JPH0477264A - インク残量検知装置 - 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】 〔概　要〕 インクジェット記録装置のインク貯溜器のインク残量検
知装置に関し、 インク貯溜器内のインク残量が記録を行うに不足する直
前にこれを検知できるようにすることを目的とし、 インクを噴射しこれにより記録を行う記録ヘッドと、前
記記録ヘッドにインク通路を介しインクを供給するイン
ク貯溜器とを有するインクジェット記録装置において、
前記インク通路内に圧力センサを設け、該圧力センサに
より前記インク通路内の圧力減少を検出して前記インク
貯溜器内のインク残量を検知するようにした構成とする
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、インクジェット記録装置のインク貯溜器のイ
ンク残量検知装置に関するものである。

（従来の技術〕 第１２図及び第１３図は従来の各種インクジェット記録
装置の概要図である。これらの装置の構成１作用は次の
通りである。

第１２図の場合は、記録ヘッドｌにインクを供給するイ
ンク貯溜器２は記録ヘッド１にインク通路３を介し接続
しており、インク貯溜器２内のインク残量が少なくなる
と、供給口２ａからインクが補給される。１００は記録
紙である。

また、第１３図の場合は、記録ヘッド１１にインクを供
給するインクカートリッジ（インク貯溜器）１２は記録
ヘッド１１にインク供給チューブ（インク通路）１３を
介し接続しており（インクカートリッジ１２はインク供
給チューブ１３の端部に挿着されている）、インクカー
トリッジ１２内のインク残量が少なくなると、インクカ
ートリッジを新らしいものと交換する。

これらの装置におけるインク残量検知手段は次の通りで
ある。

第１４図は第１２図の装置のインク残量検知手段の構造
説明図で、インク残量検知手段４は、１対の電極５．６
を備えている。インク貯溜器２内のインク１０１の液面
が電極４より下になると、電極４，５間の導通がなくな
るので、電極４．５間の抵抗チエツクにより、インク残
量低下を検知することができる。

また、第１５図は第１３図の装置のインク残量検知手段
の構造説明図で、インク８Ｍ検知手段１４は、プレート
１５と、ばね１６と、光センサ１７とを備えている。イ
ンクカートリッジ１２内のインク１０１はインクパック
１８に収納され、インク供給チューブ１３の端部はこの
インクパンク１８に挿通されている。プレート１５及び
ばね１６はインクカートリッジ１２内に配置され、プレ
ート１５は上下動可能である。このプレート１５は、ば
ね２６４こ賦勢されてインクパック１８を押圧しており
、インクパンク１８内のインク１０１が減少するにつれ
て矢印で示すように下縫する。プレート１５が所定量下
縫すると、光センサ１７はこれを検出する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、インク貯溜器内のインクの液面は記録へノド
のノズルより低くなっており、該インク貯溜器から記録
ヘッドへのインク供給は毛細管力で行っている。

ところが、インク貯溜器内のインクが減少すると、記録
ヘッド“のノズルとインク貯溜器のインク液面との高低
差が大きくなってインク通路内に毛細管力以上の負圧が
かかり、充分なインク供給が行われなくなってインク粒
子の噴射ができなくなる。このため、負圧がかかり過ぎ
ないよう充分な余裕が必要であり、マージンを見込んで
、インクが相当量残っている状態でインクの補充、イン
ク貯溜器の交換を行わなければならない。従って、第１
２図の装置では相当量の新旧のインクが混じり合うこと
になり、信顛性上好ましくない。また、第１３図の装置
では、早めにインクカートリッジを交換する必要があり
、インクの無駄が多くなる。

本発明は、インク貯溜器内のインク残量が記録を行うに
不足する直前にこれを検知することのできるインク残量
検知装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明では、インクを噴射
しこれ乙こより記録を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッ
ドにインク通路を介しインクを供給するインク貯溜器と
を有するインクジェット記録装置において、前記インク
通路内に圧力センサを設け、該圧力センサにより前記イ
ンク通路内の圧力減少を検出して前記インク貯溜器内の
インク残量を検知するようにした構成とする。

圧力センサとしては、ピエゾフィルムを使用することが
できる。また、該ピエゾフィルムを、フィルム面がイン
クの流れる方向に対して平行になるように配置すること
もできる。

［作　用］ 記録ヘッドのノズルからのインク噴射停止は、該記録へ
ノド内のインクが欠乏することにより生し、このときに
は、インク通路内圧力が減少している。本発明はこのこ
とに着目したもので、インク通路内圧を圧力センサによ
り検出してインク残量を検知する。これにより、インク
貯溜器内のインク残量が記録を行うに不足する直前にこ
れを検知することが可能になる。具体的には、例えば通
路内圧が所定値まで低下したことを圧力センサが検出し
たときにインクエンプティの信号を出すようにし、この
信号が出たときにインク補充またはインクカートリッジ
交換を行うようにする。

これにより、従来問題となっていた新旧インク混合、イ
ンクの無駄をなくすことができる。

なお、圧力センサとしてピエゾフィルムを用いた場合、
該フィルムの面をインクの流れと平行になるようにすれ
ば、記録動作時のインクの流れによる圧力の変動の影響
を小さくすることができる。

［実施例］ 以下、第１図乃至第１１図に関連して本発明の詳細な説
明する。

第１図及び第２図に第１の実施例を示す。

第１図（ａ）、　（ｂ）は本例のインク残量検知装置の
概要図で、第１図（ａ）はインク補給型のインク残量検
知装置を、第１図（ｂ）はカートリッジ交換型のインク
残量検知装置をそれぞれ示している。これらの構成９作
用は次の通りである。

第１図（ａ）の記録装置のインク残量検知装置２１は、
圧力センサ２２とインク残量検知制御部２３とを備え、
圧力センサ２２の入力側；よインク通路３に、出力側は
インク残量検知制御部２３にそれぞれ接続している。圧
力センサとしては、インク等の液体の圧力を検出できる
種々のタイプのもの、例えば可変リアクタンス圧カドラ
ンスジューサである米国一’ａｌｉｄｙｎｅ社製の型式
ＤＰ１５を使用する。

インク貯溜器２内のインク液面は記録ヘッド１のノズル
位置よりも低く設定されており、インクは毛細管力でイ
ンク通路３を介し記録へノド１に供給されている。記録
を行うと、インク貯溜器２内のインクが減少してノズル
位置とインク貯溜器内インク液面の高低差が増し、その
結果、インク通路内圧が低下する。このインク通路内圧
力は圧力センサ２２により検出され、該圧力センサ２２
は、検出圧力に応して電圧信号を出力する。この出力は
インク残量検知制御部２３に入力される。

この制御部２３では、所定値と圧力センサ出力の比較を
行い、出力が所定値を越えた時点で、インクエンプティ
の信号を出力する。この出力を装置制御部（図示せず）
に入力し、アラームを発生したり、記録動作を停止した
りして、インクの噴射停止を未然に防止する。インク残
量検知制御部２３の所定値は、あらかしめインクの噴射
停止が生しる直前の圧力を求めておくことにより設定で
きる。

また、第１図（ｂ）の記録装置のインク残量検知装置３
１は、同様に圧力センサ３２（圧力センサ２２と同様の
もの）とインク残量検知制御部３３（インク残量検知制
御部２３と同様のもの）とを備え、圧力センサ３２の入
力側はインク供給チューブ１３に設けられたバイパス３
４に接続している。この場合の作用は第１図（ａ）の場
合と同様である。

これらのインク残量検知装置における圧力センサの出力
の一例を第２図に示す。縦軸は圧力センサにより検出さ
れるインク通路内圧で、記録前に０、　ＯＯ７３ａｔｍ
だったものが、記録後にはインク貯溜器液面低下により
０．００９８ａｔｍになる。なお、縦軸の１目盛は２．
０■に相当し、１．４４　ＸＸ１０−３ａｔの圧力変動
により１■が出力される。

第３図乃至第５図に第２の実施例を示す。

第３図は本例のインク残量検知装置のインク残量検知装
置４１の概要図で、第１図（ｂ）と同様の部材には同符
号を用いている。

インク残量検知装置４１は、圧力センサ４２と、インク
残量検知制御部３３とを備えている。圧力センサ４２は
、第４図（第４図（ａ）は側面図、第４図（ｂ）は正面
図）に詳細を示すように、センサ本体４３と、該センサ
本体４３０開口部４３ａを塞（ように接着剤により取り
付けられたピエゾフィルム４４とより成る。センサ本体
４３には、開口部４３ａにそれぞれ連通するインク入口
４３ｂとインク出口４３ｃとが設けられ、インク人口４
３ｂはインク供給チューブ（インク通路）４５を介しイ
ンクカートリッジ１２に接続し、インク出口４３ｃは記
録ヘッド１１に接続している。また、ピエゾフィルム４
４０表裏の電極（図示省略）はインク残量検知制御部３
３に接続している。上述のピエゾフィルムとしては、例
えば呉羽化学製にＦポリマー（ぶつ化ビニリデン樹脂）
を使用する。

本例の場合は、インク通路内圧の低下に伴いピエゾフィ
ルム４４がセンサ本体４３内に撓み、この変形によって
、ピエゾフィルム４４は電圧信号を出力する。この出力
は、インク残量検知制御部３３に入力される。これ以後
の動作１作用は、前述した第１図（ｂ）の場合と同様で
ある。

上述の説明ではピエゾフィルム４４をセンサ本体４３に
接着剤を用いて取り付ける例について述べたが、センサ
本体４３を熱溶融性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等）で形成した場合には、熱融着による固定も可能で
ある。

また、本例の場合は、インク人口４３ｂからインク出口
４３ｃへのインクの流れはピエゾフィルム４４のフィル
ム面と平行になっているので、記録動作時のインクの流
れによる圧力の変動が圧力センサに与える影響を小さく
することができる。

さらに、圧力センサ４２の取り付は方向を、第５回のよ
うにすることもできる。第５図の場合、圧力センサ４２
は、ピエヅフイルＬ４４の面が記録紙】００と平行にな
っており、記録ヘッド１１移動時に慣性力によってピエ
ゾフィルム４４が変形することは少なく、検出精度上有
利である。

第６図乃至第１１図に第３の実施例を示す。

本例は、第６．７図に示す従来のインクジェット記録装
置に本発明を通用したものであるが、まず第６．７図の
装置の構成９作用を説明する。

第６図において、１８は圧力ダンパで、その他の第１３
図と同様の部材には同符号を用いている。

圧力ダンパ１８は、記録へラド１１とインク供給チュー
ブ１３との間に配置され、第７図（第７図（ａ）は側面
図、第７図（ｂ）は正面図）に詳細を示すヨウに、ダン
パ、１１９の両面にダンパフィルム２０Ａ、２０Ｂを取
り付けて構成されている。ダンパ本体１９は、ダンパ室
１９ａと、該ダンパ室１９ａにそれぞれ連通ずるインク
人口１９ｂ、インク出口１９ｃとを備え、各ダンパフィ
ルム２０Ａ、２０Ｂはダンパ室１９ａを両側で塞いでい
る。

インク人口２９ｂはインク供給チューブ１３に接続し、
インク出口１９ｃは記録ヘンド１１に直接接続している
。この圧力ダンパ１８は、各ダンパフィルム２０Ａ　　
２０Ｂのフィルム面が緩張することによりインクの圧力
変動を吸収する。

本例のインク残量検知装置は、上述の圧力ダンパを利用
したもので、次にその構成１作用を説明する。

第８図は本例のインク残量検知装置の概要図で、図中、
５１はインク残量検知装置である。

インク残量検知装置５１は、圧力センサ５２と、インク
残量検知制御部３３とを備えでいる。圧力センサ５２は
、第９図（第９図（ａ）は側面図、第９図（ｂ）は正面
図）に詳細を示すように、センサ本体５３（第７図のダ
ンパ本体１９に相当）と、該センサ本体５３の一面に取
り付けられたダンパフィルム５４（第７図のダンパフィ
ルム２ＯＡに相当）と、該センサ本体５３の他面に０リ
ング５５を介し取り付けられたピエゾフィルム５６とよ
り構成される。５７はピエゾフィルム５６は取り付は用
のカバーである。ピエゾフィルム５６の表裏の電極はイ
ンク残量検知制御部３３に接続している。

センサ本体５３は、ダンパ室５３ａと、該ダンパ室５３
ａにそれぞれ連通するインク人口５３ｂインク出口５３
ｃとを備え、ダンパフィルム５４及びピエゾフィルム５
６はダンパ室５３ａを両側で塞いでいる。インク人口５
３ｂはインク供給チューブ１３ムこ接続し、インク出口
５３ｃは記録ヘッド１１に直接接続している。

インクの圧力変動は各フィルム５４．５６が緩張して吸
収、減衰されるが、ピエゾフィルム５６の緩張の程度に
応して電圧信号がインク残量検知制御部３３へ入力され
る。また、インクカートリッジ１２内のインクが減少す
ると、圧力センサ５２内は負圧となり、ピエゾフィルム
５６が圧力センサ内側に凹み、これに応して電圧が出力
される。

この出力はバイアス電圧となるため、インクの圧力変動
による電圧の変動とは区別することができる。インク残
量検知制御部３３では、このバイアス電圧が所定の電圧
値になった時点で例えばインクエンプティの信号を出力
し、インクカートリッジ交換等の対応を促す。

第９図ではピエゾフィルムをそのまま用いたが、これで
は電極がインクに直接接することになる。

電極はアルミニウム等の金属を蒸着や接着等の手段によ
り箔層化して形成されるが、インクによってはこの金属
と反応したり、また電極のピンホールからピエヅ材料と
の間Ｃニインクが侵入し、電極剥離を生しることがある
。そこで、第１０関に示すように、樹脂フィルム５８を
インクと接触する電極５９上に形成した多層構成のピエ
ゾフィルムを用いることでこれらの問題を解決できる。

インクジェット記録用インクとして一般に使用されてい
る水性インクに対しては、樹脂フィルムとして、ポリエ
チレンやポリプロピレン等の材料が適している。これら
のフィルムは、接着側等を用いて電極面に接着される。

第１１図に圧力センサの他の取付方式を示す。

この方式は、圧力センサ５２の向きを第８図の状態から
９０°Ｃ回転させて取り付けたもので、圧力センサ５２
のピエゾフィルム５４のフィルム面が記録ヘッド１１の
走査方向（第１１図の紙面と垂直方向）と平行になって
いる。この場合は、記録ヘッド走査時の加減速の慣性に
よるフィルムの変形を少なくすることができ、検出精度
上有利である。

口発明の効果〕 以上述べたように、本発明によれば、インク噴射停止の
原因となるインク通路でのインクの欠乏を直接検知する
ことができるので、信軌性及び効率の高いインク残量検
知を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の第１の実施例の、イ
ンク残量検知装置の概要図、 第２図は同、圧力センサの出力例を示すクラツ、第３図
は本発明の第２の実施例のインク残量検知装置の概要図
、 第４図（ａ）、　（ｂｌは第３図の要部詳細説明図、第
５図は本発明の第２の実施例の圧力センサの他の取付要
領説明図、 第６図は本発明が適用される従来のインクジェット記録
装置の要部構造説明図、 第７図（ａ）、　（ｂ）は第６図の要部詳細説明図、第
８図は本発明の第３の実施例のインク残量検知装置の概
要図、 第９図（ａ）、　（ｂ）は第８図の要部詳細説明図、第
１０図は本発明の第３の実施例の、ピエゾフィルムの電
極保護構造説明図、 第１１図は同、圧力センサの他の取付要領説明図、 第１２図は従来のインクジェット記録装置の概要図、 第１３図は従来の他のインクジェット記録装置の概要図
、 第１４図は第１２図の装置のインク残量検知手段の構造
説明図、 第１５図は第１３図の装置のインク残量検知手段の構造
説明図で、 図中、 １．１１は記録ヘッド、 ２１２はインク貯溜器、 ３１３．４５はインク通路、 ２２　３２．４２．５２は圧力センサ、４４．５６はピ
エゾフィルムである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インクを噴射しこれにより記録を行う記録ヘッド（
   １）と、該記録ヘッド（１）にインク通路（３）を介し
   インクを供給するインク貯溜器（２）とを有するインク
   ジェット記録装置において、 前記インク通路（３）内に圧力センサ（２２）を設け、
   該圧力センサ（２２）により前記インク通路（３）内の
   圧力減少を検出して前記インク貯溜器（２）内のインク
   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、圧力センサがピエゾフィルムである請求項１記載の
   インク残量検知装置。 ３、ピエゾフィルムのフィルム面がインクの流れる方向
   に対して水平になるようにした請求項２記載のインク残
   量検知装置。