JPH05220974A - インクジェットプリンタのインク残量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インクの電気分解が生じることもなく、イン
クタンクの形状にかかわらず、また、インクタンク内に
インク保持材があっても、インク残量を検出することが
できるインク残量検出装置を提供する。 【構成】 サーマルインクジェットプリンタにおいて、
ヒータウェハ２内部あるいはその近傍に温度検出手段１
が設けられている。インクドロップを噴射させたときの
ヒータウェハおよびその近傍の温度上昇は、インク残量
に関係する。噴射開始前の温度データと所定数の噴射が
終了した時の温度データを取り込み、その差からインク
残量を検知できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギによりイン
クを気化させて、その圧力によりインクを噴射させて印
字を行なうインクジェットプリンタにおけるインク残量
検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタにおける
インク残量の検出方法としては、特開昭５９−１９４８
５６号公報などに記載されているように、検出用の電極
を用い、電極間の抵抗値からインク残量を検出するも
の、特開昭５８−１９４５５２号公報などに記載されて
いるように、目視でインク残量を確認するもの、特開昭
５７−３４９６６号公報などに記載されているように、
インク袋の変形を検出するものなどが知られている。

【０００３】しかしながら、電極を用いる方法は、検出
電流によりインクの電気分解が生じるという問題があ
る。また、目視による方法や、インク袋の変形を検出す
る方法は、インクタンク内にスポンジなどのインク保持
材が存在する場合には、インク残量が検出できないとい
う問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、インクの電気分
解が生じることもなく、インクタンクの形状にかかわら
ず、また、インクタンク内にインク保持材がある場合で
も、インクの残量を検出することができるインク残量検
出装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクジェッ
トプリンタのインク残量検出装置において、ヒータウェ
ハ内部あるいはその近傍に配置された温度検出手段と、
該温度検出手段の出力値の変動を検出しインクの残量を
判断する演算手段とを有することを特徴とするものであ
る。

【０００６】

【作用】既定量のインクドロップを噴射させたときのヘ
ッドの温度、特にヒータウェハの温度は、インク残量に
関係する。本発明によれば、前記ヒータウェハ内部ある
いはその近傍に温度検出手段を設け、温度上昇を検出す
る。例えば、温度の上昇値がある設定値に対してどれだ
け大きいかを判断し、その結果によりインク残量が少な
くなった場合、あるいは、なくなった場合などの検知を
行なうことができる。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明のインク残量検出装置の一実
施例を説明するためのインクジェットヘッドの概略構成
図である。図中、１は温度検出手段、２はヒータウェ
ハ、３はチャネルウエハ、４はノズル、５はインクサブ
タンク、６はインク供給管、７はインクタンク、８はヒ
ートシンクである。チャネルウェハ３のチャネル溝に対
応してヒータウェハ２に発熱体が設けられ、チャネル溝
の開口は、ノズル４となっている。チャネル溝には、イ
ンクサブタンク５からインクが供給される。また、イン
クサブタンク５には、インク供給管６を通してインクタ
ンク７からインクが供給される。この実施例では、温度
検出手段１は、ヒータウエハ２の直下のヒートシンク８
に埋め込むようにして構成されており、ヒータウエハ２
あるいはその周囲の温度を検出するように設けられてい
る。しかしこれに限定されることなく、温度検出手段１
をヒータウエハ２の内部に設けても良いし、ヒータウエ
ハ２の近傍で熱の伝わる位置であればどこに設けても良
い。

【０００８】図２は、図１で検出された温度に基づいて
インク残量を検出する構成の一実施例の概略構成図であ
る。図中、９はＡ−Ｄ変換部、１０，１１は記憶部、１
２はルックアップテーブル、１３は演算部、１４は報知
手段である。Ａ−Ｄ変換部９は、図１で説明した温度検
出手段１からの出力を、デジタル信号に変換する。温度
検出手段１における検出動作は、図示しないＣＰＵから
の指令により適宜に行なわれる。例えば、プリンタの動
作中に１ラインの印字ごと、あるいは、１ページの印字
ごとなど、適宜のタイミングで行なうようにすればよ
い。また、この実施例ではインク残量の検出は、噴射開
始前の適当なタイミングと、所定の噴射の終了時に行な
われる。噴射開始前に取り込んだ温度データは、Ａ−Ｄ
変換部９でＡ−Ｄ変換されて記憶部１０に記憶される。
また、噴射終了時の温度データは、同様にＡ−Ｄ変換部
９でＡ−Ｄ変換されて記憶部１１に記憶される。演算部
１３は、記憶部１０のデータと記憶部１１のデータを比
較して、差の値を演算する。演算された値は、ルックア
ップテーブル１２のデータと比較される。後述するよう
に、その比較結果に基づいて、インクの残量が検出さ
れ、残量が少なくなった場合、極少なくなった場合など
に、報知手段１４が駆動され警告信号を発する。

【０００９】噴射開始前と所定の噴射終了時の温度から
インク残量が検出できる理由について説明する。図１で
説明したサーマルインクジェットプリンタは、ヒータウ
ェハ２内の発熱体にエネルギを与え、その熱エネルギに
よりインクを気化させ、発生したバブルの圧力によりイ
ンクをインクドロップとしてノズルから噴射させるもの
である。原理上、熱エネルギを用いているため、与えら
れたエネルギのうち一部はインクドロップが熱エネルギ
および運動エネルギとして持ち去り、一部は再供給され
たインクがエネルギを受け取るが、供給されたエネルギ
の多くはヘッドの昇温によって消費されることになる。
そのため、インクドロップの量や再供給されたインクの
量によってヘッドの温度上昇の度合いが変化することと
なる。

【００１０】連続的にインクドロップが噴射されると、
噴射により消費されたインクは、スポンジなどのインク
保持材が充填されているインクタンク７から、インク供
給管６およびインクサブタンク５を通じてノズルへと再
供給される。このインクの再供給はノズル付近にかかる
負圧によって行なわれる。

【００１１】一方、インクタンク中のインク残量が少な
くなると、噴射されるインクドロップの体積は図４に示
すように小さくなる。これは、インク残量が少なくなっ
てくると、ノズル付近にかかる負圧が大きくなり、イン
クドロップ噴射後のノズルへのインクのリフィルが阻害
され、インク流入量が減少するためであると考えられて
いる。

【００１２】ここで、単位時間にある決まった数のイン
クドロップを噴射させたときのヘッドの温度の変化を図
３に示す。図３において、ｔ１は噴射開始時間、ｔ２は
噴射終了時間を示している。図中、ａはインクが十分に
ある通常の状態における温度変動を示したものであり、
ｂはインク残量が少なくなった状態、ｃはインクがなく
なった状態における温度変動を示している。インク残量
が少なくなってくると、図４で説明したように、インク
ドロップの体積は小さくなり、インクの流入量も少なく
なるため、インクドロップの持ち去るエネルギおよび新
たに流入するインクが奪うエネルギが共に小さくなり、
結果としてヘッドの温度上昇は、インク残量が十分ある
場合にくらべて大きくなる。Ｔ１は噴射開始前の温度、
Ｔ２は所定の数のインクドロップを噴射したときの温度
である。

【００１３】具体例について説明する。まず、噴射開始
前の温度Ｔ１をサーミスタなどの温度検出手段１で測定
し、そのデータをＡ−Ｄ変換回路９でデジタルデータに
変換し、記憶回路１０に記憶する。次に、単位時間にあ
る決まった数のインクドロップを噴射させた直後の温度
Ｔ２を同様に測定し、記憶回路１１に記憶する。実験に
よれば、Ｔ１が２５℃のときにインクドロップを１００
×５０ノズル分噴射したところ、Ｔ２は通常状態で約３
３℃、インク残量が少ないときには約４０℃、さらにイ
ンクがなくなると、約５５℃になった。

【００１４】Ｔ２とＴ１の差は、初期温度Ｔ１、噴射ド
ロップ数、ヘッドの構造や材質などにより異なるので、
あらかじめ実験的に測定したデータをルックアップテー
ブル１２にメモリしておく。

【００１５】演算部１３は、Ｔ１とＴ２の値をもとにし
て、ルックアップテーブル１２を参照し、Ｔ２とＴ１と
の差が第１の基準値を超えたら、インク残量が少ないこ
とを報知するように報知手段１４に指示し、さらに第２
の基準値を超えたら、インク残量がないまたは非常に少
ないことを報知するように、報知手段１４に指示する。
この報知手段１４は、例えば、警告音を発したり、表示
灯を点灯するなど、適宜の手段によりプリンタの使用者
に対して報知することができる。報知手段１４は必ずし
も必要ではなく、演算部１３の判定結果に基づいて制御
される手段を接続することができ、例えばインクタンク
の自動切り替えなども可能である。

【００１６】上述したルックアップテーブル１２に噴射
ドロップ数等の温度変動に影響を与える条件をパラメー
タとして実験的に測定したデータをメモリするようにし
て、噴射状況等をも参照して、Ｔ１とＴ２とから判断す
るようにしてもよい。より確実にインク残量を検出する
ことができる。ルックアップテーブル１２を用いずに、
各条件パラメータから近似的に算術式によって演算し、
判断することも可能である。

【００１７】また、実施例では、Ｔ１は噴射開始前の温
度、Ｔ２は所定の数のインクドロップを噴射したときの
温度であると説明したが、必ずしも所定の噴射数に限ら
れるものではなく、通常の平均的な印字状態をデータと
して、それに基づくルックアップテーブル１２を参照す
るようにしてもよい。さらに、Ｔ１、Ｔ２を複数回の測
定によって、たとえば平均をとるなどして決定すること
もできる。ヘッドの構造等により、インク残量が少ない
ときの温度上昇が大きい場合は、Ｔ２のみの測定によっ
て判断することも可能である。その場合には記憶回路１
０は不要であり、差を演算することなく基準値と比較
し、判断すればよい。

【００１８】なお、実施例では、インクタンクが噴射ヘ
ッドと一体となった構造のインクジェットヘッドについ
てのものであるが、インクタンクが分離していてインク
液面が変化するもの、インクタンク中にスポンジなどの
インク保持剤が含まれるものについても同様である。ま
た、温度検出手段は１つに限定されるものではなく、複
数設置してその平均温度を検出したり、多数決により判
定することもできる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、温度検出手段、判断手段、報知手段という簡
単な構成でインク残量を検知することができる。また、
インクに直接接する電極が存在しないので、インクが電
気分解する心配もない。インクタンク中にスポンジなど
の多孔質のインク保持材が設けられるものでは、電極を
用いる残量検知方法が確実には動作しないことが多い
が、本発明によれば、インクタンクの形状によらず、イ
ンクタンク中にスポンジなどのインク保持材が存在する
場合でもインク残量を確実に検知することが可能とな
る。特に、使い捨てのインクカートリッジの場合でも、
インクカートリッジ側に何も検出手段がなくても残量検
知ができるため、安価なインクカートリッジを製造する
ことが可能となるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のインク残量検出装置の一実施例を説
明するためのインクジェットヘッドの概略構成図であ
る。

【図２】 図１で検出された温度値に基づいてインク残
量を検出する構成の一実施例の概略構成図である。

【図３】 インクドロップを噴射させたときのヘッドの
温度の変化を示す線図である。

【図４】 インク残量とインクドロップの体積の関係を
示す線図である。

【符号の説明】

１ 温度検出手段、２ ヒータウェハ、３ チャネルウ
エハ、４ ノズル、５インクサブタンク、６ インク供
給管、７ インクタンク、８ ヒートシンク、９ Ａ−
Ｄ変換部、１０，１１ 記憶部、１２ ルックアップテ
ーブル、１３演算部、１４ 報知手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータウェハ内部あるいはその近傍に配
   置された温度検出手段と、該温度検出手段の出力値の変
   動を検出しインクの残量を判断する演算手段とを有する
   ことを特徴とするインクジェットプリンタのインク残量
   検出装置。