JP2012076297A - インクカートリッジ及び記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクカートリッジに収容されたインクの複数の残量を正確に検出できる構造を提供する。
【解決手段】第１接点４４及び第３接点４５が設けられたカートリッジ装着部４０を有する記録装置１０に装着可能なインクカートリッジ６０であって、インクを収容するインク室９０の液面と交差する方向に沿って配置されており、インク室９０に収容されたインクと熱的に接触して配置される少なくとも２つの熱伝導部材７８と、各熱伝導部材７８に対応して設けられており、外部からの入力に基づいて信号を出力する焦電部７１と、焦電部７１に対応して設けられており、第１接点４４に電気的に接続し、対応する焦電部７１からの信号を記録装置１０に伝達する第２接点７５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクカートリッジ、及び、インクカートリッジを装着可能なカートリッジ装着部が設けられた記録装置に関する。

一般に、用紙などの被記録媒体にインクを吐出することで画像を記録するインクジェット記録装置と称されるような記録装置が提供されている。この種の記録装置には、インクが収容されたインクカートリッジを装着可能なカートリッジ装着部が設けられたものがある。

インクジェット記録装置は、インクカートリッジから記録ヘッドに供給されたインクを記録ヘッドから用紙などの被記録媒体に吐出することで、当該被記録媒体に画像を記録する。よって、インクジェット記録装置は、インクカートリッジに収容されたインクがなくなると被記録媒体に画像を記録できなくなる。このような事態を回避するために、インクジェット記録装置は、インクカートリッジに収容されたインクの残量を検出する機構を備え、インクカートリッジは、インクの残量の検出に適した構造とされている。

例えば、特許文献１には、貯留するインクの量に基づいてシャッターが遮断するかどうかにより透過光の有無を検出する機構が記載されている。また、記録ヘッドからのインクの吐出回数からインクカートリッジに残留するインクの量を検出する機構も知られている。

特開２００５−１２５７３８号公報

しかしながら、上述したような残量検出の機構及び構造では、正確にインク量が検知できないため、インクカートリッジ内にある程度のインクが残っている状態で交換させる必要があった。つまり、インクカートリッジと記録ヘッドとの間の供給経路に気泡が入ることによるヘッドの破損などの不具合を防止する必要からインクカートリッジには、ある程度のインクを残しておく必要があった。

また、透明なインクタンクを有した構造のインクカートリッジを用いた場合、シャッターがインク有りの状態で配置される位置にインク滴が付着していると、当該インク滴により光が遮断されて誤検出してしまうおそれがある。

このように、上述した機構の何れであっても、インク残量を正確に検出することは困難であることから、複数の異なる量のインク残量を正確に検出することは更に困難である。

本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、インクカートリッジに収容されたインクの複数の残量を正確に検出できる構造を提供することにある。

本発明は、装置側接点が設けられたカートリッジ装着部を有する記録装置に装着可能なインクカートリッジである。上記インクカートリッジは、インクを収容するインク室の液面と交差する方向に沿って配置されており、上記インク室に収容されたインクと熱的に接触して配置される少なくとも２つの熱伝導部材と、各熱伝導部材に対応して設けられており、外部からの入力に基づいて信号を出力する焦電部と、上記焦電部に対応して設けられており、上記装置側接点に電気的に接続し、対応する焦電部からの信号を上記記録装置に伝達する第１接点と、を備える。

熱伝導部材とインクが接触している場合に、外部から熱が伝導されると、当該熱の多くは当該熱伝導部材を介してインクに伝導される。つまり、焦電部に伝導される熱量は少ない。これにより、当該焦電部の温度上昇は小さく抑えられる。

一方、インク室のインクの残量が所定量未満となることによって、当該熱伝導部材とインクとが接触しなくなると、当該熱伝導部材に熱が伝導されても、当該熱がインクに伝導されることはない。これにより、当該熱は、当該焦電部に伝導され、当該焦電部の温度は、熱伝導部材とインクが接触している場合に比べて、大きく上昇する。

ここで、焦電部は、伝熱による温度の変化が大きいと、所謂焦電効果によって、電流及び電圧の変化が大きい。つまり、焦電部からの信号の出力の変化が大きい。一方、焦電部の温度の変化が小さいと、電流及び電圧の変化が小さい。つまり、焦電部からの信号の出力の変化が小さい。

つまり、上述の構成の場合、当該熱伝導部材とインクとが接触している状態では、焦電部からの信号の出力の変化が小さく、当該熱伝導部材とインクとが接触していない状態では、焦電部からの信号の出力の変化が大きい。

以上より、熱伝導部材のインクとの接触の有無に基づく焦電部からの信号の出力の変化によって、インク室におけるインクの液面高さ、つまりインク室のインクの残量が正確に検出可能である。

また、上述の構成においては、熱伝導部材が少なくとも２つ設けられているため、インク室のインクの残量を複数検出することができる。具体的には、各熱伝導部材におけるインク室に対して露出した部分の上下方向の最下端の高さがお互いに異なるように、各熱伝導部材を配置すればよい。これにより、各熱伝導部材がインクと接触するか否かの境界の高さが、お互いに異なるようになるため、各熱伝導部材について検出可能な異なるインク残量が決まることとなる。

本発明は、装置側接点が設けられたカートリッジ装着部を有しており、このカートリッジ装着部にインクカートリッジが装着される記録装置である。上記記録装置に装着されたインクカートリッジは、インクを収容するインク室の液面と交差する方向に沿って配置されており、上記インク室に収容されたインクと熱的に接触して配置される少なくとも２つの熱伝導部材と、各熱伝導部材に対応して設けられており、外部からの入力に基づいて信号を出力する焦電部と、上記焦電部に対応して設けられており、上記装置側接点と電気的に接続する第１接点と、上記焦電部に対応して設けられる加熱部材と、を備え、上記インクカートリッジを装着した状態で、各加熱部材を起動し、上記装置側接点を介して各焦電部から入力される信号に基づいて、インク残量が所定量未満であることを判定する。

上述の構成の場合、記録装置は、各加熱部材を起動し、それに対して各焦電部から入力される信号に基づいて、インク残量が所定量未満であることを判定する。ここで、上述したように、インク室のインクの残量が所定量未満であるか否かは、各焦電部からの信号の出力の変化によって正確に検出可能である。よって、記録装置は、インク室のインクが所定量未満であるか否かを正確に判定することができる。

本発明によれば、各熱伝導部材とインクとが接触しているか否かによって各焦電部からの出力信号にはっきりとした違いが現れることを利用して、インクカートリッジに貯留されたインクの複数の残量を正確に検出することが可能である。

図１は、プリンタ部１６の模式的な断面図である。 図２は、インクカートリッジ６０の模式的な斜視図である。 図３は、センサチップ７０の模式的な斜視図である。 図４は、検出部５０の回路図である。 図５は、記録装置１０のブロック図である。 図６は、変形例１のセンサチップ７０の斜視図である。 図７は、変形例２のセンサチップ７０の斜視図である。 図８は、検出部５０の回路図である。

以下、適宜図面が参照されて本発明の実施形態が説明される。なお、以下に説明される実施形態は本発明が具体化された一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。

本実施形態では、図１に示されたインクジェット記録方式の記録装置１０と、この記録装置１０に着脱自在に装着されるインクカートリッジ６０と、が説明される。記録装置１０は、請求項に記載の記録装置に相当する。また、インクカートリッジ６０は、請求項に記載のインクカートリッジに相当する。

［記録装置１０の概略構成］
記録装置１０は、プリンタ筐体と、このプリンタ筐体の上面に載置されたスキャナ筐体と、このスキャナ筐体の上面に載置された原稿カバーとを備えた、いわゆる複合機である。プリンタ筐体には図１に示されたプリンタ部１６が収容されている。

［プリンタ部１６］
プリンタ部１６は、図１に示されたように、被記録媒体１４を搬送する搬送装置３０と、搬送される被記録媒体１４に画像を記録する記録ヘッド２０と、この記録ヘッド２０や搬送装置３０などを駆動させる不図示の駆動部と、インクカートリッジ６０が装着されるカートリッジ装着部４０と、不図示のパージ機構と、を備えている。駆動部は、複数個のモータ１９（図５参照）と、このモータ１９の駆動力を搬送装置３０やパージ機構などに伝達する不図示の駆動伝達機構と、を備えている。モータ１９は、制御部８１により動作されるモータ駆動回路８５（図５参照）により駆動される。

搬送装置３０は、給紙トレイ１５に載置された被記録媒体１４に当接した状態で上述の駆動部により回転されることで被記録媒体１４を搬送路３１に送り出す給送ローラ３２と、この給送ローラ３２により送り出された被記録媒体１４を搬送する搬送ローラ対３３及び排紙ローラ対３４と、この搬送ローラ対３３及び排紙ローラ対３４の間に配置されたプラテン３５と、を備えている。

搬送ローラ対３３は、上述の駆動部により回転される駆動ローラ３３Ａと、この駆動ローラ３３Ａに従動する従動ローラ３３Ｂと、を備えている。排紙ローラ対３４は、上述の駆動部により回転される駆動ローラ３４Ａと、この駆動ローラ３４Ａに従動する従動ローラ３４Ｂと、を備えている。被記録媒体１４は、搬送ローラ対３３と排紙ローラ対３４との少なくとも一方によりプラテン３５上を搬送される。

［記録ヘッド２０］
記録ヘッド２０は、後述されるインクカートリッジ６０から供給されたインクを貯留する複数個のサブタンク２１と、各サブタンク２１に貯留されたインクがそれぞれ供給される複数個のノズル２２と、各ノズル２２をそれぞれ変形させる複数個の圧電素子２３（図５参照）と、を備え、プラテン３５の上方に配置されている。

ノズル２２は、下方のプラテン３５に臨む不図示の吐出口を備え、圧電素子２３により変形されることで、プラテン３５上を搬送される被記録媒体１４に向かってインクを吐出する。圧電素子２３への給電は制御部８１により制御される。なお、圧電素子２３によるインクの吐出は一例であって、ノズル２２内のインクの一部を制御部８１により通電が制御されたヒータで加熱することでインクを突沸させてインクを吐出させる構成が採用されてもよい。

記録ヘッド２０は、不図示のキャリッジに保持されている。このキャリッジは、ガイドレールなどによって被記録媒体１４の搬送方向と記録装置１０の高さ方向とに直交する方向に沿って移動可能であって、上述の駆動部により当該方向に沿って移動される。記録ヘッド２０の移動と被記録媒体１４の搬送とにより、記録ヘッド２０は、被記録媒体１４のほぼ全面に画像を記録することができる。キャリッジ及び記録ヘッド２０の移動は制御部８１により制御される。制御部８１は、プラテン３５上において被記録媒体１４を断続的に移動させ、被記録媒体１４の移動の停止期間中に記録ヘッド２０にインクを吐出させて被記録媒体１４に画像を記録させる。制御部８１は、駆動部のモータ１９（図５参照）の駆動を制御して排紙ローラ対３４を回転させ、画像記録後の被記録媒体１４を排紙トレイ１７に排出する。

［カートリッジ装着部４０］
カートリッジ装着部４０は、図１に示されたように、開口４６を有する矩形箱状のケース４１に設けられている。このケース４１の内部空間は、内壁面から突出する３個の仕切板（不図示）により４つの空間に仕切られており、当該４つの空間にインクカートリッジ６０がそれぞれ装着される。つまり、ケース４１に４つのカートリッジ装着部４０が設けられている。カートリッジ装着部４０は、請求項に記載のカートリッジ装着部に相当する。各カートリッジ装着部４０には、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックのいずれかのインクがそれぞれ収容されたインクカートリッジ６０がそれぞれ装着される。

また、カートリッジ装着部４０は、インクチューブ４３と、インクカートリッジ６０が装着されると後述の第２接点７５（図３参照）と当接する一対の第１接点４４と、インクカートリッジ６０が装着された際に後述の第４接点７７（図３参照）と当接する一対の第３接点４５と、を備えている。第１接点４４及び第３接点４５は、請求項に記載の装置側接点に相当する。

［インクカートリッジ６０］
インクカートリッジ６０は、図２に示されたように、インクを収容するインク室９０が内部に設けられ、幅方向７に細く、高さ方向９と奥行き方向８が幅方向７よりも大きい扁平形状のカートリッジ筐体６１と、インクの色と残量とを制御回路８０に検出させる少なくとも２つ（後述するように本実施形態では３つ）のセンサチップ７０と、を備えている。

［カートリッジ筐体６１］
カートリッジ筐体６１は、上壁６１Ｃ、下壁６１Ｄ、後壁６１Ａ、前壁６１Ｂ、右側壁６１Ｅ及び左側壁６１Ｆで構成されている。インクカートリッジ６０がカートリッジ装着部４０へ装着されるときに装着向きの先端側（換言すると記録装置１０の奥側）となる壁が前壁６１Ｂであり、後端（換言すると記録装置１０の手前側）側となる本体３１の壁が後壁６１Ａ（図１参照）である。前壁６１Ｂと後壁６１Ａとは、奥行き方向８において所定距離を介して対向している。前壁６１Ｂ及び後壁６１Ａは、奥行き方向８に延びる一対の側壁６１Ｅ，６１Ｆと、側壁６１Ｅ，６１Ｆ、前壁６１Ｂ及び後壁６１Ａを接続し、かつ前壁６１Ｂの上端から後壁６１Ａの上端に向けて延びる上壁６１Ｃ、及び前壁６１Ｂの下端から後壁６１Ａの下端に向けて延びる下壁６１Ｄ、の４つの壁によりそれぞれ区画されている。なお、インクカートリッジ６０の記録装置１０への装着向きは奥行き方向８と平行であり、幅方向７が水平方向に相当し、高さ方向９が重力方向に相当する。

インク室９０は、上壁６１Ｃ、下壁６１Ｄ、後壁６１Ａ、前壁６１Ｂ、右側壁６１Ｅ及び左側壁６１Ｆで囲まれる空間である。上述のインク室９０は請求項に記載のインク室に相当する。

カートリッジ筐体６１は、例えば、フレームとフレームに貼り付けられたフィルムとで形成される。カートリッジ筐体６１がカートリッジ装着部４０に装着されると、上述のインクチューブ４３が後壁６１Ｂに設けられた開口６５と接続し、インクチューブ４３を介してインクがサブタンク２１に流入する。開口６５は、カートリッジ筐体６１の前壁６１Ｂのうちの装着向き側の面において、下壁６１Ｄに近接する側に設けられている。

カートリッジ筐体６１の前壁６１Ｂには、少なくとも２つ（後述するように本実施形態では３つ）のセンサ基板７４（図３参照）の各々を保持する一対の鉤爪６３と一対の係止爪６４とが複数組（後述するように本実施形態では３組）設けられている。一対の鉤爪６３は、インクカートリッジ６０の幅方向７において間隔をあけて配置されている。一対の係止爪６４は、幅方向７において互いに離間すると共に、高さ方向９において鉤爪６３から離間する位置にそれぞれ配置されている。鉤爪６３の爪部６３Ａは、当該鉤爪６３と対向する位置に配置される係止爪６４に向かって突出して形成されている。また、係止爪６４の爪部６４Ａは、当該係止爪６４と対向する位置に配置される鉤爪６３に向かって突出して形成されている。係止爪６４は、可撓性の合成樹脂材料で形成されている。センサ基板７４をカートリッジ筐体６１に固定する場合に、係止爪６４が撓むことにより、係止爪６４と鉤爪６３とで囲まれた空間にセンサ基板７４が嵌め込められる。なお、各センサ基板７４は、溶着によりカートリッジ筐体６１に固定されてもよいし、接着剤などを用いてカートリッジ筐体６１に固定されてもよい。

本実施形態において、一対の鉤爪６３と一対の鉤爪６４の各組は、後壁６１Ｂにおいて、高さ方向９に異なる高さに配置されている。例えば、本実施形態においては、３組の一対の鉤爪６３と一対の鉤爪６４のうちの第１組は、後壁６１Ｂにおける上壁６１Ｃの近傍に配置され、第１組と異なる第２組は、後壁６１Ｂに設けられた開口６５の上側近傍、つまり後壁６１Ｂにおける下壁６１Ｄの近傍に配置され、第１組及び第２組と異なる第３組は、第１組と第２組の間に配置されている。

［センサチップ７０］
図２に示されたように、３つのセンサチップ７０の各々は、センサ基板７４と熱伝導部材７８とを備える。各センサ基板７４には、焦電部７１、抵抗７６、第２接点７５、第４接点７７、回路パターンＰ１、Ｐ２が設けられている。各熱伝導部材７８は、センサ基板７４とインク室９０に収容されたインクとの間に熱伝導経路を形成している。つまり、インクカートリッジ６０は、３つのセンサ基板７４と、各センサ基板７４に対応して設けられた少なくとも２つ（センサ基板７４と同数）の熱伝導部材７８、焦電部７１、抵抗７６、第２接点７５及び第４接点７７とを備えている。本実施形態においては、インクカートリッジ６０は３個のセンサを備えているが、インクカートリッジ６０に備えられるセンサは３個に限らず、２個でもよいし、４個以上でもよい。

［センサ基板７４］
図２及び図３に示されたように、各センサ基板７４は、矩形板状に形成され、カートリッジ筐体６１の後壁６１Ｂに、焦電部７１と対向する面を当接させ、且つ、当該一面の長手方向９２が奥行き方向８（図２参照）に一致するように、一対の鉤爪６３及び一対の係止爪６４の間に嵌め込まれ、一対の鉤爪６３及び一対の係止爪６４により保持される。一組の鉤爪６３，６４は、一枚のセンサ基板７４を保持する。これにより、各センサ基板７４は、後壁６１Ｂにおいて、上下方向７に異なる高さに配置される。本実施形態では、最も上側のセンサ基板７４が、後壁６１Ｂにおける上壁６１Ｃの近傍に配置され、最も下側のセンサ基板７４が、後壁６１Ｂにおける下壁６１Ｄの近傍に配置され、３つのセンサ基板７４のうち２番目に上側のセンサ基板７４が、後壁６１Ｂにおける上壁６１Ｃと下壁Ｄの略中間に配置されている。

以下、センサ基板７４の厚み方向９１において互いに対向する両面のうち、カートリッジ筐体６１に当接する方の面を裏面、裏面の反対側の面を表面として説明がされる。

［抵抗７６］
抵抗７６は、センサ基板７４の表面におけるほぼ中央部に実装される。抵抗７６は、センサ基板７４への熱伝導を良くするために、例えば、面実装タイプの抵抗が用いられる。抵抗７６の両端は、センサ基板７４の回路パターンであるパターンＰ２により一対の第４接点７７と接続されている。抵抗７６は、請求項に記載の加熱部材に相当する。本実施形態では抵抗７６が加熱部材として用いられたが、抵抗７６の他、通電されることにより熱を生じるものや、赤外線発光ダイオードなどを加熱部材として用いることができる。

［焦電部７１］
図３に示されたように、各焦電部７１は、焦電体７２と、この焦電体７２の表面に形成される薄膜電極７３とからなり、三層構造としている。各焦電部７１は、所定の静電容量を有している。焦電部７１は請求項に記載の焦電部に相当する。センサ基板７４及び熱伝導部材７８は、請求項に記載の熱伝導部材に相当し、カートリッジ筐体６１に収容されたインクと焦電部７１との間に熱伝導経路を形成する。

各焦電部７１の一対の電極７３は、センサ基板７４の回路パターンである第１パターンＰ１により一対の第２接点７５と接続されている。第２接点７５は、請求項に記載の第１接点に相当する。

焦電体７２は、チタン酸ジルコン酸鉛などで長方形の膜状に形成されおり、焦電効果を有している。なお、焦電体７２には、チタン酸ジルコン酸鉛の他、種々の焦電体を用いることができる。

図３に示されたように、一対の電極７３は、それぞれ長方形の膜状に形成され、焦電体７２の表裏両面にそれぞれ蒸着されている。焦電部７１は、センサ基板７４の表面の長手方向９２の一端部である係止爪６４により保持された側に配置される。焦電体７２の表面の電極７３は、センサ基板７４に設けられた第１パターンＰ１に当接するように実装されている。なお、第１パターンＰ１を電極７３に兼用した構成を採用することもできる。一対の電極７３のうちのいずれか一方の電極７３は、図４の回路図に示されたように、仮想接地されている。

焦電部７１の静電容量は、焦電体７２の誘電率、一対の電極７３間の距離（焦電体７２の厚み寸法）、または厚み方向から見た場合における電極７３の面積などにより決まる。すなわち、焦電体７２の厚みや、電極７３の上記面積を変えることにより、焦電部７１の静電容量を変えることができる。焦電部７１の静電容量は、インクカートリッジ６０に貯留される色や色材等の種別等に応じて、それぞれ異なる値に設定され、固有値を有する。

これに対して、本実施形態においては、同一のインクカートリッジ６０に設けられた３つの焦電部７１の静電容量は、それぞれ同一の値に設定される。同一のインクカートリッジ６０は、色についての種別などが同一だからである。

制御部８１は、焦電部７１の静電容量を検出部５０（図４参照）により検出することにより、インクカートリッジ６０の種別を判定する。焦電部７１の静電容量は、請求項に記載の個体情報に相当する。

［第２接点７５］
図３に示されたように、第２接点７５は、センサ基板７４における焦電部７１が実装された一端部とは反対側の端部の表面に、短手方向９３に並び且つ鉤爪６３（図３参照）を避ける位置にそれぞれ設けられている。すなわち、第２接点７５は、カートリッジ筐体６１の後壁６１Ｂ側に露出している。各第２接点７５は、センサ基板７４の第１パターンＰ１により焦電部７１の一対の電極７３の一方にそれぞれ接続されている。第１パターンＰ１は、センサ基板７４の表面の長手方向９３の一辺に一部が沿うように設けられている。第２接点７５は、インクカートリッジ６０をカートリッジ装着部４０に装着した際に、カートリッジ装着部４０に設けられた上述の第１接点４４に当接する。

［第４接点７７］
図３に示されたように、第４接点７７は、短手方向９３に並ぶ一対の第２接点７５の間において、上記短手方向９３に並び且つ鉤爪６３を避ける位置に配置されている。すなわち、第４接点７７は、カートリッジ筐体６１の後壁６１Ｂ側に設けられている。各第４接点７７は、センサ基板７４の第２パターンＰ２により抵抗７６の両端の一方にそれぞれ接続されている。第２パターンＰ２は、第１パターンＰ１に一部が沿うように設けられている。第４接点７７は、インクカートリッジ６０をカートリッジ装着部４０に装着した際に、カートリッジ装着部４０に設けられた上述の第２接点４５に当接する。

［熱伝導部材７８］
図１及び図２に示されたように、熱伝導部材７８は、複数のセンサ基板７４の各々に対応して設けられている。つまり、一枚のセンサ基板７４に一つの熱伝導部材７８が取り付けられている。各熱伝導部材７８は、熱伝導率の高い材質、例えばアルミニウムや銅などで構成されている。各熱伝導部材７８は、カートリッジ筐体６１の外壁を貫通する棒状乃至板状（膜状）に形成されている。熱伝導部材７８の一端部は、対応するセンサ基板７４の抵抗７６と焦電体７２の間に当接又は近接し、カートリッジ筐体６１内のインク室に収容される。また、各熱伝導部材７８は、インクカートリッジ６０の上記装着姿勢において、水平方向に延びるように配置されている。また、各熱伝導部材７８は、インク室９０内において屈曲して、下方に延びるように配置されている。つまり、各熱伝導部材７８は、インク室９０に収容されたインクの液面と交差する方向に沿って配置されている。なお、各熱伝導部材７８の形状は、インク室９０に収容されたインクの液面と交差する方向に沿って配置されるのであれば、図２に示された形状に限らない。例えば、各熱伝導部材７８は、インク室９０内において、斜め下に延びて配置されてもよい。

上述したように、本実施形態において、各センサ基板７４は、後壁６１Ｂにおいて、高さ方向９に異なる高さに配置される。よって、各センサ基板７４に設けられている各熱伝導部材７８は、高さ方向９に異なる高さに配置される。これにより、本実施形態において、各熱伝導部材７８は、インク室９０内における高さ方向９の最下端の高さがお互いに異なるものとなる。なお、本実施形態においては、各熱伝導部材７８のインク室９０内における高さ方向９の最下端の高さは、お互いに異なるが、同一であってもよい。例えば、高い位置に配置されている熱伝導部材７８の下方へ延びる長さが、低い位置に配置されている熱伝導部材７８の下方へ延びる長さよりも長く構成されることにより、双方の熱伝導部材７８のインク室９０内における高さ方向９の最下端の高さを同一とすることができる。

各熱伝導部材７８は、対応するセンサ基板７４に実装された抵抗７６から当該センサ基板７４に伝達された熱を、カートリッジ筐体６１に収容されたインクに伝達する。これにより、抵抗７６からの熱をセンサ基板７４を介してインクに逃がすことになり、焦電部７１に伝達される熱を抑制する。したがって、熱伝導部材７８がインクに触れている場合は、抵抗７６に通電を行ってもセンサ基板７４を介して焦電部７１に伝わる熱量よりも熱伝導部材７８に伝わる熱量が多くなるため、焦電体７２の温度はあまり変化しない。一方、熱伝導部材７８がインクに触れていない場合は、抵抗７６に通電を行うと、センサ基板７４を介して焦電部７１に熱が多く伝わるため、焦電体７２の温度が大きく変化し、焦電体７２の焦電効果により焦電部７１の一対の電極７３間に電位差が生じる。この電位差が出力電圧として出力される。なお、熱伝導部材７８としては、アルミ箔などの熱伝導率の高い部材が用いられる。

制御部８１は、後述されるように、検出部５０（図４参照）で上記出力を検出し、インク残量が所定量未満であるか否かを判定する。すなわち、インクカートリッジ６０は、記録装置１０にインク残量を判定させることができる。上述の装着姿勢における熱伝導部材７８の高さ位置は、例えば、装着姿勢におけるカートリッジ筐体６１の下部（下壁６１Ｄの近傍）、上部（上壁６１Ｃの近傍）及び両者の中間に設定される。この場合、記録装置１０は、各センサチップ７０が設けられている位置にインクがなくなったことを正確に検知することができる。そして、本実施形態の場合、記録装置１０は、インク残量が満量に近いこと、インク残量が約半分になったこと、及びインク残量がゼロに近くになったこと状態を検知することができる。

［検出部５０］
図４に示されたように、検出部５０は、焦電部７１の静電容量を検出するための第１検出回路５１と、焦電効果により焦電部７１に生じる出力を検出するための第２検出回路５２と、第１検出回路５１と第２検出回路５２との一方を切り換えて焦電部７１に接続させるスイッチ５３と、センサチップ７０毎に設けられた焦電部７１（本実施形態では３つ）の各々とスイッチ５３との接続の有無を切り換えるスイッチ５４〜５６と、を備えている。なお、スイッチ５３には、電磁式のスイッチや半導体スイッチなど制御部８１からの信号により動作可能なものが用いられる。検出部５０は、記録装置１０に設けられている。インクカートリッジ６０が記録装置１０に装着されると、図４に示されたように、各焦電部７１とスイッチ５４〜５６とが第２接点７５及び第１接点４４を介して接続される。

［第１検出回路５１］
第１検出回路５１は、焦電部７１に並列接続される抵抗Ｒ１と、仮想接地されていない方の電極７３に接続された出力端Ｖ１ＯＵＴと、を備え、焦電部７１と共にＲＣ共振回路を形成している。第１検出回路５１は、後述の第１駆動回路８２（図６参照）により駆動されることで共振し、出力端Ｖ１ＯＵＴから共振電圧を出力する。

［第２検出回路５２］
第２検出回路５２は、直流電源Ｅ、抵抗Ｒ２，３及び電界効果トランジスタＦＥＴからなる増幅回路と、出力端Ｖ２ＯＵＴと、を備え、焦電部７１の一対の電極７３間の電圧、つまり上述の出力電圧を増幅して出力する。

抵抗７６から伝達された熱により焦電部７１に生じる出力電圧は、上述のＲＣ共振回路の共振電圧よりもはるかに小さく、本実施形態では、上述の出力電圧を増幅回路により増幅して検出している。

［制御回路８０］
制御回路８０は、図５に示されたように、制御部８１と、上述の駆動部のモータ１９を駆動させるモータ駆動回路８５と、圧電素子２３を駆動させる圧電素子駆動回路８６と、第１検知回路５１に共振を発生させる第１駆動回路８２と、各抵抗７６への通電を行う複数の第２駆動回路８３と、を備えている。各駆動回路は制御部８１により制御される。制御回路８０は、記録装置１０に設けられている。

［制御部８１］
制御部８１は、記録装置１０の全体動作を制御するものである。制御部８１は、図示しないＣＰＵ及びＡＳＩＣと、記憶部８４とを主とするマイクロコンピュータとして構成されている。記憶部８４は、インクカートリッジ６０の種別を判断するための第１判定テーブルの各所定値と、インク残量を判断するための第２判定テーブルの各所定値と、を記憶している。

［制御部８１による記録装置１０の動作制御］
制御部８１による記録装置１０の動作制御が図５のブロック図を参照して説明される。なお、以下の説明では、３つの焦電部７１のうち、最も上側に配置されたセンサ基板７４に設けられた焦電部７１を焦電部７１Ａと記し、２番目に高い位置に配置されたセンサ基板７４に設けられた焦電部７１を焦電部７１Ｂと記し、最も下側に配置されたセンサ基板７４に設けられた焦電部７１を焦電部７１Ｃと記す。

インクカートリッジ６０の交換時、つまり古いインクカートリッジ６０が取り出されて、代わりに新しいインクカートリッジ６０がカートリッジ装着部４０に装着された状態において、制御部８１は、スイッチ５４〜５６のうちのいずれか１つをオンとし、他の２つをオフとして、１つの焦電部７１とスイッチ５３とを接続する。上述したように、３つの焦電部７１（７１Ａ〜７１Ｃ）の静電容量は同一の値に設定されているため、スイッチ５３と接続される焦電部７１は、３つのうちのいずれであってもよい。また、制御部８１は、スイッチ５３（図４参照）を動作させて焦電部７１と第１検出回路５１とを接続する。

その後、制御部８１は、第１駆動回路８２を制御して上述のＲＣ共振回路に共振を生じさせ、出力端Ｖ１ＯＵＴから共振電圧を検出する。制御部８１は、検出した共振電圧の時間変化や共振周波数から焦電部７１の静電容量を算出する。制御部８１は、算出した静電容量と第１判定テーブルの各所定値とを比較することでインクカートリッジ６０の種別が一致しているかを判定し、不一致の場合は、カートリッジ装着部４０に装着されたインクカートリッジ６０の誤装着と制御部８１が判断し、エラー表示などを行う。制御部８１は、誤装着と判断しなかった場合、つまり一致の場合は、上述のキャリッジの位置設定やパージ処理など、被記録媒体１４に画像記録を行うための初期動作を実行させる。なお、共振電圧が検出できなかった場合は、カートリッジ装着部４０にインクカートリッジ６０が装着されていないものと判断し、エラー表示などを行う。

次に、新しいインクカートリッジ６０がカートリッジ装着部４０に装着された状態で、不図示の入力ボタンやパソコンなどの外部機器により被記録媒体１４への画像記録が指示された場合、制御部８１は、３つのセンサチップ７０に対して、上側に配置されたセンサチップ７０から順番に通電を実行する。

以下に詳述する。まず、制御部８１は、スイッチ５３をオンとすると共に、スイッチ５４〜５６のうちスイッチ５４のみをオンとして、焦電部７１Ａと第２検出回路５２とを接続する。そして、制御部８１は、第２駆動回路８３を制御して、焦電部７１Ａと同一のセンサ基板７４に実装された抵抗７６に通電を行う。その後、制御部８１は、第２検出回路５２の出力端Ｖ２ＯＵＴにおける電圧又は電圧の変化率を検出し、検出した電圧又は電圧の変化率と第２判定テーブルの各所定値（以下、所定の閾値と記す。）とを比較する。検出電圧が所定の閾値より低い場合、制御部８１は、インクの水位が３つの熱伝導部材７８のうち最も上側に配置された熱伝導部材７８（焦電部７１Ａと同一のセンサチップ７０に設けられた熱伝導部材７８）よりも上方であると判断する。一方、検出電圧が所定の閾値より高い場合、制御部８１は、インクの水位が最も上側に配置された熱伝導部材７８よりも下方であると判断する。

インクの水位が最も上側に配置された熱伝導部材７８よりも下方であると判断した場合、制御部８１は、スイッチ５３をオンとすると共に、スイッチ５４〜５６のうちスイッチ５５のみをオンとして、焦電部７１Ｂと第２検出回路５２とを接続する。そして、制御部８１は、焦電部７１Ａの場合と同様にして、インクの水位が３つの熱伝導部材７８のうち２番目に高い位置に配置された熱伝導部材７８（焦電部７１Ｂと同一のセンサチップ７０に設けられた熱伝導部材７８）よりも上か下かを判断する。

インクの水位が２番目に高い位置に配置された熱伝導部材７８よりも下方であると判断した場合、制御部８１は、スイッチ５３をオンとすると共に、スイッチ５４〜５６のうちスイッチ５６のみをオンとして、焦電部７１Ｃと第２検出回路５２とを接続する。そして、制御部８１は、焦電部７１Ａ、７１Ｂの場合と同様にして、インクの水位が３つの熱伝導部材７８のうち最も下側に配置された熱伝導部材７８（焦電部７１Ｃと同一のセンサチップ７０に設けられた熱伝導部材７８）よりも上か下かを判断する。

以上より、制御部８１は、インクの水位が３つの熱伝導部材７８の各々よりも上であるか否かを判断することができる。

例えば、制御部８１は、焦電部７１Ａ〜７１Ｃのいずれに通電した場合も、インクの水位が熱伝導部材７８よりも下方であると判断した場合、つまりインクの水位が最も下側に配置された熱伝導部材７８よりも下方であると判断した場合、インクの交換時期が近いことをユーザに知らせる表示などを行う。そして、インク残量が所定量未満であると判断した時点から周知技術のドットカウントを開始し、インク残量がゼロになったと判断したときに、表示などによりインクカートリッジ６０の交換時期をユーザに知らせてもよい。

また、別の例として、図１に示された状態においては、制御部８１は、以下のような制御を実行する。つまり、図１に示された状態においては、インクの水位が、３つの熱伝導部材７８のうち最も高い位置に配置された熱伝導部材７８よりも下方であるが、他の２つの熱伝導部材７８よりも上方である。よって、制御部８１は、焦電部７１Ａに通電した場合に、インクの水位が熱伝導部材７８よりも下方であると判断するが、焦電部７１Ｂに通電した場合に、インクの水位が熱伝導部材７８よりも上方であると判断する。そして、制御部８１は、上記結果に基づいて、インクの残量が満量ではないが半分よりも多いことをユーザに知らせる表示などを行う。

なお、上記においては、制御部８１は、３つのセンサチップ７０に対して、上側に配置されたセンサチップ７０から順番に通電する制御を行う場合について説明したが、３つの熱伝導部材７８に対してインクの水位の上下を判断できるのであれば、上記したような制御に限らない。例えば、制御部８１は、３つのセンサチップ７０に対して、同時に通電してもよい。この場合、検出部５０は、図８に示されたような回路を、３つ備えている。つまり、検出部５０は、各焦電部７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃについて設けられている。そして、制御部８１は、３つの検出部５０に同時に通電することによって、インクの水位が３つの熱伝導部材７８の各々よりも上か下かについて同時に判断する。

［本実施形態の効果］
本実施形態のインクカートリッジ６０では、熱伝導部材７８とインクが接触している場合に、外部から熱が伝導されると、当該熱の多くは当該熱伝導部材７８を介してインクに伝導される。つまり、焦電部７１に伝導される熱量は少ない。これにより、当該焦電部７１の温度上昇は小さく抑えられる。

一方、インク室９０のインクの残量が所定量未満となることによって、当該熱伝導部材７８とインクとが接触しなくなると、当該熱伝導部材７８に熱が伝導されても、当該熱がインクに伝導されることはない。これにより、当該熱は、当該焦電部７１に伝導され、当該焦電部７１の温度は、熱伝導部材とインクが接触している場合に比べて、大きく上昇する。

ここで、焦電部７１は、伝熱による温度の変化が大きいと、所謂焦電効果によって、電流及び電圧の変化が大きい。つまり、焦電部７１からの信号の出力の変化が大きい。一方、焦電部７１の温度の変化が小さいと、電流及び電圧の変化が小さい。つまり、焦電部７１からの信号の出力の変化が小さい。

つまり、上述の実施形態の場合、当該熱伝導部材７８とインクとが接触している状態では、焦電部７１からの信号の出力の変化が小さく、当該熱伝導部材７８とインクとが接触していない状態では、焦電部７１からの信号の出力の変化が大きい。

以上より、熱伝導部材７８のインクとの接触の有無に基づく焦電部７１からの信号の出力の変化によって、インク室９０におけるインクの液面高さ、つまりインク室９０のインクの残量が正確に検出可能である。

また、上述の実施形態においては、熱伝導部材７８が３つ設けられており、各熱伝導部材７８のインク室９０内における高さ方向９の最下端の高さがお互いに異なる。換言すると、各熱伝導部材７８がインクと接触するか否かの境界の高さが、お互いに異なる。これにより、各熱伝導部材７８について検出可能な異なるインク残量が決まることとなる。よって、上述の実施形態においては、インク室９０のインクの残量を複数（例えば、インク残量が満量の半分及びゼロ）検出することができる。

以上より、本実施形態によれば、各熱伝導部材７８とインクとが接触しているか否かによって各焦電部７１からの出力信号にはっきりとした違いが現れることを利用して、インクカートリッジ６０に貯留されたインクの複数の残量を正確に検出することが可能である。

また、本実施形態のインクカートリッジ６０は、抵抗７６を備えているため、当該抵抗７６の通電によって容易に熱を熱伝導部材７８に伝導させることができる。

また、本実施形態の記録装置１０は、各抵抗７６に通電を行うことによって抵抗７６を加熱させ、それに対して各焦電部７１から入力される信号に基づいて、インク残量が所定量未満であることを判定する。ここで、上述したように、インク室９０のインクの残量が所定量未満であるか否かは、各焦電部７１からの信号の出力の変化によって正確に検出可能である。よって、記録装置１０は、インク室９０のインクが所定量未満であるか否かを正確に判定することができる。

また、本実施形態の記録装置１０は、検出部５０及び制御部８１を備えることにより、インクがインク室９０に所定量以上残っているか否かだけではなく、インクカートリッジ６０の種別も判定することができる。つまり、インクカートリッジの誤装着を検知して、ユーザにインクカートリッジ６０の交換を促すことができる。

［変形例１］
上述では、各センサ基板７４に抵抗７６が実装された構成が説明されたが、本変形例では、抵抗７６が記録装置１０のカートリッジ装着部４０に設けられた構成が説明される。

図６に示されたように、各センサ基板７４は、抵抗７６が実装される代わりに、カートリッジ装着部４０に設けられた不図示の抵抗が当接する受熱領域７９を中央部に備える。なお、上述の抵抗が受熱領域７９に直接当接する構成の代わりに、当該抵抗から熱が伝達された部材が受熱領域７９に当接する構成が採用されてもよい。

本変形例では、各センサ基板７４に抵抗７６及び第４接点７７（図３参照）を設けないから、センサチップ７０の構成が上述の実施形態よりも簡単になり、その結果、インクカートリッジ６０の構成をより簡単にすることができる。

［変形例２］
上述では、熱伝導部材７８がインクと接触しているときは抵抗７６（図３参照）からの熱をインクに伝え、熱伝導部材７８がインクと接触していないときは抵抗７６からの熱を焦電部７１に伝える構成が説明されたが、本変形例では、図７に示されたように、センサチップ７０が、抵抗７６の代わりに、各センサ基板７４に赤外線を照射する赤外線発光ダイオード９４を、センサ基板７４毎に備えた構成が説明される。赤外線発光ダイオード９４は、請求項に記載の加熱部材に相当する。制御回路８０は、複数の第２駆動回路８３（図５参照）の代わりに、不図示のダイオード駆動回路を複数備えている。各ダイオード駆動回路は、例えば、定電圧回路又は定電流回路である。

制御部８１は、インク残量の判定を行う場合は、各ダイオード駆動回路を制御して各赤外線発光ダイオード９４を駆動し、各センサ基板７４を加熱する。熱伝導部材７８がインクに接触している場合は、当該熱伝導部材７８に対応する焦電部７１はあまり温度が変化せず、当該焦電部７１にはほとんど出力電圧が生じない。熱伝導部材７８がインクに接触していない場合は、当該熱伝導部材７８に対応する焦電部７１に熱が伝わり、当該焦電部７１の一対の電極７３間に電位差が生じる。したがって、インク残量の違いにより各焦電部７１の出力電圧に差が生じる。制御部８１は、各第１検出回路５２により各焦電部７１の出力電圧を検出し、インク残量の判定を行う。なお、インクカートリッジ６０の種別の判定は、上述と同様にして行われる。

［変形例３］
本変形例では、焦電部７１と赤外線発光ダイオード９４とでフォトインタラプタを構成し、当該フォトインタラプタが高さ方向９に異なる位置に複数設けられた例が説明される。焦電部７１と赤外線発光ダイオード９４とは、インク残量が所定量（所定量は各フォトインタラプタにより異なる量である。）以上である場合にインクが流入する部分を挟むように配置される。インク残量が所定量以上である場合は、赤外線発光ダイオード９４が照射した赤外線の多くはインクに吸収又はインクにより減衰され、焦電部７１にはほとんど赤外線が入射せず、焦電部７１には出力が生じない。インク残量が所定量未満である場合は、赤外線発光ダイオード９４が照射した赤外線はインクに吸収又はインクにより反射されず、焦電部７１に赤外線が入射し、焦電部７１に出力が生じる。なお、カートリッジ筐体６１の上記壁は、例えば、光透過性を有する樹脂やフィルムにより形成される。

制御部８１は、ダイオード駆動回路を制御して赤外線発光ダイオード９４を駆動した後、第２検出回路５２で焦電部７１の出力電圧又は出力電圧の変化率を検出し、インク残量が所定量未満であるか否かを判定する。

［変形例４］
上述の構成では、熱伝導部材７８は、センサ基板７４とインク室９０に収容されたインクとの間に熱伝導経路を形成しており、抵抗７６及び焦電部７１は、センサ基板７４の表面において異なる位置に実装されていた。つまり、通電によって抵抗７６に生じた熱は、センサ基板７４及び熱伝導部材７８を介してインク室９０に収容されたインクに伝導され、センサ基板７４を介して焦電部７１に伝導されていた。しかし、抵抗７６に生じた熱が、インク室９０に収容されたインクと焦電部７１との双方に伝導可能であるならば、上述の構成に限らない。

例えば、抵抗７６と熱伝導部材７８が直接接合されていてもよい。この場合、通電によって抵抗７６に生じた熱は、熱伝導部材７８を介してインク室９０に収容されたインクに伝導され、熱伝導部材７８及びセンサ基板７４を介して焦電部７１に伝導される。

また別の例として、抵抗７６と焦電部７１が直接接合されていてもよい。この場合、通電によって抵抗７６に生じた熱は、焦電部７１、センサ基板７４及び熱伝導部材７８を介してインク室９０に収容されたインクに伝導される。センサ基板７４、熱伝導部材７８及びインクに伝導されなかった熱は、焦電部７１にそのまま残る。

［変形例５］
変形例２において、赤外線発光ダイオード９４は、センサ基板７４における焦電部７１と異なる位置に実装されており、赤外線発光ダイオード９４は、センサ基板７４に赤外線を照射していた。しかし、赤外線発光ダイオード９４は、赤外線を焦電部７１及び熱伝導部材７８に直接照射可能な位置に配置されてもよい。

例えば、赤外線発光ダイオード９４が熱伝導部材７８に赤外線を直接照射可能な位置に配置された場合、赤外線照射によって熱伝導部材７８に熱が生じ、当該熱はインク室９０に収容されたインクに伝導され、センサ基板７４を介して焦電部７１に伝導される。

また、別の例として、赤外線発光ダイオード９４が焦電部７１に赤外線を直接照射可能な位置に配置された場合、赤外線照射によって焦電部７１に熱が生じ、当該熱はセンサ基板７４及び熱伝導部材７８を介してインク室９０に収容されたインクに伝導される。センサ基板７４、熱伝導部材７８及びインクに伝導されなかった熱は、焦電部７１にそのまま残る。

１０・・・記録装置
５１・・・第１検出回路
５２・・・第２検出回路
５３・・・スイッチ
６０・・・インクカートリッジ
６１・・・カートリッジ筐体
７１・・・焦電部
７２・・・焦電体
７３・・・電極
７４・・・センサ基板
７５・・・第２接点
７６・・・抵抗（加熱部材）
７７・・・第４接点
７８・・・熱伝導部材
８０・・・制御回路
８１・・・制御部
８２・・・第１駆動回路
８３・・・第２駆動回路
８４・・・記憶部
９４・・・赤外線発光ダイオード

Claims (4)

1. 装置側接点が設けられたカートリッジ装着部を有する記録装置に装着可能なインクカートリッジであって、
   インクを収容するインク室の液面と交差する方向に沿って配置されており、上記インク室に収容されたインクと熱的に接触して配置される少なくとも２つの熱伝導部材と、
   各熱伝導部材に対応して設けられており、外部からの入力に基づいて信号を出力する焦電部と、
   上記焦電部に対応して設けられており、上記装置側接点に電気的に接続し、対応する焦電部からの信号を上記記録装置に伝達する第１接点と、を備えるインクカートリッジ。
2. 各熱伝導部材に対応して設けられており、対応する焦電部を加熱する加熱部材を備え、
   上記記録装置に装着された状態で、上記加熱部材を起動したとき、上記焦電部から出力される信号を、上記第１接点から上記装置側接点に伝達可能とした請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 装置側接点が設けられたカートリッジ装着部を有しており、このカートリッジ装着部にインクカートリッジが装着される記録装置であって、
   上記インクカートリッジは、
   インクを収容するインク室の液面と交差する方向に沿って配置されており、上記インク室に収容されたインクと熱的に接触して配置される少なくとも２つの熱伝導部材と、
   各熱伝導部材に対応して設けられており、外部からの入力に基づいて信号を出力する焦電部と、
   上記焦電部に対応して設けられており、上記装置側接点と電気的に接続する第１接点と、
   上記焦電部に対応して設けられる加熱部材と、を備え、
   上記インクカートリッジを装着した状態で、各加熱部材を起動し、上記装置側接点を介して各焦電部から入力される信号に基づいて、インク残量が所定量未満であることを判定する記録装置。
4. 上記インクカートリッジを装着したとき、上記装置側接点を介して上記焦電部から入力される信号に基づいて、各焦電部の個体情報を取得する請求項３に記載の記録装置。

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