JPH07329315A

JPH07329315A - 液量検知方法、該方法を適用した記録装置および情報処理システム

Info

Publication number: JPH07329315A
Application number: JP12285094A
Authority: JP
Inventors: Makoto Torigoe; 真鳥越; Shigeyasu Nagoshi; 重泰名越; Masao Kato; 真夫加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1994-06-03
Publication date: 1995-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】色のちがいによる検出感度の低下がなく、カ
ラー記録対応の記録装置に適用可能な液量検知方法と、
該方法にもとづく液量検知手段を具備する記録装置、お
よび該装置を出力手段とする情報処理システムを提供す
ることを目的とする。【構成】液量検知方法は、容器の第１面に対する光の
入射点が上記容器内の液面よりも高い場合、上記容器の
第１面に入射して上記容器の第２面に到達する上記光が
容器内の液の屈折率ｎと式：【数７】θ＞ arcsin(1/n) を満足する入射角θを持つようにして、光源を上記容器
の第１面に対して所定の角度でもって対向かつ配置し、
さらに上記液量が０の場合、上記容器の第２面から出射
する上記光の光路上に上記光検出器が位置するようにし
て上記光検出器を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機、ファクシミ
リ、プリンタ、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュ
ータ等の情報処理システムにおいて、文字、画像等の情
報を被記録媒体上に記録するための記録装置および該装
置に適用される容器内の液量検知方法に関する。なお、
ここで、記録とは、布、糸、紙、シート材等のインク付
与を受けるインク支持全体全てのインク付与等（印字、
画像形成、プリント、染色等）を含むもので、本発明は
情報処理分野のみならず、布、糸、紙、シート材等のイ
ンク付与を受けるインク支持体を用いるアパレル産業等
の幅広い産業分野において適用可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙、布、プラスチックシート、Ｏ
ＨＰ用シート等の被記録媒体（以下単に記録紙ともい
う）に対して記録を行う記録装置は、種々の記録方式、
例えばワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方式、イ
ンクジェット方式による記録ヘッドを搭載可能な形態と
して提案されている。

【０００３】これらの方式のなかで、インクジェット方
式は、インクを微小な液滴としてノズルより吐出し文字
や図形等の記録を行うもので、高精細な画像の出力、高
速印字の手段として優れた利点を有している。特に、電
気熱変換体（以下、ヒータ）等により生成したバブル
（気泡）圧を用いる方法、いわゆる熱インクジェット記
録方法（特公昭６１−５９９１１〜４号）は装置の小型
化、画像の高密度化が容易であるなどの特徴を有してい
る。

【０００４】一般にインクジェット記録装置は、記録手
段（記録ヘッド）およびインクタンクと搭載するキャリ
ッジと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御す
るための制御手段とを具備する。そして、複数の吐出口
からインク滴を吐出させる記録ヘッドを記録紙の搬送方
向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）にシリ
アルスキャンさせ、一方で非記録時に記録紙を記録幅に
等しい量で間欠搬送するものである。

【０００５】図１０は、従来の記録方法が適用されるイ
ンクジェット記録装置の記録ヘッドおよびその周辺の概
略的構造を説明するためのものである。

【０００６】記録ヘッド７０１は、キャリッジ７０２に
着脱自在に搭載されている。キャリッジ７０２は２本の
ガイド軸７０３ａおよび７０３ｂに摺動自在にして係合
されており、これらのガイド軸７０３ａ，７０３ｂに案
内されながら不図示の駆動手段によって矢印Ａ方向（主
走査方向）に往復移動する。

【０００７】この記録ヘッド７０１はフルカラー画像を
形成するため、単色の記録ヘッドＢｋ（ブラック対
応），Ｃ（シアン対応），Ｍ（マゼンタ対応），Ｙ（イ
エロー対応）から成っている。各記録ヘッドは所定の密
度、例えば４００ｄｐｉの密度で記録紙に相対し、キャ
リッジの移動方向と直角方向に配列されたオリフィスを
有する。用紙、ＯＨＰフィルム等の被記録媒体（以下、
記録紙とする）７０４は搬送ローラ対およびテンション
ローラ対（図示せず）に挾持され、矢印Ｂの方向（副走
査方向）に搬送される。参照符号７０５はその長手方向
が搬送ローラ対と平行をなすプラテンであり、記録紙７
０４の浮きやシワを防止するため、不図示の吸引手段に
よって記録紙を吸引している。

【０００８】図１１は、従来のカラー記録対応のインク
ジェットカートリッジの斜視図である。この図に示すよ
うに、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）
およびブラック（Ｂｋ）のインクタンクが一体となった
インクカートリッジ８０１と、各色に対応した記録ヘッ
ドが一体となったヘッドユニット８０２とが着脱自在に
接続されている。

【０００９】上記構成からなるインクジェット記録装置
は、高密度かつ高速な記録動作が可能であることから、
情報処理システムの出力手段、例えば複写機、ファクシ
ミリ、電子ダイプライタ、ワードプロセッサ、ワークス
テーション等の出力端末としてのプリンタ、あるいはパ
ーソナルコンピュータ、ホストコンピュータ、光ディス
ク装置、ビデオ装置等に具備されるハンディまたはポー
タブルプリンタとして利用されている。この場合、イン
クジェット記録装置は、これら装置固有の機能、使用形
態等に対応した構成をとる。

【００１０】ところで、インクジェット記録装置におい
てインクタンク内のインクの残量を検知する方法として
は、様々なものが提案・実施されてきた。

【００１１】例えばその１つには、インクタンクに電極
を設けインク残量に応じて変化する電極間の抵抗値を測
定することによってインク残量を検知するという方法が
ある。しかしこの方法はインクタンクに電極を付ける必
要があるのでコスト高になる。特にインクが消費された
場合インクタンクごと交換するタイプのものはランニン
グコストのアップにつながるばかりか、通常プラスチッ
クで作られるインクタンクに金属の電極が付いたものは
廃棄する際にも好ましくない。さらにカラープリンタの
ように複数のインクタンクを持つものでは、インクタン
クごとにこの機構が必要となりインクジェット記録装置
の本体側もコスト高になる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法では
光源の波長を選択する際に、光がインクに吸収されるも
のを選ばなければならないという問題がある。したがっ
て、カラー記録のように、複数の色のインクを用いる場
合は複数の光源を必要とするという問題が生ずる。

【００１３】したがって、本発明は上記問題点を解決
し、カラー記録対応の記録装置であっても、単一の光源
を用いることによって異なる色のインクタンクのインク
残量を検知することが可能な液量検知方法および該方法
を適用した液量検知手段、さらに該システムを具備する
記録装置および情報処理システムを提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづく液量検知方法は、光源と該光源か
らの光を検出する光検出器とからなる液量検出手段を用
いて容器内の液の量を検知する方法であって、上記容器
の第１面に対する上記光の入射点が上記容器内の液面よ
りも高い場合、上記容器の第１面に入射して上記容器の
第２面に到達する上記光が上記液の屈折率ｎと式：

【００１５】

【数３】θ＞arcsin(1/n) を満足する入射角θを持つようにして、上記光源を上記
容器の第１面に対して所定の角度でもって対向かつ配置
し、さらに上記液量が０の場合、上記容器の第２面から
出射する上記光の光路上に上記光検出器が位置するよう
にして上記光検出器、好ましくはＣＣＤを配置すること
を特徴する。

【００１６】好ましくは、上記第２面と上記光検出器と
の間にスリットを設けることによって上記第２面から出
射して上記光検出器に到達する上記光を限定する。

【００１７】好ましくは、上記液はインクであり、また
上記容器は記録装置に搭載される記録ヘッドに上記イン
クを供給するためのインクタンクである。

【００１８】また、上記課題を解決するために、本発明
にもとづく記録装置は、被記録媒体にインク滴を吐出す
ることによって入力画像情報を記録する記録ヘッドと該
記録ヘッドへインクを供給するためのインクタンクとを
搭載する記録装置であって、光源と該光源からの光を検
出する光検出器とからなり、かつ上記インクタンク内の
上記インクの量を検知する液量検知手段が設けられ、さ
らに、上記インクタンクの第１面に対する上記光の入射
点が上記容器内の液面よりも高い場合、上記容器の第１
面に入射して上記容器の第２面に到達する上記光が上記
液の屈折率ｎと式：

【００１９】

【数４】θ＞arcsin(1/n) を満足する入射角θを持つようにして、上記光源が上記
容器の第１面に対して所定の角度でもって対向かつ配置
され、上記液量が０の場合、上記容器の第２面から出射
する上記光の光路上に上記光検出器、好ましくはＣＣＤ
が位置するようにして上記光検出器が配置されたことを
特徴とする。

【００２０】好ましくは、上記第２面と上記光検出器と
の間にスリットが設けられている。

【００２１】好ましくは、上記記録装置は、カラー記録
に対応するもので、上記記録ヘッドおよび上記インクタ
ンクが複数設けられている。

【００２２】好ましくは、上記記録ヘッドおよび上記イ
ンクタンクは所定の方向に可動自在に設けられ、一方上
記液量検知手段は所定の位置に固定されている。

【００２３】好ましくは、上記液量検知手段の校正を行
うための校正手段が設けられている。

【００２４】好ましくは、上記液量検知手段の位置は、
上記記録ヘッドによるインク予備吐出を行うための位置
と概略一致している。

【００２５】好ましくは、上記光検出器は光位置検出器
であり、上記光検出器の検出面は、上記光路と直交す
る。

【００２６】好ましくは、上記光検出器の検出面は、上
記容器内の液量にかかわりなく、上記検出面上の異なる
点上で、上記光路と交わる。

【００２７】好ましくは、上記光検出器の出力によって
上記インク濃度を検出する濃度検出器をさらに有する。

【００２８】好ましくは、該記録装置は、上記インクタ
ンクを着脱自在に搭載し、かつ上記インクタンクの有無
を検出するためのインタンク検出手段をさらに有する。

【００２９】好ましくは、該記録装置の記録領域を覆う
開閉自在のカバー部材と、上記光検出器の出力によって
上記カバー部材の開閉状態を検出する開閉状態検出手段
とを有する。

【００３０】好ましくは、上記記録ヘッドは、上記イン
クを吐出するために利用されるエネルギーを発生する素
子として、上記インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギ
ーを発生する電気熱変換体を有するインクジェット記録
ヘッドである。

【００３１】さらに、上記課題を解決するために、本発
明にもとづく情報処理システムは、記録装置を出力手段
とすることを特徴とする。

【００３２】

【作用】上記光が上記液の屈折率ｎと式：

【００３３】

【数５】θ＞arcsin(1/n) を満足する入射角θを持つようにして、上記光源が上記
容器の第１面に対して所定の角度でもって対向かつ配置
され、上記液量が０の場合、上記容器の第２面から出射
する上記光の光路上に上記光検出器が位置するようにし
て上記光検出器が配置されるので、液面が光の入射点よ
りも高い場合、光は容器の第２面で反射してしまい、光
検出器に達しない。

【００３４】また、溶液内の液体が上記光を吸収するも
のである場合も光検出器に光が達しない。しかし、液体
の残量が０の場合、光検出器に光が達することになる。

【００３５】上記スリット板が設けられることによっ
て、液量が０の場合のみ光線が通過可能となるようにす
ることができるので、容器内の液の有無を精度良く検出
することができる。

【００３６】ＣＣＤの位置信号出力以外に強度信号出力
も同時に検出することによって、インクの濃度も同時に
検知することができる。

【００３７】液量検知手段と予備吐出を行う位置とが概
略一致していることによって、予備吐出動作中に平行し
て液量を検知することができる。

【００３８】上記校正手段によって、液量検知が正確に
実施される。

【００３９】光検出器の検出面は、上記光路と直交する
ため、液量検知が正確に実施される。

【００４０】上記光検出器の検出面は、上記容器内の液
量にかかわりなく、上記検出面上の異なる点上で、上記
光路と交わるため、液量の変化を追跡することができ
る。

【００４１】上記記録ヘッドは、上記インクを吐出する
ために利用されるエネルギーを発生する素子として、上
記インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する
電気熱変換体を有することによって、高品位な画像記録
を実施することができる。

【００４２】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明にもとづく
容器内の液量検知方法を説明するが、この方法は記録装
置のインク残量検知手段のみならず、例えばバイオテク
ノロジー分野における組織培養液の残量検知等、あらゆ
る分野において利用可能なものである。

【００４３】＜実施例１＞図１ないし図３は、本発明に
もとづく記録装置に適用される容器内の液量検知方法お
よび該方法を適用した液量知手段の概略的構成を説明す
るためのものである。この実施例では従来例で説明した
インクジェット記録装置と同様の構成からなる記録装置
に具備されるインク残量検知手段について説明する。

【００４４】図１において、参照符号１は、インク２を
貯蔵し、かつ必要に応じて記録ヘッド５（ノズル面６を
有する）へ供給口７を介してインク２を供給するインク
タンクである。このインクタンク１は、上部に大気連通
口８を有し、また少なくとも液量検知手段からの光があ
たる部分は透明な材質からなる。液量検知手段は、光源
３と該光源から照射される光の波長を検知する光検出器
４とからなる。光源は、レンズ付きの発光ダイオード
（ＬＥＤ）であって高い指向性でもって高出力の赤色光
を放つ。一方、光検出器はシリコンフォトデイテクター
等を用いることができる。すでに説明したように、カラ
ー記録対応の記録装置では、シアン、マゼンタ、イエロ
ー、およびブラックのインクが用いられるが、上記赤色
光はマゼンタおよびイエローは透過するがブラックおよ
びシアンは吸収されてしまうので透過しないという性質
を有する。

【００４５】この実施例では、上記光源３は、インクタ
ンク内の液面と直交するインクタンクの側面外側に、上
記液面と平行な任意の水平面に対して所定の角度ψでも
って傾斜して上記側面に対向して配置されている。一
方、上記光検出器４は、インクタンクの底面の下に配置
されている。

【００４６】図１に示すように、インク２の水位がＬＥ
Ｄ３を発した光線の入射点より高い場合、光線はインク
タンク１内のインク２に入射したのち、インクタンク１
の底面に角度θで入射する。ここでθ＞ａｒｃｓｉｎ
（１／ｎ）≒４７．８°となるようにＬＥＤ３のインク
タンク１の側面への入射角ψを設定しているため、イン
クタンク１の底面では光線は全反射してしまい、光検出
器４へは全く到達しない。ちなみにここでＬＥＤ３のイ
ンクタンク１の側面への入射角ψは、

【００４７】

【数６】 ψ＜90−arcsin(n・sin(90−arcsin(1/n))) ≒24.9° （式中、角度の単位は度）の条件を満たさなければ上記のθ＞ａｒｃｓｉｎ（１／
ｎ）の条件が満たせなくなる。またインク２が上述の黒
やシアンのようにＬＥＤ３の光を吸収するものであれば
やはり光検出器４へは光線は到達しない。いずれも場合
も図１に示すような配置では光検出器４の出力はゼロ
（オフセットおよびノイズを除いて。以下同）である。

【００４８】次に図２を参照して（図２以降ではヘッド
５は省略している）、インク２の水位がＬＥＤ３の光線
入射点より下がった場合を考える。このときは光線がイ
ンク２によって下向きに屈折され光検出器４の手前（図
中右側）でインクタンク１から射出する。したがって、
光検出器４が光線を検出することなく、光検出器４の出
力はゼロである。またインク２がＬＥＤ３の光を吸収す
るものであるときは図１の場合と同様である。

【００４９】ところがインク２の量がさらに減っていく
と、インク液面の屈折によってＬＥＤ３の光線がインク
タンク１から射出する位置が光検出器４方向へずれてい
き、インクタンク１にインクがなくなって空になると図
３のように光検出器４に光線が到達して光検出器４のゼ
ロでない出力が得られる。

【００５０】ここでインクタンク１全体が多少傾いて
も、透過光を検出しているので、光検出器４の出力はあ
まり変化しない。

【００５１】以上をまとめると、インク２が光透過性か
どうかに関わらず、インクタンク１内にインク２が少し
でも残っているときは光検出器４の出力はゼロで、イン
クタンク１が空になって初めて光検出器４の出力が得ら
れる。この出力を、ＡＤ変換した後、予め定めたしきい
値以上か以下かをインクジェット記録装置中のＣＰＵで
判断してインクタンク１内のインクの有無を知ることが
できる。

【００５２】ここでＬＥＤ３の寿命の観点からＬＥＤ３
はインク残量検知時のみ点灯し、検知後は消灯するのが
望ましい。

【００５３】＜実施例２＞前述の第１の実施例では、Ｌ
ＥＤ３がレンズ付きとはいえ実際には光線の指向性は完
全に平行光にはならないし、ビームの太さもあるので、
インク２の量が空になる寸前では、光検出器にＬＥＤ３
からの光線が一部混入してしまう場合があり、検出誤差
を生じてしまう。

【００５４】そこで図４に示すようにインクタンク１と
光検出器４の間にスリット板９を設け、インクタンクが
空のときにのみ光線が通過できるようにしておく。こう
することによって、インクの有無を精度良く検出するこ
とができる。

【００５５】＜実施例３＞前述第１，第２の実施例で
は、インクタンク内のインクの有無はわかるが、インク
の残量はわからない。そこで、図５にインクの残量を検
知するための構成を示す。この図において、参照符号１
〜３および７，８は第１もしくは第２の実施例と同じで
ある。ただし、インクタンク１にＬＥＤ３の光を入射さ
せる点はインクタンク１の上面にほぼ近いところになっ
ている。また入射角も異なり、インクタンク１の底面で
必ずしも全反射にはならない。さらにＬＥＤ３は第１の
実施例では赤色のものでカラーインクの黒やシアンは透
過しないが、ここではそれらも透過する近赤外ＬＥＤを
用いている。また１０は電荷結合子画像センサ（ＣＣ
Ｄ）やＰＳＤ等の１次元位置光検出器でＬＥＤ３の赤外
波長にも感度をもつものである。１次元位置光検出器
（光位置検出素子）としては光分布を画像としてとらえ
て処理を行うことで検出精度を高めることのできるＣＣ
Ｄ素子が特に好適であり、ここではＣＣＤを用いる。

【００５６】まずインクの水位がＬＥＤ３からの光の入
射点より上にある場合、光線はインクタンク１に入射後
図中Ａの光路を進み、インクタンク１の反対側の側面か
ら射出する。したがってこの場合だけはインク残量を検
出することはできない。次にインクの水位が光の入射点
の直下にある場合、光線はインクタンク１に入射後図中
Ｂの光路を進み、図のようにＣＣＤ１０に入射する。ま
た図中のインク２の水位の場合はＣの光路、インクが全
く無い場合はＤの光路をそれぞれ進み、図のようにＣＣ
Ｄ１０に入射する。このようにインクの水位によって光
線がＣＣＤ１０に入射する位置が変化するので、ＣＣＤ
１０の位置信号出力を検出することによってインクタン
ク１無いのインク残量を検知することができる。

【００５７】本実施例では、なるべくインクの量が多い
ときからインク残量を検出できるようにインクタンク１
のかなり高い位置からＬＥＤ３の光を入射させている
が、通常インク残量検知が必要になってくるのはインク
の残量が少なくなってきてからなので、ＬＥＤ３の光の
入射位置は第１，第２の実施例と同様の高さでもかまわ
ない。

【００５８】また、インクタンク１内のインクの濃度が
溶媒の蒸発等によって変化する場合がある。あるいは、
階調画像を印字する目的等で濃淡のインクを使い分ける
場合がある。このような場合にインクの濃度を検知する
必要がある。本実施例において、ＣＣＤ１０の位置信号
出力以外に強度信号出力も同時に検出することによっ
て、インクの濃度も同時に検知することができる。ＣＣ
Ｄ１０の強度信号出力は、光線がインク内を通過する長
さとインクの濃度の積に反比例する。このうち光線がイ
ンク内を通過する長さはＣＣＤ１０の位置信号出力から
検知したインク残量から容易に求まるので、ＣＣＤ１０
の強度信号出力の逆数をこれで割ることにより、インク
の濃度を知ることができる。

【００５９】＜実施例４＞インクジェット記録装置にお
いてカラー印字可能なカラープリンタの場合、通常黒、
シアン、マゼンタ、イエローの４色のインクを用いる。
このように複数のインクタンクがある場合、インクタン
ク各々に上記の検出系を持つとコスト高になるばかりで
なく、インクタンクを交換しようとする際に邪魔になっ
てしまう。その点を改善した実施例を図６に示す。図６
において、１１はヘッド５および黒、シアン、マゼン
タ、イエローの４色のインクを入れた４つのインクタン
ク１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを一体として走査して印字す
るためのキャリッジである。キャリッジ１１は不図示の
駆動モータにより２本のガイドシャフト１２ａ，１２ｂ
に沿って左右に走査しつつヘッド５が印字を行う。検出
系としてのＬＥＤ３と光検出器４（ＣＣＤ１０でももち
ろん良い）は、キャリッジ１１とは独立して、インクジ
ェット記録装置の本体上の、キャリッジ１１のホームポ
ジション（インクタンク交換時にキャリッジ１１が停止
している位置）におけるインクタンク１ａ〜１ｂの位置
以外の場所に固定する。キャリッジ１１を移動すること
によって各色のインクタンク１ａ〜１ｂを順次インク残
量検知する。

【００６０】＜実施例５＞通常この種のインクジェット
記録装置においては、インク吐出特性の安定化のため
に、印字以外でインクの吐出動作を行う予備吐出動作を
行っている。これは、インクジェット記録装置本体上に
予備吐出した廃インクを受けて貯蔵するための予備吐出
受けを設け、印字前後や印字中の所定時間間隔に、キャ
リッジを移動してノズルが予備吐出受けに対向する位置
にもってきて各ノズル所定ドット数の予備吐出を行うも
のである。ここで上記インク残量検知系の位置を予備吐
出受けの位置と一致させることによって、予備吐出動作
中に並行してインク残量検知を行うことができ、インク
ジェット記録装置としてのトータルなスループットを向
上させることができる。

【００６１】＜実施例６＞通常前記の光源３や光検出器
４ないし光位置検出器１０には初期ばらつきや経時変化
が少なからずある。

【００６２】これに対応するために、インク残量検知を
行う前にキャリッジを移動してインク残量検知の位置か
ら外して、光源３からの光が直接光検出器４ないし光位
置検出器１０に入射する状態で光量を検出し、インク残
量検知機構としての校正を行う。すなわち前述のしきい
値は校正前の光量に一定値を掛けた値を使用する。

【００６３】＜実施例７＞実施例１では光線が光検出器
４に入射する角度がかなり大きいので、検出器４の表面
での光反射が多くなってしまい、光量ロスが大きい。そ
こで図７のように光検出器４をＬＥＤ３からの光線に対
向させて配置すればそのようなことはなくなる。

【００６４】＜実施例８＞インクタンク１が無い場合、
インクタンク１の壁面の反射や吸収による光減衰がない
ので、インク２が無い場合よりもさらに大きな出力が得
られる。したがって、本インク残量検知機構はインクタ
ンク有無の検知機構も兼ねることができる。

【００６５】また、インクジェット記録装置のカバーが
開いている場合、キャリッジを移動してインク残量検知
の位置から外したとき、ＬＥＤ３が消灯していても、外
光のために光検出器４ないし光位置検出器１０にある程
度の出力が得られる。したがって、本インク残量検知機
構はカバー開閉の検知機構も兼ねることができる。

【００６６】＜実施例９＞これまでの実施例は、インク
タンク１の側面から光を入射させ、底面から出射させて
いるが、図８および図９に示すように、側面から入射さ
せて別の側面から出射させてももちろん構わない。この
場合は、この光線の高さ以上にインクがあるかどうかの
検知を行うことになり、インクがなくなることの予告機
能としての効果がある。

【００６７】（その他）なお、本発明は、特にインクジ
ェット記録方式の中でも、インク吐出を行わせるために
利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段
（例えば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エ
ネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録
ヘッド、記録装置において優れた効果をもたらすもので
ある。かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が
達成できるからである。

【００６８】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第４７２３１２９号明細書，同第４７４０
７９６号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うものが好ましい。この方式は所謂オンデマンド型，
コンティニュアス型のいずれにも適用可能であるが、特
に、オンデマンド型の場合には、液体（インク）が保持
されているシートや液路に対応して配置されている電気
熱変換体に、記録情報に対応していて核沸騰を越える急
速な温度上昇を与える少なくとも１つの駆動信号を印加
することによって、電気熱変換体に熱エネルギを発生せ
しめ、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結
果的にこの駆動信号に一対一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成できるので有効である。この気泡の成
長，収縮により吐出用開口を介して液体（インク）を吐
出させて、少なくとも１つの滴を形成する。この駆動信
号をパルス形状とすると、即時適切に気泡の成長収縮が
行われるので、特に応答性に優れた液体（インク）の吐
出が達成でき、より好ましい。このパルス形状の駆動信
号としては、米国特許第４４６３３５９号明細書，同第
４３４５２６２号明細書に記載されているようなものが
適している。なお、上記熱作用面の温度上昇率に関する
発明の米国特許第４３１３１２４号明細書に記載されて
いる条件を採用すると、さらに優れた記録を行うことが
できる。

【００６９】記録ヘッドの構成としては、上述の各明細
書に開示されているような吐出口，液路，電気熱変換体
の組合せ構成（直線状液流路または直角液流路）の他に
熱作用部が屈曲する領域に配置されている構成を開示す
る米国特許第４５５８３３３号明細書，米国特許第４４
５９６００号明細書を用いた構成も本発明に含まれるも
のである。加えて、複数の電気熱変換体に対して、共通
するスリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示
する特開昭５９−１２３６７０号公報や熱エネルギの圧
力波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示す
る特開昭５９−１３８４６１号公報に基いた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、記録ヘッドの
形態がどのようなものであっても、本発明によれば記録
を確実に効率よく行うことができるようになるからであ
る。

【００７０】さらに、記録装置が記録できる記録媒体の
最大幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドに対しても本発明は有効に適用できる。そのよう
な記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合せによっ
てその長さを満たす構成や、一体的に形成された１個の
記録ヘッドとしての構成のいずれでもよい。

【００７１】加えて、上例のようなシリアルタイプのも
のでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装
置本体に装着されることで装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド自体に一
体的にインクタンクが設けられたカートリッジタイプの
記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効である。

【００７２】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段等を付加す
ることは本発明の効果を一層安定できるので、好ましい
ものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに
対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧或
は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素子或
はこれらの組み合わせを用いて加熱を行う予備加熱手
段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げるこ
とができる。

【００７３】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対応して１個の
みが設けられたものの他、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
よい。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘ
ッドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによるか
いずれでもよいが、異なる色の複色カラー、または混色
によるフルカラーの各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。

【００７４】さらに加えて、以上説明した本発明実施例
においては、インクを液体として説明しているが、室温
やそれ以下で固化するインクであって、室温で軟化もし
くは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェ
ット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものを用いてもよ
い。加えて、熱エネルギによる昇温を、インクの固形状
態から液体状態への状態変化のエネルギとして使用せし
めることで積極的に防止するため、またはインクの蒸発
を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化す
るインクを用いてもよい。いずれにしても熱エネルギの
記録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イ
ンクが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点では
すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギの付与
によって初めて液化する性質のインクを使用する場合も
本発明は適用可能である。このような場合のインクは、
特開昭５４−５６８４７号公報あるいは特開昭６０−７
１２６０号公報に記載されるような、多孔質シート凹部
または貫通孔に液状又は固形物として保持された状態
で、電気熱変換体に対して対向するような形態としても
よい。本発明においては、上述した各インクに対して最
も有効なものは、上述した膜沸騰方式を実行するもので
ある。

【００７５】さらに加えて、本発明インクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータ等の情報処理機器の
画像出力端末として用いられるものの他、リーダ等と組
合せた複写装置、さらには送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態を採るもの等であってもよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
液量検知手段は、光源からの光が溶液内の液の屈折率ｎ
と式：

【００７７】

【数６】θ＞arcsin(1/n) を満足する入射角θを持つようにして、光源が上記容器
の第１面に対して所定の角度でもって対向かつ配置さ
れ、上記液量が０の場合、上記容器の第２面から出射す
る上記光の光路上に上記光検出器が位置するようにして
上記光検出器が配置されるので、液面が光の入射点より
も高い場合、光は容器の第２面で反射してしまい、光検
出器に達しない。また、溶液内の液体が上記光を吸収
するものである場合も光検出器に光が達しない。しか
し、液体の残量が０の場合、光検出器に光が達すること
になる。したがって、カラー記録対応の記録装置であっ
ても部品点数を増やすこと無く、簡単かつ正確にインク
の有無を検出することが可能である。また、上記光検出
器の検出面を、上記容器内の液量にかかわりなく、上記
検出面上の異なる点上で、上記光路と交わるようにする
ことによって、インク残量の変化を追跡することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるイ
ンクタンクおよび液量検知手段の概略的構成を説明する
ための断面図である（液量が光の入射点よりも高い場
合）。

【図２】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるイ
ンクタンクおよび液量検知手段の概略的構成を説明する
ための断面図である（液量が光の入射点よりも低い場
合）。

【図３】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるイ
ンクタンクおよび液量検知手段の概略的構成を説明する
ための断面図である（液量が０の場合）。

【図４】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるイ
ンクタンクおよび液量検知手段の概略的構成を説明する
ための断面図である（スリットを設けた場合）。

【図５】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるイ
ンクタンクおよび液量検知手段の他の例の概略的構成を
説明するための断面図である。

【図６】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるカ
ラー記録対応の複数のインクタンクと一組の液量検知手
段との概略的構成を説明するための斜視図である。

【図７】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるイ
ンクタンクおよび液量検知手段の他の例の概略的構成を
説明するための断面図である。

【図８】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるイ
ンクタンクおよび液量検知手段の他の例の概略的構成を
説明するための斜視図である。

【図９】本発明にもとづく液量検知方法が適用されるイ
ンクタンクおよび液量検知手段の他の例の概略的構成を
説明するための断面図である。

【図１０】従来のカラー記録対応の記録装置の主要部を
説明するための斜視図である。

【図１１】従来のカラー記録対応の記録装置に搭載され
るインクタンクを説明するための斜視図である。

【符号の説明】

１インクタンク２インク３光源（ＬＥＤ）４光検出器１０光位置検出器１１キャリッジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と該光源からの光を検出する光検出
器とからなる液量検出手段を用いて容器内の液の量を検
知する方法であって、前記容器の第１面に対する前記光の入射点が前記容器内
の液面よりも高い場合、前記容器の第１面に入射して前
記容器の第２面に到達する前記光が前記液の屈折率ｎと
式：【数１】θ＞arcsin(1/n) を満足する入射角θを持つようにして、前記光源を前記
容器の第１面に対して所定の角度でもって対向かつ配置
し、さらに前記液量が０の場合、前記容器の第２面から出射
する前記光の光路上に前記光検出器が位置するようにし
て前記光検出器を配置することを特徴とする液量検知方
法。
【請求項２】請求項１記載の液量検知方法であって、前記第２面と前記光検出器との間にスリットを設けるこ
とによって前記第２面から出射して前記光検出器に到達
する前記光を限定することを特徴とする液量検知方法。
【請求項３】請求項１または２記載の液量検知方法で
あって、前記液はインクであり、また前記容器は記録装置に搭載
される記録ヘッドに前記インクを供給するためのインク
タンクであることを特徴とする液量検知方法。
【請求項４】被記録媒体にインク滴を吐出することに
よって入力画像情報を記録する記録ヘッドと該記録ヘッ
ドへインクを供給するためのインクタンクとを搭載する
記録装置であって、光源と該光源からの光を検出する光検出器とからなり、
かつ前記インクタンク内の前記インクの量を検知する液
量検知手段が設けられ、さらに、前記インクタンクの第１面に対する前記光の入
射点が前記容器内の液面よりも高い場合、前記容器の第
１面に入射して前記容器の第２面に到達する前記光が前
記液の屈折率ｎと式：【数２】θ＞arcsin(1/n) を満足する入射角θを持つようにして、前記光源が前記
容器の第１面に対して所定の角度でもって対向かつ配置
され、前記液量が０の場合、前記容器の第２面から出射する前
記光の光路上に前記光検出器が位置するようにして前記
光検出器が配置されたことを特徴とする記録装置。
【請求項５】請求項４記載の記録装置であって、前記第２面と前記光検出器との間にスリットが設けられ
たことを特徴とする記録装置。
【請求項６】請求項４または５記載の記録装置であっ
て、該記録装置は、カラー記録に対応するもので、前記記録
ヘッドおよび前記インクタンクが複数設けられたことを
特徴とする記録装置。
【請求項７】請求項４ないし６のいずれか一項記載の
記録装置であって、前記記録ヘッドおよび前記インクタンクは所定の方向に
可動自在に設けられ、一方前記液量検知手段は所定の位
置に固定されていることを特徴とする記録装置。
【請求項８】請求項４ないし７のいずれか一項記載の
記録装置であって、前記液量検知手段の校正を行うための校正手段が設けら
れたことを特徴とする記録装置。
【請求項９】請求項４ないし８のいずれか一項記載の
記録装置であって、前記液量検知手段の位置は、前記記録ヘッドによるイン
ク予備吐出を行うための位置と概略一致していることを
特徴とする記録装置。
【請求項１０】請求項４ないし９のいずれか一項記載
の記録装置において、前記光検出器の検出面は、前記光路と直交することを特
徴とする記録装置。
【請求項１１】請求項４ないし９のいずれか一項記載
の記録装置において、前記光検出器は光位置検出素子であり、前記光検出器の
検出面は、前記容器内の液量にかかわりなく、前記検出
面上の異なる点上で、前記光路と交わることを特徴とす
る記録装置。
【請求項１２】請求項１１記載の記録装置において、前記光検出器は、電荷結合子画像センサ（ＣＣＤ）であ
ることを特徴とする記録装置。
【請求項１３】請求項１２記載の記録装置であって、前記光検出器の出力によって前記インク濃度を検出する
濃度検出器がさらに設けられたことを特徴とする記録装
置。
【請求項１４】請求項４ないし１２記載のいずれか一
項記載の記録装置であって、該記録装置は、前記インクタンクを着脱自在に搭載し、
かつ前記インクタンクの有無を検出するためのインクタ
ンク検出手段がさらに設けられたことを特徴とする記録
装置。
【請求項１５】請求項４ないし１４のいずれか一項記
載の記録装置であって、該記録装置の記録領域を覆う開閉自在のカバー部材と、前記光検出器の出力によって前記カバー部材の開閉状態
を検出する開閉状態検出手段とがさらに設けられたこと
を特徴とする記録装置。
【請求項１６】請求項４ないし１５のいずれか一項記
載の記録装置において、前記記録ヘッドは、前記インクを吐出するために利用さ
れるエネルギーを発生する素子として、前記インクに膜
沸騰を生じさせる熱エネルギーを発生する電気熱変換体
を有するインクジェット記録ヘッドであることを特徴と
する記録装置。
【請求項１７】請求項４ないし１６のいずれか一項記
載の記録装置を出力手段とすることを特徴とする情報処
理システム。