JP2014188773A - インクカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子及び受光素子を用いてインク貯留室内に貯留されているインク量を連続的又は段階的に検知する事が可能となるインクカートリッジを提供する。
【解決手段】内部にインクが貯留されるインク貯留室１と、前記インク貯留室１内において回転可能に軸支されており、少なくともその一端がインクの液面高さ方向に移動するよう設けられたアーム２と、を備え前記アーム２が、インクよりも比重の軽いフロート部２２と、当該アーム２において姿勢変化により前記発光素子Ｓ１から射出された光が照射される部分である被照射部３とを具備し、前記被照射部３を、前記アーム２の姿勢変化により当該被照射部３において光が照射されている位置Ｐの変化に応じて光の反射量又は透過量が変化するように構成した。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光素子及び受光素子を用いることによりインク量を検知可能に構成されたインクカートリッジに関するものである。

インクジェット方式のプリンタは、プリンタ本体と当該プリンタ本体に対して着脱可能なインクカートリッジとから構成されている。このようなインクカートリッジは、インクが所定量まで減少しており、交換時期が近づいていることを前記プリンタ本体に認識又は表示させるための構成を備えている。

例えば、特許文献１に示されるインクカートリッジは、プリンタ本体に設けられた発光素子及び受光素子からなる透過型フォトインタラプタの間にその厚み方向が挟まれるように取り付けられるものである。

このものは、内部にインクが貯留される概略扁平直方体形状のインク貯留室と、当該インク貯留室内に設けられており、一端にインクよりも比重の軽いフロート部が形成されており、中央部に回転軸が設けられたアームとを備え、インク貯留室内のインク量の変化によって前記アームが姿勢変化して当該アームの他端の位置が変化するように構成されている。

そして、前記インク貯留室には、前記発光素子から前記受光素子へ至る光路上に厚みが薄く形成された光通過部が形成されており、インク量が所定量以上の場合には前記光通過部内に前記アームの他端があり前記発光素子から射出された光が遮られ、インク量が所定量未満の場合には前記光通過部から前記アームの他端が離れ、発光素子から射出された光が前記受光素子で受光されるように構成されている。

このようにして、前記インク貯留室内のインク量が所定量未満になった場合にのみ前記受光素子において光が受光されるように構成されているので、前記受光素子からの出力の有無によりインク量が所定量未満であるかどうかについて前記プリンタ本体において検出することができる。

しかしながら、このようなものでは例えばインクが切れる寸前かどうかといった二値的な識別は可能であるものの、前記発光素子及び前記受光素子を用いてインクカートリッジ内に残っているインク量を連続的あるいは段階的に検知することはできない。このため、ユーザに対して残っているインク量について現在の状態を逐次表示していくこともできない。

特許４９８４９３１号公報

本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、発光素子及び受光素子を用いてインク貯留室内に貯留されているインク量を連続的又は段階的に検知する事が可能となるインクカートリッジを提供することを目的とする。

すなわち、本発明のインクカートリッジは、予め定められた光射出方向へ光を射出する発光素子及び受光素子を用いてインク量が検知可能に構成されたインクカートリッジであって、内部にインクが貯留されるインク貯留室と、前記インク貯留室内において回転可能に軸支されており、少なくともその一端がインクの液面高さ方向に移動するよう設けられたアームと、を備え、前記アームが、インクよりも比重の軽いフロート部と、当該アームにおいて前記発光素子から射出された光が照射される部分である被照射部とを具備し、前記被照射部が、前記アームの姿勢変化により当該被照射部において光の照射されている位置が変化するのに対応して光の反射量又は透過量が変化するように構成されていることを特徴とする。

このようなものであれば、前記アームに形成されたフロート部にかかるインクからの浮力により前記アームの姿勢変化が生じるので、前記インク貯留室内にあるインクの液位に応じて前記被照射部の位置が変化する。したがって、前記インク貯留室内にあるインク量に応じて前記被照射部において光が照射されている位置を変化させることができる。

さらに、前記被照射部は、当該被照射部において光が照射されている位置の変化に応じて反射量又は透過量が変化するように構成されているので、前記インク貯留室内に貯留されているインク量ごとに当該被照射部における光の反射量又は透過量を変化させることができる。

したがって、前記発光素子から射出されて前記被照射部を経由した光を前記受光素子により検出することで、インク貯留室内にあるインク量毎に応じた出力を前記受光素子から得ることができるので、インク量について連続的又は段階的な検知を行うことが可能となる。

これらのことから、本発明のインクカートリッジによれば発光素子及び受光素子を用いて従来よりも分解能の高いインク量の検知が可能となる。

前記発光素子及び前記受光素子による前記インク貯留室内のインク量のデジタル的な検知と併せて、ユーザが直接アナログ的にも知覚し得るようにするにして、インク量についてユーザに対してさらに分かりやすく表示できるようにするには、前記アームが、当該アームの姿勢変化に応じてユーザが目視する態様が変化するように構成された目視部をさらに具備するものであればよい。

前記被照射部において光が照射されている位置の変化に応じて、前記被照射部における光の反射量を適宜変化させるための具体的な構成としては、前記被照射部が、前記アームの回転軸方向から視た場合において複数の反射率の異なる反射板又は複数の透過率の異なる光透過部材が前記アームの回転方向に並んで形成されたものであればよい。

ユーザの目視により前記インク貯留室内におけるインク量を視覚的に分かりやすく表示するための具体的な構成例としては、前記目視部が、前記アームの回転軸方向から視た場合において前記アームの回転方向に色が変化するカラーチャートであるものが挙げられる。

発光素子及び受光素子によるインク量のデジタル的検知と、ユーザの目視によるインク量のアナログ的な認識を無理なく同時に実現するための構成としては、前記アームが、その一端に前記被照射部を具備し、その他端に前記目視部を具備しているものが挙げられる。このように構成すれば前記被照射部及び前記目視部が互いに干渉することなく、１つのアームだけで両方の機能を実現できる。

前記被照射部において光が照射されている位置の変化に応じて反射量が変化するようにするための前記被照射部の別の構成例としては、前記被照射部が、発光素子から射出された光が入射する光入射面と、内部に入射した光が前記受光素子へと入射するように反射する複数の光反射面とを具備するプリズムであればよい。このようなものであれば、インク量に応じて前記アームが姿勢変化するにつれて前記プリズム内に入射する発光素子から射出された光の量を変化させることができ、その結果受光素子に入射する光の量をインク量に応じて変化させることができる。したがって、前記受光素子からはインク量に応じた出力を得ることができ、インク量を連続的に検知することができる。

前記発光素子から射出された光をより受光素子で捉えやすくし、インク量の変化に応じた受光素子からの出力を得やすくするには、前記受光素子側へ光を反射する光反射面に散乱面又は凹面が形成されていればよい。このようなものであれば、前記散乱面又は凹面に入射した光は様々な方向へと反射されることになるので、受光素子に光が入射しやすくなり、その出力変化を取られてインク量の検知を行いやすくできる。

このように本発明のインクカートリッジによれば、発光素子からの光が照射される被照射部をインク量に応じて姿勢変化が生じるアーム上に形成し、前記被照射部が、光が照射されている位置の変化に応じて光の反射量又は透過量が変化するように構成されているので、前記受光素子で受光される光の量とインク量との間に一対一の対応関係を作ることができる。したがって、前記被照射部を経由した光を前記受光素子で受光することにより、その受光素子の出力とインク量との対応関係からインク量の変化を連続的又は段階的に検知することができる。

本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジを示す模式図。 第１実施形態におけるインク量の違いによるアームの姿勢変化を示した模式図。 第１実施形態におけるインク量の違いによる被照射部における光の照射位置の変化を示す模式的拡大図。 第１実施形態の変形実施形態に係るインクカートリッジを示す模式図。 本発明の第２実施形態に係るインクカートリッジを示す模式図。 第２実施形態におけるアームの姿勢変化によるプリズムへの光の入射量の変化を示した模式図。 第２実施形態のプリズムの別の実施形態について示す模式図。

本発明の第１実施形態に係るインクカートリッジ１００について図１乃至３を参照しながら説明する。

第１実施形態のインクカートリッジ１００は、プリンタ本体（図視しない）に対して着脱可能に構成されたものであり、前記プリンタ本体に取り付けられた状態において当該プリンタ本体に設けられた発光素子Ｓ１及び受光素子Ｓ２からなる反射型フォトインタラプタＳによりそのインク量が検知され得るように構成したものである。

図１に示すように前記インクカートリッジ１００は概略扁平直方体形状をなすものであり、その内部にインクが貯留されるインク貯留室１を備えている。前記インク貯留室１の上部には大気連通孔（図示しない）が形成してあり、前記インク貯留室１の下部には前記プリンタ本体へインクが供給されるインク供給口１１が設けてある。したがって、インクが消費されるにつれて前記インク貯留室１内のインクは下部側へと液位が下がっていくことになる。また、当該インク貯留室１の一部はその厚みを他の部分よりも薄く形成されており、前記発光素子Ｓ１から射出された光を前記インク貯留室１内へと入射させるための光入射窓１２が形成してある。

さらにこのインクカートリッジ１００は、前記インク貯留室１内において回転可能に軸支されて設けられたアーム２を備えており、このアーム２は前記インク貯留室１内のインク量に応じてその姿勢が変化するように構成してある。すなわち、前記アーム２は、前記インク貯留室１内において回転可能に軸支されており、少なくともその一端がインクの液面高さ方向に移動するようにしてある。

より具体的には、前記アーム２は概略くの字状の扁平形状をなすものであり、その中央部に前記インク貯留室１の厚み方向に延びる回転軸２１が設けてある。そして、前記アーム２の凸側が前記インク貯留室１の下側へ向くように取り付けてある。このアーム２は、一端側の幅広部分をインクよりも比重の軽くフロート部２２として形成してあるとともに、一端側の先端にはこのアーム２の姿勢変化により外部から観察される態様が変化する目視部４が形成してある。また、前記アーム２の他端側の先端部には前記インク貯留室１の光入射窓１２の近傍を通り、前記発光素子Ｓ１から射出された光の光束を横切るように形成された被照射部３が形成してある。

前記フロート部２２によってアーム２の一端側に形成してあるので浮力が十分に発生している状態ではアーム２の一端側は上方へと移動し、他端側は下方側へと移動するようにモーメントが発生することになる。そして、このフロート部２２は、図２（ａ）に示すように前記インク貯留室１内にインクが十分に満たされており、前記フロート部２２の周囲がインクで覆われている状態においては、前記発光素子Ｓ１から射出された光の照射位置Ｐが前記被照射部３の上端部分となるように比重及び浮力が調整してある。逆に図２（ｂ）に示すように前記フロート部２２の周囲にインクがほとんどなく、インクカートリッジ１００の交換時期間近では前記フロート部２２にほとんど浮力が発生しないため、一端側が下側へと下がり、他端側の前記被照射部３の位置が上方へと移動する。すなわち、インク量が減少するにつれて前記被照射部３の位置は上方へと回転移動していくことになる。

前記被照射部３は、前記発光素子Ｓ１から射出された光の照射位置Ｐによってその反射量が変化するように構成してある。より具体的には、図１乃至３に示すように前記被照射部３は回転軸２１の延びる方向から視て、複数の反射率の異なる概略短冊状に形成された反射板３１を前記アーム２の回転方向に並べて形成したものである。図２及び図３の各図に示すように前記インク貯留室１内のインク量が減少するにつれてアーム２が図示において時計回りに回転し、前記被照射部３を構成する各反射板３１は上側から順番に前記発光素子Ｓ１から射出された光により照射される。さらに、この反射板３１で反射された光は前記受光素子Ｓ２側へと到達するようにしてある。

ここで、各反射板３１の反射率は例えば、下側の反射板３１になるほど反射率が上昇するように構成してあるので、前記インク貯留室１内のインク量が減少するにつれて、前記受光素子Ｓ２からの出力は大きくなる。

このように前記被照射部３における反射率が当該被照射部３に対する光の照射位置Ｐによって異なるように構成してあるので、インク量に応じた出力を前記受光素子Ｓ２から得ることができる。したがって、前記受光素子Ｓ２の出力からインク量の連続的な変化であっても検知することができる。

また、前記目視部４は、回転軸２１の延びる方向から視て、前記アーム２の回転方向に色が変化するカラーチャートであって、前記アーム２の一端側がインク量の低下に伴って下方へ下がるにつれて、前記プリンタ本体に設けられた観察窓５からユーザにより観察される色が変化するように構成してある。この観察窓５はユーザが目視できるカラーチャートの範囲を一部に制限するものであって、各インク量に対して対応した色のみがユーザから観察されるようにしてある。

このように第１実施形態のインクカートリッジ１００によれば、インク量に応じて回転するアーム２上に形成された前記被照射部３が、光の照射されている位置Ｐによって光の反射量が異なるように構成してあるので、各インク量において前記受光素子Ｓ２からそれぞれ異なる出力を得ることができ、インク量と前記受光素子Ｓ２の出力との間に一対一の対応関係を作ることができる。

したがって、この受光素子Ｓ２から出力からインク量を連続的又は段階的に検知することができ、従来よりも分解能の高いインクの残量検知が可能となる。

さらに、インク量の低下に応じて前記アーム２の回転が生じるのを利用して前記カラーチャートを利用してユーザに直接残量を示すこともできる。

第１実施形態の変形例について説明する。図１乃至３に示している被照射部３を構成する各反射板３１についてはそれぞれの反射率が異なっていればよく、その順番は特に限定されない。また、図４に示すように透過型フォトインタラプタＳＡを用いてインク量を検知してもよい。より具体的には、前記透過型フォトインタラプタＳＡは前記発光素子Ｓ１と前記受光素子Ｓ２とが対向するように設けられたものであり、前記発光素子Ｓ１と前記受光素子Ｓ２の間に検出対象である前記光照射部３が通過する部位である光照射窓１２を挟むようにインクカートリッジ１００に対して設けてある。さらに、図１乃至３に記載した反射板３１の代わりにそれぞれの透過率が異なる複数の概略短冊状に形成された光透過部材３１Ａを回転軸２１の延びる方向から視て、前記アーム２の回転方向に並べて形成してある。すなわち、前記発光素子３から射出された光が前記被照射部３に当たる位置によって当該被照射部３を透過する光の量が変化するようにし、インク量の変化に応じて前記受光素子Ｓ２からの出力が変化するようにしてある。このようなものであっても、第１実施形態と同様にインク量の連続的又は段階的な検知が可能となる。

次に第２実施形態のインクカートリッジ１００について図５及び６を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と対応する部材には同じ符号を付すこととする。

第１実施形態と比較して第２実施形態のインクカートリッジ１００は、前記被照射部３及び前記目視部４の構成が異なっているが、前記インク貯留室１内に貯留されているインク量に応じて前記アーム２が回転するように構成してある点においては共通している。

第２実施形態の前記被照射部３は、図５に示すように上下方向に扁平な形状をなし、端面が垂直二等辺三角形状に形成されたプリズムである。このプリズムの端面を形成する垂直二等辺三角形の斜辺と接する面が前記発光素子Ｓ１から射出された光が入射する光入射面３２に設定してあり、残りの二辺に接する面が内部に入射した光が反射されて前記入射面へと戻すように構成された第１光反射面３３及び第２光反射面３４として設定してある。

また、前記第２光反射面３４は散乱面又は凹面ＲＰとして形成してある。この散乱面又は凹面ＲＰに入射した光はあらゆる方向へと散乱されることになるので、前記発光素子Ｓ１から射出された光で、前記プリズムに入射した光が前記受光素子Ｓ２へと入射する確率を高めることができる。

前記被照射部３であるプリズムについてさらに詳述すると、図５（ａ）の側面視、図５（ｂ）の上面視から分かるように、前記光入射面３２に対して垂直に光が入射するように前記発光素子Ｓ１の光射出方向は設定してあり、前記光入射面３２に入射した光が前記第１反射面及び前記第２反射面においてそれぞれ９０°反射されるようにしてある。そしてこの反射された光は前記発光素子Ｓ１の隣に水平方向に並んで設けられた受光素子Ｓ２に入射するように構成してある。すなわち、前記プリズムによって前記発光素子Ｓ１から射出された光は概略コの字状の光路をたどって前記受光素子Ｓ２に入射する。

このように被照射部３をプリズムで構成することにより前記インク貯留室１内のインク量に応じて、前記受光素子Ｓ２からの出力が変化することについて図６を参照しながら説明する。

図６（ａ）に示すように前記インク貯留室１内のインク量が満タンの場合には、前記アーム２のフロート部２２側が上昇し、前記プリズムは前記発光素子Ｓ１に対して下方に位置することになる。この場合、前記発光素子Ｓ１から射出された光は前記プリズムに入射することはないため、前記受光素子Ｓ２へ光が入射することはない。したがって、前記受光素子Ｓ２からの出力はないことになる。

次に図６（ｂ）に示すようにインクが若干消費されて前記プリズムがわずかに上昇すると、前記発光素子Ｓ１から放射状に射出された光のうち下方側の一部が前記プリズムに入射し、そのプリズムに入射した光の一部が前記受光素子Ｓ２へと入射することになる。さらに、インク量が減少してプリズムがさらに上昇すると、図６（ｃ）に示すように前記発光素子Ｓ１から射出された光のほとんどが前記プリズムに入射するようになる。したがって、インク量が満タンの状態から減少していくに従って前記プリズムに入射する光の量が増大し、これに伴って前記プリズムから前記受光素子Ｓ２へと射出される光の量も増加する。

すなわち、このように被照射部３をプリズムにより構成することで、インク量が減少するのに応じて連続的に前記受光素子Ｓ２の出力が大きくなるようにすることができる。

したがって、受光素子Ｓ２の出力とインク量との間に一対一の対応関係を作ることができるので、第２実施形態のインクカートリッジ１００におけるインク量を前記発光素子Ｓ１及び前記受光素子Ｓ２を用いて連続的な値として検知する事が可能となる。

次に第２実施形態の変形例について説明する。

例えばプリズムに入射した光が第１光反射面３３又は第２光反射面３４が全反射するのではなく、所定の透過率で光を透過するように構成し、プリズムから漏れ出る光をユーザが目視できるようにし、目視部４として構成しても構わない。この場合も、前記プリズムに入射する光の量が増加するとそれに応じてこの目視部４から射出される光の量も増加することになる。したがって、前記インク貯留室１内にあるインク量が減少するのに伴って前記プリズム内に入射する光の量が増加し、前記目視部４がより明るくなるので、ユーザはその光の強さからインク量を知ることができる。さらに、第２実施形態では前記目視部４を前記発光素子Ｓ１から射出された光を利用して構成することができるとともに、アーム２上において前記被照射部３及び前記目視部４を併せてコンパクトに構成する事が可能となる。また、第２光反射面３４に形成する散乱面又は凹面ＲＰについては下側半分等の一部に形成するようにしても構わない。

図７（ａ）に示すように前記プリズムの光入射面３２を平面ではなく、前記発光素子Ｓ１から射出された光が入射する部分に凹レンズ状に形成し、より多くの光がプリズム内に入射されやすくしてもよい。また、図７（ｂ）に示すように前記光入射面３２において前記受光素子Ｓ２へと光が射出される部分に凸レンズ状に形成して、プリズム内の光が前記受光素子Ｓ２へと集中して射出されるようにしてもよい。

これらのようにすることで、前記受光素子Ｓ２から出力の変化を大きくし、より精密にインク量の検知ができる。

その他の実施形態について説明する。

前記各実施形態では、反射型フォトインタラプタＳを用いて前記インク貯留室１内のインク量を検知するように構成されていたが、例えば、透過型フォトインタラプタを用いて同様にインク量の検知を行ってもよい。この場合、前記被照射部３は、前記発光素子Ｓ１から射出された光を反射するものではなく、光を透過するように構成し、場所によってその透過率を異ならせておき、前記アーム２の姿勢変化を前記受光素子Ｓ２の出力から取得できるようにすればよい。

前記第１実施形態では、前記被照射部３はそれぞれ反射率の異なる反射板３１により形成していたが、例えば反射板３１をバーコード状に配置し、前記受光素子Ｓ２での出力の有無の切り替わり回数からインク量を検知するようにしても構わない。すなわち、前記被照射部３の構成は前記各実施形態のものに限られず、前記アーム２の姿勢変化が光学的な変化として捉えることができる形態であればよい。また、前記被照射部３の位置は前記アーム２において他端側の先端部分に形成していたが、前記アーム２の姿勢変化が反映される場所であればどこに形成してもよい。例えば、前記フロート部２２側の端に前記被照射部３を前記目視部４とともに形成しても構わない。

前記アーム２の形状及び取り付け位置についても適宜様々なものに設定しても構わない。また、前記目視部４を設けずに前記被照射部３のみを設けて、デジタル的なインク量の検知のみを行えるように構成しても構わない。

前記被照射部３に前記発光素子Ｓ１から光を照射することにより前記インク貯留室１内のインク量を検知する範囲は全範囲にわたらなくてもよい。例えばインクが切れる近傍の範囲内において連続的又は段階的にインク量を検知できるようにしても構わない。

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。

１００・・・インクカートリッジ
１ ・・・インク貯留室
２ ・・・アーム
２１ ・・・回転軸
２２ ・・・フロート部
３ ・・・被照射部（プリズム）
３１ ・・・反射板
３１Ａ・・・光透過部材
４ ・・・目視部（カラーチャート）
５ ・・・観察窓
ＲＰ ・・・散乱面又は凹面

Claims (7)

1. 予め定められた光射出方向へ光を射出する発光素子及び受光素子を用いてインク量が検知可能に構成されたインクカートリッジであって、
   内部にインクが貯留されるインク貯留室と、
   前記インク貯留室内に回転可能に軸支されており、少なくともその一端がインクの液面高さ方向に移動するよう設けられたアームと、を備え
   前記アームが、
   インクよりも比重の軽いフロート部と、
   当該アームにおいて前記発光素子から射出された光が照射される部分である被照射部とを具備し、
   前記被照射部が、前記アームの姿勢変化により当該被照射部において光の照射されている位置が変化するのに対応して光の反射量又は透過量が変化するように構成されていることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記アームが、当該アームの姿勢変化に応じてユーザが目視する態様が変化するように構成された目視部をさらに具備する請求項１記載のインクカートリッジ。
3. 前記被照射部が、前記アームの回転軸方向から視た場合において複数の反射率の異なる反射板又は複数の透過率の異なる光透過部材が前記アームの回転方向に並んで形成されたものである請求項１又は２記載のインクカートリッジ。
4. 前記目視部が、前記アームの回転軸方向から視た場合において前記アームの回転方向に色が変化するカラーチャートである請求項１乃至３いずれかに記載のインクカートリッジ。
5. 前記アームが、その一端に前記被照射部を具備し、その他端に前記目視部を具備している請求項１乃至４いずれかに記載のインクカートリッジ。
6. 前記被照射部が、発光素子から射出された光が入射する光入射面と、内部に入射した光が前記光入射面から射出されるように反射する複数の光反射面とを具備するプリズムである請求項１又は２記載のインクカートリッジ。
7. 前記受光素子側へ光を反射する光反射面に散乱面又は凹面が形成されている請求項６記載のインクカートリッジ。