JPH04244853A - インクジェット記録装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はノズルよりインク滴を吐
出して記録紙上に文字等の記録を行うインクジェット記
録装置に係わり、特にはインクタンク内のインクの終わ
りを検出するインクエンド検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズルよりインク滴を吐出させて記録紙
上に、記録情報に応じた文字等の記録書き込みを行うイ
ンクジェット記録装置では、インクタンク内のインクが
消費され尽くして供給が断たれると、記録書き込みが不
能になる。さらに、ノズルに至るインク供給経路内に空
気が入り込み、インクを新たに補給しても記録書き込み
が可能になるまでに、多大の時間がかかってしまうとい
った問題が生じる。

【０００３】もとより、このような問題に対処するため
に、インクタンク内にレベル検出器を配設し、インクの
供給が断たれる前にインクエンドを検出する構成が用い
られている。そして、レベル検出器の検出用の電極とし
て、一組の電極がインクに接する状態で配設されていた
。また、一組の電極のうちの一方の電極が、接地される
ように構成されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来例は、イン
クエンド検出用の電極を直接インクに接した状態で、両
電極間に検出用の電流を流す。そのためにインクが電気
分解を起こす場合があった。インクが電気分解を起こす
と、電極上に分極皮膜が形成される。分極皮膜が形成さ
れると電極は絶縁されることになり、インクエンド検出
動作が良好に行えなくなる。

【０００５】ここでインクの電気分解について説明する
。インクジェット記録装置用インクの着色成分としては
、染料系、顔料系等を含めて広く検討されている。しか
しながら、ノズルの目詰まり等より、依然として水溶性
染料を用いたインクが主流である。さらに染料系の中で
も耐水、耐光性に劣る塩基性染料よりも、酸性染料、直
接染料系が使用される場合が一般的である。酸性染料、
直接染料の場合、水への溶解性を高めるため、−ＳＯ３
Ｍ、−ＣＯＯＭ等の置換基（ＭはＬｉ、Ｎａ，Ｋ等のア
ルカリ金属または、ＮＨ４等のアミン）をその染料構造
中に持っている。そのため、インク中では以下に示すよ
うに、染料がマイナス（ー）のイオンとして存在する。 Ｄｙｅは染料。

【０００６】 　　　　Ｄｙｅー（ＳＯ３Ｍ）ｎ　　→　　Ｄｙｅー（
ＳＯ３）ｎー＋ｎＭ＋　　・・・・（１）従って、この
種の染料が（ー）のイオンとしてインク中に存在する水
溶性インクの場合には、インクに接するインクエンド検
出用の両電極間のうち、Ｖｃｃ側の電極表面上に染料が
析出する。そして分極皮膜を形成する。

【０００７】分極皮膜の形成を防止するには、検出用の
電気エネルギを極力減らすことが有効である。そこで、
パルス的にインクエンド検出用の電流を流す。または、
連続的なインクエンド検出動作を行わない等の対策が、
従来より種々、構じられてきた。しかしながら検出エネ
ルギを減らす構成としても、徐々にではあるが分極皮膜
の形成は進行してしまっていた。または記録装置のトラ
ブルにより、検出エネルギが大量に流れてしまった場合
には、記録装置のトラブルを解消するだけでなく、イン
クエンド検出用の電極も交換する必要があった。

【０００８】そこで、本発明は上記のような問題を解決
するもので、その目的とするところは両電極をインクに
接する状態でインク供給路に配設し、両電極間のインク
の抵抗値変化を検出することで、インクタンク内のイン
クのエンドを検出する構成としたインクジェット記録装
置においても、電気分解による電極上への分極皮膜の形
成が生じたとしても、インクエンド検出不良の生ずる前
に、そのような不具合を解除することができる。または
、分極皮膜の形成により、インクエンド検出不良が発生
しても容易に回復できる、極めて信頼性の高いインクジ
ェット記録装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のインクジェット
記録装置は、記録ヘッドのノズルより記録指令に応じて
インク滴を吐出し、記録紙に記録を行うインクジェット
記録装置において、下端に設けたインク室に中空針を挿
通して記録ヘッドと連通するインクタンクに、水溶性イ
ンクを含浸させる多孔質を収容して、該インクタンクの
一部に一方の電極を配設し、他方の電極を中空針とする
とともに、設定値を越える該両電極間の抵抗変化を検出
して出力するインクのエンド検出を配設し、前記中空針
と兼ねる電極側を接地側とすることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の上記の構成によれば、記録装置に固定
された中空針と兼ねる電極側を接地側としたことで、電
極上への分極皮膜の形成が進行する前に、分極皮膜を形
成する側の電極を含むインクタンクを交換するため、イ
ンクエンド検出不良となることはない。また万一、分極
皮膜が形成されたとしても、記録装置はインクタンク内
のインクをエンド状態であると検出するため、記録装置
の使用者は正常時のインクエンド時と同様にインクタン
クを交換するだけで、記録装置の使用を続けることがで
きる。さらに接地側の電極である中空針は、インクタン
クの抜き差し時において、盲栓によりその表面を擦るこ
とになり、電極として機能するその表面を常に良好に保
つことができる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図面にもとずき説明する
。図１は本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
説明するための主要断面図であり、図２は主要部の斜視
図を示したものである。また図３は、インクエンド検出
回路を説明するためのブロック図である。記録紙を搬送
するために矢印Ａ方向に回転する記録紙搬送手段である
プラテン１に沿って、ガイド軸２ａ上を矢印Ｂ方向に往
復動するキヤリッジ２には、プラテン１に近接して記録
ヘッド３が一体的に設けられている。記録ヘッド３の上
方には、内部にポリウレタンフォーム等の多孔質部材よ
りなるフォーム６を収容したインクタンク７が設けられ
ている。このインクタンク７には、その蓋８に大気の取
入れを可能にするための通気孔９が設けられ、またその
底面にはフォーム６との密着を図る台状の突起１０が形
成されている。この突起１０の中心部から下方に向けて
フォーム６内のインクを取り出し保持するインク室１１
が形成されている。インク室１１の端部はゴム等の弾性
部材よりなる盲栓１２により封止されている。そして、
この盲栓１２にフィルタ室４を介して、記録ヘッド３と
連通する中空針５を挿通することにより、インクタンク
７内に含浸したインクを記録ヘッド３に供給するように
構成されている。尚、インク室１１は盲栓１２及びフォ
ーム６により密閉室の状態になっている。

【００１２】また万一、記録ヘッド３に吐出不良が生じ
た場合には、キャップ１３、配管１４を介して吸引ポン
プ１５を動作することで、記録ヘッド３よりインクを吸
引する。それにより、吐出不良の回復動作がおこなわれ
る。吸引されたインクは配管１６を通って廃インク溜１
７に送られる。本発明においては、廃インク溜１７とイ
ンクタンク７とは別体であって廃インク溜１７は記録装
置本体内に配設され、通常は交換されない構成になって
いる。

【００１３】ところで図中符号Ｓ１，Ｓ２は、インクエ
ンド検出用の電極であって、その一方の電極Ｓ１はフォ
ーム６と接触するようにインクタンク７の内壁面に設け
られ、他方の電極Ｓ２は、インクと接触する中空針５が
電極を兼ねている。そして、電極Ｓ１には、図３に示し
たように基準電圧Ｖｃｃが印加される。また他方の電極
Ｓ２を兼ねる中空針５は接地されている。さらに、基準
電圧Ｖｃｃが印加されている側の電極Ｓ１には、微分回
路１９と比較回路２０とからなる抵抗変化量検出回路が
接続している。そして、抵抗変化量がある一定レベルを
越えたときに、出力信号を発生するように構成されてい
る。

【００１４】また記録ヘッド３に印加されるインク滴吐
出用の記録指令信号は、可とう性の信号伝達手段である
ＦＰＣ１８により伝達される。そしてＦＰＣ１８上には
インクエンド検出用の信号線が一体的に配線され、電極
Ｓ１，Ｓ２に接続されている。尚、信号伝達手段として
ＦＰＣ１８の換わりに、ＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｆ
ｌａｔ　Ｃａｂｌｅ）等を用いても良いことはいうまで
もない。また１枚のＦＰＣではなく、２枚重ねの構成で
あっても良いことはいうまでもない。

【００１５】次に、本実施例で用いたフォーム６を収容
した、インクタンク７内のインクの枯渇前後の状態と、
電気抵抗の変化について図４を用いて説明する。

【００１６】上端をインクの取り出し口と成したインク
室Ａの上部に、ポリウレタンフォームのような多孔質材
Ｂを圧接させておくと、この多孔質材Ｂ中に含浸したイ
ンクｉは消費された量に相当する分、順次毛細管作用に
よりインク室Ａ内に供給されてインク室Ａ内を満たす。 （図４（ａ））。この状態のもとでは、多孔質材Ｂとイ
ンク室Ａのそれぞれに配設した２つの電極Ｓ１，Ｓ２の
間の抵抗は小さくほぼ一定に維持している。（図５の領
域ａ）。一方、多孔質材Ｂ中のインクが徐々に枯渇し、
これに伴ってインクｉと置き換わって、多孔質材Ｂ中に
空気ｇが侵入してくる。そして侵入してきた空気ｇの一
部が、大きな抵抗を受けつつ多孔質材Ｂの底部に達して
、インク取り出し口の一部に顔を出すようになる。その
ため、この部分で連通していた多孔質材Ｂ中のインクｉ
と、インク室Ａ中のインクｉとの間に部分的な途切れが
生じ始める（図４（（ｂ））。この連通面積の減少に相
当する分、両電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗は大きくなる（図
５の領域ｂ）。さらに多孔質材Ｂ中のインクｉの枯渇が
進と、連通面積はさらに減少し、最後に多孔質材Ｂ中の
インクｉとインク室Ａ中のインクｉは分断される。これ
に伴って両電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗は最大になる（図５
の領域ｃ）。

【００１７】次に本実施例におけるインクエンドまでの
動作を説明する。インクタンク７内のフォーム６にイン
クが十分蓄えられていて、両電極Ｓ１，Ｓ２がインクを
介して接続した状態にあるときは、両電極Ｓ１，Ｓ２間
の抵抗は小さくかつ安定している。この状態は、インク
が減少して電極Ｓ１が直接インクと接触しなくなっても
、フォーム６が湿潤している間は継続する。記録装置の
引き続く記録書き込み動作により、フォーム６内のイン
クがさらに減少し、侵入した空気がインク室１２の上部
開口端に達するようになる。そして侵入した空気によっ
て、フォーム６とインク室１２を結ぶインクの絡部の面
積が減少し始める。それに伴って、両電極Ｓ１，Ｓ２間
の抵抗は急激に増加する。この抵抗変化は直ちに微分回
路１９により、変化量として検出される。そして、この
変化量が比較回路２０に入力する設定電圧の値を越える
ようになると、比較回路２０から信号が出力される。そ
の出力信号によって記録動作を停止し、キャリッジ２は
キャップ１３位置に戻り、記録ヘッド３のノズル部をキ
ャップ１３を閉じてカバーする。そして図示していない
パネル面上に、インクエンド状態であることを表示する
。

【００１８】図６は本実施例におけるインクエンド検出
回路の回路図である。インクエンド検出トリガパルス３
０１が検出パルス生成部３０２に入力されると、ある一
定のパルス幅を持った検出パルス３０３を出力する。検
出パルス３０３はインクエンド検出部３０４に入力され
、遅延ドライバＩＣ１を通してトランジスタＱ１のｏｎ
／ｏｆｆを行なう。検出パルス３０３がハイレベル（Ｈ
）の間、トランジスタＱ１はｏｆｆ状態になり、電極入
力端子３０５ａ、３０５ｂ間に電圧パルスが印加される
。電極入力端３０５ａ、３０５ｂには、電極Ｓ１，Ｓ２
がＦＰＣ１８を介してそれぞれ接続される。そして電極
入力端子３０５ｂは接地されている。トランジスタＱ１
がｏｆｆ状態の間、電極入力端子３０５ａにおける電圧
Ｖ（ー）は抵抗Ｒ１とフォーム６内部の抵抗値Ｒにより
分圧され、抵抗Ｒ５を通してコンパレータＩＣ２の（ー
）入力端子に入力される。一方コンパレータＩＣ２の（
＋）入力端子には、予め設定されたインクエンド時にお
けるＶ（ー）の値に等しい電圧Ｖ（＋）が抵抗Ｒ２，Ｒ
３によって実現、入力されている。コンパレータＩＣ２
はＶ（ー）とＶ（＋）を比較することにより、Ｖ（ー）
＜Ｖ（＋）のときにはハイレベル（Ｈ）を、Ｖ（ー）＞
Ｖ（＋）のときにはローレベル（Ｌ）を出力し、検出レ
ベル信号３０６として、インクエンド信号出力部３０７
に与える。インクエンド信号出力部３０７では、検出レ
ベル信号３０６をサンプリングパルス３０８の立ち上が
りエッジによって、ＤーフリップフロップＩＣ４にラッ
チし、インクエンド信号３０９を出力する。

【００１９】次に図７の波形図を用いて、前記インクエ
ンド検出回路の動作を説明する。インクエンド検出トリ
ガパルス３０１の立ち上がりエッジにより、ある一定の
期間ハイレベル（Ｈ）となる検出パルス３０３が生成さ
れる。遅延ドライバＩＣ１により、トランジスタＱ１の
ベースには、検出パルス３０３が遅延、反転して印加さ
れる。トランジスタＱ１がｏｆｆ状態となり、電極入力
端子３０５ａには電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗値Ｒと抵抗Ｒ
１により、分圧された電圧Ｖ（ー）が現われる。インク
タンク７内の、フォーム６に保持されるインク量が十分
であるとき、電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗値Ｒは小さいため
、インクエンド状態を示す電圧Ｖ（＋）に対してＶ（＋
）＞Ｖ（ー）となり、サンプリングパルス３０８の立ち
上がりでラッチされる。そしてインクエンド信号３０９
は、非インクエンド状態を示すハイレベル（Ｈ）となる
。

【００２０】記録動作等によって、フォーム６に保持さ
れるインクが消費されると、両電極Ｓ１，Ｓ２間の抵抗
値Ｒは増大する。その結果Ｖ（＋）＜Ｖ（ー）となると
、検出レベル信号３０６はローレベル（Ｌ）となる。検
出レベル信号３０６がローレベル（Ｌ）である時間は、
遅延ドライバＩＣ１によるトランジスタＱ１のｏｆｆ状
態時間に支配される。そのため、検出レベル信号３０６
はサンプリングパルス３０８の立ち上がりで確実にラッ
チされる。 そしてインクエンド信号３０９は、インクエンド状態を
示すローレベル（Ｌ）となる。以上のような構成である
ので、インクエンド状態を示す電圧Ｖ（＋）を与える抵
抗Ｒ２，Ｒ３と、被検出電圧Ｖ（１）を与えるＲ１を適
当に選択することにより、インクエンド検出レベルの設
定値を任意に設定できる。尚、本実施例では前記検出パ
ルスを、図８に示すように周期１ＫＨｚ、通電時間１０
０〜５００μｓｅｃとして、インクエンド検出動作１回
あたり３〜５パルス分を用いるようにした。インクエン
ド検出動作１回あたりのパルス数を複数とした理由は、
万一、ノイズ等により１パルス分が誤動作したとしても
、インクエンドの状態とならないように、誤動作を補正
するためである。

【００２１】本実施例に示すようにパルスによる検出を
行なうことにより、インクに与えられる電気的エネルギ
量を必要最小限となるように構成してある。それにより
、インクが電気分解することによる成分の変化や、電極
上への分極皮膜の形成を極力抑えることができる。しか
し、前記パルスによる検出を行なったとしても、前記分
極皮膜の形成を完全に防止することはできない。長期的
には、徐々にではあるが分極皮膜の形成は進行し、イン
クエンド検出不良となりえるのである。そこで本実施例
では、交換される、消耗品であるインクタンクに内蔵さ
れる電極にＶｃｃを印加する構成とし、分極皮膜の形成
が問題となる前に、電極ごと新しいインクタンクと交換
する構成とした。

【００２２】つまり、Ｖｃｃ側をインクタンク内蔵の電
極とし、交換可能とすることで析出染料の影響を避け、
一方、中空針側を接地し、インクタンク交換時に析出水
素イオンをこすりとることで、水素イオンの影響を避け
るようにした。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、記録装置に固定された
中空針と兼ねる電極を接地側としたことで、電極上への
分極皮膜の形成が進行する前に、分極皮膜を形成する側
の電極を含むインクタンクを交換するため、インクエン
ド検出不良となることはない。また万一、分極皮膜が形
成されたとしても、記録装置はインクタンク内のインク
をエンド状態であると検出するため、記録装置の使用者
は、正常時のインクエンド時と同様にインクタンクを交
換するだけで、記録装置の使用を続けることができる。 さらに接地側の電極を兼ねる中空針は、インクタンクの
抜き差し時において、その表面が盲栓により擦られるこ
とになり、電極として機能するその表面を常に良好に保
つことができる。以上によりインクエンド検出不良によ
る不具合のない、極めて信頼性の高いインクジェット記
録装置を提供することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施例を
説明するための主要断面図。

【図２】主要部斜視図。

【図３】インクエンド検出回路を説明するためのブロッ
ク図。

【図４】インク切れ前後の状態を示した説明図。

【図５】インクの消費量と電気抵抗との関係を示した図
。

【図６】インクエンド検出回路の回路図。

【図７】インクエンド検出回路の動作を説明するための
波形図。

【図８】インクエンド検出用の電圧パルスを説明する図
。

【符号の説明】

１　　　　　　プラテン ２　　　　　　キャリッジ ３　　　　　　記録ヘッド ５　　　　　　中空針 ７　　　　　　インクタンク １３　　　　　　キャップ １５　　　　　　吸引ポンプ １７　　　　　　廃インク溜 １９　　　　　　微分回路 ２０　　　　　　比較回路 Ｓ１　　　　　　電極 Ｓ２　　　　　　電極 Ｒ１〜Ｒ８　抵抗 Ｃ１　　　　　　　コンデンサ Ｑ１　　　　　　　トランジスタ ＩＣ１　　　　　ＬＳ３１ ＩＣ２　　　　　コンパレータ ＩＣ３　　　　　ＬＳ０４ ＩＣ４　　　　　ＬＳ７４Ａ ＩＣ５　　　　　ＬＳ２２１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録ヘッドのノズルより記録指令に応じて
   インク滴を吐出し、記録紙に記録を行うインクジェット
   記録装置において、下端に設けたインク室に中空針を挿
   通して記録ヘッドと連通するインクタンクに、水溶性イ
   ンクを含浸させる多孔質を収容して、該インクタンクの
   一部に一方の電極を配設し、他方の電極を中空針とする
   とともに、設定値を越える該両電極間の抵抗変化を検出
   して出力するインクのエンド検出を配設し、前記中空針
   と兼ねる電極側を接地側とすることを特徴とするインク
   ジェット記録装置。