JP2008183789A - インク残量検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インク残量を検出し得るインク残量検出装置を安価に構成する。
【解決手段】インク残量検出装置は、インクカートリッジ２０の第２インク槽２３内に収容されて浮力によりインクの液面上に浮き上がるフロート部材３１と、第２インク槽２３のインク残量が所定の下限値となったときフロート部材３１を浮力に抗して磁力で吸い寄せる永久磁石３２と、フロート部材３１が永久磁石３２に吸い寄せられている状態で永久磁石３２の磁束が内部を貫く位置に配置されるコイル４１を有し、コイル４１内の磁束の変化を妨げる向きにコイル４１に流れる誘導電流を利用して、誘導電流が流れる場合と流れない場合とで出力を変化させる電気回路４０と、電気回路４０の出力が変化したとき、第２インク槽２３のインク残量が前記下限値となったことを表示部１２に表示させる電子制御ユニット５０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、インク残量検出装置に関し、特に磁気的手段を用いたインク残量検出装置に関する。

この種のインク残量検出装置として、例えば下記特許文献１に記載されているように、インクジェット記録装置の装着部に脱着可能とされ、貯留されたインクの消費に伴って同インクの液面が降下するインク槽を有するインクカートリッジと、第１磁石を有し、インク槽内に収容されて浮力によりインクの液面上に浮き上がるフロート部材と、インク槽内の底部に設けられてフロート部材の磁石と吸着可能な第２磁石と、この第２磁石と第１磁石とが吸着したときに増加する磁束を検出可能なホール素子とを備えたものが知られている。この特許文献１に記載されたインク残量検出装置においては、インク槽のインクがほぼ空になった場合に第１磁石と第２磁石とが吸着し合う。そして、この吸着状態での磁束の増加がホール素子により検出され、インクカートリッジのインク切れを使用者に報知するようになっている。
特開２００３−６３０３０号公報

しかしながら、上記した従来のインク残量検出装置では、インク槽のインク残量を検出するための構成部材としてホール素子を備えている。このため、インク残量検出装置が高価になるという問題がある。

本発明の課題は、従来と同等にインク残量を検出し得るインク残量検出装置を安価に構成することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するために本発明に係るインク残量検出装置は、インクジェット記録装置の装着部に脱着可能とされ、貯留されたインクの消費に伴って同インクの液面が降下するインク槽を有するインクカートリッジと、永久磁石を有し、前記インク槽内に収容されて浮力により前記インクの液面上に浮き上がるフロート部材と、前記インク槽のインク残量が所定の下限値となったとき前記フロート部材を浮力に抗して磁力で吸い寄せる磁性部材と、前記フロート部材が前記磁性部材に吸い寄せられている状態で前記フロート部材の永久磁石の磁束が内部を貫く位置に配置されるコイルを有し、このコイル内の磁束の変化を妨げる向きに同コイルに流れる誘導電流を利用して、前記インク槽のインク残量が前記下限値となったことを検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るインク残量検出装置においては、インク槽内のインク残量が所定の下限値（ニアエンプティ）となった場合に、フロート部材がその浮力に抗して磁性部材に吸い寄せられる。このとき、コイル内における磁束の変化の割合が大きくなるため、電磁誘導により、コイルにはコイル内の磁束の変化を妨げる向きに誘導電流が流れ、検出手段によって誘導電流が流れていない場合とは異なる出力値が検出されるようになる。

このように、本発明に係るインク残量検出装置においては、インク残量がニアエンプティとなったことがコイルを有する簡易な検出手段によって検出され、従来のインク残量検出装置のようにホール素子等の高価なセンサは不要であるため、インク残量検出装置を安価に構成することができる。

また、本発明の実施に際して、前記インクカートリッジは、複数設けられており、前記磁性部材は、前記各インクカートリッジのインク槽の底壁に対向した前記装着部の部位にそれぞれ配置され、前記コイルは、その中心軸線が略鉛直方向に向けて延びるように前記各インクカートリッジのインク槽の側壁に対向した前記装着部の部位にそれぞれ配置されていることも可能である。

これによれば、磁性部材、およびコイルを有する検出手段がインクカートリッジ外部の装着部に設けられるので、第２磁石がインクカートリッジに一体的に組み込まれた従来技術のインクカートリッジに比して、インクカートリッジを安価に構成することができる。

また、本発明の実施に際して、前記磁性部材は電磁石であり、この電磁石は、前記インクジェット記録装置の電源がＯＮであり、かつ前記インクカートリッジが前記装着部に装着されていることを条件として、励磁されるようにすることも可能である。

インク残量がニアエンプティとなり、フロート部材が磁性部材に吸い寄せられた後にフロート部材と磁性部材との接近状態が保たれる場合には、コイル内における磁束の変化の割合がほぼゼロに維持されるため、コイルには誘導電流が流れず、検出手段の出力が一定値に維持される。このため、インクジェット記録装置がインク残量のニアエンプティ状態を記憶させる機能を備えていない場合には、インクジェット記録装置の電源が一旦ＯＦＦとされた以降、インク残量のニアエンプティを表す情報を使用者に提供できなくなるので、ニアエンプティとなったインクカートリッジを空となるまで使い続けるおそれがある。

これに対して、前記磁性部材を電磁石とし、この電磁石が、前記インクジェット記録装置の電源がＯＮであり、かつ前記インクカートリッジが前記装着部に装着されていることを条件として、励磁されるように構成した場合には、インクジェット記録装置の電源ＯＦＦにより、電磁石に磁力が発生しなくなり、フロート部材が電磁石から離間してインクの液面上に浮上するようになる。そして、インクジェット記録装置の電源がＯＦＦからＯＮとされることにより、電磁石の励磁によりフロート部材が電磁石に吸い寄せられる。このとき、フロート部材の移動に伴って検出手段の出力が変化する。これにより、インクジェット記録装置の電源がＯＮとされたときに、インク残量のニアエンプティを表す情報を使用者に提供することが可能となるので、使用者がそのインクカートリッジを空となるまで使い続けるおそれを解消することができる。

この場合、前記検出手段により前記インク残量が前記下限値となった旨を表示部に表示させる表示制御手段を備えているとよい。

これによれば、インク残量のニアエンプティを表す情報が表示制御手段により表示部に表示されるので、使用者がインク残量のニアエンプティを表す情報を視覚により容易に認識することができる。

ａ．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るインク残量検出装置を備えた複合機１０の外観を示している。この複合機１０は、装着部１１に装着された複数種類の色別に設けられたインクカートリッジ２０（図２参照）内のインクＩＫ（（図３参照）以下、単にインクと略称する）を選択的に吐出させることで記録用紙上に画像を記録するインクジェット方式の記録装置としての機能を備えている。

インクカートリッジ２０は、図２に示すように、複合機１０の装着部１１に脱着可能とされている。インクカートリッジ２０の内部は、図３に示すように、仕切り壁２１によって、第１インク槽２２と第２インク槽２３とに仕切られている。第１インク槽２２と第２インク槽２３とは、連通路２４を介して連通されていて、各インク槽２２，２３内にはほぼ同じ液面高さのインクが貯留されている。

第１インク槽２２は、大気連通路（図示省略）を介して大気に連通されるとともに、インク吐出口２５を介して記録ヘッド（図示省略）に連通されていて、記録ヘッドによってインクが消費されると、その消費されたインク量に応じて第２インク槽２３からインクが補充されるようになっている。

また、第１インク槽２２には、フォーム２６が収納されている。フォーム２６は、毛管現象を利用してその内部にインクを含浸可能な例えばスポンジ、繊維などの海綿状の多孔質体であり、非記録状態においてインク吐出口２５から記録ヘッドへのインクの漏出が防止されている。

第２インク槽２３には、フロート部材３１が収容されている。フロート部材３１は、浮力によりインクの液面上に浮き上がる自重に設定されていて、フロート３１ａと永久磁石３１ｂとを一体的に備えている。

フロート３１ａは、その比重がインクの比重に比して十分に小さく設定された樹脂製のものであり、インクカートリッジ２０の仕切り壁２１および側壁２７の内周面に沿って第２インク槽２３内を鉛直方向に移動可能とされている。

永久磁石３１ｂは、フロート３１ａの下部に設けられていて、例えばＮ極が下方側となり、Ｓ極が上方側となるように配置されている。フロート部材３１は、第２インク槽２３のインクの液面上に浮き上がった状態にあり、インクの液面の低下に伴って降下する。

第２インク槽２３の底壁２８に対向する装着部１１の部位には、永久磁石３２が設けられている。永久磁石３２（磁性部材）は、例えばＮ極が下方側となり、Ｓ極が上方側となるように配置されている。この永久磁石３２の磁力は、第２インク槽２３のインク残量が所定の下限値（ニアエンプティ）となったとき、フロート部材３１に作用する上向きの力（＝浮力−重力）に抗して、フロート部材３１を吸い寄せることが可能な大きさに設定されている。すなわち、第２インク槽２３のインク残量がニアエンプティとなったときは、フロート部材３１が永久磁石３２に吸い寄せられて第２インク槽２３の底壁２８の内周面に接触するようになっている。

第２インク槽２３の側壁２７に対向する装着部１１の部位には、コイル４１を有する電気回路４０（検出手段）が設けられている。コイル４１は、その中心軸線が略鉛直方向に向けて延びるように配置され、フロート部材３１が永久磁石３２に吸い寄せられている状態でフロート部材３１の永久磁石３１ｂの磁束が内部を貫くように設定されている。また、コイル４１は、フロート部材３１の永久磁石３１ｂの磁束がその内部を貫くようになり、単位時間あたりの磁束の変化、すなわち磁束の変化の割合が大きくなったときに所定の大きさの誘導電圧が生じるように所定の巻き数に設定されている。

電気回路４０は、例えばＮＰＮ形のトランジスタ４２を主要構成部品とするものであり、入力側にてベースＢが抵抗Ｒｂ（突入電流を防止するためのダンパ抵抗）を介してコイル４１の一端と接続され、出力側にてコレクタＣが抵抗Ｒｃを介して所定電圧Ｖｃｃの電源に接続されている。また、出力端子Ａが、抵抗Ｒｃの下流側にて、電子制御ユニット５０のＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)に接続されている。なお、エミッタＥとコイル４１の他端は０Ｖに設定されている。

この電気回路４０においては、トランジスタ４２のベースＢからエミッタＥに向けてベース電流が流れない場合、すなわちコイル４１に誘導電流が流れない場合には、トランジスタ４２がＯＦＦ状態にあり、出力端子Ａから「Ｈ」レベルの電圧が電子制御ユニット５０に出力される。一方、トランジスタ４２のベースＢからエミッタＥに向けてベース電流が流れる場合、すなわちコイル４１に誘導電流が流れる場合には、トランジスタ４２がＯＮとなりコレクタ電流が流れ、出力端子Ａから「Ｌ」レベルの電圧が電子制御ユニット５０に出力される。

電子制御ユニット５０（表示制御手段）は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＥＥＰＲＯＭ，ＡＳＩＣなどからなるマイクロコンピュータを主要構成部品としており、電気回路４０から「Ｌ」レベルの電圧が出力されたとき、インクカートリッジ２０のインク残量がニアエンプティとなったことを表す所定のメッセージを液晶の表示部１２に表示させて使用者に報知する。

上記のように構成した第１実施形態においては、図４にてインクカートリッジ２０を模式的に示すように、第２インク槽２３のインク残量が未だ十分にある場合には、インクの液面上に浮かんだ状態にあるフロート部材３１が、インクの消費量に伴って極めて緩やかに降下する。この状態では、コイル４１内における磁束の変化の割合がほぼゼロであるため、コイル４１には誘導電流が流れず、トランジスタ４２はＯＦＦ状態にある。したがって、出力端子Ａから電子制御ユニット５０には、図６にてＴ１で示すように、「Ｈ」レベルの電圧が継続して出力されている状態にあるので、電子制御ユニット５０が表示部１２にインク残量に関する情報を表示させることはない。

この状態から、図５に示すように、第２インク槽２３のインク残量がニアエンプティとなった場合には、フロート部材３１がその浮力に抗して永久磁石３２に吸い寄せられて移動する。このとき、コイル４１内における磁束の変化の割合が大きくなるため、電磁誘導により、コイル４１にはコイル４１内の磁束の変化を妨げる向きに誘導電流が流れ、トランジスタ４２がＯＮとなる。したがって、出力端子Ａから電子制御ユニット５０には、図６にてＴ２で示すように、「Ｌ」レベルの信号が出力されて、電子制御ユニット５０が表示部１２に対して、インク残量のニアエンプティを表す所定のメッセージを表示させる。

フロート部材３１が永久磁石３２に吸い寄せられた後は、コイル４１内における磁束の変化の割合がほぼゼロとなるため、コイル４１には誘導電流が流れず、トランジスタ４２は再びＯＦＦとなる。したがって、出力端子Ａから電子制御ユニット５０には、図６にてＴ３で示すように、「Ｈ」レベルの電圧が継続して出力されるようになる。なお、図６にてＴ２で示したように、出力端子Ａから「Ｌ」レベルの電圧が一旦出力された後は、インクジェット記録装置の電源がＯＦＦとされない限り、電子制御ユニット５０が表示部１２に対して、インク残量のニアエンプティを表す所定のメッセージを継続して表示させるように構成されている。

このように上記第１実施形態においては、インク残量がニアエンプティとなったことがコイル４１を有する簡易な電気回路４０によって検出されるので、インク残量検出装置を安価に構成することができる。

また、上記第１実施形態では、永久磁石３２が各インクカートリッジ２０の第２インク槽２３の底壁２８に対向した装着部１１の部位にそれぞれ配置され、コイル４１がその中心軸線を略鉛直方向に向けて延びるように各インクカートリッジ２０の第２インク槽２３の側壁２７に対向した装着部１１の部位にそれぞれ配置され、かつ電気回路４０が各コイル４１に対応して装着部１１にそれぞれ設けられている。

これにより、永久磁石３２、およびコイル４１を有する電気回路４０がインクカートリッジ２０外部の装着部１１に設けられるので、第２磁石がインクカートリッジに一体的に組み込まれた従来技術のインクカートリッジに比して、インクカートリッジ２０を安価に構成することができる。

また、上記第１実施形態では、フロート部材３１が永久磁石３２に吸い寄せられて移動する瞬間の動作を捉えてインク残量のニアエンプティをハード回路のみで検出可能であるため、例えばインク残量が閾値以下となったか否かを判定し、インク残量が閾値以下となったと判定したときインク残量がニアエンプティとなったことを表示するようなソフトが不要となって、インク残量検出装置全体の構成が簡易になる。

ｂ．第２実施形態
上記第１実施形態では、第２インク槽２３のインク残量がニアエンプティとなって、フロート部材３１が永久磁石３２に吸い寄せられた後は、複合機１０の電源がＯＦＦとされても、フロート部材３１と永久磁石３２との接近状態が保たれる。したがって、複合機１０の電源がＯＦＦからＯＮとされても、コイル４１内における磁束の変化の割合がほぼゼロに維持されるため、コイル４１には誘導電流が流れず、トランジスタ４２のＯＦＦ状態が維持される。このため、複合機１０がインク残量のニアエンプティ状態（出力端子Ａから「Ｌ」レベルの電圧が出力されたこと）をＲＡＭ等に記憶させる機能を備えていない場合には、複合機１０の電源が一旦ＯＦＦとされた以降、インク残量のニアエンプティを表すメッセージが表示部１２に表示されなくなるので、使用者がそのインクカートリッジ２０を空となるまで使い続けるおそれがある。この問題は、インクジェット記録装置の電源をＯＦＦとし、ニアエンプティとなったインクカートリッジを装着部から取り外し、再び装着部に装着してしまった場合にも起こり得る。

本発明の第２実施形態に係るインク残量検出装置は、上記第１実施形態と同様の作用・効果を得ながら、上記第１実施形態で生ずるおそれのある問題をも解消し得るものであり、上記第１実施形態で用いた磁性部材としての永久磁石３２に代えて、例えば図７に示すように、電磁石１３２を有する励磁回路１３０を備えている。また、装着部１１には、励磁回路１３０をＯＮとする光電スイッチ１３１が設けられている。なお、第２実施形態の他の構成については、上記第１実施形態と同様であるので、上記第１実施形態と同じ部材、同じ機能を果たす部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

光電スイッチ１３１は、複合機等に代表される既存のインクジェット記録装置において広く採用されているようなインクカートリッジ２０の装着部１１への装着を検出可能なものであり、発光部１３１ａと受光部１３１ｂとを備えている。励磁回路１３０は、インクカートリッジ２０が装着部１１に装着されて発光部１３１ａと受光部１３１ｂ間が遮断された場合に、光電スイッチ１３１の検出信号に応じてＯＮとなるリレー１３３を備えている。また、励磁回路１３０には、複合機１０の電源がＯＮであるとき、所定の電圧Ｖｃｃ１が付与されるように構成されている。電磁石１３２は、励磁回路１３０のリレー１３３がＯＮとなると、上方側がＳ極となり、下方側がＮ極となるように設定されている。

この第２実施形態では、複合機１０の電源がＯＮであり、かつ光電スイッチ１３１によりインクカートリッジ２０の装着が検出されたとき、励磁回路１３０がＯＮとなって、電磁石１３２が励磁される。一方、複合機１０の電源がＯＦＦとされ、または光電スイッチ１３１によりインクカートリッジ２０の装着が検出されなくなると、励磁回路１３０がＯＦＦとなって、電磁石１３２の励磁が解除される。

この第２実施形態によれば、第２インク槽２３のインク残量がニアエンプティとなり、フロート部材３１が電磁石１３２に吸い寄せられた後であっても、複合機１０の電源ＯＦＦにより、電磁石１３２に磁力が発生しなくなり、フロート部材３１が電磁石１３２から離間してインクの液面上に浮上するようになる。そして、複合機１０の電源がＯＦＦからＯＮとされることにより、励磁回路１３０がＯＮとなって、電磁石１３２の励磁によりフロート部材３１が電磁石１３２に吸い寄せられる。このとき、フロート部材３１の移動に伴って電気回路４０の出力端子Ａから「Ｌ」レベルの電圧が出力される。

これにより、複合機１０がインク残量のニアエンプティ状態をＲＡＭ等に記憶させる機能を備えていなくても、複合機１０の電源がＯＮとされたときに、インク残量のニアエンプティを表すメッセージが表示部１２に表示されるので、使用者がそのインクカートリッジ２０を空となるまで使い続けるおそれを解消することができる。

また、上記第２実施形態では、既存のインクジェット記録装置において広く採用されている光電スイッチ１３１の検出信号を利用するようにしているので、電磁石１３２の励磁回路１３０を簡易かつ安価に構成することができる。

（変形実施形態）
上記第２実施形態では、励磁回路１３０をＯＮとするスイッチとしての光電スイッチ１３１を装着部１１に設けたが、これに代えて例えば図８に示すように、インクカートリッジ２０の装着部１１への装着時に、メカスイッチ２３３の一構成要素として機能する突起２８ａをインクカートリッジ２０に設け、インクカートリッジ２０が装着部１１に装着されたとき、励磁回路２３０がＯＮとなるように構成して実施することも可能である。

この変形実施形態によっても、上記第２実施形態と同様、使用者がそのインクカートリッジを空となるまで使い続けてしまうおそれが解消され、しかも電磁石１３２の励磁回路２３０を簡易かつ安価に構成することができる。

上記実施形態等においては、電気回路４０として、ＮＰＮ形のトランジスタ４２を用いたが、これに加えてまたは代えて、例えばＰＮＰ形のトランジスタやダイオード等を用いて実施することも可能である。また、トランジスタ４２に入力される誘導電流が適正な大きさとなるように、例えば誘導電圧が増幅される回路構成にする等、電気回路４０の構成を適宜変更して実施することも可能である。

また、上記実施形態等においては、磁性部材としての永久磁石３２または電磁石１３２を装着部１１に設けたが、これに限らず、磁性部材として強磁性体（例えば、鉄等の金属）などをインクカートリッジ２０に設けるようにしてもよい。

本発明の第１実施形態に係るインク残量検出装置を備えた複合機の斜視図。 図１に示した複合機の装着部の斜視図。 図１に示した複合機におけるインク残量検出装置の模式図。 図３に示したインク残量検出装置においてインク残量が十分にあるときの作動説明図。 図３に示したインク残量検出装置においてインク残量がニアエンプティとなったときの作動説明図。 図３に示したインク残量検出装置における電気回路の出力変化を示す説明図。 本発明の第２実施形態に係るインク残量検出装置の模式図。 本発明における第２実施形態の変形実施形態に係るインク残量検出装置の模式図。

符号の説明

１０ 複合機（インクジェット記録装置）
１１ 装着部
１２ 表示部
ＩＫ インク
２０ インクカートリッジ
２１ 仕切り壁
２２ 第１インク槽
２３ 第２インク槽（インク槽）
２８ａ 突起（メカスイッチ）
３１ フロート部材
３１ａ フロート
３１ｂ 永久磁石
３２ 永久磁石（磁性部材）
４０ 電気回路（検出手段）
４１ コイル
４２ トランジスタ
５０ 電子制御ユニット（表示制御手段）
１３０ 励磁回路
１３１ 光電スイッチ
１３１ａ 発光部
１３１ｂ 受光部
１３２ 電磁石（磁性部材）
１３３ リレー
２３０ 励磁回路
２３３ メカスイッチ

Claims (4)

1. インクジェット記録装置の装着部に脱着可能とされ、貯留されたインクの消費に伴って同インクの液面が降下するインク槽を有するインクカートリッジと、
   永久磁石を有し、前記インク槽内に収容されて浮力により前記インクの液面上に浮き上がるフロート部材と、
   前記インク槽のインク残量が所定の下限値となったとき前記フロート部材を浮力に抗して磁力で吸い寄せる磁性部材と、
   前記フロート部材が前記磁性部材に吸い寄せられている状態で前記フロート部材の永久磁石の磁束が内部を貫く位置に配置されるコイルを有し、このコイル内の磁束の変化を妨げる向きに同コイルに流れる誘導電流を利用して、前記インク槽のインク残量が前記下限値となったことを検出する検出手段とを備えたことを特徴とするインク残量検出装置。
2. 前記インクカートリッジは、複数設けられており、前記磁性部材は、前記各インクカートリッジのインク槽の底壁に対向した前記装着部の部位にそれぞれ配置され、前記コイルは、その中心軸線が略鉛直方向に向けて延びるように前記各インクカートリッジのインク槽の側壁に対向した前記装着部の部位にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインク残量検出装置。
3. 前記磁性部材は電磁石であり、この電磁石は、前記インクジェット記録装置の電源がＯＮであり、かつ前記インクカートリッジが前記装着部に装着されていることを条件として、励磁されることを特徴とする請求項１または２に記載のインク残量検出装置。
4. 前記検出手段により前記インク残量が前記下限値となった旨を表示部に表示させる表示制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインク残量検出装置。

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