JP2006334921A - 液体検知装置及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容器内のインクがほとんどなくなるまで、容器が多少の傾斜を持って取り付けられても正常に動作し、インクがないと判断されたときの残量をできるだけ少なくする。
【解決手段】伝導性を有するインクが収納される容器１１と、容器１１の底面に設けられたインク供給口１４とを備え、容器１１の内側底面１１ａは、インク供給口１４の中心を通り液面に垂直な面で見たときに、液面からの深さがインク供給口１４に近づくほど深くなる傾斜面を有する形状であり、容器１１の内側底面１１ａであってインク供給口１４を挟んで液面からほぼ等しい深さにある少なくとも２箇所に、インクの有無を検知するための電極１２Ａ及び１２Ｂを配置し、その少なくとも１つがインクに接触していれば、容器１１内にインクが存在すると検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばインクジェットプリンタ等の液体（インク）吐出装置に設けられ、容器（インクタンク等）内の液体の有無を検知するための液体検知装置、及びこの液体検知装置を有する液体吐出装置に関するものである。

従来より、インクジェットプリンタ等の液体吐出装置においては、インクとしての液体を容器内に保存し、この容器内から液体を液体吐出ヘッドに送り出して、液体を吐出している。
ここで、装置の動作時間と共に徐々に液体が消費される装置においては、使用された液体の補充のため、何らかの方法で容器内の液体の残量表示を行う必要があり、その技術としては、種々の方法が提案されている（例えば特許文献１又は特許文献２参照）。
特開２００３−２９１３６７号公報 特開２００４−５８２８５号公報

上記特許文献１及び特許文献２の技術は、特にラインヘッド型のインクジェットプリンタに好適であり、インクカートリッジを含むヘッドが常に固定され、インク供給のしやすさからヘッド幅方向の長さと略同一の横長容器を各色ごとに設けた例である。図３は、従来のラインヘッド型のインクカートリッジを示す正面図である。
図３の例では、インクの使い残りを減らすため、容器２の底面２ａは、インクが中央部に集まるように傾斜面を有する形状である。すなわち、容器２中央に設けられたインク供給バルブ３の位置で、水位が最も深くなるように形成されている。

また、インクカートリッジ１が交換される型のインクジェットプリンタでは、交換時のインク供給路への気泡混入による機器の不具合を避けるため、容器２内のインクが完全になくなる前にインク切れを表示する必要がある。一方、容器２内のインクが無駄にならないように、できる限りインクが０に近くなる所で、インク切れを表示することが必要である。

しかし、前述の従来の技術では、図３のような横長の容器２を用いたときに、容器２が傾くと残留インクの計測が正しく行われない場合があるという問題がある。
例えば、図３中、インク供給バルブ３を支点として、図中、時計方向に傾斜した位置で容器２が固定されると、右半分ではインクが未だ十分に残っていると計測されるが、図中、左半分ではインクがないと計測されてしまう。

ここで、インクは全て最終的に中央のインク供給バルブ３に流れ込むことになるので、インクを検知するための電極（図示せず）の埋め込み位置を、容器２の底面２ａの中央付近にしておくことにより、計測時の誤差を少なくすることができる。しかし、これには限界があった。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、導電性を有する液体（インク等）を保存する容器であって、特にインクジェットプリンタ等の比較的大きな容量を有する容器において、容器内の液体がほとんどなくなるまで、容器が多少の傾斜を持って取り付けられても正常に動作し、液体がないと判断されたときの残留液体量をできるだけ少なくすることである。

本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の１つである請求項１に記載の発明は、伝導性を有する液体が収納される容器と、前記容器の底面に設けられた液体供給口とを備え、前記容器の内側底面は、前記液体供給口の中心を通り液面に垂直な面で見たときに、液面からの深さが前記液体供給口に近づくほど深くなる傾斜面を有する形状であり、前記容器の内側底面であって前記液体供給口を挟んで液面からほぼ等しい深さにある少なくとも２箇所に、液体の有無を検知するための電極部材を配置し、前記電極部材の少なくとも１つが液体に接触していれば、前記容器内に液体が存在すると検知することを特徴とする液体検知装置である。

（作用）
上記発明においては、容器の内側底面は、液体供給口の中心を通り液面に垂直な面で見たときに、液面からの深さが液体供給口に近づくほど深くなる傾斜面を有する形状である。そして、液体の有無を検知するための電極は、容器の内側底面であって液体供給口を挟んで液面からほぼ等しい深さにある少なくとも２箇所に配置されている。これにより、容器が傾斜して取り付けられた場合であっても、少なくとも１つの電極部材によって液体を検知することができる。

上記発明によれば、容器が傾斜して取り付けられた場合であっても、容器内の液体がほとんどなくなるまで、液体の存在を検知することができる。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、本発明における液体吐出装置は、以下の実施形態では、液体吐出ヘッドとしてのラインヘッドを有するインクジェットプリンタであり、容器内の導電性を有する液体は、インクであり、液体検知装置は、インクカートリッジである。

図１は、本実施形態におけるインクカートリッジ１０を正面から見た断面図である。図１において、容器１１は、図１中、左右方向に長手方向を有し、容器１１の長さ（図１中、左右方向の長さ）は、ラインヘッド２０の長手方向の長さ（例えばＡ４サイズの横寸法）とほぼ同一である。なお、ラインヘッド２０は、インクカートリッジ１０のインク供給口１４と連通し、インク供給口１４から送り出されるインクを吐出するためのものである。図１では、ラインヘッド２０の長手方向の両端部までの図示を省略している。また、図１のインクカートリッジ１０は、インクジェットプリンタがカラー対応の場合には、各色（例えば４色）ごとにそれぞれ設けられている。

また、容器１１の内側の底面１１ａにおいて、最深部には、中空円筒形状を有するインク供給口１４が設けられている。そして、底面１１ａは、インク供給口１４の中心を通り液面に垂直な面で見たとき（図１のように見たとき）に、液面からの深さがインク供給口１４に近づくほど深くなる傾斜面を有する形状になっている。したがって、図１中、インク供給口１４を支点として、時計方向又は反時計方向に容器１１が傾斜したとしても、インクの水平線が底面１１ａの傾斜角に相当する角度までは、インクカートリッジ１０又はプリンタ本体が傾いたとしても、容器１１内のインクは、インク供給口１４に向かって流れることができる。

さらにまた、内側の底面１１ａには、本実施形態では２つの第２電極１２Ａ及び１２Ｂが配置されている。第２電極１２Ａ及び１２Ｂは、容器１１内のインクの有無を検知するためのものであり、容器１１の底面１１ａであってインク供給口１４を挟んで液面からほぼ等しい深さにある２箇所に配置されている。

さらに、容器１１の内側側面の１箇所には、第３電極１３が配置されている。第３電極１３は、第２電極１２Ａ及び１２Ｂと同様に、容器１１内のインクの有無を検知するものであり、特に、インクカートリッジ１０が装着された直後の容器１１内のインクを検知するものである（この点については後述する）。
また、以上の第２電極１２Ａ及び１２Ｂ並びに第３電極１３の電気伝導性を有する面が、容器１１の内面側に露出していれば良く、容器１１の外側の面の形状等については問わない。

インクカートリッジ１０は、プリンタ本体側に設けられた（導線性を有する材料、例えばステンレスによって形成された）中空針２１がインク供給口１４に入り込むことにより連結されている。
そして、インクの有無の検知としては、先ず第１に、第２電極１２Ａ及び１２Ｂによって行われる。第２電極１２Ａ及び１２Ｂは、電気的に接続されているので、第２電極１２Ａ及び１２Ｂの少なくとも一方が容器１１内のインクと接触していれば、第２電極１２Ａ及び１２Ｂが電気的に接続されるので、インクがあると判断される。いいかえれば、第２電極１２Ａ及び１２Ｂの両方がインクに接しなくなるまで容器１１にインクがあると判断される。
このように形成すれば、第２電極１２Ａ及び１２Ｂの設置点にも多少左右されるが、インクがほとんど完全になくなるまで、インクを検知することができる。すなわち、ほとんど最後までインクを使用することができる。

また、本実施形態では、プリンタ本体側の中空針２１を、電極（本発明における第１電極。以下、中空針２１を「第１電極２１」ともいう。）として使用している。
第１電極２１は、第２電極１２Ａ及び１２Ｂよりさらに下流側に設けられており、容器１１の外部においてインク供給口１４に連通し、インク供給口１４から流れ出るインクが連続する間は電気的に繋がる部分である。そして、第１電極２１と第２電極１２Ａ及び１２Ｂの間の電気伝導性の変化から、容器１１内のインクの有無を検知することができる。

ところで、容器１１内のインクがなくなった際のインク再充填時に、支障が生じてしまうおそれがある。
インクの供給が気泡の混入なしに連続して行われる間は、容器１１外でもインクの連続性が確保されるので、その流れのいずれかの容器１１に近い部分（本実施形態では、第１電極２１）で容器１１内部との電気伝導性の変化を計測することによってインクの存在を確認することができる。

このような方法は、一旦装置が動作を開始し、インクが通常通り供給されれば問題なく動作し、インクも実用的に容器１１が空になったと見なせる程度まで使われ、好ましい検出特性を示す。空になった容器１１を取り出して同じ容器１１にインクが再補充される場合には、インク供給口１４にも供給路にもインクが残留すると考えられるので、通常はインク補充後も全く問題なく動作が再開される。

ところが、一旦空になった容器１１が再使用されず、インクが入ったカートリッジ１０に取り替えられる際には不具合が起きるおそれがある。その理由は、インク供給口１４付近が未使用状態なのでインクで全く濡れてなく、空気が介在する場合があるためである。これにより、インクとの導電性が一時的に遮断される状態に陥ることが考えられる。なお、この不具合は、新しいインクカートリッジ１０でのインク補給が行われたとき特有のものであり、初期の起動をすれば正常状態に復帰する。
そして、本実施形態では、この不具合を生じさせないために、第３電極１３を設けている。第３電極１３は、第１電極２１と電気的に接続されている。

先ず、容器１１内にインクが入っていて通常の動作をしているときは、第１電極２１は、インクに接触していて電気的接続（導通）が確保されているので、第２電極１２Ａ及び１２Ｂとの間の電気的接続状態が確保されれば、インクが存在するとして、装置は動作し続ける。
また、インクがなくなり、第１電極２１と第２電極１２Ａ及び１２Ｂとの間の電気的接続が失われた時点で、容器１１のインクが空になったこと検知され、装置は動作を停止する。
次に、この状態で間違って機器の再始動の命令が出されても、インクの存在が確認されないので、装置は動作せず、装置からは、「インクの補充が必要」というような表示が出される。

そして、インクの十分入った新しいインクカートリッジ１０に交換されたが、インク供給口１４に気泡が存在して第１電極２１と第２電極１２Ａ及び１２Ｂとの間の電気的接続がされていない場合であっても、第３電極１３がインクに接触しており、第３電極１３が第１電極２１と電気的に接続されているので、インクが補充されたことが確認され、装置が始動する。
一旦装置が始動すると、インク供給口１４付近にあった気泡も装置内に引き込まれてしまうので、第１電極２１と第２電極１２Ａ及び１２Ｂとの間の電気的接続が確保され、インクが存在することが検知される。

以上のようにして、本実施形態では、インクカートリッジ１０の交換又はインクの再充填時のインク量が最も少なくなる位置まで使用することができる。したがって、インクが最も有効に使えるので、経済的である。また、インクが最も有効に使えるので、リサイクル等の負荷が緩和される。さらに、インクカートリッジ１０を交換した際の気泡介在によるインク検出の誤動作がなくなる。

（実施例）
図２は、本実施例で作製したインクカートリッジ１０’を示す図である。
図２のインクカートリッジ１０’においては、インク種類識別ピン３１、インク圧調節バルブ３２、及び気液交換部３３が設けられている。なお、気液交換部３３は、例えば特開２０００３−３２６７３７に開示されているバッファ部に相当するものである。

本発明前のインクカートリッジ１０’では、電極設置の簡便さから、インクカートリッジ１０’の内側側面と内側底面に複数の電極（第２電極１２Ａ及び１２Ｂ、及び第３電極１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃ）を設けていた。そして、第２電極１２Ａを共通電極として、この共通電極とそれ以上の水位に位置する第３電極１３Ａ、１３Ｂ及び１３Ｃとの間の電気伝導度の変化（具体的にはインピーダンス：Ｚの変化）を検出していた。

インクがこれら電極全てに接している間は、インピーダンスＺの値が低く、インクが存在すると判断されるが、インクが使用されるにつれ、第３電極１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃの順にインクに接しなくなり、その時点で共通電極（第２電極１２Ａ）とその電極の間のインピーダンスＺが大きくなるので、その電極の位置にはインクがなくなったと判断されるようにしていた。

そこで、本実施例では、従来の電極に加え、インク供給口１４に装置側から挿入される中空針２１を第１電極２１として用いた。この方法により、従来は第２電極１２Ａと第３電極１３Ｃ（第３電極１３のうち最下部のもの）と間のインピーダンスＺが増大したときに、インクがないと検知され、インクカートリッジ２０の交換指示が出され、第３電極１３Ｃより下に残ったインク使用されないままになっていた。

しかし、本実施例のように新しく第１電極２１を設けた結果、第２電極１２の下端まで有効にインクが使用できるようになり、残量が著しく少なくなった。
実際の計測結果としては、実施例で用いた容器１１の最大容量は、６２［ｍｌ］であり、以前の構造では、約１０［ｍｌ］がインク残量として残っていたが、本実施例の場合には、インク残量が１［ｍｌ］を下回る程度にまで改善された。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）図１では、インク供給口１４の中心を通り液面と直交する面で切った断面図を表しているので、他の面で切った場合の底面が図１の底面より低くなることがなければ、容器１１の上面から見た形状は、正方形、長方形又は円形等、いかなる形状であっても良い。

（２）図１では、第２電極１２Ａ及び１２Ｂが２個の例を示しているが、例えば、インクカートリッジ２０が縦置きの円筒形であるときは、同じ深さに埋め込まれ互いに接続される第２電極が、インク供給口１４の回りに１２０度ずつ３箇所に配置したり、９０度ずつ４箇所に配置しても良い。

（３）本実施形態では、中空針２１を第１電極２１として使用したが、第１電極２１は、専ら電極として用いられるものを設けても良く、あるいは、他の用途を有する部材が電極を兼ねるものであっても良い。

本実施形態におけるインクカートリッジを正面から見た断面図である。 本実施例で作製したインクカートリッジを示す図である。 従来のラインヘッド型のインクカートリッジを示す正面図である。

符号の説明

１０ インクカートリッジ（液体検知装置）
１１ 容器
１１ａ 底面
１２Ａ、１２Ｂ 第２電極
１３ 第３電極
１４ インク供給口（液体供給口）
２０ ラインヘッド
２１ 中空針（第１電極）

Claims (6)

1. 伝導性を有する液体が収納される容器と、
   前記容器の底面に設けられた液体供給口と
   を備え、
   前記容器の内側底面は、前記液体供給口の中心を通り液面に垂直な面で見たときに、液面からの深さが前記液体供給口に近づくほど深くなる傾斜面を有する形状であり、
   前記容器の内側底面であって前記液体供給口を挟んで液面からほぼ等しい深さにある少なくとも２箇所に、液体の有無を検知するための電極を配置し、
   前記電極の少なくとも１つが液体に接触していれば、前記容器内に液体が存在すると検知する
   ことを特徴とする液体検知装置。
2. 請求項１に記載の液体検知装置において、
   前記容器の外部にあって前記液体供給口に連通し、前記液体供給口から流れ出る液体が連続する間は電気的に繋がる部分を第１電極にするとともに、前記電極を第２電極とし、前記第１電極と前記第２電極との間の電気伝導性の変化から、前記容器内の液体の有無を検知する
   ことを特徴とする液体検知装置。
3. 請求項２に記載の液体検知装置において、
   前記容器の内側側面部に、少なくとも１つの第３電極を設け、
   前記第１電極と前記第３電極とを電気的に接続し、
   前記第１電極と前記第２電極との間の電気的伝導性の変化、又は前記第１電極と前記第３電極との間の電気伝導性の変化に基づいて、前記容器内の液体の有無を検知する
   ことを特徴とする液体検知装置。
4. 請求項１に記載の液体検知装置において、
   前記容器は、長手方向と短手方向とを有し、
   前記電極は、前記液体供給口を中心として、前記長手方向においてほぼ等距離にある２箇所に配置されている
   ことを特徴とする液体検知装置。
5. 伝導性を有する液体が収納される容器と、
   前記容器の底面に設けられた液体供給口と、
   前記液体供給口と連通し、前記液体供給口から送り出される液体を吐出するための液体吐出ヘッドと
   を備える液体吐出装置であって、
   前記容器の内側底面は、前記液体供給口の中心を通り液面に垂直な面で見たときに、液面からの深さが前記液体供給口に近づくほど深くなる傾斜面を有する形状であり、
   前記容器の内側底面であって前記液体供給口を挟んで液面からほぼ等しい深さにある少なくとも２箇所に、液体の有無を検知するための電極を配置し、
   前記電極の少なくとも１つが液体に接触していれば、前記容器内に液体が存在すると検知する
   ことを特徴とする液体吐出装置。
6. 請求項５に記載の液体吐出装置において、
   前記容器は、長手方向と短手方向とを有し、
   前記容器の長手方向は、前記液体吐出ヘッドの長手方向と一致し、
   前記電極は、前記液体供給口を中心として、前記長手方向においてほぼ等距離にある２箇所に配置されている
   ことを特徴とする液体吐出装置。
   

Images