光束の下部境界がタンク１０の内部底面のエッジＰを通過するように光束の入射方向を調整する。この場合は、タンク１０内のインク２０が完全に無くなったか否かを正確に検出できる。
【００４１】
センサ３５の受光部３７に２分割ＰＤ５７を用いた場合における信号処理例を示すブロック図を図２２に示す。このブロック図では、各ＰＤ１，２からの信号がアンプ５１，５２で増幅され、その出力ｖ１，ｖ２がＡ／Ｄ変換器５３，５４でデジタル信号に変換され、演算器５６で例えば（ｖ１−ｖ２）の演算が行われる。勿論、演算には他の方法もあり、演算器５６からの出力を基準値と比較して２値化（デジタル化）してもよい。
【００４２】
図２２のような受光信号の処理により、タンク１０内の液体（インク２０）の残量と出力変化との関係は、図２３に示すようになる。図２３において、実線が受光部に２分割ＰＤを用いて、上記信号処理で得られる出力変化で、破線が受光部にＰＤを用いて得られる出力変化である。それによると、出力変化が得られる液体残量範囲が同じであっても、実線の出力変化（変化幅ｃ）が破線の出力変化（変化幅ｄ）より大きく、インク残量を更に高分解能で検出できることが分かる。
【００４３】
図１４の構成の装置をインクジェットプリンタ等に適用する場合は、図２４に示すようにする。ここでも、４つの異色のインクをそれぞれ入れたタンク１〜４で、インクカートリッジ１２が構成される。インクカートリッジ１２はプリントヘッド側に取付けられ、矢印方向に一体に移動可能である。センサ３５はプリンタ本体側に設置され、各タンク１〜４の一方の側面から他方の側面に水平面（インク液面）に対して光を斜めに照射し、その透過光を受光するようになっている。
【００４４】
この場合、インクカートリッジ１２の移動により複数（４つ）のタンク１〜４における各インクの有無及び残量を１個のセンサ３５で検出することができる。又、光学的な屈折現象を利用するので、インクの色（濃淡）の影響を受け難く、インクの色にかかわらず、インクの有無及び残量を正確に検出することができる。
【００４５】
プリンタヘッドの具体例を図２５の（ａ）に示す。このプリンタヘッドにおいて、インクホルダ１５は記録ヘッド１６を有し、走査レール１７に沿って矢印方向に移動可能である。インクホルダ１５には、４つのタンクで構成されるインクカートリッジ１２が収容される。インクカートリッジ１２の各タンクに対応して、インクホルダ１５の背面及び底面には、それぞれ貫通穴１５ａ，１５ｂが形成されている。貫通穴１５ａ，１５ｂは、図２５の（ｂ）に示すように肉壁を斜めに貫通しており、投光部と受光部が貫通穴１５ａ，１５ｂを通じて対向するように位置決めされる。例えば、投光部からの光が貫通穴１５ａを通過し、タンクのコーナ部を斜めに透過し、貫通穴１５ｂを通過して受光部に入射する。勿論、貫通穴１５ｂから貫通穴１５ａに向けて光を照射してもよい。
【００４６】
図２６は、別のプリンタヘッドにおけるインクホルダ１８を示す。このインクホルダ１８は、２つのタンクを収容するもので、前面及び底面に開口１８ａ，１８ｂを有する。この開口１８ａ，１８ｂを利用することで、投光部からの光をタンクに照射し、透過光を受光部で受光することができる。この場合は、開口１８ａ，１８ｂを利用すれば、図１のようにタンクのコーナ部に光を照射することができるし、開口１８ａと背面の空間を利用すれば、図１４のようにタンクの一方の側面から他方の側面に向けて光を照射することができる。
【００４７】
なお、光をタンクのコーナ部に照射する場合、図２７に示すように、投光部３１とタンク１０の底面との距離ｙ及び受光部３２とタンク１０の側面との距離ｘを長短に変えることにより、液体の残量検出範囲を変えることができる。但し、距離ｘ，ｙは等しい場合（タンク１０に対する入射角が４５°の場合）でも、異なる場合（タンク１０に対する入射角が４５°でない場合）でもよい。又、投光に赤外領域光を用いることで、インクの色による透過減衰の影響を抑えることができる。即ち、赤外光は例えば赤色光に比べて、黄色インク、赤色インク、青色インク、黒色インクの全てにおいて、インク残量に対する出力変化が大きい。
【００４８】
更に、光をタンクの一方の側面から他方の側面に向けて照射する場合、図２８に示すように、入射角θを適切に設定することが重要である。図２８の（ａ）において、タンク１０の下側から上側に向けて光を斜めに照射するときは、水平面（インク２０の液面）と投光との成す入射角θを深くする必要がある。具体的に入射角θは、インク２０やタンク１０の屈折率にもよるが、約６５°以上（且つ９０°より小さい）であることが好ましい。図２８の（ｂ）において、タンク１０の上側から下側に向けて光を斜めに照射するときは、インク２０の液面と投光との成す入射角θを浅くする必要がある。具体的に入射角θは、インク２０やタンク１０の屈折率にもよるが、約２５°以下（且つ０°より大きい）であることが好ましい。
【００４９】
上記各実施形態において、前記したように、投光部及び受光部の位置を反対にしても構わない。即ち、光をタンクのコーナ部に斜めに照射する場合、或いは光をタンクの一方の側面から他方の側面に向けて斜めに照射する場合のいずれでも、投光部を上側に、受光部を下側に配置して、光を下方に向けて照射してもよいし、反対に投光部を下側に、受光部を上側に配置して、光を上方に向けて照射してもよい。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の装置によれば、容器底部のコーナ部に投光部からの光を斜め上方に照射し、容器内を透過して受光部に入射する透過光の光量の増減変化に基づいて容器内の液体の残量を測定するので、液体の残量を広範囲に渡ってアナログ的に検出でき、それにより液体の有無及び残量を正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施形態に係る装置の基本概念を示す概略構成図である。
【図２】  図１の基本概念の構成におけるタンクの斜視図である。
【図３】  同実施形態の装置をインクジェットプリンタに適用した場合の概略構成図である。
【図４】  図１の構成と図１５の（ａ）の構成により得られるインク残量とセンサの出力変化との関係を示す図である。
【図５】  同実施形態の装置の検出作用を説明する図であって、インクがタンクに十分に充填された状態の部分拡大断面図である。
【図６】  同実施形態の装置の検出作用を説明する図であって、タンク内のインクが少ない状態の部分拡大断面図である。
【図７】  同実施形態の装置の検出作用を説明する図であって、インクがタンクに無い状態の部分拡大断面図である。
【図８】  図１の構成の装置での検出概念を示す図であって、タンクにインクが十分に充填された状態の部分断面図（ａ）、タンク内のインクが少ない状態の部分断面図（ｂ）、インクがタンクに無い状態の部分断面図（ｃ）である。
【図９】  別実施形態に係る装置の概略構成を示す図である。
【図１０】  別実施形態に係る別の装置の概略構成を示す図である。
【図１１】  図９又は図１０の装置において、初期状態が変化しないときの検出作用を説明する図である。
【図１２】  図９又は図１０の装置において、初期状態が変化したときの検出作用を説明する図である。
【図１３】  図１の構成を有する装置において、インク滴とインクを識別する検出動作を説明するフロー図である。
【図１４】  更に別実施形態に係る装置の基本概念を示す概略構成図である。
【図１５】  図１４の構成の装置で受光部にＰＳＤを用いた場合の信号処理例を示すブロック図である。
【図１６】  図１５の信号処理により得られる液体残量と出力変化との関係を示す図である。
【図１７】  同実施形態の装置の検出作用を説明する図であって、インクがタンクに十分に充填された状態の部分拡大断面図である。
【図１８】  同実施形態の装置の検出作用を説明する図であって、タンク内のインクが少ない状態の部分拡大断面図である。
【図１９】  同実施形態の装置の検出作用を説明する図であって、インクがタンクに残り少ない状態の部分拡大断面図である。
【図２０】  同実施形態の装置の検出作用を説明する図であって、インクがタンクに更に残り少ない状態の部分拡大断面図である。
【図２１】  図１４の構成の装置での検出概念を示す図であって、タンクにインクが十分に充填された状態の部分断面図（ａ）、タンク内のインクが少ない状態の部分断面図（ｂ）、インクがタンクに残り少ない状態の部分断面図（ｃ）である。
【図２２】  図１４の構成の装置で受光部に２分割ＰＤを用いた場合の信号処理例を示すブロック図である。
【図２３】  図２２の信号処理により得られる液体残量と出力変化との関係を示す図である。
【図２４】  複数のタンクを１つのセンサで検出する場合の概略構成を示す図である。
【図２５】  図２４の構成を具体化したプリンタヘッドの一例を示す斜視図（ａ）、インクホルダの貫通穴を示す部分拡大断面図（ｂ）である。
【図２６】  図２４の構成を具体化したプリンタヘッドの別例を示す斜視図である。
【図２７】  光をタンクのコーナ部に斜めに照射する場合の投光部及び受光部の位置を説明する図である。
【図２８】  光をタンクの一方の側面から他方の側面に上方に向けて斜めに照射する場合の投光の入射角を示す図（ａ）、光をタンクの一方の側面から他方の側面に下方に向けて斜めに照射する場合の投光の入射角を示す図（ｂ）である。
【図２９】  従来例に係る装置の基本構成を示す図である。
【図３０】  従来例に係る別の装置の基本構成を示す図（ａ）、及びその装置のセンサ構造を示す図（ｂ）である。
【図３１】  従来例に係る更に別の装置の概略構成を示す図である。
【図３２】  図３１の装置の検出作用を説明する図である。
【図３３】  図３０の構成を有する装置の検出動作を説明するフロー図である。
【符号の説明】
５            インク無の基準タンク
６            インク有の基準タンク
１０，１１    タンク（容器）
１０ａ        コーナ部
１２          インクカートリッジ
１５，１８    インクホルダ
２０          インク（液体）
３０，３５    センサ
３１，３６    投光部
３２，３７    受光部
４０          反射型のセンサ
Ｌ            光
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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