(57)【要約】      （修正有）【課題】水頭差を必要十分な範囲に維持し、インク残量が空となる前にその旨を警告し、インクを補充する際に過補充を防止するような液位調整装置を従来に比べ低コストで提供する。【解決手段】インク２０を内部に貯留したインク容器２を搭載する台４を弾性部材５で支え、前記インクの重量によって前記弾性部材が伸縮することで、前記インクの前記インク容器内における液位とノズル開口面１１との水頭差Ａを略一定に保つ。そして前記台の上面および下面の一部に端子７，１５を設け、該端子の鉛直方向上側および下側に位置する筐体３の一部にも同様の端子６，１６を設け、該端子の接触によって電流が流れることを信号としてインクが空である警告および過補給を防止する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを内部に貯留しているインク容器と、該インク容器の全部または一部を包囲するように設置されている剛性体たる筐体と、前記インク容器を搭載する剛性体たる台と、該台と前記筐体を接続する１個または複数個の弾性部材と、で少なくとも構成されており、前記インクの残量が少なくなるにつれて前記弾性部材の弾性変形量も減少して前記台は鉛直方向上側に上昇し、前記インク容器内の前記インクの前記筐体に対する液位を一定に保つことを特徴とする液位調整装置。
【請求項２】
前記台上面の前記インク容器と重ならない位置に設置された端子と、該端子に対して鉛直方向上側に位置する前記筐体に設置された別の端子と、が設置され、前記残量が一定量より少なくなると前記両端子が接触して残量検知回路に電流が流れることで、液滴噴射式記録装置の作動を中断させたり、インク補充の必要性を外部に警告したり、または前記中断と前記警告を同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の液位調整装置。
【請求項３】
前記台下面に設置された端子と、該端子に対して鉛直方向下側に位置する前記筐体に設置された別の端子と、が設置され、前記インク容器内に貯留するインク量が一定量より多くなると前記両端子が接触してインク過補充検知回路に電流が流れることで、前記インク補充を中断させたり、該インク補充の過多を外部に警告したり、または前記中断と前記警告を同時に行うことを特徴とする請求項１または２に記載の液位調整装置。
【請求項４】
前記弾性部材は前記台の鉛直方向下側から前記台を支えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液位調整装置。
【請求項５】
前記弾性部材は前記台の鉛直方向上側から前記台を釣り下げることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の液位調整装置。
【請求項６】
前記弾性部材はコイルバネであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の液位調整装置。
【請求項７】
前記台は前記弾性部材の他に、前記筐体の一部に設置された１個または複数個のリニアベアリングによっても支持されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の液位調整装置。
【請求項８】
前記インクの種類によって前記弾性部材を適宜交換、または使用する前記弾性部材の個数の適宜変更を可能とし、比重の異なる如何なるインクを用いても、該インクの消費量に対する前記弾性部材の弾性変形量を一定にすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液位調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用される液滴噴射式記録装置に搭載されるインク容器の液位調整装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、インクを吐出する複数のノズルを有する液滴噴射式記録ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録する液滴噴射式記録装置が知られている。かかる液滴噴射式記録装置では、被記録媒体へ文字や画像の記録する際、安定した吐出には欠かせないメニスカスを前記ノズルで形成するために、前記液滴噴射式記録ヘッドがインクを吐出するノズル開口面とインク容器に貯留されているインクの液面との鉛直方向に係る距離、所謂水頭差を一定に保つ必要がある。
【０００３】
さらに前記インク容器は、該インク容器に貯留していたインクが消費されて残量が少となり、インク切れによって前記被記録媒体への記録が正常に行われなくなる前に、前記インク容器へのインクの補給や新しいインク容器への交換を促す告知をし、かつ前記記録を中断させる必要もある。
【０００４】
このような液滴噴射式記録装置の液位調整に使用される液滴噴射式記録装置が具備する液位調整装置の一例の概略図を図５と図６に示す。
【０００５】
図５に示すように従来技術において前記液位調整装置５１は、液滴噴射式記録ヘッド５２に供給されるインク５３を貯留するインク容器５４と、該インク容器５４を鉛直方向に移動させる昇降機構５８と、前記インク容器５４内の前記インク５３の液位を検出する液位測定部５５と、該液位測定部５５にて検出された前記液位によって、モ−タ５６や回転角度検出装置５７を駆使して前記昇降機構５８を適宜制御する制御部５９と、から少なくとも構成されている。このような構成により、自動的に前記インク容器５４内部に貯留された前記インク５３の液位を一定に保つように制御可能となる。
【０００６】
また、図６に示すように従来技術において前記液位調整装置１０１は、液滴噴射式記録ヘッド１０２に供給されるインク１０３を貯留するインク容器１０４と、該インク容器１０４を鉛直方向に移動させる昇降機構１０８と、前記インク容器１０４内の前記インク１０３の重量を検出する重量検出部１０５と、該重量検出部１０５にて検出された前記インク１０３の重量によって、モ−タ１０６や回転角度検出装置１０７を駆使して前記昇降機構１０８を適宜制御する制御部１０９と、から少なくとも構成されている。このような構成によっても、自動的に前記インク容器１０４内部に貯留された前記インク１０３の液位を一定に保つように制御可能となる。
【０００７】
ここで液位を一定に保つように制御する際に、前記制御部は前記液滴噴射式記録ヘッドの前記ノズル開口面と、前記インクの液位とが所定の水頭差となるように、前記昇降機構を制御可能とする。
【０００８】
これによって多量のインクを貯留しているインク容器を使用しても、前記インクと前記ノズル開口の水頭差を一定に保つことができるので、長期に渡って安定して前記メニスカスを前記ノズルで形成することができ、安定した吐出が確保できる。
【０００９】
さらに図６に示すような場合には、前記重量検出部１０５にて検出された前記インク１０３の重量が所定の値以下であると前記制御部１０９が判断した場合には、前記インク１０３の残量が少ないと判断してその旨を告知することも可能である（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１０５６２７号公報（第３〜４項、第１図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような液滴噴射式記録装置の液位調整装置では、特に産業用の前記液滴噴射式記録装置においては、多量のインクを貯留しているインク容器を使用し、長期に渡って安定してメニスカスをノズルで形成し、安定した吐出を確保するために、前記インク容器に貯留された前記インクと、液滴噴射式記録ヘッドのノズル開口との水頭差を一定に保つことが必要である。また前記インク容器が空となる前にその旨を警告したり、前記液滴噴射式記録装置を自動的に停止させたりすることも必要である。
【００１２】
ここで上述の特許文献１のように、インク容器を鉛直方向に移動させるモ−タ−等の駆動機構を具備する昇降機構と、液位測定部や重量検出部に用いられる電子測定装置と、該電子測定装置の測定結果を処理して前記昇降機構の動作を制御する制御部は必須の要素である。このような電子制御要素を用いた液位調整装置は前記水頭差の精密な調整や、前記インク容器内のインク残量管理は可能であるが、各要素の配置によって前記液位調整装置が大型化してしまうといった問題や、前記下記要素は高価であり製品コストが高くなってしまうといった問題が生じていた。
【００１３】
特に前記水頭差が５０ｍｍ前後変動しても前記メニスカスが破壊されないような前記液滴噴射式記録ヘッドに対しては、前記電子制御要素を用いた液位調整装置は過剰仕様であって、前記水頭差の精密な調整の実現よりも製造コストを低く抑えることが要求されている。
【００１４】
本発明はこのような問題点に鑑み、過剰仕様とコスト高をもたらしている前記電子制御要素を極力使用せず、代わりに一般的な機械要素を使用することで製品コストが従来に比べて低く、かつ水頭差を必要十分な範囲に維持することが可能であること、インク残量が空となりきる前にその旨を警告したり自動的に前記液滴噴射式記録装置を停止させること、そしてインクを補充する際に過補充を防止するような液位調整装置を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の液位調整装置では、インクを内部に貯留したインク容器を搭載する台を１本または複数本の弾性部材で支え、前記インクの重量によって前記弾性部材が伸縮することで、前記インクの前記インク容器内における液位と液滴噴射式記録ヘッドが具備するノズル開口面との水頭差を略一定に保つようにしている。この際前記弾性部材による支持だけでは、前記台は不安定であるから、例えば前記液位調整装置の筐体の一部にリニアベアリングを設け、該リニアベアリングと前記台を接続することとした。
【００１６】
そして前記台上面の一部に端子を設け、該端子の鉛直方向上側に位置する筐体の一部にも同様の端子を設けることで、前記インクが消費されると前記重量が軽くなって前記台が上昇し、前記インク容器内の前記インクの残量が一定量以下となると前記両端子は接触する。この接触によって電流が流れることを信号とし、該信号によってインク残量が空となりきる前にその旨を警告したり自動的に前記液滴噴射式記録装置を停止させる。
【００１７】
さらに前記台下面の一部に端子を設け、該端子の鉛直方向下側に位置する筐体の一部にも同様の端子を設けることで、前記インクが補充されると前記重量が重くなって前記台が下降し、前記インク容器内の前記インクの残量が一定量以上となると前記両端子は接触する。この接触によって電流が流れることを信号とし、該信号によって前記インク容器からインクが溢れる前にその旨を警告したり自動的にインク補充操作を停止させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１９】
図１と図２は液位調整装置１を示す模式図であり、第１の実施形態を示す。該液位調整装置１の構成について説明する。
【００２０】
インク２０を内部に貯留するインク容器２と、前記インク容器２と端子６を上面に、端子１５を下面に搭載している台４と、該台４の下面に接続してこれを鉛直方向に支える複数個の弾性部材５と、インク容器２や台４や弾性部材５を包囲するように設置され前記弾性部材５と接続する筐体３と、該筐体３の壁面の一部に設置されて前記台４を鉛直方向に滑らかに移動させるリニアベアリング８と、前記筐体３の壁面突出部位の下面に設置され平面的に前記端子６と重なる位置にある端子７と、前記筐体３の底面突出部位の上面に設置され平面的に前記端子１５と重なる位置にある端子１６と、で少なくとも前記液位調整装置１は構成されている。
【００２１】
前記インク容器２の底面から導出し、液滴噴射式記録ヘッド９へと連通して該液滴噴射式記録ヘッド９が具備するノズル１０から前記インク２０を吐出するために、インク供給管１２は前記液滴噴射式記録ヘッド９に連通している。
【００２２】
図１はインク２０が十分にある状態、図２はインク２０が空に近づいて予め設定されたインク補充前に残しておくインク２０の所定量となった状態を示し、図１では端子６と端子７は接触していないが、図２では両端子が接触して電流が流れ、これにより図示しない制御部がインク補充時期を判断して液滴噴射式記録装置を停止させたり、外部にインク補充を促す表示や音などの警告を発したりする。
【００２３】
なお、図１では端子１５と端子１６は接触していないが、インク容器２がインク２０で満杯となる状態では両端子が接触して電流が流れ、これにより図示しない制御部がインク容器２は満杯状態であると判断して、図示しないインク補充装置を停止させたり、外部にインク補充中止を促す表示や音などの警告を発したりする。
【００２４】
インク２０のインク容器２内での液位はノズル１０が開口するノズル開口面との鉛直方向の距離Ａで示される水頭差を常に保つように台４はリニアベアリング８によって鉛直方向に移動する。該リニアベアリング８は前記台４の鉛直方向の移動に用いるだけではなく、前記弾性部材５だけで支持するだけでは不安定である、前記台４の支持を安定化させるためにも用いることが望ましい。
【００２５】
ここで前記水頭差Ａを常に略一定に保つ方法について説明する。
【００２６】
まず、インク２０は液滴噴射式記録ヘッド９のノズル１０から吐出されることで消費されるので、台４の鉛直方向の位置が変動しない場合にはインク２０のインク容器２内での液位は当然下降する。しかし前記液位は前記水頭差Ａの基準であるため、該液位のノズル開口面１０に対する鉛直方向の変動を解消する必要がある。これを達成するために本発明では、インク容器２に対するインク２０の液位低下分を、台４を上昇させて補うことで達成する。
【００２７】
図１と図２を用いて具体的に説明すると、２本のコイルバネからなる弾性部材５全体のバネ定数をＫ（Ｎ／ｍ）とし、インク２０の比重をα（Ｋｇ／ｍ３）とし、柱状たるインク容器２の底面積をＳ（ｍ２）とし、インク２０がＶ（ｍ３）だけ消費されたとすると、インク容器２に対するインク２０の液位低下分Ｌは、Ｖ／Ｓ（ｍ）となる。ここで消費されたインク２０の質量はα・Ｖ（Ｋｇ）であり、該重量だけ減った分コイルバネたる前記弾性部材５は、重力加速度をＧ（ｍ／Ｓ２）とすると、α・Ｖ・Ｇ／Ｋ（ｍ）だけ伸びて前記台４を鉛直方向上方に上昇させる。この際Ｌ＝Ｖ／Ｓ＝α・Ｖ・Ｇ／Ｋ（ｍ）であれば、インク容器２に対するインク２０の液位低下分を、台４を上昇させて補うことが達成される。
【００２８】
よって、Ｋ＝α・Ｇ・Ｓの関係を満たすように前記コイルバネたる弾性部材５と、前記インク容器２の底面積と、前記インク２０の比重を組合せればよいといえる。液滴噴射式記録装置に使用されるインクは、油性、水性等、多岐に渡るが上記関係式を満たすように適宜各要素を選択してやれば、如何なる種類のインクを使用しても本発明で提案する液位調整装置１は機能を発揮することとなり、通常は前記弾性部材５を交換したり使用する個数を選択して弾性部材５全体のバネ定数Ｋを調整する方法がもっとも簡便である。
【００２９】
またインク２０が消費され続けて該インク２０の残量が少なくなり、端子６と７が接触して液滴噴射式記録装置を停止させたりインク補充を促す警告を発したりする際に、前記水頭差Ａの一方の基準であるインク２０のインク容器２内での液位を前記筐体３の壁面突出部位上面とすることで、該突出部の厚み分だけインク２０をインク容器２内に残すことができる。これは、前記インク容器２がカ−トリッジ形式で都度該カ−トリッジたるインク容器２を交換しなければならない場合を除き、インク補充時にインク供給路１２の内部に空気を混入させないために、是非とも必要なことである。
【００３０】
ここで、インク容器２のインク２０の容量を空であると判断する際のインク２０の規定残量をＢ（ｍ３）とすると、前記突出部位の厚みはＢ／Ｓ（ｍ）となって、該厚みとインク容器２の底面積Ｓ（ｍ２）を調整するだけで前記規定残量Ｂ（ｍ３）を自由に設定することができるが、該規定残量Ｂ（ｍ３）は予め仕様として決定されてしまうとその後変更される可能性は低く、したがって前記突出部位の厚みを予め然るべき量に設定しまう方法がもっとも簡便である。
【００３１】
なお、端子１６を上面に具備する前記筐体３の底面突出部位の突出量は、弾性部材５の弾性変形可能範囲内で、インク容器２の満杯基準量を前記底面積Ｓで割った値だけ、前記水頭差Ａの基準たる前記筐体３の壁面突出部位の上面から下がった位置に台４の上面が位置する場合、端子１５が端子１６と接触する位置とすることで決定される。よって前記筐体３の底面突出部位の突出量を調整すると、インク容器２の満杯基準量も調整可能であるといえる。
【００３２】
図３と図４は液位調整装置１を示す模式図であり、第２および第３の実施形態を示す。該液位調整装置１の構成について説明する。
【００３３】
図３は第２の実施形態を示すものであり、筐体３から弾性部材５を介して釣り下げられた台４にインク容器２を搭載していること以外は図１に示す第１の実施形態と同じである。第２の実施形態では、インク容器２内に貯留されたインク２０が消費されることによって前記インク容器２全体の重量が軽くなるので、台４の上側からこれを釣り下げる弾性部材５の弾性変形たる伸びが解消されるため、ノズル開口面１１から鉛直方向下側の水頭差Ａの位置に前記インク容器２内のインク２０の液位を保持することができる。
【００３４】
この場合も第１の実施形態と同様にＫ＝α・Ｇ・Ｓの関係を満たすように前記コイルバネたる弾性部材５と、柱状たる前記インク容器２の底面積と、前記インク２０の比重を組合せれば如何なるインクを使用しても本発明で提案する液位調整装置１は機能を発揮することとなる。第１の実施形態にて説明した前記規定残量Ｂ（ｍ３）を確保する方法も第２の実施形態に適用可能である。
【００３５】
図４は第３の実施形態を示すものであり、底面を成す筐体３から鉛直上方に伸びる、１本または複数本のガイド１３を介してインク容器２を搭載する台４が鉛直方向に移動する。図４に示すように、第３の実施形態におけるリニアベアリング８は前記ガイド１３に貫通される態様のものであり、前記突出部位に相当するものとしてストッパ１４が設けられている。該ストッパ１４の上面を水頭値Ａの基準となる液位と常に合わせるように保持するため、コイルバネたる弾性部材のバネ定数Ｋと、柱状たるインク容器２の底面積Ｓと、インク２０の比重αと、重力加速度Ｇとの相互関係式Ｋ＝α・Ｇ・Ｓを満たすようにすればよいことは第１、第２の実施形態と何ら変わりはない。
【００３６】
さらに前記ストッパ１４の厚みを前記突出部位の厚みとすることによって、第１の実施形態にて説明した前記規定残量Ｂ（ｍ３）を確保する方法も第１、第２の実施形態と何ら変わりはない。また図示しないが第４の実施形態として、第２の実施形態のように前記ガイド１３に支持された天井部材から１本または複数本の弾性部材５によって釣り下げられる形態としても、全く問題はない。
【００３７】
なお図３と図４に示す第２、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様に端子１５と端子１６を配置することによって、インク容器２の満杯状態を判断したり満杯基準量を調整したりすることができることは言うまでもない。
【００３８】
また図１乃至図４の実施形態では弾性部材５をコイルバネとしたが、インク２０の消費量にしたがって一定の弾性変形するものであればなんでもよく、さらに図１と図２ではリニアベアリング８を１個しか図示していないが、複数個使用したとしても当然問題はない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の液位調整装置では、インクを内部に貯留したインク容器を搭載する台を１本または複数本のバネで支え、前記インクの重量によって前記バネが伸縮することで、前記インクの前記インク容器内における液位と液滴噴射式記録ヘッドが具備するノズル開口面との水頭差を略一定に保つようにしている。この際前記バネによる支持だけでは、前記台は不安定であるから、例えば前記液位調整装置の筐体の一部にリニアベアリングを設け、該リニアベアリングと前記台を接続することとした。
【００４０】
そして前記台上面の一部に端子を設け、該端子の鉛直方向上側に位置する筐体の一部にも同様の端子を設けることで、前記インクが消費されると前記重量が軽くなって前記台が上昇し、前記インク容器内の前記インクの残量が一定量以下となると前記両端子は接触するようにした。この接触によって電流が流れることを信号とし、該信号によってインク残量が空となりきる前にその旨を警告したり自動的に前記液滴噴射式記録装置を停止させることが可能となった。
【００４１】
さらに前記台下面の一部に端子を設け、該端子の鉛直方向下側に位置する筐体の一部にも同様の端子を設けることで、前記インクが補充されると前記重量が重くなって前記台が下降し、前記インク容器内の前記インクの残量が一定量以上となると前記両端子は接触する。この接触によって電流が流れることを信号とし、該信号によって前記インク容器からインクが溢れる前にその旨を警告したり自動的にインク補充操作を停止させることが可能となった。
【００４２】
これにより従来例に示すような液位調整装置には欠かせない、インク容器を鉛直方向に移動させるモ−タ−等の駆動機構を具備する昇降機構と、液位測定部や重量検出部に用いられる電子測定装置と、該電子測定装置の測定結果を処理して前記昇降機構の動作を制御し、前記インク容器内の前記インク残量を管理する制御部と、で構成された高価である程度の大きさをもった電子制御要素を削除することが可能となり、従来と比べて製造コストを低く抑え、かつ前記液位調整装置の大きさも小型化しつつ、前記水頭差を一定に保ち、前記インク残量が空となりきる前にその旨を警告したり自動的に前記液滴噴射式記録装置を停止させ、前記インク容器からインクが溢れる前にその旨を警告したり自動的にインク補充操作を停止させるという、前記液位調整装置にとって必要十分な条件を満たすことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液位調整装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の液位調整装置の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の液位調整装置の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の液位調整装置の一例を示す模式図である。
【図５】従来技術に係る液位調整装置の一例を示す模式図である。
【図６】従来技術に係る液位調整装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１、５１、１０１    液位調整装置
２、５４、１０４    インク容器
３    筐体
４    台
５    弾性部材
６、７、１５、１６    端子
８    リニアベアリング
９、５２、１０２    液滴噴射式記録ヘッド
１０    ノズル
１１    ノズル開口面
１２    インク供給管
１３    ガイド
１４    ストッパ
２０、５３、１０３    インク
５５      液位測定部
５６、１０６    モ−タ
５７、１０７    回転角度検出装置
５８、１０８    昇降機構
５９、１０９    制御部
１０５      重量検出部
【図１】
2004249572.tif 000003
【図２】
2004249572.tif 000004
【図３】
2004249572.tif 000005
【図４】
2004249572.tif 000006
【図５】
2004249572.tif 000007
【図６】
2004249572.tif 000008