JP2000326519A

JP2000326519A - インクジェット画像形成装置

Info

Publication number: JP2000326519A
Application number: JP13778199A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Fukuda; 佳人福田; Yutaka Kawamata; 裕川又; Hiroharu Terasawa; 弘治寺沢
Original assignee: Copyer Co Ltd
Current assignee: Canon Finetech Nisca Inc
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】インクタンクの着脱状態も含めてインクの有無
を確実に検知することができる画像形成装置を提供す
る。【解決手段】インクタンク３２の内側底部においてイン
ク収納空間内に突出したインク検知用のプリズム部３２
Ｃを設けるとともに、インク空時のプリズム部３２Ｃと
等価な光反射部としてのインクタンク検知用プリズム部
３５をインクタンクの側壁底部６２に設ける。光学式セ
ンサにより、キャリッジ上のインクタンク装着部に対し
て射出した光の反射光の有無を検知することによりイン
クタンク３２の有無を検知するとともに、インクタンク
有が検出されたときプリズム部３２Ｃに対して射出した
光の反射光の有無によりインクタンク３２内のインクの
有無を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットに
よる画像形成装置において、インク吐出ノズルへインク
を供給する経路を持つインクタンクのインク有無の検知
方法とインクタンクの有無の検知に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットによる印字方法で
は、オンデマンドでのインク吐出により画像形成を行う
ことが可能である。印字画像は白黒画像からカラー画像
となり、インクタンクも、カラー化に伴ってシアン・マ
ゼンタ・イエローさらにはその濃淡のインクおよびブラ
ックの各色インクの各色別に別個に着脱可能な構造を有
する画像形成装置が多い。各色のインクはインクタンク
に貯留されている。一般に、インク吐出ノズルを有する
インク吐出ヘッドに着脱可能なインク容器をインクタン
クと呼び、ヘッドとインク容器が一体となっているもの
をインクカートリッジと呼ぶが、本明細書においては、
両方を代表してインクタンクと呼ぶ。

【０００３】各インクタンク内のインクの減りは一様で
なく、ユーザは個別にインクのなくなったインクタンク
を交換するか、ある経路を通じてインクタンク内へイン
クを補充する。

【０００４】特開平８−１０８５４３号公報および特開
平９−２２６１４９号公報は、インクタンク底部に配置
した光反射プリズムと反射型光学式センサとを組み合わ
せてインク検知を行う技術を開示している。

【発明が解決しようとする課題】図１により、光反射プ
リズムと反射型光学式センサとを組み合わせてインク検
知を行う原理を説明する。

【０００５】後述するプリズム構造であるインク検知用
窓を、赤外光の発光部２１および受光部２２で構成され
る光学式反射型センサ３３で観察する場合、図１（ａ）
に示すように何も物体が存在しない場合、発光部２１か
らの光は受光部２２に届くことはない。また、図１
（ｂ）のように、プリズム構造でない物体２３が光学式
反射型センサの被検知位置に来た場合にも、発光部２１
からの光は受光部２２に届かない。更に、図１（ｃ）の
ように、プリズム構造の部分に液体（インク）が存在す
る場合は、プリズム構造を作っている部材（ガラス、ポ
リ系材質等）と液体の間の光の屈折率によって、入射光
は界面で屈折を起こす。例えば、発光部２１からの赤外
光が４２°＜α＜６８°の入射角となるようなプリズム
構造を持つインクタンク容器をポリプロピレン材で構成
し、上記設置状態に置くことにより、インクの存在する
場合、光の屈折が起こり、インクの無い場合、光の全反
射が起こる。従って、図１（ｄ）のようにプリズム構造
の部分にインクが存在しない場合、すなわち、空気が存
在する場合、全反射を起こし、これにより発光部２１か
らの光が受光部２２に届き、インクが無いことの情報が
得られる。

【０００６】しかしながら、インクタンク３２がホルダ
から外されている場合（図１（ａ））にも、インクが十
分に充填されているインクタンクが装着されている場合
（図１（ｃ））と同じ結果が得られるため、インクタン
ク３２が外されていてもインク有と検知され、記録ヘッ
ド（ノズル）までインクが供給されずに空打ち等の可能
性があった。これは、サーマルインクジェット方式の記
録ヘッドであれば、オーバーヒートによりノズルを痛
め、ヘッド破壊等の問題を引き起こしうる。

【０００７】本発明は、このような従来の問題に鑑みて
なされたものであり、インクタンクの着脱状態も含めて
インクの有無を確実に検知することができる画像形成装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるインクジェット画像形成装置は、キャ
リッジ上に着脱可能なインクタンク内のインクを印字ヘ
ッドから記録媒体上に吐出して画像を形成する画像形成
装置において、前記インクタンクの内側底部においてイ
ンク収納空間内に突出したインク検知用の第１のプリズ
ム部を設けるとともに、インク空時の前記第１のプリズ
ム部と等価な光反射部を前記インクタンクの側壁底部に
設け、光学式センサにより、前記キャリッジ上のインク
タンク装着部に対して射出した光の反射光の有無を検知
することによりインクタンクの有無を検知するととも
に、インクタンク有が検出されたとき前記第１のプリズ
ム部に対して射出した光の反射光の有無により当該イン
クタンク内のインクの有無を検知することを特徴とす
る。

【０００９】インク検知用プリズム部としての第１のプ
リズム部では、インクがある場合と、インクタンク自体
がない場合とが区別できなかったが、インクタンク検知
用プリズム部では、インク空時のインク検知用プリズム
部と等価な状態を常時提供しており、これにより、イン
クタンクの有無を正確に検知することが可能となる。

【００１０】また、インクタンクの側壁を利用してイン
クタンク検知用プリズム部を形成することにより、本発
明のために必要となる特別な部品がゼロまたは最小限に
抑えることができる。かつ、インクタンクの大型化も防
止できる。

【００１１】前記光反射部は、前記第１のプリズム部と
同等の第２のプリズム部により構成できる。この第２の
プリズム部は、前記第１のプリズム部と同質の材料で形
成されたインクタンク側壁に逆Ｖ字状の溝を設けること
により形成できる。あるいは、前記第２のプリズム部
は、前記第１のプリズム部と同質の材料で形成されたプ
リズム部材を、インクタンク側壁に取り付けて構成する
ことができる。

【００１２】前記第２のプリズム部を複数個設けてもよ
く、この場合、任意のプリズム部への光の透過を遮断す
るマスク部材を設けることにより、インクタンクまたは
インクを識別可能に符号化することができる。これによ
り、例えば、インクタンク内のインクの種類または、染
料もしくは顔料等を識別することが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、さらに図面を参照して詳細に説明する。なお、以下
の各実施の形態はあくまで例示であり、種々の変形や変
更を行うことが可能である。

【００１４】本実施の形態においては、インク検知用窓
はプリズム構造とし、当部を監視する光学式反射型セン
サはプリズム対応反射型光学式センサを用いたものとし
て説明する。プリズム対応反射型光学センサのインク検
出の原理については、図１で説明したとおりである。

【００１５】図２は、本画像形成装置のキャリッジ回り
の概略構成図である。

【００１６】本画像形成装置は、メディアの搬送方向と
垂直方向に可動なキャリッジ３１を有する。このキャリ
ッジ３１は、インク吐出ノズルヘインクを供給するイン
ク経路を持つインクタンク３２を複数搭載する。各イン
クタンク３２には、本発明に係るインク検知用プリズム
構造窓（後述）が設けてある。インクタンク３２のイン
ク検知用プリズム構造窓に対するインク検知用光学式セ
ンサ３３の相対的な一定方向の移動制御は、キャリッジ
３１の駆動によって実現される。

【００１７】図３は、本実施の形態における画像形成装
置の概略構成を示すブロック図である。この画像形成装
置は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１、各種データやパ
ラメータを一時的に記憶する一時記憶装置（ＲＡＭ）
２、種々動作モードに対応した制御プログラムおよび各
種の固定データを記憶した読出専用不揮発性記憶装置
（ＲＯＭ）３、外部のホスト装置１９とのインタフェー
スを司るインタフェース部４と、このインタフェース部
４を介して得られたホスト装置１９からの画像データを
処理する画像処理部５、この画像処理部５からの印字デ
ータを受けて、ＣＰＵ１の制御の基でインク吐出ヘッド
７のインク吐出を制御する吐出制御部６を有する。画像
形成装置は、さらに、キャリッジ走査方向の個々の基準
ドット位置を定めるリニアスケール１３、これと協働す
るリニアスケールエンコーダ１２、用紙等のメディア
（記録媒体）を搬送するメディア搬送モータ９、ＣＰＵ
１の制御下でこのモータを制御するメディア搬送モータ
制御機構８、キャリッジの走査を行うキャリッジモータ
１１、および、ＣＰＵ１の制御下でこのモータを制御す
るキャリッジモータ制御機構１０を有する。

【００１８】以上の構成は従来の構成であり、本実施の
形態では、さらに、インク検知用光学式センサ３３およ
びプリズム部３２Ｃを有する。後に詳述するが、プリズ
ム部３２Ｃは、好ましくはインクタンク３２に一体に形
成される。また、インクタンク側壁には、センサ３３か
らの光を反射させるための光反射部１５を設ける。本実
施の形態では、インク検知用光学式センサ３３をインク
タンク検知のためにも共用するが、インクタンク検知専
用のセンサを別途設けてもよい。

【００１９】キャリッジ３１の移動量を検知する手段と
しては、リニアスケール１３およびリニアスケールエン
コーダ１２を用いたが、キャリッジ３１を駆動するモー
タ軸に取りつけられたロータリーエンコーダにより実現
することもできる。あるいは、ステッピングモータを用
いた場合には、ステッピングモータ駆動信号のパルスカ
ウントによっても実現できる。本実施の形態では、キャ
リッジ３１に搭載されたリニアスケールエンコーダ１２
によってキャリッジ３１の位置・速度を検知し、リニア
スケールエンコーダ１２の出力パルスのカウントによっ
てキャリッジ３１の相対的移動量もしくは絶対的位置を
検知する。さらに、キャリッジ３１の動作制御を行い、
インク検知用光学式センサ３３により、キャリッジ上の
インクタンク３２内のそれぞれ所定部分を走査すること
でインクの有無とともにインクタンクの有無を検知す
る。具体的には、まず、インクタンクの有無の検知を行
い、次にそのインクの有無の検知を行う。インクタンク
が検知できなければインクタンクが装着されていない
為、インク有無検知を行う必要がない。

【００２０】また、後述するようにプリズム検知部を複
数設けることにより、検知出力を符号化し、インクタン
クの種別等を判別可能とするこもできる。

【００２１】図４に、本実施の形態におけるインク有無
およびインクタンク有無の検知のためのインクタンク３
２およびインクタンクホルダ３４の構成例を示す。

【００２２】インクタンク３２をインクタンクホルダ３
４へ装着する際、インクタンクホルダ３４の位置決め穴
３４Ｂとインクタンクの突起３２Ｂとが係合するととも
に、インクタンクホルダ３４のロック部３４Ａとインク
タンク３２の爪部３２Ａとが係合することにより、イン
クタンク３２がインクタンクホルダ３４の所定位置にセ
ットされる。

【００２３】図５は、本発明の実施の形態に係るインク
タンク３２の外観図を示す。これは、インクタンク３２
の内側底部に存在するプリズム部３２Ｃと同様にセンサ
３３で検知できる、プリズム部３２Ｃと同様のプリズム
構造をインクタンク側壁６２に設けるために、インクタ
ンク側壁６２に逆Ｖ字状の溝３５Ａ（空気層）を形成し
たものである。これにより、インクタンク側壁６２の底
部に、光反射部１５の一形態としてのインクタンク検知
用プリズム部３５が形成される。この場合の少なくとも
インクタンク側壁６２の材質はプリズム部３２Ｃと同じ
ものである。

【００２４】図６に、図５のインクタンク３２の鎖線５
０に対応する断面図を示す。これは、図４におけるＡ−
Ａ矢視図に相当する。この例では、インクタンク側壁６
２とプリズム３５の材質が同じで、一体成形された場合
を示している。センサ３３からプリズム部３５へ向けて
射出された光は、溝３５Ａの空気層の存在により、イン
ク検知用プリズム部３２Ｃにインクがない場合（インク
液面が図のＬｅの場合）と同じく、光が当該溝部３５Ａ
の空気層により全反射する。インク検知用プリズム部３
２Ｃと、インクタンク検知用プリズム部３５は、キャリ
ッジの走査方向に対し同一線上に並び、センサ３３によ
りインク有無検知とインクタンクの有無検知を可能とす
る。センサ３３は、図１（ｄ）に示したように、発光
と、受光の光軸がほぼ平行である。

【００２５】図５に示したプリズム部３５に代えて、図
７（ａ）に示すように、インクタンク側壁６２にインク
タンク検知凹部３５Ｂを設け、その山型の傾斜面に反射
板を張り付けるもしくは蒸着を行う等により、光反射部
１５の一形態として鏡面７１を形成しても、同様の効果
が得られる。あるいは、プリズム部３２Ｃと同じ材質の
独立したプリズム部材３５Ｓを凹部３５Ｂに埋め込む
（例えば接着する）ことにより、結果としてインクタン
ク側壁６２には図７（ｂ）に示したような溝３５Ａを残
して、プリズム部３５が形成されるようにしてもよい。
これも光反射部１５の一形態である。図７の構成は、特
にインクタンク側壁６２の材質がプリズム部３５の材質
と異なる場合に有効である。

【００２６】いずれの場合も、凹部３５Ｂまたはプリズ
ム部材３５Ｓの厚みとしては１ｍｍ前後もあれば検知幅
として十分であり、必ずしも、既存のインクタンクの側
壁の厚さを変更する必要はない。

【００２７】図８は、インクタンク３２の対向する両側
壁６２にインクタンク検知用プリズム部３５を設けた例
を示す。図６のようにインクタンク３２の側面の片側の
みにプリズム部３５を設けたものと両側に設けたものと
を用意することにより、内部のインク（またはインクタ
ンク）の識別が可能になる。あるいは、インクの種別に
よらず、図８のインクタンク３２を採用し、インクの種
別に応じて、一方のプリズム部３５の光入射部を遮断す
るマスク部材（シール、印刷、等）６３を設けるように
してもよい。インク種別としては、顔料インクと染料イ
ンクがある。この識別結果に応じて、自動的に吐出用の
駆動パルスを変更する等の制御が可能となる。

【００２８】図９は、インクタンク検知箇所をさらに増
加させ、３カ所（Ａ，Ｂ，Ｄ）にインクタンク検知用プ
リズム部３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅを設けた場合のインク
タンク３２の構成を示す。これにより、インクタンク３
２の種別に３ビット（２の３乗＝８通り）の重み付け、
すなわち符号化が可能となる。これは、例えば、インク
の色の識別に利用できる。前述したように、例えば濃淡
インクまで用いる場合には６色または７色の識別でよ
く、３ビットの重み付けで足りる。これによって、容易
にインクタンクそのものの装着状態とインク種別の識別
を行うことができる。ビット数はさらに増加させること
も可能である。

【００２９】この場合も、マスク部材６３を利用するこ
とにより、インク種別に関係なく同一構造のインクタン
ク３２を採用することができる。図９の例では、プリズ
ム検知位置Ｂにマスク部材６３を設けている。マスク部
材６３は、検知位置Ａ，Ｂ，Ｄの任意の位置に設定する
ことができる。各検知位置の検知タイミングは、キャリ
ッジの走査時の現在のキャリッジの位置と、キャリッジ
上の各インクタンクの位置が既知であることにより、決
定できる。

【００３０】なお、図８、図９に示したインクタンクに
おいて、インクタンク検知用プリズム部３５，３５Ｃ，
３５Ｄ，３５Ｅおよびインク検知用プリズム部３２Ｃ
は、インクタンク３２と同質の材料で一体に形成した
が、インクタンク３２と異なる材質の部材を用いるもの
であってもよい。

【００３１】図１０は、図９の例（インクは空とする）
に対応する、センサ３３の走査時の出力波形を示してい
る。この例では、センサ検知位置Ａ，Ｃ，Ｄで出力がＨ
となっている。センサ検知位置Ｂでは、センサ３３の光
等価位置がマスク部材６３により遮断されているため、
センサ出力はＬとなっていることが分かる。

【００３２】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、種々の変形、変更が可能である。例えば、
上記実施の形態では、プリズムの山の稜線はキャリッジ
走査方向と直交方向に配置された構成であるが、特願平
１０−２９６１４８号にて本出願人が先にて提案したよ
うに、プリズムの山の稜線はキャリッジ走査方向と同方
向にし、それに対応したセンサ配置を採用してもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、インクタンクの有無を
正確に検知することが可能となる。また、インクタンク
の側壁を利用してインクタンク検知用プリズム部を形成
することにより、本発明のために必要となる特別な部品
がゼロまたは最小限に抑えることができる。かつ、イン
クタンクの大型化も防止できる。

【００３４】また、インクタンク検知用プリズム部を複
数個設けることにより、インクタンクそのものの識別を
自動的に行いインクタンクの誤挿入防止だけではなく、
自動的に最適な吐出制御等を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光反射プリズムと反射型光学式センサとを組み
合わせインク検知を行う原理を説明するための図であ
る。

【図２】図３の画像形成装置のキャリッジ回りの概略構
成図である。

【図３】本発明の実施の形態における画像形成装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図４】本発明の実施の形態におけるインクおよびイン
クタンクの検知のためのインクタンク３２およびインク
タンクホルダ３４の構成図である。

【図５】本発明の実施の形態に係るインクタンク３２の
外観図を示す

【図６】図５のインクタンク３２の鎖線５０に対応する
断面図である。

【図７】図５のプリズム部３５に代わる光反射部を有す
るインクタンクの説明図（ａ）（ｂ）である。

【図８】インクタンク３２の対向する両側壁６２にイン
クタンク検知用プリズム部３５を設けた例を示す図であ
る。

【図９】インクタンク検知箇所をさらに増加させ、３カ
所設けたインクタンク３２の構成を示す図である。

【図１０】図９の例（インクは空とする）に対応する、
センサ３３の走査時の出力波形を示す図である。

【符号の説明】

１５光反射部３１キャリッジ３２インクタンク３２Ａ爪部３２Ｂ突起３２Ｃプリズム部（第１のプリズム部）３２Ｄインクタンク接続部３３インク検出光学センサ３４インクタンクホルダ３４Ａロック部３４Ｂ位置決め穴３４Ｃ検出用窓３４Ｄインク吐出ヘッド３５，３５Ｃ，３５Ｄ，３５Ｅインクタンク検知用プ
リズム部（第２のプリズム部３５Ａ溝３５Ｂインクタンク検知凹部３５Ｓプリズム部材７１鏡面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺沢弘治東京都三鷹市下連雀６丁目３番３号コピア株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA22 EA29 EB44 EB52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャリッジ上に着脱可能なインクタンク内
のインクを印字ヘッドから記録媒体上に吐出して画像を
形成する画像形成装置において、前記インクタンクの内側底部においてインク収納空間内
に突出したインク検知用の第１のプリズム部を設けると
ともに、インク空時の前記第１のプリズム部と等価な光
反射部を前記インクタンクの側壁底部に設け、光学式センサにより、前記キャリッジ上のインクタンク
装着部に対して射出した光の反射光の有無を検知するこ
とによりインクタンクの有無を検知するとともに、イン
クタンク有が検出されたとき前記第１のプリズム部に対
して射出した光の反射光の有無により当該インクタンク
内のインクの有無を検知することを特徴とするインクジ
ェット画像形成装置。
【請求項２】前記光反射部は、前記第１のプリズム部と
同等の第２のプリズム部である請求項１記載のインクジ
ェット画像形成装置。
【請求項３】前記第２のプリズム部は、前記第１のプリ
ズム部と同質の材料で形成されたインクタンク側壁に逆
Ｖ字状の溝を設けることにより形成されたことを特徴と
する請求項２記載のインクジェット画像形成装置。
【請求項４】前記第２のプリズム部は、前記第１のプリ
ズム部と同質の材料で形成されたプリズム部材を、イン
クタンク側壁に取り付けて構成したことを特徴とする請
求項２記載のインクジェット画像形成装置。
【請求項５】前記第２のプリズム部を複数個設け、その
任意のプリズム部への光の透過を遮断するマスク部材を
設けることにより、インクタンクまたはインクを識別可
能に符号化したことを特徴とする請求項２、３または４
のいずれかに記載のインクジェット画像形成装置。