JP3904848B2

JP3904848B2 - インクレベル検知方法

Info

Publication number: JP3904848B2
Application number: JP2001174466A
Authority: JP
Inventors: 裕之石倉; 宏之沢井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: JP2002361890A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式のプリンタにおけるインクタンクのインク残量検知技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドの吐出口からインクを吐出させることで印字を行うインクジェットプリンタには、その構造上インクがなくなれば印刷が不可能になるため、事前に印刷の可否（インクの有無）を知るためのインク残量検知機構が設けられることが多い。
【０００３】
インク残量を検知するための従来技術としては、まず、ピクセルカウント方式（何ドット分印刷をおこなったかを数える方式）がある。この方法は、印刷に用いるインクドット数と、ヘッドのメンテナンスに用いるインクドット数をカウントし、積算し、この使用ドット数とタンク内のインク総量を比較することでインク残量を推測する方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法では、インクヘッド毎のインク吐出特性や使用環境の温度・湿度等による１吐出におけるインク吐出量の変化に対応できないため、インク残量検知の精度、特に、インクエンプティ検知の精度を高めるのが難しい。
【０００５】
また、別の従来技術としては、例えば、特開平6-328717号公報に記載のように、光学センサを用いる方法もある。これは、インクタンクから記録ヘッド部にインクを供給する流路に透明部材を設け、インクの流れを光学式センサで検知しインク残量の有無を判断する方法である。しかし、この方法では、インクエンプティを正確に検知することは可能であるが、印字中にインクが切れるような場合に対応できないという問題がある。
【０００６】
あるいは、特開2O00-43287号公報に記載のように、ピクセルカウントと光学センサを組み合わせた技術も存在する。しかし、この場合、インクレベルセンサを、あくまでエンプティの検知のみに使用するか、あるいは、インク検知後からカウントを始め、保持しているエンプティまでのインクドット数に達した時点でエンプティと判断するために使用している。
【０００７】
しかし、インクレベルセンサに達してからエンプティまでのカウント値は、単なる製造時の予想値に過ぎないため、実際のエンプティのタイミングとは異なるタイミングでエンプティを検知してしまう可能性が高くなり、検出精度の安定確保に問題が残る。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、自動的に使用環境に合わせてピクセルカウント数を計算、補正することにより、高いインクエンプティ検出精度が得られるインクジェットプリンタに必要なインクレベル検知方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
【００１０】
（１）インクタンクの側面に配設されるとともに第１の反射面および第２の反射面を有する第１の光学プリズムに発光部からの光を当てて、前記第１の反射面および前記第２の反射面で反射される光を第１の受光センサ部で検出することによってインク残量が理論的インク残量Ｖ１未満になったことを検知するステップと、
インク残量が理論的インク残量Ｖ１未満になった後にピクセルカウントを開始するステップと、
前記インクタンクの側面に配設されるとともに第３の反射面および第４の反射面を有する第２の光学プリズムに前記発光部からの光を当てて、前記第３の反射面および前記第４の反射面で反射される光を第２の受光センサ部で検出することによってインク残量が前記理論的インク残量Ｖ１より少ないインク残量Ｖ２未満になったことを検知するステップと、
インク残量が理論的インク残量Ｖ１未満になった後からインク残量が理論的インク残量Ｖ２未満になるまでのピクセルカウント値Ｃｐをカウントするステップと、
インク残量が理論的インク残量Ｖ２未満になってからインクエンプティまでのピクセルカウント値ＣｅをＣｅ＝Ｃｐ×Ｖ２／（Ｖ１−Ｖ２）として算出するステップと、
インク残量が理論的インク残量Ｖ２未満になってからのピクセルカウント値がＣｅに達したときに、インクタンクの交換を要求するステップと、
を含み、かつ、
前記第１の光学プリズムの前記第１の反射面と前記第２の光学プリズムの前記第３の反射面とが同一平面上に配置され、かつ、
前記発光部、前記第１の受光センサ部、および前記第２の受光センサ部が、この順に鉛直方向に並べて配置されることを特徴とする。
【００１１】
従来では、インクレベル検知手段でインクレベルを検知したときに、残量インクで吐出可能なインクドット数を所定数に（設定）していたが、ヘッド毎の特性や使用環境、使用条件等により誤差が生じていた。
【００１２】
この構成によれば、特定のインクレベルからインクレベル検知手段が働くまでのインクドット吐出数を利用して、インクレベル検知手段がインクレベルを検知してからインクタンクが空になるまでのインクドット吐出数を算出することにより、従来のような誤差を少なくし、インクエンプティの精度の向上を図ることができる。
【００１８】
この構成によれば、片側の反射面を同一とすることにより、受光部または発光部を一つにすることができ、部品数とコストの削減が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係るインクレベル検知方法を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
図１は、インクジェットプリンタの構成を示す斜視図で、キャリッジ（インクキャリッジ）１は、シャフト（スライド軸）２によって、その軸方向にスライド自在に支持されており、プラテン（図示省略）上にセットされた紙などの記録材に対して一定の間隔を隔てて対面する。
【００２１】
キャリッジ１は、２つのプーリ３（片方のみ図示）間に張られたベルト４を介した駆動モータ５の駆動力により、シャフト２に沿って移動・走査される。ここで駆動モータ５はキャリッジ１の印字方向を制御する信号に基づいて正逆両方向に回転する。
【００２２】
また、図示しない位置検出手段がキャリッジ１上に設けられていて、キャリッジ１の移動とともに印字位置あるいは走査範囲を得るための位置信号を発するようになっている。
【００２３】
キャリッジ１の移動範囲の一端側にはホームポジション６が設けられており、そこにはキャリッジ１に搭載されるインクジェットヘッド（図示省略）の保護またはメンテナンスを行うための保護吸引キャップと空吐出を行うためのメンテナンスユニット７が設けられており、これにより、吸引や空吐出を行うことでヘッドの吐出口の目詰まりなどを積極的に解消できるようになっている。
【００２４】
また、キャリッジ１の印字時移動範囲とホームポジション６の間には、インク残量の検知機構（インクレベル検知手段）１１としての発光部（発光素子）８および受光センサ部（受光素子）９が設けられ、インク残量の検知を行えるようになっている。なお、図１中、２１は軸受部、２２はタイミングフェンス、２３はタイミングセンサ、２４はシアンインクカートリッジ、２５はマゼンタインクカートリッジ、２６は黄インクカートリッジ、２７は黒インクカートリッジを示す。
【００２５】
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図２〜図５を参照しつつ説明する。
【００２６】
図２および図３は、図１のような構成のインクジェットプリンタの実施形態１で用いられるインクタンク１０を示し、図２は、インクタンク１０の構造の概略斜視図、図３は本体側の光学式インク残量検知機構（インクレベル検知手段、発光部８および受光センサ部９）１１との位置関係を示す。
【００２７】
また、図４，図５は、以上のようなインク残量検知機構１１と補正手段を用いたときの、インク残量検知以降のインク吐出可能数を示す概念的なグラフと検知フローを示す。
【００２８】
本実施形態では、まず、プリズム（プリズム部）１２によってインクなしを検知する理論的インク量をＶ（図３，４におけるインク残量検知位置での量）とする。また、インクタンク製造時のインクフル量をＶｆとする。以上はインクタンク１０の仕様から決定される固定値である。
【００２９】
次に、インクタンク１０使用開始と同時にピクセルカウントを開始し、プリズム１２によってインクなしを検知した時点のピクセルカウント値をＣｐとし、再びピクセルカウント値を０としてピクセルカウントを開始する。Ｃｐが得られた時点で、現使用環境におけるインクなしになるまでのピクセルカウント値Ｃｅ（図４におけるＮ’）を次の計算式（１）で求める。
【００３０】
Ｃｅ＝Ｃｐ・Ｖ／（Ｖｆ−Ｖ）・・・・・（１）
プリズム１２によってインクなしを検知したときから開始したピクセルカウント値が上記式のＣｅの値に達したときをインクエンプティとすれば、Ｃｅを製造時に決定する固定値（図４におけるＮ）とするよりも高い精度でインクエンプティを検出あるいは予測することが可能となる。
【００３１】
本実施形態における検知フロー（図５参照）について説明すると、まず、インクタンク１０の交換が行われた（Ｓ１）後、ピクセルカウントをリセットし、インク（フル）量をＶｆに設定する（Ｓ２）。使用開始と同時に、ピクセルカウントを開始する（Ｓ３）。
【００３２】
インク残量検知位置でのインク無しの状態が検出されるまで、ピクセルカウントがカウントされ（Ｓ４）、インク無しの状態が検出されると、その時点でのインク残量Ｖと、ピクセルカウント数Ｃｐから、可能なインクと吐出数Ｃｅを（１）式から求める（Ｓ５，Ｓ６）。
【００３３】
次いで、ピクセルカウントをリセットし、ピクセルカウントのカウントを開始し（Ｓ７）、ピクセルカウント数がＣｅに達すると、インク無しの状態が検出され、インクタンクの交換を要求する（Ｓ８）。この時点で、ユーザーは、インクタンクを交換し、Ｓ１以下のフローが再び実行される。
【００３４】
以上のように、本実施形態の方法では、自動的に使用環境に合わせてピクセルカウント数を計算、補正することにより、高いインク残量検出精度を得ることができる。
【００３５】
（実施形態２）
実施形態２を図６から図９を参照しつつ説明する。図６はインクタンク１０の構造の概略斜視図、図７は本体側の光学式インク残量検知機構（インクレベル検知手段）１１１，１１２との位置関係を示したものである。図８、図９は、以上のようなインク残量検知機構１１１，１１２と補正手段を用いたときの、インク残量検知以降のインク吐出可能数を示す概念的なグラフと検知フローを示す。
【００３６】
図６，７に示すとおり、インクタンク１０の側面には、本体側に設けられた複数の光学式インク残量検知機構１１１，１１２に対応した位置にあり、光学的反射面がそれぞれ異なるように第１プリズム部１２１と第２プリズム部１２２が二つ配置されている。これらのプリズム１２１，１２２はたとえばアクリルなどの公知の光透過性部材により形成される。
【００３７】
第１プリズム部１２１の反射面がインクで覆われているときは、反射面が光を透過するため、第１プリズム部１２１に対応する光学式インク残量検知機構１１１の受光センサ部９１は発光部８１からの光を検知できない。
【００３８】
次に、第１プリズム部１２１の反射面がインクで覆われなくなったときは、反射面で光が反射するため、光学式インク残量検知機構１１１の受光センサ部９１は発光部からの光を検知する。
【００３９】
これは第２プリズム部１２２についても同様であり、第２プリズム部１２２の反射面がインクで覆われているときは、反射面が光を透過するため、第２プリズム部１２２に対応する光学式インク残量検知機構１１２の受光センサ部９２は発光部８２からの光を検知できない。
【００４０】
次に、第２プリズム部１２２の反射面がインクで覆われなくなったときは、反射面で光が反射するため、光学式インク残量検知機構１１２の受光センサ部９２は発光部８２からの光を検知する。
【００４１】
本実施形態においては、まず、第１プリズム部１２１とそれと対になる光学式インク残量検知機構１１１がインクなしを検知する理論的インク量をＶ₁ （図７，８における第１インク残量位置での量）とし、第２プリズム部１２２とそれと対になるインク残量検知機構１１２がインクなしを検知する理論的インク量の差をＶ₂ （図７，８における第２インク残量位置での量）とする。
【００４２】
以上はタンク１０の仕様から決定される固定値である。次に、インクジェットプリンタ利用時に、第１プリズム部１２１によってインクなしを検知した時点で、インクドット吐出数のカウント（以降これをピクセルカウントと呼ぶ）を開始する。その後、第２プリズム部１２２によってインクなしを検知した時点のピクセルカウント値をＣｐとし、再びピクセルカウント値を０としてピクセルカウントを開始する。
【００４３】
Ｃｐが得られた時点で、現使用環境におけるインクなしになるまでのピクセルカウント値Ｃｅ（図８におけるＮ”）を次の計算式（２）で求める。
【００４４】
Ｃｅ＝Ｃｐ・Ｖ₂／（Ｖ₁−Ｖ₂）・・・・・（２）
第２プリズム部１２２によってインクなしを検知したときから開始したピクセルカウント値が上記式のＣｅに達したときをインクエンプティとすれば、Ｃｅを製造時に決定する固定値（図８におけるＮ）とするよりも精度よくインクエンプティを検出あるいは予測することが可能となる。
【００４５】
本実施形態では、実施形態１に対して、インク残量検知機構（１１１，１１２）が増加するが、インクタンク製造時にインクの注入量が変化していても、初期のインク量に関わらず、インクが無くなる時期を、より正確に予測することが可能となる。（なお、インク残量検知機構が１つの場合に、インクの初期量が変化した場合、図８のＮ’にみるようにインクエンプティになるまでの予想インク吐出量が異なる値を示すこととなる。）
本実施形態における検知フロー（図９参照）について説明すると、まず、インクタンク１０の交換が行われた（Ｓ１１）後、使用が開始され、第１インク残量検知位置でのインク無しが検知されると（Ｓ１２）、検知時のインク残量をＶ₁とし、ピクセルカウント数をリセットする（Ｓ１３）。
【００４６】
次いで、ピクセルカウントが開始され（Ｓ１４）、第２インク残量検知位置でのインク無し検知されると（Ｓ１５）、検知時のインク残量Ｖ₂と、ピクセルカウント数Ｃｐから（２）式に基づき、インク残量Ｖ₂での可能インク吐出数Ｃｅを算出、補正する（Ｓ１６，１７）。
【００４７】
次に、ピクセルカウントをリセットし、ピクセルカウントを開始する（Ｓ１８）。ピクセルカウント数がＣｅに達すると、インク無しの状態が検出され、インクタンクの交換を要求する（Ｓ１９）。この時点で、ユーザーは、インクタンクを交換し、Ｓ１１以下のフローが再び実行される。
【００４８】
以上のように、本実施形態の方法では、自動的に使用環境に合わせてピクセルカウント数を計算、補正することにより、高いインク残量検出精度を得ることができる。
【００４９】
（実施形態３）
図１０、図１１は実施形態２のプリズム部を削減したものである。
【００５０】
本実施形態では、二つのプリズムのサイズを変更することで、発光部を実施形態２よりも１つ削減することできる。
【００５１】
この場合、第１プリズム部１２１と第２プリズム部１２３及びそれぞれ対になる光学式のインク残量検知機構（インクレベル検知手段）１１３は発光部８１を共用するが、プリズム１２１，１２３のサイズの違いにより、受光部９１，９２の位置を異ならせることができるため、それぞれがインクなしを検知するインクレベルは実施形態２と同じように異なる。そのため、発光部を1つ削減したにもかかわらず、実施形態２とまったく同じレベルでインクエンプティ検出を行うことができる。
【００５２】
なお、その第２プリズム部１２３は、第１プリズム部１２１と鋭角をなす頂角の一つを共有する相似形をなし（または、片側の反射面を同一面状とし）、かつ、その第１プリズム部１２１より十分大きく形成されるものとし、その相似比は、例えば、１．５程度（１．３〜１．８程度）に設定されるのが好ましい。
【００５３】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
【００５４】
請求項１によれば、インクレベル検知手段がインクレベルを検知してからインクタンクが空になるまでのインクドット吐出数を算出することにより、インクの残量を検出するので、インクエンプティの状態を精度よく検出することができる。
【００５５】
また、インクタンク初期状態でのインクレベルを特定インクレベルとすることにより、インクレベル検知手段がインクレベルを検知してからインクタンクが空になるまでのインクドット吐出数を算出することにより、インクの残量を検出するので、インクエンプティの状態を精度よく検出することができる。また、複数設けた光学プリズムの一方（片側）の反射面を同一面とすることにより、受光部または発光部を一つにすることができ、部品数とコストの削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインクタンクの斜視図である。
【図３】同インク残量検知機構の構成説明図である。
【図４】同インク吐出数とインク残量の関係を示すグラフである。
【図５】同インク残量検知フローのフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るインクタンクの斜視図である。
【図７】同インク残量検知機構の構成説明図である。
【図８】同インク吐出数とインク残量の関係を示すグラフである。
【図９】同インク残量検知フローのフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るインクタンクの斜視図である。
【図１１】同インク残量検知機構の構成説明図である。
【符号の説明】
８，８１，８２−発光部
９，９１，９２−受光部
１０−インクタンク
１１，１１１，１１２−インク残量検知手段
１２，１２１，１２２，１２３−光学プリズム

Claims

インクタンクの側面に配設されるとともに第１の反射面および第２の反射面を有する第１の光学プリズムに発光部からの光を当てて、前記第１の反射面および前記第２の反射面で反射される光を第１の受光センサ部で検出することによってインク残量が理論的インク残量Ｖ１未満になったことを検知するステップと、
インク残量が理論的インク残量Ｖ１未満になった後にピクセルカウントを開始するステップと、
前記インクタンクの側面に配設されるとともに第３の反射面および第４の反射面を有する第２の光学プリズムに前記発光部からの光を当てて、前記第３の反射面および前記第４の反射面で反射される光を第２の受光センサ部で検出することによってインク残量が前記理論的インク残量Ｖ１より少ないインク残量Ｖ２未満になったことを検知するステップと、
インク残量が理論的インク残量Ｖ１未満になった後からインク残量が理論的インク残量Ｖ２未満になるまでのピクセルカウント値Ｃｐをカウントするステップと、
インク残量が理論的インク残量Ｖ２未満になってからインクエンプティまでのピクセルカウント値ＣｅをＣｅ＝Ｃｐ×Ｖ２／（Ｖ１−Ｖ２）として算出するステップと、
インク残量が理論的インク残量Ｖ２未満になってからのピクセルカウント値がＣｅに達したときに、インクタンクの交換を要求するステップと、
を含み、かつ、
前記第１の光学プリズムの前記第１の反射面と前記第２の光学プリズムの前記第３の反射面とが同一平面上に配置され、かつ、
前記発光部、前記第１の受光センサ部、および前記第２の受光センサ部が、この順に鉛直方向に並べて配置されることを特徴とするインクレベル検知方法。