JP2001191548A

JP2001191548A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2001191548A
Application number: JP2000323963A
Authority: JP
Inventors: Noboru Tamura; 登田村; Hiroaki Tojo; 博明東條; Atsushi Kobayashi; 淳小林; Kimitoshi Kimura; 仁俊木村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】センサーの増加を招くことなく、インク供給
ユニットのインク量を一定の範囲に正確に制御するこ
と。【解決手段】インク貯蔵室３６には磁性体からなる指
標体５３を備え、かつその上限位置が規制されたフロー
ト５０が収容され、またインク供給手段３の外部で、か
つ指標体の磁束を同時に受けることができる領域にイン
ク供給ユニットのインクの規定レベルを上下に挟むよう
に２個の磁気センサー５４、５５が配置され、各磁気セ
ンサー５４、５５の信号によりインクの過少状態、要注
入開始状態、要注入停止状態、及び過剰供給状態を検出
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、記録媒体の幅方向
に往復動するキャリッジと、キャリッジに設けられたイ
ンクジェット記録ヘッドと、キャリッジに搭載されて記
録ヘッドにインクを供給するインク供給手段とからなる
インクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】印刷枚数が多い印刷に使用されるインク
ジェット記録装置は、例えば特公平4-43785号公報に見
られるように、函体にカセット等のインク容器を設置
し、インク供給チューブを介してキャリッジに搭載され
たインク供給ユニットと接続し、インク供給ユニットを
介して印刷で消費されるインクを記録ヘッドに供給した
り、また特開平10-244685号公報に見られるように、キ
ャリッジに搭載され、インクジェット記録ヘッドにイン
クを供給するインク供給ユニットと、函体側に設置され
たインクカートリッジと、管路により接続されてインク
供給ユニットに接離可能なインク補給ユニットとを備
え、間欠的にインク供給ユニットに所要量のインクを補
給するように構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
補給ユニットにより容量の少ないインク供給ユニットに
インク漏れを起こすことなくインクを補給するためには
精密な流量制御を必要として弁構造が複雑化するという
不都合がある。このため、実開平3-77641号公報や特開
昭62-263059号公報に見られるようにインクタンクにガ
イドにより上下動に移動可能に磁性体を内蔵させたフロ
ートを収容するとともに、インクタンクの外部に磁気セ
ンサーを配置して、タンクのインクの液面、つまりイン
ク量を管理することも考えられるが、インク液面の検出
範囲が狭く、インク補給のための休止時間が長くなって
スループットが低下するという問題がある。本発明はこ
のような問題に鑑みてなされてなされたものであって、
その目的とするところは複数の磁気センサーにより広い
液面の変動を検出してインク供給ユニットにインクを補
給することができるインクジェット記録装置を提供する
ことである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような課題を解消す
るために本発明においては、記録媒体の幅方向に往復動
するキャリッジと、前記キャリッジに設けられたインク
ジェット記録ヘッドと、前記キャリッジに搭載されて外
部からインク貯蔵室にインクの補給を受け、印刷時に前
記インク貯蔵室のインクを前記記録ヘッドに供給するイ
ンク供給手段とからなるインクジェット記録装置におい
て、前記インク貯蔵室には指標体を備え、かつその上限
位置が規制されたフロートが収容され、また前記インク
供給手段の外部で、かつ前記指標体による信号を同時に
受けることができる領域にインクの規定レベルを上下に
挟むように少なくとも２個のセンサーが配置され、前記
センサーの信号により少なくとも３種類のインクレベル
を検出するようにした。

【０００５】

【発明の実施例の形態】そこで以下に本発明の詳細を図
示した実施例に基づいて説明する。図１は、本発明の一
実施例を示すものであって、キャリッジ１は、ガイド部
材２に案内されて図示しない駆動手段により往復駆動可
能に構成され、上部に本発明が特徴とするインク供給ユ
ニット３が複数、この実施例では４個搭載され、また下
面には記録ヘッド４が設けられている。キャリッジ１の
移動領域の両側（なお、図では一側だけが図示されてい
る）にはインクカートリッジ５を収容するカートリッジ
ホルダ６が、またキャリッジ１の移動領域の非印字領域
の上部にインク補給ユニット７が配置されている。

【０００６】インク補給ユニット７は、チューブ８によ
りインクカートリッジ５に接続され、キャリッジ１がイ
ンク補給領域に移動した段階で、インク供給ユニット３
のインク注入口９に接続して所定のレベルまでインクを
注入するように構成されている。なお、図中符号１０
は、チューブ１１によりインク補給ユニット７に接続さ
れたインク注入圧力源をなすポンプユニットを示す。

【０００７】図２は、同上インク供給ユニット３の一実
施例を示すものであって、扁平な容器として構成されて
いて、上面２０にはインク貯蔵室に連通するインク注入
口９及び大気開放口２１が形成され、下部領域、この実
施例では下面２２に記録ヘッド４との接続するインク供
給口２３が形成されている。また容器の側面２４の、イ
ンク貯蔵室３６に対向する領域には窓が形成されていて
ここをインクの圧力で変形可能で、かつ水蒸気透過性及
びガス透過性が極めて低い金属層と高分子フィルムを積
層したラミネートフィルム２５により封止されている。

【０００８】同上インク供給ユニット３の詳細な構造を
図３に基づいてさらに説明する。インク供給ユニット３
を構成する容器は、大略、プラスチック材料等を成形加
工してなる枠構造を採り、両側面が開口されたケーシン
グ３０の両側面を、水蒸気透過性及びガス透過性が極め
て低い金属層と高分子フィルム３１、３２により封止し
て構成されている。

【０００９】ケーシング３０は、図４に見られるよう
に、壁３３により上下に、また壁３４により左右に分割
されて、上部の壁３３に大気連通用の細溝３５が、また
下部がインク貯蔵室３６と、弁室３７とに分割されてい
る。ケーシング３０のインク貯蔵室３６の一方の側面３
０ａには側面から底部に延びる厚肉部３０ｂが形成され
ていて、ここに上端３８ａがインク注入口９に接続し、
下端３８ｂがインク貯蔵室３６の底部に連通するインク
供給路３８が接続されている。

【００１０】大気開放口２１は、ケーシング３０に形成
された連通孔２１ａ、壁３３に形成された細溝３５等を
介してインク貯蔵室３６の上部に連通されている。

【００１１】一方、弁室３７は、記録ヘッドに一定の負
圧を維持した状態でインク貯蔵室３６のインクをインク
流路となる溝４０を経由して排出する差圧弁機構４１が
収容されている。

【００１２】インク貯蔵室３６には、アーム５１を介し
て軸５２に回動可能に設けられたフロート５０が、イン
クが満タン状態になったときほぼ水平状態となるように
収容されている。フロート５０の外側に近い面には磁性
体の小片からなる指標体５３が取付けられている。

【００１３】一方、ケーシング３０を挟んで指標体５３
の磁束を受けることができる領域は、上下方向に第１、
第２の磁気センサー５４、５５、この実施例ではホール
素子がインク供給ユニット３の外壁や、キャリッジ１に
固定されている。

【００１４】これら磁気センサー５４、５５は、図５に
示したようにインク供給ユニット３のインクが規定のレ
ベルＬ0を上下に挟み、かつ指標体５３の磁界を所定の
範囲、つまりインクレベルを維持すべき範囲Ａで同時に
検出できるようにΔＨ１＋ΔＨ２をあけて配置されてい
る。

【００１５】これにより、フロート５０が規定のレベル
Ｌ０に対応する位置よりもΔＡ１以上降下した場合に
は、指標体５３の磁界が上方に位置する磁気センサー５
５に作用しなくなり、インクのレベルが注入を要する液
量まで減少したこと、またフロート５０が規定のレベル
Ｌ０に対応する位置よりもΔＡ２よりも上昇した場合に
は指標体５３の磁界が下方に位置する磁気センサー５４
に作用しなくなり、インクのレベルが注入を停止すべき
液量に達したことが検出できる。

【００１６】つまり、インクのレベルを適正に維持すべ
き範囲ΔＡ１＋ΔＡ２では、指標体５３の磁界が２つの
磁気センサー５４、５５に同時に作用するように指標体
５３の磁束分布（図６）や、磁気センサー５４、５５の
感度、これらの相互の配置の間隔ΔＨ１＋ΔＨ２が調整
されている。

【００１７】なお、インクレベルを維持すべき範囲ΔＡ
１＋ΔＡ２は、磁気センサー５４、５５の間隔を拡げる
と狭くなり、また縮小すると広くなる。また指標体５３
として上下方向の磁束分布の大きなものを使用すると、
維持すべき範囲ΔＡ１＋ΔＡ２を拡大することができ
る。

【００１８】また、フロート５０の上面には、インクレ
ベルの上昇に関わりなく、フロート５０の上限位置を規
定する突起５６が形成されていて、インク供給ユニット
３の上面、この実施例では壁３３の下面に当接してフロ
ート５０の上昇位置を制限されるように構成されいて、
フロート５０が磁気センサー５５の検出範囲外に移動す
るのを防止されている。なお、この実施例では、フロー
ト５０に上限規制用の突起５６を形成しているが、イン
ク供給ユニット３を構成するケーシングの、フロート５
０の上面に対向する領域に形成しても同様の作用を奏す
る。

【００１９】磁気センサー５４、５５からの信号を受け
る判定回路６０は、表１に示したように第１、第２の磁
気センサー５４、５５が共にＬ信号を出力した場合には
（なお、この実施例ではＬ信号とは磁束を検出していな
い状態を、またＨ信号とは磁束を検出している状態を意
味する）、インクが過少であるとして第１のエラー信号
を、下方に位置する第１の磁気センサー５４からだけＨ
信号が出力した場合には注入開始信号を、第１、第２の
磁気センサー５４、５５から共にＨ信号が出力した場合
には液量が適正に維持されているから注入停止信号を、
さらに上方に位置する第２の磁気センサー５５からだけ
Ｈ信号が出力した場合には過剰供給であるとして第２の
エラー信号を出力する。

【００２０】

【表１】

【００２１】判定手段６０からの第１のエラー信号は、
警報手段６１に、注入開始信号、及び注入停止信号はポ
ンプ駆動手段６２に、さらに第２のエラー信号は強制停
止手段６３、この実施例ではポンプ６４に駆動電力を供
給するスイッチに出力される。

【００２２】この実施例において、インク供給ユニット
３にインクが充填されていない状態では、第１、第２の
磁気センサー５４、５５から共にＬ信号が出力するの
で、判定手段６０が第１のエラー信号を出力して警報手
段６１を作動させるとともに、キャリッジ１をインク補
給ユニット７の位置に移動させてインク供給ユニット３
のインク注入口９にインク補給ユニット７を接続し、イ
ンク補給ユニット７のポンプ６４を作動させる。

【００２３】ポンプ６４の作動によりインク注入口９か
らインク貯蔵室３６にインクが充填されて、フロート５
０が上昇すると、下方に位置する第１の磁気センサー５
４がフロート５０の指標体５３の磁界を受ける。これに
より判定手段６０から注入開始信号が出力するが、今の
状態は既にインクの注入が行われているので、ポンプ駆
動手段６２はポンプ６４をそのまま継続運転させてイン
クの供給を続行する。

【００２４】このようにしてインクが規定のレベルＬ０
よりもΔＡ１だけ低いレベルまで注入されると、フロー
ト５０の指標体５３の磁界が第１、第２の磁気センサー
５４、５５に作用して、これらセンサー５４、５５が共
にＨ信号を出力するので、判定手段６０は、供給停止信
号を出力してポンプ６４を停止させる。

【００２５】規定量にインクが注入されると、印刷が可
能となり印刷が実行される。印刷の進行によりインク供
給ユニットのインク貯蔵室３６のインクが減少すると、
フロート５０が徐々に降下して遂には第２の磁気センサ
ー５５に磁界が作用しなくなり（II）、判定手段６０か
ら注入開始信号が出力する。

【００２６】これにより、キャリッジ１をインク補給ユ
ニット７の位置に移動させてポンプ６４を作動させる。
インクが規定のレベルＬ０まで上昇すると、フロート５
０の指標体５３の磁界が第１、第２の磁気センサー５
４、５５に作用して共にＨ信号を出力するので、判定手
段６０は、供給停止信号を出力してポンプ６４を停止さ
せる。

【００２７】以下、このような工程を繰返して、インク
供給ユニット３のインクレベルを規定のレベルＬ０挟む
−ΔＡ１、＋ΔＡ２の範囲に維持して、記録ヘッド４に
印刷に適した水頭差でインクを供給する。

【００２８】ところで、インクの補給に際して判定手段
６０から注入停止信号が出力したにも関わらず、ポンプ
駆動手段６２の不都合によりポンプ６４の作動が継続す
ると、フロート５０が突起５６に規定される上死点まで
上昇する（IV）。この状態では、第１の磁気センサー５
４からＬ信号が、また第２の磁気センサー５５からＨ信
号が出力するので、判定手段６０は第２のエラー信号を
強制停止手段６３に出力して、ポンプ６４への作動電力
を断ってインクの注入を強制的に停止させ、オーバフロ
ーを防止する。

【００２９】このようにインクが規定よりも多く注入さ
れた場合にあっても、フロート５０は、突起５６により
一定の上限位置に留められるため、第２の磁気センサー
５５には指標体５３の磁界が作用し、インクが過少とな
った状態と区別することができる。つまりフロート５０
の上限位置が規制されていない場合には、指標体５３が
第２の磁気センサー５５に磁界を作用させることができ
ない位置まで移動してしまい、前述の過少となった状態
と区別することができなくなる。

【００３０】なお、上述の実施例においては、キャリッ
ジに搭載したインク供給ユニットを、インク補給手段に
間欠的に移動させてこれと接続してインクを補給し、印
刷時にはオフラインとなる形式のものに例を採って説明
したが、図７に示したようにインク供給ユニット３をイ
ンクカートリッジ５とポンプ７０を介してインク供給チ
ューブ８’により常時接続したものに適用しても同様の
作用を奏することは明らかである。

【００３１】また、上述の実施例においては、インク供
給ユニットに負圧発生手段を内蔵させて記録ヘッドに対
してインクの供給圧を調整することにより、記録ヘッド
の印刷品質の向上を図りつつ、インクの漏れ出しを確実
に防止しているが、記録ヘッドのノズル開口のメニスカ
スによりインクを保持できる場合には、負圧発生手段を
不要とすることができ、またインク貯蔵室を記録ヘッド
よりも下方に位置させるてサイフォン現象によりインク
を記録ヘッドに供給すれば、水頭差により負圧を維持す
ることができる。

【００３２】また、上述の実施例においては、２個の磁
気センサーを使用しているが、インクのレベルをより精
密に検出する必要が有る場合には、３つ以上の磁気セン
サーを配置すればよいことは明らかである。

【００３３】図８は、インク量検出機構の他の実施例を
示すものであって、この実施例においてはフロート５０
の外側に近い面に上下方向に延び、かつ後述する２つの
光学センサー８０、８１からの光を反射することができ
る指標体８２が取付けられている。

【００３４】一方、サブタンク３を構成するケーシング
３０を挟んで指標体８２が移動する領域には光透過窓８
３が形成され、ここに上下方向に第１、第２の光学セン
サー８０、８１が、インク供給ユニット３の外壁や、キ
ャリッジ１に固定されている。これら光学センサー８
０、８１は、図９に示したように共に発光素子８０ａ、
８１ａと、受光素子８０ｂ、８１ｂとを、指標体８２を
介して光路を形成するよう、つまり発光素子８０ａ（８
１ａ）から出た光が、指標体８２により反射されて受光
素子８０ｂ（８１ｂ）に入射するように配置して構成さ
れている。

【００３５】これら２個の光学センサー８０、８１は、
図１０に示したように、インクの中間レベルＬｍを上下
に挟むように所定の間隔ΔＡをあけて配置され、また指
標体８２は、上下方向の長さＢが検出すべきインクレベ
ルの範囲、つまり上限レベルと下限レベルの差分ΔＧと
センサーの間隔ΔＡとの和（ΔＧ＋ΔＡ）に設定されて
いる。

【００３６】これにより、インクが減少してフロート５
０が降下し、指標体８２の上端が上部に位置する光学セ
ンサー８１よりも下方に位置すると（図１０ II）、指
標体８２からの反射光が上方に位置する光学センサー８
１に入射しなくなり、インクのレベルが注入を要する液
量まで減少したこと、つまり要注入開始状態を検出でき
る。

【００３７】一方、インクの注入が進んでフロート５０
が上昇し、指標体８２の下端が下部に位置する光学セン
サー８０よりも上昇すると（図１０ IV）、下方に位置
する光学センサー８０に光が入射しなくなり、インク量
が注入を停止すべき液量に達したこと、つまり要注入停
止状態を検出できる。言うまでもなく、インクが規定範
囲に存在する場合（図１０ III）には、２つの光学セ
ンサー８０、８１のそれぞれにともに光が入射し、また
インクが下限レベルを下まわった場合つまり過少状態
（図１０Ｉ）、または上限を超えた場合つまり過剰供
給状態には、２つの光学センサー８０、８１のいずれに
も光が入射しなくなるから、これらの状態を確実に区別
して検出することができる。

【００３８】なお、上述の２つの実施例においては磁気
センサー、及び光学センサーをタンクとは別の部材に設
けているが、タンクに設けても同様の作用を奏する。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
インク貯蔵室に磁性体からなる指標体を備え、かつその
上限位置が規制されたフロートが収容され、またインク
供給手段の外部で、かつ指標体の磁束を同時に受けるこ
とができる領域にインクの規定レベルを上下に挟むよう
に少なくとも２個のセンサーが配置され、センサーの信
号により少なくとも３種類のインクレベルを検出するよ
うにしたので、可及的に少ないセンサーによりインク供
給ユニットのインク量を所定の幅ばかりでなく、限界量
をまでをも検出して、高い精度でインクを補給すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を、そのインク供給機構の概要について示す図である。

【図２】同上装置に使用するインク供給ユニットの一実
施例を示す斜視図である。

【図３】図（ａ）、（ｂ）は、ぞれぞれ同上インク供給
ユニットの一実施例を、その表裏の構造について封止用
フィルムを外した状態と、封止用フィルムを省いた状態
で示す図である。

【図４】図２のＡ−Ａ線での断面構造で示す断面図であ
る。

【図５】同上インク供給ユニットへのインク供給制御装
置の一実施例を示す図である。

【図６】フロートに設ける指標体の磁束分布の一例を示
す線図である。

【図７】インク供給ユニットがインク供給チューブによ
りインクカートリッジに常時接続されている形式の記録
装置への適用例を示す構成図である。

【図８】本発明に適したインクレベル検出機構の他の実
施例を示す図である。

【図９】同上検出機構に使用する光学センサーと指標体
の実施例を示す図である。

【図１０】同上インクレベル検出機構の動作を示す説明
図である。

【符号の説明】

１キャリッジ３インク供給ユニット４記録ヘッド５インクカートリッジ７インク補給ユニット１０ポンプユニット２３インク供給口３６インク貯蔵室５０フロート５３指標体５４、５５磁気センサー５６突起６３強制停止手段

フロントページの続き (72)発明者小林淳長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者木村仁俊長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内Ｆターム(参考） 2C056 EA26 EA29 EB20 EB52 EB53 EC19 EC61 EC62 EC64

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録媒体の幅方向に往復動するキャリッ
ジと、前記キャリッジに設けられたインクジェット記録
ヘッドと、前記キャリッジに搭載されて外部からインク
貯蔵室にインクの補給を受け、印刷時に前記インク貯蔵
室のインクを前記記録ヘッドに供給するインク供給手段
とからなるインクジェット記録装置において、前記インク貯蔵室には指標体を備え、かつその上限位置
が規制されたフロートが収容され、また前記インク供給
手段の外部で、かつ前記指標体による信号を同時に受け
ることができる領域にインクの規定レベルを上下に挟む
ように少なくとも２個のセンサーが配置され、前記セン
サーの信号により少なくとも３種類のインクレベルを検
出するインクジェット記録装置。
【請求項２】前記指標体が磁性体により、またセンサ
ーが磁気センサーにより構成されている請求項１に記載
のインクジェット記録装置。
【請求項３】前記指標体が光学反射体により、またセ
ンサーが発光手段と受光手段により構成されている請求
項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】前記センサーの信号によりインクの過少
状態、要注入開始状態、要注入停止状態、及び過剰供給
状態を検出する請求項１に記載のインクジェット記録装
置。
【請求項５】前記センサーが、前記インク供給手段、
または前記キャリッジに固定されている請求項１に記載
のインクジェット記録装置。
【請求項６】前記センサーが、前記インク貯蔵室を形
成する容器に設けられている請求項１に記載のインクジ
ェット記録装置。