JP2003136748A - インクジェットプリンタのインク残量検出方法及びインクジェットプリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インク容器に構造上の負荷を与えることなく、
簡易な構成でインク残量を直接検出することのできるイ
ンクジェットプリンタのインク残量検出方法及びインク
ジェットプリンタを提供すること。 【解決手段】軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を用い
て構成されたインク容器１の該伸縮部材を有する個所
に、インクの消費に伴う前記インク容器１の形状変化を
安定させるための少なくとも２本の平行に配置された補
助針３、３をそれぞれ突き刺すと共に、前記補助針３、
３を突き刺した部分のインク容器１側方に検出手段５を
配置させ、該検出手段５でインク容器の形状変化を検出
することによりインク残量を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタのインク残量検出方法及びインクジェットプリン
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、記録ヘッドのノズルから記録媒体
上にインクを吐出することにより画像記録を行うインク
ジェットプリンタにおいて、インク容器内のインク残量
を検知するには、大別して直接検知と間接検知の２通り
の方法が知られている。

【０００３】直接検知は、インク容器内のインクに作用
してインク残量を直接的に検出するものであり、例えば
特許第２６１６３２号に開示されている技術が知られて
いる。これは、インクを収容した容器内に、インクと接
するように一方の電極を配設すると共に、インクを記録
ヘッドのノズルに供給するためのインク溜め内に他方の
電極を配設して両電極間の電気抵抗値の変化を検出する
ことで、インク残量を検出するものである。

【０００４】しかし、この方法では、電極をインクと接
するようにインク容器内に予め設けておかなくてはなら
ないため、インク容器の製造工程が煩雑化してコストア
ップにつながると共に、空のインク容器の回収時に電極
（金属）部分を分別して回収する必要も生じる。

【０００５】また、このようなインク容器をプリンタ本
体側に装着する際には、上記電極と電気的に接触するた
めの接点を持つ受け部が必要となり、装置構造が煩雑と
なって更にコストアップ要因となるばかりでなく、イン
ク容器は受け部に対して頻繁に脱着が繰り返されるた
め、上記接点部分の接触不良等といった不具合のリスク
も高くなる問題がある。

【０００６】一方、間接検知は、例えば特許第１８１４
７３２号に開示されているように、ノズルから吐出され
るインク液滴１滴の体積とインク液滴の吐出パルス数と
に基づいて、印刷データよりインクの消費量を算出し、
インク容器内のインク残量を間接的に把握するものであ
る。これによれば、インク容器にとりたてて細工を施す
必要もないため、上記直接検知に見られるような問題は
生じないものの、あくまでインク容器内のインク残量を
直接検出しているわけではないため正確性を欠く。例え
ば、ユーザーが途中でインク容器をプリンタ本体から取
り外し、その間に何らかの理由（例えば長時間忘れて放
置し、その間にインクが蒸発する等）でインクの残量が
減少し、そのインク容器を再度プリンタ本体に装着した
ような場合や、インク残量が異なる別のインク容器と入
れ替えられた場合等には積算量に誤差が生じる。間接検
知では、このように現実のインク残量との間に誤差が発
生してもそれを補正することができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、インク容器に構造上の負荷を与えることなく、簡易
な構成でインク残量を直接検出することのできるインク
ジェットプリンタのインク残量検出方法及びインクジェ
ットプリンタを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は以下の発明に
よって解決される。

【０００９】１．軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を
用いて構成されたインク容器の該伸縮部材を有する個所
に、インクの消費に伴う前記インク容器の形状変化を安
定させるための少なくとも２本の平行に配置された補助
針をそれぞれ突き刺すと共に、前記補助針を突き刺した
部分のインク容器側方に検出手段を配置させ、該検出手
段でインク容器の形状変化を検出することによりインク
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
タのインク残量検出方法。

【００１０】２．前記補助針のうちの少なくとも１本
は、インク容器内のインクを記録ヘッドに供給するため
のインク供給用針を兼用することを特徴とする請求項１
記載のインクジェットプリンタにおけるインク残量検出
方法。

【００１１】３．軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を
用いて構成されたインク容器と、インクの消費に伴う前
記インク容器の形状変化を安定させる少なくとも２本の
平行に配置された補助針と、前記インク容器の形状変化
を検出する検出手段とを備え、前記補助針を前記インク
容器の伸縮部材を有する個所に突き刺すと共に、前記検
出手段を、前記補助針が突き刺された部分のインク容器
側方に配置させ、該検出手段により検出されるインク容
器の形状変化により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。

【００１２】４．前記補助針のうちの少なくとも１本
は、インク容器内のインクを記録ヘッドに供給するため
のインク供給用針を兼用することを特徴とする請求項３
記載のインクジェットプリンタ。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。

【００１４】なお、本明細書において、インク残量の検
出とは、インク容器のインク終了を検出することであ
る。また、インク容器のインク終了とは、インク容器中
のインクが完全に無くなった状態のみを指すものではな
く、実質的にインク切れであることを意味し、インク切
れのインク容器として取り扱っても差し支えない程度に
多少インクが残った状態である場合も含む。

【００１５】図１は本発明に係るインク残量検出方法を
実施するためのインクジェットプリンタの一例を示す概
念図であり、インク容器１を平面から見た状態を示して
いる。また、図２はインク容器をその底部１ａ側から見
た図である。図中、１はインク容器、２はインク供給用
針、３は補助針、４は記録ヘッド、５は検出手段、６は
検出回路、７は警告手段である。

【００１６】インク容器１は、インク供給用針２及び補
助針３を直接突き刺し、インク供給用針２によって内部
のインクをプリンタ本体側の記録ヘッド４へ供給するこ
とができる材質で形成される。また、インク収納状態以
外、例えばインク充填前の物流、保管或いは使用済み後
の排出時等は、軽量で容積が小さい方が望まれる。この
ため、インク容器１は軟包材で形成したパウチ形態又は
パック形態とすることが好ましい。

【００１７】軟包材は、包装材料としてよく知られた軟
質の包装資材であり、圧縮の硬さが極めて小さく、撓み
性に富み、応力を除去するとすぐに元の形状に回復し
て、歪みがほとんど残らないものが用いられる。

【００１８】軟包材は単一材料でも、複合材料でもよ
い。単一材料では、インフレーション法やＴダイ法で成
形された樹脂フィルムをヒートシールして袋状に作成す
ることができる。また、複合材料では、複数のフィルム
をラミネートして作成した複合材料をヒートシールして
袋状に形成することができる。

【００１９】図３に複合材料からなる軟包材の構成の一
例を示す。この軟包材は、外面の保護性を有する表面基
材層１０ａと、インクの特性より気体透過を極力防ぐ必
要があるため、アルミニウム箔やアルミ蒸着、または無
機材料（酸化珪素化合物又は酸化アルミニウム化合物）
蒸着等の気体遮断層１０ｂと、ヒートシールによる製袋
が可能なシーラント層１０ｃとにより構成されるラミネ
ート材料１０である。

【００２０】表面基材層１０ａは、ナイロン、ＰＥＴ、
ＯＰＰフィルムの一般樹脂フィルムで良く、表面に印刷
を施すこともできる。また、気体遮断層１０ｂに無機蒸
着フィルムを使用した場合、内部が見え残り量を目視確
認することもできる。表面基材層１０ａには印刷で模様
を付けてもよく、模様としてはモアレ模様等が効果的で
ある。また、シーラント層１０ｃには、一般的に脂肪酸
類が含まれるが、インクジェットプリンタの場合、この
脂肪酸とインク中のナトリウムイオンにより塩が析出し
てノズルを塞ぐ不具合が知られており、この問題を回避
するためには特願２００１−６２４７に開示したフィル
ムを用いるとよい。

【００２１】インク容器１は、かかる軟包材により袋状
に形成し、所謂パウチ形態又はパック形態とすることが
好ましい。インク容器１が軟包材のパウチ形態又はパッ
ク形態であることで、容易に変形して円滑にインクを供
給することができ、しかも、比較的小形の袋状のもので
取扱いが容易である。

【００２２】インク容器１の具体的形状は、図４に示す
ように各種の形状に構成することができる。（ａ）はス
タンディングパウチ袋、（ｂ）はフラットボトムパウチ
袋、（ｃ）は四方シールガゼット袋、（ｄ）はセンター
ピローガゼット袋、（ｅ）は三方シール平袋、（ｆ）は
ピロー平袋である。

【００２３】インク容器１の形状は必ずしもこれらの形
状に限定されないが、このうち（ａ）のスタンディング
パウチ袋及び（ｂ）のフラットボトムパウチ袋が好まし
く用いられる。これらスタンディングパウチ袋やフラッ
トボトムパウチ袋からなるインク容器１は、空になった
時に平坦状に容易に折り畳まれるように、その底部１ａ
がインク容器１内部に向けて折り畳み可能なマチを構成
しているため、インクを収納した状態で底部１ａを下に
して自立可能であり、保管や装填時等の取扱いも容易で
ある。また、この底部１ａに後述するように針状の検出
用プローブＰ１及びＰ２を突き刺せば、その突き刺し時
の力がフィルムに対してほぼ真っ直ぐ掛かり、突き刺し
易く、孔の広がりが少なくなり、突き刺し個所からのイ
ンク漏れの可能性を小さくすることができる。更に、容
器形態が直方体に近いので、容積効率が高く、装置をコ
ンパクトにできる。より好ましくは、自立時の底部形状
が矩形状になる（ｂ）のフラットボトムパウチ袋であ
り、装填時と回収時の平面面積がほぼ同じで、インク残
りに良くないシワの発生がない。

【００２４】なお、インク容器１の底部１ａとは、イン
ク容器１を自立させた際の底に位置する部分であって、
必ずしもインク容器１をプリンタ本体にセットする際に
底面に位置する部分を意味するものではない。

【００２５】かかるインク容器１は、インク供給用針２
や後述する補助針３を突き刺しても内部のインクの漏れ
が生じないようにする必要がある。このためインク容器
１の壁面には、少なくともその一部の壁面が伸縮部材を
有して形成されていることが好ましい。この伸縮部材は
上記インク供給用針２及び補助針３を突き刺す部位に少
なくとも有するようにする。即ち、例えば図４（ａ）
（ｂ）に示すスタンディングパウチ袋やフラットボトム
パウチ袋の場合、その底部１ａに位置する部位の壁面を
伸縮部材により形成することが好ましい。針状の検出用
プローブＰ１及びＰ２を突き刺す際には該部に若干力が
掛かり、このときインク容器１の表面が逃げると所定の
位置に所望の孔が開かずにインク漏れ等が発生するおそ
れがあるため、インク容器１自体にもこの突き刺し時の
力を受けるためのある程度の剛性が必要である。スタン
ディングパウチ袋やフラットボトムパウチ袋の底部１ａ
は、構造上ある程度力を受けることができるので、イン
ク供給用針２や補助針３を突き刺す場所として適してお
り、少なくともこの底部１ａを伸縮部材とすることが好
ましい。

【００２６】伸縮部材としては、伸縮性を有する樹脂フ
ィルムで構成される。伸縮性を有する樹脂フィルムとし
ては、針を突き刺すことが可能で、突き刺した状態で針
に密着してインク漏れが生じない部材が用いられる。

【００２７】このような部材としては、例えば、ポリエ
チレン系や塩化ビニル系など伸びの大きい樹脂が好まし
く用いられる。特に好ましくは、食品のラップ包装に使
われているような、一般にストレッチフィルムと呼ばれ
ているような材料である。また、エラストマーに分類さ
れるような樹脂も好ましい。但し、フィルムとしての強
度やシール強度が弱いので、生産性や物流適性に配慮し
て選択することが好ましい。インク容器１の壁面の少な
くとも一部に、伸縮部材としてこのような伸縮性を有す
る樹脂フィルムを使用することで、インク供給用針２や
補助針３を突き刺してもインク漏れが生ずることがな
い。

【００２８】また、図５及び図６に示すように、インク
容器１の底部１ａにインク供給用針２や補助針３を刺す
ための窓部１１を設け、この窓部１１を伸縮部材１２で
塞ぐようにしてもよい。図６（ａ）の態様では、インク
容器１を構成するラミネート材料１０に形成された窓部
１１を伸縮部材１２で塞ぐようにヒートシール１２ａで
シーラント層１０ｃに固定している。図６（ｂ）の態様
では、ラミネート材料１０に形成された窓部１１を伸縮
部材１２で塞ぐように構成しているが、シーラント層１
０ｃを設けないで接着層１２ｂでシーラント層１０ｃを
兼用している。このように、伸縮部材１２を、窓状にヒ
ートシール又は接着層で固定することで、インク漏れを
生ずることなく簡単な動作でインク供給用針２や補助針
３を伸縮部材１２の位置に刺し込むことができるように
なる。

【００２９】インク供給用針２は、インク容器１に対し
て容易に突き刺すことができるように、先端が尖った針
状に形成されている。その太さは、太過ぎるとインク漏
れを起こし易くなり、細すぎると強度が劣るため、１ｍ
ｍ〜５ｍｍ程度が好ましい。

【００３０】また、図７に示すようにインク供給用針２
の先端は円錐状に尖っている。これはフィルムを突き破
るためであるが、このときインク容器１が裂けてしまう
とインク漏れが発生する。裂けるのは、若干でも無理に
力を掛けるからであり、その裂ける方向は制御できない
ため、その先端を先の尖った十字形状（プラスドライバ
ーの先端形状）にし、胴部をそれより太めにすれば、裂
の発生を抑制して孔の形状を制御でき、インク漏れを意
図して防ぐことが可能になるために好ましい。

【００３１】インク供給用針２の内部にはインクの供給
通路２ａが形成され、この供給通路２ａを通ってプリン
タ本体側の記録ヘッド４にインク容器１内のインクを供
給可能としている。インク供給用針２の先端近傍の側面
には、この供給通路２ａと連通する孔２ｂが形成されて
いる。孔２ｂを先端ではなく先端近傍の側面に形成する
のは、繰り返しインク容器１を突き刺して使用すること
で先端が磨耗しても孔２ｂが潰れないようにするため
と、前述したように、先端を十字形状に形成し得るよう
にするためである。

【００３２】また、インク供給用針２の長さは、図８に
示すように、インク容器１の底部１ａにおける溶着部寸
法Ｌ１と、インクがなくなってマチを構成している底部
１ａが平坦状に折り畳まれたときの屈曲部寸法Ｌ２とを
加えた長さ以上にインク容器１の内部に突き刺さる長さ
とされる。これにより、インクの供給に伴ってインク容
器１の底部１ａが平坦状に折り畳まれていく際に各イン
ク供給用針２が抜けてしまうことがない。

【００３３】補助針３は、内部にインク供給通路が形成
されていない点以外は、その長さ、太さ等がインク供給
用針２とほぼ同一構成となるように形成されている。ま
た、プリンタ本体において補助針３の位置は、インク供
給用針２と共に不動である。

【００３４】図１及び図２に示す例では、補助針３は２
本からなり、それらがインク供給用針２を挟んで、イン
ク容器１がインク消費に伴って折り畳まれていく方向
（図２における矢印方向）と略直交する方向、即ちイン
ク容器１の幅方向に沿って、インク供給用針２及び補助
針３とが互いに平行となるようにそれぞれ配置され、イ
ンク供給用針２と同様にインク容器１の伸縮部材からな
る底部１ａに直接突き刺すようになっている。

【００３５】これら補助針３は、インク容器１の幅方向
に広く間隔をおいて配置していることが好ましい。イン
ク容器１は、インク容器１内部のインクが消費され、イ
ンク容器１の底部１ａが内部に向けて折り畳まれていく
のに従って、その厚みが徐々に薄くなり、やがて平坦状
になっていくが、インク容器１は軟包材からなるため
に、インク供給用針２を中心にして図１０に示すような
反りや捻りが発生し、インク容器１の形状が平坦状に安
定せず、後述する検出手段５による正確な形状変化の検
出が行えなくなる。補助針３は、インク供給用針２を挟
んでインク容器１の幅方向に広く間隔をおいて配置する
ことで、これらインク供給用針２及び補助針３が突き刺
されているインク容器１の底部１ａ部分において、イン
ク容器１の形状が平坦状に安定して折り畳まれるように
することが可能となる。

【００３６】検出手段５は、ここでは投光部と受光部と
を有する光学式センサからなり、インク容器１の形状変
化、具体的にはインク容器１の厚み、即ちインク容器１
がインク消費に伴ってインク供給用針２を中心に折り畳
まれていく方向の形状変化を捉えて検出する。この検出
手段５は、補助針３が突き刺された部分のインク容器１
側方に配置されている。この検出手段５の位置も、プリ
ンタ本体においてインク供給用針２及び補助針３と同様
に不動である。インク容器１においてこの補助針３が突
き刺された部分は、前述したように、その補助針３によ
ってインク容器１の形状が平坦状に安定して折り畳まれ
るため、このインク容器１側方に検出手段５を配置する
ことで、図１０に示すような反りや捻りの発生による検
出誤差が抑えられ、インク容器１の形状変化を安定的に
検出することが可能である。

【００３７】検出手段５について更に説明すると、検出
手段５はインク供給用針２を挟んで、インク容器１の折
り畳み方向に沿って２組（符号５１及び５２）が配設さ
れている。即ち、図２に示すように、１組の検出手段５
１は、投光部５１ａとこの投光部５１ａの光軸上に配置
される受光部５１ｂとが、インク容器１側方において、
インク容器１を挟み、且つインク供給用針２よりも折り
畳み方向に沿う上側に配置され、もう１組の検出手段５
２は、投光部５２ａとこの投光部５２ａの光軸上に配置
される受光部５２ｂとが、インク容器１側方において、
インク容器１を挟み、且つインク供給用針２よりも折り
畳み方向に沿う下側に配置されている。

【００３８】また、各検出手段５１、５２の光軸は、イ
ンク供給用針２及び補助針３の突き刺し方向と略直交す
る方向に沿っている。更に、各検出手段５１、５２相互
の間隔は、図９（ａ）に示すように、インク容器１内に
記録に十分なインクが充填されている状態のときには、
それぞれ投光部５１ａ、５２ａからの光がインク容器１
で遮られて受光部５１ｂ、５２ｂに到達せず、図９
（ｂ）に示すようにインク容器１内のインクが終了した
状態で、それぞれ投光部５１ａ、５２ａからの光を受光
部５１ｂ、５２ｂで受光し得る程度に近接している。

【００３９】これにより、インク容器１内のインクが消
費されるに伴い、補助針３で形状が安定化されつつイン
ク容器１が平坦状に折り畳まれていき、図９（ｂ）に示
すようにインクが終了した時点で各投光部５１ａ、５２
ａの光が受光部５１ｂ、５２ｂに検出されるようにな
る。

【００４０】検出回路６は、この受光部５１ｂ、５２ｂ
における投光部５１ａ、５２ａからの光の検出の有無を
監視している。受光部５１ｂ、５２ｂに受光検出がある
と、検出回路６はインク容器１のインクが終了したと判
断し、警告手段７に信号を出力する。警告手段７ではこ
の信号を受けて、警告ランプの他、又はこれに加えて、
ブザーやチャイム、音声ガイド等の警告音を発する。

【００４１】かかるインク残量検出方法及びインクジェ
ットプリンタによれば、従来のようにインク容器１の内
部に予めインク残量検出用の電極を設けておく等の必要
なく、インク容器１内のインク残量を直接的に検出する
ことができる。従って、インク容器１に構造上の負荷を
与えることなく、簡易な構成でインク残量を直接検出す
ることが可能である。

【００４２】以上の説明では、補助針３をインク供給用
針２を挟むように２本設けたが、これに限定されず、イ
ンク容器１の大きさに応じて３本以上設けるようにして
もよい。

【００４３】また、補助針３のうちの少なくとも１本が
インク供給用針を兼用するようにしてもよい。この場
合、部品点数を低減することができると共に、インク容
器１に対する負荷を最も少なくすることができる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、インク容
器に構造上の負荷を与えることなく、簡易な構成でイン
ク残量を直接検出することのできるインクジェットプリ
ンタのインク残量検出方法を提供することができる。

【００４５】請求項２記載の発明によれば、上記効果に
加え、部品点数を低減することができると共に、インク
容器に対する負荷を最も少なくすることができる。

【００４６】請求項３記載の発明によれば、インク容器
に構造上の負荷を与えることなく、簡易な構成でインク
残量を直接検出することのできるインクジェットプリン
タを提供することができる。

【００４７】請求項４記載の発明によれば、上記効果に
加え、部品点数を低減することができると共に、インク
容器に対する負荷を最も少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインク残量検出方法を実施するた
めのインクジェットプリンタの一例を示す概念図

【図２】インク容器を底部から見た図

【図３】インク容器を構成する軟包材の構成の一例を示
す部分断面図

【図４】（ａ）〜（ｆ）はインク容器の形状例を示す図

【図５】インク容器の別の形態を示す図

【図６】（ａ）（ｂ）はインク容器の更に別の形態を示
す部分断面図

【図７】インク供給用針の構造を示す図

【図８】インク供給用針とインク容器との位置関係を示
す説明図

【図９】（ａ）（ｂ）はインク容器と検出手段との位置
関係を示す説明図

【図１０】インク終了時のインク容器の状態を説明する
図

【符号の説明】

１：インク容器 １ａ：底部 ２：インク供給用針 ３：補助針 ４：記録ヘッド ５：検出手段 ６：検出回路 ７：警告手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を用い
   て構成されたインク容器の該伸縮部材を有する個所に、
   インクの消費に伴う前記インク容器の形状変化を安定さ
   せるための少なくとも２本の平行に配置された補助針を
   それぞれ突き刺すと共に、前記補助針を突き刺した部分
   のインク容器側方に検出手段を配置させ、該検出手段で
   インク容器の形状変化を検出することによりインク残量
   を検出することを特徴とするインクジェットプリンタの
   インク残量検出方法。
2. 【請求項２】前記補助針のうちの少なくとも１本は、イ
   ンク容器内のインクを記録ヘッドに供給するためのイン
   ク供給用針を兼用することを特徴とする請求項１記載の
   インクジェットプリンタにおけるインク残量検出方法。
3. 【請求項３】軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を用い
   て構成されたインク容器と、インクの消費に伴う前記イ
   ンク容器の形状変化を安定させる少なくとも２本の平行
   に配置された補助針と、前記インク容器の形状変化を検
   出する検出手段とを備え、前記補助針を前記インク容器
   の伸縮部材を有する個所に突き刺すと共に、前記検出手
   段を、前記補助針が突き刺された部分のインク容器側方
   に配置させ、該検出手段により検出されるインク容器の
   形状変化により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。
4. 【請求項４】前記補助針のうちの少なくとも１本は、イ
   ンク容器内のインクを記録ヘッドに供給するためのイン
   ク供給用針を兼用することを特徴とする請求項３記載の
   インクジェットプリンタ。