JP3815973B2 - インクジェットプリンタ及びインクタンク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，記録ヘッドよりインク滴を吐出させ，記録媒体上に画像を記録するインクジェットプリンタにおけるインクタンク内のインクの残量を検出する手段に改良を加えたインクジェットプリンタ及びインクタンクの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来上記のようなインクジェットプリンタにおいて，インクタンク内のインクの残量を検知する手法として，特開平９−２９９８９号公報に記載された装置が知られている。
このインク残量検知装置は，図５〜図７に明らかなように，発光素子Ｌ１から出た光が上反射面Ｒ１で反射された後，下反射面Ｒ２で反射して，受光素子Ｌ２に届くように構成されている。上記上反射面Ｒ１及び下反射面Ｒ２は，図７のようにインクタンクＴに十分なインクＩが入っていない時には，インクで濡れていないので，上記発光素子Ｌ１からから出た光を，破線のように反射するが，インクＩで濡れていると，光を透過させるプリズム型反射機構としての働きをなすものである。
そのため，タンクＴ内のインクＩが図５のように上反射面より上のレベルまであると，発光素子Ｌ１から出た光は，上反射面Ｌ１で透過して受光素子Ｌ２に届かないので受光素子Ｌ１からの出力を検出することでインクありと判断することができる。
また，インクが徐々に減ってきて，図６のように上反射面Ｌ１と下反射面Ｌ２の間にインクレベルがある時は，発光素子Ｌ１から出た光は，上反射面Ｒ１で反射するが，下反射面Ｒ２で透過してしまい，受光素子Ｌ２までは届かないので，この場合もインクありと判断される。
結局のところ，インクＩのレベルが図７に示すように下反射面Ｒ２より下のレベルまで来ると，前記したように発光素子Ｌ１から出た光は，上反射面Ｒ１とした反射面Ｒ２の両方に反射して受光素子Ｌ２に届き，インクなしという判断を生じさせることになる。
このように上記従来技術におけるインク残量検知装置は，上記反射面がインクで濡れていない時はタンク外からの検出光を反射させて再度タンク外に検出光を反射すると共に，反射面がインクで濡れている時は透過してタンク外へ反射しないというプリズムの原理を用いたものと言うことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術は上記のような，プリズム機構をインク有無の検出原理としていることから，下記のような不具合を併せ持っている。
即ち，図８の（ａ）のように，たとえインクＩのレベルが下反射面Ｒ２より上にある場合でも，運悪く下反射面Ｒ２の反射部に空気の泡Ｂ１が付着していると，ここでは発光部Ｌ１からの光が反射してしまうので，受光部Ｌ２に光が届いてしまい，インクなしの誤判断を生じてしまう不具合がある。
また，図８の（ｂ）のように，上反射面Ｒ１の反射部にインクの滴Ｂ２が付着していると，発光部Ｌ１からの光は，上反射面Ｒ１で透過してしまい，本来インクなしの判断が行われないといけないにもかかわらず，インクありの誤判断を生じる不具合がある。
同様に図８（ｃ）に示したように，インクが無くなっているにもかかわらず，下反射面Ｒ２の反射部にインク滴Ｂ３が付着していると，下反射面Ｒ２で反射するべき光線がインク滴Ｂ３に透過してしまい，受光部Ｌ２に光が届かないので，誤判断を生じる不具合がある。
本発明は，上記したような従来技術に内在する不具合の解消を目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために，本発明におけるインクタンクは，
記録ヘッドよりインク滴を吐出させ，記録媒体上に画像を記録するためのインクを蓄積するインクタンクであって，タンク外からの検出光を２回反射させて再度タンク外に検出光を反射する上反射面と下反射面とを具備すると共に，上記下反射面がインクで濡れていない時は上記検出光をタンク外へ反射し，インクで濡れている時は上記検出光を透過してタンク外へ反射しないプリズム型反射機構を備えてなるインクタンクにおいて，
上記上反射面に，上記検出光を常時反射する全反射処理が施されてなり，
上記下反射面に，インクに対する親和性を低下させる低親和処理が施されてなるインクタンクとして構成されている。
この発明においては，上記反射面に付着したインク滴や空気泡によるインク残量の誤検知が無くなるであろう。
この考えは，上記２つの反射面を用いたインク残量検知装置で上反射面は，常時全反射していても検知精度に影響がないことに基づくものであり，そのためには，上反射面を例えば鏡面処理したり，反射面にインクが入ってこないようなインクタンクの構造にすることで簡単に達成可能であるので，検知精度を上げつつコストを下げることが可能である。
また，本発明は上記インクタンクを有するインクジェットプリンタの構成としても把握することができる。
さらに，上記下反射面に付着したインク滴或いは気泡を除去する除去手段を備えてなるインクジェットプリンタも本発明の一例である。
このようにインク滴や気泡の除去手段を設けることで，反射面に付着したインク滴や空気泡によるインク残量の誤検知が無くなる。
上記除去手段の一例として，上記反射面に振動を与える加振機構により構成されたものが提案される。
加振機構は，比較的簡単に構成できるので，装置を安価に構成することができる。
上記加振機構として，電歪素子を含んだ加振機構が提案される。
電歪素子は，可動部を設ける必要もなく，小型で価格も低く，また，高い周波数の加振が可能で，インク滴等の除去に効果的である。
また，上記加振機構を，上記記録ヘッドを主走査方向に駆動する駆動源により構成することも可能である。
この場合，記録ヘッドを主操作方向に駆動する駆動源は，インクジェットプリンタには従来より必須であるから，新たな駆動源を設ける必要がなく，安価な構成とする事が出来る。
さらに上記加振機構による加振を，上記駆動源に正転及び反転の駆動信号を入力する入力手段により行うようにすることも可能である。
この構成は，従来からある記録ヘッドの駆動回路の簡単な変更で達成できるので，コストを上昇させることもないであろう。
そして上記駆動源に正転及び反転の駆動信号を入力するに当たって，上記駆動信号として自起動周波数内の高い周波数の信号を用いれば，高い周波数の振動を与えることが出来，付着したインク滴或いは泡などの除去が確実となる。
さらに，加振手法として，上記記録ヘッドのキャリッジを所定のストッパに衝突させることも考えられる。
このように構成すれば，大きい衝突力が得られ，インク滴などの除去を確実に行うことが出来る。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下，添付図面を参照して，本発明の実施の形態につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態及び実施例は，本発明の具体例であって，本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図１は，本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタに用いるインク滴など除去装置の概念を示す断面図，図２は，図１に示した装置における動作を示す断面図，図３は，インク滴除去をインクキャリッジの駆動装置で達成しようとする実施例装置の概念図，図４は，反射面にインク滴などが付着しにくくなるような処理を施す実施例の概念を示す断面図である。
前記の通りこの発明は，上反射面Ｒ１と下反射面Ｒ２を設けたプリズム型反射機構Ｒを用いているが，特に重要なのは下反射面Ｒ２である。なぜなら，上反射面Ｒ１は常に全反射できるようにしておいても，差し支えないが，下反射面Ｒ２はインクの有無によって間違いなく反射・透過の切り替えが行なわれないと誤判断を生じるからである。
そこで，この実施形態に用いられるインクタンクＴの上反射面Ｒ１は，図４に示すように，上反射面Ｒ１に接する部分に空気溜めＡを形成して，インクと接しないように構成されている。或いは，上反射面Ｒ１が検出光を常に反射できるように該上反射面Ｒ１を鏡で構成してもよい。
また，この実施形態に用いられるインクタンクＴの下反射面Ｒ２には，図４に示すように，インクに対する親和性を低下させる低親和処理を施している。上記低親和性処理の一例としては撥インク処理が挙げられる。これは，例えばシリコンやワックスを塗布することで，インク滴が付着しないようにする処理である。
このように構成することで，下反射面Ｒ２にインク滴が付着せず，インクが無いにもかかわらず，インクありという誤判断が回避される。
このような処理は簡単であるので，コスト上昇の原因にならない。
また，この実施形態にかかるタンクＴを具備するインクジェットプリンタが従来技術と異なる点は，インクタンクＴを搭載して移動させるインクキャリッジＣに，上記プリズム型反射機構Ｒの各反射面Ｒ１，Ｒ２に付着したインク滴或いは気泡を除去する除去手段の一例としての圧電素子１が設けられており，この圧電素子１に所定の電圧を印加することで，圧電素子１が振動し，これと接するインクタンクＴが振動する点である。
ここに上記圧電素子１は，電歪素子の一例であり，所定の電圧を印加することで歪を生じるあらゆる素子が適用可能であることは言うまでもない。
【０００６】
このような圧電素子１をインクタンクＴに接して取り付け，例えば周期的に，或いは適時に上記圧電素子１に所定の電圧を印加すると，図２（ａ）のように下反射面Ｒ２がインク面より下にある時に該下反射面Ｒ２に付着した空気の泡Ｂ１は，上記振動により上記下反射面Ｒ２から外れて浮き上がり，図８に示すように下反射面Ｒ２に届いた光線が，上記空気の泡Ｂ１によって実線で示すように反射することなく，破線で示すようにインクＩ内ヘ透過し，インクが十分あるのにインクなしの誤判断を生じる不具合が解消される。
また反射面にインク滴が付着しているために誤判断を生じる場合についても同様である。例えば，図２（ｂ）に示すようにインクがほとんど無いにもかかわらず下反射面Ｒ２にインク滴Ｂ３が付着しているために，図８（ｃ）の実線矢印に示すように，上記インク滴Ｂ３で透過してしまってインクありと誤判断してしまう場合にも，上記圧電素子１によってインクタンクＴごとプリズム型反射機構Ｒに振動を与え，図２（ｂ）に示すように，インク滴Ｂ３を流してしまえば，上記のような誤判断の不具合は解消される。
上のような圧電素子１等の電歪素子を用いてプリズム型反射機構Ｒに振動を与える方法では，可動部を設ける必要が無いので寿命が長く，小型化できるばかりか，任意の高周波で振動を与えることができ，また低コスト化が可能となるメリットを享受できる。
【０００７】
【実施例】
上の実施形態は，インク滴等を除去する手段として圧電素子１等の電子素子を用いた場合であるが，次に述べる実施例は，機械的な手段でインクタンクＴに振動を与えるものである。
図３は上記インクキャリッジＣの駆動系統の一例を示すものである。即ち，モータＭに連結された駆動プーリＰ１と，従動プーリＰ２との間にベルトＶが掛け渡され，このベルトＶに前記インクキャリッジＣが取り付けられ，上記モータＭの正回転或いは逆回転によって上記インクキャリッジＣが主走査方向に往復移動し印字動作が行なわれる。
本実施例では，上記モータＭに自起動周波数内の高い周波数による正転・反転信号が与えられ，これにより，インクキャリッジＣに高い周波数の振動が励起され，反射面に付着したインク滴或いは気泡が除去される。これらの除去の原理は前記のように図２及び図８に示したものと同様であるのでここでは説明を省略する。
また，上記のようなインク滴等の機械的除去機構は，別にインクジェットプリンタの走査範囲（図３のＫの範囲）外におかれたストッパＳ１或いはＳ２にインクキャリッジＣを衝突させることによっても達成可能である。かかる装置では，大きい振動を得る事ができ，インク滴などの除去が確実に行なわれる。
【０００８】
【発明の効果】
本発明にかかるインクタンクは以上述べたように，
記録ヘッドよりインク滴を吐出させ，記録媒体上に画像を記録するためのインクを蓄積するインクタンクであって，タンク外からの検出光を２回反射させて再度タンク外に検出光を反射する上反射面と下反射面とを具備すると共に，上記下反射面がインクで濡れていない時は上記検出光をタンク外へ反射し，インクで濡れている時は上記検出光を透過してタンク外へ反射しないプリズム型反射機構を備えてなるインクタンクにおいて，
上記上反射面に，上記検出光を常時反射する全反射処理が施されてなり，
上記下反射面に，インクに対する親和性を低下させる低親和処理が施されてなるインクタンクとして構成されている。
この発明においては，上記反射面に付着したインク滴や空気泡によるインク残量の誤検知が無くなるであろう。
この考えは，上記２つの反射面を用いたインク残量検知装置で上反射面は，常時全反射していても検知精度に影響がないことに基づくものであり，そのためには，上反射面を例えば鏡面処理したり，反射面にインクが入ってこないようなインクタンクの構造にすることで簡単に達成可能であるので，検知精度を上げつつコストを下げることが可能である。
また，本発明は上記インクタンクを有するインクジェットプリンタの構成としても把握することができる。
さらに，上記下反射面に付着したインク滴或いは気泡を除去する除去手段を備えてなるインクジェットプリンタも本発明の一例である。
このようにインク滴や気泡の除去手段を設けることで，反射面に付着したインク滴や気泡によるインク残量の誤検知が無くなる。
上記除去手段の一例として，上記反射面に振動を与える加振機構により構成されたものが提案される。
加振機構は，比較的簡単に構成できるので，装置を安価に構成することができる。
上記加振機構として，電歪素子を含んだ加振機構が提案される。
電歪素子は，可動部を設ける必要もなく，小型で価格も低く，また，高い周波数の加振が可能で，インク滴等の除去に効果的である。
また，上記加振機構を，上記記録ヘッドを主走査方向に駆動する駆動源により構成することも可能である。
この場合，記録ヘッドを主操作方向に駆動する駆動源は，インクジェットプリンタには従来より必須であるから，新たな駆動源を設ける必要がなく，安価な構成とする事が出来る。
さらに上記加振機構による加振を，上記駆動源に正転及び反転の駆動信号を入力する入力手段により行うようにすることも可能である。
この構成は，従来からある記録ヘッドの駆動回路の簡単な変更で達成できるので，コストを上昇させることもないであろう。
そして上記駆動源に正転及び反転の駆動信号を入力するに当たって，上記駆動信号として自起動周波数内の高い周波数の信号を用いれば，高い周波数の振動を与えることが出来，付着したインク滴或いは泡などの除去が確実となる。
さらに，加振手法として，上記記録ヘッドのキャリッジを所定のストッパに衝突させることも考えられる。
このように構成すれば，大きい衝突力が得られ，インク滴などの除去を確実に行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタに用いるインク滴など除去装置の概念を示す断面図。
【図２】 図１に示した装置における動作を示す断面図。
【図３】 インク滴除去をインクキャリッジの駆動装置で達成しようとする実施例装置の概念図。
【図４】 反射面にインク滴などが付着しにくくなるような処理を施す実施例の概念を示す断面図。
【図５】 従来のインク残量検知機構の概要を示す断面図。
【図６】 従来のインク残量検知機構の概要を示す断面図。
【図７】 従来のインク残量検知機構の概要を示す断面図。
【図８】 従来の問題点を説明するための反射機構の概念図。
【符号の説明】
１…圧電素子
Ａ…空気溜め
Ｂ…インク滴或いは気泡
Ｃ…インクキャリッジ
Ｉ…インク
Ｋ…走査範囲
Ｌ１…発光部
Ｌ２…受光部

Claims (10)

1. 記録ヘッドよりインク滴を吐出させ，記録媒体上に画像を記録するためのインクを蓄積するインクタンクであって，タンク外からの検出光を２回反射させて再度タンク外に検出光を反射する上反射面と下反射面とを具備すると共に，上記下反射面がインクで濡れていない時は上記検出光をタンク外へ反射し，インクで濡れている時は上記検出光を透過してタンク外へ反射しないプリズム型反射機構を備えてなるインクタンクにおいて，
   上記上反射面に，上記検出光を常時反射する全反射処理が施されてなり，
   上記下反射面に，インクに対する親和性を低下させる低親和処理が施されてなるインクタンク。
2. 上記全反射処理が，上記上反射面を鏡面で構成すること，或いは上記上反射面がインクで濡れないように該上反射面に接する空気溜めを設けることである請求項１に記載のインクタンク。
3. 上記請求項１又は２のいずれかに記載のインクタンクを備えてなるインクジェットプリンタ。
4. 上記下反射面に付着したインク滴或いは気泡を除去する除去手段を備えてなる請求項３に記載のインクジェットプリンタ。
5. 上記除去手段が，上記反射面に振動を与える加振機構により構成されている請求項４記載のインクジェットプリンタ。
6. 上記加振機構が，電歪素子を含んで構成されている請求項５記載のインクジェットプリンタ。
7. 上記加振機構が，上記記録ヘッドを主走査方向に駆動する駆動源である請求項５記載のインクジェットプリンタ。
8. 上記加振機構による加振が，上記駆動源に正転及び反転の駆動信号を入力する入力手段により行われる請求項５記載のインクジェットプリンタ。
9. 上記駆動信号が自起動周波数内の高い周波数の信号である請求項８記載のインクジェットプリンタ。
10. 上記加振が，上記記録ヘッドのキャリッジを所定のストッパに衝突させることにより行なわれる請求項５記載のインクジェットプリンタ。

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