| 【発明の名称】 |
インクジェットプリンタのインク残量検出方法及びインクジェットプリンタ |
| 【発明者】 |
【氏名】岡 靖博
【住所又は居所】東京都日野市さくら町１番地 コニカ株式会社内
【氏名】川端 勝一
【住所又は居所】東京都日野市さくら町１番地 コニカ株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】インク容器に構造上の負荷を与えることなく、簡易な構成でインク残量を直接検出することのできるインクジェットプリンタのインク残量検出方法及びインクジェットプリンタを提供すること。
【解決手段】軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を用いて構成されたインク容器１の該伸縮部材を有する個所に、インクの消費に伴う前記インク容器１の形状変化を安定させるための少なくとも２本の平行に配置された補助針３、３をそれぞれ突き刺すと共に、前記補助針３、３を突き刺した部分のインク容器１側方に検出手段５を配置させ、該検出手段５でインク容器の形状変化を検出することによりインク残量を検出する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を用いて構成されたインク容器の該伸縮部材を有する個所に、インクの消費に伴う前記インク容器の形状変化を安定させるための少なくとも２本の平行に配置された補助針をそれぞれ突き刺すと共に、前記補助針を突き刺した部分のインク容器側方に検出手段を配置させ、該検出手段でインク容器の形状変化を検出することによりインク残量を検出することを特徴とするインクジェットプリンタのインク残量検出方法。
【請求項２】前記補助針のうちの少なくとも１本は、インク容器内のインクを記録ヘッドに供給するためのインク供給用針を兼用することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタにおけるインク残量検出方法。
【請求項３】軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を用いて構成されたインク容器と、インクの消費に伴う前記インク容器の形状変化を安定させる少なくとも２本の平行に配置された補助針と、前記インク容器の形状変化を検出する検出手段とを備え、前記補助針を前記インク容器の伸縮部材を有する個所に突き刺すと共に、前記検出手段を、前記補助針が突き刺された部分のインク容器側方に配置させ、該検出手段により検出されるインク容器の形状変化によりインク残量を検出することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項４】前記補助針のうちの少なくとも１本は、インク容器内のインクを記録ヘッドに供給するためのインク供給用針を兼用することを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプリンタのインク残量検出方法及びインクジェットプリンタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、記録ヘッドのノズルから記録媒体上にインクを吐出することにより画像記録を行うインクジェットプリンタにおいて、インク容器内のインク残量を検知するには、大別して直接検知と間接検知の２通りの方法が知られている。
【０００３】直接検知は、インク容器内のインクに作用してインク残量を直接的に検出するものであり、例えば特許第２６１６３２号に開示されている技術が知られている。これは、インクを収容した容器内に、インクと接するように一方の電極を配設すると共に、インクを記録ヘッドのノズルに供給するためのインク溜め内に他方の電極を配設して両電極間の電気抵抗値の変化を検出することで、インク残量を検出するものである。
【０００４】しかし、この方法では、電極をインクと接するようにインク容器内に予め設けておかなくてはならないため、インク容器の製造工程が煩雑化してコストアップにつながると共に、空のインク容器の回収時に電極（金属）部分を分別して回収する必要も生じる。
【０００５】また、このようなインク容器をプリンタ本体側に装着する際には、上記電極と電気的に接触するための接点を持つ受け部が必要となり、装置構造が煩雑となって更にコストアップ要因となるばかりでなく、インク容器は受け部に対して頻繁に脱着が繰り返されるため、上記接点部分の接触不良等といった不具合のリスクも高くなる問題がある。
【０００６】一方、間接検知は、例えば特許第１８１４７３２号に開示されているように、ノズルから吐出されるインク液滴１滴の体積とインク液滴の吐出パルス数とに基づいて、印刷データよりインクの消費量を算出し、インク容器内のインク残量を間接的に把握するものである。これによれば、インク容器にとりたてて細工を施す必要もないため、上記直接検知に見られるような問題は生じないものの、あくまでインク容器内のインク残量を直接検出しているわけではないため正確性を欠く。例えば、ユーザーが途中でインク容器をプリンタ本体から取り外し、その間に何らかの理由（例えば長時間忘れて放置し、その間にインクが蒸発する等）でインクの残量が減少し、そのインク容器を再度プリンタ本体に装着したような場合や、インク残量が異なる別のインク容器と入れ替えられた場合等には積算量に誤差が生じる。間接検知では、このように現実のインク残量との間に誤差が発生してもそれを補正することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題は、インク容器に構造上の負荷を与えることなく、簡易な構成でインク残量を直接検出することのできるインクジェットプリンタのインク残量検出方法及びインクジェットプリンタを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題は以下の発明によって解決される。
【０００９】１．軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を用いて構成されたインク容器の該伸縮部材を有する個所に、インクの消費に伴う前記インク容器の形状変化を安定させるための少なくとも２本の平行に配置された補助針をそれぞれ突き刺すと共に、前記補助針を突き刺した部分のインク容器側方に検出手段を配置させ、該検出手段でインク容器の形状変化を検出することによりインク残量を検出することを特徴とするインクジェットプリンタのインク残量検出方法。
【００１０】２．前記補助針のうちの少なくとも１本は、インク容器内のインクを記録ヘッドに供給するためのインク供給用針を兼用することを特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタにおけるインク残量検出方法。
【００１１】３．軟包材の少なくとも一部に伸縮部材を用いて構成されたインク容器と、インクの消費に伴う前記インク容器の形状変化を安定させる少なくとも２本の平行に配置された補助針と、前記インク容器の形状変化を検出する検出手段とを備え、前記補助針を前記インク容器の伸縮部材を有する個所に突き刺すと共に、前記検出手段を、前記補助針が突き刺された部分のインク容器側方に配置させ、該検出手段により検出されるインク容器の形状変化によりインク残量を検出することを特徴とするインクジェットプリンタ。
【００１２】４．前記補助針のうちの少なくとも１本は、インク容器内のインクを記録ヘッドに供給するためのインク供給用針を兼用することを特徴とする請求項３記載のインクジェットプリンタ。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１４】なお、本明細書において、インク残量の検出とは、インク容器のインク終了を検出することである。また、インク容器のインク終了とは、インク容器中のインクが完全に無くなった状態のみを指すものではなく、実質的にインク切れであることを意味し、インク切れのインク容器として取り扱っても差し支えない程度に多少インクが残った状態である場合も含む。
【００１５】図１は本発明に係るインク残量検出方法を実施するためのインクジェットプリンタの一例を示す概念図であり、インク容器１を平面から見た状態を示している。また、図２はインク容器をその底部１ａ側から見た図である。図中、１はインク容器、２はインク供給用針、３は補助針、４は記録ヘッド、５は検出手段、６は検出回路、７は警告手段である。
【００１６】インク容器１は、インク供給用針２及び補助針３を直接突き刺し、インク供給用針２によって内部のインクをプリンタ本体側の記録ヘッド４へ供給することができる材質で形成される。また、インク収納状態以外、例えばインク充填前の物流、保管或いは使用済み後の排出時等は、軽量で容積が小さい方が望まれる。このため、インク容器１は軟包材で形成したパウチ形態又はパック形態とすることが好ましい。
【００１７】軟包材は、包装材料としてよく知られた軟質の包装資材であり、圧縮の硬さが極めて小さく、撓み性に富み、応力を除去するとすぐに元の形状に回復して、歪みがほとんど残らないものが用いられる。
【００１８】軟包材は単一材料でも、複合材料でもよい。単一材料では、インフレーション法やＴダイ法で成形された樹脂フィルムをヒートシールして袋状に作成することができる。また、複合材料では、複数のフィルムをラミネートして作成した複合材料をヒートシールして袋状に形成することができる。
【００１９】図３に複合材料からなる軟包材の構成の一例を示す。この軟包材は、外面の保護性を有する表面基材層１０ａと、インクの特性より気体透過を極力防ぐ必要があるため、アルミニウム箔やアルミ蒸着、または無機材料（酸化珪素化合物又は酸化アルミニウム化合物）蒸着等の気体遮断層１０ｂと、ヒートシールによる製袋が可能なシーラント層１０ｃとにより構成されるラミネート材料１０である。
【００２０】表面基材層１０ａは、ナイロン、ＰＥＴ、ＯＰＰフィルムの一般樹脂フィルムで良く、表面に印刷を施すこともできる。また、気体遮断層１０ｂに無機蒸着フィルムを使用した場合、内部が見え残り量を目視確認することもできる。表面基材層１０ａには印刷で模様を付けてもよく、模様としてはモアレ模様等が効果的である。また、シーラント層１０ｃには、一般的に脂肪酸類が含まれるが、インクジェットプリンタの場合、この脂肪酸とインク中のナトリウムイオンにより塩が析出してノズルを塞ぐ不具合が知られており、この問題を回避するためには特願２００１−６２４７に開示したフィルムを用いるとよい。
【００２１】インク容器１は、かかる軟包材により袋状に形成し、所謂パウチ形態又はパック形態とすることが好ましい。インク容器１が軟包材のパウチ形態又はパック形態であることで、容易に変形して円滑にインクを供給することができ、しかも、比較的小形の袋状のもので取扱いが容易である。
【００２２】インク容器１の具体的形状は、図４に示すように各種の形状に構成することができる。（ａ）はスタンディングパウチ袋、（ｂ）はフラットボトムパウチ袋、（ｃ）は四方シールガゼット袋、（ｄ）はセンターピローガゼット袋、（ｅ）は三方シール平袋、（ｆ）はピロー平袋である。
【００２３】インク容器１の形状は必ずしもこれらの形状に限定されないが、このうち（ａ）のスタンディングパウチ袋及び（ｂ）のフラットボトムパウチ袋が好ましく用いられる。これらスタンディングパウチ袋やフラットボトムパウチ袋からなるインク容器１は、空になった時に平坦状に容易に折り畳まれるように、その底部１ａがインク容器１内部に向けて折り畳み可能なマチを構成しているため、インクを収納した状態で底部１ａを下にして自立可能であり、保管や装填時等の取扱いも容易である。また、この底部１ａに後述するように針状の検出用プローブＰ１及びＰ２を突き刺せば、その突き刺し時の力がフィルムに対してほぼ真っ直ぐ掛かり、突き刺し易く、孔の広がりが少なくなり、突き刺し個所からのインク漏れの可能性を小さくすることができる。更に、容器形態が直方体に近いので、容積効率が高く、装置をコンパクトにできる。より好ましくは、自立時の底部形状が矩形状になる（ｂ）のフラットボトムパウチ袋であり、装填時と回収時の平面面積がほぼ同じで、インク残りに良くないシワの発生がない。
【００２４】なお、インク容器１の底部１ａとは、インク容器１を自立させた際の底に位置する部分であって、必ずしもインク容器１をプリンタ本体にセットする際に底面に位置する部分を意味するものではない。
【００２５】かかるインク容器１は、インク供給用針２や後述する補助針３を突き刺しても内部のインクの漏れが生じないようにする必要がある。このためインク容器１の壁面には、少なくともその一部の壁面が伸縮部材を有して形成されていることが好ましい。この伸縮部材は上記インク供給用針２及び補助針３を突き刺す部位に少なくとも有するようにする。即ち、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すスタンディングパウチ袋やフラットボトムパウチ袋の場合、その底部１ａに位置する部位の壁面を伸縮部材により形成することが好ましい。針状の検出用プローブＰ１及びＰ２を突き刺す際には該部に若干力が掛かり、このときインク容器１の表面が逃げると所定の位置に所望の孔が開かずにインク漏れ等が発生するおそれがあるため、インク容器１自体にもこの突き刺し時の力を受けるためのある程度の剛性が必要である。スタンディングパウチ袋やフラットボトムパウチ袋の底部１ａは、構造上ある程度力を受けることができるので、インク供給用針２や補助針３を突き刺す場所として適しており、少なくともこの底部１ａを伸縮部材とすることが好ましい。
【００２６】伸縮部材としては、伸縮性を有する樹脂フィルムで構成される。伸縮性を有する樹脂フィルムとしては、針を突き刺すことが可能で、突き刺した状態で針に密着してインク漏れが生じない部材が用いられる。
【００２７】このような部材としては、例えば、ポリエチレン系や塩化ビニル系など伸びの大きい樹脂が好ましく用いられる。特に好ましくは、食品のラップ包装に使われているような、一般にストレッチフィルムと呼ばれているような材料である。また、エラストマーに分類されるような樹脂も好ましい。但し、フィルムとしての強度やシール強度が弱いので、生産性や物流適性に配慮して選択することが好ましい。インク容器１の壁面の少なくとも一部に、伸縮部材としてこのような伸縮性を有する樹脂フィルムを使用することで、インク供給用針２や補助針３を突き刺してもインク漏れが生ずることがない。
【００２８】また、図５及び図６に示すように、インク容器１の底部１ａにインク供給用針２や補助針３を刺すための窓部１１を設け、この窓部１１を伸縮部材１２で塞ぐようにしてもよい。図６（ａ）の態様では、インク容器１を構成するラミネート材料１０に形成された窓部１１を伸縮部材１２で塞ぐようにヒートシール１２ａでシーラント層１０ｃに固定している。図６（ｂ）の態様では、ラミネート材料１０に形成された窓部１１を伸縮部材１２で塞ぐように構成しているが、シーラント層１０ｃを設けないで接着層１２ｂでシーラント層１０ｃを兼用している。このように、伸縮部材１２を、窓状にヒートシール又は接着層で固定することで、インク漏れを生ずることなく簡単な動作でインク供給用針２や補助針３を伸縮部材１２の位置に刺し込むことができるようになる。
【００２９】インク供給用針２は、インク容器１に対して容易に突き刺すことができるように、先端が尖った針状に形成されている。その太さは、太過ぎるとインク漏れを起こし易くなり、細すぎると強度が劣るため、１ｍｍ〜５ｍｍ程度が好ましい。
【００３０】また、図７に示すようにインク供給用針２の先端は円錐状に尖っている。これはフィルムを突き破るためであるが、このときインク容器１が裂けてしまうとインク漏れが発生する。裂けるのは、若干でも無理に力を掛けるからであり、その裂ける方向は制御できないため、その先端を先の尖った十字形状（プラスドライバーの先端形状）にし、胴部をそれより太めにすれば、裂の発生を抑制して孔の形状を制御でき、インク漏れを意図して防ぐことが可能になるために好ましい。
【００３１】インク供給用針２の内部にはインクの供給通路２ａが形成され、この供給通路２ａを通ってプリンタ本体側の記録ヘッド４にインク容器１内のインクを供給可能としている。インク供給用針２の先端近傍の側面には、この供給通路２ａと連通する孔２ｂが形成されている。孔２ｂを先端ではなく先端近傍の側面に形成するのは、繰り返しインク容器１を突き刺して使用することで先端が磨耗しても孔２ｂが潰れないようにするためと、前述したように、先端を十字形状に形成し得るようにするためである。
【００３２】また、インク供給用針２の長さは、図８に示すように、インク容器１の底部１ａにおける溶着部寸法Ｌ１と、インクがなくなってマチを構成している底部１ａが平坦状に折り畳まれたときの屈曲部寸法Ｌ２とを加えた長さ以上にインク容器１の内部に突き刺さる長さとされる。これにより、インクの供給に伴ってインク容器１の底部１ａが平坦状に折り畳まれていく際に各インク供給用針２が抜けてしまうことがない。
【００３３】補助針３は、内部にインク供給通路が形成されていない点以外は、その長さ、太さ等がインク供給用針２とほぼ同一構成となるように形成されている。また、プリンタ本体において補助針３の位置は、インク供給用針２と共に不動である。
【００３４】図１及び図２に示す例では、補助針３は２本からなり、それらがインク供給用針２を挟んで、インク容器１がインク消費に伴って折り畳まれていく方向（図２における矢印方向）と略直交する方向、即ちインク容器１の幅方向に沿って、インク供給用針２及び補助針３とが互いに平行となるようにそれぞれ配置され、インク供給用針２と同様にインク容器１の伸縮部材からなる底部１ａに直接突き刺すようになっている。
【００３５】これら補助針３は、インク容器１の幅方向に広く間隔をおいて配置していることが好ましい。インク容器１は、インク容器１内部のインクが消費され、インク容器１の底部１ａが内部に向けて折り畳まれていくのに従って、その厚みが徐々に薄くなり、やがて平坦状になっていくが、インク容器１は軟包材からなるために、インク供給用針２を中心にして図１０に示すような反りや捻りが発生し、インク容器１の形状が平坦状に安定せず、後述する検出手段５による正確な形状変化の検出が行えなくなる。補助針３は、インク供給用針２を挟んでインク容器１の幅方向に広く間隔をおいて配置することで、これらインク供給用針２及び補助針３が突き刺されているインク容器１の底部１ａ部分において、インク容器１の形状が平坦状に安定して折り畳まれるようにすることが可能となる。
【００３６】検出手段５は、ここでは投光部と受光部とを有する光学式センサからなり、インク容器１の形状変化、具体的にはインク容器１の厚み、即ちインク容器１がインク消費に伴ってインク供給用針２を中心に折り畳まれていく方向の形状変化を捉えて検出する。この検出手段５は、補助針３が突き刺された部分のインク容器１側方に配置されている。この検出手段５の位置も、プリンタ本体においてインク供給用針２及び補助針３と同様に不動である。インク容器１においてこの補助針３が突き刺された部分は、前述したように、その補助針３によってインク容器１の形状が平坦状に安定して折り畳まれるため、このインク容器１側方に検出手段５を配置することで、図１０に示すような反りや捻りの発生による検出誤差が抑えられ、インク容器１の形状変化を安定的に検出することが可能である。
【００３７】検出手段５について更に説明すると、検出手段５はインク供給用針２を挟んで、インク容器１の折り畳み方向に沿って２組（符号５１及び５２）が配設されている。即ち、図２に示すように、１組の検出手段５１は、投光部５１ａとこの投光部５１ａの光軸上に配置される受光部５１ｂとが、インク容器１側方において、インク容器１を挟み、且つインク供給用針２よりも折り畳み方向に沿う上側に配置され、もう１組の検出手段５２は、投光部５２ａとこの投光部５２ａの光軸上に配置される受光部５２ｂとが、インク容器１側方において、インク容器１を挟み、且つインク供給用針２よりも折り畳み方向に沿う下側に配置されている。
【００３８】また、各検出手段５１、５２の光軸は、インク供給用針２及び補助針３の突き刺し方向と略直交する方向に沿っている。更に、各検出手段５１、５２相互の間隔は、図９（ａ）に示すように、インク容器１内に記録に十分なインクが充填されている状態のときには、それぞれ投光部５１ａ、５２ａからの光がインク容器１で遮られて受光部５１ｂ、５２ｂに到達せず、図９（ｂ）に示すようにインク容器１内のインクが終了した状態で、それぞれ投光部５１ａ、５２ａからの光を受光部５１ｂ、５２ｂで受光し得る程度に近接している。
【００３９】これにより、インク容器１内のインクが消費されるに伴い、補助針３で形状が安定化されつつインク容器１が平坦状に折り畳まれていき、図９（ｂ）に示すようにインクが終了した時点で各投光部５１ａ、５２ａの光が受光部５１ｂ、５２ｂに検出されるようになる。
【００４０】検出回路６は、この受光部５１ｂ、５２ｂにおける投光部５１ａ、５２ａからの光の検出の有無を監視している。受光部５１ｂ、５２ｂに受光検出があると、検出回路６はインク容器１のインクが終了したと判断し、警告手段７に信号を出力する。警告手段７ではこの信号を受けて、警告ランプの他、又はこれに加えて、ブザーやチャイム、音声ガイド等の警告音を発する。
【００４１】かかるインク残量検出方法及びインクジェットプリンタによれば、従来のようにインク容器１の内部に予めインク残量検出用の電極を設けておく等の必要なく、インク容器１内のインク残量を直接的に検出することができる。従って、インク容器１に構造上の負荷を与えることなく、簡易な構成でインク残量を直接検出することが可能である。
【００４２】以上の説明では、補助針３をインク供給用針２を挟むように２本設けたが、これに限定されず、インク容器１の大きさに応じて３本以上設けるようにしてもよい。
【００４３】また、補助針３のうちの少なくとも１本がインク供給用針を兼用するようにしてもよい。この場合、部品点数を低減することができると共に、インク容器１に対する負荷を最も少なくすることができる。
【００４４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、インク容器に構造上の負荷を与えることなく、簡易な構成でインク残量を直接検出することのできるインクジェットプリンタのインク残量検出方法を提供することができる。
【００４５】請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、部品点数を低減することができると共に、インク容器に対する負荷を最も少なくすることができる。
【００４６】請求項３記載の発明によれば、インク容器に構造上の負荷を与えることなく、簡易な構成でインク残量を直接検出することのできるインクジェットプリンタを提供することができる。
【００４７】請求項４記載の発明によれば、上記効果に加え、部品点数を低減することができると共に、インク容器に対する負荷を最も少なくすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１２７０
【氏名又は名称】コニカ株式会社
【住所又は居所】東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号
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| 【出願日】 |
平成１３年１０月３１日（２００１．１０．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０１３４０
【弁理士】
【氏名又は名称】丸山 英一
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１３６７４８（Ｐ２００３−１３６７４８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年５月１４日（２００３．５．１４） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３３５６４６（Ｐ２００１−３３５６４６） |
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