JP5891690B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクカートリッジを装着可能なカートリッジ装着部を備えた記録装置に関する。

一般に、用紙などの被記録媒体にインクを吐出することで画像を記録するインクジェット記録装置と称されるような記録装置が提供されている。この種の記録装置には、インクが収容されたインクカートリッジを装着可能なカートリッジ装着部が設けられたものがある。

インクカートリッジは、一般に、ブラックやシアンやマゼンダやイエローなどのインクを収容し、色についての種別を有している。複数個のカートリッジ装着部が設けられた記録装置においては、ブラックのインクカートリッジがシアン用のカートリッジ装着部に誤って装着されることがある。

インクカートリッジの誤装着を検知できるように、個体情報が記憶されたＩＣチップがインクカートリッジに取り付けられ、個体情報を読み込むことでインクカートリッジの種別を判断し、誤装着を検知する記録装置がある。

また、抵抗がインクカートリッジに取り付けられ、当該抵抗の抵抗値を検出することでインクカートリッジの種別を判断し、誤装着を検知する記録装置がある（例えば、特許文献１参照）。

ところで、記録装置には、フォトインタラプタを用いたインク残量の検知手段を備えたものがある。この種の記録装置に使用されるインクカートリッジは、インクが所定位置に貯留しているか否かによりフォトダイオードに入射する光の強度を変化させるプリズムやセンサアームを備えている（例えば、特許文献２参照）。記録装置は、フォトインタラプタの出力電圧を検出することでインク残量が所定量未満であるかを判断する。

特開平０６−２６２７７１号公報 特開２００５−１２５７３８号公報

プリズムやセンサアームが設けられることにより機械的な構成が複雑になり、さらに、抵抗やＩＣチップが設けられることにより、インクカートリッジの構成が複雑になり、製造コストが増大するという問題が生じる。

本発明は、構成が簡単で、カートリッジ装着部に装着されたインクカートリッジの種別が適正であるか否かや、インク残量が所定量未満であるか否かの判定を行える記録装置を提供することを目的とする。

上記目的は、請求項１に記載された記録装置により達成される。請求項１に記載された記録装置は、インクカートリッジが装着可能であって、装置側インターフェースが設けられたカートリッジ装着部と、制御部とを備える。上記インクカートリッジは、インクを収容するインク室に収容されたインクに熱を伝導するカートリッジ側熱伝導部材と、上記カートリッジ側熱伝導部材に伝熱したとき信号を出力する焦電部と、上記焦電部と電気的に接続され、上記カートリッジ装着部への装着時に上記装置側インターフェースと接続するカートリッジ側インターフェースと、を備える。上記カートリッジ装着部は、加熱部材と、上記加熱部材により加熱され、上記カートリッジ装着部に装着された上記インクカートリッジの上記カートリッジ側熱伝導部材にそれぞれ熱を伝える装置側熱伝導部材と、を備えており、上記制御部は、上記装置側インターフェースを介して上記焦電部から入力される信号に基づいて、上記インクカートリッジの種別、又は上記インクカートリッジのインク残量が所定量未満であるか否かの少なくともいずれか一方を判定する。

本発明によれば、簡単な構成で、カートリッジ装着部に装着されたインクカートリッジの種別が適正であるか否かや、インク残量が所定量未満であるか否かの判定を行うことができる記録装置を提供することができる。

本発明の記録装置の全体構成を示す模式的な断面図である。 本実施形態にかかるインクカートリッジの斜視図である。 本発明のインクカートリッジに備えられたセンサチップの模式的な斜視図である。 本発明のインクカートリッジの図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った部分断面図である。 本発明のインクカートリッジ６０が記録装置１に装着された時の装置側熱伝導部材４７とセンサ基板７４との当接関係を示す模式的な側面図である。 本発明の記録装置の検出部であって、インクカートリッジが記録装置に装着された時の回路図である。 本発明の記録装置の検出部の変形例であって、インクカートリッジが記録装置に装着された時の回路図である。 本発明の記録装置の制御回路のブロック図である。 本発明の図６に示す検出部によって行われる種別判断工程のフローチャートである。 図９Ａで焦電部に蓄えられる電圧と時間との関係を表すグラフである。 本発明の図７に示す検出部によって行われる種別判断工程のフローチャートである。 図１０Ａで検出する静電容量とパルス波形との関係を示す図である。 本発明のインクの残量検知工程のフローチャートである。 変形例にかかるインクカートリッジの模式的な側面図である。

以下、適宜図面が参照されて本発明の実施形態が説明される。なお、以下に説明される実施形態は本発明が具体化された一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。

本発明のインクジェット記録方式の記録装置１及び、記録装置１に着脱可能なインクカートリッジ６０の構成について、図１から図５に基づき説明する。

［記録装置１の概略構成］
記録装置１は、図１に示すように、不図示の筐体に、プリンタ部１６と被記録媒体１４を収容している給紙カセット１５と、排紙トレイ１７とを収容している。プリンタ部１６は、給紙カセット１５から搬送された被記録媒体１４に画像を形成している。画像が形成された被記録媒体１４は、排紙トレイ１７に排出される。

記録装置１は、記録装置１の各種処理を行う制御部８１（図８参照）を有しており、制御部８１はインクカートリッジ６０の種別及び残量を検出している。制御部８１の詳細な構成は後述する。ここで言う「種別」とは、例えば、インクカートリッジ６０の色のことである。具体的には、制御部８１は、シアンのインクカートリッジ６０とブラックのインクカートリッジ６０とは異なる種別のインクカートリッジ６０と判断する。

プリンタ部１６は、被記録媒体１４を搬送する搬送装置３０と、搬送される被記録媒体１４に画像を記録する記録ヘッド２０と、この記録ヘッド２０や搬送装置３０などを駆動させる図示せぬ駆動部と、インクカートリッジ６０が装着されるカートリッジ装着部４０と、を備えている。

［搬送装置３０］
搬送装置３０は、図示せぬ駆動部により回転されることで給紙カセット１５に載置された被記録媒体１４を搬送路３１に送り出す給送ローラ３２と、この給送ローラ３２により送り出された被記録媒体１４を搬送する搬送ローラ対３３と、排紙ローラ対３４と、を備えている。この搬送ローラ対３３及び排紙ローラ対３４の間にプラテン３５が配置されている。

搬送ローラ対３３は、図示せぬ駆動部により回転される駆動ローラ３３Ａと、この駆動ローラ３３Ａに従動する従動ローラ３３Ｂと、を備えている。排紙ローラ対３４は、図示せぬ駆動部により回転される駆動ローラ３４Ａと、この駆動ローラ３４Ａに従動する従動ローラ３４Ｂと、を備えている。被記録媒体１４は、搬送ローラ対３３と排紙ローラ対３４との少なくとも一方によりプラテン３５上を搬送される。

［記録ヘッド２０］
記録ヘッド２０はプラテン３５の上方に配置され、インクカートリッジ６０から供給されたインクを一時的に貯留するサブタンク２１と、サブタンク２１に貯留されたインクが供給される複数のノズル２２と、各ノズル２２をそれぞれ変形させる複数の圧電素子２３（図８参照）と、を備えている。サブタンク２１は、各インクカートリッジ６０に対してそれぞれ設けられている。

ノズル２２は、下方のプラテン３５と対向する図示せぬ吐出口を備えていて、圧電素子２３の変形によって、プラテン３５上を搬送される被記録媒体１４に向かってインクを吐出する。制御部８１は、印刷データに基づいて圧電素子２３への給電を制御する。なお、圧電素子２３によるインクの吐出は一例であって、ノズル２２内のインクの一部を制御部８１により通電が制御されたヒータで加熱することでインクを突沸させてインクを吐出させる構成であってもよい。

記録ヘッド２０は、図示せぬキャリッジに保持されている。このキャリッジは、ガイドレールなどによって被記録媒体１４の搬送方向（図１の左右方向）と記録装置の高さ方向（図１の上下方向）とに直交する方向に沿って移動可能に支持されており、上述の駆動部により当該方向に沿って移動される。記録ヘッド２０の移動と被記録媒体１４の搬送とにより、記録ヘッド２０は、被記録媒体１４のほぼ全面に画像を記録することができる。

駆動部は、複数個のモータ１９（図８参照）と、このモータ１９の駆動力を搬送装置３０などに伝達する図示せぬ駆動伝達機構と、を備えている。モータ１９は、制御部８１により動作されるモータ駆動回路８５（図８参照）により駆動される。詳細な構成は後述する。

キャリッジ及び記録ヘッド２０の移動は制御部８１により制御される。制御部８１は、プラテン３５上において被記録媒体１４を断続的に移動させ、被記録媒体１４の移動の停止期間中に記録ヘッド２０にインクを吐出させて被記録媒体１４に画像を記録する。制御部８１は、駆動部のモータ１９（図８参照）の駆動を制御して排紙ローラ対３４を回転させ、画像記録後の被記録媒体１４を排紙トレイ１７に排出する。

［カートリッジ装着部４０］
カートリッジ装着部４０は、例えば、開口を有する矩形箱状のケースの内部空間を仕切板により仕切ることで形成される。カートリッジ装着部４０の開口は、図示せぬ蓋により開閉可能に構成される。カートリッジ装着部４０には、例えば、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックのいずれかのインクがそれぞれ収容されたインクカートリッジ６０がそれぞれ装着される。カートリッジ装着部４０は、請求項に記載のカートリッジ装着部に相当する。

また、カートリッジ装着部４０は、インクカートリッジ６０内のインクを記録ヘッド２０に供給するインクチューブ４３と、後述のインクカートリッジ６０の第２インターフェース（接点）７５（図３参照）と当接する一対の第１インターフェース（接点）４４を備えている。第１インターフェース４４は、請求項に記載の装置側インターフェースに相当する。

また、図５に示されるように、カートリッジ装着部４０は、抵抗（電気抵抗）４６と、この抵抗４６と当接する金属板からなる装置側熱伝導部材４７と、を備えている。装置側熱伝導部材４７には、不導体からなる複数個の絶縁部材４８が設けられている。この絶縁部材４８は、カートリッジ装着部４０に装着された各インクカートリッジ６０がそれぞれ備えるセンサ基板７４の回路パターンＰと当接する。つまり、装置側熱伝導部材４７は、抵抗４６の熱を各センサ基板７４に伝える機能を有する。また、絶縁部材４８は、回路パターンＰ同士を絶縁する機能を有する。装置側熱伝導部材４７は、請求項に記載の装置側熱伝導部材に相当する。抵抗４６は、請求項に記載の加熱部材に相当する。また、装置側熱伝導部材４７自体を不導体で形成してもよい。

［インクカートリッジ６０］
次に、図２乃至図４を参照してインクカートリッジ６０の構成について説明する。インクカートリッジ６０は、図２に示されるように、インクを収容する不図示のインク室が内部に設けられたカートリッジ筐体６１と、インクの色と残量とを検出するためのセンサチップ７０と、を備えている。インク室は請求項に記載のインク室に相当する。

［カートリッジ筐体６１］
カートリッジ筐体６１は、外形が厚みの薄い扁平な直方体状に形成され、厚み方向が水平方向に一致する装着姿勢で上述のカートリッジ装着部４０に装着されている。カートリッジ筐体６１は、例えば、フレームとフレームに貼り付けられたフィルムとで形成される。カートリッジ筐体６１には、装着姿勢において、センサチップ７０が取り付けられる取付面６１Ａが規定される。以下、カートリッジ筐体６１の厚み方向を幅方向７とし、取付面６１Ａの法線方向を奥行き方向８とし、奥行き方向８及び幅方向７に直交する方向を高さ方向９として説明する。

取付面６１Ａの下部には、装着姿勢においてインクチューブ４３の一端と接続する開口６５が形成されている。インク室内のインクは、開口６５及びインクチューブ４３を介してサブタンク２１に流入する。取付面６１Ａには、後述するセンサ基板７４を保持する一対の鉤爪６３及び一対の係止爪６４が設けられている。

一対の鉤爪６３は、幅方向７に間隔を開けて配置され、係止爪６４に向かって突出する爪部６３Ａをそれぞれ有している。一対の係止爪６４は、幅方向７において間隔を開け、且つ、高さ方向９において鉤爪６３から上方に離れた位置にそれぞれ配置されている。一対の係止爪６４は、係止爪６４と対向する位置に配置されたに鉤爪６３向かって突出する爪部６４Ａを有している。係止爪６４は、可撓性の合成樹脂材料で形成されている。センサ基板７４をカートリッジ筐体６１に固定する場合、係止爪６４が撓むことにより、係止爪６４と鉤爪６３とで囲まれた空間にセンサチップ７０が嵌め込まれる。なお、センサ基板７４は、溶着によりカートリッジ筐体６１に固定されてもよいし、接着剤などを用いてカートリッジ筐体６１に固定されてもよい。

［センサチップ７０］
図２及び図３に示されるように、センサチップ７０は、センサ基板７４とカートリッジ側熱伝導部材７８とを備えている。センサ基板７４には、焦電部７１、第２インターフェース７５、一対の回路パターンＰが設けられている。カートリッジ側熱伝導部材７８は、センサ基板７４と、インク室に収容されたインクとの間に熱伝導経路を形成している。

［センサ基板７４］
センサ基板７４は、略矩形の板状であって、ガラスエポキシやセラミックスなどの絶縁材料からなり、カートリッジ筐体６１の取付面６１Ａに、奥行き方向８に互いに対向する一対の面の一方が当接している。以下、当該一方の面を当接面７４Ｂ（図４参照）と規定し、当接面７４Ｂに対する裏面である他方の面を実装面７４Ａと規定する。センサ基板７４は、実装面７４Ａの長手方向が高さ方向９（図２参照）に一致し、且つ、幅方向が幅方向７に一致する姿勢で一対の鉤爪６３及び一対の係止爪６４の間に嵌め込まれ、カートリッジ筐体６１に保持される。

［焦電部７１］
焦電部７１は、センサ基板７４の実装面７４Ａの高さ方向９の一端部に設けられた係止爪６４の近傍（図２の上端部）に配置されている。

図３及び図４に示されるように、焦電部７１は、誘電体である膜状の焦電体７２と、この焦電体７２を奥行き方向８において挟む一対の薄膜電極７３Ａ、７３Ｂと、からなる三層構造となっている。図２から図４においては所定の厚みがあるように表現されているが焦電体７２は、実際膜状である。なお、焦電部７１は、絶縁性薄膜、例えば、ポリイミド系樹脂薄膜のような有機絶縁性薄膜またはＳｉＯ_２薄膜やＳｉ_３Ｎ_４のような無機絶縁性薄膜によりセンサ基板７４に保持されている。焦電部７１は、請求項に記載の焦電部に相当する。

焦電体７２は、チタン酸ジルコン酸鉛などで長方形の膜状に形成されおり、温度変化により応じて自発分極をもつ焦電効果を有している。なお、焦電体７２としては、チタン酸ジルコン酸鉛の他、チタン酸リチウム、その他チタン酸鉛、電気石（ほう素を含むシクロ珪酸塩鉱物）、タンタル酸リチウムなどの無機材料、三流化グリシン（ＴＧＳ）、ポリビニリデンジフロライド（ＰＶＤＦ）などの有機材料などの種々の焦電体が用いられる。

一対の電極７３Ａ、７３Ｂは、それぞれ長方形の薄膜状に形成され、焦電体７２に蒸着されている。上部電極７３Ａは、赤外線の反射率の小さい薄膜状のニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）を用い、焦電体７２に伝達される赤外線の効率を向上させている。また、下部電極７３ＢにはＰｔ薄膜を用いている。電極７３Ａ、７３Ｂは、ワイヤボンディング等により、センサ基板７４に設けられた回路パターンＰに接合するように実装されている。なお、上部電極７３Ａは、図５及び図６の回路図に示されるように、仮想接地されている。

なお、電極７３Ａ、７３Ｂは焦電体７２に蒸着以外の方法で焦電部７１上に形成されてもよい。電極７３Ａ、７３Ｂをそれぞれ回路パターンＰと一体的に形成し、それを導電性接着剤やワイヤボンドで焦電体７２に接合した構成を採用することもできる。

図５に示されるように、実装面７４Ａには回路パターンＰが設けられている。各回路パターンＰは、インクカートリッジ６０がカートリッジ装着部４０に装着された際に装置側熱伝導部材４７に設けられた各絶縁部材４８と当接するように、センサ基板７４の実装面７４Ａ上に配置されている。

焦電部７１は、所定の静電容量を有している。焦電部７１の静電容量は、焦電体７２の誘電率や、一対の電極７３Ａ、７３Ｂ間の距離（焦電体７２の奥行き方向８の厚み寸法）、又は、焦電体７２の奥行き方向８から見た場合における電極７３Ａ、７３Ｂの面積などにより決まる。すなわち、焦電体７２の種類や厚みや、電極７３Ａ、７３Ｂの面積を変えることにより、焦電部７１の静電容量を変えることができる。本実施形態では、焦電部７１の静電容量は、インクカートリッジ６０に貯留されるインクの色や色材等の種別などに応じて、それぞれ異なる値に設定され、それぞれのインクカートリッジ６０における焦電部７１の静電容量は固有の値を有する。制御部８１（図８参照）は、焦電部７１の静電容量を検出部５０により検出することにより、インクカートリッジ６０の種別を判定する。焦電部７１の静電容量は、請求項に記載の静電容量に相当する。

［第２インターフェース７５］
図３に示されるように、第２インターフェース７５は、センサ基板７４の実装面７４Ａにおける焦電部７１が配置された一端部とは反対側の端部（図３における下端部）に、幅方向７に並ぶ位置且つ鉤爪６３（図２参照）を避けた位置にそれぞれ設けられている。すなわち、第２インターフェース７５は、インクカートリッジ６０のインク供給側である取付面６１Ａ側に露出されている。インクカートリッジ６０がカートリッジ装着部４０に装着されると、各第２インターフェース７５はカートリッジ装着部４０に設けられた第１インターフェース４４に当接する。各第２インターフェース７５は、センサ基板７４の回路パターンＰにより焦電部７１の一対の電極７３Ａ、７３Ｂにそれぞれ接続されている。第２インターフェース７５は、請求項に記載のカートリッジ側インターフェースに相当する。

［カートリッジ側熱伝導部材７８］
図２に示されるように、カートリッジ側熱伝導部材７８は一端がカートリッジ筐体６１の外壁（取付面６１Ａ）を貫通してセンサ基板７４の当接面７４Ｂに当接する貫通部７８Ａと、貫通部７８Ａの他端から高さ方向９の下方に向けて突出する突出部７８Ｂと、を備えた薄板状（膜状）に形成されている。

本実施の形態では、図４に示されるように、貫通部７８Ａはセンサ基板７４に当接するように設けられるが、貫通部７８Ａはセンサ基板７４に近接するように設けられてもよい。突出部７８Ｂの先端（図２における下端）は、上述の装着姿勢におけるカートリッジ筐体６１の下端部に位置する。より詳細には、突出部７８Ｂの先端とカートリッジ筐体６１の底面とは僅かに離間している。カートリッジ側熱伝導部材７８としては、アルミ薄などの熱伝導率の高い部材が用いられる。カートリッジ側熱伝導部材７８は、熱伝導率の高い部材で薄板状に形成されることで、熱伝導性が高められている。カートリッジ側熱伝導部材７８は、請求項に記載のカートリッジ側熱伝導部材に相当する。

カートリッジ側熱伝導部材７８は、抵抗４６から装置側熱伝導部材４７を介してセンサ基板７４に伝達された熱をカートリッジ筐体６１に収容されたインクに伝達する。

より詳細には、抵抗４６から装置側熱伝導部材４７に伝熱された熱は、絶縁部材４８、回路パターンＰ、センサ基板７４を介して、カートリッジ側熱伝導部材７８と焦電部７１との両方へ伝えられる。インク収容室内のインク残量が多い場合、カートリッジ側熱伝導部材７８はインクに接触している（浸かっている）状態であるので、カートリッジ側熱伝導部材７８に伝熱した熱はインクに吸収される。このとき、焦電部７１にも熱は伝わるものの、インク収容室内のインクによって冷やされる状態となり、焦電部７１の温度はほとんど上昇しない。つまり、インク室にインクが十分に存在している時は、抵抗４６から発生した熱はインク収容室内のインクによって吸収されることになる。

すなわち、十分な量のインクが残っている場合、抵抗４６から伝えられた熱は最終的にインクに逃がされることになり、焦電部７１への伝熱を抑制することができる。インクに伝えられる熱量は、カートリッジ側熱伝導部材７８から直接伝熱される熱量と焦電部７１から伝熱される熱量との総和となり、抵抗４６に通電を行うことで焦電部７１に伝わる熱量よりも多くなる。つまり、焦電部７１とセンサ基板７４との接触面積と比べて、センサ基板７４（当接面７４Ｂ）とインクとの接触面積とカートリッジ側熱伝導部材７８とインクとの接触面積との合計が大きいため、抵抗４６から発生した熱は積極的にインクに放熱される。焦電部７１に熱量はほとんど蓄積されず、焦電部７１の温度はほとんど変化しない。したがって、両電極７３Ａ、７３Ｂ間に電位差は生じず、電圧は出力されない。

これに対し、インク室のインク残量が少なくなるにつれて、カートリッジ側熱伝導部材７８はインクから露出し始める。インクが相当量消費されてカートリッジ側熱伝導部材７８が完全にインクから露出すると、カートリッジ側熱伝導部材７８は抵抗４６からの熱をインクへ放熱できなくなる。つまり、インクが無くなった分だけ、インクカートリッジ６０全体としての熱容量が減少する。その結果、抵抗４６がインク充満時と同じ熱量を発生させたとしても、その熱はカートリッジ側熱伝導部材７８、センサ基板７４、及び焦電部７１に留まることとなり、インク充満時に比べて焦電部７１の温度が上昇する。これにより、焦電部７１の温度変化も大きくなり、焦電体７２の焦電効果により焦電部７１の一対の電極７３Ａ、７３Ｂ間に電位差が生じる。この電位差が出力電圧として制御部８１に出力される。

制御部８１は、焦電部７１から出力される電圧を後述の検出部５０で検出し、インク残量が所定量未満であるか否かを判定する。このように、装着姿勢におけるカートリッジ側熱伝導部材７８の突出部７８Ｂの先端の高さ位置は、装着姿勢におけるカートリッジ筐体６１の底面から僅かに上方に位置しているため、記録装置１は焦電部７１からの出力電圧を検出することによって、インクの液面がカートリッジ筐体６１の下端部に達したこと、すなわち、インクカートリッジ６０内のインク残量が所定量より少なくなったことを検知することができる。

次に、インクカートリッジ６０が記録装置１に装着された際に構成される電気的構成（検出部５０）について、図６及び図７を参照して説明する。

［検出部５０］
検出部５０は第１検出回路５１と、第２検出回路５２と、トグルスイッチ５３から構成されている。第１検出回路５１は焦電部７１の静電容量を検出するためのものであり、検出した静電容量によりインクカートリッジ６０の種別（色）を特定するものである。なお、焦電部７１は電気的にはコンデンサと等価であるため、図６及び図７に示されている回路を説明するに際し、焦電部７１をコンデンサ７１として説明する場合がある。第２検出回路５２は焦電効果により焦電部７１に生じる電圧を検出するためのものであり、検出した電圧によりインクカートリッジ６０内のインク残量を求める。

トグルスイッチ５３は、第１検出回路側固定接点と、第２検出側固定接点と、これら二つの固定接点間を移動可能な可動接点から構成されている。スイッチ５３の切り替えにより選択された第１検出回路５１若しくは第２検出回路５２のいずれにも焦電部７１（コンデンサ７１）が接続された構成になっている。スイッチ５３は制御部８１からの信号に応答して切り替わる。スイッチ５３には、電磁式のスイッチや半導体スイッチ等を適用することができる。

スイッチ５３の可動接点が第１検出回路側固定接点側に切り替わると、第１検出回路５１が閉じ、動作可能となる。第１検出回路５１はコンデンサ７１と抵抗Ｒ１とで構成されており、抵抗Ｒ１の一端はコンデンサ７１の非接地側電極７３Ｂに接続されており、他端は第１駆動回路８２に接続されている。図８を参照しながら後に説明するように、第１駆動回路８２は制御回路８０の一部であり、制御部８１による制御下で、パルス信号を出力する。当該パルス信号は、所定期間ハイレベルを維持し、その際の電圧はＶ_ＩＮである。周知のトーテムポール出力回路により第１駆動回路８２を構成することができる。第１検出回路５１からの出力は出力端子Ｖ１_ＯＵＴから取り出される。出力端子Ｖ１_ＯＵＴは、抵抗Ｒ１と焦電部７１の非接地側電極７３Ｂ間から引き出されている。

第１検出回路５１はＲＣ回路として動作し、コンデンサたる焦電部７１は第１駆動回路８２からのパルス信号に応答して徐々に充電されていく。焦電部７１に生じる電圧は所定の時刻ｔ_１で検出される。この時刻ｔ_１は、焦電部７１が満充電になる前の期間内に選定されている。時刻ｔ_１で検出された焦電部７１に生じた電圧は、出力端子Ｖ１_ＯＵＴを介して制御部８１内の後述するＡ／Ｄ変換器８９に出力される。コンデンサとして機能する焦電部７１が満充電状態になる前の期間において、焦電部７１に生じる電圧は焦電部７１の静電容量により異なる。焦電部７１の電圧と静電容量とは図９Ｂの曲線に示す関係となる。即ち、静電容量が小さければ小さいほど、焦電部７１に生じる電圧は高くなり、逆に静電容量が大きければ大きいほど、焦電部７１に生じる電圧は低くなる。図９Ｂに示されているように、静電容量が異なる複数の焦電体の中で、静電容量が最も小さい焦電体（Ｃ１）に生じる電圧は最も高くなり、二番目に静電容量が小さい焦電体（Ｃ２）に生じる電圧は二番目に高くなる。時刻ｔ_１で測定した電圧値についても同様である。この最も高い電圧と二番目に高い電圧との間に差分ΔＶがあるため、静電容量が異なる２つの焦電体を差別化することができる。上述した電圧と静電容量の関係は、図７Ｂに示されている静電容量がＣ３とＣ４である残りの二つの焦電体についても同様である。従って、時刻ｔ_１で検出した焦電部７１に生じた電圧に基づいて、インクカートリッジ６０の種別（色）を特定することができる。

スイッチ５３の可動接点が第２検出回路側固定端子に接している状態で、第２検出回路５２は閉じ、動作可能となる。第２検出回路５２はＤＣ電源Ｅと、抵抗Ｒ２、Ｒ３とＮ型の電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）により構成されている。第２検出回路５２は焦電部７１に生じた電圧を検出すると共に、検出電圧を増幅して出力する。ＦＥＴのゲートには抵抗Ｒ２間の電圧が印加され、ドレインは抵抗Ｒ３の一端に接続されている。また、ＦＥＴのソースはＤＣ電源Ｅの負極側端子に接続されている。抵抗Ｒ３はＤＣ電源Ｅの正極側端子とＦＥＴのドレイン間に接続されている。第２検出回路５２の出力端子Ｖ２_ＯＵＴは、抵抗Ｒ３とＦＥＴのドレインの接続点から引き出されている。

このように構成された第２検出回路５２において、ＦＥＴのゲートに電圧が印加されるとＦＥＴが導通してそのオン抵抗がゲート電圧に応じて変化し、出力端子Ｖ２_ＯＵＴから出力される電圧は、焦電部７１に生じた電圧、即ちＦＥＴのゲート電圧を増幅したものとなる。このように、抵抗７６で発生した熱を焦電部７１が吸収することにより、焦電部７１の両電極７３Ａ、７３Ｂ間に電圧が生じ、その電圧が増幅機能を有する第２検出回路５２により増幅されて制御部８１に出力される。制御部８１では入力した電圧値に基づいてインクカートリッジ６０のインク残量を求める。

図７は、発振回路で構成された第１検出回路５１の他の例（以下、第１検出回路５４あるいは発振回路５４と称す）を示したものである。この第１検出回路５４からスイッチ５３により切り替えられる第２検出回路５２の構成は、図６に示したものと同じである。図７に示される第１検出回路５４は、コンデンサと等価な焦電部７１と、抵抗Ｒ４と、インバータＩＮＶにより構成されている。抵抗Ｒ４とインバータは並列接続されており、この並列接続された回路は焦電部７１の非接地側電極７３Ｂに接続されている。インバータの出力が第１検出回路５４の出力となる。第１検出回路５４は焦電部７１の静電容量に応じた周波数を有するパルス列を生成する。従って、パルス列の周波数によりインクカートリッジ６０の種別（色）を判定することが可能となる。

インバータは２つの閾値Ｖ_Ｔ＋とＶ_Ｔ−を有している（Ｖ_Ｔ＋＞Ｖ_Ｔ−）。図示しない電源をオンする前は、焦電部７１には電荷は蓄積されておらず、そのため焦電部７１の両電極７３Ａ、７３Ｂ間の電圧はゼロである。この場合、インバータへの入力はＬｏｗレベルと見なされ、よってインバータの出力はＨｉｇｈレベルとなる。焦電部７１が徐々に充電され、焦電部７１の両電極７３Ａ、７３Ｂ間の電圧が高い方の閾値Ｖ_Ｔ＋に達すると、インバータへの入力はＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化したことになり、その結果、インバータの出力はＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する。焦電部７１に蓄積されていた電化は抵抗Ｒ４を介して放電され、焦電部７１の両電極７３Ａ、７３Ｂ間の電圧は徐々に低下することになる。焦電部７１の両電極７３Ａ、７３Ｂ間の電圧が低い方の閾値Ｖ_Ｔ−に達すると、インバータへの入力はＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化したことになり、その結果、インバータの出力はＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化する。このように、出力端子Ｖ１_ＯＵＴを介してＡ／Ｄ変換器８９へパルス列が出力される。このパルス列の周波数は焦電部７１の静電容量に応じて変化するため、固有の静電容量を有する焦電部７１を備えたインクカートリッジ６０の種別（色）をパルス列の周波数により特定することができる。

次に、記録装置１の内部制御系について図８を参照して説明する。

［制御回路８０］
図８に示されるように、記録装置１は制御回路８０を備えており、第１検出回路５１（あるいは第１検出回路５４）と、抵抗４６と、モータ１９と、圧電素子２３の駆動を制御している。

制御回路８０は、制御部８１と、モータ１９を駆動させるモータ駆動回路８５と、圧電素子２３を駆動させる圧電素子駆動回路８６と、第１検出回路５１（あるいは第１検出回路５４）を駆動する第１駆動回路８２と、抵抗４６への通電を行う第２駆動回路８３と、を有する。各駆動回路は制御部８１により制御される。

［制御部８１］
制御部８１は、記憶部８４と、タイマー８７と、カウンター８８と、Ａ/Ｄ変換器８９と、を備えている。記憶部８４には、第１判定テーブルと、第２判定テーブルと、が記憶されている。第１判定テーブルにはインクカートリッジ６０の種別を判断するための各所定値（以下、第１所定値という）が格納されている。一方、第２判定テーブルには、インク残量を判断するための所定値（以下、第２所定値という）が格納されている。Ａ/Ｄ変換器８９は第１検出回路５１（あるいは第１検出回路５４）から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換している。タイマー８７とカウンター８８は、後述するインクカートリッジ６０の種別とインク残量の検知工程において使用される。

［制御部８１によるインクカートリッジ６０の種別判定］
次に、インクカートリッジ６０の種別（色）判定時の制御部８１による動作制御が説明される。本実施形態では、焦電部７１の静電容量の判定は図６の第１検出回路５１を用いて行なわれるが、前述したように、焦電部７１の静電容量は図７の第１検出回路５４を用いても判定できる。したがって、まず図６の第１検出回路５１を利用した焦電部７１の静電容量の検出方法について説明した後、図７の第１検出回路５４を利用した焦電部７１の静電容量の検出方法について説明する。

まず、図９Ａ、９Ｂを参照して、図６の第１検出回路５１利用した焦電部７１の静電容量の検出方法（種別判定工程）について説明する。

図９Ａに示すように、種別判断工程は、インクカートリッジ６０交換のためにカートリッジ装着部４０の図示せぬ蓋が開けられたときに開始する。蓋が閉じられていない時は（Ｓ１：ＮＯ）、開始まで戻る。蓋が閉じられた時（Ｓ１：ＹＥＳ）、スイッチ５３によって第１検出回路５１が閉回路となり、第１駆動回路８２によってステップ電圧Ｖ_ＩＮが第１検出回路５１に供給される（Ｓ２）。これにより、焦電部７１に電圧Ｖ_ＩＮがかかる。

図９Ｂに、各色ごとの焦電部７１の静電容量に基づいた焦電部７１にかかる電圧と時間との関係性を表すグラフを示す。静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、それぞれのインクの色に対応していて、静電容量Ｃ４が最大、静電容量Ｃ１が最小となる。静電容量Ｃ１はインクカートリッジ６０のブラックに、静電容量Ｃ２はイエローに、静電容量Ｃ３はシアンに、静電容量Ｃ４はマゼンダに、それぞれ対応している。上述したように、焦電部７１に電圧Ｖ_ＩＮが負荷されてからｔ_１時間経過後に出力端子Ｖ１_ＯＵＴから出力される出力電圧Ｖ_{Ｃ１−Ｃ４}は、静電容量ごとに異なる。制御部８１は、ｔ_１時間経過後のＶ１_ＯＵＴから出力される出力電圧Ｖ_{Ｃ１−Ｃ４}を検出し（Ｓ３）、検出した電圧Ｖ_{Ｃ１−Ｃ４}と第１判定テーブルの第１所定値とを比較する（Ｓ４）。その比較結果に基づいて、制御部８１は、カートリッジ装着部４０に装着されているインクカートリッジ６０の種別（色）が正しいか否かを判断する（Ｓ５）。

出力電圧Ｖ_{Ｃ１−Ｃ４}が第１判定テーブルの第１所定値のいずれとも適合しなかった場合（Ｓ５：ＮＯ）、例えば、誤った色のインクカートリッジ６０が装着されたことを表示部に表示してユーザに警告する（Ｓ７）。出力電圧Ｖ_{Ｃ１−Ｃ４}が第１判定テーブルの第１所定値と適合した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、記録装置１が印刷処理を行うために必要な準備、例えば、キャリッジの位置決めや吐出口のパージ等の処理を行う。同時に、装着されたインクカートリッジ６０のインク残量を検知する残量検知工程へと進む（Ｓ６）。

次に、図７に示す発振回路５４を用いて焦電部７１の静電容量を検知する種別判断工程について、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して説明する。

図９Ａと同様に、カートリッジ装着部４０の図示せぬ蓋が開けられた時、種別判断工程が開始される。蓋が閉じられていない場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、開始まで戻る。蓋が閉じられた時（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、スイッチ５３によって発振回路５４が閉回路となり、電圧Ｖ_ＩＮが発振回路５４にかかる。そして、発振回路５４が安定するまで待つ（Ｓ１０２）。発振回路５４が安定すると、タイマー８７が計測を開始しカウンター８８がリセットされる（Ｓ１０３）。カウンター８８は、出力端子Ｖ１_ＯＵＴから出力されるパルスの立ち上がりの検出数をカウントする（Ｓ１０４：ＹＥＳ、Ｓ１０５）。タイマー８７が計測開始から時間ｔ_２が経過していない場合は（Ｓ１０６：ＮＯ）、Ｓ１０４まで戻り再びパルスのカウントを行う（Ｓ１０５）。このように、タイマー８７の計測開始から時間ｔ_２が経過するまでは、Ｓ１０４からＳ１０６までを繰返す。

計測開始から時間ｔ_２が経過したら（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、時間ｔ_２とパルスの立ち上がりの検出数（カウンター８８の数値）からパルスの周波数を算出する（Ｓ１０７）。

図１０Ｂに、焦電部７１の静電容量（１）、（２）、（３）、（４）に対応した４種類の出力の周波数（波形）を示す。上述したように、各パルスの波形は焦電部７１の静電容量ごとに異なるため、検出したパルス周波数（波形）に基づいて、インクカートリッジ６０の種別（色）を判断する。

第１判定テーブルに記憶される第１所定値は、ブラック、イエロー、シアン、マゼンダ、の各色に関連付けられた周波数（波形）に対応する。例えば、出力端子Ｖ１_ＯＵＴから検出された波形の周波数が図１０Ｂの（３）であった場合、第１判定テーブルに保存された第１所定値と出力されたパルスの周波数とを比較し、両者が一致すればインクカートリッジ６０の色はシアンと判断される。

このように、Ｓ１０８で検出した周波数（カウンター８８の数値）と第１所定値とを比較してインクカートリッジ６０の種別（色）が判断される（Ｓ１０９）。具体的には、本来はシアンを装着するべきカートリッジ装着部４０で（１）の波形（ブラック）が検出された場合はインクカートリッジ６０の色が間違っていると判断し、検出された波形が（１）から（４）のいずれとも合致しなかった場合は装着されたインクカートリッジ６０の種類が間違っていると判断する（Ｓ１０９：ＮＯ）。このとき、表示部に誤装着である旨を表示し、ユーザに警告する（Ｓ１１２）。インクカートリッジ６０の種別（色）が正しいと判断されたとき（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、記録装置１が印刷処理を行うために必要な準備、例えば、キャリッジの位置決めや吐出口のパージ等の処理を行う。同時に、装着されたインクカートリッジ６０のインク残量を検知する残量検知工程へと進む（Ｓ１１０）。

他方、Ｓ１０４で出力パルスの立ち上がりが検出されなかった場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、タイマー８７が計測開始から時間ｔ_２が経過したかを判断する（Ｓ１１１）。まだ、時間ｔ_２が経過していない場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、Ｓ１０４まで戻って再び出力パルスの立ち上がりを検出する。時間ｔ_２が経過しても出力パルスの立ち上がりを検出できなかった場合は（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、Ｓ１０７に進み、パルスの周波数を算出する。

カートリッジ装着部４０に装着されたインクカートリッジ６０が正しいと判断された後（Ｓ６、Ｓ１１１の後）、又はユーザが印刷処理を実行する際に、残量検知工程が開始される。以下、図１１を参照しながら、残量検知工程について説明する。

［制御部８１によるインク残量判定］
残量検知工程が開始されると、スイッチ５３は第２検出回路５２側に切替られて、焦電部７１は第２検出回路５２に接続される（Ｓ２０１）。さらに、第２駆動回路８３に通電されて抵抗７６に電流が流れると（Ｓ２０２）、タイマー８７が計測を開始する（Ｓ２０３）。そして、出力端子Ｖ２_ＯＵＴからの出力電圧Ｖ_Ｎを一定時間毎に検出し電圧の合計電圧Ｖ_ＳＵＭを算出する。合計電圧Ｖ_ＳＵＭは、出力電圧Ｖ_Ｎと出力電圧Ｖ_Ｎの直前に計測された出力電圧Ｖ_Ｎ−１との合計値である。

タイマー８７の計測開始から時間ｔ_３が経過すると（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、合計電圧Ｖ_ＳＵＭと第２判定テーブルに記憶された第２所定値とを比較して（Ｓ２０６）、インク残量が所定量よりも少ないか否か、つまりインクカートリッジ６０がニアエンプティか否かを判断する（Ｓ２０７）。合計電圧Ｖ_ＳＵＭが第２所定値よりも大きい場合は、インク残量は所定量よりも少なくインクカートリッジ６０内のインクの液面は突出部７８Ｂよりも下に位置していると判断する。このとき、熱伝導部材７８は完全に露出しているため、抵抗７６から発生した熱は熱伝導部材７８からインクに放熱されずにセンサ基板７４を介して焦電部７１に伝達される。

合計電圧Ｖ_ＳＵＭが第２所定値以下である場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、インクカートリッジ６０にはインクがまだ残っていると判断される。これにより、記録装置１は、入力ボタンからの印刷指示又はＰＣなどの外部端末からの印刷指示に基づいて、印刷処理を行うことができる（Ｓ２０８）。

他方、合計電圧Ｖ_ＳＵＭが第２所定値より大きい場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、インクカートリッジ６０のインク残量は所定値以下、つまりインクカートリッジ６０はニアエンプティであると判断される。そして、インクカートリッジ６０のインク残量が少なく、インクカートリッジ６０を交換する必要がある旨を表示部に表示してユーザに警告する（Ｓ２０９）。インク残量が所定量未満であると判断した時点から周知技術のドットカウントを開始する。インク残量がゼロになったと判断したときに、表示部への表示などによりインクカートリッジ６０の交換時期をユーザに知らせるようにしてもよい。

［本実施形態の効果］
本実施形態の記録装置１は、上述されたように、焦電部７１の静電容量を検出することでインクカートリッジ６０の種別を判定することができる。また、抵抗４６に通電した後において焦電部７１に生じる出力電圧を検出することで、インク残量が所定量未満であるか否かを判定することができる。つまり、本実施形態の記録装置１は、１つの焦電部７１でインクカートリッジ６０の種別とインク残量とを判定することができる。

また、１つの抵抗４６の熱を装置側熱伝導部材４７により各センサ基板７４に伝えるから、抵抗をカートリッジ装着部４０ごとに設ける構成や、抵抗とインターフェースとをそれぞれインクカートリッジ６０に設ける構成に比べ、構成が簡単である。すなわち、簡単な構成で、インクカートリッジ６０のインク残量が所定量未満か否かを判定することができる。

また、焦電部７１に接続する回路パターンＰを利用して熱を焦電部７１に伝えるから、構成が更に簡単になっている。

また、装置側熱伝導部材４７を金属板で形成し、絶縁部材４８を取り付けることで、高い熱伝導性と、絶縁性とを同時に確保することができる。

なお、一対の回路パターンＰのうち、仮想接地される側の回路パターンＰにのみ装置側熱伝導部材４７を当接させる場合は、絶縁部材４８は不要である。

本実施形態では抵抗４６が加熱部材として用いられたが、抵抗４６の他、通電されることにより熱を生じるものや、赤外線発光ダイオードなどの赤外線照射装置を加熱部材として用いることができる。

［変形例］
本変形例では、図１２に示されるように、抵抗４６の代わりに赤外線を照射する赤外線発光ダイオード１９４が加熱部材として設けられ、この赤外線発光ダイオード１９４が焦電部７１に赤外線を直接照射する構成が説明される。赤外線発光ダイオード１９４は、カートリッジ装着部４０に設けられる。赤外線発光ダイオード１９４からの赤外線は、焦電部７１の側端面又は上部電極７３Ａに照射される。

センサ基板７４は、カートリッジ筐体６１に収容されたインクに直接接触するように設けられている。あるいは、上述の実施形態と同じように、高熱伝導部材７８が設けられてもよい。すなわち、焦電部７１の熱が、センサ基板７４を介して、又は、センサ基板７４及び高熱伝導部材７８を介してインクに逃がされる。制御回路８０は、第２駆動回路８３（図８参照）の代わりに、不図示のダイオード駆動回路を備えている。ダイオード駆動回路は、例えば、定電圧回路又は定電流回路である。本変形例における赤外線発光ダイオード１９４は、請求項に記載の赤外線発光ダイオードに相当する。

制御部８１は、インク残量の判定を行う場合は、ダイオード駆動回路を制御して赤外線発光ダイオード１９４を駆動し、焦電部７１に向けて赤外線（図１２の破線の矢印参照）を照射する。インクが十分にある場合は、焦電部７１で熱が発生しても、インクにより焦電部７１が冷却されるため、焦電部７１の温度はあまり変化せず、焦電部７１から出力電圧が生じない。インクが減少し焦電部７１がインクに接触しなくなった場合は、インクにより焦電部７１が冷却されないため、焦電部７１の温度上昇により分極構造が変化し、焦電部７１の一対の電極７３Ａ、７３Ｂ間に電位差が生じる。つまり、インク残量の違いにより焦電部７１の出力電圧に差が生じることになる。制御部８１は、第２検出回路５２により焦電部７１の出力電圧を検出し、インク残量の判定を行う。なお、インクカートリッジ１６０の種別の判定は、上述の実施形態と同様にして行われる。

４０・・・カートリッジ装着部
４４・・・第１インターフェース
４６・・・抵抗
４７・・・装置側熱伝導部材
４８・・・絶縁部材
６０・・・インクカートリッジ
７１・・・焦電部
７４・・・センサ基板
７５・・・第２インターフェース
７８・・・カートリッジ側熱伝導部材
８１・・・制御部
１９４・・赤外線発光ダイオード

Claims (6)

1. インクカートリッジが装着可能であり、且つ、装置側インターフェースが設けられたカートリッジ装着部と、
   制御部と、を備えた記録装置であって、
   上記インクカートリッジは、
   インクを収容するインク室に収容されたインクに熱を伝導するカートリッジ側熱伝導部材と、
   上記カートリッジ側熱伝導部材に伝熱したとき信号を出力する焦電部と、
   上記焦電部と電気的に接続され、上記カートリッジ装着部への装着時に上記装置側インターフェースと接続するカートリッジ側インターフェースと、を備え、
   上記カートリッジ装着部は、
   加熱部材と、
   上記加熱部材により加熱され、上記カートリッジ装着部に装着された上記インクカートリッジの上記カートリッジ側熱伝導部材に熱を伝える装置側熱伝導部材と、を備えており、
   上記制御部は、上記装置側インターフェースを介して上記焦電部から入力される信号に基づいて、上記インクカートリッジの種別、又は上記インクカートリッジのインク残量が所定量未満であるか否かの少なくともいずれか一方を判定することを特徴とする記録装置。
2. 上記加熱部材は上記装置側熱伝導部材上に実装された電気抵抗であり、
   上記焦電部は上記電気抵抗から付与された熱量に応じてインク残量を示す第１信号を出力し、
   上記制御部は、上記カートリッジ装着部に装着された上記インクカートリッジの上記焦電部から上記装置側インターフェースを介して入力された上記第１信号に基づいて、上記インクカートリッジのインク残量が所定量未満であるか否かを判定することを特徴とする、請求項１に記載の記録装置。
3. インクカートリッジが装着可能であり、且つ、装置側インターフェースが設けられたカートリッジ装着部と、
   制御部と、を備えた記録装置であって、
   上記インクカートリッジは、
   インクを収容するインク室に収容されたインクに熱を伝導する焦電部と、
   上記焦電部と電気的に接続され、上記カートリッジ装着部への装着時に上記装置側インターフェースと接続するカートリッジ側インターフェースと、を備え、
   上記カートリッジ装着部は、上記カートリッジ装着部に装着された上記インクカートリッジの上記焦電部に向けて赤外線を照射する赤外線発光ダイオードを備えており、
   上記焦電部は上記赤外線発光ダイオードからの赤外線の照射により付与された熱量に応じてインク残量を示す第１信号を出力し、
   上記制御部は、上記カートリッジ装着部に装着された上記インクカートリッジの上記焦電部から上記装置側インターフェースを介して入力された上記第１信号に基づいて、上記インクカートリッジのインク残量が所定量未満であるか否かを判定することを特徴とする記録装置。
4. 上記焦電部は、インクを収容するインク室に設けられたカートリッジ側熱伝導部材を介して当該インク室に収容されたインクに熱を伝導するものである請求項３に記載の記録装置。
5. 上記焦電部と上記カートリッジ側インターフェースとは、プリント配線基板に設けられると共に、回路パターンにより電気的に接続されており、
   上記カートリッジ側熱伝導部材は、上記カートリッジ装着部に装着された上記インクカートリッジの上記プリント配線基板に当接するものであり、少なくとも、上記プリント配線基板と当接する当接部は絶縁体であることを特徴とする、請求項１，２，４のいずれか一項に記載の記録装置。
6. 上記焦電部は所定の静電容量を有しており、
   上記カートリッジ装着部に上記インクカートリッジが装着された際、上記インクカートリッジの上記焦電部は上記所定の静電容量を示す第２信号を出力し、
   上記制御部は、上記装置側インターフェースを介して上記焦電部から入力される第２信号に基づいて、上記インクカートリッジの種別を判定することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の記録装置。