WO1995026882A1

WO1995026882A1 - Dispositif de detection d'epuisement d'encre et imprimante a jet d'encre

Info

Publication number: WO1995026882A1
Application number: PCT/JP1995/000562
Authority: WO
Inventors: Nobuhisa Ishida
Original assignee: Rohm Co., Ltd.
Priority date: 1994-04-04
Filing date: 1995-03-27
Publication date: 1995-10-12
Also published as: US5724076A; JP3474577B2; EP0701900B1; DE69503996D1; EP0701900A4; DE69503996T2; EP0701900A1

Description

明細書インク切れ検出装置及びインクジエツトプリンタ技術分野

この発明は、プリンタ、ファックス、プロッタ、ワープロ等に用いられるインクジエツトプリントへッド及びインクジエツトプリンタにおけるインク切れ検出装置に関するものである。背景技術

従来から、インクジュットプリントへッドを用いたインクジエツトプリン夕力知られている。このィンクジェットプリンタは、プリントへッドを印刷媒体に接触させずにプリントへッドカ、らィンクの微粒子を吹き付ける方式を有するものである。このため、印刷媒体による技術的な制限が緩く、高速印刷が可能である等の利点を有している。

第 1 2図は、カイザ一型の圧電形へッドュニットの基本原理図を示すもので、基板 1 0 1の表面には、インク供給路 1 0 2、圧力室 1 0 3、ノズル 1 04力《連設されている。そして、基板 1 0 1の表面には振動板 1 0 5力配設され、該振動板 1 0 5の外側には、圧力室 1 0 3に対向して圧電素子 1 0 6力《設けられ、圧電素子 1 0 6の表裏両面には電圧を印加するよう信号発生源 1 0 7が接続されている。また、上記ィンク供給路 1 0 2にはパイプ 1◦ 8を介してインク容器 1 0 9 力《接続されている。

上記の構成において、信号発生源 1 0 7から圧電素子 1 0 6にを印加すると、圧電素子 1 0 6力振動板 1 0 5をたわませ、圧力室 1 0 3内のインク 1 1 0 をノズル 1 04からインク滴 1 1 0 aとして記録媒体に射出させて記録する。そして、インク射出後、圧電素子 1 0 6に対する電圧印加が解除されると、振動板 1 0 5がもとの状態に戻り、射出された分のィンクがノズル ¾¾Π管力によりインク供給路 1 o 2、パイプ 1 0 8を通じてィンク容器 1 0 9から補給されるものであ o

ここで、インクジェットプリントへッドにおいては、従来からへッド基板にィンクを供給するためのインクタンク力設けられている。

このインクタンクのインク切れを検出するために従来では、第 1 ύ図、及び第 1 0図の X— X方向の要面図である第 1 1図に示すように、インクタンク 5 0に 2本の電極 5 2 a、 5 2 b力《設けられ、この 2本の電極 5 2 a、 5 2 b間の抵抗値を検出することによりインク切れを検出している。つまり、インクタンク 5 0にインクがある場合には、 2本の電極 5 2 a、 5 2 b間にインクがあるため、 2本の電極 5 2 a、 5 2 b間が導通し、数メガオームの抵抗値力《検出できるのに対して、インクタンク 5 0にインクがない場合には、 2本の電極 5 2 a、 5 2 b 間がォ一プンの状態になる。

なお、第 1 1図において、インク流出口 54の内側にはフィルタ 5 3力《設けられ、外側には 0リング 5 5力 <設けられている。

し力、し、上記従来のィンクジェットプリントへッドにおけるィンク切れ検出装置においては、上記のようにインクタンク 5 0に 2本の電極を設けなければならず、電極のコスト力《高くなると共にインクタンク 5 0の構造も複雑になるという問題があつた。

そこで、本発明は上記の問題点を解決するために創作されたものであり、インクタンクに設けられる電極を少なくすること力《でき、電極のコストを低くできると共にインクタンクの構造を単純化できるインク切れ検出装置を提供することを目的とするものである。発明の開示

本発明は、第 1には、複数のノズルを有し、上記複数のノズルからインクを選択的に吐出するインクジエツトへッドュニッ卜と、該インクジエツトへッドュニットにィンクを供給するィンクタンクとを有するィンクジエツトプリントへッドのィンク切れを検出するィンク切れ検出装置であって、一対の検出用電極を有し、 —方の検出用電極をインクジエツトへッドュニッ卜における振動 fe lに設けられたコ乇ン用導電膜としたことを特徴とするものである。

また、第 2には、上記第 1の構成において、コモン側導電膜がグランド側電極であることを特徴とするものである。

また、第 3には、上記第 1又は第 2の構成において、インクタンク内に他方の検出用電極を有し、該検出用電極がフレキシブルケーブルの専用ラインに接続されていることを特徴とするものである。

また、第 4には、上記第 1から第 3のいずれかの構成において、インクタンクからィンクジェットへッドュニットにィンクを供給するためのィンク供給管が導電性を有することを特徴とするものである。

さらに、第 5には、インクジエツトプリンタであって、上記第 1から第 4のいずれかのインク切食出装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明におけるインク切れ検出装置及びィンクジヱットプリン夕では、一対の検出用電極を有し、一方の検出用電極をインクジエツトへッドュニッ卜における振動に設けられたコモン用導電膜としたので、検出用の電極を 1つ少なくすること力 <でき、コストを低減することができる。

また、コモン側導電膜をグランド側電極とした場合には、上記コモン側導電膜の抵抗値が上昇しな、ので、的確なインク切れ検出を行うこと力 <できる。

また、インクタンク内に他方の検出用電極を有し、該検出用電極がフレキシブルケ一ブルの専用ラインに接続されている場合には、予めフレキシブルケーブルにはコモン側導電膜からの専用ライン力設けられているので、他方の検出用電極にフレキシブルケーブルの専用ラインを接続するのみの簡単な構成にでき、極めて簡単な構成でィンク切れ検出装置を提供すること力できる。

また、インク供給管が導電性を有することにより、インクがインクタンク内に存在している場合に、インクタンク内の電極とコモン側導電膜との間の電気抵抗を低減でき、ィンクが切れた場台との電気抵抗の差を大きくできるので的確なィンク切れ検出を行うことができる。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に係るインクジェットプリントへッドの構成を示す分解斜視図である。

第 2図は、本発明に係るインクジェットプリントへッドの構成を示す要部断面図である。

第 3図は、本発明に係るインクジエツトプリントへッドの構成を示す説明図である。

第 4図は、本発明に係る検出部の回路構成の一例を示す回路図である。

第 5図は、本発明に係る検出部の回路構成の他の例を示す回路図である。第 6図は、本発明に係る導電膜のシート抵抗値についての実験結果を表の形で示す説明図である。

第 7図は、本発明に係る導電膜のシ一ト抵抗値についての実験結果をグラフの形で示す説明図である。

第 8図は、本発明に係る導電膜を G N D側に接続した検出部の回路構成を示す回路図である。

第 9図は、本発明に係るインクジエツ卜プリントへッドを備えたプリンタを示す要部斜視図である。

第 1 0図は、従来のインクタンクの構成を示す斜視図である。

第 1 1図は、第 1 0図の X— X方向の要部断面図である。

第 1 2図は、圧電型へッドュニッ卜の原理説明図である。発明を実施するための ft^の形態

以下、この発明を詳述するために添付の図面を用いて説明する。

本発明に係るインクジエツトへッド Aは、第 1図に示すように、へッドュニット 1 0とインクタンク 5 0とを有し、上記へッドュニット 1 0は、へッド基板 1 2とフレーム 3 0とフレキシブルケーブル 4 0と弾性部材 4 6とを有している。ここで、へッド基板 1 2はガラス材樹脂等で形成され、へッド基板 1 2の裏面側には、第 2図、第 3図に示すように、インク供給路 1 3、共通インク路 1 4、圧力室 1 6等からなるインク路パターンがエッチング、サンドブラスト、成形等によって形成され、へッド基板 1 2の表面側にはインク射出用のノズル力《形成されている。また、ヘッド基板 1 2の三方の角部にはァライメント用のマーク 1 7 が設けられている。

また、へッド基板 1 2のノズル形成箇所には第 1図に示すように、インクの滴サイズ、スピードの最適化、サテライトの防止のために、ノズルより更に小さなノズル孔を有するノズルプレート 1 8力《設けられている。また、へッド基板 1 2 はその裏面側には第 2図に示すように振動板 2 0を有し、この振動板 2 0の各圧力室 1 6に対応する位置に配設された圧電素子（図示せず）を有している。この振動板 2 0には、第 2図、第 3図に示すように、インクをさせるための開口部 2 1が設けられ、また、振動板 2 0上には、各圧電素子のコモン電極を形成する導電膜（I T O膜） 2 2力《設けられている。

また、上記へッド基板 1 2は、略楕円形状の開口部 34を有するフレーム 3 0 に接着固定されている。つまり、フレーム 3 0の前面側にはへッド基板 1 2を収納する凹部 3 2が形成されており、この凹部 3 2にへッド基板 1 2が嵌め込まれている。

さらに、フレーム 3 0の開口部 34つまりへッド基板 1 2の裏面側には、第 1 図、第 3図に示すようにフレキシブルケーブル 4 0力《配設され、このフレキシブルケ一ブル 4 0には、略中央にコモン電極部 4 2が形成され、また、圧電素子に駆動電圧を印加する電極が多数形成された個別電極部 44力《形成されている。上記コモン電極部 4 2は上記振動板 2◦上に設けられた導電膜 2 2に接続されており、個別電極部 44に設けられた各電極は各圧電素子に接続されている。また、第 3図に示すように、このフレキシブルケーブル 4 0には、コモン電極部 4 2から延設されるコモンライン 4 8力《設けられ、また、インクタンク電極用ライン 4 9力《設けられている。

また、第 1図に示すように、上記フレキシブルケーブル 4 0とインクタンク 5 0の間には弾性部材 4 6が設けられ、フレキシブルケーブル 4 0をへッド基板 1 2に押し付け、フレキシブルケーブル 4◦の設けられた各電極部とへッド基板 1 2との安定した接触を図っている。

また、インクタンク 5 0は内部にインクを収納し、第 1図に示すインク供給口 54からインクをヘッドに供給する。また、インクタンク 5 0の表面側には凸条部 6 2カ設けられているので、弾性部材 4 6の正確な位置決め力 <可能となる。さらに、インクタンク 5 0上にはインク捕充孔 5 6力 <設けられ、 0リング 6 0を介してキヤップ 5 8力取り付けられ、インク補充時にはキヤップ 5 8を取り外してインクを補充する。また、インクタンク 5 0にはインク切れ検出用の電極 5 2が 1つのみ設けられている。この電極 5 2は、上述のフレキシブルケ一ブル 4 0に設けられたインクタンク電極用ライン 4 9 (第 3図参照）に接続されている。なお、インクタンク 5 0はインク補充式ではなく、インクがなくなったらインク夕ンク 5 0そのものを取り換える交換式としてもよい。

上記ィンクタンク 5 0のィンク供給口 54には、 0リング 74とフィルダ 7 2 を介してインク供給管 7 0が設けられ、このインク供給管 7 0はフレーム 3 0に設けられた開口部 3 6に挿通され、第 2図、第 3図に示すように、 0リング 24 を介して振動板 2 0の開口部 2 1に接続され、第 2図に示すように、へッド基板 1 2と振動板 2 0と導電膜 2 2と 0リング 24とインク供給管 7 0の先端部とでィンク収納空間 8 0力《形成される。

上記構成のィンクジエツトプリントへッド Aにおいては、上記振動板 2 0上に設けられた導 2 2をインク切れ検出用の一方の電極とし、インクタンク 5 0 に設けられた電極 5 2を他方の電極とする。また、上記両電極には検出部 9 0 (第 3図参照）力《接続されている。すなわち、第 2図に示すように、インクタンク 5 0力、らィンク供給管 7 0を経てへッド基板 1 2に至るィンク' il経路にィンクカ《満たされている場台には、へッド基板 1 2のインク供給路 1 3にインク 8 2 力満たされるのでィンク 8 2力《振動板 2 0上に設けられた導電膜 2 2に接し、かつ、電極 5 2もインク 8 2に接するので、上記両電極間で導通し、ある抵抗値を示す。一方、例えば、インクタンク 5 0内のインクがインク切れになった場合には、上記両電極間で導通しないので他の抵抗値を示す。よって、検出部 9 0は両電極間の抵抗躯^検出することによりィンク切れを検出することカ<できる。なお、インク供給管 7 0の内径は： L mm〜： L . 5翻とかなり細く加工されているので、インク供給管 7 0の長さ力《長くなると、この中に満たされているインクの電気抵抗が高くなる。このため、インク供給路 1 3にインク 8 2が満たされていても上記両電極間の電気抵抗が高くなりインク切れの場合との抵抗値の差がなくなって、検出部 9 0力《、インクが切れていなくてもインク切れの出力を出す誤動作をすることがある。

この誤動作を防止するためにはィンク供耠管 7 0に導電性を持たせるの力好ましい。このような構成にすると、インク供給管 7 0の長さ力長くなつてインク供給管 7 0の中のィンクの電気抵抗力高くなっても、ィンク供給管 7 0自体の導電性によりインクの電気抵抗の上昇の影響をなくすこと力できる。この場合、インク供給管 7 0は、電極 5 2と接触しない構成になっているので、インク供給管 7 0に導電性を持たせてもインク切れ検出には問題とならない。また、 0リング 2 4に導電性を持たせ、ィンク供給管 7 0と導電膜 2 2とを電気的に接触させても上記と同様の理由によりインク切れ検出には間題とならないので、 0リング 24 の材質の選択の自由度を高くできる。

ィンク供給管 7 0に導電性を持たせる方法としては、ィンク供給管 7 0自体を導電性材料で形成したり、ィンク供給管 7 0の内部に導電性材料層をメツキ等により形成することが考えられる。

本発明においては、振動板 2 0に設けられる導電膜 2 2をィンク切れ検出の一方の電極として利用するので、インクタンク 5 0に設ける電極が 1つでよく、コストダウンを図ることカ《できる。また、電極 5 2は、フレキシブルケ一ブル 4 0 の専用ラインとしてのィンクタンク電極用ライン 4 9に接続されているので、構成が簡略化ざれ、装置の大型化を招くことがない。

次に、ィンク切れ検出装置における検出部 9 0の回路構成について説明すると、第 4図に示すように構成され、一方の電極としての電極 5 2と他方の電極としての導電膜 2 2と力《双方ともィンクに接触して両電極間で導通する場合には、電源部からの電流は抵抗 R l、導電膜 2 2、インク内抵抗 Rx、電極 5 2を介して抵抗 R 2に流れ、トランジスタ T r 2にべ一ス¾^が印加されるためトランジスタ T r 2がォン作動する。トランジスタ T r 2がォン作動すると、トランジス夕 T r 3がオン作動するので、出力端に所定の電位差が表れる。一方、両電極間が導通していない場合には、トランジスタ T r 3がオフ作動するので、出力端に電位差は表れない。よって、出力端の電^を検出することによりインク切れが検出できる。

次に、検出部 9 0の他の例の回路構成について説明すると、第 5図に示すように、電極 5 2と導電膜 2 2の両電極間力《導通している場台には、抵抗 Rref に電源部からの電流が流れ、比較器の +側の電圧 V inが大きくなるので、比較器の— 側の基準電圧 Vref と比較して、 V in> Vref となる。一方、導通していない場合には、逆に V in≤Vref とな。よって、上記 Vinと Vref を比較することにより、インク切れが検出できる。

以上説明したように、振動板 2 0上に設けられた導電膜 2 2をィンク切出用の一方の電極として使用するが、この導 ,2 2を +側として使用する力、、 G N D (グランド）側として使用する力、が問題となる。第 6図、第 7図は、この点に関して亍った実験結果を示したものである。

すなわち、第 6図に示すように、導電膜 2 2のシート抵抗値について、 1 ) 5 V印加の +側とし、インクに接液した場合と、 2) 5 V印加の +側とし、インクに接液しない場合と、 3) G N D側とし、インクに接液した場台と、 4 ) G N D 側とし、インクに接液しない場合と、に分け、時間の経過に伴いシート抵抗値の変化を測定したものである。

この結果、第 7図に示すように、上記 1 ) の 5 V印加の +側とし、インクに接液した場合には、 3時間経過時に若干抵抗値が上がり、 6時間経過後に一旦下がるものの、 1 4時間後に再び上昇し、 2 1時間経過時には抵抗値がかなり上昇するという結果が得られた。したがって、導電膜 2 2を +側として ^すると、導電膜 2 2の抵抗値力《上がり、両電極間にインクがあるにも拘らず两電極間力《導通していないと判断されてしまうおそれがあるため、導電膜 2 2は G N D側にするのが望ましい。

ただし、インク切出、すなわち、両電極間への電圧の印加は常に行うわけではなく、例えば、 1行印字する毎に 5 m s e cのわずかの時間印加するのみであるので、それほどの印加時間になるわけではなく、導電膜 2 2を +側にしたからといって直ちに問題となるわけではない。し力、し、長時間の使用を考慮すると導電膜 2 2は G N D側にするのカ《好ましいといえる。なお、 G N D側、すなわち電圧無印加でィンク中に放置した場合、 2 0 0時間後でも抵抗値の変化は見られなかった。

一方、インクタンク 5 0に設けられた電極 5 2についても、電圧を印加することにより電極 5 2へのィンクの折出力考えられ、ィンク力析出することにより電極 5 2の抵抗値が上がり、上記と同様にィンク切れ検出に支障を来たすことが考えられる力 <、上記のように印加時間が短く、また、インクタンクはインクがなくなると交換する交換式とするのが通常であるので、上記のような問題は生じないといえる。

以上のことを考慮して、導電膜 2 2を G N D側にした検出部 9 0の例を第 8図に示す。

第 8図においては、電源側に接続された電極 5 2と G ND側に接続された導電膜 2 2とがィンク切れによって導通していない場合に、比較器の +側には電源部の ¾BEがそのまま印加されるので比較器の +側の電圧 V i nが大きくなり、比較器の一側の基準 WEVref と比較して、 Vin> Vref となる。一方、導通している場合には、電源部から電源側抵抗 0及びインク内抵抗 Rxを介して G ND側に電流が流れるので電源側抵抗 Roによる電圧降下により比較器の +側の電圧 Vin 力《低下し、 V inく Vref となる。よって、上記 V inと V ref とを比較することにより、インク切れが検出できる。

また、上言己構成のィンクジエツトプリントへッドを使用したプリン夕においては、第 9図に示すように、キヤリッジ 1 5 1に配置された力一トリッジ 1 5 0内にィンクジエツトプリントへッドが配設され、キヤリッジ 1 5 1は、 2本のガイド 1 5 2上を摺動可能に設けられており、モ一夕 1 5 3の駆動によるプーリー 1 5 4の回転によりワイヤ 1 5 5力《左右に移動して、このワイヤ 1 5 5の動きに伴いキヤリッジ 1 5 1が左右に移動する。インクジェットプリントへッドのィンク射出制御は、フレキシブルケーブルを介して図示しない駆動制御部により行われる。カートリツジ 1 5 0の印刷面には、プラテン 1 5 7に巻回されたペーパー 1 6 0が対向し、該ペーパー 1 6 0に印字が行われる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明では、検出用の電極を 1つ少なくすることができ、コストを低減することができる。

また、コモン側導電膜をグランド側電極とした場合には、上記コモン側導電膜の抵抗値が上昇しないので、的確なインク切出を行うこと力《できる。

また、インクタンク内に他方の検出用電極を有し、該検出用電極がフレキシブルケ一ブルの専用ラインに接続されている場合には、極めて簡単な構成でインク切れ検出装置を提供すること力できる。

また、インク供給管力導電性を有することにより、インクがインクタンク内に存在している場台に、ィンクタンク内の電極とコモン側導電膜との間の電気抵抗を低減でき、インクが切れた場合との電気抵抗の差を大きくできるので的確なィンク切れ検出を行うことができる。

0 一

Claims

請求の範囲

1. 複数のノズルを有し、上記複数のノズルからインクを選択的に吐出するインクジエツトへッドュニッ卜と、該インクジエツトへッドュニッ卜にインクを供給するインクタンクとを有するインクジエツトプリントへッドのインク切れ ¾:検出するィンク切出装置であって、

一対の検出用電極を有し、一方の検出用電極をインクジエツトへッドュニットにおける振動に設けられたコモン用導電膜としたことを特徴とするィンク切れ検出装置。

2. コモン側導 ¾mがグランド側電極であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のインク切れ検出装置。

3. インクタンク内に他方の検出用電極を有し、該検出用電極がフレキシブルケ一ブルの専用ラインに接続されていることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項記載のインク切れ検出装置。

4. ィンクタンクからィンクジエツトへッドュニットにィンクを供給するためのィンク供給管力導電性を有することを特徴とする請求の範囲第 1項から第 3項のいずれかに記載のィンク切れ検出装置。

5. 請求の範囲第 1項から第 4項のいずれかのィンク切出装置を備えたことを特徴とするィンクジェットプリンタ。