JP2001253090A - インクジェットプリンタのインク残量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 プリズム部の界面に対する光の入射角度の公差およびプ
リズム部との距離の公差を大きくしてインク残量の検出
精度を高め得るインクジェットプリンタのインク残量検
出装置を提供する。 【解決手段】 各インクタンク15a 〜15d の底面にプリ
ズム部61を設け、プリズム部に、記録用紙の幅方向外方
の発光素子62からの入射光を入射屈折する第１の傾斜界
面61a と、第１の傾斜界面の入射屈折光を反射または入
射屈折する第２の傾斜界面61b と、第２の傾斜界面の反
射光を反射または入射屈折する第３の傾斜界面61c と、
第３の傾斜界面の反射光を発光素子からの入射光と平行
となるように出射屈折する第４の傾斜界面61d とを設け
る。第２の傾斜界面への光の入射角を臨界角範囲42°〜
63°の略中間値52°に変更するように第１の傾斜界面の
角度を設定し、第１および第２の傾斜界面からの反射光
をそれぞれ臨界角範囲の略中間値で入射させるようにプ
リズム部の頂角の角度を104 °に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタにおけるインクタンク内のインクの残量を光学的
に検出するインク残量検出装置に関し、特に、その光学
的な検出精度を高め得るようにする対策に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種、インク残量検出装置とし
ては、例えば特開平７−２１８３２１号公報に開示され
るように、インクを貯留するインクタンクに光透過性材
料よりなるプリズム部を一体的に設け、このプリズム部
に、インクタンクの外側に設けられた発光素子からの入
射光をインクタンクの内側においてインクタンクの外側
向きに反射またはインクタンクの内側向きに入射屈折す
る第１の傾斜界面と、この第１の傾斜界面により反射さ
れた反射光をインクタンクの内側においてインクタンク
の外側向きに反射またはインクタンクの内側向きに入射
屈折する第２の傾斜界面とを設けている。そして、第１
の傾斜界面と第２の傾斜界面とがインクタンクの内側に
おいて交差するプリズム部の頂角の角度は９０°に設定
され、第１の傾斜界面に対する入射光の入射角度、およ
び第２の傾斜界面に対する反射光の入射角度をそれぞれ
４５°に設定することで、発光素子からの入射光が第１
および第２の傾斜界面を順に反射し、インクタンクの外
側に設けられた受光素子に反射光を戻して受光するよう
にしている。

【０００３】つまり、インクタンク内にインクがないと
きは、発光素子からの入射光が第１の傾斜界面において
反射し、この反射光が第２の傾斜界面において反射して
受光素子に受光されることによって、インクタンク内の
インクの残量が十分でないことが検出される。一方、イ
ンクタンク内にインクがあるときは、発光素子からの入
射光が第１の傾斜界面において反射することなくインク
タンクの内側向きに入射屈折し、受光素子に受光されな
いことによって、インクタンク内のインクの残量が十分
であることが検出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プリズム部
の材質として、例えばポリプロピレンなどが適用されて
いる場合、発光素子から入射される光の屈折率は、ポリ
プロピレンでは１．４９、インクでは１．３３、空気で
は１となる。その場合、光が密媒質と粗媒質との界面に
おいて全反射する条件としては、密媒質から粗媒質に対
し光が照射されたときに限られ、具体的には、ポリプロ
ピレン（プリズム部）から空気、およびポリプロピレン
からインクに対し光が入射された場合のみ全反射が起こ
る。

【０００５】そして、ポリプロピレンと空気との界面に
対し入射角θで入射された光を全反射させる条件として
は、ｓｉｎθ＞１／１．４９の関係を成立させる上で、
入射角θは、４２．２°より大きく設定する必要があ
る。一方、ポリプロピレンとインクとの界面に対し入射
角θで入射された光を全反射させない条件としては、
ｓｉｎθ＜１．３３／１．４９の関係を成立さ
せる上で、入射角θは、６３．２°より小さく設定する
必要がある。このような関係から、プリズム部の界面に
おいてインクの残量の有無を検知するために必要となる
臨界角範囲は、４２°〜６３°となる。

【０００６】このため、上記従来のもののように、界面
（第１および第２の傾斜界面）に対する光の入射角度が
４５°に設定されているものでは、角度公差が３°しか
なく、発光素子およびプリズム部（インクタンク）に微
少な角度のズレが生じていると、発光素子からの光がイ
ンクがなくなっているにも係わらず受光素子に戻ってこ
ないおそれがあり、インク残量の検出精度が悪化するこ
とになる。

【０００７】そこで、図８に示すように、第１の傾斜界
面ｂに対する光の入射角度を、臨界角範囲に対し最大の
公差がとれる略中間値つまり５２°に設定することが考
えられる。しかし、頂角の角度が９０°に設定されてい
るプリズム部ａでは、第２の傾斜界面ｃに対する光の入
射角度は３８°となり、第１の傾斜界面ｂにおいて全反
射した光が第２の傾斜界面ｃではインクタンクの内側向
き（図８では右向き）に入射屈折し、第２の傾斜界面ｃ
において全反射させることができない。

【０００８】このため、図８に仮想線（二点鎖線）で示
すように、第２の傾斜界面ｃ´において全反射させる上
で、頂角の角度が９４°以上に設定されたプリズム部ａ
´が必要となる。しかしながら、第２の傾斜界面ｃ´に
おいて全反射させた光は、発光素子からの光に対し平行
とはならないため、第２の傾斜界面ｃ´において全反射
させた光を受光素子で受光する上で、受光素子とプリズ
ム部ａ´（第２の傾斜界面ｃ´）との間の距離を正確に
設定する必要があり、受光素子とプリズム部ａ´との距
離の公差がきわめて小さなものとなる。この場合、頂角
の角度が１０４°に設定されたプリズム部ａ´を用いて
第２の傾斜界面ｃ´に対する光の入射角度を５２°（臨
界角範囲の略中間値）に設定すると、第２の傾斜界面ｃ
´において全反射させた光は、２８°の角度で空気とプ
リズム部ａ´との界面に対し入射し、この界面において
略４４°の出射角度に屈折して出射され、受光素子とプ
リズム部ａ´との距離が離れるほど発光素子からの距離
も遠退くことになる。

【０００９】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、プリズム部の界面に
対する光の入射角度の公差およびプリズム部との距離の
公差を大きくしてインク残量の検出精度を高め得るイン
クジェットプリンタのインク残量検出装置を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、インクジェットプリンタにおいて用い
られるインクの残量を光学的に検出するインク残量検出
装置を前提とし、インクタンクにプリズム部を設け、こ
のプリズム部に、発光素子からの入射光をインクタンク
内側向きに入射屈折する第１の傾斜界面と、この第１の
傾斜界面により入射屈折された入射屈折光をインクタン
クの内側においてインクタンク外側向きに反射またはイ
ンクタンク内側向きに入射屈折する第２の傾斜界面と、
この第２の傾斜界面によりインクタンク外側向きに反射
された反射光をインクタンクの内側においてインクタン
ク外側向きに反射またはインクタンク内側向きに入射屈
折する第３の傾斜界面と、この第３の傾斜界面により反
射された反射光を発光素子からの入射光と平行となるよ
うにインクタンク外側向きに出射屈折する第４の傾斜界
面とを設ける。そして、上記第１の傾斜界面の角度を、
上記第２の傾斜界面に対する入射屈折光の入射角をイン
ク残量の有無が検出可能な臨界角範囲の略中間値に変更
させるように設定する一方、上記第４の傾斜界面の角度
を、上記第３の傾斜界面からの反射光を発光素子からの
入射光とほぼ平行に出射屈折させるように設定する。さ
らに、上記第２の傾斜界面と第３の傾斜界面とがインク
タンクの内側において交差するプリズム部の頂角の角度
を、第１の傾斜界面からの入射屈折光と第２の傾斜界面
からの反射光とをそれぞれインク残量の有無が検出可能
な臨界角範囲の略中間値で入射させるように設定してい
る。

【００１１】この場合、インクタンク内にインクがない
ときには、第１の傾斜界面に対し入射された発光素子か
らの入射光は、第１の傾斜界面において入射屈折する
と、インク残量の有無が検出可能な臨界角範囲の略中間
値となるように第２の傾斜界面に対する入射屈折光の入
射角が変更され、第２の傾斜界面において全反射する。
この全反射した反射光は、第３の傾斜界面に対しインク
残量の有無が検出可能な臨界角範囲の略中間値で入射さ
れて全反射し、第４の傾斜界面において第３の傾斜界面
からの反射光を発光素子からの入射光とほぼ平行に出射
屈折させるように変更して受光素子に受光されることに
よって、インクタンク内にインクがないことが検出され
る。

【００１２】一方、インクタンク内にインクがあるとき
には、第１の傾斜界面に対し入射された発光素子からの
入射光は、第１の傾斜界面において入射屈折すると、イ
ンク残量の有無が検出可能な臨界角範囲の略中間値とな
るように第２の傾斜界面に対する入射屈折光の入射角が
変更され、第２の傾斜界面において全反射することなく
インクタンク内側に向かって入射屈折する。このため、
発光素子からの入射光は受光素子に受光されず、これに
よって、インクタンク内にインクがあることが検出され
る。

【００１３】このように、プリズム部の第２の傾斜界面
および第３の傾斜界面に対する入射光（入射屈折光およ
び反射光）の入射角が、インク残量の有無が検出可能な
臨界角範囲の略中間値に設定されているので、光の角度
公差が大きなものとなり、発光素子およびプリズム部
（インクタンク）に微少な角度のズレが生じていても光
の角度公差内（臨界角範囲内）で十分に収められ、イン
クがない場合には発光素子からの光は受光素子に確実に
戻って受光されることになる。

【００１４】また、インクがない場合には、プリズム部
の頂角の二等分線と平行に入射された発光素子からの入
射光が、第４の傾斜界面において発光素子からの入射光
とほぼ平行に出射屈折されて受光素子に受光されるの
で、受光素子とプリズム部との距離の公差が大きなもの
となり、第３の傾斜界面において全反射させた光を受光
素子で受光する上で、受光素子とプリズム部（第３の傾
斜界面）との間の距離を正確に設定する必要がなく、受
光素子とプリズム部との間の距離のズレが生じていて
も、発光素子からの入射光は受光素子に確実に戻って受
光される。

【００１５】これにより、インク残量の検出精度を向上
させることが可能となる。

【００１６】そして、より具体的に構成を特定するもの
として、以下の構成が掲げられる。

【００１７】つまり、プリズム部の材質として、インク
タンクの材質と同一のポリプロピレンを適用した場合に
は、プリズム部のみを別途形成する必要がなく、インク
タンク全体がポリプロピレンで一体的に形成され、加工
コストの低廉化を図ることが可能となる。

【００１８】また、プリズム部の頂角を１０４°に、第
１の傾斜界面と第２の傾斜界面との交差角度を７７°
に、第３の傾斜界面と第４の傾斜界面との交差角度を７
７°にそれぞれ設定した場合には、インクタンク内にイ
ンクがないときに、第１の傾斜界面に対し略３９°の入
射角度で入射された発光素子からの入射光は、第１の傾
斜界面において入射屈折すると、第２の傾斜界面に対す
る入射屈折光の入射角が略５２°に変更され、第２の傾
斜界面において全反射する。この全反射した反射光は、
第３の傾斜界面に対し略５２°で入射されて全反射し、
第４の傾斜界面に対し第３の傾斜界面から略３５°で入
射されると、この第４の傾斜界面において発光素子から
の入射光とほぼ平行となる略３９°に出射屈折されて受
光素子に受光される。これにより、プリズム部をポリプ
ロピレンで形成した場合の各傾斜界面に対する光のイン
ク残量検出可能な臨界角範囲の略中間値を容易に設定す
ることが可能となる。

【００１９】特に、インクタンクにインクがないことを
使用者に知らせる手段を備えるものとして、以下の構成
が掲げられる。

【００２０】つまり、発光素子を、第４の傾斜界面から
の出射屈折光を受光する受光素子と対をなして１組備え
る。そして、記録媒体の幅方向に複数設けられたインク
タンクを検出位置に移動させる度にインクの残量をそれ
ぞれ個別に発光素子および受光素子によって検知し、イ
ンクがなくなったインクタンクを、インクジェットプリ
ンタに設けられた表示部に表示するようにした場合に
は、１組の発光素子および受光素子によって、複数のイ
ンクタンクを載せたインクキャリッジの記録媒体幅方向
への駆動制御に関連付けて、どのインクタンクのインク
がなくなったかを容易に特定することが可能となる上、
それを使用者に報知することが可能となる。

【００２１】しかも、１組の発光素子および受光素子に
よって複数のインクタンクのインク残量を検出すること
により、インク残量検出装置のコンパクト化を図ること
が可能となる。また、インクがなくなったインクタンク
を特定して表示されるので、交換するインクタンクの間
違いによる誤作業が防止される。

【００２２】特に、プリズム部の配置を特定するものと
して、以下の構成が掲げられる。

【００２３】つまり、プリズム部をインクタンクの底面
に設けた場合には、各傾斜界面をインクタンクの底面に
連続して設けることが可能となり、インクタンクの底面
側に溜まるインクの残量を正確に検出することが可能と
なる。

【００２４】これに対し、プリズム部をインクタンクの
側面に設けた場合には、インクヘッドからインク粒を噴
射した際に飛び散るインクミストがプリズム部の各傾斜
界面に付着することが回避され、インクミストによるプ
リズム部の各傾斜界面の汚れを効果的に防止することが
可能となる。

【００２５】特に、発光素子および受光素子の配置を特
定するものとして、以下の構成が掲げられる。

【００２６】つまり、記録媒体の搬送方向に発光素子お
よび受光素子を並設した場合には、プリズム部の第１お
よび第２の傾斜界面と、第３および第４の傾斜界面とが
記録媒体の搬送方向に並べて設けられることになり、記
録媒体の幅方向およびインクヘッドの上下方向において
各インクタンクの寸法を小さくして、インクジェットプ
リンタのコンパクト化を図ることが可能となる。

【００２７】また、記録媒体の幅方向と直交する上下方
向に発光素子および受光素子を並設した場合には、プリ
ズム部の第１および第２の傾斜界面と、第３および第４
の傾斜界面とが上下に並べて設けられることになり、記
録媒体の幅方向および搬送方向において各インクタンク
の寸法を小さくして、インクジェットプリンタのコンパ
クト化を図ることが可能となる。

【００２８】これに対し、記録媒体の幅方向に発光素子
および受光素子を並設した場合には、プリズム部の第１
および第２の傾斜界面と、第３および第４の傾斜界面と
が記録媒体の幅方向に並べて設けられることになり、イ
ンクヘッドの上下方向および記録媒体の搬送方向におい
て各インクタンクの寸法を小さくして、インクジェット
プリンタのコンパクト化を図ることが可能となる。

【００２９】特に、発光素子および検出素子の光線を特
定するものとして、以下の構成が掲げられる。

【００３０】つまり、発光素子により発光される光線お
よび受光素子により受光される光線として赤外線光を適
用した場合には、赤外線光はフィルタを付けても通すの
で、可視光線などの外乱光によるノイズがフィルタによ
って簡単に除去され、インク残量検出装置の検出精度を
より高めることが可能となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００３２】本形態では、本発明に係る用紙汚れ防止装
置をカラーインクジェットプリンタに備えさせた場合に
ついて説明する。

【００３３】先ず、本実施形態に係るカラーインクジェ
ットプリンタ１の構成を図１及び図２に基づいて説明す
る。図１はカラーインクジェットプリンタ１の外観を示
す斜視図である。図２はカラーインクジェットプリンタ
１の内部構造を示す図である。

【００３４】本カラーインクジェットプリンタ１は、本
体としてのキャビネット２の前面側（図１における右側
の面）に給紙トレイ３が備えられ、また、この前面側に
おける給紙トレイ３の上方には、キャビネット２から排
出される記録媒体としての記録用紙Ｐを順次受け止める
排紙トレイ４が備えられている。給紙トレイ３上には、
載置された記録媒体としての記録用紙Ｐの給紙位置を位
置決めするための位置決め部材３１が設けられている。

【００３５】一方、図２に示すように、キャビネット２
の内部には、給紙トレイ３から排紙トレイ４に亘って、
ピックアップローラ１１、給紙ローラ１２、略Ｕ型の搬
送路１３、ＰＳローラ１４、インクキャリッジ１７及び
排紙ローラ１８が順に設けられている。

【００３６】図３に示すように、上記インクキャリッジ
１７は、駆動機構１０に支持されている。この駆動機構
１０は、駆動モータ１０ａにより正逆回転する駆動プー
リ１０ｂと、従動プーリ１０ｃと、駆動プーリ１０ｂと
従動プーリ１０ｃとの間に掛け渡されたベルト１０ｄ
（図４に表れる）とを備えている。図４にも示すよう
に、駆動プーリ１０ｂと従動プーリ１０ｃとの間におけ
るベルト１０ｄの往路（図３では下側）はインクキャリ
ッジ１７に固定されており、駆動モータ１０ａの駆動に
伴って図２における紙面鉛直方向（主走査方向）にイン
クキャリッジ１７（インクヘッド１６）がガイドシャフ
ト１０ｅに沿って、往復移動可能になっている。

【００３７】また、インクキャリッジ１７には、インク
タンク１５が搭載されていると共にインクヘッド１６が
設けられている。具体的には、図３および図４にも示す
ように、インクキャリッジ１７には、Ｙ（イエロー），
Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｂｋ（ブラック）の各
インクを個別に収容した４個のインクタンク１５ａ〜１
５ｄが主走査方向に順に並べられて搭載されている。ま
た、インクヘッド１６の内部には、これらタンク１５ａ
〜１５ｄに図示しない供給路を経て個別に繋がる複数の
ノズル（図示せず）が設けられている。

【００３８】また、図３の如く、本カラーインクジェッ
トプリンタ１は各部を制御する制御装置５を有してい
る。尚、以下に説明するカラーインクジェットプリンタ
１での処理および動作は、特に断らない限り制御装置５
が制御するものとする。

【００３９】本カラーインクジェットプリンタ１のプリ
ント動作が開始されると、先ず、給紙トレイ３に載置さ
れている記録用紙Ｐの１枚が、ピックアップローラ１１
により取り出され、給紙ローラ１２により搬送路１３に
導かれる。その後、この記録用紙Ｐは、インクキャリッ
ジ１７に対向する画像形成位置１９に搬送される。そし
て、記録用紙Ｐが画像形成位置１９を通過する際に、記
録用紙Ｐの位置及びプリントデータに基づいてインクヘ
ッド１６に備えられた各ノズルから互いに異なる色のイ
ンクが滴状に個別に吐出されることにより、記録用紙Ｐ
に対して画像形成が行われる。

【００４０】この画像形成動作を具体的に説明すると、
記録用紙Ｐが画像形成位置１９まで搬送された際、イン
クキャリッジ１７が図３および図４の矢印Ｉ方向（主走
査方向）に移動しながら、各ノズルから記録用紙Ｐに向
かってインクが吐出され、これによって記録用紙Ｐへの
画像形成を行っていく。インクキャリッジ１７が記録用
紙Ｐの幅方向他側端部まで移動すると、記録用紙Ｐを所
定量だけ移動（搬送）させた後（図３および図４に矢印
III で示す副走査方向に移動させた後）、停止させる。
そして、インクキャリッジ１７が図３および図４の矢印
II方向（主走査方向）に移動しながら画像形成が行われ
る。このようにして、インクキャリッジ１７の主走査方
向への移動による画像形成動作と、記録用紙Ｐの送り動
作とが交互に行われて記録用紙Ｐ全体への画像形成が行
われる。

【００４１】表面の略全域に画像が形成された記録用紙
Ｐは、排紙ローラ１８によって排紙トレイ４に向かって
排出される。これにより、所定の画像形成が行われた記
録用紙Ｐが排紙トレイ４にフェースアップ状態（画像形
成面が上向きの状態）で排出される。

【００４２】そして、本発明の特徴部分として、図５〜
図７に示すように、本カラーインクジェットプリンタ１
は、各インクタンク１５ａ〜１５ｄ内にそれぞれ貯留さ
れるインクの残量を光学的に検出するインク残量検出装
置６を備えている。

【００４３】このインク残量検出装置６は、図６および
図７に示すように、各インクタンク１５ａ〜１５ｄの底
部にそれぞれ設けられたプリズム部６１と、記録用紙Ｐ
の搬送方向（図３および図４に示す矢印III 方向）と直
交する記録用紙Ｐの幅方向一側端（図３および図４に示
す搬送領域Ｚの左端）よりも外方に設けられた発光素子
６２と、記録用紙Ｐの搬送方向に並設された受光素子６
３と、インクの残量が少ないインクタンク１５ａ〜１５
ｄを報知する報知手段６４とを備えている。上記プリズ
ム部６１の材質としては、各インクタンク１５ａ〜１５
ｄの材質と同一のポリプロピレンによって各インクタン
ク１５ａ〜１５ｄの底部中央に一体的に形成されてい
る。この場合、各インクタンク１５ａ〜１５ｄの底部
は、インクキャリッジ１７を介して下方に露呈してい
る。

【００４４】各インクタンク１５ａ〜１５ｄのプリズム
部６１は、発光素子６２から鉛直方向上向きに入射され
た入射光をインクタンク１５ａ〜１５ｄの外表面におい
てインクタンク内側向き（図６では上向き）に入射屈折
する第１の傾斜界面６１ａと、この第１の傾斜界面６１
ａにより入射屈折された入射屈折光をインクタンク１５
ａ〜１５ｄの内表面においてインクタンク外側向き（図
６では右向き）に反射またはインクタンク内側向き（図
７では上向き）に入射屈折する第２の傾斜界面６１ｂ
と、この第２の傾斜界面６１ｂによりインクタンク外側
向きに反射された反射光をインクタンク１５ａ〜１５ｄ
の内表面においてインクタンク外側向き（図６では下向
き）に反射またはインクタンク内側向き（図６では右向
き）に入射屈折する第３の傾斜界面６１ｃと、この第３
の傾斜界面６１ｃにより反射された反射光をインクタン
ク１５ａ〜１５ｄの外表面において発光素子６２からの
入射光と平行となるようにインクタンク外側向き（図６
では鉛直方向下向き）に出射屈折する第４の傾斜界面６
１ｄとを備えている。

【００４５】この各プリズム部６１の頂角、つまり各イ
ンクタンク１５ａ〜１５ｄの内表面において互いに交差
する第２の傾斜界面６１ｂと第３の傾斜界面６１ｃとの
交差角度は、第１の傾斜界面６１ａからの入射屈折光と
第２の傾斜界面６１ｂからの反射光とをそれぞれインク
残量の有無が検出可能な臨界角範囲４２°〜６３°の略
中間値５２°で入射させるように１０４°に設定されて
いる。この第２の傾斜界面６１ｂおよび第３の傾斜界面
６１ｃは、各インクタンク１５ａ〜１５ｄの水平な底面
に対しそれぞれ３８°傾斜している。一方、各インクタ
ンク１５ａ〜１５ｄの外表面において傾斜する第１の傾
斜界面６１ａは、第２の傾斜界面６１ｂに対する入射屈
折光の入射角をインク残量の有無が検出可能な臨界角範
囲４２°〜６３°の略中間値５２°に変更させるように
各インクタンク１５ａ〜１５ｄの水平な底面に対し３９
°傾斜している。また、各インクタンク１５ａ〜１５ｄ
の外表面において傾斜する第４の傾斜界面６１ｄは、第
３の傾斜界面６１ｃからの反射光を発光素子６２からの
入射光とほぼ平行に出射屈折させて受光素子６３に受光
させるように各インクタンク１５ａ〜１５ｄの水平な底
面に対し３９°傾斜している。そして、第１の傾斜界面
６１ａと第２の傾斜界面６１ｂとの交差角度、および第
３の傾斜界面６１ｃと第４の傾斜界面６１ｄとの交差角
度は、それぞれ７７°に設定されている。

【００４６】発光素子６２は、受光素子６３と対をなし
て１組備えられている。そして、発光素子６２により発
光される光線および受光素子６３により受光される光線
としては、赤外線光が適用されている。この場合、発光
素子６２から発光された赤外線光が受光素子６３により
受光されるまでに要する時間、つまり検出時間は、各イ
ンクタンク１５ａ〜１５ｄがそれぞれ移動する際に生ず
る発光素子６２および受光素子６３の通過時における時
間差の範囲内において十分に行われる程度のきわめて短
いものである。

【００４７】図３において示す報知手段６４は、カラー
インクジェットプリンタ１のキャビネット２の上面に設
けられた表示部（図示せず）を備えている。

【００４８】制御装置５では、複数のインクタンク１５
ａ〜１５ｄを載せたインクキャリッジ１７を駆動機構１
０によって駆動させる際にその記録用紙Ｐの幅方向への
移動量（駆動量）が把握されており、これに基づいて、
駆動機構１０により記録用紙Ｐの幅方向に移動する複数
のインクタンク１５ａ〜１５ｄの位置が明確に規定され
ることになる。つまり、インクキャリッジ１７を駆動機
構１０によって移動させる際に発光素子６２および受光
素子６３を順に通過する各インクタンク１５ａ〜１５ｄ
の位置が、駆動機構１０による移動量に応じて順番通り
個々に規定されることになる。

【００４９】そして、インク残量検出装置６は、複数の
インクタンク１５ａ〜１５ｄを載せたインクキャリッジ
１７を駆動機構１０によって記録用紙Ｐの幅方向一側
（図３および図４に矢印IIで示す主走査方向）に駆動さ
せる制御装置５の駆動制御に関連付けて各インクタンク
１５ａ〜１５ｄのインクの残量を個別に検出し、インク
がなくなったインクタンクがどれであるかを制御装置５
から報知手段６４を経て表示部に表示するようになされ
ている。

【００５０】以上説明したように、本実施形態では、記
録用紙Ｐに対する画像形成を終え、複数のインクタンク
１５ａ〜１５ｄを載せたインクキャリッジ１７を駆動機
構１０によって記録用紙Ｐの幅方向一側（図３および図
４に矢印IIで示す主走査方向）に駆動させた際にインク
残量検出装置６によって各インクタンク１５ａ〜１５ｄ
内のインクの残量がそれぞれ個別に検出される。

【００５１】その場合、プリズム部６１の頂角が１０４
°に、第１の傾斜界面６１ａと第２の傾斜界面６１ｂと
の交差角度が７７°に、第３の傾斜界面６１ｃと第４の
傾斜界面６１ｄとの交差角度が７７°にそれぞれ設定さ
れているので、図６に示すように、各インクタンク１５
ａ〜１５ｄ内にインクがないときには、第１の傾斜界面
６１ａに対しプリズム部６１の頂角の二等分線と平行に
入射された発光素子６２からの入射光は、第１の傾斜界
面６１ａに対し入射角度３９°で入射され、この第１の
傾斜界面６１ａにおいて入射屈折すると、第２の傾斜界
面６２ｂに対する入射屈折光の入射角がインク残量の検
出可能な臨界角範囲４２°〜６３°の略中間値となるよ
うに５２°に変更され、第２の傾斜界面６１ｂにおいて
全反射する。この全反射した反射光は、第３の傾斜界面
６１ｃに対しインク残量の有無が検出可能な臨界角範囲
４２°〜６３°の略中間値５２°で入射されて全反射
し、第４の傾斜界面６１ｄに対し第３の傾斜界面６１ｃ
から略３５°で入射されると、この第４の傾斜界面６１
ｄにおいて第３の傾斜界面６１ｃからの反射光を発光素
子６２からの入射光とほぼ平行に出射屈折させるように
変更して受光素子６３で受光することによって、各イン
クタンク１５ａ〜１５ｄ内にインクがないことが検出さ
れる。

【００５２】一方、図７に示すように、各インクタンク
１５ａ〜１５ｄ内にインクがあるときには、第１の傾斜
界面６１ａに対し入射角度３９°で入射された発光素子
６２からの入射光は、第１の傾斜界面６１ａにおいて入
射屈折すると、第２の傾斜界面６２ｂに対する入射屈折
光の入射角がインク残量の検出可能な臨界角範囲４２°
〜６３°の略中間値となるように５２°に変更されるも
のの、インクタンク１５ａ〜１５ｄ内にインクがあるの
で、第２の傾斜界面６１ｂにおいて全反射することなく
インクタンク内側（図７では上方）に向かって入射屈折
する。このため、発光素子６２からの入射光は受光素子
６３に受光されず、これによって、各インクタンク１５
ａ〜１５ｄ内にインクがあることが検出される。

【００５３】このように、プリズム部６１の第２の傾斜
界面６１ｂおよび第３の傾斜界面６１ｃに対する入射光
（入射屈折光および反射光）の入射角がインク残量の検
出可能な臨界角範囲４２°〜６３°の略中間値５２°に
設定されているので、光の角度公差が大きなものとな
り、発光素子６２およびプリズム部６１（インクタンク
１５ａ〜１５ｄ）に微少な角度のズレが生じていても光
の角度公差内（臨界角範囲４２°〜６３°内）で十分に
収められ、インクがない場合には発光素子６２からの光
は受光素子６３に確実に戻って受光されることになる。

【００５４】また、インクがない場合には、プリズム部
６１の頂角の二等分線と平行に入射された発光素子６２
からの入射光が、第４の傾斜界面６１ｄにおいて発光素
子６２からの入射光とほぼ平行に出射屈折されて受光素
子６３に受光されるので、受光素子６３とプリズム部６
１（各インクタンク１５ａ〜１５ｄの底面）との距離の
公差が大きなものとなり、第３の傾斜界面６１ｃにおい
て全反射させた光を受光素子６３で受光する上で、受光
素子６３とプリズム部６１（第３の傾斜界面６１ｃ）と
の間の距離を正確に設定する必要がなく、受光素子６３
とプリズム部６１との間の距離のズレが生じていても、
発光素子６２からの入射光は受光素子６３に確実に戻っ
て受光される。

【００５５】これにより、ポリプロピレンよりなるプリ
ズム部６１の各傾斜界面６１ａ〜６１ｄに対する赤外線
光のインク残量検出可能な臨界角範囲４２°〜６３°の
略中間値を容易に５２°に設定することができ、インク
残量の検出精度を向上させることができる。

【００５６】また、プリズム部６１がインクタンクの材
質と同一のポリプロピレンによって一体的に形成されて
いるので、プリズム部６１のみを別途形成する必要がな
く、プリズム部６１を備えた各インクタンク１５ａ〜１
５ｄの加工コストの低廉化を図ることができる。

【００５７】そして、複数のインクタンク１５ａ〜１５
ｄを載せたインクキャリッジ１７を駆動機構１０によっ
て記録用紙Ｐの幅方向一側（図３および図４に矢印IIで
示す主走査方向）に駆動させる制御装置５の駆動制御に
関連付けて各インクタンク１５ａ〜１５ｄのインクの残
量を個別に検出するので、どのインクタンク１５ａ〜１
５ｄのインクがなくなったかを容易に特定することがで
きる。その上、インクがなくなったインクタンク１５ａ
〜１５ｄがどれであるかが制御装置５から報知手段６４
を経て表示部に表示されるので、使用者が簡単に特定で
き、交換するインクタンク１５ａ〜１５ｄの間違いによ
る誤作業を防止することができる。さらに、１組の発光
素子６２および受光素子６３によって４個のインクタン
ク１５ａ〜１５ｄのインク残量が検出されることによ
り、インク残量検出装置６のコンパクト化を図ることが
できる。

【００５８】しかも、プリズム部６１が各インクタンク
１５ａ〜１５ｄの底面に設けられているので、各傾斜界
面６１ａ〜６１ｄをインクタンクの底面の内表面および
外表面に連続して設けることが可能となり、インクタン
ク１５ａ〜１５ｄの底面側に溜まるインクの残量を正確
に検出することができる。

【００５９】また、発光素子６２および受光素子６３が
記録用紙Ｐの搬送方向に並設されているので、記録用紙
Ｐの搬送方向と直交するインクキャリッジ１７の主走査
方向および上下方向において各インクタンク１５ａ〜１
５ｄの寸法を小さくして、インクジェットプリンタ１の
コンパクト化を図ることができる。

【００６０】さらに、発光素子６２から発光される光線
および受光素子６３により受光される光線として赤外線
光が適用されているので、赤外線光を透過するフィルタ
を使用することが可能となり、可視光線などの外乱光に
よるノイズがフィルタによって簡単に除去され、インク
残量検出装置１の検出精度をより高めることができるこ
とになる。

【００６１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、その他種々の変形例を包含している。
例えば、本実施形態では、第２の傾斜界面に対する入射
屈折光の入射角、および第３の傾斜界面に対する反射光
の入射角をそれぞれインク残量の有無が検出可能な臨界
角範囲４２°〜６３°の略中間値となるように５２°と
したが、５３°などその臨界角範囲４２°〜６３°の略
中間値付近であれば特に規定されるものではない。

【００６２】また、本実施形態では、プリズム部６１を
各インクタンク１５ａ〜１５ｄの底面に設けらが、プリ
ズム部が各インクタンクの側面に設けられていてもよ
く、この場合には、インクヘッドからインク粒を噴射し
た際に飛び散るインクミストがプリズム部の各傾斜界面
に付着することが回避され、インクミストによるプリズ
ム部の各傾斜界面の汚れを効果的に防止することができ
る。

【００６３】さらに、本実施形態では、発光素子および
受光素子を記録用紙Ｐの搬送方向に併設したが、記録用
紙の幅方向と直交する上下方向に発光素子および受光素
子が並設されていてもよく、この場合には、プリズム部
の第１および第２の傾斜界面と、第３および第４の傾斜
界面とが上下に並べて設けられることになり、記録用紙
の幅方向および搬送方向において各インクタンクの寸法
を小さくして、インクジェットプリンタのコンパクト化
を図ることができることになる。また、これに対し、イ
ンクキャリッジの主走査方向に発光素子および受光素子
が並設されていてもよく、この場合には、プリズム部の
第１および第２の傾斜界面と、第３および第４の傾斜界
面とが記録用紙の幅方向に並べて設けられることにな
り、インクヘッドの上下方向および主走査方向において
各インクタンクの寸法を小さくして、インクジェットプ
リンタのコンパクト化を図ることができることになる。

【００６４】また、本実施形態では、発光素子６２およ
び受光素子６３を記録用紙Ｐの幅方向一側端より外側に
設けているが、機械の構成上の条件が許されるならば、
記録用紙の幅方向内側に発光素子および受光素子が設け
られていてもよい。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、イン
クタンクのプリズム部における第２の傾斜界面に対する
入射屈折光の入射角をインク残量の有無が検出可能な臨
界角範囲の略中間値に変更するように第１の傾斜界面の
角度を設定し、第３の傾斜界面からの反射光を発光素子
からの入射光とほぼ平行に出射屈折するように第４の傾
斜界面の角度を設定し、第１の傾斜界面からの入射屈折
光と第２の傾斜界面からの反射光とをそれぞれインク残
量の有無が検出可能な臨界角範囲の略中間値で入射する
ようにプリズム部の頂角を設定することで、光の角度公
差を大きくし、インク残量の検出精度を向上させること
ができる。

【００６６】そして、より具体的な構成として、インク
タンクの材質と同一のポリプロピレンをプリズム部の材
質に適用することで、インクタンク全体をプリズム部と
共にポリプロピレンで一体的に形成し、加工コストの低
廉化を図ることができる。

【００６７】また、プリズム部の頂角を１０４°に、第
１の傾斜界面と第２の傾斜界面との交差角度を７７°
に、第３の傾斜界面と第４の傾斜界面との交差角度を７
７°にそれぞれ設定することで、プリズム部をポリプロ
ピレンで形成した場合におけるインク残量の検出可能な
各傾斜界面に対する光の臨界角範囲の略中間値を容易に
設定することができる。

【００６８】複数のインクタンクを記録媒体の幅方向に
移動させる度にインクの残量をそれぞれ個別に１組の発
光素子および受光素子によって検知し、インクがなくな
ったインクタンクをインクジェットプリンタの表示部に
表示するようにした場合には、インクキャリッジの記録
媒体幅方向への駆動制御に関連付けてインクのないイン
クタンクを容易に特定することができる上、それを使用
者に報知することができる。しかも、１組の発光素子お
よび受光素子によるインク残量の検出によって、インク
残量検出装置のコンパクト化を図ることができるととも
に、表示部の表示にしたがってインクタンクの交換間違
いによる誤作業を防止することができる。

【００６９】特に、プリズム部をインクタンクの底面に
設けることで、各傾斜界面をインクタンクの底面に連続
して設け、インクの残量を正確に検出することができ
る。

【００７０】これに対し、プリズム部をインクタンクの
側面に設けることで、プリズム部の各傾斜界面に対する
インクミストの付着を回避し、インクミストによるプリ
ズム部の各傾斜界面の汚れを効果的に防止することがで
きる。

【００７１】特に、記録媒体の搬送方向に発光素子およ
び受光素子を並設することで、記録媒体の幅方向および
インクヘッドの上下方向において各インクタンクの寸法
を小さくし、インクジェットプリンタのコンパクト化を
図ることができる。

【００７２】また、記録媒体の幅方向と直交する上下方
向に発光素子および受光素子を並設することで、記録媒
体の幅方向および搬送方向において各インクタンクの寸
法を小さくし、インクジェットプリンタのコンパクト化
を図ることができる。

【００７３】これに対し、記録媒体の幅方向に発光素子
および受光素子を並設することで、インクヘッドの上下
方向および記録媒体の搬送方向において各インクタンク
の寸法を小さくし、インクジェットプリンタのコンパク
ト化を図ることができる。

【００７４】さらに、発光素子および受光素子にの光線
として赤外線光を適用することで、可視光線などの外乱
光によるノイズをフィルタによって簡単に除去し、イン
ク残量検出装置の検出精度をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るインク残量検出装置を
備えたカラーインクジェットプリンタの外観斜視図であ
る。

【図２】カラーインクジェットプリンタの内部構成を示
す概略断面図である。

【図３】記録用紙の搬送方向から見た駆動機構付近の構
成を示す図である。

【図４】インクキャリッジおよびその周辺を示す斜視図
である。

【図５】インクタンクの斜視図である。

【図６】発光素子から受光素子に光が戻る場合の光の反
射状態を示すプリズム部の断面図である。

【図７】発光素子から受光素子に光が戻らない場合の光
の行方を示すプリズム部の断面図である。

【図８】従来例に係わる光の反射状態を示すプリズム部
の断面図である。

【符号の説明】

１ カラーインクジェットプリンタ（インク
ジェットプリンタ） １５ａ〜１５ｄ インクタンク ６ インク残量検出装置 ６１ プリズム部 ６１ａ 第１の傾斜界面 ６１ｂ 第２の傾斜界面 ６１ｃ 第３の傾斜界面 ６１ｄ 第４の傾斜界面 ６２ 発光素子 ６３ 受光素子 Ｐ 記録用紙（記録媒体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石倉 裕之 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA29 EB20 EB52 EC26 2F014 AB01 AB02 AB03 FA02

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェットプリンタにおいて用いら
   れるインクの残量を光学的に検出するインク残量検出装
   置であって、 インクタンクにはプリズム部が設けられ、 このプリズム部は、発光素子からの入射光をインクタン
   ク内側向きに入射屈折する第１の傾斜界面と、 この第１の傾斜界面により入射屈折された入射屈折光を
   インクタンクの内側においてインクタンク外側向きに反
   射またはインクタンク内側向きに入射屈折する第２の傾
   斜界面と、 この第２の傾斜界面によりインクタンク外側向きに反射
   された反射光をインクタンクの内側においてインクタン
   ク外側向きに反射またはインクタンク内側向きに入射屈
   折する第３の傾斜界面と、 この第３の傾斜界面により反射された反射光を発光素子
   からの入射光と平行となるようにインクタンク外側向き
   に出射屈折する第４の傾斜界面とを備え、 上記第１の傾斜界面の角度は、上記第２の傾斜界面に対
   する入射屈折光の入射角をインク残量の有無が検出可能
   な臨界角範囲の略中間値に変更させるように設定されて
   いる一方、上記第４の傾斜界面の角度は、上記第３の傾
   斜界面からの反射光を発光素子からの入射光とほぼ平行
   に出射屈折させるように設定され、 上記第２の傾斜界面と第３の傾斜界面とがインクタンク
   の内側において交差するプリズム部の頂角の角度は、第
   １の傾斜界面からの入射屈折光と第２の傾斜界面からの
   反射光とをそれぞれインク残量の有無が検出可能な臨界
   角範囲の略中間値で入射させるように設定されているこ
   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
   出装置。
2. 【請求項２】 上記プリズム部の材質としては、インク
   タンクの材質と同一のポリプロピレンが適用されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリ
   ンタのインク残量検出装置。
3. 【請求項３】 上記プリズム部の頂角が１０４°に、第
   １の傾斜界面と第２の傾斜界面との交差角度が７７°
   に、第３の傾斜界面と第４の傾斜界面との交差角度が７
   ７°にそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項
   ２に記載のインクジェットプリンタのインク残量検出装
   置。
4. 【請求項４】 上記発光素子は、第４の傾斜界面からの
   出射屈折光を受光する受光素子と対をなして１組備えら
   れ、 この発光素子および受光素子は、記録媒体の幅方向に複
   数設けられたインクタンクを検出位置に移動させる度に
   インクの残量をそれぞれ個別に検知し、インクがなくな
   ったインクタンクを、インクジェットプリンタに設けら
   れた表示部に表示するようになされていることを特徴と
   する請求項１に記載のインクジェットプリンタのインク
   残量検出装置。
5. 【請求項５】 上記プリズム部は、インクタンクの底面
   に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイ
   ンクジェットプリンタのインク残量検出装置。
6. 【請求項６】 上記プリズム部は、インクタンクの側面
   に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のイ
   ンクジェットプリンタのインク残量検出装置。
7. 【請求項７】 上記発光素子および受光素子は、記録媒
   体の搬送方向に並設されていることを特徴とする請求項
   ４に記載のインクジェットプリンタのインク残量検出装
   置。
8. 【請求項８】 上記発光素子および受光素子は、記録媒
   体の幅方向と直交する上下方向に並設されていることを
   特徴とする請求項４に記載のインクジェットプリンタの
   インク残量検出装置。
9. 【請求項９】 上記発光素子および受光素子は、記録媒
   体の幅方向に並設されていることを特徴とする請求項４
   に記載のインクジェットプリンタのインク残量検出装
   置。
10. 【請求項１０】 上記発光素子により発光される光線お
    よび受光素子により受光される光線としては、赤外線光
    が適用されていることを特徴とする請求項４に記載のイ
    ンクジェットプリンタのインク残量検出装置。