JPH11286119A - インク検出装置 - Google Patents

インク検出装置

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JPH11286119A
JPH11286119A JP9113898A JP9113898A JPH11286119A JP H11286119 A JPH11286119 A JP H11286119A JP 9113898 A JP9113898 A JP 9113898A JP 9113898 A JP9113898 A JP 9113898A JP H11286119 A JPH11286119 A JP H11286119A
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JP9113898A
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Shinichi Hisatomi
真一 久富
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Casio Computer Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】インクカートリッジやキャリッジに特殊な機構
や機能を設けることなく簡単な構成でイエロー、マゼン
タ、シアンの各インクの有無を検出するインク検出装置
を提供する。 【解決手段】固定型の光源2−1と受光素子2−2から
なる1個の検知ユニットを、キャリッジ4上のインクカ
ートリッジ1を挟む位置に配設する。光源2−1には6
60nmのR光を発するLED、525nmのG光を発
するLED、及び470nmのB光を発するLEDを備
える。光源2−1から一定周期毎にR光、G光、及びB
光を順次発光させ、受光素子2−2でインクカートリッ
ジ1を透過した上記の発光を検出する。受光素子2−2
がR光の発光のときオンならシアンインク、G光の発光
のときオンならマゼンタインク、B光の発光のときオン
ならイエローインクが無くなっている。これをユーザに
警告報知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、いずれの色インク
の残量が無くなったかを検出するインク検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、インクジェットプリンタが使
用されている。このインクジェットプリンタにおけるイ
ンクジェット記録方法は、記録ヘッドのノズルからイン
クの液滴を吐出させ、このインク滴を紙、布などの被記
録材に吸収させて文字や画像等の記録を行なうものであ
る。この記録方式は、騒音の発生が少なく、特別な定着
処理を要することもなく、しかも高速記録が行えて、且
つフルカラー記録も可能な記録方法である。
【0003】フルカラー記録の場合は、減法混色の三原
色であるイエロー(黄色)、マゼンタ(赤色染料名)及
びシアン(緑味のある青色)の3色のインクに、文字や
画像の黒色部分に専用されるブラック(黒)を加えた4
色のインクを用いて行なわれる。
【0004】すなわち、記録ヘッドに各色専用のノズル
を配設し、これらのノズルからイエロー、マゼンタ、シ
アンの3色のインク、あるいはブラックを加えた4色の
インクを、各々の色の吐出量を制御しながら吐出し、被
記録材の1画素に各々のインクを混合吸収させてフルカ
ラーの記録を行なう。
【0005】インクの液滴を吐出させる方法としては、
ピェゾ素子などの電気機械変換素子を用いて、微細に形
成されたインク室に機械的変形による圧力を生じさせ、
この瞬撥的な圧力により微小ノズルから液滴を吐出させ
る方法と、インク室に抵抗・発熱素子を配して、これに
電気パルスを与え、高速でインクを加熱発泡させて気泡
の成長力を利用して吐出させる方法などがある。
【0006】このようなインクジェットプリンタにおけ
る記録ヘッドは、通常、インクを吐出する吐出ヘッド部
とインクを保持するインクカートリッジからなるユニッ
トとして構成されている。そして、これらは、一体構造
あるいは着脱式に分離可能な一体形状に形成されてい
て、両者一体で印字主走査方向に往復走行する。
【0007】ところで、フルカラー記録で消費される色
インクの量は、印刷される画像の内容によって様々であ
り、決して3色の各インクが一様に消費されるわけでは
ない。したがって、或る色のインクが残っていたからと
いって他の色のインクも残っているとは限らない。この
ため未だインクがあるからといって安心して印刷してい
ると、途中から突然色調の変わった画像になって、それ
までのインクと用紙が無駄になるという問題がしばしば
発生した。
【0008】このため、このようなインクカートリッジ
内のインク残量を検出するための各種の装置が提案され
ている。例えば、特公昭62−38145には、インク
カートリッジを可撓性の袋状のもので構成し、この袋が
内部のインクが減ることに応じて収縮する事により袋の
表面に設けた透明窓から袋内の着色部材が直接見えてく
る事によりインクの残量を知らせる方式が開示されてい
る。また、特公平6−39161には、インクカートリ
ッジ内に2つの電極を設け、電気抵抗または電気接点の
係合によりインクの残量を検知する方式が開示されてい
る。また、特公平2−40511には、インクカートリ
ッジから印字ヘッドにインクを供給する導管を光学セン
サで検知する事により導管内のインクの有無を検知する
ようにし、複数の導管を検知するために上記の光学セン
サが複数の導管を横切って走査するようにした方式が開
示されている。そして、特公平5−19467には、印
字の際の吐出信号の回数から消費量を算出してインクの
残量を検知する方式が開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
62−38145又は特公平6−39161の方式は、
インクカートリッジ本体に可動機構や電極部材などの特
殊な装置を付加することが必要で、インクカートリッジ
を簡素化することができないという問題を有している。
また、特公平2−40511の光学センサ方式は、複数
の異なるインク導管の状態を光学センサが走査するため
の専用の走査機構が必要であり、上記の2例と同様に構
成が複雑になるという問題を有している。そして、特公
平5−19467の吐出回数の計数方式は、1回のイン
クの吐出量が、吐出エネルギーや吐出部の形状のバラツ
キ、更には温度等の環境条件などにより様々に変化する
ものであって一意的に決まるものではないため、上記の
ように吐出回数の計数結果だけからでは、消費量を10
0%確実にとらえることは殆ど不可態であるという問題
を有している。
【0010】本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、
インクカートリッジそのものには特殊な機構や機能を設
けることなく簡潔な構成で3色(イエロー、マゼンタ、
シアン)の各インクごとの残量(有無)を検出するイン
ク検出装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】以下に、本発明のインク
検出装置の構成を述べる。本発明のインク検出装置は、
イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクをそれぞれ
収容する光透過性の容器と、該3つの容器を挟むように
配置された光源及び受光素子と、インクカートリッジ光
源の点灯を制御する発光制御手段と、上記各容器を通過
して上記受光素子により受光された光源の光を解析する
解析手段と、上記発光制御手段により上記光源を赤色、
緑色、青色の3色により適宜の順で順次発光させ、該発
光色毎の上記受光素子の動作状態を上記解析手段により
解析させ、この解析結果に基づき特定色のインクの有無
を判断する判断手段とを有して構成される。
【0012】上記判断手段は、例えば請求項2記載のよ
うに、上記受光素子の動作状態の解析結果が上記光源の
赤色発光時にオフ、上記光源の緑色発光時にオフ、及び
上記光源の青色発光時にオンであるときイエローインク
が無いと判断し、また、例えば請求項3記載のように、
上記受光素子の動作状態の解析結果が上記光源の赤色発
光時にオフ、上記光源の緑色発光時にオン、上記光源の
青色発光時にオフであるときマゼンタインクが無いと判
断し、また、例えば請求項4記載のように、上記受光素
子の動作状態の解析結果が上記光源の赤色発光時にオ
ン、上記光源の緑色発光時にオフ、上記光源の青色発光
時にオフであるときシアンインクが無いと判断するよう
に構成される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図1は、一実施の形態におけ
るインクカートリッジ部の構成を示す側面図である。同
図において、インクカートリッジ1は、それぞれ異なる
色のインクカートリッジ1a、1b及び1cからなる。
インクカートリッジ1aはシアンインクを収容し、イン
クカートリッジ1bはマゼンタインクを収容し、そして
インクカートリッジ1cはイエローインクを収容してい
る。また、これらのインクカートリッジ1は、光透過性
の材料を用いて形成されている。
【0014】これら3色のインクカートリッジ1を挟む
ようにして、インク検出装置として光源2−1及び受光
素子2−2が配設されている。上記の光源2−1は、赤
色(R:Red)、緑色(G:Green)、及び青色
(B:Blue)の光をそれぞれ個別に発光する3個の
LEDを備えている。受光素子2−2は、光源2−1か
ら照射されて各インクカートリッジ1を透過してきた光
を検出する。
【0015】上記の各インクカートリッジ1のインク
は、インクジェットヘッド3に供給される。上記3個の
インクカートリッジ1、1対の光源2−1及び受光素子
2−2、並びにインクジェットヘッド3は、キヤリッジ
4に支持されている。なかでも、各インクカートリッジ
1はキヤリッジ4に着脱自在である。このキヤリッジ4
は、用紙(図示されていない)の送り方向とは直角方向
(主走査方向)に往復走行する。
【0016】図2(a),(b) は、上記インク検出装置の検
出原理を示す図である。同図(a),(b) に示す上記光源2
−1から照射される3色の光線R、G、Bは、各光線間
に上下の段差がある如く示されているが、これは、分か
りやすく図示するためであって実際には交互に照射さ
れ、同の一光路(例えば光線Bと同一の光路)を通過し
ていく。
【0017】同図(a) は、シアン(C)、マゼンタ
(M)及びイエロー(Y)の各インクがそれぞれのイン
クカートリッジ1a、1b及び1c内に充分に在る状態
を示しており、3色の光線R、G、Bのいずれもインク
に遮られて受光素子側へ透過できない状態を示してい
る。そして、同図(b) は、シアン(C)とイエロー
(Y)のインク残量は充分であるが、マゼンタ(M)が
インク切れになった状態を示しており、これに応じて3
色の光線R、G、Bのうち光線Gのみが受光素子側へ透
過する状態を示している。
【0018】ここで、上記シアン(C)、マゼンタ
(M)及びイエロー(Y)の3色のインクの混合で様々
な色が発色する減法混色の原理、及び上記3色に対する
光線の分光透過特性について説明する。
【0019】図3(a),(b) は、減法混色の原理を説明す
る図である。同図(a) に示すように、白色光は光線R,
G,Bを含んでいる。換言すれば、3色の光線R,G,
Bが等分に混在していれば人の目には白色光として感じ
られる。そして、同図(a) に示すように用紙(白)5の
上にYインク6を載せた(塗布した)場合を取り上げて
みると、Yインクはその補色である光線Bを吸収し、光
線R及びGのみを反射する。
【0020】この光線RとGの混合色はY色として人の
目には感じ取られる(R+G=Y)。このY色を発色さ
せる元色の構成は、R、G、BからBを滅じたものであ
るので、これを減法混色という。同様にMのインクは補
色のGを吸収しRとBを反射するので、R+B=Mとな
り、Cのインクは補色のRを吸収しGとBを反射するの
で、G+B=Cとなる。同図(b) は上記の減法混色によ
る発色の関係を示している。
【0021】また、ここには詳述しないが、例えばYイ
ンクとMインクを混合して用紙に塗布すると、R、G、
BのうちRのみほぼ100%反射され、GとBはYイン
クとMインクの混合の比率に応じてそれぞれ吸収され、
残りの部分が反射される。これによって強い(通常の)
Rと弱い(減じられた)G及びBとによる混色でオレン
ジ色が発現する。その他の色の発色も同様の原理であ
る。このように、上記のY、M、Cの各インク色に対し
て光の透過率(反射率も同じ)は波長によって夫々異な
る。
【0022】図4(a) は、イエロー(Y)、マゼンタ
(M)及びシアン(C)の三色によって構成されるイン
クカートリッジ1を例にとった場合の一般的な分光透過
特性図である。同図は縦軸に透過率、横軸に可視領域の
光の波長を示しており、◇印はシアン、○印はマゼン
タ、△印はイエローの分光特性である。
【0023】同図に示すように、イエロー(Y)は、波
長400nm〜500nm(ナノメートル)近傍までは
透過率が0%に近く、500nm〜550nm近傍まで
波長が長くなるに従い透過率が急激に上昇し、550n
m〜700nmまで、およそ80%前後の透過率を維持
している。
【0024】マゼンタ(M)は、400nm〜500n
mの領域で、低部を約5%、頂点を約25%とする透過
率のサインカーブを示し、500nm〜580mまで透
過率が0%に近く、580nm〜650nmまで透過率
が急激に上昇し、650nm〜700nmまで、80%
以上の透過率を維持している。
【0025】そして、シアン(C)は、400〜570
nm近傍までの領域において、低部を約10%、頂点を
60%とする透過率のサインカーブを示し、580nm
〜690nmまでほぼ0%に近い透過率を示している。
【0026】したがって、Y、M、Cの3色のインクを
合わせた光透過特性は、400nm〜700nmの可視
域において、波長400nm〜500nmの光はイエロ
ーに殆ど吸収され、波長500nm〜580mの光はマ
ゼンタに殆ど吸収され、そして残る波長580nm〜7
00nmの光はシアンに殆ど吸収される。すなわち、
Y、M、Cの3色のインクが重なったときは、全ての可
視光が、いずれかの色インクの透過率約0%の吸収域で
吸収されるので、光透過特性はほぼ0%、すなわち特性
曲線は横一直線となり、発色は真っ黒に近い色である。
【0027】ところが、C、M、Yの3色のインクのう
ち一色でも無くなると、図4(b) に示すような分光特性
が現れてくることが判明している。同図(b) は、◆印は
シアンのみが無いとき、即ちマゼンタとイエローのみが
あるときの分光透過特性を示し、●印はマゼンタのみが
無いとき、黒三角印はイエローのみが無いときの分光特
性をそれぞれ示している。
【0028】この分光特性が示す状態は、シアンインク
が無くなった場合には630nm以上の光が透過するよ
うになり、マゼンタインクが無くなった場合は520n
m〜530nmの光が比較的よく透過し、イエローイン
クが無い場合は460nm近傍の光が比較的よく透過す
るようになることを示している。
【0029】このように、インクの色毎及び光の波長毎
に透過率が異なることによって、3色のインクが有ると
きは光が殆ど透過せず、3色から1色のインクが空にな
った場合に特定の波長域の光のみが透過することを利用
して、本実施の形態においては、上記特定の波長域に対
応した光源を用いてインク切れの検出を行なうものであ
る。
【0030】すなわち、波長の異なる光線R(この波長
はシアンのみが無いときの特性図の高透過率領域に対応
する)、光線G(この波長はマゼンタのみが無いときの
特性図の高透過率領域に対応する)、及び光線B(この
波長はイエローのみが無いときの特性図の高透過率領域
に対応する)を、図2(a),(b) に示すように、インクカ
ートリッジ1内を通過する方向に照射することによっ
て、更に端的な光透過特性が得られる。
【0031】本例では、図1及び図2(a),(b) に示す光
源2−1として、光線Rには660nm、光線Gには5
25nm、及び光線Bには470nmのピーク波長を有
するLEDランプを使用する。
【0032】図5は、上記の各波長の光線R、G、Bを
照射する光源2−1を用いた場合のインク残量と受光素
子2−2の出力との関係を示す図表である。同図は左方
の3列の欄7に、シアン、マゼンタ、イエローのインク
それぞれについて、有り(○)無し(×)を示してお
り、右方の3列の欄8に光源2−1の各光線R(Re
d)、G(Green)、B(Blue)のそれぞれに
ついて、透過の有無、すなわち受光素子2−2による透
過光の検知の有り(on)無し(−)を示している。
【0033】その一例を説明すれば、インクの残量が3
色全て充分に有る場合には(図5の図表の行11参
照)、光線Rはイエローとマゼンタでは吸収されない
が、シアンで吸収されるため(図4(a) 参照)、受光素
子2−2による検知は無し(−)である。また、光線G
はイエローとシアンでは吸収されないがマゼンタでほぼ
完全に吸収されてしまうため、この場合も受光素子2−
2による検知は無し(−)である。そして、光線Bはマ
ゼンタとシアンでは吸収されないがイエローで吸収され
てしまうため、やはり受光素子2−2による検知は無し
(−)である。
【0034】このような状態の後、印字よって各色のイ
ンクが使用されていくうちに、例えば図2(b) に示した
ように、マゼンタインクのみが空になつた場合には(図
5の図表の行13参照)、それまでマゼンタによって吸
収されていた光線Gが、吸収されずに、そのまま透過
し、その透過光が受光素子2−2によって検知され、検
知有り(on)となる。
【0035】尚、図1、図2及び図5に示す例では、3
色のインクカートリッジ1の配置を光源側からY、M、
Cの順で示しているが、これに限らず、3色のインクカ
ートリッジ1は、どのような配置順であっても、図5の
図表に示すインクY、M、Cの有無とそのときの光源の
光線R、G、Bの受光素子2−2による検知の有無との
関係は不変である。そして、この表から、光源2−1の
各LEDを順次発光させて、その光の透過の有無を受光
素子2−2により調べれば、どの色のインクが切れてい
るかが直ちに判断できる。
【0036】図6は、その判断のアルゴリズムを示すフ
ローチャートである。尚、この判断処理は、不図示のイ
ンクジェットプリンタ装置の制御部のCPUによって、
一定周期毎に行われる。同図において、先ず、光源2−
1の光線Rを発光するLEDを点灯駆動する(ステップ
S1)。この点灯駆動は光源2−1の発光による透過光
の検出に必要な極めて短い時間だけ行われる。
【0037】次に、受光素子2−2が上記点灯駆動の期
間にオンしたか否かを判別する(ステップS2)。そし
て、オフであれば(S2がN)、続いて、光源2−1の
光線Gを発光するLEDを点灯駆動して(ステップS
4)、受光素子2−2がオンしたか否かを判別する(ス
テップS5)。そして、オフであれば(S5がN)、更
に続いて、光源2−1の光線Gを発光するLEDを点灯
駆動して(ステップS7)、受光素子2−2がオンした
か否かを判別する(ステップS8)。
【0038】そして、オフであれば(S8がN)、処理
を終了して、次の処理周期に再びステップS1以下を繰
り返す。やがてインク残量が減ってきて、上記ステップ
S2の判別で、受光素子2−2がオンのときは(S2が
Y)、シアンインクが無いと判別して「シアン無し」の
場合の処理を行って(ステップS3)、前述した次のス
テップS4に進む。上記の「シアン無し」の処理は、例
えばシアンインクに対応する警告灯を点滅報知する或は
液晶表示装置に「シアンインクが有りません」と表示報
知するなどの処理である。
【0039】また、上記ステップS5の判別で、受光素
子2−2がオンのときは(S5がY)、マゼンタインク
が無いと判別して「マゼンタ無し」の場合の処理を行っ
て(ステップS6)、前述した次のステップS7に進
む。上記の「マゼンタ無し」の処理は、例えばマゼンタ
インクに対応する警告灯を点滅報知する或は液晶表示装
置に「マゼンタインクが有りません」と表示報知するな
どの処理である。
【0040】また、上記上記ステップS8の判別で、受
光素子2−2がオンのときは(S8がY)、イエローイ
ンクが無いと判別して「イエロー無し」の場合の処理を
行って(ステップS9)、処理を終了する。上記の「イ
エロー無し」の処理は、例えばイエローインクに対応す
る警告灯を点滅報知する或は液晶表示装置に「イエロー
インクが有りません」と表示報知するなどの処理であ
る。
【0041】このように、固定型の光源2−1と受光素
子2−2からなる1個の検知ユニットで、光源2−1の
Red(R)のLED、Green(G)のLED、及
びBlue(B)のLEDを順次点灯し、それぞれが点
灯しているときのフォトセンサ(受光素子2−2)の検
出状態を参照し、フォトセンサが透過光を検出してオン
であれば、RのLED点灯の場合はシアンインク、Gの
LED点灯の場合はマゼンタインク、BのLED点灯の
場合はイエローインクが無くなっていることが判別で
き、これによりユーザに警告報知し、インク交換を促す
ことができる。このことから明確なように、光源2−1
の点灯順序は上述のようなR,G,Bの順に限定される
わけではなくどのような順番でもよく、点灯するLED
の色に対応したインクを検知することができる。
【0042】尚、上記の例では、色毎に別体のインクタ
ンクを連設して1個のインクカートリッジとしている
が、インクカートリッジはこれに限るものではない。図
7は、他の実施の形態におけるインクカートリッジを示
す図であり、このように、インクカートリッジが3色一
体の構成になっているものであってもよい。この場合
も、図1の構成の場合と同様に、どのインクが無くなっ
たかを容易に検出することができる。
【0043】このように、固定型の1個の検知ユニット
で、インクカートリッジが色毎に別体のカートリッジ構
成になっていても、或は3色一体のカートリッジ構成に
なっていても、最も早く無くなった色のインク、或は3
色の内どの色のインクがなくなったかを的確に検知する
ことができ、これにより、インク切れによる印字ヘッド
の破損や、インク供給不良等の不具合を容易に防止する
ことができる。
【0044】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、固定型の光源から特定波長の3色の光線を3色の
インクカートリッジに照射するだけで、同じく固定型の
検出器でどの色のインクの残量が無くなったかを正確に
検出できるので、インクカートリッジ及びキャリッジを
簡単な形状に構成でき、したがって、小型でインク残量
の検出が容易なインクジェットプリンタを提供すること
が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態におけるインクカートリッジ部の
構成を示す側面図である。
【図2】(a),(b) は一実施の形態におけるインク検出装
置の検出原理を示す図である。
【図3】(a),(b) は減法混色の原理を説明する図であ
る。
【図4】(a) はイエロー、マゼンタ及びシアンの三色の
インクに対する一般的な分光透過特性を示す図、(b) は
3色のインクのうち一色が無い場合それぞれの分光特性
を示す図である。
【図5】光線R、G、Bの光源を用いた場合のインク残
量と受光素子の出力との関係を示す図表である。
【図6】光学センサにより、どの色のインクが切れてい
るかを判断するアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。
【図7】他の実施の形態におけるインクカートリッジ部
の構成を示す側面図である。
【符号の説明】
1(1a、1b、1c)、7 インクカートリッジ 2−1 光源 2−2 受光素子 3 インクジェットヘッド 4 キヤリッジ 5 用紙(白) 6 Yインク

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イエロー、マゼンタ、シアンの各色のイ
    ンクをそれぞれ収容する光透過性の容器と、 該3つの容器を挟むように配置された光源及び受光素子
    と、 前記光源の点灯を制御する発光制御手段と、 前記各容器を通過して前記受光素子により受光された光
    源の光を解析する解析手段と、 前記発光制御手段により前記光源を赤色、緑色、青色の
    3色により適宜の順で順次発光させ、該発光色毎の前記
    受光素子の動作状態を前記解析手段により解析させ、こ
    の解析結果に基づき特定色のインクの有無を判断する判
    断手段と、 を有することを特徴とするインク検出装置。
  2. 【請求項2】 前記判断手段は、前記受光素子の動作状
    態の解析結果が前記光源の赤色発光時にオフ、前記光源
    の緑色発光時にオフ、及び前記光源の青色発光時にオン
    であるときイエローインクが無いと判断することを特徴
    とする請求項1記載のインク検出装置。
  3. 【請求項3】 前記判断手段は、前記受光素子の動作状
    態の解析結果が前記光源の赤色発光時にオフ、前記光源
    の緑色発光時にオン、前記光源の青色発光時にオフであ
    るときマゼンタインクが無いと判断することを特徴とす
    る請求項1記載のインク検出装置。
  4. 【請求項4】 前記判断手段は、前記受光素子の動作状
    態の解析結果が前記光源の赤色発光時にオン、前記光源
    の緑色発光時にオフ、前記光源の青色発光時にオフであ
    るときシアンインクが無いと判断することを特徴とする
    請求項1記載のインク検出装置。
JP9113898A 1998-04-03 1998-04-03 インク検出装置 Abandoned JPH11286119A (ja)

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