JPH03136860A - インク残量検知装置およびそれを備えたインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、インク残量検知装置に関し、詳しくは、イン
クジェット記録装置に設けられ、供給用インクが収容さ
れるインクタンク内のインク残量を検知するインク残量
検知装置およびそれを備えたインクジェット記録装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、インクジェット記録装置においては、使用インク
の残量を検知するために、インクを収容するインクタン
クに対の電極を設け、これらの電極間の電気抵抗値がイ
ンクの残量に応じて変化するのを検出してインク残量が
限界値に達したか否かを判断する方式のものが多く用い
られてきた。

しかし、この種のインク残量検知装置では、一般に使用
されるインクが電解質であるために、インクが電気分解
を起し、インク粘度が変化したり不純物が生成すること
によってヘッドからのインク不吐出の原因となり易い上
に、電極に上述の生成物が付着することによって抵抗値
が正しく検出されなかったりする。そこで、これを防止
するために、電極間に印加される電圧をパルス電圧にす
るとか、電圧印加時間を抑制するために記録装置への電
源投入時や記録前、若しくは記録直後に限ってインク残
量検知を実施するといった提案がなされてきた。また、
交流電源を設け、その交流電流を供給してインク残量検
知を行うようにしてインクが電気分解するのを防止する
提案もなされている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来のインク残量検知装
置では、記録装置において記録／停止が連続して繰返さ
れたり電源投入動作が重ねて行われたりすると、電圧印
加の回数が増大することによって電気分解が促進される
。また、交流電圧による場合は、そのための回路が複雑
となる上に、検知のために整流回路を設ける必要がある
。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に着目し、その
解決を図るべく、インクの電気分解を発生させるような
ことなく、繰返してインク残量の検出が可能なインク残
量検知装置およびインクジェット記録装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明は、インクが充填
されたインクタンクに設けられた電極対間に直流または
パルス的電圧を与えてインク残量を検知するようにした
インク残量検知装置において、インクの残量の検知ごと
に前記電極対に供給する電流の向きを切換える電流方向
切換手段を設け、該電流方向切換手段により前記電流の
向きを切換えた状態で前記インク残量を検知するように
したことを特徴とする。

また本発明は、前記電流方向切換手段により切換えられ
た電流の向きを記憶する不揮発性の記憶手段を具え、該
記憶手段に記憶された電流の向きに従って前記インク残
量を検知することを特徴とする。

（作　用〕 本発明によれば、インクタンク内の電極間に供給する電
流の向きを例えば所定の記録動作ごとにまたは定期的あ
るいは不規則に電流方向切換手段により交互に切換える
と共に、切換えられた電流の向きに応じて電極間の電圧
を検出し、その検知電圧からインク残量を検知するもの
で、その所定の切換動作で電流方向が切換えられること
によりインクの電気分解を抑制することができる。

（実施例） 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図は本発明の一実施例によるインク残量検知回路の
構成を示す、ここでｌ＾およびＩＢはインクタンク２内
に露出された対をなすインク残量検知用の電極、３は分
圧抵抗、４＾および４Ｂは電源から分圧抵抗３を介して
電流を電極ｌ＾から電極ＩＢに向けて流すためのスイッ
チング素子であり、５はスイッチング素子４Ａと４Ｂと
を同時にオン・オフさせるために設けたインバータ素子
である。また、６Ａおよび６Ｂは同様に電流を電＆ｉｌ
Ｂから電極！Ａに向けて流すためのスイッチング素子で
あり、７はスイッチング素子６Ａと６Ｂとを同時にオン
・オフさせるためのインバータ素子である。

８はインク列置検知のための電流の方向を制御すると共
に、電極間の抵抗値を読取って、インク残量を判断する
演算処理装置（ｃｐｕ）であり、電流方向制御のための
信号を出力する出力端子００および０．と、分圧抵抗３
および電極ｌＡｌ１δ間の抵抗を介して得られる電圧を
アナログ値で読取る＾／Ｄ入力端子＾／Ｄとを有する。

９は電極ｌ＾、１８間に流す電流の方向が変わるたびに
その方向が書き換えられて記憶される不揮発性メモリで
あり、電源が０オフ”となった状態においてもそれ以前
の方向が持続して記憶される。

このように構成したインク残量検知回路においては、検
知用電極ｌ＾、　１８間の電気抵抗値の変化に基づいて
、ＣＰＩＩ８でインク残量が判断されるが、第２図にイ
ンク残量と抵抗値との間の特性を示す。

すなわち、インクタンク２内のインク量の適正範囲（記
録が許容されるインク残量）Ｃに対する電極間抵抗値の
変動範囲はこの図に示されるようにＲＣであり、この範
囲ＲＣの限界を越えて抵抗値が大きくなったときにイン
ク無しと判断する。従って分圧抵抗３の抵抗値を上述の
抵抗値ＲＣに対応して設定することによりインク残量検
出の精度をより一層高めることができる。

ついで、第３図の（Ａ）および（Ｂ）に従りて上述した
実施例によるインク残量検知動作の手順について述べる
。まずステップ５１で電源が投入されると、ステップＳ
２で不揮発性メモリ９に格納されている電流方向（電極
ｌ＾、１８間に流す電流の向き）に関するデータを読出
し、そのデータに基づいた方向に従って電流を流す、そ
して、ステップＳ３で、入力端子＾／Ｄを介してそのと
きの電圧を読込むことによりインク残量を検知し、ステ
ップＳ４でインクの有無を判断して、インク無しとの判
断であれば、ステップＳ５に移行して警告を発するなど
の別のルーチンを実施する。また、ステップｓ４におい
てインク有りの場合はステップｓ６に進み、ここで不揮
発性メモリ９の電流方向に関するデータをその向きが反
対となるように書かえる。

すなわち、不揮発性メモリ９のデータが”０”の場合は
ｃｐｕａは電流を電極ｌ＾からＩＢに向けて流すように
出力ポート０゜を°Ｈ”とし、データが＠ｌ°の場合は
、電流を電極ＩＢから１＾に向けて流すように出力ポー
トＯＩを“■“にする、かくしてステップｓ６でメモリ
９の書きかえが終りたならば（Ｂ）のスタンバイルーチ
ンを実施する。すなわち、スタンバイルーチンではまず
ステップＳ７において、記録が開始されるのを待ち、ス
テップｓ８での一連の記録動作後、ステップＳ９でその
記録動作が終了したか否かを判断し、終了したとの判断
によりステップ５１０に進んで、ここで、先に述べた電
源投入時と同様にして、不揮発性メモリ９のデータに基
づいて電流方向を設定し、ステップ５１１でその方向に
電流を流してインク残量を検知する。

そして、ステップＳ１２に進み、ここで再び不揮発性メ
モリ９のデータを更新して、ステップＳ７に戻り次の記
録開始にそなえて待機する。第４図に、上述してきた手
順のタイミング、すなわち、電源投入時および記録終了
時ごとに電極１＾、ＩＢに供給する電流が向きを変えて
残量を検知するタイミングを示す、ここで、（Ａ）は電
源のオン・オフおよび記録動作のタイミング、（Ｂ）は
出力ポートＯｏのレベル、（Ｃ）は出力ポートＯ１のレ
ベル、（Ｄ）は不揮発性メモリ９のデータ内容、（Ｅ）
は＾／Ｄ変換入力タイミング、すなわちインク残量検知
のタイミングを示す。

第５図は本発明の第２実施例によるインク残量検知回路
の構成を示す、ここで、０゜はスイッチング素子５２を
“オン“にするためのベース信号を供給する出力ポート
、Ｏｌはスイッチング素子５３を“オン”にするための
ベース信号を供給する出力ポートであり、検知電極ＩＡ
からＩＢに向けて電流を流した状態でインク残量検知を
行う場合は、スイッチング素子５２を“オン”にすべく
、出力ポートＯｏのレベルを”■“とし、そのときの分
圧抵抗５４と電極ＩＡ、１８間の抵抗とによる電圧値を
＾／Ｄ変換するために入力ポート＾１００を介して読取
るようにする。

また、検知電極ＩＢからｌ＾に向けて電流を流した状態
でインク残量検知を行う場合は、スイッチング素子５３
を“オン”にすべく、出力ポート０１のレベルを°Ｈ“
とし、そのときの分圧抵抗５５と電極ｌ＾、１８間の抵
抗とによる電圧値を入力ボート＾／ＤＩを介して読取る
。なお、第２実施例の場合は第１の実施例に比べてスイ
ッチング素子の数が少なく、それだけスイッチング素子
の供給されるベース電圧の変動が少なくてすみ、また、
スイッチング素子が同時に付勢された場合でも破壊され
るようなことがない。

第６図は、本発明実施例に関するインクジェット記録装
置の要部を示したものである。第６図（ａ）図中、１０
２は、ホストコンピュータや他の通信機器からの画像情
報に応じたパルス電圧供給手段３００からの電圧印加で
急速な加熱エネルギーを発生してインク内に膜沸騰を生
じせしめる電気熱変換体であり、流路２０１に配置され
ている。２０２はこの流路２０１に対してインクを供給
するためにインクを比較的多量に保持している液室であ
り、前述の電−極対ｌ＾、１Ｂに相当するインク残量検
出用電極対１０３，１０４を液室２０２の上下対向面に
有している。１０１は前述したパルス的電圧の方向切換
または電流の方向を特定のタイミングで切換える手段を
備えたインク残量検知機構であり、インク残量検知デー
タを、制御機能のパルス電圧供給手段３００へ送る。こ
の手段３００はインク残量からのインク無信号に応じて
電気熱変換体１０２への信号供給を停止し、これにより
インクジェット記録ヘッドの寿命低下が防止される。

なお、１００は上記液室２０２ヘインクを補充する補給
源であり、液室２０２に連通（常時または定期的に）す
ることでインクを液室２０２へ供給する。

本例の吐出口２００は流路２０１の端部に設けられてい
るが、この吐出口２００の部分を覆った状態で、直線１
０５で示された部分の液路壁に吐出口２００を設け、す
なわち電気熱変換素子１０２に対向するよう吐出口２０
０を設けた構成の記録ヘッドとしても上記実施例は有効
である。

第６図（ｂ）は、フルラインタイプまたは高速記録用の
移動マルチ吐出部を有する記録ヘッド１０６に対して本
発明を適用した説明図である。

同図中、１０７，１０８は、中間インク保持部１０９か
ら記録ヘッド１０６ヘインクを供給する供給バイブであ
り、複数（６４個以上）の吐出口・電気熱変換素子１０
２に対して、安定したインク供給を達成する毛管力両方
向供給タイプの手段を開示するものである。！ｌＯはメ
インタンクであり、インクを一方的に中間インク保持部
１０９へ送るものである。

本例では第６図（ａ）の電極対を、中間インク保持部１
０９、およびメインタンク１１０の両方に設けているが
、これらの一方でも本発明が含まれることは言うまでも
ない。

いずれにしても、インク残量検知の誤動作が上記切換の
残量検知によって防止されるので、記録ヘッド寿命を極
端に短くしてしまうようなことを防止で籾る。

（その他） なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
バブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置において優
れた効果をもたらすものである。

かかる方式によれば記録の高密度化、高精細化が達成で
きるからである。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許
第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細
書に開示されている基本的な原理を用いて行うものが好
ましい。この方式は所謂オンデマンド型、コンティニュ
アス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマ
ンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシ
ートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、
記録情報に対応していて核沸騰を越える急速な温度上昇
を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによ
って、電気熱変換体に熱エネルギを発生せしめ、記録ヘ
ッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの駆
動信号に一対−で対応した液体（インク）内の気泡を形
成できるので有効である。この気泡の成長、収縮により
吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少な
くとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形状
とすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、
特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成でき、
より好ましい、このパルス形状の駆動信号としては、米
国特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２
号明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。

記録ヘッドの構成としては、上述の各明細書に開示され
ているような吐出口、液路、電気熱変換体の組合せ構成
（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が屈
曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第
４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号
明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加
えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスリット
を電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５
９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収す
る開孔を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５９
−１３８４６１号公報に基いた構成としても本発明の効
果は有効である。すなわち、記録ヘッドの形態がどのよ
うなものであっても、記録を確実に効率よく行いつるか
らである。

さらに、上述のように記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。加えて、上
側のようなシリアルタイプのものでも装置本体に装着さ
れることで、装置本体との電気的な接続や装置本体から
のインクの供給が可能になる交換自在のチップタイプの
記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一体的に設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いた場合にも
本発明は有効である。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、記録
ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付加
することは本発明の効果を一層安定できるので、好まし
いものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧
或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子
或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは
別の吐出を行なう予備吐出そ−ドを行なうことも安定し
た記録を行なうために有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数について
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態と
しては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末
として用いられるものの他、リ一ダ等と組合せた複写装
置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形
態を採るものであってもよい。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の第１発明によれば、
検知電極に供給する電流の向きを所定の記録動作ごとに
切換える電流方向切換手段を設け、その切換えられた状
態のもとてインク残量を検出するようにしたので、例え
ば所定の記録動作の終了のたびに電極の極性を簡単に変
更することができ、インクの電気分解が抑制されて、吐
出機能が損われるのを防止することができ、また、第２
発明によれば切換えられた電極の極性を、電源のオン、
・オフにかかわらず記憶する手段に記憶させておくこと
により、電源投入直後のインク残量検知においても、先
に行われたインク残量検知時とは異なった極性のもとで
インク残量検知を実施させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明インク残量検知装置の構成の一例を示す
回路図、 第２図はインク残量検知電極間の抵抗と残量との関係を
示す特性曲線図、 第３図は本発明によるインク残量検知動作の手順を示す
流れ図、 第４図は本発明にかかる検知動作のタイミングチャート
、 第５図は本発明の他の実施例の構成を示す回路図、 第６図（ａ）　、　（ｂ）は本発明インクジェット記録
装置の概略実施例の説明図である。 ＩＡ、　ＩＢ−・・（インク残量検知）電極、２・・・
インクタンク、 ４Ａ、４Ｂ、６＾、６Ｂ、５２．５３−・・スイッチン
グ素子、８・・・ｃｐｕ　。 ９・・・不揮発性メモリ。 本発明の一尖施イタツのａｆｉ、を示１回シ各ロ第１図 インクバｌ腋知屯珍聞の拮抗ブ直ｌ；聞する特Ｊユ肋林
図第２図 （Ｂ） 本杷ｅ月ｌ；よりＭＪ口動１ｐ￥の千ＰＩａｔ示１フロ
ー千ｆ−）第３図 ２イ“／クタ゛／り 本発州の他の実方也イ列の購へ乏示１回路図第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクが充填されたインクタンクに設けられた電極
   対間に直流またはパルス的電圧を与えてインク残量を検
   知するようにしたインク残量検知装置において、 インクの残量の検知ごとに前記電極対に供給する電流の
   向きを切換える電流方向切換手段を設け、該電流方向切
   換手段により前記電流の向きを切換えた状態で前記イン
   ク残量を検知するようにしたことを特徴とするインク残
   量検知装置。 ２）前記電流方向切換手段により切換えられた電流の向
   きを記憶する不揮発性の記憶手段を具え、該記憶手段に
   記憶された電流の向きに従って前記インク残量を検知す
   ることを特徴とする請求項１に記載のインク残量検知装
   置。 ３）吐出口からインクを吐出して記録を行う記録ヘッド
   部、該記録ヘッド部に対して供給するインクを貯留する
   インク保持部と、該インク保持部内のインクの残量を検
   知するインク残量検知手段と、 を備えた記録装置において、 前記インク残量検知手段は、前記インク保持部に設けら
   れた電極間の電気抵抗値に関連してインク残量を検知す
   るものであり、インク残量の検知ごとに前記電極に供給
   する電流の向きを切換える電流方向切換手段を有し、該
   電流方向切換手段により前記電流の向きを切換えた状態
   で前記インク残量を検知するようにしたことを特徴とす
   るインクジェット記録装置。 ４）前記記録ヘッド部は、記録信号を受けてインクに膜
   沸騰を生じせしめる熱エネルギを発生する電気熱変換素
   子を有することを特徴とする請求項３に記載のインクジ
   ェット記録装置。