JPH05124217A - インク検出装置 - Google Patents

インク検出装置

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JPH05124217A
JPH05124217A JP4094187A JP9418792A JPH05124217A JP H05124217 A JPH05124217 A JP H05124217A JP 4094187 A JP4094187 A JP 4094187A JP 9418792 A JP9418792 A JP 9418792A JP H05124217 A JPH05124217 A JP H05124217A
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    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/17—Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175—Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17566—Ink level or ink residue control

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  • Ink Jet (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク噴射式熱印刷ヘッドにインクを送るリ
ザーバ即ちカートリッジにおいてインク切れを事前に警
告する。 【構成】 リザーバ（１０）に収容されたスポンジ状の
インク含浸本体（５０）に浸漬され、スポンジ本体が遠
隔領域よりも３０−１００パーセント大きい毛管作用を
有している、送りダクト（３４）用開口（３０）近傍の
領域（Ａ）において配置された一対の電極（５４）を有
し、これが２個の電極の間でのインクの電気抵抗を測定
するブリッジ回路に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は液状インク印刷要素のた
めのインク検出器に関し、特に、インク噴射印刷ヘッド
にインクを送るリザーバに最小量のインクが残っている
ときを指示するインク検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】当該技術において周知である熱インク噴
射ヘッドにおいて、ノズル、噴射室および加熱要素が集
積回路の製造に採用されている公知の真空蒸着法により
作られる多層のシリコンベースのチップ上に形成され
る。
【０００３】多数ノズルヘッドの場合、各種噴射室が共
通の収集溝に並列で接続されている。前記溝の方は送り
ダクトを介してリザーバあるいは取替え可能のインクカ
ートリッジに接続されている。
【０００４】多数ノズルの熱インク噴射印刷ヘッドの一
例が米国特許第４，８１２，８５９号に記載されてお
り、噴射室、加熱要素およびノズルを含む多層のシリコ
ンベースのチップが直接インクリザーバに取り付けられ
ている。リザーバはインクを含浸したスポンジを収容
し、プリンタのキャリッジに取り付けられている。
【０００５】インクリザーバの出口ダクトにおける静水
頭を低下させ、かつ安定させるためにスポンジを使用す
ることも米国特許第４，６３０，７５８号から知られて
おり、該特許においてはスポンジが毛細管作用によりリ
ザーバの出口ダクトに圧力低下をもたらすことが示され
ている。
【０００６】１９９１年１月１６日発行された欧州特願
第４０８，２４１号においては、熱インク噴射印刷ヘッ
ドが記載されており、インクリザーバは取替え式カート
リッジタイプで、噴射室、加熱要素およびノズルを含む
多層シリコンベースのチップが固定されているサポート
に挿入される。カートリッジはインク含浸スポンジを含
み、サポートと流体接続して多層チップにインクを供給
することができる。
【０００７】しかしながら前述の特許はカートリッジに
残っているインクの量をモニタする方法について何ら触
れていない。
【０００８】印刷ヘッドへインクを送るリザーバに含ま
れるインクの量をモニタする多数の装置が米国特許第
４，１８３，０２９号、同第４，１９６，６２５号およ
び同第４，２０２，２６７号から知られている。
【０００９】これらの特許は、完全にインクで充たし、
スポンジを使用していないインク送りリザーバに特に係
わるものである。電極は出口ダクトの次に位置するリザ
ーバの床に対として配設されるか、あるいは特許第４，
１８３，０２９号のようにリザーバと印刷ヘッドとの間
で送りダクトの直接内側に配設されている。
【００１０】電極に接続された測定回路が、各対の電極
の間のインクの抵抗性の変動を測定する。これはリザー
バに残っているインクの量の減少に対応する。電極がイ
ンクによって覆われなくなると、測定回路はインクが切
れたことを示す。
【００１１】これらの装置においては、インクの抵抗は
リザーバ中のインクが使用されるにつれてゆっくりと変
動し、インクが切れると極めて高いレベルに急上昇す
る。
【００１２】したがって、カートリッジあるいはリザー
バを取り換えるために、インクが無くなる前の最小量に
達したことを検出することは極めて難しい。
【００１３】さらに、前記装置はたとえば米国特許第
４，９２９，９６９号に記載のようなメラミンフオルマ
ルデハイド樹脂の三次元の交叉結合構造を備えたスポン
ジのような高品質のスポンジを用いたとしても、インク
含浸スポンジを入れたリザーバおよび／またはカートリ
ッジに適合させることはできない。
【００１４】この場合、ノズルの毛管作用と、容器の床
に近いスポンジの端領域の毛管作用とが均衡すると、容
器の床あるいは出口ダクトにおけるセンサがインクの抵
抗の著しい増加の立上りを検出する前に印刷を劣悪にし
たり、あるいは停止させる。また、欧州特願第３７０，
７６５号から、熱インク噴射印刷ヘッドの噴射室に連が
るインク送りダクトに位置した２個の電極により形成さ
れた別の種類のインク終了検出器も知られている。一方
の電極が噴射室近傍に位置し、他方の電極がリザーバに
向かって上流に配置されている。検出回路は２個の電極
の間のインクの抵抗の変動を指示する。
【００１５】このタイプの検出器も、インク含浸スポン
ジを含むリザーバに適用されると前述のものと同じ欠点
を有している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】したがって、印刷の質
が悪くなったり、あるいはさらに悪い場合印刷が急に停
止したりする前にインクの最少量に達したことを事前に
安全に警告を出す装置が要請されている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、インク含浸ス
ポンジ本体を入れたリザーバと、少量のインクを印刷紙
に選択的に移すことができ、かつ送りダクトによって前
記リザーバに流体接続された印刷ヘッドと、前記リザー
バに入っているインクの量を検出する手段であって、前
記送りダクトの近傍で前記スポンジ本体内に設けられた
第１と第２の電極を含む手段と、前記電極間のインクの
電気抵抗を測定する検出回路とを含む、液状インク印刷
要素用のインク検出装置を提供する。
【００１８】以下詳細に説明する本発明の好適実施例に
おいて、スポンジ材料は第１の毛管作用の第１の領域
と、リザーバからの送りダクトに隣接して配置され、第
１の毛管作用より３０−１００パーセントより大きい第
２の毛管作用の第２の領域とからなる。
【００１９】リザーバにおけるインクの量は電極に測定
ブリッジを接続することにより検出しうる。
【００２０】本発明の前記およびその他の特徴は非限定
的に例示した好適実施例の以下の説明と添付図面とから
明らかとなる。
【００２１】
【実施例】図１はタンクあるいは取替え式カートリッジ
１０によって形成されたインクリザーバを示す。カート
リッジ１０は熱インク噴射プリンタ（図示せず）のキャ
リッジの支持面１４にしっかりと取り付けられた支持構
造体１２に挿入される。
【００２２】カートリッジ１０は床１８と上蓋２０とに
気密接合された４個の平坦で剛性の側壁１６を含む。壁
１６、床１８と蓋２０とがある量のインクを含浸したス
ポンジ本体即ちスポンジ５０用の空洞２２を画成してい
る。スポンジ５０は規則的な毛管作用を有し、印刷イン
クと接触すると化学的不活性を示すポリウレタン材料あ
るいはその他のいずれかの種類のスポンジ材から作られ
ている。
【００２３】空洞２２には、床１８に対して垂直方向に
突出した湾曲壁２６および側壁１６の中の１個の部分１
６′により画成された室２５を含む出口溝２４が形成さ
れている。前記室２５は濾過要素２８により空洞２２か
ら分離されており、一方軟質のゴムのダイヤフラム２９
が床１８の開口３０に着堅し室２５の底を閉鎖してい
る。
【００２４】カートリッジ１０が支持構造体１２に挿入
されると、針状で管状の接続要素３２がダイヤフラム２
９を穿孔し、室２５を支持構造体１２に形成された送り
ダクト３４と連通させる。
【００２５】ダクト３４は、当該技術分野において公知
の型式であって、支持構造体１２の一端に取り付けられ
ダクト３４を閉鎖するチップ４０から構成される熱イン
ク噴射印刷ヘッドにインクを送る。チップ４０は集積回
路のために使用される公知の方法により製作され、印刷
紙４６に向けられた一連のノズル４５からなる。
【００２６】しかしながら、スポンジを使用すると、ス
ポンジの内部の孔や溝の不規則性と欠陥とのため問題を
提起する。前記溝の不規則性や欠陥のため、インクは不
均一に排出され、インクのレベルを不均一に下げる。
【００２７】ある場合においては、低毛管作用の溝を有
するスポンジの領域で主として選択的なインク排出が見
られ、これらの領域を通った後毛管作用が大きくなっ
た。このような不均一な排出により、低密度の溝のある
領域では排出が完全に行われ、大気圧が出口ダクトと連
通して出口ダクトへ空気を入れやすくすることが極めて
頻繁に起る。
【００２８】これらの不具合によって噴射室へのインク
の流れを早期に阻止し、かつ印刷を急速かつ完全に中断
させる。また、常にインクを満杯にしておくべきダクト
３４に気泡が形成されるためにヘッドのその後の作動も
危険になる。従ってカートリッジは使用不能で交換する
必要があるが、これはインクの実験を意味する。
【００２９】前述の問題を排除するために、スポンジ本
体即ちスポンジ５０はスポンジ５０が比較的より圧縮さ
れている領域Ａを室２５の周りの空間で形成するように
空洞２２の下部分において固められる。この領域Ａは基
本的に同心状であって、フィルタ２８からの距離が小さ
くなるにつれて毛管作用が増大する。図示例として、図
１から３までと図６とは、溝２４の半径ｒ（図３）を概
ね等しい、壁２６とフィルタ２８とからの距離において
室２５の周りで形成されたドーム状面を示す点線５１に
よって囲まれた領域Ａを示している。
【００３０】通常、前記面５１の外側の非圧縮領域にお
けるスポンジ５０の毛管作用は水柱（Ｃ．Ｗ）１０から
１７センチの間の圧力低下Ｐ0 をもたらす。
【００３１】スポンジ５０の本体を通しての均一な排出
を保証するためには、スポンジ５０は、インクが領域Ａ
のみを充たすときの圧力低下Ｐ0 より３０から１００％
大きい圧力低下をもたらすように毛管作用の最大である
領域Ａにおいて圧縮すべきである。
【００３２】当然、点線５２によって囲まれ、最も圧縮
された領域Ａと非圧縮領域との中間の領域Ｂにおいて
は、スポンジはＰ0 とＰ1 との中間の圧力低下に対応す
る毛管作用を呈する。
【００３３】代替的に、領域Ａを形成するスポンジ本体
をより稠密な構造を有し、一方、スポンジ５０の非圧縮
領域において介在する種類の通常の毛管作用をスポンジ
によって囲まれ、領域Ａに対して示したものとサイズお
よび毛管作用の等しいスポンジ材料の一部と代替させて
もよい。
【００３４】このように、インクの排出は、毛管作用の
低度である、例えば蓋２０に近い、室２５から最も離れ
た領域から始って徐々に、かつ均一に進行する。排出は
次に領域Ｂを通して続行し、インクの排出は領域Ａで最
後である。
【００３５】領域Ａの比較的高い毛管作用のため、出口
溝２４におけるインクの圧力低下は約１０から１７セン
チ（水柱）の値の周辺に留まり、印刷ヘッド４０（図
１）の正しい作動を保証する。この理由は、毛管作用に
より発生するノズル４５内での圧力低下が２５−６０セ
ンチ（水柱）程度であり、そのためカートリッジ１０か
らインクが排出している全時間に対して、印刷ヘッドを
正しく作動させるためにノズル４５におけるメニスカス
を均衡状態に保つに十分な圧力低下でインクがダクト３
４を介してチップ４０へ送られるからである。
【００３６】図４は、水柱の単位でダクト３４において
測定したインクの排出パーセントの関数とした圧力低下
の線図Ｐを再現したものである。全体の約９０から９５
パーセントにおいてカートリッジの排出が領域Ａ（線５
１）に達するまで圧力低下Ｐはゆっくりと増加すること
が判る。その後圧力低下はさらに急速に増大し、ヘッド
のノズルの毛管作用に対応するものと対比しうる値に向
かって増大する傾向がある。
【００３７】このようなことが発生しないように、かつ
切迫したインク切れを適当に警告するために、カートリ
ッジ１０には一対のセンサ即ち電極５４（図２）が備え
られている。
【００３８】ピン状の電極５４が床１８に垂直方向に、
かつ出口溝２４の軸線に対して直径方向に対向の位置に
おいて固定されている。電極５４の最上方端５６は領域
Ａの内側の位置において設置され、毛管作用のより大き
い圧縮されたスポンジ領域を貫流するインクに浸漬され
ている。先端５６は、ダクト２４の半径ｒより小さい、
壁２６からの距離ｄにおいて領域Ａ内に位置することが
好ましいことが実験から判明した。
【００３９】各電極５４はその長さの大半にわたって壁
２６内で浸漬されインクと接触している先端５６のみが
被覆されていない状態としている。
【００４０】電極５４は、該電極５４を図５に示す検出
回路に電気的に接続するためにサポート１２に位置した
対応の接点（図示せず）と良好な電気接続を保証するに
十分な大きさの係合部５５で床１８から突出している。
検出回路は抵抗Ｒ，Ｒ1 ，Ｒ2 ，Ｒ3 によって形成され
るブリッジ回路からなる。抵抗Ｒは電極５４の先端５６
（図２および図５）の間のインクの抵抗を表わす。２個
の電極５４の中の一方がブリッジのノードＭに接続さ
れ、一方他方の電極が、通常は非導電性であるトランジ
スタＴを介して接地されている。ブリッジの対角線ＭＮ
を横切って比較器６０が挿入されており、その出力側
は、比較器が例えば高ロジックレベルにおいて信号を出
すとアラームＡＬを起動させる監視回路６２に接続され
ている。ブリッジには電圧＋Ｖが供給され、抵抗Ｒ1 ，
Ｒ2 およびＲ3 の値は、スポンジ５０（図２）が完全に
インクで浸漬され、したがって抵抗Ｒが比較的低い値の
場合、ノードＭ（図５）での電圧がノードＮでの基準電
圧より小さいように選択されている。したがって、この
状態においては比較器６０は非作動である。
【００４１】スポンジ５０（図２）内のインクが減少す
るにつれて、抵抗Ｒは、領域Ａ（図２）のみが依然とし
てインクで浸漬されている状態で急に上昇する（図４の
Ｅ−Ｇの部分）まではゆっくりと増大する（図４）。図
４の線図において、左側の縦軸は排出の間電極５４の間
で測定したインクの抵抗Ｒと、リザーバにインクが充た
されているときに測定した前記抵抗の値Ｒ0 との間の比
率Ｒ／Ｒ0 を示している。ＲおよびＲ0 の値は、使用さ
れるインクの種類、通常は１００と５００オーム／セン
チの間である抵抗の値とに応じて変動しうることは勿論
である。
【００４２】この状態において、ノードＭでの電圧は基
準電圧より大きく、比較器６０は、印刷ヘッドの故障の
最初の兆候の出る前に切迫したインク切れをアラームＡ
Ｌ（図５）を介して信号で知らせるように作動する。
【００４３】通常非導電性であるトランジスタＴは、電
気化学的現象によって作用されうることであるが、電流
がインクを貫流することがないように阻止する。ＭとＮ
の間の電圧を比較するに要する適当な長さの間隔で信号
ＵはトランジスタＴをオンにする。
【００４４】代案として、電極５４は図１から図３まで
に示すものと異なる位置に配置させてよく、例えば、先
端５６が、好ましくは溝２４の半径ｒより小さい、壁２
６の上縁部からの距離ｄにおいてスポンジ５０の領域Ａ
内に位置するのであれば側壁に同じ側あるいはその両側
に固定させてもよい。電極５４は領域Ａにおいて専らイ
ンクと確実に電気接触するように先端５６を除いて絶縁
材によって被覆された胴部５８を含む。
【００４５】また、本発明を実施したインク検出装置
を、いずれかの種類の、インクを利用した筆記具、例え
ば、該筆記具から分離しうる容器を有しているか、ある
いは筆記具を直接容器に装着するような使い捨てタイプ
のものであるか否かに拘らずインクを連続して流して用
いる筆記具あるいはインク噴射印刷ヘッドにおいて有利
に採用しうる。
【００４６】本発明の範囲を逸脱することなくインク検
出装置に部材を追加したり、あるいは取り換えたり、か
つ形状を変えたりしうることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】サポートに挿入され、かつ本発明を実施したイ
ンク検出装置を含む交換可能タイプのインク容器を示す
図。
【図２】図１のインク容器のみの正面図。
【図３】図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って視た断面図。
【図４】インクの圧力低下とインクの抵抗の勾配を示す
線図。
【図５】インクの抵抗を測定する回路を示す図。
【図６】図２とは異なる位置における電極を示す図。
【符号の説明】
１０ リザーバ １２ サポート １４ 支持面 １６ 側壁 １８ 床 ３４ 送りダクト ４０ 印刷ヘッド ４６ 印刷材料 ５０ スポンジ ５４ 電極 ５６ 電極の先端 ５８ 電極の胴部 ６０ 比較器

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インクを浸漬したスポンジ本体（５０）
    を入れたリザーバ（１０）と、少量のインクを印刷材料
    （４６）に選択的に移すことができ、かつ送りダクト
    （３４）によって前記リザーバに流体接続された印刷ヘ
    ッド（４０）と、前記リザーバに入れられたインクの量
    を検出する手段とを含む、液状インク印刷要素用のイン
    ク検出装置において、前記送りダクト近傍で前記スポン
    ジ本体内に設置された第１と第２の電極（５４）と、前
    記電極間でのインクの電気抵抗を測定する検出回路とを
    含むことを特徴とするインク検出装置。
  2. 【請求項２】 前記スポンジ本体（５０）が一種類の単
    一材料によって形成され、所定の毛管作用を有する第１
    の領域と、前記送りダクトに隣接し、前記所定の毛管作
    用より３０から１００パーセント大きい毛管作用を有す
    る第２の領域とを含むことを特徴とする請求項１に記載
    の装置。
  3. 【請求項３】 前記のより大きい毛管作用が前記スポン
    ジ本体を前記第２の領域において固めることにより得ら
    れることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記第２の領域（Ａ）が前記の単一材料
    とは相違する種類の材料によって形成されることを特徴
    とする請求項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記電極（５４）の各々が、前記送りダ
    クトの半径（ｒ）より大きい、該ダクトからの距離
    （ｄ）において前記第２の領域（Ａ）で先端（５６）が
    インクに浸漬されていることを特徴とする請求項２，３
    あるいは４のいずれか１項に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記電極（５４）の各々がリザーバの壁
    に固定され、部分的に絶縁剤で被覆された胴（５８）か
    ら構成され、かつ裸の先端（５６）が前記第２の領域
    （Ａ）に入れられたインクと電気的に接触していること
    を特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載
    の装置。
  7. 【請求項７】 前記検出回路が前記電極（５４）に接続
    された抵抗ブリッジ（図５）を含み、前記抵抗ブリッジ
    が前記電極の間のインクの抵抗（Ｒ）を含むことを特徴
    とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の装
    置。
  8. 【請求項８】 前記ブリッジが前記第２の領域（Ａ）に
    残っているインクの抵抗に対応する、所定の限界値を上
    回る前記電極（５４）間のインクの抵抗の変動を示すこ
    とのできる比較回路（６０）に接続されていることを特
    徴とする請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記電極（５４）が前記送りダクト（３
    ４）の軸線に対して平行の直径方向に対向した位置にお
    いて前記リザーバの床（１８）に固定されていることを
    特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記電極（５４）の各々が、前記送り
    ダクト（図６）の軸線に対して垂直に前記リザーバの側
    壁（１６）に固定されていることを特徴とする請求項１
    から８までのいずれか１項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記リザーバが、前記印刷ヘッド（４
    ０）を担持しているサポート（１２）に取外し可能に挿
    入されている取り替へ可能カートリッジ（１０）からな
    ることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１
    項に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記印刷ヘッド（４０）が熱インク噴
    射式であることを特徴とする請求項１から１１までのい
    ずれか１項に記載の装置。
JP09418792A 1991-04-15 1992-04-14 インク検出装置 Expired - Fee Related JP3466205B2 (ja)

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