JP2000185412A - インクタンク及びそのインクタンクを用いた記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価であり、かつ、素子のばらつき等に係ら
ず安定してインク有無を判断することができるインクタ
ンク及びそのインクタンクを用いた記録装置を提供する
ことである。 【解決手段】 発光素子１５からの光を反射する面がイ
ンクとの界面となるように形成された光学プリズム１８
と発光素子１５からの光を反射する面がインクの有無に
係らず空気との界面となるように形成された光透過性の
光学プリズム１９とを備えたインクタンクのインク有無
検出を、光学プリズム１８からの反射光に基づいて受光
素子１６から出力された電気信号（Ｖ）と光学プリズム
１９からの反射光に基づいて受光素子１６から出力され
た参照値（ＶＲＥＦ）としての電気信号とに基づいて行
う。

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及びそ
のインクタンクを用いた記録装置に関し、特に、インク
ジェット方式に従って記録を行う記録ヘッドにインクを
供給するインクタンク及びそのインクタンクを用いた記
録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、微小のインク液滴を吐出させ
て記録を行うインクジェット記録装置が知られている。
この装置は他の装置に比べ、高速記録が可能であり、記
録のカラー化が容易であるのみならず、普通紙はもちろ
んのこと布等の記録媒体に記録が可能であり、さらに騒
音が小さく、及び、高品位な記録が可能であるといった
種々の利点を有している。

【０００３】一般に、インクジェット記録装置の記録ヘ
ッドは１から２０００個程度の数のインクを吐出する吐
出口を有している。このような記録ヘッドを用いた記録
媒体への実際の記録では、記録ヘッドを搭載したキャリ
ッジを記録ヘッドに対向した記録媒体に対して相対的に
移動（この移動方向を主走査方向という）させながら、
その記録ヘッドからインク液滴を吐出することによっ
て、記録媒体に画像を記録する。また、記録ヘッドの走
査によって記録媒体の所定領域への記録が終了するたび
毎に、その記録媒体を主走査方向とは垂直の方向（これ
を副走査方向という）その所定領域の記録幅分だけ搬送
することによって、次の所定領域への記録を行う。

【０００４】以上のような主走査方向へのキャリッジ移
動と副走査方向への記録媒体の搬送とを繰り返しなが
ら、記録媒体１ページに対する記録を行う。

【０００５】さて、インクジェット記録装置には従来よ
り記録ヘッドにインクを供給するためのインクを収容す
るインクタンク内のインクの有無を自動的に検出してユ
ーザに警告を発生する手段が設けられている。例えば、
その手段として、インクタンク内に電極を設け電極間の
導通状態を検出することにより、またインクの光透過度
を検出することにより、インクの有無を検出する手段が
考えられている。しかしながら、電極を設けてインクの
有無を検出する方法は、インクタンク自体の構造が複雑
化するという問題があるゆえに、光学的にインクの有無
を検出する手段が設けられることが多い。

【０００６】このようなインクの有無を光学的に検出す
る検出手段を備えたインクジェットヘッドあるいはイン
クタンクは、特開昭６０−３１０２１号公報、特開平２
−１０２０６２号公報、特開平７−２１８３２１号公報
等に開示されている。

【０００７】図８は従来のインクの有無を光学的に検出
するインク有無検出部の構成例を示す図である。

【０００８】図８において、１０１はインクタンク、１
０２は光学プリズム（この場合、図は９０°の頂角を持
つ三角プリズムとして描かれている）、１０３は赤外線
ＬＥＤのような発光素子、１０４はフォトトランジスタ
のような受光素子、１０５はインク、１０６は発光素子
と受光素子とを内蔵した光学ユニットである。

【０００９】インクタンク１０１は光透過性をもつ半透
明のプラスティックのような部材にて形成されインク１
０５を収納している。また、その底部には光学的インク
検出部としての役割を果たす光学プリズム１０２が形成
されている。光学プリズム１０２はインクタンク１０１
と一体的にポリプロピレンなどの透明に近い材料で成形
されている。

【００１０】さて、インクタンク１０１にインク１０５
が無い状態では発光素子１０３から照射される光は、光
学プリズム１０２とインク１０５の境界面１０２Ａ及び
１０２Ｂにおいて反射され受光素子１０４に戻ってく
る。このときの受光素子１０４からの出力電圧をＶ１と
する。

【００１１】一方、インク１０５がインクタンク１０１
に充満している状態では、インクタンク１０１それ自身
とインク１０５の屈折率のため、境界面１０２Ａ及び１
０２Ｂでの反射率がインク１０５が無い場合のそれと異
なり、その結果、発光素子１０３からの光で境界面１０
２Ａと１０２Ｂとを経て受光素子１０４に達する光量は
少なくなる（ほとんど“０”となる）。このときの受光
素子１０４からの出力電圧をＶ０（≒０）とする。この
ように、受光素子１０４において検出される光量の差に
よってインクタンク１０１内のインク１０５の有無を検
出することが可能となる。

【００１２】ここで、閾値（α）をＶ０（≒０）＜α＜
Ｖ１（受光素子１０４の出力電圧）のようにあらかじめ
定め、Ｖ１＞αであれば、インク１０５が無いと判断す
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら受光素子
の出力はさまざまな要因によって変動する。

【００１４】例えば、受光素子の出力は、発光素子の発
光量のばらつきや、受光素子の感度のばらつきに影響さ
れ、発光素子の発光量のばらつきと受光素子の感度のば
らつきを合わせると一般的には１つの素子のばらつきの
数倍以上のばらつきが発生する。また、一般に、発光素
子の発光量は経時変化により、発光量が少なくなってい
く。さらに、発光素子の発光量は温度により変動する。

【００１５】このように、受光素子の出力はその素子や
発光素子のばらつき等に大いに影響されるため、これら
の素子のばらつき等に係らず成り立つ閾値（α）をあら
かじめ定めることは非常に困難であるという問題があ
る。

【００１６】このような問題を解決するために、装置に
高品質の素子を使用するように、装置の製造過程におい
て、予め素子の選別を行ったり、装置内にばらつきを補
正する補正回路を設けたりすることも考えられるが、い
づれの方法も装置の生産コストの上昇につながる。

【００１７】これに加えて、このような補正回路は発光
素子の経時変化による発光量の低下や温度変化による出
力の変化に関しては対応することはできない。

【００１８】またインクがインクタンクに入っていない
場合における受光素子の出力は、インクタンクのロット
ばらつきにより、ロット間で一定であるとは必ずしもい
えないという問題もある。

【００１９】以上のように、従来の技術に従えば、素子
のばらつき等に関わらず安定してインク残量を判断する
ことは困難であった。

【００２０】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、安価であり、かつ、素子のばらつき等に係らず安定
してインク有無を判断することができるインクタンク及
びそのインクタンクを用いた記録装置を提供することを
目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のインクタンクは、以下のような構成を備え
る。

【００２２】即ち、インクを貯留するインクタンクであ
って、外部から入射した光を反射する面が前記インクと
の界面となるように、かつ、前記光が入射する面が前記
インクタンクの外面の一部となるように形成された光透
過性の第１のプリズムと、外部から入射した光を反射す
る面が前記インクの有無に係らず空気との界面となるよ
うに、かつ、前記光が入射する面が前記インクタンクの
外面の一部となるように形成された光透過性の第２のプ
リズムとを有することを特徴とするインクタンクを備え
る。

【００２３】ここで、第１及び第２のプリズムは、イン
クタンクの底面に所定の方向に並んで一列に配置される
ことが好ましい。

【００２４】また他の発明によれば、上記構成のインク
タンクを用いてインクが供給され、インクジェット方式
に従って記録を行う記録ヘッドを備えた記録装置であっ
て、前記所定の方向が前記インクタンクを搭載したキャ
リッジの移動方向となるように前記インクタンクを取り
付け、前記インクタンクを搭載して往復移動する走査手
段と、前記インクタンクの移動経路の近傍に設けられ、
前記インクタンクの移動方向に並べられた前記第１及び
第２のプリズムの反射面に光を照射し、前記光の反射光
を受光する光学手段と、前記第１のプリズムからの反射
光と前記第２のプリズムからの反射光とに基づいて、前
記インクタンクのインクの有無を判定する判定手段とを
有することを特徴とする記録装置を備える。

【００２５】さらに、前記インクタンクのインクの有無
を判定するたび毎に、前記光学手段を駆動し、前記第１
及び第２のプリズムに順次光を照射し、さらに、前記判
定手段を動作させて前記インクタンクのインクの有無を
判定するように制御する第１制御手段を有するようにし
ても良い。

【００２６】さて、前記光学手段が、光を照射する発光
素子と、光を受光して前記受光光量に基づいた電気信号
を出力する受光素子とを含むような構成であるときに、
例えば、不揮発性メモリのような記憶手段に、第２のプ
リズムからの反射光を受光し、受光手段から出力される
電気信号の出力値を参照値として格納しておくようにし
ても良い。

【００２７】この場合、その記憶手段に格納される参照
値は記録装置の製造出荷時に設定されたものであっても
良いし、或いは、インクタンクが交換されるたび毎に更
新されるものでも良い。

【００２８】いずれにしても、このような記憶手段に参
照値が格納される場合、インクタンクのインクの有無を
判定するたび毎に、第１のプリズムに光を照射して第１
のプリズムからの反射光を受光素子で受光し、その受光
素子から出力される電気信号と、記憶手段に格納された
参照値とを用いて、インクタンクのインクの有無を判定
するように制御することが好ましい。

【００２９】なお、前記記録ヘッドは、熱エネルギーを
利用してインクを吐出するために、インクに与える熱エ
ネルギーを発生するための電気熱変換体を備えているこ
とが好ましい。

【００３０】以上のような構成により本発明は、外部か
ら入射した光を反射する面がインクとの界面となるよう
に形成された光透過性の第１のプリズムと外部から入射
した光を反射する面が前記インクの有無に係らず空気と
の界面となるように形成された光透過性の第２のプリズ
ムとを備えたインクタンクとそのインクタンクのインク
を用いて記録を行う記録ヘッドとを搭載した記録装置に
おける光学的なインク有無検出において、インク有無の
判定を、第１のプリズムに対して光を照射しその反射光
から得られた情報と第２のプリズムに対して光を照射し
て得られた情報とに基づいてなされるように動作する。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して本発明の
好適な実施形態について詳細に説明する。

【００３２】図１は本発明の代表的な実施形態であるイ
ンクジェット方式に従って記録を行う記録ヘッドを備え
た記録装置の概略構成を示す斜視図である。この実施形
態では、図１に示すように記録ヘッド１はこれにインク
を供給するインクタンク７とともに一体的に形成された
インクカートリッジ２０に含まれている。なお、インク
タンク７の底面にはインク残量検出を行うための光学プ
リズムが設けられている。

【００３３】図１において、記録ヘッド１は図中下向き
にインクを吐出する姿勢でキャリッジ２に搭載されてお
り、キャリッジ２をガイド軸３に沿って移動させながら
インク液滴を吐出して記録用紙のような記録媒体（不図
示）上に画像を形成していく。なお、キャリッジ２の左
右移動（往復移動）はキャリッジモータ４の回転により
タイミングベルト５を介して行われる。キャリッジ２に
は係合爪６が設けられ、インクタンクの係合穴７ａと係
合して、キャリッジ２にインクタンクは固定される。

【００３４】さて、記録ヘッド１走査分の記録が終了す
ると、記録動作を中断し、プラテン８上に位置する記録
媒体をフィードモータ９の駆動により所定量だけ搬送
し、次いで再びキャリッジ２をガイド軸３に沿って移動
させながら次の１走査分の画像形成を行う。

【００３５】装置本体の右側には記録ヘッド１のインク
吐出状態を良好に保つための回復動作を行う回復機器１
０が配設されており、その機器１０には記録ヘッド１を
キャップするキャップ１１、記録ヘッド１のインク吐出
面を拭うワイパ１２、及び、記録ヘッド１のインク吐出
ノズルからインクを吸引するための吸引ポンプ（不図
示）などが設けられている。

【００３６】また、記録媒体を搬送するためのフィード
モータ９の駆動力は本来の記録媒体搬送機構に伝達され
る他に、自動給紙装置（ＡＳＦ）１３へも伝達される。

【００３７】さらに、回復機器１０の横側には赤外ＬＥ
Ｄ（発光素子）１５及びフォトトランジスタ（受光素
子）１６から成るインク有無検出を行うための光学ユニ
ット１４が設けられている。光学ユニット１４は装置本
体のシャーシ１７に取り付けられている。インクカート
リッジ２０がキャリッジ２に搭載され、図１に示された
位置より右方向へと移動すると、インクカートリッジ２
０は光学ユニット１４上に位置するようになる。そし
て、インクタンク７の底面よりインクの状態を光学ユニ
ット１４によって検出する（詳細は後述）ことが可能と
なる。

【００３８】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。

【００３９】図２は記録装置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、１７０
０は記録信号を入力するインタフェース、１７０１はＭ
ＰＵ、１７０２はＭＰＵ１７０１が実行する制御プログ
ラムを格納するＲＯＭ、１７０３は各種データ（上記記
録信号や記録ヘッド１に供給される記録データ等）を保
存しておくＤＲＡＭである。１７０４は記録ヘッド１に
対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ（Ｇ．
Ａ．）であり、インタフェース１７００、ＭＰＵ１７０
１、ＲＡＭ１７０３間のデータ転送制御も行う。１７０
５は記録ヘッド１を駆動するヘッドドライバ、１７０
６、１７０７はそれぞれフィードモータ９、キャリッジ
モータ４を駆動するためのモータドライバである。

【００４０】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１が駆
動され、記録が行われる。

【００４１】また、記録ヘッド１と一体となったインク
タンク７のインク有無を検出するインク有無検出部２５
の動作はＭＰＵ１７０１によって制御される。インク有
無検出部２５の詳細は後述する。

【００４２】図３は光学ユニットからの光がインクタン
ク底面の光学プリズムで反射され光学ユニットに戻る様
子を示す模式図である。図３において、１８は頂角が９
０°の三角プリズムの形をした光学プリズム、１８ａは
プリズム反射面、１８ｂはプリズム側壁、１８ｃはプリ
ズム底面である。

【００４３】図３から分かるように、プリズム反射面１
８ａは発光素子１５と受光素子１６とが並ぶ方向（図
１、図３における矢印Ｆ方向であり、記録用紙の搬送方
向）に４５°の角度で、またプリズム側壁１８ｂはキャ
リッジ移動方向（図３における矢印ＣＲ方向）に垂直に
なるように、光学プリズム１８は配置され、インクタン
ク７の底面に設けられる。

【００４４】図４はインク有無検出部２５の詳細な構成
を示すブロック図である。

【００４５】図４に示すような構成において、ＭＰＵ１
７０１からの制御信号に基づいて、コントローラ３２
は、所定のデューティ（ＤＵＴＹ）比（％）のパルス信
号をＬＥＤ駆動回路３０に出力して、そのデューティ比
に従って光学ユニット１４を構成する発光素子１５を駆
動して赤外光をインクタンク７の底部に照射する。

【００４６】その赤外光は、インクタンク７の底部の光
学プリズム１８のプリズム反射面１８ａで一定量反射さ
れ、光学ユニット１４を構成する受光素子１６に戻って
くる。フォトトランジスタである受光素子１６は受光し
た光を電気信号に変換し、その電気信号をローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）３１に出力する。ローパスフィルタ（Ｌ
ＰＦ）３１は、受光素子１６から入力した電気信号の
内、高周波雑音をカットして周波数の低い信号のみをコ
ントローラ３２に送る。コントローラ３２はローパスフ
ィルタ（ＬＰＦ）３１の信号をＡ／Ｄ変換してデジタル
信号に変換する。そして、変換された値はＭＰＵ１７０
１に転送される。

【００４７】図５はこの実施形態に従うインク残量検出
に関連したインクタンク７の構造を示す図である。図５
において、（ａ）はインクタンク７を図１に示す矢印Ｆ
の方向に眺めたときの断面図であり、（ｂ）はインクタ
ンク７を図１に示す矢印Ｔの方向に眺めたときの断面図
である。

【００４８】図５に示すように、インクタンク７には従
来例と同様にインクの有無を検出するための光学プリズ
ム１８に加えて、インクタンクの外壁の一部を構成する
面とインクの有無にかかわらず空気との界面となる面に
よって形成され、光学プリズム１８と同形状で同材質の
光学プリズム１９が設けられている。従って、インクタ
ンク７のインクの有無に係らず、発光素子１５から照射
された光は必ず、空気と界面をもつプリズム反射面１９
ａで反射されることになる。

【００４９】このような構造の光学プリズム１８と１９
に対して、キャリッジ２の移動に従って、光学ユニット
１４の発光素子１８からは光が照射され、光学プリズム
１８と１９によって反射された光が受光素子１６によっ
て受光される。

【００５０】図６は図５に示すインクタンク７の断面図
である。

【００５１】図６において、（ａ）は図５のＡ−ａ断面
であり、特に光学プリズム１８の断面を示し、（ｂ）は
図５のＢ−ｂ断面であり、特に光学プリズム１９の断面
を示している。

【００５２】最初に、インクタンク７の光学プリズム１
８が光学ユニット１４の真上に位置する（図６（ａ））
場合について説明する。

【００５３】まず、インクがインクタンク７に入ってい
ない場合は、発光素子１５から照射された光は、光学プ
リズム１８のプリズム底面１８ｃからインクタンク７内
に侵入し、光学プリズム１８のプリズム反射面１８ａで
反射して、その進行方向を９０°変え、もう一方のプリ
ズム反射面１８ａに向かう。そこで、その光はさらに９
０°進行方向を変え、その反射光は受光素子１６の方向
へと向かう。このようにして光学プリズム１８において
反射された光は受光素子１６で受光され、その受光強度
に従って電気信号を発生する。ここで、この入射光によ
る受光素子１６の出力をＶ１とする。

【００５４】これに対して、インクがインクタンク７に
ある場合、発光素子１５から照射された光は光学プリズ
ム１８のプリズム反射面１８ａに到達した後、そこで屈
折現象をおこし、一部の光はインクタンク７内部へ進行
し、受光素子１６に戻る光量は少なくなる。従って、受
光素子１６において発生する電気信号の出力は小さくな
る。このときの受光素子１６の出力をＶ０（≒０）とす
る。

【００５５】次に、インクタンク７の光学プリズム１９
が光学ユニット１４の真上に位置する（図６（ｂ））場
合について説明する。

【００５６】この場合、図５或いは図６（ｂ）に示す光
学プリズム１９の構造から明らかなように、インクの有
無にかかわらず、発光素子１５から照射された光は、光
学プリズム１９の底面１９ｃからインクタンク７に侵入
し、光学プリズム１９のプリズム反射面１９ａ（空気と
の界面）において反射され、９０°その進行方向を変
え、もう一方のプリズム反射面１９ｂに達する。そこ
で、その光は再び反射されて、さらに９０°その進行方
向を変える。このような光路を経て、光は受光素子１６
に向かう。このようにして受光素子１６によって受光さ
れた反射光により、受光素子１６において電気信号が発
生する。ここで、この入射光による受光素子１６の出力
をＶＲＥＦとする。

【００５７】次に以上の構成の記録装置及びインクタン
クを用いて、実際にどのようにインクの有無が検出され
るかを図７に示すフローチャートを参照して説明する。

【００５８】まず、ステップＳ１０では、インクタンク
７を搭載したキャリッジ２を、光学ユニット１４の発光
素子１５の真上に光学プリズム１８が位置するように移
動させる。この時、インクタンク７にインクが有るとき
は受光素子１６の出力（Ｖ）はＶ０（≒０）であり、ま
たインクがないときは受光素子１６の出力（Ｖ）はＶ１
である。

【００５９】次に、ステップＳ２０では、インクタンク
７が搭載されたキャリッジ２を、光学ユニット１４の発
光素子１５の真上に光学プリズム１９が位置するように
移動させる。この時に得られる受光素子１６からの出力
（Ｖ）は、インクタンク７のインクの有無に係らず、Ｖ
ＲＥＦである。

【００６０】なお、インク有無を判断する閾値（α）は
式（１）のように予め定められている。

【００６１】 α＝０．５×ＶＲＥＦ ……（１） 従って、ステップＳ２５では得られたＶＲＥＦの値から
式（１）に基づいて、閾値（α）を求める。

【００６２】さらに、ステップＳ３０では、ステップＳ
１０において得られた受光素子１６からの出力（Ｖ）を
閾値（α）と比較する。ここで、Ｖ＞αであれば、処理
はステップＳ４０に進み、インクタンク７にインクが無
いと判断する。その後、処理はステップＳ６０に進み、
その旨を装置の操作パネル（不図示）に備えられたＬＣ
Ｄなどにメッセージとして表示してさらにＬＥＤランプ
などを特定の色で点燈させたり、或いは、インタフェー
ス１７００を介してホストに通知する。そして、一時的
に記録動作を中止してその後の動作の続行或いは中断を
装置利用者に委ねるようにもできる。

【００６３】これに対して、Ｖ≦αであれば、処理はス
テップＳ５０に進み、インクタンク７にインクがあると
判断する。その後処理は終了する。

【００６４】ところで、インクが無いとき光学プリズム
１８の反射光から得られる受光素子１６の出力（Ｖ１）
は、式（２）のように表わされる。

【００６５】 Ｖ１＝ＣＳ×光学プリズム１８の反射率（Ｒ１） ……（２） 一方、インクの有無に係らず、光学プリズム１９の反射
光から得られる受光素子１６の出力（ＶＲＥＦ）は、式
（３）のように表される。

【００６６】 ＶＲＥＦ＝ＣＳ×光学プリズム１９の反射率（Ｒ２）……（３） ここで、ＣＳは受光素子や発光素子などのセンサのばら
つき等を定量化した係数であり、温度変化による受光素
子１６の出力電気信号の変化や受光素子や発光素子など
のセンサの経時変化の影響を考慮した係数となってい
る。また、光学プリズム１８の反射率（Ｒ１）は、その
プリズムの形状、透明度、反射面の面精度等に左右さ
れ、同様に、光学プリズム１９の反射率（Ｒ２）も、そ
のプリズムの形状、透明度、反射面の面精度等に左右さ
れる。

【００６７】従来例で述べたように、インク有無の検出
を行うためには、式（４）の関係式を満たす閾値（α）
がセンサのばらつき等によらず定められることが望まれ
ている。

【００６８】 ０ ＜ α ＜ Ｖ１ ……（４） ここで、式（４）に式（１）〜式（３）を代入すると、
その関係式は式（５）のようになる。

【００６９】 ０＜０．５×ＣＳ×Ｒ２＜ＣＳ×Ｒ１ ……（５） さらに、式（５）をＣＳで除算して整理すると、式
（６）が得られる。

【００７０】 ０＜０．５×Ｒ２＜Ｒ１ ……（６） 従って、式（５）を満たすように、Ｒ１、Ｒ２とを求め
れば、それから、センサの温度変化による出力の変化や
センサ出力の経時変化を考慮した閾値（α）をＶＲＥＦ
から定めることができ、これによって、センサの温度変
化による出力の変化やセンサ出力の経時変化による影響
を受けずにインク有無を検出できることが分かる。

【００７１】また、光学プリズム１８、１９の反射率
（Ｒ１、Ｒ２）はインクタンクの製造ロットごとにばら
つく可能性はあるが、同一のインクタンクならばほぼ同
じである（Ｒ１≒Ｒ２）と考えてよいので、式（６）に
示す関係は満足されることになる。このように式（６）
に示す関係は、インクタンクのロットごとの反射率のば
らつきに依存しないので、そのロットの影響を受けるこ
ともなく正確にインク残量を検出することができる。

【００７２】以上の検討から分かるように、光学プリズ
ム１９の反射光から得られる受光素子１６の出力ＶＲＥ
Ｆに基づいて閾値（α）を定めてやれば、受光素子や発
光素子のセンサ出力特性のばらつき、その経年変化、そ
の温度依存性などを排除することができる。

【００７３】従って以上説明した実施形態に従えば、イ
ンク有無検出時に光学プリズム１９からの反射光から得
られる受光素子１６の出力に基づいて、インク有無の判
断を行うための閾値を定め、その閾値と光学プリズム１
８からの反射光から得られる受光素子１６の出力とを比
較し、その比較結果に基づいて、インク有無の判断を行
うので、受光素子や発光素子を含む光学ユニットの特性
変化やその温度依存性や素子のばらつきに影響されず
に、正確なインク有無検出を行うことができる。

【００７４】また、この実施形態ではその検出のために
参照用のデータを得るために、光学プリズムをもう１つ
設ける必要があるが、このプリズムはインクタンクとと
もに一体的に成形されるので、その製造コストは安価で
あり、コストパフォーマンスの点でも優れているといえ
る。

【００７５】なお、閾値（α）の設定の仕方は上述の式
（１）のみに限定されず、ＶＲＥＦを含む他の式によっ
て定めてもよいということはいうまでもない。

【００７６】［変形例１]なお、以上説明した実施形態
ではインクの有無を検出するたびに光学プリズム１９か
らの反射光から得られる受光素子の出力を測定したが、
本発明はこれによって限定されるものではない。インク
の有無を検出するたびに光学プリズムを用いて受光素子
の出力を測定する必要はなく、例えば、記録装置の工場
出荷時に、その記録装置とあるインクタンクを用いて光
学プリズム１９の反射光から得られる出力を測定し、そ
の測定結果をＶＲＥＦとしＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性
メモリに記憶させておき、インクの有無を検出するとき
には、その不揮発性メモリに記憶されたＶＲＥＦを読み
出して用いるようにしても良い。

【００７７】このようすることで、インクタンクのロッ
トごとにばらつきや光学ユニットの温度変化性や経時変
化による影響を排除することはできないが、記録装置に
備えられた光学ユニットのばらつきによる影響は除去で
きる。さらに、インクの有無を検出するたびに光学プリ
ズム１９からの反射光から得られる受光素子の出力を測
定する必要がないので、上述の実施形態に比べて、より
高速にインク有無を検出できるという利点がある。

【００７８】[変形例２]また、ユーザがインクタンクを
交換した時にだけ、光学プリズム１９からの反射光から
得られる受光素子の出力を測定するようにし、その測定
によって得られたＶＲＥＦをＥＥＰＲＯＭなどの不揮発
性メモリに記憶させておき、インクの有無を検出すると
きには、その不揮発性メモリに記憶されたＶＲＥＦを読
み出して用いるようにしても良い。

【００７９】このようにすることで、記録装置に備えら
れた光学ユニットのばらつきやインクタンクのロットご
とにばらつきによる影響を除去することができる。ま
た、光学プリズム１９からの反射光から得られる受光素
子の出力の測定がインクタンク交換時に限定されるの
で、変形例１と同様にインク有無検出の高速性を維持で
きるという利点がある。

【００８０】なお、以上の実施形態において、記録ヘッ
ドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さ
らにインクタンクに収容される液体はインクであるとし
て説明したが、その収容物はインクに限定されるもので
はない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めた
り、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対し
て吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容
されていても良い。

【００８１】以上の実施形態は、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を用いるこ
とにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。

【００８２】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。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をすると、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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】加えて、上記の実施形態で説明した記録ヘ
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のみならず、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
記録ヘッドを用いてもよい。

【００８７】また、以上説明した記録装置の構成に、記
録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加する
ことは記録動作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などが
ある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを
備えることも安定した記録を行うために有効である。

【００８８】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。

【００８９】以上説明した実施の形態においては、イン
クが液体であることを前提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。

【００９０】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。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。

【００９１】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。

【００９２】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェース機器，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、一つの
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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
部から入射した光を反射する面がインクとの界面となる
ように形成された光透過性の第１のプリズムと外部から
入射した光を反射する面が前記インクの有無に係らず空
気との界面となるように形成された光透過性の第２のプ
リズムとを備えたインクタンクとそのインクタンクのイ
ンクを用いて記録を行う記録ヘッドとを搭載した記録装
置における光学的なインク有無検出において、インク有
無の判定を、第１のプリズムに対して光を照射しその反
射光から得られた情報と第２のプリズムに対して光を照
射して得られた情報とに基づいてなされるので、インク
有無の判定に用いられる光学手段の特性による影響、例
えば、インクタンクの反射率のばらつき、光学素子のば
らつき、温度依存性、経時変化等がキャンセルされ、高
精度にインク有無の判定を行うことができるという効果
がある。

【００９９】さらに、インクタンクに対する本発明の特
有な構成としては２つのプリズムを設けることだけであ
るので、例えば、このようなプリズムとインクタンクと
を一体的に成形してやれば、安価にこのようなプリズム
を備えたインクタンクを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施形態であるインクジェッ
ト方式に従って記録を行う記録ヘッドを備えた記録装置
の概略構成を示す斜視図である。

【図２】記録装置の制御回路の構成を示すブロック図で
ある。

【図３】光学ユニットからの光がインクタンク底面の光
学プリズムで反射され光学ユニットに戻る様子を示す図
である

【図４】インク残量検出部の詳細な構成を示すブロック
図である。

【図５】インク残量検出に関連したインクタンク７の構
造を示す図である。

【図６】図５に示すインクタンク７の断面図である。

【図７】インク有無検出処理を示すフローチャートであ
る。

【図８】従来のインク残量を光学的に検出するインク有
無検出部の構成例を示す図である。

【符号の説明】

１ 記録ヘッド ２ キャリッジ ３ ガイド軸 ４ キャリッジモータ ５ タイミングベルト ６ 係合爪 ７ インクタンク ７Ｉ インク ８ プラテン ９ フィードモータ １０ 回復機器 １１ キャップ １２ ワイパー １３ ＡＳＦ １４ 光学ユニット １５ 発光素子 １６ 受光素子 １７ シャーシ １８ 光学プリズム １９ 光学プリズム ３０ ＬＥＤ駆動回路 ３１ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） ３２ コントローラ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを貯留するインクタンクであっ
   て、 外部から入射した光を反射する面が前記インクとの界面
   となるように、かつ、前記光が入射する面が前記インク
   タンクの外面の一部となるように形成された光透過性の
   第１のプリズムと、 外部から入射した光を反射する面が前記インクの有無に
   係らず空気との界面となるように、かつ、前記光が入射
   する面が前記インクタンクの外面の一部となるように形
   成された光透過性の第２のプリズムとを有することを特
   徴とするインクタンク。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のプリズムは、前記イ
   ンクタンクの底面に所定の方向に並んで一列に配置され
   ることを特徴とする請求項１に記載のインクタンク。
3. 【請求項３】 請求項２に記載のインクタンクを用いて
   インクが供給され、インクジェット方式に従って記録を
   行う記録ヘッドを備えた記録装置であって、 前記所定の方向が前記インクタンクを搭載したキャリッ
   ジの移動方向となるように前記インクタンクを取り付
   け、前記インクタンクを搭載して往復移動する走査手段
   と、 前記インクタンクの移動経路の近傍に設けられ、前記イ
   ンクタンクの移動方向に並べられた前記第１及び第２の
   プリズムの反射面に光を照射し、前記光の反射光を受光
   する光学手段と、 前記第１のプリズムからの反射光と前記第２のプリズム
   からの反射光とに基づいて、前記インクタンクのインク
   の有無を判定する判定手段とを有することを特徴とする
   記録装置。
4. 【請求項４】 前記インクタンクのインクの有無を判定
   するたび毎に、前記光学手段を駆動し、前記第１及び第
   ２のプリズムに順次光を照射し、さらに、前記判定手段
   を動作させて前記インクタンクのインクの有無を判定す
   るように制御する第１制御手段をさらに有することを特
   徴とする請求項３に記載の記録装置。
5. 【請求項５】 前記光学手段は、 光を照射する発光素子と、 光を受光して前記受光光量に基づいた電気信号を出力す
   る受光素子とを含むことを特徴とする請求項３に記載の
   記録装置。
6. 【請求項６】 前記第２のプリズムからの反射光を受光
   し、前記受光手段から出力される電気信号の出力値を参
   照値として格納する記憶手段をさらに有することを特徴
   とする請求項５に記載の記録装置。
7. 【請求項７】 前記記憶手段に格納される参照値は、前
   記記録装置の製造出荷時に設定されたものであることを
   特徴とする請求項６に記載の記録装置。
8. 【請求項８】 前記記憶手段に格納される参照値は、イ
   ンクタンクが交換されるたび毎に更新されることを特徴
   とする請求項６に記載の記録装置。
9. 【請求項９】 前記インクタンクのインクの有無を判定
   するたび毎に、前記発光素子から前記第１のプリズムに
   光を照射して前記第１のプリズムからの反射光を前記受
   光素子で受光し、前記受光素子から出力される電気信号
   と、前記記憶手段に格納された参照値とを用いて、前記
   インクタンクのインクの有無を判定するように制御する
   第２制御手段をさらに有することを特徴とする請求項６
   に記載の記録装置。
10. 【請求項１０】 前記記憶手段は、不揮発性メモリであ
    ることを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
11. 【請求項１１】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利
    用してインクを吐出するために、インクに与える熱エネ
    ルギーを発生するための電気熱変換体を備えていること
    を特徴とする請求項１０に記載の記録装置。