JP4021630B2

JP4021630B2 - インク残量検出装置

Info

Publication number: JP4021630B2
Application number: JP2001099699A
Authority: JP
Inventors: 靖松友; 正信出口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002292888A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録紙にインク滴を吐出することで画像形成を行う、いわゆるインクジェットプリンタに搭載され、インクタンク内のインク残量を光学式のセンサを用いて検出するようにしたインク残量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、単位時間当りの画像形成の枚数が少ないものの、比較的低コストにプリントを提供することができ、さらにカラー化にもコンパクトな構成で対応することができるため、家庭用の低価格機を中心として、急激にその台数が増加している。
【０００３】
このインクジェットプリンタにおいては、従来から、インクタンク内のインク残量は、インク液面に浮かべたフロートの変位で検出されている。しかしながら、このタイプの従来技術では、フロートがタンク壁面に引っ掛かったりして、精度面で問題があり、また比較的大型となるので、前記カラー化による小さな容量のタンクへの適応が困難となる。
【０００４】
そこで、このような不具合を解決するために、他の従来技術として、たとえば特開平５−３３２１８２号公報で開示されているような、インク残量を光学式のセンサを用いて検出する装置が提案されている。
【０００５】
図８は、その従来技術を説明するための縦断面図である。印字ヘッド等を備えたキャリッジ（図示省略）には透光性のインクタンク１が搭載されており、前記キャリッジがホームポジションに復帰している状態で、前記インクタンク１の一壁面２にはセンサユニット３が臨むようになっている。
【０００６】
センサユニット３は、発光部（発光素子）４と受光部（受光素子）５とが本体６内に埋込まれて構成されている。前記本体６は、迷光による影響を抑えるために、たとえば黒色のＡＢＳ樹脂から成り、前記発光素子４および受光素子５はこの本体６に奥まって配置され、前記壁面２に近接する前端面７へは、フードとして機能する光案内筒８，９を介して開放されている。
【０００７】
前記発光素子４から出射された光は、光経路１０を介して前記壁面２に傾斜して形成された第１の反射面１１および第２の反射面１２で反射され、光経路１３を介して受光素子５に入射される。インクタンク１内のインク残量が、図８において参照符１４で示すように上側の第１の反射面１１以上ある場合には、該第１の反射面１１に到達した光は、前記壁面２を透過し、インクタンク１内のインクによって吸収され、前記第２の反射面１２から光経路１３を介して受光素子５に入射する光は比較的少なくなる。
【０００８】
これに対して、インクタンク１内のインク残量が図Ａにおいて参照符１５で示すように前記第１の反射面１１よりも少なくなると、該第１の反射面１１に到達した光は該第１の反射面１１で反射され、前記第２の反射面１２から光経路１３を介して受光素子５に入射する光は比較的多くなる。
【０００９】
このようにして、予め設定記憶されたインク残量検出プログラムに基づいて作動する制御装置（図示省略）によって、受光素子５の出力から、インクの有無を検出することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来技術（例えば、特開平５−３３２１８２号公報）では、センサユニット３の部品形状等のバラツキや、取付け位置のバラツキによって、検知不良が発生するという問題があった。
【００１１】
このような問題を解決するために、部品形状等のバラツキや、取付け位置のバラツキそのものを少なくしようとすれば、部品の加工精度や仕上げ精度を著しく向上させなければならず、コスト高になる難点があり、その対策が求められていた。
【００１２】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、部品形状等のバラツキや取り付け位置のバラツキに対するマージン（許容範囲）を向上させたインク残量検出装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【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。
【００１４】
（１）光を出力する発光素子と、
前記発光素子から出力された光を透光性のインクタンク壁面へ案内する第１の導光部材と、
光を受光する受光素子と、
前記インクタンクで反射した反射光を前記インクタンク壁面から前記受光素子に案内する第２の導光部材と、を備え、
前記第１の導光部材は、前記発光素子から遠ざかるに従い、光経路の面積が次第に狭く形成されると共に、前記第２の導光部材は、前記受光素子から遠ざかるに従い、光経路の面積が次第に広く形成され、
前記第１の導光部材と、第２の導光部材は、前記インクタンク壁面に対応する側で相互に一体的に形成されており、
前記第１の導光部材のうち、前記発光素子側の面には粗面加工が施され、前記インクタンク壁面側の面には光沢加工が施されると共に、
前記第２の導光部材のうち、前記受光素子側の面には光沢加工が施され、前記インクタンク壁面側には粗面加工が施されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、前記光学式のセンサの受光素子、発光素子、および前記導光部材は、前記画像形成装置本体に固定されているので、インク残量検出装置は、配置上の干渉を生じることなく、全体としてコンパクトに収めることができる。しかしながら、このように構成すると必然的にインクタンクに光が入射する面と前記画像形成装置本体に固定されたセンサは分離しているので位置決め誤差が生じやすい。そこで、本発明の構成では、光経路に導光部材を介在させたので、低損失で光の透過性が高く確保されるため、光学式センサユニットの取付け位置のバラツキや部品形状等のバラツキによる検出不良を防止して、前記バラツキに対するマージンを向上することができ、検出精度を安定に向上させることができる。
【００１６】
また、入光側の面積を比較的広く形成することで前記バラツキに対するマージンを拡大することができ、かつ、出光側の面積を比較的狭く形成することで光を収束し、導光効率を向上することができる。また、入射光の反射による損失を抑えるとともに、出射光の迷光による再入射を防止し、受光量の増大を図ることができ検出感度が向上する。さらに、導光部材を一体的に形成するので、光学的な配置位置精度が向上することができる。このように、本発明の構成は、前記位置決め誤差が生じうる環境に適合して、光学式センサユニットの取付け位置のバラツキや部品形状等のバラツキによる検出不良を効果的に防止することができる。
【００１７】
（２）前記第１の導光部材、第２の導光部材は、
前記各々の導光部材内を伝搬する光路が導光部材側面を反射する位置を避けた位置で、相互に接続された状態で一体的に形成されており、
前記一体的に形成された導光部材は、２箇所の位置で、前記インク残量検出装置本体に固定されていることを特徴とする。
【００１８】
このように構成すれば、前記一体的に形成された導光部材の２箇所の位置で、前記インク残量検出装置本体に固定されているので、位置決めの調整をすることなく光学的な位置精度が向上させることができるから、製品間のばらつきを抑えることができ、設計通りの性能を発揮させることができる。前記導光部材を一体的に形成するので、位置決めの調整をすることなく、光学的な配置位置精度を向上させることができる。また、この構成によれば、反射面に位置するところには、発光側と受光側を接続するための導光部材を設けないことによって、誤動作の発生や検出精度の低下が防止される。
【００２６】
【本発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係るインク残量検出装置ついて図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態の前提となるインク残量検出装置の縦断面図を示す。
同図より、印字ヘッド等を備えるキャリッジ（図示省略）には、透光性のインクタンク２１が搭載されており、前記キャリッジがホームポジションに復帰している状態で、インクタンク２１の一壁面２２にはセンサユニット２３が臨むようになっている。センサユニット２３は、発光素子２４と受光素子２５とが本体２６内に埋込まれて構成されている。
【００２８】
その本体２６は、迷光による影響を抑えるために、たとえば黒色のＡＢＳ樹脂から成り、発光素子２４および受光素子２５はこの本体２６に奥部に配置され、フードとして機能する光案内筒２８，２９を介して前記壁面２２に近接する前端面２７に向けて開放されている。
【００２９】
発光素子２４から出射された光は、光経路３０を介して前記壁面２２に形成された第１の反射面３１および第２の反射面３２で反射され、光経路３３を介して受光素子２５に入射される。インクタンク２１内のインク残量が図ｌにおいて参照符３４で示すように上側の第１の反射面３１より上にある場合には、該第１の反射面３１に到達した光は、前記壁面２２を透過し、インクタンク２１内のインクによって吸収され、前記第２の反射面３２から光経路３３を介して受光素子２５に入射する光量は比較的少なくなる。
【００３０】
これに対して、インクタンク２１内のインク残量が図１において参照符３５で示すように前記第１の反射面３１よりも少なくなると、該第１の反射面３１に到達した光は該第１の反射面３１で反射され（この場合、インクタンク２１内への吸収はない）た後、前記第２の反射面３２から光経路３３を介して受光素子２５に入射するため、その入射光量は比較的多くなる。
【００３１】
このようにして、図示しない制御装置は、受光素子２５の出力を受け、予め設定記憶されたインク残量検出プログラムに基づいて作動し、インクタンク２１内のインクの有無を精度よく検出することができる。
【００３２】
本実施形態では、特に、案内筒２８，２９内に、導光部材３６，３７を嵌め込んでいる。その導光部材３６，３７は、光の透過性を確保するために、透光性の高いガラス製の光ファイバやアクリル樹脂等が成型されて成り、入光面３６ａ，３７ａから入射した光を、出光面３６ｂ，３７ｂへ低損失で導く。また、その入光面３６ａ，３７ａには粗面（つや消し）加工が施されており、前記出光面３６ｂ，３７ｂには光沢加工が施されている。
【００３３】
したがって、部品形状等のバラツキ、センサユニット２３の取付け位置やユーザ交換によるインクタンク２１の取付け位置のバラツキ等によって、壁面２２での反射角度に乱れを生じても、その反射光を確実に受光素子２５へ導くことができ、検出不良を防止し、前記位置的バラツキや形状等のバラツキに対するマージンを顕著に向上することができる。
【００３４】
また、入光面３６ａ，３７ａの粗面加工によって入射光の反射による損失を抑えるとともに、出光面３６ｂ，３７ｂの光沢加工によって出射光の迷光による再入射を防止し、受光量のアップを図ることができる。
【００３５】
図２は、本発明の実施形態のインク残量検出装置の縦断面図である。なお、図ｌに示す構成に類似又は対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。
【００３６】
本実施形態では、特に、センサユニット４３の導光部材４６，４７の入光面４６ａ，４７ａの面積を、出光面４６ｂ，４７ｂの面積よりも広く形成している。このような構成により、前述したような位置的バラツキや形状等のバラツキによる反射角度の乱れに対して、反射光を確実に受光素子２５へ導くことができる。
【００３７】
このように入光面４６ａ，４７ａの面積を比較的広く形成することで前記バラツキに対するマージンを拡大することができ、出光面４６ｂ，４７ｂの面積を比較的狭く形成することで光を収束し、受光素子２５への光の導入効率を向上することができる。
【００３８】
図３は、本発明の応用例のインク残量検出装置の縦断面図である。なお、図ｌに示す構成に類似又は対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。
【００３９】
本実施形態では、特に、導光部材を用いることで光経路を折り曲げることが可能になることに着目して、センサユニット５３内で導光部材５６，５７を折り曲げ、発光素子２４からの光路を直角方向に折曲させてセンサユニット５３の第１の反射面３１に入射させる一方、第２の反射面３２からの反射光を直角方向に折曲させて受光素子２５へ導入するようにしている。つまり、インクタンク２１の壁面２２に対する光の入射光路と壁面２２からの反射光路を直交方向に折曲させている。
【００４０】
このように、センサユニット５３内で導光部材５６，５７を折り曲げることにより、インクタンク２１の壁面２２に対するセンサユニット５３の取付け位置の設定の自由度が飛躍的に向上し、省スペース化および設計の負担等を軽減することができる。
【００４１】
図４は、本発明の他の応用例のインク残量検出装置の縦断面図である。なお、図３に示す構成に類似又は対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。
【００４２】
本実施形態では、特に、センサユニット６３の導光部材５６，５７を、インクタンク２１の壁面２２に対応する側で、連結片部６４を介して相互に一体的に形成している。
【００４３】
このような構成により、導光部材５６，５７の相互の対応位置精度を顕著に向上することができるとともに、部品点数の削減化により、コストダウンを図ることもできる。
【００４４】
図５は、本発明の他の応用例のインク残量検出装置の縦断面図である。なお、図３に示す構成に類似又は対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、センサユニット７３の導光部材５６，５７は、連結片部６４によって相互に一体に形成されるとともに、その何れか一方（図５の例では導光部材５６）の入光部５６ａと出光部５６ｂとが、本体７６に設けた保持部材７７，７８によって位置決め状態に固定されていることである。
【００４６】
導光部材を別体にしてホルダー（本体）に保持するためには、ホルダー内に４カ所以上の保持部が必要になるが、成形部品では４カ所で高い精度を確保するためには、低ひずみの材料を使用しなければならないため、コスト高となる。そこで、本実施形態では、コストき低減化をはかるために、一体化した導光部材を２カ所で位置決め状態に保持させ、成形部品の精度出しを金型の調整にて行えるようにしている。これによって、導光部材５６，５７の変形を防止することができるとともに、読取り精度を向上することができる。
【００４７】
ところで、導光部材５６，５７を一体化する場合、図６に示すように、接続部１（連結片部６４）を、反射面を避けた部位に設ければ、迷光が受光部側には入り込まなくなり、迷光を効果的に防ぎ、且つ、導光部材５６，５７の変形を防止することができるとともに、読取り精度を安定的に向上させることができる。
【００４８】
これに対して、図７の比較例に示すように、第１反射面５６１の近傍に接続部２を設けた場合には、インク無しの状態でも光が受光部側には入り込むので、精度は低下する。なお、本実施形態では、導光部材５６には、第１反射面５６１と第２反射面５６２とが形成され、導光部材５７には、第３反射面５７１が形成され、連結片部６４は、どの反射面とも対応していない。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明は、以下のような効果を奏する。
【００５０】
センサの発光部から透光性のインクタンク壁面までの光経路および前記インクタンク壁面から前記センサの受光部までの光経路に、導光部材を介在させるので、光学式センサュニットの取付け位置のバラツキや部品形状等のバラツキによる検出不良を防止し、前記位置バラツキや形状等のバラツキに対するマージンを向上することができる。そして、前記導光部材の入光側の面積を出光側の面積よりも広く形成するので、入光側の面積を比較的広く形成することで前記バラツキに対するマージンを拡大し、出光側の面積を比較的狭く形成することで光を収束し、導光効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提であるインク残量検出装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るインク残量検出装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明の応用例に係るインク残量検出装置の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の応用例に係るインク残量検出装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の応用例に係るインク残量検出装置の構成を示す断面図である。
【図６】同導光部材を接続部で一体化した場合の説明図である。
【図７】同比較例を示す説明図である。
【図８】従来のインク残量検出装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２１−インクタンク
２２−インクタンク壁面
２３−センサ
２４−発光部
２５−受光部
３６，３７−導光部材
４６ａ−入光面
４７ｂ−出光面

Claims

光を出力する発光素子と、
前記発光素子から出力された光を透光性のインクタンク壁面へ案内する第１の導光部材と、
光を受光する受光素子と、
前記インクタンクで反射した反射光を前記インクタンク壁面から前記受光素子に案内する第２の導光部材と、を備え、
前記第１の導光部材は、前記発光素子から遠ざかるに従い、光経路の面積が次第に狭く形成されると共に、前記第２の導光部材は、前記受光素子から遠ざかるに従い、光経路の面積が次第に広く形成され、
前記第１の導光部材と、第２の導光部材は、前記インクタンク壁面に対応する側で相互に一体的に形成されており、
前記第１の導光部材のうち、前記発光素子側の面には粗面加工が施され、前記インクタンク壁面側の面には光沢加工が施されると共に、
前記第２の導光部材のうち、前記受光素子側の面には光沢加工が施され、前記インクタンク壁面側には粗面加工が施されているインク残量検出装置。
前記第１の導光部材、第２の導光部材は、
前記各々の導光部材内を伝搬する光路が導光部材側面を反射する位置を避けた位置で、相互に接続された状態で一体的に形成されており、
前記一体的に形成された導光部材は、２箇所の位置で、前記インク残量検出装置本体に固定されている請求項１記載のインク残量検出装置。