JP2003285451A - インクジェット式プリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、簡単な構成により、正確にインク
残量の検出を行なうことができるようにした、インクジ
ェット式プリンタを提供することを目的とする。 【解決手段】 印字ヘッド２０の複数のノズルに対応し
てそれぞれ設けられたインクに圧力を加える圧電素子２
８を、プリンタ本体１１の制御部１７からの制御信号に
基づいて、所定の印字タイミングで選択的にヘッド駆動
回路２６，２７からの駆動信号により駆動し、対応する
ノズルからインク滴を吐出させて記録を行なう、インク
ジェット式プリンタ１０であって、印字ヘッド周辺の温
度を測定するヘッド周囲温度測定回路３１と、インクタ
ンクからノズルまでのインク通路中のインク温度を測定
するインク温度測定回路３２と、を印字ヘッドに備えて
おり、プリンタ本体の制御部が、インク温度測定回路に
より測定されたインク温度Ｔｉの変化に基づいて、イン
ク通路中のインクの有無を検出するように、インクジェ
ット式プリンタ１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、印字ヘッドにてイ
ンク滴を吐出することにより印刷を行なうインクジェッ
ト式プリンタのインク残量検出の技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、コンピュータの出力装置とし
て、数色のインクを記録ヘッドから吐出するタイプのイ
ンクジェット式カラープリンタが普及してきており、コ
ンピュータ等が処理した画像を多色多階調で印刷するた
めに広く用いられている。

【０００３】例えば、インク吐出のための駆動素子とし
て圧電素子を用いたインクジェット式プリンタでは、印
刷ヘッドの複数のノズルに対応してそれぞれ設けられた
複数個の圧電素子を選択的に駆動することにより、各圧
電素子の動圧に基づいてノズルからインク滴を吐出さ
せ、印刷用紙にインク滴を付着させることにより、印刷
用紙にドットを形成して、印刷を行なうようにしてい
る。

【０００４】ここで、各圧電素子は、インク滴を吐出す
るためのノズルに対応して設けられており、印刷ヘッド
内に実装されたドライバＩＣ（ヘッド駆動回路）から供
給される駆動信号により駆動され、インク滴を吐出させ
るようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成のインクジェット式プリンタにおいては、各色のイ
ンクを貯蔵するインクタンク内のインク残量を把握する
ことが重要である。

【０００６】このために、インクタンク内に電極を挿入
して、電極間の導通状態を検出することにより、インク
残量を検出する方法があるが、この場合には、電極の挿
入により電気分解が発生してしまうことから、あまり利
用されていない。

【０００７】これに対して、インクタンクからノズルへ
のインク通路中に温度測定素子を設けて、インク通路中
の温度を検出し、インク通路中にインクが在るときと無
いときの温度上昇の差によりインクの有無を判定する方
法や、インク非吐出時に気泡を発生させて、インク通路
中にインクの無い状態を作り出して、このときの温度を
参考にして、インク通路中の温度変化によりインクの有
無を判定する方法が知られている。

【０００８】しかしながら、前者の方法では、インク吐
出時の温度上昇は、印字動作に伴って周囲温度が上昇し
てくると、温度差が少なくなるため変化が小さくなる。
従って、インクが無い状態でも、インク有りと誤判定す
ることがあった。

【０００９】また、後者の方法では、インク非吐出時に
気泡を発生させることにより、強制的にインク無しの状
態を作り出すので、クリーニング作業が必要となり、そ
の際に排出するインクが無駄になってしまう。

【００１０】そこで、本発明の課題は、簡単な構成によ
り、正確にインク残量の検出を行なうことができるよう
にした、インクジェット式プリンタを提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、インクタンクからノズルまでのインク
通路中のインク温度とヘッド周囲温度を検出して、イン
ク温度の変化に基づいて、インク残量を検出するように
した。

【００１２】即ち、請求項１記載のインクジェット式プ
リンタでは、印字ヘッドの複数のノズルに対応してそれ
ぞれ設けられたインクに圧力を加える圧電素子を、プリ
ンタ本体の制御部からの制御信号に基づいて、所定の印
字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信号
により駆動し、対応するノズルからインク滴を吐出させ
て記録を行なう、インクジェット式プリンタであって、
印字ヘッド周辺の温度を測定するヘッド周囲温度測定回
路と、インクタンクからノズルまでのインク通路中のイ
ンク温度を測定するインク温度測定回路と、を印字ヘッ
ドに備えており、プリンタ本体の制御部が、ヘッド周囲
温度を参照しながら、インク温度の変化に基づいて、イ
ンク通路中のインクの有無を検出することを特徴とす
る。

【００１３】この構成によれば、印字ヘッドの温度がヘ
ッド周囲温度測定回路により検出され、またインク通路
中のインク温度がインク温度測定回路により検出され、
プリンタ本体の制御部に送出される。これにより、制御
部は、ヘッド周囲温度を参照しながら、インク温度に基
づいて、インク通路内の温度を検出する。

【００１４】そして、制御部は、インク通路内の温度変
化により、インク通路内にインクが在るか否かを判定す
る。即ち、インク温度の変化が少ない場合には、インク
通路内にインクが在ると判定し、またインク温度の変化
が大きく、ヘッド周囲温度の変動と同期している場合に
は、インク通路内にインクが無いと判定する。このと
き、制御部は、ヘッド周囲温度を参照していることによ
り、インク通路内のインクの有無を正確に判定すること
ができる。

【００１５】請求項２記載のインクジェット式プリンタ
においては、上記ヘッド駆動回路がプリンタ本体側に設
けられていることを特徴とする。

【００１６】この構成によれば、ヘッド駆動回路がプリ
ンタ本体側に設けられているタイプのインクジェット式
プリンタにおいて、インク通路内のインクの有無を正確
に判定することができる。

【００１７】請求項３記載のインクジェット式プリンタ
においては、上記ヘッド駆動回路が印字ヘッドに設けら
れており、上記ヘッド駆動回路及び圧電素子の発熱を放
熱する放熱手段を備えていることを特徴とする。

【００１８】この構成によれば、ヘッド駆動回路が印字
ヘッドに設けられている所謂ドライバ・オン・キャリッ
ジタイプのインクジェット式プリンタにおいて、インク
通路内のインクの有無を正確に判定することができる。
この場合、インク通路内にインクが無いと、印字ヘッド
に設けられたヘッド駆動回路からの発熱の影響を受け
て、インク通路内の温度変化が大きいことから、より一
層容易にインクの有無を判定することができる。

【００１９】請求項４記載のインクジェット式プリンタ
においては、インクタンクが、印字ヘッドに対して着脱
式のインクカートリッジであって、インクカートリッジ
のインク通路中に、温度測定素子が備えられていること
を特徴とする。

【００２０】この構成によれば、インク通路中の温度を
より正確に検出することができる。

【００２１】請求項５記載のインクジェット式プリンタ
においては、プリンタ本体の制御部が、インク通路内に
インクが無いと判定したとき、印字ヘッドの印字動作を
中断させることを特徴とする。

【００２２】この構成によれば、インクタンク内のイン
ク残量が無くなって、インク通路内をインクが流れなく
なると、制御部がこれを検出して、印字ヘッドの印字動
作を中断させることにより、所謂カラ打ちを確実に防止
することができる。

【００２３】請求項６記載のインクジェット式プリンタ
においては、プリンタ本体の制御部が、ヘッド周囲温度
測定回路及びインク温度測定回路からのヘッド周囲温度
及びインク温度に基づいて、インク粘度を検出すること
を特徴とする。

【００２４】この構成によれば、制御部が、ヘッド周囲
温度及びインク温度に基づいて、インク粘度を検出する
ことにより、インク粘度による印字電圧の制御をより正
確に行なうことができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明の実施の
形態に係るインクジェット式プリンタについて説明す
る。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体
例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されて
いるが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発
明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限ら
れるものではない。

【００２６】図１は、本実施の形態のインクジェット式
プリンタの機能ブロック図である。図１において、本実
施形態のインクジェット式プリンタ１０は、プリンタ本
体１１，キャリッジ機構１２，紙送り機構１３及び印字
ヘッド２０から構成されている。

【００２７】プリンタ本体１１は、ホストコンピュータ
（図示せず）等からの多値階層情報を含む印字データ等
の各種データを受信するインターフェース１４と、多値
階層情報を含む印字データ等の各種データの記憶を行な
うＲＡＭ１５と、各種データ処理を行なうためのルーチ
ン等を記憶したＲＯＭ１６と、ＣＰＵ等から成る制御部
１７と、発振回路１８と、ドットパターンデータに展開
された印字データＳＩを印字ヘッド２０に送信する等の
機能を担うインターフェース１９と、を備えている。

【００２８】キャリッジ機構１２は、印字ヘッド２０を
搭載するキャリッジ（図示せず）と、このキャリッジを
タイミングベルト（図示せず）を介して走行させるキャ
リッジモータ（図示せず）等から構成されており、印字
ヘッド２０を主走査させるものである。

【００２９】紙送り機構１３は、紙送りモータ（図示せ
ず）および紙送りローラ（図示せず）等から構成されて
おり、印刷用紙等の記録媒体（図示せず）を順次送り出
して副走査を行なうものである。

【００３０】ＲＡＭ１５は、読み書き可能なメモリであ
って、受信バッファ１５Ａ及び出力バッファ１５Ｃと、
各種作業データ等を一時的に記憶するワークメモリ（作
業領域）１５Ｂとを備えている。

【００３１】印字ヘッド２０は、副走査方向に例えば６
４個等の多数のノズル開口を有し、所定のタイミングで
各ノズル開口からインク滴を吐出させるものである。そ
して、印字ヘッド２０は、シフトレジスタ２１，ラッチ
回路２２，レベルシフタ２３及び複数のアナログスイッ
チ２４ａを含むスイッチ回路２４から成る制御回路２５
と、駆動波形発生回路２６，電流増幅回路２７及び圧電
素子２８から構成されており、プリンタ本体１１に対し
てＦＦＣ２９を介して回路接続されている。

【００３２】スイッチ回路２４は、制御回路２５から印
字データ信号が入力されることにより、対応する圧電素
子２８の駆動タイミングでオンされ、駆動信号ＣＯＭを
圧電素子２８に出力するようになっている。

【００３３】このスイッチ回路２４は、実際には、各圧
電素子２８をそれぞれオンオフするための複数個のアナ
ログスイッチ２４ａから成る所謂トランスミッションゲ
ートとして構成されている。各アナログスイッチ２４ａ
の入力側には、駆動波形発生回路２６により生成され電
流増幅回路２７により増幅された駆動信号（ＣＯＭ）が
印加されており、アナログスイッチ２４ａの出力側は、
圧力発生素子としての圧電素子２８が接続されている。

【００３４】そして、制御回路２５は、プリンタ本体１
１側からの指令信号に基づいて、スイッチ回路２４に印
字データ信号を出力することにより、各圧電素子２８へ
の駆動信号ＣＯＭをオンオフして、駆動制御を行なうよ
うになっている。

【００３５】駆動波形発生回路２６は、ホストコンピュ
ータ等からの印字データに基づいて、インクジェット式
プリンタ１０の印字ヘッド２０への駆動信号ＣＯＭを発
生させる。

【００３６】電流増幅回路２７は、駆動波形発生回路２
６からの駆動信号ＣＯＭを電流増幅し、定電圧を圧電素
子２８に供給し、あるいは圧電素子２８を放電させるよ
うになっている。

【００３７】圧電素子２８は、例えばピエゾ素子であっ
て、双方の電極２８ａ，２８ｂ間に印加される電圧によ
り変位するように構成されている。そして、圧電素子２
８は、駆動波形発生回路２６からの駆動信号ＣＯＭに基
づいて放電する際に対応するノズル内のインクに圧力を
加えることにより、このノズルからインク滴を吐出させ
るように構成されている。

【００３８】また、本実施形態では、図１に示すよう
に、駆動波形発生回路２６及び電流増幅回路２７の双方
とも、印字ヘッド２０の側に設けられている。従って、
駆動波形発生回路２６から出力された電流増幅前の駆動
信号ＣＯＭ及び電流増幅回路２７から出力された電流増
幅後の駆動信号ＣＯＭのいずれについても、印字ヘッド
２０上において制御回路２５に出力される。これによ
り、電流増幅前および電流増幅後の駆動信号ＣＯＭは、
プリンタ本体１１と印字ヘッド２０とを接続するインタ
ーフェース１９および長いＦＦＣ２９を介しては出力さ
れない。

【００３９】さらに、本実施形態のインクジェット式プ
リンタ１０においては、各圧電素子２８に対応するノズ
ルは、それぞれインクタンク３０に連通しており、イン
クタンク３０内に収容されたインクがノズルに供給され
るようになっている。そして、このインクタンク３０内
のインク残量を検出するために、印字ヘッド２０の周囲
温度を検出するヘッド周囲温度測定回路３１と、インク
温度測定回路３２が備えられている。

【００４０】ヘッド周囲温度測定回路３１は、例えば印
字ヘッド２０の圧電素子２８に隣接して設けられてお
り、圧電素子２８の放熱による周囲温度を測定するよう
になっている。

【００４１】インク温度測定回路３２は、インクタンク
３０からノズルまでのインク通路中に設けられた温度測
定素子３３の検出信号が入力されることにより、インク
通路内の温度を検出するようになっている。

【００４２】ここで、上記温度測定素子３３は、例えば
サーミスタや熱電対等から構成されており、図２に示す
ように、インクタンク３０内の底部付近に備えられた出
口開口３０ａ付近に配置されており、インクタンク３０
内から出口開口３０ａを通ってノズルに供給されるイン
クの温度を検出するようになっている。

【００４３】本発明実施形態によるインクジェット式プ
リンタ１０は、以上のように構成されており、以下のよ
うに動作する。

【００４４】ホストコンピュータ等から送られてきた多
値階層情報を含む印字データは、インターフェース１９
を介してプリンタ内部の受信バッファ１５Ａに保持され
る。制御部１７は、受信バッファ１５Ａに保持された記
録データについて、コマンド解析を行ない、各文字の印
字位置，修飾の種類，大きさ，フォントのアドレス等を
付加する処理を実行する。次に、制御部１７は、解析し
たデータを印刷用イメージデータとして出力バッファ１
５Ｃに展開し、記憶させる。

【００４５】印字ヘッド２０の１スキャン分に相当する
印刷用イメージデータが得られると、この印刷用イメー
ジデータは、インターフェース１９を介して印字ヘッド
２０にシリアル転送される。その際、プリンタ本体１１
の側で印刷用イメージデータに展開された印字データ
は、発振回路１８からのクロック信号（ＣＬＫ）に同期
して、インターフェース１９から印字ヘッド２０側のシ
フトレジスタ２１にシリアル転送される。

【００４６】このシリアル転送された印字データ（ＳＩ
／印字データ）は、一旦ラッチ回路２２によってラッチ
される。ラッチされた印字データＳＩは、電圧増幅器で
あるレベルシフタ２３によって、各アナログスイッチ２
４ａを駆動できる電圧，例えば数十ボルト程度の所定電
圧にまで昇圧される。所定の電圧まで昇圧された印字デ
ータＳＩは、アナログスイッチ２４ａに与えられる。

【００４７】印字データＳＩは、アナログスイッチ２４
ａの動作を制御する。例えばアナログスイッチ２４ａに
加えられる印字データが「１」である期間中は、駆動信
号ＣＯＭが圧電素子２８に印加され、この信号に応じて
圧電素子２８は伸縮を行なう。その結果、圧力発生室の
インクが加圧されてノズル開口から吐出される。

【００４８】一方、アナログスイッチ２４ａに加えられ
る印字データが「０」である期間中は、圧電素子２８へ
の駆動信号ＣＯＭの供給が遮断されるので、インク滴の
吐出が行なわれない。このようにして、ホストコンピュ
ータ等から送られてきた多値階層情報を含む印字データ
に基づいて、印字ヘッド２０にて各圧電素子２８が駆動
制御されて、キャリッジ機構１２，紙送り機構１３と連
動して、記録媒体に対して印字が行なわれる。

【００４９】ところで、ヘッド周囲温度測定回路３１及
びインク温度測定回路３２で検出された温度は、信号と
してＦＦＣ２９からプリンタ本体１１側に送出され、イ
ンタフェース１９を介して制御部１７に入力される。こ
れにより、制御部１７は、ヘッド周囲温度測定回路３１
及びインク温度測定回路３２で検出されたインク温度に
基づいて、インク通路内の温度を検出し、インク通路内
にインクが流れているか否かを判定するようになってい
る。

【００５０】ここで、ヘッド周囲温度とインク温度との
関係は、例えば図３に示すように、ヘッド周囲温度Ｔ０
は、比較的高い温度にてほぼ一定である。また、インク
温度Ｔｉは、インクタンク３０内にインクが残っている
状態では、符号Ｔｉ１で示すように、比較的低い温度に
てほぼ一定であるのに対して、インクタンク３０内にイ
ンクが残っていない状態では、符号Ｔｉ２で示すよう
に、印字開始と共に電流増幅回路２７，圧電素子２８等
の発熱によって温度上昇し、印字終了後に再び温度が低
下するように変動する。

【００５１】従って、制御部１７は、インク温度測定回
路３２で検出されたインク温度Ｔｉに基づいて、ヘッド
周囲温度測定回路３１で検出されたヘッド周囲温度を参
照しながら、インク温度Ｔｉの変動によりインクタンク
３０内にインクがまだ残っているか否かを判定すること
ができる。これにより、制御部１７は、インク残量がな
いと判定したときには、印字ヘッド２０の動作を中断し
て、記録媒体に対する印字を中止することにより、所謂
カラ打ちを防止することができる。

【００５２】このようにして、インクの有無の判定の際
に、ヘッド周囲温度を参照しながら、インク温度の変動
によりインクの有無を行なうので、印字動作に伴ってヘ
ッド周囲温度が上昇したとしても、正確にインクの有無
を判定することができる。

【００５３】尚、制御部１７は、ヘッド周囲温度測定回
路３１で検出されたヘッド周囲温度Ｔ０及びインク温度
測定回路３２で検出されたインク温度Ｔｉに基づいて、
インク粘度を検出することも可能である。これにより、
制御部１７は、インク粘度による印字電圧の制御の際
に、より正確にインク粘度を検出することができるの
で、印字電圧の制御もより正確に行なうことができる。
従って、印字ドットを構成するインク滴の吐出量がより
適正化され、印字品質が向上することになる。

【００５４】上述した実施形態においては、ヘッド駆動
回路、即ち駆動波形発生回路２６及び電流増幅回路２７
が印字ヘッド２０に搭載されており、電流増幅回路２７
がフレキシブルフラットケーブルを介さずに直接にスイ
ッチ回路２４に接続されることにより、所謂ドライバー
・オン・キャリッジの型式のインクジェット式プリンタ
１０の場合について説明したが、これに限らず、駆動波
形発生回路２６及び電流増幅回路２７がプリンタ本体１
１側にて、制御部１７とインターフェース１９の間に設
けられており、電流増幅回路２７がインターフェース１
９からＦＦＣ２９を介してスイッチ回路２４に接続され
ている構成のインクジェット式プリンタに対して本発明
を適用することも可能である。

【００５５】また、上述した実施形態においては、圧電
素子１７として、ピエゾ素子が使用されているが、これ
に限らず、他の種類の圧電素子を使用することもできる
ことは明らかである。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、印
字ヘッドの温度がヘッド周囲温度測定回路により検出さ
れ、またインク通路中のインク温度がインク温度測定回
路により検出され、プリンタ本体の制御部に送出され
る。これにより、制御部は、ヘッド周囲温度を参照しな
がら、インク温度に基づいて、インク通路内の温度を検
出する。

【００５７】そして、制御部は、インク通路内の温度変
化により、インク通路内にインクが在るか否かを判定す
る。即ち、インク温度の変化が少ない場合には、インク
通路内にインクが在ると判定し、またインク温度の変化
が大きく、ヘッド周囲温度の変動と同期している場合に
は、インク通路内にインクが無いと判定する。このと
き、制御部は、ヘッド周囲温度を参照していることによ
り、インク通路内のインクの有無を正確に判定すること
ができる。

【００５８】このようにして、本発明によれば、簡単な
構成により、正確にインク残量の検出を行なうことがで
きるようにした、極めて優れたインクジェット式プリン
タが提供され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェット式プリンタの一実
施形態の構成を示すブロック図である。

【図２】図１のインクジェット式プリンタのインクタン
クを示す概略断面図である。

【図３】図１のインクジェット式プリンタにおけるヘッ
ド周囲温度Ｔ０及びインク温度Ｔｉの変化を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１０ インクジェット式プリンタ １１ プリンタ本体 １２ キャリッジ機構 １３ 紙送り機構 １７ 制御部 ２０ 印字ヘッド ２４ スイッチ回路 ２５ 制御回路 ２６ 駆動波形発生回路 ２７ 電流増幅回路 ２８ 圧電素子 ２９ ＦＣＣ ３０ インクタンク ３１ ヘッド周囲温度測定回路 ３２ インク温度測定回路 ３３ 温度測定素子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字ヘッドの複数のノズルに対応してそ
   れぞれ設けられたインクに圧力を加える圧電素子を、プ
   リンタ本体の制御部からの制御信号に基づいて、所定の
   印字タイミングで選択的にヘッド駆動回路からの駆動信
   号により駆動し、対応するノズルからインク滴を吐出さ
   せて記録を行なう、インクジェット式プリンタであっ
   て、 印字ヘッド周辺の温度を測定するヘッド周囲温度測定回
   路と、インクタンクからノズルまでのインク通路中のイ
   ンク温度を測定するインク温度測定回路と、を印字ヘッ
   ドに備えており、 プリンタ本体の制御部が、ヘッド周囲温度を参照しなが
   ら、インク温度の変化に基づいて、インク通路中のイン
   クの有無を検出することを特徴とする、インクジェット
   式プリンタ。
2. 【請求項２】 上記ヘッド駆動回路がプリンタ本体側に
   設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のイ
   ンクジェット式プリンタ。
3. 【請求項３】 上記ヘッド駆動回路が印字ヘッドに設け
   られており、 上記ヘッド駆動回路及び圧電素子の発熱を放熱する放熱
   手段を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の
   インクジェット式プリンタ。
4. 【請求項４】 インクタンクが、印字ヘッドに対して着
   脱式のインクカートリッジであって、 インクカートリッジのインク通路中に、温度測定素子が
   備えられていることを特徴とする、請求項１〜３のいず
   れかに記載のインクジェット式プリンタ。
5. 【請求項５】 プリンタ本体の制御部が、インク通路内
   にインクが無いと判定したとき、印字ヘッドの印字動作
   を中断させることを特徴とする、請求項１〜４の何れか
   に記載のインクジェット式プリンタ。
6. 【請求項６】 プリンタ本体の制御部が、ヘッド周囲温
   度測定回路及びインク温度測定回路からのヘッド周囲温
   度及びインク温度に基づいて、インク粘度を検出するこ
   とを特徴とする、請求項１〜５の何れかに記載のインク
   ジェット式プリンタ。