JP4101230B2

JP4101230B2 - 液体貯蔵容器および記録装置

Info

Publication number: JP4101230B2
Application number: JP2004356056A
Authority: JP
Inventors: 健二北畠; 圭介松尾; 将史小川; 弘雅安間
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: US20060139384A1; US7445322B2; JP2006159708A

Description

本発明は、記録ヘッドから液体を吐出することによって記録を行う記録装置に用いる液体貯蔵容器、および液体貯蔵容器を用いて記録動作を行う液体貯蔵容器に関する。なお、本発明において液体とは、所定の色剤を含んだインクおよび記録媒体上でのインクの発色性や耐候性を高めるために用いられる透光性を有する処理液などを含み、以下の説明では前記インクおよび処理液などを含めて単にインクともいう。

インクジェット記録装置には、従来、記録ヘッドにインクを供給するためのインクを貯蔵した液体貯蔵容器（以下、インクタンクともいう）に貯蔵されているインクの残量を自動的に検出してユーザに警告を発生する手段を設けたものがある。例えば、その手段として、インクタンク内に電極を設け電極間の導通状態の検出、またはインクの光透過度の検出を行うことにより、インクの有無を検出する手段が提案、実施されている。

しかしながら、電極を設けてインクの有無を検出する手段は、インクタンク自体の構造が複雑化するという問題があるため、光学的にインクの有無を検出する手段を用いることが多い。

このようなインクの有無を光学的に検出する検出手段を備えたインクタンクとしては、特許文献１、特許文献２および特許文献３などに開示されているものがある。

図１８は従来のインクの残量を光学的に検出するインク残量検出手段の構成例を示す図である。

図１８において、１０１はインクタンク、１０２はプリズム（この場合、図は９０°の頂角を持つ三角プリズムとして描かれている）、１０３は赤外線ＬＥＤのような発光素子、１０４はフォトトランジスタのような受光素子、１０５はインクである。

インクタンク１０１は光透過性をもつ半透明のプラスティックのような部材にて形成されインク１０５を収納している。また、その底部には光学的インク検出部としての役割を果たすプリズム１０２が形成されている。プリズム１０２はインクタンク１０１と一体的にポリプロピレンなどの透明に近い材料で成形されている。

上記構成を有するインクタンク１０１にインク１０５が充満している状態において、発光素子１０３より照射される光は界面１０２Ａに４５°の入射角で進入する。この際、ポリプロピレンからなるプリズム１０２の屈折率は１．４８であり、インク１０５の屈折率は１．３５となる。このため、プリズム１０２とインク１０５との界面に入射した光は、約５１°の屈折角で屈折し、インク中に吸収される。その結果、発光素子１０３からの照射光が、受光素子１０４に達する光量は大幅に減少し（ほとんど“０”となる）、受光素子１０４からの出力は０となる。

一方、インクタンク１０１内のインク１０５が全て消費されると、プリズム１０２は、空気に接触する。このため、発光素子１０３から前記界面に照射される光は、プリズム１０２と空気（屈折率約１．０００３）との境界面１０２Ａおよび１０２Ｂにおいて全反射され、受光素子１０４に入射する。この入射光を受けて、受光素子１０４からは所定の出力電圧が発生する。
このように、受光素子１０４に入射する光の量の差分に応じて、受光素子の出力信号レベルが変化し、そのレベルに基づきインクタンク１０１内におけるインク１０５の有無を検出することが可能となる。

特開昭６０−３１０２１号公報特開平２−１０２０６２号公報特開平７−２１８３２１号公報

ところで、使用形態の多様化により、現在の記録装置には使用姿勢に対する選択の自由度が求められるようになり、その求めに応じて横使用のタイプや縦使用のタイプの製品も存在している。こうした記録装置の使用姿勢の変化に伴い、インクタンクにおいても異なる使用姿勢で用いるものが製造されている。例えば、インクタンクを横使用するもの、縦使用するものなどがそれぞれ設計され、個別に生産されており、これがインクタンクのコスト増大を招く要因の一つとなっている。

そこで、縦使用や横使用などの異なる使用姿勢にも、共通して適用できる構成のインクタンクの出現が望まれている。しかしながら、上記のようにプリズムなどを用いて光学的にインク残量を検出するシステムの場合、インクタンクの姿勢が変化することによってインクの液面の高さが変化するため、いずれの使用姿勢においても適正なインク残量検出を行い得るよう構成することは、極めて困難であった。

すなわち、インクタンクにおけるインク残量の検出を行う場合には、インクタンクの最下面にプリズムなどの光学的検出部を配置し、この光学的検出部に光を照射してインクタンク内のインクが完全になくなったことを検出するように構成することが望ましい。しかしながら、異なる使用姿勢で用いられてもプリズムが常にインクタンクの下面に位置するよう設計することは極めて困難であり、これを実現するためには、インクタンクや記録装置の設計の自由度が著しく損なわれることになる。

本発明は、上記従来技術の課題に着目してなされたもので、異なる姿勢で使用する場合にも、投受光器などの光学的な検出手段に対し、インク残量を確実に検出させることができると共に、安価に構成可能な液体貯蔵容器およびこれを用いた記録装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を有する。

すなわち、本発明の第１の形態は、液体を容器外に供給する供給口を備えるとともに、前記液体を直接貯蔵する液体貯蔵室を備えた液体貯蔵容器において、前記液体貯蔵室の内面に面した側面を少なくとも１面有するプリズムを少なくとも２つ備えて構成され、前記液体貯蔵容器は、前記供給口が重力方向下向きに配される使用姿勢と、前記供給口が重力方向側方向きに配される使用姿勢の少なくとも２つの姿勢で使用可能であり、前記液体貯蔵容器の姿勢がいずれの使用姿勢であっても、前記少なくとも２つのプリズムのうち、１つは重力方向に関し前記液体貯蔵容器の上方に、別の１つは重力方向に関し前記液体貯蔵室の下方に位置するように前記液体貯蔵室内に配されていることを特徴とする。

本発明の第２の形態は、液体を貯蔵する液体貯蔵室を有する液体貯蔵容器を保持しつつ、複数の使用姿勢での記録を可能とする記録装置において、前記記録装置に搭載される前記液体貯蔵容器は、前記液体貯蔵室の内面に面した側面を少なくとも１面有するプリズムを少なくとも２つ備え、前記液体貯蔵容器がいずれの使用姿勢であっても、前記少なくとも２つのプリズムのうち、１つは重力方向に関し前記液体貯蔵容器の上方に、別の１つは重力方向に関し前記液体貯蔵室の下方に位置するように前記液体貯蔵室内に配されて構成されており、前記プリズムに対して所定の入射角度で光を照射する発光素子と、所定の反射角度で反射された光を受光して所定の検出信号を出力する受光素子と、を有する組を前記複数のプリズムに対応して複数備えており、前記使用姿勢に応じて前記発光素子と受光素子の組は、液体残量有無検出手段と液体貯蔵容器装着検出手段のいずれかとして機能することを特徴とする。

本発明によれば、液体貯蔵容器の各使用姿勢に応じて複数の光学的被検出部が設けられているため、所定の光学的な検出手段からの光を各使用姿勢に対して適正に照射することが可能になり、確実に液体残量検出を行うことが可能になる。このため、使用姿勢に応じて個別に液体貯蔵容器の設計、製造を行っていた従来に比べ、製造コストの削減が可能になると共に、液体貯蔵容器および記録装置の設計の自由度を高めることが可能となり、現在の記録装置に求められる使用形態の多様化にも寄与する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態におけるインクタンクの初期状態を示す側断面図であり、図１６は本実施例のインクタンクを搭載可能なインクジェット記録装置を示す斜視図である。
図１において、インクタンク２００は、その外殻が略直方体形状をなす筐体２０１によって構成されている。筐体２０１内は、隔壁２０１ａによってインク２０９を貯蔵するインク室２０４と、インクを含浸した吸収体を収容する吸収体室２０５とに画成されている。インク室２０４と吸収体室２０５とは隔壁２０１ａの下端部に形成された連通孔２０１ｂ互いに連通しており、インク室２０４内に貯蔵されたインクは、連通孔２０１ｂを介して吸収体室２０５へ供給される。また、隔壁２０１ａの吸収体室２０５側の内面には、前記連通孔２０１ｂに連通する溝状の大気導入路２０１ｃが所定の長さで形成されている。

吸収体室２０５の下部（底部）には、インクタンク２００内からインクを外部へ導出するためのインク供給口２０３が形成されている。また、吸収体室２０５には外部から空気を導入する大気連通口２０２が形成されている。以下、図１に示すように、インク供給口２０３を重力方向下方に向けて使用する状態を横使用と定義し、この横使用時、容器の重力方向下部に相当する面を、タンクの下面として説明する。

インクタンク２００の筐体２０１は透明樹脂材料によって構成されている。この実施形態では、ポリプロピレンを用いており、その屈折率は１．４８になっている。インク室２０４内には断面三角形状をなす２つのプリズムＡ２１１，Ｂ２２１が設けられている。このうち、プリズム（第１の光学的被検出部）Ａ２１１はインクタンク２００の筐体２０１の底面（下面）に一体成形されており、このプリズムＡ２１１を構成する２つの面Ａ１，Ａ２がインク室２０４内に突出している。プリズムＢ２２１の他の面は、インクタンク２００の外面（底面）を形成している。

また、プリズム（第２の光学的被検出部）Ｂ２２１は筐体２０１の上面に一体成形されており、このプリズムＢ２２１を構成する２つの面Ｂ１，Ｂ２がインク室２０４内に突出している。また、プリズムＢ２２１の他の面は、インクタンク２００の外面（上面）を形成している。なお、前記２つのプリズムＡ２１１，Ｂ２２１は、形成位置は異なるが、同一の断面形状をなしている。

インク室２０４にはインク２０９と空気とが貯蔵され、各々の自重によって空気はインク室２０４の上方に、インクは下方に集められた状態でそれぞれ貯留される。
インクタンク２００は、図１６に示すような、所謂シリアル型のインクジェット記録装置３０１に用いられるヘッドカートリッジ４０１に着脱可能に装着され、ヘッドカートリッジ４０１はインクジェット記録３０１のキャリッジ３０２に装着される。

このインクジェット記録装置３０１には、インクタンク内のインク残量を検出するための光学的検出手段として、図１および図２に示すような２つのセンサＡ３１１，３２１が設けられている。
センサＡ３１１は、ガイドシャフト３０３に沿って走査を行うキャリッジ３０２が予め設定した所定の位置（例えばホームポジション）に停止したとき、キャリッジ３０２に搭載されたインクタンク２００のプリズムＡ２１１と対向する部位に配置されている。このセンサＡ３１１には光（例えば赤外線）を発する発光素子（投光器）３１２と、光を受光することで所定の電圧を検出信号として発生する受光素子（受光器）３１３とが組み込まれている。

また、センサＢ３２１は、センサＡ３１１と同様にキャリッジ３０２が前記の所定の位置に決めされたときに、インクタンク２００のプリズムＢ２２１と対向する部位に配置されている。このセンサＡ３２１においても、光（例えば赤外線）を発する発光素子（投光器）３２２と、光を受光することで電圧を発生する受光素子（受光器）３２３とが組み込まれている。なお、記録装置３０１については、後にその概略構成を説明する。

図１はインクタンク２００の初期状態、すなわち、ユーザーがプリンタにインクタンク２００を装着した直後であって、インク２０９が消費されていない状態である。この状態において、プリズムＡ２１１はインクタンク２００の底面に配置されているため、プリズムＡ２１１を構成する２面Ａ１，Ａ２はインク室２０４中のインクに接触している。また、プリズムＢ２２１を構成する２面Ｂ１，Ｂ２はインク室２０４中の空気に露出されている。

インクタンク２００がインクジェット記録装置３０１に搭載されると、まず、キャリッジ３０２がガイドシャフト３０３に沿って移動し、インクジェット記録装置３０１内に配されたセンサＡ３１１およびセンサＢ３２１がプリズムＡ２１１およびプリズムＢ２２１に対向する位置で停止する。

センサＡ３１１の発光素子３１２で発光された光は、プリズムＡ２１１の第３の面であるインクタンク底外面より入射する。図３を用いて説明すると、このとき、プリズムへの入射光とプリズムの第３面（インクタンクの底外面）がなす角度は９０°であり、入射光は屈折を伴わずにインクタンク２００の筐体内を透過する（図３実線矢印にて示す）。プリズムＡ２１１を構成する２面、すなわち図３の界面Ａ２１１ａと界面Ｂ２１１ｂとは互いに９０°の角度を成し、インク室２０４内側に突出している。光は界面Ａ２１１ａに４５°の入射角で到達する。界面Ａ２１１ａはインクタンク２００の筐体であるポリプロピレンとインク２０９との界面となり、インクの屈折率は約１．３５であることから光のその界面Ａ２１１ａでの屈折角θ_Ａａはスネルの法則に従い、
ｓｉｎθ_Ａａ＝１．４８／１．３５×ｓｉｎ４５°となり、
よって
θ_Ａａ＝５１°
となる。すなわち、光は上記屈折角で屈折し（図３の一点鎖線矢印に示す）、インク中へ進入する。そのため、受光素子３１３への光路が形成されず、受光素子３１３には電圧が発生しない。このため、この受光素子３１３の出力電圧（出力信号）によってインクタンク２００内のインクの存在を検出することができる。なお、この受光素子３１３からの出力信号は、インクジェット記録装置の制御部に送信され、その信号に基づき制御手段は、インクタンク２００内にインクが存在するとの判断を下す。

一方、センサＢ３２１の発光素子３２２より発光された光は、プリズムＢ２２１へ向かってインクタンク２００の上外面（プリズムＢ２２１の第３の面）より入射する。図３を用いて説明すると、このときタンク上部からプリズムＢ２２１へ入射する光の入射角はほぼ９０°であるため、入射光は、屈折を伴わずにインクタンク２００の筐体２０１内を透過する。プリズムＢ２２１を構成する２面、すなわち図３に示す面Ｂ１および面Ｂ２は互いに９０°の角度を成し、インク室２０４内側に突出している。入射光は界面Ｂ１に４５°の入射角で到達する。この際、面Ｂ１はインクタンク２００の筐体であるポリプロピレンと空気との界面となり、空気の屈折率は約１であることから光の界面Ａ１の屈折角θ_Ｂａは、
スネルの法則に従い、
ｓｉｎθ_Ｂａ＝１．４８／１×ｓｉｎ４５°＞１
となり全反射条件となる。すなわち面Ｂ１に進入した光は面Ｂ１にて全反射されてプリズムＢ２２１内を進み、プリズムＢ１を構成するもう一つの面である図３の面Ｂ２に進入する。このときの面Ｂ２に進入する光の入射角は４５°であるため、進入した光は、面Ｂ２にてもう一度全反射され、タンク上外面（プリズムＢ２２１の第３面）に向かって外部空間へと戻る光路が形成される（図３の二点鎖線矢印にて示す）。戻った光は受光素子３２３で受光されるため、受光素子３２３には電圧が発生し、この受光素子３２３の出力電圧（出力信号）によってインクタンク２００がキャリッジに搭載されているとの判断を下すことができる。なお、この受光素子３２３からの出力信号は、インクジェット記録装置の制御部に送信され、その信号に基づき制御手段は、インクタンク２００が存在するとの判断を下す。

次に、インクタンク２００内のインクが消費された場合のインク残量検出について説明する。
インクジェット記録装置３０１に装着されているヘッドカートリッジ４０１の記録ヘッドによってインクの吐出動作が行われると、まず、吸収体室２０５のインクが消費され、吸収室２０５内のインクと空気との界面（液面ともいう）が下降する。そして、吸収体室２０５の液面が大気導入路２０１ｃの上端を超える所定の位置まで消費されると、大気連通口２０２から導入された空気が大気導入路２０１ｃおよび連通路２０１ｂを通過してインク室２０４に導かれ、それと同時にインク室２０４内のインクが吸収体室２０５内に供給され、インク室２０４内のインク面は低下する。この吸収体室２０５およびインク室２０４内において、導入された空気と液体との入れ替わる動作を気液交換という。

図２はインク室２０４内のインクが底部付近まで消費され、プリズムＡ２１１を構成する２面Ａ１，Ａ２が空気に露出した状態を示す側断面図である。この状態において、プリズムＡ２１１は、プリズムＢ２２１と同じく、プリズムＡ２１１を構成する２面Ａ１，Ａ２が空気との界面を形成しており、これにより上述したプリズムＢ２２１における挙動と同じく、センサＡ３１１から発光した光は、プリズムＡ２１１内を透過反射して外部へと戻る光路が形成される。戻った光は受光素子３１３で検出され、これによってインクタンク２００内のインクが底部近傍まで消費されたとの検出することができる。
また、この状態においても、プリズムＢ２２１には、図１の状態と同じく発光素子３２２から受光素子３２３への光路が形成されており（図３中、二点鎖線矢印にて示す）、引き続きインクタンク２００が装着されているとの検出を行うことができる。

ところで、インクタンク２００は、図４に示すようにヘッドカートリッジ４０１に略回転動作にて装着されている。図４（ａ）はヘッドカートリッジ４０１へインクタンク２００を装着する前段階、図４（ｂ）はヘッドカートリッジ３０１へインクタンク２００を装着する途中の段階を、図４（ｃ）はヘッドカートリッジ４０１へインクタンク２００を装着完了した状態を示す側断面図である。インクタンク２００は、前方に第１係合爪２０７を有し、後方に第２係合爪２０８が配されたラッチレバー２０６を有する。

インクタンク２００の装着過程においては、まずインクタンク２００前方の第一係合爪２０７がヘッドカートリッジ４０１の第１係合穴４０７に嵌合する（図４（ｂ）の状態）。
次にインクタンク２００後方の上部を押し込むことで、第１嵌合爪２０７近傍を中心として、インクタンク２００後方が回転動作する。この際、ラッチレバー２０６は変形しつつ、第２係合爪２０８が第２係合穴４０８に嵌合し、これによりインクタンク２００が、ヘッドカートリッジ４０１に固定される（図４（ｃ）の状態）。このとき、インクタンク２００のインク供給口２０３がヘッドカートリッジ４０１のフィルタ４０５と接合されるため、記録ヘッド４１１へとインクを供給することが可能となる。

しかし、インクタンク２００の装着過程で、ユーザーが図４（ｃ）の状態までインクタンク２００を押し込まず、例えば図４（ｂ）の状態で装着操作を止めてしまった場合、インクタンク２００とヘッドカートリッジ４０１とは不完全な装着状態となる。インク供給口２０３とフィルタ４０５との接続が不完全となり、記録ヘッド４１１へのインク供給が行われなくなる虞がある。また、上述したインク供給口２０３とフィルタ４０５が不完全に接続していることから、その隙間からインクが蒸発し、インクの変質やインクの固着によりプリンタシステムを破壊してしまう虞がある。

図５はインクタンク２００がヘッドカートリッジ（本図では不図示）に装着された姿勢を示す側断面図であり、一点鎖線で示すインクタンクは装着が完了した状態を示す図であり、実線で示すインクタンク２００は不完全な装着状態を示す図である。不完全な装着状態では、インクタンク２００の後方が浮き上がっており、インクタンク２００内のプリズムＡ２１１およびプリズムＢ２２１は、適正に装着されている状態に対して傾いた状態となる。このため、各プリズムＡ２１１，Ｂ２２１のそれぞれに対応するセンサＡ３１１およびセンサＢ３２１の発光素子３１２から発せられた光が、各プリズムＡ２１１の第１の界面Ａ１，Ｂ１に入射する角度は、インクタンク２００が完全に装着された場合と異なり、プリズム内での光路も変化することとなる。

図６はプリズムＢ２２１内の光路を説明した拡大図である。図では、インクタンク２００が上記不完全な装着によって２°傾いた状態を示している。この場合、プリズムの入射面（インクタンク上面でありプリズムＢ２２１の第３面）に対する発光素子３２２から発せられた光の入射角は２°となる。なお、完全に装着された場合のプリズムに対する入射角は、０度としている。

発光素子３２２からの光は、まず、空気中から、ポリプロピレンによって形成されているプリズム２２１の第３の界面Ｂ３に２°の入射角で進入する。ポリプロピレンの屈折率を１．４８、空気の屈折率を１．０００３とすると、スネルの法則に従い、
ｓｉｎθ＝１．４８／１．００３×ｓｉｎ２°となり、
よって、 θ＝３°
となる。つまり、光は３°の屈折角でプリズム内を透過し、プリズムＢ２２１に形成される第１の界面に４２°の入射角で到達する。ところで、ポリプロピレンと空気の界面では前述の屈折率とスネルの法則とから、臨界屈折角は４２．５°であることが計算できる。従って、４２．５°よりも入射角が大きい場合には光は全反射されることになる。

しかし、前述のようにプリズムＢ２２１の第１の面Ｂ１への入射角は４２°であることから、光は第１の面Ｂ１において屈折されてインク室２０４内の空気中へと進むため、受光素子３２３へ戻る光路は形成されない。

この状態における受光素子３２３からの出力は、インクタンク２００がプリンタ３０１に装着されていない状態と同様になる。このため、インクジェット記録装置３０１では、ユーザーに対し、インクタンク２００が装着されていない、もしくはインクタンク２００の装着が不完全である旨の警告を発することが可能になる。

上記説明ではインクタンク２００の傾きを２°としたが、それ以上の傾きを持ったときにはプリズム面への入射角は４２．５°よりもさらに大きい角度となる。そのため、インクタンク２００が２°以上の傾きを持ったときに上記の条件が成立するが、この角度はインクタンク２００及びプリズムＢ２２１を構成する材料の屈折率によって異なる値になる。

一方、図７は、これまで説明した横使用のインクタンク２００を９０°回転し、インク室２０４を上方へ向けた状態、すなわちインク供給口２０３を重力方向側方に向けた使用状態であり、この状態を「縦使用」と定義し以下説明する。
縦使用で用いる場合の初期状態を示す側断面図が図７である。
この縦使用において、インク室２０４は、吸収体室２０５の上方に位置し、前述の横使用において側面に相当する面がインク室の上面となり、隔壁２０１ａがインク室２０４の底面となる。従って、プリズムＡ２１１は、インク室２０４の上面近傍に位置することとなり、プリズムＢ２２１は、インク室２０４の底面近傍に位置することとなる。

この状態で、インク室２０４にはインクと空気が貯蔵され、空気はインク室２０４の上方に集まる。そのため、プリズムＡ２１１を構成する２つの面Ａ１，Ａ２はインク室２０４中の空気に露出されている。また、各センサＡ３１１，Ｂ３２１は、横使用時と同様に、縦使用で搭載されたインクタンク２００の各プリズムＡ２１１，Ｂ２２１に対向した状態を維持している。

ここで、前述したようにセンサＡ３１１からの光は、プリズムＡ２１１を透過して第１の面Ａ１、第２の面Ａ２にて全反射され、受光素子３１３に受光される。これにより、受光素子３１３からは所定の出力電圧が出力され、これによってインクタンク２００の存在を検出することができる。

また、プリズムＢ２２１を構成する２つの面Ｂ１，Ｂ２はインク室２０４内に貯蔵されているインク２０９に接触している。従って、前述したようにセンサＢ３２１からの光はプリズムＢ２２１内で屈折し、インク２０９中へ進入する。そのため、受光素子３２３への光路が形成されず、インクタンク２００内におけるインクの存在を検出することができる。

次に、記録ヘッドからのインクの吐出等に伴ってインクタンク２００中のインクが消費されると、まず、吸収体室２０５のインクが消費される。吸収体室２０５のインクが大気導入路２０１ｃの一端を越えるまで消費されると、大気連通口２０２から導入された空気が吸収体室２０５を通過し、連通孔２０１ｂを通じてインク室２０４に供給されることでインク室２０４内のインク２０９が消費される。

図８は縦使用されたインクタンク２００のインク室２０４内におけるインクが、インク室２０４の底面（隔壁２０１ａ）の近傍まで消費された状態を示す側断面図である。この状態ではプリズムＢ２２１を構成する２面Ｂ１，Ｂ２はいずれもインク室２０４中の空気に露出されており、前述したようにセンサＢ３２１の発光素子３２２からの光は、プリズムＢ２２１を透過・反射して受光素子３２３に入射する光路を形成する。その結果、光を受けた受光素子３２３からは所定の電圧が出力され、これによってインク室２０４内にインクが殆ど無くなったことを検出することができる。このとき、プリズムＡ２１１は、図７の状態から引き続き空気中に露出しているため、インクタンク２００が存在することを示す出力信号が受光素子３１３から出力される。

また、図５で説明したインクタンク２００の不完全な装着状態の検出については、縦使用についても同様に検出することができる。
以上、インクタンクの各使用姿勢（横使用、縦使用）において、各センサからの出力によって判断し得る各インクタンクの状態をまとめると、表１に示すようになる。
なお、表１の受光素子からの出力において、プリズム内で形成された光路で光が受光素子に到達し、出力電圧が予め定めた閾値を超えたものをＨ、超えないものをＬとしている。

表１に示すように、インクタンク２００に２つのプリズムを設け、インクジェット記録装置に２つのセンサを配することで、インクタンクの縦横２姿勢の状態のいずれにおいても、インクタンクの有無もしくは装着不完全状態の検知およびインクの有無検知をすることが可能となる。

ここで、上記実施形態に用いるシリアル型インクジェット記録装置の一例を説明する。

図１６に示すインクジェット記録装置３０１には、キャリッジ支持部３０７に設けられたガイドシャフト３０３に沿ってキャリッジ３０２が矢印Ｘに示す主走査方向に沿って往復移動可能に支持されている。キャリッジ３０２は、キャリッジモータ及びその駆動力を伝達するベルトなどの駆動力伝達機構（図示せず）によって主走査方向に往復移動する。キャリッジ３０２には、前述のヘッドカートリッジ４０１が着脱可能に搭載され、さらに、ヘッドカートリッジ４０１には、前述の構成を有する複数のインクタンク２００が搭載される。このヘッドカートリッジ４０１に搭載される複数のインクタンク（液体貯蔵容器）２０１としては、異なる色剤を含んだインクタンク、例えば、ブラックインク、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクなどをそれぞれ貯蔵したインクタンクの他に、記録媒体上に吐出されたインクの発色性や耐候性などを高めるために吐出される略透明の液体を貯蔵したインクタンク（液体貯蔵容器）なども含む。また、このヘッドカートリッジ４０１の図１６における底面部には、複数色のインクおよび処理液などを吐出する複数の記録ヘッドまたはノズル列が配置されている。

また、図１６において底部に位置する保持台３０５には、記録媒体Ｐを供給するための給紙口３０６が形成されており、この給紙口３０６から挿入された記録媒体Ｐは、送りローラ３０９によって矢印Ｙに示す副走査方向へと搬送され、ヘッドカートリッジ４０１に対向するプラテン３０８上に搬送される。

上記のインクジェット記録装置３０１は、ヘッドカートリッジ４０１を主走査方向に移動させつつ、プラテン３０８上に送られた記録媒体Ｐに向かって記録ヘッドからインクを吐出させる記録走査と、前記主走査方向（Ｘ方向）と直交する副走査方向（Ｙ方向）に沿って記録媒体Ｐを所定量搬送する動作とを繰り返すことによって記録媒体Ｐ上に画像を記録するようになっている。

次に、図１７に基づいて、上記インクジェット記録装置に設けられる制御系の概略構成を説明する。
図１７において、コントローラ５００は、種々の演算、判別、制御を行うＣＰＵ５０１、各種の制御動作を行うプログラムや所定のテーブルその他のデータを格納したＲＯＭ５０３、記録データを展開する領域やＣＰＵ５０１による各種処理動作において使用する作業用の領域等を設けたＲＡＭ５０５等を有し、インクジェット記録装置全体の制御手段としての機能を備える。また、このコントローラ５００には、記録データの供給源であるホストコンピュータ５１０がインターフェース（Ｉ／Ｆ）５１２を介して接続されており、このコントローラ５００とホストコンピュータ５１０との間では、記録データや、コマンド、ステータス信号等の授受がインターフェース５１２を介して行われる。

スイッチ群５２０は操作者による指示入力を受容するスイッチ群からなり、電源スイッチ５２２、記録動作の開始、停止を支持するためのスイッチ５２４などを有している。
また、センサ群５３０は、装置の各部の状態を検出するための各種センサからなる。例えばセンサＡ３１１，センサＢ３２１、あるいはキャリッジがホームポジションにあることを検出するホームポジションセンサ５３２、インクタンク内のインク残量を検出するために使用するインク残量検出手段としての前述のセンサＡ３１１およびＢ３２１等を有する。

また、ヘッドドライバ５４０は、記録データ等に応じてキャリッジ３０２に搭載されたヘッドカートリッジ４０１内の各記録ヘッド５０３を駆動するドライバである。モータドライバ５５０は主走査モータ５５２を駆動するドライバであり、モータドライバ５６０は、記録媒体を副走査方向へと搬送するための駆動源である副走査モータ５６２を駆動するドライバである。また、ドライバ５７０は各インクタンク内のインク残量が一定量以下となった状態を含めた種々の状態表示を行う表示器５７２を駆動するためのドライバである。

以上のように、本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置では、ＣＰＵ５０１は、センサＡおよびセンサＢの各発光素子３１２，３２２を駆動して光を発生させると共に、各受光素子３１３，３２３からの出力信号に基づき、表１に示すようなインクタンク内のインク残量、インクタンクの有無、およびインクタンクの装着状態などの判断を行う。さらに、ＣＵＰ５０１はドライバ５７０を駆動し、表示器５７２に前記の判断結果を表示する。なお、ＣＰＵ５０１による判別結果をインターフェース５１２を介してホストコンピュータ５１０に送り、その判別結果をホストコンピュータ５１０に接続されたディスプレイなどに表示させるようにすることも可能である。

また、上記インクジェット記録装置においては、図１６に示すように、給紙口３０６が正面に向いた状態での使用（横使用）だけでなく、給紙口３０６を上方に向けた状態での使用（縦使用）、すなわち、図１６に示す状態から矢印Ａに示す方向へとインクジェット記録装置を９０°回転させた状態での使用も可能となっている。そして、インクジェット記録装置が横使用の場合には、インクタンクは図１〜図６、および図９〜図１１、図１４、図１５に示す横使用状態となり、インクジェット記録装置が縦使用の場合には、インクタンクは図７および図８、図１２、図１３に示すような縦使用状態となる。このため、縦横いずれの状態にインクジェット記録装置の使用状態が変化しても、確実にインク残量を検出することができる。

なお、上記インクジェット記録装置では、縦、横両方向における使用が可能となっているが、上記インクタンク２００は、縦使用のみ、または横使用のみで使用するインクジェット記録装置のいずれにも適用可能である。

（第２の実施形態）
図９は本発明の第２の実施形態におけるインクタンクの初期状態を示す側断面図である。
この第２の実施形態におけるインクタンク２００の基本的な構成は、上記第１の実施形態におけるインクタンク２００と同様であるが、２つのプリズム２１１Ａ，２２１Ｂの配置が下記のように異なる。

すなわち、プリズムＡ２１１は、図９に示す横使用において、インクタンク２００の筐体２０１に形成されるインク室２０４の底部近傍に一体的に設けられている。このプリズムＡ２１１を構成する２つの面Ａ１，Ａ２のうち、一方の面（第１の面）Ａ１がインク室２０４の内の一部を構成し、インク室２０４内に貯蔵されたインクに接触可能になっている。また、プリズムＡ２１１の他の面（第２の面）Ａ２及び第３の面Ａ３は、インク室２０４の側面に一体に成形され、その面は常にインクタンク外部の空気と接触するようになっている。また、センサＡ３１１の発光素子３１２からの光が入射するプリズムＡ２１１の面（第３の界）Ａ３は、インクタンク２００の底面（図１６では水平面）に対し１３５°傾いて配置されている。

センサＡ３１１は、図１６に示すインクジェット記録装置内において、前記第３の面Ａ３との対向位置に設けられている。このセンサＡの発光素子から発せられた光は、第３の面Ａ３に対して９０°の角度（入射角０°）をもって入射するようになっている。また、センサＡの受光素子は、面Ａ３に対面した状態で、発光素子３１２と並んで配置されている。

プリズムＢ２２１は、インク室２０４の上面に一体的に設けられている。このプリズムＢ２２１を構成する２つの面Ｂ１，Ｂ２のうち、一方の面（第２の面）Ｂ２がインク室２０４の内部の面の一部を構成し、インク室２０４内に貯蔵されたインクに接触可能になっている。また、プリズムＢ２２１の他方の面（第１の面）Ｂ１は、インク室２０４の上面に一体に成形され、常にインクタンク外部の空気と接するようになっている。また、センサＢ３２１の発光素子３２２からの光が入射するプリズムＢ２２１の第３の面Ｂ３は、インクタンク２００の上面（図１６では水平面）に対し１３５°傾いて配置されている。

センサＢ３２１は、図１６に示すインクジェット記録装置内において、前記第３の面Ｂ３との対向位置に設けられている。このセンサＡの発光素子から発せられた光は、第３の面Ｂ３に対して９０°の角度（入射角０°）をもって入射するようになっている。また、センサＡの受光素子は、面Ｂ３と対向した位置で、発光素子３２２と並んでプリズムＢ２２１を通過する光を受光する位置に配置されている。

図９はインクタンク２００の初期状態、すなわち、ユーザーがプリンタにインクタンク２００を装着した直後であって、インク２０９が消費されていない状態である。この状態において、プリズムＡ２１１を構成する面のうち一つの面Ａ１は、インク室２０４中の内部で、インクに接触している。そのため、発光素子３１２からの光はその界面で屈折しインク中へ進入する。そのため、受光素子３１３への光路が形成されず、受光素子３１３からは、インク室２０４内にインクが存在することを表す信号（低電圧の信号）が出力される。

このとき、プリズムＢ２２１における第２の面Ｂ２は、インク室２０４内部の空気に露出され、第１の界面Ｂ１は、前述したように常にインクタンク外部の空気に露出されている。従って、発光素子３２２からの光は前記２つの面Ｂ１，Ｂ２で全反射されて受光素子３２３に戻る光路が形成される。そして、光を受けた受光素子３２３からはインクタンク２００が存在することを表す所定の電圧を有する信号が出力される。

次に、ヘッドからのインクの吐出によって、前記第１の実施形態と同様にしてインク室内のインクが消費された場合のインク残量検出について説明する。
図１０はインク室２０４内のインクが消費され、プリズムＡ２１１を構成する面Ａ1が空気に露出した状態を示す側断面図である。このときプリズムＡ２１１はプリズムＢ２２１と同じく、プリズムＡ２１１を構成する２つの面Ａ１，Ａ２が空気と接触するため、センサＡ３１１から発光した光は各面Ａ１，Ａ２で全反射されて受光素子３１３へ戻る光路が形成される。光を受けた受光素子３１３からはインクタンク２００内のインクが存在しないことを表す信号（低電圧の信号）が出力される。

図１１はインクタンク２００がヘッドカートリッジ（本図では不図示）に装着された姿勢を示す側断面図であり、一点鎖線で示すインクタンクは装着が完了した状態を示す図であり、実線で示すインクタンク２００は不完全な装着状態を示す図である。不完全な装着状態では、インクタンク２００の後方が浮き上がっており、インクタンク２００内のプリズムＡ２１１およびプリズムＢ２２１の光の入射面である第３の面Ａ３およびＢ３はそれぞれ対応するセンサＡ３１１およびセンサＢ３２１に対して傾いた位置で対向することになる。

上記第１の実施形態において図５を参照して説明したように、ある角度以上、この場合２°以上の傾きを持ったプリズムＢ２２１は、発光素子３２２より入射した光がプリズムの第３の面で屈折し、インク室２０４の空気中へ進むため、受光素子３２３へ戻る光路が形成されない。この状態はインクタンク２００がプリンタ３０１に装着されていない状態と同様であるため、インクジェット記録装置３０１では、ユーザーに対し、インクタンク２００が装着されていない、もしくはインクタンク２００の装着が不完全である旨の警告を、例えば図１７に示す表示器５７２により発することが可能となる。

次に、これまで説明した横使用のインクタンク２００を９０°回転し、インク室２０４を上方へ向けたとき、すなわち縦使用の状態について説明する。

図１２はこの第２の実施形態におけるインクタンクの縦使用での初期状態を示す側断面図である。

この第２の実施形態においても、縦使用においては、インク室２０４が吸収体室２０５の上方に位置し、プリズムＡ２１１は、インク室２０４の上面近傍に、プリズムＢ２２１は、インク室２０４の底面近傍にそれぞれ位置することとなる。

この状態で、インク室２０４にはインク２０９と空気が貯蔵され、空気はインク室２０４の上方に集まり、プリズムＡ２１１を構成する第１の面Ａ１はインク室２０４内部の空気に露出され、第２の面Ａ２は前述したように常にインクタンク外部の空気に露出される。従って、発光素子３１２からの光は前記２つの面で全反射されることにより、受光素子３１３に受光される。光を受けた受光素子からはインクタンク２００が存在することを表す所定の電圧の信号が出力される。また、プリズムＢ２２１では、２つの受光面Ｂ１，Ｂ２のうち、第１面Ｂ２がインク室２０４中のインクに露出されている。そのため、発光素子３２２からの光はその界面で屈折し、インク中へ進入する。そのため、受光素子３２３への光路が形成されず、インクタンク２００内にインクが存在することを表す定電圧の信号が出力される。面Ｂ1およびＢ３は常にインクタンク外部の空気中に露出されている。

次に、記録ヘッドからのインクの吐出等に伴ってインクタンク２００中のインクが消費された状態におけるインク残量検出について説明する。

図１３はインク室２０４内のインクが消費され、プリズムＢ２２１の界面Ｂ１，Ｂ２が空気に露出した状態を示す側断面図である。このとき、プリズムＢ２２１を構成する２つの面Ｂ１，Ｂ２が空気と接触しているため、発光素子３２２からの光は全反射され、受光素子３２３に受光される。その結果、光を受けた受光素子３２３からは、インクタンク２００内のインクが存在しないことを表す所定の電圧を有する信号が出力される。また、プリズムＡ２１１の両面Ａ１，Ａ２は、引き続き空気に接触しているため、センサＡ３１１の受光素子３１３からは引き続きインクタンクが存在することを表す所定電圧の信号が出力される。

また、図１１で説明したインクタンク２００の不完全な装着状態は、縦使用についても同様に各センサ３１１，３２１からの出力信号に基づき検出することができる。

以上述べたように、この第２の実施形態では、上記第１の実施形態と同様に、インクタンク内のインク残量およびインクタンクの装着の検出を、縦使用、横使用のいずれにおいても確実に行うことができることができる。しかも、各プリズムＡ２１１，Ｂ２２１が、インク室２０４内に突出しないを構成を有するため、初期状態においてインク室２０４内に収容すべき空気の量を最小限に抑えて、インクをインク室２０４の上面近傍まで貯蔵しておくことが可能になり、インク室２０４におけるインク収容効率を高めることができる。但し、筐体２０１の外方にプリズムＡ２１１，Ｂ２２１が突出するため、インクタンク全体の外形が大きくなることから、インクジェット記録装置の構成に合せて、第１の実施形態あるいは第２の実施形態に示すインクタンクを適宜選択することが望ましい。

（第３の実施形態）
図１４は本発明の第３の実施形態におけるインクタンクの初期状態を示す側断面図である。インクタンク２００の筐体およびその内部の構成は、第２の実施形態におけるインクタンクと同様であるが、プリズムＡ２１１が、横使用状態においてインク室２０４の底面から下方へ突出する位置に設けられたものとなっている。この構成により、インクタンクの横使用における横方向全長を短くすることができる。本構成においても第１の実施形態および第２の実施形態に示したインクタンクと等価な機能を実現することが可能である。

（第４の実施形態）
図１５は本発明の第４の実施形態におけるインクタンクの初期状態を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は後方断面図である。この第４の実施形態におけるインクタンク２００は基本的には、第１の実施形態におけるインクタンクと略同様であるが、プリズムＡ２１１およびプリズムＢ２２１を構成する２つの面Ａ１，Ａ２およびＢ１，Ｂ２の交わる稜線が、キャリッジの移動方向に対してそれぞれ直交する方向に配置されている点が異なる。すなわち各プリズムＡ２１１，Ｂ２２１の方向が第１の実施形態に対して９０°回転した方向で構成されている。センサの向きをプリズムの向きと対応させ９０°回転させることで、本構成においても第１の実施形態における構成と等価な機能を実現することが可能である。この第４の実施形態と第１の実施形態とを、センサの配置方向に応じて選択することが可能になる。

（その他）
上記各実施形態では、液体貯蔵容器（インクタンク）として、液体を貯蔵するインク室と吸収体室とを持つものを挙げたが、本発明は、インク室のみで構成される液体貯蔵容器（インクタンク）にも適用可能である。

また、本発明では、縦使用、横使用の２つの使用姿勢に対応して、前記液体貯蔵容器の２箇所に、三角形の断面形状を有する所謂三角プリズムを設けた場合を例に採り説明したが、本発明は、五角プリズム、台形プリズムなど、三角形状以外の断面形状を有するプリズムを適用することも可能である。

また、液体貯蔵容器に設ける光学的被検出手段の数は、液体貯蔵容器がとり得る使用姿勢の数に応じて適宜変更すれば良く、特に２つの姿勢に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、複数のプリズムの中の、使用姿勢に対応して設けられた一つのプリズムに光を照射することで、インクの残量検出を行うと同時に、インク残量の検出に使用されていない他のプリズムに光を照射することによってインクタンクの有無を検出するようになっているが、インクタンクの有無を検出する必要がない場合には、単に各使用姿勢に応じて光学的被検出部を配置すれば良い。

本発明の第１の実施形態における横使用時のインクタンクを示す側断面図で、初期状態を示している。本発明の第１の実施形態における横使用時のインクタンクを示す側断面図で、インク室内のインクが無くなった状態を示している。本発明の実施形態におけるプリズムを示す拡大図である。本発明のインクタンクのヘッドカートリッジへの装着過程を示す側断面図である。本発明の第１の実施形態における横使用のインクタンクを示す側断面図である。本発明の実施形態におけるプリズムを示す拡大図である。本発明の第１の実施形態における縦使用のインクタンクを示す側断面図であり、初期状態を示している。本発明の第１の実施形態における縦使用のインクタンクを示す側断面図であり、インク室内のインクが無くなった状態を示している。本発明の第２の実施形態における横使用のインクタンクを示す側断面図であり、初期状態を示している。本発明の第２の実施形態における横使用のインクタンクを示す側断面図であり、インク室内のインクが無くなった状態を示している。本発明の第２の実施形態における横使用のインクタンクを示す側断面図であり、インクタンクの装着が不完全な状態を示している。本発明の第２の実施形態における縦使用状態のインクタンクを示す側断面図であり、初期状態を示している。本発明の第２の実施形態における縦使用状態のインクタンクを示す側断面図であり、インク室内のインクが無くなった状態を示している。本発明の第３の実施形態における横使用状態のインクタンクを示す側断面図であり、初期状態を示している。本発明の第４の実施形態における横使用状態のインクタンクを示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は後方断面図である。本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置を示す斜視図である。本発明の実施形態におけるインクジェット記録装置の制御系の概略構成を示すブロック図である。従来のインクタンクおよびそのインク残量検出方法を示す側断面図である。

符号の説明

２００インクタンク
２１１プリズムＡ
Ａ１第１の面
Ａ２第２の面
Ａ３第３の面
２２１プリズムＢ
Ｂ１第１の面
Ｂ２第２の面
Ｂ３第３の面
３１１センサＡ
３２１センサＢ
３１２発光素子
３１３受光素子
２０９インク
２０２大気連通口
２０３インク供給口
２０４インク室
２０５吸収体室
３０１インクジェット記録装置
３０２キャリッジ

Claims

液体を容器外に供給する供給口を備えるとともに、前記液体を直接貯蔵する液体貯蔵室を備えた液体貯蔵容器において、
前記液体貯蔵室の内面に面した側面を少なくとも１面有するプリズムを少なくとも２つ備えて構成され、
前記液体貯蔵容器は、前記供給口が重力方向下向きに配される使用姿勢と、前記供給口が重力方向側方向きに配される使用姿勢の少なくとも２つの姿勢で使用可能であり、
前記液体貯蔵容器の姿勢がいずれの使用姿勢であっても、前記少なくとも２つのプリズムのうち、１つは重力方向に関し前記液体貯蔵容器の上方に、別の１つは重力方向に関し前記液体貯蔵室の下方に位置するように前記液体貯蔵室内に配されていることを特徴とする液体貯蔵容器。
前記液体貯蔵容器の使用姿勢で重力方向に関し上方に配置されるプリズムが前記液体貯蔵容器の有無または所定の姿勢に設定されたか否かの検出に使用され、重力方向に関し下方に配置されるプリズムが前記液体貯蔵室内の液体の残量の検出に使用されることを特徴とする請求項１に記載の液体貯蔵容器。
前記プリズムは、プリズムを構成する界面の２面がともに前記液体貯蔵室の内方に臨んで、且つ突出して配されていることを特徴とする請求項１に記載の液体貯蔵容器。
前記プリズムは、プリズムを構成する界面の１面が前記液体貯蔵室の内面に臨んで、且つ前記液体貯蔵室の内面と同一平面に配されていることを特徴とする請求項１に記載の液体貯蔵容器。
前記液体貯蔵容器は、記録装置に用いられる記録ヘッドに設けられる保持体に対し着脱可能に装着されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の液体貯蔵容器。
前記液体貯蔵容器は、記録装置に用いられる記録ヘッドに供給する液体を貯蔵していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の液体貯蔵容器。
液体を貯蔵する液体貯蔵室を有する液体貯蔵容器を保持しつつ、複数の使用姿勢での記録を可能とする記録装置において、
前記記録装置に搭載される前記液体貯蔵容器は、前記液体貯蔵室の内面に面した側面を少なくとも１面有するプリズムを少なくとも２つ備え、前記液体貯蔵容器がいずれの使用姿勢であっても、前記少なくとも２つのプリズムのうち、１つは重力方向に関し前記液体貯蔵容器の上方に、別の１つは重力方向に関し前記液体貯蔵室の下方に位置するように前記液体貯蔵室内に配されて構成されており、
前記プリズムに対して所定の入射角度で光を照射する発光素子と、所定の反射角度で反射された光を受光して所定の検出信号を出力する受光素子と、を有する組を前記複数のプリズムに対応して複数備えており、前記使用姿勢に応じて前記発光素子と受光素子の組は、液体残量有無検出手段と液体貯蔵容器装着検出手段のいずれかとして機能することを特徴とする記録装置。