JP5462760B2 - 液体収納装置 - Google Patents

Description

本発明は液体収納装置に係り、インクジェット方式のプリンタ、複写機、ファクシミリ機、これらの機能を有する複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）等の画像形成装置に用いて好適する液体収納装置の改良に関する。

インクジェット方式の画像形成装置は、記録ヘッドに設けた複数の噴射ノズルからインクを噴射させながら、記録ヘッドを搭載したキャリッジを用紙に対して相対的に走査することで、画像をドットパターンで用紙に形成している。

このインクジェット方式の画像形成装置では、記録用のインクの収納容器（インクタンク）を備え、その収納容器のインクがインク供給路を介して記録ヘッドに供給されるから、収納容器内のインク収納量を検出する手段を備えて実用化されている。

従来、インク収納量検出機能を備えた液体収納装置は、例えば図６に示すように、透光性の良好な合成樹脂からなる収納容器本体１に、インク供給用の供給パイプ３およびインク排出用の排出パイプ５を連結し、収納容器本体１上端部を凸状に膨出させ、収納容器本体１内のインク７に縦方向に浮かべたフロート部９をその膨出部１１内に対してインク７量に応じて上下動させ、膨出部１１を挟んで検出部１３の発光部１３ａと受光部１３ｂを対向配置した透過型センサー構成を有している。

この液体収納装置は、インク量が満杯であれば、フロート部９が膨出部１１内側先端近傍まで浮き上がって発光部１３ａと受光部１３ｂ間を遮光する一方、インク量が減少するとフロート部９が下方へ変位し、発光部１３ａと受光部１３ｂ間の遮光状態を解除するから、フロート部９の変位位置と検出部１３の配置位置を適当に選定すれば、インク７の満杯状態又は不足状態の検出が可能である。

それ以外に、図示はしないが、インクの吐出量を計算して使用量からインク残量を求める方法、２本の電極を用いてその２本の電極がインク中にあるときに通電状態であることを利用してインク液面の高さを知る方法もある。

さらに、インク中で浮遊する磁石とリードセンサを用いて磁石の位置によりインク液面の高さを知る方法、インクで浮遊するアクチュエータがインク液面によって高くなることを利用して検出させる方法も提案されている。

ところで、インク収納量検出機能を備えた液体収納装置に関する一般的な従来公報としては、例えば特開２００２−１１３８８２号公報（特許文献１）の液体収納装置および特開２００４−１４２４４７号公報（特許文献２）のインク供給システムおよびインクタンクがある。

特開２００２−１１３８８２号公報 特開２００４−１４２４４７号公報

しかしながら、上述した図６に示した液体収納装置では、インク７を直接透過型の検出部１３で検出するから、収納容器本体１の上部に膨出部１１を形成するとともに、この膨出部１１を発光部１３ａおよび受光部１３ｂで挟むスペースも必要となり、レイアウトスペースが大きくなってしまうし、収納容器本体１の膨出部１１内面にインク７が付着してしまうと、誤検出を起こし易い。

また、上述したインク吐出量から使用量を算出する方法では、インク吐出量しか見ていないので、インク量の微妙な誤差が積算されてくると大きな誤差になって不具合を発生するし、電極を使う方法では、２本の電極間で電流が流れているので電極に析出物が蓄積され易く、同様に不具合を起こし易い。

さらに、磁石とリードセンサを用いた方法では、磁石の移動経路の設計が複雑になってコスト高になり易い難点がある。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成において、インク等の液体収容量の検出可能で不具合の発生し難い液体収納装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明の請求項１に係る液体収納装置は、液体を収納するとともに前記液体の供給および排出経路を有し、その液体の満杯時に前記液体が触れない上部に透光部を形成した収納容器本体と、その透光部から収納容器本体内に光を照射する発光部と、この近傍にあって発光部からの発光光の反射光を透光部を介して受光する受光部とを有し、その受光部による受光光量が所定の閾値を越えたとき、その液体残量を検出する検出部と、長尺状にして長手方向の途中で屈曲形成された可動部であって、途中の屈曲部から一方の端部にかけた片領域が検出部から離れる方向に位置するよう、他方の端部が収納容器本体の下部に回転可能に支持されるとともに、片領域表面には光を反射する反射部が形成された可動部とを具備し、上記可動部が、その反射部が満杯状態の液体に触れず、他方の端部が常に液体中に位置する位置に配置され、その液体が満杯状態において、液体からの浮力によって反射部を検出部と対面する状態に近接させ、その液体の減少に伴って反射部が検出部から離れるよう回転変位可能に支持されている。

本発明の請求項２に係る液体収納装置は、上記可動部が、その長手方向の屈曲部で鋭角状に屈曲してその屈曲部から直線状の片領域を有している。

本発明の請求項３に係る液体収納装置は、上記可動部が、その屈曲部からその片領域全体を円弧状に形成している。

本発明の請求項４に係る液体収納装置は、上記可動部が、その屈曲部からの片領域に液体に対する浮力を生じさせる浮片を配置させている。

そのような本発明の請求項１に係る液体収納装置では、上記可動部が、その液体が満杯状態において、液体からの浮力によって反射部が検出部と対面する状態に近接し、その液体の減少に伴って反射部が検出部から離れるよう回転変位するから、簡単な構成において、インク等の液体収容量を検出可能で、検出不具合が発生し難い。

本発明の請求項２に係る液体収納装置では、上記可動部が、その屈曲部から鋭角状に直線状の片領域を有しているから、可動部の僅かな回転変位によって反射部が検出部から大きく離れ、発光部からの発光光が直ぐに反射部に届き難くなるとともに、受光部とは異なる方向へ大きく反射され易く、例えば液体の満杯状態を正確に検出可能である。

本発明の請求項３に係る液体収納装置では、上記可動部が、その屈曲部から円弧状の片領域を有しているから、同様に、可動部の僅かな回転変位によって反射部が検出部から大きく離れ、発光部からの発光光が直ぐに反射部に届き難くなるとともに、受光部とは異なる方向へ大きく反射され易く、液体の満杯状態を正確に検出可能である。

本発明の請求項４に係る液体収納装置では、上記可動部が、その屈曲部からの片領域に液体に対する浮力を生じさせる浮片を配置させているから、可動部を形成する材料が液体に対して十分な浮力を生じさせ難い場合でも可動部に浮力を生じさせることが容易である。

本発明に係る液体収納装置の実施の形態を示す概略断面図である。 図１の液体収納装置の動作を説明する概略断面図である。 本発明に係る液体収納装置の他の構成を説明する概略断面図である。 本発明に係る液体収納装置の他の構成を説明する概略断面図である。 本発明に係る液体収納装置の他の構成を説明する要部断面図である。 従来の液体収納装置を示す概略断面図である。

以下、本発明に係る液体収納装置の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る液体収納装置の実施の形態を示す概略断面図である。

図１において、収納容器本体（タンク）１５は、透光性の良好な合成樹脂から密封されたブロック状箱型に成形され、上側端部、すなわち図１中の右上部に斜面１５ａを有し、内部空間に液体、例えばインク１７が収納（貯蔵）されるようになっており、側面中程又は下部に多少寄った位置に供給パイプ（供給経路）１９が連結され、底部に排出パイプ（排出経路）２１が連結されている。

インク１７は、インクジェット方式の画像形成装置に適した従来公知の水性の液体インクであり、図示しない供給駆動部によって供給パイプ１９から収納容器本体１５の内部空間に供給制御され、やはり図示しない排出駆動部によってインク１７が排出制御される。その詳細は後述する。

収納容器本体１５の上側端部に形成された斜面１５ａ近傍には、これに僅かの間隔で対面するように検出部２３が配置されている。

検出部２３は、斜面１５ａに僅かの間隔で平行に対面配置された支持部２３ａと、この支持部２３ａにおいて斜面１５ａに向けて配置され収納容器本体１５内に光を照射する発光部２３ｂと、斜面１５ａに向けて配置され発光部２３ｂからの発光光の反射光を斜面１５ａを透過して受光する受光部２３ｃとを有して形成されており、受光部２３ｃによる受光光量が所定の閾値を越えたとき、インク１７の残量を検出する機能を有している。すなわち、収納容器本体１５の斜面１５ａは、透光部である。

収納容器本体１５内には、インク１７より比重が軽い合成樹脂材料により、長尺状にして長手方向の途中でＬ字形に屈曲して形成された可動部２５が配置されている。

可動部２５は、途中の屈曲部２５ａから一方の端部にかけた片領域２５ｂが斜面１５ａ又は検出部２３から離れる方向に位置するよう、他方の端部（下端）２５ｃが収納容器本体１５内下部に回転可能に支持されており、収納容器本体１５上部内面に面する片領域２５ｂの上側表面には光を反射する反射部（鏡面部）２７が形成されたアクチュエータである。

しかも、可動部２５は、インク１７の満杯状態においても反射部２７がインク１７に触れないよう、更に、他方の端部２５ｃが常にインク１７中に位置するよう配置されている。

可動部２５は、片領域２５ｂ側に回転重心Ｇが位置しており、インク１７が満杯状態において、インク１７からの浮力によって片領域２５ｂ（反射部２７）を検出部２３と対面する状態に近接させ、インク１７の減少に伴って片領域２５ｂ（反射部２７）が検出部２３から離れるような回転変位を起こすよう、収納容器本体１５内に支持されている（図１中の破線参照）。

この液体収納装置では、インク量が満杯であれば、インク１７からの浮力によって可動部２５が図中時計方向に回転変位し、その片領域２５ｂが斜面１５ａ、すなわち検出部２３にほぼ平行に対面する状態に近接するから、発光部２３ｂからの発光光が反射部２７で反射され、この反射光の殆どが斜面１５ａを透過して受光部２３ｃで受光され、受光光量が所定の閾値を越えて大きくなったと検出部２３が判別すれば、インク１７の残量が満杯であると検出可能である。

この満杯検出信号に基づき、供給パイプ１９にある図示しない供給駆動部により、収納容器本体１５へのインク１７の供給を停止制御可能である。

そして、図１の状態から、排出パイプ２１からインク１７の排出によってインク１７が減少して図２の状態に変化すると、これに伴ってインク１７から可動部２５が受ける浮力が低下する。

そのため、可動部２５が図中反時計方向に回転変位して反射部２７が検出部２３から離れ、次第に、発光部２３ｂからの発光光が反射部２７を照射しなくなるうえ、反射部２７に照射された発光光でも受光部２３ｃとは異なる方向へ反射され、反射光が受光部２３ｃで受光され難くなる。

受光光量が所定の閾値を越えて小さくなったと検出部２３が判別すれば、インク１７の残量が少なくて補充が必要であると検出可能である。

この補充検出信号に基づき、供給パイプ１９にある供給駆動部によって収納容器本体１５へのインク１７の供給を開始制御可能である。

このように本発明の液体収納装置は、インク１７を供給および排出する供給パイプ（供給経路）１９および排出パイプ（排出経路）２１を有し、上部に透光斜面（透光部）１５ａを形成した収納容器本体１５と、その透光斜面１５ａから収納容器本体１５内に光を照射する発光部２３ｂとこの近傍にあって発光部２３ｂからの発光光の反射光を透光斜面１５ａ部を介して受光する受光部２３ｃとを有し、その受光部２３ｃによる受光光量が所定の閾値を越えたとき、そのインク１７残量を検出する検出部２３と、長尺状にして長手方向の途中でＬ字形に屈曲形成された可動部２５であって、途中の屈曲部２５ａから一方の端部にかけた片領域２５ｂが検出部２３から離れる方向に位置するよう、他方の端部２５ｃが収納容器本体１５の下部に回転可能に支持されるとともに、片領域２５表面には光を反射する反射部２７が形成された可動部２５とを具備し、この可動部２５が、そのインク１７が満杯状態において、インク１７からの浮力によって反射部２７を検出部２３と対面する状態に近接させ、そのインク１７の減少に伴って反射部２７が検出部２３から離れるよう回転変位するよう支持されている。

そのため、インク量が満杯であれば、インク１７からの浮力によって可動部２５が回転変位し、反射部２７が検出部２３にほぼ平行に対面する状態に近接し、発光部２３ｂからの発光光が殆ど反射部２７で反射され、かつ受光部２３ｃで強く受光されるから、インク１７の残量が満杯であると検出可能である。

他方、インク１７の減少に伴って可動部２５が回転変位して反射部２７が検出部２３から離れ、次第に、反射部２７で反射され難くなるうえ、受光部２３ｃでも受光されなくなる。

しかも、アクチュエータとしての可動部２５の他方の端部２５ｃ近傍（一部）が常にインク１７中に存在するので、可動部２５近傍のインク粘度が上がることがなく、インク１７の正確な残量検出が可能で誤作動も生じ難い。

さらに、検出部２３を形成する発光部２３ｂおよび受光部２３ｃが近接配置されて、収納容器本体１５に一箇所に外部から近接配置するだけで構成可能であるから、レイアウトスペース効率が良好である。

従って、インク１７の満杯状態においても反射部２７がインク１７に触れないように可動部２５の位置関係を選定すれば、構成部品のレイアウトスペースを広くさせず、簡単な構成において、インク１７の満杯状態又は補充状態の検出可能であるし、反射部２７がインク１７で汚れ難いから、検出誤差も少なくすることが可能である。

そして、本発明の収納容器本体１５における透過部は、上述したように斜面１５ａであったり上部角部に設ける必要はなく、収納容器本体１５にあって満杯時にインク１７が触れ難い上部位置であれば良く、少なくとも透過部のみが光を透過させるよう形成されていれば良い。

ところで、上述した構成の可動部２５は、長手方向の途中でＬ字形に屈曲して形成されたが、本発明の可動部２５はこの形状に限定されず、種々の形状で実施可能である。

例えば、図３および図４に示すように、可動部２５は、長手方向の途中で鋭角に屈曲して片領域２５ｄを形成したり、可動部２５において屈曲部２５ａから円弧状の片領域２５ｅを形成すれば、可動部２５の僅かな回転変位によって反射部２７が検出部２３から大きく離れ、発光部２３ｂからの発光光が直ぐに反射部２７に届く難くなるとともに、受光部２３ｃとは異なる方向へ大きく反射され、例えばインク１７の満杯状態を正確に検出可能である。

さらに、図５に示すように、可動部２５が、その屈曲部２５ａからの片領域２５ｂにインク１７に対する大きな浮力を生じさせる浮片２７を配置させることが可能である。

このような図５に示す構成においても、インク１７の液面レベルの上下に従って可動部２５の回転変位を達成可能であり、インク１７によって反射部２７を汚し難く、可動部２５を形成する材料がインク１７に対して十分な浮力を生じさせ難い場合に有用である。

そして、本発明の液体収納装置は、インク１７を収納する構成に限定されず、種々の液体の収納に実施可能である。

１、１５ 収納容器本体
３、１９ 供給パイプ
５、２１ 排出パイプ
７、１７ インク（液体）
９ フロート部
１１ 膨出部
１３、２３ 検出部
１３ａ、２３ｂ 発光部
１３ｂ、２３ｃ 受光部
１５ａ 斜面（透光部）
２３ａ 支持部
２５ 可動部
２５ａ 屈曲部
２５ｂ、２５ｄ、２５ｅ 片領域
２５ｃ 他方の端部
２７ 反射部

Claims (4)

1. 液体を収納するとともに前記液体の供給および排出経路を有し、前記液体の満杯時に前記液体が触れない上部に透光部を形成した収納容器本体と、
   前記透光部から前記収納容器本体内に光を照射する発光部と、この近傍にあって前記発光部からの発光光の反射光を前記透光部を介して受光する受光部とを有し、前記受光部による受光光量が所定の閾値を越えたとき、前記液体残量を検出する検出部と、
   長尺状にして長手方向の途中で屈曲形成された可動部であって、途中の屈曲部から一方の端部にかけた片領域が前記検出部から離れる方向に位置するよう、他方の端部が前記収納容器本体の下部に回転可能に支持されるとともに、前記片領域表面には光を反射する反射部が形成された可動部と、
   を具備し、
   前記可動部は、前記反射部が満杯状態の前記液体に触れず、他方の端部が常に前記液体中に位置する位置に配置され、前記液体が満杯状態において、前記液体からの浮力によって前記反射部を前記検出部と対面する状態に近接させ、前記液体の減少に伴って前記反射部が前記検出部から離れるよう回転変位するよう支持されてなることを特徴とした液体収納装置。
2. 前記可動部は、前記長手方向の前記屈曲部で鋭角状に屈曲して前記屈曲部から直線状の前記片領域を形成してなる請求項１記載の液体収納装置。
3. 前記可動部は、前記屈曲部から前記片領域全体を円弧状に形成してなる請求項１記載の液体収納装置。
4. 前記可動部は、前記屈曲部からの前記片領域に前記液体に対する浮力を生じさせる浮片が配置されてなる請求項１〜３いずれか１項記載の液体収納装置。

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