(57)【要約】【課題】気泡サイズを判別して微細な気泡であっても自動化して検知できる気泡検知システムの提供を図る。【解決手段】気泡検知システムは気泡検知装置１００とインク袋１とを含んで構成される。インク袋１は、可撓性フィルムにより袋状に構成され、内室に貯留されるインクを挟む所定位置の両面に表面から裏面まで透明な透明部を設けている。気泡検知装置１００は発光素子２と受光素子３と制御部５とを備える。発光素子２は、光軸が透明部を通過するようにインク袋外部から照射光を照射する。受光素子３は、インク袋を介した発光素子２の反対側に配置され、インク袋１の透明部における透過光を受光して透過光量に対応した受光信号を出力する。制御部５は、受光素子３の受光信号量に基づいて、インク袋１に貯留されるインク内の気泡を検出し、気泡サイズを推定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性フィルムにより袋状に構成され、内室に貯留されるインクを挟む所定位置の両面に表面から裏面まで透明な透明部を設けたインク袋と、
光軸が前記透明部を通過するように照射光をインク袋外部から照射する光照射手段と、
前記インク袋を挟む前記光照射手段の反対側に配置され、前記透明部における透過光を受光して透過光量に対応した受光信号を出力する受光手段と、
前記受光手段の受光信号量に基づいて、前記インク袋に貯留されるインク内の気泡の有無を検出する検出手段と、を備える気泡検知システム。
【請求項２】
前記検出手段は、前記受光信号量に基づいて前記インク内の気泡サイズを検知する請求項１に記載の気泡検知システム。
【請求項３】
前記可撓性フィルムは、前記透明部を除いて、前記透明部よりも気体透過性の低い材料を含んで構成されている請求項１または２に記載の気泡検知システム。
【請求項４】
前記インク袋は、２枚の前記可撓性フィルムの周囲が、インク吐出口となる一部を除いて互いに接着されて袋状に形成された請求項１〜３のいずれかに記載の気泡検知システム。
【請求項５】
前記透明部は、前記光照射手段および前記受光手段による投受光時のインク袋の被保持姿勢において、前記インク袋内室の鉛直方向の最上部となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の気泡検知システム。
【請求項６】
前記インク袋内室は、前記被保持姿勢における幅方向の辺が鉛直に形成され、前記鉛直方向の上辺が水平から傾斜して形成された請求項５に記載の気泡検知システム。
【請求項７】
可撓性フィルムにより袋状に構成され、内部に貯留されるインクを挟む両面の位置に、それぞれ表面から裏面までが透明な透明部を設けたインク袋に対して、光軸が前記透明部を通過するようにインク袋外部から照射光を照射する光照射手段と、
前記インク袋を介した前記光照射手段の反対側に配置され、前記透明部における透過光を受光して透過光量に対応した受光信号を出力する受光手段と、
前記受光手段の受光信号量に基づいて、前記インク袋に貯留されるインク内の気泡サイズを検出する検出手段と、を備える気泡検知装置。
【請求項８】
可撓性フィルムにより袋状に構成され、内部に貯留されるインクを挟む両面の位置に、それぞれ表面から裏面までが透明な透明部を設けたインク袋であって、
前記可撓性フィルムは、前記透明部を除いて、前記透明部よりも気体透過性の低い材料を含んで構成され、
前記透明部は、前記光照射手段および前記受光手段による投受光時のインク袋の被保持姿勢において、前記インク袋内室の鉛直方向の最上部となる位置に設けられていることを特徴とするインク袋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インクを貯留するインク袋、インク袋内に残存する気泡を検知する気泡検知装置、および気泡検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ピエゾ素子などを用いたインクジェット記録方式の画像形成装置において、インクをインクタンク内に貯留し、インクタンクの所定箇所の濡れを検知することで、インクタンク内のインク残量を検出するものが普及している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
インクジェットヘッドでは吐出しようとするインク内に気泡が存在すれば噴射異常が生じる。また、インク内に溶存気体が存在してもインク流路中で気泡が成長することにより噴射異常が生じる。そこで、インクに空気が溶け込むことを防止するために、インクタンクでは無く、可撓性材料から構成される密閉式のインク袋が用いられることがあった。この場合、インク袋内は常に濡れるので上記手法ではインク残量を検出することができない。そこで、従来はインク袋の実サイズを計測することでインク残量を検出していた。
【０００４】
ところでインク袋の製造段階では、インク袋内から気泡や溶存気体を除去しておく必要がある。そのため製造時にはインク袋から空気を吸引し、そこへ脱気処理したインクを注入していた。この工程では空気吸引時にインク袋の角部分に微量の空気が残存してしまう場合があり、問題となることがあった。また、前のインク注入時にインク注入配管内に空気が逆流し、その気泡がインク袋内に注入されてしまうこともあった。
【０００５】
このようなインク袋内の気泡はインク袋の実サイズを計測しても検出困難なので、従来は、透明なインク袋を利用した目視等により気泡の残存を確認し、気泡が残存するインク袋を取り除くようにしていた。
【特許文献１】特開平７−１１７２３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
インク袋の製造における効率化には、気泡有無の確認を目視にて行うのではなく自動化することが望まれる。また、単に気泡有無を確認するのみではなく気泡のサイズを検知でき、微細な気泡であっても検出可能であることが望ましい。
【０００７】
そこで本発明の目的は、気泡サイズを判別して微細な気泡であっても自動化して検知できる気泡検知システム、および気泡検知装置、インク袋の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の気泡検知システムは、インク袋と、光照射手段と、受光手段と、検出手段と、を備える。インク袋は可撓性フィルムにより袋状に構成され、内部にインクが貯留される。インク袋のインクを挟む両面の位置に透明部を備える。透明部は表面から裏面までが透明である。光照射手段は、光軸が前記透明部を通過するように照射光をインク袋外部から照射する。受光手段は、インク袋を介した光照射手段の反対側に配置され、透明部における透過光を受光して透過光量に対応した受光信号を出力する。検出手段は、受光手段の受光信号量に基づいて、インク袋に貯留されるインク内の気泡の有無を検出する。
【０００９】
光照射手段の照射する照射光は、可撓性フィルムの一方の透明部に照射される。そして照射光はインク袋の袋内のインクを透過し、可撓性フィルムの他方の透明部を通過する。この照射光の透過光は受光手段に受光される。受光手段による受光量は、光が透過するインク層の厚みに略反比例したものになり、インク袋の袋内に気泡がない状態ではこの距離が長くて受光量は小さなものになる。一方、インク袋の袋内に気泡がある状態では、この光が気泡を通過する距離だけ、光がインク層を通過する距離が短くなり受光量は大きなものになる。したがって、受光部の出力信号が小さいうちは気泡がほとんど無く、受光部の出力信号が大きくなると気泡が有ることと判断できる。
【００１０】
検出手段は、受光信号量の変化に基づいてインク内の気泡サイズを検知してもよい。
【００１１】
可撓性フィルムは、透明部を除いて、透明部よりも気密性がある材料を含んで構成されてもよい。空気の透過を遮断するような層をインク袋に備えれば、空気の透過を防げる。
【００１２】
インク袋は、２枚の可撓性フィルムの周囲が、インク吐出口となる一部を除いて互いに溶着されて袋状に形成されてもよい。
【００１３】
透明部は、投受光時のインク袋の被保持姿勢において、インク袋の内室の鉛直方向最上部となる位置に設けられていてもよく、インク袋は、被保持姿勢における幅方向の辺が鉛直に形成され、鉛直方向の上辺が水平から傾斜して形成されるとさらに好適である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は以上のように構成されているので、インクを貯留したインク袋内に残存した気泡に対して、発光素子などの光照射手段からインク袋の透明部に光を照射し、透過光の強度を検知することで気泡を簡単に判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、インク袋の製造工程において用いられる気泡検知システムを実施例として図面を参照して説明する。
【００１６】
本システムを利用する気泡検知工程は、インク注入装置によるインク袋へのインク注入工程後に実施される。気泡検知工程の後には、インク袋はカートリッジに収容され、検品、出荷される。出荷されたカートリッジは、その後、インクジェットヘッド方式の画像形成装置に装着されることになる。
【００１７】
図１（Ａ）は本システムで気泡検知を行う対象のインク袋の正面図であり、同図（Ｂ）はインク袋を構成する可撓性フィルムの一部分を拡大した断面図である。
【００１８】
インク袋１は、２枚のシート状の可撓性フィルム１０Ａ，１０Ｂとインク吐出口２０とから構成されていて、同図（Ａ）に示すように、インク吐出口２０を鉛直上向きにした被保持姿勢で気泡検知装置に保持される。
【００１９】
インク吐出口２０は、インク袋１の周縁部１４Ａに一端が挿通されている。インク吐出口２０は、耐インク製に優れたポリエチレンを主成分とする材質からなる略円筒形状の部材であり、その外周面に複数のフランジが形成されている。フランジの位置、サイズ、個数は、インク吐出口２０と可撓性フィルム１０との接続や、画像形成装置でのインク袋１の利用時の接続を考慮して設計されている。このインク吐出口２０はインク袋１の内室と外部との間の唯一の入出口となっている。インク吐出口２０を介してインク袋製造ラインでインク袋の内室にインクが注入される。また、このインク吐出口２０を介して画像形成装置でインク室の内室のインクがインクジェットヘッド等に供給される。
【００２０】
可撓性フィルム１０Ａ，１０Ｂは互いに周縁部１４Ａ〜１４Ｄで接着し、中央部１５により内室を形成した袋状を呈している。インク袋１の縦寸法が約７０ｍｍであり、横寸法が約１００ｍｍであり、内室の容量は約１００ｍＬである。周縁部１４Ｂ〜１４Ｄは、一様な幅で形成していて、周縁部１４Ａの幅は、周縁部１４Ｂ側から周縁部１４Ｄ側にかけて次第に広がるように形成している。なお、可撓性フィルム１０Ｂは図示していないが可撓性フィルム１０Ａと同じ材料を使用している。
【００２１】
各可撓性フィルム１０Ａ，１０Ｂは互いに同一寸法の長方形状のシートであり、同図（Ｂ）に示すようにそれぞれ、第１透明樹脂層（ＭＤＰＥ層）１１と第２透明樹脂層（ナイロン層）１２と金属層（アルミニウム層）１３とからなる。ＭＤＰＥ層１１は中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）を主成分とし、ナイロン層１２はナイロンを主成分とし、アルミニウム層１３はアルミニウムを主成分とする。ＭＤＰＥ層１１はインク袋１の内側に配置され、ナイロン層１２はインク袋１の外側に配置される。ここでは、ＭＤＰＥ層１１とナイロン層１２との少なくとも一方がアルミニウム蒸着されてアルミニウム層１３が構成される。アルミニウム層１３を介してＭＤＰＥ層１１とナイロン層１２とは接着されている。アルミニウム層１３はアルミニウム蒸着することで可撓性フィルム１０を構成する以外にも、アルミニウムシートをアルミニウム層１３として利用し、ＭＤＰＥ層１１とナイロン層１２とでラミネートすることにより可撓性フィルム１０を構成してもよい。
【００２２】
なお、第１透明樹脂層１１および第２透明樹脂層１２、金属層１３の素材としては、上記以外のものも採用できるが、第１透明樹脂層１１および第２透明樹脂層１２としては、可撓性および透光性、耐インク性が高い材料を採用すると好適である。金属層１３としては、可撓性および遮光性があり、第１透明樹脂層１１および第２透明樹脂層１２よりは気体透過性が低い材料を採用すると好適である。
【００２３】
可撓性フィルム１０Ａ，１０Ｂの接着方法としては、まず２枚の可撓性フィルム１０Ａ，１０Ｂを重ねて周縁部１４Ａを残して他の３辺、周縁部１４Ｂ〜１４Ｄを帯状に接着する。次にその内部にインク吐出口２０を挿入し、インク吐出口２０を可撓性フィルムに溶着する。周縁部１４Ａの溶着については、周縁部１４Ａで透明窓１６が無い側から透明窓１６が有る側へ斜め方向に帯状に溶着する。
【００２４】
このような積層構造を有する可撓性フィルム１０Ａ，１０Ｂを用いることによってインク袋１は耐久性に優れ、特に、内側にＭＤＰＥ層１１を配置することによって、インクに対する耐インク性に優れ、また、中間層としてアルミニウム層を配置することによって、外気中の空気がインク袋内に透過するのを遮断して、インクの溶存空気量の増加が抑制される。
【００２５】
周縁部１４Ａは幅を変化させていて周縁部１４Bとのコーナー部分が、被保持姿勢におけるインク袋１の内室の最上部となるようにしている。そのため、インク袋１の内室にインクが充填され、インク吐出口２０から気泡が混入した際には、気泡は最も高い位置にまで浮き上がるので、この周縁部１４Ａと周縁部１４Bとのコーナー部分に気泡が集中することになる。そこで、本実施例では、周縁部１４Ａと周縁部１４Ｂとのなすコーナー部分を含む部位の、可撓性フィルム１０Ａ，１０Ｂそれぞれに透明窓１６を形成している。透明窓１６は、内室に貯留されるインクを挟む所定位置の両面に設けられた、表面から裏面まで透明な部位である。この透明窓１６は、金属層１３の一部を切り取りＭＤＰＥ層１１およびナイロン層１２のみを積層することで構成している。この実施例では透明窓１６を部分的に形成することで、インク袋全表面積に対する透明窓１６の形成面積を抑制している。このように透明窓１６の形成面積を抑制することで、可撓性フィルムを透過する空気量が低減し、インク袋１内部に侵入する空気は微量となり無視することができる。インク袋１は、上述したように可撓性のフィルムを使用することで、画像形成装置への装着時に、インク袋内のインクを放出した時にインク滞留部を作ることなく偏平につぶれ，インクを無駄なく効率的に使用できる。
【００２６】
なお、透明窓１６の形成位置はこのコーナー部分のみに限らず気泡が上へと浮き上がるような構造になるように可撓性フィルムを張り合わせれば、例えばインク吐出口２０の取り付け部分付近等に形成してもよい。
【００２７】
本実施形態の気泡検知システムでは、上記構成のインク袋１を気泡検知装置に装填して、インク袋内に充填されるインクへの気泡の混入を検知する。
ここで、図２および図３に気泡検知装置を用いた気泡検知工程の概念図を示す。図２はインク袋１のインク中に気泡９が無い場合を表し、図３はインク袋１のインク中に気泡９が有る場合を表している。
気泡検知装置１００は、発光素子２、受光素子３、Ａ／Ｄ変換器４、制御部５、駆動回路６、および表示器７を含んで構成される。
【００２８】
発光素子２は、光軸が透明窓１６を通過するように照射光をインク袋１外部から照射する。受光素子３は、インク袋１を挟む発光素子２の反対側に配置され、透明窓１６における透過光を受光して透過光量に対応した受光信号を出力する。発光素子２と受光素子３は水平方向に対向して、同じ高さになり、発光素子２からの照射光の光軸がインク袋１の透明窓１６を通過し、透明窓を通過した透過光の光軸が受光素子３の受光面を通過するように配置される。発光素子２としては、指向性が高いレーザを発するものが好ましく、例えば発光ダイオード等を用いることができる。一方、受光素子３としては例えばフォトトランジスタ等を用いることができる。
【００２９】
図２に示すように、インク中に気泡９が無い場合は、発光素子２から照射された照射光のほとんどはインク袋の表面および内面で散乱反射されたり、インクに吸収されたりする。この場合、インク中を通過する透過光は極めて少なく、受光素子３にはほとんど達しない。その結果、受光素子３は微少な、略ゼロレベルの受光信号をＡ／Ｄ変換器４に出力する。
【００３０】
一方、図３に示すように、インク中に気泡９が有る場合は、発光素子２から照射された照射光はインク中の気泡９を通過して、その透過光が受光素子３に受光される。この場合、受光素子３からは大きな受光信号がＡ／Ｄ変換器４に出力される。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器４は入力される受光信号をデジタル信号に変換し、制御部５に出力する。制御部５は、入力されるデジタル信号に基づいて、気泡９による照射光の遮光率を測定し、気泡９の大きさを推定する。そして、その大きさに応じて、予め設定された制御信号を表示器７の駆動回路６に出力する。駆動回路６は、その制御信号に基づいて表示器７に所定の表示を行わせる。例えば、表示器７に気泡９の大きさを数値等で表示させる。また例えば、ある大きさ以上の気泡９を検知したときに異常表示等を行うと共にアラーム等で通知するようにする。
【００３２】
受光素子３における受光信号の出力量は、インク自体の遮光率と、光が気泡を通過する距離よって変化する。光が気泡を通過する距離が長くなれば透過光は強くなり、逆に、光が気泡を通過する距離が短くなれば透過光は弱くなる。したがって、インク自体の遮光率が既知であれば、受光信号の出力量から光が気泡を通過する距離を測定できる。インク中の気泡が単泡であれば、受光信号の出力量により気泡のサイズを測定できる。
【００３３】
図４はインク中の気泡量に対するレーザ光の遮光率の関係の例を説明するグラフである。ここでは、インク袋内に予めシリンジ等を用いて空気を注入し、その空気による気泡サイズ（直径）と、照射光が気泡によって遮光される遮光率を測定する実験を行った結果の一例を示す。グラフの横軸がインク袋内に残存する気泡サイズであり、縦軸は照射光が気泡によって遮光される遮光率を示す。発光素子２が発する照射光の光量をＸ0、受光素子に入射する透過光の光量をＸ1とすると、遮光率は（Ｘ0−Ｘ1）／Ｘ0×１００［％］で表される。
【００３４】
実験の結果、気泡サイズの増大に伴い、遮光率が低下する傾向が観測された。インク袋内に気泡９が存在しない時が照射光の遮光率が最高となる。インク袋内に一定量ずつ気泡を注入すると気泡サイズが大きくなるにつれて、遮光されていた照射光が、インク中の気泡を通過するようになり照射光の遮光率が減少する。
【００３５】
このような関係に基づき、気泡検知装置１００の制御部５では、インク中の気泡に対する光の遮光率がわかることによりインク袋中の気泡サイズを推定できる。
【００３６】
以上のような気泡検知工程の後には、インク袋はカートリッジに収容され、検品、出荷される。カートリッジとして耐インク性および耐久性に優れた材料を使用し、例えば、ポリエチレン等の内容物が確認可能な透明色であることが好ましい。またカートリッジはインク袋１を収納した状態で本装置に設置できるように箱型形状をし、インク袋１が内蔵できる程の大きさで構成されると好ましい。
【００３７】
なお、カートリッジが透明であれば、インク袋１をカートリッジに収容した状態で、気泡検知工程を実施することが可能になり、そのようにしても本発明には好適である。
【００３８】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】同図（Ａ）は本発明に用いるインク袋の外観図、同図（Ｂ）は同インク袋の部分断面図である。
【図２】本発明の気泡検知システムによる気泡検知工程で、インク袋内に気泡の無い場合を説明する図である。
【図３】本発明の気泡検知システムによる気泡検知工程で、インク袋内に気泡の有る場合を説明する図である。
【図４】実験結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…インク袋
２…発光素子
３…受光素子
４…Ａ／Ｄ変換器
５…制御部
６…駆動回路
７…表示器
９…気泡
１０…可撓性フィルム
１１…ＭＤＰＥ層
１２…ナイロン層
１３…アルミニウム層
１４…周縁部
１５…中央部
１６…透明窓
２０…インク吐出口
１００…気泡検知装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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