JPH03218845A - インクジェットプリンタ - 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】 Ｅ産業上の利用分野］ 本発明はインクジェットプリンタに関し、特に記録媒体
に対してインクジェット記録ヘッドを所定方向に走査し
つつ記録を行うとともに、インク供給手段としてのイン
クタンクをも当該走査時に移動させる形態のインクジェ
ットプリンタ、すなわち例えばインクジェット記録ヘッ
ドを搭載するキャリッジにインクタンクが取付けられる
形態、あるいはインクジェット記録ヘッドとインクタン
クとを一体化したカートリッジを用いる形態のインクジ
ェットプリンタに関するものである。

［従来の技術］ 従来、インクジェットプリンタにおいては、インクタン
ク内のインクの残量を検出するために、電極をインクタ
ンク中に備え、その電極間の抵抗値変化を検出するよう
にしたり、光学的にインクの有無を検出することが一般
的に行われていた。

つまりインク検出のためになんらかのデバイスを具備す
ることによってインクの残量検出を行っていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、インク残量検出のために何らかの検出デ
バイスを付加していたので、その検出デバイスの分装置
のコストアップが生じていた。

本発明は、特に上記形態のインクジェットプリンタにお
いて、特別な検出素子を付加することなく、すなわちコ
ストアップを生じることな《インクの残量を検出できる
ようにすることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段１ そのために、本発明は、記録媒体に対してインクジェッ
ト記録ヘッドを所定方向に走査しつつ記録を行うととも
に、当該走査時に前記インクジェット記録ヘッドに対し
て供給するためのインクを貯留したインク供給手段を移
動させるインクジェットプリンタにおいて、前記インク
供給手段もしくはその駆動手段の駆動時の応答性を検出
する手段と、当該応答性の変化に応じて前記インク貯留
手段に貯留されたインク残量を検出する手段とを具えた
ことを特徴とする。

Ｅ作　用］ 本発明によれば、制御対象（モータないしはインクタン
クを搭載したキャリッジ）の応答性の変化によりインク
残量を検出するようにしたので、検出のためにかかる特
別な部材の配設が不要となり、コストアップを生じるこ
と無《インク残量の検出ないし報知が可能となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

（実施例ｌ） 第１図は、本発明を適用可能なインクジェットプリンタ
の一実施例を示す。

第１図において、用紙またはプラスチックシートなどの
記録媒体１は、記録領域の上下に配置された各一対のロ
ーラから成る搬送ローラ２，３によって支持され、シー
ト送りモータ４で駆動される搬送ローラ２によって矢印
Ａ方向へ搬送される。搬送ローラ２，３の前方にはこれ
と平行にガイドシャフト５が設けられている。このガイ
ドシャフト５に沿ってキャリッジ６が例えばＤＣモータ
形態のキャリッジモータ７の出力によりワイヤ８を介し
て矢印Ｂ方向に往復駆動される。なお、キャリッジモー
タ７の出力軸には、第１図には図示しないが、モータ制
御に供されるロータリエンコーダが結合されている。

キャリッジ６には、ＢＪ方式のインクジェットヘッドで
ある記録ヘッドユニット９が搭載されている。記録ヘッ
ド９の前面、すなわち記録媒体１と所定間隔（例えば０
．８ｍｍｌをおいて対向する面には複数のインク吐出口
を縦１列に配置した記録部が設けられている。

すなわち、記録媒体１に対向する面には、縦方向に所定
ピッチで複数のインク吐出口が形成され、記録情報に基
づいて各インク吐出口内方の吐出エネルギ発生素子（発
熱抵抗体など）を駆動（通電加熱）してインク内にバブ
ルｌ）を発生せしめ、このときの圧力により飛翔インク
滴を形成し、記録媒体ｌに所定パターンでインクドット
を付着させながら記録が行なわれる。

この配録ヘッド９には、上述のように駆動を行うための
駆動回路（ドライバ）２９の回路基板が装着されている
。また、記録ヘッド９に対しては、キャリッジ６に装着
された、例えばカートリッジ形態のインクタンク３０よ
りインクが供給される。

記録装置の制御回路（ｃｐｕ）やこれに併設されたＲＯ
Ｍ，　ＲＡＭ等を含む制御部は、制御基板１５上に形成
されており、この制御部は、コンピュータ等のホスト装
置ｌ４から指令信号やデータ信号（記録情報）を受信し
、これに基づいて各種モータ等の駆動源などとともに前
記ヒートドライバ１３を介して記録ヘッド９に電気熱変
換体の駆動電圧（ヒート電圧）を印加する。

記録装置の外装ケース（不図示）に取付けられる操作パ
ネル１６０には、オンライン／オフライン切換えキー１
６Ａ、ラインフィードキ−１６Ｂ、フォームフィードキ
−１６Ｃ、記録モード切換えキー１６０等のキー設定部
の他、インク残量無しを報知するためのランプ等いくつ
かのアラームランプ１６Ｅや、電源ランプ１６Ｆ等の警
告ランプを含む表示部が設けられている。

第２図は、第１図示のインクジェット記録装置の制御系
の一構成例を示すブロック図である。

第２図において、マイクロコンピュータ形態のＭＰＵ５
１は、コンピュータ等のホスト装置１４に接続されてお
り、ホスト装置ｌ４から送信されてきた指令信号（コマ
ンド）や記録情報信号、並びにＲＯＭやＲＡＭ等に格納
されたプログラムやデータに基づいて記録動作を制御す
る。

ＭＰＵ５１は、モータドライバ５３等を介してキャリッ
ジモータ７を駆動し、またシート送りモータ４等を含む
記録媒体１の搬送系を制御するとともに、ＲＡＭ等のデ
ータメモリに格納されている記録情報に基づきヘッドド
ライバ９Ａを介して記録ヘッド９を制御する。

前述した操作パネル１６０上の各操作キー１６Ａ〜１６
０（第１図）からの出力は、入力ボート３２を介してＣ
ＰＵ２１に伝達され、また、アラームランブ１６Ｅや電
源ランプ１６Ｆ等の警告ランプに対しては、出力ボート
３６を介して制御信号が供給される。

第２図においてキャリッジを駆動する動力源であるＤＣ
サーボモータ（キャリッジモータ７）の制御系をさらに
説明するに、５２はＭＰＵ５１の指示に応じたデューテ
ィおよび周期のパルスを発生可能なＰＷＭタイマ、５３
はＰＷＭタイマ５２からのパルス入力およびＭＰＵ５１
からの方向指示入力によりモータ７の正逆転駆動を行う
ドライバ、５５はＤＣモータ７の軸に取付けられ、その
円周上にスリットがきざまれだ円盤と、スリットを読み
取る光学的センサとを備えたエンコーダユニット、５６
はエンコーダユニット５５からのパルスによりモータ７
の位置を計測するアップダウンカウンタにより構成され
るポジションカウンタ、５７はエンコーダユニット５５
からのパルスよりも充分高い一定の周波数のパルスを発
生する速度計測用クロツクジエネレー夕、５８はエンコ
ーダ５５からのパルス周期を、速度計測クロツクジェネ
レータ５７からのクロックで計数することにより、モー
タ７の速度を計測する速度計測カウンタ、５９は一定周
期の割り込みを発生し、ＭＰＵ５１にサーボ処理を実行
させるサーボ用タイマである。

以上の構成におけるモータ７の速度制御の概要を述べる
。この種のプリンタの場合、記録およびキャリッジの移
動時のスピードは一定速度で行われている。停止状態か
ら定速状態にするためには、キャリッジ６の振動による
印字ムラを防ぐために急激には立ち上げずに、なだらか
な速度カーブを用いることが一般的に行われている。

このスピード制御を行う方式として、本実施例のような
サーボモー夕を駆動源として用いた場合の例を、第３図
（Ａ）および（Ｂ）に例示する処理手順に従って述べる
。

ＭＰＵ５１はＲＯＭ内にあらかじめ記憶してあるスビー
ドカーブに実際のモータスピードを合わせるべく、エン
コーダ５５より得られた信号をＰＷＭタイマ５２にフィ
ードバックしてモータ７のスピードの制御を行う。

まず、第３図（Ａ）の手順において、ＭＰＵ５１は起動
時に３のドライバに対し回転方向を指示し（ステップＳ
ｌ）　、またある定められたデューティパルスを発生す
るようにＰＷＭタイマ５２に指示する（ステップＳ３）
。同時に、サーボタイマ５９に対し、モータ７の速度制
御のためにＰＷＭ値を補正する処理（第３図（Ｂ））を
起動する割り込み周期を定める（ステップＳ５）。その
後、当該割り込みを許可する処理を行い（ステップＳ７
）、本手順を終了する。

この後には公知の記録処理に移行し、その過程で上記割
り込み周期にて第３図（Ｂ）に示す手順を起動してモー
タ７の速度制御ないしインク残量検知を行うことができ
る。また、記録処理に限らず、キャリッジ６を移動させ
る処理に際してインク残量の検知を行うようにしてもよ
い。

ＰＷＭタイマ５２は、ドライバ５３に指示されたデュー
ティのパルスを入力し、モータ７にそのデューティに比
例したパワーを与える。モータ７が回転するとエンコー
ダユニット５５はポジションカウンタ５６および速度計
数カウンタ５８に対しモータ７の速度に応じた周波数の
パルスを出力する。

第３図（Ｂ）の手順では、このパルス間隔を速度計測用
クロックジェネレータ５７からのクロツクにより計測す
ることでモータ７の速度測定を行うことができる（ステ
ップＳ１１）。ＭＰＵ５１はサーボタイマ５９による割
り込みが発生するサーボタイマの周期ごとにあらかじめ
ＲＯＭ内に記憶された速度テーブルより得たモータ速度
と実際に計測した速度を比較し（ステップＳ１３》、そ
の差分に対するフィードバックとしてＰＷＭタイマ５２
にその出力するパルスのデューティを増減する指令を与
える（ステップＳ１５，Ｓｌ７）。この動作をタイマ５
９による割り込みごとに行うことによって、任意のカー
ブによりモータ速度の制御を行うことが可能となる。す
なわち、記録領域前後でのキャリッジ６の安定した加減
速、および記録領域におけるキャリッジ６の所定速度で
の移動が行われる。この時にモータ７に与える電力、つ
まりＰＷＭのデューティは、特別に外部から負荷がかか
ったような場合は別として常にある範囲内にある。

キャリッジ６上のインクタンク３０またはキャリッジ６
上のヘッド９内にインクがある場合にはキャリッジの質
量がインクが空の場合に比べ大であることと、インクが
液体であるために加速時に重心が移動することとにより
、同一のＰＷＭ値を与えたとした場合にインクが空の場
合と比べ加速かにぶ《、ないしは応答性が低下する。し
たがって実際の速度が目標速度を上回っていた場合には
ステップＳｌ７を経てステップＳ２９に進み、通常イン
クがある場合に予想される最小のＰＷＭのデューティで
あってあらかじめＲＯＭ内に記憶しておいた値とＰＷＭ
の計算値とを比較することにより、インクの有無、少な
くともインク残量が少な《なったことを知ることが可能
となる。

そして、当該検知がなされた場合には例えばＲＡＭに設
けたインク無しフラグをオンとする（ステップＳ２１）
。ＭＰＵ５１は適宜のタイミングでそのフラグを参照し
、これがオンであれば操作パネル１６０上のインク残量
無しの表示ランプを点灯させることにより操作者にイン
クタンク３０の交換を促すことができる。

なお、以上のような割り込み処理を終了する前には必ず
ＰＷＭタイマの再設定を行うことにより（ステップＳ２
３）、インク残量の多少に拘らず、すなわちインクタン
ク３０を搭載したキャリッジ６の質量の大小に拘らず、
記録領域では必ずモータ速度を一定に保つ制御が行われ
るようになるので、記録動作に悪影響が及ぶことはない
。

なお、本例においてはキャジッリモータ７のモータ軸に
結合したロータリエンコーダにより速度検出を行うよう
にしたが、そのような検出手段の構成はいかなるもので
あってもよく、例えばキャリッジ６の移動速度をリニア
エンコーグ等により検出し、当該検出値をフィードバッ
ク制御に供することもできる。

（実施例２） 第４図は本発明の他の実施例に係る制御系の構成例を示
し、上例と同様に構成できる部分については対応箇所に
同一符号を付してある。

上例ではサーボ系によるキャリツジないしモータの応答
性判別によりインクの有無を検出するようにしたが、本
例ではステツピングモータを第１図におけるキャリツジ
モータ７として用いる場合の制御方式を説明する。

第４図において、１１１は１のＭＰＵからの相選択信号
によりモータの駆動を行うドライバ、１１２は記録ヘッ
ド９およびインクタンク３０を搭載したキャリッジ６に
ベルトなどで動力を伝達し、キャリッジ６を水平方向に
移動させるステツビングモータ、１１３はモータ１１２
の位置の初期化を行うホームポジションセンサ、１１４
はＭＰＵ５１によりアクセス可能なタイマ、１１５は不
揮発性メモリである。

以上の構成においてセンサ１１３はキャリツジ６の位置
の初期化をするために用いるものであり、これは従来の
プリンタで行われているようにバワーオン時に行うこと
ができる。ＭＰＵ５　１はこのセンサ１１３のオン／オ
フを監視することによりキャリッジ６の位置を検知する
。モータ１１２はステツビングモータであるので、ＭＰ
Ｕ５１がドライバ１１１に対する相情報により容易に起
動停止が可能である。また、その相切り替えのスピード
はモータに与える電力が一定の場合、負荷と相関関係が
ある。つまり負荷が軽いほどその相が切り替わる速度は
速くなるわけである。そして、本例ではこのことを利用
する。

第５図に例示した処理手順に従って本例のインク残量検
出の方式を説明する。

ＭＰＵ５１は現在のキャリッジ６の位置がホームポジシ
ョンにあるかどうかを検出し（ステップＳ３１）、そう
でない場合はモータ１１２をホームポジションに向かう
方向である、例えば左に動かし、ホームポジションに入
るようにし、その位置で停止させる（ステップＳ３３，
　Ｓ３５，　Ｓ３７）。またホームポジションにあった
場合にはそのセンサから離れる方向である、例えば右方
向にセンサの検出ができなくなる位置まで移動し（ステ
ップＳ３９，Ｓ４１，Ｓ４３）、さらに１ステップ左に
回すことによりモータ１１２の相を切り替えるとセンサ
１１３の出力が切り替わる位置においてモータを停止さ
せる（ステップＳ４５，Ｓ４７）。

次にタイマ１１４を起動すると共に（ステップＳ４９）
、モータを１ステップ右方向に回転させ（ステップＳ５
１，Ｓ５３）、起動からセンサ出力が切り替わるまでの
時間をタイマ１１４により測定する（ステップＳ５５，
Ｓ５７）。そしてこの時間をあらかじめインクが充分イ
ンクタンク内にある状態の時に計測して不揮発性メモリ
１１５に記憶しておいた値と比較することにより（ステ
ップＳ６１）、キャリツジ重量、すなわちキャリッジ上
のインクタンク内のインク残量の有無を検知することが
可能となる（ステップＳ６３，　Ｓ６５）。この動作を
一定時間ごとに行うことにより、インク残量の検出が常
に行われることになる。

なお、基準値の設定（ステップＳ５９，　Ｓ６７）は、
そのためのスイッチまたはコマンドなどを設定し、その
スイッチが押されたか、またはコマンドを受け付けたと
きにこの測定動作を実行させるようにすれば良い。ある
いは、インクタンク３０の有無を検出可能なセンサによ
りインクタンクが交換されたとき、すなわち「有り一無
し一有り」のシーケンスが発生したときに、これを新し
いインクが充分に詰まったタンクが取付けられたとみな
し、この計測動作を行うようにするなどの方法も考えら
れる。そして、当該基準値の設定は、タイマから読出し
た値をＥＥＦＲＯＭ等の不揮発性メモリに単に書き込ん
でおけばよい。

なお、第１図示の構成にあっては、記録ヘッドとインク
タンクとを別体に備え、インクタンクをカートリッジ形
態としてキャリッジ６に着脱可能としたが、本発明はか
かる形態にのみ限られることなく、種々の構成を採るこ
とができる。例えば記録ヘッドとインクタンクとを一体
化し、これを交換可能としたものであってもよい。また
、インクタンクを記録ヘッド搭載するキャリッジとは別
体のキャリッジに搭載し、これを追従させるようにした
ものであってもよい。さらに、インクタンクとしては必
ずしもインク供給源をなすものでなくてもよ《、例えば
装置内に固定されたメインのインクタンクと記録ヘッド
との中間に配置されるサブタンクの形態であってもよい
。

（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。

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，コンティニエ
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
動信号に一対一で対応した液体（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
《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、インク残量検知を確実に効率よ
《行いつるからである。

加えて、上例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、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、リー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］ 以上説明したように、本発明によれば、制御対象（モー
タないしはインクタンクを搭載したキャリッジ）の応答
性の変化によりインク残量を検出するようにしたので、
検出のためにかかる特別な部材の配設が不要となり、コ
ストアップを生じること無くインク残量の検出ないし報
知が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るインクジェットプリン
タの模式的斜視図、 第２図はその制御系の一構成例を示すブロック図、 第３図（Ａ）および（Ｂ）はその制御手順の一例を示す
フローチャート、 第４図は本発明の他の実施例に係るインクジェットプリ
ンタの制御系の構成例を示すブロック図、 第５図はその制御手順の一例を示すフローチャートであ
る。 ６・・・キャリッジ、 ７・・・キャリッジモータ（ＤＣモータ）９・・・記録
ヘッド、 ３０・・・インクタンク、 ５ｌ・・・ＭＰＵ　， ５２・・・ＰＷＭタイマ、 ５５・・・エンコーダユニット、 ５８・・・カウンタ、 ５９・・・サーボ用タイマ、 １１２・・・キャリッジモータ（ステッピングモータ）
、 １１３・・・ホームポジションセンサ、１１４・・・タ
イマ、 １６０・・・操作パネル。 第３図 （ Ｂ ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録媒体に対してインクジェット記録ヘッドを所定
   方向に走査しつつ記録を行うとともに、当該走査時に前
   記インクジェット記録ヘッドに対して供給するためのイ
   ンクを貯留したインク供給手段を移動させるインクジェ
   ットプリンタにおいて、 前記インク供給手段もしくはその駆動手段の駆動時の応
   答性を検出する手段と、 当該応答性の変化に応じて前記インク貯留手段に貯留さ
   れたインク残量を検出する手段とを具えたことを特徴と
   するインクジェットプリンタ。 ２）前記インクジェット記録ヘッドはインク吐出のため
   に利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する発熱
   素子を有するものであることを特徴とする請求項１に記
   載のインクジェットプリンタ。