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記録装置およびその方法 - キヤノン株式会社
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発明の名称 記録装置およびその方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−15254(P2007−15254A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−200036(P2005−200036)
出願日 平成17年7月8日(2005.7.8)
代理人 【識別番号】100090538
【弁理士】
【氏名又は名称】西山 恵三
発明者 村山 仁昭 / 高橋 喜一郎 / 勅使川原 稔 / 枝村 哲也 / 丸 晶子
要約 課題
インク残量の誤検知を防ぐインク残量検知方法及びその方法を用いたインクジェット記録装置を提供することである。

解決手段
光学検知方式とドットカウント方式の両方の残量検知機能を有し、外部要因によって光学検知が誤検知してしまうといった課題を解決するためにドットカウントによって計測されたインク消費量積算値が規定の閾値未満では第1の空間のインク残量なしの光学判別結果を1回目に限り無視し、規定の回数以上光学検知によってインク無しと判別された場合にはドットカウントによるインク消費量積算値が閾値未満でも光学検知判別結果を優先することでインク残量検知における不整合を解消する。
特許請求の範囲
【請求項1】
インクジェット方式に従って記録を行う記録ヘッドに供給するために、インクを収容する第1の空間と前記インクを吸収させたインク吸収体とを収容する第2の空間とを有したインクタンクのインク残量を検知するインク残量検知方法において、少なくとも2種類以上の検知方法を有し、あるインク使用量の閾値までは第1の検知方式の結果を優先するが、インク使用量が閾値未満において規定回数以上第2の検知方式でインク無しと検知とされた場合には第2の検知方式の結果を優先することを特徴とするインク残量検知方法。
【請求項2】
前記インク使用量の閾値はインクの種類によって同一もしくは異なることを特徴とする請求項1に記載のインク残量検知方法。
【請求項3】
前記規定回数は2回以上であることを特徴とする請求項1に記載のインク残量検知方法。
【請求項4】
前記第1の検知方式をドットカウント方式、第2の検知方式を光学検知方式であることを特徴とする請求項1に記載のインク残量検知方法。
【請求項5】
前記光学検知方式は前記第1の空間に対して光を入射し、前記光の反射光或は透過光を検知して、前記検知された光に基づいて、前記第1の空間における残量インクの有無を判別する判別工程を有することを特徴とする請求項4に記載のインク残量検知方法。
【請求項6】
前記ドットカウント方式は前記記録ヘッドからのインク吐出回数を計数する計数工程と、前記判別工程において第1の空間の残量インクが無いと判別されるまでに前記計数工程において計数されたインク吐出回数を積算する積算工程と、前記積算値と前記閾値を比較して前記積算値が前記閾値以上であれば第1の空間の残量インクなしを判定する判定工程と、前記判定工程において残量インクが無いと判定された後、第2の空間でのインク吐出回数を積算する積算工程と、第2の空間でのインク吐出回数と規定の閾値を比較することで前記インクタンクの残量インクの有無を判定する判定工程とを有することを特徴とする請求項4に記載のインク残量検知方法。
【請求項7】
前記第2の空間での吐出回数の規定の閾値はインクの種類によって同一もしくは異なることを特徴とする請求項6に記載のインク残量検知方法。
【請求項8】
前記判別工程結果および前記判定工程結果をインクタンクに付随するメモリもしくは本体メモリに記録することを特徴とする請求項1に記載のインク残量検知方法。
【請求項9】
前記判別工程において、光学検知判別回数が1回でドットカウントによるインク使用量積算値が閾値未満または、インクタンクに付随するメモリや本体メモリ内に記録された第1の空間のインク残量がゼロでない場合に、前記判別工程による判別結果がインク無しとされたときはインク無しの光学検知判別結果を拒否することを特徴とする請求項1に記載のインク残量検知方法。
【請求項10】
前記判別工程の規定回数実行による判別結果がインク無しとされたときのドットカウントによるインク使用量積算値が閾値未満または、インクタンクに付随するメモリや本体メモリ内に記録された第1の空間のインク残量がゼロでないとき、インクなしの光学検知判別結果を優先することを特徴とする請求項1に記載のインク残量検知方法。
【請求項11】
インクジェット方式に従って記録を行う記録ヘッドに供給するために、インクを収容する第1の空間と前記インクを吸収させたインク吸収体とを収容する第2の空間とを有したインクタンクのインク残量を検知するインク残量検知方法において、少なくとも2種類以上の検知方法を有し、あるインク使用量の閾値までは第1の検知方式の結果を優先するが、インク使用量が閾値未満において規定回数以上第2の検知方式でインク無しと検知とされた場合には第2の検知方式の結果を優先することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項12】
前記インク使用量の閾値はインクの種類によって同一もしくは異なることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。
【請求項13】
前記規定回数は2回以上であることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。
【請求項14】
前記第1の検知方式をドットカウント方式、第2の検知方式を光学検知方式であることを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。
【請求項15】
前記光学検知方式は前記第1の空間に対して光を入射し、前記光の反射光或は透過光を検知して、前記検知された光に基づいて、前記第1の空間における残量インクの有無を判別する判別工程を有することを特徴とする請求項14に記載のインクジェット記録装置。
【請求項16】
前記ドットカウント方式は前記記録ヘッドからのインク吐出回数を計数する計数工程と、前記判別工程において第1の空間の残量インクが無いと判別されるまでに前記計数工程において計数されたインク吐出回数を積算する積算工程と、前記積算値と前記閾値を比較して前記積算値が前記閾値以上であれば第1の空間の残量インクなしを判定する判定工程と、前記判定工程において残量インクが無いと判定された後、第2の空間でのインク吐出回数を積算する積算工程と、第2の空間でのインク吐出回数と規定の閾値を比較することで前記インクタンクの残量インクの有無を判定する判定工程とを有することを特徴とする請求項14に記載のインクジェット記録装置。
【請求項17】
前記第2の空間での吐出回数の規定の閾値はインクの種類によって同一もしくは異なることを特徴とする請求項16に記載のインクジェット記録装置。
【請求項18】
前記判別工程結果および前記判定工程結果をインクタンクに付随するメモリに記録することを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。
【請求項19】
前記判別工程において、光学検知判別回数が1回でドットカウントによるインク使用量積算値が閾値未満または、インクタンクに付随するメモリや本体メモリ内に記録された第1の空間のインク残量がゼロでない場合に、前記判別工程による判別結果がインク無しとされたときはインク無しの光学検知判別結果を拒否することを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。
【請求項20】
前記判別工程の規定回数実行による判別結果がインク無しとされたときのドットカウントによるインク使用量積算値が閾値未満または、インクタンクに付随するメモリや本体メモリ内に記録された第1の空間のインク残量がゼロでないとき、インクなしの光学検知判別結果を優先することを特徴とする請求項11に記載のインクジェット記録装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明はインク残量検知方法及び記録装置に関し、特にインクジェット方式に従って記録を行う記録ヘッドにインクを供給するインクタンクのインク残量検知方法及びその方法を用いた記録装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
記録ヘッドからインクを吐出させて画像を記録するインクジェット記録装置において、記録動作の最中にインクがなくなってしまった場合には、出力された画像がかすれてしまったりするので、インクを充填した状態で再度記録動作を行う必要がある。そのため、記録のスループットの低下や、無駄な記録媒体の消費が起こってしまう。また、記録ヘッド内にインクがない状態で記録動作(記録ヘッドの駆動)を行ってしまうと、記録ヘッドに吐出不良などの異常が発生してしまう恐れがある。
【0003】
これらの問題を低減させるために、インクジェット記録装置には、記録ヘッドにインクを供給するインクを収容するインクタンク内のインク残量を検出する機能を備えている。このインク残量の検出機能によれば、インクタンク内のインク残量を検知して、その残量を表示するか、或は、その残量が少なくなった場合に、装置利用者に警告を発したり記録動作を停止することができる。具体的にインクタンク内のインク残量を検知するためには、さまざまな方法がある。
【0004】
その方法の1つとして、インクタンクに何らかのセンサを設けインク残量を直接測定するものがある。このセンサとしては、電極や光学センサを用いるものが考えられる。センサに電極を用いる方法は、インクタンクの内部にインクに接した2本の電極を設け、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りインク残量を推定するものである。また、光学センサを用いる方法は、インクタンクの近傍に光源と受光部からなる光学センサを設け、インクタンク内のインクに対して光を入射させ、インク残量やインクの有無に応じて変化する反射光或は透過光を検出してインク残量やインクの有無を検知している。このようなインク残量検出方法は、「センサ方式」と呼ばれている。
【0005】
また、上記のセンサ方法とは別の方法として、インク滴の吐出回数をカウントし、予め見積もってある1吐出当りのインク量と吐出回数とを掛け合わせることにより、インク消費量を間接的に推定するものがある。この方式は、「ドットカウント方式」と呼ばれている。
【0006】
それぞれの方法は長所と欠点があるため相互に補い合うために複数の残量検知方法を組み合わせて使用する場合もある。このような残量検知方法は、例えば、下記特許文献1に開示されている。
【0007】
また、ユーザーの利便性を向上させるためにインクタンクにメモリ機能を付与することも考案されている。インクタンクに設けたEEPROMなどのメモリにインク情報やインク残量を書き込むことで、インクタンクの誤装着を防止したり、同一のインクタンクを複数のインクジェット記録装置で使用しても残量管理を行うことができる。従来の残量検知と組み合わせることにより、より正確な残量検知が可能となる。このようなインクタンクは、例えば、下記特許文献2、3に開示されている。
【特許文献1】特開2002−127454号公報
【特許文献2】特開平09−314861号公報
【特許文献3】特開平07−309018号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
光学センサを用いたセンサ方式とドットカウント方式を併用しているインク残量検知方法の場合、2つの空間に分かれているインクタンクの第1の空間のインク有無(またはインク残量)判別は光学センサを用いて検知し、第2の空間のインク残量判別はドットカウント方式を用いて検出している。しかし、第1の空間のインク有無判別を行う光学センサは、センサ出力値に電気的ノイズなどが干渉した場合や受光部が外乱光を受光してしまうような外部要因により、正確な残量検出が行えない場合がある。つまり、インクタンク内にインクがあるにも関わらずインク無しと判別してしまうことがある。そのため、第1の空間のインク有無判別を行う場合においても、ドットカウントによるインク残量検出を行い、ドットカウントによるインク使用量積算値がある閾値以下であるならば光学センサを用いた検知の判別結果を無視するといった方法をとって、インク残量の整合性を図っている。
【0009】
しかしながら、第1の空間のインク残量を、ドットカウントによるインク使用量積算値を求める際に、記録装置毎の吐出量のばらつきや記録装置の使用環境(環境温度や湿度)によって1吐出当りのインク量が異なることや、インクの蒸発などによるインク量の変化に対応していないため、ドットカウント方式においても正確な残量検出が行えない場合がある。つまり、ドットカウント方式によるインク消費量が所定の閾値未満であるにもかかわらず、第1の空間にインクがなくなってしまうことがあった。また、インクタンクにメモリを設けてインク残量を管理する方式においても、メモリの読み書きに対応していない機種においてインクタンクを使用した場合には、ドットカウントによって計測されたインク消費量が書き込まれないので、メモリに書き込まれているインク残量と実際のインク量に差が生じてしまう恐れがあった。同様にインクタンクにメモリを設けず、記録装置内のメモリにドットカウント積算値を記憶する場合においても、記録装置毎にメモリの使用フォーマットが異なった場合には同様の現象が起こることが懸念される。従って、第1の空間のインク有無の判別の際に、ドットカウント方式によるインク使用量積算値が所定値になるまで光学センサを用いたインク有無の検出結果を無視する方法では、光学センサによる検知では第1の空間のインクは無いと判別されるが、ドットカウントによるインク消費量積算値が閾値未満のため、その判別結果を無視してしまう。その結果、本当はインクLOW(インク残量が低下した状態)であるにもかかわらず、そのことをユーザーに知らせることができずに印字を続けてしまい、インクがないのに記録動作を行ってしまう恐れがあった。インクがないのに記録動作を行うことにより、記録ヘッドを傷めたりすることが懸念され、ユーザーの利便性を低下させてしまう恐れがあった。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明のインク残量検知方法では以下の構成を有する。
【0011】
インクジェット方式に従って記録を行う記録ヘッドに供給するために、インクを収容する第1の空間と前記インクを吸収させたインク吸収体とを収容する第2の空間とを有したインクタンクのインク残量を検知するインク残量検知方法において、少なくとも2種類以上の検知方法を有し、あるインク使用量の閾値までは第1の検知方式の結果を優先するが、インク使用量が閾値未満において規定回数以上第2の検知方式でインク無しと検知とされた場合には第2の検知方式の結果を優先することを特徴とするインク残量検知方法を備える。
【0012】
さらに、前記インク使用量の閾値はインクの種類によって同一もしくは異なることを特徴とする。
【0013】
さらに、前記規定回数は2回以上であることを特徴とする。
【0014】
さらに、前記第1の検知方式をドットカウント方式、第2の検知方式を光学検知方式であることを特徴とする。
【0015】
さらに、前記光学検知方式は前記第1の空間に対して光を入射し、前記光の反射光或は透過光を検知して、前記検知された光に基づいて、前記第1の空間における残量インクの有無を判別する判別工程を有することを特徴とする。
【0016】
さらに、前記ドットカウント方式は前記記録ヘッドからのインク吐出回数を計数する計数工程と、前記判別工程において第1の空間の残量インクが無いと判別されるまでに前記計数工程において計数されたインク吐出回数を積算する積算工程と、前記積算値と前記閾値を比較して前記積算値が前記閾値以上であれば第1の空間の残量インクなしを判定する判定工程と、前記判定工程において残量インクが無いと判定された後、第2の空間でのインク吐出回数を積算する積算工程と、第2の空間でのインク吐出回数と規定の閾値を比較することで前記インクタンクの残量インクの有無を判定する判定工程とを有することを特徴とする。
【0017】
さらに、前記第2の空間での吐出回数の規定の閾値はインクの種類によって同一もしくは異なることを特徴とする。
【0018】
さらに、前記判別工程結果および前記判定工程結果をインクタンクに付随するメモリもしくは本体内メモリに記録することを特徴とする。
【0019】
さらに、前記判別工程において、光学検知判別回数が1回でドットカウントによるインク使用量積算値が閾値未満または、インクタンクに付随するメモリや本体メモリ内に記録された第1の空間のインク残量がゼロでない場合に、前記判別工程による判別結果がインク無しとされたときはインク無しの光学検知判別結果を拒否することを特徴とする。
【0020】
さらに、前記判別工程の規定回数実行による判別結果がインク無しとされたときのドットカウントによるインク使用量積算値が閾値未満または、インクタンクに付随するメモリや本体メモリ内に記録された第1の空間のインク残量がゼロでないとき、インクなしの光学検知判別結果を優先することを特徴とする。
【0021】
さらに、前記判定手段によって、インクタンクに残量インクが無いと判定された場合には、記録ヘッドによる記録動作を停止するよう制御する記録制御手段を備えることが好ましい。
【0022】
上記の記録ヘッドは、熱エネルギーを利用してインクを吐出するために、インクに与える熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【0023】
本発明によると、複数種類の検出方法を用いてインクタンク内のインクの残量を検出する際に、より正確にインク残量の検出を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0025】
まず、インクジェット記録装置の構成を説明する。図6は本発明の代表的な実施形態であるインクジェット方式に従って記録を行う記録ヘッドを備えた記録装置の槻略構成を示す斜視図である。この実施形態では、図6に示すように記録ヘッド1はこれにインクを供給するインクタンク7とともに連結され一体となってインクカートリッジ20を構成する。このインクカートリッジに個々のインク情報を書き込む不揮発性メモリ(例えばEEPROM)が付いており、キャリッジ2との接点に電極を設け、そこから書き込み、読み込みを行う。なお、この実施形態ではインクカートリッジ20は後述するように記録ヘッド1とインクタンク7とが分離可能な構成となっているが、記録ヘッドとインクタンクとが一体化したインクカートリッジを用いても良い。
【0026】
また、インクタンク7の底面にはインク残量検出を行うための光反射面が設けられており、インクタンク7の内部構造は図1または図2に示したような構造をしている。従って、以降、インクタンク7の内部構造について言及するときには、図1または図2で用いた参照番号を用いることにする。
【0027】
さらにまた、この記録ヘッドは、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ーとして熱エネルギーを発生する手段(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、その熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化を達成している。
【0028】
図6において、記録ヘッド1は図中下向きにインクを吐出する姿勢でキャリッジ2に搭載されており、キャリッジ2をガイド軸3に沿って移動させながらインク液滴を吐出して記録用紙のような記録媒体(不図示)上に画像を形成していく。なお、キャリッジ2の左右移動(往復移動)はキャリッジモータ4の回転によりタイミングベルト5を介して行われる。キャリッジ2には係合爪6が設けられ、インクタンクの係合穴7aと係合して、キャリッジ2にインクタンク7は固定される.さて、記録ヘッド1走査分の記録が終了すると、記録動作を中断し、プラテン8上に位置する記録媒体をフィードモータ9の駆動により所定量だけ搬送し、次いで再びキャリッジ2をガイド軸3に沿って移動させながら次の1走査分の画像形成を行う。
【0029】
装置本体の右側には記録ヘッド1のインク吐出状態を良好に保つための回復動作を行う回復機器10が配設されており、その機器10には記録ヘッド1をキャップするキャップ11、記録ヘッド1のインク吐出面を拭うワイパ12、及び、記録ヘッド1のインク吐出ノズルからインクを吸引するための吸引ポンプ(不図示)などが設けられている。
【0030】
また、記録媒体を搬送するためのフィードモータ9の駆動力は本来の記録媒体搬送機構に伝達される他に、自動給紙装置(ASF)13へも伝達される。
【0031】
さらに、回復機器10の横側には赤外LED(発光素子)15及びフォトトランジスタ(受光素子)16から成るインク残量検出を行うための反射型センサを構成する光学ユニット14が設けられている。これらの発光素子15と受光素子16とは記録用紙の搬送方向(矢印Fの方向)に沿って並ぶように取り付けられている。光学ユニット14は装置本体のシヤーシ17に取り付けられている。インクカートリッジ20がキャリッジ2に搭載され、図4に示された位置より右方向へと移動すると、インクカートリッジ20は光学ユニット14上に位置するようになる。そして、インクタンク7の底面よりインクの状態を光学ユニット14によって検出することが可能となる。
【0032】
次に、上述した装置の記録制御を実行するための制御構成について説明する。
【0033】
図7は記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。制御回路を示す図7において、1700は記録信号を入力するインタフェース、1701はMPU、1702はMPU1701が実行する制御プログラムを格納するROM、1703は各種データ(上記記録信号や記録ヘッド1に供給される記録データ等)を保存しておくDRAMである。1704は記録ヘッド1に対する記録データの供給制御を行うゲートアレイ(G.A.)であり、インタフェース1700、MPU1701、RAM1703間のデータ転送制御も行う。1705は記録ヘッド1を駆動するヘッドドライバ、1706、1707はそれぞれフィードモータ9、キャリッジモータ4を駆動するためのモータドライバである。
【0034】
上記制御構成の動作を説明すると、インタフェース1700に記録信号が入るとゲートアレイ1704とMPU1701との間で記録信号がプリント用の記録データに変換される。そして、モータドライバ1706、1707が駆動されると共に、ヘッドドライバ1705に送られた記録データに従って記録ヘッド1が駆動され、記録が行われる。
【0035】
なお、1710は記録動作や記録装置の拭態に係る種々のメッセージを表示するLCD1711や記録動作や記録装置の状態を知らせる種々の色のLEDランプ1712を備えた表示部である。
【0036】
ゲートアレイ1704には、記録ヘッドから吐出されたインク滴の数を計数する液滴吐出数検出手段、所謂ドットカウンタ(不図示)が設けられている。このドットカウンタでは、画像を形成するために吐出されるインク滴と、回復処理の一環として実施される予備吐出の際に吐出されるインク滴との双方のインク滴を計数することを可能としている。
【0037】
また、本実施形態の記録装置では各種吸引回復処理における各インクタンクにおけるインク消費量を予め実験的に求めており、吸引回復処理が実行された場合の消費重量をインクタンクごとに管理することができる。つまり、本実施の形態の記録装置において消費されるインク量は、上述のドットカウンタにより計数されたドット数に吐出液滴重量を乗算したものと、上述の吸引回復処理の消費重量を合算することにより算出することが可能である。
【0038】
この算出されたインク消費量は、前述のインクタンク7のメモリに予め定められたタイミングで書き込まれる。本記録装置においては、記録装置に備えられた不揮発性メモリ(EEPROM:不図示)にも同様の情報を書き込みバックアップが可能である。
【0039】
また、記録ヘッド1と一体となったインクタンク7のインク有無を検出するインク残量検出部25の動作はMPU1701によって制御される。
【0040】
次にインク残量検出の原理について説明する。この場合センサ、特に、光センサを用いてインクタンク内のインク残量を検出する原理について説明する。実際には、図1に示すようなインク残量検出のための基本的構成がインクジェット記録装置に備えられる。
【0041】
まず、図1において、101は記録ヘッドに供給するインクを収容するための透明プラスチック等の光透過性の材質でできたインクタンク、102はインクタンク1から記録ヘッドへインクを供給するための供給口、103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、104はカラープリンタで通常使用される黒、シアン、マゼンタ、イエローなどの色のインク、105は記録ヘッドでの記録のために安定的にインクを供給するためにインクタンク内に適当な負圧を発生させるよう適当な毛管力を有するポリウレタン等のインク吸収体、106はインク吸収体105をインクタンク内の適当な位置(図1では左半分の空間)に保持するための仕切り板、107はインク吸収体105に吸収されていないインク(以下、“生インク”という)である。
【0042】
なお、仕切り板106はその下部がインクタンク101の右半分の空間と左半分の空間とがと通じるようなっている。このようにして徐々に生インク107がインク吸収体105へ供給されることにより、生インク107が残存する間は負圧が一定に保たれる。
【0043】
また、108は生インク7の有無検出用の光源となるLEDである。このLEDには黒、シアン、マゼンタ、イエローの4色のインクいずれにもほとんど透過しない波長555nmの光を発光するもの、例えば、スタンレー電気(株)製のHBG5066Xなどを用いることができる。さらに、109はシリコンフォトディテクター等の光検出器でLED108からの光の波長に十分な感度をもつものであり、図1に示すように、光検出器109はLED108から照射された光をインクタンク101及び生インク107を介して受光するように配置されている。
【0044】
なお、LED108の発光制御や光検出器109で検出された光に基づく処理はインクジェット記録装置に備えられたCPUなどによってなされる。
【0045】
なお、110はメモリでインクタンクを取り付ける記録ヘッドもしくはキャリッジ側に電極を備えてインク情報を書き込む。
【0046】
なお、図1に示した例では、LED108から光検出器109への光路が直線であり、インクタンクのインクを透過した光を光検出器109で検出するという透過型センサを用いているが、このインク残量検出の原理に従えば、インクタンク内にインクがあるときとないときで光検出器109によって検出される光量レベルに十分な違いがあれば良いので、LED108と光検出器109とをインクタンクの同じ側に設け、光透過性の材質でできているインクタンクの底面に光を照射し、その底面で反射され再び光検出器109に戻ってくる光を受光してインク残量検出を行う構成の反射型センサを用いても良い。
【0047】
次に、図2に反射型センサを用いた例を示す。図1と共通の部分については説明を省略する。図2(a)は生インクありの状態で、図2(b)は生インクなしの状態である。生インクありの状態では、インクタンク内のインクの残量が充分な時は、図2(a)に示すようにインクタンク内面はインク107で満たされており、光源111から発せられた照明光114の大部分はプリズム115を透過しインク107内へと抜け、インクの残量を検出するための照明光114はインク107とプリズム115の界面で反射されず透過する。このためプリズム115からの反射光は得られず、センサ112は、反射光が無いためにインクの残量が充分であると検査できる。それに対して、図2(b)のようにインク量が空もしくは少ない時には、光源111からの照明光114はプリズム115内で反射され、照明光114はプリズム115と空気との界面で全反射されるため、反射光116がセンサ112へ入射する。これによりインクの残量が空もしくは少ないことが検出できる。なお、実施例では、反射型を用いることにする。
【0048】
次に、インク残量検出部25について詳細な構成について図8を用いて説明する。
【0049】
図8(a)に示すような構成において、MPU1701からの制御信号に基づいて、コントローラ32は、所定のデューティ(DUTY)比(%)のパルス信号をLED駆動回路30に出力して、そのデューティ比に従って光学ユニット14を構成する発光素子15を駆動して赤外光をインクタンク7の底部に照射する。
【0050】
その赤外光は、インクタンク7の底部の反射面で反射され、光学ユニット14を構成する受光素子16に戻ってくる。フォトトランジスタである受光素子16は受光した赤外光を電気信号に変換し、その電気信号をローパスフィルタ(LPF)31に出力する。ローパスフィルタ(LPF)31は、受光素子16から入力した電気信号の内、高周波雑音をカットして周波数の低い信号のみをコントローラ32に送る。コントローラ32はローパスフィルタ(LPF)31の信号をA/D変換してデジタル信号に変換する。そして、変換された値はMPU1701に転送される。
【0051】
なお、図8(b)に示しているように、発光素子15は赤外光28を発光する赤外LEDであり、受光素子16は赤外光29を受光して、その受光強度に応じて電気信号を出力するフォトトランジスタである。これらの赤外LEDとフォトトランジスタとは、図4に示すように、記録用紙の搬送方向に沿って並ぶように配置される。
【0052】
基本的には以上のような構成がインクジェット記録装置に備えられると、インクタンク内のインク残量検出は、図3のフローチャートに示すようなシーケンスに従って実行される。
【0053】
インクタンクが新規に記録装置に装着された直後からMPU1701はインク吐出回数のカウントを開始する。ステップS1ではそのカウント値に0をセットして初期化する。
【0054】
ステップS2においてインクタンク101からインクが供給される記録ヘッドがインクを吐出すると、次のステップS3ではインク吐出回数をカウントして、そのカウント数をカウント値に加算する。また、そのカウント数をインクタンクのメモリ110に記録する。
【0055】
次のステップS4では光源111から光を照射して光検出器112においてその光を受光し、さらにステップS5ではその受光光量がゼロかどうかを調べる。
【0056】
ここで、最初の段階ではインクタンク101内に生インク107が充填されているので、光源111からの光はプリズム115を透過してインクに吸収されてしまい、光検出器112の出力はオフセット及びノイズとなるバックグランドを除くと“ゼロ”となり、処理はステップS2に戻る。これに対して、記録動作が進むにつれてインクが消費され生インク107がだんだん減っていき、やがて生インク107が無くなると光源111からの照射光114はプリズム115を反射し、反射光116は光検出器112に到達して光検出器112には“ゼロ”でない出力が得られる。このように、光検出器112の出力変化を受け取るとCPUは生インク107が無くなったと判断して、処理はステップS6に進む。
【0057】
ステップS6ではドットカウントによるインク消費量の積算値が閾値以上の場合はステップS9に進むが、閾値未満の場合はステップS7に進む。この時の閾値としては生インク量の60%にあたる値を規定する。ただし閾値としては特に制限はなく、この限りではない。閾値未満となる原因については、1:著しくインクが蒸発してしまい、インクタンク装着時の初期のインク量が減少した。2:メモリ機能に対応していない機種でインクタンクを使用した時に、ドットカウントによって計測されたインク消費量がインクタンクのメモリに書き込まれてないためメモリに書き込まれているインク量と実際のインク量に差が生じてしまい、ドットカウントによるインク消費量が閾値未満の状態で第1の空間のインクがなくなってしまった。3:光学センサが電気的ノイズなどの影響を受け誤検知してしまった。の3点が考えられる。ここで、ドットカウントによるインク消費量の積算値が閾値未満でステップS7に進んだ場合、1回目(N=1)であれば光学センサの誤検知を疑い、インク無し判別結果を無視しステップS2に戻る。N>1の場合はステップS8に進み誤検知かどうか確認し、4回以上(N=4)光量ゼロと判別された場合は、1や2の理由を疑い、インク無しと判別し、ステップS9に進む。判別回数が2回目、3回目であれば4回判別するまでステップS4〜S8を繰り返す。ただし、ここでは判別回数は4回以上としたが複数回であればこの限りではない。
【0058】
ステップS9ではモニター上に生インクが無くなり、インクが少なくなったことを知らせる表示(インクLOW)をし、インクタンクのメモリ110に生インクが無くなったことを書き込む。
【0059】
ステップS9でインクLOWを表示した後は、吸収体部で独立にドットカウントを行うステップS10に進む。ステップS11で記録動作に伴うインク吐出が発生するたびに、ステップS12で吐出回数を加算し、吸収体部のドットカウントによるインク消費量の積算値をステップS13で規定の閾値と比較する。閾値を超えていれば、ステップS14に進み、閾値未満であればステップS11へと戻る。この時の閾値としては、吸収体部で保持しているインク量の80〜90%としている。この閾値はインクの種類によって異なり、誤差を考慮した値となっている。また、閾値としてはこの限りではない。
【0060】
ステップS14ではユーザーにインクが無くなったことを知らせる表示(インクエンド)をし、インクタンクのメモリ110にインクエンドであることを記録する。これによって、たとえ同じタンクをインクタンクのメモリを読み込み可能な他の機械に使用してもインクエンドであることを常にユーザーに知らせることができるため空のインクタンクを吐出することでヘッドを傷めることを防ぐことができる。
【0061】
なお、以上の説明はメモリ付きインクタンクを用いる場合について説明したがメモリ付きでないインクタンクを使用した場合も同様に適用できる。この場合はインクタンクに付随するメモリではなく本体メモリにドットカウントの積算値および残量有無判別結果を記録すればよい。
【0062】
もしくは、インクタンクのメモリと同時に本体内のメモリに上記積算値および判別結果を記録してもよい。
【0063】
また、以上の説明はインクタンク交換以降の処理について説明しなかったが、新しいインクタンクと交換後の処理は図3に示す処理に、図4のフローチャートに示すようにステップS15、S16の処理を加えれば良い。S15は装着されているタンクのメモリを読み込みインク残量情報を引き出して、インクエンドでなければタンクが交換されたとみなし、ステップS17を経て交換したタンクのメモリに書き込まれているドットカウント値をドットカウント初期値として(新品タンクであれば初期値ゼロ)リセットし、ステップS2に戻る。
【0064】
また、メモリ付きでないインクタンクを使用した場合はステップS16の代わりにステップS18を経て光量検出し、ステップS19において光量ゼロであればインクタンクが交換されたとみなし、ステップS16を経て本体内のメモリに書き込まれているドットカウント値をリセットし、ステップS1に戻る。この場合のフローチャートを図5に示す。
【0065】
このようにすることでインク吐出回数のカウント値のリセットを自動的に行い、インク残量検知を続行させることができる。
【0066】
また、ステップS14における警告表示処理において、確実に記録不良を出さないようにするためには記録動作を停止させるように制御しても良く、或は、インク残量の見積値に対応した残量表示をLCDに行ってもよい。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。
【0067】
以上のように本実施形態では、光学検知方式とドットカウント方式の両方の残量検知機能を有し、外部要因によって光学検知が誤検知してしまうといった課題を解決するためにドットカウントによって計測されたインク消費量積算値が規定の閾値未満では第1の空間のインク残量なしの光学判別結果を1回目に限り無視し、規定の回数以上光学検知によってインク無しと判断された場合にはドットカウントによるインク消費量積算値が閾値未満でも光学検知判別結果を優先するよう動作する。
【0068】
以上のように、本発明は、複数種類の検出方法を用いてインクタンク内のインク残量を検出する際に、インク使用量を計数する一方の検出方法によりインク残量が所定量以上であると判断される場合に、通常はインクタンク内のインク量(またはインクの有無)を検出する他方の検出方法による検出結果よりもインク使用量を計数する検出方法による検出結果を優先させるが、インクタンク内のインク量(またはインクの有無)を検出する検出方法によってインク量が低下した(またはインクが無い)検出結果が所定回数以上得られたときにはインク量(またはインクの有無)を検出する検出方法による検出結果を優先させる。本発明によると、複数種類の検出方法を用いてインクタンク内のインクの残量を検出する際に、それぞれの検出方法により得られる検出結果が異なる場合においても正確にインク残量の検出を行なうことが可能となる。
【0069】
なお、以上説明した実施形態は光センサを用いた例で説明したが、インク収容部の生インクの有無は、電極を用いて検出するなど他の方式によって検出しても良い。どのような方式の検出系を採用するかは、インクジェット記録装置のシステムとして性能・コスト等全体的な観点から判断すべきである。最適な方式を採用することにより、同じ効果でもコストを安くすることができる。
【0070】
例えば、インクタンクにすでにインクと通じた導体部が設けられている場合は、電極方式の検出系を採用するほうが、光学的な検出系を新たに設けるよりもコスト的に低く抑えられる。
【0071】
なお、以上の実施形態において、記録ヘッドから吐出される液滴はインクであるとして説明し、さらにインクタンクに収容される液体はインクであるとして説明したが、その収容物はインクに限定されるものではない。例えば、記録画像の定着性や耐水性を高めたり、その画像品質を高めたりするために記録媒体に対して吐出される処理液のようなものがインクタンクに収容されていても良い。
【0072】
以上の実施形態は、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ーとして熱エネルギーを発生する手段(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エネルギーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いることにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。
【0073】
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4740796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。この方式はいわゆるオンデマンド型、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超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ーを発生せしめ、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1対1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にすると、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。
【0074】
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。
【0075】
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、電気熱変換体の組み合わせ構成(直線状液流路または直角液流路)の他に熱作用面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4459600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、共通するスロ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ーの圧力波を吸収する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭59−138461号公報に基づいた構成としても良い。
【0076】
さらに、記録装置が記録できる最大記録媒体の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としては、上述した明細書に開示されているような複数記録ヘッドの組み合わ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。
【0077】
加えて、上記の実施形態で説明した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のみならず、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を用いてもよい。
【0078】
また、以上説明した記録装置の構成に、記録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加することは記録動作を一層安定に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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などがある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを備えることも安定した記録を行うために有効である。
【0079】
さらに、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ってでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカラーの少なくとも1つを備えた装置とすることもできる。
【0080】
以上説明した実施の形態においては、インクが液体であることを前提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も、室温で軟化もしくは液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット方式ではインク自体を30°C以上70°C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であればよい。
【0081】
加えて、積極的に熱エネルギー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ーとして使用せしめることを積極的に利用するため、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良い。いずれにしても熱エネルギー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既に固化し始めるもの等のような、熱エネルギー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。このような場合インクは、特開昭54−56847号公報あるいは特開昭60−71260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また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。
【0082】
さらに加えて、本発明に係る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一体または別体に設けられるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、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取るものであっても良い。
【0083】
なお、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ,インタフェース機器,リーダ,プリンタなど)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機,ファクシミリ装置など)に適用してもよい。
【0084】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【0085】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【0086】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク,ハードディスク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD−R,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMなどを用いることができる。
【0087】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0088】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに記録された後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【0089】
【図1】光センサを用いてインクタンク内のインク残量を検出する原理について説明した図である。
【図2】反射型センサを用いてインクタンク内のインク残量を検出する原理について説明した図である。
【図3】インク残量検出処理の概要を示すフローチャートである。
【図4】新たなインクタンクと交換された場合のインク残量検出処理を示すフローチャートである(メモリ付きインクタンクの場合)。
【図5】新たなインクタンクと交換された場合のインク残量検出処理を示すフローチャートである(メモリ付きインクタンクでない場合)。
【図6】本発明の代表的な実施形態であるインクジェット方式に従って記録を行う記録ヘッドを備えた記録装置の概略構成を示す斜視図である。
【図7】記録装置の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図8】インク残量検出部25の詳細な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0090】
1 記録ヘッド
2 キャリッジ
3 ガイド軸
4 キャリッジモータ
5 タイミングベルト
6 係合爪
7 インクタンク
8 プラテン
9 フィードモータ
10 回復機器
11 キャップ
12 ワイパー
13 ASF
14 光学ユニット
15 発行素子
16 受光素子
17 シャーシ
20 インクカートリッジ
25 インク残量検出部
28 赤外光
29 赤外光
30 LED駆動回路
31 ローパスフィルタ(LPF)
32 コントローラ
101 インクタンク
102 記録ヘッドへのインク供給口
103 大気連通口
104 インク
105 インク吸収体
106 仕切り板
107 生インク
108 光源(LED)
109 光検出器
110 不揮発性メモリ
111 光源
112 光検出器
113 レンズ
114 照射光
115 プリズム
116 反射光
1700 インターフェース
1701 MPU
1702 ROM
1703 DRAM
1704 ゲートアレイ
1705 ヘッドドライバ
1706 フィードモータドライバ
1707 キャリッジモータドライバ
1710 表示部
1711 LCD
1712 LEDランプ




 

 


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