JPH10100445A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極を交換しないで無駄なくインクタンクを
交換でき、複数個のインクタンクに対しても一対の電極
で済み、在来型のインクジェット記録装置用のインクタ
ンクをそのまま搭載してインク残量の検出ができるイン
クジェット記録装置を提供すること。 【解決手段】 相互に絶縁された一対の電極７２、７３
を、パージキャップ近傍のプラテンローラ寄りの位置に
設け、インクジェットヘッドの回復動作を行う位置への
キャリッジ移動の前後に各インクタンク７１が電極間を
通過するようにした。各インクタンク７１がキャリッジ
移動により電極７２、７３の間に位置するタイミングに
同期して、インク残量検出回路４０で両電極間の静電容
量を検出すると、各インクタンク７１のインク残量をイ
ンクタンクごとに検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録装置に関し、さらに詳細には、インクタンク内のイン
ク残量を検知できるインクジェット記録装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置では、インクタ
ンク内に保持したインクを記録用紙等に噴出することに
よって記録を行うので、インクタンク内にインクがなく
なると記録できなくなる。このためインク残量が減った
インクタンクは新しいものと取り替えてインクを補充す
る必要がある。しかし、インクタンクの材質やキャリッ
ジの搭載部分の構造によってはインク残量を外部から目
視で認識できない場合があり、その場合にはインク切れ
により記録できなくなって初めてインクがないことに気
づくことになり不便である。

【０００３】このためにインク残量を検出する手段をイ
ンクジェット記録装置に備えることが行われている。こ
のためのインク残量検出の手法の一つとして、インクタ
ンクの静電容量がインク残量により異なることを利用す
ることができる。そこで従来のインクジェット記録装置
では、互いに絶縁された２枚の電極板をインクタンクに
備えるとともに、装置側に設けられた検出回路により当
該電極板間の静電容量を検出してインク残量を知るよう
になっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のインクジェット記録装置では、２枚の電極板がイン
クタンク側に設けられているので、インクタンクを交換
する際には電極板をも毎回取り替えることとなってしま
い無駄が大きい。また、カラーインクジェット記録装置
のようにインクタンクを複数個搭載する場合には各イン
クタンクごとに電極板を設けなければならないのでコス
トアップ要因でもある。さらに、装置側に検出回路が設
けられていても、電極板を備えない在来型のインクタン
クを搭載すると残量検出ができないので、互換性に欠け
ているといえる。

【０００５】本発明は、従来のインクジェット記録装置
が有する前記問題点を解決するためになされたものであ
り、電極を交換しないで無駄なくインクタンクを交換で
き、複数個のインクタンクに対しても一対の電極で済
み、在来型のインクジェット記録装置用のインクタンク
をそのまま搭載してインク残量の検出ができるインクジ
ェット記録装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決を目的と
してなされた請求項１の発明は、記録方向に移動可能な
キャリッジと、このキャリッジに搭載された複数のイン
クタンクとを有し、各インクタンク内のインクを記録媒
体に吐出して記録を行うインクジェット記録装置であっ
て、前記キャリッジの移動により前記各インクタンクが
位置しうる範囲内の所定位置に、記録方向に対し平行に
かつ前記インクタンクを挟んで対向して設けられた一対
の電極と、前記一対の電極間の静電容量を計測する容量
計測手段とを有し、前記容量計測手段の計測値により前
記各インクタンク内のインク残量を検知することを特徴
として特定される。

【０００７】このインクジェット記録装置では、キャリ
ッジの移動により複数のインクタンクの１つが所定位置
にあるときには、一対の電極がそのインクタンクを挟ん
で対向している。この位置での一対の電極間の静電容量
は、そのインクタンクのインク残量により異なる。すな
わち、一般にインクは空気よりもはるかに誘電率が大き
いので、そのインクタンクがインクで満杯であるときに
最も静電容量が大きく、記録の実行によりインクが消費
されて減少するにつれて静電容量が小さくなる。そし
て、この静電容量が容量計測手段により計測されるの
で、そのインクタンクのインク残量が検知される。した
がって、キャリッジの移動により複数のインクタンクの
それぞれについて、容量計測手段と一対の電極とにより
インク残量の検知を行うことができる。

【０００８】したがってこのインクジェット記録装置に
よれば、静電容量をモニタすることにより、インク切れ
が近づいたインクタンクをユーザが知ることができ、イ
ンク切れによる記録不能に至る前にインクタンクの交換
が促される。また、インクタンク自体には電極が設けら
れていないので、インクタンクを交換しても一対の電極
はそれまでのものがそのまま使用され、無駄がない。ま
た、インク残量の検知を行わない在来型のインクジェッ
ト記録装置用のインクタンクを、キャリッジへの取付形
状さえ合えばそのまま使用してインク残量を検知するこ
とができる。

【０００９】また、請求項２の発明は、請求項１に記載
するインクジェット記録装置であって、前記容量計測手
段は、前記キャリッジの移動に同期して、各インクタン
クが前記所定位置に到達して前記一対の電極間に位置す
る各タイミングで静電容量を計測し、インク残量を各イ
ンクタンクごとに検知することを特徴として特定され
る。

【００１０】このインクジェット記録装置では、容量計
測手段による静電容量の計測がキャリッジの移動に同期
して行われる。具体的には、キャリッジの移動により所
定位置に到達するインクタンクがあるときに、そのイン
クタンクが一対の電極間に位置するタイミングで静電容
量が計測される。このためそのインクタンクについて、
静電容量の計測によるインク残量の検知が行われる。そ
して、各インクタンクごとに同様のタイミングで容量計
測手段による静電容量の計測が行われるので、各インク
タンクごとにインク残量の検知が行われる。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項１または
請求項２に記載するインクジェット記録装置であって、
前記電極の幅が、前記インクタンクの前記電極が対面す
る面における最小幅以下であることを特徴として特定さ
れる。

【００１２】このインクジェット記録装置では、キャリ
ッジの移動によりインクタンクの１つが一対の電極間に
位置し容量計測手段による静電容量の計測が行われると
き、幅方向（キャリッジ移動方向）の寸法から、各電極
は、そのインクタンクの電極が対面する面の幅内にあ
る。このため隣接するインクタンクの影響を受けずに静
電容量の計測が行われるので、インク残量の検知精度が
高い。

【００１３】また、請求項４の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載するインクジェット記録装置
であって、前記一対の電極が前記各インクタンクに対し
絶縁されていることを特徴として特定される。

【００１４】このインクジェット記録装置では、一対の
電極と各インクタンクとが絶縁されているので、一対の
電極によりその間に位置するインクタンクの静電容量を
計測することができ、インク残量の検知が可能である。
ここで、一対の電極と各インクタンクとの絶縁は、イン
クタンクの外形を絶縁物で構成することによってもよ
く、一対の電極のインクタンクに面する側の面を絶縁物
で被覆することによってもよく、あるいは一対の電極と
インクタンクとの間にある程度の隙間が確保されるよう
にすることによってもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態
に係るインクジェット記録装置１０は、圧電素子式のイ
ンクジェットヘッドを使用したものであり、その主要部
は図１に示す概略構成を有している。

【００１６】図１の概略斜視図において、インクジェッ
ト記録装置１０のフレーム８０には、記録用紙Ｓを搬送
するための円筒状のプラテンローラ８１が軸まわりに回
転可能に配置されている。そして、プラテンローラ８１
と平行にガイドロッド８２及びガイドレール８３が設け
られ、これらに支持されつつキャリッジ８４がプラテン
ローラ８１と平行に移動できるようになっている。キャ
リッジ８４は、フレーム８０の下部に設けられたＣＲモ
ータ８５によりベルト８６を介して駆動されるようにな
っている。キャリッジ８４には、ノズルからインクを吐
出してフルカラー印刷を行う４色（ブラックＢｋ、シア
ンＣｙ、マゼンタＭ、イエローＹ）のインクジェットヘ
ッド７０が搭載されている。

【００１７】さらに、キャリッジ８４には、インクジェ
ットヘッド７０にインクを供給するインクタンク７１が
４色分並列して、はめ外し可能に搭載されている。各イ
ンクタンク７１は、絶縁性の樹脂で形成された通常のも
のである。また、フレーム８０には、インクジェットヘ
ッド７０のインク吐出状態が悪化したときにこれを回復
させるための回復系として、ノズル面を拭き払うワイパ
８７と、ノズル面を覆って劣化したインクを吸引するパ
ージキャップ８８とが設けられている。さらに、プラテ
ンローラ８１や回復系を駆動するＬＦモータ８９が搭載
されている。さらにフレーム８０内のパージキャップ８
８近傍のプラテンローラ８１寄りの位置には、インクタ
ンク７１のインク残量を検出するための一対の電極７
２、７３が、キャリッジ８４によるインクタンク７１の
移動経路に対して上下に対向して設けられている。

【００１８】一対の電極７２、７３はフレーム８０に対
して固定されており、図２から図５までに示すようにキ
ャリッジ８４が移動することにより４つのインクタンク
７１のいずれか１つがそれらの間に位置することができ
るように配置されている。すなわち、図２ではブラッ
ク、図３ではシアン、図４ではマゼンタ、図５ではイエ
ローのインクタンク７１が電極７２、７３に挟まれる位
置にある。また、図６は、いずれのインクタンク７１も
電極７２、７３に挟まれる位置にない状態を示してい
る。印刷記録の実行中などにこのような状態にある。

【００１９】そして、図５に記号Ｅ、Ｔで示すように、
電極７２の幅Ｅ（電極７３の幅も同じ）はインクタンク
７１の幅Ｔと同等かそれ以下である。なお、図２から図
６までの図では各インクタンク７１とも同等の幅を有し
ているが、色によりインクタンク７１の幅が異なる（ブ
ラックのみ他より幅が広い等）場合には、各インクタン
ク７１の幅Ｔのうち最も小さいものに対して電極７２の
幅Ｅが同等かそれ以下となるようにする。また、電極７
２、７３の、インクタンク７１に対面する側の面は、キ
ャリッジ８４の移動方向に対して平行とされている。さ
らに、電極７２、７３は互いに絶縁されており、いずれ
かのインクタンク７１がそれらの間にある時でもこの絶
縁が維持されるようになっている。

【００２０】次に、インクジェット記録装置１０の制御
系を説明する。この制御系は、図７に示すように、ヘッ
ドドライバ３０と、ゲートアレイ３１と、ＣＰＵ３２と
を中心に構成されている。図７中、ヘッドドライバ３０
とインクジェットヘッド７０とがキャリッジ８４に搭載
されており、他（ホスト７８を除く）は装置本体内に設
置されている。ヘッドドライバ３０は、インクジェット
ヘッド７０の各チャンネルに駆動信号を印加する回路で
ある。ゲートアレイ３１はホスト（パソコン等）７８か
らインターフェース３３を介して印字データ（コードデ
ータ）を受け取り、そのイメージデータへの展開やヘッ
ドドライバ３０への転送等を行う回路である。また、ゲ
ートアレイ３１には、展開したイメージデータを貯蔵す
るイメージメモリ３４が付設されている。

【００２１】ＣＰＵ３２は、インクジェット記録装置１
０の動作全体の統括制御を行うワンチップマイコンであ
る。ＣＰＵ３２とゲートアレイ３１とはバス３５で接続
されており、データやタイミング信号等のやりとりがで
きるようになっている。また、ＲＯＭ３６やＲＡＭ３７
にも接続されている。さらに、ＣＰＵ３２は、インク残
量検出回路４０にも接続されている。インク残量検出回
路４０には、一対の電極７２、７３を介してインクタン
ク７１のインク残量を検出する回路である。さらに、Ｃ
ＰＵ３２は、印字パラメータ等の設定操作や表示を行う
スイッチパネル３８や機械部分の駆動系３９にも接続さ
れている。ここで、駆動系３９には、ＣＲモータ８５や
ＬＦモータ８９およびそれらのための位置センサ等が含
まれる。

【００２２】インク残量検出回路４０について図８を用
いて説明する。インク残量検出回路４０は、ヒステリシ
ス機能を有するロジックＩＣ４５と、これに並列接続さ
れたタイミング抵抗４３（Ｒ）とを有している。ロジッ
クＩＣ４５の入力側には保護抵抗４４（Ｒｓ）が備えら
れており、そして分岐点Ａを介して電極７２に接続され
ている。ロジックＩＣ４５の出力側は、分岐点Ｂを介し
てＣＰＵ３２に接続されている。また、電極７３は接地
されている。この電極７２と電極７３とは、インクタン
ク７１が間にあるときを含めて相互に絶縁されているの
で、キャパシタ（Ｃ）を構成し、その静電容量はその間
のインクタンク７１のインク残量により異なる。インク
は空気よりもはるかに誘電率が大きいからである。そし
て、ロジックＩＣ４５とタイミング抵抗４３とキャパシ
タＣとにより公知のＣＲ発振回路を構成しており、キャ
パシタＣの静電容量に応じた周波数のパルスをＣＰＵ３
２に入力してインク残量の検出を行うようにしたもので
ある。

【００２３】次に、インクジェット記録装置１０の動作
を説明する。インクジェット記録装置１０の基本的な動
作は、記録用紙Ｓに対する印刷記録の実施である。すな
わち、ＬＦモータ８９でプラテンローラ８１を駆動して
記録用紙Ｓの記録する行がインクジェットヘッド７０に
対面する位置まで搬送し、そしてＣＲモータ８５でキャ
リッジ８４を駆動しつつ、印字データに従いインクタン
ク７１内のインクをインクジェットヘッド７０から記録
用紙Ｓに吐出して印刷記録が行われる。ここで、印字デ
ータが多色データであるときには４色の各インクタンク
７１のインクがそのデータに従い使い分けられカラー印
刷記録がなされる。また、印刷記録の実施によりインク
ジェットヘッド７０に吐出状態の不良が生じるので、適
宜の頻度で定期的にインクジェットヘッド７０がパージ
キャップ８８に対面する位置までキャリッジ８４を移動
させて回復動作が行われる。これら一連の動作は、図７
中のＣＰＵ３２の統括制御により行われる。

【００２４】そして、かかる印刷記録動作を行うことに
よりインクタンク７１のインク残量が減少してくるの
で、インク残量検出回路４０でこれを検出するようにし
ている。このインク残量の検出は、インクジェットヘッ
ド７０がパージキャップ８８に対面する位置での回復動
作の前後に行われる。回復動作は定期的に行われ、ま
た、残量検出のための一対の電極７２、７３がパージキ
ャップ８８近傍のプラテンローラ８１寄りの位置に設け
られているからである。すなわち、インクジェットヘッ
ド７０の回復動作のためにキャリッジ８４が印刷記録領
域（プラテンローラ８１に対面する範囲）から回復位置
（回復動作が行われる位置）に向けて移動する際、そし
て回復位置から印刷記録領域に向けて移動する際に、各
インクタンク７１が電極７２、７３の間を必ず通過する
のでそれらのときにインク残量を検出するのである。

【００２５】インク残量検出回路４０による各インクタ
ンク７１ごとのインク残量の検出は次のように行われ
る。あるインクタンク７１が電極７２、７３の間に挟ま
れる位置にあるとき、電極７２、７３間の静電容量はそ
のインクタンク７１のインク残量により異なる。すなわ
ち、インクは数十〜百数十程度の比誘電率を有し空気の
比誘電率より大きいので、インクタンク７１のインク量
が満杯に近いほど静電容量が大きく、インク残量が減少
してインク切れに近づくほど静電容量が小さい。そし
て、ロジックＩＣ４５とタイミング抵抗４３とキャパシ
タＣとにより構成されるＣＲ発振回路によりその静電容
量が検出され、それに応じた周波数のパルスがロジック
ＩＣ４５からＣＰＵ３２に向けて出力される。そしてＣ
ＰＵ３２でそのパルスの周波数をカウントすることによ
り、そのインクタンク７１のインク残量が検出される。
ここで、電極７２、７３の幅Ｅがインクタンク７１の幅
Ｔと同等かそれ以下であるので、隣接するインクタンク
７１の影響を受けずにインク残量の検出がなされる。

【００２６】したがって、キャリッジ移動により４つの
インクタンク７１が次々に電極７２、７３の位置を通過
するときに、その通過に同期して電極７２、７３間の静
電容量を検出すると、図９または図１０のグラフに示す
ように、各インクタンク７１ごとのインク残量が静電容
量の時間変化として検出される。図９では、時刻ｔ₁か
ら時刻ｔ₂までがイエローの、時刻ｔ₂から時刻ｔ₃まで
がマゼンタの、時刻ｔ₃から時刻ｔ₄までがシアンの、時
刻ｔ₄から時刻ｔ₅ までがブラックの、それぞれインク
残量に相当する静電容量が表れている。図１０はキャリ
ッジ移動の向きが逆であった場合である。この測定は、
インク残量検出回路４０をキャリッジ移動に対して同期
制御して行われる。その制御はＣＰＵ３２による統括制
御に含まれている。

【００２７】図９および図１０において、時刻ｔ₁以前
および時刻ｔ₅以後は、電極７２、７３間にインクタン
ク７１がなく空気のみの寄与による静電容量が表れてい
る。そして、図９および図１０に一点鎖線で示すＣ₀
は、空のインクタンクと空気との寄与による静電容量を
示している。したがって静電容量がＣ₀ に近ければ、そ
のインクタンク７１のインク残量が少なくインク切れが
近いことを意味している。図９および図１０では、シア
ンのインクタンクはまだ満杯に近いが、イエローのイン
クタンクとブラックのインクタンクとがインク切れ間近
となっている。

【００２８】以上詳細に説明したように、本実施の形態
に係るインクジェット記録装置１０によれば、相互に絶
縁された一対の電極７２、７３を、パージキャップ８８
近傍のプラテンローラ８１寄りの位置に設け、インクジ
ェットヘッド７０の回復動作を行う位置へのキャリッジ
移動の前後に各インクタンク７１が電極間を通過するよ
うにし、そしてインク残量検出回路４０で両電極間の静
電容量を検出するようにしたので、各インクタンク７１
ごとにインク残量を定期的に検出することができる。こ
のため、インク切れに近づいたインクタンク７１を、実
際にインク切れが生じて印刷記録不能となる前に新品に
交換でき、便利である。その際、交換するインクタンク
７１自体は電極を備えたものでない通常品でよいので、
互換性、コスト性に優れるとともに資源の節約にもつな
がる。

【００２９】また、電極７２、７３の幅Ｅをインクタン
ク７１の幅Ｔと同等かそれ以下としたので、各インクタ
ンク７１のインク残量を、隣接するインクタンク７１の
影響を受けずに高精度に検出でき、さらにキャリッジ移
動に同期させて各インクタンク７１が電極７２、７３に
挟まれる位置に来るタイミングでそれぞれ測定するよう
にしたので、インクタンク７１ごとにインク残量の検出
ができる。このため、インク切れに近づいたインクタン
ク７１のみを新品と交換することができ、無駄がない。

【００３０】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の
改良、変形が可能であることはもちろんである。例え
ば、各インクタンク７１のインク色やその配列順序は単
なる例示である。また、各インクタンク７１のインク色
を違える代わりに、粘度等を違えて多様な記録媒体に対
応できるようにしたものにも適用できる。また、インク
残量検出回路４０の回路構成も、同様の機能を奏するも
のであれば図８と異なってもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように請求項１
の発明によれば、電極を交換しないで無駄なくインクタ
ンクを交換でき、複数個のインクタンクに対しても一対
の電極で済み、在来型のインクジェット記録装置用のイ
ンクタンクをそのまま搭載してインク残量の検出ができ
るインクジェット記録装置が提供されている。また、請
求項２の発明によれば、インクタンクごとにインク残量
を検知でき、インク切れが近いインクタンクを特定でき
るインクジェット記録装置が提供されている。また、請
求項３の発明によれば、インクタンクのインク残量を、
隣接する他のインクタンクの影響を受けずに高精度に検
出できるインクジェット記録装置が提供されている。ま
た、請求項４の発明によれば、一対の電極がキャパシタ
を構成してインクタンクのインク残量の検出を行うこと
ができるインクジェット記録装置が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るインクジェット記録装置の
概略斜視図である。

【図２】インクタンクと電極との位置関係を説明する図
である。

【図３】インクタンクと電極との位置関係を説明する図
である。

【図４】インクタンクと電極との位置関係を説明する図
である。

【図５】インクタンクと電極との位置関係を説明する図
である。

【図６】インクタンクと電極との位置関係を説明する図
である。

【図７】本実施の形態に係るインクジェット記録装置の
制御系のブロック図である。

【図８】インク残量検出回路の回路構成を説明する図で
ある。

【図９】インクタンクごとに検出される静電容量を示す
グラフである。

【図１０】インクタンクごとに検出される静電容量を示
すグラフである。

【符号の説明】 ４０ インク残量検出回路 ７１ インクタンク ７２、７３ 電極 ８４ キャリッジ Ｅ 電極幅 Ｔ インクタンク幅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録方向に移動可能なキャリッジと、こ
   のキャリッジに搭載された複数のインクタンクとを有
   し、各インクタンク内のインクを記録媒体に吐出して記
   録を行うインクジェット記録装置において、 前記キャリッジの移動により前記各インクタンクが位置
   しうる範囲内の所定位置に、記録方向に対し平行にかつ
   前記インクタンクを挟んで対向して設けられた一対の電
   極と、 前記一対の電極間の静電容量を計測する容量計測手段と
   を有し、 前記容量計測手段の計測値により前記各インクタンク内
   のインク残量を検知することを特徴とするインクジェッ
   ト記録装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載するインクジェット記録
   装置において、 前記容量計測手段は、前記キャリッジの移動に同期し
   て、各インクタンクが前記所定位置に到達して前記一対
   の電極間に位置する各タイミングで静電容量を計測し、 インク残量を各インクタンクごとに検知することを特徴
   とするインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載するイン
   クジェット記録装置において、 前記電極の幅が、前記インクタンクの前記電極が対面す
   る面における最小幅以下であることを特徴とするインク
   ジェット記録装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載するインクジェット記録装置において、 前記一対の電極が前記各インクタンクに対し絶縁されて
   いることを特徴とするインクジェット記録装置。