JPH08187873A - インク収容容器および該インク収容容器を備えるインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク残量の視認性を向上し、光学センサの
読取りの安定性を向上させる。 【構成】 壁面の一部にインク残量検知窓７を備えたイ
ンクタンク１においてこのインク残量検知窓７をインク
液面に平行な方向に長手方向を持つ複数のシリンドリカ
ルレンズ７₁ ，７₂ ，…により構成する。かくて、イン
ク残量のシリンドリカルレンズ単位のデジタル的な表示
を可能とする。なお、光学センサがこのインク残量検知
窓７に対向して配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はインクジェット記録のた
めのインクを収容するインク収容容器および該インク収
容容器を備えたインクジェット記録装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、記録を行う
ためのインクを吐出させる記録ヘッド部、記録ヘッドへ
インクを供給するインク供給部、インクを貯留するイン
クタンク部等を備えている。このうち、インクタンクの
役目としては、インクを貯留すること以外に、記録時に
記録ヘッドから吐出されるインク量に見合ったインクを
記録ヘッドに良好に供給することと、非記録時において
は吐出口からのインク漏れを生じさせないことが要求さ
れる。

【０００３】従来、このようなインクタンクの一例とし
て、特公昭６３−６３２４２号に開示されるように、イ
ンクタンク内に発泡材（吸収体）が充填されたタイプが
挙げられる。

【０００４】このようにインクタンク内に吸収体を充填
することで、記録ヘッドのインク吐出部において安定し
たインクのメニスカスを維持でき、また、吸収体の毛細
管力によってインクタンク内でインクを保持することが
できる。この場合、インクタンク内のほぼ全体にわたり
吸収体を充填し、吸収体が最大保持可能なインク量より
もやや少ないインク量を吸収体に保持させておくことに
より、毛細管力を利用して内部負圧を発生させている。
従って、記録ヘッドおよびインクタンクに振動などの機
械的衝撃や温度変化などの熱的衝撃が付与された場合で
も、記録ヘッドの吐出部やインクタンクの大気連通部か
らのインクの漏れ出しが少なく、安定したインクの保持
が行える。

【０００５】しかしながら、インクタンク内全体に吸収
体を充填した方式はインクの消費に伴って吸収体の負圧
が大きくなり、記録ヘッドに供給されずにインクタンク
内に残るインク量が多く、使用効率が悪いということ
と、吸収体がインクに染まってしまい、インク残量が外
側からわかりづらいという問題がある。

【０００６】このようにインクタンク内に吸収体を充填
して構成されるインクタンクにおける上述した各種の課
題を解消する構成の一例として、特開平２−２５８３５
３号公報に開示されるインクタンクの構成が挙げられ
る。

【０００７】この構成の概略が、図９（Ａ），（Ｂ）お
よび（Ｃ）に示されており、インクタンク内には吸収体
を充填することなく、液状のインクがインクタンクの容
器に直接充填されている。つまり、図９に示されるよう
に、液状のインクを直接インクタンク内に充填したイン
クタンクは、インクジェットヘッドカートリッジ１１０
の形式であり、インク貯め１１２とプリントヘッド１３
０とをつなぐ筒部１２８の一部に、インク貯め１１２の
負の圧力を制限する第１の圧力制御手段としてのオリフ
ィス１３６を有するとともに、さらに容積を変化させて
インク貯め１１２内の負の圧力を制限する第２の圧力制
御手段としての袋１２６を有している。なお、インクジ
ェットヘッドカートリッジ１１０は、さらにその上部に
インク充填口として開口部１４２と開口に埋め込まれそ
れを封止するプラグ１４４とを有するとともに、オリフ
ィス１３６の外部にオリフィス１３６からあふれたイン
クを貯めるあふれ貯め１３８とあふれ貯め１３８を大気
に連通させる通気孔１４０とを有している。

【０００８】このような構成によって、プリントヘッド
１３０からインクが吐出されてインク貯め１１２からイ
ンクが消費されると、オリフィス１３６に形成されたメ
ニスカスが維持される間インク貯め１１２が減圧され
る。その結果プリントヘッド１３０に対して好適な負圧
を与えることができる。さらにインクの吐出が続きイン
ク貯め１１２内の負圧が大きくなり、しきい値を越える
とオリフィス１３６のメニスカスが壊れ、そこから空気
がインク貯め１１２内に導入され、好適な負圧の範囲に
戻る。これが繰り返されてインクの良好な吐出が実行さ
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記液
状インクを直接収容したインクタンクにおいても、キャ
リッジの移動動作によるインクの揺動やインクのタンク
内壁への付着等により、外部からインクの残量がはっき
りとわからない場合が多いという問題がある。特に、イ
ンクジェット記録装置に設けた光学センサでインク残量
を読み取るタイプにおいては液面が一定しないので、常
にセンサ出力が変化してしまい、安定した残量検知やイ
ンク切れ警告が困難であった。

【００１０】また、インク残量の視認性を上げるため
や、重量低下、サイズの小型化、材料コストの低下のた
めにインクタンクの肉厚が薄くなるようにすると、イン
クタンク強度が低下し、外力に対して変形し、インク漏
れが生じる場合があった。

【００１１】本発明の目的は、上述の各種課題を解決
し、インク収容容器内インク残量の視認性を向上し、ま
た、光学センサ等の読取りの安定性を向上することがで
きるとともに外力に強いインク収容容器およびそれを備
えるインクジェット記録装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の一形態になるインク収容容器は、少なくと
も壁面の一部に半透明または透明のインク残量検知窓を
備えたインク収容容器において、該インク残量検知窓を
インク液面に平行な方向に長手方向を持つ複数のシリン
ドリカルレンズにより構成したことを特徴とする。

【００１３】また、本発明の他の形態になるインクジェ
ット記録装置は、上記インク収容容器が搭載されるイン
クジェット記録装置であって、前記インク残量検知窓に
対向して設けられた光学センサと、該光学センサの読取
りに基づいてインク残量を検知する手段とを備えること
を特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明の一形態になるインク収容容器によれ
ば、壁面の少なくとも一部に備えられた半透明または透
明のインク残量検知窓がインク液面に平行な方向に長手
方向を持つ複数のシリンドリカルレンズにより構成され
ているので、インクの揺動等によりインク液面に多少の
変動や内壁へのインク付着があったとしても、インク残
量検知窓にはそのシリンドリカルレンズ単位でデジタル
的に液面が表示される。従って、極めて視認性の高い残
量表示を得ることができる。

【００１５】また、本発明の他の形態になるインクジェ
ット記録装置は、上記インク収容容器が搭載され、その
インク残量検知窓に対向して光学センサが設けられてい
るので読取りが容易に行われる。従って、確実にインク
残量検知を行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１７】（第１の実施例）図１は本発明の第１の実
施例の構成を表す斜視図である。また図２は同じくその
断面図を示している。

【００１８】インク収容容器（以下、インクタンクと称
す）１は、記録ヘッド１０に連通されるインク供給孔２
が底部に形成された本体ハウジング３と、該本体ハウジ
ング３の上部を覆う蓋４とを備えている。なお、インク
供給孔２にはその上流にフィルタ５が設けられている。
また、蓋４にはインクタンク１内に大気を流入させるた
めの大気連通口６Ａを有する細管６が一体に形成され、
その下端の開口６Ｂは密閉されたインクタンク１内の負
圧が必要以上に大きくならないように適時大気を導入さ
せて圧力を調整すべくインクタンク１の底部近傍に位置
されている。

【００１９】さらに、７はインクタンク１の本体ハウジ
ング３の少なくとも壁面の一部に形成されたインク残留
検知窓であり、インク８の液面８Ａに平行な方向に長手
方向を持つ複数（本例では８つ）のシリンドリカルレン
ズ７₁ 〜７₈ により構成されている。

【００２０】シリンドリカルレンズ７₁ 〜７₈ はインク
タンク１の外側に対し凸であり、その内側面は平坦に形
成されている。そして、インク残量検知窓７（シリンド
リカルレンズ７₁ 〜７₈ ）の内壁はインクタンク１の他
の内壁に比べ、研磨等により面粗度が小さく、すなわ
ち、より平滑に仕上げられている。このようにより平滑
に仕上げることにより、インク残量検知窓７の内壁とイ
ンク８との接触角θ_R を大きくすることができ、インク
タンク１の外側から視認されるインクの液面と実際のイ
ンク液面８Ａとをより一致させることができる。

【００２１】なお、接触角を大きくするには、上記研磨
等に替え、インク残量検知窓７の内側面に撥水・撥油処
理等による表面処理を施すようにしてもよい。

【００２２】次に、上記構成になるインクタンク１が搭
載されるインクジェット記録装置の一例につき図６を参
照して説明する。

【００２３】本例におけるインクジェット記録装置１０
０においては、断面略コ字状のシャーシ１０２に水平方
向に配置されたガイド軸１０４およびガイドレール１０
６にキャリッジ１０８が往復動自在に案内されている。
キャリッジ１０８には、インクタンク１と記録ヘッド１
０とを結合して得られるインクジェット記録ヘッドカー
トリッジ１１０が、記録ヘッド１０の、吐出口が配列さ
れた吐出面を下向きにして搭載されている。キャリッジ
１０８は、周知の如く、モータにより駆動されるタイミ
ングベルト１１２により往復動される。さらに、インク
ジェット記録装置１００は、周知の如く、記録ヘッド１
０にインクを吐出するための制御信号を供給する信号供
給手段を備えており、これはフレキシブルケーブル１１
４を介して記録ヘッド１０に供給される。

【００２４】また、ホームポジション位置にはゴム部材
等からなるキャップ１１６が配置されており、記録ヘッ
ド１０の吐出面全体を覆い、必要に応じてポンプ１１８
が駆動されて、増粘インク等を吐出口から吸引すること
による回復処理に用いられる。

【００２５】なお、１２０は給紙用のトレイ、１２２お
よび１２４は送紙用の搬送ローラおよびピンチローラ、
１２６は排紙用の排紙ローラ、１２８は記録ヘッド１０
の下方に位置するプラテンである。

【００２６】次に、１３０はヘッドカートリッジ１１０
のインク残量検知窓７に対向すべくシャーシ１０２のホ
ームポジションと反対側の端部に配置された光学センサ
であり、フォトダイオード、ＬＣＤ、ＬＥＤなどを用
い、反射型センサで検出するように構成し得る。該光学
センサ１３０は不図示の検知手段に接続されており、該
検知手段はインク残量検知窓７を通して読取られたイン
ク残量を表示手段を介して表示したり、所定の残量以下
となったことを警告手段によって警告させることができ
る。

【００２７】なお、ここで図３および図４を用いてイン
ク残量検知窓７を構成する複数の連続するシリンドリカ
ルレンズの作用につき説明する。シリンドリカルレンズ
の焦点距離ｆは次式で与えられる。

【００２８】

【数１】ｆ＝ｒ／（ｎ−１） ここで、ｒは凸面の中心０からの半径、ｎはシリンドリ
カルレンズの材質の屈折率である。従って、これ等のパ
ラメータを適切に選ぶことにより焦点の位置をシリンド
リカルレンズの内側面にすることができる（ａ点で示
す）。

【００２９】そこで、各シリンドリカルレンズ７₁ 〜７
₈ の焦点をそれぞれの添字に応じてａ₁ ，ａ₂ ，…のよ
うに表示すると、例えば、液面８Ａが焦点ａ₃ およびａ
₂ の間のｂ点に存するときには、その間のいずれにある
かによらず、液面８Ａに平行な方向から目視したとき、
第３のシリンドリカルレンズ７₃ は像が見えないが、第
２のシリンドリカルレンズ７₂ の凸外面には全体にイン
ク８の像が見えることになる。

【００３０】インク残量の減少に伴いインクタンク１の
残量検知窓で実際に見えるインク液面８Ａの変化の様子
を図４に示す。

【００３１】図４の（Ａ）および（Ｂ）は、液面８Ａが
焦点ａ₄ とａ₃ との間にそれぞれ位置をずらして存する
ときであり、このときはいずれも３本のシリンドリカル
レンズ７₁ 〜７₃ の全体にインク８の像が見える。これ
は、これらの焦点ａ₄ ，ａ₃の間でインク８の揺動等に
起因して液面８Ａの変動があったとしても、インクタン
ク１の外部から視認できるインク残量表示に変化がない
ことを意味する。

【００３２】かかる状態からインク８の消費が進み、図
４の（Ｃ）に示す状態、すなわち、液面８Ａが焦点ａ₃
より下方になると、２本のシリンドリカルレンズ７₁ ，
７₂によるインク残量表示に切換り、図４の（Ｄ）およ
び（Ｅ）に示すようにさらに液面８Ａが低下したとして
も、この２本による表示は、焦点ａ₂ を越えるまで変ら
ない。同様に、液面８Ａが焦点ａ₂ を越えると図４の
（Ｆ）に示すように１本のシリンドリカルレンズ７₁ の
みによる残量表示となる。

【００３３】このように、液面８Ａはアナログ的に変化
するのにかかわらず、インク残量の表示をシリンドリカ
ルレンズの本数によるデジタル的表示とすることができ
るので、前述した光学センサ１３０による読取りが安定
して行われる。また、液面８Ａが焦点付近に存するとき
には、インク８の揺動等による液面８Ａの変動により、
そのインク残量表示がデジタル的に変えることになる
が、これは検知手段による電気的処理で積極的に利用す
ることが可能である。すなわち、残量表示の変化頻度等
を検知することにより、液面８Ａが焦点付近に位置して
いることを検知することができる。

【００３４】なお、インクタンク１がインクジェット記
録装置１００に搭載されたとき、光学センサ１３０の指
向方向が液面８Ａに極力平行となる位置において残量検
知を行うのが好ましく、かかる観点から読取り動作はイ
ンクタンク１が光学センサ１３０から最も離間したホー
ムポジションにて行うのが好ましい。

【００３５】ただし、インク残量の検知はインク切れの
直前にのみ行えば充分である場合もあるので、図７に示
すように、光学センサ１３０をインク残量検知窓７の下
部に位置するよう配置し、インクタンク１との近接位置
にて読取り動作を行うようにしてもよい。

【００３６】上記構成のインクタンク１において、粘度
１．８ｃｐｓ、表面張力４８ｄｙｎ／ｃｍのインク８を
使用して印字を行い、インク残量を検知した。インク残
量検知窓７は、本例においては１５本のシリンドリカル
レンズ７₁ 〜７₁₅を有し、また、ｎ＝１．５のポリプロ
ピレンを用いて本体ハウジング３と一体に形成し、ｒ＝
１ｍｍ、ｆ＝２ｍｍとして構成した。また、インク残量
検知窓７の内壁は、鏡面研磨処理を施し、前記インクと
の接触角を他の部分でθ_R ＝８０°のところ、θ_R ＝１
００°まで上げてある。

【００３７】以上の構成で、インクジェット記録装置１
００に該インクタンク１をヘッドカートリッジ１００と
して搭載し、回復動作、印字動作を繰り返し行った。イ
ンクタンク１内には初めにインク８が５０ｃｃ注入され
ており、その液面８Ａは２５ｍｍの高さであった。この
とき、１．６ｍｍピッチで配置した１５本のシリンドリ
カルレンズ７₁ 〜７₁₅の全てが黒く見えていた。そし
て、２５ｃｃ消費したところで、上方の７本のレンズ７
₉ 〜７₁₅は透明となり、明らかにインク残量が減少して
いることがわかった。さらに、２０ｃｃを消費すると、
すなわち、残量５ｃｃになると下方の２本７₁ ，７₂ の
みが黒くなり、残量がほとんどなくても、デジタル的に
残量表示が変化して非常に視認性の高い残量検知ができ
た。

【００３８】（第２の実施例）実施例１と同様な図１に
示すようなインクタンクを用い、シリンドリカルレンズ
の部分のみ、図５に示すように図３に示すシリンドリカ
ルレンズに対し半ピッチのもので作成した。つまり、
０．８ｍｍピッチで壁厚を変えずに配列したものであ
る。この形態においても、実施例１と同様にデジタル的
に残量表示が変化して非常に視認性の高い残量検知が可
能であった。

【００３９】（第３の実施例）図８に示す第３の実施例
は複数のインク収容室を持つインク収容容器に本発明を
適用したものであって横断面図で示されている。本体ハ
ウジング３が３つの室３₁ ，３₂ ，３₃ に仕切壁３
_1-2 ，３_2-3 により仕切られており、それぞれの室には
それぞれ異なる種類のインクが収納されている。異なる
種類のインクとしては、イエロー，マゼンタ，シアンと
いう色の違いや、同一色で濃淡の違い、あるいは記録液
と各種性能を向上させるための処理液であってもよい。
本実施例においては、異なる色であるイエロー，マゼン
タ，シアンを用い、全てのインク収容室３₁ ，３₂ ，３
₃ がインク残量検知窓７にインク液面が見える形で導か
れるよう仕切られている構成とされている。なお、本例
におけるインク残量検知窓７は透明な本体ハウジングの
外面に複数のシリンドリカルレンズを貼設して構成され
ている。かくて、各色の消費量が異なる場合において
も、各々のインク残量が一目でわかり、さらにシリンド
リカルレンズによりデジタル的に残量が変化して見える
ため、非常に視認性の高い残量検知ができる。

【００４０】上述した実施例においては、記録ヘッド１
０がインクタンク１と一体となっているカートリッジ形
式について説明したが、本発明は当然に、記録ヘッドと
別体のインクタンクにおいても適用が可能であり、同等
の効果が得られることは言うまでもない。

【００４１】また、焦点距離ｆを変化させたり、材料を
変えて屈折率ｎを変化させることにより、デジタル変化
量を任意に決定することができることも明らかである。

【００４２】さらに、本実施例では残量検知窓を一面に
のみ設ける例を示したが、二面以上に持たせてあらゆる
方向から検知するよう構成してもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の形
態によれば、インクタンクの強度を低下させることなく
シリンドリカルレンズを設けることができ、このシリン
ドリカルレンズの単位でデジタル的に表示されるので、
インクタンク内のインク残量の視認性が格段と向上す
る。また、本発明の第２の形態によれば、光学センサ読
取りの安定性が上り、残量検知を確実に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図３】本発明の一実施例の作用を説明するための部分
拡大断面図である。

【図４】本発明の一実施例において液面の変化に伴う表
示の変化の様子を示す断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す断面図である。

【図６】本発明のインクタンクが搭載されるインクジェ
ット記録装置の一例を示す斜視図である。

【図７】本発明の一実施例の光学センサとの関係を示す
断面図である。

【図８】本発明の第３の実施例を示す断面図である。

【図９】従来のインクタンクの一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ インクタンク ２ インク供給孔 ３ 本体ハウジング ４ 蓋 ５ フィルタ ６ 細管 ７ インク残量検知窓（シリンドリカルレンズ） ８ インク ８Ａ 液面 １３０ 光学センサ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも壁面の一部に半透明または透
   明のインク残量検知窓を備えたインク収容容器におい
   て、該インク残量検知窓をインク液面に平行な方向に長
   手方向を持つ複数のシリンドリカルレンズにより構成し
   たことを特徴とするインク収容容器。
2. 【請求項２】 前記シリンドリカルレンズが凸レンズで
   あることを特徴とする請求項１に記載のインク収容容
   器。
3. 【請求項３】 前記インク残量検知窓の内壁の少なくと
   も一部が、他の内壁よりもインクに対する接触角が大き
   いことを特徴とする請求項１または２に記載のインク収
   容容器。
4. 【請求項４】 前記接触角の違いを面粗さの違いにより
   生じさせたことを特徴とする請求項３に記載のインク収
   容容器。
5. 【請求項５】 前記接触角の違いを撥水または撥油処理
   を施すことにより生じさせたことを特徴とする請求項３
   に記載のインク収容容器。
6. 【請求項６】 前記インク収容容器は複数種類のインク
   を収容したインク収容容器であって、前記インク残量検
   知窓を介して各インクの液面が見えるように仕切られて
   いることを特徴とする請求項１に記載のインク収容容
   器。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかのインク収
   容容器が搭載されるインクジェット記録装置であって、
   前記インク残量検知窓に対向して設けられた光学センサ
   と、該光学センサの読取りに基づいてインク残量を検知
   する手段とを備えることを特徴とするインクジェット記
   録装置。