JP4586876B2 - インクカートリッジ検出機構、インクジェットプリンタ及びインクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、カートリッジホルダにおけるインクカートリッジの着脱状態を検出するインクカートリッジ検出機構に関する。また、上記インクカートリッジ検出機構を備えるインクジェットプリンタ及び上記インクカートリッジ検出機構に用いられるインクカートリッジに関する。

インクタンクから供給されるインクを印字ヘッドから印字媒体上に吐出することによって、印字媒体上に文字や画像を形成するインクジェットプリンタが普及している。この種のインクジェットプリンタでは、インク補給を容易にするために、カートリッジ方式のインクタンク（以下、インクカートリッジという。）が広く採用されている。

上記インクジェットプリンタでは、インクカートリッジのインク残量不足やインクカートリッジの未装着に起因する印字不良を防止したり、或いは、それらを警報するために、インクカートリッジのインク残量および着脱状態を検出することが要求されており、同一の反射型光学センサによって、インクカートリッジのインク残量および着脱装着を検出可能にする機構が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

上記検出機構は、インクカートリッジの底部に形成される２つの反射部（プリズム）に対し、それぞれ光学センサから光を照射し、その反射光の受光量に基づいてインク残量や着脱状態を検出する。つまり、インク残量を検出するための反射部は、インク残量に応じて反射率（反射光の強度）が変化するように光透過性を有し、一方、着脱状態を検出するための反射部は、インク残量に拘わらず光を反射するように鏡面処理等が施される。

特開平１０−２３０６１６号公報 特開平９−１７４８７７号公報

しかしながら、上記従来のインクジェットプリンタにおいては、下記に示すような問題がある。
（１）別部材で形成される反射部をインクカートリッジに２つ設ける必要があるため、部品点数や製造工程が増加し、インクカートリッジのコストアップを招く。
（２）印字動作時であっても、インクカートリッジの反射部がプリンタ内部で露出しているため、印字動作時に飛散するインク等の汚れが反射部に付着し、光学センサによる検出が不安定になる可能性がある。
（３）光学センサが反射光を受光したとき、インクカートリッジが装着状態であると判断するため、光学センサが外乱光を受光すると、インクカートリッジが未装着であっても装着状態であると誤認し、印字動作が行われる可能性がある。

本発明の目的は、反射型の光学センサでインクカートリッジの着脱状態を検出するものでありながら、インクカートリッジに着脱検出用の反射部を設けることを不要にして、インクカートリッジのコストダウンが図れる許りでなく、反射部の汚れや外乱光による着脱状態の誤認を防止できるインクカートリッジ検出機構、インクジェットプリンタ及びインクカートリッジを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のインクカートリッジは、インクを貯溜するインク貯溜室を備えたインクカートリッジにおいて、
前記インクカートリッジに対して相対移動する反射型の光学センサの反射光路を形成し
、インク残量の検出を可能にするインク残量検出用の反射部材と、
前記光学センサの反射光路を形成するように、前記インクカートリッジが装着されるカートリッジホルダに突出するように形成された、インクカートリッジ着脱検出用の反射部材を覆う収容部と、
前記インクカートリッジが前記カートリッジホルダに装着された状態において、前記光
学センサから前記インクカートリッジ着脱検出用の反射部材への光路を遮蔽可能な遮蔽部と、備え、
前記インク残量検出用の反射部材と前記遮蔽部とは、前記光学センサの相対移動方向に沿って並設されていることを特徴とする。

また、前記収容部は、前記インクカートリッジ着脱検出用の反射部材の外形状に沿って形成されていることが好ましい。

また、 前記カートリッジホルダに設けられた係止部に係合する被係止部を更に備え、
前記被係止部は、前記係止部と前記被係止部とが係合する前の状態であって、前記被係
止部が前記係止部に接した状態においては、前記遮蔽部が前記光学センサからの照射光及
び前記インクカートリッジ着脱検出用の反射部からの反射光を遮蔽しないように形成されていることが好ましい。

以下、本発明の一実施形態を図面に沿って説明する。図１は、プリンタの内部構造を示す概略側面図、図２は、プリンタの内部構造を示す概略平面図である。
これらの図に示されるように、プリンタ１０の前面には、用紙Ｐを手差しで挿入するための挿入口１１が形成される一方、プリンタ１０の上面には、印字後の用紙Ｐを排出するための排出口１２が形成される。プリンタ１０の内部には、挿入口１１から排出口１２に至る側面視Ｖ字状の紙経路１３が形成されており、該紙経路１３上に、紙送りローラ対１４および印字ヘッド１５が配置される。紙送りローラ対１４は、紙経路１３を挟んで対向する紙送りローラ１６および紙押えローラ１７を備えて構成され、紙送りローラ１６の駆動回転に応じて用紙Ｐが挟持・搬送される。印字ヘッド１５は、紙経路１３の幅方向（図２における左右方向）に往復移動するキャリッジ１８上に搭載され、プラテン１９によって位置が規定された用紙Ｐに対してドットマトリクス印字を行う。印字ヘッド１５の印字方式は、インクを吐出することによって用紙Ｐに文字や画像を形成するインクジェット方式であり、印字に用いるインクは、プリンタ１０の後部に設けられるインク供給部２０から印字ヘッド１５に供給される。

キャリッジ１８は、前後一対のガイド軸２１、２２によって左右移動自在に支持され、キャリッジ移動機構２３の駆動に応じて強制的に移動される。キャリッジ移動機構２３は、前側ガイド軸２１の下方に並設されるカム軸２４と、該カム軸２４を減速歯車列２５を介して回転駆動させるキャリッジモータ２６とを備える。カム軸２４の外周面には、螺旋状のカム溝（図示せず）が形成され、ここに、キャリッジ１８から延出するカムフォロワ２７が係合される。キャリッジモータ２６の駆動に応じてカム軸２４が回転すると、カム溝の螺旋送り作用によってカムフォロワ２７が軸方向に送られる。これにより、キャリッジモータ２６の正逆駆動に応じてキャリッジ１８を左右方向に移動させることが可能になる。

図３は、印字ヘッドを搭載したキャリッジの斜視図である。この図に示されるように、印字ヘッド１５は、キャリッジ１８の上部に搭載される。印字ヘッド１５の一側部からは、可撓性を有するフラットケーブル２８およびインクチューブ２９が引き出されており、該インクチューブ２９を介してインク供給部２０から印字ヘッド１５へのインク供給が行われる。キャリッジ１８は、その後部から下方に延出するセンサ取付部１８ａを有し、該センサ取付部１８ａの後面には、後方に光を照射する発光素子３０ａと、その反射光を受光する受光素子３０ｂとを備えた反射型の光学センサ３０が取り付けられている。

図４は、インクカートリッジ未装着状態を示すインク供給部の正面図、図５は、インクカートリッジ装着状態を示すインク供給部の正面図、図６は、インクカートリッジ未装着状態を示すインク供給部の斜視図、図７は、インクカートリッジ装着状態を示すインク供給部の斜視図、図８は、インクカートリッジを下方から見た斜視図である。これらの図に示されるように、インク供給部２０は、プリンタ１０の内部後側に設けられるカートリッジホルダ３１と、該カートリッジホルダ３１に対して、上方から着脱自在に装着される２つのインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂとを備えて構成される。インクカートリッジ３２Ａの内部には、副色インク（例えば赤、緑、青等のカラーインク）を貯溜し、これを底部のインク排出口３３Ａから適宜排出するインク貯溜室３４Ａと、底部のインク回収口３５から送り込まれる廃インクを貯溜する廃インク貯溜室３６とが区画形成される。
インクカートリッジ３２Ａをカートリッジホルダ３１の所定位置に装着すると、インク排出口３３Ａ及びインク回収口３５が、カートリッジホルダ３１の底部に形成される接続口３７Ａ、３８にそれぞれ連通し、副色インクの供給及び廃インクの回収が可能になる。一方、インクカートリッジ３２Ｂの内部には、主色インク（例えば黒インク）を貯溜し、これを底部のインク排出口３３Ｂから適宜排出するインク貯溜室３４Ｂが形成される。インクカートリッジ３２Ｂをカートリッジホルダ３１の所定位置に装着すると、インク排出口３３Ｂが、カートリッジホルダ３１の底部に形成される接続口３７Ｂに連通し、主色インクの供給が可能になる。

各インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂは、キャリッジ１８（光学センサ３０）の移動方向に沿って並ぶように配置される。各インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの前面部において、光学センサ３０の移動経路に対向する部位には、光透過性を有するプリズム状の反射部材（インク残量検出用反射部）３９Ａ、３９Ｂが設けられる。反射部材３９Ａ、３９Ｂは、直角三角柱形状を有しており、互に直角をなす２つのプリズム反射面Ｓ１、Ｓ２は、インク貯溜室３４Ａ、３４Ｂの内側に突出される。図９に示されるように、光学センサ３０を反射部材３９Ａ、３９Ｂの対向位置に移動させて、ここに光を照射すると、照射された光は、反射部材３９Ａ、３９Ｂの内部を透過しながらプリズム反射面Ｓ１、Ｓ２で順次反射され、光学センサ３０の受光素子３０ｂに入射される。プリズム反射面Ｓ１、Ｓ２の反射率（屈折率）は、インク貯溜室３４Ａ、３４Ｂにおけるインク残量レベルが、プリズム反射面Ｓ１、Ｓ２よりも高い場合に低くなる一方、プリズム反射面Ｓ１、Ｓ２よりも低い場合に高くなる。つまり、図９の（Ａ）に示されるように、プリズム反射面Ｓ１、Ｓ２がインクに接している状態では、光学センサ３０の照射光がインクに吸収されて反射率（反射光の強度）が低くなり、図９の（Ｂ）に示されるように、プリズム反射面Ｓ１、Ｓ２が空気に接している状態では、インクによる光の吸収がなくなり反射率（反射光の強度）が高くなる。これにより、光学センサ３０における受光素子３０ｂの検出値に基づいて、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂのインク残量（所定レベルにおけるインクの有無）を検出することが可能になる。

カートリッジホルダ３１の底部には、キャリッジ１８（光学センサ３０）の移動方向に沿って並ぶ２つの反射部材（着脱検出用反射部）４０Ａ、４０Ｂが上方に突出する姿勢で固定されている。反射部材４０Ａ、４０Ｂは、光透過性を有する直角三角柱形状のプリズム部４０ａを有し、互に直角をなす２つのプリズム反射面Ｓ３、Ｓ４は、インク残量検出用の反射部材３９Ａ、３９Ｂと同様、光学センサ３０の反射光路を形成する。一方、各インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの下部には、凹部（刳り貫き部）４１Ａ、４１Ｂが一体形成される。インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂをカートリッジホルダ３１の所定位置に装着すると、反射部材４０Ａ、４０Ｂが凹部４１Ａ、４１Ｂに嵌入し、その周囲が覆われる。このとき凹部４１Ａ、４１Ｂの一側面部（光学センサ対向壁部）に一体形成される遮蔽部４２Ａ、４２Ｂが、光学センサ３０と反射部材４０Ａ、４０Ｂとの間に介入し、光学センサ３０と反射部材４０Ａ、４０Ｂとの間の光路（照射光路及び反射光路）が遮蔽される。

図９の（Ｃ）に示されるように、カートリッジホルダ３１においてインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂが未装着の状態では、反射部材４０Ａ、４０Ｂが露出している。この状態で光学センサ３０を反射部材４０Ａ、４０Ｂの対向位置に移動させて、ここに光を照射すると、照射された光は、反射部材４０Ａ、４０Ｂの内部を透過しながらプリズム反射面Ｓ３、Ｓ４で順次反射され、光学センサ３０の受光素子３０ｂに入射される。一方、図９の（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、カートリッジホルダ３１にインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂが装着された状態では、反射部材４０Ａ、４０Ｂの前方が遮蔽部４２Ａ、４２Ｂによって覆われる。この状態で光学センサ３０を反射部材４０Ａ、４０Ｂの対向位置に移動させて、ここに光を照射すると、照射された光は、遮蔽部４２Ａ、４２Ｂによって遮蔽され、反射部材４０Ａ、４０Ｂ延いては光学センサ３０の受光素子３０ｂに到達しない。これにより、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂに着脱検出用の反射部材を設けることなく、光学センサ３０によってインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの着脱状態を検出することが可能になる。また、上記のように、カートリッジホルダ３１においてインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂが未装着の状態では、光学センサ３０の受光素子３０ｂが常に受光状態となるので、仮に受光素子３０ｂに外乱光が入射されたとしても、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの着脱検出結果に影響しない。また、カートリッジホルダ３１にインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂが装着された状態では、反射部材４０Ａ、４０Ｂが凹部４１Ａ、４１Ｂによって覆われるので、仮に印字動作時にインクが飛散しても、これが反射部材４０Ａ、４０Ｂに付着することがなく、その結果、反射部材４０Ａ、４０Ｂの汚れに起因する誤検出を防止することが可能になる。

図１０は、インクカートリッジ装着状態を示すインク供給部のＸ−Ｘ断面図、図１１は、インクカートリッジ仮装着状態を示すインク供給部のＹ−Ｙ断面図である。これらの図に示されるように、カートリッジホルダ３１の後部には、２つのロックプレート４３Ａ、４３Ｂが立設される。ロックプレート４３Ａ、４３Ｂは、板状の弾性部材であり、その上端部には、くの字（Ｖ字）状の係止部４４Ａ、４４Ｂが形成される。カートリッジホルダ３１に対してインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂを上方から載置すると、図１１に示されるように、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの後面に突設される凸部４５Ａ、４５Ｂが、ロックプレート４３Ａ、４３Ｂの係止部４４Ａ、４４Ｂに載り、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂが仮装着状態で保持される。このとき、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの遮蔽部４２Ａ、４２Ｂは、反射部材４０Ａ、４０Ｂのプリズム部４０ａよりも上方に位置しており、光学センサ３０と反射部材４０Ａ、４０Ｂとの間の光路は遮蔽されない。また、上記仮装着状態において、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂを下方に押し込むと、ロックプレート４３Ａ、４３Ｂが、凸部４５Ａ、４５Ｂに押されて後方に一旦退避回動した後、凸部４５Ａ、４５Ｂを乗り越えた段階で前方に復帰回動する。ロックプレート４３Ａ、４３Ｂが復帰回動すると、図１０に示されるように、係止部４４Ａ、４４Ｂが凸部４５Ａ、４５Ｂの上部に係合し、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂが装着位置に保持（ロック）される。このとき、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの遮蔽部４２Ａ、４２Ｂは、反射部材４０Ａ、４０Ｂのプリズム部４０ａと光学センサ３０との間に介入し、光学センサ３０の光路が遮蔽されることになる。

以上の如く本実施形態によれば、プリンタ１０は、カートリッジホルダ３１に向けて光を照射し、その反射光に基づいてインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの着脱状態を検出する反射型の光学センサ３０と、カートリッジホルダ３１に設けられ、光学センサ３０の反射光路を形成する反射部材４０Ａ、４０Ｂと、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂに設けられ、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂがカートリッジホルダ３１に装着されたとき、光学センサ３０の光路を遮蔽する遮蔽部４２Ａ、４２Ｂとを備えて構成される。つまり、反射型の光学センサ３０でインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの着脱状態を検出するものでありながら、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂに着脱検出用の反射部を設けることを不要にして、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂのコストダウンが図れる許りでなく、反射部の汚れや外乱光による着脱状態の誤認を防止することができる。

また、反射部材４０Ａ、４０Ｂは、カートリッジホルダ３１の底部に一体的に設けられた固定部材であるため、反射部材４０Ａ、４０Ｂを可動部材で構成する場合に比べ、構造を簡略化できる許りでなく、着脱検出の信頼性を高めることができる。

また、遮蔽部４２Ａ、４２Ｂは、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの下部に一体形成されるため、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの部品点数や製造工程を削減することができる。

また、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂは、カートリッジホルダ３１に装着されたとき反射部材４０Ａ、４０Ｂを覆う凹部４１Ａ、４１Ｂを備え、該凹部４１Ａ、４１Ｂの一側面部が遮蔽部４２Ａ、４２Ｂを形成するため、インクカートリッジ装着時に反射部材４０Ａ、４０Ｂを保護し、反射部材４０Ａ、４０Ｂの汚れや傷に起因する検出不良を防止することができる。

また、遮蔽部４２Ａ、４２Ｂは、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂがカートリッジホルダ３１に対して仮装着状態のとき、光学センサ３０の光路を遮蔽しないため、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂが仮装着された状態で印字動作が行われる等のトラブルを回避することができる。

また、カートリッジホルダ３１と光学センサ３０は、相対移動自在であるため、同一の光学センサ３０によって、複数のインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの着脱状態を検出したり、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂのインク残量を検出することが可能になる。

また、カートリッジホルダ３１は、光学センサ３０の相対移動方向に沿って並ぶ複数の反射部材４０Ａ、４０Ｂを備えるため、同一の光学センサ３０によって、複数のインクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの着脱状態を検出することができる。

また、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂは、光学センサ３０によるインク残量の検出を可能にするインク残量検出用の反射部材３９Ａ、３９Ｂを備えるため、同一の光学センサ３０によって、インクカートリッジ３２Ａ、３２Ｂの着脱状態およびインク残量を検出することができる。

以上、本発明の一実施形態を図面に沿って説明したが、本発明は前記実施形態において示された事項に限定されず、特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者がその変更・応用を行うことができる範囲が含まれる。

例えば、前記実施形態では、インクカートリッジに一体形成された凹部の一側面を遮蔽部としているが、カートリッジホルダに装着された際に光学センサ３０の光路を遮蔽することのできるものであればよく、例えば、該遮蔽部をインクカートリッジの一側面に鉤形（Ｌ字状）に一体形成してもよい。

また、前記実施形態では、インクカートリッジをプリンタ本体側に装着しているが、本発明は、キャリッジにインクカートリッジを搭載するプリンタでも実施することができる。つまり、キャリッジに搭載されるカートリッジホルダに反射部材を設け、これをプリンタ本体側に配置した光学センサで検出すれば、前記実施形態と同等の作用効果が得られる。

以上の如く本発明によれば、反射型の光学センサでインクカートリッジの着脱状態を検出するものでありながら、インクカートリッジに着脱検出用の反射部を設けることを不要にして、インクカートリッジのコストダウンが図れる許りでなく、反射部の汚れや外乱光による着脱状態の誤認を防止することができる。

プリンタの内部構造を示す概略側面図である。 プリンタの内部構造を示す概略平面図である。 印字ヘッドを搭載したキャリッジの斜視図である。 インクカートリッジ未装着状態を示すインク供給部の正面図である。 インクカートリッジ装着状態を示すインク供給部の正面図である。 インクカートリッジ未装着状態を示すインク供給部の斜視図である。 インクカートリッジ装着状態を示すインク供給部の斜視図である。 インクカートリッジを下方から見た斜視図である。 インクカートリッジの着脱検出及びインク残量検出を示した説明図である。 インクカートリッジ装着状態を示すインク供給部のＸ−Ｘ断面図である。 インクカートリッジ仮装着状態を示すインク供給部のＹ−Ｙ断面図である。

符号の説明

１０…プリンタ、１５…印字ヘッド、１８…キャリッジ、２０…インク供給部、３０…光学センサ、３０ｂ…受光素子、３０ａ…発光素子、３１…カートリッジホルダ、３２Ａ，３２Ｂ…インクカートリッジ、３９Ａ，３９Ｂ…反射部材（インク残量検出用）、４０Ａ，４０Ｂ…反射部材（着脱検出用）、４１Ａ，４１Ｂ…凹部、４２Ａ，４２Ｂ…遮蔽部、４３Ａ，４３Ｂ…ロックプレート。

Claims (3)

1. インクを貯溜するインク貯溜室を備えたインクカートリッジにおいて、
   前記インクカートリッジに対して相対移動する反射型の光学センサの反射光路を形成し
   、インク残量の検出を可能にするインク残量検出用の反射部材と、
   前記光学センサの反射光路を形成するように、前記インクカートリッジが装着されるカートリッジホルダに突出するように形成された、インクカートリッジ着脱検出用の反射部材を覆う収容部と、
   前記インクカートリッジが前記カートリッジホルダに装着された状態において、前記光
   学センサから前記インクカートリッジ着脱検出用の反射部材への光路を遮蔽可能な遮蔽部と、備え、
   前記インク残量検出用の反射部材と前記遮蔽部とは、前記光学センサの相対移動方向に沿って並設されていることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記収容部は、前記インクカートリッジ着脱検出用の反射部材の外形状に沿って形成されていることを特徴とする請求項２記載のインクカートリッジ。
3. 前記カートリッジホルダに設けられた係止部に係合する被係止部を更に備え、
   前記被係止部は、前記係止部と前記被係止部とが係合する前の状態であって、前記被係
   止部が前記係止部に接した状態においては、前記遮蔽部が前記光学センサからの照射光及
   び前記インクカートリッジ着脱検出用の反射部材からの反射光を遮蔽しないように形成されていることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載のインクカートリッジ。

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