JP6328091B2 - 液体容器および液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体容器および液体吐出装置に関し、詳しくは、インクを貯留するインクタンクなどの液体容器におけるインク量検出のための構成に関するものである。

この種の検出構成として、特許文献１には、インクタンク内に、貯留するインクの量に応じて鉛直方向の位置を変える遮断部と、この遮断部の所定の位置でその光路が遮断される光学センサと、を設けたものが記載されている。この構成において、遮断部が光学センサの光路を遮断し、または遮断しない、という状態を検出するによって、その状態に応じたインク量を知ることができる。

特開２００５−２５４７３４号公報

ところで、インクタンクのような液体容器では、種々の要因によって液体中に気泡が混入することがあり、このような液体に混入した気泡はその浮力によって液体中を上昇し容器内で滞留する。この場合に、特許文献１に記載されるような、遮断部の移動によって容器内の液体量を検出する場合において、遮断部の移動範囲内に上述した気泡が滞留する構成の容器では、遮断部の移動が気泡によって阻害され、容器内の液体量に見合った検出ができないことが生じ得る。

本発明は、液体容器の液体量を検出するための、センサの光路を遮断する遮断部の移動が容器内の気泡によって阻害されないようにした液体容器および液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、液体容器であって、液体を貯留し、当該貯留する液体を外部へ供給可能に構成された液体貯留室と、前記液体貯留室に連通する第１の室と、光路を遮断する遮断部であって、前記第１の室内において、前記光路を遮断する位置と前記光路を遮断しない位置との間で、前記液体貯留室が貯留する液体の量が減少するに従って前記光路を遮断する位置から前記光路を遮断しない位置に移動し、前記光路を遮断しない位置にあるときに前記液体容器外の受光部が光を受光することが可能な遮断部と、前記第１の室と隣接した位置に設けられており、前記第１の室と連通し、前記第１の室の幅より大きな幅を有する第２の室と、を具え、前記第２の室は、前記遮断部の移動範囲の外側に設けられており、前記第１の室に、前記光路を遮断する位置よりも前記光路を遮断しない位置側で隣接していることを特徴とする。

以上の構成によれば、液体容器の液体量を検出するための、センサの光路を遮断する遮断部の移動が容器内の気泡によって阻害されないようにした液体容器を提供することができる。

（ａ）〜（ｄ）は、光学センサの光路を遮断する遮断部の移動が液体容器内に滞留する気泡によって阻害される現象を説明するための図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るインクタンクを一部断面で示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るインクタンクを一部断面で示す図である。 本発明の第３の実施形態に係るインクタンクを一部断面で示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るインクタンクを示す斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係るインクタンクを一部断面で示す図である。 本発明の第６の実施形態に係るインクタンクを示す断面図である。 本発明の液体吐出装置の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。

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。

本発明の実施形態を説明する前に、液体量を検出するための光学センサの光路を遮断する遮断部の移動が、液体容器内に滞留する気泡によって阻害される現象について説明する。図１（ａ）〜（ｄ）は、この現象を説明するための図であり、液体容器としてのインクタンクの断面を示している。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、液体容器としてのインクタンク１内には、液体としてのインクが貯留される。このインク貯留室（液体貯留室）は、供給口を備えて外部にインクを供給可能に構成されている。貯留されるインクの液面４は、そのときのインク量（液体量）に応じて、図に示すｚ方向（鉛直方向）の位置が変化する。インクタンク１内には、一端にフロート５Ａが設けられ、他端に遮断部３が設けられたアーム部材５が、インクタンク１に対して固定された回動軸５Ｂによって回動自在に支持されている。また、インクタンク１には、その外側に向けて突出するように検出部２が設けられている。この検出部２は、インクタンク１のインクが貯留される室と連通する別の室であり、この室内において遮断部３が移動可能に構成されている。以上の構成において、インクタンク１内のインク量に応じて変化する液面４の位置に追随可能なフロート５Ａの動きによってアーム部材５が回動する。そして、このアーム部材５の回動によって遮断部３の、検出部２内の位置が変化する。

一方、インクタンク１が装着される位置には、発光部６Ａと受光部６Ｂとを有する光学センサが設けられる。すなわち、図１（ｂ）に示すように、インクタンク１の検出部２の少なくとも側面は透光性の材料で形成されており、検出部２の両側に発光部６Ａと受光部６Ｂがそれぞれ配置されている。これにより、発光部６Ａから光６Ｃが発光され、この光６Ｃは遮断部３によって遮断されない場合は、検出部２を通って受光部６Ｂに至る。

以上のように、インクタンク１内のインク量に応じて、検出部２内の遮断部３の位置が変化し、図１（ｃ）に示すように、インク量が少なくなり、実質的に記録に用いる最低限の量となると、それによるフロート５Ａの位置に応じて、遮断部３は検出部２における移動範囲の上限の位置となる。この上限の位置は、検出部２の形成する上壁２Ａによって規定されている。そして、この状態で、発光部６Ａからの光６Ｃは、遮断部３によって遮断されず、受光部６Ｂで受光することができ、これにより、インク量が所定量以下になったことを検出することができる。

しかし、図１（ｄ）に示すように、検出部２の上部に気泡１０が貯留した場合、遮断部３はこの気泡１０によって移動範囲の上限まで移動することができないことがある。この場合には、インク量が所定量以下であるにもかかわらず、遮断部３が光６Ｃを遮断したままで受光部６Ｂが受光できないことになる。その結果、インク量の検出に誤りを生じることになる。

本発明は、このような気泡による遮断部の移動を阻害することを抑制する構成に関するものであり、以下、その実施形態を説明する。

（第１実施形態）
図２（ａ）および（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るインクタンクを一部断面で示す図であり、図１（ａ）および（ｂ）と同様の図である。そして、インクジェット記録装置に装着されるとき、図２（ａ）および（ｂ）それぞれに示すインクタンク１の縦方向が鉛直方向となる。本実施形態のインクタンクの構成は、以下で説明する部分を除いて、図１（ａ）〜（ｃ）に示した構成と同様である。

図２（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態のインクタンクは、検出部２における遮断部３の移動範囲の上限より上の部分に空間（以下、単に「上部室」ともいう）２２を設ける。この上部室（拡大室）２２の幅（図２（ａ）において水平方向の長さ）は、遮断部３の移動範囲である検出部２の室２１の幅より大きい。これにより、遮断部３の移動範囲において生じた、またはこの移動範囲に入って来た気泡は、その浮力によって鉛直方向上方の上部室２２に移動（上昇）し、上部室２２内に滞留する。この結果、遮断部３の移動範囲に気泡が滞留することはなく、遮断部３の移動が気泡によって阻害されることを抑制できる。本実施形態では、検出部の室２１と上記拡大室２２を合せた室の断面がＴ字形状である。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るインクタンク１を一部断面で示し図であり、図２（ａ）と同様の図である。図３に示すように、本実施形態は、検出部２の上方に設けられた上部室（拡大室）２３の断面形状が逆三角形であり、三角形の底辺に当たる部位の幅は、検出部２の室２１の幅より長い。この構成も、第１実施形態と同様、上部室２３に気泡を導き滞留させることができ、それによって、遮断部３の移動範囲に気泡が滞留することはなく、遮断部３の移動が気泡によって阻害されることを抑制できる。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係るインクタンク１を一部断面で示し図であり、図２（ａ）と同様の図である。図４に示すように、本実施形態は、検出部２の上方に設けられた上部室（拡大室）２４の形状が球形であり、この球の直径は、検出部２の室２１の幅より大きい。この構成も、第１、第２実施形態と同様、上部室２４に気泡を導き滞留させることができ、それによって、遮断部３の移動範囲に気泡が滞留することはなく、遮断部３の移動が気泡によって阻害されることを抑制できる。

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態に係るインクタンク１を示す斜視図である。図５に示すインクタンクは、以下で説明する構成以外、第１実施形態に係るインクタンクと同じ構造である。なお、図５は、インクタンク１を、それを構成する壁の厚みを省略して示している。

本実施形態のインクタンク１には、検出部２の底面部に溝構造７が設けられる。これにより、検出部２からインク貯留部へのインクの流出を促進することができる。その結果、インクの流出に伴って検出部２内の気泡も排出され、遮断部の移動範囲に滞留する気泡の量を減少させることができる。

（第５実施形態）
図６は、本発明の第５の実施形態に係るインクタンク１を一部断面で示す図であり、図２（ａ）と同様の図である。図６に示すインクタンクは、以下で説明する構成以外、第１実施形態に係るインクタンクと同じ構造である。

図６に示すように、本実施形態のインクタンク１は、検出部２の上方の上部室２２の内側表面に表面加工によって凹凸形状８が形成されている。これにより、この内側表面に気泡を吸着して保持することができる。なお、泡が吸着しやすい表面加工の例としては、微細な凹凸を設けて表面積を増やす方法があげられるが、その方法に限られないことはもちろんである。

（第６実施形態）
図７は、本発明の第６の実施形態に係るインクタンク１を示す断面図であり、図２（ｂ）と同様の図である。図７に示すインクタンクは、以下で説明する構成以外、第１実施形態に係るインクタンクと同じ構造である。

図７に示すように、本実施形態のインクタンク１は、検出部２の上部を上方に拡大した形態である。詳しくは、検出部２において、遮断部３の移動範囲の上限３１より上方に所定の容積を有した拡大室２５を設けたものである。本実施形態は、遮断部３の移動範囲において生じた、またはこの移動範囲に入って来た気泡を、拡大室２５に移動（上昇）させ、この室に滞留させるようにする。この結果、遮断部３の移動範囲に気泡が滞留することはなく、遮断部３の移動が気泡によって阻害されることを抑制できる。

（液体吐出装置の構成）
図８は、本発明の液体吐出装置の一実施形態に係るインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。

以上説明した各実施形態のインクタンク１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のインクごとに用いられ、インクタンク１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋが、キャリッジ１００に着脱自在に装着される。すなわち、本実施形態のインクタンクはカートリッジタイプのもので、インクが無くなったときなどに交換することができる。キャリッジ１００には、上述した発行部（発光素子）６Ａと受光部（受光素子）６Ｂの組みが、インクタンクごとに設けられている。発光素子６Ａに対する駆動信号と、受光素子６Ｂからの検出信号の受け取りは、制御部２００において構成されたインク残量検出部２３０１が行う。

インクタンク１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに貯留されたそれぞれのインクは記録ヘッド（液体吐出ヘッド）１０１に供給され、制御部２００の駆動制御によって記録ヘッド１０１の各吐出口から吐出される。なお、図８では、図示の簡略化のため、１つの色のインクに対応した記録ヘッドのみが示されている。記録ヘッド１０１は、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの種々の吐出エネルギー発生素子を用いて、インクを吐出するように構成されている。記録装置の記録方式は任意であり、本実施形態のシリアルスキャン方式の他、フルライン方式であってもよい。

（他の実施形態）
上述の各実施形態は、回動自在に設けられたアーム部材の一端にフロートを設け、他端に遮断部を設け、フロートに変位に応じて回動するアーム部材を用いるものである。本発明の適用はこのような形態に限られない。例えば、フロート自体が形態であってもよい。すなわち、検出部をインク残量無し、を報知するインク液面位置に対応する位置に設けるとともに、遮断部を兼ねるフロートが検出部の内部で移動するよう構成することもできる。この形態によれば、特に、インク量が少なくなるに連れて、遮断部を兼ねるフロートが、検出部内を上部から下部へ移動するようにすることができる。そして、例えば、下部に移動して、遮断部を兼ねるフロートが、光学センサの光路を遮断しない状態になることによって、インク残量が少ないことを検出することができる。

そして、この構成に本発明を適用することにより、気泡の存在によってフロートが、検出部の液面の位置とは異なる下部に移動させられることを抑制できる。すなわち、遮断部が光路を、遮断した状態から遮断しない状態になる、あるいは、遮断しない状態から遮断した状態になる、遮断部の移動範囲の中に気泡が滞留することを抑制できる。

１ インクタンク
２ 検出部
２２、２３、２４ 上部室
３ 遮断部
４ インク液面
５ アーム部材
５Ａ フロート
６Ａ 発光部
６Ｂ 受光部
７ 溝構造
８ 表面加工

Claims (11)

1. 液体容器であって、
   液体を貯留し、当該貯留する液体を外部へ供給可能に構成された液体貯留室と、
   前記液体貯留室に連通する第１の室と、
   光路を遮断する遮断部であって、前記第１の室内において、前記光路を遮断する位置と前記光路を遮断しない位置との間で、前記液体貯留室が貯留する液体の量が減少するに従って前記光路を遮断する位置から前記光路を遮断しない位置に移動し、前記光路を遮断しない位置にあるときに前記液体容器外の受光部が光を受光することが可能な遮断部と、
   前記第１の室と隣接した位置に設けられており、前記第１の室と連通し、前記第１の室の幅より大きな幅を有する第２の室と、
   を具え、
   前記第２の室は、前記遮断部の移動範囲の外側に設けられており、前記第１の室に、前記光路を遮断する位置よりも前記光路を遮断しない位置側で隣接していることを特徴とする液体容器。
2. 液体容器であって、
   液体を貯留し、当該貯留する液体を外部へ供給可能に構成された液体貯留室と、
   前記液体貯留室から突出し、前記液体貯留室に連通する第１の室と、
   光路を遮断する遮断部であって、前記第１の室内において、前記光路を遮断する位置と前記光路を遮断しない位置との間で、前記液体貯留室が貯留する液体の量が減少するに従って前記光路を遮断する位置から前記光路を遮断しない位置に移動し、前記光路を遮断しない位置にあるときに前記液体容器外の受光部が光を受光することが可能な遮断部と、
   前記液体貯留室から突出し、前記第１の室と隣接した位置に設けられており、前記第１の室と連通し、前記第１の室の幅より大きな幅を有する第２の室と、
   を具え、
   前記第２の室は、前記液体貯留室から突出する壁であって、前記遮断部の移動方向と交差し互いに対向する壁と、前記遮断部の移動方向に沿う互いに対向する壁と、で構成された室であり、前記遮断部の移動方向と交差し互いに対向する壁のうち一方の壁に設けられた開口で、前記第１の室と連通していることを特徴とする液体容器。
3. 前記遮断部が前記光路を遮断する位置から前記光路を遮断しない位置に移動する移動方向と垂直方向の幅に関して、前記第２の室は前記第１の室の幅より大きな幅を有する請求項１または２に記載の液体容器。
4. 前記第１の室は、前記液体貯留室の一つの面から突出した位置にあり、前記面と平行かつ前記遮断部の前記移動方向と垂直な方向における幅に関して、前記第２の室は前記第１の室の幅より大きな幅を有する請求項３に記載の液体容器。
5. 前記第１の室と前記第２の室とで形成する室の断面がＴ字形状である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体容器。
6. 前記第２の室は、前記遮断部の前記光路を遮断する位置と前記光路を遮断しない位置とを結ぶ線上の、前記光路を遮断しない位置を基準として前記光路を遮断する位置がある側と反対側に位置する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体容器。
7. 前記第２の室は前記液体貯留室と連通する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体容器。
8. 前記第２の室の内側表面に、凹凸形状を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体容器。
9. 前記液体貯留室の内部に、回動軸と、前記回動軸を中心に回動可能なフロートとを有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体容器。
10. 一端に前記遮断部が設けられ他端に前記フロートが設けられたアーム部材を有する請求項９に記載の液体容器。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の液体容器と、
    前記液体容器から供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
    を具えたことを特徴とする液体吐出装置。

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