JP2007030227A - インク切れ検出装置、インクジェット記録装置、及びインクカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 インクの残量を高精度に判別するとともに、インクカートリッジが装着されているか否かをも判別する。
【解決手段】 インクカートリッジには、インクが減少して空気と接触した際に硬化する硬化剤５２を有する被判別部５０が設けられている。インクジェット記録装置には、ソレノイド６５の励磁に応じて移動体６２を上方に移動させる押圧機構６０が設けられている。移動体６２は、上方に移動した際に変形膜５１を押圧する。硬化剤５２が未硬化であると、移動体６２の上面に形成された突起６２ｂが変形膜５１を変形させて停止する。一方、硬化剤５２が硬化していると、変形膜５１の変形が硬化剤５２によって阻止される。コントローラは、この位置変化をフォトインタラプタ７０で検知することにより、インクの有無と、インクカートリッジの有無とを判別する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、インクを収納するインク収納室が形成されたインクカートリッジと、このインクカートリッジが着脱自在に取り付けられるインクジェット記録装置、及びこのインクジェット記録装置に用いられるインク切れ検出装置に関する。

インクを吐出する吐出口が設けられたインク吐出方式の記録ヘッドを備え、この記録ヘッドからインクを液滴として吐出し、これを用紙に付着させて画像を記録する、いわゆるインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置には、インクを収納するインクタンクが設けられており、このインクタンクから記録ヘッドにインクが供給される。記録ヘッドは、例えば、吐出口が形成されたノズルと、ピエゾ素子によって駆動される振動板とを備えており、振動板の振動による圧力変化を利用して、インクタンクからインクをノズルに吸引して吐出口から噴射する。

インクは消耗品であるため、その補充の便宜を考慮して、インクタンクは、インクジェット記録装置に交換可能に取り付けられるカートリッジタイプのものが多い。このカートリッジタイプのインクタンク（以下、インクカートリッジと称す）を装着するインクジェット記録装置の中には、ユーザにインクカートリッジの交換時期を知らせるため、インクカートリッジ内のインクの有無を判定するものがある。

例えば、特許文献１記載のインクジェット記録装置では、インクを吸収して膨張するインク保持体をインクカートリッジ内に固着し、インクの減少にともなうインク保持体の収縮を光学センサで読み取ることによって、インク切れを検出している。また、特許文献２記載のインクジェット記録装置では、インクが染み込んで着色される検知紙をインクカートリッジに取り付け、印字などで使用されるインクの割合に応じて検知紙を着色し、着色領域が所定の位置まで広がったことを光学センサで読み取ることによって、インク切れを検出している。
特開２００２−８６７５６号公報 特開２００４−１８８６３０号公報

しかしながら、特許文献１記載の検出方法では、インクカートリッジ内でのインクの揺動や湿度などによってインク保持体の収縮の度合いが変化してしまうため、インク切れを精度良く検出するのは困難であった。また、特許文献２記載の検出方法も、検出紙の滲みなどによって着色領域の広がりにバラツキが生じてしまうため、必ずしも精度良くインク切れを検出できるものではなかった。また、上記２つのインクジェット記録装置では、読み取りに光学センサを用いており、受光部の光強度に応じてインク切れを検出している。このため、検出結果がインクの有無によるものなのか、インクカートリッジ自体が装着されていないためなのかを判別することができないという問題もあった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、インク切れを高精度に判別し、かつインクカートリッジ自体の有無をも判別することができるインク切れ検出装置、インクジェット記録装置、及びインクカートリッジを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインク切れ検出装置は、インクを収納するインク収納室が形成されたインクカートリッジが着脱自在に取り付けられる装着部と、前記インクカートリッジから吸引した前記インクを吐出することによって記録媒体に画像を記録する記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置に用いられ、前記インク収納室の底面に形成され押圧によって変形する変形膜と、前記インク収納室内の前記インクが減少した際に光又は空気に曝されて硬化する硬化剤と、前記変形膜とともに前記硬化剤を覆うことにより前記インクの前記硬化剤への浸透を防止する保護膜とからなる被判別部と、前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記変形膜を押圧する押圧機構と、この押圧機構が前記変形膜を押圧した際の前記被判別部の状態量の変化を検知する検知手段と、この検知手段の検知結果に基づいて前記インク収納室内の前記インクの量を判別する判別手段とを設けたことを特徴とする。

なお、前記検知手段は、前記インクジェット記録装置に設けられ、前記変形膜の変位量を前記状態量として検知することが好ましい。

また、前記押圧機構は、前記変形膜を押圧するための突起が形成された押圧部材と、この押圧部材を前記変形膜に向かう押圧方向に付勢するバネと、前記押圧部材を前記押圧方向に移動自在に保持するガイドとから構成されることが好ましい。また、前記検知手段は、前記硬化剤が未硬化のときに前記変形膜を変形させて停止した第１位置と、硬化した前記硬化剤によって前記変形膜の変形が阻止されて前記第１位置よりも手前で停止した第２位置とで変位する前記押圧部材が、前記第１位置にあることを検知することが好ましい。さらに、前記判別手段は、前記押圧部材が前記第１位置にあると前記検知手段が検知した際に前記硬化剤が未硬化で前記インク収納室内に前記インクが残っていると判別し、前記押圧部材が前記第１位置にないと前記検知手段が検知した際に前記硬化剤が硬化して前記インク収納室内の前記インクが無くなったと判別することが好ましい。

また、前記押圧機構は、前記バネの付勢に抗して前記変形膜の押圧を解除した第３位置で前記押圧部材を保持する保持位置と、この保持を解除する解除位置との間で移動するロック部材を有し、前記検知手段、及び前記判別手段は、前記ロック部材が前記解除位置にある際に、それぞれ検知と判別とを行うことが好ましい。

さらに、前記押圧部材は、前記装着部に前記インクカートリッジが取り付けられていない状態で前記第３位置から前記押圧方向に移動した際に、前記第１位置を通過してさらに前記押圧方向に移動し、前記ガイドの端部と当接した第４位置で停止することにより、前記検知手段に一時的に検知されることが好ましい。

なお、前記検知手段は、前記インクカートリッジに設けられ、前記被判別部の内部の圧力を前記状態量として検知するものでもよい。この際、前記押圧機構は、前記変形膜を押圧するための突起が形成された押圧部材と、この押圧部材を前記変形膜に向かう押圧方向に付勢するバネと、前記押圧部材を前記押圧方向に移動自在に保持するガイドとから構成されることが好ましい。また、前記判別手段は、前記押圧部材による前記変形膜の押圧に応じて前記検知手段が前記圧力の変化を検知した際に、前記硬化剤が未硬化で前記インク収納室内に前記インクが残っていると判別し、前記押圧部材が前記変形膜を押圧しても前記検知手段が前記圧力の変化を検知しなかった際に、前記硬化剤が硬化して前記インク収納室内の前記インクが無くなったと判別することが好ましい。さらに、前記判別手段は、前記検知手段による前記圧力の検知が行えない場合に、前記装着部に前記インクカートリッジが取り付けられていないと判別することが好ましい。

また、前記保護膜は、前記インクの浸透を防止するとともに、空気を透過させる透湿防水性を有していることが好ましい。

また、前記保護膜は、少なくとも一面に透光性を有するものでもよい。この際、前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記保護膜の透光性の有る面と対面して、前記硬化剤に応じた波長の光を照射する光源を有することが好ましい。

さらに、前記インク収納室内の前記インクが無くなったと前記判別手段が判別した際に、前記インクが無くなったことを報知する報知手段を有することが好ましい。

なお、本発明のインクジェット記録装置は、インクを収納するインク収納室が形成されるとともに、前記インク収納室の底面に形成された押圧によって変形する変形膜と、前記インク収納室内の前記インクが減少した際に光又は空気に曝されて硬化する硬化剤と、前記変形膜とともに前記硬化剤を覆うことにより前記インクの前記硬化剤への浸透を防止する保護膜とからなる被判別部が設けられたインクカートリッジが着脱自在に取り付けられる装着部と、前記インクカートリッジから吸引した前記インクを吐出することによって記録媒体に画像を記録する記録ヘッドと、前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記変形膜を押圧する押圧機構と、この押圧機構が前記変形膜を押圧した際の前記被判別部の状態量の変化を検知する検知手段と、この検知手段の検知結果に基づいて前記インク収納室内の前記インクの量を判別する判別手段とを有することを特徴とする。

また、本発明のインクカートリッジは、インクを収納するインク収納室の底面に形成され押圧によって変形する変形膜と、前記インク収納室内の前記インクが減少した際に光又は空気に曝されて硬化する硬化剤と、前記変形膜とともに前記硬化剤を覆うことにより前記インクの前記硬化剤への浸透を防止する保護膜とから構成され、前記インクジェット記録装置が、前記変形膜を押圧して前記インク収納室内の前記インクの量を判別する際に用いる被判別部を設けたことを特徴とする。

本発明では、インクを収納するインク収納室の底面に形成され押圧によって変形する変形膜と、インク収納室内のインクが減少した際に光又は空気に曝されて硬化する硬化剤と、変形膜とともに硬化剤を覆うことによりインクの硬化剤への浸透を防止する保護膜とからなる被判別部をインクカートリッジに設け、変形膜を押圧した際の被判別部の状態量の変化を検知することによって、インク収納室内のインクの量を判別する。このように、機械的な接触をもって判別を行うことにより、多孔質体の収縮や紙の滲みなどといった不定な要素が少なくなり、インク切れを高精度に判別することができる。また、機械的に接触させて判別を行うので、インクの有無のみならず、インクカートリッジ自体の有無をも判別することができる。

図１は、インクジェット記録装置２の構成を概略的に示す説明図である。インクジェット記録装置２は、用紙（記録媒体）１１に対してインクを吐出して付着させることにより画像を記録する記録ヘッド１２が設けられた記録部４と、この記録部４が画像を記録する際などに生じた不具合をユーザに報知する報知部（報知手段）６と、これらの各部を統括的に制御するコントローラ８とからなる。

記録ヘッド１２は、インクを吐出する吐出口が形成された複数のノズルを備えており、これら複数のノズルの吐出口が配列された吐出面が用紙１１の記録面と対面するように配置される。記録ヘッド１２は、図中Ｘで示す用紙１１の幅方向（以下、主走査方向と称す）に移動自在なキャリッジ（装着部）１３に取り付けられている。キャリッジ１３の底面には、記録ヘッド１２の吐出面を露呈させる開口が形成されている。記録ヘッド１２は、キャリッジ１３の移動にともなって主走査方向に往復動しながら、画像をライン記録する。また、記録部４には、図中Ｙで示す副走査方向に用紙１１を送る搬送ローラ（図示は省略）が設けられている。記録部４は、記録ヘッド１２が主走査方向に１往復動する毎に搬送ローラを駆動し、記録ヘッド１２の記録幅分だけ用紙１１を副走査方向に送る。この動作を繰り返すことにより、１画面分の画像が用紙１１に記録される。

キャリッジ１３は、主走査方向に沿って配された一対のガイド棒１４ａ、１４ｂにスライド自在に取り付けられており、ベルト１６と一対のプーリ１７とからなるベルト機構１８によって駆動される。キャリッジ１３には、記録ヘッド１２の上方に、例えば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のインクをそれぞれ収納した４つのインクカートリッジ２１が着脱自在に取り付けられる。

キャリッジ１３には、各インクカートリッジ２１のそれぞれに対応した４つのスロットが形成されている。これら各スロットには、記録ヘッド１２へインクを送り込む流路の一部を構成する中空状のインク供給針３６（図２参照）が設けられている。スロットにインクカートリッジ２１が挿し込まれると、インクカートリッジ２１の底部に設けられたインク取出部３１にインク供給針３６が突き刺さるようになっている。インクカートリッジ２１に収納されたインクは、このインク取出部３１とインク供給針３６とを介して記録ヘッド１２に供給される。記録ヘッド１２には、各ノズルに対応してピエゾ素子によって駆動される振動板が設けられており、この振動板の振動による流路内の圧力変化に応じて、インクカートリッジ２１内のインクがノズルへ吸引され、吐出口から噴射される。

図２に示すように、インクカートリッジ２１は、インクを収納するインク収納室２４が形成された容器本体２２と、この容器本体２２の上部開口を閉じる蓋部材２３とからなる。蓋部材２３は、例えば、容器本体２２にインクを充填した後、上部開口からのインク漏れが生じないように容器本体２２に溶着される。容器本体２２は、例えば、透明なプラスチックで成形されており、インクカートリッジ２１内のインクの残量を目視で確認できるようになっている。

インク収納室２４は、毛管力によってインクを吸収して保持するインク吸収体２８を収納する吸収体収納室２６と、インク吸収体２８が吸収するインクを貯留する貯留室２５とからなる。吸収体収納室２６と貯留室２５とは、隔壁２７によって仕切られている。また、隔壁２７には、インク収納室２４の床面付近に連通口２７ａが形成されており、この連通口２７ａを介して各室２５、２６が連通される。

吸収体収納室２６の床面には、吸収体収納室２６内のインクを容器本体２２外へ排出する排出口２６ａが形成されている。この排出口２６ａは、その下方に延びる排出管２９とともに、インク取出部３１を構成する。また、排出管２９には、排出するインクを濾過するフィルタ３３が設けられる。

インク吸収体２８は、毛管力を発生する微細な空隙を含むスポンジ状の部材であって、例えば、ウレタンフォームなどを発泡させた発泡材料や、フェルトなどの繊維材料といった多孔質材料が使用される。インク吸収体２８は、その毛管力によって大気に対する吸収体収納室２６内の圧力を負圧に保つ。インクカートリッジ２１がキャリッジ１３に装着されると、吸収体収納室２６は、その下方に配置された記録ヘッド１２と供給路を通じて連通する。吸収体収納室２６内の圧力を負圧にすることで、記録ヘッド１２のノズル内圧も負圧に維持され、ノズル内のインクの界面が、内側に向かって凹んだメニスカスになる。これにより、ノズルから不用意にインクが漏れ出ることが防止される。

フィルタ３３は、インク吸収体２８と同様に、毛管力を発生するスポンジ状の部材である。このフィルタ３３は、その上面がインク吸収体２８の底面と圧接して、その毛管力によって、インク吸収体２８が吸収しているインクを吸収する。インクカートリッジ２１をキャリッジ１３に装着すると、キャリッジ１３のスロットに設けられたインク供給針３６が、フィルタ３３の下面に突き刺さる。これにより、インク供給針３６を介して、インクカートリッジ２１から記録ヘッド１２のノズルへ至るインク供給路が形成される。

記録ヘッド１２は、吸収体収納室２６内の負圧に抗する吸引力を記録時に発生させ、吸収体収納室２６からインクを吸引してノズルの吐出口から噴射する。この記録ヘッド１２のインク吸引によって吸収体収納室２６の圧力が低下すると、蓋部材２３に形成された大気導入口４１から吸収体収納室２６内に大気が導入される。インク収納室２４に収納されたインクは、吸収体収納室２６に充填されたインクから消費され、吸収体収納室２６には、消費された分のインクが連通口２７ａを通じて貯留室２５から補充される。貯留室２５は、インクが減少すると、その内部の圧力が低下するので、連通口２７ａを通じて大気を取り込む。こうした気液交換動作を繰り返しながら、記録ヘッド１２へのインク供給が行われる。

蓋部材２３の上面には、曲がりくねった溝４２が形成されている。この溝４２の一端４２ａは、大気導入口４１と接続されており、そこから他端４２ｂに向かう経路上には、液留め部４３が設けられている。この溝４２のうち、他端４２ｂ以外の部分（図中２本の二点鎖線の間の部分）は、その上方がシール４５によって封止され、他端４２ｂだけが外部に露呈される。この溝４２は、吸収体収納室２６内のインクが大気導入口４１から漏れ出た場合に、そのインクを液留め部４３に導いて、インクカートリッジ２１の外部にインクが漏れることを防止する。空気は、他端４２ｂから進入して大気導入口４１に導かれる。

蓋部材２３の下面には、下方に突出する複数のリブ４６が設けられている。各リブ４６は、吸収体収納室２６に対応する位置に配置されている。各リブ４６は、蓋部材２３が容器本体２２に取り付けられると、吸収体収納室２６内に進入して、インク吸収体２８の上面と当接し、インク吸収体２８を吸収体収納室２６の床面に押し付ける。各リブ４６は、インク吸収体２８を押さえ付けて位置決めを行うことで、インク吸収体２８と蓋部材２３との間に空間を確保する。これにより、インク吸収体２８の位置がずれて大気導入口４１を塞いでしまうことが防止される。

また、インクカートリッジ２１には、インクジェット記録装置２が、インク収納室２４内のインクが無くなったか否かを判別する際に用いる被判別部５０が設けられている。図３（ａ）に示すように、被判別部５０は、インク収納室２４の底面に形成された開口を塞ぐとともに押圧によって変形する変形膜５１と、インク収納室２４内のインクが減少した際に空気に曝されて硬化することにより、インク収納室２４の外側からの押圧による変形膜５１の変形を阻止する硬化剤５２と、変形膜５１とともに硬化剤５２を覆うことにより、インクの硬化剤５２への浸透を防止する保護膜５３とからなる。

変形膜５１は、貯留室２５の床面に形成された開口を塞いでいる。この変形膜５１としては、例えば、弾性のあるシートや可撓性のあるフィルムなどを用いることができる。硬化剤５２は、未硬化の状態で封入されている。この硬化剤５２としては、例えば、セメントや好気性のある接着剤などが用いられ、空気に接触した際に硬化する性質を有している。保護膜５３は、例えば、ゴアテックス（登録商標）などの透湿防水シートで成形されており、インクの浸透を防止し、かつ空気を透過させる性質を有している。これにより、インク収納室２４内にインクが残っている間は、硬化剤５２が未硬化の状態で保持され、インク収納室２４内のインクが無くなると、貯留室２５内の空気と反応して硬化剤５２が硬化する。また、保護膜５３の内側面には、凹部５３ａが設けられている。硬化剤５２の一部は、凹部５３ａに入り込んだ状態で硬化する。これにより、硬化した硬化剤５２は、凹部５３ａによって係止され、保護膜５３内における上下方向への移動が防止される。

キャリッジ１３の移動範囲の一端には、記録ヘッド１２のクリーニングなどを行うため、用紙１１と対面しない領域（いわゆる、ホームポジション）が設けられている。このホームポジションに対応する位置には、インク収納室２４内のインクが無くなったか否かを判別するため、キャリッジ１３に取り付けられたインクカートリッジ２１の変形膜５１を押圧する押圧機構６０と、この押圧機構６０が変形膜５１を押圧した際に、変形膜５１が変形したか否かを検知するフォトインタラプタ（検知手段）７０とが設けられている（図１参照）。これら押圧機構６０とフォトインタラプタ７０とは、それぞれ一つずつ設けられており、インクが無くなったか否かを判別したいインクカートリッジ２１の変形膜５１と、押圧機構６０とが対向するようにキャリッジ１３を移動させる。なお、キャリッジ１３に取り付けられる複数のインクカートリッジ２１（本例では４つ）のそれぞれに対応した複数の押圧機構６０とフォトインタラプタ７０とを設けるようにしてもよい。

押圧機構６０は、インクジェット記録装置２内で固定される略有底四角筒状のガイド６１と、このガイド６１に入り込んで上下動自在に保持される移動体（押圧部材）６２と、アーム６３を介して移動体６２の上下動を制御するロック部材６４、ソレノイド６５、保持部材６６とから構成されている。

移動体６２とガイド６１の底面との間には、コイルバネ６７が設けられており、移動体６２をガイド６１から突出する方向（上方向）に付勢している。ガイド６１の一側面には、長方形状の開口６１ａが形成されている。この開口６１ａには、移動体６２に設けられた板片６２ａが入り込んでいる。コイルバネ６７に付勢された移動体６２は、開口６１ａの上端に板片６２ａを当接させる。これにより、移動体６２がガイド６１から抜け出ることが防止される。アーム６３は、ガイド６１の底面に形成された開口からガイド６１の内部に進入し、その一端を移動体６２に接続させている。また、アーム６３の他端には、略Ｔ字状に形成された係止部６３ａが設けられている。

ロック部材６４は、回転軸６６ａを中心として保持部材６６に回動自在に保持されている。ロック部材６４の一端には、略コの字型に形成された切り欠き部６４ａが設けられており、この切り欠き部６４ａにアーム６３が入り込んでいる。一方、ロック部材６４の他端に形成された切り欠き部６４ｂには、ソレノイド６５の可動鉄心６５ａに取り付けられたピン６５ｂが入り込んでいる。切り欠き部６４ｂは、ロック部材６４の回転運動を許容するため、ピン６５ｂに対して大きめに形成されている。

また、ロック部材６４には、裏面側からコイルバネ６８が取り付けられている。このコイルバネ６８は、保持部材６６に設けられたピン６６ｂに一端が掛けられ、ロック部材６４を引き付ける方向に付勢している。コイルバネ６８のバネ力は、移動体６２を付勢するコイルバネ６７のバネ力よりも強くされている。このコイルバネ６８の付勢により、ソレノイド６５が励磁されていない状態では、ロック部材６４が正面側から見て反時計方向に回動する。回動したロック部材６４は、切り欠き部６４ａをアーム６３の係止部６３ａに係合させ、コイルバネ６７に抗して移動体６２を引き付ける。これにより、図３（ａ）に示すように、移動体６２がガイド６１の内底面と当接した位置（請求項記載の第３位置に相当）で保持される。また、この際、切り欠き部６４ｂとピン６５ｂとの係合により、可動鉄心６５ａがソレノイド６５の本体から引き出される。

一方、ソレノイド６５を励磁すると、引き出された可動鉄心６５ａが本体内に収納される。このため、ソレノイド６５には、いわゆるプル型のソレノイドが用いられる。可動鉄心６５ａが収納されると、ロック部材６４がコイルバネ６８の付勢に抗して時計方向に回動する。これにより、図３（ｂ）に示すように、切り欠き部６４ａと係止部６３ａとの係合が解除され、コイルバネ６７の付勢に応じて移動体６２が上方に移動する。また、ソレノイド６５を消磁すると、コイルバネ６８の付勢に応じてロック部材６４が再び反時計方向に回動し、図３（ａ）に示す状態に戻る。なお、ソレノイド６５は、コントローラ８に電気的に接続されており、このコントローラ８によって励磁、及び消磁が制御される。

フォトインタラプタ７０は、溝部７０ａに発光素子と受光素子とを対向して配置し、発光素子からの検出光が遮られることによって溝部７０ａの通過物体を非接触で検知する、いわゆる透過型のフォトインタラプタである。このフォトインタラプタ７０は、移動体６２が上方に移動した際に、板片６２ａが溝部７０ａに入り込むようにインクジェット記録装置２に取り付けられている。また、フォトインタラプタ７０は、コントローラ８に電気的に接続されており、フォトインタラプタ７０の検知結果は、コントローラ８に入力される。

ソレノイド６５を励磁して、移動体６２を上方に移動させると、移動体６２の上面に形成された突起６２ｂが、変形膜５１を押圧する。この際、硬化剤５２が未硬化であると、図３（ｂ）に示すように、変形膜５１が変形し、突起６２ｂが被判別部５０の内側に食い込んだ位置（請求項記載の第１位置に相当）で停止する。移動体６２の板片６２ａは、移動体６２がこの位置にあるときに、フォトインタラプタ７０の検出位置ＤＰに到達して検出光を遮る。コントローラ８は、ソレノイド６５を励磁し、板片６２ａが検出位置ＤＰに到達したことをフォトインタラプタ７０が検知した際に、硬化剤５２が未硬化でインク収納室２４内にインクが残っていると判別する。

一方、インク収納室２４内のインクが無くなって、硬化剤５２が硬化すると、図４（ａ）に示すように、硬化した硬化剤５２によって変形膜５１の変形が阻止されて、突起６２ｂが食い込むことなく、変形膜５１に当接した位置（請求項記載の第２位置に相当）で停止する。移動体６２がこの位置にあるときには、板片６２ａが検出位置ＤＰに到達しない。コントローラ８は、このようにソレノイド６５を励磁したにも関わらず、フォトインタラプタ７０が板片６２ａを検知しなかった際に、硬化剤５２が硬化してインク収納室２４内のインクが無くなったと判別する。すなわち、このコントローラ８が、請求項記載の判別手段に相当するものである。

また、インクカートリッジ２１がキャリッジ１３に装着されていないときにソレノイド６５を励磁すると、移動体６２と変形膜５１とが当接しないので、図４（ｂ）に示すように、ガイド６１に形成された開口６１ａの上端と板片６２ａとが当接した位置（請求項記載の第４位置に相当）で移動体６２が停止する。この際、板片６２ａは、検出位置ＤＰを通過して一時的に検出光を遮る。コントローラ８は、このようにソレノイド６５を励磁し、板片６２ａが通過したことをフォトインタラプタ７０で検知することにより、インクの有無のみならず、インクカートリッジ２１の有無をも判別することができる。

報知部６は、コントローラ８に接続されている。コントローラ８は、フォトインタラプタ７０を介してインク切れやインクカートリッジ２１の未装着などといった不具合を判別した際に、報知部６を駆動して不具合をユーザに報知する。この報知部６には、例えば、液晶表示パネルに代表される表示装置などを用いればよい。この他、ランプやＬＥＤなどの光源を用いて光でユーザに報知してもよいし、スピーカーなどを用いて音でユーザに報知するようにしてもよい。

次に、上記構成によるインクジェット記録装置２の作用について説明する。コントローラ８は、例えば、電源が投入された直後や、記録ヘッド１２による記録を行う前、及びノズルの目詰まりなどを回復させる、いわゆる吸引回復動作の前後などといった所定のタイミングで押圧機構６０のソレノイド６５を励磁し、押圧機構６０と対向する位置にあるインクカートリッジ２１のインクの有無、及びインクカートリッジ２１自体の有無の判別を行う。

ソレノイド６５を励磁させたコントローラ８は、フォトインタラプタ７０の検知結果を確認し、フォトインタラプタ７０が板片６２ａを検知している場合（図３（ｂ）参照）にはインク収納室２４内にインクが残っており、フォトインタラプタ７０が板片６２ａを検知していない場合（図４（ａ）参照）にはインク収納室２４内のインクが無くなったと判別する。また、コントローラ８は、キャリッジ１３を移動させて、キャリッジ１３に取り付けられる複数のインクカートリッジ２１に対して同様に判別を行う。

各インクカートリッジ２１のいずれか１つでもインクが無くなっていると判別したコントローラ８は、報知部６を駆動してインクが無くなっていることをユーザに報知する。この際、報知部６は、インクが無いことのみを報知するものでもよいし、どのインクカートリッジ２１のインクが無くなったのかまで詳細に報知するものでもよい。なお、フォトインタラプタ７０の検知結果に応じて即座にインク切れを報知することなく、例えば、インク吸収体２８に保持されるインクの量を予め測定しておき、フォトインタラプタ７０がインク収納室２４内のインク切れを検知した後、インク吸収体２８に保持されたインクが消費される所定の回数だけ記録ヘッド１２による記録や吸引回復動作を行ってから、ユーザにインク切れを報知するようにしてもよい。このように、判別手段としてのコントローラ８は、検知手段としてのフォトインタラプタ７０の検知結果に基づいて、インク収納室２４内のインクの量を判別することもできる。

また、コントローラ８は、ソレノイド６５を励磁させた際に、フォトインタラプタ７０が一時的にだけ板片６２ａを検知したこと（図４（ｂ）参照）に応じて、キャリッジ１３にインクカートリッジ２１が装着されていないと判別する。各インクカートリッジ２１のいずれか１つでも装着されていないと判別したコントローラ８は、報知部６を駆動してインクカートリッジ２１が装着されていないことをユーザに報知する。

なお、上記実施形態では、押圧機構６０にロック部材６４やソレノイド６５などを設けて、被判別部５０を押圧する位置と押圧を解除する位置とで移動体６２を移動させるようにしているが、これに限ることなく、例えば、ガイド６１、移動体６２、コイルバネ６７などから押圧機構６０を構成して、キャリッジ１３に装着されたインクカートリッジ２１の被判別部５０が常に押圧されているようにしてもよい。

また、上記実施形態では、検知手段として透過型のフォトインタラプタ７０を用いているが、これに限らず、例えば、反射型のフォトインタラプタなどの他の光学センサを用いてもよいし、磁気センサや機械式スイッチなどを用いるようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、押圧機構６０、及び検知手段としてのフォトインタラプタ７０をホームポジションに設けるようにしているが、これに限らず、各インクカートリッジ２１（本例では４つ）のそれぞれに対応して押圧機構６０、及びフォトインタラプタ７０をキャリッジ１３に設けるようにしてもよい。

図５は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。なお、上記実施形態と機能・構成上同一のものについては、同符号を付し詳細な説明を省略する。本実施形態の被判別部８０には、特定の波長の光が照射された際に、硬化を始める性質を持った硬化剤８１が用いられている。この硬化剤８１としては、例えば、光硬化性樹脂などが挙げられる。硬化剤８１は、側面の内の一面を構成する透光性の有る第１保護膜８２と、側面の残りと上面とを構成する遮光性の有る第２保護膜８３と、底面を塞ぐ変形膜８４とによって覆われている。各保護膜８２、８３は、防水性を有しており、インクの浸透を防止する。また、各保護膜８２、８３には、上記実施形態と同様に、硬化した硬化剤８１の移動を防止する凹部８２ａ、８３ａが設けられている。

インクジェット記録装置２には、第１保護膜８２と対面する位置に、硬化剤８１に応じた波長の光を照射する光源９０が設けられている。例えば、硬化剤８１が光硬化性樹脂である場合、光源９０には、紫外光レーザや紫外光ランプなどが用いられる。

インク収納室２４内にインクが残っている間は、光源９０からの光がインクによって遮られるので、硬化剤８１が未硬化の状態で保持される。このため、光源９０には、インク色毎の光吸収を考慮したものを使用することが好ましい。一方、インク収納室２４内のインクが無くなると、透光性のある容器本体２２と第１保護膜８２とを介して光源９０からの光が硬化剤８１に照射され、硬化剤８１が硬化する。このように、光で硬化する硬化剤８１を用いても、光源９０を設けることによって空気で硬化する硬化剤５１と同様に硬化させることができるので、押圧機構６０で押圧してフォトインタラプタ７０で検知することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、光源９０を設ける変わりに、自然光を積極的に取り込む構成を採用してもよい。

また、光で硬化する硬化剤８１を用いた際には、押圧機構６０とフォトインタラプタ７０とを設ける変わりに、例えば、フォトダイオードなどの光学センサを光源９０と並べて配置し、硬化剤８１からの反射光を受光することによって、インクが無くなったか否かを光学的に判別するようにしてもよい。さらには、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、被判別部１００を柱状に形成し、インクジェット記録装置２に被判別部１００の大きさに応じた照射面積を有する光源１１０と、被判別部１００に対面して複数並べて配置されたフォトダイオード１１２とを設け、各フォトダイオード１１２の受光レベルを確認することによって、インクの有無のみに限らず、インク収納室２４内のインクの残量を段階的に検知できるようにしてもよい。

四角柱状に形成された被判別部１００は、光が照射された際に硬化を始める性質を持った硬化剤１０１と、硬化剤１０１の光源１１０と対面する面を覆う第１保護膜１０２と、硬化剤１０１の光源１１０からの光と平行な２面を覆う第２保護膜１０３と、硬化剤１０１の光源１１０に対しての背面を覆う第３保護膜１０４とから構成されている。第１保護膜１０２は、光源１１０からの光を硬化剤１０１に当てるため透光性を有しており、第２保護膜１０３は、光源１１０以外からの光が硬化剤１０１に入射することを防止するため遮光性を有している。これにより、インクが残っている間は硬化剤１０１が未硬化の状態で保持され、貯留室２５内のインクが減っていくことに応じて硬化剤１０１が上から順に硬化していくようになる。また、第３保護膜１０４の少なくとも硬化剤１０１と接する面は、高い反射率を有しており、インクが無くなった際に、硬化剤１０１に入射した光がフォトダイオード１１２に向けて反射しやすいようにされている。なお、硬化剤１０１に、硬化の前後で光の透過率が変化する材料を用い、受光レベルを確認することによって硬化したか否かを判別できるようにしてもよい。

なお、上記各実施形態では、検知手段としてのフォトインタラプタ７０をインクジェット記録装置２側に設けるようにしているが、図７に示すように、インクカートリッジ２１側に設けるようにしてもよい。図７に示すインクカートリッジ２１の被判別部１２０は、上記各実施形態と同様に、硬化剤１２１と、変形膜１２２と、保護膜１２３とを有している。また、保護膜１２３の内部には、圧縮性の気体を封入した袋体１２４と、検知手段としての圧力センサ１２５とが設けられている。なお、硬化剤１２１は、空気で硬化するタイプを用いてもよいし、光で硬化するタイプを用いてもよい。また、保護膜１２３の材質は、硬化剤１２１のタイプに合わせて適宜決めればよい。さらに、本例の保護膜１２３にも、硬化した硬化剤１２１の移動を防止する凹部１２３ａが設けられている。

袋体１２４には、可撓性のある材料が用いられ、封入される気体としては、例えば、空気などが用いられる。硬化剤１２１と圧力センサ１２５とによって挟み込まれた袋体１２４は、押圧機構６０が未硬化の硬化剤１２１を押圧して突起６２ｂを被判別部１２０の内側に食い込ませた際（図３（ｂ）参照）に、内部の気体を圧縮させて突起６２ｂの食い込みを許容するとともに、押圧機構６０からの圧力を圧力センサ１２５に伝える。

圧力センサ１２５は、例えば、インクカートリッジ２１をキャリッジ１３に取り付けた際に、図示を省略した接触端子やコネクタなどを介してインクジェット記録装置２のコントローラ８に電気的に接続される。この圧力センサ１２５は、押圧機構６０が被判別部１２０を押圧した際の圧力を硬化剤１２１と袋体１２４とを介して測定し、それをコントローラ８に入力する。この際、押圧機構６０からの圧力を正確に測定できるように、保護膜１２３は、押圧機構６０の押圧では変形しない程度の剛性を有していることが好ましい。なお、圧力センサ１２５としては、例えば、ピエゾ抵抗型半導体圧力センサなどを用いることができる。

ソレノイド６５を励磁して移動体６２を上方に移動させると、移動体６２の上面に形成された突起６２ｂが変形膜１２２を押圧する。この際、硬化剤１２１が未硬化であると、変形膜１２２が変形し、突起６２ｂが被判別部１２０の内側に食い込む。コントローラ８は、ソレノイド６５を励磁した際に、突起６２ｂの食い込みによる被判別部１２０内の圧力変化を圧力センサ１２５が検知したことに応じて硬化剤１２１が未硬化でインク収納室２４内にインクが残っていると判別する。

一方、インク収納室２４内のインクが無くなって硬化剤１２１が硬化すると、変形膜１２２の変形が阻止されて突起６２ｂが食い込まなくなるので、被判別部１２０内に圧力変化が生じることはない。コントローラ８は、このようにソレノイド６５を励磁したにも関わらず、圧力センサ１２５が圧力変化を検知しなかった際に、硬化剤１２１が硬化してインク収納室２４内のインクが無くなったと判別する。

また、インクカートリッジ２１がキャリッジ１３に装着されていないときには、当然、圧力センサ１２５からの出力が得られなくなる。これにより、コントローラ８は、インクの有無のみならず、インクカートリッジ２１自体の有無をも判別することができる。このように、検知手段がインクカートリッジ２１側にあったとしても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

インクジェット記録装置の構成を概略的に示す説明図である。 インクカートリッジと押圧機構の構成を示す分解斜視図である。 押圧機構の動作を示す説明図である。 押圧機構の動作を示す説明図である。 光で硬化する硬化剤を用いた例を示す説明図である。 インクの有無を光学的に読み取る例を示す説明図である。 検知手段をインクカートリッジ側に設けた例を示す説明図である。

符号の説明

２ インクジェット記録装置
４ 記録部
６ 報知部（報知手段）
８ コントローラ（判別手段）
１１ 用紙（記録媒体）
１２ 記録ヘッド
１３ キャリッジ（装着部）
２１ インクカートリッジ
２４ インク収納室
５０、８０、１２０ 被判別部
５１、８４、１２２ 変形膜
５２、８１、１２１ 硬化剤
５３、１２３ 保護膜
６０ 押圧機構
６１ ガイド
６２ 移動体（押圧部材）
６３ アーム
６４ ロック部材
６５ ソレノイド
６６ 保持部材
６７ コイルバネ
７０ フォトインタラプタ（検知手段）
８２ 第１保護膜
８３ 第２保護膜
９０ 光源
１２４ 袋体
１２５ 圧力センサ（検出手段）

Claims (15)

1. インクを収納するインク収納室が形成されたインクカートリッジが着脱自在に取り付けられる装着部と、前記インクカートリッジから吸引した前記インクを吐出することによって記録媒体に画像を記録する記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置に用いられるインク切れ検出装置において、
   前記インク収納室の底面に形成され押圧によって変形する変形膜と、前記インク収納室内の前記インクが減少した際に光又は空気に曝されて硬化する硬化剤と、前記変形膜とともに前記硬化剤を覆うことにより前記インクの前記硬化剤への浸透を防止する保護膜とからなる被判別部と、
   前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記変形膜を押圧する押圧機構と、
   この押圧機構が前記変形膜を押圧した際の前記被判別部の状態量の変化を検知する検知手段と、
   この検知手段の検知結果に基づいて前記インク収納室内の前記インクの量を判別する判別手段とを設けたことを特徴とするインク切れ検出装置。
2. 前記検知手段は、前記インクジェット記録装置に設けられ、前記変形膜の変位量を前記状態量として検知することを特徴とする請求項１記載のインク切れ検出装置。
3. 前記押圧機構は、前記変形膜を押圧するための突起が形成された押圧部材と、この押圧部材を前記変形膜に向かう押圧方向に付勢するバネと、前記押圧部材を前記押圧方向に移動自在に保持するガイドとから構成されており、
   前記検知手段は、前記硬化剤が未硬化のときに前記変形膜を変形させて停止した第１位置と、硬化した前記硬化剤によって前記変形膜の変形が阻止されて前記第１位置よりも手前で停止した第２位置とで変位する前記押圧部材が、前記第１位置にあることを検知し、
   前記判別手段は、前記押圧部材が前記第１位置にあると前記検知手段が検知した際に前記硬化剤が未硬化で前記インク収納室内に前記インクが残っていると判別し、前記押圧部材が前記第１位置にないと前記検知手段が検知した際に前記硬化剤が硬化して前記インク収納室内の前記インクが無くなったと判別することを特徴とする請求項２記載のインク切れ検出装置。
4. 前記押圧機構は、前記バネの付勢に抗して前記変形膜の押圧を解除した第３位置で前記押圧部材を保持する保持位置と、この保持を解除する解除位置との間で移動するロック部材を有しており、
   前記検知手段、及び前記判別手段は、前記ロック部材が前記解除位置にある際に、それぞれ検知と判別とを行うことを特徴とする請求項３記載のインク切れ検出装置。
5. 前記押圧部材は、前記装着部に前記インクカートリッジが取り付けられていない状態で前記第３位置から前記押圧方向に移動した際に、前記第１位置を通過してさらに前記押圧方向に移動し、前記ガイドの端部と当接した第４位置で停止することにより、前記検知手段に一時的に検知されることを特徴とする請求項４記載のインク切れ検出装置。
6. 前記検知手段は、前記インクカートリッジに設けられ、前記被判別部の内部の圧力を前記状態量として検知することを特徴とする請求項１記載のインク切れ検出装置。
7. 前記押圧機構は、前記変形膜を押圧するための突起が形成された押圧部材と、この押圧部材を前記変形膜に向かう押圧方向に付勢するバネと、前記押圧部材を前記押圧方向に移動自在に保持するガイドとから構成されており、
   前記判別手段は、前記押圧部材による前記変形膜の押圧に応じて前記検知手段が前記圧力の変化を検知した際に、前記硬化剤が未硬化で前記インク収納室内に前記インクが残っていると判別し、前記押圧部材が前記変形膜を押圧しても前記検知手段が前記圧力の変化を検知しなかった際に、前記硬化剤が硬化して前記インク収納室内の前記インクが無くなったと判別することを特徴とする請求項６記載のインク切れ検出装置。
8. 前記判別手段は、前記検知手段による前記圧力の検知が行えない場合に、前記装着部に前記インクカートリッジが取り付けられていないと判別することを特徴とする請求項６又は７記載のインク切れ検出装置。
9. 前記保護膜は、前記インクの浸透を防止するとともに、空気を透過させる透湿防水性を有していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のインク切れ検出装置。
10. 前記保護膜は、少なくとも一面に透光性を有していることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のインク切れ検出装置。
11. 前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記保護膜の透光性の有る面と対面して、前記硬化剤に応じた波長の光を照射する光源を有することを特徴とする請求項１０記載のインク切れ検出装置。
12. 前記インク収納室内の前記インクが無くなったと前記判別手段が判別した際に、前記インクが無くなったことを報知する報知手段を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のインク切れ検出装置。
13. インクを収納するインク収納室が形成されインクカートリッジが着脱自在に取り付けられる装着部と、前記インクカートリッジから吸引した前記インクを吐出することによって記録媒体に画像を記録する記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、
    前記インクカートリッジには、前記インク収納室の底面に形成された押圧によって変形する変形膜と、前記インク収納室内の前記インクが減少した際に光又は空気に曝されて硬化する硬化剤と、前記変形膜とともに前記硬化剤を覆うことにより前記インクの前記硬化剤への浸透を防止する保護膜とからなる被判別部が設けられており、
    前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記変形膜を押圧する押圧機構と、この押圧機構が前記変形膜を押圧した際の前記被判別部の状態量の変化を検知する検知手段と、この検知手段の検知結果に基づいて前記インク収納室内の前記インクの量を判別する判別手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
14. インクを吐出することによって記録媒体に画像を記録する記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置に着脱自在に取り付けられ、前記インクを収納するインク収納室から前記記録ヘッドに前記インクを供給するインクカートリッジにおいて、
    前記インク収納室の底面に形成され押圧によって変形する変形膜と、前記インク収納室内の前記インクが減少した際に光又は空気に曝されて硬化する硬化剤と、前記変形膜とともに前記硬化剤を覆うことにより前記インクの前記硬化剤への浸透を防止する保護膜とから構成され、前記インクジェット記録装置が、前記変形膜を押圧して前記インク収納室内の前記インクの量を判別する際に用いる被判別部を設けたことを特徴とするインクカートリッジ。
15. 前記変形膜を押圧された際に前記被判別部の内部の圧力変化を検知するための検知手段を有することを特徴とする請求項１４記載のインクカートリッジ。
    

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