(57)【要約】【課題】インクタンク内のインク残量を検知可能とし安定した記録が出来る様にする。【解決手段】インクタンク内には、フローと部材が設置されている。該フローと部材に対し光学的センサーを組み合せる事により、その反射出力からインク残量を検知する事が可能となる。更にフロート部材を設置することで、生インク部がキャリッジでの液面ゆれを防止することが出来、安定したインク供給も可能となる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録装置で印字されるインクを収容する容器において、インク残量を確認できる為のフロート部材の一端が前記インクタンク内壁の上部に片持ちで回転可能な状態で保持され、該片持ちフロート部材がインク液面の降下に従って回転しながら下降することを特徴とするインク残量検知手段。
【請求項２】
インク残量を検知させるフロート部材の変化量を光学センサーで検出し、その結果に基づいてインク残量値を判断することを特徴とした請求項２に記載の残量検知手段。
【請求項３】
残量検知手段で算出された数値と予め設定された規定とを比較し、残量を決定し、その状態を記憶装置または／およびＰＣ画面上で表示する事を特徴とした請求項１、２に記載の記録装置。
【請求項４】
インク残量を検知させるフロート部材は、インクの比重に対し実体積換算で低い事を特徴とした請求項２に記載の記録装置。
【請求項５】
インク残量を検知させるフロート部材は、独立気泡を含んで構成される材料であることを特徴とする請求項１〜３に記載の記録装置。
【請求項６】
インク残量を検知させるフロート部材は、インクの比重に対し軽いことを特徴とし、その範囲が１ｇ／ｃｍ＾３以下であることを特徴とする請求項１〜４に記載の記録装置。
【請求項７】
インクジェット記録装置で印字されるインクを収容する容器において、インク残量を確認できる為のフロート部材の一端部が前記インクタンクの一端の下部に片持ちで回転可能な状態で保持され、該片持ちフロート部材がインク液面の降下に従って回転しながら下降することを特徴とするインク残量検知手段。
【請求項８】
インク残量を検知させるフロート部材は、保持部から遠ざかるにしたがってその密度が軽くなることを特徴とした請求項７に記載の記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被記録材にフルカラー画像を得るカラーインクジェット記録装置に関するもので、記録ヘッドにインクを供給する為のインクタンクに関わるものである。インクタンク内のインク残量を検知可能な構成とし、印字した画像の品質を安定化させる為のインク残量判定できるシステムである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置では、記録ヘッドにインクを供給し、該記録ヘッドに設けられた圧電素子や電気熱変換体等のインク滴吐出手段を画像データに基づいて駆動することによって用紙等の被記録媒体にインクドットのパターンを記録付着させて画像を形成するものである。
【０００３】
カラー画像を得る為のヘッドは、一般的に例えばイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラック等のインクに対しそれぞれのインクを持ったヘッドからカラーインクを吐出させる。ここで、画像を形成する為に、必要なインクを管理することが重要であり、従来からインクタンク内のインク残量を検知する手段が提案されている。
【０００４】
従来の代表的な例として、タンク内に保持されているインクの電気的な導通を利用した方式のものがある。例えば特開平０８−１９７７４９号公報（松下電器産業株式会社）、特開平０６−２８６１６０号公報（シャープ株式会社）、特開平０６−２２６９９０号公報（キヤノン株式会社）、特開平０９−２４００１９号公報（株式会社リコー）等から提案され、生インク部やインク吸収体等に複数の電極を設置し、その電極間の抵抗値等をみて検知している。
【０００５】
また他の方式として、インクタンク内のインク残量を光学的手段で検知する方式があり、特開平１０−０２４６０４号公報（ブラザー工業株式会社）、特開平０８−１１２９１０号公報（キヤノン株式会社）、特開平０７−２３７３００号公報（コピア株式会社）、特開平０６−３２８７１７号公報（セイコーエプソン株式会社）から各種の提案がされている。生インク部やインク吸収体をインクタンク枠体を介して透過／反射させた光を検卸して残量を見る手段がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明したように、インクタンク内のインク残量を検知させる為に、各種残量検知方式が採用されている。しかしながら、インク残量検知を行うと同時に、印字中の記録ヘッドの動きに対し、インク液面の揺れを制御する事が出来なかった。
【０００７】
インクタンク内の揺れを防ぐことは、特に最近良く使用される「浸透性インク」に効果がある。理由は、該浸透性インクには、記録紙に対し“めれ性”を向上させる為に、多くの界面活性剤が用いられインク自体の表面張力を低くしているものが多い。
【０００８】
このようなインクを用いた際には、インクタンクの揺れによって泡立ちが発生し、インクタンク内に溜まってしまうといった問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本方式ではインクタンク内にフロート部材を設置し、一端をインクタンク内の壁面に固定して回転可能な構成をもっている。
【００１０】
他端はフリーな状態であり、インク面に浮いた状態になる。本フロート部材は、インク残量検知を行うと同時に、印字中の記録ヘッドの動きに対し、インク液面の揺れを防止する事が可能となる。
【００１１】
また、インクタンク自身には所定の負圧を発生させるような手段／構成をもち、内部のインクが減少するに従い、大気からの空気の置換やインクタンク自体の変位で対応することが出来る。
【００１２】
印字記録時にインクタンク内の揺れを防ぐことは、「浸透性インク」内に含まれる界面活性剤による泡立ちを防止することが出来る。インクタンクの揺れによって泡立ちが発生した場合には、インクタンク内に溜まって大小の泡がなかなか消えない。
【００１３】
本フロート部材はインク残量検知を行う部材であると同時に、インクの自由液面の揺れを抑制する効果もあるため、従来のものと比べ泡立ちしにくい構成となっている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は、本発明で使用したカラーインクジェット記録装置のヘッドを示す概要図である。
【００１５】
図中の１はカラーヘッドで４色の複数ノズルが略一体的に形成されている。２はヘッドホルダー、３はヘッドの吐出部である。４はインクタンクであり、４ＫはＢＫインクタンク、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙはそれぞれシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインクタンクである。
【００１６】
インクタンクは、インク色ごとに交換可能な構成となっている。タンクの枠体の材質は光学的な残量検知を実施する為に透明性の高い材質であることが望ましい。
【００１７】
記録ヘッド１は、矢印のＸ１とＸ２の方向つまり記録用紙の搬送に対し、直行する方向に移動しながら印字を行うものである。
【００１８】
図２ａは、インクタンクを説明するものであり、図中の１０はタンク枠体であり樹脂材で形成されている。１１はインク、１２は本発明に係わるフロート部材である。タンク内のインクが減少するに従いフロート部材は矢印の方向へ移動する。
【００１９】
次に図２ｂは更にインク量が減少していった際の様子を示す図である。インクの減少に従い図の矢印の様にフロート部材１２が下方へ移動していくものである。
【００２０】
フロート部材は、インク中で浮くことが可能なものであれば特に特定されないが、一般的に内部に独立気泡を持った構成の発泡体が望ましい。各種の樹脂等を用いる事が可能である。また比重に関しても少なくとも水の比重より軽いことが望ましいので、その比重は１ｇ／ｃｍ＾３以下が良い。
【００２１】
図３ａは、インクタンク内のインク量を検知する為の手段について説明をするものである。
【００２２】
インクタンク１０内のフロート１２の変化に伴いインク液面の距離が変化する。この変化量を光学的な検知手段２０によって検出するものである。検知手段２０には、発光手段２１と受光手段２２が形成されている。該検知手段は矢印のように移動しながらインク液面状態を検出すことができる。または他の手段として、検知手段２０が記録装置内に固定されていて、記録ヘッドが移動することで、事実上インクタンク１０を移動させながらインクの状態を検知をしても良い。
【００２３】
インクタンク内の液面検知することで、図３ａにあるＬｌの距離を測定する。インクが減少するに従い図３ｂのようにフロート部材１２が下方へ移動する。その時の液面状態の距離Ｌ２を測定する事が出来る。
【００２４】
この距離を算出することでインク残量の予想を行い、記録装置またはホストヘ信号を返しでユーザー等に知らしめる事が可能となる。
【００２５】
図４ａはインク液面から光学的検知手段によって得られた出力であり、インクが多い状態のもので、その出力はＬｌである。図４ｂはインク消費が進んだときの状態を示すもので、その出力はＬ２である。Ｌの距離を算出することでインク残量を予想する事が可能となる。
【００２６】
算出に際しては、インクタンクの枠体の幅が規定寸法である為、この寸法を基準に比例換算して行っても良い。
【００２７】
該出力を元に、記録装置に設置してあるＬＥＤやランプ等（不図示）によって表示したり、ブザーを利用した認識手段を用いてユーザーに知らせることが可能である。更にはＰＣを介してディスプレイ上に表示を行うものである。
【００２８】
残量が減少していった場合の印字制御については、予め設定された値を越えたかどうかによって判断することが可能であり、印字を停止させる事を行う。本実施形態では設定値を３段階設けてありＡ，Ｂ，Ｃがある。それぞれの関係はＡ＞Ｂ＞ＣでありＡが一番インク量が多い設定を行っている。
【００２９】
より具体的にはインク残量値として、Ａ＝７０％、Ｂ＝４０％、Ｃ＝１０％である。それぞれの基準値と比較して残量を決定し、記録装置やＰＣ上で残量を表示するものである。
【００３０】
図５は、本発明の処理を説明する為の一実施形態を示すシーケンスフローである。各ステップ毎に説明をする。
【００３１】
ＳＴｌ：電源投入または待機状態からの印字信号が入力される。
【００３２】
ＳＴ２：現在のインクタンク内のインク状態を光学的センサーで検知する。
【００３３】
ＳＴ３：フロート状態の変化から、インク液面幅を読み取り、その距離を算出する。
【００３４】
ＳＴ４：インク量が予定された判断基準値未満になっているかを判定する。
【００３５】
ＳＴ５：予定されている判断基準以上であれば印字を行う。
【００３６】
ＳＴ６：記録装置、またはＰＣ画面上にインク残量状態を示す画像、数値を表示させる。
【００３７】
ＳＴ７：判断基準値Ａ，Ｂ，Ｃとの比較を行う。Ｃ未満になった際にはアラームを記録装置またはＰＣ画面上に表示する。
【００３８】
ＳＴ８：比較判断結果により、記録装置またはＰＣ画面上に表示を行う。
【００３９】
このようにインクタンク内のインク残量を読み取り、記録装置やＰＣ上画面に表示することでユーザーはインクタンクの交換をスムーズに実施することができる。
【００４０】
更に本発明でのフロート機構はヘッドの揺れに対するインク液面の揺れを防止可能とするので浸透性インクに対し効果がある。浸透性インクはその表面張力が２５〜４０ｄｙｎ／ｃｍである。
【００４１】
インクの泡立ちを抑制することができ、回復動作を実行する際にも安定したインクの供給が可能となり印字品を常に良好に保つことが出来るものである。
【００４２】
（第２の実施形態）
図６ａは、第２の実施形態で、フロート部材をインクタンクの底部近くに固定し、回転可能な構成をとっている。インクが比較的多いときはインクタンク内の空間は小さいため、ヘッドの印字動作に伴う揺れによって泡立ちしにくい状態となっている。一方インクタンク内のインク量が減少していった際には、インクタンク上部に空気層が多くなり、インクが揺れが大きいと泡立ちしやすい状態となる。
【００４３】
図６ａはインクが多い初期の状態を示す図であり、図６ｂはインクが使用されて減少した状態を示す図である。インク残量を検知する手段は第１の実施形態でも述べたように光学的な検知手段を用いた。
【００４４】
図７ａでは、光学的検知手段を移動しながらインク液面状態を検知する。インク液面からの情報によりＬ１１およびＬ１２の距離を測定する。これらの情報の出力は図８ａに示すもので、２つのピーク値を示し、それぞれの距離Ｌ１１およびＬ１２を算出することでインク残量を計算することが出来る。
【００４５】
また図７ｂは同様に、インクが使用され減少した状態を示すもので、図８ｂは本状態からのインク残量を検出する為の出力を算出するものでＬ２１およびＬ２２の距離を測定することで可能となる。
【００４６】
この様にインクタンク内にフロート部材を用いることで、インク残量を検出することが可能となり、更にインクタンク内のインク液面にの揺れを抑制することでインク自体の泡立ちを防止することができ、安定したインク供給を行う事が可能となった。
【００４７】
ここで使用したフロート部材は、第１の実施形態で用いたものとは異なるもので、フロート部材の密度が長手方向に対して変化するものであり、先端に向かうほどその密度を軽くする事が望ましい。理由はタンク内の下方で保持されているため、フロート部材を安定的に浮かせる為である。
【００４８】
（第３の実施形態）
図９ａ，図９ｂは第３の実施形態である。インクタンク内のインク液面を読み取るものではなく、フロート部材の変化量を検出してインク残量を検知する。前記実施形態１および実施形態２と同様に光学的検知手段により寸法を算出して残量検知するものである。
【００４９】
図１０ａ，図１０ｂはその出力を示す模式図である。
【００５０】
インクが比較的多いときにはＬ３１の出力が得られ、インクが減少するとＬ３２のようにその出力が大きくなって、インク残量を検知することが出来る。
【００５１】
検知事の判定については、前記図５に有るようなシーケンスフローに従って判断され、記録装置やＰＣ画面上に警告等の表示を行うものである。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明をした様に、インクタンク内に、インク残量を検知する為のフロート部材を設置することでインク残量を検知する事が可能となり、かつ印字中のヘッドの揺れによるインクタンク内のインク液面の揺れを抑制することができ泡立ちを防止することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いたカラーインクジェット記録ヘッドの全体を示す斜視図。
【図２】第１実施形態のインクタンク構成を示す側面図。
【図３】第１実施形態のインク残量を検知する説明図。
【図４】第１実施形態の光学的検知での出力の模式図。
【図５】インク残量検知に関わる判断手段を説明するフロー図。
【図６】第２の実施形態に関わるインクタンク構成を示す図。
【図７】第２の実施形態のインク残量を検知する説明図。
【図８】第２の実施形態の光学的検知での出力の模式図。
【図９】第３の実施形態の光学的検知の説明図。
【図１０】第３の実施形態の光学的検知での出力の模式図。
【符号の説明】
１　インクジェット記録ヘッド
２　ヘッドホルダー
３　ヘッドの吐出部
４　インクタンク
４Ｋ　ブラック用インクタンク
４Ｃ　シアン用インクタンク
４Ｍ　マゼンタ用インクタンク
４Ｙ　イエロー用インクタンク
１０　インクタンクの枠体
１１　インク
１２　フロート部材
２０　光学的検知手段
２１　発光素子
２２　受光素子
Ｌ１　インク液面距離
Ｌ２　インク液面距離
Ｌ１１　インク液面距離
Ｌ１２　インク液面距離
Ｌ２１　インク液面距離
Ｌ２２　インク液面距離
Ｌ３１　インク液面距離
Ｌ３２　インク液面距離
ＳＴ１〜ＳＴ８　シーケンスフローの各ステップ
【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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