JP3143539B2 - インク残量検知方法およびその装置ならびに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、インクジェット記録装
置、複写機またはファクシミリなどの記録装置において
使用される液体であるインクを貯蔵するインク容器のイ
ンク残量を検知する方法、およびその装置ならびにこの
インク残量検知装置を搭載するインクジェット記録装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置では安定的にイ
ンクを記録ヘッドから吐出させ、また待機時に吐出口か
らインクが洩れ出したりしないようにするために吐出口
におけるインクは常に適度な負圧状態に保たれているこ
とが好ましい。従来のインクジェット記録装置において
この負圧状態を実現する一つの手段として、そのインク
容器の水位が常に記録ヘッドよりも低位にあるように構
成する方法が採られてきた。このようなインクジェット
記録装置においては、重力を利用しているために使用時
には必ずある決まった姿勢にしておくことが必要であ
る。

【０００３】このようなインクジェット記録装置ではイ
ンク残量の検知方法も容易で、インクの容器内での水位
をフロートなどを用いて検知したり、ある水位になると
水面上に露出するように配置された複数の電極間のイン
ピーダンスの変化を検知するなどの方法が提案されてい
る。

【０００４】しかしながら近年、インクジェット記録装
置の小型化および携帯性が求められるようになり、イン
ク容器を従来のように記録ヘッド搬送用のキャリッジと
別に配置するのではなく、記録装置のキャリッジ上に搭
載することが求められている。記録ヘッドに対して適正
な負圧を発生しつつ、かつ非記録時において吐出口から
のインク洩れがないようなインク容器として下記
（イ）、（ロ）のインク容器が知られている。

【０００５】（イ）図１６に示すように、インク溜め２
０１が２つの分割壁２０２ａ，２０２ｂにより３個の室
２０６、２０７、２０８に分割され、各室２０６、２０
７、２０８は分割壁２０２ａ，２０２ｂにそれぞれ設け
られた小径のオリフィス２０３ａ，２０３ｂにより相互
に接続されている。第１の室２０６の底部は、インク滴
発生器２０５にインクを給送するためのインク井戸２０
９に連通されており、第３の室２０８の底部は、滴下管
２１０の気泡生成オリフィス２０３ｃにより通気管２０
４によって大気と連通された溢れ溜め２１１と連通され
ている。

【０００６】このインクジェットヘッドカートリッジで
は、インク滴発生器２０５より吐出されて消費されるイ
ンクの量に見合うインクが、オリフィス２０３ａを通し
て第２の室２０７から第１の室２０６へ供給されて行
き、第２の室２０７にはオリフィス２０３ｂを通して第
３の室２０８から供給される。その結果、第３の室２０
８の内部気圧が低下し、該内部気圧がしきい値に達する
と、気泡生成オリフィス２０３ｃより空気が第３の室２
０８内へ供給されて第３の室２０８の内部気圧が自動的
に調節され、これにより第２および第１の室２０７、２
０６の内部気圧が制御される。他方、周囲環境の変化に
よりインク溜め２０１内の圧力が高くなったときは、イ
ンクはインク滴下管２１０を通して溢れ溜め２１１内へ
流れ、インク滴発生器２０５から洩れることはない。

【０００７】（ロ）図１７に示すように、カートリッジ
本体３０１内に、そのほぼ全体に多孔質体３０３が収容
されており、多孔質体３０３にはインクが保持されてい
る。多孔質体３０３の一端側にはインク供給口３０５が
供給管３０６を介して連通されており、他端側の部位は
大気連通口３０４に連通されている。

【０００８】また、カートリッジ本体３０１のインク供
給口３０５から最も離れた壁面には図示しない複数のリ
ブが突設されており、該リブによりインク多孔質体３０
３に大気圧が作用する空間部が形成されている。

【０００９】このインク容器は、多孔質体３０３の毛管
力により、インク容器内の負圧力が制御され、インク供
給口３０５からのインク洩れを生じない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術のう
ち、（イ）は複数の室が相互に小径のオリフィスによっ
て連通されているので、インクにゴミなどが混入してい
る場合目詰まりを起こし易い。また、周囲環境の変化に
よりインク溜め内の圧力が高くなったとき、インクはす
べて溢れ溜めに流れるので、予め溢れ溜めの容積を大き
くして通気管より外部へのインクの溢流を防止しなけれ
ばならない。加えて、使用時において、インク溜めの姿
勢によっては通気管より外部へインクが溢流するおそれ
があるという問題点がある。

【００１１】さらに、複数の室を連通する小径オリフィ
スは、吐出口からインクが洩れないような、また、イン
クの効率的な供給を防げない形状でなければならず製造
に困難を伴う。

【００１２】他方、（ロ）は多孔質体にインクを保持さ
せているため、使用時の姿勢は制約されないが、カート
リッジ本体の容積に対するインク貯蔵量、すなわちイン
ク貯蔵率が低く、また、インクの残存量を検知すること
が困難であるという解決すべき課題がある。さらに、使
用されずに残存するインク量も多いといった解決すべき
課題がある。

【００１３】また、インク残量を検知する方法として
も、多孔質体にインクを保持させているため外部からは
インク残量がわかりにくい。複数の電極を配置してその
電極間のインピーダンスを測定して残量を検知する手段
も各種試みられているが、多孔質体内部でのインクの分
布が必ずしも一義的に決まっておらず、またインピーダ
ンス変化も急激な変化をしないために検知の精度が不正
確といった課題もある。

【００１４】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
や課題に鑑みてなされたものであって、複数の仕切り部
材によって区画された複数のインク室を有し、隣り合う
インク室がインク連通部を介して連通されることでイン
ク室内のインク残量低下がインク室毎に順次生じるイン
ク容器内のインク残量を、簡便な構成で段階的に検知す
ることを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、複数の仕切り部材によって区画された複数のイン
ク室を有し、各インク室は少なくとも一部に光透過部を
有し、隣り合うインク室がインク連通部を介して連通さ
れ、インクの消費に伴うインク室内のインク残量低下が
インク室毎に順次生じるインク容器のインク残量を検知
するインク残量検知装置であって、前記インク室の光透
過部を介してインク室内のインクを光学的に検知するた
めの少なくとも一つの光学センサと、前記光学センサに
よる前記インク室のインクの検知結果に基づいて、前記
複数のインク室のうちインクが残存するインク室を判断
し、前記インク容器内のインク残量をインクが残存する
インク室の数に対応させて段階的に検知する制御手段
と、を備えることを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、記録媒体に対してインク
を吐出する記録ヘッドと、複数の仕切り部材によって区
画された複数のインク室を有し、各インク室は少なくと
も一部に光透過部を有し、隣り合うインク室がインク連
通部を介して連通され、インクの消費に伴うインク室内
のインク残量低下がインク室毎に順次生じるインク容器
と、を用いて記録を行うインクジェット記録装置であっ
て、前記インク室の光透過部を介してインク室内のイン
クを光学的に検知するための少なくとも一つの光学セン
サと、前記光学センサによる前記インク室のインクの検
知結果に基づいて、前記複数のインク室のうちインクが
残存するインク室を判断し、前記インク容器内のインク
残量を、インクが残存するインク室の数に対応させて段
階的に検知する制御手段と、前記記録ヘッドに対してイ
ンク吐出のための駆動信号を供給する駆動信号供給手段
と、を備えることを特徴とする。

【００１７】また、本発明により、複数の仕切り部材に
よって区画された複数のインク室を備え、各インク室は
少なくとも一部に光透過部を有し、隣り合うインク室が
インク連通部を介して連通され、インクの消費に伴うイ
ンク室内のインク残量低下がインク室毎に順次生じるイ
ンク容器のインク残量を検知するインク残量検知方法で
あって、光学センサを用い、前記インク室の光透過部を
介して前記インク室内のインクを検知し、前記複数のイ
ンク室のうちインクが残存するインク室を判断し、前記
インク容器内のインク残量を、前記インクが残存するイ
ンク室の数に対応させて段階的に検知することを特徴と
するインク残量検知方法が提供される。

【００１８】また、本発明により、複数の仕切り部材に
よって区画された複数の液体室を備え、各液体室は少な
くとも一部に光透過部を有し、隣り合う液体室が液体連
通部を介して連通され、液体の流出に伴う液体室内の液
体の残量変化が液体室毎に順次生じる液体容器内の、残
量状態の変化を検知する残量状態検知方法であって、前
記複数の液体室それぞれの液体の残量状態の変化を、各
液体室の光透過部を介して順次光学的に検知する工程
と、前記複数の液体室のうち、液体が残存する状態であ
る液体室を判断する工程と、前記判断の結果に基づい
て、前記複数の液体室のうち、液体が残存する状態の液
体室の数を検知する工程と、液体が残存する状態の前記
液体室の数に基づいて、前記液体容器内に残存する液体
の残量を、段階的な残量として検知することを特徴とす
る残量状態検知方法が提供される。

【００１９】

【作用】本発明によりインクの残量が検知されるインク
容器は、複数の仕切り部材によって区画された複数のイ
ンク室を備え、各インク室は少なくとも一部に光透過部
を有し、隣り合うインク室がインク連通部を介して連通
され、インクの消費に伴うインク室内のインク残量低下
がインク室毎に順次生じるよう構成されているため、イ
ンク容器内のインク残量はインク室毎に順次て以下して
いく。本発明の構成によれば、複数のインク室のうちイ
ンクが残存するインク室を判断することにより、インク
が残存するインク室の数に対応させて、インク容器の残
量を段階的に知ることができる。

【００２０】

【実施例】まず、本発明に用いるインク容器の実施例を
図面に基づいて説明する。

【００２１】図１は第１実施例のインク容器の一部を破
断して示す模式斜視図であり、図２は第１実施例の模式
断面図である。

【００２２】なお、これらの図においては、インクを被
記録媒体である紙等に飛翔させて記録を行う記録ヘッド
５を接続した状態を示している。

【００２３】図１および図２に示すように、本実施例の
容器本体１は、その底壁１ａ上にスポンジ等からなる板
状の多孔質体３が配設されており、多孔質体３の部分以
外は５枚の仕切板２ａ〜２ｅによって６個の室に区分さ
れている。この容器の材質を視認可能な材質とすること
ができ、この場合にはインクの残量を知ることができ
る。容器本体１の前面壁１ｂの外面には記録ヘッド５が
取付けられており、後面壁１ｃには大気連通孔４が開口
されている。大気連通孔４は、管状に形成して大気連通
孔４が開口された室のほぼ中央部位に突出して開口して
いるため、大気連通孔４が設けられている室にインクが
溜った場合にインク容器をどのような姿勢にしても、該
大気連通孔４が開口した室の容積の半分以下までのイン
ク量であれば洩れ出すことはない。

【００２４】次に、本実施例のインク容器の記録時の動
作について、図８を参照して説明する。

【００２５】なお、記録時には図８（Ａ）に示すように
多孔質体３の少なくとも一部がインク容器の最底部に配
置されるような姿勢でなくてはならない。

【００２６】初期状態においては該インク容器には、大
気連通孔４が開口された第１室を除く全ての部屋がイン
クで満たされている。印字を行っていくと、図８（Ａ）
に示すようにインクは吐出口５ａから最も遠い部屋から
順に消費されていく。

【００２７】その理由は次のとおりである。インクが吐
出口５ａを通して吐出されるのに伴い、最も吐出口５ａ
に近い第６室のインクが吐出量に見合う分だけ吸い出さ
れる。第６室は吐出口５ａの他には多孔質体３を介して
第５室とつながっているのみであるので、第６室から吐
出口５ａに吸い出された分のインク量が第５室より多孔
質体３の隙間を通って供給される。同様にして大気連通
孔４寄りの室から順にインクが供給されることにより、
吐出口５ａに対して連続的にインクが供給されていく。
そして、大気連通孔４寄りの隣の室に供給可能なインク
が全くない場合は、大気連通孔４から供給される空気が
多孔質体３の中を通って供給される。こうして大気連通
孔４寄りの室から順にインクが消費されるのである。な
お、このときインクの全くない最も吐出口５ａ寄りの室
と、その吐出口５ａ側の隣接する室との連通部の多孔質
体３内には微小な多数のメニスカスが形成されており、
これによって容器内のインクは所定の負圧を維持してい
る。

【００２８】次に、非印字時におけるインクの状態維持
作用について説明する。周囲環境の変化、特に温度や周
囲の気圧の変化に伴って、インクは液体であるのでその
体積はほとんど変化しないが、空気は大きく膨脹収縮す
る。例えば、図８（Ａ）の場合、温度が上昇したとき、
第１室から第５室までの空気はその部分の多孔質体３の
中にインクがほとんどなく大気連通孔４を介して外気に
連通しているため、膨脹しても容易に外部へ逃げること
ができヘッド側に圧力を及ぼすことはない。ところが、
第４室の空気はインクによって外気と遮断されているた
め、第４室の空気の膨脹に伴い第４室内のインクは第３
室へと押し出される。ところが第３室に押し出されたイ
ンクは多孔質体３の中を第１室方向に広がっていくた
め、その過程で第３室、第２室内の空気は外気と遮断さ
れ、その結果、図８（Ｂ）に示すように、押し出された
空気は第３室、第２室内にはほとんど入らずに大気連通
孔４が開口している第１室のみに移動する。

【００２９】このように第１室に溢流するインク量は、
温度上昇前に空気が外気と遮断されているのは一つの室
のみであるため、第１室の容積は、第２室以降の各室の
容積に対して、想定される温度および気圧の変動範囲に
鑑みて所定の比率で確保すれば良い。

【００３０】一方、図８（Ｂ）に示す状態から温度が低
下したときには、第２、３、４室の空気が外気と遮断さ
れているため、空気の収縮に伴い第１室に移動していた
インクが逆に第２、３、４室に向かって吸い戻される。
そして、最終的には、図８（Ｃ）に示すように初期状態
に復帰する。

【００３１】上述した非印字時におけるインク状態維持
作用は、他のどんな姿勢に対しても同様に機能する。た
だし、多孔質体３が図８の状態とは上下逆になり第４室
のインクが多孔質体３に全く触れていない姿勢の場合の
み若干異なり、温度上昇してもインク容器内のすべての
空気は外気と連通しているため、インクの第１室への溢
流さえも起こらない。

【００３２】以上述べたように本実施例によると、あら
ゆる姿勢で温度変化や圧力変化に曝された場合にも元の
状態に復帰可能である。

【００３３】図３は第２実施例のインク容器の模式断面
図であって、本実施例のインク容器は、多孔質体１３が
各仕切板１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅと底
壁１１ａとの間のそれぞれの間隙部のみに配設されてい
る。

【００３４】本実施例では、多孔質体の量を少なくする
ことができ、残留インク量を少なくすることができる。
しかし大気連通孔を下あるいは上にして温度変化や圧力
変化に曝されたとき元の状態に復帰しない場合が生じる
が、多孔質体の配される側を下にして使用した場合には
問題はない。

【００３５】図４は第３実施例のインク容器の模式断面
図であって、本実施例は多孔質体２３が、第５室におい
てヘッド側へのインク供給口２５ｂを覆う部分にまで延
在されている点が第１実施例のインク容器と相違する。
このように多孔質体を配することによって残存するイン
クを供給口にまで導くことができる。

【００３６】図５は第４実施例のインク容器の模式断面
図であって、本実施例は多孔質体３３が、第１の仕切板
３２ａの開放端と容器本体３１の底壁との間まで延在し
ているが、第１の仕切板３２ａと大気連通孔３４が開口
された後面壁３１ｃとに囲まれた第１の室には多孔質体
３３は配設されていない点が第１実施例のインク容器と
異なるのみで、他の部分は第１実施例と同様である。

【００３７】図６は第５実施例のインク容器の模式断面
図であって、第１の仕切板４２ａ乃至第４の仕切板４２
ｄの底壁と対向する開放端がＬ字状に屈曲されている。
多孔質体４４は底壁の、第１の室に面する部分および底
壁の第２室〜第４室の仕切板４２ａ乃至４２ｄの先端の
開口を覆う部分にそれぞれ配設されている。

【００３８】本実施例は第１実施例に比較して多孔質体
の使用量が少なくなる。

【００３９】また、吸収体中に残存するインクの量も減
らすことができる。

【００４０】図７は第６実施例のインク容器の模式断面
図であって、本実施例は多孔質体５４が、第１の仕切板
５２ａの開放端と容器本体５１の底壁との間まで延在し
ているが、底壁の第１の室に面する部位には配設されて
いない点で、上記図４に示す第３実施例と異なるのみ
で、その他の部分は第３実施例と同様である。

【００４１】本実施例では、前述したように第４実施例
のものより多孔質体に残存するインクの量が少なくな
る。

【００４２】本発明の容器は、記録ヘッドとは別体のカ
ートリッジタイプのものとすることができる。次にその
実施例について説明する。

【００４３】図９は第７実施例のインク容器を示す模式
断面図であって、容器本体６１の供給口６５ａはばね６
７で常時供給口６５ａに向けて押圧されたボール６６に
よって閉鎖されている。そしてインク等の液体が供給さ
れるヘッド等の一部によって接続時に開放される。

【００４４】図１０は第８実施例のインク容器を示す模
式断面図であって、容器本体７１の供給口７５ａは閉鎖
シート７６で閉鎖されている。

【００４５】図１１は第９実施例のインク容器を示す模
式断面図であって、容器本体８１の、吐出口８５ａを覆
う多孔質体により常時供給口８５ａに向けて押圧された
ボール８６で閉鎖されている。

【００４６】次に、多孔質体の配設部位および形状の変
形例について、図１２、図１３および図１４を参照して
説明する。

【００４７】図１２において、（Ａ）は上述の各実施例
に示したものと同じ配設位置および形状の多孔質体９３
ａ−１を有する容器本体９１ａ−１であって、図示と逆
さま（すなわち、多孔質体３ａ−１が上になる）の姿勢
以外はすべて動作が可能である。

【００４８】（Ｂ）は（Ａ）のものを９０度ずらせて配
設した多孔質体９３ａ−２を有する容器本体９１ａ−２
である。

【００４９】（Ｃ）はＬ字状の多孔質体９３ａ−３を有
する容器本体９１ａ−３であって、どのような姿勢でも
動作可能である。

【００５０】図１３において、（Ａ）は容器本体９１ｂ
−１の隅に棒状の多孔質体９３ｂ−１を配設したもの、
（Ｂ）は容器本体９１ｂ−２の１壁面の中央部に棒状の
多孔質体９３ｂ−２を配設したものを示す。いずれの姿
勢でも動作可能である。

【００５１】図１４において、（Ａ）は容器本体９１ｃ
−１の図示底壁が傾斜面となっており、該傾斜面に沿っ
て多孔質体９３ｃ−１を配設したものを示し、（Ｂ）は
容器本体９１ｃ−１の図示底壁および右側壁が傾斜面と
なっており、その隅部に三角柱状の多孔質体９３ｃ−２
を配設したものを示し、（Ｃ）は三角の仕切板２個によ
り容器本体９１ｃ−３を仕切り、両者の底辺間の間隙に
多孔質体９３ｃ−３を配設した例を示す。

【００５２】以上の各実施例において室数は６の場合に
ついて説明したが、室数は２以上の任意数を選択するこ
とができる。ただし、大気連通孔４が開口している質に
は初期状態ではインクを入れないため、室数が少ないと
インク貯蔵率が余りあがらない。一方、室数が多過ぎる
場合にはインク容器内の仕切り板の占める体積が相対的
に増大し、インク貯蔵率は低下する。これらの条件を考
慮し、最適な室数を選択することが望ましい。また、各
室の容積は任意でもよいが、初期にインクで満たされる
インク室の最大容積の０．６倍以上の容積が大気連通孔
が開口している室に必要である。これは、通常インクタ
ンクが使用もしくは保存されると考えられる温度範囲で
のタンク内気体の膨張、収縮によるインク漏れ防止を保
証するものである。さらに、初期にインクで満たされた
室の大きさは、インクの供給を良好にするために、ほぼ
均等か、供給口に近い室ほど大きくすることができる。

【００５３】次に、本発明のインク容器に用いる多孔質
体に関して詳細に説明する。

【００５４】この多孔質体としてはポリウレタンフォー
ムを用いることが望ましい。ポリウレタンフォームを製
造する方法としては、例えば、ポリエーテルポリオール
とポリイソシアネートと水とを反応させ（その他、所望
の発泡助剤、触媒、着色剤、添加剤等を使用できる）、
多数の空孔を有する高分子化合物を合成し、これを必要
なサイズ（ブロック）に切断し、このブロックを燃焼ガ
ス雰囲気下に浸し、ガスを爆発させることによってセル
間の膜状物質を除去する方法が望ましい。

【００５５】表１に、種々の空孔量ｐの多孔質体（ポリ
エーテル系ポリウレタンフォーム）が挿入されたインク
タンクの各々について必要特性を評価した結果を示す。

【００５６】なお、この評価を行なったインクタンクは
本発明の第１実施例として説明したインク容器であり、
図２にその模式断面図を示す。

【００５７】図２において、吸収体は第１の室から第６
の室まで相互連通すべく挿入されているが、仕切板２ａ
〜２ｅの底面とインクタンクの底壁１ａによって隙間な
く挟み込まれていることが必要である。ここで、インク
タンクの底壁１ａより仕切り板２ａ〜２ｅの底面までの
距離をＴ１、挿入前の多孔質体の厚みをＴ２としたとき
多孔質体が挟み込まれている状態はＴ２／Ｔ１（以下圧
縮比：Ｋとする）の比で表すことができる。すなわち、
Ｋが１より大きいときは仕切板およびインクタンク底板
により多孔質体に一定の圧力が加わった状態となってお
り、Ｋが１より小さい時は多孔質体と仕切り板あるいは
インクタンク底板との間に隙間が発生しており、この場
合以下に説明するように本発明の動作機能に支障をきた
す。

【００５８】例として仕切板２ａの底面において、Ｋ＝
０．８の値をとった場合、第１の室の空気が第２の室
へ、また第２の室のインクが第１の室へといった気体と
液体での変換が発生してしまう。この状態において周囲
環境の変化特に空気が加温膨張した時に同体積分のイン
クが第２の室より第１の室へと移動するが、あらかじめ
第１の室へインクが存在してしまうとこれらを合わせた
インク量が第１の体積を越えてしまう結果として大気連
通孔４よりインク漏れが発生する。また、Ｋの値があま
り大きすぎても多孔質体の空孔量Ｐに勾配が発生し、多
孔質体においてインクが残存するといったことも生じて
しまう。

【００５９】また、空孔量Ｐとは多孔質体１ｉｎｃｈ中
のセル数を示しており、本発明の特性評価は仕切り板と
インクタンク底板によって挟まれた部分の圧縮比：Ｋ＝
１．５一定として、空孔量を変化させた多孔質体の特性
を下記の項目にて評価した。表１．における未圧縮
部とは仕切り板による圧力が加わっていない部分のこと
であり長手方向において挟み込まれている部分の約７倍
の大きさである。 インク供給応答性能 記録を行う時にインクタンクに接続された記録ヘッドへ
過不足無くインクを供給することができるかを表す特性
であり、約１００ｐｌのインクを吐出するノズルが６０
ノズル配列された記録ヘッドにて、４ｋＨｚの吐出周波
数で普通紙上に６０ノズル全吐出を行い（以下ベタ印字
記録とする）、Ａ４サイズ１０枚記録可能であったもの
を○、１０枚記録中に不吐出の発生したものを×とし
た。 振動耐久性能 上記と同じ記録ヘッドが接続されたインクタンクを縦
置き（記録ヘッドが下側）にした状態で２Ｇ／１０Ｈｚ
の振動を１時間加え、ノズルあるいは大気連通孔よりイ
ンク漏れの無きものを○、漏れの発生したものを×とし
た。

【００６０】

【表１】

【００６１】以上詳述したインク容器は、複数の室が多
孔質体によって相互に連通されているため、周囲環境の
変化や使用時の姿勢によってインク洩れが発生せず、し
かもインク貯蔵率が高く小型化が可能である。また、印
字に適切な負圧を製造容易な構成で実現することができ
る。

【００６２】次に、本発明のインク残量検知装置の実施
例を図面に基づいて説明する。以下の実施例においては
実施例１で説明したインク容器を例にとって説明する
が、他の実施例のインク容器の場合も全く同様である。

【００６３】まず、比較のために上述のインク容器およ
び記録ヘッドを搭載するインクジェット記録装置の概要
を図１５を用いて説明する。

【００６４】記録ヘッド１０３としては、たとえばイン
クジェットヘッドであって、インクを吐出させるために
利用されるエネルギーとしてインクに膜沸騰を生じさせ
る熱エネルギーを発生する発熱素子を有するものが好ま
しく用いられる。

【００６５】また、この記録ヘッド１０３の前記発熱素
子に対しては、不図示の駆動信号供給手段から記録のた
めの駆動信号が供給される。

【００６６】記録ヘッド１０３と本実施例のインク容器
とを接合した記録ヘッドユニットを搭載したキャリッジ
１０１はガイド軸１０４および螺旋溝１０５ａをもつリ
ードスクリュー１０５に案内され、キャリッジ１０１上
には、本発明のインク容器が内装されたインク容器カセ
ット１０２を装着することが可能である。ちなみに、記
録ヘッド１０３側には、図示しない棒体が設けられてお
り、インク容器カセット１０２を一体化した際に、前記
棒体の先端部が容器本体１の排出口３内に挿入されてボ
ール５を押えばね６の弾発力に抗して押圧し、排出口３
を開放するように構成されている。

【００６７】リードスクリュー１０５は、正逆回転する
駆動モータ１０６によって歯車列１０６ａ、１０６ｂ、
１０６ｃ、１０６ｄを介して正逆回転され、その螺旋溝
１０５ａに先端部が係合したキャリッジ１０１に設けら
れているピン（図示せず）を介してキャリッジ１０１を
矢印方向および反矢印方向へ往復移動させる。駆動モー
タ１０６の正逆回転の切換は、キャリッジ１０１がホー
ムポジションにあることをキャリッジ１０１に設けられ
たレバー１１５とフォトカプラ１１６とで検出すること
により行なう。

【００６８】他方、被記録媒体である記録紙１０９は、
プラテン１０７に押え板１０８によって押圧され、紙送
りモータ１１０によって駆動される紙送りローラ（図示
せず）によって記録ヘッドに対向するように搬送され
る。

【００６９】回復ユニット１１１は、記録ヘッド１０３
の吐出口に付着した異物や粘度の高くなったインクを除
去して、吐出特性を正規の状態に維持するために設けら
れたものである。

【００７０】回復ユニット１１１は、吸引手段（図示せ
ず）に連通されたキャップ部材１１３を有し、記録ヘッ
ド１０３の前記吐出口をキャッピングして吸引すること
により、吐出口に付着した異物や粘度の高くなったイン
クを除去する。また、回復ユニット１１１とプラテン１
０７の間には、案内部材１１２に案内されて記録ヘッド
１０３の吐出口面の走行経路上に向けて前、後退するク
リーニングブレード１１４が配設されており、該クリー
ニングブレード１１４の先端で前記吐出口面に付着した
異物やインク滴をクリーニングできるように構成されて
いる。

【００７１】次に本発明のインク残量検知装置の一例を
図１８を用いて説明する。

【００７２】図１８は本発明のインク残量検知装置を搭
載したインクジェットプリンタの要部拡大図である。イ
ンク容器１０２は前述した複数の室が多孔質体によって
連通しているインク容器であるが、そのインク容器の材
質は透明なポリプロピレンによって構成されている。

【００７３】印字中には、記録ヘッド１０３とインク容
器１０２が固定されているキャリッジ１０１がリードス
クリュー１０５の正逆回転に伴って左右に移動する。ま
た、非印字中にはキャップ部材１１３によって記録ヘッ
ド１０２の吐出口（図示せず）が覆われるような位置に
キャリッジ１０１は移動し静止する。このとき、キャッ
プ部材１１３の隣に配置された光学センサ１２０ａ〜１
２０ｅが、インク容器の各室のそれぞれの位置に対応す
るようにインク容器のインク室の数だけ配置されてい
る。この光学センサ１２０ａ〜１２０ｅはフォトトラン
ジスタ等の受光素子が好ましく使用される。

【００７４】インク容器は少なくとも一部が透明である
ため、インク容器内のインクの有無に応じて外部光のイ
ンク容器の透過の仕方が異なり、この透過光やインクか
らの反射光を光学センサが受光することにより、その受
光量の大きさに基づき、不図示のマイクロコンピュータ
等の判断手段が、インク容器内のどの室にインクが残っ
ているかを判断することができる。すなわちインクが十
分量インク室内にある場合は光学センサの受光量が小さ
く、一方、インク室内のインク量が低下している場合は
インク容器を透過する光量が多く、光学センサの受光量
が大きくなる。

【００７５】よって受光量が所定の閾値以下となったと
きにインク量低下として検知することができる。なお、
このインク量低下は警報を発したりＬＥＤ等の発光によ
り外部に報知することができる。

【００７６】この実施例の場合には、キャリッジが非印
字時の待機位置にいるときはいつでもインク容器のイン
ク残量を検知できる。

【００７７】図１９に本発明の他の実施例を示す。前記
実施例とは異なり、光学センサ１２１は一つのみであ
る。この場合には、前記実施例のように非印字時のキャ
リッジ待機位置にとどまっている状態では、インク容器
１０２の各室のインク量を全て検知することはできない
が、キャリッジ１０１の移動に同期して光学センサを読
み取ることによって全てのインク室のインクの有無を検
知することが可能である。即ち、図１９においてキャリ
ッジ１０１が右から左へ向かって移動しているとき、イ
ンク室も同時に移動され、インク容器の最も記録ヘッド
１０３寄りのインク室が光学センサ１２１の直前を通過
するタイミングで光学センサ１２１を読み取ることで最
も記録ヘッド寄りの室内のインクがあるかどうかを検知
し、次いで、２番目の室が光学センサ１２１の直前を通
過するタイミングで光学センサ１２１を読み取ることで
２番目の室内のインクがあるかどうかを検知する。この
ように繰り返すことで全ての室のインクの有無が検知可
能である。

【００７８】本実施例においては、キャリッジが静止し
た状態ではインク容器の全ての室のインクの有無を検知
することができないが、光学センサが１つで済むため、
装置の小型化、製造コストの低下の点で有利である。

【００７９】図２０に他の実施例を示す。光学センサ１
２２はセンサガイド軸１２３に沿って不図示の移動機構
により左右に移動可能なように構成されている。光学セ
ンサはキャリッジ１０１が非印字時の待機位置にあると
きに、図示しない光学センサ移動手段によって左右に移
動され、検知時にインク容器１０２の各室のインクの有
無を検知する。

【００８０】本実施例においては、光学センサが１つで
済み、またキャリッジを動かしながらというような複雑
な処理が不要なため制御が容易である。

【００８１】また、本実施例においては前記実施例と同
様にキャリッジの移動も組み合わせて検知することも可
能である。

【００８２】以上の実施例では、インク容器の室数が５
の場合を例にとり説明してきたが、室数は任意である。
また、光学センサはその室数およびその寸法にあわせて
適宜調整すればよい。

【００８３】以上の実施例では、光学センサはインクジ
ェット記録装置の本体内に設けているが、キャリッジ上
に設けてもよい。

【００８４】また、以上の実施例ではインク容器の各室
それぞれのインクの有無を全ての室について検知してい
るが、必ずしも全ての必要はない。最低１つの室につい
て検知するように構成してもよい。たとえば複数のイン
ク室中のインクはインク室ごとに順次残量が低下してい
くので、最も記録ヘッドに近いインク室のみ検知すれば
インク残量低下を最終の段階で検知することができる。

【００８５】また、インク室１つ当りのインク量はあら
かじめ把握できることから、複数のインク室のうちイン
クが十分量存在するインク室の数を検知することによ
り、インク容器内のインクの残量を段階的に知ることが
できる。

【００８６】以上の各実施例において、インク容器の材
質が十分透明で、またインクが黒色など十分に光学的に
コントラストが得られる場合にはよいが、透明度が低い
材質でインク容器を構成する場合や、インクが薄い色の
場合、また記録装置内に外部の光が入らない場合などに
は、センサでの検知が困難になる。このような場合には
補助的に光源を用いるとよい。光源の配置方法は十分に
コントラストが確保できれば任意である。特に透過光で
検知するように構成するのが望ましい。光源としては、
電球、蛍光灯、ＬＥＤ、サーザーダイオード等をセンサ
との組み合わせで適宜選択することができる。

【００８７】また、インク容器の材質も全て透明である
必要は必ずしもなく少なくとも検知に最低必要な部分の
み透明であればよい。

【００８８】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中で熱エネルギーを利用して飛翔液滴を形成し、記録を
行うインクジェット記録方式の記録ヘッド、記録装置に
於て、優れた効果をもたらすものである。

【００８９】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書、同第４７４０
７９６号明細書に開示されており、本発明はこれらの基
本的な原理を用いて行うものが好ましい。この記録方式
は所謂オンデマンド型、コンティニュアス型のいずれに
も適用可能である。

【００９０】この記録方式を簡単に説明すると、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
置されている吐出エネルギー発生手段である電気熱変換
体に、記録情報に対応して液体（インク）に核沸騰現象
を越え、膜沸騰現象を生じる様な急速な温度上昇を与え
るための少なくとも１つの駆動信号を印加することによ
って、熱エネルギーを発生せしめ、記録ヘッドの熱作用
面に膜沸騰を生じさせる。この様に液体（インク）から
電気熱変換体に付与する駆動信号に一対一対応した気泡
を形成出来るため、特にオンデマンド型の記録法には有
効である。この気泡の成長、収縮により吐出孔を介して
液体（インク）を吐出させて、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とすると、即時適切
に気泡の成長収縮が行われるので、特に応答性に優れた
液体（インク）の吐出が達成できより好ましい。このパ
ルス形状の駆動信号としては、米国特許第４４６３３５
９号明細書、同第４３４５２６２号明細書に記載されて
いるようなものが適している。なお、上記熱作用面の温
度上昇率に関する発明の米国特許第４３１３１２４号明
細書に記載されている条件を採用すると、更に優れた記
録を行うことができる。

【００９１】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出孔、液流路、電気熱変換
体を組み合わせた構成（直線状液流路または直角液流
路）の他に、米国特許第４５５８３３３号明細書、米国
特許第４４５９６００号明細書に開示されている様に、
熱作用部が屈曲する領域に配置された構成を持つものに
も本発明は有効である。

【００９２】加えて、複数の電気熱変換体に対して、共
通するスリットを電気熱変換体の吐出孔とする構成を開
示する特開昭５９年度第１２３６７０号公報や熱エネル
ギーの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成
を開示する特開昭５９年第１３８４６１号公報に基づい
た構成のものにおいても本発明は有効である。

【００９３】更に、本発明が有効に利用される記録ヘッ
ドとしては、記録装置が記録可能である記録媒体の最大
幅に対応した長さのフルラインタイプの記録ヘッドがあ
る。このフルラインヘッドは、上述した明細書に開示さ
れているような記録ヘッドを複数組み合わせることによ
ってフルライン構成にしたものや、一体的に形成された
１個のフルライン記録ヘッドであっても良い。

【００９４】加えて、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、あ
るいは記録ヘッド自体に一体的に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本発明は有効で
ある。

【００９５】又、本発明の記録装置に、記録ヘッドに対
する回復手段や予備的な補助手段を付加することは、記
録装置を一層安定にすることができるので好ましいもの
である。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対し
てのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或は吸
引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子、或は
これらの組み合わせによる予備加熱手段、記録とは別の
吐出を行う予備吐出モードを行う手段を付加することも
安定した記録を行うために有効である。

【００９６】更に、記録装置の記録モードとしては黒色
等の主流色のみを記録するモードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成したものか、複数個の組み合わせで
構成したものかのいずれでも良いが、異なる色の複色カ
ラー又は、混色によるフルカラーの少なくとも１つを備
えた装置にも本発明は究めて有効である。

【００９７】本発明において、上述した各インクに対し
て最も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するも
のである。

【００９８】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、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、さらには送受信機能を有するファ
クシミリ装置の形態を採るものであってもよい。

【００９９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、複
数の仕切り部材によって区画された複数のインク室を有
し、隣り合うインク室がインク連通部を介して連通され
ることでインク室内のインク残量低下がインク室毎に順
次生じるインク容器内のインク残量を、簡便な構成で段
階的に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のインク容器を一部破断して示す模
式断面図である。

【図２】第１実施例のインク容器の模式断面図である。

【図３】第２実施例のインク容器の模式断面図である。

【図４】第３実施例のインク容器の模式断面図である。

【図５】第４実施例のインク容器の模式断面図である。

【図６】第５実施例のインク容器の模式断面図である。

【図７】第６実施例のインク容器の模式断面図である。

【図８】第１実施例のインク容器の記録時の動作を示す
説明図である。

【図９】第７実施例のインク容器の模式断面図である。

【図１０】第８実施例のインク容器の模式断面図であ
る。

【図１１】第９実施例のインク容器の模式断面図であ
る。

【図１２】本発明に用いられるインク容器の多孔質体の
形状および配設部位の変形例を示す模式断面図である。

【図１３】本発明に用いられるインク容器の多孔質体の
形状および配設部位の変形例を示す模式断面図である。

【図１４】本発明に用いられるインク容器の多孔質体の
形状および配設部位の変形例を示す模式断面図である。

【図１５】本発明に用いられるインク容器を搭載したイ
ンクジェット記録装置の一例を示す斜視図である。

【図１６】従来のインクジェットヘッドカートリッジを
示す断面図である。

【図１７】従来のインク容器カセットを示す断面図であ
る。

【図１８】本発明のインク残量検知装置の構成を示す斜
視図である。

【図１９】本発明のインク残量検知装置の他の構成を示
す斜視図である。

【図２０】本発明のインク残量検知装置のさらに他の構
成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 容器本体 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 仕切板 ３ 多孔質体 ４ 大気連通孔 ５ 記録ヘッド １０１ キャリッジ １０２ インク容器 １０３ 記録ヘッド １２０、１２１、１２２ 光学センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−214666（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−102061（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−132950（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の仕切り部材によって区画された複
   数のインク室を有し、各インク室は少なくとも一部に光
   透過部を有し、隣り合うインク室がインク連通部を介し
   て連通され、インクの消費に伴うインク室内のインク残
   量低下がインク室毎に順次生じるインク容器のインク残
   量を検知するインク残量検知装置であって、 前記インク室の光透過部を介してインク室内のインクを
   光学的に検知するための少なくとも一つの光学センサ
   と、前記光学センサによる前記インク室のインクの検知結果
   に基づいて、前記複数のインク室のうちインクが残存す
   るインク室を判断し、前記インク容器内のインク残量を
   インクが残存するインク室の数に対応させて段階的に検
   知する制御手段と、 を備えることを特徴とするインク残量検知装置。
2. 【請求項２】 前記光学センサは、各インク室に対応し
   て複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の
   インク残量検知装置。
3. 【請求項３】 前記光学センサは１つ設けられ、前記イ
   ンク容器を前記光学センサに対して移動するための移動
   手段を備え、前記制御手段は、前記移動手段により、前
   記インク容器の複数のインク室それぞれを前記光学セン
   サにより検知可能な位置に移動させることを特徴とする
   請求項１記載のインク残量検知装置。
4. 【請求項４】 前記光学センサは１つ設けられ、前記光
   学センサを各インク室に対して検知可能な位置に移動す
   るための移動手段を備え、前記制御手段は、前記移動手
   段により前記光学センサを移動させることにより、前記
   複数のインク室それぞれのインクを検知させることを特
   徴とする請求項１記載のインク残量検知装置。
5. 【請求項５】 前記光学センサに対応した照明光源を備
   えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
   のインク残量検知装置。
6. 【請求項６】 前記インク容器は、前記インク連通部に
   多孔質体を備えることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれかに記載のインク残量検知装置。
7. 【請求項７】 記録媒体に対してインクを吐出する記録
   ヘッドと、 複数の仕切り部材によって区画された複数のインク室を
   有し、各インク室は少なくとも一部に光透過部を有し、
   隣り合うインク室がインク連通部を介して連通され、イ
   ンクの消費に伴うインク室内のインク残量低下がインク
   室毎に順次生じるインク容器と、 を用いて記録を行うイ
   ンクジェット記録装置であって、前記インク室の光透過部を介してインク室内のインクを
   光学的に検知するための少なくとも一つの光学センサ
   と、 前記光学センサによる前記インク室のインクの検知結果
   に基づいて、前記複数のインク室のうちインクが残存す
   るインク室を判断し、前記インク容器内のインク残量
   を、インクが残存するインク室の数に対応させて段階的
   に検知する制御手段と、 前記記録ヘッドに対してインク吐出のための駆動信号を
   供給する駆動信号供給手段と、 を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
8. 【請求項８】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
   してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに与
   える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー発生体
   を備えていることを特徴とする請求項７記載のインクジ
   ェット記録装置。
9. 【請求項９】 複数の仕切り部材によって区画された複
   数のインク室を備え、各インク室は少なくとも一部に光
   透過部を有し、隣り合うインク室がインク連通部を介し
   て連通され、インクの消費に伴うインク室内のインク残
   量低下がインク室毎に順次生じるインク容器のインク残
   量を検知するインク残量検知方法であって、光学センサを用い、前記インク室の光透過部を介して前
   記インク室内のインクを検知し、 前記複数のインク室のうちインクが残存するインク室を
   判断し、 前記インク容器内のインク残量を、前記インクが残存す
   るインク室の数に対応させて段階的に 検知することを特
   徴とするインク残量検知方法。
10. 【請求項１０】 前記光学センサによる前記インク室内
    のインクの検知は、前記複数のインク室について、イン
    ク室毎に順次行うことを特徴とする請求項９記載のイン
    ク残量検知方法。
11. 【請求項１１】 前記インク容器内のインク残量を、前
    記インクが残存するインク室の数と、インク室一つあた
    りのインク量とに基づいて検知することを特徴とする請
    求項９記載のインク残量検知方法。
12. 【請求項１２】 複数の仕切り部材によって区画された
    複数の液体室を備え、各液体室は少なくとも一部に光透
    過部を有し、隣り合う液体室が液体連通部を介して連通
    され、液体の流出に伴う液体室内の液体の残量変化が液
    体室毎に順次生じる液体容器内の、残量状態の変化を検
    知する残量状態検知方法であって、前記複数の液体室それぞれの液体の残量状態の変化を、
    各液体室の光透過部を介して順次光学的に検知する工程
    と、 前記複数の液体室のうち、液体が残存する状態である液
    体室を判断する工程と、 前記判断の結果に基づいて、前記複数の液体室のうち、
    液体が残存する状態の液体室の数を検知する工程と、 液体が残存する状態の前記液体室の数に基づいて、前記
    液体容器内に残存する液体の残量を、段階的な残量とし
    て検知する ことを特徴とする残量状態検知方法。