JP2006035484A - 液体容器および液体残量検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体が消費され尽くしたことを正確に検出することができる液体容器および液体残量検出方法を提供する。
【解決手段】液体消費装置５に供給される液体を貯留する袋状のメインパック１１と、上記メインパック１１から液体消費装置５に供給される液体が途中で一時的に保持されて上記メインパック１１の液体の残量状態を検出する袋状のセンサパック１２とを備えた。これにより、センサパック１２に保持されている液体の量がメインパック１１の液体残量に応じて変化するので、この変化状態がセンサパック１２の形状変化等に現われ、この変化による変位を活用して、例えば、メインパック１１内の液体が消費され尽くしたことを確実に検知することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、インクジェット式記録装置等の液体消費装置に適用される液体容器および液体残量検知方法に関するものである。

液体消費装置の代表例であるインクジェット式記録装置は、液体であるインクを貯留したインク容器から、液体消費装置であるインク噴射装置にインクを供給するようになっている。そして、上記インク容器内のインクが消費されてなくなる、すなわちインクエンドになると、インクエンドを使用者に報知する手段が設けられている。
特開２００１−２６０３９０号公報

上記特許文献１の開示されているインク残量の検知手段は、可撓性のシート状素材によって形成されたインク袋に直接検出板を取り付け、インク消費にともなってインク袋が縮小してくると、検出板にも変位が生じ、この変位によってインクエンド検出器を動作させるようになっている。

しかしながら、上記のように、インク袋に直接検出板を取り付ける形式のものにおいては、インク袋全体の縮小変化を検出板で検出することになるので、十分な検出精度が得られなかった。すなわち、インク残量が完全にゼロであるか、もしくはそれにできるだけ近い状態を検出することは、インク袋がインクエンド領域において微小な変位を呈することから、上記検出板の動作だけでは検出が困難となる問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、液体が消費され尽くしたことを正確に検出することができる液体容器および液体残量検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の液体容器は、液体消費装置に供給される液体を貯留する袋状のメインパックと、上記メインパックから液体消費装置に供給される液体が途中で一時的に保持されて上記メインパックの液体の残量状態を検出する袋状のセンサパックとを備えたことを要旨とする。

また、上記目的を達成するため、本発明の液体残量検出方法は、液体消費装置に供給される液体を貯留する袋状のメインパックと、上記メインパックから液体消費装置に供給される液体が途中で一時的に保持されて上記メインパックの液体の残量状態を検出する袋状のセンサパックとを準備し、圧力発生装置から導いた気体でメインパックを加圧してメインパック内の液体に送出圧力を付与し、上記センサパックの容積が小さくなる方向の変位によって上記メインパック内の液体が消費され尽くしたことを検知することを要旨とする。

上記液体容器においては、袋状のセンサパックが、メインパックから液体消費装置に供給される液体を途中で一時的に保持して、上記メインパックの液体の残量状態を検出する機能を果たしている。すなわち、メインパックから独立した形態の袋状センサパックに液体が一時的に保持されるものであるから、メインパックの液体の残量状態をセンサパックにおいて忠実に検出することができる。これは、センサパックに保持されている液体の量がメインパックの液体残量に応じて変化するので、この変化状態がセンサパックの形状変化等に現われ、この変化による変位を活用して、例えば、メインパック内の液体が消費され尽くしたことを確実に検知することができる。

本発明の液体容器において、上記メインパックはハードケース内に収容され、上記ハードケース内に気体を導入してメインパックを加圧することによりメインパック内の液体に送出圧力を付与する圧力導入路を備えた場合には、メインパックが気体で加圧されることにより、センサパック内へも確実に液体が流入して一時的に保持され、センサパック内に作用する液体圧により、センサパックに明確な形状変化を発生させ、この現象に基づいてメインパック内の液体の残量状態を精度よく検出することができる。

本発明の液体容器において、上記センサパックの容積を小さくする方向に作用する付勢手段を備えた場合には、メインパック内の液体が消費され尽くしたときには、メインパックからの液体圧力が消滅するので、センサパックは付勢手段によってその容積が小さくなる方向に必ず変位する。したがって、この変位を利用して液体消費を検出することにより、信頼性の高い検出が実現する。さらに、メインパック内の液体が消費され尽くした後から、センサパック内に一時的に保持されている液体が上記付勢手段により液体消費装置の方へ送給されるので、センサパック内の残留液体をなくすかまたは実害のないわずかな量に低減させることができ、経済的である。

本発明の液体容器において、上記センサパックの容積が小さくなる方向の変位によって上記メインパック内の液体が消費され尽くしたことを検知する検知手段を備えている場合には、メインパック内の液体が消費され尽くしたことを現わす変位で上記検知手段を動作させるので、メインパックの液体が消費され尽くしたことを忠実に検知することができる。また、センサパック内に一時的に保持されている液体が最終的に消費されて行く変位を利用するものであるから、液体を無駄なく消費するのと同時に上記のような忠実な検知が可能となる。

本発明の液体容器において、上記センサパックを構成する材料が、メインパックを構成する可撓性のあるシート状の材料と略同じである場合には、メインパックにおいて液体貯留に要求される可撓性やガスバリヤ性等の各種条件が、センサパックにおいても成立するので、センサパックに要求される変形や一時的に保持されている液体の保存性が良好なものとなる。

一方、本発明の液体残量検出方法においては、圧力発生装置から導いた気体でメインパックを加圧してメインパック内の液体に送出圧力を付与し、上記センサパックの容積が小さくなる方向の変位によって上記メインパック内の液体が消費され尽くしたことを検知する。このようにセンサパックの容積が小さくなる方向の変位は、メインパックの液体が消費され尽くした後から表われる現象であるから、メインパックの液体がなくなったことを確実に検出することができる。

つぎに、本発明の液体容器および液体残量検出方法を実施するための最良の形態を説明する。

本発明の液体容器および液体残量検出方法は、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、以下に説明する実施例においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に適用した例を示している。

図１〜図１０は、本発明の液体容器および液体残量検出方法の一実施例を示す。

図１は、本発明が適用されるインクジェット式記録装置１００を全体的に示す斜視図である。ここでは内部構造を明らかにするために、本体カバーを外した状態を示している。図１において、キャリッジ１は駆動モータ２によって駆動されるタイミングベルト３を介し、キャリッジガイド軸４に沿って主走査方向に往復移動する。上記キャリッジ１の記録媒体Ｐに対向する側には記録ヘッド５が設けられている。

上記キャリッジ１には、記録ヘッド５へインクを供給するためのサブタンク７ａ〜７ｄが装着されている。また、記録装置１００の本体側部には、カートリッジホルダ８が配備され、インクカートリッジ９ａ〜９ｄにはそれぞれブラック，イエロー，マゼンタおよびシアン等のインクを充填したインクパック（図１では図示していない）が収納されている。各インクカートリッジ９ａ〜９ｄからサブタンク７ａ〜７ｄまでは可撓性の補給チューブ１０によって接続されており、インクが供給できるようになっている。なお、カートリッジホルダ８側に補給チューブ１０の先端に接続されたインク供給針８ａが設けられ、後述の接手管１８内に挿入されるようになっている。

上記インクカートリッジ９は、図２および図３に示すように、蓋部材としての機能を果たすフィルム１５で封止されるハードケース１３と、インク供給口１４を備え内部にインクが充填されたメインパック１１とから構成されている。そして、ハードケース１３には、メインパック１１が収容されるメイン収容部１３ａと、後述のセンサパック１２が収容されるサブ収容部１３ｂが設けられ、メイン収容部１３ａとサブ収容部１３ｂとの間に仕切り板１３ｃが形成されている。

なお、メインパック１１は、可撓性のシート状素材から形成され、ガスバリア性の向上のためにアルミニウム箔を２枚のフィルム、たとえば外側をナイロンフィルム、内側をポリエチレンフィルムにより挟み込んだアルミニウムラミネートフィルムから形成されている。また、この実施例では上記フィルム１５はメイン収容部１３ａを封止している。そして、メインパック１１は、図２および図７〜図１０等に示すように、インク収容量を多く確保できるガゼットタイプのものとされている。

図４および図５にしたがってセンサパック１２について説明する。

センサパック１２は、メインパック１１から記録ヘッド５に供給されるインクが途中で一時的に保持されてメインパック１１のインクの残量状態を検出する。このセンサパック１２が収容されるサブ収容部１３ｂは、図４の上下方向に延びる細長い空間とされている。センサパック１２は、上記のようなメインパック１１と同様なシート材で構成され、図５に示すように、平たい端部材１２ａと１２ｂが平行な状態で対向して配置され、両端部材１２ａ，１２ｂを、内側への折れ線部分である屈曲部１２ｃを有する接続部材１２ｄで接合してある。センサパック１２は、上記のような端部材１２ａ，１２ｂを液密蜜を保った状態で接続部材１２ｄでつながれた構造とされている。

上記センサパック１２は、メインパック１１から記録ヘッド５に供給されるインクが途中で一時的に保持されるものであるから、一方は接手管１７を介してメインパック１１に接続され、他方は接手管１８およびインク供給針８ａを介して補給チューブ１０に接続されている。このような接続構造としては種々なものが採用できるが、ここではパイプ材にフランジを組み合わせた接手部材１６を例示している。接手管１７と１８とが同軸上に配置され、両接手管１７，１８の間に円盤型の分配フランジ１９が一体に設けられている。

上記一方の接手管１７はメインパック１１のインク供給口１４を構成する管構造部に嵌入され、他方の接手管１８は補給チューブ１０にインク供給針８ａを介して接続されている。そして、分配フランジ１９には連通穴２０があけられ、メインパック１１からのインクがセンサパック１２内に流入できるようになっている。

メインパック１１に気圧を作用させて、メインパック１１内のインクに送出圧力を発生させている。図６のブロック図に示すように、この例では空気を加圧する圧力発生装置である加圧ポンプ３０がインクジェット式記録装置１００に装着され、上記加圧ポンプ３０からの圧縮空気が、導入口３１を介してハードケース１３内に導入される。図５（Ｂ）に示すように、カートリッジホルダ８の奥部に圧縮空気の供給口３２が開口しており、ハードケース１３をカートリッジホルダ８内に押し込むと、供給口３２と導入口３１とが連通するように、供給口３２と導入口３１との相対位置が設定されている。なお、供給口３２と導入口３１との接続部分の気密を保つために、気密パッキン３３がカートリッジホルダ８の奥部に取り付けてある。

また、導入口３１から導入された加圧空気は、図５(Ｃ）に示すように、サブ収容部１３ｂとは連通関係を持たない通路３４を経てメイン収容部１３ａに送られて、メインバック１１のみに伝えられる。

上記センサパック１２には、その内部容積が小さくなるように作用する付勢手段２１が組み合わせてある。この付勢手段２１としては、板ばね，圧縮コイルスプリング，弾性ゴムおよび流体圧力等によって付勢力を求めることができる。第１実施例においては、上記板ばねを用いた形式のものである。この板ばね２２は、細長い平板状のばね鋼を屈曲させて断面が略ハット型とされ、中央部の基部２３に上記接手管１７が通過する通口２４があけられている。そして、基部２３の両側にセンサパック１２の端部材１２ａに密着する撓み片２５が形成されている。

上記センサパック１２の容積が小さくなる方向の変位によってメインパック１１内のインクが消費され尽くしたことを検知する検知手段が設けられている。この検知手段は、電気的に検知するもので、接点方式や無接点方式など種々なものが採用できる。第１の実施例では、ハードケース１３内部における接点のオン・オフ動作によって得られた信号を、ハードケース１３の外側面に形成した外部接点を経て制御部に入力する形式である。

図６および図７に簡略的に示すように、板ばね２２の撓み片２５の端部が可動接点２６とされ、この可動接点２６に対向する位置に固定接点２７が設けられている。この固定接点２７は、仕切り板１３ｃに取り付けられている。上記両接点２６，２７は、それぞれ基部２３に接続された導線３６と固定接点２７に接続された導線３７を介してハードケース１３の外側面に配置された外部接点２８，２９に接続されている。カートリッジホルダ８の内面に上記外部接点２８，２９に接触する静止接点３８，３９が設けられ、メインパック１１内のインク残量状態を示す信号を制御部４２へ送給するようになっている。なお、ここでは、板ばね２２を可動接点としたが、板ばねの接触によって導通する２つの固定接点を設けたり、マイクロスイッチ用いる方法でも実現することができる。

後述のインクの消費にともなって可動接点２６と固定接点２７のオン・オフ動作がなされ、それによる出力信号は、インクジェット式記録装置１００の制御部４２に送られ、インクの消費状態を検知する。制御部４２は、上記加圧ポンプ３０，記録ヘッド５およびキャリッジの往復移動のための駆動機構２などインクジェット式記録装置１００全体の動作を制御する。

つぎに、図７〜図１０にしたがいインク消費にともなう各部の動作状態を説明する。なお、これらの図におけるメインパック１１の大きさは、紙面の都合で大幅に小さく図示してある。

図７は、メイン収容部１３ａ内は大気圧のままでインクジェット式記録装置１００も印刷動作はしていない状態を示している。したがって、センサパック１２の容積は板ばね２２に押圧されて最小状態になっている。この状態では、可動接点２６と固定接点２７は離れたままである。なお、図４，図５に示す板ばね２２も同様に自由状態が図示されており、撓み片２５からの弾力でセンサパック１２の容積は最小状態になっている。

図８は、メイン収容部１３ａ内に加圧空気が導入されることにより、メインパック１１が加圧され内部のインクに送出圧力が発生している状態を示している。このインク送出圧力により、センサパック１２内に一時的に保持されているインクの圧力が高くなるので、センサパック１２は屈曲部１２ｃが引き延ばされ、一方の端部材１２ａが撓み片２５を撓ませるとともに、他方の端部材１２ｂはサブ収容部１３ｂの内面に当接するまで膨出した状態になる。この状態では、可動接点２６が固定接点２７に接触するので、電流の導通がなされる。この導通によって発せられる信号が制御部４２において、メインパック１１内にインクが十分に貯留されているものと認識される。

図９は、メインパック１１のインクが消費され尽くした、いわゆるインクエンドの近くまで消費されてきた状態を示している。この状態においても、メインパック１１に空気圧が作用して残り少ないインクに対して送出圧力が付与されている。したがって、センサパック１２は図８の状態と同じであり、可動接点２６と固定接点２７は接触したままメインパック１１内に「インクあり」を意味する信号が制御部４２に送られている。

図１０は、メインパック１１が空気圧で加圧されたままの状態で、センサパック１２内のインクが消費された状態を示している。すなわち、メインパック１１が加圧されているので、センサパック１２内に一時的に保持されているインクは、メインパック１１内に逆流することなく、記録ヘッド５側のインク吐出にともなって消費される。このようなセンサパック１２内のインク消費によって、センサパック１２の容積が減少するので撓み片２５が移動して、可動接点２６が固定接点２７から離れて電流の導通が停止する。上記接点２６，２７のオフ状態により、制御部４２への信号が停止するので、この停止したことを制御部４２で検知して、インクが消費され尽くしたこと（インクエンド）を検出する。この検出信号は、図示していないがインクジェット式記録装置１００の表示部に送られて、インクエンドの表示がなされる。

上記第１の実施例の作用効果を列記すると、つぎのとおりである。

上記袋状のセンサパック１２が、メインパック１１からインクジェット式記録装置１００の記録ヘッド５に供給されるインクを途中で一時的に保持して、上記メインパック１１のインクの残量状態を検出する機能を果たしている。すなわち、メインパック１１から独立した形態の袋状センサパック１２にインクが一時的に保持されるものであるから、メインパック１１のインクの残量状態をセンサパック１２において忠実に検出することができる。これは、センサパック１２に保持されているインクの量がメインパック１１のインク残量に応じて変化するので、この変化状態がセンサパック１２の形状変化等に現われ、この変化による変位を活用して、メインパック１１内のインクエンドを確実に検知することができる。

上記メインパック１１はハードケース１３内に収容され、上記ハードケース１３内に気体を導入してメインパック１１を加圧することによりメインパック１１内のインクに送出圧力を付与する圧力導入路３１を備えている。このため、メインパック１１が気体で加圧されることにより、センサパック１２内へも確実にインクが流入して一時的に保持され、センサパック１２内に作用するインク圧により、センサパック１２に明確な形状変化を発生させ、この現象に基づいてメインパック１１内のインクの残量状態を精度よく検出することができる。

上記センサパック１２の容積を小さくする方向に作用する付勢手段、すなわち板ばね２２を備えているので、メインパック１１内のインクが消費され尽くしたときには、メインパック１１からのインク圧力が消滅するので、センサパック１２は板ばね２２によってその容積が小さくなる方向に必ず変位する。したがって、この変位を利用してインク消費を検出することにより、信頼性の高い検出が実現する。さらに、メインパック１１内のインクが消費され尽くした後から、センサパック１２内に一時的に保持されているインクが上記板ばね２２により記録ヘッド５の方へ送給されるので、センサパック１２内の残留インクをなくすかまたは実害のないわずかな量に低減させることができ、経済的である。

上記センサパック１２の容積が小さくなる方向の変位によって上記メインパック１１内のインクが消費され尽くしたことを検知する検知手段、すなわち可動接点２６と固定接点２７を備えていることにより、メインパック１１内のインクが消費され尽くしたことを現わす変位で上記検知手段を動作させ、メインパック１１のインクが消費され尽くしたことを忠実に検知することができる。また、センサパック１２内に一時的に保持されているインクが最終的に消費されて行く変位を利用するものであるから、インクを無駄なく消費するのと同時に上記のような忠実な検知が可能となる。

上記センサパック１２を構成する材料が、メインパック１１を構成する可撓性のあるシート状の材料と略同じであることから、メインパック１１においてインク貯留に要求される可撓性やガスバリヤ性等の各種条件が、センサパック１２においても成立し、センサパック１２に要求される変形やセンサパック１２に一時的に保持されているインクの保存性が良好なものとなる。

一方、本発明の液体残量検出方法においては、圧力発生装置である加圧ポンプ３０から導いた空気でメインパック１１を加圧してメインパック１１内のインクに送出圧力を付与し、上記センサパック１２の容積が小さくなる方向の変位によって上記メインパック１１内のインクが消費され尽くしたことを検知する。このようにセンサパック１２の容積が小さくなる方向の変位は、メインパック１１のインクが消費され尽くした後から表われる現象であるから、メインパック１１のインクがなくなったことを確実に検出することができる。

図１１は、本発明の液体容器および液体残量検出方法の第２の実施例を示す。

この実施例は、接手管１７，１８にそれぞれフランジ１７ａ，１８ａが設けられ、このフランジ１７ａ，１８ａをセンサパック１２に接合してあり、付勢手段として圧縮コイルスプリング４３が使用され、そのばね力は押圧板４４を介してセンサパック１２に作用するようになっている。また、可動接点２６と固定接点２７のオン・オフを信号として発信する内部アンテナ４５が設けられ、他方、カートリッジホルダ８に外部アンテナ４６が取り付けられ、外部アンテナ４６の受信信号は制御部４２に入力されるようになっている。また、接手管１８が進退するので、この進退変位を吸収する吸収部４７が補給チューブ１０に設けてある。それ以外は、上記実施例と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。また、先の実施例と同様の作用効果を奏する。

上記各実施例は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体容器および液体残量検出方法は、インクジェット式記録装置のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施例では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録装置について説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。

インクジェット式記録装置の全体構成を示す斜視図である。 カートリッジを分解して示した斜視図である。 組み立てられたカートリッジを示す斜視図である。 組み立てられたカートリッジを示す平面図である。 センサパックの斜視図と要部の断面図である。 インクカートリッジと制御部等との関連を示すブロック図である。 動作状態を示す図である。 動作状態を示す図である。 動作状態を示す図である。 動作状態を示す図である。 第２の実施例を示す断面図である。

符号の説明

１ キャリッジ，２ 駆動モータ，駆動機構，３ タイミングベルト，４ キャリッジガイド軸，５ 記録ヘッド，７ サブタンク，７ａ サブタンク，７ｂ サブタンク，７ｃ サブタンク，７ｄ サブタンク，８ カートリッジホルダ，８ａ インク供給針，９ インクカートリッジ，９ａ インクカートリッジ，９ｂ インクカートリッジ，９ｃ インクカートリッジ，９ｄ インクカートリッジ，１０ 補給チューブ，１１ メインパック，１２ センサパック，１２ａ 端部材，１２ｂ 端部材，１２ｃ 屈曲部，１２ｄ 接続部材，１３ ハードケース，１３ａ メイン収容部，１３ｂ サブ収容部，１３ｃ 仕切り板，１４ インク供給口，１５ フィルム，１６ 接手部材，１７ 接手管，１７ａ フランジ，１８ 接手管，１８ａ フランジ，１９ 分配フランジ，
２０ 連通穴，２１ 付勢手段，２２ 板ばね，２３ 基部，２４ 通口，２５ 撓み片，２６ 可動接点，２７ 固定接点，２８ 外部接点，２９ 外部接点，３０ 加圧ポンプ，３１ 導入口，３２ 供給口，３３ 気密パッキン，３４ 通路，３６ 導線，３７ 導線，３８ 静止接点，３９ 静止接点，４２ 制御部，４３ 圧縮コイルスプリング，４４ 押圧板，４５ 内部アンテナ，４６ 外部アンテナ，４７ 吸収部，１００ インクジェット式記録装置，Ｐ 記録媒体

Claims (6)

1. 液体消費装置に供給される液体を貯留する袋状のメインパックと、上記メインパックから液体消費装置に供給される液体が途中で一時的に保持されて上記メインパックの液体の残量状態を検出する袋状のセンサパックとを備えたことを特徴とする液体容器。
2. 上記メインパックはハードケース内に収容され、上記ハードケース内に気体を導入してメインパックを加圧することによりメインパック内の液体に送出圧力を付与する圧力導入路を備えた請求項１記載の液体容器。
3. 上記センサパックの容積を小さくする方向に作用する付勢手段を備えた請求項１または２記載の液体容器。
4. 上記センサパックの容積が小さくなる方向の変位によって上記メインパック内の液体が消費され尽くしたことを検知する検知手段を備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体容器。
5. 上記センサパックを構成する材料は、メインパックを構成する可撓性のあるシート状の材料と略同じである請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体容器。
6. 液体消費装置に供給される液体を貯留する袋状のメインパックと、上記メインパックから液体消費装置に供給される液体が途中で一時的に保持されて上記メインパックの液体の残量状態を検出する袋状のセンサパックとを準備し、圧力発生装置から導いた気体でメインパックを加圧してメインパック内の液体に送出圧力を付与し、上記センサパックの容積が小さくなる方向の変位によって上記メインパック内の液体が消費され尽くしたことを検知することを特徴とする液体残量検出方法。

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