JP2008006667A - インクカートリッジおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検知部の外表面に付着したほこりや汚れ等に起因する誤ったインク切れの検出を防止する。
【解決手段】インクカートリッジ１の検知部４０は、透光性を有しており、インクが貯留されるインクタンクに連通する空間を有していると共に、内部空間に遮光性を有するセンサアーム７０の被検知部７１が配されている。また、検知部４０は、センサ１３の発光部１３ａと受光部１３ｂとによって挟まれている位置に形成されている。発光部１３ａと検知部４０との間に、発光部１３ａから出射された光線束を屈折させて光線束の幅を広げる球面平凹レンズ１２を配置する。さらに、検知部４０の外面における球面平凹レンズ１２を経た光線束が通過する部分に、外側に突出する曲面４１ａを形成する。これにより、球面平凹レンズ１２を経た光線束の幅は、曲面４１ａによって狭められる。
【選択図】図６

Description

本発明は、インクを貯留するインクカートリッジおよびインクカートリッジが装着されるインクジェット記録装置に関する。

記録用紙に向けてノズルからインクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタが知られている。このようなインクジェットプリンタには、着脱可能なインクカートリッジを備えたものがある。インクカートリッジ内のインクが空の状態でインクジェットヘッドがインクを吐出しようとすると、印刷が行なわれないだけでなく、インクジェットヘッド内にエアが侵入することがある。インクジェットヘッド内にエアが侵入すると、そのヘッドは最悪の場合、使用不能となってしまう。このような事態が生じないようにするには、インクカートリッジ内のインク残量を常に把握しておき、インクカートリッジ内のインク残量がほぼゼロになるとヘッドからのインク吐出が禁止されるような制御を行う必要がある。

特許文献１には、インクカートリッジ内のインク残量を検出する技術が開示されている。すなわち、特許文献１に記載のインクカートリッジは、透光性を有するインクタンク内において揺動可能に支持されていると共に遮光性を有するセンサアームを備えている。センサアームの一端には被検知部が、他端にはフロート部がそれぞれ設けられており、インクタンク内のインクの液面が所定高さよりも下がった際には、その液面に追従してフロートが下降してセンサアームが揺動し、これにより被検知部が上昇するように構成されている。また、インクタンクの一側面には、センサアームの被検知部が配される検知部が設けられている。検知部は、インクカートリッジがプリンタに装着された際に、プリンタに備えられた透過型光学式センサの発光部と受光部とによって挟まれる位置に設けられている。したがって、検知部内において変位する被検知部の位置をセンサで検知することによって、インク切れを検出することができる。
特開２００５−１２５７３８号公報（図１）

しかしながら、検知部の外面における光学式センサの発光部から出射された光線束が通過する部分にほこりや汚れ等が付着している場合には、当該ほこりや汚れ等によって光が遮られるので受光部で受光可能な光量が減少する。これにより、被検知部の位置の検出（インク切れの検出）が正しく行なわれず、インク吐出を禁止する制御が誤ったタイミングで行われてしまう、といった不具合が生じる。

そこで、本発明の目的は、検知部の外表面に付着したほこりや汚れ等に起因する誤ったインク切れの検出を防止することができるインクカートリッジおよびインクジェット記録装置を提供することである。

本発明のインクジェット記録装置は、インクを貯留するインクタンク、遮光性を有していると共に前記インクタンク内に貯留されているインクの減少に伴って変位する変位部材、および透光性を有していると共に前記インクタンクの内部に連通する内部空間を有しておりその内部空間に前記変位部材の少なくとも一部が配置される検知部を有するインクカートリッジを着脱可能に備えていると共に、前記インクカートリッジが装着された際に前記検知部を挟むように配置された発光部および受光部を有する透過型光学式センサを備えたインクジェット記録装置である。さらに、本発明のインクジェット記録装置は、前記検知部と前記発光部との間に設けられており、前記発光部から出射された光線束を屈折させて前記光線束の幅を広げる光学素子を備えており、前記検知部の外面における前記光学素子を経た前記光線束が通過する通過部分が、前記光線束の幅がさらに広がることの無いように前記透過型光学式センサの光軸に対して傾斜した領域を有している。

また、本発明のインクカートリッジは、インクを貯留するインクタンクと、遮光性を有していると共に前記インクタンク内に貯留されているインクの減少に伴って変位する変位部材と、透光性を有していると共に前記インクタンクの内部に連通する内部空間を有しておりその内部空間に前記変位部材の少なくとも一部が配置される検知部とを備えていると共に、インクジェット記録装置に装着された際に、前記検知部が前記インクジェット記録装置に備えられた透光型光学式センサの発光部および受光部に挟まれる位置に設けられているインクカートリッジである。さらに、本発明のインクカートリッジは、前記検知部の外面における前記透過型光学式センサの前記発光部から出射された光線束が通過する通過部分が、前記光線束の幅が広がることの無いように前記発光部と前記受光部とを結ぶ直線に対して傾斜した領域を有している。

これらの構成によると、光線束の幅が広げられない場合と比べて光線束の総光量（検知部の外面における光線束の断面積）に対するほこりで遮られる光量（ほこりで遮られる部分の面積）の割合を少なくすることができる。よって、センサのＳ／Ｎ比の劣化（受光部における受光量の低下）を少なくすることができる。また、光学素子によって一旦広げられた光線束の幅は、検知部の外面に形成された傾斜した領域を通過することによって、さらに広がることがなくなるので、検知部の外面が平面（センサの光軸に直交する平面）である場合に比べて、受光部に到達する総光量が極端に低下することはない。したがって、この点からも受光部における受光量の低下を抑えることができる。その結果、検知部の外面にほこりが付着しても、変位部材の位置（インク切れ）を正しく検知することができる。

本発明のインクジェット記録装置では、前記光学素子が、前記光線束の幅が前記透過型光学式センサの光軸に対して対称的に広がるように前記光線束を屈折させ、前記通過部分の傾斜した領域は、前記透過型光学式センサの光軸に対して対称的に形成されていてもよい。この構成によると、発光素子によってセンサの光軸に対して対称的に広げられた光線束を、検知部の外面において、センサの光軸に平行な方向またはセンサの光軸に向かう方向にセンサの光軸と対称的に屈折させることができる。

本発明のインクジェット記録装置では、前記通過部分が、外側に向かって突出することによって前記透過型光学式センサの前記光軸と一致する光軸を有する凸レンズを構成する曲面になっていてもよい。この構成によると、検知部の傾斜した領域を容易に形成することができる。

本発明のインクジェット記録装置では、前記通過部分が、前記透過型光学式センサの前記光軸から遠ざかるほど外側に向かった突出量が大きくなるように、前記透過型光学式センサの前記光軸に向かって傾斜している一対の傾斜面になっていてもよい。この構成によると、検知部の外面における光線束の通過部分が、中央が凹んだ傾斜面であるので、指で触れて汚れが付着するのを防止することができる。

本発明のインクジェット記録装置では、前記通過部分が、フルネルレンズを構成する凹凸面になっていてもよい。この構成によると、検知部における光線束の通過部分に対応する壁を薄くすることができる。

本発明のインクジェット記録装置では、前記通過部分が、前記検知部の前記発光部側の外面に設けられていてもよい。光学素子によって幅が広げられた光線束が、そのまま検知部を通過した場合には、検知部の受光部側の外面における光線束の幅は、発光部側の外面における光線束の幅よりも広くなる。したがって、上記の構成によると、通過部分が受光部側の外面のみに設けられている場合に比べて、通過部分の傾斜した領域の面積を小さくすることができる。

本発明のインクジェット記録装置では、前記通過部分が、前記検知部の前記発光部側の外面および前記受光部側の外面にそれぞれ設けられていてもよい。この構成によると、検知部の発光部側の外面および受光部側の外面の両方において付着しているほこりや汚れに対応することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施の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。

図１に示すように、インクジェット記録装置１０１は、記録用紙に向けて透光性を有するインクを吐出するためのインクジェットヘッド３と、後述するインクタンク３０内にインクジェットヘッド３に供給されるインクを貯溜するインクカートリッジ１と、インクジェットヘッド３をガイド５に沿って一方向（図１において紙面に対して垂直方向）に且つ直線的に往復移動させるキャリッジ４と、記録用紙をインクジェットヘッド３の移動方向に対して垂直方向に且つインクジェットヘッド３のインク吐出面に対して平行に搬送するための搬送機構６と、インクの有無を検知するための透光型光学式のセンサ１３と、インクジェット記録装置１０１の動作を制御する制御装置２０とを主に備えている。

インクジェットヘッド３は、インクを吐出するノズルが多数形成されているインク吐出面を有しており、制御装置２０に制御されてインク供給チューブ２から供給されたインクを各ノズルから吐出する。インク供給チューブ２は、一方の端部がインクジェットヘッド３に接続されており、他方の端部がインク供給管１０ｂに接続されている。インク供給管１０ｂは、インクカートリッジ１に接続される管である。

制御装置２０は、演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）とを備えており、これらを一体として各機能部として機能させることによりインクジェット記録装置１０１の制御を行うものである。そして制御装置２０は、機能部として駆動部２１と、判定部２２とを備えている。駆動部２１は、インクジェットヘッド３、キャリッジ４、及び搬送機構６を駆動するための図示しないモータ等の駆動を制御するためのものである。

判定部２２は、センサ１３の検知結果によってインクタンク３０内のインク量の状態について判定するものである。具体的には、センサ１３の発光部１３ａから出射された光が受光部１３ｂで受光された場合には、装着部１０に装着されたインクカートリッジ１のインクタンク３０に十分量のインクが充填されている状態と判定し、センサ１３の発光部１３ａから出射された光が受光部１３ｂで受光されなかった場合には、装着部１０に装着されたインクカートリッジ１のインクタンク３０に貯溜されているインクが減少している状態であると判定する。そして、インクが減少していると判定されたとき、駆動部２１は、インクジェットヘッド３によるインク吐出を禁止する制御を行なう。

インクカートリッジ１は、インクジェット記録装置１０１の装着部１０に着脱可能に備えられる。ここで、図２〜図４をさらに参照しつつ、インクカートリッジ１および装着部１０の構成について詳細に説明する。図２〜図４は、いずれも図１に示す装着部１０に装着された状態のインクカートリッジ１の断面図であり、図２はII-II線に沿う断面図、図３はIII-III線に沿う断面図、図４はIV-IV線に沿う断面図である。なお、図４においては、後述するセンサアーム７０の図示は省略している。

図１〜図４に示すように、インクカートリッジ１は、略６面体として構成されている。すなわち、最大面積となる一対の略矩形面と、一対の当該面を連結する４方向に位置する側面との略６つの面で構成されている。そして、最大面積となる一対の略矩形面が垂直となると共にその長辺が水平となるような姿勢で装着部１０に装着される。以下の説明において、その６面体の最大面積となる一対の矩形面の短辺同士を連結する一対の側面をそれぞれ正面（図３に示す面に対応する）および背面とする。さらに、その６面体の最大面積となる一対の略矩形面を連結する方向を幅方向とする。

また、インクカートリッジ１は、インクを貯留するインクタンク３０、インクカートリッジ１の正面に設けられた検知部４０、およびインクカートリッジ１の正面において検知部４０の下方に設けられており、インクタンク３０内のインクをインクジェット記録装置１０１に供給するインク供給部５０で構成されるケース６０と、ケース６０内においてインク残量に応じて揺動可能に支持されているセンサアーム７０とを主に備えている。そして、ケース６０は透光性を有する樹脂で形成されており、センサアーム７０は、遮光性を有する樹脂で形成されている。

検知部４０は、インクタンク３０から突出していると共に、インクタンク３０の内部に連通する内部空間を有しており、且つインクタンク３０の幅よりも狭い幅を有している。また、検知部４０の内部空間には、センサアーム７０の後で詳述する被検知部７１が配される。さらに、図２、３に示すように、検知部４０の幅方向の一端部に位置する壁における上半分には、一側面（検知部４０の内部に面する側）が平面となっており、他側面（検知部４０の外部に面する側）が球面の一部となっている凸レンズ、いわゆる球面平凸レンズ４１が形成されており、当該壁の外面は、外側に向かってドーム型に突出する曲面４１ａとなっている。なお、インクカートリッジ１がインクジェット記録装置１０１に装着された際には、球面平凸レンズ４１の光軸がセンサ１３の光軸Ｘ（発光部１３ａと受光部１３ｂとの一致した主軸によってできた線）と一致する。

センサアーム７０は、インクの比重より小さい比重となる素材で形成された略棒状の部材であり、その一端は上述のように検知部４０内に配される被検知部７１となっており、他端はフロート部７３となっている。そして、被検知部７１とフロート部７３とは、連結部７５によって連結されている。

連結部７５には、インクカートリッジ１の幅方向に沿って延びており、その両端部近傍がインクタンク３０の内壁面に設けられた略Ｕ字型のアーム支持部３１にそれぞれ支持される取付軸７７が形成されている。したがって、取付軸７７がアーム支持部３１に支持された状態では、センサアーム７０は取付軸７７を中心に揺動可能となる。このとき、図１に示すように、ケース６０内において、被検知部７１が検知部４０内に位置し、フロート部７３が、インクタンク３０の底部近傍に位置する。

また、センサアーム７０においてフロート部７３が占める体積比は十分に大きいものとなっており、取付軸７７からフロート部７３までの体積が、取付軸７７から被検知部７１までの体積よりも十分に大きいものとされている。より詳細には、これらの体積比が、フロート部７３がインクの液中に位置している場合には、重力および浮力によってセンサアーム７０に生じる図１における反時計回りのモーメントが時計回りのモーメントよりも大きくなり、フロート部７３の一部がインクの液中から露出した場合には、反時計回りのモーメントと時計回りのモーメントとが等しくなるように設定されている。

したがって、インクタンク３０内にインクが十分貯留されている場合には、センサアーム７０には、反時計回りのモーメントが働き、図１において実線で示すように、被検知部７１は検知部４０の下端に位置する。その後、インクタンク３０内のインクの減少に伴って、図１において線Ａで示す位置よりもインク液面が下がり、フロート部７３の一部がインクの液中から露出した後は、インクの減少に伴いさらにインクの液面が下がると、その液面に追従してフロート部７３が下方に移動する。フロート部７３が下方に移動すると、センサアーム７０は取付軸７７を中心に回動し、被検知部７１は検知部４０の内部空間において上方へ移動する。

装着部１０は、図１〜図４に示すように、インクカートリッジ１を収容する空間を画定する壁を有している。そして、図２、３に示すように、装着部１０には、センサ１３の発光部１３ａおよび受光部１３ｂが、装着部１０に装着されたインクカートリッジ１の検知部４０を幅方向から挟むように、互いに対向する壁面に設けられている。より詳細には、発光部１３ａおよび受光部１３ｂは、検知部４０の球面平凸レンズ４１が形成された部分を挟むように設けられている。このとき、検知部４０の球面平凸レンズ４１が設けられた壁と、装着部１０の発光部１３ａが設けられた壁とが対向する。また、上述のように、検知部４０の球面平凸レンズ４１の光軸とセンサ１３の光軸Ｘとが一致する。

また、センサ１３の発光部１３ａと受光部１３ｂとの間における発光部１３ａ近傍には、発光部１３ａ側の一側面が平面となっており、受光部１３ｂ側の他側面が球面の一部となっている凹レンズ、いわゆる球面平凹レンズ１２が設けられている。より詳細には、球面平凹レンズ１２は、球面平凹レンズ１２の光軸とセンサ１３の光軸Ｘとが一致する位置に設けられる。球面平凹レンズ１２は、発光部１３ａから出射された光線束を発散させる方向に屈折させて光線束の幅を広げる。これにより、発光部１３ａから出射され球面平凹レンズ１２を経た光線束は、検知部４０の球面平凸レンズ４１を通過した後、受光部１３ｂで受光される。

加えて、図１、４に示すように、装着部１０の壁面において、装着部１０に装着されたインクカートリッジ１のインク供給部５０と当接する部分には、上述のインク供給管１０ｂが設けられている。

さらに、インク供給管１０ｂが設けられている壁と対向する壁、すなわち、装着部１０に装着されたインクカートリッジ１の背面と対向する壁は、その上端部近傍を中心にして回動可能な板状部材であり、インクカートリッジ１を収容する空間を閉鎖する状態と、開放する状態とを取り得るカバー１１となっている。カバー１１のインクカートリッジ１と対向する側の面には、インクカートリッジ１と当接する突出部１１ａが形成されている。これにより、カバー１１を閉めることで、装着部１０内のインクカートリッジ１をインク供給管１０ｂが設けられている壁側に押圧することができる。また、カバー１１の突出部１１ａが形成されている面とは反対側の面には、カバー１１を開閉する際の摘み部１１ｂが形成されている。加えて、カバー１１の下端部には、装着部１０の底壁の下面に形成された凹部１０ａに係合する係合部１１ｃが形成されている。係合部１１ｃを凹部１０ａに係合させることによって、カバー１１が振動等によって簡単に開くのを防止することができる。

ここで、図５、６を参照しつつ、インクカートリッジ１におけるインク残量の検出方法について説明する。図５、６は、いずれも図２および図３に示す装着部１０に装着された状態のインクカートリッジ１における検知部４０近傍の拡大図を示しており、図５が図２の拡大図であり、図６が図３の拡大図である。

まず、発光部１３ａから出射され球面平凹レンズ１２を通過した光線束は、光軸Ｘ（発光部１３ａと受光部１３ｂの一致した主軸によって形成される線）から遠ざかる方向に屈折し、その幅、すなわち発光部１３ａと受光部１３ｂとを結ぶ方向と直交する方向の長さが広げられる。このとき、光線束の幅は、センサ１３の光軸Ｘに対して対称的に広げられる。なお、図５、６において一点鎖線で示すように、球面平凹レンズ１２で幅が広げられた光線束が、その後屈折されることなく装着部１０の受光部１３ｂが設けられている壁に到達した際には、そのほとんどが受光部１３ｂに入光しない。その後、検知部４０の球面平凸レンズ４１を通過した光線束は、光軸Ｘに近づく方向、つまり収束する方向に屈折し、その幅が狭められる。具体的には、装着部１０の受光部１３ｂが設けられている壁に到達した際に、全ての光線束が受光部１３ｂに入光する幅まで狭められる。

ここで、図６において実線で示すように、インクタンク３０にインクが十分貯留されている場合は、上述のように、センサアーム７０の被検知部７１は、検知部４０の下端に位置している。つまり、被検知部７１は、検知部４０の球面平凸レンズ４１を経た光線束の通過経路上にない。したがって、光線束は、検知部４０の内部空間を通過し、受光部１３ｂで受光される。この状態がインク有りの状態であり、インクジェット記録装置１０１の判定部２２でインク有りの判定がなされる。

一方、インクタンク３０内のインクの減少に伴って、インクの液面が図１に示す線Ａよりも下がると、被検知部７１は検知部４０内を上方に変位する。そして、図６において破線で示すように、被検知部７１が検知部４０の球面平凸レンズ４１と対向する位置まで変位すると、球面平凸レンズ４１を通過することで幅が狭められた光線束は、被検知部７１によって遮られるので、受光部１３ｂで受光されることはない。この状態がインク無しの状態であり、インクジェット記録装置１０１の判定部２２でインク無しの判定がなされる。

以上のように、本実施の形態のインクジェット記録装置１０１では、透光性を有しており、インクが貯留されるインクタンク３０に連通する空間を有する検知部４０内に、遮光性を有するセンサアーム７０の被検知部７１が配されている。また、インクジェット記録装置１０１は、検知部４０を挟むように配置された発光部１３ａと受光部１３ｂとからなるセンサ１３を有しており、発光部１３ａと受光部１３ｂとの間には、発光部１３ａから出射された光線束を屈折させて光線束の幅を広げる球面平凹レンズ１２が設けられている。さらに、検知部４０の外面における球面平凹レンズ１２を経た光線束が通過する部分には、光線束の幅がさらに広がることの無いようにセンサ１３の光軸Ｘに対して傾斜した曲面４１ａが形成されている。したがって、球面平凹レンズ１２によって光線束の幅が広げられるので、光線束の幅が広げられない場合と比べて検知部４０の外面における光線束が通過する部分の面積が大きくなる。これにより、検知部４０の外面にほこり等が付着した場合であっても、光線束の幅が広げられない場合と比べて光線束の総光量（光線束の断面積）に対するほこりで遮られる光量（ほこりで遮られる部分の面積）の割合を少なくすることができる。よって、センサ１３のＳ／Ｎ比の劣化（受光部１３ｂにおける受光量の低下）を少なくすることができる。また、球面平凹レンズ１２によって一旦広げられた光線束は検知部４０を通過する前に曲面４１ａによって狭められるので、検知部４０の外面が平面（光軸Ｘに直交する平面）である場合に比べても、受光部１３ｂに到達する総光量が極端に低下することはない。よって、この点からも受光部１３ｂにおける受光量の低下を抑えることができる。その結果、検知部４０の外面にほこりが付着しても、被検知部７１の位置を正しく検知することができ、インクジェットヘッド３によるインク吐出を禁止する制御を適切なタイミングで行うことができる。

また、本実施の形態のインクジェット記録装置１０１では、球面平凹レンズ１２が、その幅がセンサ１３の光軸Ｘに対して対称的に広がるように、発光部１３ａから出射された光線束を屈折させる。また、検知部４０の外面における球面平凹レンズ１２を経た光線束が通過する部分に形成されている曲面４１ａは、センサ１３の光軸Ｘに対して対称的に形成されている。したがって、球面平凹レンズ１２によって光軸Ｘに対して対称的に広げられた光線束を、センサ４０の外面に形成された曲面４１ａにおいて、光軸Ｘに向かう方向に光軸Ｘと対称的に屈折させることができる。

さらに、本実施の形態のインクジェット記録装置１０１では、センサ１３の光軸Ｘに対して対称的に形成された曲面４１ａは、球面平凸レンズ４１の表面となっている。したがって、検知部４０の外面においてセンサ１３の光軸Ｘに対して傾斜した曲面４１ａを容易に形成することができる。

加えて、本実施の形態のインクジェット記録装置１０１では、検知部４０の幅方向両端の壁のうち、発光部１３ａ側の壁に球面平凸レンズ４１が設けられている。図５、６に示すように、球面平凹レンズ１２で幅が広げられた光線束が、その後屈折されることなく検知部４０を通過した場合には、検知部４０の受光部１３ｂ側の表面における光線束の幅は、発光部１３ａ側の表面における光線束の幅よりも広くなる。したがって、上述の構成によると、検知部４０の受光部１３ｂ側の壁に球面平凸レンズ４１を設ける場合と比べて、球面平凸レンズ４１が小さくても、球面平凹レンズ１２で幅が広げられた光線束の全てが球面平凸レンズ４１を通過するようにし、光量の損失が生じないようにすることができる。

次に、図７、８を参照しつつ、本実施の形態の第２の実施の形態について説明する。図７、８は、装着部１０に装着された状態のインクカートリッジ２０１における検知部２４０近傍の拡大部をそれぞれ示しており、図７は水平方向に沿った断面図、図８は幅方向に沿った断面図である。本実施の形態は、インクカートリッジ２０１の構成を除いては、第１の実施の形態と同様である。第２の実施の形態に係るインクカートリッジ２０１の構成と、第１の実施の形態に係るインクカートリッジ１の構成との主な相違点は、インクカートリッジ１では、検知部４０における発光部１３ａ側の壁に球面平凸レンズ４１が形成されていたが、本実施の形態のインクカートリッジ２０１では、検知部２４０における発光部１３ａ側および受光部１３ｂ側の両壁にそれぞれ球面平凸レンズ２４１、２４２が形成されていることである。インクカートリッジ２０１の検知部２４０以外の構成については、第１の実施の形態と同様であるので、説明は省略する。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図７、８に示すように、本実施の形態のインクカートリッジ２０１の検知部２４０の幅方向両端部に位置する壁には、球面平凸レンズ２４１、２４２がそれぞれ形成されており、当該壁の外面は、外側に突出する曲面２４１ａ、２４２ａとなっている。インクカートリッジ２０１がインクジェット記録装置１０１に装着された際には、球面平凸レンズ２４１、２４２の光軸がセンサ１３の光軸Ｘと一致する。

したがって、インクカートリッジ２０１が装着部１０に装着された状態において、センサ１３の発光部１３ａから出射された後、球面平凹レンズ１２を経ることによって、そのほとんどが受光部１３ｂに入光しない程度にまで幅が広げられた光線束は、検知部２４０の発光部１３ａ側の外面に設けられている曲面２４１ａを通過することによって平行光となるように屈折させられ、その幅が一定となる。図７、８において一点鎖線で示すように、曲面２４１ａにおいて屈折された光線束が、その後屈折されることなく装着部１０の受光部１３ｂが設けられている壁に到達した際には、その一部分が受光部１３ｂに入光しない。

そして、被検知部７１が図８において実線で示す位置、すなわち検知部２４０の下部にある場合には、曲面２４１ａにおいて屈折された平行な光線束は、検知部２４０の内部を遮られることなく通過し、検知部２４０の受光部１３ｂ側の外面に設けられている曲面２４２ａを通過することによって収束する方向に屈折させられて、その幅が狭められる。このとき、光線束の幅は、装着部１０の受光部１３ｂが設けられている壁に到達した際に、全ての光線束が受光部１３ｂに入光する程度まで狭められる。曲面２４２ａを通過した光線束は、受光部１３ｂで受光され、インクジェット記録装置１０１の判定部２２でインク有りの判定がなされる。

一方、被検知部７１が図８において破線で示す位置、すなわち検知部２４０の上部にある場合には、曲面２４１ａにおいて屈折された光線束は、検知部２４０の内部において遮光性を有する被検知部７１によって遮られ、受光部１３ｂで受光されない。このときき、インクジェット記録装置１０１の判定部２２でインク無しの判定がなされる。

以上のように、本実施の形態のインクカートリッジ２０１が装着されたインクジェット記録装置１０１では、第１の実施の形態のインクジェット記録装置１０１と同様に、検知部２４０の外面に付着しているほこりや汚れ等による光量の減少量が小さくなり、インク切れを正確に検出することができる。

また、本実施の形態のインクカートリッジ２０１では、検知部２４０の発光部１３ａ側の外面および受光部１３ｂ側の外面の両方において付着しているほこりや汚れに対応することができる。

次に、図９、１０を参照しつつ、本発明の第３の実施の形態について説明する。図９、１０は、装着部に装着された状態のインクカートリッジ３０１における検知部３４０近傍の拡大図をそれぞれ示しており、図９は水平方向に沿った断面図、図１０は幅方向に沿った断面図である。本実施の形態は、インクカートリッジ３０１の構成を除いては、第１の実施の形態と同様である。第３の実施の形態に係るインクカートリッジ３０１の構成と、第１の実施の形態に係るインクカートリッジ１の構成との主な相違点は、インクカートリッジ１では、検知部４０に球面平凸レンズ４１が形成されており、検知部４０の外面が外側に突出する曲面４１ａになっていたが、本実施の形態のインクカートリッジ３０１では、検知部３４０の外面が、センサ１３の光軸Ｘに向かって傾斜している一対の傾斜面３４１ａ、３４１ｂになっていることである。インクカートリッジ３０１の検知部３４０以外の構成については、第１の実施の形態とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、以下の説明において、第１の実施の形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

図９、１０に示すように、本実施の形態のインクジェット記録装置１０１における装着部１０に設けられたセンサ１３の発光部１３ａと受光部１３ｂとの間における発光部１３ａ近傍には、発光部１３ａから出射された光線束を屈折させて光線束の幅を広げるプリズム３１２が設けられている。プリズム３１２は、インクカートリッジ３０１の正面と背面とを結ぶ方向（図９においては紙面上下方向、図１０においては紙面垂直方向）に沿って延在する略三角柱形状であり、その３つの側面は、装着部の発光部１３ａが設けられている壁と平行な面（以降、「平行面」と称する）と、センサ１３の光軸Ｘから遠ざかるほど発光部１３ａ側近づくように傾斜した一対の面（以降、「傾斜面」と称する）とからなる。これによって、図９に示すように、発光部１３ａから出射されプリズム３１２の平行面を経た光線束は、プリズム３１２の傾斜面において屈折し、その幅が上下方向に広げられる。

検知部３４０における発光部１３ａ側の壁の外面におけるプリズム３１２を経た光線束が通過する部分には、センサ１３の光軸Ｘから遠ざかるほど外側に向かった突出量が大きくなるように、センサ１３の光軸Ｘに向かって傾斜している一対の傾斜面３４１ａ、３４１ｂが形成されている。より詳細には、傾斜面３４１ａ、３４１ｂは、いずれもインクカートリッジ３０１の正面と背面とを結ぶ方向（図９においては紙面上下方向、図１０においては紙面垂直方向）に沿って延在する矩形形状の面である。そして、傾斜面３４１ａの下端はセンサ１３の光軸Ｘに一致しており、その上端は下端よりも発光部１３ａ側に位置している。また、傾斜面３４１ｂの上端は、傾斜面３４１ａの下端に接続されており、その下端は上端よりも発光部１３ａ側に位置している。さらに、傾斜面３４１ａと傾斜面３４１ｂとは、光軸Ｘと交わる水平軸に関して対称となる。

したがって、図９、１０に示すように、インクカートリッジ３０１が装着部１０に装着された状態において、センサ１３の発光部１３ａから出射されプリズム３１２を通過した光線束は、光軸Ｘから上下方向に遠ざかる方向に屈折し、その幅が上下方向に広げられる。なお、図１０において一点鎖線で示すように、プリズム３１２において上下方向の幅が広げられた光線束が、その後屈折されることなく装着部１０の受光部１３ｂが設けられた壁に到達した際には、そのほとんどが受光部１３ｂに入光しない。その後、検知部３４０の傾斜面３４１ａ、３４１ｂを通過した光線束は、水平方向に進行する平行光となるように屈折され、その幅がさらに広げられることはない。また、傾斜面３４１ａ、３４１ｂを通過した光線束の幅は、装着部１０の受光部１３ｂが設けられている壁に到達した際に、全ての光線束が受光部１３ｂに入光する程度の幅である。

そして、被検知部７１が図１０において実線で示す位置、すなわち検知部３４０の下部にある場合には、傾斜面３４１ａ、３４１ｂを通過した光線束は、検知部３４０の内部において遮られることなく検知部３４０を通過し、受光部１３ｂで受光される。このとき、インクジェット記録装置１０１の判定部２２でインク有りの判定がなされる。一方、被検知部７１が図１０において破線で示す位置、すなわち検知部３４０の上部にある場合には、傾斜面３４１ａ、３４１ｂを通過した光線束は、検知部３４０の内部において遮光性を有する被検知部７１によって遮られ、受光部１３ｂで受光されない。このとき、インクジェット記録装置１０１の判定部２２でインク無しの判定がなされる。

以上のように、本実施の形態のインクカートリッジ３０１が装着されたインクジェット記録装置１０１では、第１の実施の形態のインクジェット記録装置１０１と同様に、検知部３４０の外面に付着しているほこりや汚れ等による光量の減少量が小さくなり、インク切れを正確に検出することができる。

また、本実施の形態のインクカートリッジ３０１では、検知部３４０の外面における光線束が通過する部分が、中央が凹んだ傾斜面となっているので、指で触れて汚れが付着するのを防止することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々な設計変更を行うことが可能なものである。

例えば、第１の実施の形態の第１の変形例を図１１、１２に示す。本変形例においては、センサ１３の発光部１３ａから出射された光線束の幅を広げるレンズは、発光部１３ａ側の一側面が平面となっており、受光部１３ｂ側の他側面が円柱の一部となっている凹レンズ、いわゆる円柱面平凹レンズ４１２である。さらに、検知部４４０に、一側面（検知部４４０の内部に面する側）が平面となっており、他側面（検知部４４０の外部に面する側）が円柱の一部となっている、いわゆる円柱面平凸レンズ４４１が形成されており、その外面がかまぼこ型に突出した曲面４４１ａとなっている。

また、第１の実施の形態の第２の変形例を図１３、１４に示す。本変形例においては、発光部１３ａから出射された光線束の幅を広げるレンズは、フルネルレンズ５１２である。そして、検知部５４０の外面に、フルネルレンズ５１２によってその幅が広げられた光線束を屈折させることによって、その幅がさらに広がることの無いようにするフルネルレンズを構成する凹凸面５４１ａが形成されている。ここで、フルネルレンズ５１２は、凸レンズ曲面を環状に切り出して平面上に高さを揃えて並べた構造を有している。したがって、本変形例では、第１の実施の形態のように、検知部４０に球面平凸レンズ４１が形成されている場合と比べて、検知部５４０の壁における光線束が通過する部分の厚みを薄くすることができる。

さらに、発光部１３ａから出射された光線束の幅を広げる光学素子と、光学素子によって広げられた光線束の幅がさらに広がることの無いように、検知部の外面に形成されているセンサ１３の光軸Ｘに対して傾斜した領域の形状との組合せは、第１および第２の実施の形態では、球面平凹レンズ１２およびドーム型の曲面４１ａ、２４１ａ、２４２ａであり、第３の実施の形態では、プリズム３１２および傾斜面３４１ａ、３４１ｂであり、第１の実施の形態の第１の変形例では、円柱面平凹レンズ４１２およびかまぼこ型の曲面４４１ａであり、第１の実施の形態の第２の変形例では、フルネルレンズ５１２および凹凸面５４１ａであるが、これらには限られない。例えば、第３の実施の形態において用いられるようなプリズム３１２によって広げられた光線束を、第１の実施の形態の第１の変形例において検知部４４０の外面に形成されるようなかまぼこ型の曲面４４１ａで、その幅がさらに広がることが無いように屈折させてもよい。

また、上述の第１〜第３の実施の形態では、センサ１３の発光部１３ａ近傍に設けられている光学素子（球面平凹レンズ１２、プリズム３１２）によって広げられた光線束を幅がさらに広がることの無いように、検知部４０、２４０、３４０の外面に形成されているセンサ１３の光軸Ｘに対して傾斜した領域（曲面４１ａ、２４１ａ、２４２ａ、傾斜面３４１ａ、３４１ｂ）は、センサ１３の光軸Ｘに対して対称的である場合について説明したが、当該傾斜した領域はセンサ１３の光軸Ｘに対して対称的でなくてもよい。

加えて、上述の第１および第２の実施の形態では、球面平凹レンズ１２の光軸と、球面平凸レンズ４１、（２４１、２４２）の光軸と、センサ１３の光軸Ｘとが一致している場合について説明したが、これらの光軸は互いにずれていてもよい。

本発明の第１の実施の形態にかかるインクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 図１のII-II線に沿う断面図である。 図１のIII-III線に沿う断面図である。 図１のIV-IV線に沿う断面図である。 図２に示すインクカートリッジの検知部近傍の拡大図である。 図３に示すインクカートリッジの検知部近傍の拡大図である。 本発明の第２の実施の形態にかかるインクジェット記録装置に備えられたインクカートリッジの水平方向断面図における検知部近傍の拡大図である。 図７に示すインクカートリッジの垂直方向断面図における検知部近傍の拡大図である。 本発明の第３の実施の形態にかかるインクジェット記録装置に備えられたインクカートリッジの水平方向断面図における検知部近傍の拡大図である。 図９に示すインクカートリッジの垂直方向断面図における検知部近傍の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態の第１の変形例にかかるインクジェット記録装置に備えられたインクカートリッジの水平方向断面図における検知部近傍の拡大図である。 図１１に示すインクカートリッジの垂直方向断面図における検知部近傍の拡大図である。 本発明の第１の実施の形態の第２の変形例にかかるインクジェット記録装置に備えられたインクカートリッジの水平方向断面図における検知部近傍の拡大図である。 図１３に示すインクカートリッジの垂直方向断面図における検知部近傍の拡大図である。

符号の説明

１ インクカートリッジ
１２ 球面平凹レンズ（光学素子）
１３ センサ
１３ａ 発光部
１３ｂ 受光部
４０、２４０、３４０、４４０、５４０ 検知部
４１、２４１、２４２ 球面平凸レンズ（凸レンズ）
４１ａ、２４１ａ、２４２ａ 曲面（傾斜した領域）
３０ インクタンク
７０ センサアーム
３１２ プリズム（光学素子）
３４１ａ、３４１ｂ 傾斜面（傾斜した領域）
４１２ 円柱面平凹レンズ（光学素子）
４４１ 円柱面平凸レンズ（凸レンズ）
４４１ａ 曲面（傾斜した領域）
５１２ フルネルレンズ（光学素子）
５４１ａ 凹凸面（傾斜した領域）

Claims (8)

1. インクを貯留するインクタンク、遮光性を有していると共に前記インクタンク内に貯留されているインクの減少に伴って変位する変位部材、および透光性を有していると共に前記インクタンクの内部に連通する内部空間を有しておりその内部空間に前記変位部材の少なくとも一部が配置される検知部を有するインクカートリッジを着脱可能に備えていると共に、前記インクカートリッジが装着された際に前記検知部を挟むように配置された発光部および受光部を有する透過型光学式センサを備えたインクジェット記録装置であって、
   前記検知部と前記発光部との間に設けられており、前記発光部から出射された光線束を屈折させて前記光線束の幅を広げる光学素子を備えており、
   前記検知部の外面における前記光学素子を経た前記光線束が通過する通過部分が、前記光線束の幅がさらに広がることの無いように前記透過型光学式センサの光軸に対して傾斜した領域を有していることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記光学素子が、前記光線束の幅が前記透過型光学式センサの光軸に対して対称的に広がるように前記光線束を屈折させ、
   前記通過部分の傾斜した領域は、前記透過型光学式センサの光軸に対して対称的に形成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記録装置。
3. 前記通過部分が、外側に向かって突出することによって前記透過型光学式センサの前記光軸と一致する光軸を有する凸レンズを構成する曲面になっ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記録装置。
4. 前記通過部分が、前記透過型光学式センサの前記光軸から遠ざかるほど外側に向かった突出量が大きくなるように、前記透過型光学式センサの前記光軸に向かって傾斜している一対の傾斜面になっ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記録装置。
5. 前記通過部分が、フルネルレンズを構成する凹凸面になっ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記録装置。
6. 前記通過部分が、前記検知部の前記発光部側の外面に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記通過部分が、前記検知部の前記発光部側の外面および前記受光部側の外面にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. インクを貯留するインクタンクと、遮光性を有していると共に前記インクタンク内に貯留されているインクの減少に伴って変位する変位部材と、透光性を有していると共に前記インクタンクの内部に連通する内部空間を有しておりその内部空間に前記変位部材の少なくとも一部が配置される検知部とを備えていると共に、インクジェット記録装置に装着された際に、前記検知部が前記インクジェット記録装置に備えられた透光型光学式センサの発光部および受光部に挟まれる位置に設けられているインクカートリッジであって、
   前記検知部の外面における前記透過型光学式センサの前記発光部から出射された光線束が通過する通過部分が、前記光線束の幅が広がることの無いように前記発光部と前記受光部とを結ぶ直線に対して傾斜した領域を有していることを特徴とするインクカートリッジ。

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