JPH02169259A - インク残量検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野］ 本発明は、インクジェットプリンタに配設されるインク
貯蔵容器等のインク供給源のインク残量を検出するイン
ク残量検知装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、インクジェットプリンタにおける従来のインク
残量検知装置としては、インクジェットプリンタの本体
に固定されるインク供給源としてのインク貯蔵容器（イ
ンクタンク）、あるいは記録ヘッドをキャリッジに搭載
した形態のインクジェットプリンタにあってはキャリッ
ジに搭載された予備インクタンクに設けられるものがあ
る。

そして、このような従来のインク残量検知装置としては
、インクの導電性を利用し、タンク内に一対の電極を設
け、電極間の通電／非通電を検出することによって残量
検知を行うものがあつた。

しかしながら、このようなインク残量検知装置では、イ
ンクに通電を行うためにインクが電気分解を起こし、イ
ンク組成が変化してしまったり、電気分解により生じた
異物が電極に付着し、導電性が低下することがあった。

また、組成変化や異物は記録品位や吐出性能の低下をも
もたらすものである。

そこで、タンク外側の適切な部位に、例えば本願人によ
り特開昭６Ｏ−１３ＴＨ１号において開示されたように
、はぼ垂直に一対の電極板を対向配置し、それらの間の
静電容量を測定することによりインク液面の低下を検知
するようにしたものがある。

【発明が解決しようとする問題点Ｊ しかしながら、単にインクタンクの外側に極板をおくだ
けでは、タンクを構成する容器の持つ静電容量のために
インクの水位の変化に対して、検出される静電容量がさ
ほど変化しない。この結果、容量変化検出回路として高
精度のものを必要としたり、インクの有無、とりわけイ
ンク水位の低下を連続的に検知することが困難となるこ
とがあった。

本発明は、かかる問題点を解決し、インク残量の有無な
いしはインク残量の減少の連続的な検知を容易に行い得
るインク残量検知装置を提供することを目的とする。

１問題点を解決するための手段Ｊ そのため、本発明では、インクジェット記録ヘッドに供
給するインクを貯留したタンクにインクと非接触の状態
で対向配置した一対の電極板と、当該非接触状態を得る
ための一対の部材とを具え、一対の電極板の間の静電容
量を測定することによりインク残量の検知を行うインク
残量検知装置において、一対の電極板が形成するコンデ
ンサの静電容量のうちインク残量の減少に伴ってインク
に代わりタンク内に導入される気体の比誘電率と一対の
部材間の距離とに規定される割合より一対の部材の比誘
電率と厚みとに規定される割合が、十分大となるように
したことを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、一対の部材間に気体が導入されたとき
、一対の電極板により検出される静電容量には部材の分
の静電容量が殆ど影営しないことになる。これにより、
部材間のインク充満状態と気体充満状態とで電極板間の
静電容量の変化は大きなものとなるので、インク残量の
検知が容易となる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図および第２図は本発明インク残量検知装置の一実
施例を示す。これらの図において、１は記録ヘッドであ
り、記録媒体との対向面にインク吐出用の開口部を有す
るノズル２を設けである。

３は記録用のインクを貯留したインクタンク、４はイン
クタンク４からインクを記録ヘッド１に供給するインク
供給チューブである。

６Ａｓ６よび６Ｂはインクタンク３外側の適当な部位に
対向配置した電極であり、一対でコンデンサをなす、す
なわち、このコンデンサの静電容量は、インクタンク３
内のインク量によって変化し、残量が少なくなるに従っ
て小さくなる。また、Ｗは電極６Ａおよび６Ｂの配設部
におけるインクタンク３の壁厚、ｄは当該配設部におけ
るインクタンク３の内法である。

第３図は本実施例に係るインク残量検知装置に適用可能
な残量検出回路の一構成例を示す。ここで、８は交流電
源、９は電極板６Ａおよび６Ｂがなすコンデンサと直列
に設けた抵抗器である。１０は電極６Ａおよび６Ｂに接
続したＡＣ−ＤＣ変換器、１１はコンパレータであり、
ＡＣ−ＤＣ変換器１０の出力および電源１２が発生する
基準電圧出力を、それぞれ、その子端子および一端子に
受容する。なお、この基準電圧は、インクがどの水位に
あるときに残量無しと検出するかによって適宜定めるこ
とができる。

第３図において、交流電源８の電圧ＶをＶ＝Ｅｓｉ口（
ω【　十　〇）　　　　　　　・・・（＋）であるとす
る、ここにＥはＶの振幅、ωは角周波数、θは初期位相
である。このときａ点とｂ点との間の電圧Ｖｉｂは、 Ｖａｂ　＝Ｌａｘｐ［−ｔ／ＣＲ］ 十Ｅｓ１ｎ　（（１）Ｌ＋θ−φ）／Ｊ＝１７”Ｒ’＋
１　　＝　（２）となり、このＶｉｂをＡＣ−ＤＣ変換
器１０により直流電圧に変換する。なおＣは電極板６Ａ
、６Ｂ間の静電容量、には任意定数、Ｒは抵抗器９の抵
抗値、φ＝　ａｒｃｔａｎ　（（１）　ＣＲ）である。

第４図はＡＣ−ＤＣ変換器の一構成例を示す。

図示の変換器１０は平均値整流型のものであり、この場
合第３図における０点の電圧Ｖｃは、Ｖｃ＝（２／ｉ）
［Ｅ／（ωｃＲ）’＋１）］　　　−・−（：。

となる、したがって、インクタンク３にインクＩが十分
に満たされているときはコンパレータｌｌの出力は′Ｌ
”レベルであるが、インクが少なくなると、電＠ａＡ、
６Ｂ間の静電容量が小さくなり、０点の電圧νＣは大と
なり、そしてさらにコンパレータの“−“端子に加えら
れている基準電圧よりＶｃが大きくなるとコンパレータ
の出力は“Ｈ″レベルなる。

以上の構成の装置によりインクの残量検出を行なった場
合、電極板６Ａおよび６Ｂはインクに非接触であるため
、インクの組成を変化させることはない、また、電極板
６Ａおよび６Ｂの配設対象としては、第１図示のような
インクタンク３の他、そのインクタンク３が他の容量の
大きなタンク（メインタンク）からインクをインクジェ
ットヘッドに供給するための中継を行う目的で設けられ
たサブタンクとして機能するものであってもよく、メイ
ンタンクが空にならない限りサブタンクのインク水位は
低下しないので、同様にインク残量の検出が可能である
。あるいは、メインタンク自体に配設されるものであっ
てもよい。

次にメインタンク４の電極板６Ａおよび６Ｂの配設部位
の寸法等について考察する。

第２図において、ｄは電極板６Ａおよ６Ｂの配設部位に
おけるインクタンク３の内法であるが、電極板間に十分
な大ぎさの静電容量を確保するためには、ｄはできるだ
け小さい方が望ましい。しかしこれを小さくしすぎると
、インクタンク３内のインク残量の減少に伴って検出部
分の水位が低下しなくなるので、これを考慮するとｄの
大きさは例えば：２＋ｉ程度にしておけばよい。

ここで、電極板６Ａ、６Ｂ間の静電容量Ｃは、極板配設
部分の間にインクが満たされているときには、 である。ここに、Ｃｗは電極板６Ａおよび６Ｂを配置し
たインクタンク３の２つの部分（それぞれ厚みＷ）の合
成の静電容量であり、ｅＭを真空に対するインクタンク
３を形成した材料の比誘電率としてｃｗ＝ｆｃε８．Ｗ
）である。また、Ｃτは内法ｄの部分のインクの静電容
量でり、εｉをインクの比誘電率としてＣ，＝ｆ（Ｃ１
，ｄ）である。

一方、インクが減少して極板配設部分の間に気体（例え
ば空気）が導入された場合には、となる。ここにＣ６は
内法ｄの部分に導入された気体の静電容量であり、その
気体の比誘電率をε。

とするとＣ６＝ｆ（ε。、ｄ）である。

一般に、インクの比誘電率ε１は気体の比誘電率ε。に
対してかなり大であるので、Ｃ値、すなわちｃｒ、ｃε
を検出することによりインクの有無を検知することが可
能となる。しかしながら、（４）〜（７）式より明らか
なように、ＣＷ値が小さいとＣ値には大きな変化が表わ
れない、そこでＣＷがＣａに比して十分に大きくなるよ
うにインクタンク３の材質および厚みＷを定めるのが好
適である。

このようにすると、（７）式よりＣ２αＣａとなり、こ
れを（５）　式と比較するとＣｒ＞ＧＥとなるので、Ｃ
値に十分大きな変化を確保できる。すなわち、用いるイ
ンクの組成によっては１　／Ｃ，＝ｙ　Ｏであるから、
Ｃｒ　ｃ”　Ｃｗとなるからである。

具体的には、インクの比誘電率ε、はインクタンク３を
構成する材料（例えばプラスチック）の比誘電率εユよ
りかなり犬であるので、四がＣａに対して十分大となる
ようにするためには、インクタンク３の厚み、少なくと
も電極板６Ａ、６８配設部分のインクタンク３の厚みＷ
を可能な限り小とすればよい。第２図示の構成に関して
言えば、インクタンク３の強度と静電容量ＣＷとを考慮
して厚みＷを適切に定めればよい。

第５図は本発明の他の実施例を示し、第１図および第２
図示の第１実施例と同様に構成できる各部には対応箇所
に同一符号を付しである。

本例は、インクタンク３の外側に電極板６Ａ。

６Ｂを配設すると共に当該配設部分のインクタンク３の
壁厚Ｗを小とした第１実施例と異なり、インクタンク２
３の内側に電極板６Ａおよび６Ｂを設けると共に、それ
ら電極板６Ａおよび６Ｂをそれぞれ薄膜２７Ａおよび２
７Ｂで覆ってそれら電極がインクと接触しないようにし
たものである。薄膜２７Ａおよび２７Ｂは、例えばアク
リル、ポリエチレン等で構成でき、これによるとインク
タンク２３自体の壁厚に考慮を払うことなく薄膜自体の
厚みを十分に小とできるので、この分の静電容量を十分
大とすることができるのみならず、インクタンク２３の
強度を確保できることになる。

上記第１または第２実施例に係る構成によって、第３図
示の検出回路がインク残量無しを検出した後に記録装置
に配設した適宜の制御手段により、 ｌ）検出した時点でエラー表示を行い、記録動作を停止
する。

２）検出時点で入力されている記録データを記録したの
ちエラーを表示し、停止する。

３）エラーの表示は行なうがそれ以外は通常のままとす
る。

等の対応をとることができ、操作者はこれに応じてイン
クタンクの交換等によるインク補給を行えばよい。

以上のように、本発明に係る第１または第２実施例によ
れば、電極板６Ａ、６Ｂ間の静電容量を監視することに
よって、すなわちインクと電極とを非接触としてインク
残量の有無の検知を可能とし、かつインクと電極とを非
接触とする部材（インクタンク３または薄膜２７Ａ、　
２７Ｂ）の厚みにも考慮を払ったので、インク残量有６
〜無に至る静電容量の大きな変化を確保できた。

また、このことにより、インク残量の変化（インク水位
の変化）も連続的に検出することが容易となる。この場
合には、例えば第３図示の構成において、コンパレータ
に代え、もしくはこれと共に増幅器およびメータを設け
ればよい。

なお、第１および第２実施例では、インク面に対して垂
直に電極板を配置したことにより、例えばこれらを水平
に配置した場合に比して、インク水位が低下しても配設
部分内側に表面張力によってインク残留が生じつる等の
要因による誤動作を防止できる効果を奏するものである
が、そのような要因を考慮しなくともよいのであれば、
本発明は上述のような垂直配置にのみ限られないのは勿
論である。

Ｅ発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、インクに対して
非接触の一対の電極板を設け、かつ当該非接触状態を得
るための一対の部材の比誘電率および厚みにより定まる
静電容量が、その一対の部材間のインクに置換する気体
の比誘電率および部材間距離により定まる静電容量より
十分大となるようにしたことにより、電極板配設部位の
インク充満状態ないし気体充満状態において′ｒＭ、極
間の静電容量が大きく変化する。これよって、インク残
量の有無の検知やインク残量減少の連続的な検知が容易
となった。

施例を示す斜視図および平面図、 第３図は本発明に適用可能なインク残量検知回路の一構
成例を示す回路図、 第４図は第３図におけるＡＣ−ＤＣ変換器の一構成例を
示す回路図、 第５図は本発明の他の実施例を示す平面図である。

１・・・記録ヘッド、 ２・・・ノズル、 ３．２３・・・インクタンク、 ４・・・インク供給チューブ、 ６Ａ、６Ｂ・・・電極板、 ２７Ａ、２７Ｂ−・・薄膜、 ８・・・交流電源、 １０・・・ＡＣ−ＤＣ変換器、 １１・・・コンパレータ、 Ｗ・・・壁厚。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクジェット記録ヘッドに供給するインクを貯留
   したタンクに前記インクと非接触の状態で対向配置した
   一対の電極板と、当該非接触状態を得るための一対の部
   材とを具え、前記一対の電極板の間の静電容量を測定す
   ることによりインク残量の検知を行うインク残量検知装
   置において、 前記一対の電極板が形成するコンデンサの静電容量のう
   ち前記インク残量の減少に伴って前記インクに代わり前
   記タンク内に導入される気体の比誘電率と前記一対の部
   材間の距離とに規定される割合より 前記一対の部材の比誘電率と厚みとに規定される割合が
   、十分大となるようにしたことを特徴とするインク残量
   検知装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載のインク残量検知装置に
   おいて、前記部材を前記タンクの壁面としたことを特徴
   とするインク残量検知装置。 ３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のインク残
   量検知装置において、少なくとも前記一対の電極板の配
   置部分において前記タンクの厚みを小としたことを特徴
   とするインク残量検知装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載のインク残量検知装置に
   おいて、前記一対の電極板を前記タンクの内壁に設け、
   前記部材を前記電極板を覆って配置した薄膜としたこと
   を特徴とするインク残量検知装置。