JPH11334097A - インクタンクおよびプリント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正確、確実でかつ所望のインク残量を表示す
るインク残量検知機能を発揮できるインクタンクおよび
かかるタンクを装着できるプリント装置を提供する。 【解決手段】 インクタンクは、インク吸収体収容部５
３の底面５５の少なくとも一部を透明として形成したイ
ンク残量検出部６２と、この検出部６２の内側に突出す
る少なくとも一部を透明としたリブ６３（収容密度調整
部）とを含む。インク吸収体５２は均一圧縮率でインク
吸収体収容部５３内に収容されている。リブ６３は断面
台形状をなす突起であり、その上底ｘと下底ｙとはｘ＜
ｙの関係を満たすため、リブ６３の側面はテーパ面６３
Ａとなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク残量を正確
に知ることのできるインクタンクおよび該タンクを装着
できるプリント装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プリント装置に装着できるイ
ンクタンクとしては、例えば図１に示すものが知られて
いる。図１において符号２はインクをプリント媒体とし
ての紙に吐出する吐出ヘッドである。この吐出ヘッド２
にはインク供給管５１が設けられており、このインク供
給管５１は後述のインクタンク３のインク供給口４に挿
入されてインクの供給を受けるものである。インクタン
ク３は、インクを収容するインク収容部５６と、このイ
ンク収容部５６に、微小連通部５７を介して連通しかつ
インク吸収体５２を圧縮した状態で収容するインク吸収
体収容部５３とから概略構成されている。微小連通部５
７は、隔壁５４の端部と底部５５との間に形成された間
隙であり、隔壁５４のインク吸収体収容部５３側の壁面
に形成された気液交換リブ５４Ａに連続して形成されて
いる。気液交換の観点から、気液交換リブ５４Ａと底面
５５との隙間は０．１〜２０ｍｍ程度であることが好ま
しく、インクを供給口４から漏れにくくするために、供
給口４の下端部の底面５５からの高さはリブ５４Ａの下
端部の底面５５からの高さと等しいか、あるいはリブ５
４Ａの下端部の高さより高い位置に形成されている。ま
た、インク吸収体収容部５３の壁部上方には大気連通孔
５８が形成されており、インク収容部５６はインク吸収
体収容部５３と連通している以外は実質的に密閉されて
いる。なお、インク収容部５６内には隔壁５９が形成さ
れている。符号６０はインクタンク３にインクを導入す
るための孔であり、６１はインク導入孔６０を封止する
球状の封止部材である。

【０００３】このような構成のインクタンク３では、図
２（ａ）〜（ｅ）に示すように、インク収容部５６内の
インクが微小連通部５７を通じてインク吸収体収容部５
３内に供給されながら消費される。すなわち、図２
（ａ）に示すように、インク吸収体収容部５３の気室部
分は大気連通部５８により大気圧に維持され、インク吸
収体収容部５３内のインクはインク供給口４から吐出ヘ
ッド側に供給される。それに伴い、図２（ｂ）に示すよ
うに、インク吸収体収容部５３内のインクの液面が気液
交換リブ５４Ａの上端まで下がってくると、インク吸収
体収容部５３の気室部分の空気がインク吸収体収容部５
３よりも低い圧力のインク収容部５６側に気液交換リブ
５４Ａおよび微小連通部５７を介して移動し、その空気
に相当するインクが微小連通部５７を介してインク吸収
体収容部５３側に供給される。このようにインク収容部
５６側のインクが完全に消費されると、図２（ｃ）〜
（ｅ）に示すように、インク吸収体収容部５３側のイン
クのみが徐々に吐出ヘッド２側に供給される。

【０００４】ところが、上述のインクタンク３において
は、インク吸収体収容部５３内へのインク吸収体５２の
収容状態によってインクの使い残し量が決まってしま
う。インク吸収体５２の収容状態としては、図３〜図５
に示す場合が考えられる。

【０００５】（１）まず、図３に示すように、負圧を発
生させ、インクを吸収保持するために吸収体５２を全く
均一な圧縮率で収容する場合である。この場合において
は、インク吸収体５２の収容密度がインク吸収体収容部
５３内で均一となるが、インク供給口４の下端部と微小
連通部５７の上端部とを結ぶ界面までインクの消費が進
んだところで、インク吸収体収容部５３の底面５５近傍
にインクが残ってしまい、吐出ヘッド２へのインクの供
給が停止してしまう。

【０００６】（２）次に、図３に示した場合のようにイ
ンクタンク３の底面５５近傍にインクが残らないように
するために、図４に示すように、インクタンク３の底面
５５近傍のインク吸収体５２の圧縮率が低くなるように
インク吸収体５２を収容する場合である。この場合にお
いては、インクタンク３の底面５５近傍のインク吸収体
５２の圧縮率を低圧縮率Ｒ１とし、その上の領域の圧縮
率を高圧縮率Ｒ２とするため、インクタンク３の底面５
５近傍に残りそうになったインクは毛細管現象により低
圧縮率領域（収容密度が粗の領域）Ｒ１から高圧縮率領
域（収容密度が密の領域）Ｒ２に吸い上げられ、インク
供給口４側に供給される。

【０００７】（３）さらに、インクを効率よく使い切る
ために、図５に示すように圧縮率をＡ，Ｂ，ＣおよびＤ
の４段階に分け、低圧縮率領域から高圧縮率領域へ、つ
まりＡ→Ｄ→Ｃ→Ｂの順にインクが使用されるように、
圧縮率を制御して収容する場合である。この場合におい
ては、インクタンク３の底部５５近傍に相当する領域Ｃ
のインクも使用することができる。

【０００８】このようなインクタンクを用いる場合にお
けるインク残量検知方法としては、例えば図６（ａ）お
よび（ｂ）に示すような方法が知られている。すなわ
ち、インクタンク３の底部５５に一部または全体に透明
部分を設け、この透明部分を介してタンク内部のインク
吸収体５２にタンク外部の発光素子から光を照射し、タ
ンク内部からの反射光をタンク外部の受光素子で受光し
て光反射率を検出し、インクの有無による光反射率の差
によってインク残量を検知する。符号１１は発光素子と
受光素子とを備えた反射型光検出手段である。なお、図
６（ａ）は、インクがインク吸収体５２とタンク底面５
５との間に残っている場合を示し、この場合、入射光が
残留インクに吸収され外部への反射光が少なくなる。図
６（ｂ）は、インクがインク吸収体５２とタンク底面５
５との間に残っていない場合を示している。この場合、
入射光がインク吸収体表面で反射されタンク外部にもど
る光量が多い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）、（２）および（３）に示したインクタンクで
は、インク吸収体収容部５３の底面５５でインクの残量
検出を行っているため、次のような問題があった。

【００１０】上記（１）のインクタンクでは、均一な圧
縮率でインク吸収体５２をインク吸収体収容部５３内に
収容しているため、インクを使用し切った後も、重力の
影響を受け、インクが流下して底面５５上に溜まり、イ
ンクタンク３全体にインクがほとんど残っていないにも
拘わらず、反射光が少ない、すなわち「インク有り」の
検出をしてしまう可能性がある。

【００１１】上記（２）のインクタンクでは、高圧縮率
領域Ｒ２の方が毛細管力が大きく、インクを保持するこ
とができるため、底面５５側の低圧縮率領域Ｒ１にイン
クが残らないが、インクタンク３全体にまだインクが相
当量残っていても、初期段階で反射光が多い、すなわち
「インク無し」の検出をしてしまう可能性がある。

【００１２】上記（３）のインクタンクでは、圧縮率制
御を図５に示すように行うため、インクがＡ→Ｄ→Ｃ→
Ｂの順になくなり、領域Ｃのインクを使用した後に、領
域Ｂのインクを使い切ることになる。最終的にインク使
用効率とインク有無検知タイミングは、圧縮率分布によ
って決まり、インク使用効率を高めつつ、検知タイミン
グを適当にすることを両立させるように吸収体の圧縮率
を正確に制御してインク吸収体５２を収容するのは非常
に困難であり、検知ポイントに相当のバラツキが出てし
まう可能性がある。

【００１３】図７はインク残量とセンサ出力との関係を
示すグラフである。

【００１４】図７におけるグラフＡは、インク吸収体収
容部５３の低圧縮領域においてインク残量検出を行った
ときの関係を示し、グラフＢは、同時に、高圧縮領域に
おいてインク残量検出を行ったときの関係を示してい
る。低圧縮領域で検出を行うと、その領域でのインク保
持力が小さいため、インクがすぐに移動してしまい、タ
ンク内にインクが十分に残っていても、「インク残少」
と検出してしまう可能性がある。

【００１５】また、高圧縮率領域で検出を行うと、イン
ク保持力が大きく、なかなかインクがなくならず、検出
してからの使用可能量が、かなり少量となった時点で検
出してしまう可能性がある。

【００１６】このようにインク残量を正確に検出すため
には、圧縮率分布を極めて精度良く制御する必要があ
る。

【００１７】本発明は、正確、確実でかつ所望のインク
残量を表示するインク残量検知機能を発揮できるインク
タンクおよびかかるタンクを装着できるプリント装置を
提供することを課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のインクタンクは、負圧を発生させ、インク
を吸収保持するインク吸収体を圧縮して収容するインク
吸収体収容部と、該インク吸収体収容部の一部を透明に
して形成され、前記インク吸収体収容部内のインクの残
量を検出するためのインク残量検出部と、該インク残量
検出部の透明部分の近傍の前記インク吸収体の収容密度
を部分的に調整する収容密度調整部とを含むことを特徴
とする。

【００１９】この場合においては、例えば均一に収容し
たインク吸収体の収容密度を部分的に大きくするか、あ
るいは小さくすることができる。このため、吸収体圧縮
率の相対的な変化を制御し、インクタンク内における残
量検出の信頼性および精度を向上させることが可能であ
る。

【００２０】ここで、前記収容密度調整部は、前記イン
ク吸収体収容部の内壁面から内方に突出するリブであっ
てもよい。この場合、リブにより前記インク吸収体の収
容密度を部分的に上げることで他の部位の前記インク吸
収体の密度の相対的なバランスを制御することができ
る。

【００２１】前記収容密度調整部のリブの高さは、前記
インク吸収体の空孔径よりも大であって、リブは裾拡が
りのテーパを有するものが好ましい。リブの裾部分ある
いはリブと底面との段差部で吸収体との隙間が生じるの
を防止することができる。

【００２２】また、吸収体底部の密度が最も高くなるよ
うなタンクの場合では前記収容密度調整部は、前記イン
ク吸収体収容部の内壁部に設けられた凹部を含んでもよ
い。この場合、凹部により前記インク吸収体の収容密度
を下げることで他の部位の前記インク吸収体の密度分布
のバランスを図ることができる。

【００２３】ここで、前記凹部の深さＬと開口径Ｍと
は、吸収体圧縮倍率Ｎに対して、０＜Ｌ／Ｍ≦（Ｎ−
１）の関係を満たすことが好ましい。インク吸収体は前
記凹部の底部に接することが好ましい。この接触により
インク吸収体の毛管力を利用することができることか
ら、上記凹部内のインク溜まりを未然に防止することが
できる。

【００２４】さらに、本発明は、前記インク吸収体収容
部に微小連通部を介して連通するインク収容部をさらに
含んだ構成のタンクに適用された場合インク収容部のサ
イズにかかわらずインクの使い切る付近のタイミングで
精度よく「インクなし」を検知することが出来る。本発
明は、インク吸収体収容部のみを含むインクタンクに限
定されることなく、このインク吸収体収容部に連通する
インク収容部をも含むインクタンクに適用可能である。

【００２５】ここで、前記インク吸収体収容部は該イン
ク吸収体収容部内に収容されているインクを吐出する吐
出ヘッドにインクを供給するためのインク供給口を含
む。

【００２６】また、本発明のインクタンクは、大気と連
通する大気連通部と液体噴射ヘッドに液体を供給するた
めの液体供給部とを備え内部に負圧発生部材を収納した
負圧発生部材収納室と、前記負圧発生部材収納室と連通
路を介して連通するとともに、前記連通路を除いて実質
的に密閉である液体収納室と、前記負圧発生部材収納室
の前記連通通路から上方へ延在する壁と、を有する液体
噴射ヘッド用のインクタンクにおいて、前記負圧発生部
材収納室の一部を透明にして形成され、前記負圧発生部
材収納室内のインクの残量を検出するためのインク残量
検出部と、該インク残量検出部の透明部分の近傍の前記
負圧発生部材の収容密度を部分的に調整する収容密度調
整部とを含むことを特徴とする。

【００２７】ここで、前記収容密度調整部は、前記負圧
発生部材収容部の内壁面から内方に突出するリブであっ
てもよい。この場合、リブにより前記負圧発生部材の収
容密度を部分的に上げることで他の部位の前記負圧発生
部材の密度の相対的なバランスを制御することができ
る。

【００２８】前記収容密度調整部のリブの高さは、前記
負圧発生部材の空孔径よりも大であって、リブは裾拡が
りのテーパを有するものが好ましい。リブの裾部分ある
いはリブと底面との段差部で負圧発生部材との隙間が生
じるのを防止することができる。

【００２９】また、負圧発生部材底部の密度が最も高く
なるようなタンクの場合では前記収容密度調整部は、前
記負圧発生部材収容部の内壁部に設けられた凹部を含ん
でもよい。この場合、凹部により前記負圧発生部材の収
容密度を下げることで他の部位の前記負圧発生部材の密
度分布のバランスを図ることができる。

【００３０】ここで、前記凹部の深さＬと開口径Ｍと
は、負圧発生部材圧縮倍率Ｎに対して、０＜Ｌ／Ｍ≦
（Ｎ−１）の関係を満たすことが好ましい。負圧発生部
材は前記凹部の底部に接することが好ましい。この接触
により負圧発生部材の毛管力を利用することができるこ
とから、上記凹部内のインク溜まりを未然に防止するこ
とができる。

【００３１】さらに、本発明は、前記インク吸収体収容
部に微小連通部を介して連通するインク収容部をさらに
含んだ構成のタンクに適用された場合インク収容部のサ
イズにかかわらずインクの使い切る付近の体ミンクで精
度よくインクなしを検知することができる。本発明は、
インク吸収体収容部のみを含むインクタンクに限定され
ることなく、このインク吸収体収容部に連通するインク
収容部をも含むインクタンクに適用可能である。

【００３２】ここで、前記負圧発生部材収容部は該負圧
発生部材収容部内に収容されているインクを吐出する吐
出ヘッドにインクを供給するためのインク供給口を含
む。

【００３３】また、本発明のプリント装置は、インクを
プリント媒体に吐出する吐出ヘッドを用いて画像形成を
行うものであって、上述のインクタンクを着脱自在に装
着する手段と、該装着手段による装着時に前記インクタ
ンクの前記インク残量検出部を介してインクの光学的な
反射率の変化を測定する測定手段を備えたことを特徴と
する。

【００３４】ここで、前記装着手段は、インク吐出を受
けるプリント媒体の幅方向に往復移動可能なキャリッジ
であってもよい。前記吐出ヘッドは、インクを吐出する
のに用いられるエネルギとして熱エネルギを発生する熱
エネルギ発生手段を備えてもよい。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００３６】（実施形態１）図８は、本発明のインクタ
ンクの一実施形態を示す概略断面図である。図８に示す
インクタンクの構成は図１に示したインクタンクの構成
と基本的に共通しており、共通部分には同一符号を付
し、その部分の説明を省略する。

【００３７】本実施形態の特徴は、インク吸収体収容部
５３の底面５５の少なくとも一部を透明として形成した
インク残量検出部６２と、この検出部６２の内側に突出
する少なくとも一部を透明としたリブ６３（収容密度調
整部）とを含み、インク吸収体５２を均一の圧縮率でイ
ンク吸収体収容部５３内に収容した点である。

【００３８】リブ６３は断面台形状をなす突起であり、
その上底ｘと下底ｙとはｘ＜ｙの関係を満たす。このた
め、リブ６３の側面は上方へ行くほど先細りとなり、逆
に下方に行くほど裾拡がり形状のテーパ面６３Ａとなっ
ている。これはテーパ面６３Ａおよび底面５５にインク
吸収体５２を接触させ易くすることで、リブ６３の裾部
分にインク吸収体５２が接触しないために生じるとされ
る間隙を発生させないためである。リブ６３の裾部分と
インク吸収体５２との間に間隙がなければ、インクがイ
ンク吸収体５２の毛管力でインク供給口４側へ移動する
ことができ、インク残量検出を正確に行うことができ
る。

【００３９】また、リブ６３の高さｔは、インク吸収体
５２の平均空孔を球状と想定し、その直径よりも「大」
である。リブ６３の高さｔがインク吸収体５２の直径よ
りも「小」であるときは、十分な密度調整が図れないお
それがある。

【００４０】本実施形態におけるインクタンクの材質と
しては、耐溶剤性がありインクの蒸発がしにくいもので
あれば、いかなる材料も使用可能であるが、少なくとも
上記インク残量検出部６２およびリブ６３は後述するプ
リント装置にインクタンク３が装着された際にインク残
量検出用の光の照射を受けるために、透明プラスチック
等の光透過性のあるものでなければならない。例えば、
ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル、塩化ビニ
リデン、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂などを挙げるこ
とができる。

【００４１】インク吸収体の材質としては、上述のイン
クタンクと同様に耐溶剤性があり、さらに適当な負圧を
発生させるものであれば、いかなる材料も使用可能であ
る。例えば、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂などを挙げること
ができる。

【００４２】ところで、図１に示した従来の構成のイン
クタンク３が大きいサイズの場合などはインク吸収体収
容部５３内に図面左右方向に沿ってインク吸収体５２を
圧縮して収容した場合に、収容されたインク吸収体５２
のうち、インク供給口４近傍および気液交換リブ５４Ａ
近傍のインク吸収体５２の収容密度は「大」であるが、
両者間に存在するインク吸収体５２の収容密度は「小」
が顕著となる。このため、収容密度が「小」である部分
では、インクが希薄となり、他の部分にたとえインクが
十分にあったとしても残量検出上では「インク無し」と
判断され、誤検知を起こしてしまう。

【００４３】しかし、図８に示した本実施形態において
は、その収容密度「小」のインク吸収体５２に対応して
リブ６３が設けられ、インク吸収体５２が均一圧縮率で
収容されているため、リブ６３によりその部分を圧縮し
て収容密度を上げることが可能である。従って、本実施
形態では、リブ６３によりインク残量検出部６２近傍の
インク吸収体５２の収容密度を部分的に上げることでイ
ンク残量検出部６２近傍のインク吸収体５２にインクを
集めることができるので、タンクのサイズによらずイン
ク残量を正確に検出することができる。また、リブ６３
の高さｔがインク吸収体５２の平均空孔の直径よりも
「大」であれば、インク吸収体５２を確実に圧縮するこ
とができる。さらに、リブ６３の上底ｘと下底ｙとがｘ
＜ｙの関係を満たせば、リブ６３の側面が裾拡がりのテ
ーパとなるため、インク吸収体収容部５３内の底面５５
とインク吸収体５２とを接触させて、その部分にインク
が溜まる間隙が形成されるのを確実に防止することがで
きる。

【００４４】図９は、本実施形態に係る上述のインクタ
ンクを装着することのできるプリント装置の一例を示す
概略斜視図である。

【００４５】図９において駆動モータ５０１３の正逆回
転に連動して駆動力伝達ギア５０１１、５００９を介し
て回転するリードスクリュー５００５の螺旋溝５００４
に対して係合するキャリッジＨＣ上にはインクタンク３
がヘッド２を取り付けた状態で着脱自在に搭載されてい
る。このキャリッジＨＣはピン（不図示）を有し、矢印
ａ，ｂ方向に往復移動される。５００２は紙押え板であ
り、キャリッジＨＣの移動方向にわたって紙をプラテン
５０００に対して押圧する。５００７、５００８はフォ
トカプラであり、キャリッジＨＣのレバー５００６のこ
の領域での存在を確認してモータ５０１３の回転方向切
換等を行うためのホームポジション検知手段である。５
０１６は記録ヘッドの前面をキャップするキャップ部材
５０２２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ内
を吸引する吸引手段でキャップ内開口５０２３を介して
記録ヘッドの吸引回復を行う。５０１７はクリーニング
ブレードで、５０１９はこのブレード５０１７を前後方
向に移動可能にする部材であり、本体支持板５０１８に
これらは支持されている。ブレード５０１７は、この形
態でなく周知のクリーニングブレードが本例に適用でき
ることは言うまでもない。また、５０１２は、吸引回復
の吸引を開始するためのレバーで、キャリッジと係合す
るカム５０２０の移動に伴って移動し、駆動モータから
の駆動力がクラッチ切換等の公知の伝達手段で移動制御
される。

【００４６】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジＨＣがホームポジション側領域に
きたときにリードスクリュー５００５の作用によってそ
れらの対応位置で所望の処理が行えるように構成されて
いるが、周知のタイミングで所望の作動を行うようにす
れば、本例にはいずれも適用できる。上述における各構
成は単独でも複合的にみても優れた発明であり、本発明
にとって好ましい構成例を示している。

【００４７】なお、本装置にはインク吐出圧発生素子を
駆動する駆動信号供給手段を有している。

【００４８】図１０は、図９に示したプリント装置にお
ける要部を拡大して示した概略斜視図である。

【００４９】キャリッジＨＣ上には、図１０では、各色
のインクタンク３が主走査方向（矢印Ｐ方向）に配列さ
れた状態で搭載されている。これらのインクタンク３は
ヘッド２にインク供給管を介して連結されている。キャ
リッジＨＣには、装着時のインクタンク３の透明のイン
ク残量検出部６２の位置に対応して貫通孔（不図示）が
それぞれ形成されており、プリント装置のシャーシ底部
に固定された測定手段としてのフォトインタラプタ２０
からの検出光を通過させるようになっている。従って、
キャリッジＨＣが主走査方向に沿って往復移動している
間、または停止時にフォトインタラプタ２０により各色
のインクタンク３がそれぞれ通過するタイミングで各イ
ンクタンク３内のインク残量検出部６２に光を照射して
インク吸収体５２の光反射率を検出することができる。

【００５０】なお、上述のフォトインタラプタ２０は反
射型のもので、光源としての発光ダイオード（ＬＥＤ）
とこのＬＥＤからの検出光の反射光を受光する受光素子
としてのフォトトランジスタが一体化したものである。
このＬＥＤとしては、通常カラープリント装置で使用さ
れるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、
ブラック（Ｋ）の４色のインクのいずれにも光吸収性を
有する波長の光線を発するタイプのものであり、赤外光
などが好ましい。

【００５１】また、キャリッジＨＣ上には、上記各色イ
ンクの他にインク濃度の異なる濃インクを収容するイン
クタンクおよび淡インクを収容するインクタンクを上述
のインクタンクに代えて、あるいは上述のインクタンク
と共に搭載され得る。

【００５２】本実施形態においては、図１０に示すよう
に、１つの測定手段としてのフォトインタラプタ２０
で、４色全部のインク残量を正確に検出することができ
る。

【００５３】ここで、フォトインタラプタ２０によるイ
ンク残量検出の原理について概略説明する。まず、イン
クタンク３のインク残量検出部６２近傍にインクが残っ
ている場合に、インクタンク３の内壁面やインク吸収体
５２の表面に光を照射して光反射率を測定しておく。次
に、インクの消費が進み、インクタンク３のインク残量
検出部６２近傍にもインクが残っていない場合には、イ
ンク吸収体５２とインクタンク３の内壁面との間に空気
層が形成されてしまうため、インク吸収体等に光を照射
すると、インクが残っているときに比べてインクに光が
吸収される量が少ない為高い光反射率が得られる。これ
ら２つの光反射率の相対差によってインク残量を検出す
ることが可能となる。

【００５４】（実施例１〜３および比較例）本実施形態
においては、リブ６３の高さｔを、０．０ｍｍ，０．４
ｍｍ，０．８ｍｍ，１．２ｍｍと４種類設定した（比較
例１〜２、実施例１〜２）。リブ６３におけるインク密
度を光学センサで検知し、その出力変化とインク使用量
とから誤検知発生割合を調べた。このような検出方法に
おいてはセンサ出力がブラックでは０．１５Ｖを越える
と、あるいはカラー（シアン、マゼンタ、イエロー）で
は０．２０Ｖを越えると、インク残量が僅かであると判
断した。表１にリブの高さｔと誤検知発生割合の結果を
示す。

【００５５】

【表１】

【００５６】上記表１から明らかなようにリブの高さｔ
が０．８ｍｍ以上あれば、誤検知発生割合は少なく実用
に十分となることがわかった。

【００５７】（実施形態２）図１１は、本発明のインク
タンクの他の実施形態を示す概略断面図である。

【００５８】本実施形態における各構成要素は先の実施
形態における各構成要素と基本的に共通しており、共通
する部分については同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００５９】本実施形態の特徴は、先の実施形態におい
て収容密度調整部としてインク吸収体収容部５３の内方
へ突出するリブ６３を設け、このリブ６３によりインク
吸収体５２の圧縮率を部分的に高めるのとは異なり、イ
ンク吸収体収容部５３の底部にその厚さを薄くした凹部
６４を設け、この凹部６４によりインク吸収体５２の圧
縮率を部分的に緩和する点にある。この凹部６４は図１
１に示すように内壁部６４Ａと内底部６４Ｂとから概略
構成されており、インク吸収体５２が内部に侵入して内
底部６４Ｂ等に接触できる程度の寸法、形状で形成され
ている。本実施形態におけるインク残量検出部を肉薄部
分に設けることで、検出光が透過し易くなり、低出力の
検出器での検出も可能である。

【００６０】次に、図１２（ａ）および図１２（ｂ）を
参照して本実施形態におけるインク残量検出の原理を説
明する。

【００６１】まず、図１２（ａ）に示すように、凹部６
４内にまでインク吸収体５２が侵入して内壁部６４Ａお
よび内底部６４Ｂに接触している。インク吸収体５２の
圧縮率は凹部６４内では、他の部分よりも緩和されてい
るが、インク吸収体収容部５３内にインクがある程度残
っていれば、毛細管現象により凹部６４内にインクが導
かれる。しかし、インク吸収体収容部５３内に残ってい
るインクが少なければ、凹部６４内外のインク吸収体５
２の圧縮率の差により図１２（ｂ）に示すように凹部６
４内はインク無しの状態となる。インクの残る部分につ
いてさらに正確にいえば、タンク内壁と吸収体の接解部
及び接解部での吸収体自身の空孔の各々の毛細管力によ
るインク保持によるもので、この部分、すなわち、表面
部にインクが残る場合、前記光の吸収が発生するのであ
る。この原理により、インクの有無の判断が可能とな
る。この点については、さらに後述する。

【００６２】図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示した
例では、インク吸収体収容部５３の底部５５を薄くして
形成した凹部６４の内底部６４Ｂを透明とし、その部分
を通して検出光を受ける構成としたが、透明部分を凹部
６４の内底部６４Ｂに限定することなく、他の壁部を透
明とし、この部分を通して検出光を受ける構成としても
よい。凹部６４を内壁部５５Ｂに設けた構成としては、
例えば図１３に示す構成を例示することができる。図１
３においては、凹部６４に付随する透明部分を底部５５
側に設けることによりフォトインタラプタ２０を用いて
インク残量の検知を行うことができる。

【００６３】次に、図１４を参照して凹部６４内外のイ
ンク吸収体の圧縮率の差について説明する。なお、図１
４においてインク吸収体の空孔を便宜上球状として模式
的に表記したが、勿論、インク吸収体がこれに限定され
るものではないことは言うまでもない。

【００６４】インク吸収体５２はインク吸収体収容部内
に均一圧縮状態で収容されているが、凹部６４内に侵入
したインク吸収体５２は他の部分よりも圧縮緩和され圧
縮率が低くなっている。このようなインク吸収体５２に
は矢印で示すように重力がかかっており、その重力によ
り残インク３１がインク吸収体収容部の底部５５近傍ま
で降り、その上部には残インク３１は存在していない。
すなわち、図１４はインクの使い切り寸前の状態を示し
ている。残インク３１がほとんど残っていない状態でイ
ンク残量検出部としての凹部６４内に残インク３１が溜
まると、あたかも未だインクが大量に存在しているかの
ように誤検出を起こしてしまう。しかし、本発明では、
上述のように凹部６４内のインク吸収体５２の圧縮率は
凹部６４外のインク吸収体５２の圧縮率よりも低いた
め、毛細管力の差により凹部６４内のインク吸収体５２
でインクを保持できなくなり、結果として凹部６４外に
排出されるため、凹部６４内にはインクが残らない。こ
のため、残インク３１が少ないときは、その少ない状態
を正確に検出することができる。

【００６５】次に、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）を参照
して本実施形態における吸収体の圧縮率Ｎと凹部の開口
径Ｍと凹部の深さＬの関係を説明する。なお、図におい
てインク吸収体を便宜上球状として模式的に表記した
が、勿論、インク吸収体がこれに限定されるものではな
いことは言うまでもない。

【００６６】図１５（ａ）に示すように、一辺の長さＭ
の正方形Ａの中に吸収体がＮ倍で圧縮されているとす
る。図１５（ｂ）に示すように、深さＬ＝Ｍの凹部Ｂを
形成した場合、凹部Ｂの圧縮率をＮ′とすると、１≦
Ｎ′≦Ｎ／２の吸収体が存在する。同様に深さ方向をＭ
のＫ倍で大きくしていったとすると（Ｋ＝Ｌ／Ｍ）、凹
部に存在する吸収体の圧縮率Ｎ′は１≦Ｎ′≦Ｎ／（Ｋ
＋１）となる。

【００６７】ここで、図１５（ｃ）に示すように、Ｋ＝
（Ｎ−１）のとき、Ａ部と凹部Ｃは全体が圧縮率１の吸
収体で満たされており、これ以上、吸収体は拡がらな
い。

【００６８】Ｌ＞（Ｎ−１）Ｍ、つまりＫ＞Ｎ−１のと
き、凹部深さ（Ｎ−１）Ｍ以上のところに吸収体は存在
せず、吸収体は凹部底面に接しない。よって、吸収体が
凹部底面に接するためには、０＜Ｋ≦（Ｎ−１）を満た
さなくてはならない。吸収体が底面に接していないと、
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、凹部底
面に存在するインクが吸収体に吸収されず、インクタン
ク内のインクがなくなっても、そのまま凹部にインクが
残ってしまう虞があり、検出機能を果たさないことが考
えられる。よって、凹部の形状としては、凹部深さをＬ
とし、凹部開口径をＭ年、吸収体圧縮率をＮとすると、
０＜Ｌ／Ｍ≦（Ｎ−１）を満たし、吸収体が凹部底面に
接するものであればよい。

【００６９】本実施形態では、インク残量検出面に、吸
収体圧縮率Ｎに対して０＜Ｌ／Ｍ≦（Ｎ−１）を満たす
ような開口径Ｍ、深さＬの凹部を設け、この吸収体圧縮
率緩和部を用いることにより所望のインク残量を検出す
ることができる。

【００７０】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００７１】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００７２】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００７３】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００７４】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００７５】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００７６】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００７７】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００７８】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
インク吸収体の圧縮率調整部としての収容密度調整手段
をインクタンクに設け、その部分で光学的なインク残量
検出を行うことによりインク吸収体の圧縮率分布によら
ずに、正確かつ確実にインク残量を検出することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインクタンクの内部構成を示す概略断面
図である。

【図２】（ａ）〜（ｅ）はインクの使用状態を模式的に
示す概略断面図である。

【図３】インク吸収体を均一圧縮率で挿入した場合のイ
ンクタンクの内部を模式的に示す概略断面図である。

【図４】インクタンクの底面部のインク吸収体が低圧縮
率で挿入した場合のインクタンク内部を模式的に示す概
略断面図である。

【図５】圧縮率分布を形成してインク吸収体を挿入した
場合のインクタンク内部を模式的に示す概略断面図であ
る。

【図６】（ａ）および（ｂ）は光学的なインク残量検出
の原理を説明するための概略断面図である。

【図７】インク残量とセンサ出力との関係を示すグラフ
である。

【図８】本発明のインクタンクの一実施形態を示す概略
断面図である。

【図９】本実施形態に係る上述のインクタンクを装着す
ることのできるプリント装置の一例を示す概略斜視図で
ある。

【図１０】図９に示したプリント装置における要部を拡
大して示した概略斜視図である。

【図１１】本発明のインクタンクの他の実施形態を示す
概略断面図である。

【図１２】（ａ）および（ｂ）は図１１に示したインク
タンクにおけるインク残量検出の原理を説明するための
概略断面図である。

【図１３】図１１に示したインクタンクの変形例を示す
概略断面図である。

【図１４】図１１に示したインクタンク内におけるイン
ク吸収体の圧縮率の差によるインクの流動状態を説明す
るための概略断面図である。

【図１５】（ａ）〜（ｄ）は図１１に示したインクタン
クにおける吸収体の圧縮率Ｎと凹部の開口径Ｍと凹部の
深さＬの関係を説明するための平面図である。

【図１６】（ａ）および（ｂ）は図１１に示したインク
タンクにおける吸収体と凹部の底面との非接触状態にお
ける不都合を説明するための概略断面図である。

【符号の説明】

Ｉ インク ２ ヘッド ３ インクタンク ４ インク供給口 Ｒ１ 低圧縮率領域 Ｒ２ 高圧縮率領域 ５１ インク供給管 ５２ インク吸収体 ５３ インク吸収体収容部 ５４ 隔壁 ５４Ａ 気液交換リブ ５５ 底部 ５６ インク収容部 ５７ 微小連通部 ５８ 待機連通孔 ５９ 隔壁 ６０ インク導入孔 ６１ 封止部材 ６２ インク残量検出部 ６３ リブ（収容密度調整部） ６４ 凹部（収容密度調整部） ６４Ａ 内壁部 ６４Ｂ 内底部

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負圧を発生させ、インクを吸収保持する
   インク吸収体を圧縮して収容するインク吸収体収容部
   と、 該インク吸収体収容部の一部を透明にして形成され、前
   記インク吸収体収容部内のインクの残量を検出するため
   のインク残量検出部と、 該インク残量検出部の透明部分の近傍の前記インク吸収
   体の収容密度を部分的に調整する収容密度調整部とを含
   むことを特徴とするインクタンク。
2. 【請求項２】 前記収容密度調整部は、前記インク吸収
   体収容部の内壁面から内方に突出するリブであることを
   特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
3. 【請求項３】 前記収容密度調整部のリブの高さは、前
   記インク吸収体の平均空孔の径よりも大であることを特
   徴とする請求項２記載のインクタンク。
4. 【請求項４】 前記収容密度調整部のリブの高さは０．
   ８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項２または３に
   記載のインクタンク。
5. 【請求項５】 前記リブは裾拡がりのテーパを有するも
   のであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記
   載のインクタンク。
6. 【請求項６】 前記収容密度調整部は、前記インク吸収
   体収容部の内壁部に設けられた凹部であることを特徴と
   する請求項１に記載のインクタンク。
7. 【請求項７】 前記収容密度調整部の凹部はテーパ状部
   を有することを特徴とする請求項６に記載のインクタン
   ク。
8. 【請求項８】 前記凹部の深さＬと開口径Ｍとは、吸収
   体圧縮倍率Ｎに対して、０＜Ｌ／Ｍ≦（Ｎ−１）の関係
   を満たすことを特徴とする請求項６または７に記載のイ
   ンクタンク。
9. 【請求項９】 前記インク吸収体は前記凹部の底部に接
   していることを特徴とする請求項８に記載のインクタン
   ク。
10. 【請求項１０】 大気と連通する大気連通部と液体噴射
    ヘッドに液体を供給するための液体供給部とを備え内部
    に負圧発生部材を収納した負圧発生部材収納室と、 前記負圧発生部材収納室と連通路を介して連通するとと
    もに、前記連通路を除いて実質的に密閉である液体収納
    室と、 前記負圧発生部材収納室の前記連通通路から上方へ延在
    する壁と、を有する液体噴射ヘッド用のインクタンクに
    おいて、 前記負圧発生部材収納室の一部を透明にして形成され、
    前記負圧発生部材収納室内のインクの残量を検出するた
    めのインク残量検出部と、 該インク残量検出部の透明部分の近傍の前記負圧発生部
    材の収容密度を部分的に調整する収容密度調整部とを含
    むことを特徴とするインクタンク。
11. 【請求項１１】 前記収容密度調整部は、前記負圧発生
    部材収納室の内壁面から内方に突出するリブであること
    を特徴とする請求項１０に記載のインクタンク。
12. 【請求項１２】 前記収容密度調整部のリブの高さは、
    前記負圧発生部材の平均空孔の径よりも大であることを
    特徴とする請求項１１に記載のインクタンク。
13. 【請求項１３】 前記収容密度調整部のリブの高さは
    ０．８ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１１また
    は１２に記載のインクタンク。
14. 【請求項１４】 前記リブは裾拡がりのテーパを有する
    ものであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれ
    かに記載のインクタンク。
15. 【請求項１５】 前記収容密度調整部は、前記負圧発生
    部材収納室の内壁部に設けられた凹部であることを特徴
    とする請求項１１に記載のインクタンク。
16. 【請求項１６】 前記収容密度調整部の凹部はテーパ状
    部を有することを特徴とする請求項１５に記載のインク
    タンク。
17. 【請求項１７】 前記凹部の深さＬと開口径Ｍとは負圧
    発生部材圧縮倍率Ｎに対して、Ｏ＜Ｌ／Ｍ≦（Ｎ−１）
    の関係を満たすことを特徴とする請求項１５または１６
    に記載のインクタンク。
18. 【請求項１８】 前記負圧発生部材は前記凹部の底部に
    接していることを特徴とする請求項１７に記載のインク
    タンク。
19. 【請求項１９】 インクをプリント媒体に吐出する吐出
    ヘッドを用いて画像形成を行うプリント装置であって、
    請求項１〜１８のいずれかに記載のインクタンクを着脱
    自在に装着する手段と、該装着手段による装着時に前記
    インクタンクの前記インク残量検出部を介してインクの
    光学的な反射率の変化を測定する測定手段を備えたこと
    を特徴とするプリント装置。
20. 【請求項２０】 前記装着手段は、インク吐出を受ける
    プリント媒体の幅方向に往復移動可能なキャリッジであ
    ることを特徴とする請求項１９に記載のプリント装置。
21. 【請求項２１】 前記吐出ヘッドは、インクを吐出する
    のに用いられるエネルギとして熱エネルギを発生する熱
    エネルギ発生手段を備えたことを特徴とする請求項２０
    に記載のプリント装置。