JP5645616B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録ヘッドを搭載する記録装置に関する。

記録装置の形態の１つとして、記録装置内に、インクを貯めているメインタンクが設置され、メインタンクからインク供給チューブを介して、記録ヘッドに設けられたサブタンクにインクを供給する方式のものがある。

この方式で使用される記録ヘッドは、メインタンクから送られてくるインクを一時的に貯えるサブタンクを有するタンク部と、インクを吐出する吐出口が形成されている吐出部とからなる。

この記録ヘッドにおいて、メインタンクからサブタンクにインクを供給するタイミングを適正に行なうための構成として、サブタンク内のインクの有無を検出する機構が設けられているものがある。

サブタンク内のインクの検出方法としては、２つの電極をサブタンク内の異なる位置にそれぞれ設置して、電極間の電気抵抗値を測定することでインクの有無を検出する方法がある。

２つの電極間にインクがある場合、インクを介して電極間に所定の電気抵抗値が測定される。一方、電極間にインクが無い場合には、検出される電気抵抗値が大きくなる。この電気抵抗値の違いを検出することで、サブタンク内のインクの有無を判断する。インクが無いと判断された場合には、メインタンクからサブタンクへインクを送り、インク有りの判断がされるまでサブタンク内にインクを供給する。

しかしながら、２つの電極を使用すると電極を設置するためのスペースが大きくなり、サブタンクが大型化し、それに伴い、記録ヘッドも大型化してしまうため、電極の設置スペースを削減する方法が特許文献１に開示されている。一般的に、吐出部内にはサブタンクに繋がる共通液室と、共通液室内のインクを記録ヘッドの外部に突出させるための吐出口が設けられている。そして、共通液室内にはインクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子が設けられている。エネルギー発生素子は、インクと接すると、キャビテーションによりエネルギー発生素子が腐食する。そのため、一般的に、エネルギー発生素子は、導電性の耐キャビテーション膜などで覆われている。特許文献１では、この耐キャビテーション膜を片方の電極として使用することで、サブタンク内に設置する電極を１つにすることが示されている。

特開平８−３９８２９号公報

しかしながら、近年、記録ヘッドの小型化や吐出口の高密度化によって、エネルギー発生素子が小型化し、耐キャビテーション膜の面積も非常に小さくなっている。そのため、耐キャビテーション膜とインクとの接触面積が十分に確保できなくなっている。電極として使用する耐キャビテーション膜とインクとの接触面積が小さいと、耐キャビテーション膜とインクとの接触部分の電気抵抗値が非常に大きくなる。そのため、サブタンク内にインクが十分に残存していても測定される電気抵抗値が大きくなり、インクの有無の判断がしづらくなる場合がある。

そこで、本発明は、上記課題を鑑みて、記録ヘッドを大型化することなく、記録ヘッド内のインクの有無を高精度で検出することができる記録装置を提供することである。

本発明の記録装置には、インクを貯えるためのインク収納部と、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有し、インク収納部から供給されたインクをエネルギー発生素子に供給するためのインク供給口が貫通して設けられた導電性シリコンで形成された基板と、インクを吐出する吐出口を有する吐出口形成部と、が設けられている。インク収納部には電極が設けられている。そして、電極とインク供給口を形成する、基板の内面とが電気的に繋がっており、電極とインク供給口を形成する、基板の内面との間の電気抵抗値を測定することでインク収納部のインク量を検出する。

本発明の記録装置では、記録ヘッドを大型化することなく、記録ヘッド内のインクの有無を高精度に判断することができる。そのため、記録ヘッドへのインク供給の頻度が必要以上に多くなることを防ぎ、インク供給に起因する騒音や記録待ち時間などを削減することができ、無駄になるインクを減らすこともできる。

本発明に係る記録装置の一実施形態の要部の概略構成図である。 電気抵抗値測定結果の一例である。 本発明に係る記録ヘッドの他の実施形態の要部の概略構成図である。

以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。

図１は、本発明に係る記録ヘッドの一実施形態の要部の概略構成図であり、（ａ）は、記録ヘッドの断面の概略図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ部の拡大概略図である。なお、図１（ｂ）についてはインクを図示していない。

本発明の記録ヘッド１は、記録装置内に設置されたインクを貯めているメインタンク２からインク供給チューブ３を介して、インクが供給される。

記録ヘッド１は、タンク部４と吐出部５とで構成されている。タンク部４には、メインタンク２から供給されるインクを貯めるインク収納部であるサブタンク６と、インク供給チューブ３が接続され、インクが通過するインク供給チューブ接続部７と、吐出部５に連通する開口である開口部８が設けられている。また、サブタンク６の内部は、メインタンク２から供給されるインク内のゴミを集める集塵フィルタ９によって内部が２分割されている。そして、２分割された空間の一方（下部）には電極１０（一方の電極）が外部から挿入されており、また開口部８が位置している。そして、他方（上部）の空間には、インク供給チューブ接続部７が位置している。

吐出部５には、サブタンク６の開口部８が設けられた面から、ベース部材１１、導電性を有する吐出基板１２、および吐出口形成部１３が順番に積層されて設けられている。吐出口形成部１３の吐出基板１２側の面から内部に向かって共通液室１４が設けられ、吐出口形成部１３の吐出基板１２とは反対側の面から内部に向かって、インクが吐出する吐出口１５が複数設けられている。共通液室１４と各吐出口１５は吐出口形成部１３の内部で繋がっている。吐出基板１２は、ベース部材１１側の面と吐出口形成部１３側の面にそれぞれ開口が設けられており、この２つの開口は、基板側インク供給部１６によって繋がっている。また、基板側インク供給部１６は、吐出基板１２の吐出口形成部１３側の面の開口を介して共通液室１４に繋がっている。さらに、吐出基板１２の外面の、吐出口形成部１３側の面の開口の周囲には、インクを吐出させるためのエネルギーを生じさせるエネルギー発生素子１７が耐キャビテーション膜１８に覆われて設けられている。なお、吐出基板１２とエネルギー発生素子１７との間は絶縁されており、耐キャビテーション膜１８も通電しにくい材料で構成される。ベース部材１１は、サブタンク６の開口部８から吐出基板１２のインク供給部１６に連通するベース側インク供給部１９が設けられている。

メインタンク２のインクは、ポンプなどの不図示のインク供給機構によって、サブタンク６に供給されるようになっている。メインタンク２から供給されるインクは、タンク部４の、インク供給チューブ３、インク供給チューブ接続部７、サブタンク６の上部、集塵フィルタ９、サブタンク６の下部、を順番に流れていく。そして、サブタンク６の下部から、吐出部５にインクが供給され、ベース側インク供給部１９、基板側インク供給部１６、共通液室１４を順番にインクが流れていく。共通液室１４内のインクは、エネルギー発生素子１７によってエネルギーが加えられ、吐出口１５から記録ヘッド１の外部に吐出される。

各部材の材料の一例としては、サブタンク６と吐出口形成部１３は樹脂製、ベース部材１１はセラミック製、吐出基板１２は導電性シリコン製である。

次に、サブタンク６内のインクの有無を検出する構成を説明する。サブタンク６の下部、つまり集塵フィルタ９よりもベース部材１１側の位置に、サブタンク２の外部から挿入された電極１０が設けられている。記録ヘッド１の外部には電気抵抗測定回路２０が設けられ、電気抵抗測定回路２０の一方が電極１０（一方の電極）に接続され、他方が導電性を有する吐出基板１２（他方の電極）と電気的に接続されている。そして、電気抵抗測定回路２０によって、電極１０と吐出基板１２との間の電気抵抗値が測定される。なお、電極１０は、例えばステンレス鋼製である。

インクの有無を検出するための他方の電極として機能する吐出基板１２の基板側インク供給部１６を形成する壁面１２’ （図１（ｂ）では２点鎖線で図示）は、インクと接触するインク接触面となっている。

一般的に記録装置に使用されるインクは、水、各種溶剤、染料または顔料から構成されているため、導電性能を有している。そのため、サブタンク２内のインクの液面が、電極１０よりも上、つまり集塵フィルタ９側に位置する場合、電気抵抗測定回路２０で検出される電気抵抗値は、使用しているインクの物性（導電率）による、ある特定の電気抵抗値となる（図２のインク有参照）。

記録動作、または、吐出口１５のクリーニング動作等を行なうことで、サブタンク２内のインクが減少し、インクの液面が、電極１０よりも下、つまりベース部材１１側に位置する状態になる。このとき、電気抵抗測定回路２０で検出される電気抵抗値は、電極１０と吐出基板１２との間に、インクとほぼ絶縁体である気体（空気）とが存在するため、大きな電気抵抗値を示す（図２のインク無参照）。

記録装置にはメインタンク２からサブタンク６へインクの供給が必要かどうかを判断する不図示の供給判断回路が設けられ、該判断の結果によって送られてくる信号に基づきインク供給機構がメインタンク２からサブタンク６へインクの供給を行なう。

測定された電気抵抗値と、予め記憶されているインクが有する固有の電気抵抗値との差を比較して、両者の差によってインクの有無や、インクの供給の必要性を判断し、必要であるならば、インクの供給を開始する。

上述したように、近年は、記録ヘッドの小型化や吐出口の高密度化に伴い、耐キャビテーション膜が小さくなっている。そのため、従来技術では、電極として使用する耐キャビテーション膜とインクとの接触面積が小さくなり、耐キャビテーション膜とインクとの接触部分の電気抵抗値が大きくなる場合があった。そのため、インクが十分に残存していても測定される電気抵抗値が大きくなり、インクの有無の判断がしづらくなる場合があった。これに対して、本発明では、インクの有無を検出するための他方の電極として、吐出基板１２を使用し、基板側インク供給口１６を形成している壁面１２’全域でインクと接触するため、壁面１２’とインクとの接触面積が大きくなる。したがって、高精度の電気抵抗値の測定が可能となる。その結果、最適なタイミングでメインタンク２からサブタンク６へのインク供給が可能となり、インク供給動作による騒音や、インク供給による記録待機など、ユーザへの悪影響を低減することができる。

図３は、本発明に係る記録ヘッドの他の実施形態の要部の概略構成図である。なお、上述の実施形態と同じ構成については説明を省略する。

本実施形態では、記録ヘッドの外部にメインタンクを設け、記録ヘッドに供給するのではなく、記録ヘッド３０に、すべてのインクを貯えるインク収納部となるインクタンク３１を一体化して設けている。本実施形態の場合、インクタンク３１に収納されているインクがなくなると、記録ヘッド３０を交換することになる。また、図示していないが、不図示の記録装置には、電極間の電気抵抗値を測定する回路と、測定結果に基づいて記録ヘッド３０の交換の必要性を判断する交換判断回路とが設けられている。さらに、交換判断回路の判断の結果にしたがって、不図示の記録装置の表示部に記録ヘッド３０の交換を通知させる交換通知回路が設けられている。

記録ヘッド３０には、インクタンク３１と、上述の実施形態と同様な吐出部５からなる。インクタンク３１には、上述の実施形態と同様に、電極１０（一方の電極）と開口部３４が設けられている。吐出部５および他方の電極の構成は上述の実施形態と同様である。つまり、インクタンク３１の開口部３４から吐出口形成部１３の吐出口１５まで連通している。

インクの有無の検出方法や原理は、上述の実施形態と同様である。上述の実施形態と同様な手法で、インクタンク３１内のインクの有無を判断した結果、インクが無いと判断された場合には、ユーザに、記録ヘッドの交換を不図示の記録装置のディスプレイなどに表示することで通知する。実際には、インクが完全に無くなる前に、ユーザにインクが無くなってきていることを知らせるようにすることで、交換用の記録ヘッドの準備を促すほうが好ましい。このようにすれば、ユーザは、インクが完全に無くなることで記録不能になった際に、あわてることなく対応（具体的には記録ヘッドの交換）することが可能となる。しかしながら、インクタンク３１内のインクが無くなることの通知が早すぎると、まだインクタンク３１内に十分インクが残っている状態で記録ヘッド３０を交換することとなり、インクタンク３１内に残存していたインクが無駄となってしまう。本発明の記録ヘッド３０の構成では、電極間の電気抵抗の変化を高精度に測定が可能なので、最適なタイミングでの記録ヘッド３０の交換が可能となり、無駄となるインクを減らし、無駄のない記録ヘッドの交換を実現できる。

以上説明してきたように、本発明の記録ヘッドでは、騒音や記録待ち時間などが減り、ユーザへのストレスや負担を低減することができる。また、記録ヘッドを交換する場合は、残存するインクをできるだけ削減した状態で、新しい記録ヘッドと交換することができる。

また、本発明の記録ヘッド１を搭載した記録装置においても同様に、ユーザの使い勝手の向上が期待できる。具体的には、記録ヘッド１の電極間の電気抵抗値を測定する電気抵抗測定回路と、メインタンク２からサブタンク６へインクの供給が必要かどうかを判断する不図示の供給判断回路と、を有する記録装置であれば、最適なタイミングでのインクの供給が可能となる。インクタンクと記録ヘッドが一体の記録ヘッドの場合は、最適なタイミングでの記録ヘッドの交換が可能となる。また、記録ヘッドの大型化も防止できるため、記録装置の大型化を抑制することができる。したがって、省スペースで、インク供給動作に伴う騒音や記録待機時間などのユーザへの悪影響の少ない記録装置を提供することができる。

１、３０ 記録ヘッド
６ サブタンク
８、３４ 開口部
１０一方の電極
１２吐出基板（他方の電極）
１３吐出口形成部
１４共通液室
１５吐出口
１６基板側インク供給部
１７エネルギー発生素子
２０電気抵抗測定回路
３１インクタンク

Claims (6)

1. インクを貯えるためのインク収納部と、
   インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子を有し、前記インク収納部から供給されたインクを前記エネルギー発生素子に供給するためのインク供給口が貫通して設けられた導電性シリコンで形成された基板と、
   インクを吐出する吐出口を有する吐出口形成部と、
   を有する記録装置であって、
   前記インク収納部には電極が設けられており、
   前記電極と前記インク供給口を形成する、前記基板の内面とが電気的に繋がっており、前記電極と前記インク供給口を形成する、前記基板の内面との間の電気抵抗値を測定することで前記インク収納部のインク量を検出することを特徴とする、記録装置。
2. 前記電気抵抗値を測定するための電気抵抗測定回路を有する、請求項１に記載の記録装置。
3. 表示部と、前記電気抵抗測定回路の測定結果から、前記インク収納部と前記基板と前記吐出口形成部とを有する記録ヘッドの交換の必要性を判断する交換判断回路と、前記判断によって前記記録ヘッドの交換が必要なときに前記表示部に前記記録ヘッドの交換を知らせる表示をさせる交換通知回路とがさらに設けられている、請求項２に記載の記録装置。
4. 前記インク収納部には、前記インク収納部の外部に設けられたメインタンクからインクが流れてくるチューブが接続され、前記インクを前記インク収納部に供給するための接続部と、前記インク収納部を、前記電極が位置する空間と前記接続部が位置する空間とに分割するフィルタとが設けられている、請求項１または２に記載の記録装置。
5. 前記電気抵抗測定回路の測定結果から、前記インク収納部の外部に設けられたメインタンクから前記インク収納部へのインクの供給の必要性を判断する供給判断回路と、該判断の結果に応じて前記供給判断回路から送られてくる信号に基づき前記メインタンクから前記インク収納部にインクを供給するインク供給機構と、が設けられている、請求項２に記載の記録装置。
6. 所定の電気抵抗値と前記電気抵抗測定回路で測定された電気抵抗値とが比較されて前記
   インク収納部のインク量が検出される、請求項２に記載の記録装置。