JPH08112907A

JPH08112907A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JPH08112907A
Application number: JP24939094A
Authority: JP
Inventors: Makoto Torigoe; 真鳥越; Toshiji Inui; 利治乾; Norifumi Koitabashi; 規文小板橋; Hitoshi Nishigori; 均錦織
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-05-07
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JP3210190B2

Abstract

(57)【要約】【目的】吸収体、発泡材等の負圧発生部材を内蔵する
インクタンクにおいて、高精度でかつ所望のインク残量
で検知するインク残量検知機能を実現する。【構成】フォトインタラプタ６の検出光に対して透過
性の透明プラスチック等からなるインクタンクの壁面の
一部を通して、フォトインタラプタ６の検出光を透過
し、該壁面と該インク吸収体７ａとの境界部の光反射率
変化を検出する。検出部分にインクが有るときと無いと
きの反射率の差から、インクの残量検知を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクを吐出して記録
を行うインクジェット記録装置における、インク貯蔵容
器等のインクが無くなったことを検知するインク終了検
知装置、もしくはインクの残量状態を検知する残量状態
検知装置に関するものである。

【０００２】本発明は特に、それぞれ異なる状態でイン
クを連通して収容可能な複数の収容部材から成るインク
貯蔵容器内に収容されたインクの残量状態を検知するイ
ンク残量状態検知装置および方法に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】プリンタ、複写機、ファクシミリなどの
機能を有する記録装置、あるいはコンピュータやワード
プロセッサなどを含む複合電子機器やワークステーショ
ンの出力機器として用いられる記録装置は、画像情報に
基づいて用紙やプラスチック薄板などの記録媒体に画像
を記録していくように構成されている。このような記録
装置は、記録方式によりインクジェット式、ワイヤドッ
ト式、サーマル式、レーザービーム式などに分けること
ができる。

【０００４】インクジェット式の記録装置（インクジェ
ット記録装置）は、記録手段（記録ヘッド）から記録媒
体にインクを吐出して記録を行なうものであり、以下の
利点を有する。記録手段のコンパクト化が容易であり、
高精細な画像を高速で記録することができ、普通紙に特
別の処理を必要とせずに記録することが可能であり、ラ
ンニングコストが低く、ノンインパクト方式であるため
に騒音が少なく、しかも多色のインクを使用してカラー
画像を記録するのが容易であるが挙げられる。

【０００５】特に熱エネルギーを利用してインクを吐出
するインクジェット式の記録手段（記録ヘッド）は、エ
ッチング、蒸着、スパッタリングなどの半導体製造プロ
セスを経て基板上に製膜された電気熱変換体、電極、液
路壁、天板などを形成することにより、高密度の液路配
置（吐出口配置）を有するものを容易に製造することが
でき、一層のコンパクト化を図ることができる。

【０００６】インクジェット記録装置において、記録ヘ
ッドへ供給するインクを貯留するためのインクタンク等
のインク貯留装置は、インクジェット記録装置の所定の
固定部位に装着される場合と、記録ヘッドとともにキャ
リッジに搭載される場合とがある。前者の場合、記録ヘ
ッドと貯留装置との間にインクチューブ等のインク供給
路を設け、これがキャリッジの移動に追随するようにす
る。また、後者の場合、記録ヘッドと貯留装置との間に
おけるインク供給路は比較的短いものとすることができ
る。このため、キャリッジにインク貯留装置を搭載する
構成は、インクジェット記録装置の小型化や構成の簡潔
化等に適した構成といえる。

【０００７】このような記録ヘッドとインク貯留装置
（インクタンク）がともにキャリッジに搭載される構成
の中では、記録ヘッドとインクタンクとを一体に形成す
る構成や、記録ヘッドとインクタンクとが分離可能に搭
載される構成がある。

【０００８】前者の記録ヘッドとインクタンクとを一体
に形成する構成においては、インクタンク内のインクが
なくなった時点で、インクタンクと記録ヘッドとが一体
となったそのカートリッジを新たなものと交換するた
め、取扱が容易であることから近年普及しつつあるが、
高価なヘッドをインクがなくなる毎に交換するため、ラ
ンニングコストが上昇してしまう。

【０００９】また後者の、記録ヘッドとインクタンクと
が分離可能に搭載される構成においては、インクがなく
なったときにインクを貯留しているインクタンクのみを
交換し、ヘッド自体はその寿命がきた時に交換すればよ
い。

【００１０】通常の使用においては、一般的にインクタ
ンク内のインクを使いきる前にヘッドが寿命により使用
できなくなることはあり得ない。そのため、高価なヘッ
ドの交換回数がインクタンクの交換回数よりも少なく、
ランニングコストを抑えることができる。しかしなが
ら、記録ヘッドとインクタンクとを分離可能に搭載され
る構成においては、インクタンクと記録ヘッドとの接続
部分を、インクの漏れがないように精巧に製造する必要
がある。

【００１１】また、インクジェット方式を用いた記録装
置においては、記録時に記録ヘッドから吐出されるイン
ク量に見合ったインクを良好に供給することができると
ともに、非記録時は、吐出口からのインク漏れなどがな
いインク供給系が要求される。

【００１２】この吐出口からのインク漏れはインクジェ
ット記録の分野に特有の課題であり、これを解決するた
めに吐出口部における圧力を大気圧よりも低い状態とす
るのが一般的である。そして、インクジェット記録装置
には前述の圧力状態を実現するために、負圧発生機構が
インク供給系に設けられる。ここでいう負圧とは、吐出
口部へのインク供給方向に対する背圧で、特に上述のよ
うに吐出口部を大気圧よりも低くする圧力状態を意味す
る。

【００１３】そして、インク収容部が交換型である場合
には、上述の課題に加えて、インク収容部の着脱がスム
ーズにでき、その際にインク漏れなどはなく、確実に記
録ヘッドへインクを供給できることが要求される。

【００１４】前述のインクジェット記録装置に使用され
るインク収容部としてのインク容器の一形態が、特開昭
６３−８７２４２号公報に開示されている（以下第１従
来例という）。この第１従来例には、インク容器内のほ
ぼ全体に発泡材が配置され、複数のインク射出オリフィ
スを備えたインクジェット記録カートリッジの構成が示
されている。

【００１５】このインク容器においては、発泡材である
ポリウレタンフォームのような多孔質媒体にインクを貯
蔵するためのフォームの毛細管力による負圧の発生およ
びインクの保持（インク容器からのインク漏れ防止）が
可能である。

【００１６】しかしながら、前記第１従来例において
は、インク収容部内のほぼ全体にフォームを必要とする
ことからインクの充填量が制限されるとともにフォーム
中に使用されずに残るインク量が多くなり、インクの使
用効率が悪いという問題があった。

【００１７】このような、インク貯留手段内に負圧発生
部材として発泡材を配置した構成において、インク充填
量を大きくする技術として、特開平６−４００４３号が
提案されている。本出願によれば、負圧発生部材収容部
とインクを収容するインク収容部を分けたインク貯蔵容
器を使用することにより、インク収容部内の壁面に付着
するインク以外はほぼ全て使用することができ、インク
貯蔵容器の大容量化が達成される。また、収容される負
圧発生部材により記録ヘッドからのインクの漏れを防
ぎ、長期間安定したインクの供給性能を維持することが
できる。

【００１８】上述のような種々のインクジェット記録装
置のいずれにおいても、インク貯留手段の交換を適切な
時期に行うことが望ましく、インク貯留手段内に残るイ
ンクの量を正確に検知する構成や、インクがなくなる時
期を適切に検知するための構成を備えることが必要であ
る。

【００１９】記録中にインク貯留手段内のインクがなく
なったとき、記録ヘッドからインクを吐出するための吐
出手段はインクがない状態で吐出のためのエネルギーを
発生することになる。特に、吐出手段として電気熱変換
素子等の熱エネルギー発生手段を設け、インクに熱エネ
ルギーを与えて、インクの熱による状態変化により発生
する圧力を利用してインクを吐出させる、いわゆるバブ
ルジェット方式のインクジェット記録装置においては、
インクがない状態で熱エネルギー発生手段を駆動する
と、記録ヘッドの温度を不要に上昇させるばかりでな
く、記録ヘッド自体の損傷を招くことになる。

【００２０】また、吐出手段としてピエゾ素子等の機械
的圧力発生手段を用いてインクを吐出する方式のインク
ジェット記録装置においては、インクがない状態で吐出
手段を駆動することにより、インクの吐出にかかる負荷
がない状態で圧力を発生し続けることとなり、結果とし
て吐出手段の劣化、耐久性の低下を招くこととなる。

【００２１】従来、インクジェット記録装置のインク貯
蔵容器等のインクがなくなったこと（インク終了）を検
知するための構成としては、特開昭５４−１３３７３３
号公報に開示されているような光学素子を用いてインク
タンクの透光状態を検出する構成や、特公平１−１７４
６５号公報に開示されているような電極部材の導通で検
知する構成、特開昭５９−１９４８５３号公報に開示さ
れているような吐出パルス数をカウントして使用したイ
ンク量に基づいて推測する構成（以下ドットカウント方
式という）等が知られている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のインク終了検知装置（インク残量状態検知装置）
は、前述のインク貯留手段内に負圧発生部材として発泡
材を配置した構成や、負圧発生部材収容部とインク収納
部とを分けたインク貯蔵容器構成においては、インク残
量状態を正確に検知することは困難であった。

【００２３】例えば、上記従来技術の内、光学素子を用
いてインクタンクの透光状態を検出するもの、および電
極部材の導通で検知するものは、インク貯蔵容器の構造
上、負圧発生部材を収容したインクタンク内のインクが
なくなったことを検知するのは困難である。また、負圧
発生部材収容部とインク収納部とを分けた構成において
インク収容部のみのインクの残量状態を検知したとして
も、負圧発生部材収容部にインクがまだかなり残ってお
り、インクがある程度減ったことの警告にしか適用する
ことはできなかった。

【００２４】また、電極部材の導通によって残量を検出
する構成においては、電極の設置により負圧発生部材が
圧迫されると、所望の負圧が得られなくなってインクの
供給に悪影響を与えることになりかねない。

【００２５】また、ドットカウント方式においては、装
置毎の１吐出当りの吐出量のバラツキや、インクタンク
の初期注入量のバラツキ、使用環境により使用量が異な
るため大きな誤差が生じてしまう。この誤差は、装置毎
の誤差や環境等の影響など全てを含めて考えると全イン
ク量の半分近くにも達することもあり、その結果、残量
が低下したことの警告または記録装置の停止を確実にイ
ンクが無くなる前に行うには、インクを半分近く残して
行わざるを得ない。この警告あるいは停止を行うタイミ
ングは、このようにあまりインクを多く残して行うと残
量検知という意味が無い、あるいはインクのムダを生じ
てしまうことになる。ドットカウント方式により正確な
残量検知を行おうとすると、コストが非常に高くなって
しまう。さらにインク貯蔵容器の大容量化に伴い、イン
ク残量の正確な検知は一層困難となった。

【００２６】本発明は、このような吸収体、発泡材等の
負圧発生部材を内蔵するインクタンクにおけるインク残
量検知機能の欠点に鑑み、高精度でかつ所望のインク残
量で検知するインク残量検知機能を実現することを目的
としている。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的のた
めに、インクタンクの壁面の一部を通して該壁面と該イ
ンク吸収体との境界部の光反射率変化を検出する手段を
具備し、その部分にインクが有るときと無いときの反射
率の差から、インクの残量検知を行うものである。

【００２８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

【００２９】（第１実施例）図４は、前述の特開平６−
４００４３号に提案されたインクタンクおよびインクジ
ェット記録装置に、本発明が適用されたインクジェット
記録装置の実施例の概略斜視図である。

【００３０】図４において、８は各種構成部品が取付け
られたシャーシである。また、９は当該装置の長手方向
に設けられ、記録紙（不図示）を搬送するための紙送り
ローラであり、１０は紙送りローラ９と並列に設けら
れ、上記記録紙を紙送りローラ９に押圧するためのピン
チローラである。２は、紙送りローラ９に対向し、かつ
平行に設けられたガイドシャフト、１１はガイドシャフ
ト２に対向し、かつ平行に設けられた磁気式リニアエン
コーダのスケール部である。

【００３１】また、１はガイドシャフト２に沿って移動
するキャリッジである。１２はインクジェットヘッド
（不図示）をキャリッジ１に固定するためのヘッドカバ
ー、１３はフレキシブル基板であり、これにより装置制
御部からキャリッジ１に搭載されるインクジェットヘッ
ドに記録データ信号を送り、またキャリッジ１に設けら
れた磁気式リニアエンコーダのセンサ（不図示）からの
出力信号を装置制御部へ送ることができる。

【００３２】３はガイドシャフト２と平行に設けられ、
ガイドシャフト２を中心に回動可能に設けられているキ
ャリッジ１の姿勢を維持するサポートシャフトであり、
１４はキャリッジ１をガイドシャフト２に沿って走査さ
せるためのキャリッジモータ、１５はキャリッジモータ
１４の駆動力をキャリッジ１に伝達するためのタイミン
グベルトである。尚、１６はキャリッジ１の走査におけ
る基準位置を設定するためにキャリッジ１の走査領域内
に設けられた透過型フォトインタラプタである。

【００３３】１７はインクジェットヘッドの吐出不良を
防止またはそれらの回復動作に用いられる吸引キャップ
であり、１８はインクジェットヘッドが待機中に、イン
クジェットヘッドの吐出口（以下、ノズルともいう）内
の乾燥を防ぐための保護キャップである。５は前記キャ
リッジ１上に設けられ、前記記録紙の厚さに応じて前記
記録紙とインクジェットヘッドとのクリアランスを切換
えるための紙ポジション切換えレバー、６は前記キャリ
ッジ１のホームポジション近傍に設けられたインクセン
サとしての反射型フォトインタラプタ、１９は前記イン
クジェットヘッドのノズル部の目詰りを防止するため、
印字に先立って予備吐出を行う際にインク滴を受けとめ
るための予備吐出孔である。

【００３４】図１は、キャリッジ１の側面図、図２は図
１においてインクタンクを装着した状態を示す図、ま
た、図３は図１に示すキャリッジを図１の矢印Ａの方向
から見た状態を示す図である。

【００３５】図１、図２および図３を用いて本図を用い
てキャリッジ１とフォトインタラプタ６の位置関係およ
びフォトインタラプタ６による検出の原理を説明する。

【００３６】図１、図２および図３において、１ｂはキ
ャリッジ１の底部に設けられ、前記フォトインタラプタ
６からの光を透過させるための穴である。

【００３７】図２において、２１はその先端のノズル２
２からインクを吐出して印字を行うための印字ヘッドで
ある。７は前記キャリッジ１上に搭載されたインクタン
ク、７ａはインクタンク内に設けられた負圧発生部材と
しての吸収体、７ｂはインクタンク内の吸収体とインク
タンクの外壁７ｅとの境界部、７ｃはインクタンク内で
インクを他の部材と混入せずにそのままの状態（以下、
生インクともいう）で収納するインク収納部（以下、生
インク収納部ともいう）、７ｄはインクタンク内の生イ
ンクとインクタンク外壁７ｅとの境界部である。インク
タンク７の材質は透明プラスチック等のフォトインタラ
プタ６の検出光に対して透過性のものである。また２４
は印字ヘッド２１へインクを供給するための供給口、２
８はインクの消費に伴う気液交換を行うための大気連通
口である。

【００３８】ヘッド２１とインクタンク７は一体となっ
てキャリッジ１に搭載され、シャフト２、３をスライド
して本図面垂直方向に走査される。

【００３９】図５はフォトインタラプタ６の装着された
基板の平面図であり、６ｃは発光部、６ｄは受光部を示
す。また、図１において、６ａは発光部６ｃにより発せ
られた光６ｂが反射して戻ってくる光路（以下、戻り光
路ともいう）を示しており、図５に示す受光部６ｄによ
り受光される。この光路は図１の様に図１の紙面内を反
射面としても良いし、図１の紙面の垂直面を反射面とし
ても良い。但し、前述の紙ポジション切換えレバー５の
操作によってキャリッジ１の姿勢が大きく変わる場合
は、図１の紙面垂直方向を反射面とする方が、姿勢差の
影響を受けにくくなる。また図１ではこの光路は図面を
煩雑にしないために単なる直線で描かれているが、実際
はある程度ひろがりをもった光束である。

【００４０】フォトインタラプタ６はインクタンク７内
の吸収体７ａのやや生インク収納部７ｃ寄りに検出光を
照射するように設置されている。この位置は後述するよ
うに検知する時点での印字可能残枚数に影響する。ま
た、フォトインタラプタ６の高さ方向の位置に関して
は、フォトインタラプタ６の焦点位置近傍にインクタン
ク７の壁面と吸収体７ａの境界７ｂがくるように配置す
るのが望ましい。フォトインタラプタ６の焦点位置から
外れてくると、検出光のひろがりが大きくなり、キャリ
ッジ１の穴１ｂの縁部等で反射・散乱される光のため検
出のＳ／Ｎを下げてしまうことになる。

【００４１】本実施例では、図４に示すように複数の異
なる色のインクを吐出可能に構成したカラーインクジェ
ット記録装置を例に説明する。複数のそれぞれ異なる色
のインクは、それぞれ対応するインクタンクに収容され
てキャリッジ上に搭載される。従って、吸収体７ａに吸
収されているインクはカラープリンターで通常使用され
る黒、シアン、マゼンタ、イエローの４色のいずれかで
ある。インクは吸収体７ａより供給口２４、印字ヘッド
２１内の流路３０を順次流れた後、吐出手段としてノズ
ル２２に設けられる発熱手段（以下、ヒーターともい
う）３１により熱エネルギーを付与され、急激な熱エネ
ルギーの付与によりインクが発泡してノズル２２の先端
の吐出口から吐出する。このようにして吐出されたイン
クが紙などの媒体に付着することによって印字が行われ
る。

【００４２】フォトインタラプタ６は、前述の如く、光
源の発光素子６ｃであるＬＥＤと受光素子６ｄが一体と
なったものである。このＬＥＤは前記の４色のインクの
いずれにも透過性を有する赤外光のもので、受光素子６
ｄもＬＥＤの波長に対して十分な感度を有するものであ
る。

【００４３】フォトインタラプタ６はキャリッジ１とは
別体に設置され、キャリッジ１に開けられた穴１ｂと透
明なインクタンク７の壁７ｅを通して吸収体７ａの底面
に赤外光を照射し、反射してきた光を受光素子６ｄによ
り検出する。このように検出系であるフォトインタラプ
タ６をキャリッジから離して別体に設置することは、記
録装置本体から可動部分であるキャリッジへの給電線や
信号線などがその分不要になり、構成の簡潔化を達成し
て低廉化を図ることができる。

【００４４】図６はインクタンク７にインクが十分にあ
るときの吸収体７ａの下面のフォトインタラプタ６のフ
ォトインタラプタが光照射している近傍の拡大図、図７
は同じ位置でインクが無くなったときの拡大図である。
また図８は残インク量に応じたフォトインタラプタ６の
受光部６ｄの出力変化を示すグラフである。

【００４５】次に本発明によるインク残量検出の原理を
説明する。

【００４６】一般に異なる屈折率どうしの媒質１、２の
境界面における光の振幅反射率を示すフレネルの公式
は、

【００４７】

【外１】となる。

【００４８】ここでｎ1 ：媒質１の屈折率ｎ2 ：媒質２の屈折率 θ1 ：媒質１中の光線が法線となす角 θ2 ：媒質２中の光線が法線となす角（この４者にはｎ1・ｓｉｎθ1＝ｎ2・ｓｉｎθ2の関係
がある。）

【００４９】本実施例においては、フォトインタラプタ
６の発光部６ｃからの光は、インクタンク７に垂直に近
い角度で入射しているとするとｃｏｓθ＝１とみなすこ
とができ、上記の振幅反射率に代えてエネルギー反射率
で記述するために自乗すると、

【００５０】

【外２】となる。

【００５１】まず、インクタンク７にインクが十分にあ
るとき図６のようにインクタンク７の壁面７ｅと吸収体
７ａの隙間はインクで充填されている。インクタンク７
と吸収体７ａはプラスチックで屈折率は約１．５、イン
クは屈折率約１．４なのでインクタンク７の内壁や吸収
体７ａの表面での反射率は上式から約０．１％しかな
い。

【００５２】次にインク消費に伴って、図６における大
気連通口８を通じて、図７のようにインクタンク７の壁
面７ｅと吸収体７ａの隙間には空気がはいりこんでく
る。インクが無くなった状態でのタンク内壁や吸収体７
ａ表面での反射率は約４％ある。すなわちインクが無く
なると反射光量は約４０倍に増大する。（但し実際はイ
ンクタンク７の外側底面からの反射光など境界部７ｃの
反射光以外の光や電気ノイズの影響でそこまでの出力差
としては検出されない。）

【００５３】ここで、フォトインタラプタ６でインクタ
ンク７と生インク収納部７ｃとの境界部７ｄにおいて検
出を行っても反射率の差は生ずるが、その場合と比べて
みると反射要素の数として以下の様な差がある。

【００５４】

【表１】

【００５５】このように吸収体部で検出を行った方が反
射要素の数が３倍も多く、それだけ反射光量自体が大き
くなり、前述のようなノイズに強い検出ができる。

【００５６】また図７に示すように、吸収体７ａとイン
クタンク７との間に入り込んだ空気は吸収体７ａを通過
するうち微細な多数の気泡となって存在することが多
く、これらの光散乱効果も加わって反射光量はさらに増
加する。

【００５７】これらの反射率は上述のようにｃｏｓθ＝
１の場合の値であるが、それ以外の場合でもインク有る
場合と無い場合では同様にかなりの反射率差がある。い
ずれの場合も反射率差に応じてフォトインタラプタ６の
受光部６ｄに大きな出力差が生じるので、この出力差に
よってインクタンク７内のインクの有無を検知すること
ができる。

【００５８】実際には、フォトインタラプタ６が光を照
射している領域はその焦点位置においても点では無く、
ある所定の大きさをもっており、その領域からインクが
徐々に抜けていくにつれてフォトインタラプタ６の出力
は連続的に変化していくことになる。

【００５９】図８において横軸はインクがなくなって不
吐になるまでの印字可能残枚数、縦軸はフォトインタラ
プタ６の出力である。この出力変化カーブに基き、所定
のしきい値レベルを越えたとき（図８においては残り約
１５枚印字可能な残量をしきい値としている）に、イン
クタンク７内のインク量が残り少なくなったと判断す
る。そして、インクジェット印字装置本体の表示パネル
上で警告表示用ＬＥＤ等を点灯させることによりインク
残量が少なくなったということをユーザーに知らせるこ
とができる。

【００６０】インク残量が低下してことを表示させると
きの残枚数は、しきい値レベルを変更することで、増減
できる。ただし、図８からわかるように出力が立ち上が
るときの枚数（図８においては残り約３０枚）以前で表
示させることは困難である。これに対しては、フォトイ
ンタラプタ６が検出を行う位置を変えることによって出
力が立ち上がるときの印字可能枚数を変更することがで
きる。このようにして、所望の残枚数で警告を発するこ
とができる。

【００６１】あるいは、確実に印字不良を出さないよう
にするためには、警告を行う代わりに、または警告と同
時に印字動作を停止させても良い。この場合は一旦停止
してしまうことで、より強い警告になるという効果があ
る。

【００６２】以上詳述したように、本実施例によれば、
負圧発生部材として吸収体７ａを配置したインクタンク
７に対して、発光部６ｃより発せられた光の反射光を受
光部６ｄにより検出し、その出力レベルにより、インク
タンク７内のインクの残量が所定量より少なくなったこ
とを検出することができる。

【００６３】このとき、吸収体７ａはインクタンク７か
ら供給されるインクの負圧をコントロールする負圧コン
トロール部材としての働きと、発光部６ｃにより発せら
れた光の反射光量をコントロールする反射コントロール
部材としての働きをし、吸収体７ａが配置されたインク
タンク内のインクの残量の低下を正確に検出することが
できる。

【００６４】また本実施例は前述のようにカラープリン
タに適用していてインクタンク７がカラーの４色に対応
して４個横並びになっている。従って、キャリッジ１を
移動することによって各色のインクタンクを順次フォト
インタラプタ６に対向させ、それぞれのインクタンクの
インク残量の検知を行う。各色における出力変化を個別
に追跡する必要があるので、それに対応するメモリ手段
を持つ。この場合インク残量が少なくなったという表示
は４色個別に行うのが望ましいが、インクジェット記録
装置本体の表示パネルが煩雑になる等の理由で簡易的に
どれか１色が少なくなったというのみの表示を行う場合
もある。

【００６５】以上のような構成によれば、カラーインク
ジェット記録装置のインク吸収体を内蔵したインクタン
クに対して、１つの検出系で４色のインクタンクそれぞ
れのインク残量が精度良く検出できる。

【００６６】本実施例ではインクタンク７の底面から検
出を行っている。しかしながら、本発明はインクタンク
７の底面から検出を行う構成に限らず、側面や上面から
検出を行ってもかまわない。

【００６７】しかし、以下の理由から、インクタンク７
の底面から検出を行う方が望ましい。

【００６８】吸収体７ａは通常その密度の分布が均一で
は無く、インクが無くなっていくときにスポット的にイ
ンクが抜けていく。したがって、周囲にまだインクが残
っていてもフォトインタラプタ６がたまたま検知してい
るところだけが先にインクが無くなったり、その逆のこ
とがあったりして同一出力レベルでもその時点での残印
字可能枚数にばらつきが生じ、最悪の場合、警告がされ
ないままインクが無くなってしまうということもあり得
る。

【００６９】ところがインクタンク７の底面は重力の作
用でインクがたまりやすくなっているので、吸収体７ａ
の密度の分布の影響は軽減される。したがって、インク
タンク７の底面からの検出を行うことによって、精度の
高いインク残量検出が可能になる。

【００７０】（第２実施例）前述の如く、第１実施例で
示した構成においては、吸収体７ａの密度の不均一性に
より正確な検知が行うことが困難となる場合がある。第
１の実施例で述べた吸収体７ａの密度の不均一性への別
な対処を行った例を本発明の第２の実施例として図９に
示す。

【００７１】図９において、図６と同様の構成について
は同じ符号を付している。６’は第２のインクセンサと
して配置されるフォトインタラプタであり、フォトイン
タラプタ６と同じものである。本実施例において、フォ
トインタラプタ６を説明の便宜上第１のフォトインタラ
プタともいうこととする。

【００７２】第１の実施例ではフォトインタラプタ６の
出力のみからインク残量を判断していたが、本実施例で
は第１のフォトインタラプタ６と第２のフォトインタラ
プタ６’の出力の平均値を用いてインク残量が低下した
ことを検知する。この平均値は単純平均でも重み付け平
均でも構わない。本実施例では第２のフォトインタラプ
タ６’の方が第１のフォトインタラプタ６よりも供給口
２４に近いので、印字可能残枚数がより少なくなってか
ら出力変化が起きる。したがって、検知したい残枚数に
よって、どちらをより重み付けするかが決まる。

【００７３】このように複数点にインクの残量検出用の
センサを設け、複数の検出点の計測値の平均値を用いる
ことによって、吸収体７ａの密度が不均一であってもそ
の影響が軽減でき、高精度の残量検出を行うことができ
る。

【００７４】同じく吸収体７ａの密度の不均一性の影響
による検出値のばらつきを低減する手段としては、図６
において説明したフォトインタラプタ６を移動可能と
し、インクタンク７の複数点においてインクの残量の検
出を行うという方法も考えられる。

【００７５】また、フォトインタラプタ６を移動可能に
構成する例に限らず、フォトインタラプタ６は固定した
状態で、キャリッジ１を移動させながら複数点を計測し
ても構わない。ただしこの場合はインクタンク７がキャ
リッジ１の移動方向にある程度の厚みを持っていないと
検出点を増やすことにより達成される効果が少ない。

【００７６】本実施例においては、フォトインタラプタ
６とキャリッジ１とを相対的に移動させながら複数点で
インクの残量検出を行うもので、複数の検出点の計測値
の平均値を用いることによって、前述の如く吸収体７ａ
の密度が不均一であってもその影響が軽減でき、高精度
の残量検出を行うことができる。

【００７７】（第３実施例）前述の第１実施例において
は、フォトインタラプタ６の出力が所定のしきい値を越
えた場合に警告や印字動作の停止を行っている。

【００７８】本実施例では、センサの出力がしきい値を
越えた場合に警告や印字動作の停止を行わず、その代わ
りにフォトインタラプタ６の出力に対応した表示、すな
わちフォトインタラプタ６の出力に比例あるいは単調変
化する表示を行うものである。

【００７９】図８から明らかなように、インクタンク７
内の残インク量が少なくなるとフォトインタラプタ６の
出力は連続的に変化していく。したがって、この出力変
化に対応した残量表示を行うことにより、印字可能残枚
数にほぼ対応した表示を連続的に行うことができる。こ
うすることによって、より詳細なインク残量情報をユー
ザーに与えることができる。

【００８０】図１０は、インクタンク７内のインクの残
量を表示パネルに表示する例を示している。表示パネル
内の表示は、図１０に示すように印字可能残枚数に対応
して、デジタルメータのレベルが変化するものや、他に
印字可能残枚数を数字で表示するものであっても良い。
また、表示パネルとしては、液晶を用いたものをはじ
め、一般的に使用される表示機器を使用すればよい。

【００８１】また視認される表示手段に限らず、音声に
よる印字可能残枚数の案内や、印字可能残枚数に応じて
ブザー音の長さ、回数を異ならせる方法によってもよ
い。

【００８２】以上の構成により、フォトインタラプタ６
の出力に応じて詳細なインク残量情報をユーザに知らせ
ることが可能となる。本実施例によれば、ユーザはイン
クタンク７内のインク残量が低下したとき詳細なインク
残量を知ることが可能となり、インクタンクの交換等の
メンテナンスを適切な時期に行うことができる。

【００８３】（第４実施例）前述の第１実施例におい
て、インクタンク７は吸収体部７ａと生インク収納部７
ｃとを合わせ持つものであったが、本発明はこの構成に
限らず、図１１に示すような構成のインクタンクにも適
用されるものである。

【００８４】図１１に示すインクタンクは、インクタン
ク７の内部全域にわたって吸収体７ａを配置したもので
ある。

【００８５】図１１において、図２と同様に２４は供給
口、２８は大気連通口、６はフォトインタラプタとして
のフォトインタラプタである。フォトインタラプタ６
は、実施例１と同様に吸収体７ａの底面の反射率変化を
検出する配置になっている。

【００８６】（第５実施例）本発明によればインクタン
ク７が無いときはフォトインタラプタ６の反射光が無く
なるので、前述のインクが十分ある時の出力レベルより
もはるかに低いレベルの出力となる。

【００８７】本実施例では、実施例１で示したインク残
量検出の構成を利用し、インクタンク７の有無をフォト
インタラプタ６により行うものである。

【００８８】フォトインタラプタ６を用い、インクタン
ク７が搭載されているときと搭載されていないときとの
検出レベル差からインクタンク７の有無をも検出するこ
とができる。

【００８９】また、本実施例ではカラープリンターの場
合の各色のインクタンクの有無を個別に検出することが
でき、インクタンクが搭載されていないときに記録を行
うことが無くなる。

【００９０】従って、上述の構成によれば、インクタン
クの有無を検出するための特別な構成を設けることなく
インクタンクの有無が検出でき、コストを高くすること
なく簡単な構成でインクタンクのインク残量検出および
インクタンクの有無の検出を行うことができる。

【００９１】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液的を形成し、記
録を行うインクジェット方式の記録ヘッドを用いた記録
装置において優れた効果をもたらすものである。

【００９２】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一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体一で対応した液体（インク）
内の気泡を形成出来るので有効である。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、少なくとも一つの滴を形成する。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、更に優れた記録を行うことが出
来る。

【００９３】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
の組合わせ構成（直線状液流路又は直角液流路）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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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、記録色や濃度を異にする複数のインク
に対応して２個以上の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。

【００９８】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。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、インクタンクの壁
面の一部を通して該壁面とインク吸収体との境界部の光
反射率変化を検出する手段を具備し、その部分にインク
が有るときと無いときの反射率差からインクの残量検知
を行うことによって、吸収体を内蔵するインクタンクに
おいても、高精度でかつ所望のインク残量で表示するイ
ンク残量検知機能を実現することができる。

【０１００】また同様の構成でインクタンクの有無をも
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例のキャリッジ側面図である。

【図２】本発明一実施例のタンク装着状態を示すキャリ
ッジ側面図である。

【図３】本発明一実施例のキャリッジを底部側から見た
概略図である。

【図４】本発明一実施例の装置全体概略図である。

【図５】本発明一実施例で用いるインクセンサの構成を
示す図である。

【図６】本発明のインク残量検出の原理を説明する図で
ある。

【図７】本発明のインク残量検出の原理を説明する図で
ある。

【図８】本発明一実施例のフォトインタラプタの出力を
説明する図である。

【図９】本発明一実施例のインクセンサの構成を示す図
である。

【図１０】本発明一実施例のインク残量検出結果の表示
を示す図である。

【図１１】本発明一実施例におけるキャリッジおよびイ
ンクセンサの構成を示す図である。

【符号の説明】

１キャリッジ６フォトインタラプタ７インクタンク７ａ吸収体２１印字ヘッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者錦織均東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク吸収体を内蔵したインクタンクか
らヘッドにインクを供給して該ヘッドの先端部のノズル
からインク滴を吐出して印字するインクジェット記録装
置において、該インクタンクの壁面の一部を通して該壁
面と該インク吸収体との境界部の光反射率の変化を検出
する手段を備えたインクジェット記録装置。
【請求項２】前記光反射率変化検出手段の検出波長
は、前記光反射率変化を検出するインクタンク内のイン
クを透過する波長である請求項１記載のインクジェット
記録装置。
【請求項３】前記光反射率変化を検出する前記境界部
をなすインクタンクの壁面は、該インクタンクの底面で
ある請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】前記光反射率変化検出手段は複数あり、
前記インクタンク吸収体の複数の位置での光反射率変化
を検出する請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】前記インクタンクと前記光反射率変化検
出手段は相対的に移動可能で前記境界部の複数の位置で
の光反射率変化を検出する請求項１記載のインクジェッ
ト記録装置。
【請求項６】前記光反射率変化検出手段で検出された
出力が所定のしきい値を越えたことでインク残量が少な
くなったことを検知し、インク残量警告表示を行う請求
項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】前記光反射率変化検出手段で検出された
出力が所定のしきい値を越えたことでインク残量が少な
くなったことを検知し、印字動作を停止する請求項１記
載のインクジェット記録装置。
【請求項８】前記光反射率変化検出手段で検出された
出力に応じたインク残量表示を行う請求項１記載のイン
クジェット記録装置。
【請求項９】前記ヘッドとインクタンクが一体となっ
てキャリッジ上に搭載され、該キャリッジが給紙と垂直
方向に走査するインクジェット記録装置であり、前記光
反射率変化検出手段は該キャリッジ以外のところに設け
られ、該キャリッジを移動させて該光反射率変化検出手
段が該インクタンク内の吸収体のタンク壁面を通して前
記境界部の反射率変化を検出する請求項１記載のインク
ジェット記録装置。
【請求項１０】前記インクタンクは複数あり、該複数
のインクタンクが前記ヘッドと一体となってキャリッジ
上を移動することによって前記光反射率変化検出手段が
各インクタンクの前記境界部の反射率変化を個別に検出
する請求項９記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】前記光反射率変化検出手段でインクタ
ンクの有無を検出する請求項１もしくは請求項１０記載
のインクジェット記録装置。