JP3513239B2 - インクジェット印刷ユニット内のインクの液面高さ測定装置 - Google Patents
インクジェット印刷ユニット内のインクの液面高さ測定装置Info
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- B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
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- B41J2/17566—Ink level or ink residue control
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- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Description
ニット内のインクの液面高さを測定するための装置に関
し、より特定すると、インク量が所定量まで低下したと
きはいつでも繰り返し交換可能なリザーバと一体化され
たインクジェットサーマル印刷ヘッドを含むインクジェ
ットサーマル印刷ユニット内のインクの量を測定する装
置に関する。
ジェット印刷ヘッドのためのインクの端部の検知装置は
当該技術分野において公知である。
は、気泡または不純物によって生じる障害によってリザ
ーバと印刷ヘッドとの間のダクト内のインクの流れの端
部を示す検知装置が記載されている。
つの電極が容器内に配置され且つインクが含浸されたス
ポンジ内に篏合されているインクの端部検知器が記載さ
れている。これらの電極は、同電極間に配置されたイン
クの電気抵抗を測定する検知回路に接続されている。公
知のように、インクが消費されると、スポンジが電極が
篏合している一端から他端まで次第に空になっていく。
高さが電極の領域に到達するまでは著しく変化せず電極
の領域に到達すると急激に変化する。
ーミスタがインクと接触しているスポンジ内に挿入され
且つ直流電源を収容している類似のインク端部検知器が
記載されている。サーミスタの温度上昇の測定はスポン
ジ内のインクの量の減少を表す。
可能なカートリッジによってインクを供給されるインク
ジェット印刷ヘッドのためのインクの端部検知装置を記
載している。このヘッドは、その上にカートリッジが結
合されるインク含浸スポンジを完備したそれ自体のリザ
ーバを有する。
3つの電極を有し、これらの電極は、水平または垂直位
置でヘッドによって検知するために対として選ばれる。
は、インクジェットプリンタのためのインクの端部検知
器を記載しており、この検知器においては、インクが含
浸されたスポンジを含む容器は交換可能であり且つリザ
ーバを貫通している中空の針によってヘッドに接続する
ことができる。
方はスポンジ内に篏合されており、他方はヘッドへの供
給ダクトに挿入されている。この検知回路は、温度によ
るインクの粘性に対する補償抵抗を含んでいる。
は、全て類似する共通の1つの特徴すなわちインクリザ
ーバがインク出口孔に近接してその中に篏合された電極
を備えたスポンジを含むという特徴を有する。この理由
のために、電極間のインクの抵抗の変化の関数として得
られるインクの端部を示す信号は、利用可能な全容量の
約85%の消費に対応する全体の約15%を示す少容量
のインクがリザーバ内に残っているときにのみ発生され
る。
電極間でのインクの抵抗Rkの変化の曲線(図1)が、
既に述べたように、インクの消費量S%が全体の容量の
約85%に到達するまでは本質的に平らでこの値を越え
ると突然に上昇するという事実による。
インクの内容量の最小値と最大値との間の中間領域にお
けるリザーバ内に含まれるインクの量の連続的な変化を
示すことができない。
なユニット内のインクの高さを測定し、その極限の状態
好ましくはリザーバ内の最少残存量と最大利用可能量と
の間に含まれるインク量の変化の範囲の下方端部を指示
することができる手段を含み、これによって十分な正確
さでリザーバが所定の量のインクを再充填する必要があ
る時期を判断することができるようになされたインクの
液面高さ測定装置を提供することを目的とする。
に、本発明においては、主に、印刷ヘッドと、所定量の
インクを包含し且つ前記印刷ヘッドと一体化された容器
と、同容器内のインクの液面高さを測定するための手段
とから、インクジェット印刷ユニット内のインクの液面
高さを測定するための装置を構成し、同測定手段が、前
記容器の内側に配置された一対の電極を含み、これらの
電極は電気的に分離されており且つ相対的に一定の距離
だけ離れており、それによってこれらの電極は相互間に
所定の容量のインクを実質的に含むようにしている。
添付図面を参考とし且つ非限定的な例として示された好
ましい実施例についての以下の説明からより明確に分か
るであろう。
出願人によるヨーロッパ特許出願第94306684.
5号に記載されたタイプの再充填可能な印刷ユニット1
0を示しており、このユニットは、インクのための容器
12を含むメインの構造体11と、メインの構造体11
と一体の補助構造体16とからなり、補助構造体16
は、容器12内のインクが所定の最低液面高さに達する
と挿入された再充填カートリッジ20を受け入れる開口
18を含んでいる。
れており、壁14の外面22上にはインクジェットサー
マル印刷ヘッド24が取り付けられている。この印刷ヘ
ッドは、複数のノズル25と、対応する射出チャンバ
と、図においては見ることができない対応する射出抵抗
とからなる。
置されており、この供給チャンバ28の頂部は、インク
を透過させるが空気は透過させず且つ底部壁14を貫通
するダクト31を介して印刷ヘッド24と連通している
膜30によって閉塞されている。
インクが含浸される例えばファイバ若しくはフェルトの
塊又は不織布(TNT)の層からなるパックのような吸
収材34が充填されている。
圧に通気するための開口37を有するカバー35によっ
て安定した方法で閉塞されている。
動を確保するために、インクがチャンバ28、ダクト3
1及び印刷ヘッド24の射出チャンバを完全に充填する
ことを確実にするように特別の注意が払われる。
しい形態によると、吸収材34は、当該技術分野におい
て公知であり且つ基材の性質に応じて例えば、 Reemay(Reemay Incの登録商標):ポ
リエステル、 Tekton(Reemay Incの登録商標):ポ
リプロピレン、 Sontara(Du Pontの登録商標):ポリエ
ステル Nordlys(Nordlys Incの登録商
標):ポリアミド、 のような種々の名称で販売されている不織布のシート又
は層のパックから構成される。
てランダムに配置し接触箇所で互いに接着してシート状
の平らな構造とした合成繊維の一又はいくつかの層から
なる。
された数だけ重ねられてパック状に形成され、次いで容
器12内に挿入される。別の方法として、所要の高さの
材料のシートをアコーディオン状に畳み込むことによっ
てパックを形成してもよい。
ると、繊維の圧縮度がより高くなるか又はより低くなり
結果として得られる毛管作用の制御が高くなったり低く
なったりするので、どの場合にもパックを形成する層の
数は正しく規定されなければならない。
には若干圧縮されたスポンジ材料36の層が挿入されて
いて、その毛管作用によって膜30を介してチャンバ2
8に向かってインクが流れるのを確実にすることを意図
している。
いインクジェットプリンタ内に挿入するのに適し且つ約
5〜6cm3のインクを含むことができる小さいサイズ
の印刷ユニット10の場合には、インクの寿命は印刷ヘ
ッドの寿命よりもはるかに短い。
する空のユニットを廃棄するのを避けるために、印刷ユ
ニット10は、新しいインクを容器12に再充填するた
めに容易に挿入でき且つ再充填が完了したときに容易に
取り外すことができるように配置されている。
るインクの最低の高さを十分正確に知り、次いで再充填
カートリッジが開口18内に挿入されて新しいインクが
供給されなければならない。
容器12内の残留容量が容器12の容量の約1/3まで
低下したときに、ユニット10に再充填することが必要
であることがわかった。
1が互いに対向する壁43,44に対して各々当接して
設けられており(図3及び4)、これらの板の間に繊維
材料からなるパック34を含んでいる。板40,41の
大きさは、パック34の側面(図4)を完全に覆い且つ
以下に説明するようにインクと接触して容器12内に含
まれているインクの液面高さを検知する電極の役目を果
たすような大きさになされており、これらの板40,4
1は、ステンレス鋼又は金メッキした銅又はインクによ
る化学作用に耐えるその他の導電性の材料によって作る
ことができる。
ちの1つの十分に密なメッシュの格子又は網又はメッシ
ュとして形成してもよい。
を容器12内へ挿入するのを容易にするために、電極4
0,41間に含まれるパック34からなり且つ容器内へ
の単一動作による挿入を可能にするような大きさに切断
されて電極40,41の間に含まれたパック34からな
るブロック(図4)が最初に準備される。
検知回路(図6)に接続するための電気端子を形成する
容器12から外方に突出しているフィン46(図3)を
有している。
ブル)48の形状に設計された電極40,41の異なる
実施例を示しており、これらの電極上には2つの金属部
分50,51が蒸着されており、各々電気端子46に接
続されており且つ繊維パック34の端面を完全に覆って
重ねられるように延びている。フィルム48は、例えば
マイラー(MYLAR:登録商標)若しくは同様の特性
を有する別の材料によって作ることができる。フィルム
48は線55,56と合致するように直角に折り畳ま
れ、次いで、パック34の対向面上に金属部分50,5
1を十分に重ねるようにパック34上に巻装される。
みH(図4)と明らかに一致する。パック34とフィル
ム48とからなる群は次いで容器12内に挿入される。
12の2つの対向壁43,44の内側面上に蒸着された
導電性で化学的に不活性の材料からなる層を特徴とする
シルクスクリーン印刷技術によって作ってもよい。
クの電気抵抗Rkを測定することができ、電極の広がり
は、パック34内に含まれ且つ電極40,41間に十分
に挟まれたインクの全容量を覆うようになされる。抵抗
Rkは、容器12内に含まれているインクの約80%ま
でに対して十分に正確な規則に従って体積に(断面が等
しいとすれば高さに)逆比例して変化する。図7におい
て、横座標S%は容器内の全インクの消費量%を示して
いる。
テリシス(履歴現象)を示さず、インクの高さの測定
は、良好な正確さで数回に亙り繰り返すことができる。
でき且つ図2に示すようにカートリッジによって再充填
して繰り返し且つ一定の充填程度を確保することができ
る小さいサイズの印刷ユニットにおいては、インクの消
費量S%が容器12内で使用できるインクの約2/3r
ds(66%)に達したときすなわち言い換えれば25
〜40%の最少量のインクが容器内に残り、好ましくは
最大許容容量の33%程度のインクが残っているとき
に、新しいインクの再充填が適切に行われることがわか
った。
限りの最短時間及び吸収材34の均一な含浸によって追
加することができるインクの量は、全体の1/3程度す
なわち約2cm3程度である。
の高さにインクが到達したときに、インクの端部を必要
な正確さで検知することは公知の手段では極めて困難で
ある。容器12内のインクの液面高さの測定は、このよ
うに本発明の実施例に従って容器内に配置された電極4
0,41と組み合わせられた図6に示す回路によって行
うことができる。
は、供給電圧Vとアースとの間に接続された抵抗電圧分
割器を形成する。2つの抵抗の間の中間点Pは、スイッ
チ60の第1の入力端子61に接続されている。スイッ
チ60の第2の入力端子62は、2つの電極のうちの一
方例えば電極40に点Aで接続されている。
て接地されており、トランジスタTは、インクのいかな
る電気分解現象をも避けるために信号Sに応答して一瞬
だけ電極41を接地する。
供給源Vに接続されている抵抗Reに接続されている。
抵抗Reは、以下に説明するように、種々のインクのい
くつかの抵抗値のための均衡及び補償抵抗として機能す
る。
器(A/D)64に接続されており、このA/D変換器
はバス66によってマイクロプロセッサ68に接続され
ている。スイッチ60は、単一の集積回路チップ70内
にA/D変換器64及びマイクロプロセッサ68と共に
一体化されているのが好ましい。マイクロプロセッサ6
8は、トランジスタTがマイクロプロセッサ68からの
信号Sによって作動せしめられる毎に点P及びAにおい
て記録された電圧値を処理する。
各タイプのインクはそれ自体の抵抗を有し、これらの抵
抗値はインクのタイプ間で大きく異なる。本発明による
装置は、以下に説明するように前記の抵抗の変化を許容
し且つ補償するように予め設定されている。所定のタイ
プのインクに対して、温度に対する抵抗の変化は、主に
典型的な温度係数“Ct”によって示されるインクのベ
ースとなる溶液における変動するイオンの移動によって
生じ、この温度係数は、例えば10〜60°Cの温度範
囲で0.013である。
を補償するために、抵抗Rtは、インクと同じ温度係数
“Ct”を有するサーミスタであってP点における電圧
(しきい値)もまた温度によって変化するのが好まし
い。しかしながら、異なるタイプ例えば組成が異なり又
は他の色特性従って異なる抵抗を有するインクが使用さ
れる場合には、抵抗Reに特定の値を付与した後に抵抗
が補償される。
間で測定される所定のタイプのインクの抵抗値は、容器
が一杯の場合には100オームであり、一方、全体の約
2/3が消費された後には、抵抗値は500オームまで
増加した。500オームの値の抵抗Reは、次いで、イ
ンクの液面高さが上記した値まで低下したときに点Aの
電圧がV/2となるようにインクのタイプに対して選択
される。
定することなく割り当てられた他の値であってもよい。
抵抗Reは、射出抵抗R1,R2・・・Ri(図6)と
同様に印刷ヘッド24のシリコンチップ内に直接一体化
してもよい。この場合には、抵抗Reの端子Cは電源V
に接続されているので、印刷ヘッド24のシリコンチッ
プ内に既に存在する共通の供給トラックDによって外部
接続を節約することができる。
られる毎に、マイクロプロセッサ68は点Aにおける電
圧値を記録し、スイッチ60を作動させた後に、既に抵
抗Rtによって温度補償された点Pにおける電圧と比較
して作動する。点Aの電圧が予期された値V/2に達す
るとすぐに、マイクロプロセッサは、公知の方法による
警告装置を作動させるための信号を生じて、オペレータ
にインクが再充填されなければならないことを指示す
る。
度係数“Ct”の特定値とは分離した印刷ヘッド24に
出来るだけ近接して印刷ユニット10に固定された通常
の温度センサであってもよい。この場合には、マイクロ
プロセッサ68はインクの温度を記録し、マイクロプロ
セッサ68のメモリMの一部分に記憶された変換テーブ
ルを使用して等価のしきい値が計算され、点Aの電圧が
このしきい値と比較される。
規定された本発明の範囲を逸脱することなく、インクジ
ェット印刷ユニット内のインクの液面高さを測定するた
めに本発明の装置と結合された部品に変更または置換を
施してもよいことは理解されるべきである。
におけるインクの典型的な抵抗変化曲線を示すグラフで
ある。
になされたインクジェット印刷ユニットの断面図であ
る。
置された繊維パックを示す斜視図である。
る。
測定するための電気回路の回路図である。
の電極間のインクの抵抗値の変化曲線のグラフである。
12 容器、14 壁、 16 補助構造体、 2
0 再充填カートリッジ、24 印刷ヘッド、 25
ノズル、 28 供給チャンバ、30 膜、 3
1 ダクト、 34 吸収材、 35 カバー、3
6 スポンジ、 37 開口、 40,41 電
極、46 フィン、 60 スイッチ、 64 ア
ナログ/デジタル変換器、68 マイクロプロセッサ、
70 集積回路チップ
Claims (10)
- 【請求項1】 印刷ヘッド(24)と、所定量のインク
を包含し且つ前記印刷ヘッドと一体化された容器(1
2)と、同容器内のインクの液面高さを測定するための
手段とを含み、同測定手段が、前記容器の内側に配置さ
れた一対の電極(40,41)を含み、これらの電極は
電気的に分離されており且つ相対的に一定の距離だけ離
れており、それによってこれらの電極は相互間に所定の
容量のインクを実質的に含むようになされた、インクジ
ェット印刷ユニット内のインクの液面高さを測定するた
めの装置であって、 前記電極の各々が金属メッシュの構成要素を含むことを
特徴とする装置。 - 【請求項2】 印刷ヘッド(24)と、所定量のインク
を包含し且つ前記印刷ヘッドと一体化された容器(1
2)と、同容器内のインクの液面高さを測定するための
手段とを含み、同測定手段が、前記容器の内側に配置さ
れた一対の電極(40,41)を含み、これらの電極は
電気的に分離されており且つ相対的に一定の距離だけ離
れており、それによってこれらの電極は相互間に所定の
容量のインクを実質的に含むようになされた、インクジ
ェット印刷ユニット内のインクの液面高さを測定するた
めの装置であって、 前記電極の各々が、導電性でインクに対して化学的に不
活性で前記容器の2つの対向する壁のうちの1つの内側
面上に設けられたシルクスクリーン印刷技術によって蒸
着された薄層を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項3】 印刷ヘッド(24)と、所定量のインク
を包含し且つ前記印刷ヘッドと一体化された容器(1
2)と、同容器内のインクの液面高さを測定するための
手段とを含み、同測定手段が、前記容器の内側に配置さ
れた一対の電極(40,41)を含み、これらの電極は
電気的に分離されており且つ相対的に一定の距離だけ離
れており、それによってこれらの電極は相互間に所定の
容量のインクを実質的に含むようになされた、インクジ
ェット印刷ユニット内のインクの液面高さを測定するた
めの装置であって、 前記電極が、前記パック状の層の周囲に巻装された絶縁
性で不活性の材料からなる薄層フィルム(48)上に蒸
着された導電性材料の層を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項4】 インクジェット印刷ユニット(10)内
のインクの液面高さを測定するための装置であって、所
定量の更新可能なインクを含み且つ典型的な抵抗値を有
する容器と、複数の抵抗(Ri)を含む印刷ヘッド(2
4)と、前記インクの液面高さを測定するための回路に
接続された容器内のインクの液面高さを測定するための
手段とを含み、 同インクの液面高さを測定するための手段が、前記容器
内に配列された一対の電極(40,41)を含み、前記
印刷ヘッドが、前記回路と前記電極のうちの一方とに接
続されて前記抵抗値と連係して前記容器内の前記電極間
に含まれるインクの最大容量と残存最少容量との間に含
まれる前記インクの液面高さの変動範囲内の少なくとも
一方の極限値を規定する少なくとも一つの別の抵抗(R
e)を含むことを特徴とする装置。 - 【請求項5】 前記別の抵抗(Re)が前記複数の抵抗
(Ri)の少なくとも1つの抵抗と前記回路とに接続さ
れている、請求項4に記載の装置。 - 【請求項6】 前記別の抵抗(Re)が前記印刷ヘッド
(24)の外部に設けられており且つ前記回路の一部分
である、請求項4に記載の装置。 - 【請求項7】 前記電極が、それらの間に前記所定量の
インクを含むように互いに隔置されている、請求項4〜
6のうちのいずれかに記載の装置。 - 【請求項8】 前記容器が、インクが含浸された繊維材
料(34)からなるパックによって満たされており、前
記繊維材料が、所定の厚みに詰め込まれた不織布の複数
のシートまたは層からなる、請求項4〜7のいずれかに
記載の装置。 - 【請求項9】 前記電極同士が、前記厚みに等しい距離
だけ互いに隔置されており且つ前記パックの側面を実質
的に覆う面を有する、請求項8に記載の装置。 - 【請求項10】 前記残存している最少容量が前記容器
内に包含されているインクの最大容量の25%〜40%
である、請求項4〜9のいずれかに記載の装置。
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