(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクキャリッジに搭載されたインクカートリッジのインク収容部の側面から内側に突出して設けられ、上側の第１斜面と下側の第２斜面と有し、それらの斜面が角度を有して対面し、各斜面を構成する光透過性の部材の屈折率をｎ１、空気の屈折率をｎ０、収納されるインクの屈折率をｎ２としたとき、ｎ０＜ｎ１＜ｎ２であるインク残量検知部と、
前記インク収容部の側面に対向している状態で、前記インク残量検知部の第１斜面に向けて水平方向に光を照射する発光手段と、を備え、
前記インク残量検知部は、前記第１斜面が空気に接しているときは前記発光手段から照射された光が該第１斜面で第１の反射光として反射をし、前記第１斜面がインクに接しているときは前記発光手段から照射された光が前記インク収容部内を透過するように該第１斜面の角度が設定されており、前記第２斜面が空気に接しているときは前記第１斜面で反射した前記第１の反射光が前記第２斜面で第２の反射光として反射をし、前記第２斜面がインクに接しているときは前記第１の反射光が前記インク収容部内を透過するように該第２斜面の角度が設定されており、
前記第２の反射光を受光する第１受光手段と、
前記第１の反射光が前記第２斜面で反射されず前記インク収容部内を透過したときにその光を受光する第２受光手段と、
前記第１受光手段及び前記第２受光手段から伝達された信号に基づき、前記インク収容部内のインク残量を検知する検知手段と、を具備したことを特徴とするインク残量検知装置。
【請求項２】
前記インク残量検知部の第１斜面と第２斜面の各法線は直角を成すように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のインク残量検知装置。
【請求項３】
前記発光手段、前記第１受光手段及び前記第２受光手段は、プリンタの用紙搬送領域外側に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のインク残量検知装置。
【請求項４】
前記インク残量検知部に設けられ、前記発光手段から発光された光をすべて反射して、前記第１受光手段に入射させ、インクカートリッジの有無の検知に用いる反射部材を更に有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインク残量検知装置。
【請求項５】
前記発光手段は、赤外光を発光する発光素子であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の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のインク残量を検知するインク残量検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインク残量検知装置としては、例えば、図８乃至図１１に示すようなものがある。図８は、インク残量検知装置５１が設けられたインクカートリッジ５２の斜視図、図９は図８の正面図、図１０はインク残量検知装置５１の機能を説明するための要部断面構成図、図１１は、図９のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【０００３】
これらの図に示すように、インクカートリッジ５２の側面には略Ｖ字状の溝形状をなす第１インク残量検知部５３と、インクカートリッジ５２内部に突出して形成された断面略台形状の第２インク残量検知部５４とが離れた２箇所に設けられており、それらのインク残量検知部５３，５４は上下方向に距離ｘ（図９参照）をずらせて配設されている。
【０００４】
第１インク残量検知部（以下、第１検知部）５３と第２インク残量検知部（以下、第２検知部）５４には、それぞれ対応する発光素子５３１，５４１と受光素子５３２，５４２の２組が、プリンタ本体（図示省略）に固定して設けられている。なお、他方の発光素子５４１と受光素子５４２は図示を省略している。
【０００５】
その発光素子５３１から発光された光は、図１０に示すように、第１検知部５３の２つの斜面５３３，５３４を反射して受光素子５３２に入射されるように、発光素子５３１及び受光素子５３２が位置決め配設されている。また、図示は省略するが、第２検知部５４に対応する発光素子５４１及び受光素子５４２についても、上記第１検知部５３と同様に位置決め配設されている。
【０００６】
次に、インク残量検出の方法について、第１検知部５３を例として説明する（なお、第１検知部５３と第２検知部５４とは構成は相違するものの、インク残量の検出原理は同一である）。
インク残量を検出する際は、まず、インクキャリッジ（図示省略）等に搭載されたインクカートリッジ５２を所定位置まで移動させ（主走査方向に）、図１０に示すように、第１検知部５３の発光素子５３１から発光させた光を上斜面５３３のポイントａに向けて照射する。
【０００７】
上斜面５３３はインクカートリッジ５２と同一材質であり、上斜面５３３に対して図中右側で且つポイントａと同じ高さ位置の内部は空間５５となっているため、インクカートリッジ５２のケースのほうが空気より屈折率が高く、上斜面５３３に照射された光は必ず反射する。
【０００８】
上斜面５３３を反射した光はインクカートリッジ５２と同一材質で形成された下斜面５３４のポイントｂに入射する。下斜面５３４に対して図中右側で且つポイントｂと同じ高さ位置の領域（即ち、図中斜線部）はインク収容部５６になっている。
【０００９】
インク上表面が光照射ポイントｂより高い位置にあるとき、インクの屈折率がインクカートリッジ５２のケースの屈折率より高いため、下斜面５３４に入射した光は反射することなく下斜面５３４を透過し、光は受光素子５３２によって検知されない。
【００１０】
一方、インク上表面が光照射ポイントｂより低い位置にあるとき、ポイントｂと同じ高さ位置のインク収容部５６内は空気５５であるため、インクカートリッジ５２のケースの屈折率が空気より高く、下斜面５３４に入射した光は下斜面５３４を反射し、受光素子５３２に入射する。その光を受光素子５３２が検知した時点で使用者にインクの補充を促す信号を発する。
【００１１】
上記従来技術では、第１検知部５３で受光素子５３２が光を検出した時には、プリンタは、所定枚数を印刷した後停止するような制御がおこなわれる。また、第２検知部５４で受光素子５４２が光を検出したときには、プリンタは、使用者にインクカートリッジ５２の交換又はインクの補充を促す信号を発する。
以上のような構成により、使用者がインク残量を確認しつつ作業する煩わしさから開放され、作業効率が向上する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、以下の問題点があった。
【００１３】
（１）２組の発光素子５３１，５４１と、受光素子５３２，５４２を必要としているため、大きなスペースを必要としてコンパクト化の妨げとなっていた。
【００１４】
（２）合計４個の光学素子を必要とするため、部品点数が多く、コスト高になっていた。
【００１５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、コンパクト化と、コストの低減化を図ったインク残量検知装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１７】
（１）インクキャリッジに搭載されたインクカートリッジのインク収容部の側面から内側に突出して設けられ、上側の第１斜面と下側の第２斜面と有し、それらの斜面が角度を有して対面し、各斜面を構成する光透過性の部材の屈折率をｎ１、空気の屈折率をｎ０、収納されるインクの屈折率をｎ２としたとき、ｎ０＜ｎ１＜ｎ２であるインク残量検知部と、
前記インク収容部の側面に対向している状態で、前記インク残量検知部の第１斜面に向けて水平方向に光を照射する発光手段と、を備え、
前記インク残量検知部は、前記第１斜面が空気に接しているときは前記発光手段から照射された光が該第１斜面で第１の反射光として反射をし、前記第１斜面がインクに接しているときは前記発光手段から照射された光が前記インク収容部内を透過するように該第１斜面の角度が設定されており、前記第２斜面が空気に接しているときは前記第１斜面で反射した前記第１の反射光が前記第２斜面で第２の反射光として反射をし、前記第２斜面がインクに接しているときは前記第１の反射光が前記インク収容部内を透過するように該第２斜面の角度が設定されており、
前記第２の反射光を受光する第１受光手段と、
前記第１の反射光が前記第２斜面で反射されず前記インク収容部内を透過したときにその光を受光する第２受光手段と、
前記第１受光手段及び前記第２受光手段から伝達された信号に基づき、前記インク収容部内のインク残量を検知する検知手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、インク収容部内のインク量が十分にある場合、警告信号表示の場合、停止信号表示の場合の３段階のインク残量を１個の発光手段、第１受光手段及び第２受光手段という少ない構成要素で検出することができるので、発光手段と受光手段を設けるスペースを小さくすることができる。
【００１９】
（２）前記インク残量検知部の第１斜面と第２斜面の各法線は直角を成すように設定されていることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、第１斜面と第２斜面の法線が直角を成して形成されているので、発光手段、第１受光手段及び第２受光手段の位置調整が容易である。
【００２１】
（３）前記発光手段、前記第１受光手段及び前記第２受光手段は、プリンタの用紙搬送領域外側に配置されることを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、インクカートリッジを搭載しているインクキャリッジの移動速度が低い領域にて、インク残量検知をおこなうので、検知精度を向上することができる。また、搬送される用紙によって、インク残量検知作業が、阻害されないので、印字中においても、精度よくインク残量を検知することができる。
【００２３】
なお、より具体的には、前記発光手段、前記第１受光手段及び前記第２受光手段は、プリンタの用紙搬送領域外側であり、かつ、インクキャリッジの移動範囲内における画像形成領域外（の加減速領域）の位置に配置するのが好ましい。
【００２４】
（４）前記インク残量検知部に設けられ、前記発光手段から発光された光をすべて反射して、前記第１受光手段に入射させ、インクカートリッジの有無の検知に用いる反射部材を更に有することを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、第１受光手段はインク残量検知時に入射する光量より多い光量を得ることができるので、インクカートリッジの有無の検知を従来よりも確実に行うことができ、更に所定距離移動後にインク残量検知を行う制御をすることができる。
【００２６】
（５）前記発光手段は、赤外光を発光する発光素子であることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、発光手段に赤外光を発光する発光素子を用いているので、赤外光が黒のインク内を通過するとき、吸収されずに透過するため、確実に受光素子で受光することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係るインク残量検知装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２９】
（構成の説明）
図１はインクジェットプリンタ１の要部概略構成を示す斜視図、図２はインク残量検知の対象となるインクカートリッジ２の斜視図、図３は図２の正面図、図４はインク残量検知機能を説明するための要部破断構成図、図５はインク残量検知処理のブロック図である。
【００３０】
図１に示すように、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ及び黒Ｂのインクカートリッジ２がインクキャリッジ３に搭載されている。インクキャリッジ３には、スライド軸４をスライド可能に貫挿させる軸受部５が設けられ、かつ、無端ベルト６の一部が固定されている。
【００３１】
その無端ベルト６は、ステッピングモータ７の出力軸に固定されたプーリ８に巻回され、ステッピングモータ７からの駆動力が無端ベルト６を介してインクキャリッジ３に伝達され、インクキャリッジ３が、スライド軸４に沿って主走査方向に移動するように構成されている。
【００３２】
そのインクキャリッジ３の側面には、タイミングセンサ１１が設けられ、そのタイミングセンサ１１の発光部と受光部との間の隙間に挿入されたタイミングフェンス１２のバーを検出して、ステッピングモータ７を制御するための信号が得るようになっている。
【００３３】
このように構成されるインクジェットプリンタ１のインクカートリッジ２におけるインク残量検知方法について以下に説明する。なお、各色のインクカートリッジ２は共通の構成であるので、１つのインクカートリッジ２についての構成とインク残量検出方法について説明する。
【００３４】
インクカートリッジ２は、図２乃至図６に示すように、その側面に略Ｖ字状の溝１３が設けられており、この溝１３には、インク残量を検知するために、断面略台形状（図１１参照）にインク収容部１６内に突出するインク残量検知部（以下、検知部という）１４が設けられている。
【００３５】
検知部１４の第１斜面としての上斜面１４１及び第２斜面としての下斜面１４２は、インクカートリッジ２がインクキャリッジ３に搭載された状態で主走査方向に沿う軸を中心に回動させた傾斜状態に設けられ、上斜面１４１及び下斜面１４２の法線は互いに直交し合うように設定されている。
【００３６】
上斜面１４１及び下斜面１４２上でインクカートリッジ２の幅方向端部から中央部にかけて、光が全反射する反射部材としての反射テープ１５が貼付されている。これは、後述する発光素子１４３からの光が反射されて受光素子１４４に入射されることによってインクカートリッジ２の位置を検出するために設けられたものである。
【００３７】
検知部１４には、発光手段としての１個の発光素子１４３と、第１及び第２受光手段としての２個の受光素子１４４，１４５が設けられている。その発光素子１４３は、赤外光を発光する素子が用いられるが、特にＬＥＤが好ましい。また、受光素子１４４，１４５はホトトランジスタが好ましい。これらの素子は、好ましくはプリンタ本体の用紙搬送領域外側であり、かつ、インクキャリッジ３の移動範囲内における画像形成領域外の位置、特に、メンテナンスユニット近傍位置（メンテナンス位置）等に配置されるのが好ましい。
【００３８】
このような素子の配置により、インクカートリッジ２を搭載しているインクキャリッジ３の移動速度が低くなる領域（加減速領域）でインク残量を検知できるので、高い検知精度を得ることができる。また、この領域においては、搬送される用紙による検知精度への影響がないため、印字中においても常時インク残量を精度よく検知することができる。
【００３９】
その発光素子１４３と第１，第２受光素子１４４，１４５の相互位置関係は、図４ないし図６に示される通りであり、発光素子１４３から発光された光が、検知部１４の２つの斜面１４１，１４２を反射して第１受光素子１４４に入射するように、発光素子１４３、第１受光素子１４４及び２つの斜面１４１，１４２のそれぞれの対応位置状態が設定されている。詳しくは、発光素子１４３と第１受光素子１４４の光軸は互いに平行となるように設定される。
【００４０】
また、発光素子１４３と第２受光素子１４５の対応位置関係は、発光素子１４３から発光された光が、検知部１４の上斜面１４１を反射しその後下斜面１４２を透過して第２受光素子１４５に入射するように、かつ、その発光素子１４３と第２受光素子１４５の光軸が直角を成すように設定されている。
【００４１】
（インク残量の検出）
（１）初期設定
インク残量を検出する際は、タイミングセンサ１１（図１参照）でインクキャリッジ３の位置を検出しながらステッピングモータ７の回転を制御し、インクカートリッジ２を搭載したインクキャリッジ３を主走査方向に移動させ、まず発光素子１４３からの光が上斜面１４１の反射テープ１５上に来るようにする。
【００４２】
発光素子１４３を発光させながらインクキャリッジ３を移動させると、上斜面１４１上の反射テープ１５に光が当たり反射する。反射した光は下斜面１４２上の反射テープ１５に照射されて更に反射する。この反射光は、第１受光素子１４４に入射し、これによって、インクカートリッジ２の存在が検出される。
【００４３】
この信号が検出されてから、図７に示す検知手段としての制御装置１０によってインクキャリッジ３を駆動するステッピングモータ７を制御し、反射テープ１５が貼付されていない検知部１４に発光素子１４３からの光が当たるようにインクカートリッジ２を保持したインクキャリッジ３を主走査方向に移動させる。インクキャリッジ３の移動が終了すると、発光素子１４３から発光された光を第２受光素子１４５で受光する。
【００４４】
（２）インクが十分ある場合
図４および図７に示すように、インク収容部１６にインク１７が十分ある場合には、上斜面１４１の第１の反射ポイントであるポイントｃに照射された光は上斜面１４１を透過してインク収容部１６内に進む。それは、上斜面１４１はインクカートリッジ２と同一の樹脂材料でできており、ポイントｃと同じ高さ位置のインク収容部１６にあるインク１７の屈折率がインクカートリッジ２より高い屈折率を有しているので、上斜面１４１で反射せず透過する。これによって、第１受光素子１４４及び第２受光素子１４５に発光素子１４３からの光は入射されず、制御装置１０ではインクは十分あると検知される。
【００４５】
（３）警告信号表示時
図５および図７に示すように、インク１７の上平面がポイントｃより低い位置にあるとき、詳しくは、インク上平面がポイントｃと第２の反射ポイントであるポイントｄの間にある場合には、上斜面１４１に照射された光は上斜面１４１で反射し、その後反射光は下斜面１４２を透過してインク収容部１６内を進む。その後透過光は、インクカートリッジ２の外部に設けられた第２受光素子１４５に入射する。
【００４６】
それは、上斜面１４１のポイントｃと同じ高さ位置のインク収容部１６には空気が存在しており、空気はインクカートリッジ２の材料より低い屈折率を有しているので、このポイントに光が入射すると、反射する。次に、ポイントｄと同じ高さ位置のインク収容部１６にはインク１７が存在しており、インク１７はインクカートリッジ２の材料より高い屈折率を有しているので、このポイントに上斜面１４１から反射した光が入射すると、下斜面１４２を透過し、インクカートリッジ２の外部に出射する。
【００４７】
これによってインクカートリッジ２を出射した光は第２受光素子１４５に入射し、制御装置１０ではインクカートリッジ２はインクカートリッジ交換時期或いはインク補充時期であると検知される。制御装置１０はこの検知信号を受けて、表示装置１２にインクカートリッジ２の交換を促す表示又はインク１７の充填を促す表示を指示し、使用者に表示する。
【００４８】
（４）停止信号表示時
図６および図５に示すように、インク上平面がポイントｃより低い位置にあるとき、上斜面１４１に照射された光は上斜面１４１で反射され、その後反射光は下斜面１４２で反射されて第１受光素子１４４に入射する。
【００４９】
それは、上斜面１４１のポイントｃと同じ高さのインク収容部１６には空気が存在しており、空気はインクカートリッジ２の材料より低い屈折率を有しているので、このポイントに光が入射すると、反射する。次に、ポイントｄと同じ高さ位置のインク収容部１６にも空気が存在しており、空気はインクカートリッジ２の材料より低い屈折率を有しているので、このポイントに上斜面１４１から反射した光が入射すると、下斜面１４２も反射する。
【００５０】
これによって下斜面１４２を反射した光は第１受光素子１４４に入射し、制御装置１０はインクカートリッジ２内にはほとんどインク１７がないと検知される。制御装置１０はこの検知信号を受けて、インクヘッド９が所定ドット数を吐出するとプリンタの印字を停止する指示をすると共に、インクカートリッジ２にインク１７がない旨表示装置１２に表示するように指示し、使用者に表示する。
【００５１】
上記構成によれば、インク１７が十分にある場合、警告信号表示の場合、停止信号表示の場合の３段階のインク残量を１個の発光素子１４３と２個の受光素子１４４，１４５、インクカートリッジ２に一箇所の検知部１４という少ない構成要素で検出することができるので、その発光素子１４３と受光素子１４４，１４５を設けるスペースを小さくすることができる。更に従来のように警告信号表示用と停止信号表示用の各々に対応して発光素子、受光素子及び検知部を設ける必要がないので、製造するためのコストを下げることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、インク収容部内のインク量が十分にある場合、警告信号表示の場合、停止信号表示の場合の３段階のインク残量を１個の発光手段、第１受光手段及び第２受光手段という少ない構成要素で検出することができるので、発光手段と受光手段を設けるスペースを小さくすることができる。
【００５３】
また、第１斜面と第２斜面の法線が直角を成して形成されているので、発光手段、第１受光手段及び第２受光手段の位置調整が容易となる。
【００５４】
また、第１受光手段はインク残量検知時に入射する光量より多い光量を得ることができるので、インクカートリッジの有無の検知を確実に行うことができ、更に所定距離移動後にインク残量検知を行う制御が可能となる。
【００５５】
また、発光手段に赤外光を発光する発光素子を用いているので、赤外光が黒のインク内を通過するとき、吸収されずに透過するため、確実に受光素子で受光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの要部構成を示す斜視図である。
【図２】同インクカートリッジの斜視図である。
【図３】同インクカートリッジの斜視図である。
【図４】同インクが充分ある場合のインク残量検出装置の機能を説明するための要部破断構成図である。
【図５】同インクが所定量以下になった時点の要部破断構成図である。
【図６】同インクがさらに少なくなった時点の要部破断構成図である。
【図７】同インク残量検知処理ブロック図である。
【図８】従来のインクカートリッジの一例を示す斜視図である。
【図９】同インクカートリッジの正面図である。
【図１０】同インク残量検出装置の機能を説明するための要部破断構成図である。
【図１１】図９のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【符号の説明】
２−インクカートリッジ
１０−検知手段
１４−インク残量検知部
１５−反射部材
１６−インク収容部
１７−インク
１４１−第１斜面
１４２−第２斜面
１４３−発光手段
１４４−第１受光手段
１４５−第２受光手段
ｃ−第１の反射ポイント
ｄ−第２の反射ポイント
【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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