JP2002264355A - 液面検知装置およびインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンク内の液面位置をより正確に検知する液
面検知装置を提供する。 【解決手段】 本液面検知装置は、液体を蓄えるインク
カートリッジ２４と、発光素子および受光素子を含む光
センサ２６とを備えている。インクカートリッジ２４に
は、このタンクに固定された検知位置を含む部分に、発
光素子からの照射光を透過させることができる検知部が
形成されている。この検知部には、液体との界面を成
し、照射光により照射された場合に、内側に液体が存在
する領域では照射光を透過し、内側に液体が存在しない
領域では照射光を全反射して受光素子に導くように設定
された検知面が形成されている。そして、検知部を検知
位置を境界として液面移動方向に２つの領域に区切った
とき、受光素子に達する検知光が、照射光のうち、２つ
の領域のうちの一方の領域である第１領域内の検知面で
全反射される光となるように設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を蓄えるタン
ク等において液面の位置を検知する液面検知装置および
これを用いたインクジェットプリンタに関するものであ
り、例えば、記録ヘッドからインク滴を吐出させて記録
媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタにおい
て、インクカートリッジ内のインク残量が所定量位置ま
で低下したことを検知するのに用いることができる液面
検知装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタのインクカート
リッジ（インクタンク）において、インクの液面が所定
位置より低下したことを検知可能とした技術は、例えば
特開平７−２１８３２１号公報に開示されている。この
公報に開示されている技術は、どのような色のインクに
も対応できる安価なインク検知部を備えたインクカート
リッジを提供することを目的としている。

【０００３】図８は、上記公報に開示されているインク
検知部を示す模式図である。このインク検知部２は、光
透過性部材で形成されており、傾斜した界面３・７を備
え、インクカートリッジ１と一体成形されている。光源
５からの入射光Ｓは、インクがあるときは、界面３で屈
折して屈折光Ｔとなり、界面７側に反射されることはな
い。インクがないときは、界面３で全反射され、全反射
光Ｕとなり、さらに界面７により全反射されて受光素子
６にて受光される。これにより、電気的にインクの有無
を検知できるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】インクカートリッジは
消耗品的に使用するものであるため、上記光源５や受光
素子６からなる光センサはインクカートリッジとは独立
し、インクジェットプリンタの本体やインクカートリッ
ジを搭載して移動するインクキャリッジ等に設ける方が
望ましい。また、フルカラーの画像を記録するために
は、インクキャリッジに少なくとも３色（イエロー、マ
ゼンタ、シアン）、多くなると７色（ブラック、イエロ
ー、マゼンタ、シアン、濃いイエロー、薄いマゼンタ、
薄いシアン）のインクカートリッジを搭載することにな
るため、光センサをインクキャリッジに設けるとインク
カートリッジの数と同数の光センサが必要になる。そこ
で、光センサをインクジェットプリンタの本体に設け、
インクキャリッジを移動させることで各インクカートリ
ッジを光センサに対向させるようにすることが望まし
い。この場合、各インクカートリッジを光センサに対向
させるために、インクキャリッジの位置を所定位置に移
動させることが必要になるが、もともとインクキャリッ
ジは画像を記録するために移動を制御できるようになっ
ているので、この点は容易に実現できる。また、光セン
サへの配線等を考慮しても、光センサをインクジェット
プリンタの本体に取り付けることが望ましい。

【０００５】ところが、上記の構成では、インクカート
リッジのインクキャリッジへの取り付け不良や、光セン
サのインクジェットプリンタ本体側等への取り付け誤
差、インクヘッドと記録用紙との間のヘッドギャップ調
整のためのインクキャリッジの移動等により、光センサ
とインクカートリッジとの高さ関係にズレが生じること
がある。この場合、インク残量が非常に少なくなってい
るにもかかわらずインク残量がまだ所定量以上あると検
知したり（インクカートリッジの高さが相対的に高くな
っている場合）、逆にインク残量がまだ所定量以上ある
にもかかわらずインク残量が少ないと検知したり（イン
クカートリッジの高さが相対的に低くなている場合）す
るといった誤検知が起こり得る。

【０００６】このような誤検知が起こると、インクがま
だ充分残っているにもかかわらずインクカートリッジの
交換が要求されたり、インクがないのにインク吐出動作
を続けてインクヘッドにダメージを与えたりするといっ
た問題が生じる。特に、インクがないのにインク吐出動
作を続けると、圧電素子を用いたインクヘッドではその
圧電素子が劣化し、サーマルタイプのインクヘッドでは
過度の温度上昇により寿命が短くなることになるため、
従来の技術では余裕をもってインクカートリッジの交換
を要求するなどの対策が必要であった。

【０００７】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであり、その主たる目的は、インクジェットプリンタ
のインク残量検知装置において、光センサとインクカー
トリッジとの位置関係が多少変化したとしても、インク
液面がインクカートリッジ底面から所定の高さまでに低
下したこと、つまりインク残量が所定量になったことを
より正確に検知可能とすることにある。なお、本発明の
目的は、上記インク残量検知装置に限らず、さらに一般
的な液面検知装置において、タンク内の液面の位置をよ
り正確に検知可能とすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る液面検知装
置は、液体を蓄えるタンクと、発光素子および受光素子
を含む光センサとを備えており、液面がタンク内の一定
の高さを通過したことを検知する液面検知装置であっ
て、上記の課題を解決するために、次のような構成とな
っていることを特徴としている。すなわち、上記タンク
には、このタンクに固定された検知位置を含む部分に、
発光素子からの照射光を透過させることができる検知部
が形成され、上記検知部には、液体との界面を成し、上
記発光素子からの照射光により照射された場合に、内側
に液体が存在する領域では照射光を透過し、内側に液体
が存在しない領域では照射光を全反射して上記受光素子
に導くように設定された検知面が形成されているととも
に、上記検知部を上記検知位置を境界として液面の移動
方向に２つの領域に区切ったとき、上記受光素子に達す
る検知光が、上記発光素子からの照射光のうち、上記２
つの領域のうちの一方の領域である第１領域内の上記検
知面で全反射される光となるように設定されている。

【０００９】上記の構成では、発光素子から出射され、
タンクの検知面に達した照射光は、内側に液体が存在す
る領域では検知面を透過し、内側に液体が存在しない領
域では検知面で全反射されて受光素子に達するようにな
る。したがって、受光素子での受光状態の変化を検知す
ることにより、液面がタンク内の底面から所定の高さと
なったことを検知することができる。

【００１０】ここで、上記の構成では、タンクに固定さ
れた検知位置を境界として液面の移動方向に区切られる
検知部における２つの領域のうちの一方の領域内の検知
面で全反射された光が、受光素子に達する検知光となる
ように、光路が設定されている。したがって、照射光が
検知位置および検知位置に対して液面移動方向における
前後の領域を照射している限り、その照射している領域
が多少移動したとしても、受光素子での受光状態が変化
するのは常にインク液面が検知位置を通過した後となる
ように設定することができる。その結果、上記の構成で
は、タンクと光センサとの相対位置が多少変化したとし
ても、液面がタンク内の底面から一定の高さを通過した
ことをより正確に検知することができる。

【００１１】本発明に係る液面検知装置は、上記の液面
検知装置において、さらに、上記第１領域が、上記２つ
の領域のうち、液面の移動方向の下流側の領域であるこ
とが好ましい。

【００１２】第１領域が上流側の領域であると、液面の
移動に伴って受光素子での受光量が徐々に増加し、その
増加が停止した時点で液面が一定の高さを通過したこと
を検出しなければならなくなり、検知が困難かつ不安定
になる。一方、第１領域が下流側の領域となる上記の構
成では、受光素子における受光状態の変化として、単に
受光量が所定値より高くなる変化を検知することで、液
面がタンク内の底面から一定の高さを通過したことを検
知することができる。したがって、上記の構成では、検
知が容易であり、検知のための回路構成等の簡素化を図
ることができる。

【００１３】本発明に係る液面検知装置は、上記の液面
検知装置において、さらに、上記発光素子からの照射光
のうち、上記２つの領域のうちの上記第１領域とは異な
る第２領域で全反射される光を遮光する遮光部材が上記
タンクに対して取り付けられていることが好ましい。

【００１４】上記の構成では、遮光部材を設けることに
より上記の光路を実現している。遮光部材としては、例
えば上記タンクを保持する保持部材の一部であり、検知
光が上記保持部材に形成されたスリットを通って上記受
光素子に達するようになっていてもよい。また、上記遮
光部材としては、上記タンクの表面に備えられた光不透
過部材であってよい。

【００１５】あるいは、本発明に係る液面検知装置は、
上記の液面検知装置において、さらに、上記検知面が上
記第１領域内に制限されており、上記検知面の一端部が
上記検知位置に位置しているようになっていてもよい。

【００１６】上記の構成では、検知面を第１領域内に制
限することにより上記の光路を実現している。検知面を
第１領域内に制限するためには、他方の第２領域に反射
防止処理が施されていてもよい。また、検知面を第１領
域内に制限するためには、他方の第２領域において液体
との界面を成す非検知面の面方向が、上記非検知面に照
射される照射光が上記受光素子に達しないように設定さ
れていてもよい。後者の場合には、タンクに対して別途
部材を追加することなく上記の光路を実現することがで
きるため、製造工程の簡素化を図ることができる。

【００１７】本発明に係るインクジェットプリンタは、
上記の液面検知装置により、インク量を検知することを
特徴としている。これにより、例えばインク残量をより
正確に検知することができるため、インクがまだ充分残
っているにもかかわらずインクカートリッジの交換が要
求されたり、インクがないのにインク吐出動作を続けて
インクヘッドにダメージを与えたりするといった問題を
回避することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態について図
１から図７に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１９】図１は、本発明に係るインクジェットプリ
ンタのインクキャリッジ１２およびその周辺の構成を示
す概略図である。インクキャリッジ１２は、軸受部１２
ａにおいて、インクジェットプリンタ本体に支持された
スライド軸１４により、その軸方向に摺動可能に支持さ
れている。以下では、スライド軸１４の軸方向を「主走
査方向」という。また、インクキャリッジ１２は、主走
査方向に張架された無端状のベルト１６に取り付けられ
ている。インクジェットプリンタ本体にはステッピング
モータ１８が備えられており、このステッピングモータ
１８によりベルト１６を主走査方向に回転させること
で、インクキャリッジ１２がベルト１６に引き連れられ
て主走査方向に摺動する。

【００２０】インクキャリッジ１２には、タイミングセ
ンサ２０が取り付けられている。タイミングセンサ２０
は、互いに向き合う発光部および受光部を備えている。
この発光部と受光部との間には、インクジェットプリン
タ本体に対して固定され、主走査方向に延びるタイミン
グフェンス２２が介在している。このタイミングフェン
ス２２には透過部と非透過部とが所定のパターンを成し
て形成されており、インクキャリッジ１２が移動する際
に、タイミングセンサ２０にてタイミングフェンス２２
のパターンを検知することにより、インクキャリッジ１
２の主走査方向における位置、移動速度、進行方向等が
認識できるようになっている。

【００２１】インクキャリッジ１２には、インクカート
リッジ２４（黒インクカートリッジ２４Ｋ、イエローイ
ンクカートリッジ２４Ｙ、マゼンタインクカートリッジ
２４Ｍ、シアンインクカートリッジ２４Ｃ）が搭載され
ている。このインクカートリッジ２４には、各色のイン
クが蓄えられている。また、インクキャリッジ１２に
は、インク残量検知窓１２ｂが形成されており、このイ
ンク残量検知窓１２ｂを介してインクカートリッジ２４
の一側面２４ａの一部が露出している。インクカートリ
ッジ２４のこの部分には、後述するプリズム部５０が形
成されている。なお、インクカートリッジ２４における
インク残量検知窓１２ｂから露出する側面２４ａは、イ
ンクジェットプリンタを通常使用する状態に設置した場
合に、鉛直方向にほぼ沿う面である。

【００２２】インクジェットプリンタ本体における主走
査方向の所定の位置には、後述する光センサ（インク残
量検知手段）２６が設けられている。この光センサ２６
は、インクキャリッジ１２が主走査方向の所定の位置に
あるときに、インク残量検知窓１２ｂを介してインクカ
ートリッジ２４のプリズム部５０と対向するように配置
されている。

【００２３】以上のような構成により、本インクジェッ
トプリンタでは、インクカートリッジ２４が主走査方向
に走査されつつ画像データに基づいてインクカートリッ
ジ２４内のインクを図示しないインクヘッドから図示し
ない用紙に対して吐出するとともに、用紙が主走査方向
と直行する副走査方向に送られることで、用紙上に画像
をプリントすることができる。

【００２４】図２（ａ）から図２（ｃ）は、インクカー
トリッジ２４および光センサ２６を主走査方向から見た
部分断面図であり、図２（ａ）はインクＩＫの残量が充
分多いとき、図２（ｂ）はやや少ないとき、図２（ｃ）
は非常に少ないときを示している。なお、図２（ａ）か
ら図２（ｃ）は、インクカートリッジ２４のプリズム部
５０が光センサ２６と対向している状態での図である。

【００２５】このインクカートリッジ２４および光セン
サ２６は、本発明に係る液面検知装置としてのインク残
量検知装置の構成要素となるものであるが、図２（ａ）
から図２（ｃ）では本発明に係るインク残量検知装置の
前提構成を示している。

【００２６】インクカートリッジ２４の内部は空洞とな
っており、インク収容部２４ｂを形成している。このイ
ンク収容部２４ｂには、インクＩＫが収容される。イン
クカートリッジ２４の光センサ２６と対向する側面２４
ａには、プリズム部５０がインクカートリッジ２４と一
体的に形成されている。プリズム部５０は光センサ２６
からの光を透過させる材質からなり、プリズム部５０の
インク収容部２４ｂ側は光センサ２６と対向する側面２
４ａに対して傾斜した下斜面５０ａおよび上斜面５０ｂ
を有するプリズムを形成している。

【００２７】光センサ２６は、発光素子２６ａおよび受
光素子２６ｂを有している。発光素子２６ａからの出射
光の光軸は、インクカートリッジ２４の側面２４ａとほ
ぼ垂直になるように設定されている。発光素子２６ａか
らの出射光は側面２４ａからプリズム部５０に入射し、
上斜面５０ｂに達する。

【００２８】ここで、上斜面５０ｂは、発光素子２６ａ
からの光が達した位置の内側にインクＩＫが存在する場
合には、その光が上斜面５０ｂを透過し、屈折してイン
クＩＫ側へ進み、上記位置の内側にインクＩＫが存在し
ない場合には、その光が上斜面５０ｂで全反射されて下
斜面５０ａ側へ導かれるような角度に設定されている。
また、下斜面５０ａは、上斜面５０ｂにて反射された光
が達した位置の内側にインクＩＫが存在する場合には、
その光が下斜面５０ａを透過し、屈折してインクＩＫ側
へ進み、上記位置の内側にインクＩＫが存在しない場合
には、その光が下斜面５０ａで全反射されて受光素子２
６ｂ側へ導かれるような角度に設定されている。これら
の角度は、プリズム部５０の屈折率およびインクＩＫの
屈折率、並びに発光素子２６ａからの光の波長の関係に
基づいて決定される。

【００２９】この構成では、インク収容部２４ｂ内のイ
ンクＩＫの残量の変化に対して、発光素子２６ａからの
光の経路が次のように変化する。なお、図２（ａ）から
図２（ｃ）では、斜線を付した部分にて光を表してい
る。

【００３０】インク収容部２４ｂ内のインクＩＫの残量
が充分多く、インクＩＫの液面Ｓが発光素子２６ａから
の光が照射される領域Ｂより高い場合には、図２（ａ）
に示すように発光素子２６ａからの光は領域Ｂからイン
クＩＫ側へ進む。インク収容部２４ｂ内のインクＩＫの
残量がやや少なくなり、インクＩＫの液面Ｓが領域Ｂよ
り低くなると、図２（ｂ）に示すように発光素子２６ａ
からの光は領域Ｂにおいて全反射され下斜面５０ａ上の
領域Ａに進む。このとき、インクＩＫの液面Ｓが領域Ａ
より高い場合には、上記光は領域ＡからインクＩＫ側へ
進む。一方、インクＩＫの液面Ｓが領域Ａより低い場合
には、上記光は図２（ｃ）に示すように領域Ａにおいて
全反射され受光素子２６ｂ側へ進む。

【００３１】したがって、受光素子２６ｂの受光状態を
監視し、受光素子２６ｂが光を受光していない状態から
受光している状態への受光状態の変化を検知すること
で、インクＩＫの液面Ｓが領域Ａの上端の位置Ｐを下回
ったことを検知することができる。そこで、位置Ｐがイ
ンク収容部２４ｂの底面から所定の高さとなるように設
定しておくことにより、インクＩＫの残量が所定量を下
回り、ユーザに対してインクカートリッジ２４の交換を
促す必要がある状態となったことを検知することができ
る。以下では、上記ユーザに対してインクカートリッジ
２４の交換を促す必要がある状態を「ニアエンプティ」
と称し、上記受光状態の変化が検知される際のインクＩ
Ｋの液面Ｓの位置Ｐを「検知位置Ｐ」と称する。

【００３２】なお、上記検知されるべき受光状態の変化
は、必ずしも全く受光していない状態から受光している
状態への変化であるとは限らず、受光量が増加して所定
値以上となる変化として捉える必要がある場合もある。
これは、迷光や、上斜面５０ｂおよび下斜面５０ａでの
部分的な反射の影響によるためである。以下では、受光
素子２６ｂが光を受光していない状態、または受光素子
２６ｂによる受光量が所定値未満の状態を「オフ状
態」、受光素子２６ｂが光を受光している状態、または
受光素子２６ｂによる受光量が所定値以上となった状態
を「オン状態」という。

【００３３】ところで、上記の構成では、発明が解決し
ようとする課題の項にて説明したように、インクカート
リッジ２４のインクキャリッジ１２への着脱や、インク
キャリッジ１２のインクジェットプリンタ本体高さ方向
への移動により、インク残量の誤検知が起こり得る。こ
の誤検知の発生について説明する。

【００３４】図３（ａ）から図３（ｃ）は、インクカー
トリッジ２４と発光素子２６ａからの光との位置関係の
変化による検知位置Ｐの変化を示す概念図であり、図３
（ａ）は正常な状態、図３（ｂ）は検知位置Ｐが高くな
る状態、図３（ｃ）は検知位置Ｐが低くなる状態を示し
ている。なお、図３（ｂ）から図３（ｃ）では、正常な
状態での光を破線、実際の光を実線にて示す。

【００３５】図３（ａ）に示すように、領域Ａの上端が
検知位置Ｐとなる状態が正常な状態、つまりインク液面
が領域Ａの上端に達した状態をニアエンプティとして検
知するものとする。図３（ｂ）に示すように、正常な状
態と比較して、光センサ２６がインクカートリッジ２４
に対して下に移動することにより、発光素子２６ａから
の光が下に移動すると、上斜面５０ｂへの光の到達領域
が領域Ｂより低い領域Ｂ１に移動する。その結果、下斜
面５０ａへの光の到達領域が領域Ａより高い領域Ａ１に
移動することになる。したがって、この場合には検知位
置Ｐより高い検知位置Ｐ１にてニアエンプティが検知さ
れてしまい、誤検知となる。逆に、図３（ｃ）に示すよ
うに、正常な状態と比較して、光センサ２６がインクカ
ートリッジ２４に対して上に移動することにより、発光
素子２６ａからの光が上に移動すると、上斜面５０ｂへ
の光の到達領域が領域Ｂより高い領域Ｂ２に移動する。
その結果、下斜面５０ａへの光の到達領域が領域Ａより
低い領域Ａ２に移動することになる。したがって、この
場合には検知位置Ｐより低い検知位置Ｐ２にてニアエン
プティが検知されてしまい、誤検知となる。

【００３６】なお、インク液面の移動方向の上流側、す
なわち鉛直方向上側を「上」とし、インク液面の移動方
向の下流側、すなわち鉛直方向下側を「下」としてい
る。

【００３７】このような誤検知の発生を抑制するため
に、本実施形態のインク残量検知装置は、次のような構
成となっている。なお、上述した前提構成における構成
要素と同等の機能を有するものに対しては、同一の符号
を付記し、その説明を一部省略する。

【００３８】本インク残量検知装置は、以下に説明する
図４から図７に示すように、インクを蓄えるインクカー
トリッジ（タンク）２４と、発光素子２６ａおよび受光
素子２６ｂを含む光センサ２６とを備えており、インク
液面がインクカートリッジ２４内の一定の高さを通過し
たことを検知することにより、ニアエンプティを検知す
るものである。このインクカートリッジ２４には、イン
クカートリッジ２４に固定された検知位置Ｐを含む部分
に、発光素子２６ａからの照射光Ｌをインクカートリッ
ジ２４の外側から内側へ透過させることができるプリズ
ム部５０がインクカートリッジ２４に一体的に形成され
ている。また、このプリズム部５０には、インクとの界
面を成す下斜面５０ａおよび上斜面５０ｂが形成されて
いる。そして、上斜面５０ｂを介した発光素子２６ａか
らの照射光Ｌにより下斜面５０ａが照射された場合、内
側にインクが存在する下斜面５０ａの領域では照射光Ｌ
はその領域を透過し、内側にインクが存在しない下斜面
５０ａの領域では照射光Ｌはその領域にて全反射されて
受光素子２６ｂに導かれるように設定されている。この
プリズム部５０における下半部、つまり下斜面５０ａを
含み、上斜面５０ｂを介した発光素子２６ａからの照射
光Ｌを下斜面５０ａへ導く部分が検知部５０ｃを成す。
また、上記のように内側のインクの有無により照射光Ｌ
を透過または全反射する機能を有する下斜面５０ａの領
域を「検知面」と称する。

【００３９】ここで、本インク残量検知装置は、さら
に、発光素子２６ａからの照射光Ｌのうち、検知位置Ｐ
を通過する光を含み、検知位置Ｐを境界としてインク液
面の移動方向Ｍに区切られる検知部５０ｃにおける２つ
の領域Ｘ・Ｙ（第１および第２領域）の一方の領域内の
検知面で全反射される光が、受光素子２６ｂに達する検
知光Ｄとなるように、光路が設定されている。

【００４０】上記の構成では、上述した前提構成と同様
に、受光素子２６ｂでの受光状態の変化を検知すること
により、インク液面がインク収容部２４ｂの底面から所
定の高さとなったことを検知することができる。ここ
で、上記の構成では、領域Ｘ・Ｙの一方の領域で全反射
された光が、受光素子２６ｂに達する検知光Ｄとなるよ
うに、光路が設定されている。つまり、領域Ｘ・Ｙの他
方の領域で全反射された光（全反射されるべきであった
光も含む）は受光素子２６ｂに達しないように、光路が
設定されている。したがって、照射光Ｌが検知位置Ｐの
周辺の領域を照射している限り、その照射している領域
が多少移動したとしても、受光素子２６ｂでの受光状態
が変化するのは常にインク液面が検知位置Ｐを通過した
後となる。その結果、インクカートリッジ２４と光セン
サ２６との相対位置が多少変化したとしても、インク液
面がインク収容部２４ｂの底面から常に一定の高さとな
ったときにニアエンプティを検知することができる。

【００４１】なお、ここでは発行素子２６ａを上、受光
素子２６ｂを下に配置する場合について説明するが、逆
に、受光素子２６ｂを上、発行素子２６ａを下に配置し
てもよい。

【００４２】また、受光素子２６ｂに達する検知光Ｄと
なる光は、上記検知部５０ｃにおける２つの領域Ｘ・Ｙ
のうちのいずれの領域で全反射された光であってもよい
が、インク液面の移動方向Ｍの下流側の領域Ｘで全反射
された光であることが望ましい。この場合、インク液面
の移動に伴う受光素子２６ｂにおけるオフ状態からオン
状態への変化を検知することによりニアエンプティを検
知することができ、検知が容易になる。逆に、検知光Ｄ
となる光がインク液面の移動方向Ｍの上流側の領域Ｙで
全反射された光となるように設定すると、インク液面の
移動に伴って受光素子２６ｂでの受光量が徐々に増加
し、その増加が停止した時点でニアエンプティを検出し
なければならなくなり、検知が困難かつ不安定になる。
この理由は次の通りである。インク液面が検知位置Ｐよ
りある程度高い位置にある場合は、照射光Ｌが領域Ｙに
達しない、または達したとしても領域Ｙで反射された光
が受光素子２６ｂの受光面から外れるためオフ状態とな
る。インク液面が検知位置Ｐにある程度近づくと、領域
Ｙで反射された光が受光素子２６ｂの受光面内に入り、
インク液面の移動に伴って受光量が増加する。インク液
面が検知位置Ｐを下回ると下斜面５０ａで反射される光
の光量は増加するものの、その増加分は領域Ｘで反射さ
れる光であるため、受光素子２６ｂには達しないことに
なる。したがって、インク液面が検知位置Ｐを下回ると
受光素子２６ｂの受光量の増加が停止することになる。

【００４３】また、下斜面５０ａおよび上斜面５０ｂは
プリズムを構成しており、発光素子２６ａから出射され
た直後の照射光Ｌの光軸と、受光素子２６ｂに入射され
る直前の検知光Ｄの光軸とが平行になるように設定され
ていることが望ましい。これにより、インクカートリッ
ジ２４の側面２４ａと光センサ２６との対向距離が変化
したとしても、上記両光軸の位置関係は光センサ２６に
対して一定となり、検知光Ｄが受光素子２６ｂの受光面
から外れるといった不具合の発生を抑制することができ
る。

【００４４】また、理想的にはインク液面が検知位置Ｐ
を下回った直後にニアエンプティが検知されることが望
ましいが、受光素子２６ｂの感度等の理由により必ずし
も直後にニアエンプティが検知されず、さらにインク液
面が所定距離移動した後に検知されることもある。した
がって、検知位置Ｐはこの点を考慮して設定する必要が
ある。

【００４５】以下では、さらに具体的な構成について説
明する。

【００４６】図４および図５は、それぞれ本実施形態に
おけるインク残量検知装置の構成の例を示す断面図であ
る。これらのインク残量検知装置では、遮光部材を用い
ることにより上述したインク残量検知装置の構成を実現
している。

【００４７】すなわち、これらのインク残量検知装置
は、発光素子２６ａからの照射光Ｌのうち、検知位置Ｐ
を境界としてインクの液面の移動方向Ｍに区切られる検
知部５０ｃにおける２つの領域Ｘ・Ｙのうちの領域Ｙで
全反射される光を遮光する遮光部材がインクカートリッ
ジ２４に対して取り付けられている。

【００４８】なお、図４では上記遮光部材は、インクカ
ートリッジ２４を保持するインクキャリッジ（保持部
材）１２の一部である遮光部１２ｃとなっており、検知
光Ｄはインクキャリッジ１２に形成されたスリット１２
ｄを通って受光素子２６ｂに達するようになっている。
この場合、インクキャリッジ１２に対するインクカート
リッジ２４の取り付け状態が変化すると検知位置Ｐは変
化し得るが、インクカートリッジ２４が光センサ２６に
対して高さ方向に移動したとしても、検知位置Ｐは一定
に保たれることになる。

【００４９】また、図５では上記遮光部材は、インクカ
ートリッジ２４のプリズム部５０における側面２４ａに
備えられた光不透過部材５２である。この光不透過部材
５２としては、照射光Ｌを透過しない板材、膜、塗料等
が考えられる。

【００５０】また、図６および図７は、それぞれ本実施
形態におけるインク残量検知装置の構成の他の例を示す
断面図である。これらのインク残量検知装置では、検知
面の形状により上述したインク残量検知装置の構成を実
現している。

【００５１】すなわち、これらのインク残量検知装置で
は、検知位置Ｐを境界としてインクの液面の移動方向Ｍ
に区切られる検知部５０ｃにおける２つの領域Ｘ・Ｙの
うちの領域Ｘ内に限って検知面が形成されている。そし
て、検知面の一端部が検知位置Ｐに位置している。つま
り、検知面が検知位置Ｐ以下の領域に限定されている。

【００５２】なお、図６では、下斜面５０ａにおける上
記２つの領域Ｘ・Ｙのうちの領域Ｙに反射防止処理が施
されることにより、検知面が領域Ｘ内に限定されてい
る。この反射防止処理としては、領域Ｙに光吸収膜を形
成することや、領域Ｙを粗面化すること等が考えられ
る。なお、図６においては、反射防止処理が施された部
分を太線で示している。

【００５３】また、図７では、上記２つの領域Ｘ・Ｙの
うちの領域Ｙにおけるインクとの界面を成す非検知面に
照射された照射光Ｌが、受光素子２６ｂに達しないよう
に、非検知面の面方向が設定させることにより、検知面
が領域Ｘ内に限定されている。この場合、タンクに対し
て別途部材を追加することなく上記の光路を実現するこ
とができるため、製造工程の簡素化を図ることができ
る。

【００５４】なお、図２から図７では、発光素子２６ａ
から出射され受光素子２６ｂに至る光を平行光として表
しているが、これに限らず発光素子２６ａから遠ざかる
につれて広がっていく光であってもよい。この場合、迷
光による誤検知を防止するために、発光素子２６ａと受
光素子２６ｂとの間に迷光防止のための不透明な部材を
設置することが望ましい。

【００５５】また、本実施形態では、本発明に係る液面
検知装置としてのインク残量検知装置について説明した
が、本発明に係る液面検知装置は、これに限らず、イン
ク以外の液体の残量を検知する装置であってもよく、さ
らに、残量に限らず所定位置で液面を検知する装置であ
ってもよい。

【００５６】以上のようなインク残量検知装置により本
発明に係るインクジェットプリンタでインク量を検知す
ることで、インク残量をより正確に検知することができ
るようになる。これにより、インクがまだ充分残ってい
るにもかかわらずインクカートリッジ２４の交換が要求
されたり、インクがないのにインク吐出動作を続けてイ
ンクヘッドにダメージを与えたりするといった問題を回
避することが可能となる。

【００５７】

【発明の効果】本発明に係る液面検知装置は、以上のよ
うに、タンクの検知位置を含む部分に検知部が形成さ
れ、この検知部には、液体との界面を成し、照射光によ
り照射された場合に、内側に液体が存在する領域では照
射光を透過し、内側に液体が存在しない領域では照射光
を全反射して受光素子に導くように設定された検知面が
形成されている。そして、検知部を検知位置を境界とし
て液面の移動方向に２つの領域に区切ったとき、受光素
子に達する検知光が、照射光のうち上記２つの領域のう
ちの一方の領域である第１領域内の検知面で全反射され
る光となるように設定されている。

【００５８】上記の構成では、受光素子での受光状態の
変化を検知することにより、液面がタンク内の底面から
所定の高さとなったことを検知することができる。ま
た、照射光が検知位置および検知位置に対して液面移動
方向における前後の領域を照射している限り、その照射
している領域が多少移動したとしても、受光素子での受
光状態が変化するのは常にインク液面が検知位置を通過
した後となるように設定することができる。その結果、
上記の構成では、タンクと光センサとの相対位置が多少
変化したとしても、液面がタンク内の底面から一定の高
さを通過したことをより正確に検知することができる。

【００５９】本発明に係る液面検知装置は、上記の液面
検知装置において、さらに、第１領域が、液面の移動方
向の下流側の領域であることが好ましい。

【００６０】上記の構成では、受光素子における受光状
態の変化として、単に受光量が所定値より高くなる変化
を検知することで、液面がタンク内の底面から一定の高
さを通過したことを検知することができる。したがっ
て、上記の構成では、検知が容易であり、検知のための
回路構成等の簡素化を図ることができる。

【００６１】本発明に係る液面検知装置は、上記の液面
検知装置において、さらに、照射光のうち、第１領域と
は異なる第２領域で全反射される光を遮光する遮光部材
がタンクに対して取り付けられていることが好ましい。

【００６２】上記の構成では、遮光部材を設けることに
より上記の光路を実現している。遮光部材としては、例
えばタンクを保持する保持部材の一部であり、検知光が
保持部材に形成されたスリットを通って受光素子に達す
るようになっていてもよい。また、遮光部材としては、
タンクの表面に備えられた光不透過部材であってよい。

【００６３】あるいは、本発明に係る液面検知装置は、
上記の液面検知装置において、さらに、検知面が第１領
域内に制限されており、検知面の一端部が検知位置に位
置しているようになっていてもよい。

【００６４】上記の構成では、検知面を第１領域内に制
限することにより上記の光路を実現している。検知面を
第１領域内に制限するためには、他方の第２領域に反射
防止処理が施されていてもよい。また、検知面を第１領
域内に制限するためには、他方の第２領域において液体
との界面を成す非検知面の面方向が、照射される光を受
光素子に達しないように設定されていてもよい。後者の
場合には、タンクに対して別途部材を追加することなく
上記の光路を実現することができるため、製造工程の簡
素化を図ることができる。

【００６５】本発明に係るインクジェットプリンタは、
上記の液面検知装置により、インク量を検知する。これ
により、例えばインク残量をより正確に検知することが
できるため、インクがまだ充分残っているにもかかわら
ずインクカートリッジの交換が要求されたり、インクが
ないのにインク吐出動作を続けてインクヘッドにダメー
ジを与えたりするといった問題を回避することが可能と
なる。

【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インク
キャリッジおよびその周辺の構成を示す概略図である。

【図２】（ａ）から（ｃ）は、インクカートリッジおよ
び光センサを主走査方向から見た部分断面図であり、
（ａ）はインクの残量が充分多いとき、（ｂ）はやや少
ないとき、（ｃ）は非常に少ないときを示している。

【図３】（ａ）から（ｃ）は、インクカートリッジと発
光素子からの光との位置関係の変化による検知位置の変
化を示す概念図であり、（ａ）は正常な状態、（ｂ）は
検知位置が高くなる状態、（ｃ）は検知位置が低くなる
状態を示している。

【図４】本発明の実施の一形態におけるインク残量検知
装置の構成の例を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の一形態におけるインク残量検知
装置の構成の他の例を示す断面図である。

【図６】本発明の実施の一形態におけるインク残量検知
装置の構成の他の例を示す断面図である。

【図７】本発明の実施の一形態におけるインク残量検知
装置の構成の他の例を示す断面図である。

【図８】従来のインク検知部を示す模式図である。

【符号の説明】

１２ インクキャリッジ（保持部材） １２ａ 軸受部 １２ｂ インク残量検知窓 １２ｃ 遮光部 １２ｄ スリット ２４ インクカートリッジ（タンク） ２４ａ 側面 ２４ｂ インク収容部 ２６ 光センサ ２６ａ 発光素子 ２６ｂ 受光素子 ５０ プリズム部 ５０ａ 下斜面 ５０ｂ 上斜面 ５０ｃ 検知部 ５２ 光不透過部材 Ｐ 検知位置 Ｌ 照射光 Ｄ 検知光

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を蓄えるタンクと、発光素子および受
   光素子を含む光センサとを備えており、液面がタンク内
   の一定の高さを通過したことを検知する液面検知装置に
   おいて、 上記タンクには、このタンクに固定された検知位置を含
   む部分に、発光素子からの照射光を透過させることがで
   きる検知部が形成され、 上記検知部には、液体との界面を成し、上記発光素子か
   らの照射光により照射された場合に、内側に液体が存在
   する領域では照射光を透過し、内側に液体が存在しない
   領域では照射光を全反射して上記受光素子に導くように
   設定された検知面が形成されているとともに、 上記検知部を上記検知位置を境界として液面の移動方向
   に２つの領域に区切ったとき、上記受光素子に達する検
   知光が、上記発光素子からの照射光のうち、上記２つの
   領域のうちの一方の領域である第１領域内の上記検知面
   で全反射される光となるように設定されていることを特
   徴とする液面検知装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の液面検知装置において、 上記第１領域が、上記２つの領域のうち、液面の移動方
   向の下流側の領域であることを特徴とする液面検知装
   置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の液面検知装置に
   おいて、 上記発光素子からの照射光のうち、上記２つの領域のう
   ちの上記第１領域とは異なる第２領域で全反射される光
   を遮光する遮光部材が上記タンクに対して取り付けられ
   ていることを特徴とする液面検知装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の液面検知装置において、 上記遮光部材が上記タンクを保持する保持部材の一部で
   あり、検知光は上記保持部材に形成されたスリットを通
   って上記受光素子に達することを特徴とする液面検知装
   置。
5. 【請求項５】請求項３に記載の液面検知装置において、 上記遮光部材が上記タンクの表面に備えられた光不透過
   部材であることを特徴とする液面検知装置。
6. 【請求項６】請求項１または２に記載の液面検知装置に
   おいて、 上記検知面が上記第１領域内に制限されており、上記検
   知面の一端部が上記検知位置に位置していることを特徴
   とする液面検知装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載の液面検知装置において、 上記２つの領域のうちの上記第１領域とは異なる第２領
   域に反射防止処理が施されることにより、上記検知面が
   上記第１領域内に制限されていることを特徴とする液面
   検知装置。
8. 【請求項８】請求項６に記載の液面検知装置において、 上記２つの領域のうちの上記第１領域とは異なる第２領
   域において液体との界面を成す非検知面の面方向が、上
   記非検知面に照射される照射光が上記受光素子に達しな
   いように設定されることにより、上記検知面が上記第１
   領域内に制限されていることを特徴とする液面検知装
   置。
9. 【請求項９】請求項１から８の何れか１項に記載の液面
   検知装置により、インク量を検知することを特徴とする
   インクジェットプリンタ。