JP3082779B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はノズルよりインク滴を吐
出して記録紙上に文字等の記録を行うインクジェット記
録装置に係わり、特にはインク容器内のインクの終わり
を検出するインクエンド検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズルよりインク滴を吐出させて記録紙
上に、記録情報に応じた文字等の記録書き込みを行うイ
ンクジェット記録装置では、インク容器内のインクが消
費され尽くして供給が断たれると、記録書き込みが不能
になる。さらに、ノズルに至るインク供給経路内に空気
が入り込み、インクを新たに補給しても記録書き込みが
可能になるまでに、多大の時間がかかってしまうといっ
た問題が生じる。

【０００３】もとより、このような問題に対処するため
に、インク容器内にレベル検出器を配設し、インクの供
給が断たれる前にインクエンドを検出する構成が用いら
れている。そして、インクエンド検出用の信号の伝達
は、インク滴吐出用の印字指令を伝達するための信号伝
達手段である、ＦＰＣ(Flexible Print Circuit）上に
配線され行なわれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来例では、イ
ンクエンド検出動作を一定間隔で行なっていたため、印
字指令信号とインクエンド検出用の信号とが重なること
があった。そのために、インクエンド検出動作の信号に
ノイズとして乗ってしまい、誤動作してしまうという問
題があった。前記誤動作が生ずると、インクタンク内に
インクがまだ十分あるにもかかわらず、インクエンド状
態と同状態となり、記録装置は印字動作を停止してしま
う。さらに、印字指令の信号にノイズが乗ってしまい、
良好な印字動作が行えないという問題があった。もとよ
り、このような問題を解決する手段として、前記ＦＰＣ
上に形成される印字指令用の配線パターンと、インクエ
ンド検出用のパターンとの間に、が−ドパターンを配線
する手段がある。このが−ドパターンは、回路基板側で
ＧＮＤに接地されている。また別な手段として、個々の
パターン幅を広くし、個々の信号を安定化する手段があ
る。また別な手段として、各々のパターン間隔を広くす
る手段がある。いずれにしても、前述したノイズ対策用
の手段を講じたとしても、完全な対策とすることは難し
い。さらにＦＰＣが大となるため、ＦＰＣ接続用のコネ
クタや基板も大きくなる。そのため、コストが高くな
り、さらに記録装置全体が大きくなってしまうという問
題が生ずる。

【０００５】そこで、本発明は上記のような問題を解決
するもので、その目的とするところは、このようなキャ
リッジ上にインク容器を搭載し、そのインク容器内のイ
ンクの終わりを検出する構成としたインクジエツト記録
装置においても、確実なインクエンド検出動作と、良好
な印字動作が行える、極めて信頼性の高いインクジェッ
ト記録装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録装置は、印字指令に対応して記録紙に記録を行う記
録ヘッドを搭載し、前記記録紙の幅方向に往復動するキ
ャリッジと、前記記録紙を紙送りする記録紙搬送手段
と、前記記録ヘッドにインク供給流路を介してインクを
供給するインク容器と、前記インク容器のインクエンド
を検出するインクエンド検出手段とを備えたインクジェ
ット記録装置において、前記インクエンド検出手段が、
前記記録ヘッドにより１行の記録が終了して前記記録紙
搬送手段により紙送りが完了し、かつ次の行の記録が開
始される以前の時点で、次の１行分の印刷によっても前
記インク供給流路に空気が侵入しない分のインクが前記
インク容器に残存しているか否かを検出するように構成
されている。

【０００７】

【作用】本発明の上記の構成によれば、印字ヘッドに伝
達される印字指令信号がない、キャリッジの往復動作切
り替え時の、いわゆる記録紙搬送動作時にインクエンド
検出動作を行うので、インクエンド検出用の信号と印字
指令用の信号の相互に、ノイズが乗ることはない。ま
た、次の行の印刷を実行してもインク供給流路に空気が
入らない分のインクが残っているか否かを検出するた
め、インク切れによる空気の侵入による動作不良が防止
される。

【０００８】

【実施例】本発明の一実施例を図面にもとずき説明す
る。図１は本発明のインクジェット記録装置の一実施例
を説明するための主要断面図であり、図２は主要部の斜
視図を示したものである。また図３は、インクエンド検
出回路を説明するためのブロック図である。記録紙を搬
送するために矢印Ａ方向に回転する、記録紙搬送手段で
あるプラテン１に沿って、ガイド軸２ａ上を矢印Ｂ方向
に往復動するキャリッジ２には、プラテン１に近接して
印字ヘッド３が一体的に設けられている。印字ヘッド３
の上方には、内部にポリウレタンフォーム等の多孔質部
材よりなるフォ−ム６を収容したインクタンク７が設け
られている。このインクタンク７には、その蓋８に大気
の取入れを可能にするための通気孔９が設けられ、また
その底面には６との密着を図る台状の突起１０が形成さ
れている。この突起１０の中心部から下方に向けてフォ
ーム６内のインクを取り出し保持するインク室１１が形
成されている。インク室１１の端部はゴム等の弾性部材
よりなる盲栓１２により封止されている。そして、この
盲栓１２にフィルタ室４を介して、印字へツド３と連通
する中空針５を挿通することにより、インクタンク７内
に含浸したインクを印字ヘッド３に供給するように構成
されている。尚、インク室１１は盲栓１２及びフォーム
６により密閉室の状態になっている。

【０００９】また万一、印字ヘッド３に吐出不良が生じ
た場合には、キャップ１３、配管１４を介して吸引ポン
プ１５を動作させて、印字ヘッド３よりインクを吸引す
ることにより吐出不良の回復動作がおこなわれる。吸引
されたインクは配管１６を通って廃インク溜１７に送ら
れる。本発明においては、廃インク溜１７とインクタン
ク７とは別体であって廃インク溜１７は記録装置本体内
に配設され、通常は交換されない構成になっている。

【００１０】ところで図中符号Ｓ１，Ｓ２は、インクエ
ンド検出用の電極であって、その一方の電極Ｓ１はフォ
ーム６と接触するようにインクタンク７の内壁面に設け
られ、他方の電極Ｓ２は、インクと接触する中空針５が
電極を兼ねている。そして、これらの電極Ｓ１，Ｓ２の
うち、いずれか一方の電極Ｓ１には図３に示したよう
に、基準電圧Ｖｃｃが印加される。また他方の電極Ｓ２
は接地されている。さらに、基準電圧Ｖｃｃが印加され
ている側の電極Ｓ１には、微分回路１９と比較回路２０
とからなる抵抗変化量検出回路が接続している。そし
て、抵抗変化量がある一定レベルを越えたときに、出力
信号を発生するように構成されている。

【００１１】また印字ヘッド３に印加されるインク滴吐
出用の印字指令信号は、可とう性の信号伝達手段である
ＦＰＣ１８により伝達される。そしてＦＰＣ１８上には
インクエンド検出用の信号線が、一体的に配線され電極
Ｓ１，Ｓ２に接続されている。尚、信号伝達手段として
ＦＰＣ１８の換わりに、ＦＦＣ(Flexible Flat Cable）
等を用いても良いことはいうまでもない。また１枚のＦ
ＰＣではなく、２枚重ねの構成であっても良いことはい
うまでもない。

【００１２】次に、本実施例で用いた６を収容した、イ
ンクタンク７内のインクの枯渇前後の状態と、電気抵抗
の変化について図４を用いて説明する。

【００１３】上端をインクの取り出しロと成したインク
室Ａの上部に、ポリウレタンフォームのような多孔質材
Ｂを圧接させておくと、この多孔質材Ｂ中に含浸したイ
ンクｉは、消費された量に相当する分順次毛細管作用に
より、インク室Ａ内に供給されてインク室Ａ内を満た
す。(図４(ａ））。この状態のもとでは、多孔質材Ｂと
インク室Ａのそれぞれに配設した２つの電極Ｓ１，Ｓ２
の間の抵抗は小さくほぼ一定に維持している。(図５の
領域ａ）。一方、多孔質材Ｂ中のインクが徐々に枯渇
し、これに伴つてインクｉと置き換わって、多孔質材Ｂ
中に空気ｇが侵入してくる。そして侵入してきた空気ｇ
の一部が、大きな抵抗を受けつつ多孔質材Ｂの底部に達
して、インク取り出し口の一部に顔を出すようになる。
そのため、この部分で連通していた多孔質材Ｂ中のイン
クｉと、インク室Ａ中のインクｉとの間に部分的な途切
れが生じ始める(図４(ｂ））。この連通面積の減少に相
当する分、両電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗は大きくなる(図
５の領域ｂ）。さらに多孔質材Ｂ中のインクｉの枯渇が
進と、連通面積はさらに滅少し、最後に多孔質材Ｂ中の
インクｉとインク室Ａ中のインクｉは分断される。これ
に伴つて両電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗は最大になる(図５
の領域ｃ）。

【００１４】次に本実施例におけるインクエンドまでの
動作を説明する。インクタンク７内のフォーム６にイン
クが十分蓄えられていて、両電極Ｓ１，Ｓ２がインクを
介して接続した状態にあるときは、両電極Ｓ１，Ｓ２間
の抵抗は小さくかつ安定している。この状態は、インク
が減少して電極Ｓ１が直接インクと接触しなくなって
も、フォーム６が湿潤している間は継続する。記録装置
の引き続く記録書き込み動作により、フォーム６内のイ
ンクがさらに滅少し、侵入した空気がインク室１２の上
部開口端に達するようになる。そして侵入した空気によ
って、フォーム６とインク室１２を結ぶインクの絡部の
面積が減少し始める。それに伴って、両電極Ｓ１，Ｓ２
間の抵抗は急激に増加する。この抵抗変化は直ちに微分
回路１９により、変化量として検出される。そして、こ
の変化量が比較回路２０に入力する設定電圧の値を越え
るようになると、比較回路２０から信号が出力される。
その出力信号によって印字動作を停止し、キャリッジ２
はキャップ１３位置に戻り、印字ヘッド３のノズル部を
キャップ１３を閉じてカバーする。そして図示していな
いパネル面上に、インクエンド状態であることを表示す
る。

【００１５】図８は本実施例におけるインクエンド検出
回路の回路図である。インクエンド検出トリガパルス３
０１が検出パルス生成部３０２に入力されると、ある一
定のパルス幅を持つた検出パルス３０３を出力する。検
出パルス３０３はインクエンド検出部３０４に入力さ
れ、遅延ドライバＩＣ１を通してトランジスタＱ1のｏ
ｎ／ｏｆｆを行なう。検出パルス３０３がハイレベル
(Ｈ)の間、トランジスタＱ1はｏｆｆ状態になり、電極
入力端子３０５ａ、３０５ｂ間に電圧パルスが印加され
る。電極入力端３０５ａ、３０５ｂには、電極Ｓ１，Ｓ
２がＦＰＣ１８を介してそれぞれ接続される。そして電
極入力端子３０５ｂは接地されている。トランジスタＱ
1がｏｆｆ状態の間、電極入力端子３０５ａにおける電
圧Ｖ(-)は抵抗Ｒ1とフォーム６内部の抵抗値Ｒにより分
圧され、抵抗Ｒ5を通してコンパレータＩＣ2の(-)入力
端子に入力される。一方コンパレータＩＣ2の(+)入力端
子には、予め設定されたインクエンド時におけるＶ(-)
の値に等しい電圧Ｖ(+)が抵抗Ｒ2，Ｒ3によって実現、
入力されている。コンパレータＩＣ2はＶ(-)とＶ(+)を
比較することにより、Ｖ(-)＜Ｖ(+)のときにはハイレベ
ル（Ｈ）を、Ｖ(-)＞Ｖ(+)のときにはローレベル（Ｌ）
を出力し、検出レベル信号３０６として、インクエンド
信号出力部３０７に与える。インクエンド信号出力部３
０７では、検出レベル信号３０６をサンプリングパルス
３０８の立ち上がりエッジによって、Ｄ−フリップフロ
ップＩＣ4にラッチし、インクエンド信号３０９を出力
する。

【００１６】次に図９の波形図を用いて、前記インクエ
ンド検出回路の動作を説明する。インクエンド検出トリ
ガパルス３０１の立ち上がりエッジにより、ある一定の
期間ハイレベル（Ｈ）となる検出パルス３０３が生成さ
れる。遅延ドライバＩＣ1により、トランジスタＱ１の
べースには、検出パルス３０３が遅延、反転して印加さ
れる。トランジスタＱ１がｏｆｆ状態となり、電極入力
端子３０５ａには電極S１，Ｓ２間の抵抗値Ｒと抵抗Ｒ1
により、分圧された電圧Ｖ(-)が現われる。インクタン
ク７内の、フォーム６に保持されるインク量が十分であ
るとき、電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗値Ｒは小さいため、イ
ンクエンド状態を示す電圧Ｖ(+)に対してＶ(+)＞Ｖ(-)
となり、サンプリングパルス３０８の立ち上がりでラッ
チされる。そしてインクエンド信号３０９は、非インク
エンド状態を示すハイレベル（Ｈ）となる。

【００１７】印字動作等によって、フォーム６に保持さ
れるインクが消費されると、両電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗
値Ｒは増大する。その結果Ｖ(+)＜Ｖ(-)となると、検出
レベル信号３０６はローレベル（Ｌ）となる。検出レベ
ル信号３０６がローレベル（Ｌ）である時間は、遅延ド
ライバＩＣ1 によるトランジスタＱ１のｏｆｆ状態時間
に支配される。そのため、検出レベル信号３０６はサン
プリングパルス３０８の立ち上がりで確実にラッチされ
る。そしてインクエンド信号３０９は、インクエンド状
態を示すローレベル（Ｌ）となる。以上のような構成で
あるので、インクエンド状態を示す電圧Ｖ(＋）を与え
る抵抗Ｒ2，Ｒ3と、被検出電圧Ｖ(-)を与えるＲ1を適当
に選択することにより、インクエンド検出レベルの設定
値を任意に設定できる。尚、本実施例では、１ライン分
の印字動作中はインクエンド検出動作を行わない構成と
なっている。そのため１ライン分を全ノズルで、全桁数
分の印字動作をしても、中空針５より空気が入らないだ
けのインクを残すように、ィンクエンド検出レベルを設
定してある。また本実施例では前記検出パルスを、図１
０に示すように周期１ＫＨｚ、通電時間１００〜２００
μｓｅｃとして、インクエンド検出動作１回あたり３〜
５パルス分を用いるようにした。インクエンド検出動作
１回あたりのパルス数を複数とした理由は、万一、ノイ
ズ等により１パルス分が誤動作したとしても、インクエ
ンドの状態とならないように、誤動作を補正するためで
ある。

【００１８】本実施例に示すようにパルスによる検出を
行なうことにより、インクに与えられる電気的エネルギ
量を必要最小限にすることができる。それにより、イン
クの電気分解による成分の変化や、電極における分極皮
膜の形成を抑えることができる。

【００１９】図６を用いて印字動作中における、インク
エンド検出動作を詳細に説明する。キャリッジ（ＣＲ）
２が移動しつつ、印字領域１０１内で印字指令信号に応
じて、印字動作を行なう。次にキャリッジ２は、減速領
域１０２を通つて停止する。印字指令が引続きある場合
は、キャリッジ２は停止時間１０３なしで、加速領域１
０４を通って再び印字領域１０１内で印字動作を行な
う。そして記録紙搬送動に行なう構成としてある。この
ように記録紙搬送動作時と、インクエンド検出動作とを
重ならないように構成することで、制御上の処理やノイ
ズ対策上等において、より有効である。

【００２０】図７に、印字動作中におけるインクエンド
検出動作の動作フローチャート図を

【００２１】ステップ２０１で、キャリッジ（ＣＲ）２
は印字指令信号に応じて、１ライン分の印字動作を行な
う。次に、ステップ２０２では、キャリッジ減速領域で
減速し、キャリッジ２は停止する。ステップ２０３で記
録紙搬送動作を行なった後、ステップ２０４でインクエ
ンド検出動作を行なう。そしてステップ２０５におい
て、インクエンドか否かを判別する。インクエンドでな
ければ、ステップ２０６でキャリッジ２を加速領域で加
速し、ステップ２０７で再び次のライン分の印字動作を
行なう。以下この動作を繰り返す。もしもステツブ２０
５でインクエンドであれば、ステップ２０８以降に進
む。ステップ２０８で、キャリッジ２をキャップ１３位
置に移動させる。次にステップ２０９で印字ヘッド３の
ノズル部をキャップ１３を閉じてカバーする。そしてス
テップ２１０でパネル上に、インクエンド状態であるこ
とを表示して、記録装置は印字動作を停止する。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、印字指令信号が伝達さ
れない、キャリッジ減速からキャリッジ加速動作が行わ
れるキャリッジの往復動作切り替え時の、いわゆる記録
紙搬送動作時に、インクエンド検出動作信号の伝達を行
い、また次の行の印刷を実行してもインク供給流路に空
気が入らない分のインクが残っている場合に印刷を実行
するので、ノイズによる誤動作や印字不良のない、信頼
性の高いインクジェット記録装置を提供することができ
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
説明するための主要部の断面図。

【図２】主要部部の斜視図。

【図３】インクエンド検出回路を説明するためのブロッ
ク図。

【図４】インク切れ前後の状態を示した説明図。

【図５】インクの消費量と電気抵抗との関係を示した
図。

【図６】印字動作中におけるインクエンド検出動作を詳
細に説明する図。

【図７】印字動作中におけるインクエンド検出動作の動
作フローチャート図。

【図８】インクエンド検出回路の回路図。

【図９】インクエンド検出回路の動作を説明するための
波形図。

【図１０】インクエンド検出用の検出パルスを説明する
図。

【符号の説明】

１ プラテン ２ キャリッジ ３ 印字ヘッド ５ 中空針 ７ インクタンク １３ キャップ １５ 吸引ポンプ １７ 廃インク溜 １８ ＦＰＣ １９ 微分回路 ２０ 比較回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175 G01F 23/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字指令に対応して記録紙に記録を行う
   記録ヘッドを搭載し、前記記録紙の幅方向に往復動する
   キャリッジと、 前記記録紙を紙送りする記録紙搬送手段と、 前記記録ヘッドにインク供給流路を介してインクを供給
   するインク容器と、 前記インク容器のインクエンドを検出するインクエンド
   検出手段とを備えたインクジェット記録装置において、 前記インクエンド検出手段が、前記記録ヘッドにより１
   行の記録が終了して前記記録紙搬送手段により紙送りが
   完了し、かつ次の行の記録が開始される以前の時点で、
   次の１行分の印刷によっても前記インク供給流路に空気
   が侵入しない分のインクが前記インク容器に残存してい
   るか否かを検出するインクジェット記録装置。