(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる色のインクを収納する複数のタンクと、前記複数のタンクそれぞれから流路を介して供給されるインクを各色に対応した吐出口から記録媒体上に吐出する記録ヘッドとを用いて記録を行うインクジェット記録装置におけるインク検出方法において、
前記各色の吐出口の近傍に、各色毎に対応して設けられた複数の第１の電極それぞれに対して、所定の電圧波形を順次入力し、
前記複数のタンクとは別体であって、インクと電気的に非接触である位置に設けられた、前記複数のタンクに共通の第２の電極に発生する電圧波形を、前記各色毎に対応した複数の第１の電極それぞれに対して前記所定の電圧波形を入力する毎に検出し、
検出された電圧波形に基づいて、タンクの有無、又は、タンク内のインクの残留容量、又は、タンクから吐出口付近までのインクの連続性の可否を、前記インクの色毎に判断することを特徴とするインク検出方法。
【請求項２】
前記インクは、記録媒体に対する着色成分を有するインク、もしくは該インクと反応する成分を有するインクであって、導電性を有することを特徴とする請求項１記載のインク検出方法。
【請求項３】
前記第１の電極は、前記インクに対して電気的に絶縁するための保護膜を介して前記インクに対して接触する位置に設けられることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のインク検出方法。
【請求項４】
前記第１の電極は、前記インクに対して直接接触する位置に設けられることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のインク検出方法。
【請求項５】
前記第２の電極は、前記複数のタンクそれぞれの所定の壁に対向する位置であって、前記複数のタンクの外側に設けられ、インクに対して非接触であることを特徴とする請求項１乃至４に記載のインク検出方法。
【請求項６】
前記第２の電極と前記インクとが対向する距離と面積は、前記入力される所定の電圧波形によって前記第２の電極からインクに対し静電誘導可能な範囲であることを特徴とする請求項５記載のインク検出方法。
【請求項７】
前記記録ヘッドは、前記吐出口からインクを吐出するための吐出手段として前記液体に熱エネルギーを印加する複数の電気熱変換素子を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のインク検出方法。
【請求項８】
それぞれ異なる色のインクを収納する複数のタンクが個別に着脱可能に構成され、前記複数のタンクから流路を介して供給されるインクを各色に対応した吐出口から記録媒体上に吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドは、前記インクの各色毎に対応した複数の第１の電極を、前記各色の吐出口の近傍に有し、
前記複数のタンクとは別体であって、インクと電気的に非接触である位置設けられた、前記複数のタンクに共通の第２の電極と、
前記複数の第１の電極に所定の電圧波形を順次入力したときの、前記第２の電極に発生する電圧波形を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された電圧波形に基づいて、タンクの有無、又は、タンク内の液体の残留容量、又は、タンクから吐出口付近までの液体の連続性の可否を、前記インクの各色毎に判断する制御手段と、を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記インクは、記録媒体に対する着色成分を有するインク、もしくは該インクと反応する成分を有するインクであって、導電性を有することを特徴とする請求項８記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
前記第１の電極は、前記液体に対して電気的に絶縁するための保護膜を介して前記液体に対して接触する位置に設けられることを特徴とする請求項８または９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】
前記第１の電極は、前記液体に対して直接接触する位置に設けられることを特徴とする請求項８または９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
前記第２の電極は、前記複数のタンクそれぞれの所定の壁に対向する位置であって、前記複数のタンクの外側に設けられ、インクに対して非接触であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１３】
前記第２の電極と前記インクとが対向する距離と面積は、前記入力される所定の電圧波形によって前記第２の電極からインクに対し静電誘導可能な範囲であることを特徴とする請求項１２記載のインクジェット記録装置。
【請求項１４】
前記記録ヘッドは、前記吐出口からインクを吐出するための複数の吐出手段をインク各色毎に有し、
前記第１の電極は、各色のインクに対応した前記複数の吐出手段の所定の吐出手段に共通に接続される、前記吐出手段を駆動するための電極であることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１５】
前記記録ヘッドは、前記吐出口からインクを吐出するための吐出手段をインク各色毎に有し、
前記第１の電極は、前記吐出手段を駆動するために接地される電極であることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１６】
前記記録ヘッドは、前記吐出口からインクを吐出するための複数の吐出手段をインク各色毎に有し、
前記第１の電極は、各色のインクに対応した前記複数の吐出手段の個々の吐出手段に接続される、前記吐出手段を駆動するための電極であることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１７】
前記記録ヘッドは、前記吐出口からインクを吐出するための吐出手段としてインクに熱エネルギーを印加する複数の電気熱変換素子を有し、
前記第１の電極は、前記電気熱変換素子を保護する保護部材であることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１８】
前記記録ヘッドは、前記タンクから供給されるインクをろ過するためのフィルタ部を有し、前記第１の電極は前記記録ヘッドのフィルタ部、もしくは前記タンクと前記記録ヘッドのジョイント部に設けられることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１９】
前記記録ヘッドおよび前記タンクを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを記録媒体に対して相対的に往復走査するための走査手段と、をさらに備え、
前記第２の電極は前記キャリッジ上の、前記キャリッジに搭載された前記複数のタンクと対向可能な位置に設けられることを特徴とする請求項８または９に記載のインクジェット記録装置。
【請求項２０】
前記記録ヘッドおよび前記タンクを搭載するキャリッジと、前記キャリッジを記録媒体に対して相対的に往復走査するための走査手段と、をさらに備え、
第２の電極は装置内の、前記キャリッジにて走査されない固定位置に設けられることを特徴とする請求項８または９に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インク液滴を噴射して文字や画像を記録（プリント）する液体噴射装置に用いられるインクジェット記録ヘッドにおいて、噴射するインクを供給するインクタンク内のインクの残量や、インクタンクから吐出口付近までのインクの連続性の可否すなわち「インク切れ」を判断する機構を有する、液体検出方法、及び、液体吐出装置、に関するものである。
【０００２】
ここで、記録（プリント）とは、紙に限るものではなく、布、糸、フイルム材、皮革、金属、ガラス等の被記録媒体へのインクの付与を含むものである。
【０００３】
詳細には、本発明は、記録に用いるインクを収納するインクタンクやインクを記録ヘッドに供給するインク流路あるいはインクを吐出させる吐出部付近のインクの状態を検出する機構に関するものである。
【０００４】
【従来の技術】
インクを被記録材に吐出させて記録を行うインクジェット方式を採用した記録装置がその使い良さから広く用いられている。
【０００５】
インクジェット記録装置は、インク液滴を噴射するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドに供給するインクを溜めたインクタンクとを有している。インクジェットヘッドは、インクを吐出するための吐出口を有している。また、吐出口付近にはインクを吐出するための吐出エネルギー発生素子が設けられている。このエネルギー発生素子としては、インクに熱エネルギーを印加する発熱素子や、インクに機械的圧力を付与して吐出させるための圧電素子などがある。インクタンクと吐出口とは、インク流路を介して液体が流れるよう連通している。
【０００６】
インクジェット記録装置は、インクタンク内のインクが不足するとインクジェットヘッドへのインクの供給が行えなくなり、正常な吐出が妨げられて記録を行うことができなくなる。そのため、インクジェット記録方式においてはインクの残量やインクが無くなった状態を検出する機構を設けることが有効となる。
【０００７】
このようなインクの残量や残量が低下した状態を検出する方法として、
１．インクタンク内に２個の電極を有し電極間の電気抵抗や導通状態を検出する方法
２．インクタンクを透光性の部材で形成し、インクタンク近傍に光学センサを配してインクタンクを通る光の透過量や、照射した部分での反射光量を検出してタンク内のインクの有無を検出する方法
などが知られている。
【０００８】
また、インクの残量や残量が低下した状態を検出するために吐出口付近のインクの有無を検出する方法も提案されている。その方式としては、米国特許第４８５３７１８号に示されるような、
３．吐出口付近に２個の電極を備え、電極間の電気抵抗を検出する方法や、静電容量を検出する方法
がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、１に示した方式は、インクタンクをヘッドと分離して交換する方式の記録装置では、インクタンクのインクの残量が無くなって新たなインクタンクと交換された場合には、インクタンクに付加した電極等の検出手段にかかわる部分をも同時に交換されてしまうことになり、インクタンクの製造コストの上昇、ランニングコストの低下を招いてしまう。また、２に示した方式は、インクタンク表面の汚れや内側の壁にインク滴が付着した状態では誤動作を発生しやすいという欠点があった。また、イエローのような淡い色のインクでは誤検出が発生しやすいという欠点があった。
【００１０】
また、３に示した方式では、吐出口付近のインクを検出するだけであり、インクタンクから吐出口までインクが途切れることなく供給されている状態であるか否かや、インクタンク内のインク量までは検出することができなかった。
【００１１】
さらに、インクタンクからインクジェットヘッドの吐出口までインクを供給する際に、流路に気泡が発生し成長する場合がある。その気泡がインクの流れとともに移動して吐出口付近に到達するとインクタンク内にはインクがあるにもかかわらず吐出口は気泡で充満して吐出口へのインクの供給の妨げとなって、インクジェットヘッドからはインクの吐出が行われない状態（以下、この状態を「不吐出」とも称する）を招いてしまう。プリントとしては、不吐出が発生した吐出口に対応する記録ドットが記録されていない状態（以下この状態を「ドット落ち」とも称する）ととなり、記録不良となる。この記録不良は、画像品質の低下を招くと共に、再度プリントを行う必要があると時間のロスや被記録媒体の無駄な消費を招くこととなる。また、インクジェットヘッドの吐出エネルギーを発生させるための素子はインクが無い状態で吐出エネルギーを発生し続けることとなり、素子の破損を招く場合もある。このようなインクタンクから吐出口までのインクの連通が気泡等により切れてしまう現象は「インク切れ」と呼ばれている。
【００１２】
この「インク切れ」の検出は、上述した１、２、３のいずれの方式でも行うことができなかった。
【００１３】
「インク切れ」の発生を防止する方法として、吐出口からインクの吸引を行う回復動作を記録前や定期的なタイミングで自動的に行う方法が挙げられる。しかしながら、この場合、インク切れが発生していない状態でもインクの吸引動作を行うため、インク切れ防止のために頻繁にインクを吸引してしまうと記録に寄与しないインクの消費量が増加し、１枚当りのランニングコストが高くなり、また、吸引したインクをストックする場所も増大することとなって装置の小型計量化を妨げてしまう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、液体を収容する容器であるタンクから記録ヘッドの吐出口までの液体の流路が気泡で断たれることなく液体が供給可能な状態であるか否かを正確に検出可能な液体検出方法、ならびにインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、液体を収容するタンク内の液体の残量や、残量が低下した状態、を検出可能な液体検出方法、ならびにインクジェット記録装置を提供することにある。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の態様を含む。
【００１７】
すなわち、本発明の態様は、それぞれ異なる色のインクを収納する複数のタンクと、前記複数のタンクそれぞれから流路を介して供給されるインクを各色に対応した吐出口から記録媒体上に吐出する記録ヘッドとを用いて記録を行うインクジェット記録装置におけるインク検出方法において、前記各色の吐出口の近傍に、各色毎に対応して設けられた複数の第１の電極それぞれに対して、所定の電圧波形を順次入力し、前記複数のタンクとは別体であって、インクと電気的に非接触である位置に設けられた前記複数のタンクに共通の第２の電極に発生する電圧波形を、前記各色毎に対応した複数の第１の電極それぞれに対して前記所定の電圧波形を入力する毎に検出し、検出された電圧波形に基づいて、タンクの有無、又は、タンク内のインクの残留容量、又は、タンクから吐出口付近までのインクの連続性の可否を、前記インクの色毎に判断することを特徴とする。
【００２４】
このような構成によって、タンクやタンクから吐出部に至る液体流路間の液体の有無や流路間に気泡が存在することによる流路が途切れた状態を的確に検出できる。さらには検出用の端子の配置によってタンク内の液体の残量や、タンクが記録ヘッドと分離可能な構成におけるタンクの着脱までも検出することができる。
【００２５】
また、本発明のインクジェット記録装置の態様は、それぞれ異なる色のインクを収納する複数のタンクが個別に着脱可能に構成され、前記複数のタンクから流路を介して供給されるインクを各色に対応した吐出口から記録媒体上に吐出する記録ヘッドを用い、記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドは、前記インクの各色毎に対応した複数の第１の電極を、前記各色の吐出口の近傍に有し、前記複数のタンクとは別体であって、インクと電気的に非接触である位置設けられた、前記複数のタンクに共通の第２の電極と、前記複数の第１の電極に所定の電圧波形を順次入力したときの、前記第２の電極に発生する電圧波形を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された電圧波形に基づいて、タンクの有無、又は、タンク内の液体の残留容量、又は、タンクから吐出口付近までの液体の連続性の可否を、前記インクの各色毎に判断する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明は、液体を吐出する吐出手段として、液体に熱エネルギーを印加して吐出させる方式において好適に採用可能なものである。
【００３９】
以上のような構成により、タンクやタンクから吐出部に至る液体の流路間の液体の有無や流路間に気泡が存在することによる流路が途切れた状態を的確に検出できる。さらには検出用の端子の配置によってタンク内の液体の残量や、タンクが記録ヘッドと分離可能な構成におけるタンクの着脱までも検出することができる。
【００４０】
また、本発明の構成によれば、安価に液体を検出ででき、同一手段で種々の液体構成をもつタンクや、複数の記録ヘッドに対する液体の検出を行うことができる。
【００４１】
また、本発明の構成では液体の組成、色に制限されることなく、きわめて淡い色の液体や、透明の液体でも検出でき、検出の時間を極めて少なくてすみ、さらには液体を消費することなく検出を行うことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態例を詳細に説明する。
【００４３】
〈実施形態例１〉
図１は、本発明の適用が可能なインクジェットプリンタにおける記録ヘッドの構成を示す図である。記録ヘッドとインクタンクは紙面を直行する方向に走査されて文字や画像を形成する。
【００４４】
インクタンク２０内のインクは、フイルタ６と内部が流路であるジョイント１０を介して記録ヘッド１にインクを供給する。供給されたインクは記録信号に応じて記録ヘッドにより、記録媒体１０６に記録される。記録信号は、記録装置との電気的接点である接続端子：８により記録装置から記録ヘッドに送られる。
【００４５】
インク検出は、概略以下のように行われる。接続端子８を介して記録装置から記録ヘッドの吐出口付近に配置された検出信号入力端子１８に電気信号が入力される。入力された電気信号は、記録ヘッド内のインク、ジョイント内部のインク流路、インクタンク内のインクを伝わり、インクタンクとは電気的に非接触でインクタンクの下面全体に対応した位置にある導電性の金属板からなる検出端子１９で検出することによって行われる。
【００４６】
検出信号入力端子１８は、インクと直接接触している。また、検出端子１９はインクタンクとは電気的に非接触であり、絶縁性のプラスチック材のインクタンクの下面の壁とさらには空気を介してインクタンク内のインクとは絶縁されている。
【００４７】
インクは複数色であり、本実施形態例で示すインクジェットプリンタは、イエロー（以下、Ｙと示す）,マゼンタ（以下、Ｍと示す）、シアン（以下、Ｃと示す）,ブラック（以下、Ｋと示す）の４色のインクによる画像の形成が可能である。各色に対応したインクタンクの下面の壁と検出端子１９との対抗面積は約１０ｘ４０ｍｍで、インク下面と検出端子１９との距離は約１０ｍｍである。検出端子は各色に対し共通で一体構成であるので、約４９ｘ４０ｍｍである。
【００４８】
インクタンク下部の壁や空気の隙間は狭いほどインク検出には有利である。これは、後述のインクと第２の電極との静電結合の結合係数が変わるからである。
【００４９】
このように、吐出口近傍に第１の電極を有し、タンク近傍に第２の電極を有し、第１の電極に電圧波形を入力し、第２の電極の電圧波形を検出して、タンク内の液体がタンクから吐出口付近まで連続しているか否かを判断する機構を有する構成となっている。
【００５０】
なお、以下で、インクとは、記録に用いられる有色のインクはもちろんのこと、直接記録に使用されなくとも、記録媒体上でインクと作用または反応する液体のことを言う。例えば、無色あるいは淡い色で有色のインク染料やインクの成分と反応することによって耐水性を向上させる液体でもよい。
【００５１】
液体は電気伝導性が必要である。ただし、検出端子は入力信号に対して電気的に非接触で高いインピーダンスで分離されているため、ほんの少しの電気伝導性があれば良い。例えば水を含んだほとんどの液体は電気伝導性がある。
【００５２】
図２は、記録ヘッド１の拡大断面図である。図２（Ａ）は断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａに示すＡ−Ａ’のライン上における断面図である。この図２では１色に対応する記録ヘッドについて、その構成を詳細に示している。
【００５３】
記録ヘッド１は、アルミニウムを主材料とした基板からなる支持体２をベ−スとして、シリコンから成るインク噴射制御基板部である素子基板３とプリントサ−キトボ−ドＰＣＢ１５が支持体２に接着剤で固定されている。素子基板３には、インク噴射時に発熱によりインクを噴射するための発熱素子４があり、発熱素子４は酸化シリコンからなる保護膜５で被われておりインクとは直接接触しない構造となっている。
【００５４】
このように、本実施実施形態例１における記録方式は、吐出口に対応した圧力室１２に発熱素子４を配置し、記録情報に対応する駆動信号を発熱素子４に印加して吐出口１６からインク滴２１を記録媒体１０６に向かって吐出させ、文字や画像を記録する。
【００５５】
図３は、本実施形態例を適用可能な一実施例としてのインクジェットプリンタの斜視図を示す。図３に示す記録装置１００の給紙位置に挿入された記録媒体１０６は、送りローラ１０９によって記録ヘッドユニット１０３の記録可能領域へ搬送される。記録可能領域における記録媒体の下部には、プラテン１０８がある。キャリッジ１０１は、２つのガイド軸１０４と１０５によって定められた方向に移動可能な構成となっており、記録領域を往復走査する。キャリッジ１０１には、４色のインクを供給するインクタンク２０とそれらのインクを吐出する記録ヘッド１とを含む記録ヘッドユニット１０３が搭載されている。１０７はスイッチと表示パネルであり、各種記録モードの設定や記録装置の状態を表示する。
【００５６】
図４は、記録ヘッド部全体の斜視図である。黒（Ｋ）インクを収容するブラックインクタンク２０Ｋと、ＣＭＹ各インクを収容するタンク２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｙがそれぞれ独立に記録ヘッドユニット１０３から交換可能な構成となっている。記録ヘッドは４色のインクに対応して一体構成となっているが、本発明の実施の形態例はこれに限られるものではなく、インクタンク２０と記録ヘッド１とが別体の構成であってもよい。
【００５７】
記録ヘッドは、各色ごとに約１／２インチの距離をおいて配置され、各記録ヘッドには、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色ごとに３００個の吐出口１６が、各吐出口に対応する記録ドットが６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の密度記録されるようにほぼ直線状に配置されている。
【００５８】
図５は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置のブロック図である。ホストコンピュータから、記録すべき文字や画像のデータ（以下記録データという）が記録装置の受信バッファー４０１に入力される。また、正しくデータが転送されているかを確認するデータや、記録装置の動作状態を知らせるデータが記録装置からホストコンピュータに帰される。受信バッファー４０１のデータはＣＰＵ４０２の管理のもとで、メモリ部４０３に転送されＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に一次的に記憶される。メカコントロール部４０４は、ＣＰＵ４０２からの指令によりキャリッジモータやラインフィードモータ等のメカ部４０５を駆動する。センサ／ＳＷコントロール部４０６は、各種センサやＳＷ（スイッチ）からなるセンサ／ＳＷ部４０７からの信号をＣＰＵ４０２に送る。表示素子コントロール部４０８は、ＣＰＵからの指令により表示パネル群のＬＥＤ等の表示素子を制御する。記録ヘッドコントロール部４１０はＣＰＵからの指令により記録ヘッド４１１を制御する。また、記録ヘッド４１１の状態を示す温度情報等をセンスしＣＰＵ４０２に伝える。
【００５９】
インク検出の信号の流れは次のようである。まず、矢印Ａの信号でヘッドコントロール部：４１０から記録ヘッドにインク検出用の信号が入力される。この信号は矢印Ｂによりインク検出部４２０に伝わり、デジタル化されて制御部４０２に伝わる。
【００６０】
図６は、インク検出部４２０における、インク検出の入力信号と検出信号を示す図である。図６（ａ）は入力信号、図６（ｂ）は検出信号である。
【００６１】
正常な状態においては、インクタンクから記録ヘッドの吐出口までがインクを介して電気的につながっている。そこで、検出信号入力端子１８に例えば、５Ｖ、１０ｋＨｚの矩系波を入力すると、検出端子１９には入力波形とほぼ同様の波形の信号が検出される。検出端子に入力波形とほぼ同様の波形の信号が検出されるのは、インクを介して入力端子の電荷がインクを電荷が伝わる流路とし、非接触で接近した位置にある比較的大きい面積の検出端子に電荷を誘導するためである。ただし、検出される信号の電圧レベルは入力波信号に比べて小さい。これは、誘導された電荷量は、電気抵抗がゼロの状態で伝わる電荷量より小さいからである。
【００６２】
また、検出信号は、回路構成や回路定数にも依存するが、信号の波形に若干のなまりが発生する。これは入力端子から検出端子までの等価回路中に、インクの抵抗成分と検出部の容量成分以外に、若干の誘導成分、容量成分、抵抗成分があるためである。
【００６３】
図６（ｃ）は、インクタンク内のインクがなくなり、インクタンク、ジョイント部、記録ヘッド内部の圧力室、間のいずれかでインクが途切れた（不連続になった）場合、つまり前述のインク切れが発生した状態における検出信号を示している。この図６（ｃ）が示す信号は、図６（ｂ）の信号に比べて検出レベルが小さい。図６（ｃ）に示す信号が検出されている状態で記録動作を行うと、インクタンクからのインクの供給が遮断されているため、実質的な記録ができない。さらには、インクが供給されない状態で記録ヘッド部が加熱することにより、記録ヘッドが劣化してしまう。インクの供給は、インクがインクタンクから吐出口まで連続している場合には吐出口から吐出した分のインクはインクタンクから正常に供給されるが、供給経路中のどこかに不連続部があると、その不連続部の空気がいずれ吐出口にたどり付き、不吐出、すなわち、記録不調の状態となる。
【００６４】
このように、入力信号（ａ）に対し、検出信号が、（ｂ）であるか、（ｃ）であるかを判断することにより、インク切れが発生しているか否か、つまりその後の記録が可能か否かを判断する。上述のように図６（ｂ）に示した検出信号が検出された場合は可能、図６（ｃ）に示した検出信号が検出された場合は可能でない状態を示していることになる。
【００６５】
このインク検出系は、入力信号がインクを介して記録ヘッドの吐出口付近から、インク流路を介してインクタンクに伝わり、インクタンクと検出端子との静電結合により検出信号を得るものである。検出端子がインクと非接触のため、インクにはほとんど電流を流さない。このため、たとえ入力端子がインクと直接接触したとしても、インクの電気による化学反応はごく微量であり、この化学反応によってインクの成分が記録に影響を与える程変化することはない。
【００６６】
また、図６中の（ｄ）、（ｅ）は、検出回路が上述した系と異なる図７に示す回路を用いた場合の検出信号である。
【００６７】
図７は検出回路系を説明する図である。図７（ａ）は、インクとタンクの最も簡単な等価回路、図７（ｂ）は、検出回路として静電対策、増幅機能、を施した回路の一例を示す図である。以下、図７に示す検出回路におけるインクの検出を説明する。
【００６８】
図７に示す回路を用いた場合の、図６（ａ）の入力信号に対する検出信号Ｖｏｕｔは（ｄ）、（ｅ）である。図６（ｄ）は「インク切れ」がなく正常な状態の検出信号、図６（ｅ）は、「インク切れ」が発生した状態の検出信号を示している。
【００６９】
図７（ａ）で、入力された信号はインクを伝わりインクタンクの壁に伝わる。検出部とは非接触であるが電気的には静電結合され、コンデンサと等価になり、入力信号の電位の変化はＡＣ結合され検出端子に伝わる。
【００７０】
図７（ｂ）の抵抗Ｒ１、Ｒ２は静電対策として、また、検出信号の基準を安定させるために設けられている。また、２個の演算増幅器が設けられ、検出信号が増幅される。コンデンサＣ１は次段に交流結合させる働きをする。こうして得られた検出信号Ｖｏｕｔは、記録可能な場合は図６（ｄ）に示す波形となり、記録が可能でない場合には図６（ｅ）に示す波形となる。この検出信号Ｖｏｕｔは、入力信号の微分波形に近い信号が得られる。「インク切れ」が生じた場合、インクの抵抗Ｒｉが無限大になるため信号が検出端子に伝わらず、検出信号Ｖｏｕｔは図６（ｄ）に示す波形となる。実際には小さい信号が得られるが、これはリーク信号により生じたものである。
【００７１】
検出信号Ｖｏｕｔは、入力信号と同期したタイミングで次段のＡ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換される。同期したタイミングとは、入力信号に対し、デイレイ時間Ｔｄの後とする。Ｔｄは、インクの電気伝導率、インクタンクから吐出口付近までの流路の形状、検出回路系から定まる定数で、入力信号を入力してからＶｏｕｔの波形がピークになる付近の時間として測定される。
【００７２】
さらに、インク検出の測定は、Ａ／Ｄ変換を複数回繰り返した値を測定値とし、ノイズ等の影響による測定誤差を小さくする。具体的には、ここでは３周期の信号を測定をする。測定タイミングは図６に示されるＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６とし、Ｓ２とＳ４とＳ６のタイミングにおける測定値の合計からＳ１とＳ３とＳ５のタイミングでの測定値の合計を減算し、３周期の繰り返しの平均値として３で割った値を演算結果とし、制御部が読み込むべき検出信号Ｖｏｕｔ１とする。測定回数や処理の方法は、上述した例に限られることなく、これ以外の方法であってもよい。
【００７３】
インク検出の判断は、この検出信号Ｖｏｕｔ１が予め設定された値Ｖｔｈより大きいか小さいか比較することによって、記録可能な状態か否かを判断する。予め設定された値Ｖｔｈより大きい場合は記録可でＯＫ、Ｖｔｈより小さい場合は記録不可としてＮＧの判断とする。
【００７４】
以上説明した例において、検出信号を複数回測定するのは、測定の際のノイズを除去するためである。測定時間は記録動作時間に比べ短いため複数回の測定でも合計の記録時間を長くしてしまう欠点にはつながらない。
【００７５】
さらに、状況に応じて、複数色に対応した予め設定された値Ｖｔｈが必要になる場合がある。これは、インクの導電性や測定の等価回路及び検出回路構成によっては、色ごとにＶｔｈの最適値が異なる場合がある。この場合には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのそれぞれの色に対応したＶｔｈとして、ＶｔｈＹ,ＶｔｈＭ,ＶｔｈＣ,ＶｔｈＫを設定することが好ましい。このように各色のインクに適した閾値を独立に設定することで、各色のインクジェットヘッドが記録可能であるか否かを適切に判断することができる。
【００７６】
ここで、インク検出時に入力端子に信号を入力する以外のタイミングでは、インク中に電流を流すことによる電気化学反応を抑えるため、入力端子のレベルは０レベル（ＧＮＤレベル）にすることが望ましい。
【００７７】
インク検出を行うインクが複数色の場合には、非測定の入力端子は０レベルにすることが望ましい。これは、非測定の入力端子をオープンにすると隣接したインクタンクを介して電荷が誘導されてしまい検出精度が低下するからである。
【００７８】
図８はインク検出のフローを示す図である。本実施の形態例では、インクの検出は１頁ごとの記録動作の直前に行う。
【００７９】
記録動作が始まるとステップＳ１１でインク検出を行う。検出はＹ,Ｍ,Ｃ,Ｋ全色に対して順次行う。インクタンクから吐出口付近までの「インク切れ」が無ければＯＫでステップＳ１２に処理を進め、通常の記録動作を１頁行う。ここで、ステップＳ１１にて「インク切れ」が検出されればＮＧとしてステップＳ１３に処理を進める。ステップＳ１３では、「インク切れ」が検出された色に対して、吐出口からインクを吸引する吸引動作が行われる。その後再びインク検出を行い、ＯＫであればステップＳ１１へ進み、通常の記録動作に戻る。ステップＳ１４においてもＮＧであると判断されればステップＳ１５へ処理を進める。ステップＳ１５は、再びＮＧと判断された場合であり、インク切れであることを記録装置本体の表示機構や記録装置の制御装置（ホストコンピュータ）への通信によって、ユーザにインクがないので交換を促す処理等の適切なリカバー処理を行う。ここで、「インク切れ」を発生したインクがどの色であるかも含めて処理を行うことで、ユーザは適切な処理を行うことができる。
【００８０】
図９は、特定のパターンを記録した場合の検出信号の基礎データを示す図である。縦軸は検出信号Ｖｏｕｔ１のレベル、横軸は記録枚数を示す。検出レベルはＡ／Ｄ変換され演算処理された後の数値である。
【００８１】
図９は、それぞれの色が、Ｃが１２０頁、Ｂｋが１５０頁、Ｍが１７０頁、Ｙが１８０頁まで記録し、インクが切れたあるいは無くなったケースである。図９において、Ｖｔｈが「インク切れ」の状態か否かを判断する際の閾値（スレショルド）レベルであり、これより大きいとＯＫ、小さいとＮＧとして判断する。Ｖｔｈはここでは１２７で全色に共通の値とした。測定系によっては、色ごとにＶｔｈを最適化する必要がある。それは、入力端子や検出端子の形状や配置によっては必ずしも１つのＶｔｈでは共通にできないからである。例えば、Ｙのみセンサ位置がインクタンクから遠い位置になった場合Ｙ用のＶｔｈはより小さくする必要がある。Ｖｔｈはまた検出回路の構成や回路定数にも依存して最適化される。
【００８２】
初めの１色が「インク切れ」すると他の検出レベルがやや大きくなるのは、並べて配置したインクタンク間の静電誘導によるものと推測される。
【００８３】
この基礎データはＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのすべてのインクが「インク切れ」をするのを確かめるため実験的に得たデータであり、実際には「インク切れ」した色のインクタンクは交換する等の処置がユーザによって施される。
【００８４】
図１０は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の複数色のインク切れを検出する機構の説明図である。図１０（ａ）は記録ヘッドの模式図、図１０（ｂ）は簡単な等価回路の模式図である。
【００８５】
記録ヘッド部の吐出口付近から入力された信号は、記録ヘッド、インク流路を介してインクタンクに伝わる。インクタンクと検出端子１９とは静電誘導作用により静電結合されている。このような構成のため、複数色に対応した検出時には、入力端子１８は各色ごとに独立に必要であるが、検出端子は図１０に示すように検出端子１９を複数のインクタンクに共通に１個設ける構成でよい。検出端子１９を各色ごとに有する構成であってもよいが、共通の検出端子１個とすることで、検出機構の簡略化が可能となる。
【００８６】
本実施例では、「インク切れ」とインクタンクなしとが区別されることなく「インク切れ」として処理される。これは実用上ユーザにとっては区別の必然性がないことのため、問題とはならない。
【００８７】
〈実施形態例２〉
以下、本発明の実施形態例２を詳細に説明する。
【００８８】
上述した実施形態例１では、複数色のインクタンクがそれぞれ別体で独立に交換可能な場合の例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００８９】
図１１は、複数色が一体構造のインクタンクの例を示す模式図である。インクタンクはさらに記録ヘッドとも一体構造になっている。記録ヘッドの素子基板は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色が一体の素子基板で構成される。記録ヘッドとインクタンクとはインク流路でつながっている。検出端子は、４色が一体のインクタンクと対向した位置にある。この場合にも、各色ごとに入力信号が独立に入力されることで、１つの検出端子で検出できる。
【００９０】
実施形態例１で説明したインクタンクが独立に交換可能な構成の場合と、本実施形態例に示す一体構造の場合とで、検出信号に多少の異なりはある。しかしながら、検出回路の定数やＶｔｈ等の検出パラメータ系を最適化することでいずれの場合も精度の高いインク検出が可能である。したがって、もし一体構造と別体構造が混在したとしても、予めそれらの最適パラメータを準備することで、インク検出系の対応は可能となる。
【００９１】
〈実施形態例３〉
前述の実施形態例１においては、インクとして有色のインクを使用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９２】
インクジェット記録の分野において、インク中の染料を不溶化させる液体を用いる技術がしられている。この染料を不溶化させる液体を用いる技術については、例えば特開昭６４−６３１８５号公報に、染料を不溶化させる無色のインクをインクジェットプリントヘッドによって記録紙上に付着させる技術が開示されている。このような染料を不溶化させる液体を用いることで、優れた耐水性、高濃度の画像を得ることができ、さらにはカラー記録において色間のにじみを抑えて発色性に優れた高画質の画像を得ることができるため、インクジェットプリント方式において有効な技術であるとして注目されている。また、この種の液体としては、通常のインクによる画像の品質を低下させないために、無色あるいは淡い色の液体が用いられる。
【００９３】
本実施形態例においては、この染料を不溶化させる液体を用いる構成において、この液体についても同様に、供給経路において途切れた状態や残量を検出可能とする実施の形態を説明する。
【００９４】
図１２は、色インク以外に、透明もしくは淡い色のＳ液体を使用した場合の例である。図１２（ａ）は図４で示した構成に、Ｓ液体用のインクタンク２０Ｓを付加したもので、記録ヘッドについてもＳ液体を吐出可能な構成としている。図１２（ｂ）は記録ヘッドを吐出口面側から見た図であり、Ｓ液体用のヘッド１０２には他のヘッド同様に吐出口１６が複数設けられている。
【００９５】
Ｓ液体は、色インクに対し、記録媒体上で反応もしくは混合により記録画像に新たな効果を得られる場合に使用するものである。ここでは、普通紙にその液体を噴射することにより、インクと反応し、通常では耐水性が得られなかった場合でも高い耐水性が得られるようになる液体を使用した。
【００９６】
本発明は、Ｓ液体を使用した場合でも前述の実施形態例と同様の効果が得られる。ただし、前述した実施形態例１の構成に加えて最小件限の付加であるＳ液検出用回路と処理ルーチンの追加が必要である。
【００９７】
〈実施形態例４〉
次に、本発明の実施形態例４を説明する。
【００９８】
前述した実施形態例１においては、第２の電極はインクタンクの下部に隣接して水平に設けたが、垂直方向に設けてもよく、本実施形態例では、検出端子としての第２の電極垂直方向に設けたもので、以下その構成を詳細に説明する。また、本実施形態例においては、第２の電極以外の構成については実施形態例１と同様であり、その点の詳細な説明は省略する。
【００９９】
第２の電極を垂直方向に設けることにより、「インク切れ」のみ成らずインクタンク内のインクレベルをも検出することが可能となる。
【０１００】
図１４は、第２の電極としてインクタンクの垂直方向に設けた場合を示す図である。第２の電極はインクタンク２０の図中手前側に設けた。インクは第２の電極に対し、手前側がインクレベルに応じて対向する。
【０１０１】
この構成により、インクレベルに応じてインクタンク内のインクと第２の電極とが形成する静電容量が変化し、レベルに応じた信号を検出可能となる。
【０１０２】
結果としてインクレベルが多いほど検出信号のレベルも大きくなる。また、本実施形態例において、インクレベルを測定する場合には、インクタンクの移動中にはインクタンクの揺れによってインクの液面レベルが変化してしまうため、記録ヘッドが静止している状態で測定することが望ましい。
【０１０３】
図１５は、特定の画像を記録し続け、マゼンタインクについてインク検出を行った場合の検出信号Ｖｏｕｔ１を示す図である。図から、記録枚数が進むにつれて検出信号Ｖｏｕｔ１のレベルが小さくなっているのが分かる。このレベルから逆にインクタンク内にどれだけのインクが残っているか、すなわち、インク残量がわかる。本実施形態例においては、インクがなくなったと判断する場合のＶｏｕｔのレベルを設定し、Ｖｏｕｔがそのレベルに達した場合にインクが無くなった状態、もしくはインクタンクが装着されていない状態であると判断することができる。
【０１０４】
ここでは、第２の電極をインクタンクの図で手前側に配置したが、インクタンクの前方側である、インクタンクと記録ヘッドの間に配置してもよく、このように構成することでインクタンクの交換が容易になる。
【０１０５】
〈実施形態例５〉
図１０（ｂ）に示した等価回路からわかるように、先の実施形態例で説明した検出端子側を入力端子とし、入力端子側を検出端子としても、インクの検出を行うことが可能である。この場合、複数色について検出する場合は、入力端子が共通の端子となり、検出端子がそれぞれの色のインクで独立した端子となる。
【０１０６】
本実施形態例では、吐出口近傍に第１の電極、タンク近傍に第２の電極を設け、第２の電極に電圧波形を入力し、第１の電極の電圧波形を検出して、インクタンクから吐出口付近までの液体の連続性の可否すなわち「インク切れ」を判断する。また、このような構成であっても先の実施形態例４と同様に、インクタンクのインク残量についても検出することができる。
【０１０７】
本実施形態例においては、複数色のインクについて測定を行う時には、非測定色の検出端子は接地する（ＧＮＤにする）ことが望ましい。この構成により、複数色のインクタンク間の静電誘導による測定誤差を最小限にすることができる。
【０１０８】
〈実施形態例６〉
次に、本発明の実施形態例６について説明する。
【０１０９】
先に説明した実施形態例１では、インクを検出するタイミングを１頁ごとの記録開始直前としたが、本発明はこれに限られるものではない。
【０１１０】
例えば、記録動作中の常時検出する構成であってもよい。記録動作と独立に検出可能な回路構成、ノイズの影響を受けにくい回路構成とすることによって、記録動作中において常時インクの検出を行うことができる。
【０１１１】
また、シリアルスキャン方式の記録装置において、数スキャンごとに検出する構成としてもよい。この数スキャンごととは、例えば、記録ヘッドが主走査方向に１０回スキャンされる度に１回の検出を行うことである。先に示した実施形態のごとく１頁ごとに検出する構成に比較して、「インク切れ」が発生した状態を早急に検出することができる。
【０１１２】
また、記録したドット数をカウントし、一定ドット数記録が行われるごとにインクの検出を行う構成としてもよい。この場合、複数の色のインクを用いる構成においては、複数色のそれぞれの色ごとに記録ドット数をカウントすることで、各色毎に適切なタイミングで検出を行うことができる。また、インクの検出は、一定ドット記録が行われた直後ではなく、一定ドット数の記録が行われた時のスキャンが終了した後とすることが好ましい。これは、記録時のノイズやキャリッジ駆動系のノイズの影響を最小限にできるメリットがあるからである。
【０１１３】
また、検出のタイミングとしては、特定のタイミングで行われる、印字に寄与しないドットをあえて吐出させ良好な吐出を保つための予備吐出のタイミング前後に同期して検出してもよい。
【０１１４】
さらには、記録ヘッドやインクタンクの交換時の直後や、回復動作の直後に検出することにより、良好な記録が可能であるかどうかを判断できる。
【０１１５】
このように、検出タイミングは必要に応じていつでも可能である。これは、本検出機構が、きわめて短い時間で可能であることと、インクを消費しないためインクや被記録材の損失が無いことが寄与している。
【０１１６】
〈実施形態例７〉
次に、本発明の実施形態例７を説明する。
【０１１７】
先に説明した実施形態例１では、インク検出は通常の記録動作の１つのルーチンであったが、記録不良や、長時間記録装置を使用しなかった状態で放置した後の使用における、回復動作時にも、本検出は有効である。回復動作とは、記録ヘッドの吐出口のインクを排出させたり吐出口面を清掃することにより、吐出口内で粘度が増加したインクや吐出口面に付着した塵などを除去するために行われる動作として知られている。回復動作としては、記録を行わない位置に記録ヘッドを移動させてインクを吐出させる吐出回復動作、ポンプ等により吸引して吐出口からインクを排出させる吸引回復動作などが知られている。
【０１１８】
図１３は、回復動作ルーチンにおいてインク検出の動作を含めたフローである。本動作に入るとまず、ステップＳ２１でカウンターをリセットし、次にステップＳ２２においてフラグ（Ｆｌａｇ）をリセットする。もし複数の色があれば、独立のフラグをもっていることが望ましく、その場合はステップＳ２２で全てのフラグをリセットする。続くステップＳ２３で、従来から知られる吸引動作を行ってインクを排出する。この吸引動作は先に説明したように、吐出口の先端側をポンプ等によって負の圧力にしてインクを吸引する動作である。次に、ステップＳ２４にて、先の実施形態例で説明したインク検出を行う。検出後にＮＧと判断された色があれば、その色のフラグを１にする。続くステップＳ２５では、まず、Ｆｌａｇ＝１の色があったかどうかを判断する。なければＯＫとして処理を終え、回復動作ルーチンからリターンする。ＯＫ以外はＮＧと判断されてステップＳ２６へ処理を進める。ステップＳ２６では、インクエラー示す表示を行う。次にステップＳ２７でインクタンクの交換をユーザに促す。もし、記録ヘッドとインクタンクが一体の構成であれば、ヘッドを交換するようユーザに促す。続くステップＳ２８では、カウンターをカウントアップし、次のステップＳ２９でカウンターの値が２であるか判断する。２でなければステップＳ２２へ処理を戻す。ステップＳ２９にてカウンタが２であると判定された場合、この回復動作ルーチンで吸引動作を２回行ったことになり、インクタンクのインクが無い場合以外のエラーであると判断してステップＳ３０にてヘッドエラーとする。
【０１１９】
このように、回復動作にインク検出を行うことにより、処理シーケンスが明確になる。ユーザにも状況がわかりやすい。
【０１２０】
〈実施形態例８〉
次に、本発明の実施形態例８を説明する。
【０１２１】
先に説明した実施形態例１では、第１の電極として専用の電極を設けたが、本発名医はこれに限定されるものではない。
【０１２２】
図１６は、本実施形態例に関する第１の電極（入力電極）を記録ヘッドの他の入力あるいは構造体と兼用した場合を示す電気回路図である。
【０１２３】
図１６において、発熱素子５０１は、一方をコモンライン５０２、他方を発熱素子５０１を４個毎にトランジスタ５０３に接続しており、発熱素子５０１、コモンライン５０２、トランジスタ５０３はシリコン基板上に形成された素子基板５０４上に配設されている。
【０１２４】
切換スイッチ５０５はコモンライン５０２を発熱素子駆動電力ライン５０６およびインク検出のための検出信号入力ライン５０７のいづれかに切り換えるためのスイッチである。
【０１２５】
通常の記録時には、切換スイッチ５０５によって、コモンライン５０２を発熱素子駆動電力ライン５０６に接続し、記録データに応じてトランジスタ５０３をオン／オフすることにより所望の発熱素子５０１に電力を印加し記録を行う。
【０１２６】
一方、インク検出時には、切換スイッチ５０５によってコモンライン５０２を検出信号入力端子５０７に接続し、検出信号入力端子５０７に入力信号を印加する。コモンライン５０２は記録ヘッド内のインク流路を介して検出端子と静電結合されており、検出端子の出力信号によってインクタンクから吐出口までのインクの連続性の可否を判別することができる。
【０１２７】
さらに、第１の電極（インク検出信号入力電極）として、本実施例のように、記録ヘッドの発熱素子駆動電力ライン５０６を兼用する以外に、素子基板上のグランドライン５０８や、記録ヘッドの温度検出のために使用される素子を接続する温度検出ライン５０９、あるいは発熱素子の抵抗値を換算するために設けられた抵抗値検出用パターン、素子基板の保護膜、記録ヘッドの種類を区別するＩＤ端子、その他、吐出口付近のインクと電気的結合がされている電極（端子）であればインク検出信号入力との兼用が可能である。
【０１２８】
ここで、吐出口付近のインクと電気的結合する電極とは、電極が記録ヘッド内の吐出口付近のインクに直接接触している、あるいは、直接には接触しなくとも、静電結合により結合されている場合をいう。静電結合は、インク検出回路の検出信号の入力／検出周波数のも依存する。
【０１２９】
電極が記録ヘッド内の吐出口付近のインクに直接接触している場合にはインクと電極間のインピーダンスが小さく、検出信号が伝わりやすいため、検出しやすい、あるいは、検出のＳ／Ｎ比が向上するメリットがある。
【０１３０】
本実施形態例で示すように、第一の電極（インク検出信号入力端子）として、記録ヘッドの他の信号ラインと兼用することが可能である。
【０１３１】
これは、記録ヘッドの素子基板５０４上に専用のインク検出信号入力端子を設けるスペースがない場合においても、インク検出が簡単に行える効果がある。
【０１３２】
図１７、１８、１９は、本発明の実施例に関する第１の電極（入力電極）を記録ヘッドの他の入力あるいは構造体と兼用した場合を示す記録ヘッドの具体例を詳細に説明する図である。インクは、Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋの４色の場合を示す。
【０１３３】
図１７は全体断面図、図１８は正面図、図１９は１色当りの素子基板の拡大断面図である。
【０１３４】
図１７、１８、１９において、記録ヘッド５１１は、インク収納部５１３とインク吐出部とが一体の構成で、そのほとんどをインク収納部５１３で占めている。記録ヘッド５１１はシリコン基板上に形成された素子基板５０４とインクを収納するインク収納部５１３およびインク収納部５１３のインクを素子基板５０４に供給するためのインク流路５１４から構成されている。素子基板５０４には発熱によりインクを噴射するための発熱素子５１５、発熱素子５１５に対応したインク室５１６、インクを吐出する吐出口５１７、インク室５１６とインク流路５１４をつなぐためにシリコン基板上にあけられたインク供給口５１８、発熱素子５１５とインク室５１６内のインクとの直接の接触を防ぐ保護膜が２層構造で、第１保護膜５１９、第２保護膜５２０で構成されている。記録時にはインク滴５２２が、吐出口５１７から吐出される。吐出するインクは、インク収納部５１３から矢印Ｐの方向で吐出口に供給される。
【０１３５】
発熱素子、インク室、吐出口、保護膜はインクの複数色に対応した色毎に独立に構成されている。
【０１３６】
ここで、第１保護膜５１９はシリコン酸化物で、電気的には絶縁体である。一方、第２保護膜５２０は酸化タンタルあるいは窒化タンタル等の導電性材料で構成されている。この第２保護膜５２０は発熱素子の保護の役割の他に、第１の電極として、インク検出用の検出信号入力端子と兼用となっている。また、第２保護膜５２０はインク室５１６内のインクと直接接触しているため保護膜と検出端子間のインク有り時のインピーダンスは小さくなり保護膜に印加した検出信号は直接インクに伝わる利点があり、インク検出時の検出信号のレベルは高くなり、インクの検出に対するＳ／Ｎが向上する。
【０１３７】
Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ各色ごとに独立に第２保護膜５２０を設けてあり、それぞれが電気的には絶縁されている。Ｙは５２０（Ｙ）、Ｍは５２０（Ｍ）、Ｃは５２０（Ｃ）、Ｋは５２０（Ｋ）である。このため、各色ごとに、独立にインク検出が可能で、独立に「インク切れ」を検出できる。
【０１３８】
〈実施形態例９〉
次に、本発明の実施形態例９を説明する。
【０１３９】
先に説明した実施形態例１においては、インク検出用の検出信号入力端子に入力する信号が矩形波の場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１４０】
インク検出用の検出信号としては、正弦波あるいは三角波、等の波形でもよく、入力の振幅に対する出力の振幅の差あるいは比率を検出して、検出信号入力端子と検出端子間のインピーダンスの変化を検出することにより、インクタンクから吐出口付近までのインクの連続性の可否やインクタンク内のインク量の検出が可能となる。したがって、入力の対する出力の信号が判定可能な波形であればどのような波形でもよい。
【０１４１】
また、この測定系の内、少なくとも、第１あるいは第２の電極がインクと非接触である系においては、対応した少なくとも１つの静電結合があるため、測定回路系のインピーダンスはリアクタンス成分をもつ。このため、入力信号の周波数を適正な値にとることによって入出力の振幅比の変化を大きくとることができ、安定した検出が可能となる。さらに、入力周波数を変化させて入出力の振幅比を検出し、検出信号入力端子と検出端子間のインピーダンスの周波数特性を測定することによってもインクタンクから吐出口までのインクの連続性の可否やインクタンク内のインク量の検出が可能となる。
【０１４２】
〈実施形態例１０〉
次に本発明の実施形態例１０を説明する。
【０１４３】
図２０、２１は、本発明の検出端子の位置に関する他の実施例を示す図である。
【０１４４】
図２０（ａ）は、記録ヘッドの吐出部５２１を設けたヘッドホルダ５２２とインク収納部５２３とが分離・接続可能に構成された場合を示す。また、この図２０（ａ）に示す例では第２の電極として、検出端子５２４をヘッドホルダ５２２と一体構造でインク収納部５２３に対向する位置に設けた場合を示す。検出端子５２４は図示しないキャリッジ上に設けられた接続端子５２５によって電気的に接続されており、記録ヘッドの吐出部５２１付近に設けられた検出信号入力端子に入力された信号に対して、検出端子５２４における出力信号を検出することが可能である。
【０１４５】
この例では、第１の電極は入力電極で、記録ヘッドの吐出口付近でインクと直接接触し、第２の電極は検出電極で、インクタンク内のインクとは非接触である。
【０１４６】
ヘッドホルダ５２２と一体で検出端子５２４を設けることにより、インク収納部５２３と検出端子：５２４間の静電結合の結合係数を大きく、すなわち、静電容量を大きくすることにより、Ｓ／Ｎが向上し、かつ消耗品であるインク収納部５２３は新たな構造の付加が無いことから、結果としてランニングコストを高くせず本インク検出が可能となる。
【０１４７】
図２０（ｂ）に示す構成は、インク収納部５２６の外壁の一部に検出端子５２７を設けた場合を示す。この例では、検出端子５２７は金属板や樹脂フィルムにアルミ等の金属材料を塗布・蒸着等の処理により形成した物、等の電気的に導伝性の部材である。また、検出端子５２７はキャリッジ上に設けられた接続端子５２８を介して電気的に検出回路部と接続されている。インクタンク内のインクと検出端子５２７とは電気的には非接触であり、インクタンク内のインクと検出端子の電極部とは静電結合されている。また、インク収納部５２６に検出端子５２７を設けることにより、インク収納部と検出端子との間の静電容量を最大にすることが可能となり、測定系のＳ／Ｎが向上する。
【０１４８】
図２０（ｃ）に示す構成は、インク収納部５２９の蓋部５３０の両面にまたがる検出端子５３１を設けた場合を示す。この例では、インク収納部５２９内にはスポンジ状の発泡性部材がありそのすき間にインクが充満している。また、検出端子５３１がインク収納部５２９内のインクに接することによりさらにＳ／Ｎが向上する。この例では、第１の電極は入力電極で、記録ヘッドの吐出口付近でインクと直接接触し、第２の電極は検出電極で、インクタンク内のインクと接触している。この系では、記録ヘッドの吐出口部５２１付近から、インク収納部５２９内までのインクの連続性が検出可能である。
【０１４９】
図２０（ｄ）に示す構成は、インク収納部５３２の一部を導電性の材料で形成する、または導電性の材料で表面を被覆した場合を示す。それ以外は先に説明した図２０（ｃ）と同様の構成である。この図２０（ｄ）の構成は、図２０（ｃ）に比べ電極部が安価にできる利点がある。
【０１５０】
図２０（ｅ）は、記録ヘッドの吐出部５３３を設けたヘッドホルダ５３４とインク収納部５３５が分離・接続可能に構成された場合を示す。この例では、記録ヘッドの吐出部５３３とインク収納部５３５とを結合するインク流路のヘッドホルダ側端部には、フィルタ５３６が設けられている。このフィルタ５３６は、本来はインク収納部５３５から吐出部５３３に供給されるインクのゴミや気泡を除去する目的で設けられている部材である。この例においては、フィルタ５３６を導電性材料で形成して接続端子５３７を介してキャリッジと電気的に接続されている。フィルタ５３６をインク検出用の検出端子とすることにより記録ヘッドの吐出部５３３からフィルタ５３６までのインクの連続性の可否を検出することが可能となる。この例では、インク収納部５３５のインク収納形態や方式によらず記録ヘッドの吐出部５３３近傍のインクを検出することができる。
【０１５１】
図２０（ｆ）に示す構成は、複数のインクタンクが一体に構成された例を示している。この図２０（ｆ）はインク収納部５３８を記録媒体表面垂直方向からみた図であり、インク収納部５３８は図示の様に、一体構造で縦横に異なる６色のインク収納室より形成されている。この例では、検出端子５３９および５４０はそれぞれインク収納室に対向して配置されている。インク収納部５３８は紙面垂直方向に着脱可能に構成されており、インクの交換を妨げることなくインクの検出が可能となっている。
【０１５２】
次に図２１に示した各構成について説明する。
【０１５３】
図２１（ａ）は、第２の電極として、検出端子５４１を記録装置の固定部に設けた場合を示す。この例では、記録ヘッドを搭載したキャリッジを移動することによりインク収納部５４２と検出端子５４１を対向する位置に設定できインクの検出を行うことができる。検出端子５４１とインク収納部５４２との間隔はできるだけ狭い方がＳ／Ｎが向上する。この構成によって、検出端子５４１を固定部に設けたため配置や配線等の自由度が向上し、さらに、可動部であるキャリッジ部からの電気信号の引き回しが不要になるというメリットがある。
【０１５４】
図２１（ｂ）は、検出端子５４４を記録装置の固定部に設けた場合で、複数の色のインクを使用した場合の例を示す。この例では、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４種類のインクを収納したインク収納部５４３Ｙ、５４３Ｍ、５４３Ｃ、５４３Ｋの全幅に対応した検出端子５４４を設けた場合を示している。インク収納部はキャリッジに搭載されて図示する矢印方向に移動されることによりインク収納部５４３と検出端子５４４を対向する位置に設定できインクの検出を行うことができる。この例では検出端子５４４の幅がインク収納部５４３よりも大きいため正確な位置決めが必要でなく、簡単な構成でインクの検出を行うことができる。
【０１５５】
次に示す図２１（ｃ）の構成は、検出端子５４４を記録装置の固定部に設けた場合で、複数の色のインクを使用し、１つの検出端子で複数の色を検出する例を示している。第１の電極は入力電極で、記録ヘッドの吐出口付近でインクと直接接触し、第２の電極は検出電極で、インクタンク内のインクとは非接触とした。Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４種類のインクを収納したインク収納部５４５Ｙ、５４５Ｍ、５４５Ｃ、５４５Ｋは、インク収納部を搭載する不図示のキャリッジの走査方向に対し１色の幅はほぼ等しいか、あるいはＫのみ他の色よりやや大きい構成とされる。検出端子５４６のキャリッジの走査方向に対する幅は各色のインク収納部の幅よりやや小さい。各色のインク収納部の幅が異なる場合には、最小の幅よりやや小さい幅とする。キャリッジは図中の矢印で示す方向に移動されることによりインク収納部５４５の中の１種類のインク収納部と検出端子５４６を対向する位置に設定でき、対向した色のインクの検出を行うことができる。検出時にはキャリッジは検出したい色のインク収納部と検出端子５４６とを対向させ静止させることが望ましい。これは、キャリッジを移動させる電気信号による検出信号の誤動作を防止させること、あるいは、インク収納部内のインクを静止させ安定な状態で検出させるためである。また、検出端子５４６の幅を各色のインク収納部５４５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋよりもやや小さい幅に設定しため、順次測定する各色に対し、時間をずらした非検出色のインク収納部からの影響を受けることなく正確なインクの検出を行うことが可能となる。また、この図２１（ｃ）に示す例は、記録装置に配置する検出端子５４６の幅を十分大きくできない場合に特に有効である。また、検出端子５４６は静電気の影響等の不要な外部ノイズの影響を受け易いため、検出電極の面積はできるだけ小さくすることが好ましい。
【０１５６】
次に図２１（ｄ）に示す構成は、複数色のインク検出を行う例である。第１の電極は、記録ヘッドの吐出口付近にあり、入力端子である。入力端子は、インクに接触式で、複数色の入力端子は色ごとに独立でもまた１つで全色に兼用でもよいが、この図に示す構成では色ごとに独立とした。第２の電極は、インクタンク（インク収納部）付近にあり検出端子である。検出端子は、複数色ごとに独立とした。複数の色は、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色で、４種類のインクを収納したインク収納部５４７Ｙ、５４７Ｍ、５４７Ｃ、５４７Ｋのそれぞれに対向した４つの検出端子５４８Ｙ、５４８Ｍ、５４８Ｃ、５４９Ｋを設けた。本図の構成において、Ｙインクの検出を行う場合には、検出端子５４８Ｙを出力端子５４９Ｙと接続し、他の検出端子５４８Ｍ、５４８Ｃ、５４８Ｋはグラウンド（ＧＮＤ）と接続した状態で行う。複数色の測定を行う際には、非測定色の端子を接地（ＧＮＤ）することより他のインクの影響を減らし、測定色の検出のＳ／Ｎの向上を図ることができる。
【０１５７】
〈その他の実施形態例〉
以上説明した本発明の実施形態例においては、液体を吐出するための構成として液体に熱エネルギーを印加する電気熱変換体を用いた吐出方式を例に説明したが、本発明はこれに限らず、従来から知られる吐出方式を採用するものであっても適用できるものである。他の吐出方式としては、吐出エネルギーとして機械的圧力を印加する電気機械変換素子としてのピエゾ素子を用い、発生した圧力によって滴状の液体を吐出する方式が一般に知られている。
【０１５８】
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滴を形成し、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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
さらに加えて、以上説明した本発明実施例においては、インクを液体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、室温で軟化もしくは液化するものを用いてもよく、あるいはインクジェット方式ではインク自体を３０℃以上７０℃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、使用記録信号付加時にインクが液状をなすものを用いてもよい。加えて、熱エネルギによる昇温を、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として使用せしめることで積極的に防止するため、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よい。いずれにしても熱エネルギ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すでに固化し始めるもの等のような、熱エネルギ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。このような場合のインクは、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又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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、インクタンクやインクタンクからインク吐出部に至るインク流路間のインクの有無や流路間に気泡が存在することによる流路が途切れた状態を的確に検出できる。さらには検出用の端子の配置によってインクタンク内のインクの残量や、インクタンクが記録ヘッドと分離可能な構成におけるインクタンクの着脱までも検出することができる。
【０１６６】
また、本発明の構成によれば、インクタンクに検出手段を設けることなく安価にインクを検出ででき、同一手段で種々のインク（液体）構成をもつインクタンクや、複数の記録ヘッドに対するインク検出を行うことができる。
【０１６７】
また、本発明の構成ではインクの組成、色に制限されることなく、きわめて淡い色のインクや、透明の液体でも検出でき、検出の時間を極めて少なくてすみ、さらにはインクを消費することなくインクの検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態例を説明する記録ヘッドの構成図である。
【図２】図１で示した記録ヘッドの拡大断面図である。
【図３】本発明が適用可能なインクジェット記録装置の斜視図である。
【図４】本発明が適用可能なインクジェット記録装置の記録ヘッド部の詳細を示す斜視図である。
【図５】本発明が適用可能なインクジェット記録装置の制御ブロック図である。
【図６】本発明におけるインク検出時の入力信号と検出信号を示す図である。
【図７】本発明の実施形態例におけるインク検出回路の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態例におけるインク検出の処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明のインク検出の構成における検出信号のデータを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態例における、複数のインクタンクを検出可能な構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態例における、複数のインクタンクが一体構造となった構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態例における、特定の処理用液体のインクタンクを搭載した記録部の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態例における、回復動作時のインク検出の処理を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態例における検出電極の他の構成を示す図である。
【図１５】図１４に示した本発明の実施形態例における記録枚数に対する検出信号のレベルの変化の一例を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態例における入力電極の他の構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態例における入力電極の他の構成の全体断面図である。
【図１８】本発明の実施形態例における入力電極の他の構成の正面図である。
【図１９】本発明の実施形態例における入力電極の他の構成における素子基板の拡大断面図である。
【図２０】本発明の実施形態例における検出端子の他の構成を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態例における検出端子の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  記録ヘッド
２  支持体
３  素子基板
４  発熱素子
５  保護膜
６  フイルタ
７  ボンディングワイヤー
８  接続端子
１０  ジョイント
１２  圧力室
１６  吐出口
１８  検出信号入力端子
１９  検出端子
２０  インクタンク
１００  記録装置
１０１  キャリッジ
１０２  ヘッドホルダ
１０３  記録ヘッドユニット
１０４  ガイド軸
１０５  ガイド軸
１０６  記録媒体
１０７  スイッチパネル
１０８  プラテン
１０９  送りローラ
５０１  発熱素子
５０２  コモンライン
５０３  トランジスタ
５０４  素子基板
５０５  切り替えスイッチ
５０６  発熱素子駆動ライン
５０７  検出信号入力ライン
５０８  グランドライン
５０９  温度検出ライン
５１１  記録ヘッド
５１３  インク収納部
５１４  インク流路
５１５  発熱素子
５１６  インク室
５１７  吐出口
５１８  インク供給口
５１９  保護膜１
５２０  保護膜２
５２１  吐出部
５２２  ヘッドホルダ
５２３  インク収納部
５２４  検出端子
５２５  接続端子
５２６  インク収納部
５２７  検出端子
５２９  インク収納部
５３０  蓋部
５３１  検出端子
５３２  インク収納部
５３３  吐出部
５３４  ヘッドホルダ
５３５  インク収納部
５３６  フイルタ
５３７  接続端子
５３８  インク収納部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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