JPS6090769A - 記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インクの残量監視装置もしくは圧力制御装置
を備えた例えばインクジェット記録装置やペンレコーダ
の如きインクを記録体上へ付着せしめることによって画
像を形成する記録装置ＩＣＩＭ＋するものである。

〔従来技術〕

インクを記録体上へ付着せしめることによって画像を形
成するものとして、インク壺からインクをペン先に供給
し、データを記録するペンレコーダや、インクをノズル
から噴射して記録体上にインクドツト画像を形成するイ
ンクジェット記録装置がある。例えばインクジェット記
録装置は、インクがインク容器からインク供給管を通じ
て、内部にノズルと圧力室を有した記録ヘッドに供給さ
れ、該圧力室の圧力変化によってノズルからインクを飛
翔させ、記録体に付着させ記録画像を形成するというも
のである。

これらの記録装置は、供給すべきインクが不足すると、
ペン先や記録ヘッドは記録動作をしているにもかかわら
ず記録体にインクが十分与えられないため画像がかすれ
たり、画像の一部に抜けを生じたり１あるいは全く記録
されないことになる。

また記録ヘッドがノズルから気泡を吸引して印字不能に
陥り、パージなどを行なって回復動作をせねばならなく
なる。泡の吸引の程度がひどいときは、パージ動作を何
度も繰り返さねば回復しないため、大変な労力を要する
。

従って１従来は、目視によってインク壺やインク容器あ
るいはインク供給径路のインクの残量を知り１適宜イン
クを補充している。しかしながら目視によるインクの残
量監視は、めんどうでミスがあるので特にインク残量の
監視が重要なものでは、自動的にインクの残量が監視で
きるインク残量監視手段を備えていたものもある。

例えばこのようなものとして、第１図に示した如き構成
の記録装置がある。図に於いて、１は透光性のインク容
器、２はインク供給管、３はインク中の不溶物を除去す
るフィルタ、４は記録ヘッド、５はフィルタ３及びイン
ク供給管２から成るインク供給径路、６は紙などの記録
体、７は円筒状のプラテンである。インク容器１のイン
クはインク供給径路５を通って記録ヘッド４に供給され
記録ヘッドからプラテン７上の記録体６に付着せしめら
れ画像が形成され、インク容器１内のインクの液面（イ
ンク面）の高さは、インクの消費に伴って下がる。この
記録装置の残量監視装置は、透光性のインク容器１を挾
んで光源８と光検出器９を対向して配置し、該光検出器
が該光源からの光を検知したか否かによってインクの残
量が所定量以下になったことを検知するものである。

即ち、インク面が光源８と光検出器９よりも高いインク
が所定量以上の場合、光源からの光はインクによって逅
らｔ’Ｌｋ光検出ａＫ届かないが、インクが消費され、
インク面が、光源８と光検出器９よりも下がったインク
が所定量以下の場合、光はインクによって辿られること
なく光検出器に届きインク残量不足が検知される。

或いは、特開昭５２−１３０３３０号公報に開示された
如きインク残量検知装置（監視手段）を備えた記録装置
がある。この記録装置は内部はインクで充満された可撓
膜で構成された袋を有し、この袋の中に２本の電極を設
けたインク容器を有している。このようにすると・イン
クの消費に伴ない上記袋は、しぼんでいくので、両電極
間に存在するインクの量は減少し、それに応じて両電極
間の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化知よって、イ
ンクの残」を監視している。このインクの残量を監視す
る手段は、インクが空気、特に外気に触れることが好マ
１−〈ない密閉型のインクジェット記録装置に於いて特
に有用なものである。

しかしながら、以上の２つの従来のインク残量手段を備
えた記録装置は、以下の如き欠点を有していた。

ヴ）　いずれもインク容器にインク残量監視手段を備え
ているため１インク供給管内にインクが残っていてもイ
ンク残量不足を検知してしまい、前記供給径路内のイン
クが無駄となる。

あるいは空気に触れることが好ましくない密閉型の記録
装置に於いては、前記供給管内にインクが残ってしまう
が、このような場合においてもインク容器にインク残量
監視手段を備えているため、記録ヘッドからの距離が遠
く、供給径路の途中の管路等によって発生する圧力損失
（液体抵抗）があるため、記録ヘッドに最適７ｊ圧力等
の条件を与えるインクの残量を正確に監視できない。即
ちインク残量−ζ一 監視手段が記録ヘッドから遠いためインクの残量監視が
正確に行われないというものである。

（イ）後者は１インク密閉型記録装置であるためインク
容器も密封されている必要があり、容器ごと交換な÷要
する使い捨てのカートリッジになっているが、このよう
な使て捨てのカートリッジに電極等の高精度な部品を組
み込んでおり、これらの部品をカートリッジとともに廃
棄しなければならず経済的でない。また、組込の電極と
プＩＪンタ本体の電極との間で、着脱容易且つ良好な導
通を持たせるために高精度の加工が要求される等がある
。

以上の如く、簡便で、正確にインクが無駄なくインクの
残量監視は、これまで不可能であった。

前述のインク残量監視手段が記録ヘッドから遠いところ
Ｋあるためインクの残量監視が正確に行なわれないとい
う従来技術の欠点を解決するために、インク容器を記録
ヘッドに近づけてインク供給径路の長さを短くするとい
うことも考えられる　６− が、こうすると体積の大きいインク容器をプラテンや走
行するヘッドやキャリジのそばに配置しなければならな
くなり、自づとインクタンクや記録ヘッドの大きさ形状
、配置が制御され、スペースの点で好ましくない。また
このようにしても、前述の他の欠点即ち高精度の部品を
インクカー）　＋７ツジととも圧廃棄しなければならな
いという欠点は解決されないのである。

またこれらのインク残量監視が正確にできないという欠
点と、高精度の部品をインクカートリッジとともに廃棄
しなければならないという欠点の両方を解決するために
記録ヘッド上にインク残量監視手段を設けたものとして
特開昭５５−７３５６１号が挙げられるが、記録ヘッド
が移動する際の加速度の影響があり、このインク残量監
視手段は該加速度の影響をうけ、残量監視が不正確であ
った。

また、インク残量不足を検知した際は、既にノズル内に
空気が混入していて、残量不足検知が有効に働かないと
いう欠点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の点１ｆＣ＠又なされたもので従来技術
の欠点を克服し１高信頼性〜高精度で且つ簡便で安価な
インク残量監視手段を備えた記録装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

本発明は、インク容器から記録ヘッドにインクを供給し
、該インクをノズルから吐出せしめて画像を形成する記
録装置において、前記記録ヘッドのインクを供給する径
路に、壁面の少なくとも一部分が可撓性部材から成るイ
ンク室を設け、該インク室内に少なくとも２個の電極を
備え、該電極間のインクのインピーダンスに基づいてイ
ンクの残量を検知するように構成したことを特徴とする
記録装置にある。

〔実施例〕

以下、本発明を、インクを用いて記録する記録装置のう
ちインクジェット記録装置及びペンレコーダについて図
を参照にして説明する。

第２図は本発明に係るインクジェット記録装置の一実施
例を示す概略図である。ｆＩＸ３図（Ａ）　、　（Ｂ）
は前記インクジェット記録装置の記録ヘッド及びインク
供給系の要部の概要を示す垂直断面図及び水平断面図で
ある。

これらの図に示す前記インクジェット記録装置は、イン
ク容器１０と１記録ヘツド加と、フィルター２１とヤイ
ンク供給管４等を含むインク供給系と、記録ヘッド加及
び記録紙Ｐの駆動機構とから構成されている。図におい
てＰは記録紙、田は記録紙Ｐを給送する円筒状のプラテ
ンである。プラテン久はモータＭ１等によって駆動され
て間欠回転して記録紙Ｐを搬送するとともに、記録ヘッ
ド加と記録紙Ｐとの間隔の保持の役目を果たす。記録ヘ
ッド３０は、キャリジ列上に搭載されたガイドパニ５に
案内されてモータ鵬の駆動力によってワイヤまたはベル
ト等の動力伝達手段がを介してプラテン羽の軸方向と平
行して記録紙Ｐの表面と記録ヘッド加のノズル３１とが
一定間隔を保ちながら左右に直線往復運動する。記録ヘ
ッド加は、この左右直線移動中に後述するようにノズル
３１から記録紙Ｐに向けてインク滴を噴射し、記録紙Ｐ
上にドツト　９− マトリクス状の文字２図形等を形成する。そしてインク
供給管ｎは、その一部を記録装置の本体ｎ（一部のみ図
示）に固設されたレール四に弱く挾まれた状態でＵ字型
に曲げられヘッドが十分移動できるようにされている一
方、あの中点に近い位置Ｊよりインク容器１０側のイン
ク供給径路が揺動するのを防止されている。さらに位置
Ｊのそばに設けられた固定部材２９によって固設されて
おり、インク供給径路全体が記録ヘッド（資）に追従し
て揺動するのを確実に防止されている。この固定部材四
はインク供給管ｎが上記の如くＵ字型に曲げられていな
い装置においても、インク供給径路の揺動を防止する上
で有用である。インク供給系周辺についてさらに詳述す
る。

第２図及び第３図の実施例でインクカートリッジ１０の
筐体の上方の蓋１２には小孔１２　Ａが明いて外気と流
通し、インク消費に伴ない空気容積が変化できるように
なっており、インクを静水圧で記録ヘッド園へ送ること
ができる。インクは蓋１２の開放によって、またはイン
クカートリッジの交換に１０− よって補給ができるようになっている。インク容器１０
内のインクは、インク供給径路の供給管四の先端に設け
た中空針２２Ａとインク容器１０の受け部により流体的
に連結され、更にフレキシブルなインク供給管ｎ１フイ
ルター２１を介して、記録ヘッド３０に供給される。

該記録ヘッド蜀は、インク滴を噴射する複数のノズル３
１と、該ノズルを連通ずる同数の圧力室友と、該各圧力
室３２にインクを分配共通する共同インク室３３と、該
共同インク室間にインク容器からのインクを導入する結
合手段３４、および該結合手段３４と共同インク室圧連
通するインク残量監視手段句とから構成されている。

記録ヘッド内に供給されたインクは、先ずインク残量監
視手段初な経て共同インク室おに入り、ここから更に記
録されるドツトマトリクス状の文字のたて方向の画素に
対応する複数のノズル３１より内方（インク供給系内の
こと）にはインク容器１０からのインクで満たされてい
る。

一方記録ヘッド圏内の前記圧力室３２の壁の一部は可撓
性となっていて、その外壁面には電子パルス発生器具に
電気的に接続された圧電変換素子３５が接着されている
。該圧電変換素子あは、前記パルス発生器あから電気信
号を受けると変形し圧力室３２内の液圧、を変動させる
電気１機械変換素子で、例えばピエゾ電気クリスタル、
高分子圧電体フィルム等が用いられる。

上記の構成をなすインクジェット記録装置においては、
電子パルス発生０父からの電気信号により圧電変換素子
おは圧力室３２の内方に急激に撓２ＬＡこのため生ずる
圧力重犯の容積の急激な減少は内部のインクをノズル３
１からインク滴として放出飛翔させ、対向して相対移動
する記録紙上に到達させてドツト画偉を記録する。

インク容器１０と記録ヘッド寞の位置関係特に高さの関
係は、非記録時には、記録ヘッド内にインクが満たされ
、しかも記録ヘッド（９）のノズル３１からインクが漏
出しないように１また記録時にはノズル３１からインク
が正常だ噴射し、消費されたインクが正常に供給される
ように、記録ヘッド圏内の静水圧、ノズル３１先端にお
けるインクの表面張力等を考慮して決められろ。そして
通常は、ヘッド３０内のインク圧が僅かに負圧になる程
度となるように設定される。

しかしインク供給系にインク供給用弁を備えている方式
においては、このような静水圧を考慮した配置は特開必
要としない。

一方、インク残量−視手段佃は、第３図に示すように記
録ヘッド加の上で、前記結合手段あと共同インク室３３
との間、もしくは棺４図に示すように共同インク室３３
上に設置する。

第５図は、第３図の構成の記録ヘッド３０及びインク残
量監視手段句な示す劇視図である。

以下、本実施例のインク残量監視装置４０について、第
３図ｆＡ）　、　（Ｂ）、第５図及び第６図を用いて詳
しく説明′ｆる。第６図（ａ）はインク残量監視装置４
０の要部の垂直方向の断面の概略図で、第６図（ｂ）は
水平方向の断面の概略図である。

これらの図において、インク残量監視装置４０は、記録
ヘッドＩの基体を構成するベースプレート３６１３− とカバースリップ３７とによって形成されたインク流路
の一部に設けられる。ベースプレー）３６は、前記ノズ
ル３１、圧力室３２、共同インク室お、およびインク流
路あが所定深さに形成され、更にインク流路間の中間部
には隔壁４１に仕切られ、その両側に凹部４２を形成し
ている。該凹部４２には少なくとも２つの電極（説明を
簡単にするため以下では、電極４３Ｘ１４３Ｙ０２つと
する）が固設されている。

一方、カバースリップ３７には前記凹部４２に対応する
位置に一定開口径の開口祠があけられ、該開口４４は可
撓膜（ダイヤスラム）の如き可撓性部材必を部材−スリ
ップ３７に接着することによって密封状に掩められてい
る。かくしてインク残量監視装置旬のインク室４６はベ
ースプレー）３６の凹部４２と、カバースリップ訂の開
口材と、可撓性部材４５とか。

ら構成され、インクがインク流路間より供給・充填され
る。

このインク残量監視装置初は、インク室４６内のインピ
ーダンスを測定することによってインクの残量を監視で
きるように構成されている。

−１４＝ インク室４６内の両電極４３ＸＩ４３Ｙは、リード線４
７を介して後に説明する第１２図の如き電気回路に接続
されている。両電極４３Ｘ＋４３Ｙの接液面の形状は、
強電界が発生したり抵抗成分の増大を避けろため、なる
べく曲率の大きい部分が無いなめらかな凸状となってい
る。

両電極間には、隔壁４１が設けであるので後述するよう
に動作が確実に行なえるように構成されている。

そして可撓性部材４５は、インクの残量が減少するにし
たがって、第６図（ａ）の一点鎖線で示した４５Ａ破線
で示した４５　Ｂの如く中央からへこんで変形してゆく
が、隔壁４１を第８図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｅ）
の５１如く、この可撓性部材４５の変形形状に実質的に
合致させておくとインクの残量が不足になって可撓性部
材４５が撓んで凹んだとき、両電極４３Ｘ、４３Ｙ間の
インクを媒介とした導通が十分遮断され、動作の確実性
を高めることができる。

尚、第８図（ａ）はインク残量監視装置の平面図、第８
図（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、第８図（ｃ）はＢ−Ｂ’断
面図である。

可撓性部材４５は、膜状であるのが好ましく、ノクイト
ンゴム、ブチルゴム、弗素ゴム、シリコンゴム、ニトリ
ルゴムなどのゴムや、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ナイロン、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂膜や、これらア
ルミ蒸着、金鍍金などを施したもの、またアルミ箔、ス
テンレスダイヤフラムなどの金属薄板も良い。またこれ
らをラミネートしたものでもよい６．（例えばポリエチ
レンとポリ塩化ビニリデンとをラミネートする等）。

勿論、空気が透過しない材質が良くまた、少なくとも接
液する面はインクを変質させず、また膜もインクに侵さ
れないものでなければならない。

インク残量監視装置４０は、第７図に示すようＫ。

記録ヘッドＸから取りはずし可能にユニット化してもよ
い。これは記録ヘッド凹の側面又は背面の結合手段Ｕに
着脱自在となしたものである。

また、可撓性部材４５を支持板吟な用いてユニット化し
、前記ベースプレートあ、カバースリップ３７から成る
記録ヘッド（資）から容易に取り換え可能にすると、可
撓性部材４１がいたんだ場合、取り換えが簡単で、比較
的安価となる。

次に、第６図に示したインク残量監視装置４０の動作を
第２図に示した静水圧インク供給系の記録装置に適用し
た場合匠ついて説明する。

インク残量監視装置４０のインク室４６は、インク供給
系のインク残量が十分である場合は、常にインク室４６
内のインクに正圧がかかつて１可撓膜４５が比較的短時
間で十分にふぐらみ、また該インク残量が十分でない場
合は、所定以下の負圧（絶対値が所定以上の負圧）が加
わって、可撓膜４５がへこんでゆくようにするとよい。

インク供給系にインク供給用弁を有していない静水圧供
給系に関しては、インク室４６を含む記録ヘッド頷をイ
ンクカートリッジ４０より０ｃＩＬ乃至５０　ｃｒＩＬ
−、好ましくはＯα乃至２０ｃｊＩＬだけ低位に配置し
て正常な印字状態では常に正圧がかかるようｔこしてお
ぐとよい。即ち、インクの残量不足に陥ったときには、
ノズル３１表面のインクがノズル内圧吸いこまれる前に
１インク室４６内の圧力が十分に負圧に低下′ｆること
が必要である。もしくは、インク室４６は１常時若干負
圧になるようにしておき、一旦可撓膜４５がへこんで残
量が動作した後は、パージなどで一時的にインクを加圧
し【可撓膜４５を十分にふくらませてもよい。（可撓膜
４５は材質や厚さ、曲率にもよるが、一定程度（例えば
−５ＣＩＬＨ！０）以下の負圧をかけないとへこみはじ
めないので） このように構成しているためインク残量が十分である時
の非印字状態（インクジェット記録装置に関する実施例
における印字状態とは、インクが記録ヘッドのノズルか
らインク滴を放出飛翔させ、対向した記録体（紙）上に
到達させ、画像を形成記録している状態をいう）では、
インク室４６内には１正圧又はわずかの負圧が印加され
可撓性部材４５はふくらみきった状態にある。

このインク残量が十分である時に印字状態にすると、イ
ンク供給系路内における圧力損失のためインク室４６内
に印加される圧力は、若干減少するが、それでもなお該
圧力が正圧を維持するようにもしくは、少なくとも可撓
膜４５が変形しない程度　１８− の微弱な負圧知収まるよう上記圧力損失に相当する高さ
分だけ低位置に配置することが望ましい。

こうするごとにより、印字状態でもインク残量が十分で
あるときは可撓性部材４５は、ふくらみきった状態とな
る。そしてインクが消費され、インクカートリッジ部内
のインクが殆んで無くなりもはやインクの送出が困難と
なったとする。しかし、この後も印字を続行するとイン
クの消費は続き、ノズル３１の毛管現象による吸引力（
以下毛管力という）でインクカートリッジ１０からイン
ク残量監視装置４０を経てヘッドへとインクは吸引され
ていくので、インク残址監視装置偵内のインク室４６内
のインク圧は徐々知低下してゆく。

やがてインク室側内のインク圧は一定程度以下の負圧と
なり、更に続けて低下してゆくと、可撓性部材４５が第
６図の一点鎖線４５　Ａの如くへこんでゆく。

あるところまでへこむと、可撓性部材４５は、第６図の
破！！４５Ｂの如く隔壁４１に強く接し、両電極４３Ｘ
、４３Ｙ間の抵抗値は急激に増大し、実質的に、導通が
断たれることとなる。

この状態を電気的に検知して記録装置の印字動作を停止
させ、及び／あるいはインク残量が不足している旨の警
報を、ランプ点灯、ブザー等によって使用者に知らしめ
る。勿論実質的に導通が断たれる前になめらかな抵抗値
の変化を追って所定値以上になったことを検知し、これ
によって警報を発したり印字動作を停止させてもよい。

もしくは抵抗値の変化を追ってゆきインク不足の警報を
発するレベルｆなる前に予告警報を発生するとなお良い
。

ところで、これらの図に開示した可撓性部材４５は、弓
形断面のドーム状となすとよいし、また曲率は小さい方
が圧力特性、温度特性が安定し良い。

また、十分圧大きな負圧をかけた時に始めて残量が動作
した方がよいときは該ドームの曲率は大きくするとよい
。そして隔壁４１を第８図（ａ）　＋　（ｂｌ　＋　（
ｃ）の５１の如き形状にしておけば可撓性部材４５は、
隔壁５１にぴったりと密着し、上記抵抗値の増大は、さ
らに急激なものとなり、実質的に導通が断たれることを
検知することを明確なものにすることができるので動作
の確実性が増すことは既に述べたが、底面５１をこのド
ーム状の可撓性部材の中心線に対し下にへこんだドーム
状の回転体の形状とし、この回転体の一部を切り取る形
で電極の入る溝をつくると隔壁の上端面が好ましい形状
のものとなる。なお、底面５１の形状は、可撓膜４５が
、負圧のために変化してゆくときの途中の第８図（ｃ）
の底面のように周辺は上へふくらみ、中央が下へ凹んだ
滑らかな形状にしておくと、抵抗値変化を早めに検出で
きるので好都合である。

第９図はインク残量監視装置４０の結合手段５７をイン
ク室４６の底部に設けたものであるが、液圧検出動作は
前述と同様である。

第１０図に示すインク残量監視装置印は、記録ヘッド加
の右端近くに設けられ、記録ヘッド加とインクカートリ
ッジ１０との相対的な高さを調節つまみ６１　Ｋよって
調整可能に構成されている。６１＆は、上記高さのおお
まかな調整用のつまみで、６１ｂは微調整用のつまみで
ある。６２は、上記高さを調整した後これを固定するロ
ック体である。

インクカートリッジの高さを調整するのに調整用つまみ
を使用したが、そのかわりとして電気的手段も使用でき
る。例えば、欲する適切なインクカートリッジの高さを
デジタル的に指定して高さを調整するような場合１実際
のインクカートリッジの高さをデジタルエンコーダで出
力し、指定されたデジタル値とエンコーダから出力され
た笑際の高さのデジタル値とを周知のデジタルコンパレ
ータで比較することによって、該インク室の高さをモー
タで調整するような調整手段がある。

このように、インク残量監視装置ωの高さは、調整用つ
まみ６１によって調整でき、インク室４６の高さもそれ
に応じて調整されるので該インク室に印加される圧力（
インク室内のインクに印加される圧力）の調整ができる
。従ってインク残量が許容最少インク残量（ノズルから
の正常な噴射を妨げない範囲に記録ベルト内の圧力を保
つのに必要な最少のインク残量）になった時点で、可撓
性部材４５が隔Ｗ４１（第８図の場合は５１）に強く接
するように上記高さを調整できる。あるいは、許容最少
インク残量となる少し前に可撓性部材４５が隔壁４１に
強く接するように上記高さを調整できる。

従って本実施例では、インク供給系は、外気と接触しな
いようにして構成されているため、インク残量不足の警
告がされた時点でもインク供給径路にはインクが残って
おり、前述したように供給径路内に全くインクを残さな
いわけではないが、記録へ、ド（資）の共同インク室３
３の近い位置にインク残量監視装置旬が配置されている
ので、インク残量監視装置物のイ′°ンク室４６内のイ
ンク液圧は、従来のインクカートリ、ジ内にインク残量
監視装置を設けた構成やインク供給管区の中間に設けた
ものに比して、極めて正確に記録ヘッド内のインク圧と
対応しており、インク残量監視装置は、高精度に許容最
少インク残量を検知することができるようになった。

以上の静水圧供給系は、生としてインクカートリッジ内
のインクが正圧で供給されるものであったが、インクカ
ートリッジを記録ヘッドより低い位置罠設置し、記録へ
、ド内のインクの液圧を大気圧に比し負圧となす記録方
式においても、本発明のインク残量監視手段は適用可能
である。

この形式によるインク残量検出方法を第６図を用いて説
明する。インクカートリ、ジは記録へ。

ドやインク供給系内の気泡・インク凝固・不純物を排除
するパージ手段として液圧加圧装置を有している。非記
録時に該インクカートリッジを交換装着すると、これに
応動してマイクロスイッチ等の検出手段により信号が発
せられ、前記液圧加圧手段によりインクカートリ、ジ内
のインクの液圧が上昇せしめられ、この加圧インクがイ
ンク供給管ηを通って記録へ、ド内に給送され、前記イ
／り残量監視手段荀のインク室４６に入る。これによっ
てインクカートリッジ交換前にインク残量不足のため今
迄凹んで４５Ｂの位置形状をなす可撓性部材４５は、こ
の加圧インクによって押圧され膨み、４５Ａの位置から
更に最初の凸状面（コンベックス）に復帰する。前記加
圧インクは更に共同インク室お、圧力室３２を経てノズ
ル３１が記録へ、ド外に放出される。以上の加圧過程が
一定時間行なわれた後、前記加圧装置は動作を停止し、
インクカートリ、ジ内のインクの液圧は最初の静水圧に
復帰する。記録へ、ド内のインク液圧はこれによって再
び負圧に復帰するが、インク残量監視装置４０の可撓性
部材４５は一定しベル以下、（たとえば−１０ｃＩＩＬ
・Ｈヨ・１０以下）の負圧がかからない限り凸状面を維
持し、前述の正圧をなす静水圧供給系と同様の動作を行
なう。

第１１図は記録へラド閏の共同インク室３３又はインク
流路の一部に２個の可撓性部材を有するインク残量監視
手段を設けた記録へ、ドの概略図である。図において上
方の監視手段７０はインク残量不足の近いことを警告す
るためのもので、この時点でインクカートリッジを交換
しインクを補充する。

下方の監視手段図は、前記警告にも拘らずインクが補充
されず、更にインク残量が減少して最早正常の記録が達
成できない状態を予め検知して記録装置を緊急停止させ
るためのものである。これら２個の監視手段によって安
定した記録が遂行されることを特徴とするものである。

以上、静水圧供給系について説明したが、加圧供給系に
ついてもほぼ同じ構成でよい。ただ、イーが− ンク残量監視装置のインク室の高さが静水圧系ではノズ
ルより低いことが望まれるが、加圧供給系を用いた記録
装置においては、特にこの配慮は不要である。しかし、
この加圧供給系の場合にも、インクタンクから加圧供給
されたインクをバルブ装置により負圧に調整して、記録
ヘッドの圧力室内に供給し、該バルブと該圧力室とな連
通するインク流路中に前記監視装置を設置するときには
、許容最少インク残量を検知できる高さ、あるいは、許
容最少インク残量になる少し前に検知をできる高さに配
置されれば良いことは勿論である。

次に第１２図の電気回路を用いて、本実施例のインクの
インピーダンスの測定手段を説明する。

第１２図の電気回路は、インク残量監視装置切内に設け
られた電極４３Ｘ　、　４３Ｙ間のインクのインピーダ
ンス、特に抵抗Ｒｋ検知して、インク残ｉな監視する回
路の一例である。

上記インピーダンスのうち抵抗Ｒ成分は、両電極間４３
Ｘ　、　４３Ｙ間のインクの量即ち、インク室４６内の
インク量Ｑとともに第１３図のように変化する。

すなわち、インク残量が十分なときは、可撓膜４５がふ
くらんでいるので、Ｒは変化せず可撓膜４５がへこんで
インクを媒介とした導通が実質的に断たれる少し前から
急に増大する特性をもつ。この抵抗変化を検知してイン
ク残量を監視すれば良いのである。

さて、１０１は、振幅５ｖの矩形波信号を供給する発振
器である。もちろん発振器１０１からは正弦波や、他の
振幅の矩形波などを発振しても↓い。

Ｃ１は発振器１０１の後に設けられ、インクの充電や電
気分解等のインクの劣化を招く発振器１０１からの信号
の直流（ＤＣ）成分を除去する。

Ｃ１によってＤＣ成分を除去されたこの信号は、一方は
、サーミスタＴＩ（を介してインク残量監視装置３９０
両電極４３Ｘ　、　４３Ｙ間に印加され、も５一方は、
抵抗Ｒ１、半固定抵抗ＲＡかも成る抵抗対へ印加される
。

インクは一般に温度とともにその抵抗値が変化するが、
上記サーミスタＴ）（とじてプリンタの動作温度範囲に
おけるインクの温度による抵抗変化と略同−の特性（Ｂ
定数、Ｒ定数が略同−）をもつものを使用することによ
り、インクの温度特性は補償される。

サーミスタＴｆ（と両電極４３Ｘ　、　４３Ｙ間の中間
点にの電圧と抵抗Ｒ１とインクの種別による差異を補正
する半固定抵抗ＲＡの中間点りの電圧をそれぞれコンパ
レータ１０２へ印加する。該コンパレータ１０２はサー
ミスタＴＨの抵抗値と両電極４３Ｘ。

４３Ｙ間の抵抗値Ｒの比と、抵抗値Ｒ，，ＲＡの比によ
ってそれぞれ決まなに点とＬ点との電圧ＶＫ、　ＶＬを
比較しＶｘ　−Ｖｒ、　＞　Ｏノドきｖ、ヲ出力し、Ｖ
ＴＪ−ＶＫ＜ＯのときＶ、を出力する。但し第１０図の
実施例の場合Ｖ＝Ｏとする。

即ち、インクの抵抗がある値以上になるとｖｌを出力し
、これを用いてインク残量不足を検知できる。コンパレ
ータ１０２の出力は、電解コンデンサＣ８と抵抗Ｒ４か
ら成る積分器でノイズ成分を除去された後、制御部１０
３へ導かれインクの残量不足が該制御部に認識される。

これにより制御部１０３から印字停止の指令を行なう。

９ｑ　− また同時に、ＬＥＤなとの警報灯を点灯させる。

本図の如く発振器１０４を用いて警報灯１０５を点滅さ
せると、オペレータの注意な換起でき、より効果的であ
る。

第１４図は、第１２図に示された回路Ｋ　Ｒ，、、ＲＢ
からなる抵抗値を増やしコンパレータ１０６を設はイン
クの残量にまだ若干の余裕がある時に、予告警報を出す
ように構成された回路である。抵抗Ｒ１１、ＲＢはイン
ク残量不足警報が出される値より若干低めのインクの抵
抗を検知するように定められている。

即ち第稔図の電気回路は、しきい値が１つであるのに対
して、第１４図のそれは２つであることを特徴としてい
る。

また、警報灯は、予告警報を発するときは、連続点灯さ
せ、インク残量不足警報を発するときは点滅させると１
個のＩＪＤ　（表示灯）で予告警報、不足警報の両方の
働きを兼用できる。

次に第１２図、第１４図の電気回路のかわりに、第１５
図に示したようなインクのインピーダンスの変−（９）
− 化のうち主としてインピーダンスＺの位相角ａｒｇ（ｚ
）を検知する電気回路を使用した実施例について説明す
る。

インク残量監視装置４０内のインク室４６内のインク残
ｉＱが減少したときにインピーダンスの位相の遅れ（印
加電圧に対する電流の遅れ）が減少してゆく様子な第１
６図に示す。このようにインク残量をａｒｇ　（ｚ）に
基づいて検出できるので第１４図に示したような電気回
路が利用できる。

この電気回路は、２組の抵抗対筺では、第１０図と同じ
である。但し第１２図のサーミスタＴＨのかわりに通常
の抵抗器Ｒを使用しているが、もちろんサーミスタＴＨ
を使用しても良い。

さて抵抗対からの信号は、コンパレータ１４１　。

１４２を介してＡＮＤゲート１４３で比較される。コン
パレータ１４１　、１４２は、ゼロクロスデテクタとし
て働く。（以下ゼロクロスデテクタ１４１　、１４２と
いう。）発振器１０１は、第１７図にＰで示された正弦
波形電圧信号を供給する。

ゼロクロスデテクタ１４１の出力は、インクのインピー
ダンスの位相成分の遅れａｒｇ（ｚ）のために第１５図
Ａのように信号Ｐより０乃至π々の遅れψを有する矩形
ゼロクロスデテクタ１４２の出力は、信号Ｐと同じ位相
のＢで示す波形となる。従って、瓜ゲート１４３の出力
は、第１７図の信号Ｃの波形となる。

これを（ダイオードＤ１４）、抵抗Ｒ１４、コンデンサ
Ｃ１２、オペアンプ１４４から成る積分器もしくはピー
クホールド回路で検波して、インク残量に対応する信号
ｖＤを得る。

第１８図には、信号Ｃを検波して得た７℃の波高値とイ
ンク室４６内のインク残量との関係を示した。

このｖＤの波高値を一定のインク室４５内のインク残量
Ｑ、に対応する電圧ｖ１の基準電圧を有するコンパレー
タ１４４を通すことによりインクの残量がＱ。

としてＣＰＵにｇ識される。

本実施例では、上記インク残量Ｑ＋以下に到達した時ハ
、インク供給系内のインクの残量が不足しているとみな
し、インク補給（インクカートリッジ交換）のため、警
報灯１４７を点灯させるよつにしである。

勿論、第１７図の信号Ｃのパルス巾をＣＰＵで直接基準
パルスでカウントしてインク量とパルス幅に基づいて上
記警報等を行なうこともできる。この場合、カウント値
を何らかの方法で平均化、たとえば、ＣＰＵ自身で、加
算と割算をして平均化するとか、又は、一定時間（たと
えば１　ｓｅｃ　）の間のパルス幅合計値で判断すると
かすることにより、ノイズ的な変動成分を除去し、誤動
作しないようにすると猶良い。

次に第６図（Ａ）、（Ｂ）に示し念インク残量監視装置
を改良した実施例について説明する。

第１９図には、インク室４６内のインク残量が一定のと
きのインクの色（Ｙはイエロー、Ｍはマゼンンタ、Ｃは
シアン、Ｋは黒をあられす）や温度によるインピーダン
スの抵抗成分の変化を示しであるが、図かられかるよ５
Ｋ、温度が上昇するＫっれて上記抵抗成分は低下する傾
向があり、また色によっても抵抗成分は異なる。このた
め第９図の回路では、サーミスタＴＨを用いて温度補償
を行ない、牛固定抵抗Ｒムを用いてインク毎にインクの
種類に応じてインクの特性補償を行なっている。

これに対し、インク残量監視装置を第頷図の如く構成し
、電気回路として第２１図の如きものを用いることによ
りインクの温度による特性と種類による特性の違いを半
固定抵抗などの格別の調整機構を設けることなく補償す
ることが出来るようにした。

即ち本実施例のインク残量監視装置は、第加図にその概
要が示されているように電極を３つ使用し、そのうち一
対の電極Ｋ、インクの特性の補償機能なもたせることに
より上記の補償を可能ならしめている。本実施例では、
電極９３Ｘ　、　９３Ｙの間隔は狭（するが、これらの
間に隔壁９１を設け、また電極９３Ｘ　、　９３Ｚの間
隔は広くとるが隔壁は股げない。可撓性部材４５は第６
図（＆）、（ｂ）のようにインク残量が減少するにつれ
て隔壁に密着するよ５に構成されている。

このように構成することＫよって、電極９３Ｘ。

９３２間の抵抗成分は、インクの温度特性及び種類の特
性に応じて変化する。一方、電極９３Ｘ　、　９３Ｙ間
のインクの抵抗成分は温度やインクの種類に応じても変
化するが、可撓性部材４５のふくらみ具合により、より
大きく変化する。このため第２１図のように両抵抗成分
な直列に接続すれば、コンパレータ１９１に印加される
電圧（■端子）については、温度やインクの種類による
変化はほぼ除去され（補償され）、インク残量の変動に
応じた変化のみが現れることになる。こうして結局イン
クの特性の違いを補正できる。

以上の原理に基づき第２１図の回路を用いたときのイン
ク残量監視の動作を説明する。インク残量が十分なとき
は、可撓性部材４５は既述のようＫふくらみきっており
、電極９３Ｘ　、　９３Ｙ間の抵抗は、９１Ｘ　、　９
３２間のそれに比べ十分低い状態にある。

これに対して、インク残量が不足してくると、該可撓性
部材はへこんで隔壁にほぼ密着し、電極９３Ｘ　、　９
３Ｙ間の抵抗は急激に増大し、実質的に導通が断たれる
。即ち電極９３Ｘ　、　９３Ｙ間の抵抗は９３Ｘ　、　
９３２間の抵抗に比べ十分高い状態になる。

シカし、可撓性部材４５がへこんでインク室４６の厚み
が小さくなるので電極９３Ｘ　、　９３２間の抵抗も若
干増大するが９３Ｘ　、　９３Ｙ間の抵抗の変化の方が
これより遥かに太きい。

電極９３Ｘ　、　９３Ｙ　、　９３Ｚを第２１図の電気
回路のａ′。

ｂ、ｃの各点にそれぞれ接続することＫよりコンパレー
タ１９１の出力はインク残量が十分であるときはＬＯＷ
　、不足するとＨＩＧＨとなる。（但し電圧Ｖ、＝Ｏ）
。この出力をＣＰＵ　１６１　Ｋ入力しこれにより印字
動作を停止したり、インク残量不足警報を出したりする
。また第１２図で説明したようにもう一つの基準電圧設
定する抵抗対を設は予告警報を出すこともできる。

以上の実施例では、インクのインピーダンスのうち抵抗
成分Ｒや位相成分ａｒｇ　（ｚ）を中心に述べてきたが
、この他インクの種類によっては、インピーダンスの絶
対値１ｚ１やインダクタンスしゃキャパシタンスＣを測
定したものや、これらを合成したものでもインク残量監
視装置を４０や匍を基本構成とすることによってインク
の残量を監視できることは勿論である。

またインクのインピーダンスを検知するためインクに印
加する電圧は、ＤＣ成分を除去した矩形波（その微分波
形を含む）や正弦波を中心に述べてきたが、その他の周
期的、又はランダムな波形でもよい。

また上記電圧は、連続的に印加せずに例えば所定時間毎
に、または印字動作中のみ、または所定字数や行数印字
毎に、間歇的に印加することＫより電力の消費量を低減
し、また電流がインクに与える影響を低減することがで
きる。さらにこのようにして、インクに印加される電荷
の総量な極く少なく出来るとインクへの影響も少なくな
るので直流成分を除去しないでもよくなる。

ここまでは、インクの残量が十分であるとき、インク残
量監視装置内のインク室内の圧力が正圧（このときノズ
ルは負圧の場合もある）となる構成のインク残量監視装
置について説明したが別の構成について第６図を用いて
以下に説明する。ここでは、第６図のインク室４６の可
撓性部材４５は前述の如く球面状のドーム型が好ましい
が、この球面の曲率な一定以上に大きくするとインク室
４６内の圧力が負圧になると直ちに陥没して変形をおこ
さず、ある値以上（絶対値）の負圧になったと館に変形
を起すようＫなる。ここでどの程度の負圧がかかったら
この変形をおこすかは、主に可撓性−あ− 部材の材料（材質及び厚さ）のスティフネス及び上記球
面の曲率によって決まる。筐た開口の大きさＲや可撓性
部材の固定部分の構造にもいくらか左右される。

尚、可撓性部材の形状は球面状でなくとも楕円体面や台
形面などの形状でもある値以下の負圧がかかったときに
変形をおこすように設計できることは勿論である。

このよ５に構成することにより可撓性部材は、インク室
妨内に負圧がかかると直ちに変形をおこすわけでなく、
所定の負圧がかかったときに変形をおこす。従って、該
インク室は、ヘッドＩと同じ高さ若しくは同じ高さより
高い位置に配置することができるといった設計上の自由
度が増すことになる。

記録ヘッド内に設けるインク残量監視装置としては、以
上第６図乃至第２１図を用いて説明したものの他に、例
えば記録ヘッドに接続したユニット内にインク溜りを設
は内部に市販のシリコンダイヤフラム式、たとえば米国
ハネウェル社１５０　Ｐ　Ｃ型や、そのセンサーチップ
のみをヘッドに直接取付けたもの、や金属ダイヤフラム
たとえばデジタル血圧計用の圧力センサー式等の検知装
置を配置し、該圧力検知装置によって検知された圧力に
基づいてインクの残量を監視することもでき本発明者は
、好結果を得ている。

以上の実施例では、本発明をインクジェット記録装置を
用いて説明したが、他のインクによって画像を形成する
記録装置についても本発明は適用できる。

１Ｉｃ２２図は、本発明のインク残量監視装置欠相いた
ペンレコーダの実施例の概略図である。図に於いて２０
１はインク容器、２０２はインク供給径路、２０３は記
録ヘッドであり、先端は、ペン先２０４となっており、
ここから記録液（インク）でプラテン２０５上の紙Ｐに
画像（線）が記録される。

２０６は、インク供給管の過度の揺動を防ぐ固定部材で
ある。

インク残量監視手段は、前記記録ヘッド２０３の内部又
は記録ヘッド２０３に隣接して設けられる。

インク容器、インク残量監視装置は、本出願明細書で既
述されたものが適用されている。しかしこれらに限られ
なくとも良い。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明では、記録ヘッド
にインク残量監視装置を設けたので、記録のためのイン
クを吐出するノズルに直結した圧力室に直接連通する共
同インク室やインク流路内にインク残量監視装置がある
ため、インク許容残量を検知する精度に優れ、インク残
量監視、警報、制御が正確かつ安定して動作できてその
効果は大きい。また本発明のインク残量監視装置は小型
Φ軽量であるから、記録ヘッド内に装着して記録ヘッド
を高速に移動して高速記録を行なう場合にも、加速度の
杉響を実質的に受けることは殆んどない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のインク残量監視装置を備えた記録装置
の概略図。 第２＠は本発明に係るインクジェット記録装置の斜視図
、第３図（２）、ａ３〕、第５図、第６４しく８）　４
１− は本発明のインク残量監視装置の垂直断面、水平した記
録ヘッドの他の実施例を示す断面図および斜視図、第８
図、第９図は本発明のインク残量監視装置の他の実施例
を示す断面図である。 第１２図、第１４図、＄　１５図、第２１図は、本発明
のインク残量監視装置に用いられる電気回路の概要図で
ある。第２０団１１１・他→υ旧巾ホＶ乎面図ｔハ”断
面図、第１３図、第１６図、第１８図、第１９図はイン
ク残置とインピーダンスの変化を示す図である。 第１７図はインクのインピーダンスのうち、位相成分を
説明する１こめの図である。 第２２図は、本願発明のインク残量監視装置を備えたペ
ンレコーダの概略図である。 １０．２０１・・・インク容器、　３０．２０３・・・
記録ヘッド、４０．６０，７０，８０．９０・・・イン
ク残量監視装置、２２、２０２・・・インク供給管、４
１　、５１　、９１・・・隔壁、ｉ・・・可撓性部材、
　４６・・・インク室、４３Ｘ　、４３Ｙ　、９３Ｘ　
、９３Ｙ　、９３Ｚ　・・・電極４２− 黍１９１］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. インク容器から記録ヘッドにインクを供給し、該インク
   をノズルから吐出せしめて画像を形成する記録装置にお
   いて、前記記録ヘッドのインク供給径路に、壁画の少な
   くとも一部分が可撓性部材から成るインク室を設け、該
   インク室内に少なくとも２個の電極を備え、該電極間の
   インクのイ：／ビーダンスに基づいてインクの残量を検
   知するように構成したことを特徴とする記録装置。