JPH1034955A

JPH1034955A - インクジェット記録装置及びインクジェット記録装置のインク状態検出機構

Info

Publication number: JPH1034955A
Application number: JP8196184A
Authority: JP
Inventors: Masao Kato; 真夫加藤; Atsushi Arai; 篤新井; Isao Ebisawa; 功海老沢; Hisao Yaegashi; 尚雄八重樫
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】印刷出力可能なインクの有無が簡単な構成で
且つ確実に検出することができ、記録ヘッド破壊、記録
データ損失を防ぎ、信頼性の高いインクジェット記録装
置を提供する。【解決手段】共通液室３内にインクを記録ヘッド先端
部３のノズルから吐出して記録するインクジェット記録
装置の共通液室３内に配設された第１の検出用電極８
と、インクタンク６から共通液室３へのインク流路２中
に配設された第２の検出電極１３とを備え、両検出電極
８、１３間の電気抵抗或は静電容量を検出し、インク状
態を検出可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクタンクから記
録ヘッドにインクを供給して該記録ヘッドの先端部のノ
ズルから記録材にインクを吐出して記録を行うインクジ
ェット記録装置及びインクジェット記録装置のインク状
態検出機構に関し、特にインク流路中および共通液室内
のインク有無の検知機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置の記録ヘッドの
共通液室内のインクの有無は、記録の可、不可に係わる
重要な問題である。従来は、このインクの有無の検知を
以下のような方法で行なっていた。

【０００３】インクタンク内のインクを残量を検知し、
インクの不足を警告する方法がある。しかし、このイン
クタンク内のインク残量を検知する方法では、記録ヘッ
ド部分の共通液室内のインクの有無を検出することがで
きず、実際に印刷を行なうべきインクが無くなったかど
うかは解らず、その場合の対処ができない欠点があっ
た。

【０００４】また、他の方法としては、記録ヘッドの共
通液室内のインクの有無を検出する方法として、例えば
サーマル式インクジェット記録装置において、共通液室
内にインクが無い状態ではヒータより発生した熱による
共通液室内の異常な昇温が発生するため、記録ヘッドの
ヒータボード基板上に設けられた温度測定素子によりこ
の異常昇温を検知する方法がある（特願平０４−０９９
２６９号）。

【０００５】また、共通液室内に発光、受光素子を設け
発光素子よりの照射光の受光素子への到達光量がインク
の有無により変化することを利用して判断する方法も提
案されていた。

【０００６】更に、他の方法としては、実際に吐出した
インク滴を光学センサにより検出しインクの有無、吐出
の有無を判断する方法等が公知である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た空ヒート時の異常昇温検知方式では、検出のためには
記録ヘッドを昇温させる必要があり、このために吐出動
作を行なわなければならず、検出のための時間がかかる
という問題がある。また、共通液室内を昇温させるため
の多くのヒートが必要であり、共通液室内にインクのあ
る場合には無駄なインク消費をまねき、装置自体のラン
ニングコストにも悪影響を及ぼす結果となる。

【０００８】また、従来の共通液室内に光学センサを設
ける方法では、プリンタヘッドの製造工程が増えて、コ
スト高を招いてしまう。とくにプリンタヘッド交換式の
機械ではこのようなコスト高は大きな問題となる。さら
に光学センサ方式ではインクの色によって光学特性が大
きく異なるため検出の妨げになり、良好な検出が行なえ
なかった。

【０００９】更に、吐出したインク滴を光学センサで検
出する方法では、プリンタ本体に検出センサ用のスペー
スを必要とし、プリンタ本体のコストアップやサイズが
大きくなるという問題が発生する。さらに検出のために
記録ヘッドを所定の位置に移動させ、さらに吐出動作を
行わなければならず時間がかかり、実質的な印刷速度の
低下を招いてしまう。

【００１０】また、長期間の無印刷でプリンタを放置し
た場合、インクタンクから共通液室までのインク流路中
で気泡が発生する場合がある。このような状態では再印
刷時に共通液室内にインクが存在しても、印刷を続ける
とすぐに液室内にインクが供給されなくなってしまう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上述した課題を
解決することを目的としてなされたもので、記録ヘッ
ド、記録装置本体のスペースやコストの負担が極力少な
く、なおかつ検出時間が短く、検出のためのインク消費
が少なく、正確で簡単に印刷可能な状態でのインク有無
を検出する機構を提供することを目的とする。

【００１２】本発明は上記目的達成の一手段として例え
ば以下の構成を備える。

【００１３】即ち、インクタンクから記録ヘッド内の共
通液室内にインクを供給し、前記共通液室内のインクを
記録ヘッド先端部のノズルから吐出して記録するインク
ジェット記録装置のインク状態検出機構であって、少な
くとも１つの前記共通液室内に配設された第１の検出用
電極と、少なくとも１つのインクタンクから前記共通液
室へのインク流路中に配設された第２の検出電極とを備
え、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間のイン
ク状態を検出可能とすることを特徴とする。

【００１４】または、インクタンクから記録ヘッド内の
共通液室内にインクを供給し、前記共通液室内のインク
を記録ヘッド先端部のノズルから吐出して記録するイン
クジェット記録装置のインク状態検出機構であって、少
なくとも１つの前記共通液室内に配設された第１の検出
用電極と、少なくとも１つのインクタンク中に配設され
た第２の検出電極とを備え、前記第１の検出電極と前記
第２の検出電極間のインク状態を検出可能とすることを
特徴とする。

【００１５】あるいは、インクタンクから記録ヘッド内
の共通液室内にインクを供給し、前記共通液室内のイン
クを記録ヘッド先端部のノズルから吐出して記録するイ
ンクジェット記録装置のインク状態検出機構であって、
少なくとも１つの前記共通液室内に配設された第１の検
出用電極と、少なくとも１つのインクタンクから前記共
通液室へのインク流路中及び前記インクタンク中の配設
された第２の検出電極とを備え、前記第１の検出電極と
前記第２の検出電極間のインク状態を検出可能とするこ
とを特徴とする。

【００１６】そして例えば、更に、前記第１の検出電極
と前記第２の検出電極間の抵抗値を検出して前記量電極
間のインクの状態を検出する第１の検出手段を備えるこ
とを特徴とする。あるいは、前記第１の検出手段は、前
記第１の検出電極及び前記第２の検出電極に交流電圧を
引加してインク状態を検出することを特徴とする。

【００１７】更に例えば、更に、前記第１の検出電極と
前記第２の検出電極間の静電容量を検出して前記両電極
間のインクの状態を検出する第２の検出手段を備えるこ
とを特徴とする。

【００１８】更にまた、例えば、前記インクジェット記
録装置の共通液室内にヒータボード基板を配設し、該ヒ
ータボード基板上に発熱抵抗体を配設し、該発熱抵抗体
に電圧を引加して該発熱抵抗体上のインクを加熱して発
泡させ物理的体積を変化させてインク滴を記録ヘッド先
端部のノズルから吐出して記録を行うインクジェット記
録装置であって、前記記録ヘッド内のヒータボード基板
最上層に耐インク材質で耐キャビテーション性と導電性
とを有する薄膜を成膜し、該薄膜を共通液室内の第１の
検出電極とすることを特徴とする。そして例えば、前記
ヒータボード基板最上層に成膜した薄膜をＴａ薄膜とし
該Ｔａ薄膜を前記第１の検出電極とすることを特徴とす
る。

【００１９】また、例えば、前記第２の検出電極は、前
記インクタンクと記録ヘッドとの結合部近傍に配設され
ていることを特徴とする。あるいは、前記第２の電極
は、前記記録ヘッドとインクタンクの接合部のインク中
のゴミ等を取り除くフィルタ機能を併用することを特徴
とする。

【００２０】更に例えば、インクジェット記録装置は１
つの記録ヘッド内に複数の共通液室を持ち、各々の共通
液室内の第１の検出電極を共通電極とすることを特徴と
する。そして、インク状態検出時以外は前記第１の検出
電極を放電状態とすることを特徴とし、前記検出手段が
インク無しを検出した場合に警告を表示し、インク状態
検出を印刷動作中に行ない、前記検出手段がインク無し
を検出した場合記録動作を中止し、ヘッドの吐出安定化
動作を行うことを特徴とする。

【００２１】更にまた、例えば、前記検出手段がインク
無しを検出した場合において、前記警告を表示し、かつ
ヘッドの吐出安定化動作を自動に行った後、再び、イン
ク有無の検出を行うことを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。詳細な機
構を説明する前に、本例のインクジェットプリンタの外
力を説明する。

【００２３】＜装置本体の概略説明＞図１は、本発明の
代表的な実施の形態であるインクジェットプリンタＩＪ
ＲＡの構成の概要を示す外観斜視図である。図１におい
て、駆動モータ５０１３の正逆回転に連動して駆動力伝
達ギヤ５０１１，５００９を介して回転するリードスク
リュー５００５の螺旋溝５００４に対して係合するキャ
リッジＨＣはピン（不図示）を有し、矢印ａ，ｂ方向に
往復移動される。このキャリッジＨＣには、インクジェ
ットカートリッジＩＪＣが搭載されている。５００２は
紙押え板であり、キャリッジの移動方向に亙って紙をプ
ラテン５０００に対して押圧する。５００７，５００８
はフォトカプラで、キャリッジのレバー５００６のこの
域での存在を確認して、モータ５０１３の回転方向切り
換え等を行うためのホームポジション検知手段である。
５０１６は記録ヘッドの前面をキャップするキャップ部
材５０２２を支持する部材で、５０１５はこのキャップ
内を吸引する吸引手段で、キャップ内開口５０２３を介
して記録ヘッドの吸引回復を行う。

【００２４】５０１７はクリーニングブレードで、５０
１９はこのブレードを前後方向に移動可能にする部材で
あり、本体支持板５０１８にこれらが支持されている。
ブレードは、この形態でなく周知のクリーニングブレー
ドが本例に適用できることは言うまでもない。又、５０
１２は、吸引回復の吸引を開始するためのレバーで、キ
ャリッジと係合するカム５０２０の移動に伴って移動
し、駆動モータからの駆動力がクラッチ切り換え等の公
知の伝達手段で移動制御される。

【００２５】これらのキャッピング、クリーニング、吸
引回復は、キャリッジがホームポジション側の領域に来
た時にリードスクリュー５００５の作用によってそれら
の対応位置で所望の処理が行えるように構成されている
が、周知のタイミングで所望の作動を行うようにすれ
ば、本例にはいずれも適用できる。

【００２６】＜制御構成の説明＞次に、上述した装置の
記録制御を実行するための制御構成について説明する。
図２はインクジェットプリンタＩＪＲＡの制御回路の構
成を示すブロック図である。制御回路を示す同図におい
て、１７００は記録信号を入力するインタフェース、１
７０１はＭＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する
制御プログラムを格納するプログラムＲＯＭ、１７０３
は各種データ（上記記録信号やヘッドに供給される記録
データ等）を保存しておくダイナミック型のＲＡＭであ
る。

【００２７】１７０４は記録ヘッド１７０８に対する記
録データの供給制御を行うゲートアレイであり、インタ
フェース１７００、ＭＰＵ１７０１、ＲＡＭ１７０３間
のデータ転送制御も行う。１７１０は記録ヘッド１７０
８を搬送するためのキャリアモータ、１７０９は記録紙
搬送のための搬送モータである。１７０５はヘッドを駆
動するヘッドドライバ、１７０６，１７０７はそれぞれ
搬送モータ１７０９、キャリアモータ１７１０を駆動す
るためのモータドライバである。

【００２８】また、１７２０は詳細を後述する記録ヘッ
ド中のインクの有無を検出する検出回路である。この検
出回路の動作の詳細については後述する。

【００２９】上記制御構成の動作を説明すると、インタ
フェース１７００に記録信号が入るとゲートアレイ１７
０４とＭＰＵ１７０１との間で記録信号がプリント用の
記録データに変換される。そして、モータドライバ１７
０６、１７０７が駆動されると共に、ヘッドドライバ１
７０５に送られた記録データに従って記録ヘッドが駆動
され、印刷が行われる。

【００３０】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも、インク吐出を行わせるために利用されるエネル
ギーとして熱エネルギーを発生する手段（例えば電気熱
変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギーにより
インクの状態変化を生起させる方式のプリント装置につ
いて説明したが、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。

【００３１】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４７４０
７９６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。この方式はいわゆるオンデマンド
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膜沸騰を越
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ー
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１対１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。

【００３２】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なわれるので、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。

【００３３】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。

【００３４】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
の組み合わせ構成（直線状液流路または直角液流路）の
他に熱作用面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、
共通するスロ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５９−１２３６７０号公報や熱エネルギ
ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を
開示する特開昭５９−１３８４６１号公報に基づいた構
成としても良い。

【００３５】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わ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。

【００３６】加えて、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インクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドを用いてもよい。

【００３７】また、本発明の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にでき
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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるい
はこれとは別の加熱素子あるい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う予備吐出モ
ードを行うことも安定した記録を行うために有効であ
る。

【００３８】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
も良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもで
きる。

【００３９】以上説明した本発明実施の形態において
は、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以
下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは液
化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方
式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下の範囲内
で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にある
ように温度制御するものが一般的であるから、使用記録
信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。

【００４０】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。

【００４１】いずれにしても熱エネルギーの記録信号に
応じた付与によってインクが液化し、液状インクが吐出
されるものや、記録媒体に到達する時点では既に固化し
始めるもの等のような、熱エネルギーの付与によって初
めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は適
用可能である。このような場合インクは、特開昭５４−
５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７１２６０号公
報に記載されるような、多孔質シート凹部または貫通孔
に液状または固形物として保持された状態で、電気熱変
換体に対して対向するような形態としてもよい。本発明
においては、上述した各インクに対して最も有効なもの
は、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

【００４２】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力
端末として一体または別体に設けられるものの他、リー
ダ等と組み合わせた複写装置、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取るものであっても良
い。

【００４３】次に以上の構成を備える本例に特有の、イ
ンクタンクから記録ヘッド１７０８内の共通液室内にイ
ンクを供給し、前記共通液室内のインクを記録ヘッド先
端部のノズルから吐出して記録する際のインク状態検出
機構を説明する。

【００４４】図３乃至図６は本発明に係る発明の実施の
形態の第１の例のインク状態検出機構を説明する図であ
る。図３は図１に示す構成中の本例で使用するサーマル
インクジェット装置の印刷ヘッドの側面断面図であり、
図４はヘッド内のヒータボード基板の平面図である。

【００４５】図３及び図４において、１は共通液室、２
はインク流路、３はノズルを示している。６はインクタ
ンク、７は共通液室及び流路を形成するための天板部を
示している。インクはインクタンク６よりインク流路
２、共通液室１を通り、ノズル３に供給される。

【００４６】４はヒータボード基板を示しており、ノズ
ル３の先端部近傍に配設されている発熱抵抗体５に電流
を流すことによりインクを加熱して発泡させる。この発
泡現象によりノズル内の圧力が変化してインク滴を吐出
し、記録媒体上に記録を行う。８は共通液室内にある第
１のインク検出用電極で、ヒータボード基板４上の表面
にあり、インクと接している。

【００４７】また、第１のインク検出用電極８は、ヒー
タボードの保護層としてのインクの腐蝕や、キャビテー
ションによる物理的外力より吐出用ヒータやΑｌ配線を
保護する機能を併せ持っている。更に、インク検出用電
極８は、ボンディングワイヤー９とＰＣＢ１０内の配線
１１ａを通じてヘッドの端子１２の１つと電気的に接続
された状態となっている。

【００４８】１３は第２のインク検出用電極であり、イ
ンク流路２内に配設されている。第２のインク検出用電
極１３は、配線１４を介してＰＣＢ１０に接続されてお
り、ＰＣＢ１０内の配線１１ｂを通して、ヘッド端子１
２の１つに電気的に接続されている。

【００４９】図５は本実施の形態のヒータボード基板４
の断面を示した図である。図５において、８は第１のイ
ンク検出電極、１５はシリコン基板、１６は絶縁材料、
例えばＳｉＯ２などで構成された第１の絶縁層、５は例
えばＴａ２Ｎなどで構成された発熱抵抗体である。ま
た、１７は発熱抵抗体５に電流を供給するための配線パ
ターンであり、一般にΑｌなどを用いる。

【００５０】１８は絶縁材料、例えばＳｉＯ２やＳｉ２
Ｎ３などからなる第２の絶縁層である。

【００５１】以上の構成を備える本実施の形態において
は、上述したように第１のインク検出用電極８をヒータ
ボードの保護層としてのインクの腐蝕や、キャビテーシ
ョンによる物理的外力より吐出用ヒータやΑｌ配線を保
護する機能を併せ持っている構成としたが、これは、こ
の部分がインクの腐蝕や、インク発泡後の消泡時に発生
するキャビテーションからＡｌ配線１７や発熱抵抗体５
を保護する必要のある部分であり、従来はインクに対す
る耐腐蝕性が高く、また延性のある金属Ｔａなどが用い
られた部分である。

【００５２】本実施の形態においても係る機能を損なう
ことがないようにするために、絶縁材料としてこの金属
Ｔａのようにヒータボードの保護層として役割を十分果
たし、なおかつ電気的導電性を有する材料として、上述
したＳｉＯ２やＳｉ２Ｎ３などからなる電極層をこの部
分に用いることにより、インク検出用の電極として利用
できる点が本実施例の形態の重要な特徴点である。

【００５３】上述したようにヒータボード基板４上の保
護層を液室内の第１のインク検出用電極として用いれ
ば、ヒータボード基板４の他の膜と同時に成膜すること
が可能となる。

【００５４】この結果、電極を共通液室内につくり込む
ためのヘッド製造・組立工程の複雑になるのを簡略化で
き、生産性を向上させ、かつヘッドのコスト高の防止が
可能となる。またこのインク検出用の電極からヘッド外
部への配線には、発熱抵抗体を駆動するためにヘッド外
部から信号を送るための信号線と同様な方法である、ボ
ンディングワイヤーを用いた方法がそのまま利用でき、
特別な工程や方法が必要なわけではない。

【００５５】次に以上の構成を備える本実施の形態にお
けるインクの有無の検出原理を説明する。

【００５６】インクの有無の値処理を行なう時には、ま
ず不図示の電源より、ヘッドの端子１２ａ、１２ｂに電
圧を印加する。これにより、ＰＣＢ１０内の配線１１
ａ、ｂを介して共通液室１内の第１のインク検出用電極
８とインク流路中の第２のインク検出用電極１３との間
に電圧が印加される。ヘッド端子１２ａ、ｂ間を流れる
電流をプリンタ本体内の上述した検出回路１７２０で測
定することにより、インク検出用電極間の抵抗値を知る
ことができる。

【００５７】共通液室１内およびインク流路２内にイン
クがある場合には、インクを介し電極８、１３間に電流
が流れる。一方、共通液室１内または、インク流路２内
でインクが全くなかったり、気泡などにより電極間の一
部でインクが切れてしまった場合、電極間には空気層が
介在することになり、電極間の抵抗値は上昇し、電流は
流れなくなる。

【００５８】すなわち、共通液室１内のインクが無い場
合には検出電流が小さく得られる。このため、検出回路
１７２０においては、検出電流値を一旦アナログ−デジ
タル変換したのち、予め定めておいたしきい値以上か以
下かを判断すれば良い。この判断は、例えば本体内のＭ
ＰＵ１７０１で判断することができ、これにより、共通
液室１およびインク流路内のインクの有無を知ることが
できる。

【００５９】本実施の形態ではインクの有無についての
み記述したが、本構成でインクの有無のみならず、イン
クの状態も検出が可能である。例えば、インク流路中に
インクがあり検出電流が流れても、流路中に気泡が発生
した場合、正常な状態に比べ、電極間の抵抗値は高く検
出される。この検出された抵抗値は気泡の大きさ、量に
より追随した値となる。このようにして、同様の構成で
インクの有無のみならず、インク中の状態の検出が可能
となる。

【００６０】また、上述したインクの有無の測定方法で
は、検出のためにかかる時間はインクに電流が流れる時
間があれば十分であるので、従来の共通液室内の異常昇
温検知方式のような検出に時間がかかるようなことはな
い。また従来のインク滴光学検出方式のような、検出の
ために記録ヘッドを所定の位置に移動させる必要がない
ので、実質的な印刷速度は殆ど低下せずに検出を行うこ
とができる。さらにプリンタ本体には電気的にインク有
無を判断するための回路のみがあればよく、本体へのス
ペース、コストの負担を極力防ぐことができる。

【００６１】ここで電極の劣化、インクの化学変化の観
点から共通液室内インク有無検知時のみ検出電圧を印加
し、検出後は電極間の放電を行うことが望ましい。

【００６２】以上の構成を備える本実施の形態における
記録動作を図６のフローチャートを参照して以下に説明
する。

【００６３】記録ヘッドは記録データの入力がない場
合、図６のステップＳ１に示すようにインクによるノズ
ルの固着防止のためのキャッピング処理を行っている。
ステップＳ２で記録データがくるのを監視し、記録デー
タがない場合にはステップＳ１のキャッピング処理状態
に維持する。

【００６４】そして、記録データが入力されるとステッ
プＳ２よりステップＳ３に進み、記録ヘッドを記録媒体
のある方向に走査して記録動作を開始する。続いてステ
ップＳ４で、この記録開始時に検出回路１７２０は両電
極間に電圧を印加して第１の電極と第２の電極間の抵抗
値を測定し、この抵抗値が所定閾値以下か否かを判断す
る上述したインク有無検出を行なう。その結果ステップ
Ｓ５でもしインクが無いと判断された場合にはステップ
Ｓ６に進み、記録動作を停止して記録ヘッドをキャッピ
ング位置に待機させる。そして、ステップＳ７で不図示
の表示器にインクエラーの警告表示を行う。これにより
ユーザにインク無しを知らせ、例えばステップＳ１のキ
ャッピング処理を行なうなどして記録動作を停止するこ
とになる。

【００６５】一方、ステップＳ５でインクが有ると判断
された場合にはステップＳ５よりステップＳ１０に進
み、通常の記録動作を実行する。そしてステップＳ１１
で一定時間が経過したか否かを調べる。ここで、一定時
間が経過していればステップＳ４に戻り、インクの有無
の検出処理に移行し、記録中に所定のタイミングでの定
期的なインク検出動作を行う。

【００６６】ステップＳ１１で一定時間が経過していな
いと判断された場合にはステップＳ１２に進み、記録動
作が全て終了したか否かを調べる。記録動作が終了して
いなければステップＳ１０に戻り、記録動作を続行す
る。そして、全ての記録動作が終了すると記録動作を停
止して例えばステップＳ１のキャッピング動作に移行す
る。

【００６７】以上説明したように本発明の実施の形態に
よれば、インクジェット記録装置の共通液室内ヒータボ
ード基板成膜と同時に第１の電極を形成することによ
り、電極形成のための工程を減らすことができ、ヘッド
生産性を向上し、かつヘッドのコストアップも少なく、
検出に費やす時間も少ない記録ヘッド内のインクの有無
を検出することが可能となる。

【００６８】さらには、吐出安定化動作や警告表示機能
と組み合わすことにより、プリンタ本体の信頼性を向上
することが可能となり、記録ヘッド破壊、記録データ損
失を防ぎ、インクジェット記録装置としての信頼性を向
上させることができる。

【００６９】（第２の実施の形態）以下、本発明に係る
発明の実施の形態の第２の例を説明する。上述した第１
の実施の形態では、第１の電極を共通液室１内に設け、
インク流路２中に第２のインク検出用電極を設けた構成
としたが、本発明は以上の構成例に限定されるものでは
なく、第２のインク検出用電極をインクタンク６中に設
けてもよい。このように構成した第２の実施の形態を以
下説明する。

【００７０】図７は本発明に係る発明の実施の形態の第
２の例におけるサーマルインクジェット装置の印刷ヘッ
ドの側面断面図である。図７において、上述した図３に
示す第１の実施の形態と同様構成には同一番号を付し詳
細説明を省略する。

【００７１】図７においては、第２のインク検出用電極
をインク流路中に設けるのではなく、インクタンク６内
に設けている。７３が第２の実施の形態における第２の
インク検出用電極であり、該電極７３よりインクタンク
６の外に配線１９により、プリンタ本体の検出回路１７
２０ならびに電源に接続されている。

【００７２】上述した第１の実施の形態では、インク流
路２中に第２のインク検出用電極を設ける構成のため、
大きさ、位置はインク流路内で非常に制限される可能性
がある。特に電極の大きさは検出の感度を大きく左右す
る。さらにインクの有無の判定ができるのは、共通液室
１とインク流路の内の第２のインク検出用電極部までの
間のインクであり、第２の電極からインクタンクへの上
流側のインクの有無に関しては検知することはできな
い。

【００７３】第２の実施の形態においては、このような
問題点に関し、インクタンク６中に第２の電極を設ける
ことにより、大きさに関してはインクタンク内で比較的
自由にでき、またインクタンク中でインクタンクとヘッ
ドとの接合点のすぐ側に配置することにより、共通液室
１およびインクタンク流路２内全体のインクを、より確
実に検出することができる。

【００７４】以上説明したように第２の実施の形態によ
れば、上述した第１の実施の形態の有する作用効果に加
えて共通液室およびインクタンク流路内全体のインク
を、より確実に検出することができる効果が得られる。

【００７５】（第３の実施の形態）以下、本発明に係る
発明の実施の形態の第３の例を説明する。第１の実施の
形態における問題点の解決は上述した第２の実施の形態
の構成例に限定されるものではなく、第２のインク検出
用電極をインクタンクとヘッドの接合部に設けてもよ
い。このように構成した第３の実施の形態を以下説明す
る。

【００７６】図８は本発明に係る発明の実施の形態の第
３の例におけるサーマルインクジェット装置の印刷ヘッ
ドの側面断面図である。図８において、上述した図３に
示す第１の実施の形態と同様構成には同一符号を付し詳
細説明を省略する。

【００７７】図８において、２０はインクタンクとヘッ
ドの接合部でヘッド側にあるフィルターである。フィル
ター２０は従来タンク脱着時や、タンク内に混入したゴ
ミ等がヘッド内へ混入し、吐出特性に影響を及ぼすのを
防ぐ役割を有している。通常ステンレス鋼などをメッシ
ュ状に編んだものが用いられる。

【００７８】第３の実施の形態では、ここに着目し、こ
のような導電性のある材質をフィルター２０に用い、こ
の導電性フィルター２０を第２のインク検出用電極とし
て用いる。フィルター２０から配線１４によりヘッド端
子１９に配線し、プリンタ本体の検出回路１７２０なら
びに電源に接続する。

【００７９】第３の実施の形態の構成では、以上の様に
構成するため、インク流路全体のインクの有無を検出す
ることができる。また電極面積もフィルター全体を電極
にできるため、流路断面相当の面積を持つことができ、
流路内につくり込む場合に比べ大きくすることができ、
検出精度が更に向上する。さらに、上述した第１及び第
２の実施の形態では、第２のインク検出用電極を新たに
ヘッドもしくはタンク内につくり込むための材料、工程
が必要であったが、第３の実施の形態では従来より備え
られていたフィルターをそのまま利用できるので、コス
トも削減できる。

【００８０】（第４の実施の形態）上述した実施の形態
では、記録ヘッド内に１つの共通液室のみがある場合を
示したが、１つの記録ヘッド内に分離した複数の共通液
室がある記録ヘッドがあり、通常カラーインクジェット
に用いられている。記録ヘッド内に１つの共通液室のみ
がある本発明に係る発明の実施の形態の第４の例を以下
図９を参照して説明する。

【００８１】図９は第４の実施の形態における記録ヘッ
ドのヒータボード基板の表面図である。図９に示す第４
の実施の形態においては、記録ヘッドの各共通液室内に
は異なった色のインクが供給される。図９の例では、カ
ラー印刷に必要な４色のインク（ブラック、イエロー、
マゼンダ、シアン）に対し、４つの共通液室をもつ記録
ヘッドの場合について示してある。しかし、本発明は以
上の４つの例に限定されるものではなく、ｈ差以上のこ
の各共通液室に共通されるインクの色種、種類、共通液
室数は特に限定するものではない。

【００８２】４はヒータボードを示し、１０１から１０
４は各インクの共通液室である。ヒータボード４が４色
一体で共通なので、共通液室内のインク検出用電極は４
色共通でよい。第２の電極は上記第１から３実施の形態
に示したように、各色のインク流路、インクタンク、も
しくはフィルターに設ける。第２の検出電極を切り替え
ることにより、どの色のインクが無くなったかが検出で
きる。従来この様な１つの記録ヘッド内に分離した複数
の液室をもつヘッドでは、各色ごとに１対の検出電極が
必要であったが本実施の形態によれば第１の電極は共有
できるため、検出電極自体の数を減らすことができ、コ
ストを抑えることができる。

【００８３】（第５の実施の形態）前記第１の実施の形
態では共通液室内のインクが無い場合には記録を行わ
ず、キャッピングを行い、インクエラーの表示を行って
いる。しかし、その後ユーザは何等かの回復吸引動作
や、タンク交換を行わなければならない。そこで、イン
ク無しを検出したのち、本体で自動的に所定の吸引回復
を行う。吸引回復後、再度インク有無検出を行い、再び
インク無しを検出した場合にはインクエラーの表示を行
い印刷を中止する。それ以外の場合には、再び印刷を再
開する。

【００８４】これらの動作により、プリンタ本体の信頼
性、操作性を向上することができる。

【００８５】（第６の実施の形態）インクジェット記録
装置において、通常共通液室内にインクが無いという状
況は、共通液室内にはインクが無くインクタンクにはイ
ンクがある場合と共通液室内とインクタンクともにイン
クが無い場合が考えれれるが、上記第１の実施の形態で
はこの判断はできない。そこで共通液室内インク有無検
知を行ったのち、インク無しを検出した場合、所定の吸
引回復動作を１回、もしくは複数回行ったのち再びイン
ク有無検知を行う。この時、再びインク無しを検出した
場合は、インクタンクにインクが無いと判断できる。す
なわち、インク有無検知と回復動作を組み合わすことに
より、インクタンクのインク残量検知が可能となり、イ
ンクジェット記録装置としての使いやすさが向上でき
る。

【００８６】（第７の実施の形態）インクジェット記録
装置において、ある一定期間使用を行わないと、共通液
室やインクタンクからの流路内に泡が発生する場合があ
る。このような場合を想定して、ある一定期間以上プリ
ンタの使用が無い場合には、その後のプリンタ使用直前
にヘッドの共通液室からインクタンクまでの容積の吸引
を行うようにしている。しかしこのような場合、プリン
タ本体の放置された環境によっては必ずしもインクが無
くなっているとは限らない。そのような場合放置後に共
通液室内にインクが無いという状況は、共通液室内には
インクが無くインクタンクにはインクがある場合と共通
液室内とインクタンクともにインクが無い場合が考えれ
れるが、上記第１の実施の形態ではこの判別はできな
い。そこで共通液室内インク有無検知を行ったのち再び
インク有無検知を行う。この時、再びインク無しを検出
した場合は、インクタンクにインクが無いと判断でき
る。すなわち、インク有無検知と回復動作を組み合わせ
ることにより、インクタンクのインク残量検知が可能と
なり、インクジェット記録装置としての使いやすさが向
上できる。

【００８７】（第８の実施の形態）以上の実施の形態に
おいて、インク検出のために電極からインクに電流が流
れるが、電極表面で少なからず電気分解が発生し、イン
ク検出用電極の劣化が起こる可能性がある。インク検出
用電極の劣化により検出電流が変化し、検出を不安定に
する原因となる。ここで電極の材質によっては、インク
との電気分解が可逆反応の場合がある。そこで、インク
検出用電極に交流電圧を印加する。電極の電気分解時の
極性が変わることにより、それまでの反応とは逆の化学
反応を起こし電極に劣化を防ぐ事となる。このように電
極に交流電圧を印加することにより電極の劣化を防ぐこ
とができ、検出の信頼性を増すことができる。

【００８８】（第９の実施の形態）また、以上の各実施
の形態の説明においては、何れも両電極間の電気抵抗を
測定してインクの有無を検出していた。しかし、本発明
は以上の例に限定されるものではなく、同様な構成で両
電極間の静電容量を測定する方法もある。

【００８９】即ち、インク検出用電極８、１３間の静電
容量はインクの有無により、大きく異なる。インクがあ
る場合には電極間の静電容量は大きく、無い場合には小
さくなる。従って、検出回路１７２０を両電極間の電気
抵抗値を測定する回路に変え、両電極間の静電容量を測
定する回路とすれば、この電極間の静電容量を測定する
ことにより、電極間のインクの有無が検出できる。

【００９０】（他の実施形態）なお、本発明は、複数の
機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機
器，リーダ，プリンタなど）から構成されるシステムに
適用しても、１つの機器からなる装置（例えば、複写
機，ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

【００９１】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【００９２】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００９３】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００９４】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００９５】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００９６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、インクジ
ェット記録装置の印刷出力可能なインクの有無が簡単な
構成で且つ確実に検出することができる。さらには、吐
出安定化動作や警告表示機能と組み合わすことにより、
記録装置本体の信頼性を向上することが可能となり、記
録ヘッド破壊、記録データ損失を防ぎ、インクジェット
記録装置としての信頼性を向上させることができる。

【００９７】更に、インクの有無を検出する検出電極を
他の機能を有する部材と共有とすることにより、構成の
簡略化、装置の製造原価の低減化に大きな効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施の形態であるインクジェ
ットプリンタＩＪＲＡの構成の概要を示す外観斜視図で
ある。

【図２】本実施の形態におけるインクジェットプリンタ
ＩＪＲＡの制御回路の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明に係る発明の実施の形態の一例で使用す
るサーマルインクジェット装置の印刷ヘッドの側面断面
図である。

【図４】図３に示す印刷ヘッド内のヒータボード基板の
平面図である。

【図５】本実施の形態のヒータボード基板の断面を示し
た図である。

【図６】本実施の形態における記録動作を示すフローチ
ャートである。

【図７】本発明に係る発明の実施の形態の第２の例にお
けるサーマルインクジェット装置の印刷ヘッドの側面断
面図である。

【図８】本発明に係る発明の実施の形態の第３の例にお
けるサーマルインクジェット装置の印刷ヘッドの側面断
面図である。

【図９】本発明に係る発明の実施の形態の第４の例にお
けるサーマルインクジェット装置の印刷ヘッドのヒータ
ボード基板の表面図である。

【符号の説明】

１共通液室２インク流路３ノズル４ヒータボード基板５発熱抵抗体６インクタンク７天板部８第１のインクタンク有無検出用電極９ボンディングワイヤー１０ＰＣＢ１１ＰＣＢ内配線１２ヘッド端子１３、７３第２のインクタンク検出用電極１４配線１５シリコン基板１６第１の絶縁層１８第２の絶縁層２０フィルター兼用の第２のインク検出用電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者八重樫尚雄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクタンクから記録ヘッド内の共通液
室内にインクを供給し、前記共通液室内のインクを記録
ヘッド先端部のノズルから吐出して記録するインクジェ
ット記録装置のインク状態検出機構であって、少なくとも１つの前記共通液室内に配設された第１の検
出用電極と、少なくとも１つのインクタンクから前記共通液室へのイ
ンク流路中に配設された第２の検出電極とを備え、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間のインク状
態を検出可能とすることを特徴とするインクジェット記
録装置のインク状態検出機構。
【請求項２】インクタンクから記録ヘッド内の共通液
室内にインクを供給し、前記共通液室内のインクを記録
ヘッド先端部のノズルから吐出して記録するインクジェ
ット記録装置のインク状態検出機構であって、少なくとも１つの前記共通液室内に配設された第１の検
出用電極と、少なくとも１つのインクタンク中に配設された第２の検
出電極とを備え、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間のインク状
態を検出可能とすることを特徴とするインクジェット記
録装置のインク状態検出機構。
【請求項３】インクタンクから記録ヘッド内の共通液
室内にインクを供給し、前記共通液室内のインクを記録
ヘッド先端部のノズルから吐出して記録するインクジェ
ット記録装置のインク状態検出機構であって、少なくとも１つの前記共通液室内に配設された第１の検
出用電極と、少なくとも１つのインクタンクから前記共通液室へのイ
ンク流路中及び前記インクタンク中の配設された第２の
検出電極とを備え、前記第１の検出電極と前記第２の検出電極間のインク状
態を検出可能とすることを特徴とするインクジェット記
録装置のインク状態検出機構。
【請求項４】更に、前記第１の検出電極と前記第２の
検出電極間の抵抗値を検出して前記量電極間のインクの
状態を検出する第１の検出手段を備えることを特徴とす
る請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインクジェ
ット記録装置のインク状態検出機構。
【請求項５】前記第１の検出手段は、前記第１の検出
電極及び前記第２の検出電極に交流電圧を引加してイン
ク状態を検出することを特徴とする請求項４記載のイン
クジェット記録装置のインク状態検出機構。
【請求項６】更に、前記第１の検出電極と前記第２の
検出電極間の静電容量を検出して前記両電極間のインク
の状態を検出する第２の検出手段を備えることを特徴と
する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインクジ
ェット記録装置のインク状態検出機構。
【請求項７】前記インクジェット記録装置の共通液室
内にヒータボード基板を配設し、該ヒータボード基板上
に発熱抵抗体を配設し、該発熱抵抗体に電圧を引加して
該発熱抵抗体上のインクを加熱して発泡させ物理的体積
を変化させてインク滴を記録ヘッド先端部のノズルから
吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、前記記録ヘッド内のヒータボード基板最上層に耐インク
材質で耐キャビテーション性と導電性とを有する薄膜を
成膜し、該薄膜を共通液室内の第１の検出電極とするこ
とを特徴とする特許請求範囲第１項乃至請求項６のいず
れかに記載のインクジェット記録装置のインク状態検出
機構。
【請求項８】前記ヒータボード基板最上層に成膜した
薄膜をＴａ薄膜とし該Ｔａ薄膜を前記第１の検出電極と
することを特徴とする請求項７項記載のインクジェット
記録装置のインク状態検出機構。
【請求項９】前記第２の検出電極は、前記インクタン
クと記録ヘッドとの結合部近傍に配設されていることを
特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のイ
ンクジェット記録装置のインク状態検出機構。
【請求項１０】前記第２の電極は、前記記録ヘッドと
インクタンクの接合部のインク中のゴミ等を取り除くフ
ィルタ機能を併用することを特徴とする請求項９記載の
インクジェット記録装置のインク状態検出機構。
【請求項１１】インクジェット記録装置は１つの記録
ヘッド内に複数の共通液室を持ち、各々の共通液室内の第１の検出電極を共通電極とするこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記
載のインクジェット記録装置のインク状態検出機構。
【請求項１２】インク状態検出時以外は前記第１の検
出電極を放電状態とすることを特徴とする請求項１乃至
請求項１１のいずれかに記載のインクジェット記録装置
のインク状態検出機構。
【請求項１３】前記検出手段がインク無しを検出した
場合に警告を表示することを特徴とする請求項４乃至請
求項６のいずれかに記載のインクジェット記録装置のイ
ンク状態検出機構。
【請求項１４】前記検出手段は、インク状態検出を印
刷動作中に行うことを特徴とする請求項１乃至請求項６
及び請求項１３のいずれかに記載のインクジェット記録
装置のインク状態検出機構。
【請求項１５】前記検出手段がインク無しを検出した
場合記録動作を中止することを特徴とする請求項１４記
載のインクジェット記録装置のインク状態検出機構。
【請求項１６】前記検出手段がインク無しを検出した
場合ヘッドの吐出安定化動作を行うことを特徴とする請
求項１４記載のインクジェット記録装置のインク状態検
出機構。
【請求項１７】前記検出手段がインク無しを検出した
場合において、前記警告を表示し、かつヘッドの吐出安
定化動作を自動に行った後、再び、インク有無の検出を
行うことを特徴とする請求項１６記載のインクジェット
記録装置のインク状態検出機構。
【請求項１８】前記記録ヘッドは少なくとも２つの共
通液室を有し、前記検出手段が複数ある共通液室のうち
少なくとも１つの共通液室内のインク無しを検出した場
合に警告を表示することを特徴とする請求項４乃至請求
項６のいずれかに記載のインクジェット記録装置のイン
ク状態検出機構。
【請求項１９】前記検出手段は、インク状態検出を印
刷動作中に行ない、インク無しを検出した場合記録動作
を中止することを特徴とする請求項１８記載のインクジ
ット記録装置のインク状態検出機構。
【請求項２０】前記検出手段がインク無しを検出した
場合ヘッドの吐出安定化動作を行うことを特徴とする請
求項１８記載のインクジェット記録装置のインク状態検
出機構。
【請求項２１】請求項１乃至請求項２０のいずれかに
記載のインク状態検出機構を備えることを特徴とするイ
ンクジェット記録装置。