(57)【要約】【課題】極めて簡単な構成によってインク残量を目視によって、精度よく確認できるインクの残量検知装置を提供することを目的とする。【解決手段】インクタンクの一部に透明部材で形成された観察窓を設け、さらに該観察窓に対向する位置に、光透過性の透明部材で形成した凸形状のインク液面境界形成部を設けて、インク液中と空気中で異なる反射率を有することから該透明部材で形成された凸形状のインク液面境界形成部に形成されるインク液面をインク面に直行する方向から透明部材の該観察窓を通して、目視することによりインク残量を検知できるようになっている。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクの壁面の少なくとも一部が光透過性部材で形成された観察窓を設け、該インクタンク内に、インク液面との境界を形成可能な光透過性部材で形成した凸形状のインク液面境界形成部材を該観察窓に対向するように設け、該インク液面境界形成部材の該インクタンク内でのインク液中に浸漬している部分とタンク内での空気中に位置する部分とで形成されるインク液面の境界を光透過性部材で形成された凸部形状の該インク液面形成部材と該観察窓を通してインク残量を検知することを特徴とするインク残量検知装置。
【請求項２】
請求項１において、該インク液面境界形成部材に表示手段を持つことを特徴とする請求項１のインク残量検知装置。
【請求項３】
請求項１において、該インク液面境界形成部材の少なくとも一部が線形の曲面を持つことを特徴とする請求項１のインク残量検知装置。
【請求項４】
請求項１において、該インク液面境界形成部材の少なくとも一部が非線形の曲面を持つことを特徴とする請求項１のインク残量検知装置。
【請求項５】
請求項１において、該インク液面境界形成の部材の形状が円錐形であることを特徴とする請求項１のインク残量検知装置。
【請求項６】
インクタンク内に、インク液面との境界を形成可能な光透過性部材で形成した凸形状のインク液面境界形成部材を設け、該インク液面境界形成部材の少なくとも一部にインク残量の観察窓を設け、該インクタンク内でのインク液中に浸漬している部分とタンク内での空気中に位置する部分とで形成されるインク液面の境界を光透過性部材で形成された凸部形状の該インク液面形成部材の該観察窓を通してインク残量を検知することを特徴とするインク残量検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンター、特にプリントヘッドと着脱自在に構成され、プリントヘッドにインクを供給するインクタンクの残量検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクタンクにおけるインク残量検知装置としては、特開平２−３３２２号公報に記載されているように、インクタンクに電極を設けて電極に通電し、インク中を流れる電流値によってインクの有無を検出するものが多く提案されている。
【０００３】
また、インクタンク分離型のインクジェットカートリッジにおいても、特開平２−１９８８６２号公報に記載されているように、ヘッド側に設けられた電極によって、インクの有無を検出するものも提案されている。
【０００４】
また、実開昭６３−３３９４７号公報、同６３−１３７３３号公報においては、インクタンク内のインク中に浸漬されている部分と、空気中に位置する部分とで異なる反射率有する乱反射面を備えた検出版と、この検出版と相対的に配置された発光部及び受光部を有する検出装置本体とを備え、受光部より受光された光が検出版により反射された時の受光量の変化でインク残量を検出する構造が示されている。
【０００５】
さらに、予め設計されたインクの容量と、予め設定された一回当たりのインク吐出量と、インク未使用状態から既に吐出されたインクの総吐出回数とを用いて、インクジェットプリンターに内蔵された演算装置で所定の演算を行い、この演算結果からインク残量を算定するものが提案されている。
【０００６】
インク残量検知装置として、インクに通電する電流値によるもの以外にも、インクの圧力を検出するもの、インクの透過光検出するものなどが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のインク残量検知装置では、以下のような欠点があった。
【０００８】
インクタンクでインク中を流れる電流値は、インクが電極に触れるか否かによりステップ上に変化するので、検出が容易である。しかしインクタンクの内部にインクを保持するスポンジ等の多孔質材を充填した場合には、多孔質材の電気抵抗がインクの含有量によって連続的に変化するから、インクの有無の判定基準が明確でなく、検出精度を高くすることが困難である。また、電流値によってインクの有無を検出するものは、インクの電気分解を防ぐために、パルス電圧或いは、交流電圧を印加して検出する必要があり、検出回路が複雑になり、高価なものとなる。
【０００９】
インクタンク分離型のインクカートリッジでは、インクタンクは、使い捨てとなるが、検出電極をインクタンクに設けるインクタンクが高価なものとなる。また、ヘッド部に気泡が混入すると、インクタンクにインクが残っていても残量切れとして誤検出をする。検出が正常に行われても、インクタンク内のインクがなくなってから、ヘッド部のインクがなくなる為、残量切れを検出した段階でヘッド部に気泡が混入しやすいと言う問題もある。
【００１０】
また、実開昭６３−３３９４７号公報、同６３−１３７３３号公報に示されたインク残量検知装置にあっては、インク液中と空気中で異なる反射率を有する乱反射版を使用するものであるため、部品、組立コストの増大という不都合があった。
【００１１】
インク吐出回数からインク残量を演算装置で算定する手法にあっては、一回当たりのインク吐出量のバラツキ等に起因して正確なインク残量を算定できないという不都合があった。
【００１２】
【発明の目的】
本発明は、上述した従来における種々の不具合に着目してなされたものであり、極めて簡単な構成によってインク残量を目視によって精度よく確認できるインクの残量検出装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では、インクタンクの少なくとも一部に透明部材で形成された観察窓を設け、さらにインクタンク内に光透過性の透明部材で形成した凸形状のインク液面境界形成部を観察窓に対向する位置に設け、インク液中と空気中で異なる反射率を有することから、該透明部材で形成された凸形状のインク液面境界形成部に形成されるインク境界面をインク面に直行する角度から該透明部材の観察窓を通して目視することによりインク残量を検出しようとするものである。
【００１４】
（作用）
以上のような本発明の構成により、透明部材で構成される該インク液面境界形成部材のインクタンク内でのインク液中に浸漬している部分とタンク内での空気中に位置する部分とで異なる反射率を有することで形成されるインク液面の境界面を観察窓を通して検知することにより、簡単な構成かつ低コストでインク残量を知ることが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１に、本発明の特徴を最もよく表す実施例１の概略構成図を示す。
【００１７】
図１及び図２ａは、実施例１の概略図およびその横断面図であり、インクタンク１０は全体形状が略直方体に設けられており、その内部空間内に所定の容量のインク１１が収容されるようになっている。また、インクタンク１０には、少なくともその一部が光透過性の透明部材で形成された観察窓１３（以下、観察窓１３）が設けられている。この観察窓１３に対向する位置のインクタンク１０の内部に光透過性の透明部材、例えばアクリルで形成された凸形状の凸部境界形成部材１２（以下、境界形成部材１２）、例えば円錐形状の境界形成部材１２が設けられ、インク１１の中に浸漬することでインク１１とのインク境界面１５を形成するようになっている。本実施例１では、境界形成部材１２の形状を円錐形状で説明するが、インク１１中に浸漬する部分と空気に面する部分を構成できるものであれば、どのような形状でもよい。
【００１８】
図２ｂは、実施例１の上面図であり、図２ａの状態のインクタンク１０を、インクタンク１０の上面から観察窓１３を通して内部のインク境界面１５を見たとき、観察窓１３に観察されるインク境界面１５のインク残量表示パターン１４を示す図である。境界形成部材１２がインク１１に浸漬する部分とインクタンク１０内の空気と面する部分では、光の反射率が異なることから観察窓１３及び境界形成部材１２を通してインクタンク１０内のインク境界面１５を観察したとき、境界形成部材１２のインク１１に浸漬した部分と空気に面する部分とを観察窓１３に直行する方向に投影した形で観察されることになる。
【００１９】
本実施例１の場合、境界形成部材１２の形状を円錐形としているため、円錐形の底面すなわち観察窓１３の方向から円錐形の境界形成部材１２の表面であるインク境界面１５を見たときは、円錐形の表面が底面に投影された形になり、円形のパターンがインク残量表示パターン１４として観察窓１３に観察されることになる。又、本実施例１では、境界形成部材１２と観察窓１３は、光透過性の透明部材でそれぞれ構成しているが、一体化して一つの境界形成部材としてもよい。
【００２０】
ここで、境界形成部材１２及び観察窓１３は、インク１１との化学的に反応をしない透明部材、例えば、ポリエチレン、ガラス、ポリカーボネートなどが使用できるが、完全に透明でなくてもよく、光透過性があればよい。
【００２１】
図２ｃは、インク１１の残量と観察窓１３に観察される円形のインク残量表示パターン１４の径の関係を示すものであり、本実施例１では、境界形成部材１２の形状を円錐形としたため、円錐形の頂点と底面の任意の点を結ぶ線は、線形すなわち直線となる。したがってこの直線の集合体で形成されたインク境界面１５を観察窓１３に投影した円形のインク残量表示パターン１４は、図２ｃに示すように、インク１１の残量に比例してリニアに変化することになる。
【００２２】
図３ａは、インク１１が充満しているときのインク１１と境界形成部材１２とインク境界面１５の関係を示す図であり、インク１１が充満しているときは、境界形成部材１２は、すべての部分がインク１１に浸漬しており、観察窓１３を通して境界形成部材１２を直行する角度（上面）から見たとき、境界形成部材１２とインク１１とのインク境界面１５は均一な光の反射率を示す。本実施例１では、境界形成部材１２の形状を円錐形状としているために、図３ｂに示すように、均一な反射率を有するインク境界面１５が円錐形の底面、すなわち観察窓１３に投影された形でインク残量表示パターン１４を形成し、インク残量表示パターン１４は、観察窓１３のすべての円形の範囲において円形のインク１１のパターン色が観察されることになる。
【００２３】
次に、図４ａは、インク１１が半分のときのインク１１と境界形成部材１２とインク境界面１５の関係を示す図であり、インク１１の容量が半分のときは、境界形成部材１２のインク１１に浸漬している部分は、全体の半分となる。この場合、インクタンク１０の中で境界形成部材１２の空気に面する部分とインク１１に浸漬する部分とでは、光の反射率が異なり図４ｂに示すように、インク残量表示パターン１４は、円錐形の底面になる観察窓１３の半分の径のインク１１の円形パターン色が観察される。ここで観察窓１３にて観察される円形のパターンは、円錐形状の境界形成部材１２のインク１１に浸漬している部分を円錐形の底面、即ち観察窓に投影したパターンとなり、円錐形の頂点と底面円周を結ぶ線が直線（線形）となることから、図２ｃに示すように投影されるパターン、インク残量表示パターン１４は、インク１１の残量に比例してリニアに変化し観察窓１３のパターンは、インク残量に応じた同心円形状のパターンになる。
【００２４】
次に、図５ａに示すように、インク１１が少ないときは、同様の説明から観察窓１３には、非常に径の小さいインク残量表示パターン１４が観察される。またインク１１が完全になくなると、インク残量表示パターン１４は、観察窓１３には、表示されなくなるのは明らかである。
【００２５】
（実施例２）
図６ａ、図６ｂ及び図６ｃは、本発明の第２の実施例の横断面図、上面図及びインク残量と目盛の相関図を示す。
【００２６】
実施例１の場合は、観察窓１３に投影されるインク残量表示パターン１４の面積比を比較することにより知ることになるため、インク１１の残量表示は、おおよその表示になってしまう。従って、実施例２では、図６ａに示すように、境界形成部材１２の表面に均等間隔にて目盛１６（ここでは、溝を形成する。）を設けることにより、より正確なインク残量表示を可能とするものである。
【００２７】
前述の実施例１の図２ａ及び図２ｂにて、説明したようにインクタンク１０の内部に透明部材からなる境界形成部材１２を設け、該境界形成部材１２の表面に形成されるインク境界面１５を観察窓１３へ投影することで形成されるインク残量表示パターン１４を観察窓１３を通して観察することにより、インク１１の残量を知ることが出来るが、実施例１のインク残量表示パターン１４が、観察窓１３に円形で投影されるのと同じく、図６ｃに示すように、円錐形の頂点と底面円周を結ぶ線が直線（線形）となる関係から、目盛１６も目盛りの間隔が均等に投影されることになり、均等間隔の同心円として投影されることになる。その結果、図６ｂに示すように均等な同心円の目盛１６と前述したインク残量表示パターン１４の合成パターンが観察窓１３に形成される。
【００２８】
例えば、図６ｃのように、目盛０をインク１１が空の状態とし、目盛５をインク１１が充満している状態とすると、インク残量表示パターンが図６ｃにて目盛３の位置に観察された場合は、全インク容量の５分の３のインク残量があることが読みとれることになる。
【００２９】
本実施例２では、目盛１６を境界形成部材１２の表面に設けることで構成しているが、目盛１６を観察窓１３に設けることでも同様の効果が得られる。また目盛１６を溝で形成する方法を示したが、塗料などにて目盛１６を設ける方法でもよい。
【００３０】
（実施例３）
図７ａ、図７ｂ及び図７ｃは、本発明の第３の実施例の横断面図、上面図及びインク残量と目盛の相関図を示す。
【００３１】
実施例２の場合は、境界形成部材１２の表面に均等間隔にて目盛１６を設けることにより、均等な同心円の目盛１６と前述したインク残量表示パターン１４の合成パターンを観察窓１３に形成し、より正確なインク残量表示を可能とするものである。しかしながら、インク１１が減って行くにつれて、インク残量表示パターン１４もリニアに変化して小さくなっていくため、インク１１の残量が非常に少ない場合は、観察窓１３に観察されるインク残量表示パターン１４も非常に小さい円形で表示され、インク１１の残量が空になる状態を正確に観察し難い点がある。
【００３２】
従って、実施例３では、実施例１および実施例２で示した境界形成部材１２の形状を非線形の二次曲線、例えばインク境界面１５が放物線で構成される円錐形にすることで、図７ｃに示すように、インク１１の残量が非常に少ない場合でもインク残量表示パターン１４が大きく見えるようにし、特にインク１１が少ない時に、より正確なインク残量表示を可能とするものである。また実施例２と同様に目盛１６を設けることで、さらに正確なインク残量を知ることができるのは言うまでもない。
【００３３】
実施例１のインク残量表示パターン１４が、観察窓１３に円形で投影されるのと同じく、図７ｃに示すように、円錐形の頂点と底面円周を結ぶ線が二次曲線（非線形）となる関係から、インク１１の残量の変化量が均一になるように目盛１６を設けると、目盛１６およびインク境界面１５は、二次曲線で投影されることになり、同心円の目盛は、間隔が二次関数の目盛として投影されることになる。
【００３４】
その結果、図７ｂに示すように二次関数の間隔を持つ同心円の目盛１６と前述したインク残量表示パターン１４の合成パターンが観察窓１３に形成される。
【００３５】
例えば、図７ｃに示すように、目盛０をインク１１が空の状態とし、目盛５をインク１１が充満している状態とすると、インク残量表示パターン１４が図７ｃにて目盛３から５の位置に観察された場合は、インク１１の容量の変化に対して目盛の変化は大きいが、逆に目盛０から３の位置では、インク１１の容量の変化に対する目盛の変化は、小さくなる。従って、インク１１の容量が少なくなればなるほど目盛の変化が小さくなり、結果としてより正確にインク残量を検知できることになる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、観察窓に投影されたインク残量表示パターンを調べることにより、容易にインク残量を検知できる。また観察窓の目盛とインク残量表示パターンの位置関係を調べることにより、容易に、且つ、より正確にインク１１の残量を検知することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を最もよく表す実施例１の概略構成図を示す。
【図２】（ａ）実施例１の横断面図を示す。
（ｂ）実施例１の上面図で、観察窓側から見た図を示す。
（ｃ）実施例１のインク残量とインク残量表示パターンの径の相関図を示す。
【図３】（ａ）インクが充満しているときの実施例１の横断面図を示す。
（ｂ）インクが充満しているときの実施例１の上面図で、観察窓側から見た図を示す。
【図４】（ａ）インクが半分のときの実施例１の横断面図を示す。
（ｂ）インクが半分のときの実施例１の上面図で、観察窓側から見た図を示す。
【図５】（ａ）インクが空のときの実施例１の横断面図を示す。
（ｂ）インクが空のときの実施例１の上面図で、観察窓側から見た図を示す。
【図６】（ａ）実施例２の横断面図で示す。
（ｂ）実施例２の上面図で、観察窓側から見た図を示す。
（ｃ）実施例２のインク残量と目盛の相関図を示す。
【図７】（ａ）実施例３の横断面図を示す。
（ｂ）実施例３の上面図で、観察窓側から見た図を示す。
（ｃ）実施例３のインク残量と目盛の相関図を示す。
【符号の説明】
１０　インクタンク
１１　インク
１２　凸部境界形成部材
１３　観察窓
１４　インク残量表示パターン
１５　インク境界面
１６　目盛
【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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