JP2006062248A - 液体貯溜タンクおよび画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のものは、液体貯溜タンク内に貯溜された液体の残量を簡便かつ低コストにて正確かつ連続的に検出することが難しい。
【解決手段】 外部に供給する液体を密閉状態で貯溜するための本発明の液体貯溜タンク１７は、固定壁部３８と、この固定壁部３８に形成されて外部に液体を供給するための供給口４１と、固定壁部３８に対し、液体の残量に応じて変位する可動壁部３９と、この可動壁部３９の変位に伴ってインダクタンスが変化するように、当該可動壁部３９および固定壁部３８に両端が連結され、導電体にて形成された弾性変形可能なコイル３１と、固定壁部３８に設けられ、コイル３１の両端に接続して外部からそのインダクタンスの変化を検出するための一対の端子４３ａ，４３ｂとを具えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、貯溜されている液体の残量を外部から検出し得る液体貯溜タンクおよびこの液体貯溜タンクから供給される液体を用いてプリント媒体に画像を形成するための画像形成装置に関する。

なお、本明細書において記述される「プリント」とは、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広くプリント媒体上に画像，模様，パターンなどを形成したり、あるいはエッチングなどのようなプリント媒体の加工を行う場合も包含する。

また「プリント媒体」とは、一般的なプリント装置で用いられる紙片のみならず、布帛，樹脂フィルム，金属板，ガラス，セラミックス，木材，皮革などの液体を受容可能なものであり、シート状物体以外の三次元立体、例えば球体や円筒体なども包含する。

さらに「液体」とは、上記「プリント」の定義と同様広く解釈されるべきもので、プリント媒体上に付与されることによって、画像，模様，パターンなどの形成，エッチングなどのプリント媒体の加工，あるいはインクの処理、例えばプリント媒体に付与されるインク中の色材の凝固や不溶化に供され得る液体を指し、プリントに関して用いられるあらゆる液体を包含する。

インクを用いてプリント媒体に画像を形成する画像形成装置として、インクを吐出可能なインクジェットヘッドを用い、プリント媒体にインクを付与することによってプリント媒体の表面に画像を形成するインクジェットプリント装置が知られている。このインクジェットプリント装置は、プリント時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高密度で形成することができるため、昨今においてはカラープリントを含めた多くのプリントに利用されている。このようなインクジェットプリント装置の一形態として、インクを貯溜するインクタンクが一体不可分または取り外し可能に連結されるインクジェットヘッド（以下、プリントヘッドと記述する）を用いたものが知られている。かかるプリント装置においては、プリント媒体を第１の方向に搬送するための手段と、プリントヘッドが搭載されるキャリッジを第１の方向と交差する第２の方向に走査するための手段とを具え、キャリッジを第２の方向に走査移動させる過程でプリントヘッドからインクを吐出させてプリント媒体に画像を形成している。さらに、黒色インク以外に黄色，シアン色，マゼンタ色のカラーインクをそれぞれ吐出する複数のプリントヘッドをキャリッジに搭載することにより、黒色インクによるテキスト画像の単色プリントのみならず、カラーインクの吐出割合を変えて混色させることにより、フルカラープリントも可能となる。

インクジェットプリント装置においては、インクタンク内のインクの残量を検知して表示したり、あるいはインク残量が少なくなった場合に警告を発したり、さらにはプリント動作を停止させることも行われている。これは、インクが無い状態でプリントを行った場合に発生するプリント不良や、これに伴うプリント媒体の浪費を確実に防止することができるからである。特に、プリントヘッドにおけるインクの吐出手段として電気熱変換素子などの熱エネルギー発生手段を用いたプリントヘッドを用いる場合、この熱エネルギーが与えられたインクの状態変化により発生する圧力を利用してインクが吐出されることになる。このため、インクがない状態で熱エネルギー発生手段を駆動すると、プリントヘッドの温度上昇によってプリントヘッド自体が破損する可能性があるため、それを防止するためにユーザーにインクタンクの交換などを促すことも極めて重要となる。

従来、インクタンク内のインクがなくなったことを検知する方法としては、インク残量に応じて変化するインクタンクの透光状態を光学素子を用いて検出したり、インクの液面レベルに応じて変化する電気的な導通状態をインクタンクの内部に相隔てて配置された一対の電極を用いて検知する、いわゆるセンサ方式のものが一般的であるが、プリントヘッドから吐出されるインクの吐出パルス数をカウントし、使用したインク量を積算してインク残量を推測する、ドットカウント方式も知られている。別な方法として、特許文献１に開示されているようなインク容量検知方式がある。このインク容量検知方式においては、インクタンクとプリントヘッドとを接続するインク供給路の途中にインク残量によって変位するダイヤフラムとコアとを有するインク室を設けると共にこのインク室を囲むコイルを配し、このコイルの内側におけるコアの位置の変化に基づいてインク残量を検知している。また、特許文献２に開示されたインク容量検知装置は、インクタンクとプリントヘッドとを接続するインク供給路の外側や、インクタンクの周囲にコイルを巻き付け、このコイルの内側のインク量によって変化するコイルのインダクタンスに基づき、インク残量を検知している。

特開平７−１２５２５１号公報 特開平１０−２１７５０８号公報

光学素子や電極部材などを用いたセンサ方式において、インクタンク内のインク残量を段階的に検出するためには、部品点数を追加する必要があり、製造コストの上昇を招く問題がある。また、光学素子などを配置するための場所を確保しなければならず、インク残量を多段階的に検出することが困難であり、一般的にはインクタンクの交換を必要とするインク終了時点における液面レベルのみを検出している。

インクの吐出パルス数をカウントするドットカウント方式においては、プリントヘッドがドットを形成するために使用するインク量のばらつきを含めてインク残量を推定しているため、プリントヘッド自体の個体差やインクタンク内に最初に貯溜されたインク量の公差を含めて考慮すると、正確なインク終了時点の検知が極めて難しくなってしまう。

一方、特許文献１に開示されたインク容量検知方式の場合には、大きなインク室を形成する必要があるため、比較的小容量のインクタンクが交換可能に搭載されるようなキャリッジに対してはインク室を一体的に設けることが困難である。特に、カラープリントのために複数のインクタンクをキャリッジに搭載した場合、各インクタンクに対応したインク室をそれぞれ設けなければならず、キャリッジの大型化を避けることができず、コスト高になってしまう。

特許文献２に開示されているように、インク供給路にコイルを巻き付けた場合、インク残量を段階的に検出することができず、インク終了時点におけるインクの液面レベルのみを検出することとなる。インクタンクの周囲にコイルを巻き付けた場合には、インク残量をある程度直線的に検出することが可能であるものの、コイルの内側にのみインクが位置していることから、磁性インク以外の通常の種類のインクでは、コイル近傍の磁束が大きく減少し、インダクタンスの変化が小さくなって検出精度が悪化してしまう。

本発明の目的は、磁性などの特殊な性質を持たない一般的な液体であっても、内部に貯溜された液体の残量を極めて簡易な構成により高精度な検出を可能とし得る液体貯溜タンクおよびこの液体貯溜タンクが搭載される画像形成装置を提供することにある。

本発明の第１の形態は、外部に供給する液体を密閉状態で貯溜するための液体貯溜タンクであって、固定壁部と、この固定壁部に形成されて外部に液体を供給するための供給口と、前記固定壁部に対し、液体の残量に応じて変位する可動壁部と、この可動壁部の変位に伴ってインダクタンスが変化するように、当該可動壁部および前記固定壁部に両端が連結され、導電体にて形成された弾性変形可能なコイルと、前記固定壁部に設けられ、前記コイルの両端に接続して外部からそのインダクタンスの変化を検出するための一対の端子とを具えている。

本発明においては、液体貯溜タンク内に貯溜された液体の残量の変化に応じて可動壁部が固定壁部に対して変位する。外部から液体貯溜タンクの一対の端子を介してコイルに電気を流すことにより、固定壁部と可動壁部との間隔の変化、つまりコイルの長さの変化に伴い、コイルのインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化に応じて液体貯溜タンク内の液体の残量を推定する。

本発明の第１の形態による液体貯溜タンクにおいて、コイルは、液体貯溜タンクが負圧傾向となるように可動壁部を付勢する弾性力を有するものであってよい。

本発明の第２の形態は、本発明の第１の形態による液体貯溜タンクが交換可能に搭載されるタンク取り付け部を具え、このタンク取り付け部に搭載された前記液体貯溜タンクから供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いてプリント媒体に画像を形成する画像形成装置であって、前記タンク取り付け部に形成されて前記液体貯溜タンクの一対の端子に導通する一対の接続端子と、これら一対の接続端子に連結されて前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて前記液体貯溜タンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段とを具えたことを特徴とするものである。

本発明においても、液体貯溜タンク内に貯溜された液体の残量の変化に応じて可動壁部が固定壁部に対して変位する。外部からタンク取り付け部の一対の接続端子を介して液体貯溜タンクのコイルの両端の一対の端子に電気を流すことにより、固定壁部と可動壁部との間隔の変化、つまりコイルの長さの変化に伴い、コイルのインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化に応じて液体貯溜タンク内の液体の残量を推定する。

本発明の第３の形態は、本発明の第１の形態による液体貯溜タンクが交換可能に搭載されるタンクホルダと、このタンクホルダに搭載された前記液体貯溜タンクから供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記タンクホルダに形成され、前記液体貯溜タンクの一対の端子に導通して外部からインダクタンスの変化を検出するための一対の中間端子とを有するヘッドカートリッジが取り外し可能に搭載されるカートリッジ取り付け部を具え、前記液体吐出ヘッドからプリント媒体に液体を吐出して画像を形成するための画像形成装置であって、前記カートリッジ取り付け部に形成されて前記ヘッドカートリッジの一対の中間端子に導通する一対の接続端子と、これら一対の接続端子に連結されて前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて前記液体貯溜タンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段とを具えたことを特徴とするものである。

本発明においても、液体貯溜タンク内に貯溜された液体の残量の変化に応じて可動壁部が固定壁部に対して変位する。外部からカートリッジ取り付け部の一対の接続端子およびヘッドカートリッジの中間端子を介して液体貯溜タンクのコイルの両端の一対の端子に電気を流すことにより、固定壁部と可動壁部との間隔の変化、つまりコイルの長さの変化に伴い、コイルのインダクタンスが変化する。このインダクタンスの変化に応じて液体貯溜タンク内の液体の残量を推定する。

また、本発明の第２または第３の形態による画像形成装置において、液体残量検知手段は、コイルのインダクタンスに応じて発振周波数が変化する発振制御回路を有するものであってよい。

本発明の液体貯溜タンクによると、固定壁部と、この固定壁部に形成されて外部に液体を供給するための供給口と、固定壁部に対し、液体の残量に応じて変位する可動壁部と、この可動壁部の変位に伴ってインダクタンスが変化するように、当該可動壁部および固定壁部に両端が連結され、導電体にて形成された弾性変形可能なコイルと、固定壁部に設けられ、コイルの両端に接続して外部からそのインダクタンスの変化を検出するための一対の端子とを具えているので、外部から一対の端子を介してコイルに電気を流すことにより、液体貯溜タンク内の液体の残量の変化に応じた固定壁部に対する可動壁部の間隔をコイルのインダクタンスの変化として検出することができ、液体の種類の如何によらず、液体貯溜タンク内の液体の残量を正確に把握することが可能である。

液体貯溜タンクが負圧傾向となるように、可動壁部を付勢する弾性力をコイルが有する場合、液体貯溜タンク内を常に負圧状態に保つことができ、液体貯溜タンク内の液体の蒸散をより確実に防止することが可能である。

本発明による液体貯溜タンクが交換可能に搭載されるタンク取り付け部を具え、このタンク取り付け部に搭載された液体貯溜タンクから供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いてプリント媒体に画像を形成するための本発明の画像形成装置によると、タンク取り付け部に形成されて液体貯溜タンクの一対の端子に導通する一対の接続端子と、これら一対の接続端子に連結されてコイルのインダクタンスの変化に基づいて液体貯溜タンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段とを具えているので、タンク取り付け部の一対の接続端子から液体貯溜タンクの一対の端子を介してコイルに電気を流すことにより、液体貯溜タンク内の液体の残量の変化に応じた固定壁部に対する可動壁部の間隔をコイルのインダクタンスの変化として検出することができ、液体の種類の如何によらず、液体貯溜タンク内の液体の残量を正確に把握することが可能である。

本発明による液体貯溜タンクが交換可能に搭載されるタンクホルダと、このタンクホルダに搭載された液体貯溜タンクから供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドと、タンクホルダに形成され、液体貯溜タンクの一対の端子に導通して外部からインダクタンスの変化を検出するための一対の中間端子とを有するヘッドカートリッジが取り外し可能に搭載されるカートリッジ取り付け部を具え、液体吐出ヘッドからプリント媒体に液体を吐出して画像を形成するための本発明の画像形成装置によると、カートリッジ取り付け部に形成されてヘッドカートリッジの一対の中間端子に導通する一対の接続端子と、これら一対の接続端子に連結されてコイルのインダクタンスの変化に基づいて液体貯溜タンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段とを具えているので、カートリッジ取り付け部の一対の接続端子からヘッドカートリッジの中間端子を介して液体貯溜タンクのコイルの両端の一対の端子に電気を流すことにより、液体貯溜タンク内の液体の残量の変化に応じた固定壁部に対する可動壁部の間隔をコイルのインダクタンスの変化として検出することができ、液体の種類の如何によらず、液体貯溜タンク内の液体の残量を正確に把握することが可能である。

液体残量検知手段は、コイルのインダクタンスに応じて発振周波数が変化する発振制御回路を有する場合、コイルのインダクタンスの変化をパルスの周波数変化として捉えることができる。

本発明による画像形成装置をシリアルスキャンタイプのインクジェットプリンタに応用した実施形態について、図１〜図９を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限らず、特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。例えば、インク以外の種々の液体（薬液や飲料水など）の残量を検知するためにも用いることも可能である。

本実施形態におけるインクジェットプリンタの外観を模式的に図１に示し、その制御ブロックを図２に示す。すなわち、筺体１１には一対の相互に平行に延在する案内軸１２の両端部が固定支持されており、これら案内軸１２にはキャリッジ１３が案内軸１２の長手方向に沿って摺動自在に取り付けられている。キャリッジ１３は、図示しないキャリッジ走査用モータ１４が組み込まれたキャリッジ走査駆動手段により、案内軸１２の長手方向に沿った第１の方向に走査移動するようになっている。キャリッジ１３には、プリントヘッド１５（図３参照）を一体的に設けたヘッドカートリッジ１６が取り外し可能に装着され、さらにプリントヘッド１５に供給するインクを貯溜するインクタンク１７がこのヘッドカートリッジ１６に対して取り外し可能に搭載される。

プリント媒体１８を支持するプラテン１９は、キャリッジ１３に搭載されたヘッドカートリッジ１６のプリントヘッド１５と対向するようにキャリッジ１３の走査移動方向に沿って延在し、このプラテン１９よりも筺体１１の後端側にはプリント媒体１８の搬送ローラ２０が回転自在に設けられている。この搬送ローラ２０に連結される媒体搬送用モータ２１（図２参照）を作動させることにより、搬送ローラ２０が駆動回転し、筺体１１の前端部に設けられた用紙供給口２２からプリント媒体１８が筺体１１内に引き込まれてその搬送方向が反転され、キャリッジ１３の走査移動方向と直交するようにプラテン１９上に搬送される。このプリント媒体１８の間欠的な搬送移動と、キャリッジ１３に搭載されたヘッドカートリッジ１６の走査移動とを交互に組み合わせることにより、プリント媒体１８上にプリントヘッド１５から吐出されるインクによって所定の画像が形成されるようになっている。

なお、プリントヘッド１５は、インクを吐出するためのエネルギーとして、電気熱変換体から発生する熱エネルギーを利用するものであってよい。この場合、電気熱変換体の発熱によってインクに膜沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギーによって吐出口からインクを吐出することができる。また、プリントヘッド１５におけるインクの吐出方法として、このような電気熱変換体を用いた膜沸騰を利用する形式のものに限定されるわけではなく、例えば圧電素子を用いてインクを吐出する形式のものを採用することも可能である。

キャリッジ１３の一方の走査移動端側には、プリントヘッド１５に形成された図示しない吐出口からのインクの吐出状態を良好に維持するための吐出回復装置２３が設けられており、この吐出回復装置２３は、プリントヘッド１５の吐出口が開口する吐出口面２４（図３参照）を密閉状態で覆う図示しないキャップと、このキャップ内を負圧にしてプリントヘッド１５の吐出口から粘度が増大したインクなどを吸引排出し得る図示しない吸引ポンプなどを有する。また、画像形成とは別に、キャップをした状態でプリントヘッド１５の吐出口からインクを吐出させる予備吐出動作も可能である。

このインクジェットプリンタ１０の動作の制御処理やデータ処理等を実行するＣＰＵ２５には、これらの処理手順などのプログラムを格納したＲＯＭ２６と、これらの処理を実行するためのワークエリアなどとして用いられるＲＡＭ２７とが接続している。プリントヘッド１５は、ヘッドドライバ２８を介してＣＰＵ２５によりその作動が制御される。具体的には、ＣＰＵ２５がプリントヘッド１５の電気熱変換体に対する駆動データ、つまり画像データおよび駆動制御信号、つまりヒートパルス信号をヘッドドライバ２８に与えることによってインクの吐出が制御される。同様に、キャリッジ走査用モータ１４および媒体搬送用モータ２１もそれぞれモータドライバ２９，３０を介してＣＰＵ２５によりこれらの作動が制御される。この他、後述するインクタンク１７内に配された後述する検出コイル３１がインク残量検知部３２を介してＣＰＵ２５に接続しており、検知コイル３１のインダクタンスに基づいてインク残量検知部３２がインクタンク１７内のインク残量を検知するようになっている。ＣＰＵ２５は、このインク残量検知部３２におけるその検知結果に基づき、その使用者にインクタンク１７の交換などの対応を促すための表示や警告を発することができる。

本実施形態におけるヘッドカートリッジ１６の内部構造を図３に模式的に示す。すなわち、このヘッドカートリッジ１６は、インクタンク１７が搭載されるタンクホルダ３３と、プリントヘッド１５と、このプリントヘッド１５とタンクホルダ３３に搭載されたインクタンク１７との間を連絡するインク供給路を形成するインク供給部３４とを具えており、本実施形態におけるインクタンク１７は、タンクホルダ３３に対して交換可能となっているが、タンクホルダ３３と一体的に構成されたものでもよい。同様に、フィルタ３５が組み込まれた本実施形態におけるインク供給部３４も、プリントヘッド１５およびタンクホルダ３３に対して一体化されているが、これらに対して分離し得るような構成を採用したり、あるいはプリントヘッド１５と共にキャリッジ１３に対して一体的に設け、インクタンク１７をキャリッジ１３に搭載した時にインクタンク１７からプリントヘッド１５に至るインクの供給経路を形成するものであってよい。タンクホルダ３３には、キャリッジ１３に形成された図示しない接続端子に対して導通する中間端子３６が形成されている。接続端子は、図示してないフレキシブルケーブルを介して上述したインク残量検知部３２およびヘッドドライバ２８に接続している。

本実施形態におけるインクタンク１７は、インク供給部３４との接続部分を除いて実質的に密閉されたインク収納室３７を画成する固定壁部３８と可動壁部３９とを具えている。このインク収納室３７内にはプリントヘッド１５から吐出させるためのインクが収容され、プリントヘッド１５におけるインクの吐出動作に伴ってインクがインク供給部３４を通ってプリントヘッド１５へと供給されるようになっている。インクを貯溜した状態において剛体とみなすことができる固定壁部３８と共にインク収納室３７を画成する可動壁部３９は、可撓性を有する薄肉のシート材料にて角錐状に形成されている。本実施形態では可動壁部３９が大気圧にさらされた状態となっているため、インク収納室３７内も基本的にほぼ大気圧と等しく調圧される。

インクタンク１７の固定壁部３８は、タンクホルダ３３に当接する下壁部３８ａと、周囲が角錐状をなす可動壁部３９にて囲まれ、下壁部３８ａとほぼ平行に対向する上壁部３８ｂとを有し、インク収納室３７内のインクの量に応じて上壁部３８ｂが可動壁部３９の変形を伴って下壁部３８ａとの対向方向に上下し得るようになっている。上壁部３８ｂが下壁部３８ａとの対向方向に変位する場合、上壁部３８ｂを囲む可動壁部３９が伸縮変形し、上壁部３８ｂが下壁部３８ａとほぼ平行状態に保たれるように配慮することにより、可動壁部３９の変形に伴うインク収納室３７内のインクの内圧の急激な変動による悪影響が何ら発生しない。

ヘッドカートリッジ１６のプリントヘッド１５とインクタンク１７との結合は、インク供給部３４の一部を構成するインク導入部４０がインクタンク１７内に挿入されることによってなされる。これにより、プリントヘッド１５とインクタンク１７とが流体的に結合され、インクタンク１７からプリントヘッド１５へのインク供給が可能となる。インク導入部４０が挿入されるインクタンク１７のインク供給口４１には、ゴムなどの弾性変形可能なシール部材４２が取り付けられている。このシール部材４２は、インク導入部４０の周囲に密着してインクタンク１７からのインク漏出を防止すると共にインク導入部４０とインクタンク１７との接続を確実なものとしている。このため、本実施形態におけるインクタンク１７は、インク収納室３７にインクが充分に満たされている初期状態からインクの消費が進み、インク収納室３７内のインクが徐々に減少してインク収納室３７の容積が減少する傾向となったり、インクタンク１７の周囲環境の変化、例えば外気温の上昇や減圧などが起こったとしても、インク収納室３７内への外気の侵入を阻止することができ、プリントヘッド１５の吐出口からインクが漏出するような不具合は生じない。

インク収納室３７の下壁部３８ａと上壁部３８ｂとの間には、上壁部３８ｂが下壁部３８ａから離れるように付勢するばね力を内包する圧縮コイルばねの形態の検出コイル３１が介装されている。この検出コイル３１のばね力により、プリントヘッド１５の吐出口に形成されるインクのメニスカスの保持力と平衡してプリントヘッド１５によるインク吐出動作を可能とする範囲の負圧が発生する。図３に示す状態は、インク収納室３７の容積が最大となった状態を示しており、この状態でも上壁部３８ｂには検出コイル３１からのばね力が付勢され、インク収納室３７内は適切な負圧状態に保持される。

この検出コイル３１は、内側が金属のような導電体にて形成され、インクが接触する表面部分は樹脂の如き電気絶縁被膜で覆われている。この電気絶縁被膜としては、インクタンク１７内に貯溜されるインク中に不純物として溶出するようなものが含まれないもの、例えば添加物の極めて少ない高純度ポリプロピレンやポリエチレンなどが好ましい。この検出コイル３１の上壁部３８ｂ側には、インクタンク１７の外面に露出状態で形成された一対の端子４３ａ，４３ｂの一方にフレキシブルリード線４４を介して接続する導電部材４５ａが連結し、この導電部材４５ａは上壁部３８ｂの内壁に固定された状態となっている。また、検出コイル３１の下壁部３８ａ側にも上述した一対の端子４３ａ，４３ｂの他方に接続する導電部材４５ｂが連結され、この導電部材４５ｂは固定壁部３８を貫通するように下壁部３８ａに固定されている。これら一対の端子４３ａ，４３ｂは、タンクホルダ３３にインクタンク１７を装着した状態において、ヘッドキャリッジ１３に設けられた中間端子３６に対して電気的に接触状態となる。

従って、キャリッジ１３に取り付けられたヘッドカートリッジ１６のタンクホルダ３３に対してインクタンク１７が装着され、インクタンク１７内にインク供給部３４のインク導入部４０が差し込まれた状態において、検出コイル３１の長手方向両端部に接続する一対の導電部材４５ａ，４５ｂ，フレキシブルリード線４４，端子４３ａ，４３ｂ，中間端子３６，接続端子が電気的に導通してインク残量検知部３２に接続する。

本実施形態におけるインク残量検知部３２の回路構成を模式的に図４に示す。すなわち、検出コイル３１は、インクタンク１７内のインクをコアとしたコイルインダクタンスとして機能し、上壁部３８ｂの変位に対応して変化する検出コイル３１の長さに応じて、つまりインク収納室３７内のインク残量に応じてインダクタンスが変化する。検出コイル３１は、インクの消費に伴って上壁部３８ｂが図３中、下方へ引き下げられることに応じて全長が短く押し縮められ、単位長さ当たりの巻き数が増加することによってインダクタンスが変化し、インク残量を確実に検知することができる。本実施形態では、ＮＡＮＤゲート４６と、抵抗Ｒと、一対のコンデンサＣ１，Ｃ２とによって検出コイル３１のインダクタンスに応じて発振周波数が変化する発振制御回路が構成されている。ＮＡＮＤゲート４６にゲート入力「Ｈ」が入力した場合、ＮＡＮＤゲート４６はインバータとして機能し、この発振制御回路が検出コイル３１のインダクタンスに応じた周波数で発振する。また、ＮＡＮＤゲート４６にゲート入力「Ｌ」が入力した場合、この発振制御回路は機能しないようになっている。

インク収納室３７内のインクをほぼ完全に消費した状態におけるインクタンク１７の断面構造を図４に示す。インク収納室３７の容積の減少に伴い、上壁部３８ｂが検出コイル３１のばね力に抗して下壁部３８ａ側に接近して検出コイル３１が次第に圧縮されて行く。この結果、検出コイル３１のインダクタンスが次第に増加する。インク残量検知部３２は、巻き数が変わらない検出コイル３１の全長が短いほど、検出コイル３１自体のインダクタンスが大きいという原理を利用し、インクタンク１７内のインク残量を把握する。

インクの使用量、つまり消費量と、検出コイル３１のインダクタンスとの関係を図６に示す。インク残量検知部３２は、図４に示す如き発振制御回路を用いて検出コイル３１のインダクタンスの変化をパルスの周波数変化として捉え、インクタンク１７内のインク残量を検出する。

本実施形態においては、検出コイル３１がインクタンク１７の端子４３ａ，４３ｂとヘッドカートリッジ１６の中間端子３６およびキャリッジ１３の接続端子を介してインク残量検知部３２に接続されるようになっている。このため、ヘッドカートリッジ１６にインクタンク１７を装着し、このヘッドカートリッジ１６をキャリッジ１３に搭載することにより、検出コイル３１がインク残量検知部３２に導通することとなる。このため、インク残量検知部３２においてインクタンク１７およびヘッドカートリッジ１６の装着状態を検知することも可能となる。

上述した実施形態では、インクタンク１７の可動壁部３９を外部に露出させ、インク収納室３７に収容されたインクの消費に伴い、可動壁部３９が変形して固定壁部３８の上壁部３８ｂが変位するのを視認できるようにしたが、これを外部から見えないような構造にすることも可能である。

このような本発明による液体貯溜タンクを上述したインクタンク１７に応用した他の実施形態の内部構造をヘッドカートリッジ１６と共に図７に概略的に示すが、先の実施形態と同一機能の要素にはこれと同じ符号を記すに止め、重複する説明は省略するものとする。すなわち、本実施形態におけるインクタンク１７は、可動壁部３９および固定壁部３８の上壁部３８ｂを覆うように、固定壁部３８の下壁部３８ａと一体化されるカバー壁部４７を有する。このカバー壁部４７は、下壁部３８ａと共に剛体として見なすことができる。検出コイル３１は、カバー壁部４７と上壁部３８ｂとの間に介装されており、このため検出コイル３１に導通する一対の導電部材４５ａ，４５ｂはインク収納室３７外にあり、検出コイル３１と共にインクと非接触状態にすることができる。カバー壁部４７の内側の空間は、カバー壁部４７に形成された大気連通孔４８を介して大気連通状態となっている。カバー壁部４７に固定された導電部材４５ｂに接続する端子４３ｂは、本実施形態においてはタンクホルダ３３の中間端子３６に当接せず、キャリッジ１３に形成された図示しない接続端子に直接導通するようになっている。

本実施形態における検出コイル３１は引っ張りコイルばねの形態を有し、インク収納室３７の容積がほぼ最大の状態においても、上壁部３８ｂをカバー壁部４７側に近づけるようなばね力を内包しており、これによってインク収納室３７内のインクには適切な負圧が与えられている。

インク収納室３７内のインクをほぼ完全に消費した状態におけるインクタンク１７の断面構造を図８に示す。インク収納室３７の容積の減少に伴い、上壁部３８ｂが検出コイル３１のばね力に抗して下壁部３８ａ側に接近して検出コイル３１が次第に引き伸ばされて行く。この結果、検出コイル３１のインダクタンスが次第に減少する。

本実施形態におけるインクの使用量、つまり消費量と、検出コイル３１のインダクタンスとの関係を図９に示す。インク残量検知部３２は、図５に示す如き発振制御回路を用いて検出コイル３１のインダクタンスの変化をパルスの周波数変化として捉え、インクタンク１７内のインク残量を検出する。

なお、検出コイル３１は、その伸縮方向を鉛直方向に設定する必要はないが、インクタンク１７の配備姿勢などの関係から、水平方向に設定することも可能である。要するに、インクタンク１７内のインク残量に応じてインクタンク１７の容積が変化し、これに伴って検出コイル３１の全長が変化するような構成を取ることができさえすればよい。また、検出コイル３１のインダクタンスを上述の如き発信周波数の変化として検知する方法以外に、他の適当な方法を適宜採用することが可能である。この場合、少なくとも検出コイル３１のインダクタンスを電気的に検出できる方法であればよい。また、インク残量検知部３２の一部をインクタンク１７側に組み込むことも可能である。

本発明は、液体の吐出を行わせるために利用されるエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱変換体やレーザ光など）を具え、この熱エネルギーにより液体の状態変化を生起させるインクジェット方式のヘッドカートリッジまたは画像形成装置において優れた効果をもたらすものである。かかる方式によれば、プリントの高密度化および高精細化が達成できるからである。

画像形成装置がプリントできるプリント媒体の最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの液体吐出ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。このような液体吐出ヘッドとしては、複数の液体吐出ヘッドの組合せによってその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の液体吐出ヘッドとしての構成の何れでもよい。

上述した実施例の如きシリアルタイプのものでも、走査移動するキャリッジに対して一体的に固定された液体吐出ヘッドや、キャリッジに対して交換可能に装着されることでキャリッジとの電気的な接続や装置本体からの液体の供給が可能となる交換自在のチップインタイプのヘッドカートリッジ、あるいは液体吐出ヘッド自体に液体を貯溜したタンクが一体的または交換可能に設けられるヘッドカートリッジを用いた場合にも本発明は有効である。

本発明の画像形成装置の構成として、液体吐出ヘッドからの液体の吐出状態を適正にするための回復手段や、予備的な補助手段などを付加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ましいものである。これらを具体的に挙げれば、液体吐出ヘッドに対するキャッピング手段，クリーニング手段，加圧あるいは吸引手段，電気熱変換体やこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手段，プリント作業とは別に吐出を行う予備吐出手段を挙げることができる。

搭載される液体吐出ヘッドの種類や個数についても、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、色相や濃度（明度）を異にする複数種のインクに対応して複数個設けられるものであってもよい。すなわち、例えば画像形成装置のプリントモードとしては黒色などの主流色のみのプリントモードだけではなく、液体吐出ヘッドを一体的に構成するか、複数個の組み合わせによるか何れでもよいが、異なる色の複色カラーまたは混色によるフルカラーの各プリントモードの少なくとも一つを備えた画像形成装置にも本発明は極めて有効である。この場合、プリント媒体の種類やプリントモードに応じてインクのプリント性を調整するための処理液（プリント性向上液）を専用あるいは共通の液体吐出ヘッドからプリント媒体に吐出することも有効である。

本発明にかかる画像形成装置の形態としては、コンピュータや光ディスク装置などの情報処理機器の出力端末として用いられるものの他、リーダなどと組合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置や捺染装置、あるいはエッチング装置の形態を採るものなどであっても良く、プリント媒体としては、シート状あるいは長尺の紙や布帛、あるいは板状をなす木材や皮革，石材，樹脂，ガラス，金属などの他に、３次元立体構造物などを挙げることができる。

本発明による画像形成装置をシリアルタイプのインクジェットプリンタに応用した一実施形態の外観を模式的に表す立体投影図である。 図１に示したインクジェットプリンタの制御ブロック図である。 図１に示したインクジェットプリンタに搭載されるヘッドカートリッジの内部構造を模式的に表す断面図である。 図１に示したインクタンクに対するインク残量検知部の回路図である。 図３に示したヘッドカートリッジにおいて、インクがなくなった状態を模式的に表す断面図である。 図３，図５に示したヘッドカートリッジにおけるインクタンク内のインクの消費量と検出コイルのインダクタンスとの関係を模式的に表すグラフである。 本発明による液体貯溜タンクを図１に示したインクジェットプリンタに搭載されるヘッドカートリッジに応用した一実施形態の内部構造を模式的に表す断面図である。 図７に示したヘッドカートリッジにおいて、インクがなくなった状態を模式的に表す断面図である。 図７，図８に示したヘッドカートリッジにおけるインクタンク内のインクの消費量と検出コイルのインダクタンスとの関係を模式的に表すグラフである。

符号の説明

１０ インクジェットプリンタ
１１ 筺体
１２ 案内軸
１３ キャリッジ
１４ キャリッジ走査用モータ
１５ プリントヘッド
１６ ヘッドカートリッジ
１７ インクタンク
１８ プリント媒体
１９ プラテン
２０ 搬送ローラ
２１ 媒体搬送用モータ
２２ 用紙供給口
２３ 吐出回復装置
２４ 吐出口面
２５ ＣＰＵ
２６ ＲＯＭ
２７ ＲＡＭ
２８ ヘッドドライバ
２９，３０ モータドライバ
３１ 検出コイル
３２ インク残量検知部
３３ タンクホルダ
３４ インク供給部
３５ フィルタ
３６ 中間端子
３７ インク収納室
３８ 固定壁部
３８ａ 下壁部
３８ｂ 上壁部
３９ 可動壁部
４０ インク導入部
４１ インク供給口
４２ シール部材
４３ａ，４３ｂ 端子
４４ フレキシブルリード線
４５ａ，４５ｂ 導電部材
４６ ＮＡＮＤゲート
４７ カバー壁部
４８ 大気連通孔
Ｒ 抵抗
Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ

Claims (5)

1. 外部に供給する液体を密閉状態で貯溜する液体貯溜タンクであって、
   固定壁部と、
   この固定壁部に形成されて外部に液体を供給するための液体供給口と、
   前記固定壁部に対し、液体の残量に応じて変位する可動壁部と、
   この可動壁部の変位に伴ってインダクタンスが変化するように、当該可動壁部および前記固定壁部に両端が連結され、導電体にて形成された弾性変形可能なコイルと、
   前記固定壁部に設けられ、前記コイルの両端に接続して外部からそのインダクタンスの変化を検出するための一対の端子と
   を具えたことを特徴とする液体貯溜タンク。
2. 前記コイルは、液体貯溜タンクが負圧となるように前記可動壁部を付勢する弾性力を有することを特徴とする請求項１に記載の液体貯溜タンク。
3. 請求項１または請求項２の何れかに記載の液体貯溜タンクが交換可能に搭載されるタンク取り付け部を具え、このタンク取り付け部に搭載された前記液体貯溜タンクから供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いてプリント媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
   前記タンク取り付け部に形成されて前記液体貯溜タンクの一対の端子に導通する一対の接続端子と、
   これら一対の接続端子に連結されて前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて前記液体貯溜タンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段と
   を具えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または請求項２の何れかに記載の液体貯溜タンクが交換可能に搭載されるタンクホルダと、このタンクホルダに搭載された前記液体貯溜タンクから供給される液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記タンクホルダに形成され、前記液体貯溜タンクの一対の端子に導通して外部からインダクタンスの変化を検出するための一対の中間端子とを有するヘッドカートリッジが取り外し可能に搭載されるカートリッジ取り付け部を具え、前記液体吐出ヘッドからプリント媒体に液体を吐出して画像を形成するための画像形成装置であって、
   前記カートリッジ取り付け部に形成されて前記ヘッドカートリッジの一対の中間端子に導通する一対の接続端子と、
   これら一対の接続端子に連結されて前記コイルのインダクタンスの変化に基づいて前記液体貯溜タンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段と
   を具えたことを特徴とする画像形成装置。
5. 前記液体残量検知手段は、前記コイルのインダクタンスに応じて発振周波数が変化する発振制御回路を有することを特徴とする請求項３または請求項４の何れかに記載の画像形成装置。
   

Images