JP2007313732A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェット方式の画像形成装置において、インクタンク内のインク残量有無をインクに電圧を与え、検出される電圧値(または電流値)の値により検出する機構において、インク固有に持つインク色や温度特性による抵抗値の変化に基づき、正確な残量検出を行なう。
【解決手段】画像形成装置にあらかじめインク抵抗の温度特性を色毎に記憶させておき、インク残量検出回路に設置したデジタルポテンションメータに温度変化に同期して補正抵抗を入力させることで検知レベルを調整し、各インク残量を正確に読み取る制御を行なう。
【選択図】図７

Description

本発明は、記録媒体にインクを吐出して画像を形成する画像形成装置に関する。

印字ヘッドから記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置が広く使用されている。このインクジェット方式の画像形成装置には、インクが貯められたインクタンク(インクカートリッジ)内の残量を検知する方法としてインクタンク内に設置した2本の電極に電流を流し、インクを通電させて検出する電圧値(インク抵抗値)によりインク残量有無を判断する方法が知られている。

この方法は、電極がインクに浸されているとインク抵抗分電圧が低く検出され、インクが浸されていない場合はインク抵抗が無く高い電圧が検出される。この検出されるインク電圧がある一定に定められたインク有無を判断する閾値レベルと比較して高い場合はインク無し、低い場合はインク有りを検知することでインクタンク内のインク残量有無を判断するものである。

この、インクの有無を判断する閾値レベルは、一般的にインクが無い状態の高い電圧レベルとインクを検出した状態の低い電圧レベルの中間の値を設定することが望ましい。

しかし、インクタンク内にあるインクは、一定の電流を流してもさまざまな条件により検出する電圧が変化する。例えば、インク色によりインク固有に持つインク抵抗は異なり、インク検出電圧レベルは一定に出力されない。

また、インクは温度特性に依存し、温度が高くなるとインク抵抗は小さくなり、反対に温度が低い場合はインク抵抗が大きくなることが一般的に知られ、同様にインク検出電圧レベルは一定に検出することができない。

検出されるインク電圧レベルにバラツキがあると、ある一定に設定した閾値レベルに対し、インクが有るにも関わらずインク無しを検知したり、あるいはインクが無いにも関わらずインク有りを検知してしまう可能性があった。

上記のような問題はインクタンク内にインクが有るのにインク無しを検知してしまう場合はユーザーに適切なインクカートリッジの交換時期を知らせることができない。

一方、インクタンク内にインクが無い状態であるにも関わらずインク有りを検知してしまう場合は、インクが無い状態でポンプ機構がヘッドへインク吸引を行なおうとするため、泡や空気がヘッド内に侵入し、最悪の状態ではヘッド内にインクが無い状態でヒート信号をかけてしまうことからヘッドを破損させてしまう恐れがあった。

上記のような問題点を解決する従来の技術として、環境温度の変化によるインク有りの検知電圧レベルのバラツキを考慮して、インク有無を判断する閾値の電圧レベルを環境温度とインクの導電率より調整させる工夫が知られている（特許文献1参照）。

また、環境温度の変化によるインク有りの検知電圧レベルのバラツキを考慮して、インク残量有無を判断する電圧レベル検知部分にサーミスタを接続し、サーミスタの温度変化によるサーミスタの持つ抵抗とインク抵抗が一定になるように調整できる工夫が知られている。（特許文献2参照）
特開2000-094712 特開昭62-15415

しかし、上記特許文献１に開示されている技術では、電極間の導電率を計測した上でインク有無レベルを比較する閾値レベルを変化させるため、インクの導電率は色により異なる事から比較回路をインク色毎に用意する必要があり、コストメリットがない。

更に、導電率は環境温度のみならず、インク量、電極がインクに接する面積などさまざまな条件に起因して変動するため正確な導電率を計算してインク残量有無を検知するのは難しい。

また、上記特許文献２に開示されている技術では、インクの電圧検知回路部にサーミスタを接続し、サーミスタの温度変化による抵抗変化分をインク抵抗と合成する方法であるため、インク色毎に抵抗変化率の異なるサーミスタを接続するか、サーミスタとインク色ごとの検知電圧レベルを考慮した抵抗を別に接続する必要がある。

また、サーミスタの抵抗変化率と温度検知感度の関係は安価なサーミスタであると精度が悪く正確な抵抗変化検出を期待することはできない。また、精度の良いサーミスタを接続するにはコストメリットが無く色毎にサーミスタを接続するのは現実的ではない。

本発明は上記事情に鑑み、画像形成装置において、インクタンク内のインク残量有無を環境温度の変化によるインク固有に持つ抵抗変化分に左右されずに正確に簡易な構成でインク残量を検出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。

請求項１の発明は、記録ヘッドにインクを供給するインクタンクと、前記インクタンク内のインク残量を検出するためのインク残量検出回路上と、前記インクタンク内部又は外壁に温度検知素子と、を備えた画像形成装置において、あらかじめインク色毎に温度特性に基づいて記憶素子に記憶させたインク抵抗値に対して、前記温度検知素子で検知された内部又は外壁温度に基づいて対応する抵抗値が設定され、前記抵抗値は、補正抵抗の素子であるデジタルポテンションメータでインク検知電圧レベルを補正することを特徴とする画像形成装置。

請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、インク残量検出は、前記インクタンク内に電極を設け、電圧をかけた時に検出する電圧値と所定の電圧レベル閾値と比較して、インクタンク内のインク残量の有無を検出することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記インク残量検出回路の補正抵抗素子の抵抗値は、前記インクタンクの内部又は外壁温度の検知結果に基づいて、自動で変更されることを特徴とする。

本発明によれば、インクジェット方式の画像形成装置において、インクタンク内のインク残量有無をインク色や温度特性によるインク抵抗の変化に左右されずに正確に簡易な構成でインク残量を検出することができる。

以下に、本発明の実施形態を、図面に基づいて詳細に説明する

本発明を実施した記録装置の概略図を図１に示す。

記録装置100は例えばロール状に巻かれ、複数のラベルが仮付けされたラベル用紙101が記録装置100本体に供給され、搬送モータ213で駆動する搬送ベルト102によって定速度で搬送される。

ラベル用紙101の各ラベル先端部が先端検知センサ212で検知され、検知された位置を基準として各ラベルが複数の記録ヘッド301の下部を通過すると記録が完了する。

記録は例えば、記録ヘッド301がブラック、シアン、マゼンタ、イエローの (計4本)印刷に対応した4色カラーで記録する。

各記録ヘッドは例えば、使用されるラベルの最大幅相当の記録幅を有するラインヘッドである。

記録装置100の下部には各々の記録ヘッド301に対応したインクタンク302を合計4本、備えている。

上記したインクタンク302はタンク内のインク残量を検知するためのインク残量検知装置304(第3図参照)が配置されている。この残量検知装置304については後述する。各印字ヘッド301の下方には、各印字ヘッド301の回復動作を行なう際に使用するキャッピング機構303(図1には１本のキヤッピング303のみ示し、他は省略)が配置されている。また、印字ヘッド301、インクタンク302及びキャッピング機構は303の間は各々のヘッドごとに独立したインク供給管(インクチューブ)で接続されている。

図２を参照して、画像形成装置100の電機的な系統を説明する。

図２は図１の画像形成装置の電気的な系統を示すブロック図である。

ホストコンピュータ200から送信された記録データ(画像情報)やコマンドはインターフェースコントローラ202を介してCPU201に受信される。CPU201は、画像形成装置100の記録データの受信、記録動作、ロール紙101のハンドリング等全般の制御を掌る演算処理装置である。

CPU201では、受信したコマンドを解析した後に、記録データのイメージデータをイメージメモリ204にビットマップ展開して描画する。記録前の動作処理の一例としては、出力ポート208やモータ駆動部210を介して加圧ポンプモータ211を駆動する。

続いて出力ポート208とモータ駆動部210を介してラベル用紙101(図１参照)を繰り出すロールモータ(不図示)、及び一定速度でラベル用紙101を搬送する搬送モータ213等を駆動してラベル用紙101を記録位置に搬送する。

一定速度で搬送されるラベル用紙101にインクを吐出し始めるタイミング(記録タイミング)を決定するための先端検知センサ214でラベル用紙101の各ラベルの先端を検出する。

この検出結果は、出力ポート208を経由してCPU201に送られる。ラベル用紙101の搬送に同期して、CPU201はイメージメモリ204から対応する記録データを順次に読み出し、この読み出したデータが印字ヘッド駆動回路209を経由して(介して)印字ヘッド301に転送される。

CPU201の動作はプログラムROM203に記憶された処理プログラムに基づいて実行される。プログラムROM203には各種の制御フローに対応する処理プログラム及びテーブルなどが記憶されている。

また、作業メモリとしてワークRAM205を使用する。各印字ヘッド301(計４本)のクリーニングや回復動作にCPU201は、出力ポート208、モータ駆動部210を介して加圧ポンプモータ211を駆動し、インクの加圧、吸引等の制御を行う。

なお、各インクタンク302内のインクの量(インク残量)を検知するインク残量検知センサ304が配置されており、このインク残量検知センサで検知されたインク残量はＡＤコンバータ27を経由してCPU201に送られる。インクタンク302内に有るインクは劣化状態を管理するために、製造日付を記憶させておくEEPRPM215が設置されており、入出力ポート214を介してCPU201で管理を行なっている。

図３と図４を参照して、インクタンク302からヘッド301にインクが供給される手順について説明する。

図３は画像形成装置のインク供給経路を示す模式図である。この図では、図１と図２に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付けられている。また、図３では１本の印字ヘッド301にインクを供給し、この印字ヘッド301を回復させるインク供給経路を示すが、他の３本の印字ヘッド301でも同じ構造のインク供給経路によって同じ手順になる。

CPU201(図２参照)が、プログラムROM203(図２参照)に記憶された処理プログラムに基づいてヘッド301にインク供給動作を実行する。インクタンク302内には、インクの量の有無を検知するインク残量検知電極304が配置されている。このインク残量検知電極304は、インクタンク302内にインクがあること(所定のインクが貯められていること)を検知したとき(S401)、加圧モータ211が加圧弁306を開き、加圧弁306と同期して加圧ポンプ305を駆動し、フィルター307を介してヘッド301にインクを供給する(S402〜405)。インク残量検知電極304にてインクタンク302内にインクがあることを検知できないときは、インク無しと検知し、警報を出す(S406)。

その他、図示しないインク循環等種々の回復動作があるが詳細は省略する。

図５、６を参照して、従来のインク残量検出制御について説明する。

図６はインク残量検出装置を制御する手順を示すフローである。

図５より、CPU201の指示により、インク色セレクト501素子でインク残量を検出するインク色(Bk、C、M、Y)を決定する(S601)インクセレクト素子より先にはインク検出回路504を各々のインク色(Bk、C、M、Y)ごとに設ける。

インク残量検知の電圧波形はコンデンサ502及び抵抗503により直流から交流に入力切替を行ない(S602)、インクタンク302内にあるインクにインク残量検知電極304より電圧をかける(電流を流す)(S603)。直流から交流波形に切替えてインク残量を検出するのは、インクが溶媒となり、電気分解し、インクを劣化させるのを防ぐためである。

その後検出したインク電圧をダイオード505を通して交流→直流に変換する(S604)。検出された電圧値を比較回路506を通してあらかじめ設定しておいたインク有無の電圧レベル閾値と比較する(S605)。検出電圧が閾値電圧レベルであればインクタンク302内にインクがあるものと判断する。閾値電圧レベル以上である場合はインクタンク302内にインクがないと判断する。

インク有無が判断された後はA/Dコンバータ207により結果をCPU201に伝える。インク無しを判断した場合は、インク無しをオペレーターコールなどで警告し、インクタンクの交換をユーザーに知らせる(S606)。インク有りを検知した場合には、インク残量検知が全色終了するまでS601〜S607を繰り返す(S608)。

インクがインクタンク302内に無い場合は、インク抵抗が無くそのまま入力した電圧が検出されるため、高いレベルの電圧が検出される。一方、インクがインクタンク302内に存在する場合、インク抵抗分に電流が流れるため、検出される電圧レベルは低くなる。よって、インク有無の電圧レベル閾値はこのインクがあるときと無いときの検出電圧レベルの差よりちょうどギャップの広い中間位置に設定するのが望ましい。

しかし、インク抵抗はインクの色に依存するため、このインク抵抗分を補正するためにインク検知回路504内にインク色ごとにコンデンサ502、抵抗503、ダイオード505を接続する必要があった。

以下に本発明にかかるインク残量検出制御について図7、8、9を用いて説明する。

図7のように、インクタンク302近くの温度を検出する温度検出素子701が設置する。この温度検出素子701はサーミスタなど、一般的に安易に入手できる温度検出素子などで構成されているものとする。この温度検出素子701でインクタンク302内部又は外壁の温度を検出する(S901)。

さて、一般的にインクの温度特性は図8のように温度が高いとインク抵抗値Y802は低くなり、温度が低いとインク抵抗値802が高くなることが知られている。この温度特性をあらかじめプログラムROM内203内に記憶しておく。

検出したインクタンク内部又は外壁温度をCPU201で読み込み、あらかじめプログラムROM203に記憶させておいたインク抵抗値Y802と温度検出素子701の読み値との関係より、各々の色ごとに設置したインク検知回路504内に接続したデジタルポテンションメータ702に与える補正値を設定する(S902)。

補正値の値は図8のインク抵抗値Y802より補正に用いるデジタルポテンションメータ抵抗値Z803を設定し、インク抵抗値Y802とデジタルポテンションメータ抵抗値Z803との合成抵抗X801が一定になるように設定する。

インク色に依存するインク抵抗分は上記デジタルポテンションメータ702により補正されるため、コンデンサ502、抵抗503、ダイオード505をわざわざインク色ごとに設置する必要は無い。（図7）

その後、インク色をインク色セレクト501素子により設定し(S903)、S902で設定したインク色ごとの補正値Zをデジタルポテンションメータに接続する(S904)。

インク抵抗値Y802とデジタルポテンションメータ抵抗値Z803が図8の合成抵抗X801の値に達した場合(S905)通常通りインク残量検出制御を行なう(S906〜913)。合成抵抗がXの値になるまで繰り返しデジタルポテンションメータ702により補正を行なう(S907)。

上記インク固有に持つインク抵抗の温度特性の補正はデジタルポテンションメータ702により調整を行なうため、人の手を使わず自動的に簡単に正確な補正を行なうことが可能である。

次に、実施例２について、インクタンク302内のインク消費量が少ない画像形成装置100における本発明のインク残量検出制御について説明する。

インクタンク302内のインクを少量づつ使用する用途の場合、インクタンク302内のインクが劣化する恐れが有る。このため、インクタンク302には製造年月日などを記憶するEEPROM215を各インクタンク302に設置することが知られている。この製造年月日が一定時期を過ぎると警告をする構成である。

上記EEPROM215に実施例1にて説明したインク抵抗の温度特性より補正値Zをあらかじめ記録させておくことにより、プログラムROM203に記録させておくデータ量が軽減され、容量の少ないプログラムROMにコストダウンすることが可能である。

本発明を実施した記録装置の概略構成を示す図である。 本発明を実施した記録装置の電気的なブロック図である。 本発明を実施したインクの流路を示す図である。 本発明を実施したインク流路を示すフローチャートである。 従来のインク残量検出装置の構成を示す図である。 従来のインク残量検出装置の制御を示すフローチャートである。 本発明を実施したインク残量検出装置の構成を示す図である。 インク抵抗の温度特性と、本発明の補正抵抗値を示す図である。 本発明を実施したインク残量検出装置の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

100 画像形成装置
211 加圧ポンプモータ
301 記録ヘッド
302 インクタンク
303 回復桶
304 インク残量検出電極
305 加圧ポンプ
306 加圧弁
307 フィルター
308 廃インクタンク
702 デジタルポテンションメータ

Claims (3)

1. 記録ヘッドにインクを供給するインクタンクと、前記インクタンク内のインク残量を検出するためのインク残量検出回路上と、前記インクタンク内部又は外壁に温度検知素子と、を備えた画像形成装置において、あらかじめインク色毎に温度特性に基づいて記憶素子に記憶させたインク抵抗値に対して、前記温度検知素子で検知された内部又は外壁温度に基づいて対応する抵抗値が設定され、前記抵抗値は、補正抵抗の素子であるデジタルポテンションメータでインク検知電圧レベルを補正することを特徴とする画像形成装置。
2. インク残量検出は、前記インクタンク内に電極を設け、電圧をかけた時に検出する電圧値と所定の電圧レベル閾値と比較して、インクタンク内のインク残量の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記インク残量検出回路の補正抵抗素子の抵抗値は、前記インクタンクの内部又は外壁温度の検知結果に基づいて、自動で変更されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   

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