(57)【要約】【課題】外気温が定まっていない場合でも、タンク内におけるインクや廃インクの収容量を適切に認識する。【解決手段】廃インクタンク２０内には、内部の廃インク（インク）２０Ａの液面の高さを検知するために、容量検知型液面センサー３０が設けられる。容量検知型液面センサー３０は、１対の測定用電極３０Ａ、３０Ｂを具備する。このインクジェット記録装置１においては、環境の気温（外気温）を認識するための温度センサー（温度検知手段）１５が設けられている。ここで認識される容量には、廃インクタンク２０の温度に対する依存性が存在する。制御部１０は、実測された温度Ｔから、インクタンク温度Ｔｉを推定し、液面高さＨを算出するに際し、このＴｉを用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出させることによって媒体上に画像を形成するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドから吐出する前又は吐出した後の前記インクを内部に収容するインクタンクと、が用いられるインクジェット記録装置であって、
前記インクタンクに設けられ、前記インクタンク内の前記インクの液面の高さと対応付けられた静電容量を出力する容量検知型液面センサーと、
前記インクタンクとの間の位置関係が固定された箇所の温度である検出温度を認識する温度検知手段と、
予め設定された温度である初期温度における前記静電容量と前記液面の高さの関係、及び前記検出温度に基づき推定された前記インクタンク内の温度であるインクタンク温度における前記静電容量と前記初期温度における前記静電容量との関係を認識し、前記容量検知型液面センサーから出力された前記静電容量に基づいて前記液面の高さに対する判定を行う判定手段と、
を具備することを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
前記インクタンクの外部に設けられ、前記容量検知液面センサーとの間で共振回路を構成するように接続されたインダクターと、
前記共振回路の共振周波数を測定する測定手段と、を具備し、
前記判定手段は、前記測定手段により計測された前記共振周波数に基づいて前記液面の高さに対する判定を行うことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
前記判定手段は、
前記初期温度における前記インダクターのインダクタンスと前記検出温度における前記インダクタンスの関係を認識し、前記検出温度における前記インダクタンスと前記測定手段により計測された前記共振周波数に基づいて前記液面の高さに対する判定を行うことを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記温度検知手段は前記インクタンクの内部に設けられ、
前記判定手段は、前記インクタンク温度を前記検出温度と等しいものとすることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記温度検知手段は前記インクタンクの外部に設けられ、
前記判定手段は、前記検出温度及び前記検出温度の時間変化率に基づき、前記インクタンク温度を推定することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記初期温度と前記インクタンク温度との間における前記静電容量を、温度に対する一次式として認識することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記インクタンクが脱着可能とされたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項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、インクジェットを用いて媒体上に画像を形成して出力するインクジェット記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体（用紙）に画像を形成する印刷機能をもつ画像形成装置として、インクジェットを用いたもの（インクジェット記録装置）が好ましく用いられている。インクジェット記録装置においては、液体のインクを収容するインクタンクや、廃インクを収容する廃インクタンクが用いられ、これらの内部におけるインクあるいは廃インクの収容量を管理することが要求される。
【０００３】
特許文献１には、インクの収容量を、インクタンクの液面の高さを検知する液面検知装置を用いて認識するインクジェット記録装置が記載されている。この液面検知装置においては、液面が２つの電極間にある場合において、これらの電極間の静電容量を測定し、液面の高さとこの静電容量との関係より、液面の高さを検知する。これによって、インクの収容量の管理を適正に行うことができ、例えばインクタンクの収容量が僅かとなった場合や、廃インクタンクの収容量が満杯近くになった場合に、ユーザーに対して警告を発することができる。電極の形状は、液面の高さと静電容量の関係が明確に認識されるように、適宜設定される。
【０００４】
例えば、上記の液面検知装置が小型である場合においては、検知すべき静電容量の変化は小さい。こうした場合において静電容量あるいはその変化を精密に認識するためには、周知のように、一定のインダクタンスＬを持つインダクター（コイル）とこの静電容量Ｃとを組み合わせたＬＣ共振回路を構成し、その共振周波数を測定することが有効である。この場合、周知のように、共振周波数ｆを実測し、Ｌが既知であれば、Ｃを算出することができ、算出されたＣの値より、液面の高さを算出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２１４９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように共振周波数を認識することによって、静電容量の変化を高精度で認識することができる一方で、この静電容量自身やインダクターのインダクタンスには、温度依存性がある。このため、上記の測定においては、外気温が一定でない場合には液面の高さを正確に認識することが困難であった。これによって、タンク内におけるインクや廃インクの収容量を適切に認識できない場合があった。
【０００７】
このため、外気温が定まっていない場合でも、タンク内におけるインクあるいは廃インクの収容量を適切に認識できることが望まれた。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記課題を解決できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出させることによって媒体上に画像を形成するインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドから吐出する前又は吐出した後の前記インクを内部に収容するインクタンクと、が用いられるインクジェット記録装置であって、前記インクタンクに設けられ、前記インクタンク内の前記インクの液面の高さと対応付けられた静電容量を出力する容量検知型液面センサーと、前記インクタンクとの間の位置関係が固定された箇所の温度である検出温度を認識する温度検知手段と、予め設定された温度である初期温度における前記静電容量と前記液面の高さの関係、及び前記検出温度に基づき推定された前記インクタンク内の温度であるインクタンク温度における前記静電容量と前記初期温度における前記静電容量との関係を認識し、前記容量検知型液面センサーから出力された前記静電容量に基づいて前記液面の高さに対する判定を行う判定手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成により、外気温が定まっていない場合でも、タンク内におけるインクや廃インクの収容量を適切に認識できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置における、容量検知型液面センサーで検知される容量の液面高さ依存性（ａ）、共振周波数の液面高さ依存性（ｂ）を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置における、検出温度と廃インクタンクの温度の時間変化の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るインクジェット記録装置における動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。このインクジェット記録装置１において媒体（用紙）上に画像を形成するためには、インクジェットヘッドを具備する画像形成部１１が用いられる。画像形成部１１の構成は、例えば特許文献１に記載の、インクジェットヘッド及びインクジェットヘッドを制御するための構成と同様である。このため、印刷データに基づき画像形成部１１を駆動するための制御部１０が設けられる。また、このインクジェット記録装置１を動作させる際にユーザーに操作される操作パネル等で構成される操作部１２、この際に各種の情報を表示するディスプレイを具備する表示部１３も設けられる。また、制御部１０がこのインクジェット記録装置１を制御するための各種のデータを記憶する記憶部１４も設けられる。記憶部１４は、不揮発性メモリやハードディスク等で構成される。
【００１３】
また、例えば特開２０１５−４７７６１号公報に記載のインクジェット記録装置と同様に、上記の画像形成部１１においては、インクジェットヘッドにおけるノズルの目詰まりを防止するために、印刷動作とは無関係に定期的にインクを吐出させる動作が行われ、この際に吐出されたインクを収容するための廃インクタンク２０が設けられる。廃インクタンク（インクタンク）２０は、インクジェット記録装置１においては、廃インクタンク２０を収容する本体に対して脱着可能とされる。
【００１４】
図１においては、廃インクタンク２０が装着されている場合の構成が簡略化されて示されている。廃インクタンク２０内には、内部の廃インク（インク）２０Ａの液面の高さを検知するために、容量検知型液面センサー３０が設けられる。容量検知型液面センサー３０は、１対の測定用電極３０Ａ、３０Ｂを具備する。廃インクタンク２０内に収容された廃インク２０Ａ中に測定用電極３０Ａ、３０Ｂの一部が存在する場合には、廃インク２０Ａ（インク）は絶縁性であり、かつインクの誘電率は空気とは異なるため、測定用電極３０Ａ、３０Ｂ間の容量（静電容量）は、廃インク２０Ａの液面の高さ（液面高さＨ）に応じて変化する。このため、測定用電極３０Ａ、３０Ｂ間の容量Ｃと液面高さＨを対応付けることができる。測定用電極３０Ａ、３０Ｂとしては、例えば共通のプリント基板上に形成された配線パターンを用いることができる。制御部１０は、この液面高さＨを判定する判定手段としても機能する。
【００１５】
ここで、このインクジェット記録装置１においては、環境の気温（外気温）を認識するための温度センサー（温度検知手段）１５が設けられている。このため、制御部１０は、画像形成部１１における動作、例えばインクジェットヘッドの動作を、ここで認識された温度に応じて最適化することができる。
【００１６】
図２（ａ）においては、液面高さＨと容量Ｃの関係が特性１ａ（実線）として、単純化して示されている。ここに示されるように、液面高さＨが図１におけるＨａ（測定用電極３０Ａの底部の最下部の深さ）とＨｂ（測定用電極３０Ｂの底部の最上部の深さ）の間において、特に容量Ｃの液面高さＨ依存性が大きくなる。このため、例えば容量がＣａとＣｂの間にある場合には、液面高さＨはＨａとＨｂの間にある、あるいはこの場合の容量Ｃから一義的に液面高さＨを算出することができる。これらの点については、特許文献１に記載の内容と同様である。
【００１７】
実際に測定用電極３０Ａ、３０Ｂ間の容量を認識するために、廃インクタンク２０の外部に設けられたインダクター３５（コイル）とこの容量との間でＬＣ共振回路が構成される。測定用電極３０Ａ、３０Ｂ間の容量をＨの関数であるＣ（Ｈ）、インダクター３５のインダクタンスをＬとすると、このＬＣ共振回路の共振周波数はＨの関数であるｆ（Ｈ）となり、ｆ（Ｈ）は、（１）式で与えられる。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
図２（ａ）に対応して、図２（ｂ）においては液面の高さＨと共振周波数ｆの関係が特性２ａ（実線）として、単純化して示されている。このため、例えば共振周波数ｆがｆａとｆｂの間にある場合には、液面高さＨはＨａとＨｂの間にある、あるいはこの場合共振周波数ｆから一義的に液面高さＨを算出することができる。ここで、Ｌは液面高さＨに依存せずＣのみが液面高さＨに依存する。共振周波数ｆを測定することによってＣを算出することができ、これより液面高さＨを算出することができる。このため、このインクジェット記録装置１においては、共振周波数ｆを測定するための測定部（測定手段）４０が設けられる。測定部４０においては、周波数が制御された交流を容量Ｃとインダクター３５で構成されるＬＣ共振回路に流した場合のインピーダンスを測定し、その最小値が得られる周波数が共振周波数として認識される。このように、測定された共振周波数ｆより、ＬＣ共振回路を構成する容量Ｃを算出する手法も既知である。
【００２０】
しかしながら、ここで認識される容量Ｃには、廃インクタンク２０あるいはその内部の廃インク２０Ａの温度に対する依存性が存在する。このため、図２（ａ）において、この温度に応じて液面高さＨと容量Ｃの関係が特性１ａから、特性１ｂ、１ｃのように変動する場合があり、この場合には、容量Ｃから上記のように適正に液面高さＨを認識することが困難となる。共振周波数ｆについても同様であり、液面の高さＨと共振周波数ｆの関係が図２（ｂ）における特性２ａから特性２ｂ、２ｃのように変動する場合がある。更に、この場合には、共振周波数ｆの温度依存性は、上記の容量Ｃの温度依存性だけでなく、インダクター３５のインダクタンスＬの温度依存性の影響も受ける。
【００２１】
ここで、予め定められた一定の温度（初期温度）Ｔ０の下で、容量Ｃの液面高さＨに対する依存性を予め計測することができ、これをＣ０（Ｈ）とする。Ｔ０は、このインクジェット記録装置１が置かれる標準的な環境温度とすることが好ましく、例えば室温とされる。Ｃ０（Ｈ）は、図２（ａ）における特性１ａに相当する。容量Ｃの温度依存性を、最も単純化して廃インクタンク２０の温度（インクタンク温度）Ｔｉに対する一次の関係であるとすると、Ｋ１を実測で最適化されて定められた定数として、Ｃ（Ｈ）は（２）式で与えられる。
【００２２】
【数２】
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【００２３】
同様に、初期温度Ｔ０の下でインダクター３５のインダクタンスＬを予め計測することができ、これをＬ０とする。インダクタンスＬの温度依存性も、最も単純化してインダクター３５の温度に対する一次の関係であるとすると、Ｋ２を実測で定めた定数として、Ｌは（３）式で与えられる。
【００２４】
【数３】
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【００２５】
インダクター３５が廃インクタンク２０の外部にあれば、その温度は、温度センサー１５によって認識された温度Ｔ（検出温度）と等しいと推定することができる。このため、制御部１０は、この温度Ｔを認識することにより、（３）式により、インダクタンスＬを算出することができる。上記のＣ０（Ｈ）、Ｌ０、Ｔ０、Ｋ１、Ｋ２は予めデータとして取得し、これらの値を記憶部１４に記憶させておくことができる。
【００２６】
インクタンク温度Ｔｉは、一般的にはこの温度Ｔと等しいは限らないが、まず、ＴｉがＴと等しいとみなせる場合について説明する。例えば廃インクタンク２０の内部や廃インクタンク２０と接するように温度センサー１５がある場合には、ＴｉがＴと等しいとみなせることができる。この場合には、（３）式により算出されたＬと、（２）式でＴｉ＝ＴとしたＣ（Ｈ）を式（１）に代入し、実測された共振周波数ｆから、Ｃ０（Ｈ）の値を算出することができる。これによって、液面高さＨを算出することができる、あるいは、例えば液面高さＨがＨａとＨｂの間の範囲にあるか否かを判定することができる。
【００２７】
あるいは、この場合には、以下の（４）式で表されるｆ０（Ｈ）（温度Ｔ０における上記のｆ（Ｈ）：図２（ｂ）における特性２ａ）を用い、ｆ（Ｈ）の温度依存性も上記と同様に（５）式で表されるものとし、記憶部１４がｆ０（Ｈ）、Ｋ３を記憶しておくことにより、測定された共振周波数ｆより、（５）式を用いて液面高さＨを算出することができる。
【００２８】
【数４】
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【数５】
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【００２９】
廃インクタンク２０は、このインクジェット記録装置１の動作に悪影響を与えず、かつ脱着が容易となる位置に装着されるために、そのインクジェット記録装置１内における位置は限定され、一般的には、本体に固定された温度センサー１５とは離間している場合が多い。このため、一般的には、インクタンク温度Ｔｉは、温度センサー１５で認識された温度Ｔとは等しくはならない。例えば、インクジェット記録装置１が置かれた環境において、周囲のエアコンディショナーが動作していない状態からこれを動作させた場合には、外気温は急激に変化するのに対して、インクジェット記録装置１の内部に装着された廃インクタンク２０の温度はこの外気温の変化に対して速やかには追従せず、外気温よりも緩やかに変化する。この場合、ＴｉはＴと等しくならない。
【００３０】
こうした場合においては、制御部１０は、実測された温度Ｔから、インクタンク温度Ｔｉを推定し、上記のように液面高さＨを算出するに際し、このＴｉを用いることができる。この場合において、制御部１０は、温度Ｔの時間変動率を考慮することができる。図３は、このような温度の経時変化を単純化して示す例であり、実線は、温度の経時変化の３つの例（Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２、Ｃａｓｅ３）を示す。
【００３１】
ここで、Ｃａｓｅ１は、温度Ｔが安定している（時間的に一定である）場合であり、この場合には、Ｔｉ＝Ｔと推定することができる。一方、Ｃａｓｅ２（温度Ｔが上昇している場合）、Ｃａｓｅ３（温度Ｔが下降している場合）は、例えば、上記のようにエアコンディショナーを動作させた直後の状態に対応する。これらの場合には、インクタンク温度Ｔｉは、外気温（温度Ｔ）に追従できないため、図３の点線で示されるように、Ｃａｓｅ２、Ｃａｓｅ３のどちらにおいても、温度Ｔの変動率よりも小さな変動率で上昇又は下降するように推定される。この場合におけるＴの時間変化率とＴｉの時間変化率（共に図３における傾き）の比率は、予めデータを取得することによって定めることができ、この比率を記憶部１４に記憶させることができる。これによって、制御部１０は、実測された温度Ｔからインクタンク温度Ｔｉを推定することができる。
【００３２】
この場合、制御部１０は、実測された温度Ｔより（３）式よりＬを定め、実測された共振周波数から、このＬを用いて（１）式よりＣ（Ｈ）を算出することができ、上記のように推定されたＴｉを用いて（２）式より、Ｃ０（Ｈ）の値を算出することができる。これによって、Ｔｉ＝Ｔの場合と同様に、液面高さＨを算出することができる。なお、図３の場合においては、単純化した例が示されているが、このように、温度Ｔの時間変化率を考慮してＴｉを推定するための関係式（あるいは変換テーブル）として、各種のものが設定可能であり、記憶部１４は、これを記憶することができる。これを用いて、上記と同様に液面高さＨを認識することができる。
【００３３】
図４は、このインクジェット記録装置１における制御部１０の動作を示すフローチャートである。この動作は、例えば一定周期で行わせることができる。ここでは、まず、測定部４０によって共振周波数ｆが測定され（Ｓ１）、温度センサー１５によって温度Ｔ（外気温）が測定される（Ｓ２）。次に、上記のような温度補正を行うか（Ｔ０とＴの差分を考慮した解析を行うか）否かが判定される（Ｓ３）。この判定は、例えば、認識された温度Ｔ（Ｓ２）と前記の初期温度Ｔ０との偏差が予め定められた閾値（第１の閾値））よりも大きいか否かに応じて行うことができる。この偏差が小さな場合（Ｓ３：Ｎｏ）には、Ｔ＝Ｔ０とみなすことができるために、共振周波数ｆ（Ｈ）は（４）式のｆ０（Ｈ）と等しく、これよりＣ０（Ｈ）を算出することができ、液面高さＨを算出することができる（Ｓ４）。
【００３４】
上記の偏差が大きな場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）には、制御部１０は、記憶部１４から、上記のように温度補正に用いる各種のパラメーター（Ｋ１〜Ｋ３等）を読み出す（Ｓ５）。その後、温度Ｔの時間変化率が大きいか否かを判定する（Ｓ６）。ここでは、例えばここで認識された温度Ｔ（Ｓ２）と、前回にこの動作を行った際に測定された温度Ｔとの差分より、温度Ｔの時間変化率を認識することができる。この時間変化率が予め定められた閾値（第２の閾値）よりも大きければ（Ｓ６：Ｙｅｓ）には、前記のようにインクタンク温度ＴｉをＴから推定する（Ｓ７）。一方、この時間変化率がこの閾値以下であれば（Ｓ６：Ｎｏ）には、前記のようにＴｉ＝Ｔと設定する（Ｓ８）。
【００３５】
その後、どちらの場合（Ｓ６）においても、温度Ｔと設定されたＴｉを用いて、上記のように、初期温度Ｔ０とＴの差が考慮された形で、共振周波数ｆより、液面高さＨが算出される（Ｓ９）。次に、算出された液面高さＨ（Ｓ４、Ｓ９）と予め設定された閾値（第３の閾値）との大小関係が判定され（Ｓ１０）、液面高さＨがこの閾値を超えた場合（Ｓ１０：Ｙｅｓ）には、制御部１０は、表示部１３に、廃インクタンク２０が満杯に近づいたために処理を要する旨の警告を発し（Ｓ１１）、この動作が終了する。液面高さＨが閾値以下である場合には、この警告は行われずに、動作が終了する。その後、次回の動作が再び行われる。
【００３６】
上記の動作により、このインクジェット記録装置１においては、外気温が定まらない場合でも、廃インクタンク２０内の廃インク２０Ａの収容量を適切に認識し、これに応じて、収容量が多くなった場合にユーザーにその旨を通知することができる。
【００３７】
上記の場合においては、廃インクタンク２０内の廃インク２０Ａの収容量が認識されたが、例えばインクジェットヘッドで使用する前のインクを収容するインクタンクに対しても、その収容量を、インクの液面の高さを上記と同様にして認識することができる。上記の例においては、廃インクタンク２０内の廃インク２０Ａの液面高さＨが算出され、液面高さＨが一定値（第３の閾値）を超えた場合に警告が発せられたのに対し、この場合には、インクタンク内のインクに対して同様に算出された液面高さＨが閾値を下回った場合において、インクの量が残り少ない旨の警告を発することができる。
【００３８】
上記の例において、液面高さＨを容量Ｃから認識できる限りにおいて、容量検知型液面センサーの構成、あるいはその電極の構成は任意である。また、上記の例では、共振周波数ｆを測定することによって容量Ｃに対する評価が行われたが、例えば、他の方法で容量Ｃを測定してもよい。この場合においても、上記の手法は同様に有効である。
【符号の説明】
【００３９】
１  インクジェット記録装置
１０  制御部（判定手段）
１１  画像形成部
１２  操作部
１３  表示部
１４  記憶部
１５  温度センサー（温度検知手段）
２０  廃インクタンク（インクタンク）
２０Ａ  廃インク（インク）
３０  容量検知型液面センサー
３０Ａ、３０Ｂ  測定用電極
３５  インダクター
４０  測定部（測定手段）
【図１】
2019197015.tif 000008
【図２】
2019197015.tif 000009
【図３】
2019197015.tif 000010
【図４】
2019197015.tif 000011