(57)【要約】【課題】タンク内のインク残量の検出精度を向上させることができるインクジェットプリンタを提供する。【解決手段】本発明のインクジェットプリンタは、記録ヘッド、インクを貯留するタンク、タンク内のインク残量を検出する残量検出装置を備える。そして、残量検出装置が、波長４００ｎｍ以上の光束を出射する光源と光源からの出射光束を受光する受光部とからなる少なくとも一つのセンサ本体と、センサ本体を内部に格納する筐体とから構成される。そして、光源からの出射光束が筐体と空気層との境界面で反射して受光部に至る場合と、光源からの出射光束が筐体とインクとの境界面を通過して受光部に至らない場合とに基づいてインク残量を検出する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対し紫外線硬化型のインクを吐出する記録ヘッドと、前記インクを貯留するタンクと、前記タンク内に配置されて前記タンク内のインク残量を検出する残量検出装置とを備えるインクジェットプリンタであって、
前記残量検出装置が、波長４００ｎｍ以上の光束を出射する光源と前記光源からの出射光束を受光する受光部とからなる少なくとも一つのセンサ本体と、前記センサ本体を内部に格納する筐体とから構成され、
前記光源からの出射光束が前記筐体と空気層との境界面で反射して前記受光部に至る場合と、前記光源からの出射光束が前記筐体と前記インクとの境界面を通過して前記受光部に至らない場合とに基づいてインク残量を検出することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットプリンタであって、
前記センサ本体が、前記筐体内において上下方向に２つ以上配置されることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタであって、
前記筐体がフッ素樹脂又はフッ素樹脂がコーティングされた樹脂により形成されることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタであって、
前記タンクは、画像の記録を行う画像記録領域と画像の記録動作に備えて待機するホームポジションとの間を往復移動するキャリッジ上に搭載される中間タンクであることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタであって、
前記インクは、カチオン重合性化合物を含む紫外線硬化型インクであることを特徴とするインクジェットプリンタ。
【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に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、記録ヘッドの吐出口から記録媒体に向けてインクを吐出し着弾させ、この記録媒体に画像を記録するインクジェットプリンタが知られている。
通常、記録ヘッドに供給されるインクはメインタンクやメインタンクから記録ヘッドまでのインク供給路中に設けた中間タンク等に貯留されている。
【０００３】
上記タンク内のインク残量の検出方法としては、例えば、タンク内にフロートを配置し、インクの表面を浮遊するフロートの上下位置を検出する方法や、タンクの膨張度を検出するセンサを用いる方法が知られている。
また、インクが導電性を有している場合には、タンク内の所定位置に配置した電極センサーの通電／遮断状態を検出する方法が知られている（特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特公平０７−０２５１６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、紫外線硬化型のインクのような、粘性が高くかつ導電性が無いインクを用いる場合には、上記フロートを用いる方法では、インク液面がタンク内で均一にならないことからフロートの上下方向の位置にばらつきが生じるという問題や、上記タンクの膨張度を検出するセンサを用いる方法では、タンクの膨張度にばらつきが生じるという問題がある。また、インクに導電性が無いことから、特許文献１に開示されているような電極センサーを用いることができないという問題がある。
【０００６】
本発明の課題は、上述の問題を考慮したものであり、タンク内のインク残量の検出精度を向上させることができるインクジェットプリンタを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、記録媒体に対し紫外線硬化型のインクを吐出する記録ヘッドと、前記インクを貯留するタンクと、前記タンク内に配置されて前記タンク内のインク残量を検出する残量検出装置とを備えるインクジェットプリンタであって、前記残量検出装置が、波長４００ｎｍ以上の光束を出射する光源と前記光源からの出射光束を受光する受光部とからなる少なくとも一つのセンサ本体と、前記センサ本体を内部に格納する筐体とから構成され、前記光源からの出射光束が前記筐体と空気層との境界面で反射して前記受光部に至る場合と、前記光源からの出射光束が前記筐体と前記インクとの境界面を通過して前記受光部に至らない場合とに基づいてインク残量を検出することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、例えば従来のフロートや電極センサーのような、インクに直接接触してインク残量を検出する方法と比較して、光源からの出射光束が受光部で検出されるか否かにより、つまりインクに対して非接触でインク残量を検出するので、インクの粘性や導電性等の特性の影響を受けず、測定精度を向上させることができる。
また、上述のように光源からは波長４００ｎｍ以上の光束（紫外線以外の光束）が出射されるので、光線がインク層に至った場合でも、この光線によるインクの硬化を防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインクジェットプリンタであって、前記センサ本体が、前記筐体内において上下方向に２つ以上配置されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、複数のセンサ本体の位置に対応してインク残量を検出でき、測定精度を向上できる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタであって、前記筐体がフッ素樹脂又はフッ素樹脂がコーティングされた樹脂により形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、ゴムやプラスチック等の樹脂を溶解、膨潤するおそれがある、例えばカチオン重合系インク等の紫外線硬化型インクを用いた場合でも、筐体をフッ素樹脂で成形するか又はフッ素樹脂がコーティングされた樹脂により成形することにより、筐体に対する上記溶解、膨潤を未然に防止できる。
また、フッ素樹脂は非濡性に優れていることから、タンク内のインクは流動しやすい状態となり、筐体周囲へのインクの残留を防ぐことができ、筐体周囲にインクが付着することにより、センサ本体の周囲にインクが存在しないにもかかわらず、付着したインクにより光源からの出射光束の反射が阻害される事態を未然に防止できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタであって、前記タンクは、画像の記録を行う画像記録領域と画像の記録動作に備えて待機するホームポジションとの間を往復移動するキャリッジ上に搭載される中間タンクであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、メインタンクと比較してより高いインク残量の検出精度を求められる中間タンクに残量検出装置を設けることができ、記録ヘッドによる安定した画像出力に寄与できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェットプリンタであって、前記インクは、カチオン重合性化合物を含む紫外線硬化型インクであることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、紫外線の照度が比較的小さくても充分に硬化し画質の低下を抑えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るインクジェットプリンタ１０の実施の形態について説明する。
図１及び図２に示すように、インクジェットプリンタ１０は、記録媒体（図示せず）の搬送方向（左右方向）に直交する方向（前後方向）に延びるガイドレール１１、ガイドレール１１上を往復移動するキャリッジ１２、記録媒体に対し紫外線硬化型のインクを吐出する記録ヘッド１３、インクを貯留するメインタンク１４、メインタンク１４から記録ヘッド１３までのインク供給路中に設けられる中間タンク１５、中間タンク１５内に配置されて中間タンク１５内のインク残量を検出する残量検出装置２０（図３を参照）、これら装置の周囲を覆うケース１６等から概略構成される。
【００１８】
キャリッジ１２は記録ヘッド１３及び中間タンク１５を搭載した状態で、画像の記録を行う画像記録領域Ａと画像の記録動作に備えて待機するホームポジションＰ１と中間タンク１５にインクを供給する供給位置Ｐ２の間を往復移動するようになっている。
図１に示すように、キャリッジ１２の右側に、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各プロセスカラーのインクを吐出する４つの記録ヘッド１３が一列に並んで搭載されている。各記録ヘッド１３の下面には複数のノズル（図示せず）が配列されており、各記録ヘッド１３はノズルからインクを微小な液滴として記録媒体に対して吐出することができるようになっている。
【００１９】
また、記録ヘッド１３の前後を挟む位置には紫外線照射装置１７が設けられている。
紫外線照射装置１７は、記録ヘッド１３から記録媒体に吐出されたインクに紫外線を照射することによりインクを硬化し、記録媒体に定着させるものであり、記録媒体に対向する位置に設けられている。なお、紫外線照射装置１７としては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、エキシマーランプ、紫外線レーザー・ＬＥＤなどを用いることができる。
【００２０】
図２に示すように、キャリッジ１２の左側に、上記各プロセスカラーのインクを一時的に貯留する４つの中間タンク１５が前後方向に沿って搭載されている。
中間タンク１５の構成については周知であるため詳しい説明は省略するが、各中間タンク１５の上面にはインク供給口１５ａを開閉する蓋体１５ｂが設けられている。なお、符合１５ｃは蓋体１５ｂの前後方向への移動をガイドするガイド部材を示す。
【００２１】
また、ガイドレール１１後方の供給位置Ｐ２に、各プロセスカラーのインクを貯留するメインタンク１４が配置されている。また、中間タンク１５内には、中間タンク１５内のインク残量を検出する残量検出装置２０が取り付けられている。なお、中間タンク内における残量検出装置２０の取り付け状態を示す図は省略する。
そして、残量検出装置２０により検出される各中間タンク１５内のインク残量に応じて、キャリッジ１２を供給位置Ｐ２まで移動させることにより、メインタンク１４から中間タンク１５にインクが供給されるようになっている。
【００２２】
本発明のインクジェットプリンタ１０で使用されるインクは、紫外線の照射により硬化する性質を有する紫外線硬化型のインクである。このインクは主成分として重合性化合物（公知の重合性化合物を含む。）と光開始剤と色材とを少なくとも含み、さらには３０℃において１０〜５００ｍ・Ｐａの粘度を有するものである。
【００２３】
紫外線硬化型インクは、重合性化合物として、ラジカル重合性化合物を含むラジカル重合系インクとカチオン重合性化合物を含むカチオン重合系インクとに大別されるが、本発明のインクジェットプリンタ１０ではその両系のインクを用いることができる。また、ラジカル重合系インクとカチオン重合系インクとを複合させたハイブリッド型インクを用いることもできる。
本実施の形態ではカチオン重合系インクを用いるものとする。これにより、紫外線の照度が比較的小さい場合でもインクが充分に硬化するので、画質の低下を抑えることができる。
【００２４】
記録媒体としては、通常のインクジェットプリンタ１０に適用される普通紙，再生紙，光沢紙等の各種紙，各種布地，各種不織布，樹脂，金属，ガラス等の材質からなるものを用いることができる。記録媒体の形態としては、ロール状、カットシート状、板状等が適用可能である。
【００２５】
次に、残量検出装置２０の構成について説明する。
上述のように残量検出装置２０は各中間タンク１５内に固定されており、図３及び図４に示すように、波長４００ｎｍ以上の光束、つまり、紫外線以外の光線を出射する光源２１及びこの光線を受光する受光部２２とからなるセンサ本体２３と、センサ本体２３を内部に格納する筐体２４とを備える。
【００２６】
図３（ａ）、（ｂ）は筐体２４の水平方向に沿った断面図である。
筐体２４は、光源２１から水平方向に出射される光線の進行方向（図３において説明の便宜上「前方」と表記する。）と約４５度で交差する第１反射面２４ａ、この第１反射面２４ａに対して約９０度で交差する第２反射面２４ｂ、左右の側面板２４ｃ、背面板２４ｄ及び底面板２４ｅ（図４を参照）等から概略構成される筒状部材である。
そして、詳しい説明は後述するが、第１反射面２４ａに対して約４５度の角度で入射する光源２１からの光束が、筐体２４の周囲（外部）に空気層３０が存在する場合には、第１反射面２４ａで反射され、筐体２４の周囲にインク層４０が存在する場合には、第１反射面２４ａを通過するように、第１反射面２４ａを形成する部材の屈折率が設定されている。
【００２７】
図４に示すように、センサ本体２３は筐体２４内において上下方向に複数（本実施の形態においては６つ）配置されており、光源２１からの光線が筐体２４内で反射して受光部２２で検出されるか否かにより、中間タンク１５内のインク残量を検出するようになっている。
【００２８】
具体的に説明すると、筐体２４内は外部から遮蔽された状態、つまり、筐体２４内にインクが存在しない状態に保たれている。
そして、センサ本体２３がインクの液面より上方に位置する場合、つまり、筐体２４の周囲が空気層３０である場合には（図３（ａ）を参照）、光源２１から出射された光束（点線及び矢印で示す）は第１反射面２４ａに至り、上述のように第１反射面２４ａと空気層３０との境界面で反射して第２反射面２４ｂに至る。そして、第２反射面２４ｂで反射されて後方に進行する光束は受光部２２で検出される。これにより、少なくとも光束を出射したセンサ本体２３の周囲にはインクが存在しないと判断できる。
【００２９】
一方、センサ本体２３がインクの液面より下方に位置する場合、つまり、筐体２４の周囲がインク層４０である場合には（図３（ｂ）を参照）、光源２１から出射された光束は第１反射面２４ａに至り、上述のように第１反射面２４ａを通過してインク層４０に至り、受光部２２で検出されない。これにより、少なくとも光束を出射したセンサ本体２３の周囲にはインクが存在すると判断できる。なお、上述のように光源２１からは紫外線以外の光線が出射されるので、光線がインク層４０に至った場合でも、インクが光線の照射により硬化することがない。
以上のような測定作業を上下方向に配置した複数のセンサ本体２３のそれぞれで行なうことにより、中間タンク１５内のインク残量を正確に検出することができる。
【００３０】
なお、筐体２４をフッ素樹脂又はフッ素樹脂がコーティングされた樹脂により形成することが好ましい。上述のように、本発明においては紫外線硬化型インクとしてカチオン重合系インクを用いるが、このインクはゴムやプラスチック等の樹脂を溶解、膨潤するという問題がある。しかし、筐体２４をフッ素樹脂で成形するか又はフッ素樹脂がコーティングされた樹脂により成形することにより、インクによる筐体２４の溶解や膨潤を防止できる。
また、フッ素樹脂は非濡性に優れていることから、インクは筐体２４の表面を流動しやすい状態となり、筐体２４表面へのインクの残留を防ぐことができる。従って、センサ本体２３の周囲にインクが存在しないにもかかわらず、筐体２４表面に付着したインクにより第１反射面２４ａにおける出射光束の反射が阻害され、測定精度が低下するという事態を未然に防止できる。
【００３１】
なお、フッ素樹脂とは、フッ素を含有する樹脂であり、具体的にはポリテトラフルオロ・エチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、パーフルオロエチレン・プロペンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体等が挙げられる。
【００３２】
樹脂に対して上記フッ素樹脂をコーティングすることにより、フッ素を含まない樹脂であっても、上記したフッ素樹脂と同様の特性が付加される。フッ素樹脂をコーティングする方法としては、樹脂表面にフッ素樹脂の薄膜を形成する方法ならば如何なるものでもよく、例えば、フッ素樹脂を含有した塗料を筐体２４の表面に塗布する方法や、シート状のフッ素樹脂で筐体２４の表面を覆う方法、液状のフッ素樹脂を筐体２４の表面に噴射する方法などが挙げられる。
【００３３】
以上のように、本実施の形態に示したインクジェットプリンタ１０によれば、例えば従来のフロートや電極センサーのような、インクに直接接触してインク残量を検出する方法と比較して、光源２１からの出射光束が受光部２２で検出されるか否かにより、つまりインクに対して非接触でインク残量を検出するので、粘性や導電性等のインク特性の影響を受けることがなく、インク残量の検出精度を向上させることができる。
【００３４】
また、センサ本体２３が筐体２４内において上下方向に複数（６つ）配置されるので、各センサ本体２３の位置に対応してインク残量を検出でき、精度を向上できる。
また、メインタンク１４と比較してより高いインク残量の検出精度を求められる中間タンク１５に残量検出装置２０を設けるので、記録ヘッド１３による安定した画像出力に寄与できる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態においては、残量検出装置２０が中間タンク１５内に設けられるものとしたが、これに限らず、メインタンク１４に設けても良く、あるいは、中間タンク１５とメインタンク１４の両方に設けても良い。
また、メインタンク１４の位置はガイドレール１１後方に限らず、適宜変更可能である。
【００３６】
また、残量検出装置２０の構成についても適宜変更可能であり、例えば、インク残量の下限位置近傍に１つだけ配置してもよい。これにより、残量検出装置２０の製造コストを抑えることができる。
また、光源２１が光束を水平方向に出射するものとしたが、これに限らず、例えば図５に示すように、第１反射面５０と第２反射面５１をインク残量の下限位置近傍に配置し、光源（図示せず）から光束が下方に出射される構成としても良い。図５（ａ）は光束が第１反射面５０を通過してインク層４０に至る場合、図５（ｂ）は光束が第１反射面５０及び第２反射面５１で反射して受光部（図示せず）に至る場合を示す。
【００３７】
また、本実施の形態においては、残量検出装置２０は中間タンク１５内に固定されるものとしたが、これに限らず、残量検出装置２０を上下動可能な構成とし、受光部２２において光線が受光されるまで、あるいは、受光されなくなるまで残量検出装置２０を上下方向に移動させることでインク液面の位置を検出し、これによりインク残量を検出する構成としてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、インクの粘性や導電性等の特性の影響を受けず、測定精度を向上させることができる。
また、光源からの光線がインク層に至った場合でも、この光線によるインクの硬化を防止できる。
請求項２に記載の発明によれば、複数のセンサ本体の位置に対応してインク残量を検出でき、測定精度を向上できる。
【００３９】
請求項３に記載の発明によれば、筐体に対する上記溶解、膨潤を未然に防止できる。また、センサ本体の周囲にインクが存在しないにもかかわらず、筐体に付着したインクにより光源からの出射光束の反射が阻害される事態を未然に防止できる。
請求項４に記載の発明によれば、メインタンクと比較してより高いインク残量の検出精度を求められる中間タンクに残量検出装置を設けることができ、記録ヘッドによる安定した画像出力に寄与できる。
請求項５に記載の発明によれば、紫外線の照度が比較的小さくても充分に硬化し画質の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るインクジェットプリンタの構造を示す要部斜視図である。
【図２】中間タンクを示す要部斜視図である。
【図３】残量検出装置の動作を示す要部横断面図（ａ）及び（ｂ）である。
【図４】残量検出装置の構造を示す要部正面図である。
【図５】残量検出装置の他の構成及び動作を示す要部正面図（ａ）及び（ｂ）である。
【符号の説明】
Ａ      画像記録領域
Ｐ１    ホームポジション
Ｐ２    供給位置
１０    インクジェットプリンタ
１２    キャリッジ
１３    記録ヘッド
１４    メインタンク
１５    中間タンク
２０    残量検出装置
２１    光源
２２    受光部
２３    センサ本体
２４    筐体
３０    空気層
４０    インク層
【図１】
2004322412.tif 000003
【図２】
2004322412.tif 000004
【図３】
2004322412.tif 000005
【図４】
2004322412.tif 000006
【図５】
2004322412.tif 000007