(57)【要約】【課題】吸収体保持タイプ、生インク保持タイプ、両方のインクタンクにおいて精度よくインク残量が検出できるインク残量検知システムを持つ記録装置を提供する。【解決手段】感度可変受光素子、その出力を処理する処理部を持つ人口網膜素子、あるいはＣＭＯＳセンサー、ＣＣＤセンサーを使用し、インクタンクの液面のエッジ抽出、或いは、暗部と明分の面積比率を算出し、インク残量を検出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出し記録を行なうノズルを一つ、或いは複数持つインクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッドにインクを供給する光を透過する部材からなるインクタンク、該インクタンクの所定方向の投影像を撮す直線上に配置された複数の光検出素子の列を一つ或いは複数持つ光検出手段、該光検出手段と一体または別体に構成された該光検出手段で得られる情報を処理する情報処理部、該情報処理部からの情報を受け取るコントロール回路、とからなり、前記光検出手段に投影された前記インクタンクの像からインクタンクの中のインクの量を検出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】
インクをインクタンクの中で液状態で保持するインクタンクを使用し、光検出手段に投影された前記インクタンクの像からインクタンクの中のインク液面をエッジ検出してインクタンク中のインク量を検出することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
インクをインクタンクの中で液状態で保持するインクタンクを使用し、光検出手段に投影された前記インクタンク像のインク部面積比率からインクタンク中のインク量を検出することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
インクを吸収体に吸収させてインクタンクの中で保持するインクタンクを使用し、光検出手段に投影された前記インクタンク像中のインク色濃淡比率からインクタンク中のインク量を検出することを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
インクタンクを複数持ち、その複数のインクタンク投影像を同時に撮す光検出部を持つことを特徴とする請求項１及至４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】
複数色のインクタンクを持ち、その複数色のインクタンク投影像を同時に撮す光検出部を持つことを特徴とする請求項１及至４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】
光検出手段と該光検出手段からの情報を処理する情報処理部として、感度可変受光素子と該感度可変受光素子からの出力を処理する処理部を有する人工網膜素子を使用することを特徴とする請求項１及至６いずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
光検出手段として、ＣＭＯＳセンサーを使用することを特徴とする請求項１及至６いずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
光検出手段として、ＣＣＤセンサーを使用することを特徴とする請求項１及至６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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録方式を使用して、例えばコンピューター等の情報出力装置としての記録装置（プリンタ）や、複写機・ファクシミリなどの画像形成装置等の記録を行なう記録装置のインク残量検知に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクを収納したインクタンクのインクがまだ残っているかどうかを検知するインクジェット記録装置として、インクを液状態で保持するインクタンクに対する従来の例としては特開平５−３３２８１２で提案されているものがある。インクタンクの所定部に光路となる部位を設け、それに対向して発光素子と受光素子を配置し、光の反射がインク有り無しで変化することを利用してインクタンクの中のインク有り無しを見ようとするものである。
【０００３】
この方法では発光素子で光を当てる部位のインク有り無ししか見られないため、通常はインクが消費されていく経過の中でインクが最後の方まで残る場所近辺に検知場所を設けている。
【０００４】
そうして、その検知場所にインクが無いと検知されたときに、インクタンクの中のインクが消費されたと判断している。
【０００５】
また、インクをスポンジ等の吸収体に保持してインクタンクの中にインクを保持するインクタンクを使用する記録装置においては、記録に使用されたインクを装置のメモリに記憶してインクタンクに残されたインクを把握する方法がとられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の上記方法では、光の反射の有り無しで見る方法においては、インクタンクの中のインク有り無ししか見られず、インクタンクの中のインク消費が進む中で、あとインクがどれくらい残っているかのインク残量を見ることはできない。
【０００７】
これを補う目的で、インクタンクに光路となる部位とそれに対向した発光素子、受光素子のセットをインクが減っていく経過に対していくつか設けて、何段階かでインクの残量を検知する構成が提案されているが、受光素子、発光素子のペアは有る程度の大きさを持つため、設定できる段階数にも限界があり、非常に大雑把な検知しかできなかった。
【０００８】
また、発光素子、受光素子をいくつも並べる構成では、大きさも大きくなり、またコストも高いものとなる。
【０００９】
また、記録に使用されたインク量を記憶していく方法においては、１回のインク吐出に消費されるインクの量がインクジェット記録ヘッドの間で有る程度ばらつきあまり検知精度のよい方法ではなかった。また、途中でインクタンクを交換する場合に、消費量を記憶しているメモリのリセットが必要であり、その操作をユーザーの手にゆだねる等の使い勝手が良い方法とはいえないものであった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上のことを鑑み、インクを吐出し記録を行なうノズルを一つ、或いは複数持つインクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインクタンク、該インクタンクの所定方向の投影像を撮す直線上に配置された複数の光検出素子の列を一つ或いは複数持つ光検出手段、該光検出手段と一体または別体に構成された該光検出手段で得られる情報を処理する情報処理部、該情報処理部からの情報を受け取るコントロール回路、とからなり、前記光検出手段に投影された前記インクタンクの像からインクタンクの中のインクの量を検出することにより、インクタンクの中のインク残量を正確に把握し、ユーザーの使い勝手のよい信頼性の高いインクジェット記録装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施例）
［実施例１］
図１４は本発明を適用したインクジェット記録装置の外観図、図１５はその装置構成の概略を示した図である。
【００１２】
１はインクを吐出して記録媒体に記録を行なうノズルを一つ、或いは複数持つインクジェット記録ヘッド、３は該インクジェット記録ヘッド１にインクを供給するインクタンク、２は前記インクジェット記録ヘッド１と前記インクタンク３を搭載して主走査を行ない記録を行なうキャリッジ、４は該キャリッジを不図示のベルトを介して主走査方向に駆動するためのＣＲモーター、５は前記キャリッジ３を主走査する際のガイド軸、６は装置全体の制御を行うためのコントロール回路、７は前記インクジェット記録ヘッドにより記録を行う記録媒体を記録部に送るための給紙ユニットである。８は前記インクタンク３のインク量を検出するためのインクセンサである。該インクセンサはキャリッジの主走査領域内においてインクタンクに対向できる位置で有ればどこでもよい。
【００１３】
図１６はコントロール回路６の内部構成を示した図である。１１はマイクロプロセッサ形態のＣＰＵであり、インターフェース１２を介してホストコンピュータ１０に接続されている。ＣＰＵ１１はホストコンピュータ１０から印字信号がくると、一旦その印字信号をＲＡＭ形態のバッファメモリ１４に格納し、その印字信号を順次ＲＯＭ形態のプログラムメモリ１３に格納されたプログラムに基づいて処理し、記録装置の記録動作を制御する。
【００１４】
また記録装置内の各種センサーから得られる記録装置の状態情報をインターフェース１２を介してホストコンピューターに送る働きも行う。
【００１５】
１６は印字信号がきて記録動作が開始されたときに記録媒体が正常にインクジェット記録ヘッドによる印字位置に送られたかどうかを検知する。正常に送られなかった場合は、その情報は操作パネル１５でユーザーに知らされたり、ホストコンピュータに情報として送られたりする。
【００１６】
８はインクセンサーであり、インクタンクの中のインク量を検出する。そしてその情報は操作パネル１５でユーザーに知らされたり、ホストコンピュータに情報として送られたりする。
【００１７】
１７はコントロール回路の各動作のタイミングをとるためのタイマー、９は記録媒体を副走査方向に搬送する機構を駆動するためのＬＦモータ、１８，１９，２０はインクジェット記録ヘッド１，ＣＲモータ、ＬＦモータを制御するためのドライバーである。
【００１８】
図１７はインクジェット記録装置で使用するインクタンクの外観図である。光を透過する部材で作られている。
【００１９】
図１はインクタンク３とインクセンサ８との位置構成を示した図である。１はインクジェット記録ヘッド、１ａはインクを吐出して記録を行うノズル部、３はインクタンク、２２はインクタンク３の中に液状態で保持されているインクである。インクジェット記録ヘッド１とインクタンク３は１ｂ、３ａでジョイントされインクタンク３の中のインク２２がノズル部１ａに必要に応じて流れるようになっている。２１はインクタンクの側面部の全体がインクセンサ８に投影されるように機能するレンズである。
【００２０】
図２はインクセンサー方向から見たインクタンクの側面方向を示したものである。インク２２は光を透過する部材からなるインクタンク３に液状態で保持されているため、図のようにインクはインクタンクの鉛直下側に存在し、インク部と空部の境界２２ａが存在する。図３はインクセンサーとして使用する光検出手段上にインクタンクの投影像が投影されている状態を示している。２３は光検出手段上に投影されたインクタンクの投影像である。インクタンクに保持されたインクの未使用状態の鉛直方向初期長さが光検出手段の列方向に並んだ画素の列長さとほぼ同じになるようにレンズ２１の倍率は設定されている。
【００２１】
インクセンサ８の光検出手段として例えば特開平８−１７８６３７に記載されている人工網膜素子を使用した例を示している。直線上に配置された複数の感度可変受光素子２４の列を複数持ち、２つの端子にかかる電圧の大きさと向きによって光に対する感度を変えることができる２つの端子には、それぞれ制御電圧用行方向配線２５と列方向の電流和をとることのできる出力用列方向配線２６が接続されている。
【００２２】
この素子に対してインクタンクの投影像を投影し、インクタンクのインク部の像は暗部、空部は明部となるように感度を設定する。このとき、隣り合う行に電圧１と電圧−１を加え、列方向で出力を加算するという操作を、行を順次ずらしてすべての行に対して行う。そうすると、電圧１と電圧−１の電圧がかけられた隣り合う行の受光素子に投影された像の光のレベルが同じ場合は列方向に加算された出力は「０」になり、隣り合う受光素子に投影された像の光のレベルが違う場合にだけ列方向に加算された出力が「１」となる。
【００２３】
この様子を図３から図５に示す。以上のように電圧１と電圧−１を隣り合う行に加え順次ずらしていった場合の出力信号を並べると図６のようになり、インクタンクのインク液面がエッジ抽出され、列方向つまりインクタンクの鉛直方向何番目の画素近辺に液面があるかが検出される。
【００２４】
この情報を元にインクタンクにインクがどれくらい残っているかを判定するシーケンスの一例を図７に示す。
【００２５】
一番目の列からスタートし（Ｓ７０１〜Ｓ７０２）、ｉ番目の列の液面エッジ情報を取得する（Ｓ７０３）。そして、次にそのエッジ情報から初期状態のインク液面位置に対応した画素から数えて何行目の画素位置に液面が有るかの情報を取得する（Ｓ７０４）。次に鉛直上方向から液面のエッジが存在する画素位置の全体列画素数に対する比率を求める（Ｓ７０５）。これは要するにｉ番目の画素列に投影されたインクタンクの像からインク液面のエッジ情報を抽出し、インクが初期状態から何割使用されたかを求める操作である。この操作を光検出手段に存在する画素列の数だけ繰り返し（Ｓ７０６）、次にそれらの平均値を求め消費されたインクの初期状態に対する比率Ｐを求める（Ｓ７０７）。使用する画素列は１列でもインクが何割減ったかを求めるのは可能であるが、画素列の数を増やしてその平均値をとった方がより信頼性の高い情報が得られる。
【００２６】
そして、最後に初期のインク量をＡとして、インクタンクに残っているインク残量を算出する（Ｓ７０８）。
【００２７】
上記ではインクタンクの初期インク液面に相当する画素を第１行としているが、インクがすべて消費された時に相当する位置の画素を第１行目にしてもよい。
また、上記シーケンスではインクの消費された割合を求めてからインク残量を計算したが、液面の抽出された情報から、直接インク残量を計算してもよいことはいうまでもない。
【００２８】
また、上記説明ではインクセンサの光検出手段として人工網膜素子を使用した例を述べたが、他の光検出素子、例えばＣＭＯＳセンサー、ＣＣＤセンサー、の明部と暗部の出力レベルが異なり各画素の位置が判別できるものはすべて使用可能である。
【００２９】
以上、述べたような装置構成、制御を行えばインクタンクに存在するインク量を正確に把握することが可能である。
【００３０】
［実施例２］
図８、図９に本発明の第二の実施例を示す。
【００３１】
第二の実施例でも使用するインクタンクはインクを液状態で保持するインクタンクであり、使用する装置構成等は第一の実施例と同じである。第一の実施例ではインクタンクの液面のエッジ抽出によりインク残量を算出したが、第二の実施例では、光検出部に投影されたインクタンク投影像の明部比率を求めてインク残量を算出する方法を示している。
【００３２】
図８に示すように投影されたインクタンクの像においてインク部は暗部、空の部分は明部となるよう感度可変受光素子の感度を設定する。つぎにすべての行に対して電圧１を加えて列方向に出力を加算する。そうすると、明部つまりインクタンクの空部に対応する画素の数が得られる。
【００３３】
この情報からインク残量を算出するシーケンスを図９に示す。
【００３４】
一番目の列からスタートし（Ｓ９０１〜Ｓ９０２）、ｉ番目の列の出力情報を取得する（Ｓ９０３）。そして、次にその出力情報から明部（インクタンクの空部が投影された）の画素の数情報を取得する（Ｓ９０４）。次にその画素数が列方向の全体画素数（インクタンクの初期インクレベルに相当する）に対する比率を算出する（Ｓ９０５）。これは要するにｉ番目の画素列に投影されたインクタンクの像からインク空部の画素数情報を抽出し、インクが初期状態から何割使用されたかを求める操作である。この操作を光検出手段に存在する画素列の数だけ繰り返し（Ｓ９０６）、次にそれらの平均値を求め消費されたインクの初期状態に対する比率Ｐを求める（Ｓ９０７）。使用する画素列は１列でもインクが何割減ったかを求めるのは可能であるが、画素列の数を増やしてその平均値をとった方がより信頼性の高い情報が得られる。
【００３５】
そして、最後に初期のインク量をＡとして、インクタンクに残っているインク残量を算出する（Ｓ９０８）。
【００３６】
上記説明ではインクセンサの光検出手段として人工網膜素子を使用した例を述べたが、第一の実施例同様、他の光検出素子、例えばＣＭＯＳセンサー、ＣＣＤセンサー、の明部と暗部の出力レベルが異なり各画素の位置が判別できるものはすべて使用可能である。
【００３７】
以上、述べたような装置構成、制御を行えばインクタンクに存在するインク量を正確に把握することが可能である。
【００３８】
［実施例３］
第１０に複数のインクタンクのインク残量を検出する場合の光検出部の一例を示す。光検出部の列数を、投影された複数のインクタンクの投影像２３−１、２３−２、…、が一度に投影できるだけの数にしておけばよい。
【００３９】
そして、インクタンクに保持されるインクの色が異なる場合、それぞれの色を検知する画素にインク色に対応した色フィルターをつけておけばより正確に明部と暗部の判定ができる。また、各画素にＲＧＢ３色の色フィルターを付けておけば、検知におけるインクタンク投影像の投影位置の制約がなくなり、インクセンサーに対するキャリッジの主走査方向における検知位置の設定がより自由にできる。
【００４０】
［実施例４］
インクタンクとしてインクをスポンジ等の吸収体に保持させて収納するインクタンクに対する実施例を示す。この場合もインクタンクは光を透過する部材を使用する。
【００４１】
インクを吸収体に保持させる場合、吸収体の中のインクが密な部分とインクが疎の部分においては、インク色の濃度の差が生ずる。図１１に示すようにインクが密な部分２８はインクが疎の部分２７よりもインク色の濃度が高く、インクタンク全体で見ると、インクタンク未使用の初期状態からインクが消費されるごとにインクが密な部分２８は減っていく。
【００４２】
インクタンクの投影像を光検出部に投影した場合、感度可変受光素子の感度を設定すればインクが密な部分を暗部と、インクが疎の部分を明部として扱える。そのように設定した場合のインクタンクの投影出力像を図１２に示す。この画像情報のインクタンク全体を投影する全画素に対する暗部の比率を求めればインクタンクに残っているインク残量が算出できる。
【００４３】
インクが未使用の初期状態のインクタンクにおけるインクが密の部分の比率、および、それ以上インクが記録ヘッドに供給できないいわゆるインクが空になったときの、密の部分の比率はあらかじめ統計的に求めて設定が可能である。
【００４４】
以上の情報を使用して吸収体にインクを保持するタイプのインクタンクでもインクタンク中のインク残量検出が可能である。
【００４５】
なお、各列の明部の画素数を求める方法は実施例２で示したものと同様である。
図１３にシーケンスの一例を示す。
【００４６】
一番目の列からスタートし（Ｓ１３０１〜Ｓ１３０２）、ｉ番目の列の出力情報を取得する（Ｓ１３０３）。そして、次にその出力情報から明部（インクタンクの空部が投影された）の画素の数情報を取得する（Ｓ１３０４）。次にその画素数が列方向の全体画素数（インクタンクの初期インクレベルに相当する）に対する比率を算出する（Ｓ１３０５）。この操作を光検出手段に存在する画素列の数だけ繰り返し（Ｓ１３０６）、次にそれらの平均値を求め、インクタンク全体の投影像の中に占める明部（インクが疎の部分）の比率Ｐを求める（Ｓ１３０７）。
【００４７】
そして、最後に初期のインク量をＡ、あらかじめ求めて設定したインクタンクが初期の未使用状態における明部（インクが疎の部分）の比率Ｂ、インクがそれ以上記録ヘッドに供給できないいわゆる空になったインクタンクにおける明部（インクが疎の部分）の比率Ｃを使用しインクタンクに残っているインク残量を算出する（Ｓ１３０８）。
【００４８】
上記説明ではインクセンサの光検出手段として人工網膜素子を使用した例を述べたが、第一の実施例同様、他の光検出素子、例えばＣＭＯＳセンサー、ＣＣＤセンサー、の明部と暗部の出力レベルが異なり各画素の位置が判別できるものはすべて使用可能である。
【００４９】
以上、述べたような装置構成、制御を行えばインクタンクに存在するインク量を正確に把握することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上述べたように、インクを吐出し記録を行なうノズルを一つ、或いは複数持つインクジェット記録ヘッド、該インクジェット記録ヘッドにインクを供給するインクタンク、該インクタンクの所定方向の投影像を撮す直線上に配置された複数の光検出素子の列を一つ或いは複数持つ光検出手段、該光検出手段と一体または別体に構成された該光検出手段で得られる情報を処理する情報処理部、該情報処理部からの情報を受け取るコントロール回路、とからなり、前記光検出手段に投影された前記インクタンクの像からインクタンクの中のインクの量を検出することにより、インクタンクの中のインク残量を正確に把握し、ユーザーの使い勝手のよい信頼性の高いインクジェット記録装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示す。
【図２】本発明の第一の実施例を示す。
【図３】本発明の第一の実施例を示す。
【図４】本発明の第一の実施例を示す。
【図５】本発明の第一の実施例を示す。
【図６】本発明の第一の実施例を示す。
【図７】本発明の第一の実施例を示す。
【図８】本発明の第二の実施例を示す。
【図９】本発明の第二の実施例を示す。
【図１０】本発明の第三の実施例を示す。
【図１１】本発明の第四の実施例を示す。
【図１２】本発明の第四の実施例を示す。
【図１３】本発明の第四の実施例を示す。
【図１４】本発明を適用する記録装置の外観を示す。
【図１５】本発明を適用する記録装置構成の概略を示す。
【図１６】本発明を適用する記録装置のコントロール回路の概略を示す。
【図１７】本発明を適用する記録装置に使用するインクタンクの外観を示す。
【符号の説明】
１・・・インクジェット記録ヘッド                ２・・・キャリッジ
３・・・インクタンク                ４・・・ＣＲモータ
５・・・ガイド軸            ６・・・コントロール回路
７・・・給紙ユニット                ８・・・インクセンサ
９・・・ＬＦモータ            １０・・・ホストコンピュータ
１１・・・ＣＰＵ                  １２・・・第二の搬送ローラ軸
１３・・・ＲＯＭ    １４・・・ＲＡＭ
１５・・・操作パネル        １６・・・紙端センサ
１７・・・タイマ    １８・・・ドライバ
１９・・・ドライバ            ２０・・・ドライバ
２１・・・レンズ    ２２・・・インク
２３・・・インクタンク投影像    ２４・・・感度可変受光素子
２５・・・制御電圧用行方向配線            ２６・・・出力用列方向配線
２７・・・インク疎部        ２８・・・インク密部
【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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