JPS60172546A - インク残量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばインクジーット記録装置やペンレコー
ダの如きインクを記録体上へ刺着せしめることによって
画像を形成する記録装置におけるインク供給系内のイン
クの残量を検出する装置に関するものである。

〔従来技術〕

インクを記録体上へ付着せしめることによって画像を形
成するものとして、インク壷かもインクをペン先に供給
し、データを記録するペンレコーダや、インクをノズル
から噴射して記録体上にインクドツト画像を形成するイ
ンクジエ９．ト記録装置がある。測針ばインクジーット
記録装置は、インクがインク容器からインク供給管を通
じて、内部にノズルと圧力室を有した記録ヘッドに供給
され、該圧力室の圧力変化によってノズルからインクを
飛翔させ、配録体に付着させ記録画像を形成するという
ものである。

これらの記録装置は、供給すべきインクが不足スルト、
ペン先や記録へ、ドは記録動作をしているにもかかわら
ず記録体にインクが十分与えられないため画像がかすれ
たり、画像の一部に抜けを生じたり、あるいは全く記録
されないことになる。

また記録へ、ドがノズルから気泡を吸引して印字不能に
陥り、パージなどを行なって回復動作なせねばならなく
なる。泡の吸引の程度がひどいときは、パージ動作を細
度も繰り返さねば回復しないため、大変な労力を要する
。

従って、従来は、目視によってインク壷やインク容器あ
るいはインク供給径路のインクの残量を知り、適宜イン
クを補充している。しかしながら目視によるインクの残
量監視は、めんどうでミスがあるので特にインク残量の
監視が重要なものでは、自動的圧インクの残量が監視で
きるインク残量監視手段を備えていたものである。

例えばこのようなものどして、ｍ１図に示した如き構成
の記録装置がある。図に於いて、・Ｉは透う′Ｃ性のイ
ンク容器、２はインク供給管、３はインク中の不溶物を
除去するフィルタ、４は記録へ９ド、５はフィルタ３及
びインク供給管２かも成るインク供給径路、６は紙など
の記Ｏ体、７は円筒状のプラテンである。インク容器１
のインクｔユインク供給径路５を通って記録へラド４に
供給され記録へ、ドかもプラテン７上の記録体６に付着
せしめられ画像が形成され、インク容器ｌ内のインクの
液面（インク面）の冒さは、インクの消費に伴って下が
る。

この記録装置の残量監視装置は、透光性のインク容器ｌ
を挾んで光源８と光検出器９を対向して配置し、核元検
出器が該：）Ｙ；源からの元を検知したか否かによって
インクの残量が所定量以下になったことを検知するもの
である。

即ち、インク面がブ０源８と光検出器９よりも高いイン
クが所定量以下の場合、光源からの元はインクによって
遮られ、光検出器に届かないが、インクが消費され、イ
ンク面が、光源８と光検出器９よりも下がったインクが
所定量以下の場合、元はインクによって遮られることな
くう′じ検出器に届きインク残量不足が検知される。

この他にホトインタラプタの如き光検出素子を利用し、
インク残量を光学的に検知する方法の一例として、特開
昭５４−１３３３７３号、特開昭５４−８３４３３号、
特開昭５４−８３４３４号、実開昭５４−１０９５４６
　号が知られている。このような光学的方法の一つであ
るホトインタラプタなどの光素子を利用して光路遮断の
有無を検知する方法では、発光素子と受光素子との配置
関係と、インク収容袋の配置関係から制限、あるいはイ
ンク収容袋がインクの減少と共に変化するときのインク
収容袋の形態上から（る制限などがあり、十分な検知精
度を容易に実現することは困難であった。

インク残量を電気的に検出する方法としては、インクの
持つ電気抵抗、又は静電容量等のインク収容袋内のイン
ク残存ＩＫ応じて変化する電気物性値の変化により検出
する方法がある。このような電気的方法では、インク電
解質でなければ使用できない。呼だ電解質であるが故に
、検出手段によってインクの／Ｉ’＞性を変化させてし
まう危険性がある。静電容量検出方式ではノイズ対策が
必要となり、検出装置が複雑となる欠点がある。

あるいは、可撓性のインク収容袋と機械的に接触した検
出子の変位により機械的に検出する方法があるが、この
方法では検出すべきインク収容袋の形態上の個体差、！
ＤＨ的精度の目的、又は振動などの外的シワツクに対し
弱い等の欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、前述の如き電
気的ノイズや機械的振動などの受けない簡易で信頼性の
高いインク残量検出装置を提供することを目的とする。

更に、可撓性のあるインク収容袋の製造上達けられない
個体差から生じるインク残量検出特性の個体差を回避し
、安定して再現性の高いインク残量検出装置を簡易構造
・低コストで実現することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明は、インク収容袋内のインクに接する壁の少なく
とも一部を可撓膜で形成し、該可撓膜の変形又は変位を
検知することによりインク残量を検出するインク残量検
出装置において、前記可撓膜の少な（とも一部を透光性
部材で形成し、前記インク収容袋の少なくとも一部を光
路の一部となすように発光素子と受光素子とからなる反
射形光検出器を設けたことを特徴とするインク残量検出
装置にある。

〔実施例〕

以下、本発明をインクを用いて記録する記録装置、例え
ばインクジ−ウド記録装置やペンレコーダー等における
インク供給装置のインク残量検出装置について図を参照
して説明する。

第２図、第３図、第４図は本発明によるインク残量検出
装置の実施例を示したもので、第２図はインク容器（イ
ンクカートリ、ジ）、第３図はインク容器受け（レセプ
タクル）、第４図は前記インク容器をインク容器受は圧
接続した状態を示丸インク容器１０は堅固な外箱ｌ】と
インク収容袋１２とから構成されている。外相１１の底
部上面１１１ｔｌには弾性体１３が敷かれている。外’
Ｉａ　１１の下面ｌｉｄには二つの中空突起があり、一
つは後述ずろインク収容袋１２と一体をなすセプタム１
７を内装保持するセプタムハウジング１、嗜であり、他
の一つは後述の元検出手段夙に嵌合するコネクタ部１５
で内部に透明窓１６をイ■する。尚、１２Ａはインク収
容袋１２の」二面側、１２Ｂは下面側である。

インク収容袋１２は可撓性薄膜材料から作られ四辺は熱
接着等により封止され内包するインクを気密状態に収容
する。このインク収容袋１２はポリ塩化ビニリデン、ポ
リエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、セロファンな
どの薄膜単体や、これらの組合せによる複合積層体など
が用いられる。例えばポリ塩化ビニリデンフィルムの両
面にポリエチレンフィルムをラミネートした積層フィル
ム等が用いられ、気体透過率の低いバリア性があり、か
つインクと接して化学変化を生じない安定性のよい材料
、更には可撓性、温度特性の良い材料が選ばれる。

インク収容袋１２はインクの消費に伴って変形していく
が、袋内の内圧はなるべく安定に変化する、もしくは安
定状態に保つ必要があり、柔軟な可撓溶解といった問題
が生じるため、気体透過度の低い材料が必要である。更
にインク収容袋１２は後述の光検出器による光路の一部
となるから少な（とも光路部分は光透過性材料で作られ
る必要がある。

これらの条件を満たすように、インク収容袋１２の膜体
は前記各材料の何れかによって作られる。

インク収容袋１２の膜体の一部には、インク導出時のイ
ンク漏洩を防止する弾性体のセプタム１７を内蔵するセ
プタムハウジング１４が密着固定されている。また１９
は該セプタムハウジング１４の下端に螺合しセプタム１
７の抜けを防止するキヤ、ブである。

またインク収容袋１２の膜体上面外表部には反射部材１
８が密着固定されている。該反射部材１８は光反射性の
高い材料で作られた反射板または反射膜である。

一方、インク容器受け（レセプタクル）２０は、前記イ
ンク容器ｌＯの外箱１】の底部に嵌合する枠体２１と、
インクを導出する管状針２２を保持する受容部ｎと、光
検出手段Ｕとから構成されている。光検出素子別はその
本体内に発光素子５と受光素子２６と透明な防塵板ｎを
有する。尚、２８Ｆｉ管状針匹の一端に接続し、インク
噴射ヘッド内のインクに連通ずる供給管である。

前記インク容器１０をインク容器受は加上に設置すると
、第４図に示す如く、管状針ｎはセプタム１７を貫通し
てインク収容袋１２内に差し込まれる。

かくしてインク収容袋１２内のインクは管状針ｎ。

供給管列を通って流出し、インク噴射ヘッドにインクを
流入供給する。

インク容器１０とインク容器受は加との結合時には、更
にコネクタ部１５が前記元検出手段冴に嵌合する。この
状態において、発光素子５から投光されたうＣは防塵板
２７、透明窓１６、透明なインク収容袋１２の下面側Ｉ
２Ｂを通過してインク内に入ってインク収容袋１２の上
面側１２Ａを通って反射部材１８によって反射され、再
び上記と逆経路を辿って光検出手段２４の受プし素子か
に入る。

インク収容袋１２内部のインクはインク噴射へ。

ドかもの噴射によって徐々に減少してゆき、インクが終
了寸前になると光検出手段２４の受光素子あによる相対
受光電流は急激に変化する。第５図はインク収容袋１２
内のインク層の厚さと光検出手段による相対受光電流と
の関係を示すもので、ここで発光素子６による元は可視
う“Ｃを用いた場合である。発光素子５０発光色は白色
でも、赤、緑、黄色などでもよいが、インク層が厚いと
きは元が十分に吸収され、薄くなると元が吸収されずに
よく透過されるよう、発光色を使用インクの補色とする
か、透明窓１６又は防塵板谷を補色の色フィルタにする
ことによって検出能力を向上させることができる。この
ようにすることにより、インクの消費終了によって光検
出手段付近のインク層の厚みがと（薄くなったとき、第
５図に示すように急激に受光素子による光電流を増大せ
しめろことができる。即ち、可視光の発光素子に補色フ
ィルタを併用して、可視光の吸収波長域をシャープにさ
せたときには、インクＲ４の厚みが所定値以上では光を
通過させず、インク層の厚みがゼロに近くなると急峻に
立ち上がる、いわゆるデジタル的な検出力であり、検出
精度に優れている。しか（−補色フィルタを必要とし、
かつ使用インクにより補色フィルタを変えなければなら
ないという欠点がある。

インクジェット記録装置に使用されるインクの染料は殆
んどが赤外光、例えば約９４０ｎｍに対して透明である
。また溶媒である水、エチレングリコール等の有機溶媒
や湿潤剤なども同様に赤外光に対して透明である。故に
赤外光を用いればインクの色に拘らずに使用でき、かつ
外来光等の影響も減少できる利点がある。即ち赤外光を
用いれば色フィルタを必要しない点で有利である。しか
し赤外光を用いた場合には第６図の特性図に示すように
、インク層の厚みと透過光量との関係はアナログ的″″
ｒ−瓢ｈ　曲線９１−かすｌ瓜ゐ１弔匙つの１旧循慇臀
胃流値で検出することは再現性に問題がありインク残量
検出精度が低下する。

第７図は光検出手段の一例である反射形ホトセンサ、例
えばＰＳ６００１Ａ　（日本電気株式会社製）の側図図
である。これは発プを素子としてＧ＆Ａ８　赤外発光ダ
イオードを、受光素子としてＳｌホトトランジスタを使
用したものである。この反射形ホトセンサは小形で応答
速度が速いことを特長とし、表面２４＆から２６５〜３
ｎの位置に反射部材が来たとき内蔵する集光レンズによ
り焦点を結像し光電流が最大となる。

第８図は前記光検出手段を用いたインク残量検出装置の
電気回路図である。光検出手段例えば反射形ホトセンザ
夙による光出力電流はノイズ除去用ＲＣ回路を経て、基
準電圧を予め調整したＲＩｓＲ２を介してＯＰアンプ（
演算増幅器）２９により２値化されインク残量検出信号
として出力される。

この出力は表示装置（不図示）と接続されており、イン
ク収容袋１２内部のインクが所定量に近くなったことを
表示する。なお、表示装置はランプのように視覚に訴え
るものでも良いし、アラーム装置のように聴覚に訴える
ものでも良い。要するにインクが終了才たは終了間近で
あることをいち早く知らせることのできる表示装置であ
ればよい。更に、上記のインク収容袋１２内のインク残
量が所定量以下になると、記録へラド４かも正常なイン
ク噴射が行なわれなくなるので、このときのインク残量
検出信号によりＣＰＵを介して印字動作を停止させる。

元検出手段囚の設置場所としては、インクが導出する位
置、即ちセプタムハウジング１４に近い方が好ましい。

何故ならインクが消費され減少していくが、インク導出
口から遠い位置に検出手段を設けると、内部にまだ多量
のインクが残存するにも拘らず検出位置のインク層が少
なくなって、残量警告信号を発したり、逆にインク収容
袋内のインクが殆んど皆無になっているにも拘らず、た
またま検出位置だけインクが孤立して残ってい−（残量
警告信号が不確実となる欠点を生じるからである。

る。

次に反射光検出のための光路を形成するためＫは４反射
部材１８として必らずしも反射板又は反射膜等をインク
収容袋１２の外面に貼設する必要はなく、アルミニウム
蒸着膜などを施した透明薄膜体、あるいはアルミニウム
薄膜（ホイル）を積層接合（ラミネート）シた透明薄膜
体を用いてもよい。

第９図はこのようなインク収容袋の展開図である。図に
おいて、中央の折曲線１２Ｈの上方部（斜線部）３０は
、上記蒸着又は積層接合された光沢反射面である。折曲
線１２Ｈの下半分は透明薄膜体１２Ｄであり、セプタム
ハウジング１４が密接接合されている。また四辺と一点
鎖線とで囲まれた細長いゾーンの辺縁部１２Ｅは接着部
である。このようにして作られたシート状の薄膜体を中
央の折曲部１２Ｈを折目として反射面１２Ｃおよびセプ
タムハウジング１４が外側になるようにして二つ折りに
して辺縁部１２Ｋをヒートシール等により接着すれば第
１】図の如く密封状袋体が形成される。その後、袋体内
を真空吸引で脱気してセプタム１７よりインクを注入充
填すればインク容器は完成する。あるいはインク収容袋
１２０周辺３辺を予め密層接合した開放状袋体となし、
これにインクを満たした後、該開放辺を接着して密封し
てもよい。

第１Ｏ図はインク収容袋の他の実施例による展開図であ
る。図において３１は透明薄膜体の片面全域に蒸着又＃
−ｉ積層接合した光沢反射面である。但し円形をなす１
２Ｇは上記反射面加工を施さない透光性材料生地面であ
り、前記光検出手段による光路がこの透光部を通過する
。この展開図に示すシート状薄膜体を上述と同様に折り
曲げ三辺を接着すれば第０図と同様の密封状袋体をなす
インク収容袋が形成される。

尚、光検出手段あに対応する位置にあるインク収容袋１
２の底部はインク残量を正確に検知するため、インク導
出部（セプタムハウジング１４　）の近傍にあり、かつ
インク消費中に常に最低位置に保持してインクのほぼ全
量の吐出を検出するために、インク収容袋１２０辺縁部
１２Ｆをインク容器１０の外箱１】の内壁に固定すると
より効果的である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のインク残量検出装置によれ
ば、インク容器内のインクの残量を検出し、インク消費
終了を正確に検出でき、インク容器の適正な交換時期を
知ることができるので、インクジ１．ト記録装置やペン
レコーダの如きインクによる画像記録装置の異常動作を
未然に防止することができる。更に反射形ホトセンサの
使用により、小形で取付が容易なため安価で生産性の良
いインク容器および残量検出装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のインク残量監視装置を備えた記録装置の
概略図、第２図および第３図は本発明に係るインク容器
およびインク容器受は部の断面図、第４図はインク容器
をインク容器受は部に装着した状態の断面図、第５図お
よび第６図は本発明のインク残量検出装置の特性図、第
７図は光検出手段の断面図、第８図はインク残量検出装
置の電気回路図、第９図ないし第１Ｊ図はインク収容袋
の展開図および断面図である。 、１０・・・インク容器　１２・・・インク収容袋１４
・・・セプタムハウジング １７・・・セプタム　１８°゛反射部材加・・・インク
容器受け　ｎ・・・管状針冴１８１元検出手段　５・・
・発光素子が・・・受光素子　加、３１・・・光沢反射
面代理人　弁理士　野　口」　義　親 第１図 第５図 ０　イン７層、屑ｊ ０　イ〉７層、、フタＪ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）　インク収容袋内のインクに接する壁の少なくと
   も一部を可撓膜で形成し、該可撓膜の変形又は変位を検
   知することによりインク残量を検出するインク残量検出
   装置において、前記可撓膜の少なくとも一部を透光性部
   材で形成し、前記インク収容袋の少なくとも一部を光路
   の一部となすように発ブＣ素子と受ブ０素子とからなる
   反射形プ゛Ｃ検出器を設けたことを特徴とするインク残
   量検出装置。
2. （２）　前記発光素子より投光された光が前記インク収
   容袋の壁面の一部で反射された後、前記受光素子で受光
   されるように光路を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のインク残量検出装置。
3. （３）　前記インク収容袋の一部を透う°Ｃ性部材で措
   成し、これに対向する他の一部を光反射性部材で構成し
   、各部材め一部を前記光路の一部とすることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載のインク残量検
   出装置。
4. （４）　ＭＪ記インク収容袋の一部又は全体を透光性部
   材で構成し、かつ咳透元性部材の一部に光反射部材を付
   設して、前記光路の一部とすることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第３項の何れか１項に記載のイン
   ク残量検出装置。
5. （５）　前記発光素子より投光される元が、前記インク
   収容袋内のインクとほぼ補色をなすことを特徴とずろｌ
   Ｖ’ｊ許請求の範囲第１項ないし第４項の何れか１項に
   記載のインク残量検出装置。
6. （６）　前記発光素子から光反射部材を経て受光素子に
   至る光路のうち、少なくとも一個所に前記インクとほぼ
   補色をなす色フィルタを付設したことを特徴とする特徴
   請求の範囲第１項ないし第４項の倒れか１項に記載のイ
   ンク残量検出装置。
7. （７）　前記発光素子を赤外光発光素子となすことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第４項の倒れか１
   項に記載のインク残量検出装置。
8. （８）　前記光反射部材が光反射膜又は元反射板である
   ことを／ｌ￥徴とする特許請求の範囲第１項ないし第７
   項の何れか１項に記載のインク残置検出装置ｒ７．。