JP2012091508A - インクカートリッジ及び記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インクカートリッジは、カートリッジ筐体に収容したインクと熱的に接触する熱伝導部材と、この熱伝導部材に熱を加える電気抵抗と、伝熱されることで出力を生じる焦電部71と、を備えている。焦電部71は、焦電体及びこの焦電体を挟む一対の電極を備え、センサ基板74に実装されている。焦電部71が実装された実装面の裏面である当接面74Bには凹所100が設けられている。焦電部71は、凹所100により形成された肉薄部101の周りの肉厚部102と薄肉部101とに接触する位置においてセンサ基板74に実装されている。
【選択図】図1
Description
記録装置1は、図1に示すように、図示せぬ筐体に、プリンタ部16と、被記録媒体14を収容している給紙カセット15と、排紙トレイ17とを収容している。プリンタ部16は、給紙カセット15から搬送された被記録媒体14に画像を形成している。画像が形成された被記録媒体14は、排紙トレイ17に排出される。
搬送装置30は、図示せぬ駆動部により回転されることで給紙カセット15に載置された被記録媒体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と、排紙ローラ対34と、を備えている。この搬送ローラ対33及び排紙ローラ対34の間にプラテン35が配置されている。
記録ヘッド20はプラテン35の上方に配置され、インクカートリッジ60から供給されたインクを一時的に貯留するサブタンク21と、サブタンク21に貯留されたインクが供給される複数のノズル22と、各ノズル22をそれぞれ変形させる複数の圧電素子23(図8参照)と、を備えている。サブタンク21は、各インクカートリッジ60に対してそれぞれ設けられている。
カートリッジ装着部40は、例えば、開口を有する矩形箱状のケースの内部空間を仕切板により仕切ることで形成される。カートリッジ装着部40の開口は、図示せぬ蓋により開閉可能に構成される。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。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。
次に、図2から図5を参照してインクカートリッジ60の構成について説明する。図2に示されるように、インクカートリッジ60は、インクを収容するインク室が内部に設けられたカートリッジ筐体61と、インクの色と残量とを検出するためのセンサチップ70と、を備えている。上述のインク室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、外形が厚みの薄い扁平な直方体状に形成され、厚み方向が水平方向に一致する装着姿勢で上述のカートリッジ装着部40に装着されている。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には、装着姿勢において、センサチップ70が取り付けられる取付面61Aが規定される。以下、カートリッジ筐体61の厚み方向を幅方向7とし、取付面61Aの法線方向を奥行き方向8とし、奥行き方向8及び幅方向7に直交する方向を高さ方向9として説明する。
図2に示すように、センサチップ70は、センサ基板74と、熱伝導部材78とを備えている。センサ基板74には、焦電部71と、抵抗(電気抵抗)76と、一対の第2インターフェース75と、一対の第4インターフェース77と、回路パターンである第1パターンP1と第2パターンP2とが設けられている。熱伝導部材78は、センサ基板74と、インク室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。
センサ基板74は、略矩形の板状であってガラスエポキシやセラミックスなどの絶縁材料からなり、カートリッジ筐体61の取付面61Aに、奥行き方向8に互いに対向する一対の面の一方が当接している。以下、当該一方の面を当接面74B(図4参照)と規定し、当接面74Bに対する裏面である他方の面を実装面74Aと規定する。センサ基板74は、実装面74Aの長手方向が高さ方向9(図2参照)に一致し、且つ、幅方向が幅方向7に一致する姿勢で一対の鉤爪63及び一対の係止爪64の間に嵌め込まれ、カートリッジ筐体61に保持される。センサ基板74は、請求項に記載の基板に相当する。実装面74Aは、請求項に記載の実装面に相当し、当接面74Bは、請求項に記載の当接面に相当する。
焦電部71は、実装面74Aに設けられ、歩留まり等を考慮して扁平な直方体状に形成される。本実施形態では、焦電部71は、奥行き方向8の厚みは0.06mm、高さ方向9の長さは凹部100の長さの5mmよりも大きく構成される。凹所100は、奥行き方向8の一方(図5の右方向)に向けて開口している。凹所100の開口面は、奥行き方向8に互いに対向する焦電部71の一面を縮小した矩形状の開口面を有する形状に形成されている。
図3に示されるように、第2インターフェース75は、センサ基板74の実装面74Aにおける焦電部71が配置された高さ方向9の一端部とは反対側の端部(図3における下端部)であって、且つ鉤爪63(図2参照)を避けた位置に幅方向7に所定距離離間して2つ設けられている。すなわち、第2インターフェース75は、インクカートリッジ60の開口65が形成された取付面61A側に露出している。インクカートリッジ60がカートリッジ装着部40に装着されると、各第2インターフェース75はカートリッジ装着部40に設けられた第1インターフェース44に当接する。各第2インターフェース75は、センサ基板74の第1パターンP1を介して焦電部71の一対の電極73A、73Bの一方にそれぞれ接続されている。
抵抗(電気抵抗)76は、センサ基板74の実装面74A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の幅方向7の両端は、センサ基板74の回路パターンである第2パターンP2を介して一対の第4インターフェース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。
第4インターフェース77は、幅方向7に並ぶ第2インターフェース75の間であって、互いに隣接するように且つ鉤爪63を避けようにそれぞれ配置されている。第4インターフェース77は、インクカートリッジ60の取付面61A側に露出している。第4インターフェース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に設けられた第3インターフェース45に当接する。第2パターンP2の一部は、高さ方向9において第1パターンP1に沿うように設けられている。
熱伝導部材78は、薄板状であり、センサ基板74とインク室内のインクとの間に熱伝導経路を形成する。図2及び図4に示されるように、本実施の形態では、熱伝導部材78は、一端がカートリッジ筐体61の外壁(取付面61A)を貫通してセンサ基板74の当接面74Bに当接する貫通部78Aと、貫通部78Aの他端から高さ方向9の下方に向けて突出する突出部78Bと、を備えている。なお、熱伝導部材78の貫通部78Aは、当接面74Bに近接していても良い。突出部78Bの先端(図2における下端)は、上述の装着姿勢におけるカートリッジ筐体61の下端部に位置する。より詳細には、突出部78Bの先端とカートリッジ筐体61の底面とは僅かに離間している。熱伝導部材78としては、銅やアルミニウムなどの熱伝導率の高い部材が用いられ、熱伝導率の高い部材で薄板状に形成されることで、熱伝導性が高められている。熱伝導部材78は、請求項に記載の熱伝導部材に相当する。
検出部50は第1検出回路51と、第2検出回路52と、トグルスイッチ53から構成されている。第1検出回路51は焦電部71の静電容量を検出するためのものであり、検出した静電容量によりインクカートリッジ60の種別(色)を特定するものである。なお、焦電部71は電気的にはコンデンサと等価であるため、図6及び図7に示されている回路を説明するに際し、焦電部71をコンデンサ71として説明する場合がある。第2検出回路52は焦電効果により焦電部71に生じる電圧を検出するためのものであり、検出した電圧によりインクカートリッジ60内のインク残量を求める。
図8に示すように、記録装置1は制御回路80を備えており、制御回路80は、第1検出回路51(あるいは第1検出回路54)と、抵抗76と、モータ19と、圧電素子23の駆動を制御している。
制御部81は、記憶部84と、タイマー87と、カウンター88と、A/D変換器89と、を備えている。記憶部84には、第1判定テーブルと、第2判定テーブルと、が記憶されている。第1判定テーブルにはインクカートリッジ60の種別を判断するための各所定値(以下、第1所定値という)が格納されている。一方、第2判定テーブルには、インク残量を判断するための所定値(以下、第2所定値という)が格納されている。A/D変換器89は、第1検出回路51(あるいは第1検出回路54)から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換している。タイマー87及びカウンター88は、後述するインクカートリッジ60の種別とインク残量の検知工程において使用される。
次に、インクカートリッジ60の種別(色)判定時の制御部81による動作制御が説明される。本実施形態では、焦電部71の静電容量の判定は図6の第1検出回路51を用いて行なわれるが、前述したように、焦電部71の静電容量は図7の第1検出回路54を用いても判定できる。したがって、まず図6の第1検出回路51を利用した焦電部71の静電容量の検出方法について説明した後、図7の第1検出回路54を利用した焦電部71の静電容量の検出方法について説明する。
残量検知工程が開始されると、スイッチ53は第2検出回路52側に切替られて、焦電部71は第2検出回路52に接続される(S201)。さらに、第2駆動回路83に通電されて抵抗76に電流が流れると(S202)、タイマー87が計測を開始する(S203)。そして、出力端子V2OUTからの出力電圧VNを一定時間毎に検出し電圧の合計電圧VSUMを算出する。合計電圧VSUMは、出力電圧VNと出力電圧VNの直前に計測された出力電圧VN−1との合計値である。
本実施形態のインクカートリッジ60は、上述されたように、焦電部71の静電容量により電気的な固有値を有し、当該固有値により種別をインクジェット記録装置1に判別させることができる。また、本実施形態のインクカートリッジ60は、抵抗76とセンサ基板74と熱伝導部材78とにより、インク残量の違い(所定量未満であるときと所定量以上であるとき)によって焦電部71からの出力電圧に違いを生じさせ、その結果、インク残量が所定量未満であるか否かを記録装置に判定させることができる。本実施形態のインクカートリッジ60は、1つの焦電部71で種別とインク残量とを記録装置1に判定させることができる。これにより、簡易な機械的構造かつ低コストでインクカートリッジ60の種別とインク残量とを記録装置1に判定させることができる。
60・・・インクカートリッジ
71・・・焦電部
74・・・センサ基板
76・・・電気抵抗
78・・・熱伝導部材
81・・・制御部
100・・凹所
101・・肉薄部
Claims (9)
- インクを収容するインク室と、
外部から伝熱したとき信号を出力する焦電部と、
前記インクに熱を伝達する熱伝導部材と、
前記焦電部が実装された実装面と前記実装面の裏面であって前記熱伝導部材が当接している当接面を有する基板と、を備え、
前記基板の前記当接面上の前記焦電部と対向する位置には薄肉部が形成され、前記薄肉部の厚みは前記薄肉部が形成されている周囲の厚みよりも薄いことを特徴とするインクカートリッジ。 - 前記焦電部は、中央部と、前記中央部を取囲む周辺部とで構成されており、前記薄肉部は、前記焦電部の前記中央部に対向する位置に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のインクカートリッジ。
- 熱源となる加熱部材をさらに備え、前記焦電部は前記加熱部材から伝わる熱量に応じて前記インク室のインク残量を示す信号を出力することを特徴とする請求項1または2に記載のインクカートリッジ。
- 前記加熱部材は電気抵抗であって、前記焦電部は前記電気抵抗から伝わる熱量に応じて前記インク室のインク残量を示す信号を出力することを特徴とする請求項3に記載のインクカートリッジ。
- 前記焦電部は、180度の回転対称軸を備える形状に形成され、
前記薄肉部は、前記焦電部と相似であることを特徴とする請求項1に記載のインクカートリッジ。 - 前記焦電部は、前記周辺部において前記基板に固定されていることを特徴とする請求項2に記載のインクカートリッジ。
- 前記基板は金属板であって、前記焦電部を挟む一対の電極の一方に兼用されたものであって、外部から伝熱したとき前記電極と前記基板との間に電位差が発生し、前記焦電部は前記電位差を出力することを特徴とする請求項1に記載のインクカートリッジ。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のインクカートリッジが装着されるカートリッジ装着部と、
前記インクカートリッジが前記カートリッジ装着部に装着されたとき、前記焦電部からの信号に基づいて前記インクカートリッジのインク残量が所定量未満であるか否かを判定する制御部と、を備えた記録装置。 - 前記焦電部は所定の静電容量を備え、前記静電容量に基づいて種別判定信号を出力し、前記制御部は前記焦電部から出力された前記種別判定信号に基づいて前記インクカートリッジの種別を判定することを特徴とする請求項8に記載の記録装置。
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