JP2006159613A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一の機械本体上で、インクの種類が変わっても、画像欠陥が生じないインク残量検知システムを備えたインクジェット記録装置を提供することを目的とするものである。

【解決手段】 インク滴を吐出する記録ヘッドと、上記記録ヘッドに供給するインクを貯蔵するインクタンクとを備えているインクジェット記録装置において、上記インクタンク内のインク残量を検出するインク残量検出手段と、上記インク残量検出手段が検出したインク残量に基づいて、設定された特定数のインクが吐出された時点で、印字を終了する制御手段と、上記特定数を複数個設定し、上記複数個の特定数から特定数を選択する特定数選択手段とを有するインクジェット記録装置である。

【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置に係り、特に、インクジェット記録装置におけるインク残量検知方法に関する。

近年、インクジェット記録装置は、オフィス、ホームユース等において市場を拡大している。このインクジェット記録装置は、インク滴を吐出する記録ヘッドと、この記録ヘッドにインクを供給するインクタンク等を備えている。

インクジェット記録装置は、インクが無くなった時点で、完全に印字ができないので、記録材としてのインク残量を正確に検知することが極めて重要である。

インクジェット記録装置におけるインクの残量検知方法として、たとえばインクタンクの一部を透明化し、外部から内部を見ることができる構成（たとえば、特許文献１参照）や、インクチャンバーを分割し、減少するインク量を、段階的に把握する方法（たとえば、特許文献２参照）、また、電極を用いてインクを検知する方法（たとえば、特許文献３参照）等が知られている。

より正確にインク残量を検知するために、被記録媒体上に形成するドット数を、カウントし、そのカウント数に基づいて、インク残量を検知する方法や、機械的に検出する手段も知られている。

ドット数をカウントする方法では、ヘッドの吐出特性に応じた誤差を補正する手段も提案され、より正確な検知方法が提案されている。

さらには、機械的検知方法と組合せて、特定のインク残量を機械的に検知し、そこからドットカウント方式によってインク消費量を制御し、インク残量を検知する方法も採用されている。印字したドット数をカウントし、特定のドットカウント閾値として設定した値に達した時点で、インクなしの判断をすることによって、より正確なインク残量を検知することができる。
特開平５−４２６８０号公報 特開平６−２２６９８９号公報 特開平６−２７０４１０号公報

インクタンク内のインクは、完全に消費された状態で交換するのが望ましいが、実際には、供給チューブ内への空気の混入によって引き起こされるインク不吐を避けるために、若干量のインクをタンク内に残すように設計している。

ここで、機械的検知方法と、ドットカウント方式とを組み合わせたインク残量検知方法では、上記ドットカウント閾値は、インクの種類に固有の値が設定され、たとえばインクの種類が変わった場合、同じ機械本体を用いた場合には、インク残量を正確に検知することができない場合が発生する。この原因の１つは、インク残量を機械的に検知する段階に発生するインク残量検出誤差である。

本来検知すべきである特定のインク残量よりも、インク残量が多い状態で、機械的に検知された場合、印字において画像上の問題は発生しないが、本来検知すべきである特定のインク残量よりも、インク残量が少ない状態で、機械的に検知された場合、その後に、引き続き設定されたドットカウント数に応じた印字を行うと、インクが完全に無くなった状態で印字を続行する場合がある。

結果として、チューブ内に空気が混入した状態になり、不吐が発生し、重大な画像欠陥を引き起こす場合があるという問題がある。

本発明は、同一の機械本体上で、インクの種類が変わっても、画像欠陥が生じないインク残量検知システムを備えたインクジェット記録装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、インク滴を吐出する記録ヘッドと、上記記録ヘッドに供給するインクを貯蔵するインクタンクとを備えているインクジェット記録装置において、上記インクタンク内のインク残量を検出するインク残量検出手段と、上記インク残量検出手段が検出したインク残量に基づいて、設定された特定数のインクが吐出された時点で、印字を終了する制御手段と、上記特定数を複数個設定し、上記複数個の特定数から特定数を選択する特定数選択手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置である。

本発明によれば、２つの検出手段を組み合わせてインク残量を検出する方法において、同一の本体上で、異なるインク種と吐出量の異なるヘッドとを用いても、インク残量を適切に検知することができ、したがって、誤検知による画像欠陥の発生を防ぐことができるという効果を奏する。

発明を実施するための最良の形態は、次の実施例である。

図１は、本発明の実施例１であるインクジェット記録装置Ｐ１における記録部Ｐ２の構成を示す図である。

インクジェット記録装置Ｐ１における記録部Ｐ２は、キャリッジ２と、紙送りローラ３と、記録媒体４と、給紙ローラ５と、記録ヘッド６とを有する。また、キャリッジ２に搭載された記録ヘッド６と対向する位置にプラテン１が設けられている。

記録ヘッド６は、４色（Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ）のカラー・インクがそれぞれ封入されているインクタンクと、それぞれに対応する４つの記録ヘッドとが一体化したマルチ記録ヘッドである。

キャリッジ２は、第１記録ヘッド６を支持し、記録とともにこれらを移動させ、非記録状態等の待機時には、図１のホーム・ポジション位置にある。

紙送りローラ３は、記録媒体４を押さえながら回転し、記録媒体４を、Ｙ方向に随時送る。

給紙ローラ５は、記録媒体４を給紙し、また、紙送りローラ３と同様に、記録媒体４を押さえる。

記録ヘッド６は、Ｂｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの４色について、紙送り方向に配置され、複数個のノズルをそれぞれ有している。

次に、実施例１における基本的な往復記録動作について説明する。

待機時に、ホーム・ポジション位置に存在しているキャリッジ２は、記録開始命令によって、Ｘ方向に走査（スキャン）しながら、記録ヘッド６が、記録データに従い、記録媒体４上にインクを吐出し、記録する。

記録媒体４の端部まで記録データの記録が終了すると、キャリッジ２は、元のホーム・ポジション位置に戻る。紙送りローラ３が回転することによって、Ｙ方向へ所定幅だけ紙送りし、再びＸ方向へ、記録を開始する。このような走査動作と紙送り動作との繰り返しによって、記録データを記録する。

なお、図１には示していないが、実施例１のインクジェット記録装置Ｐ１は、記録と画像処理とを制御・実行するＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと専用回路とによって構成されている制御部と、外部のホスト・コンピュータ等との間で画像情報や各種制御情報をやりとりするインタフェース部と、キャリッジ駆動用のキャリッジ・モータと、給紙ローラ駆動用の給紙モータと、紙搬送駆動用の紙搬送モータ等を駆動するモータ・ドライバと、ヘッド６を駆動する記録ヘッド駆動用のドライバと、ユーザによる制御情報を入力する操作パネル等を有する。

図２、図３は、実施例１であるインクジェット記録装置Ｐ１におけるインク供給系ＳＰ１の構成を示す図である。

インクジェット記録装置Ｐ１におけるインク供給系ＳＰ１は、記録ヘッド６と、インクタンク２１と、ゴム２１ａと、環状壁部２１ｂと、インクの収容部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂと、大気連通ピン２４と、供給ピン２５と、チューブ２７と、チューブ２７の末端に接続され、キャリッジに搭載された記録ヘッドへインクを供給するためにキャリッジと接続される接続部材２８と、導電線２９Ａ、２９Ｂと、定電流回路３０とを有する。

インクタンク２１は、ＰＰやＰＥ等の樹脂によって、インジェクションやブローまたは溶着等の成形技術を用いて成形されている。タンク２１としては、その外装がそのままインクチャンバーとして機能するもの、内部にインクを充填した袋を持つもの、また内部に備えた多孔質体によってインクを保持すると同時に負圧を発生させるもの等が存在している。

また、負圧発生機構をタンク２１に備える場合、たとえば、タンク２１内のインク収納用の袋部分を拡大方向に付勢するばね機構等を、袋内部または袋外部に設け、負圧を発生させる構成を採用するようにしてもよい。実施例１では、図２に示すチューブ２７を用いた供給系を備え、負圧発生源は、記録ヘッド６とタンク２１との間の水頭差によって生じる。

また、インクタンク２１は、底面にあたる部品を、ＰＰの外装に溶着することによって、構成されている。

インクタンク２１における各色のインクの収容部２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｂの底面のそれぞれには、図３に示すように、ゴム２１ａによるジョイント部分が２ヶ所設けられ、それらのジョイント部分に、装置本体側に設けられている大気連通ピン２４、供給ピン２５が差し込まれている。ピン２５は、タンク２１内のインクを記録ヘッド６に供給するための供給ピンであり、ピン２４は、インクの供給に伴うタンク２１内の負圧上昇によってタンク内に外気圧を導入するための大気連通ピンである。大気連通ピン２４が差し込まれるジョイント部分の内側には、そのジョイント部分を囲む所定高さの環状壁部２１ｂが形成されている。

次に、実施例１において、インク残量を機械的に検知する方法について説明する。

機械的検知方法は、たとえば、図３に示すような供給ピン２５と、大気連通ピン２４とを電極として用いた構成である。すなわち、供給ピン２５、大気連通ピン２４は、それぞれ導電性の金属材料によって形成され、それらには、導電線２９Ａ、２９Ｂの一端が接続されている。導電線２９Ａ、２９Ｂの他端には、定電流回路３０が接続されている。定電流回路３０は、ピン２５と２４との間に、５Ｖを最大値として、１００μＡの直流電流を流すように構成されている。

したがって、タンク２１内にインクがないときに、または、タンク２１が装着されていないときに、最大値の電圧５Ｖが印加され、またタンク２１内に存在するインクを介して、ピン２５と２４とが電気的に接続されていると、インクの抵抗値に応じて印加電圧が変化する。機械的検知方法は、この印加電圧の変化に基づいて、タンク２１内におけるインクの存在を検知する。

図４は、実施例１において、機械的検知する検出原理を説明する図である。

図４中のレベルＬ１、Ｌ２、Ｌ３のように、タンク２１内のインクの液面は、インクの消費量に応じて徐々に下がる。レベルＬ１のように、大気連通ピン２４を囲む環状壁部２１ｂの上端よりも、インクの液面が高いときは、その環状壁部２１ｂを越えて存在するタンク２１内のインクを介して、電極間（大気連通ピン２４と供給ピン２５との間）が、電気的に接続される。

また、レベルＬ２のように、環状壁部２１ｂの上端よりもインクの液面が下がっているときは、環状壁部２１ｂによって、その内側のインクと外側のインクとが遮断され、ピン２４と２５との間は、インクによって接続されてはいない。したがって、レベルＬ２のように、インクの液面が、環状壁部２１ｂの上端に達したときを境（検出ポイントＰ）として、ピン２４と２５との間の印加電圧が変化する。つまり、インクの液面のレベルが、環状壁部２１ｂの上端に達するレベルが、検出ポイントＰとなる。機械的検知方法は、その印加電圧の変化に基づいて、インクの液面がレベルＬ２に達した時点を検知する。

次に、ドットカウントによるインク残量の検知方法について説明する。

機械的検出が行なわれた時点でのインク残量は、設計値が判断可能である。この機械的検出が行なわれた時点でのインク残量に対して、ヘッド固有の１ドット当たりの吐出量から、印字終了時のインク残量を考慮した上で、印字可能な総ドット数を、計算で求めることができる。この求めた値を、ドットカウント閾値として設定する。

次に、実施例１におけるドットカウントによるインク残量検知の方法について、説明する。

図５は、実施例１におけるドットカウントによるインク残量検知の動作を示すフローチャートである。

まず、記録動作であるスキャン毎に、上記機械的検知方法を用いてインクタンク内のインク残量を検知する（Ｓ１）。つまり、大気連通ピン２４と供給ピン２５との間の電圧を測定する。検知電圧が５Ｖに達していなければ、導電状態であり、インク残量が十分にある状態、すなわち、図４に示すレベルＬ１の状態であると判断し、引き続いて印字を続行する（Ｓ２）。

インク残量が減少し、図４に示すレベルＬ２の状態になり、検出電圧が５Ｖ以上に達することを検知したら、ドットカウントによる残量検知を開始するために、ドットカウント数をカウントする（Ｓ３）。これと同時に、インク残量が少であることを警告する（Ｓ４）。その後は、記録動作毎に、ドットカウント値を積算し（Ｓ５）、ドットカウント閾値と比較する（Ｓ６）。ドットカウント閾値に達したときに、インク無しエラーの警告を発し（Ｓ７）、印字を中止する。

この実施例では、上記ドットカウント閾値を複数設定する。

図６は、インク種とドットカウント閾値との関係例を示す図である。

たとえば、図６に示すように、ドットカウント閾値Ａ、Ｂを設定し（Ａ＞Ｂである）、インク種ａには閾値Ａを、インク種ｂには閾値Ｂを適用する。

ここで、インクの特徴として、インクｂは、インクａよりも泡立ちやすく、また、発生した泡が消えにくい特徴を持つ。したがって、上記機械的検出方法を行なう際に、大気連通ピン２４と供給ピン２５との間が、発生した泡で繋がり、電気的に接続される場合がある。特に、高デューティの画像を、連続で印字すると、顕著に表れる現象である。

このような場合、泡が消え、大気連通ピン２４と供給ピン２５との間が、絶縁状態になったときに、ドットカウント開始時のインク残量が、想定されるインク残量よりも少ない。すなわち、閾値Ａに達するまで印字を行なうと、途中でタンク内のインクがなくなり、さらに印字を続行する。この結果、チューブ内に空気が混入し、不吐による画像欠陥が発生する。

よって、Ａ＞Ｂである閾値Ｂを設定することによって、本来よりも少ない印字総ドット数に達した時点で、インクの種類の変更によって、機械的検出時のインク残量が、想定よりも少なくなっても、インク無しによって発生する不吐による画像欠陥が発生せず、確実に印字することができる。

つまり、上記実施例は、インク滴を吐出する記録ヘッドと、上記記録ヘッドに供給するインクを貯蔵するインクタンクとを備えているインクジェット記録装置において、上記インクタンク内のインク残量を検出するインク残量検出手段と、上記インク残量検出手段が検出したインク残量に基づいて、設定された特定数のインクが吐出された時点で、印字を終了する制御手段と、上記特定数を複数個設定し、上記複数個の特定数から特定数を選択する特定数選択手段とを有するインクジェット記録装置の例である。

ドットカウント閾値Ａ、Ｂは、インク種に応じて設定し、たとえばタンク２１に備えられている記憶部に、インク情報を格納し、装着時に、本体側で判断し、切り替える方法や、ユーザが、本体またはドライバ上から設定する方法が考えられる。また、設定するドットカウント閾値を、２種類に限定することなく、３種類以上持たせるようにしてもよい。

つまり、インクの種類に応じて、上記特定数を選択する特定数選択手段を設けるようにしてもよい。

さらに、ドットカウント閾値の切り替えは、インク種に応じた場合に限定されず、たとえば、吐出量の違う記録ヘッドに応じて切り替える。また、設計上は同一の吐出量のヘッドでも、製造上で吐出量にバラツキが発生する場合があり、このような場合でも、吐出量のバラツキに応じて、適切なインク残量が得ることができるドットカウント閾値を適用するようにしてもよい。

つまり、記録ヘッドの種類に応じて、上記特定数を選択する特定数選択手段を設けるようにしてもよい。

インク残量を表示する場合、記録装置本体に設けられているインク残量の表示手段を使用してもよい。しかし、最近の記録装置においては、コストダウンを図るために、表示部が省略されている場合がある。この場合、ホスト装置にインストールされるドライバが、ホスト装置の表示部に、インク残量を表示させるようにしてもよい。

なお、上記実施例におけるインク残量検出手段は、インクタンクの底部に設けられている一対の電極と、上記電極のうちの少なくとも一方を囲む環状壁部と、上記電極間に、インクを介して、一定の電流を流す定電流源と、上記電極間の電圧を検出する電圧検出手段と、上記電圧検出手段が検出した電圧に基づいて、インク残量を検出する残量検出部とを有する手段である。

なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、インク吐出させるために利用されるエネルギとして、熱エネルギを発生する手段（たとえば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、上記熱エネルギによって、インクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、記録装置において、優れた効果をもたらすものである。このような方式であれば、記録の高密度化、高精細化が達成できる。

この方式は、所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれの型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、収縮によって吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させ、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にすると、気泡の適切な成長収縮が即時に行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出を達成することができ、より好ましい。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大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に対しても、上記実施例は有効に適用できる。そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合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。

加えて、上記実施例のようなシリアルタイプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、または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、または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を用いた場合にも、上記実施例は有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類または個数について、たとえば単色のインクに対応して１個のみが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対応して、記録ヘッドの種類または個数を複数個数設けるようにしてもよい。

すなわち、たとえば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、複数個の組合せによるかいずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの各記録モードの少なくとも１つを備えた装置にも、上記実施例は極めて有効である。

また、上記実施例は、インクが液体であるが、室温やそれ以下で固化するインクであってもよく、室温で軟化または液化するインクを使用してもよい。

また、インクジェット方式では、インク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲内で温度調整し、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ことが一般的であるので、使用記録信号を付与するときに、インクが液状であるものを用いてもよい。

加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用することによって、積極的に防止するために、または、インクの蒸発を防止するために、放置状態で固化し、加熱によって液化するインクを用いるようにしてもよい。

いずれにしても、熱エネルギ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、熱エネルギ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、上記実施例は適用可能である。

上記実施例において、上記各インクにおいて、最も有効なインクは、上記膜沸騰方式を実行するものである。

さらに、上記実施例を、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、送受信機能を有するファクシミリ装置に適用することができる。

本発明の実施例１であるインクジェット記録装置Ｐ１における記録部Ｐ２の構成を示す図である。 実施例１であるインクジェット記録装置Ｐ１におけるインク供給系ＳＰ１の構成を示す図である。 実施例１であるインクジェット記録装置Ｐ１におけるインク供給系ＳＰ１の構成を示す図である。 実施例１において、機械的検知する検出原理を説明する図である。 実施例１におけるドットカウントによるインク残量検知の動作を示すフローチャートである。 インク種とドットカウント閾値との関係例を示す図である。

符号の説明

Ｐ１…インクジェット記録装置、
Ｐ２…記録部、
２…キャリッジ、
３、５…ローラ、
４…記録媒体、
６…記録ヘッド、
２１…インクタンク、
２１Ｙ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｂ…インクの収容部、
２１ａ…ゴム、
２４…大気連通ピン、
２５…供給ピン、
２７…チューブ、
２９Ａ、２９Ｂ…導電線、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…レベル。

Claims (5)

1. インク滴を吐出する記録ヘッドと、上記記録ヘッドに供給するインクを貯蔵するインクタンクとを備えているインクジェット記録装置において、
   上記インクタンク内のインク残量を検出するインク残量検出手段と；
   上記インク残量検出手段が検出したインク残量に基づいて、設定された特定数のインクが吐出された時点で、印字を終了する制御手段と；
   上記特定数を複数個設定し、上記複数個の特定数から特定数を選択する特定数選択手段と；
   を有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１において、
   上記特定数選択手段は、インクの種類に応じて、上記特定数を選択する手段であることを特徴とするインクジェット記録装置。
3. 請求項１において、
   上記特定数選択手段は、記録ヘッドの種類に応じて、上記特定数を選択する手段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１〜請求項３のいずれか１項において、
   上記インク残量検出手段は、
   上記インクタンクの底部に設けられている一対の電極と；
   上記電極のうちの少なくとも一方を囲む環状壁部と；
   上記電極間に、インクを介して、一定の電流を流す定電流源と；
   上記電極間の電圧を検出する電圧検出手段と；
   上記電圧検出手段が検出した電圧に基づいて、インク残量を検出する残量検出部と；
   を有する手段であることを特徴とするインクジェット記録装置。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか１項において、
   上記電圧検出手段は、スキャン毎に、電極間の電圧を検出する手段であることを特徴とするインクジェット記録装置。

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