JP2528655B2 - 液体噴射記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は圧力変化によって動作するインク残量検出装
置を備えた液体噴射記録装置に関する。

〔従来の技術〕

液体噴射記録装置は通常インクジェット記録装置と呼
ばれるものであり、記録ヘッドに設けた複数のインク吐
出口内のインクを記録情報に基いて駆動することによ
り、該インク吐出口から記録媒体へ向かう飛翔的インク
滴を形成して画像や文字などを記録していくよう構成さ
れている。

この種の記録装置では、インクリボンなどは用いず、
インクタンク内に貯蔵された液状インクをチューブ等で
構成されるインク供給経路を通して記録ヘッドへ供給
し、記録ヘッドの吐出機構により微小な液滴として記録
媒体へ飛翔させ付着させて記録を行なっている。

したがって、インクリボン式の記録装置とは異なり、
インク切れによる記録不良を防止するため、一般に、イ
ンクタンク内のインク残量を検出する装置が設けられて
おり、インク残量が充分でなくなった時警告音などを発
してインク補充あるいはカートリッジ式のインクタンク
の交換を促す構成が採られている。

第５図（Ａ）および第５図（Ｂ）はそれぞれ本発明を
適用するのに好適な液体噴射記録装置の要部構成を示
す。

第５図（Ａ）において、記録ヘッド１は、プラテン８
に記録面を規制された記録媒体に対してインク滴を吐出
し記録するものであり、前記プラテン８と平行に設置さ
れた一対のガイドシャフトＧに沿って移動可能なキャリ
ッジ２上に搭載されている。

前記キャリジ２上には予備インクタンク４も搭載され
ており、該予備インクタンク内のインクは供給管３を通
して記録ヘッド１へ供給される。

記録装置の本体側にはインク供給源としてのインクタ
ンク７が装着されており、該インクタンクと前記予備イ
ンクタンク４とは可撓性のインク供給管5Aで接続されて
いる。図示のインクタンク７はプラスチックまたはアル
ミ材などのシートで形成された偏平でかつ柔軟性の袋体
で構成されている。前記インク供給管5Aの途中にインク
残量検出装置６が接続されている。

なお、可撓性のインク供給管5Aはその途中から可撓性
の吸引管5Bと束ねられ、キャリジ２の移動を吸収する可
撓性の連通部材５を構成している。

前記吸引管5Bは、予備インクタンク４内の液面が所定
範囲に維持されるよう、ポンプ（吸引手段）９と該予備
インクタンクとを接続するものである。また、このポン
プ９は記録ヘッド１を密閉するキャッピング手段10に連
結され、記録不良やインクタンク７交換時などにヘッド
１先端（インク吐出口）からインクを吸引するインク回
復装置を構成している。

第５図（Ａ）の構成において、インクタンク７に貯蔵
されたインクはインク残量検出装置６およびインク供給
管5Aを介してキャリジ２上の予備インクタンク４へ導か
れる。さらに、インクは予備インクタンク４から供給管
３を通して記録ヘッド１へ導かれ、記録情報に基いて該
記録ヘッドのインク吐出口から吐出されプラテン８上の
記録媒体に記録が行なわれる。

第５図（Ｂ）は第５図（Ａ）について以上説明した液
体噴射記録装置の一部を変更した別の形態を示す。

第５図（Ａ）と第５図（Ｂ）との相違点は、第５図
（Ａ）では、インク残量検出装置６がインク供給管5Aに
連結されているのに対し、第５図（Ｂ）では、インク供
給管5Aとインク残量検出装置６が別々にインクタンク７
に連結されている点にある。

したがって、第５図（Ｂ）に示される記録装置につい
ての構造上の詳細説明は省略する。

第５図（Ｂ）において、インク残量検出装置６の一方
の出口は塞がれており、インクが漏出しない構造になっ
ている。

第５図（Ｂ）の場合は、インク残量検出装置６の圧力
変動がインク供給管5A中のインクに伝わらないため、安
定した記録あるいは安定した残量検出を行なううえでは
第５図（Ａ）の場合よりは有利である。

しかし、第５図（Ｂ）に示した形態の場合でも、安定
した記録あるいは安定した残量検出を行なううえでの問
題点が全て解消されているわけではなかった。

第６図は前記インク残量検出装置６として提案されて
いる構造を示す。

第６図において、本体11およびカバー12の接合面の間
に可撓性の膜部材13を挟持され、本体11内の空間は外気
から遮断された密閉室になっている。なお、本体11、膜
部材13およびカバー12は接着、溶着あるいはビス止めな
どの適当な方法で接合することができる。

前記本体11にはインク供給管5A（第５図（Ａ）および
第５図（Ｂ））を接続するためのインク流入口24および
インク流出口25が形成されており、前記膜部材13で仕切
られた密閉空間はインク供給経路の一部を構成してい
る。

膜部材13は下面プレート14および上面プレート15の間
で支持されている。

下面プレート14はスプリング16によって上向きに付勢
されるボルト17の下端に結合されており、通常では図示
のように最上位置に当接保持されている。

一方、上面プレート15は、ボルト17にスライド可能に
遊嵌され、スプリング16のばね力により下面プレート14
および膜部材13を介してカバー12の裏面に固定された電
極18、19に圧接されている。この上面プレート15は導電
材で作られており、電極対18、19と圧接離反してスイッ
チング動作するものである。

インク残量の低下に伴う圧力変化をダイヤフラムのみ
で検知する構成であれば、インク経路中のインクの移動
やインク使用過程での微小な圧力変化などにより、ダイ
ヤフラムが微小振動し、インク残量の誤検出が生じてし
まう。

本図に示すように、スプリング16のようなばね部材等
により、可撓性の膜をインク残量低下に伴う圧力変化に
より前記可撓性の膜が変位する方向とは逆の方向への移
動習性を付与するように構成している。

この構成により、インク袋内のインク残量が低下して
インク供給経路中の負圧が増加し、その負圧が所定以上
になったとき、ばね等により付勢した力に抗して可撓性
の膜が変位する。

その変位を検出することにより、インク袋内のインク
残量が低下したことを安定して検出することができる。

また、各電極18、19はそれぞれカバー12に設けた取出
し端子20、21に接続されている。

ボルト17の上部のねじ部にはナット22が上下位置調節
可能にねじ係合しており、このナット22の下側にスプリ
ング押え23とカバー12の表面との間に前記スプリング
（圧縮コイルスプリング）16が取付けられている。

こうして、ナット22を回動して該ナットのボルト17上
の位置を調整することにより、膜部材13に作用する上向
きのスプリング16力の大きさを調整し、もって、インク
残量検出装置６の動作設定を調整しうる構造になってい
る。

かかる構成において、少なくとも一部が可撓性シート
で構成された密閉袋状のインクタンク７内のインク残量
が減少するとインク供給経路内の負圧が強くなり、これ
に応じて膜部材13がスプリング16のばね力に抗して下向
きに吸引され、ナット22で調整された所定の負圧値に達
した時膜部材13が下降し導電性のプレート15が電極対1
8、19から離れる。

これによって取出し端子20、21間がスイッチオフ（導
通遮断）になり、その時の抵抗値変化によりインク残量
が設定値以下になったことが検出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、第６図の従来のインク残量検出装置６では次
のような問題が生ずる場合があった。

（ｉ）インク残量が設定値以下になったことが検出され
た後も記録動作やポンプ使用によりインク消費が続く
と、インク供給経路内に発生する過大な負圧によって可
撓性の膜部材13に過大な変形が生じ、動作設定圧力が変
化したりさらには膜部材13が破損する可能性があった。

また、インク残量がないのに記録を続けると、記録ヘ
ッド１にも悪影響を与えることになる。

これらの不具合は、記録中にインク残量検出装置が動
作したにもかかわらず、記録装置の操作者が不在である
場合などに起こりやすい。

このような不具合を防止する手段として、残量検出装
置からインクが少量になったことを検出する出力が発せ
られ時、記録装置の動作を停止させてしまう方法が考え
られる。

しかし、この方法は、記録途中の記録物が無駄になる
可能性が大きく、特にカラー用の液体噴射記録装置でハ
ードコピーを出力している時など記録時間や消費インク
量を考慮すると、実施するのに適当な方法ではない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされ
たものであり、本発明の目的は、簡単な構造で、過大な
負圧発生時の変位部材（膜部材）の過大な変位を防止で
き、信頼性の高いインク残量検出を安定して行い得る液
体噴射記録装置を提供することである。

本発明は、記録媒体に向けてインクを噴射し記録を行
う記録ヘッドと、該記録ヘッドへインクを供給する密閉
式のインク袋の残量を検出するインク残量検出装置を備
えた液体噴射記録装置において、前記インク残量検出装
置は、前記インク袋からのインク供給経路の一部を構成
し、前記経路中の圧力変化に伴って変位可能な可撓性の
変位部材と、前記経路中の圧力低下に伴い前記変位部材
が変位する方向とは逆の方向へ前記変位部材を付勢する
ばね部材と、前記変位部材の変位に応じて移動可能な第
１の電極と、前記ばね部材により前記変位部材が付勢さ
れて前記第１の電極と接触可能な位置に設けられる第２
電極と、前記経路中の圧力低下に伴う前記変位部材の変
位により前記第１の電極に衝当し、前記変位部材の変位
量を規制する第３の電極と、前記第１の電極と前記第２
の電極との間、および前記第１の電極と前記第３の電極
との間の抵抗値変位を検出する検出手段と、を有する構
成とすることにより、上記目的を達成するものである。

〔実施例〕

以下、第１図〜第４図を参照して本発明を具体的に説
明する。

第４図は本発明による液体噴射記録装置の一実施例に
おける制御系のブロック図である。

第４図において、インク残量検出装置６はインクタン
ク７と記録ヘッド１とを連結するインク供給経路31の途
中に機械的に接続されており、さらに該インク残量検出
装置６にはインク残量警報装置32並びに記録動作停止装
置33と異常負圧発生警報装置34が電気的に接続されてい
る。

ここで、インク残量警報装置32は、インク残量が少量
になりそれ以上記録を続けると所定記録量で正常印字が
不可能になることを前もって操作者へ報知する装置であ
る。

また、異常負圧発生警報装置34は、インク残量が所定
値以下で負圧の程度が正常な印字ができない程度にな
り、記録動作を停止したことを操作者へ報知する装置で
ある。

したがって、インク残量検出装置６は、負圧で動作し
操作者へインク残量が少量になったことを報知する前記
２種類の異なった警報装置32、34用の検出手段を具備す
ることになる。

第１図はこのような２つの検出手段を備えたインク残
量検出装置の一実施例を示す。

第１図のインク残量検出装置６は、第６図の従来のイ
ンク残量検出装置６に比べ、本体11の気密室内に電極対
42、43を有するストッパ手段41を追加するとともに、下
面プレート14も上面プレート15と同じように導電材で作
り、さらに、カバー12上に前記ストッパ手段41上の電極
対42、43のそれぞれに接続された取出し端子44、45を追
加した点で相違しており、その他の部分は第６図の従来
構造の場合と実質上同じであり、対応する部分をそれぞ
れ同じ番号で表示しそれらの遂次説明を省略する。

前記ストッパ手段41は、膜部材13の負圧による下方へ
の過大な変位を防止するためのものであり、図示の例で
は本体11と一体に形成され、その衝当面すなわち下面プ
レート14が衝当する上面に前記電極対42、43が設けられ
ている。

第１図の構成において、インクタンク７（第５図）内
のインク残量が少量になると、第６図の従来構造の場合
と同様、インク供給経路（インク供給管5Aなど）内に発
生する負圧によって導電材の上面プレート15が電極18、
19から離れ、端子20、21間の抵抗が変化する。

この端子20、21は前記インク残量警報装置32へ接続さ
れており、該端子間の抵抗が変化する負圧値すなわち第
１の設定負圧値はインク残量警報装置の意図に合致する
負圧となるようナット22で調整される。

インク残量警報装置32が動作した後さらにインクの消
費が続くと、インク供給経路内の負圧の増加に伴なって
膜部材13の変位量が増大し、導電性の下面プレート14が
スットパ手段41上の電極42、43と接触する。これによっ
て、カバー12上のもう１組の端子44、45間の抵抗が変化
する。

この端子44、45は前記異常負圧発生警報装置34および
記録動作停止装置33へ接続されており。該端子44、45の
抵抗が変化する負圧値すなわち第２の設定負圧値は異常
負圧発生警報装置34の意図に合致する負圧となるよう調
整される。

以上説明したように第１図のインク残量検出装置６を
用いて第４図のような液体噴射記録装置を構成すると、
次のような作用効果が得られる。

すなわち、インク残量が少量になったことを予め記録
装置操作者に報告し、次いで正常印字ができないインク
残量に達したことも報知するので、有効かつ信頼性の高
いインク残量検出が可能になった。

また、正常印字ができなくなった時に記録動作を停止
するので、記録ヘッド１やインク残量検出装置６への悪
影響もなくすことができた。

さらに、スットパ手段41上に電極対42、43を設けると
いう簡単な構成で、上記液体噴射記録装置の目的に合致
したインク残量検出装置６が得られるので、装置の大型
化やコストの大巾アップなどを生じることなく、容易に
信頼性の高い液体噴射記録装置を得ることができた。

第２図は本発明によるインク残量検出装置の他の実施
例を示す。

第２図のインク残量検出装置６は、第６図の従来構造
に比べ、ボルト17の途中に導電材のストッパ51を追加す
るとともに、導電材の上面プレート15と該ストッパ51と
の間に第１の電極対18、19の他に第２の電極対52、53を
追加し、さらに、カバー12上に前記第２の電極対52、53
のそれぞれに接続された取出し端子54、55を追加した点
で相違しており、その他の部分は第６図の従来構造の場
合と実質上同じであり、対応する部分をそれぞれ同じ番
号で表示しそれらの遂次説明は省略する。

前記ストッパ51および第２の電極対52、53はカバー12
内の膜部材13の上側すなわちインク供給経路の外側に設
けられており、また、第１の電極対18、19と第２の電極
対52、53との間は絶縁材56で電気的に絶縁されている。

第２図の構成において、インク供給経路内の負圧が増
加していくとまず始めに導電性の上面プレート15が第１
の電極対18、19から離れ、インク残量が少量になったこ
とを検出する。

さらに負圧が増加すると、導電性のストッパ51が第２
の電極対52、53に接触し、正常印字ができなくなったこ
とが検出される。

このように、第２図のインク残量検出装置によっても
前述の第１図の実施例の場合と同様の作動が得られ、同
様の作用効果が得られる。

なお、第２図の構造では、第２図の電極52、53がイン
ク供給経路の外側にあるので、インク液との接触に対す
る考慮を払う必要がない。

以上第１図および第２図の各実施例では電極間の抵抗
変化によりインク残量の検出および報知を行なったが、
これは発光手段および受光手段から成る光電式検出装置
を用いて行なうこともできる。

例えば、第１図のインク残量検出装置において、電極
18、19の位置に発光手段と受光手段を配置し、ボルト17
に光路となる孔を形成することによってインク残量検出
が可能になる。

第３図の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれボル
ト17に形成した光路孔（斜線部で示す）の断面形状を例
示する。

ボルト17はインク供給経路内の負圧の増加に伴なう膜
部材13の変位により下降する。

第３図において、点Ｘはインク残量が十分な状態での
光路の中心位置を、点Ｙはインク残量少量状態での光路
の中心位置を、点Ｚは正常印字ができない状態での光路
の中心位置を、それぞれ示す。

第３図の（Ａ）は点Ｙの位置すなわちインク残量が少
量になった時検出信号を発信する構造を示す。この光路
孔は図示の点Ｙの位置ではなく点Ｘあるいは点Ｚの位置
に形成することもできる。

第３図の（Ｂ）および（Ｃ）は、点X,Y,Zそれぞれの
位置で発光手段から受光手段へ伝達される光量すなわち
受光手段の出力の大きさを変化させることにより、前述
の第１図あるいは第２図の実施例構造と同じ効果を得る
ものである。

例えば、受光手段の出力を比較回路やエンコーダ等に
接続し、点Ｙおよび点Ｚに対する出力が発信された時に
インク残量警報装置32（第４図）および異常負圧発生警
報装置34（第４図）や記録動作停止装置33へ出力する構
成により、同じ効果を得ることができる。

また、点Ｙや点Ｚに対応する信号がある時だけでな
く、連続的なインク残量変化（受光手段出力変化）を記
録装置操作者に報知することも可能である。

点Ｙや点Ｚに対応する出力が発信された時だけ報知を
行なう場合は（Ｂ）のようなステップ状の孔形状が好ま
しく、連続的な報知を行なう場合は（Ｃ）のような無段
階の孔形状が適している。

以上述べた各種実施例の他にも、例えば、第１図の構
造において、ストッパ手段41上の電極42、43を発光手段
と受光手段に変え、下面プレート14が降下するとこれら
の間の光路を遮切るような構造を採用することもでき、
さらに、前述の各実施例の各種検出手段を適宜組合せて
インク残量検出装置を構成することもできる。

以上説明した各実施例によれば、インク残量検出装置
６に、インクタンク７内のインク少量を検出する第１の
検出手段と、インク供給経路内の異常な過大負圧検出す
る第２の検出手段とを設けたので、記録装置操作者へイ
ンクタンク７の交換時期を知らせることができるととも
に、ストッパ機能を有する第２の検出手段により膜部材
13の破損を防止することが可能になった。

また、ストッパ機能により、インク回復動作時などで
過大負圧が発生した場合でも膜部材13の変位量が規制さ
れるので、負圧除去後の膜部材13の初期状態への回復性
が大巾に向上した。

さらに、従来のインク残量検出装置に電極あるいは発
光手段および受光手段を追加するという簡単な構造で、
液体噴射記録装置の目的に合致したインク残量検出装置
が得られるので、記録装置の大型化および大巾コストア
ップを生じることがない。

〔効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、記
録媒体に向けてインクを噴射し記録を行う記録ヘッド
と、該記録ヘッドへインクを供給する密閉式のインク袋
の残量を検出するインク残量検出装置を備えた液体噴射
記録装置において、前記インク残量検出装置は、前記イ
ンク袋からのインク供給経路の一部を構成し、前記経路
中の圧力変化に伴って変位可能な可撓性の変位部材と、
前記経路中の圧力低下に伴い前記変位部材が変位する方
向とは逆の方向へ前記変位部材を付勢するばね部材と、
前記変位部材の変位に応じて移動可能な第１の電極と、
前記ばね部材により前記変位部材が付勢されて前記第１
の電極と接触可能な位置に設けられる第２電極と、前記
経路中の圧力低下に伴う前記変位部材の変位により前記
第１の電極に衝当し、前記変位部材の変位量を規制する
第３の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との
間、および前記第１の電極と前記第３の電極との間の抵
抗値変位を検出する検出手段と、を有する構成としたの
で、簡単な構造で、過大な負圧発生時の変位部材（膜部
材）の過大な変位を防止でき、信頼性の高いインク残量
検出を安定して行い得る液体噴射記録装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るインク残量検出装置の
縦断面図、第２図は本発明の他の実施例に係るインク残
量検出装置の縦断面図、第３図の（Ａ）、（Ｂ）および
（Ｃ）はそれぞれ光電式にインク残量を検出する場合の
光路孔の断面形状を例示する模式図、第４図は本発明の
液体噴射記録装置の要部構成を示すブロック図、第５図
（Ａ）および第５図（Ｂ）はそれぞれ本発明を適用する
のに好適な液体噴射記録装置の要部の斜視図、第６図は
従来のインク残量検出装置の縦断面図である。 １……記録ヘッド、5A……インク供給管、６……インク
残量検出装置、７……インクタンク、13……膜部材、1
8、19……第１の電極対、42、43、52、53……第２の電
極対。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−104947（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−103877（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−155732（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−82222（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体に向けてインクを噴射し記録を行
   う記録ヘッドと、該記録ヘッドへインクを供給する密閉
   式のインク袋の残量を検出するインク残量検出装置を備
   えた液体噴射記録装置において、 前記インク残量検出装置は、 前記インク袋からのインク供給経路の一部を構成し、前
   記経路中の圧力変化に伴って変位可能な可撓性の変位部
   材と、 前記経路中の圧力低下に伴い前記変位部材が変位する方
   向とは逆の方向へ前記変位部材を付勢するばね部材と、 前記変位部材の変位に応じて移動可能な第１の電極と、 前記ばね部材により前記変位部材が付勢されて前記第１
   の電極と接触可能な位置に設けられる第２の電極と、 前記経路中の圧力低下に伴う前記変位部材の変位により
   前記第１の電極に衝当し、前記変位部材の変位量を規制
   する第３の電極と、 前記第１の電極と前記第２の電極との間、および前記第
   １の電極と前記第３の電極との間の抵抗値変化を検出す
   る検出手段と、 を有することを特徴とする液体噴射記録装置。