JP2000079699A - 液補充システム及び液面検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】液体収容容器に適正量の液体を補充する液補充
システムとその液面検知装置を提供する。 【解決手段】装置本体に固定のメインタンク２２は下面
にインク供給機構２６と発光素子２７及び受光素子２８
から成る検知装置を備えている。印字ヘッド２３とサブ
タンク２４から成るヘッドユニット２１は、サブタンク
２４内底部に、光反射率が大きく且つ撥水性処理を施さ
れ、水位面に対し所定の角度を成す光反射部材２９を備
えている。ヘッドユニット２１が印字往復後にホームポ
ジションに来る度に発光素子２７が駆動されて照射光３
１を光反射部材２９に照射し、その反射光３２を検知し
たか否か受光素子２８の出力が制御部により参照され
る。サブタンク２４内のインク３０が満杯の状態から印
字によって減量し、やがて光反射部材２９の位置以下と
なると、ホームポジションでメインタンク２２のインク
供給機構２６から一定量のインク３０がサブタンク２４
に補充される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タンク内の液量を
検知する液面検知装置及びその液面検知に基づいてタン
ク内に液体を補充する液補充システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、個人向けの画像形成装置として、
印字ヘッドの発熱素子を駆動してインクリボンのインク
を用紙面に熱転写して印字を行う熱転写プリンタや、イ
ンクボトルのインクを用紙面に吐出して印字を行うイン
クジェットプリンタなどの、比較的軽便なシリアルプリ
ンタが主流となって広く用いられている。

【０００３】特に、インクジェットプリンタにおけるイ
ンクジェット記録方法は、記録ヘッド（印字ヘッド）の
ノズルからインクの液滴を吐出させ、このインク滴を
紙、布などの被記録材に吸収させて文字や画像等の記録
を行なうものである。この記録方式は、騒音の発生が少
なく、特別な定着処理を要することもなく、且つフルカ
ラー記録も容易に可能な記録方法である。

【０００４】フルカラー記録の場合は、通常、減法混色
の三原色であるイエロー（黄色）、マゼンタ（赤色染料
名）及びシアン（緑味のある青色）の３色のインクに、
文字や画像の黒色部分に専用されるブラック（黒）を加
えた４色のインクを用いて行なわれる。すなわち、記録
ヘッドに各色専用のノズルを配設し、これらのノズルか
らイエロー、マゼンタ、シアンの３色のインク、あるい
はブラックを加えた４色のインクを、各々の色の吐出量
を制御しながら吐出し、被記録材の１画素に各々のイン
クを混合吸収させてフルカラーの記録を行なう。

【０００５】図７は、そのようなシリアルインクジェッ
トプリンタ（以下、単にプリンタという）の構成を模式
的に示す斜視図である。同図に示すプリンタ１は、キャ
リッジ２に印字ヘッド３が固設され、これらキャリッジ
２と印字ヘッド３に、インクタンク４が着脱自在に係合
するように構成されている。

【０００６】キャリッジ２は、一方ではガイドレール５
により滑動自在に支持され、他方では歯付き駆動ベルト
６に固着している。これにより、印字ヘッド３及びイン
クタンク４は、図の両方向矢印Ｘで示す装置本体（プリ
ンタ１）の幅方向、つまり印字画像の主走査方向に往復
駆動される。この印字ヘッド３と装置本体の不図示の制
御装置との間にフレキシブル通信ケーブル７が接続さ
れ、このフレキシブル通信ケーブル７を介して制御装置
から印字データと制御信号が印字ヘッド３に送出され
る。

【０００７】この印字ヘッド３に対向し、印字ヘッド３
の往復移動方向に延在して、装置本体のフレーム８の下
端部にプラテン９が配設されている。このプラテン９に
接して用紙１１が紙送りローラ１２により図の矢印Ｙで
示す副走査方向（図の斜め右下方向）に間欠的に搬送さ
れる。この間欠搬送の停止期間中に、印字ヘッド３は、
モータ１３により歯付き駆動ベルト６及びキャリッジ２
を介して駆動されながら、用紙１１に近接してその紙面
に印字する。

【０００８】このようなインクジェットプリンタは、家
庭で個人的に使用されるプリンタの場合は、通常、イン
クを吐出する印字ヘッドとインクを収納するインクタン
クとがヘッドユニットとして初めから一体に構成されて
装置本体のキャリッジに着脱自在に取付けられるように
したもの、又は上述のようにキャリッジに印字ヘッドが
固定されていて、この印字ヘッドにインクタンクが着脱
自在に係合してヘッドユニットとして一体化するように
したものが多い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
インクジェットプリンタは、文字の印字ばかりでなく、
近年のようにフルカラー画像の印刷に多用されるように
なると、インクの消費量が増大する。インクの消費量が
増大すると、インクタンクの容量を大きくして対処しな
ければならないが、そのようにインクタンクの容量を大
きくすると、印字ヘッドとインクタンクがヘッドユニッ
トとして一体となってキャリッジに装着されるタイプで
は、その一体となって走行するヘッドユニット自体が大
型となり、したがって、主走査方向の全領域に亙って大
きな可動スペースを確保する必要が生じ、これにより、
プリンタ全体として寸法が大きくなり、このため小型化
の要望が強い家庭用向けのプリンタとしては対応できな
いという問題が発生する。

【００１０】また、そればかりでなく、ヘッドユニット
が大型になると、その分だけヘッドユニットが重くな
り、印字主走査方向に往復走行するヘッドユニットの慣
性が大きくなる。慣性が大きいと、小さな駆動トルクで
は往復走行が不安定となって良質な印字結果が得られな
い。したがって、安定した往復走行を行わせて印字品質
を維持するためには、ヘッドユニットに往復走行を行わ
せるモータの駆動トルクを大きくする、つまり、より大
型のモータを使用する必要がある。また、それと共にヘ
ッドユニットの往復走行のためのガイドレール材の剛性
及びフレーム材の剛性も高める必要がある。しかし、こ
れでは更にプリンタが大型化するばかりでなく、消費電
力が大きくなり、また、製造コストが上昇して、とても
個人向けの用途に対応できない。

【００１１】また、インクタンクを印字ヘッドから独立
させ、印字ヘッドにインク供給チューブで連結する方法
は、インク供給チューブの移動スペースが必要となって
装置本体が大型化するため、デザイン関連や設計関連な
どの特殊な用途に業務用で使用される大サイズ（例えば
Ａ３判以上の用紙を用いるもの）のインクジェットプロ
ツタなどには採用されているものの、家庭用の小型のプ
リンタ装置には不向きであって採用することができな
い。

【００１２】これに対して、近年ますますフルカラーの
写真画像やグラフィック画像の印刷需要が高まり、これ
に応じて各色インクの使用量が格段に増加している。例
えば、インク使用量の多い場合では、１枚の用紙片面に
５０％もの付着率でインクが消費されることがある。こ
れは、通常の文字の印字では印字率（インク付着率）が
５％以下であることを考えると、これの１０倍もの量で
あり、如何に大きなインク使用量であるかが分かる。

【００１３】したがって、インクタンクの容量が充分に
大きくない場合には、僅か数十枚の用紙に印刷しただけ
でインクが無くなってしまうということがしばしば発生
した。例えば、７２０ｄｐｉのインクジェットプリンタ
では、通常１滴（１ドット）の吐出量は約２０ｐｌ（ピ
コリットル）くらいであるので、Ａ４サイズの用紙に付
着率５０％で印字を続けると、インクタンク容量が１０
ｍｌ（ミリリットル）の場合、用紙２０枚分しかインク
がもたない計算になる。

【００１４】このため、インクタンクを大きくして、印
刷できる用紙枚数を多くするべきであると思われるが、
前述したように、単にインクタンクを大きくしたので
は、種々の問題が派生してきて、小型のプリンタには実
用化できないという問題があった。

【００１５】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
上記の問題及び類似の問題を広く解決すべく、液体を収
容する容器内の液面を検知する液面検知装置及びその検
知に基づいて適正量の液体を上記容器に補充する液補充
システムを提供することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】先ず、請求項１記載の発
明（第１の発明）の液補充システムは、液体を収容する
容器と、該容器の内面に設けられた光反射部材と、上記
容器の上方に設けられた発光素子及び受光素子と、上記
発光素子より上記光反射部材に対し光を照射したときに
その反射光が上記受光素子に入力したことにより上記容
器内の上記液体が所定量以下であることを認識する認識
手段と、該認識手段により上記液体が所定量以下である
ことが認識されたとき上記容器に対し上記液体を補充す
る液補充手段とを備えて構成される。

【００１７】上記液補充手段は、例えば請求項２記載の
ように、上記液体を一定量補充するように構成される。
次に、請求項３記載の発明（第２の発明）の液面検知装
置は、液体を収容する容器と、該容器の内面に設けられ
た光反射部材と、上記容器の上方に設けられた発光素子
及び受光素子と、上記発光素子より上記光反射部材に対
し光を照射したときにその反射光が上記受光素子に入力
したことにより上記容器内の上記液体が所定量以下であ
ることを認識する認識手段とを有して構成される。

【００１８】また、請求項４記載の発明（第３の発明）
の液補充システムは、液体を収容する容器と、該容器の
底面近傍に設けられた第１の光反射部材と、該第１の光
反射部材よりも上方に設けられた第２の光反射部材と、
上記容器の上方に設けられた発光素子及び受光素子と、
上記発光素子より上記第１の光反射部材に対し光を照射
したときに上記受光素子に反射光が入力したことにより
上記容器内の上記液体が第１の所定量以下であることを
認識し、上記発光素子より上記第２の光反射部材に対し
光を照射したときにその反射光が上記受光素子に入力し
ないことにより上記容器内の液体が第２の所定量以上で
あることを認識する認識手段と、該認識手段により上記
液体が第１の所定量以下であることを認識されたとき上
記容器への上記液体の補充を開始し、上記認識手段によ
り上記液体が第２の所定量以上であることを認識された
とき上記容器への上記液体の補充を停止する液補充手段
とを備えて構成される。

【００１９】更に、請求項５記載の発明（第４の発明）
の液面検知装置は、液体を収容する容器と、該容器の底
面近傍に設けられた第１の光反射部材と、該第１の光反
射部材よりも上方に設けられた第２の光反射部材と、上
記容器の上方に設けられた発光素子及び受光素子と、上
記発光素子より上記第１の光反射部材に対し光を照射し
たときに上記受光素子に反射光が入力したことにより上
記容器内の上記液体が第１の所定量以下であることを認
識し、上記発光素子より上記第２の光反射部材に対し光
を照射したときにその反射光が上記受光素子に入力しな
いことにより上記容器内の液体が第２の所定量以上であ
ることを認識する認識手段とを有して構成される。

【００２０】上記反射部材、上記第１の反射部材又は上
記第２の反射部材は、例えば請求項６又は８記載のよう
に、上記液体の水位面に対して所定の角度を成すように
配置され、また例えば請求項７又は９記載のように、撥
水性処理を施されて成る。

【００２１】そして、請求項１０記載の発明（第５の発
明）の液補充システムは、主走査方向へ移動するサブタ
ンク付きの印字ヘッドと該印字ヘッドと分離してプリン
タ本体に固定配置されるインクタンクとを備え、該イン
クタンクから上記印字ヘッドのサブタンクにチューブレ
スでインクを補充するインクジェットプリンタにおい
て、上記液体を上記インクと成し、上記容器を上記印字
ヘッドの上記サブタンクと成し、上記液補充手段を上記
インクタンクと成して構成される。

【００２２】この第５の発明において、上記反射部材又
は上記第２の反射部材の上記容器内における配設位置
は、例えば請求項１１記載のように、反射面より下部に
残留する上記インク量で上記印字ヘッドが少なくとも１
主走査の印字ができるインク量を供給可能な位置である
ように構成される。

【００２３】また、例えば請求項１２記載のように、上
記インクジェットプリンタは複数色のインクにより印字
を行う多色印字プリンタであり、上記印字ヘッドは上記
複数色のインクに対応する複数のサブタンクを備え、該
複数のサブタンクに補充可能に上記インクタンクは上記
複数色のインクを収容し、上記認識手段は一組の上記発
光素子及び上記受光素子により上記複数のサブタンクの
夫々のインク量が第２の所定量以上又は第１の所定量以
下であるかを認識するように構成される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１(a) は、本発明が適用で
きるインクジェットプリンタの主要部の構成を示す斜視
図であり、同図(b) は、その主要部を構成する印字ヘッ
ドを同図(a) の矢印ｂで示す方向から見た模式的な正面
図である。同図(a) に示すように、このインクジェット
プリンタの主要部の構成は、ヘッドユニット２１とメイ
ンタンク２２（インクタンク、液補充手段）とからな
る。ヘッドユニット２１は、印字ヘッド２３とサブタン
ク２４（液体収容容器）とが一体に形成されており、不
図示のキャリッジに保持されている。このキャリッジが
これも不図示のモータ及び駆動ベルトによって駆動され
ることにより、ヘッドユニット２１は、同図(a) の両方
向矢印ｘで示す主走査方向に往復移動する。同図(a) は
ヘッドユニット２１が基準位置（ホームポジション）に
在る状態を示している。

【００２５】上記の印字ヘッド２３は、同図(b) に示す
ように、表面に例えば１２５個又は２５６個というよう
な多数のインク吐出ノズル２５を備えたＬＳＩチップか
ら成る。この印字ヘッド２３の上記インク吐出ノズル２
５が形成されている層の裏面には、特には図示しない
が、ＬＳＩ処理技術や薄膜形成処理技術で形成された上
記インク吐出ノズル２５に対応する数μｍ単位のサイズ
の多数の発熱素子、インク隔壁、インク通路、インク供
給孔等が構成されている。そのインク供給孔が上記のサ
ブタンク２４の底部から内部に連通している。

【００２６】同図(a) において、不図示の用紙が矢印ｙ
で示す副走査方向に間欠搬送され、この間欠搬送の搬送
停止期間中に、ヘッドユニット２１つまり印字ヘッド２
３が、両方向矢印ｘで示す主走査方向に往復移動しなが
ら両方向矢印ａで示す印字領域において、不図示の制御
部から送られてくる印字データに応じてインク吐出ノズ
ル２５からインクを吐出し、その吐出したインク滴を用
紙の紙面に着弾させる。このように印字が実行される。

【００２７】上記のメインタンク２２は、印字ヘッド２
３の主走査方向に延在して細長い形状に形成されてお
り、印字ヘッド２３の印字動作、つまりヘッドユニット
２１の往復移動に対して、メインタンク２２は装置本体
（インクジェットプリンタ）のフレームに固定されてい
る。したがって、比較的大量のインクを保持する容積を
持ちながらも、その占拠する空間はそれほど大きくはな
らない。

【００２８】そして、ヘッドユニット２１が上記主走査
方向に１乃至数往復移動する間に、ホームポジションに
おいて、サブタンク２４内のインク（液体）が後述する
第１の所定量以下となったことが検知されると、メイン
タンク２２から適正量のインクが、インク供給機構２６
を介してサブタンク２４に補充される。

【００２９】尚、サブタンク２４内のインク量が１枚の
用紙一面に標準画像を印字できる程度の量となるように
サブタンク２４の大きさを設定してもよい。また、上記
のインク供給機構２６は、特には図示しないが電磁マイ
クロポンプから成る。電磁マイクロポンプは、メインタ
ンク２２下面のポンプベースに支持されて下向きに開口
部を形成されたダイヤフラムと、ダイヤフラムの開口部
に形成された入力弁及び出力弁と、ダイヤフラムの開口
部と対極の上部外側に一端を固着され、磁極が円柱軸の
両端に分極している円柱状の永久磁石と、この永久磁石
の側周面を滑動自在に支持するガイド部材と、永久磁石
の自由端側に緩やかに外嵌するスパイラル状のマイクロ
コイルとを有している。

【００３０】このマイクロコイルに、電流が印加される
と、スイッチング電流によって発生する磁力の極性変化
に追従して永久磁石が上下しダイヤフラムの上部を引上
げ或は押圧する。これにより、ダイヤフラムの内部圧力
がスイッチグ電流の周波数に応じて減増し、入力弁に連
通するメインタンク２２内のインクがダイヤフラム内に
吸引され、このインクが出力弁から外部つまりサブタン
ク２４に流出する。

【００３１】このインク供給機構２６から供給するイン
クの液量は、マイクロコイルに印加する電流の周波数に
よって制御が可能である。これにより、サブタンク２４
に供給される液量を、所望の液量に制御することができ
る。このようにメインタンク２２からサブタンク２４へ
のインク供給にはインク供給チューブを用いないで供給
することができ、この方式をチューブレス補充方式と称
する。

【００３２】図２(a),(b),(c) は、図１(a) のホームポ
ジションにおいて、サブタンク２４のインク量を検知す
る第１の実施形態としての液面検知装置の構成を示す図
であり、図１(a) の矢印ｙの向きとは逆から見た側断面
を示している。図２(a),(b),(c) に示すように、一方の
メインタンク２２は、その下面に上述したインク供給機
構２６の他に、一組の発光素子２７及び受光素子２８か
ら成る検知装置を備えている。この発光素子２７の発光
駆動は不図示の制御装置により制御され、受光素子２８
の反射光検知出力は上記の制御装置に入力される。特に
は図示しないが、この受光素子２８の出力段はコンパレ
ータで構成されており、所定のしきい値が設けられてい
る。

【００３３】他方のヘッドユニット２１のサブタンク２
４には、その内面底部に光反射部材２９が設けられてい
る。光反射部材２９には、光反射率の大きな部材が用い
られ、且つ撥水性処理が施されている。そして、光反射
部材２９はインク３０の水位面に対して所定の角度を成
すように配置されている。

【００３４】図２(a) に示すようにサブタンク２４内に
インク３０が一杯に入っている状態では、発光素子２７
から射出される照射光３１は、インク３０の表面で拡散
されたり吸収されて正しく反射されないが、つまり受光
素子２８の光検知出力は、しきい値以下となって「光非
検知」であるが、同図(b) に示すように、光反射部材２
９の位置よりもインク３０の水位が下がると、光反射部
材２９の有する上記角度による傾斜とその撥水性によっ
て、インク３０は光反射部材２９上に一滴も留まること
なく除去され、これにより、光反射部材２９が適正に露
出され、発光素子２７からの照射光３１をよく反射し
て、その反射光３２が、同図(b) 及び同図(c) に示すよ
うに、受光素子２８に良く入射して受光素子２８の出力
がしきい値以上、つまり「光検知」が出力され、制御部
によってインク３０の残量が第１の所定量以下となった
ことが認識される。尚、この検知位置はヘッドユニット
２１が丁度ホームポジションに来た位置である。

【００３５】図３は、上記の第１の実施の形態におい
て、インク３０が減量していくときに、その液面の水位
の状態を検知して、インクを補充する制御部の処理動作
を示すフローチャートである。尚、この処理は、このイ
ンクジェットプリンタに、キー入力又はホスト機器から
の信号により印字指令が入力されると、ＣＰＵを備えた
不図示の制御部によって開始される。

【００３６】同図において、先ずヘッドユニット２１を
ホームポジション（ＨＰ）に移動させる（ステップＳ
１）。続いて、検知装置（フォトセンサ）の発光素子２
７を発光駆動してその受光素子２８がＯＮ（「光検
知」）しているか否かを判別する（ステップＳ２）。こ
の処理では、図２(a) に示すように、サブタンク２４が
インク３０で満杯であるか或は光反射部材２９が露出し
ない程度にインク３０が入っていれば、受光素子２８は
ＯＦＦ（「光非検知」）であり、この場合は、ヘッドユ
ニット２１、すなわち印字ヘッド２３を主走査方向に往
復させて印字する（ステップＳ４）。

【００３７】そして、一枚の用紙への印字処理が終了し
ているか否かを判別し（ステップＳ５）、まだ終了して
いないときは（Ｓ５がＮｏ）、上記ステップＳ１に戻っ
て、ステップＳ１以下の処理を繰り返す。これにより、
サブタンク２４内に光反射部材２９の位置以上の容量の
インク３０が有るときは、印字処理がそのまま継続され
る。

【００３８】そして、一枚の用紙への印字処理が終了し
ない間は印字が継続され、やがてサブタンク２４内のイ
ンク３０が、図２(b) 又は同図(c) に示すように光反射
部材２９の位置以下となったとき、ステップＳ２で、フ
ォトセンサがＯＮ（検知装置の受光素子２８が「光検
知」）して、この出力が制御部に通知される。

【００３９】尚、ホームポジション（インク面検知位
置）に戻らない内にインク３０が光反射部材２９の位置
以下となっても、ホームポジションに戻るまでの間の印
字に支障が無いように、図２(b) に示す光反射部材２９
の位置直下の水位のインク３０の残量は、印字ヘッド２
３が１主走査の印字ができるだけの充分なインク量とな
っている。したがって、同図(c) に示すように、完全に
インク３０が無くなった状態になってからフォトセンサ
がＯＮするようなことは無く、必ず未だ幾分インク３０
が光反射部材２９の位置よりも下に残っている状態で、
フォトセンサがＯＮするようになっている。

【００４０】上記のようにフォトセンサがＯＮすると、
メインタンク２２からインク供給機構２６を介してサブ
タンク２４に一定量のインク３０が補充される（ステッ
プＳ３）。このインク供給機構２６を介してサブタンク
２４に補充されるインク３０の一定量とは、同図(b) に
示す光反射部材２９の位置直下の水位のインク３０の残
量に対して補充してサブタンク２４から溢れない程度の
量である。

【００４１】このように、インク３０をサブタンク２４
に補充した後、再びステップＳ４及びＳ５の処理を行
い、以下、印字処理終了までステップＳ１〜Ｓ５を繰り
返す。そして、ステップＳ５で印字終了となったとき、
処理を終了する。

【００４２】尚、ホームポジションにおけるインク残量
の検知を印字１往復毎に行っているが、インク残量の検
知はこれに限ることなく、Ｎ（Ｎは任意の整数）往復毎
に検知するようにしてもよい。但しこの場合は、光反射
部材２９の位置直下の水位のインク量でＮ往復の印字が
可能なように、光反射部材２９の配設位置を設定するよ
うにする。

【００４３】図４(a),(b),(c),(d),(e),(f) は、第２の
実施の形態におけるメインタンクとヘッドユニットから
成る液補充システムの構成と動作状態を示す図であると
共に第３の実施の形態としての液面検知装置の構成と動
作状態を示す図である。尚、図４(a) 〜(f) には、図１
及び図２に示した構成と同一の構成部分には、図１及び
図２と同一の番号を付与して示している。

【００４４】図４(a) に示すように、この液補充システ
ム及び液面検知装置は、メインタンク２２側の構成は図
１及び図２の場合と同様であるが、サブタンク２４の内
面に配設される光反射部材の構成が異なる。即ち、サブ
タンク２４の内面には、底面近傍に下部反射部材３３
（第１の光反射部材）が配置され、更に、この下部反射
部材３３よりも上方に上部反射部材３４（第２の光反射
部材）が配置される。

【００４５】このサブタンク２４が、同図(a) 、(d) 又
は(f) に示すようにホームポジション（以下、この位置
をホームポジションＡという）に来たとき、発光素子２
７の照射光３１は上部反射部材３４に向けて照射され
る。このとき、同図(d) に示すようにサブタンク２４の
インク３０が上部反射部材３４の位置よりも下がって、
同図(a) に示すようにインクが全く無くなるまでの間
は、上記の照射光３１は上部反射部材３４で反射され、
その反射光３２が受光素子２８に同図(b) に示すように
入射する。

【００４６】他方、インク３０が、同図(f) に示すよう
に、サブタンク２４に満杯（第２の所定量）になるまで
補充されると、上部反射部材３４がインク３０の水位の
下に隠れて、発光素子２７の照射光３１がインク３０の
液面で拡散されたり吸収されて上部反射部材３４まで届
かず、したがって、受光素子２８は正しい反射光を検知
することがない。すなわち「光非検知」となる。

【００４７】また、サブタンク２４が、同図(b) 、(c)
又は(e) に示すように、ホームポジションＡからやや印
字領域方向にずれた位置（以下、この位置をホームポジ
ションＢという）にあるとき、発光素子２７の照射光３
１は下部反射部材３３に向けて照射される。このとき、
サブタンク２４内のインクが同図(b) に示すように全く
無いか又は同図(c) に示すように下部反射部材３３の位
置以下であると、上記の照射光３１は下部反射部材３３
で反射され、その反射光３２が受光素子２８に入射す
る。

【００４８】そして、同図(e) に示すように、インク３
０の水位が上部反射部材３４の位置よりも下ではあるが
下部反射部材３３の位置よりも上であるときは、下部反
射部材３３がインク３０の水位の下に隠れて、発光素子
２７の照射光３１がインク３０の液面で拡散されたり吸
収されて下部反射部材３３まで届かず、したがって、受
光素子２８は反射光を検知することがない。

【００４９】尚、不図示の制御部は、本来の基準位置で
あるホームポジションＡを基準として、ヘッドユニット
２１を往復移動させるモータの駆動パルス又は位置エン
コーダによる検知に基づいて、サブタンク２４が現在ど
の位置にあるかを常時認識しているので、上記のホーム
ポジションＢの位置は容易に認識できる。この認識に基
づいて、サブタンク２４がホームポジションＢにあるタ
イミングで、駆動中の検知装置の受光素子２８の出力を
参照することによって、同図(b) 、(c) 又は(e) に示す
液面状態を認識することができる。

【００５０】また、同図(c) に示すように、インク３０
が下部反射部材３３の位置直下の水位のインク３０の残
量（第１の所定量）は、この場合も、印字ヘッド２３が
１往復中に印字できるだけの充分なインク量となってい
る。したがって、サブタンク２４が、同図(b) に示すよ
うに完全にインク３０が無くなった状態でホームポジシ
ョンＢにくることはなく、インク３０が下部反射部材３
３の位置よりも下ではあるが必ず未だ幾分残っている状
態でホームポジションＢにくるようになっている。

【００５１】図５は、上記の第２及び第３の実施の形態
において、インク３０が減量していくときに、その液面
の水位の状態を検知して、インクを補充する制御部の処
理動作を示すフローチャートである。尚、この処理は、
このインクジェットプリンタに、キー入力又はホスト機
器からの信号により印字指令が入力されると、ＣＰＵを
備えた不図示の制御部によって開始される。

【００５２】同図において、先ずヘッドユニット２１を
ホームポジションＢ（ＨＰ２）に移動させ（ステップＳ
１１）、続いて、検知装置（フォトセンサ）を駆動して
受光素子２８の出力を参照する（ステップＳ１２）。通
常、インクジェットプリンタを使用する場合、インクの
蒸発や凝固を防止するためサブタンク２４を空にした状
態で保管していたものを使用することになるから、サブ
タンク２４は、図４(b) に示す空の状態である。したが
って受光素子２８の出力は「光検知」（フォトセンサが
ＯＮ）である。

【００５３】そして、この場合は、サブタンク２４をホ
ームポジションＡ（ＨＰ１）に移動させる（ステップＳ
１３）。これにより、図４(a) に示すように、インク供
給機構２６がサブタンク２４に対してインク供給が可能
な位置に配置されると共に、発光素子２７がその照射光
３１を上部反射部材３４に向けて照射可能な位置に配置
される。

【００５４】上記に続いて、メインタンク２２からイン
ク供給機構２６を介してサブタンク２４にインク３０を
供給しながら（ステップＳ１４）、受光素子２８の出力
を参照する（ステップＳ１５）。そして、受光素子２８
の出力が「光検知」（フォトセンサがＯＮ）ならば、イ
ンク３０の液面は、図４(d) に示すように、上部反射部
材３４の位置よりも下である。

【００５５】この場合は、ステップＳ１４に戻ってステ
ップＳ１４及びＳ１５を繰り返す。これにより、インク
供給機構２６によるサブタンク２４へのインク供給が継
続される。そして、上記ステップＳ１４及びＳ１５が繰
り返されて、やがて図４(f)に示すようにインク３０が
満杯になると、ステップＳ１５で発光素子２８の出力が
「光非検知」（フォトセンサがＯＦＦ）となる。

【００５６】この検知に基づいて、ヘッドユニット２１
を往復移動させて印字ヘッド２３による印字を開始する
（ステップＳ１６）。そして、印字処理が終了している
か否かを判別して（ステップＳ１７）、まだ終了してい
ないときは（Ｓ１７がＮｏ）ステップＳ１１に戻って、
インク３０の減量した水位が未だ下部反射部材３３の位
置よりも上であることを確認して（フォトセンサがＯＦ
Ｆ）、ステップＳ１６で印字を続行し、ステップＳ１７
で再び印字処理終了か否かを判別する、ということを繰
り返す。

【００５７】そして、印字処理の続行中にステップＳ１
２でインク３０の水位が下部反射部材３３の位置以下と
なっていれば、ステップＳ１３〜Ｓ１５でインク３０を
補充して印字を継続し、ステップＳ１７で印字処理終了
となっていれば、処理を終了する。

【００５８】尚、ホームポジションＢ（ＨＰ２）におけ
るインク残量の検知を、印字１往復毎に行っているが、
インク残量の検知はこれに限ることなく、Ｍ（Ｍは任意
の整数）往復毎に検知するようにしてもよく、この場合
は、下部反射部材３３の位置直下の水位のインク量でＭ
往復の印字が可能なように、下部反射部材３３の配設位
置を設定するようにする。

【００５９】ところで、上述した実施の形態では、いず
れもサブタンクが１個の場合について説明したが、サブ
タンクは１個に限ることなく複数個あってもよい。そし
て、そのような場合でも、１個の検知装置で上述の場合
と同様に各サブタンク内の液面状態の検知と、液補充を
実施することができる。これを第４の実施の形態とし
て、以下に説明する。図６(a) は、第４の実施の形態に
おけるインクジェットプリンタの印字ヘッドの正面図で
あり、同図(b),(c) は、装置本体側のインクメインタン
クの構成と、ヘッドユニット側のインクサブタンクの構
成を模式的に示す側断面図である。同図(a) に示すよう
に、印字ヘッド４０は、４列のインク吐出ノズル列４１
（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）を備えており、こ
れは図１(b) に示した印字ヘッド２３を１個のシリコン
チップ上にモノリシックに４個連設したものである。

【００６０】この場合も、同図(b),(c) に示すように、
４個連設されたサブタンク４２（４２ａ、４２ｂ、４２
ｃ、４２ｄ）と上記印字ヘッド４０とが一体になってヘ
ッドユニット４３が形成されている。サブタンク４２ａ
にはマゼンタインク（Ｍ）、サブタンク４２ｂにはシア
ンインク（Ｃ）、サブタンク４２ｃにはイエローインク
（Ｃ）、そしてサブタンク４２ｄにはブラックインク
（Ｂｋ）が夫々収容されている。そして、これらのイン
クＭ、Ｃ、Ｙ及びＢｋは、印字ヘッド４０のインク吐出
ノズル列４１ａ、４１ｂ、４１ｃ及び４１ｄに夫々供給
される。

【００６１】そして、各サブタンク４２の内面には、下
部反射部材４４（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ）と
上部反射部材４５（４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ）
が配設される。これらの下部反射部材４４及び上部反射
部材４５の構成と機能は、それぞれ図４(a) 〜(f) に示
した下部反射部材３３及び上部反射部材３４の構成及び
機能と同様である。

【００６２】このヘッドユニット４３は、不図示のキャ
リッジに保持されて、そのキャリッジが歯付きベルトを
介してモータによって駆動されることにより、ヘッドユ
ニット４３が印字主走査方向へ往復移動し、印字ヘッド
４０が上記４色のインクＭ、Ｃ、Ｙ又はＢｋを適宜に吐
出してフルカラーの印字を行う。

【００６３】一方のメインタンク４７には、その下面に
上記４個のサブタンク４２に対応する４個のインク供給
機構４６（４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ）が配設さ
れている。ヘッドユニット４３が、同図(c) に示すよう
にホームポジションに在るとき、上記４個のインク供給
機構４６は、それぞれに対応する各サブタンク４２にイ
ンク供給が可能なように配置されるようになっている。

【００６４】そして、メインタンク４７の下面には、上
記４個のインク供給機構４６よりも印字領域側（図の左
方）に１個の発光素子４８と１個の受光素子４９からな
る検知装置が配設されている。

【００６５】ヘッドユニット４３が、同図(c) に示すホ
ームポジションに位置すべく、同図(b) の矢印Ｃに示す
にように進入してきたとき、最初の検知位置で発光素子
４８の照射光５１がサブタンク４２ａの下部反射部材４
４ａに向けて照射される。ヘッドユニット４３の進入が
継続され、上記に続いて第２の検知位置では、発光素子
４８の照射光５１がサブタンク４２ａの上部反射部材４
４ａに向けて照射される。

【００６６】そして、第３の検知位置ではサブタンク４
２ｂの下部反射部材４４ｂ、第４の検知位置ではサブタ
ンク４２ｂの上部反射部材４５ｂ、第５の検知位置では
サブタンク４２ｃの下部反射部材４４ｃ、第６の検知位
置ではサブタンク４２ｃの上部反射部材４５ｃ、第７の
検知位置ではサブタンク４２ｄの下部反射部材４４ｄ、
第８の検知位置ではサブタンク４２ｄの上部反射部材４
５ｄというように、発光素子４８の照射光５１が順次照
射される。上記第８の検知位置は同図(c) に示すホーム
ポジションである。

【００６７】印字開始初期又は印字中に、いずれかのサ
ブタンク４２のインク残量が下部反射部材４４の位置以
下であると、上記第１、第３、第５、又は第７の検知位
置で、発光素子４８による照射光５１が例えば同図(b)
の反射光５２の如く受光素子４９により検出され、その
検出されたサブタンク４２に対応する色のインクが、同
図(c) のホームポジションにおいて、メインタンク４７
からインク供給機構４６により供給される。そして、そ
のインク供給によりサブタンクが満杯になったことが、
第２、第４、第６、又は第８の検知位置で受光素子４９
が「光非検知」を出力することにより確認される。

【００６８】尚、上述の説明ではサブタンク４２ａを最
初に検知したが、図６(c) の位置状態すなわちサブタン
ク４２ｄから検知を開始し、サブタンク４２ｃ，サブタ
ンク４２ｂ，サブタンク４２ａの順に検知してもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、インクジェットプリンタに適用すると印字機構部
分をサブタンク付きの印字ヘッドと装置本体に固定型の
メインインクタンクとに分離し且つインク供給チューブ
を廃止（チューブレス化）した上でサブタンク内のイン
ク残量をたった１個の検知装置で適正に検出できるの
で、小型でありながら高速且つ多量の印字を連続して行
うことができると共にサブタンクから補充インクが溢れ
たり或はサブタンクのインクが無くなって印字不能とな
るような不都合なことがなくなり、したがって、印字不
良のない高品質の画像を形成する快適で使い勝手のよい
インクジェットプリンタを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるインクジェットプリンタの
主要部の構成を示す図であり、(a) は斜視図、(b) はそ
の印字ヘッドを(a) の矢印ｂで示す方向から見た模式的
な正面図である。

【図２】第１の実施の形態における液面検知装置を示す
図であり、(a),(b),(c) は夫々図１(a) のホームポジシ
ョンにおいてサブタンクのインク量を検知する状態を示
す側断面図である。

【図３】第１の実施の形態においてインクの所定の減量
を検知してインクを補充する制御部の処理動作を示すフ
ローチャートである。

【図４】(a) 〜(f) は第２の実施の形態におけるメイン
タンクとヘッドユニットから成る液補充システムの構成
と動作状態を示すと共に第３の実施形態における液面検
知装置の構成と動作状態を示す図である。

【図５】第２及び第３の実施の形態においてインクの所
定の減量を検知してインクを補充する制御部の処理動作
を示すフローチャートである。

【図６】(a) は第４の実施の形態におけるインクジェッ
トプリンタの印字ヘッドの正面図、(b),(c) はメインタ
ンクの構成とサブタンクの構成を模式的に示す側断面図
である。

【図７】従来のシリアルインクジェットプリンタの構成
を模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１ プリンタ（シリアルインクジェットプリンタ） ２ キャリッジ ３ 印字ヘッド ４ インクタンク ５ ガイドレール ６ 歯付き駆動ベルト ７ フレキシブル通信ケーブル ８ フレーム ９ プラテン １１ 用紙 １２ 紙送りローラ １３ モータ ２１ ヘッドユニット ２２ メインタンク（インクタンク、液補充手段） ２３ 印字ヘッド ２４ サブタンク（液体を収容する容器） ２５ インク吐出ノズル ２６ インク供給機構 ２７ 発光素子 ２８ 受光素子 ２９ 光反射部材 ３０ インク ３１ 照射光 ３２ 反射光 ３３ 下部反射部材 ３４ 上部反射部材 ４０ 印字ヘッド ４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ） インク吐出
ノズル列 ４２（４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ） サブタンク ４３ ヘッドユニット ４４（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ） 下部反射部
材 ４５（４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ） 上部反射部
材 ４６（４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、４６ｄ） インク供給
機構 ４７ メインタンク ４８ 発光素子 ４９ 受光素子 ５１ 照射光 ５２ 反射光

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体を収容する容器と、 該容器の内面に設けられた光反射部材と、 前記容器の上方に設けられた発光素子及び受光素子と、 前記発光素子より前記光反射部材に対し光を照射したと
   きにその反射光が前記受光素子に入力したことにより前
   記容器内の前記液体が所定量以下であることを認識する
   認識手段と、 該認識手段により前記液体が所定量以下であることが認
   識されたとき前記容器に対し前記液体を補充する液補充
   手段と、 を備えたことを特徴とする液補充システム。
2. 【請求項２】 前記液補充手段は、前記液体を一定量補
   充することを特徴とする請求項１記載の液補充システ
   ム。
3. 【請求項３】 液体を収容する容器と、 該容器の内面に設けられた光反射部材と、 前記容器の上方に設けられた発光素子及び受光素子と、 前記発光素子より前記光反射部材に対し光を照射したと
   きにその反射光が前記受光素子に入力したことにより前
   記容器内の前記液体が所定量以下であることを認識する
   認識手段と、 を有することを特徴とする液面検知装置。
4. 【請求項４】 液体を収容する容器と、 該容器の底面近傍に設けられた第１の光反射部材と、 該第１の光反射部材よりも上方に設けられた第２の光反
   射部材と、 前記容器の上方に設けられた発光素子及び受光素子と、 前記発光素子より前記第１の光反射部材に対し光を照射
   したときに前記受光素子に反射光が入力したことにより
   前記容器内の前記液体が第１の所定量以下であることを
   認識し、前記発光素子より前記第２の光反射部材に対し
   光を照射したときにその反射光が前記受光素子に入力し
   ないことにより前記容器内の液体が第２の所定量以上で
   あることを認識する認識手段と、 該認識手段により前記液体が第１の所定量以下であるこ
   とを認識されたとき前記容器への前記液体の補充を開始
   し、前記認識手段により前記液体が第２の所定量以上で
   あることを認識されたとき前記容器への前記液体の補充
   を停止する液補充手段と、 を備えたことを特徴とする液補充システム。
5. 【請求項５】 液体を収容する容器と、 該容器の底面近傍に設けられた第１の光反射部材と、 該第１の光反射部材よりも上方に設けられた第２の光反
   射部材と、 前記容器の上方に設けられた発光素子及び受光素子と、 前記発光素子より前記第１の光反射部材に対し光を照射
   したときに前記受光素子に反射光が入力したことにより
   前記容器内の前記液体が第１の所定量以下であることを
   認識し、前記発光素子より前記第２の光反射部材に対し
   光を照射したときにその反射光が前記受光素子に入力し
   ないことにより前記容器内の液体が第２の所定量以上で
   あることを認識する認識手段と、 を有することを特徴とする液面検知装置。
6. 【請求項６】 前記反射部材、前記第１の反射部材又は
   前記第２の反射部材は、前記液体の水位面に対して所定
   の角度を成すように配置されることを特徴とする請求項
   ３又は５記載の液面検知装置。
7. 【請求項７】 前記反射部材、前記第１の反射部材又は
   前記第２の反射部材は撥水性処理を施されて成ることを
   特徴とする請求項３又は５記載の液面検知装置。
8. 【請求項８】 前記反射部材、前記第１の反射部材又は
   前記第２の反射部材は、前記液体の水位面に対して所定
   の角度を成すように配置されることを特徴とする請求項
   １又は４記載の液補充システム。
9. 【請求項９】 前記反射部材、前記第１の反射部材又は
   前記第２の反射部材は撥水性処理を施されて成ることを
   特徴とする請求項１又は４記載の液補充システム。
10. 【請求項１０】 主走査方向へ移動するサブタンク付き
    の印字ヘッドと該印字ヘッドと分離してプリンタ本体に
    固定配置されるインクタンクとを備え、該インクタンク
    から前記印字ヘッドのサブタンクにチューブレスでイン
    クを補充するインクジェットプリンタにおいて、前記液
    体を前記インクと成し、前記容器を前記印字ヘッドの前
    記サブタンクと成し、前記液補充手段を前記インクタン
    クと成すことを特徴とする請求項１、４、８又は９記載
    の液補充システム。
11. 【請求項１１】 前記反射部材又は前記第２の反射部材
    の前記容器内における配設位置は、反射面より下部に残
    留する前記インク量で前記印字ヘッドが少なくとも１主
    走査の印字ができるインク量を供給可能な位置であるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の液補充システム。
12. 【請求項１２】 前記インクジェットプリンタは複数色
    のインクにより印字を行う多色印字プリンタであり、前
    記印字ヘッドは前記複数色のインクに対応する複数のサ
    ブタンクを備え、該複数のサブタンクに補充可能に前記
    インクタンクは前記複数色のインクを収容し、前記認識
    手段は一組の前記発光素子及び前記受光素子により前記
    複数のサブタンクの夫々のインク量が第２の所定量以上
    又は第１の所定量以下であるかを認識することを特徴と
    する請求項１０又は１１記載の液補充システム。