JP3664996B2 - インク残量検知装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンタやコンピュータ等の出力装置等に用いられる記録装置に係り、特にインクジェット方式で記録用紙に記録を行うインクジェット記録装置のインク残量検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に搭載された記録へツドからインクを噴射することにより、前記記録媒体上に記録を行うようにしたインクジェットプリンタでは、従来、その記録へツドに装着されたインクタンク内のインクの残量を、次のような方法で検知していた。
【０００３】
すなわち、例えば、（１）インクタンク本体の内部に反射面の異なる２つの光学的反射部を設け、装置本体の底部に上記２つの光学的反射部に対応する２つの光学センサを設置し、２つの光学的反射部を用いてインクの液位を検知することでインク残量を検知していた。
【０００４】
また、別の方法では、（２）インクタンクおよび光学センサの発光部・受光部の一方を移動させ、光学的反射部の状態を検知可能にする移動制御部を設け、前記移動制御部の位置情報と前記光学センサの検知状態からインク残量を検知していた（特開昭２０００−４３２８７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、記録用紙にインクを直接吐出して印字を行うインクジェット方式におけるインク残量検知は、記録へツドと共にキャリッジに装着されたインクタンク内のインク残量を検知する上記（１）の方法が制御上及びインク残量表示上の利点が多い。
【０００６】
しかし、この方法では、インク残量検知装置に、光入射手段及び受光手段を駆動させる駆動部及び、複数の光学センサが必要となり、部品点数が多くなる難点があった。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、記録ヘッドと共にキャリッジに装着されたインクタンク内の全インク残量を１組の光学センサのみで精度よく検知できる構成が簡易なインク残量検知装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【０００９】
（１）壁面の一部が光透過性部材で構成されたインクタンク内部のインク残量を検出するインク残量検出装置において、前記インクタンクの高さ方向に設けられ、入射面を凹曲面状に形成したインク残量検出用のプリズムと、前記プリズム上の複数の検知点に対して光を入射させる単一の光入射手段と、前記各検知点からの反射光を受光する単一の受光手段と、前記受光手段で受光した受光量に応じてインクの残量を求めるインク残量判定手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、入射面を凹曲面状に形成されたプリズムの採用により、単一（一対）の光入射手段と受光手段を対象として、無段階連続的に検知点を確保することができ、インクタンク全体のインク残量を途切れることなく連続してアナログ的に検知することができる。
【００１１】
また、光入射手段と受光手段を単一としたことに加えて、プリズムをも単一化したことにより、部品点数の大幅な削減が可能となる。
【００１２】
（２）壁面の一部が光透過性部材で構成されたインクタンク内部のインク残量を検出するインク残量検出装置において、前記インクタンクの高さ方向に配列されたインク残量検出用の複数のプリズムと、前記各プリズム上の検知点に対して光を入射させる単一の光入射手段と、前記各検知点からの反射光を受光する単一の受光手段と、前記受光手段で受光した受光量に応じてインクの残量を求めるインク残量判定手段と、を具備してなることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、インクタンクの高さ方向に、複数のプリズムを配列し、その各プリズムからの反射光を（単一の受光手段で）検知することにより、（その受光量に基づいて）インクタンク内のインクの高さを段階的に精度よく検出することが可能となる。
【００１４】
（３）前記プリズムの頂角を９０°に設定したことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、各プリズムの頂角を９０°に設定したことで、プリズムへの入射光路とプリズムからの反射光路が平行となるため、光入射手段と受光手段を近接した位置に配置することができ、装置のコンパクト化が可能となる。
【００１６】
（４）前記各プリズムの２つの反射面の交線が、前記インクタンクの高さ方向に対して垂直に対応し、かつ、前記各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わるので、その交点に単一の光入射手段と受光手段を配置することにより、インク残量の検知が可能となる。
【００１８】
（５）前記各プリズムの２つの反射面の交線の向きが、前記インクタンクの高さ方向に沿い、かつ、前記各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わるので、その交点に単一の光入射手段と受光手段を配置することにより、インク残量の検知が可能となる。また、この場合、前（３）項の場合よりも、プリズムの配置が容易となる（プリズム配置の自由度が向上する）。
【００２０】
（６）前記光入射手段からの入射光路が、前記プリズムの入射面に対して垂直方向に入射し、前記プリズムからの反射光路が、前記入射光路と同一方向の線上となることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、光入射手段からプリズムの入射面に対して垂直方向に入射光を照射することにより、その入射光がプリズムの入射面で反射するのを防ぐことができ、受光手段による効率の高い受光が可能となる。
【００２２】
また、光入射手段からの入射光が、（光透過性部材で構成された）プリズムの反射面において全反射されて受光手段で受光されるので、精度の高いインク残量検知が可能となる。
【００２３】
そして、入射光路と反射光路とを同一方向の線上に設定したことにより、光入射手段と受光手段とを同一高さレベルの位置に配置することができ、装置のコンパクト化が容易となる。
【００２４】
（７）前記光入射手段からの前記プリズムへの入射光路と、前記プリズムからの前記受光手段への反射光路とが、前記プリズムの入射面に対して垂直方向に対応するように構成したことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、前記光入射手段からプリズムの入射面に対して垂直方向に入射光を照射することにより、その入射光がプリズムの入射面で反射するのを防ぐことができ、受光手段による効率の高い受光が可能となる。
【００２６】
また、光入射手段からの入射光が、（光透過性部材で構成された）プリズムの反射面において全反射されて受光手段で受光されるので、精度の高いインク残量検知が可能となる。
【００２７】
（８）前記光入射手段と受光手段の周囲に、インク残量検知範囲のみを光路とするための遮光部材を配置したことを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、インク残量検知範囲のみが光路となるように遮光部材を配置するので、検出範囲以外の周辺からの光の受光を防止し、効率の良い受光が可能となり、検知精度が向上する。
【００２９】
（９）前記光入射手段と受光手段が、記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に、記録ヘッド及び前記インクタンクと共に搭載され、そのインクタンク内のインクの残量を検知することを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、キャリッジ上に光入射手段及び受光手段を配設することにより、記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に、前記記録媒体に対しインクを噴射して記録を行う記録ヘッドと共に装着されたインクタンク内のインク残量の検知が可能となる。
【００３１】
また、キャリッジ上にインクタンクと共にインク残量検知装置を設けることにより検知範囲のバラツキを抑え（∵記録媒体厚に応じてへツドギャップが変化してもタンクと光入射手段及び受光手段の位置関係が変化しない)、キャリッジ移動経路上における任意位置でのインク残量検知が可能となる。
【００３２】
（１０）前記光入射手段及び受光手段は、記録媒体に対して多色の記録を行う記録ヘッド及び前記インクタンクを搭載したキャリッジの移動経路に沿った所定位置に固設され、前記キャリッジが前記所定位置への移動を完了した後に、前記インク残量判定手段が前記受光手段からの検知信号を受け、各色毎にインクの残量を検知することを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、前記光入射手段及び受光手段を前記キャリッジの移動経路に沿った所定位置に固設することにより、キャリッジの各インクタンクに対応するインク残量検知部が所定位置への移動完了後に前記受光手段よりの信号からインクの残量検知を各色毎に行うことが可能となる。また、一対の光入射手段・受光手段により全ての色のインクタンクのインク残量検知を行うことが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係るインク残量検出装置について説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、請求項１に対応する。
図１は、図示省略のインクジェット方式の記録へツド記録装置のキャリッジに搭載したインクタンク１とインク残量検知装置の側断面図、図２はその平断面図で、インクタンク１は、記録ヘッド２に着脱可能に装着され、記録へツド２は、図示省略のキャリッジに搭載されて、記録媒体（記録用紙）との間に所定の間隔を保持して移動する。
【００３５】
そのインクタンク１は、光透過性部材で構成されたタンクケース３を有し、かつ、その入射面８の内部には、光透過性部材で構成された、例えば、頂角９０°の凹面状の入射面４１を有するプリズム４が設けられている。なお、図３以降の各図面では、タンクケース３の入射面８の図示を省略している。
【００３６】
そして、インクタンク１の正面の対向位置に固設された縦壁部材５には、光入射手段としての発光ダイオード６と、その発光ダイオード６に近接してそれと並列に受光手段としてのフォトトランジスタ７が設けられている。
【００３７】
発光ダイオード６は、図１に示すように、インクタンク１の高さ方向の全ての入射面４１に対して放射状に光を入射する。発光ダイオード６は、入射面４１に垂直に光を入射する位置（一点）に配置され、フォトトランジスタ７は、入射光のプリズム４での反射光を全て受光できる位置（一点）に配置されている。
【００３８】
発光ダイオード６のケース９、フォトトランジスタ７のケース１０は、プリズム４の入射面４１に対してインク高さ方向に沿った方向で、かつ、反射面４２，４２上の検知点１１，１１のみが光路となるようなスリットｓを有する形状とする。発光ダイオード６は、単一で全ての入射面４１に垂直に同光量の光を略同一条件で入射する。
【００３９】
前記フォトトランジスタ７は、単一で、プリズム４の反射面４１で全反射される全ての反射光を略同一条件で受光する。インク残量の減少に伴い、前述した全反射される光の総量が増加することから、前記フォトトランジスタ７で検出する受光量が大きくなる。これにより、インクの残量を検出することができる。
【００４０】
より詳しく説明すると、発光ダイオード６から照射された光がインクタンク１の（プリズム４の）入射面４１に対して垂直に入射すると、インクタンク１内にインクが無い部分では、プリズム４の反射面４２，４２の検知点１１，１１において全反射し、再度プリズム４の反射面４２，４２（の検知点１１，１１）において全反射を行う（∵プリズム４を構成する光透過性部材の屈折率＞空気の屈折率)。
【００４１】
一方、インクのある部分では、プリズム４の反射面４２，４２の検知点１１，１１において、入射光はインク内に透過する（∵インクの屈折率＞プリズム４を構成する光透過性部材の屈折率）。これにより、上述したように、プリズム４における反射光の総光量が、インクタンク１内のインク残量によって変化する。この反射光の総光量をフォトトランジスタ７によって検知し、その検知信号をインク残量判定手段（図示省略）に入力して、その総受光量からインクタンク１内のインク残量の検知を行う。
【００４２】
インク残量判定手段は、例えば、マイコン等からなり、予め設定記憶させたプログラムに従い、総受光量に対応するインク残量を読み出せるように構成すればよい。例えば、機種に応じて予め経験的乃至は理論的に求めておいた受光量に対するインク残量の割合のデータを記憶部に記憶させておき、検出した受光量をそのデータと比較することにより（その機種の）インク残量を求めることができる。
【００４３】
図３は、本実施形態に係るインクタンク１とインク残量検知装置の対応関係を示す構成説明図で、その要部（イ）、（ロ）、（ハ）の断面を図４に示す。これらの図を参照しつつ、以下に、インク残量検知方法等について説明する。
【００４４】
本実施形態では、インクタンク１の形状を、特に、図３，図４に示すようなプリズム４の２つの反射面４２，４２がなす（連続した凹曲線状の）交線４３が、インクタンク１の高さ方向に沿い、かつ、その入射面４１の任意の位置での垂線が１点で交わる単一構成のプリズム４で形成された凹曲面状の入射面４１を持つように形成する。
【００４５】
その入射面４１の形状を、インクタンク１を側面から見て、互いに近接させて並列に配置した発光ダイオード６とフォトトランジスタ７を中心とする（円周上の一部に形成される）円弧状とし、インクタンク１の入射面４１に形成されているプリズム４が、前記円弧の中心である発光ダイオード６とフォトトランジスタ７に対して（無段階連続的に）水平に対応するような構成とする。
【００４６】
このような構成にすれば、例えば、図３の（イ）、（ロ）、（ハ）（任意位置で）の断面は、全て図４に示すように同一となる。このことにより、前記円の中心に配置された前記発光ダイオード６から照射される光は、インクタンク１の入射面４１に対して垂直に入射することとなる。これにより、前記プリズム４の入射面４１での反射による入射光の減衰が防止され、効率の良いインク残量検知が可能となる（∵光が斜めに入射すると散乱しやすくなる）。
【００４７】
また、前記円の中心に配置された発光ダイオード６からインクタンク１の入射面４１に照射された光の反射光の全てを前記円の中心に配置されたフォトトランジスタ７で受光可能になることから、単一の光入射手段６と、単一の受光手段７での全インク残量の検知が可能となる。すなわち、入射面４１を図３に示すような凹曲面状にしたことにより、インクタンク１内の全てのインク残量の変化をアナログ的に（連続的なアナログ量として漏れなく）検出することが可能となる。
【００４８】
なお、プリズム４の頂角を９０°に設定した場合には、入射面４１に対して垂直に入射した光が、プリズム４内部で全反射すると、その反射光は、両反射点（検知点）１１，１１間の間隔を隔てて入射光と平行方向に逆進するため、光入射手段６と受光手段７を近接させて配置することができ、装置のコンパクト化が可能となるが、光入射手段６と受光手段７をある程度離間させて設ける場合には、プリズム４の頂角は９０°以上に設定されてもよい。また、プリズム４は、単一で形成するのが望ましいが、円弧状に形成した複数個を接続して一体化してもよい。
【００４９】
（実施形態２）
本実施形態は、請求項２，３に対応する。
図５は、インクタンク１とインク残量検知装置の構成説明図で、この場合、同図に示すように、インクタンク１の形状を、プリズム４の２つの反射面４２，４２がなす交線（二等辺三角形の頂点を形成する）４３がインクタンク１の高さ方向に対して垂直で且つ、各プリズム４の入射面４１に対する垂線が１点に交わるように連続的に配列した複数のプリズム４…で構成された入射面４１…を持つように構成する。
【００５０】
このような構成により、単一の発光ダイオード６とフォトトランジスタ７とで、インク残量の変化を段階的に検出することが可能となる。なお、本実施形態以降のその他の構成については、実施形態１と同様であるとし、相違点のみについて説明する。
【００５１】
本実施形態では、インクタンク１の入射面４１に対して垂直方向に光を照射させる発光ダイオード６と、プリズム４の反射面４２，４２において全反射された光を受光するフォトトランジスタ７と、をインクタンク１の主走査方向（図５の紙面に垂直方向）に対して垂直方向に対応する同一線上に配列する。
【００５２】
そして、空気の屈折率はｌ、インクタンク１内のインクの屈折率を１．４７、タンクケース３及びプリズム４（及びプリズム４の前面に別部材で入射面を設ける場合はその入射面）を構成する光透過性を有する光透過性部材の屈折率を１．４９とする。
【００５３】
このような構成により、発光ダイオード６からプリズム４の入射面４１に垂直に入射された光は、プリズム４内に透過されるが、頂角９０°のプリズム４からインクタンク１への光の入射角ａが４５°となるように設定することにより、インクタンク１内にインクが無い検知点１１では、前記プリズム４とインクタンク１内の空気とが接する内面において入射角ａが臨界角の４２゜より大きくなることから反射角ｂの角度で全反射が行われる。
【００５４】
ここで、反射角ｂ＝入射角ａ＝４５°であるから、全反射は、入射光と直角方向に行われ、再度、前記プリズム４とインクタンク１内の空気とが接する内面において、入射光と直角方向に全反射が行われる(入射角ｃ＝反射角ｂ＝４５°、反射角ｄ＝入射角ｃ＝４５°）。これにより、発光ダイオード６から入射された光は、減衰することなく、フォトトランジスタ７に受光される。
【００５５】
また、プリズム４からインクタンク１への光の入射角ａが４５°となるように設定することにより、インクタンク１内にインクがある検知点では、プリズム４のインクと接する内面において入射角ａが臨界角の８３゜より小さくなることから、入射光はインク内に透過される。
【００５６】
これにより、インクタンク１内にインクがある場合には、発光ダイオード６から入射された光はフォトトランジスタ７で受光されず、インクタンク１内にインクが無い場合には、発光ダイオード６から入射された光がほとんど減衰しないでフォトトランジスタ７で受光されることから精度の良いインク残量検知が可能となる。
【００５７】
（実施形態３）
本実施形態は、請求項２，４に対応する。
図６は、インクタンク１の構成説明図、図６の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）の断面図は図７に示される。これらの図に示すように、インクタンク１の形状を、プリズム４の２つの反射面４２，４２がなす交線（二等辺三角形の頂点をなす）４３がインクタンク１の高さ方向に沿い、かつ、各プリズム４の入射面４１に対する垂線が１点に交わる複数のプリズム４…で構成された入射面４１を持つように構成することにより、単一の発光ダイオード６と、単一のフォトトランジスタ７とにより、インク残量の変化を段階的に検出することが可能となる。
【００５８】
この場合、インクタンク１の入射面４１に対して垂直に光を照射する発光ダイオード６と、プリズム４で全反射された後の反射光を受光するフォトトランジスタ７とを、インクタンク１の主走査方向（図６の紙面に垂直方向）と同一線上に配置している。
【００５９】
そして、空気の屈折率をｌ、インクタンク１内のインクの屈折率を１．４７、タンクケース３及びプリズム４（及び、プリズム４の前面に別部材で入射面を設ける場合はその入射面）を構成する光透過性を有する光透過性部材の屈折率を１．４９とする。
【００６０】
このような構成により、発光ダイオード６から入射面４１に垂直に入射された光はプリズム４内に透過される。プリズム４からインクタンク１への光の入射角ａが４５°となるように構成することにより、インクタンク１内にインクが無い検知点１１では、プリズム４とインクタンク１内の空気とが接する内面において入射角ａが臨界角の４２°より大きくなることから、反射角ｂの角度で全反射が行われる。
【００６１】
ここで、反射角ｂ＝入射角ａ＝４５°であるから、入射光と直角方向に全反射画像おこなわれ、再度、プリズム４とインクタンク１内の空気とが接する内面において、入射光と直角方向に全反射が行われる（入射角ｃ＝反射角ｂ＝４５°、反射角ｄ＝入射角ｃ＝４５°）。これにより、発光ダイオード６から入射された光は、減衰することなくフォトトランジスタ７に受光される。
【００６２】
また、プリズム４からインクタンク１への光の入射角ａが４５°となるように構成することにより、インクタンク１内にインクがある検知点１１では、プリズム４のインクと接する内面において入射角ａが臨界角の８３゜より小さくなることから入射光は、インク内に透過される。
【００６３】
以上のように、インクタンク１内にインクがある場合には、発光ダイオード６から入射された光がフォトトランジスタ７で受光されず（図８参照）、インクタンク１内にインクが無い場合には、発光ダイオード６から入射された光がほとんど減衰しないでフォトトランジスタ７で受光されることから精度の良いインク残量検知が可能となる（図９参照）。
【００６４】
（実施形態４）
本実施形態は、請求項８に対応する。
図１０は、発光ダイオード６とフォトトランジスタ７のケース９，１０の形状を示す三面図、図１１は、発光ダイオード６の発光範囲Ｒ及びフォトトランジスタ７の受光範囲Ｒ(側面図)の説明図、図１２は、発光ダイオード６の発光幅Ｂ及びフォトトランジスタ７の受光幅Ｂ（断面図）の説明図である。なお、発光幅Ｂと受光幅Ｂと、発光範囲Ｒと受光範囲Ｒは、直交しあう方向の概念である。
【００６５】
本実施形態では、図１０に示すように、内部が遮光物からなる方形状のケース９，１０内に発光ダイオード６，フォトトランジスタ７を収納し、そのケース９，１０の前面に矩形状のスリットｓを形成し、そのスリットｓからのみ光が出入りできるように構成する。
【００６６】
このような構成により、図１１に示すように、発光ダイオード６の発光範囲Ｒと、フォトトランジスタ７の受光範囲Ｒを、図１１に示すように、インク残量検知範囲であるＲの範囲（インクタンク１の全高さ）のみに設定することが可能となる。また、その発光範囲Ｒと受光範囲Ｒに直交する方向の幅（または厚み）Ｂは、図１２に示すように、カバー９，１０に形成したスリットｓの幅に制約される。そのスリットｓの幅は、十分な光量が得られる程度に設定されればよく、例えば、２〜５ｍｍ程度に設定することができる。
【００６７】
（実施形態５）
本実施形態は、請求項９に対応する。
本実施形態では、例えば、図１３に示すように、記録媒体に沿って移動するキャリッジ（インクキャリッジ）Ｃ上に、前述した各実施形態に係るインク残量検知装置（光入射手段６，受光手段７，インク残量判定手段）を設けている。すなわち、記録ヘッド２（図１参照）と共に、キャリッジＣに搭載された各インクタンク１のインク残量検知部分に対し、インク残量検知装置を、そのキャリッジＣ上の適切な位置に固設している。
【００６８】
なお、図１３にて、符号３１はキャリッジＣを移動させるスライド軸、３２はキャリッジＣに固定されたベルト、３３はベルト３２を駆動するプーリ、３４はプーリ３３を回転させるステッピングモータ、３５はキャリッジＣに取り付けられたタイミングセンサ、３６はタイミングフェンスである。
【００６９】
この場合、インク残量の検知は、以下のようにしておこなう。すなわち、例えば、インク残量検知タイミングにおいて、光入射手段６により各インクタンク１のインク残量検知部分に光が入射され、その入射光の前記インク残量検知部分での反射光を受光手段９により受光し、その受光反射光を、例えば、記録ヘッド２の内部に設けたインク残量判定手段（図示省略）にて信号に変換し、予め経験的乃至は理論的に求めて記憶部に記憶させてあるデータ（比較値）と比較を行うことによりインク残量が求められる。
【００７０】
このように、インクタンク１と共に移動するキャリッジＣ上でインク残量の検知をおこなうことにより、検知対象物と検知装置との相対位置関係が固定されているため、キャリッジＣの移動経路に沿った所定位置に固設された（キャリッジに搭載されていない）インク残量検知装置と比べて検知範囲のバラツキを著しく低く抑えることが可能となる（検知精度ないしは信頼性を顕著に向上することができる）。また、同じキャリッジＣ上にインクタンク１とインク残量検知装置が設置されていることから、キャリッジ移動経路上における任意位置でのインク残量検知が可能となる利点もある。
【００７１】
（実施形態６）
本実施形態は、請求項１０に対応する。
本実施形態では、例えば、図１４に示すように、記録媒体に対し多色の記録を行う記録ヘッドと共に、キャリッジＣ上に搭載されたインクタンク１の各色毎のインク残量検知を行うインク残量検知装置（光入射手段６，受光手段７）を、キャリッジＣの移動経路に沿った所定位置に固設している。なお、インクタンク１は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の各カートリッジを含む。
【００７２】
この場合、インク残量検知は、以下のようにおこなう。すなわち、例えば、キャリッジＣの各色のインクタンク１が前記所定位置に移動を完了した後に光入射手段６からインク残量検知対象タンクのインク残量検知部に向い入射された光の反射光を受光手段７により受光し、これを、例えば、記録ヘッド２の内部に設けたインク残量判定手段（図示省略）にて信号に変換し、予め経験的乃至は理論的に求めて記憶部に記憶させてあるデータ（比較値）と比較を行うことにより、インク残量を求めることができる。これにより、単一の光入射手段６と受光手段７を用いて、全色のインクタンクについて、そのインク残量検知を行うことが可能となる。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
請求項１によれば、入射面を凹曲面状に形成したインク残量検出用のプリズムをインクタンクの高さ方向に設けるので、無段階連続的に検知点を確保することができ、インクタンク全体のインク残量を途切れることなく連続してアナログ的に検知することができる。
【００７４】
また、光入射手段と受光手段を単一としたことに加えて、プリズムをも単一化したことにより、部品点数の大幅な削減が可能となり、構成を簡素化することができる。
【００７５】
請求項２によれば、複数のプリズムを、インクタンクの高さ方向に設けたので、その各プリズムからの反射光を単一の受光手段で検出することにより、インクタンク内のインクの高さを段階的に精度よく検出することが可能となる。
【００７６】
請求項３によれば、各プリズムの頂角を９０°に設定したので、プリズムへの入射光路とプリズムからの反射光路が平行となるため、光入射手段と受光手段を近接した位置に配置することができ、装置のコンパクト化が可能となる。
【００７７】
請求項４によれば、各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わるので、それぞれ、単一の光入射手段と受光手段を用いて、インク残量の検知が可能となる。
【００７８】
請求項５によれば、各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わるので、それぞれ、単一の光入射手段と受光手段を用いて、インク残量の検知が可能となる。また、この場合、前項の場合よりも、プリズムの配置が容易となる（プリズム配置の自由度が向上する）。
【００７９】
請求項６によれば、光入射手段からプリズムの入射面に対して垂直方向に入射光を照射するので、その入射光がプリズムの入射面で反射するのを防ぐことができ、受光手段による効率の高い受光が可能となる。
【００８０】
また、光入射手段からの入射光が、（光透過性部材で構成された）プリズムの反射面において全反射されて受光手段で受光されるので、精度の高いインク残量検知が可能となる。
【００８１】
そして、入射光路と反射光路とを同一方向の線上に設定したことにより、光入射手段と受光手段とを同一高さレベルの位置に配置することができ、装置のコンパクト化が容易となる。
【００８２】
請求項７によれば、光入射手段からプリズムの入射面に対して垂直方向に入射光を照射するので、その入射光がプリズムの入射面で反射するのを防ぐことができ、受光手段による効率の高い受光が可能となる。
【００８３】
また、光入射手段からの入射光が、（光透過性部材で構成された）プリズムの反射面において全反射されて受光手段で受光されるので、精度の高いインク残量検知が可能となる。
【００８４】
請求項８によれば、インク残量検知範囲のみが光路となるように遮光部材を配置するので、検出範囲以外の周辺からの光の受光を防止し、効率の良い受光が可能となり、検知精度が向上する。
【００８５】
請求項９によれば、キャリッジ上に光入射手段及び受光手段を配設するので、記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に、記録媒体に対しインクを噴射して記録を行う記録ヘッドと共に装着されたインクタンク内のインク残量の検知が可能となる。
【００８６】
また、キャリッジ上にインクタンクと共にインク残量検知装置を設けることにより検知範囲のバラツキを抑え、キャリッジ移動経路上における任意位置でのインク残量検知が可能となる。
【００８７】
請求項１０によれば、光入射手段及び受光手段をキャリッジの移動経路に沿った所定位置に固設するので、キャリッジの各インクタンクに対応するインク残量検知部が所定位置への移動完了後に前記受光手段よりの信号からインクの残量検知を各色毎に行うことが可能となる。また、一対の光入射手段・受光手段により全ての色のインクタンクのインク残量検知を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインク残量検知装置の構成を示す側断面図である。
【図２】同平断面図である。
【図３】同要部構成側面図である。
【図４】同平断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るインク残量検知装置の要部構成説明図である。
【図６】本発明の実施形態３に係るインク残量検知装置の要部構成側面図である。
【図７】同平断面図である。
【図８】同光路の説明図である。
【図９】同光路の説明図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る要部構成図である。
【図１１】同発光範囲と受光範囲の説明図である。
【図１２】同発光幅と受光幅の説明図である。
【図１３】本発明の実施形態５に係る構成説明図である。
【図１４】本発明の実施形態６に係る構成説明図である。
【符号の説明】
１−インクタンク
４−プリズム
６−光入射手段
７−受光手段
１１−検知点
４１−入射面
４２−反射面
４３−交線
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、複写機、プリンタやコンピュータ等の出力装置等に用いられる記録装置に係り、特にインクジェット方式で記録用紙に記録を行うインクジェット記録装置のインク残量検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に搭載された記録へツドからインクを噴射することにより、前記記録媒体上に記録を行うようにしたインクジェットプリンタでは、従来、その記録へツドに装着されたインクタンク内のインクの残量を、次のような方法で検知していた。
【０００３】
すなわち、例えば、（１）インクタンク本体の内部に反射面の異なる２つの光学的反射部を設け、装置本体の底部に上記２つの光学的反射部に対応する２つの光学センサを設置し、２つの光学的反射部を用いてインクの液位を検知することでインク残量を検知していた。
【０００４】
また、別の方法では、（２）インクタンクおよび光学センサの発光部・受光部の一方を移動させ、光学的反射部の状態を検知可能にする移動制御部を設け、前記移動制御部の位置情報と前記光学センサの検知状態からインク残量を検知していた（特開昭２０００−４３２８７号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、記録用紙にインクを直接吐出して印字を行うインクジェット方式におけるインク残量検知は、記録へツドと共にキャリッジに装着されたインクタンク内のインク残量を検知する上記（１）の方法が制御上及びインク残量表示上の利点が多い。
【０００６】
しかし、この方法では、インク残量検知装置に、光入射手段及び受光手段を駆動させる駆動部及び、複数の光学センサが必要となり、部品点数が多くなる難点があった。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、記録ヘッドと共にキャリッジに装着されたインクタンク内の全インク残量を１組の光学センサのみで精度よく検知できる構成が簡易なインク残量検知装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【０００９】
（１）壁面の一部が光透過性部材で構成されたインクタンク内部のインク残量を検出するインク残量検出装置において、前記インクタンクの高さ方向に設けられ、入射面を凹曲面状に形成したインク残量検出用のプリズムと、前記プリズム上の複数の検知点に対して光を入射させる単一の光入射手段と、前記各検知点からの反射光を受光する単一の受光手段と、前記受光手段で受光した受光量に応じてインクの残量を求めるインク残量判定手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、入射面を凹曲面状に形成されたプリズムの採用により、単一（一対）の光入射手段と受光手段を対象として、無段階連続的に検知点を確保することができ、インクタンク全体のインク残量を途切れることなく連続してアナログ的に検知することができる。
【００１１】
また、光入射手段と受光手段を単一としたことに加えて、プリズムをも単一化したことにより、部品点数の大幅な削減が可能となる。
【００１２】
（２）壁面の一部が光透過性部材で構成されたインクタンク内部のインク残量を検出するインク残量検出装置において、前記インクタンクの高さ方向に配列されたインク残量検出用の複数のプリズムと、前記各プリズム上の検知点に対して光を入射させる単一の光入射手段と、前記各検知点からの反射光を受光する単一の受光手段と、前記受光手段で受光した受光量に応じてインクの残量を求めるインク残量判定手段と、を具備してなることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、インクタンクの高さ方向に、複数のプリズムを配列し、その各プリズムからの反射光を（単一の受光手段で）検知することにより、（その受光量に基づいて）インクタンク内のインクの高さを段階的に精度よく検出することが可能となる。
【００１４】
（３）前記プリズムの頂角を９０°に設定したことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、各プリズムの頂角を９０°に設定したことで、プリズムへの入射光路とプリズムからの反射光路が平行となるため、光入射手段と受光手段を近接した位置に配置することができ、装置のコンパクト化が可能となる。
【００１６】
（４）前記各プリズムの２つの反射面の交線が、前記インクタンクの高さ方向に対して垂直に対応し、かつ、前記各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わるので、その交点に単一の光入射手段と受光手段を配置することにより、インク残量の検知が可能となる。
【００１８】
（５）前記各プリズムの２つの反射面の交線の向きが、前記インクタンクの高さ方向に沿い、かつ、前記各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わるので、その交点に単一の光入射手段と受光手段を配置することにより、インク残量の検知が可能となる。また、この場合、前（３）項の場合よりも、プリズムの配置が容易となる（プリズム配置の自由度が向上する）。
【００２０】
（６）前記光入射手段からの入射光路が、前記プリズムの入射面に対して垂直方向に入射し、前記プリズムからの反射光路が、前記入射光路と同一方向の線上となることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、光入射手段からプリズムの入射面に対して垂直方向に入射光を照射することにより、その入射光がプリズムの入射面で反射するのを防ぐことができ、受光手段による効率の高い受光が可能となる。
【００２２】
また、光入射手段からの入射光が、（光透過性部材で構成された）プリズムの反射面において全反射されて受光手段で受光されるので、精度の高いインク残量検知が可能となる。
【００２３】
そして、入射光路と反射光路とを同一方向の線上に設定したことにより、光入射手段と受光手段とを同一高さレベルの位置に配置することができ、装置のコンパクト化が容易となる。
【００２４】
（７）前記光入射手段からの前記プリズムへの入射光路と、前記プリズムからの前記受光手段への反射光路とが、前記プリズムの入射面に対して垂直方向に対応するように構成したことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、前記光入射手段からプリズムの入射面に対して垂直方向に入射光を照射することにより、その入射光がプリズムの入射面で反射するのを防ぐことができ、受光手段による効率の高い受光が可能となる。
【００２６】
また、光入射手段からの入射光が、（光透過性部材で構成された）プリズムの反射面において全反射されて受光手段で受光されるので、精度の高いインク残量検知が可能となる。
【００２７】
（８）前記光入射手段と受光手段の周囲に、インク残量検知範囲のみを光路とするための遮光部材を配置したことを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、インク残量検知範囲のみが光路となるように遮光部材を配置するので、検出範囲以外の周辺からの光の受光を防止し、効率の良い受光が可能となり、検知精度が向上する。
【００２９】
（９）前記光入射手段と受光手段が、記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に、記録ヘッド及び前記インクタンクと共に搭載され、そのインクタンク内のインクの残量を検知することを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、キャリッジ上に光入射手段及び受光手段を配設することにより、記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に、前記記録媒体に対しインクを噴射して記録を行う記録ヘッドと共に装着されたインクタンク内のインク残量の検知が可能となる。
【００３１】
また、キャリッジ上にインクタンクと共にインク残量検知装置を設けることにより検知範囲のバラツキを抑え（∵記録媒体厚に応じてへツドギャップが変化してもタンクと光入射手段及び受光手段の位置関係が変化しない)、キャリッジ移動経路上における任意位置でのインク残量検知が可能となる。
【００３２】
（１０）前記光入射手段及び受光手段は、記録媒体に対して多色の記録を行う記録ヘッド及び前記インクタンクを搭載したキャリッジの移動経路に沿った所定位置に固設され、前記キャリッジが前記所定位置への移動を完了した後に、前記インク残量判定手段が前記受光手段からの検知信号を受け、各色毎にインクの残量を検知することを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、前記光入射手段及び受光手段を前記キャリッジの移動経路に沿った所定位置に固設することにより、キャリッジの各インクタンクに対応するインク残量検知部が所定位置への移動完了後に前記受光手段よりの信号からインクの残量検知を各色毎に行うことが可能となる。また、一対の光入射手段・受光手段により全ての色のインクタンクのインク残量検知を行うことが可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係るインク残量検出装置について説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、請求項１に対応する。
図１は、図示省略のインクジェット方式の記録へツド記録装置のキャリッジに搭載したインクタンク１とインク残量検知装置の側断面図、図２はその平断面図で、インクタンク１は、記録ヘッド２に着脱可能に装着され、記録へツド２は、図示省略のキャリッジに搭載されて、記録媒体（記録用紙）との間に所定の間隔を保持して移動する。
【００３５】
そのインクタンク１は、光透過性部材で構成されたタンクケース３を有し、かつ、その入射面８の内部には、光透過性部材で構成された、例えば、頂角９０°の凹面状の入射面４１を有するプリズム４が設けられている。なお、図３以降の各図面では、タンクケース３の入射面８の図示を省略している。
【００３６】
そして、インクタンク１の正面の対向位置に固設された縦壁部材５には、光入射手段としての発光ダイオード６と、その発光ダイオード６に近接してそれと並列に受光手段としてのフォトトランジスタ７が設けられている。
【００３７】
発光ダイオード６は、図１に示すように、インクタンク１の高さ方向の全ての入射面４１に対して放射状に光を入射する。発光ダイオード６は、入射面４１に垂直に光を入射する位置（一点）に配置され、フォトトランジスタ７は、入射光のプリズム４での反射光を全て受光できる位置（一点）に配置されている。
【００３８】
発光ダイオード６のケース９、フォトトランジスタ７のケース１０は、プリズム４の入射面４１に対してインク高さ方向に沿った方向で、かつ、反射面４２，４２上の検知点１１，１１のみが光路となるようなスリットｓを有する形状とする。発光ダイオード６は、単一で全ての入射面４１に垂直に同光量の光を略同一条件で入射する。
【００３９】
前記フォトトランジスタ７は、単一で、プリズム４の反射面４１で全反射される全ての反射光を略同一条件で受光する。インク残量の減少に伴い、前述した全反射される光の総量が増加することから、前記フォトトランジスタ７で検出する受光量が大きくなる。これにより、インクの残量を検出することができる。
【００４０】
より詳しく説明すると、発光ダイオード６から照射された光がインクタンク１の（プリズム４の）入射面４１に対して垂直に入射すると、インクタンク１内にインクが無い部分では、プリズム４の反射面４２，４２の検知点１１，１１において全反射し、再度プリズム４の反射面４２，４２（の検知点１１，１１）において全反射を行う（∵プリズム４を構成する光透過性部材の屈折率＞空気の屈折率)。
【００４１】
一方、インクのある部分では、プリズム４の反射面４２，４２の検知点１１，１１において、入射光はインク内に透過する（∵インクの屈折率＞プリズム４を構成する光透過性部材の屈折率）。これにより、上述したように、プリズム４における反射光の総光量が、インクタンク１内のインク残量によって変化する。この反射光の総光量をフォトトランジスタ７によって検知し、その検知信号をインク残量判定手段（図示省略）に入力して、その総受光量からインクタンク１内のインク残量の検知を行う。
【００４２】
インク残量判定手段は、例えば、マイコン等からなり、予め設定記憶させたプログラムに従い、総受光量に対応するインク残量を読み出せるように構成すればよい。例えば、機種に応じて予め経験的乃至は理論的に求めておいた受光量に対するインク残量の割合のデータを記憶部に記憶させておき、検出した受光量をそのデータと比較することにより（その機種の）インク残量を求めることができる。
【００４３】
図３は、本実施形態に係るインクタンク１とインク残量検知装置の対応関係を示す構成説明図で、その要部（イ）、（ロ）、（ハ）の断面を図４に示す。これらの図を参照しつつ、以下に、インク残量検知方法等について説明する。
【００４４】
本実施形態では、インクタンク１の形状を、特に、図３，図４に示すようなプリズム４の２つの反射面４２，４２がなす（連続した凹曲線状の）交線４３が、インクタンク１の高さ方向に沿い、かつ、その入射面４１の任意の位置での垂線が１点で交わる単一構成のプリズム４で形成された凹曲面状の入射面４１を持つように形成する。
【００４５】
その入射面４１の形状を、インクタンク１を側面から見て、互いに近接させて並列に配置した発光ダイオード６とフォトトランジスタ７を中心とする（円周上の一部に形成される）円弧状とし、インクタンク１の入射面４１に形成されているプリズム４が、前記円弧の中心である発光ダイオード６とフォトトランジスタ７に対して（無段階連続的に）水平に対応するような構成とする。
【００４６】
このような構成にすれば、例えば、図３の（イ）、（ロ）、（ハ）（任意位置で）の断面は、全て図４に示すように同一となる。このことにより、前記円の中心に配置された前記発光ダイオード６から照射される光は、インクタンク１の入射面４１に対して垂直に入射することとなる。これにより、前記プリズム４の入射面４１での反射による入射光の減衰が防止され、効率の良いインク残量検知が可能となる（∵光が斜めに入射すると散乱しやすくなる）。
【００４７】
また、前記円の中心に配置された発光ダイオード６からインクタンク１の入射面４１に照射された光の反射光の全てを前記円の中心に配置されたフォトトランジスタ７で受光可能になることから、単一の光入射手段６と、単一の受光手段７での全インク残量の検知が可能となる。すなわち、入射面４１を図３に示すような凹曲面状にしたことにより、インクタンク１内の全てのインク残量の変化をアナログ的に（連続的なアナログ量として漏れなく）検出することが可能となる。
【００４８】
なお、プリズム４の頂角を９０°に設定した場合には、入射面４１に対して垂直に入射した光が、プリズム４内部で全反射すると、その反射光は、両反射点（検知点）１１，１１間の間隔を隔てて入射光と平行方向に逆進するため、光入射手段６と受光手段７を近接させて配置することができ、装置のコンパクト化が可能となるが、光入射手段６と受光手段７をある程度離間させて設ける場合には、プリズム４の頂角は９０°以上に設定されてもよい。また、プリズム４は、単一で形成するのが望ましいが、円弧状に形成した複数個を接続して一体化してもよい。
【００４９】
（実施形態２）
本実施形態は、請求項２，３に対応する。
図５は、インクタンク１とインク残量検知装置の構成説明図で、この場合、同図に示すように、インクタンク１の形状を、プリズム４の２つの反射面４２，４２がなす交線（二等辺三角形の頂点を形成する）４３がインクタンク１の高さ方向に対して垂直で且つ、各プリズム４の入射面４１に対する垂線が１点に交わるように連続的に配列した複数のプリズム４…で構成された入射面４１…を持つように構成する。
【００５０】
このような構成により、単一の発光ダイオード６とフォトトランジスタ７とで、インク残量の変化を段階的に検出することが可能となる。なお、本実施形態以降のその他の構成については、実施形態１と同様であるとし、相違点のみについて説明する。
【００５１】
本実施形態では、インクタンク１の入射面４１に対して垂直方向に光を照射させる発光ダイオード６と、プリズム４の反射面４２，４２において全反射された光を受光するフォトトランジスタ７と、をインクタンク１の主走査方向（図５の紙面に垂直方向）に対して垂直方向に対応する同一線上に配列する。
【００５２】
そして、空気の屈折率はｌ、インクタンク１内のインクの屈折率を１．４７、タンクケース３及びプリズム４（及びプリズム４の前面に別部材で入射面を設ける場合はその入射面）を構成する光透過性を有する光透過性部材の屈折率を１．４９とする。
【００５３】
このような構成により、発光ダイオード６からプリズム４の入射面４１に垂直に入射された光は、プリズム４内に透過されるが、頂角９０°のプリズム４からインクタンク１への光の入射角ａが４５°となるように設定することにより、インクタンク１内にインクが無い検知点１１では、前記プリズム４とインクタンク１内の空気とが接する内面において入射角ａが臨界角の４２゜より大きくなることから反射角ｂの角度で全反射が行われる。
【００５４】
ここで、反射角ｂ＝入射角ａ＝４５°であるから、全反射は、入射光と直角方向に行われ、再度、前記プリズム４とインクタンク１内の空気とが接する内面において、入射光と直角方向に全反射が行われる(入射角ｃ＝反射角ｂ＝４５°、反射角ｄ＝入射角ｃ＝４５°）。これにより、発光ダイオード６から入射された光は、減衰することなく、フォトトランジスタ７に受光される。
【００５５】
また、プリズム４からインクタンク１への光の入射角ａが４５°となるように設定することにより、インクタンク１内にインクがある検知点では、プリズム４のインクと接する内面において入射角ａが臨界角の８３゜より小さくなることから、入射光はインク内に透過される。
【００５６】
これにより、インクタンク１内にインクがある場合には、発光ダイオード６から入射された光はフォトトランジスタ７で受光されず、インクタンク１内にインクが無い場合には、発光ダイオード６から入射された光がほとんど減衰しないでフォトトランジスタ７で受光されることから精度の良いインク残量検知が可能となる。
【００５７】
（実施形態３）
本実施形態は、請求項２，４に対応する。
図６は、インクタンク１の構成説明図、図６の（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ホ）の断面図は図７に示される。これらの図に示すように、インクタンク１の形状を、プリズム４の２つの反射面４２，４２がなす交線（二等辺三角形の頂点をなす）４３がインクタンク１の高さ方向に沿い、かつ、各プリズム４の入射面４１に対する垂線が１点に交わる複数のプリズム４…で構成された入射面４１を持つように構成することにより、単一の発光ダイオード６と、単一のフォトトランジスタ７とにより、インク残量の変化を段階的に検出することが可能となる。
【００５８】
この場合、インクタンク１の入射面４１に対して垂直に光を照射する発光ダイオード６と、プリズム４で全反射された後の反射光を受光するフォトトランジスタ７とを、インクタンク１の主走査方向（図６の紙面に垂直方向）と同一線上に配置している。
【００５９】
そして、空気の屈折率をｌ、インクタンク１内のインクの屈折率を１．４７、タンクケース３及びプリズム４（及び、プリズム４の前面に別部材で入射面を設ける場合はその入射面）を構成する光透過性を有する光透過性部材の屈折率を１．４９とする。
【００６０】
このような構成により、発光ダイオード６から入射面４１に垂直に入射された光はプリズム４内に透過される。プリズム４からインクタンク１への光の入射角ａが４５°となるように構成することにより、インクタンク１内にインクが無い検知点１１では、プリズム４とインクタンク１内の空気とが接する内面において入射角ａが臨界角の４２°より大きくなることから、反射角ｂの角度で全反射が行われる。
【００６１】
ここで、反射角ｂ＝入射角ａ＝４５°であるから、入射光と直角方向に全反射画像おこなわれ、再度、プリズム４とインクタンク１内の空気とが接する内面において、入射光と直角方向に全反射が行われる（入射角ｃ＝反射角ｂ＝４５°、反射角ｄ＝入射角ｃ＝４５°）。これにより、発光ダイオード６から入射された光は、減衰することなくフォトトランジスタ７に受光される。
【００６２】
また、プリズム４からインクタンク１への光の入射角ａが４５°となるように構成することにより、インクタンク１内にインクがある検知点１１では、プリズム４のインクと接する内面において入射角ａが臨界角の８３゜より小さくなることから入射光は、インク内に透過される。
【００６３】
以上のように、インクタンク１内にインクがある場合には、発光ダイオード６から入射された光がフォトトランジスタ７で受光されず（図８参照）、インクタンク１内にインクが無い場合には、発光ダイオード６から入射された光がほとんど減衰しないでフォトトランジスタ７で受光されることから精度の良いインク残量検知が可能となる（図９参照）。
【００６４】
（実施形態４）
本実施形態は、請求項８に対応する。
図１０は、発光ダイオード６とフォトトランジスタ７のケース９，１０の形状を示す三面図、図１１は、発光ダイオード６の発光範囲Ｒ及びフォトトランジスタ７の受光範囲Ｒ(側面図)の説明図、図１２は、発光ダイオード６の発光幅Ｂ及びフォトトランジスタ７の受光幅Ｂ（断面図）の説明図である。なお、発光幅Ｂと受光幅Ｂと、発光範囲Ｒと受光範囲Ｒは、直交しあう方向の概念である。
【００６５】
本実施形態では、図１０に示すように、内部が遮光物からなる方形状のケース９，１０内に発光ダイオード６，フォトトランジスタ７を収納し、そのケース９，１０の前面に矩形状のスリットｓを形成し、そのスリットｓからのみ光が出入りできるように構成する。
【００６６】
このような構成により、図１１に示すように、発光ダイオード６の発光範囲Ｒと、フォトトランジスタ７の受光範囲Ｒを、図１１に示すように、インク残量検知範囲であるＲの範囲（インクタンク１の全高さ）のみに設定することが可能となる。また、その発光範囲Ｒと受光範囲Ｒに直交する方向の幅（または厚み）Ｂは、図１２に示すように、カバー９，１０に形成したスリットｓの幅に制約される。そのスリットｓの幅は、十分な光量が得られる程度に設定されればよく、例えば、２〜５ｍｍ程度に設定することができる。
【００６７】
（実施形態５）
本実施形態は、請求項９に対応する。
本実施形態では、例えば、図１３に示すように、記録媒体に沿って移動するキャリッジ（インクキャリッジ）Ｃ上に、前述した各実施形態に係るインク残量検知装置（光入射手段６，受光手段７，インク残量判定手段）を設けている。すなわち、記録ヘッド２（図１参照）と共に、キャリッジＣに搭載された各インクタンク１のインク残量検知部分に対し、インク残量検知装置を、そのキャリッジＣ上の適切な位置に固設している。
【００６８】
なお、図１３にて、符号３１はキャリッジＣを移動させるスライド軸、３２はキャリッジＣに固定されたベルト、３３はベルト３２を駆動するプーリ、３４はプーリ３３を回転させるステッピングモータ、３５はキャリッジＣに取り付けられたタイミングセンサ、３６はタイミングフェンスである。
【００６９】
この場合、インク残量の検知は、以下のようにしておこなう。すなわち、例えば、インク残量検知タイミングにおいて、光入射手段６により各インクタンク１のインク残量検知部分に光が入射され、その入射光の前記インク残量検知部分での反射光を受光手段９により受光し、その受光反射光を、例えば、記録ヘッド２の内部に設けたインク残量判定手段（図示省略）にて信号に変換し、予め経験的乃至は理論的に求めて記憶部に記憶させてあるデータ（比較値）と比較を行うことによりインク残量が求められる。
【００７０】
このように、インクタンク１と共に移動するキャリッジＣ上でインク残量の検知をおこなうことにより、検知対象物と検知装置との相対位置関係が固定されているため、キャリッジＣの移動経路に沿った所定位置に固設された（キャリッジに搭載されていない）インク残量検知装置と比べて検知範囲のバラツキを著しく低く抑えることが可能となる（検知精度ないしは信頼性を顕著に向上することができる）。また、同じキャリッジＣ上にインクタンク１とインク残量検知装置が設置されていることから、キャリッジ移動経路上における任意位置でのインク残量検知が可能となる利点もある。
【００７１】
（実施形態６）
本実施形態は、請求項１０に対応する。
本実施形態では、例えば、図１４に示すように、記録媒体に対し多色の記録を行う記録ヘッドと共に、キャリッジＣ上に搭載されたインクタンク１の各色毎のインク残量検知を行うインク残量検知装置（光入射手段６，受光手段７）を、キャリッジＣの移動経路に沿った所定位置に固設している。なお、インクタンク１は、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の各カートリッジを含む。
【００７２】
この場合、インク残量検知は、以下のようにおこなう。すなわち、例えば、キャリッジＣの各色のインクタンク１が前記所定位置に移動を完了した後に光入射手段６からインク残量検知対象タンクのインク残量検知部に向い入射された光の反射光を受光手段７により受光し、これを、例えば、記録ヘッド２の内部に設けたインク残量判定手段（図示省略）にて信号に変換し、予め経験的乃至は理論的に求めて記憶部に記憶させてあるデータ（比較値）と比較を行うことにより、インク残量を求めることができる。これにより、単一の光入射手段６と受光手段７を用いて、全色のインクタンクについて、そのインク残量検知を行うことが可能となる。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
請求項１によれば、入射面を凹曲面状に形成したインク残量検出用のプリズムをインクタンクの高さ方向に設けるので、無段階連続的に検知点を確保することができ、インクタンク全体のインク残量を途切れることなく連続してアナログ的に検知することができる。
【００７４】
また、光入射手段と受光手段を単一としたことに加えて、プリズムをも単一化したことにより、部品点数の大幅な削減が可能となり、構成を簡素化することができる。
【００７５】
請求項２によれば、複数のプリズムを、インクタンクの高さ方向に設けたので、その各プリズムからの反射光を単一の受光手段で検出することにより、インクタンク内のインクの高さを段階的に精度よく検出することが可能となる。
【００７６】
請求項３によれば、各プリズムの頂角を９０°に設定したので、プリズムへの入射光路とプリズムからの反射光路が平行となるため、光入射手段と受光手段を近接した位置に配置することができ、装置のコンパクト化が可能となる。
【００７７】
請求項４によれば、各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わるので、それぞれ、単一の光入射手段と受光手段を用いて、インク残量の検知が可能となる。
【００７８】
請求項５によれば、各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わるので、それぞれ、単一の光入射手段と受光手段を用いて、インク残量の検知が可能となる。また、この場合、前項の場合よりも、プリズムの配置が容易となる（プリズム配置の自由度が向上する）。
【００７９】
請求項６によれば、光入射手段からプリズムの入射面に対して垂直方向に入射光を照射するので、その入射光がプリズムの入射面で反射するのを防ぐことができ、受光手段による効率の高い受光が可能となる。
【００８０】
また、光入射手段からの入射光が、（光透過性部材で構成された）プリズムの反射面において全反射されて受光手段で受光されるので、精度の高いインク残量検知が可能となる。
【００８１】
そして、入射光路と反射光路とを同一方向の線上に設定したことにより、光入射手段と受光手段とを同一高さレベルの位置に配置することができ、装置のコンパクト化が容易となる。
【００８２】
請求項７によれば、光入射手段からプリズムの入射面に対して垂直方向に入射光を照射するので、その入射光がプリズムの入射面で反射するのを防ぐことができ、受光手段による効率の高い受光が可能となる。
【００８３】
また、光入射手段からの入射光が、（光透過性部材で構成された）プリズムの反射面において全反射されて受光手段で受光されるので、精度の高いインク残量検知が可能となる。
【００８４】
請求項８によれば、インク残量検知範囲のみが光路となるように遮光部材を配置するので、検出範囲以外の周辺からの光の受光を防止し、効率の良い受光が可能となり、検知精度が向上する。
【００８５】
請求項９によれば、キャリッジ上に光入射手段及び受光手段を配設するので、記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に、記録媒体に対しインクを噴射して記録を行う記録ヘッドと共に装着されたインクタンク内のインク残量の検知が可能となる。
【００８６】
また、キャリッジ上にインクタンクと共にインク残量検知装置を設けることにより検知範囲のバラツキを抑え、キャリッジ移動経路上における任意位置でのインク残量検知が可能となる。
【００８７】
請求項１０によれば、光入射手段及び受光手段をキャリッジの移動経路に沿った所定位置に固設するので、キャリッジの各インクタンクに対応するインク残量検知部が所定位置への移動完了後に前記受光手段よりの信号からインクの残量検知を各色毎に行うことが可能となる。また、一対の光入射手段・受光手段により全ての色のインクタンクのインク残量検知を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係るインク残量検知装置の構成を示す側断面図である。
【図２】同平断面図である。
【図３】同要部構成側面図である。
【図４】同平断面図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るインク残量検知装置の要部構成説明図である。
【図６】本発明の実施形態３に係るインク残量検知装置の要部構成側面図である。
【図７】同平断面図である。
【図８】同光路の説明図である。
【図９】同光路の説明図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る要部構成図である。
【図１１】同発光範囲と受光範囲の説明図である。
【図１２】同発光幅と受光幅の説明図である。
【図１３】本発明の実施形態５に係る構成説明図である。
【図１４】本発明の実施形態６に係る構成説明図である。
【符号の説明】
１−インクタンク
４−プリズム
６−光入射手段
７−受光手段
１１−検知点
４１−入射面
４２−反射面
４３−交線
Claims (10)
- 壁面の一部が光透過性部材で構成されたインクタンク内部のインク残量を検出するインク残量検出装置において、
前記インクタンクの高さ方向に設けられ、入射面を凹曲面状に形成したインク残量検出用のプリズムと、
前記プリズム上の複数の検知点に対して光を入射させる単一の光入射手段と、
前記各検知点からの反射光を受光する単一の受光手段と、
前記受光手段で受光した受光量に応じてインクの残量を求めるインク残量判定手段と、を具備したことを特徴とするインク残量検知装置。 - 壁面の一部が光透過性部材で構成されたインクタンク内部のインク残量を検出するインク残量検出装置において、
前記インクタンクの高さ方向に配列されたインク残量検出用の複数のプリズムと、
前記各プリズム上の検知点に対して光を入射させる単一の光入射手段と、
前記各検知点からの反射光を受光する単一の受光手段と、
前記受光手段で受光した受光量に応じてインクの残量を求めるインク残量判定手段と、を具備してなることを特徴とするインク残量検知装置。 - 前記プリズムの頂角を９０°に設定した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知装置。
- 前記各プリズムの２つの反射面の交線が、前記インクタンクの高さ方向に対して垂直に対応し、かつ、前記各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインク残量検知装置。
- 前記各プリズムの２つの反射面の交線の向きが、前記インクタンクの高さ方向に沿い、かつ、前記各プリズムの入射面に対する垂線が１点に交わることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のインク残量検知装置。
- 前記光入射手段からの入射光路が、前記プリズムの入射面に対して垂直方向に入射し、前記プリズムからの反射光路が、前記入射光路と同一方向の線上となることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のインク残量検知装置。
- 前記光入射手段からの前記プリズムへの入射光路と、前記プリズムからの前記受光手段への反射光路とが、前記プリズムの入射面に対して垂直方向に対応するように構成したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインク残量検知装置。
- 前記光入射手段と受光手段の周囲に、インク残量検知範囲のみを光路とするための遮光部材を配置したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のインク残量検知装置。
- 前記光入射手段と受光手段が、記録媒体に沿って移動するキャリッジ上に、記録ヘッド及び前記インクタンクと共に搭載され、そのインクタンク内のインクの残量を検知することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のインク残量検知装置。
- 前記光入射手段及び受光手段は、記録媒体に対して多色の記録を行う記録ヘッド及び前記インクタンクを搭載したキャリッジの移動経路に沿った所定位置に固設され、
前記キャリッジが前記所定位置への移動を完了した後に、前記インク残量判定手段が前記受光手段からの検知信号を受け、各色毎にインクの残量を検知することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のインク残量検知装置。
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