JP2008183788A - インク残量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インク残量が所定の下限値となったことを検出した状態で、実際に残っているインクを低減させたインク残量検出装置を提供する。
【解決手段】インク残量検出装置は、インク槽２３の底部４０にて窪み部４１ａが形成された凹状部材４１を有してなるインクカートリッジ２０と、インク槽２３内に収容され、インクの液面上に浮上するフロート部３１とフロート部３１から下向きに突出して凹状部材４１の窪み部４１ａに嵌合可能な磁石部３２とを一体的に有するフロート部材３０と、磁石部３２の磁気を検出する磁気センサ５１と、磁石部３２が窪み部４１ａに嵌合する前と嵌合した後との磁気センサ５１の出力変化に応じて、インク槽２３のインク残量の空を表す情報を表示部１２に表示させる電子制御ユニット５２とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、インク残量検出装置に関し、特に磁気センサを用いてインク残量を検出するインク残量検出装置に関する。

この種のインク残量検出装置として、例えば下記特許文献１に記載されているように、インクジェット記録装置の装着部に脱着可能とされ、貯留されたインクの消費に伴って同インクの液面が降下するインク槽を有するインクカートリッジと、インク槽内に収容され、第１磁石と一体的に設けられたフロート部を有し、浮力によりインク液面に浮き上がるフロート部材と、インク槽の底面と同一面となるように底部に埋設されてフロート部材の第１磁石と吸着可能な第２磁石と、この第２磁石と第１磁石とが吸着したときに増加する磁束を検出可能なホール素子とを備えたものが知られている。この特許文献１に記載されたインク残量検出装置においては、インク槽のインクがほぼ空になった場合に第１磁石と第２磁石とが吸着し合う。そして、この吸着状態での磁束の増加がホール素子により検出され、インク残量の空（インク切れ）を使用者に報知するようになっている。
特開２００３−６３０３０号公報

しかしながら、上記した従来のインク残量検出装置では、通常、フロート部材が第１磁石の自重によりインク液内に沈み込んでいる。このため、第１磁石と第２磁石との吸着によりインク残量の空が検出されたときは、インク槽に未だ多量のインクが残っており、インクが無駄になるという問題があった。

本発明の課題は、インク残量を検出し、しかもインク残量の空が検出された状態で、実際に残っているインクを低減させたインク残量検出装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために本発明に係るインク残量検出装置は、インクジェット記録装置の装着部に脱着可能とされ、貯留されたインクの消費に伴って同インクの液面が降下するインク槽の底部に窪み部が形成されたインクカートリッジと、前記インク槽内に収容され、前記インクの液面上に浮上するフロート部と、このフロート部から下向きに突出して前記窪み部に嵌合可能な磁石部とを一体的に有するフロート部材と、前記磁石部の磁気を検出する磁気センサと、前記磁石部が前記窪み部に嵌合する前と嵌合した後との前記磁気センサの出力変化に応じて、前記インク槽のインク残量が所定の下限値となったことを検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るインク残量検出装置においては、フロート部材の磁石部が窪み部に嵌合する前と嵌合した後の磁気センサの出力変化に応じて、インク槽のインク残量が所定の下限値となったことが検出される。このとき、磁石部が窪み部に嵌合、すなわち、磁石部が底部の上面から更に下向きに変位して底部の内側に収容されるようになる。したがって、インク残量が所定の下限値となったときに、フロート部材のフロート部を底部に極めて接近させることができるので、インク槽に極めて少量のインクしか残らなくなって、インクの無駄を防止することができる。

また、本発明の実施に際して、前記窪み部が形成された部材は、強磁性体で形成されていることも可能である。

フロート部材の磁石部が窪み部に嵌合する前と嵌合した後では、磁気センサが受ける磁束量の変化に応じて、磁気センサの出力値が変化するが、窪み部が形成された部材を強磁性体で形成することにより、磁石部が窪み部に嵌合した状態では、底部の外部に漏れ出る磁束量が減少するようになる。このため、磁石部が窪み部に嵌合する前と嵌合した後とで磁気センサの出力変化が明瞭になって、インク残量が所定の下限値となったことの検出精度を高めることができる。

また、本発明の実施に際して、前記窪み部の上面には、前記磁石部を挿通させる挿通孔部を有する非磁性体が設けられており、前記磁石部は、前記窪み部および前記挿通孔部の両部に嵌合する凸形状に形成されていることも可能である。この場合、例えば、前記磁石部は、永久磁石と、前記インクの比重に比して小さな比重の浮き部材とで構成されているとよい。これによれば、磁石部が、非磁性体により窪み部が形成された部材に吸い寄せられることが抑制されるので、インク槽にインクが未だ残っている状態での磁石部と、窪み部が形成された部材との吸着を防止することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るインク残量検出装置を備えた複合機１０の外観を示している。この複合機１０は、装着部１１に装着した複数種類の色別に設けられたインクカートリッジ２０（図２参照）のインクＩＫ（（図４参照）以下、単にインクと略称する）を選択的に吐出させることで記録用紙上に画像を記録するインクジェット方式の記録装置としての機能を備えている。

インクカートリッジ２０は、図２に示すように、複合機１０の装着部１１に脱着可能とされている。インクカートリッジ２０の内部は、図３に示すように、仕切り壁２１によって、第１インク槽２２と第２インク槽２３とに仕切られている。第１インク槽２２と第２インク槽２３とは、連通路２４を介して連通されていて、各インク槽２２，２３内にはほぼ同じ液面高さのインクが貯留されている。

第１インク槽２２は、大気連通路（図示省略）を介して大気に連通されるとともに、インク吐出口２５を介して記録ヘッド（図示省略）に連通されていて、記録ヘッドによってインクが消費されると、その消費されたインク量に応じて第２インク槽２３からインクが補充されるようになっている。

また、第１インク槽２２には、フォーム２６が収納されている。フォーム２６は、毛管現象を利用してその内部にインクを含浸可能な例えばスポンジ、繊維などの海綿状の多孔質体であり、非記録状態においてインク吐出口２５から記録ヘッドへのインクの漏出が防止されている。

第２インク槽２３には、フロート部材３０が収容されている。フロート部材３０は、浮力によりインクの液面上に浮き上がる自重に設定されていて、図４および図５に示すように、フロート部３１と磁石部３２とを一体的に備えている。

フロート部３１は、円柱状に形成され、内部が中空とされた樹脂製のものであり、インクカートリッジ２０の仕切り壁２１および側壁２７の内周面に沿って第２インク槽２３内を鉛直方向に移動可能とされている。

磁石部３２は、フロート部３１の下面から下向きに突出した凸形状に形成されていて、永久磁石３２ａと浮き部材３２ｂとで構成されている。永久磁石３２ａは、円錐台形状をなし、その上面にて浮き部材３２ｂの下面に固定されていて、例えばＮ極が側壁２７側となり、Ｓ極が仕切り壁２１側となるように配置されている。

浮き部材３２ｂは、円柱状をなし、その上面にてフロート部３１の下面に固定されていて、例えばインクの比重に比して小さな比重の樹脂で形成されている。フロート部材３０は、永久磁石３２ａと浮き部材３２ｂの境界が第２インク槽２３のインク液面とほぼ一致した状態となるようにインク液面上に浮き上がっており、インクの液面の低下に伴って降下する。

第２インク槽２３の底部４０は、凹状部材４１とスペーサ４２とで構成されている。凹状部材４１は、フロート部材３０の永久磁石３２ａと嵌合可能な円錐台形状の窪み部４１ａを有し、例えば鉄等の強磁性体で形成されている。凹状部材４１は、永久磁石３２ａと嵌合した状態で、磁束量が外部へ漏れ出すことを抑止するヨークとしての機能を果たす。

スペーサ４２は、フロート部材３０の永久磁石３２ａを挿通させる挿通孔部４２ａを有する円環状をなし、例えば樹脂等の非磁性体で形成されていて、凹状部材４１の上面に固定されている。スペーサ４２の上面は、第１インク槽２２の底部２８の上面とほぼ同一高さとなるように設定されている。

フロート部材３０の永久磁石３２ａがスペーサ４２の挿通孔部４２ａを通過した後、凹状部材４１の窪み部４１ａに嵌合した状態では、フロート部材３０の浮き部材３２ｂがスペーサ４２の挿通孔部４２ａに嵌合した状態となる。なお、この嵌合状態では、浮き部材３２ｂと挿通孔部４２ａとの間、およびフロート部３１とスペーサ４２との間に若干量の隙間が形成されるようになっており、永久磁石３２ａが窪み部４１ａに嵌合したときに窪み部４１ａ内のインクが隙間を通して底部４０から排出されるようになっている。

第２インク槽２３の側壁２７に対向して、磁気センサ５１を実装した基板が装着部１１に脱着可能に設けられている。磁気センサ５１は、例えばホール素子であり、永久磁石３２ａから受ける磁力線の量が多くなるにつれて高くなる電圧を電子制御ユニット５２に出力する。磁気センサ５１は、第２インク槽２３のインク残量が空に近い所定の設定量（ニアエンプティを表すインク量）よりも多い状態と少ない状態とで異なる電圧を出力するように配置されている。具体的には、磁気センサ５１は、インク残量がニアエンプティよりも多いとき、ほぼゼロの電圧を出力し、インク残量がニアエンプティよりも少なくなったときは、所定の大きな電圧Ｖ１を出力する。

電子制御ユニット５２（検出手段）は、磁気センサ５１の出力電圧に応じて、表示駆動部５３およびプリンタ駆動部５４を制御する。具体的には、電子制御ユニット５２は、磁気センサ５１の出力電圧が所定の大きな電圧Ｖ１以上となったとき、表示駆動部５３を制御して、第２インク槽２３のインクが空に近い状態（ニアエンプティ）である旨のメッセージ、および現在のインク残量を例えば絵柄、数値などで表示部１２に表示させる。また、電子制御ユニット５２は、磁気センサ５１の出力電圧が所定の小さな電圧Ｖ２以下となったとき、表示駆動部５３を制御して、第２インク槽２３のインクが空（エンプティ）である旨のメッセージ、例えば「INK EMPTY」と表示部１２に表示させる。また、電子制御ユニット５２は、磁気センサ５１の出力電圧が所定の小さな電圧Ｖ２以下となったとき、プリンタ駆動部５４を制御して、記録ヘッドに駆動電流が流れないようにする。

上記のように構成した本実施形態において、第２インク槽２３のインクが十分にある状態では、フロート部材３０が磁気センサ５１から離間した位置にあって、永久磁石３２ａの磁力線が磁気センサ５１により検出されないため、磁気センサ５１の出力電圧がほぼゼロとなっている（図６のＡ状態）。インク残量がニアエンプティに近づくにつれて、磁気センサ５１の受ける磁力線の量が多くなり（図７参照）、これに伴って磁気センサ５１の出力電圧が上昇する（図６のＢ状態）。

インク残量がニアエンプティとなったとき、磁気センサ５１の受ける磁力線の量が最大となって、磁気センサ５１の出力電圧がＶ１となる。（図６のＣ状態）。その結果、表示部１２に、第２インク槽２３のインクがニアエンプティである旨のメッセージ、および現在のインク残量が例えば絵柄、数値などで表示されるようになる。

インク残量が更に減少し、永久磁石３２ａがスペーサ４２の挿通孔部４２ａに挿しかかるにつれて、磁気センサ５１の出力電圧が低下する（図６のＤ状態）。そして、インク残量がほぼエンプティとなったとき、図８にて破線で示した永久磁石３２ａが凹状部材４１に吸い寄せられ、凹状部材４１の窪み部４１ａに嵌合する。

永久磁石３２ａが窪み部４１ａに嵌合した状態では、永久磁石３２ａと凹状部材４１とによって磁気回路が形成される。このため、凹状部材４１の外部に漏れ出る磁束量が減少するので、磁気センサ５１の受ける磁力線の量が最小となって、磁気センサ５１の出力電圧がＶ２となる（図６のＥ状態）。その結果、第２インク槽２３のインクがエンプティである旨のメッセージが表示部１２に表示されるとともに、記録ヘッドの駆動が停止されるようになる。

ところで、この実施形態においては、フロート部材３０の永久磁石３２ａがスペーサ４２の上面から更に下向きに変位して底部４０の内側に収容されるようになっている。したがって、永久磁石３２ａが窪み部４１ａに嵌合した状態、すなわち、磁気センサ５１の出力電圧が最小となりインク残量がエンプティであると判断されるときは、第２インク槽２３に極めて少量のインクしか残らなくなって、インクの無駄が防止される。

また、この実施形態では、磁気センサ５１が、インク残量がニアエンプティを表す所定の設定量よりも多い状態と少ない状態とで異なる電圧を出力するように配置されている。これにより、インク残量のエンプティを表す情報のみならず、インク残量のニアエンプティを表す情報が表示部１２に表示されるので、より広い範囲でのインク残量に関する情報を使用者に提供することができる。

また、この実施形態では、凹状部材４１が強磁性体で形成されている。このため、フロート部材３０の永久磁石３２ａが凹状部材４１の窪み部４１ａに嵌合した状態では、底部４０の外部に漏れ出る磁束量が減少するようになる。これにより、永久磁石３２ａが窪み部４１ａに嵌合する前と嵌合した後とで磁気センサ５１の出力変化が明瞭になって、インク残量のエンプティの検出精度を高めることができる。

また、この実施形態では、凹状部材４１の上面にて、非磁性体としてのスペーサ４２が設けられている。これにより、永久磁石３２ａが凹状部材４１に吸い寄せられることが抑制されるので、第２インク槽２３にインクが未だ残っている状態での永久磁石３２ａと凹状部材４１との吸着を防止することができる。

上記実施形態においては、永久磁石３２ａと浮き部材３２ｂの境界が第２インク槽２３のインク液面とほぼ一致した状態となるように、フロート部材３０を図５に示した構成として実施したが、フロート部材３０の構成はこれに限らず、例えば図９，図１０に示すように構成して実施してもよい。なお、図９，図１０において、図５に示したフロート部材３０と同一の部材には同一の符号を付してある。なお、その他の構成は上記実施形態と同じである。

図９の第１変形実施形態に係るフロート部材１３０では、永久磁石３２ａおよび浮き部材３２ｂが、それぞれ貫通孔３２ａ１，３２ｂ１を有するように円環状に形成されている。フロート部３１は、各貫通孔３２ａ１，３２ｂ１にて嵌合固定される中空軸状の突出部３１ａを一体に備えている。

図１０の第２変形実施形態に係るフロート部材２３０では、図５の浮き部材３２ｂが省略され、凸形状に形成されたフロート部３１の突出部３１ａが浮き部材３２ｂと同様の役割を果たしている。上記各変形第実施形態によっても、フロート部材１３０，２３０の永久磁石３２ａを極力インク液面の上方側に浮かせることが可能であり、上記実施形態と同様にして、インクの無駄を防止することができる。

また、フロート部材３０および底部４０の構成は上記実施形態に限らず、例えば図１１〜図１４に示すように構成して実施してもよい。なお、図１１〜図１４において、上記実施形態と同一の部材には同一の符号を付してある。

図１１および図１２の第３変形実施形態では、底部４０を構成するスペーサ４２が省略されている。これに対応して、フロート部材３３０の磁石部３２を構成する浮き部材３２ｂが省略されている。

図１３の第４変形実施形態では、第３変形実施形態に係るフロート部材３３０に代えて、フロート部材４３０が用いられている。このフロート部材４３０では、永久磁石３２ａが貫通孔３２ａ１を有する円環状に形成されている。フロート部３１は、貫通孔３２ａ１にて嵌合固定される中空軸状の突出部３１ａを一体に備えている。

図１４の第５変形実施形態では、第３変形実施形態に係るフロート部材３３０に代えて、フロート部材５３０が用いられている。このフロート部材５３０では、浮き部材３２ｂが永久磁石３２ａを挟持した状態で、両部材３２ａ，３２ｂが一体化されている。これによれば、底部４０からスペーサ４２が省略された場合においても、永久磁石３２ａが凹状部材４１に吸い寄せられることを効果的に抑制することができる。

上記実施形態および各変形実施形態においては、底部４０を構成する部材として、強磁性体である凹状部材４１を設けたが、凹状部材として非磁性のものを用いて実施することも可能である。

また、上記実施形態および各変形実施形態においては、底部２８と底部４０とを別々に構成し、底部４０が凹状部材を備えるように構成したが、底部２８と底部４０とを一体に構成し、その一体となった底部に窪み部が形成されるようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係るインク残量検出装置を備えた複合機の斜視図。 図１に示した複合機の装着部の斜視図。 図１に示した複合機におけるインク残量検出装置の模式図。 図１に示した複合機におけるインク残量検出装置の模式図。 図３に示したフロート部材の縦断面図。 インク残量と磁気センサの出力電圧との関係を示す説明図。 磁気センサが永久磁石の磁力線を受け始めた状態を表す説明図。 フロート部材の永久磁石が凹状部材の窪み部に嵌合した状態を表す説明図。 本発明の第１変形実施形態に係るフロート部材の縦断面図。 本発明の第２変形実施形態に係るフロート部材の縦断面図。 本発明の第３変形実施形態に係るフロート部材と凹状部材とを備えたインク残量検出装置の模式図。 図１１に示したフロート部材の縦断面図。 本発明の第４変形実施形態に係るフロート部材の縦断面図。 本発明の第５変形実施形態に係るフロート部材の縦断面図。

符号の説明

１０ 複合機（インクジェット記録装置）
１１ 装着部
１２ 表示部
ＩＫ インク
２０ インクカートリッジ
２１ 仕切り壁
２２ 第１インク槽
２３ 第２インク槽（インク槽）
３０，１３０，２３０，３３０，４３０，５３０ フロート部材
３１ フロート部
３２ 磁石部
３２ａ 永久磁石
３２ｂ 浮き部材
４０ 底部
４１ 凹状部材（強磁性体）
４１ａ 窪み部
４２ スペーサ（非磁性体）
４２ａ 挿通孔部
５１ 磁気センサ
５２ 電子制御ユニット（検出手段）
５３ 表示駆動部
５４ プリンタ駆動部

Claims (4)

1. インクジェット記録装置の装着部に脱着可能とされ、貯留されたインクの消費に伴って同インクの液面が降下するインク槽の底部に窪み部が形成されたインクカートリッジと、
   前記インク槽内に収容され、前記インクの液面上に浮上するフロート部と、このフロート部から下向きに突出して前記窪み部に嵌合可能な磁石部とを一体的に有するフロート部材と、
   前記磁石部の磁気を検出する磁気センサと、
   前記磁石部が前記窪み部に嵌合する前と嵌合した後との前記磁気センサの出力変化に応じて、前記インク槽のインク残量が所定の下限値となったことを検出する検出手段とを備えたことを特徴とするインク残量検出装置。
2. 前記窪み部が形成された部材は、強磁性体で形成されている請求項１に記載のインク残量検出装置。
3. 前記窪み部の上面には、前記磁石部を挿通させる挿通孔部を有する非磁性体が設けられており、前記磁石部は、前記窪み部および前記挿通孔部の両部に嵌合する凸形状に形成されている請求項１または２に記載のインク残量検出装置。
4. 前記磁石部は、永久磁石と、前記インクの比重に比して小さな比重の浮き部材とで構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のインク残量検出装置。

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