(57)【要約】【課題】  インクカートリッジ底面に設けられたプリズム部を利用した簡単な手段にインクカートリッジ内のインク残量を何段階かのレベルで把握するとともに、把握したレベルに応じて適切なタイミングでインクカートリッジ交換の警告を表示する。【解決手段】  インクカートリッジ内のインク液面が揺れていない安定状態で前記インク残量検知手段が求めたインク残量検知結果と、前記インクカートリッジ内のインク液面が揺れている非安定状態で前記インク残量検知手段が求めたインク残量検知結果との組み合わせから、所定の条件に基づいて、前記インクカートリッジ内のインク残量を推測する。  前記所定条件は、あらかじめ、内蔵するインクの量を異ならせた複数のインクカートリッジそれぞれに対して、非安定状態で１０回にわたり前記インク残量検知を行い、該非安定状態で求めた１０回のインク残量検知結果と、同量のインク量でかつ安定状態で求めたインク残量検知結果との関係から求める。【選択図】  図８
2005169688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対しインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジと、前記記録ヘッドと前記インクカートリッジを搭載して所定方向に往復移動するキャリッジと、前記インクカートリッジ内のインクの液面が所定位置以上であるか否かを検知するインク残量検知手段とを具えるインクジェット記録装置において、
前記インクカートリッジ内のインク液面が揺れていない安定状態で前記インク残量検知手段が求めたインク残量検知結果と、前記インクカートリッジ内のインク液面が揺れている非安定状態で前記インク残量検知手段が求めたインク残量検知結果との組み合わせから、所定の条件に基づいて、前記インクカートリッジ内のインク残量を推測するインク残量レベル決定手段を具え、
前記所定条件は、あらかじめ、内蔵するインクの量を異ならせた複数のインクカートリッジそれぞれに対して、非安定状態で複数回にわたり前記インク残量検知を行い、該非安定状態で求めた複数回のインク残量検知結果と、同量のインク量でかつ安定状態で求めたインク残量検知結果との関係から、インク残量ごとに前記非安定状態で想定される検知結果と、前記安定状態で想定される検知結果との組み合わせと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】
前記インク残量検知手段は、インク残量検知箇所におけるインク液面が所定位置以上であればオンし、未満であればオフするインク残量検知信号を出力し、  
前記所定条件は、前記インク残量ごとにあらかじめ複数回にわたって求めたインク残量検知結果から、前記インク残量ごとにインク残量検知信号がオンする確率を求め、該インク残量ごとのインク残量検知信号がオンする確率に応じて前記非安定状態での検知結果を想定する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】
前記安定状態はキャリッジ停止時もしくはキャリッジ低速移動中であり、前記非安定状態は、キャリッジの移動方向が反転された時、もしくは反転直後であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項４】
前記安定状態はキャリッジ停止時もしくはキャリッジ低速移動中であり、前記非安定状態は、所定方向に移動中のキャリッジを停止させた時、もしくは停止して数秒後であることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。
【請求項５】
前記インク残量検知手段は、前記移動中のキャリッジを複数回にわたって停止させ、該停止ごとに非安定状態のインク残量検知を行い、
前記インク残量レベル決定手段は、前記非安定状態で検知された複数回の検知結果と前記安定状態での検知結果との組み合わせから、所定の条件に基づいてインク残量を推測することを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項６】
前記インクカートリッジの底面部の角は、円弧状となっていることを特徴とする請求項４または５に記載のインクジェット記録装置。
【請求項７】
前記インク残量検知手段は、反射面が前記インクカートリッジ内部になるようにして設置されたプリズムと、該プリズムに光を照射する発光手段と、前記プリズムからの反射光を受ける受光手段とを具えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項８】
前記プリズムは前記インクカートリッジ底面に設置され、前記発光手段および前記受光手段は前記キャリッジに設けられ、前記発光手段は前記インクカートリッジの底面に対して鉛直方向下側から光を照射し、前記プリズムによって反射され、前記受光手段に受光される光の方向は、前記キャリッジの走査方向に対して略垂直であることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
【請求項９】
前記プリズムは、底面を前記インクカートリッジの底面とし、等しい長さの２斜面によって形成される頂辺が前記インクカートリッジ内部で鉛直方向上向きになるように配置され、前記２斜面は前記キャリッジの走査方向から所定角度で鉛直方向下向きに傾いていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１０】
前記インク残量検知手段は、前記記録ヘッドによる記録動作に先立って前記キャリッジを所定回数往復移動させ、該走査の際にインク残量検知を行うことを特徴とする請求項３または４に記載のインクジェット記録装置。
【請求項１１】
前記インク残量レベル決定手段によって推測されたインク残量に応じて、使用者にインク切れの警告をするインク切れ警告手段をさらに具えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
【請求項１２】
記録媒体に対しインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジと、前記記録ヘッドと前記インクカートリッジを搭載して所定方向に往復移動するキャリッジと、前記インクカートリッジ内のインクの液面が所定位置以上であるか否かを検知するインク残量検知手段とを具えるインクジェット記録装置を用いたインク残量検知方法において、
前記インクカートリッジ内のインク液面が安定している状態でインク残量を検知する安定状態インク残量検知工程と、
前記インクカートリッジのインク液面が揺れている状態でインク残量を検知する非安定状態インク残量検知工程と、
前記安定状態インク残量検知工程で求めた検知結果と、前記非安定状態インク残量検知工程で求めた検知結果との組み合わせから、所定の条件に基づいて、前記インクカートリッジ内のインク残量を推測するインク残量レベル決定工程とを具え、
前記所定条件は、あらかじめ、内蔵するインクの量を異ならせた複数のインクカートリッジそれぞれに対して、非安定状態で複数回にわたり前記インク残量検知を行い、該非安定状態で求めた複数回のインク残量検知結果と、同量のインク量でかつ安定状態で求めたインク残量検知結果との関係から、インク残量ごとに前記非安定状態で想定される検知結果と、前記安定状態で想定される検知結果との組み合わせとすることを特徴とすることを特徴とするインク残量検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクカートリッジもしくはインクタンクの形態でインクを補給するインクジェット記録装置のインク残量検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録装置は、記録ヘッドに設けられた複数の吐出口からインクを記録媒体に吐出して記録を行うものである。近年普及しているシリアルタイプのものは、キャリッジにインク色毎で分かれたインクカートリッジまたはインクタンクを着脱可能に装着する形態が多い。このようなキャリッジに搭載されたインクカートリッジまたはインクタンクのインク残量検知は次のようにして行われている。インクカートリッジもしくはインクタンク（以降「インクカートリッジ」とする）のインク貯留部の底面に、その頂辺側がインクと接するように設けられた光学三角プリズムが設けられており、インクカートリッジが静止状態、すなわちキャリッジが停止している状態で、底面のプリズム部分から光を入射させ、光がプリズムの頂点部分で内反射するか否かによって、インク残量が所定量未満か否かを検知する。
【０００３】
図１はインクカートリッジ内にインクが十分にある場合のインクカートリッジの模式的断面図である。
【０００４】
１はインクカートリッジ、２はインクカートリッジ底部に設けられたプリズム部、３はキャリッジ（不図示）に設けられた発光素子、４はプリズム部２から反射してくる光を受ける受光素子で、発光素子３と同様にキャリッジに設けられている。５はインクである。
【０００５】
発光素子３からの光が、受光素子４で受光された場合は、インク残量が所定量未満であると検知し、受光されなかった場合はインク残量が所定量以上であると判断する。
【０００６】
図１に示すように、インク５が容器内いっぱいに入っている場合は、発光素子３から出た光は、プリズム部２の斜面でほとんど反射せず、プリズム部２を透過するため、受光素子４には光が到達しない（図中、光路８参照）。したがって、インク残量が所定量以上であると判断される。
【０００７】
一方、図２に示すように、インク５の液位がプリズム部2の発光素子３からの光入射位置よりも下側に位置する場合、発光素子３から出た光は、プリズムを形成する樹脂と空気層の海面でほぼ全反射し、受光素子４に到達する。したがって、インク残量が所定量未満、すなわちインク残量不足であると判断される。  
このようにプリズムを用いた検知方法は、非常に簡便な方法であるので、インクジェット記録装置の残量検知方法として広く採用されている。
【０００８】
また、プリズムではなく、反射板とフォトセンサを利用してインクタンク内の残量検知を行う記録装置が提案されている（特許文献１参照）。この装置は、インクタンク内部の底面付近で側面に近い位置に反射板を設け、この反射板に対してフォトセンサから光を照射し、光の反射によってインクの有無を検知するものである。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−１８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のインク残量検知方法では、プリズム内で内反射が起きる程度までプリズムの頂辺部分がインク液面から覗いていなければ、インク残量不足であるとは検知されない。
【００１１】
図３は、インク残量不足であると検知されない場合の一例を示す図である。
【００１２】
すなわち、インク液位がプリズム部２の頂辺部分付近であり、発光素子３からの光が反射せずに透過するため、受光素子４には光は到達せず、インク残量有りとしていた。
【００１３】
このように、プリズムの頂辺部分がインク液面から覗くか覗かないかの液位でもインクがあると判断されてしまうため、この検知後に大量の記録を行った場合、途中でインク切れが発生する可能性もある。つまり、従来の検知方法ではインクカートリッジ内にインクがあるか無いかの2値しか判断できず、容器内にインクがどれだけ残っているかということは推測できなかったので、使い勝手的には不十分なものがあった。
【００１４】
これを解決する方法として、容器内にセンサなどを設け、インクの液面を監視する方法や、記録ヘッドから吐出されたインクのドット数をカウントしてインク残量を推測する方法などが提案されている。しかしながら、インク液面を監視する方法では、センサなどの器具を新たにインクカートリッジに設ける必要があり、製品コストが上昇する。一方、ドットカウントでインク残量を推測する方法は、記録ヘッドやノズルによってインクの吐出量にばらつきがあり、さらに使用する環境や記録対象の画像データによってもインクの吐出量にばらつきが生じるので、精度にむらがあり、実際のインク残量と推測値との間にかなりの誤差が生じる場合もある。したがって、これらの方法もインク残量検知には十分ではない。
【００１５】
また、特許文献１に記載の反射板とフォトセンサを利用してインクタンク内の残量検知を行う記録装置では、容器内のインク残量を検知する上で、インクカートリッジを搭載したキャリッジが停止中、加速中、低速移動中、減速中の４つの状態で容器内のインク液面が変化することに着目し、インク残量検知は常に決まった一つの状態（例えば停止中）で実行し、その結果のみでインク残量を判断するか、または上述の４つの状態全てで検知を行い、得られた検知結果の平均を求めたり、時間積分をすることで総合的にインク残量を判断するという手法が取られている。
【００１６】
しかしながら、常に決まった一つの状態で検知する方法では、上述したようにどれだけのインクが残っているのかという点までは推測できない。また、反射板がインクカートリッジ底面ではなく側面に設けられているという構成上、わずかなインクの揺れにおいても反射板付近にインクがない状態が発生しやすく、キャリッジの前記４つの状態全てを検知してそれらから総合的に残量を判断するという複雑な処理を必要とするとともに、これら複雑な処理をしてもインクが所定量以下であるということは検知できても、残量がどれだけかという点まで推測することは困難である。さらに、反射板が容器の一側面に隣接して設けられているという構成上、反射板側と反対方向にインクを片寄らせるためには加速方向が限定されてしまう。したがって、前記４つの状態それぞれで検知する場合もキャリッジの走査方向が固定され、インクカートリッジが複数ある場合は、インク残量検知のための走査回数が非常に多くなる可能性がある。
【００１７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、インクカートリッジ底面に設けられたプリズム部を利用した簡単な手段にインクカートリッジ内のインク残量を何段階かのレベルで把握するとともに、把握したレベルに応じて適切なタイミングでインクカートリッジ交換の警告を表示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のインクジェット記録装置は、記録媒体に対しインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジと、前記記録ヘッドと前記インクカートリッジを搭載して所定方向に往復移動するキャリッジと、前記インクカートリッジ内のインクの液面が所定位置以上であるか否かを検知するインク残量検知手段とを具えるインクジェット記録装置において、前記インクカートリッジ内のインク液面が揺れていない安定状態で前記インク残量検知手段が求めたインク残量検知結果と、前記インクカートリッジ内のインク液面が揺れている非安定状態で前記インク残量検知手段が求めたインク残量検知結果との組み合わせから、所定の条件に基づいて、前記インクカートリッジ内のインク残量を推測するインク残量レベル決定手段を具えることを特徴とする。
【００１９】
前記所定条件は、あらかじめ、内蔵するインクの量を異ならせた複数のインクカートリッジそれぞれに対して、非安定状態で複数回にわたり前記インク残量検知を行い、該非安定状態で求めた複数回のインク残量検知結果と、同量のインク量でかつ安定状態で求めたインク残量検知結果との関係から、インク残量ごとに前記非安定状態で想定される検知結果と、前記安定状態で想定される検知結果との組み合わせとする。
【００２０】
前記安定状態はキャリッジ停止時もしくはキャリッジ低速移動中であり、前記非安定状態は、キャリッジの走査方向が反転された時、もしくは反転直後である。
【００２１】
また、前記安定状態はキャリッジ停止時もしくはキャリッジ低速移動中であり、前記非安定状態は、所定方向に走査中のキャリッジを停止させた時、もしくは停止して数秒後であってもよい。
【００２２】
前記インク残量検知手段は、反射面がインクカートリッジ内部になるようにして設置されたプリズムと、該プリズムに光を照射する発光手段と、前記プリズムからの反射光を受ける受光手段とを具える。
【００２３】
本発明のインク残量検知方法は、記録媒体に対しインクを吐出する記録ヘッドと、該記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジと、前記記録ヘッドと前記インクカートリッジを搭載して所定方向に往復移動するキャリッジと、前記インクカートリッジ内のインクの液面が所定位置以上であるか否かを検知するインク残量検知手段とを具えるインクジェット記録装置を用いたインク残量検知方法において、前記インクカートリッジ内のインク液面が安定している状態でインク残量を検知する安定状態インク残量検知工程と、前記インクカートリッジのインク液面が揺れている状態でインク残量を検知する非安定状態インク残量検知工程と、前記安定状態インク残量検知工程で求めた検知結果と、前記非安定状態インク残量検知工程で求めた検知結果との組み合わせから、所定の条件に基づいて、前記インクカートリッジ内のインク残量を推測するインク残量レベル決定工程とを具え、前記所定条件は、あらかじめ、内蔵するインクの量を異ならせた複数のインクカートリッジそれぞれに対して、非安定状態で複数回にわたり前記インク残量検知を行い、該非安定状態で求めた複数回のインク残量検知結果と、同量のインク量でかつ安定状態で求めたインク残量検知結果との関係から、インク残量ごとに前記非安定状態で想定される検知結果と、前記安定状態で想定される検知結果との組み合わせとすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上の構成によれば、インクカートリッジに内蔵されるインク量ごとにあらかじめ求めたインク残量検知結果から決定された所定条件に基づいて、検知対象のインクカートリッジにおける前記安定状態の検知結果と前記非安定状態の検知結果との組み合わせと前記所定条件とを照らし合わせて、インク残量をおおよそ分割した数段階のレベルで推測することができる。したがって、プリズムを用いた簡単なる構成でインクカートリッジ内のインク残量を複数段階に検知可能になることで、ユーザに対する適切なインク残量の表示が実現できるものである。従来であれば、インクありとしていた場合でも、もうすぐインクがなくなることを知らせることができるため、ユーザは新たなインクカートリッジの準備をする必要があることを認識でき、ユーザの予期しないインク切れの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明は、インクカートリッジの静止状態だけでなく、キャリッジ稼動に伴ってインクカートリッジが移動している状態においても、インク残量の検知を行い、この検知結果から所定の条件に基づいてインクカートリッジ内にどの程度インクが残っているかを推測する。そこで、まず、インクカートリッジの静止状態と、移動状態で、容器内のインクにどのような変化が起き、その変化によってインク残量検知はどのように変わるかを説明する。
【００２６】
図１から図３はインクカートリッジが静止状態の時のインク液位ごとの光の反射を示す模式図である。
【００２７】
図における各構成部品は上述したとおりである。なお、プリズム部２の断面は斜面２０１と２０２が同じ長さの二等辺三角形となっている。本実施形態においては、発光素子３からの光がプリズム部２で内反射して受光素子４に到達した場合は「０」とし、プリズム部２を透過して受光素子４に到達しない場合は「１」とするインク残量検知信号を利用する。なお、本実施形態においては、インクタンクのプリズム部２に照射した光と、プリズム部２の２つの斜面によって反射された光とはほぼ平行となるよう、プリズム部２の断面は直角二等辺三角形となっている。
【００２８】
図３に示すようなプリズムの頂辺すれすれ程度のインク残量であった場合、静止状態では、上述したように光がプリズム部を透過するので、インク残量検知信号は「１」となる。しかしながら、図３に示す程度の残量であれば、インクカートリッジが動くことで容器内のインクが大きく揺れて容器の壁側に移動すると、プリズム部２上にはインクがなくなる場合もある。
【００２９】
図４は、図３のインク残量で、インクカートリッジが移動中の場合の概略断面図を示す。  
インクジェット記録装置の印字速度にもよるが、概ねキャリッジは往復動作をきわめて高速でおこなうため、インク５はキャリッジの進行方向に従ってインクカートリッジ1の壁側に片寄る。そして、同図で示すように、プリズム部２の一方の斜面２０１にはインクがなく、他方の斜面２０２に片寄るという状態も発生する。この場合、発光素子３からの光はインクの無い方の面２０１でほぼ全反射し、インクと接している面２０２では透過する。したがって、光路８は図で示すように、受光素子には到達せず、インク残量検知信号は「１」となり、インクありと判断される。
【００３０】
しかし、さらにキャリッジの移動方向への慣性力が増したところに、慣性力の方向と逆方向にキャリッジが移動し始めた直後などは、インクがさらにインクカートリッジの壁側に片寄ることがある。これは、キャリッジが反転する際に加わる加速度と、内部のインクが有する慣性力の方向が相反することによるものである。
【００３１】
図５は、図３のインク残量でインクがさらに壁側に片寄った場合を示す図である。
【００３２】
この場合、プリズム部２上にはほとんどインクがないので、発光素子３からの光はプリズムの両面２０１、２０２それぞれでほぼ全反射し、受光素子４に到達する。したがってインク残量検知信号は「０」となり、インクなしと判断される。
【００３３】
このように、インク残量が同じであっても、インクカートリッジの静止状態と移動状態では、検知結果に違いが生じる場合がある。また、図５に示した現象は、インク残量が少なくなればなるほど、発生する確率が高くなる。本発明はこの原理を利用して、インクの残量を数段階に分けて把握できるようにする。つまり、インクカートリッジが静止状態でのインク残量検知信号０，１と、インクカートリッジが移動状態でのインク残量検知信号０，１の組み合わせによって、インク残量を数段階（以下、各段階を「レベル」と称する）に分割し、静止状態と移動状態の検知結果の組み合わせからインク残量のレベルを推測し、そのレベルに応じて、インク切れの警告を表示する。
【００３４】
以下に、インクカートリッジの静止状態と移動状態でのインク残量検知信号の組み合わせに応じたインク残量レベルの決定について、詳細に説明する。
【００３５】
本発明者はカートリッジ内のインク残量を満タン時の４０％、３０％、２０％、１０％、５％とした５つのインクカートリッジに対して、静止状態と、移動状態で、複数回にわたりインク残量検知の実験を行い、この実験結果からインク残量に応じた検知信号それぞれの発生する確率を求めた。
【００３６】
図６は、キャリッジの往復走査中において、走査方向を反転させた直後を検知タイミングとして５往復走査で１０回インク残量検知を行った際の各カートリッジの出力結果を示す表図である。
【００３７】
インク残量が４０％の場合は常に検知結果が「１」となり、容器内のインクが大きく揺れても、プリズム面はインクから露出しないことが推測できる。インク残量が１０％から３０％の場合は、検知結果が「１」のときもあれば「０」のときもある。また、インク残量が多いほど、「１」と検知される比率が高い傾向にある。したがって、インク残量が３０％以下になると、図５に示したように、プリズム面がインクから露出する状態が発生する可能性があるが、この発生確率はインク残量が多いほど低いことが分かる。また、インク残量が５％以下と少ない場合は、検知結果は１０回とも「０」となりインクありと検知されることは無かった。
【００３８】
図７は、インクカートリッジが静止状態で、インク残量検知を複数回行った際の検知結果を示す表図である。
【００３９】
インク残量が２０％以上の場合はすべて検知信号「１」を示し、インク残量が１０％以下の場合はすべて検知信号「０」を示した。
【００４０】
これら移動時と静止時の結果を組み合わせてみると、少なくとも４つのインク状態が判別できることになる。これを図８に示す。
【００４１】
図８は、図６と図７の検知結果を組み合わせて、インク残量をレベル０からレベル３の４段階に分けて示したものである。キャリッジ動作中（移動状態）、停止中（静止状態）ともに「０」しか検知されないときを、レベル０とする。レベル０ではインクカートリッジ内のインクがほぼ空になっていると推測する。キャリッジ動作中に「１」と「０」の両方が検知されるが、停止時には「０」しか検知されないときをレベル１とする。レベル１では、インクカートリッジ内が空になる一歩手前であると推測する。キャリッジ動作中に「１」と「０」の両方が検知されるが、停止時には「１」しか検知されないときをレベル２とする。レベル２では、インクカートリッジ内のインクが少なくなってきていると推測する。キャリッジ動作中、停止時ともに「１」しか検知されないときをレベル３とする。レベル３では、インクカートリッジ内にインクが十分あると推測する。
【００４２】
このように検知結果によってインク残量のレベルを決定している。したがって、検知対象のインクカートリッジのインク残量を推測する上で、キャリッジ動作中に行うインク残量検知の回数を多くすれば、レベル判断の精度は上がることになる。つまり、図６に戻り、インクカートリッジ内のインク残量が３０％であれば、８０％の確率で検知結果は「１」となり、インク残量が２０％であれば、５０％の確率で検知結果が「１」となるので、実際の残量検知において、キャリッジ動作中の検知回数が1回であれば、インク残量が２０％の場合でも検知結果が「１」となる可能性がある。その場合、レベル３と判断され、実際のインクカートリッジ内のインク残量と相違する。しかしながら、キャリッジ動作中に行うインク残量検知の回数を多くすれば、先に述べた確率に即した結果を得ることができるので、より的確にレベルを決定することができる。よって、本実施形態ではキャリッジ動作中のインク残量検知回数を２回以上とすることが望ましい。一方で、図６及び図７に示す、インク残量の段階分けをさらに細分化して実験することにより、インク残量に応じた検知信号の出力結果をより正確に予測することができる。したがって、レベル決定条件である図８に対しキャリッジ動作中の検知結果の”１”と”０”の比率を判断の材料に加えることによってさらにきめ細かいインク残量を決定できる。
【００４３】
このように本発明は、従来の構成とほぼ同様な構成のプリズムを用いて、インクカートリッジ移動時と静止時の両方でインク残量検知を行い、その結果に対して上述の判断方法を適用したレベル決定処理を施すことによって、インク残量を4段階のレベルで把握することができる。つまり、簡単な構成であるが実効性の高い残量検知を提供するものである。
【００４４】
以下に、このようなレベル判断方法を用いた、本発明の実施例を説明する。
【００４５】
（実施例１）
図９は、本実施例におけるインクジェット記録装置の模式的斜視図である。
【００４６】
１は、インク色ごとに別筐体となったインクカートリッジであり、キャリッジ９に着脱可能に搭載されている。１０２は記録ヘッドである。記録ヘッド１０２はインクカートリッジと一体構造になっていてもよいし、別体構造となっていてもよい。
【００４７】
１０３および１０４は搬送ローラであり、記録媒体Pをｙ軸方向に搬送する。１０５は給紙ローラであり、記録媒体Pを記録ヘッドと対峙する位置まで給紙する。
【００４８】
ｈはホームポジションであり、非記録時には、キャリッジ９はホームポジションに待機する。記録時には、キャリッジ９がガイドレール１０７に沿ってｘ軸方向に走査し、該走査の際に記録ヘッドに配列された複数のノズルからインクを記録媒体に吐出して記録媒体上に画像を形成する。キャリッジがホームポジションと反対側の記録媒体P端部まで移動すると、搬送ローラ１０３、１０４が回転し、所定量だけ記録媒体Pを搬送する。この搬送が終了すると、再度キャリッジ９が記録媒体上を走査し、記録動作が行われる。このように、記録動作と紙送り動作とを交互に繰り返すことにより、記録媒体P全体に画像が形成される。
【００４９】
本実施例における記録ヘッドには複数のノズルが配列されており、各ノズルに発熱ヒータが設けられ、記録時にはこの発熱ヒータを発熱させ、インク中に発生する気泡の生成圧力を利用してインクを所定量のインク滴として吐出する。このように本実施例では、インクの吐出方式としてバブルスルー方式を用いているが、本発明はこれに限らずいかなる方法を用いてもよいのは言うまでもない。
【００５０】
なお、各インクカートリッジの構造は図１から図５に示すものと同様であり、キャリッジ９に接する底面にプリズム部が設けられているものとする。また、発光素子、受光素子は、本実施例ではキャリッジ側にインクカートリッジごとに設けられている。
【００５１】
図１０は、インクジェット記録装置の電気的構成を示すブロック図である。
【００５２】
３００はＣＰＵであり、装置全体の制御を行う。３０１はＲＯＭであり、制御に必要なプログラムなどが格納されている。３０２はＲＡＭであり、制御処理中に発生した各種データを一時的に保存する。３０３は画像入力部であり、ホストコンピュータなどから送信された画像データを入力する。３０４が画像信号処理部であり、画像入力部３０３から入力された画像データを記録ヘッドの各ノズルに対応した画像信号に変更する。３０６は操作部であり、ユーザが操作ボタンなどから入力した操作信号をＣＰＵ３００へ送るとともに、各種警告信号などを表示部に表示する。３０７は、インク残量検知回路であり、所定のタイミングでインク残量検知部３０８に検知指令を送るとともに、インク残量検知部３０８が検知した信号に基づいてインク残量レベルを判断する。インク残量検知部３０８は、発光素子および受光素子によってインク残量検知信号を決定する。なお、残量レベル決定の処理ルーチンの詳細については後述する。３０９は、ヘッド駆動制御回路であり、ＣＰＵ３００からの指令に基づいて記録ヘッド３１０の駆動を制御する。３１１はキャリッジ駆動制御回路であり、ＣＰＵからの指令に基づいてキャリッジの駆動を制御する。３１２は紙送り制御回路であり、ＣＰＵからの指令に基づいて搬送ローラなどの駆動を制御する。このような装置構成における、インク残量検知処理の流れを以下に説明する。
【００５３】
図１１は、インクカートリッジとキャリッジの走査方向の関係を示す模式図である。ここでは説明を分かりやすくするためにＣＭＹＫ４色のインクカートリッジのうちの1色のみを取り上げて模式化している。
【００５４】
インクカートリッジ１がキャリッジ９に搭載されており、インク残量検知部である発光素子３、受光素子４はキャリッジ９のインクカートリッジ１の底面と対峙する位置に設けられている。
【００５５】
キャリッジ９は矢印１０ａおよび１０ｂの方向に往復走査する。プリズム部２の傾斜面３０１および２０２が、この走査方向に対して所定の角度で傾く方向でプリズム部２は設置されている。このような方向にプリズム部２を設置することで、キャリッジの走査によって発生する慣性力に基づいてインクが一方の壁側へ片寄った場合、上述の図４および図５で示す状態が発生するからである。
【００５６】
なお、プリズム部２をインクカートリッジの底面に設けているのは、常にインクは重力の作用で底面側に在るので、インクの有無を検知する上でもっとも正確な結果を得ることができるからである。しかしながら、キャリッジへ搭載する向きによっては鉛直方向は変わるので、例えば、インクカートリッジを傾けてキャリッジに搭載される場合などは、重力の作用方向、すなわち鉛直方向でより低い位置にプリズム部２を設けるのが望ましい。
【００５７】
図１２は、インク残量検知処理の流れを示すフローチャートである。
【００５８】
記録開始指令がＣＰＵから送られると、記録動作に先立ってインク残量検知処理が実行される。まず、静止状態でのインク残量を検知するために、ホームポジションにて待機状態でインク残量検知が行われる（ステップ１２０１）。インク残量検知回路は発光素子から光をプリズム部に照射し、受光素子が光を受光した場合はインク残量検知信号「０」、受光しない場合はインク残量検知信号「１」をＲＡＭメモリに保持する（ステップ１２０２）。その後、記録動作に関与しないキャリッジの往復動作を３回行い、その間に5回の残量検知を行う。つまり、キャリッジを往方向に走査し、所定の反転位置、例えば走査端などで反転させ、この反転した時点もしくは反転直後で残量検知を行う（ステップ１２０３）。反転時には加速度の方向が変化し、インク自体が持つ慣性力の方向との関係から、この時点でインクが大きく暴れ、図４または図５に示す状態が発生しやすいからである。
【００５９】
１回検知するごとに検知回数を加算する（ステップ１２０４）とともに、検知結果をＲＡＭメモリに保持する（ステップ１２０５）。そして、検知回数が５回に到達すると（ステップ１２０６）、キャリッジはいったんホームポジションに戻る（ステップ１２０７）。そして、インク残量検知回路は、ＲＡＭに保持された検知結果および、図８に示した対応関係からインク残量のレベルを決定する（ステップ１２０８）。決定されたレベルが０または１であった場合は（ステップ１２０９）、インク切れであることをユーザに警告する（ステップ１２１０）。このときレベル０とレベル１とで警告の内容を変えてもよい。具体的には、表示部のＬＥＤ、ＬＣＤなどを点灯する、警告音を鳴らす、プリンタサーバを介してホストコンピュータ側のプリンタドライバに表示するなどが望ましい。一方、レベル２または３であった場合は、記録動作を開始する。
【００６０】
なお、本実施例では、レベル０または１の場合、インク切れの警告を出力するものとしているが、警告に該当するレベルは、本発明のインク残量検知方法を適用するインクジェット記録装置の構成、用途、記録対象の画像データに応じて自由に設定されるものであり、本実施例に限定されるものではない。例えば、検知後に記録することになっている記録データの量が所定量以下であれば、レベル１は警告対象から除外するようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施例では、インク残量検知は記録動作開始前に行う構成としたが、停止状態の検知を記録動作開始前に行い、移動状態の検知は記録動作中に行ったものをデータとして使用することも可能である。この場合は、本実施例のように記録前に3回の往復走査を行う必要がないので、インク残量検知に要する時間を短縮できる。さらに、停止状態、動作状態ともに記録動作後に行うシーケンスとすることもできる。この場合は、記録後の状態を検知できるため、記録後の残量状態を把握できる。
【００６２】
また、本実施例では、静的状態として停止状態で検知しているが、一定の低速度で一方向にキャリッジが動作している場合も、インク液面が大きく揺れることがなく、停止状態と同様の検知結果を得ることが可能なので、静止時の検知に代わって低速移動時の検知としてもよい。
【００６３】
また、本実施例では、残量検知のための発光素子および受光素子をキャリッジと一体に設けた場合で説明したが、この発光素子および受光素子を記録装置本体側に設けた場合でも本発明は適用可能である。この場合は、インクカートリッジのプリズム部が残量検知測定素子（発光素子及び受光素子）により検知できる位置に到達したときに測定値を得ることとなるが、そのタイミングはキャリッジの位置を検知するために通常装備されているエンコーダにより把握できる。この場合は、測定位置はできるだけキャリッジの反転位置に近いほうが正確な残量検知が期待できる。
【００６４】
さらに、本実施例ではインクカートリッジが１つの場合で説明したが、カラープリンタのようにインクカートリッジが複数個ある場合でも、それぞれの検知結果を比較することにより本発明を適用できることは言うまでも無い。また、装置本体側に残量検知素子を設ける場合は、インクカートリッジが複数種でも一組の残量検知素子で検知可能になる。この際、各インクカートリッジの停止時残量検知のために複数位置でキャリッジを停止させる方法でも良いが、停止時の残量検知を、キャリッジを低速で移動させながら行っても本発明の効果は損なわれない。
【００６５】
（実施例２）
実施例１では、記録開始前にホームポジションからキャリッジを走査して、所定位置で走査方向を反転させ、この反転直後でインク残量検知を行っている。これは反転時にキャリッジの加速度方向と慣性力の方向とが変わることによって、インクカートリッジ内のインクが大きく暴れるという作用を利用して図4、図５に示す状態を発生させるものである。しかしながら、キャリッジに搭載されたインクカートリッジの種類が多い場合は、キャリッジの反転を何度も行うため、記録開始までに要する時間が長くなってしまう。
【００６６】
また、実施例１で示すように、インクカートリッジは略６面体であり、容器の角が角張っている。複数回の反転動作でインクが容器内で暴れると、この角にインクが当たってインク中に泡が発生しやすい。発生した泡はインクが少なくなると、インクカートリッジ底部のコーナーに溜まりやすく、溜まった泡はインクが容器壁面に片寄る際の妨げとなる。さらに泡が大きく成長するとプリズム部の斜面にまで広がるので、プリズム部の反射に影響を与えるものとなる。特にインクに界面活性剤が添加されている場合、この泡が発生しやすく成長しやすい。
【００６７】
そこで、本実施例では、インクカートリッジの底部のコーナーを曲線状にしたものを用いる。このように、曲線状とすることで容器内でのインクの流動性が高まるので、キャリッジを反転させずに、キャリッジを走査中に停止させ、その停止時に発生するインクの揺れによっても図４、図５に示す状態を発生させることができる。ゆえに、キャリッジを複数回往復走査させることなく、インクカートリッジの移動状態での残量検知を行うことができる。以下に詳細を説明する。
【００６８】
インクジェット記録装置の装置構成、インク残量検知部の構成は実施例１と同様である。
【００６９】
図１３は、本実施例のインクカートリッジを示す模式図である。
【００７０】
インクカートリッジの底部のコーナーおよび底辺は、鉛直方向および水平方向の両方において、曲線状にしている。水平方向は、本実施例のカートリッジ１の幅１２ｍｍに対して３φの円弧を設けている。鉛直方向も同程度の円弧を設けている。このようにコーナーおよび底辺を、丸みを帯びたものにすることによって、インクカートリッジの移動によって内部のインクが揺れる際のインク流動性が高まるので、インクがより壁面側へ偏在しやすくなる。
【００７１】
本実施例では、実施例１と同様にインクカートリッジ内のインク残量を満タン時の４０％、３０％、２０％、１０％、５％の量にした５つのインクカートリッジに対して、それぞれ発明者があらかじめキャリッジを走査中に停止させて残量検知するという実験を行った。１０回停止させて得られた実験結果から、キャリッジの走査距離が所定量以上であれば、図６に示す結果と同様の結果が得られることが分かった。したがって、本実施例においても、レベル決定条件は図８と同様とする。
【００７２】
また、インクカートリッジのコーナーおよび底部を丸くすることで、インク中に泡が生じにくく、さらに泡が溜まりにくい。
【００７３】
以下に本実施例におけるインク残量検知方法を説明する。
【００７４】
図１４は、インク残量検知の流れを示すフローチャートである。
【００７５】
記録開始の指令が入力されると、記録動作に先立って、インク残量検知回路はインク残量検知処理を実行する。まず、静止状態でのインク残量を検知するために、キャリッジがホームポジションで待機している状態でインク残量検知が行われる（ステップ１４０１）。インク残量検知回路は発光素子から光をプリズム部に照射し、受光素子が光を受光した場合はインク残量検知信号「０」、受光しない場合はインク残量検知信号「１」をＲＡＭメモリに保持する（ステップ１４０２）。その後、記録動作に関与しないキャリッジの走査を行う。図１１に示す矢印１０ａ方向にキャリッジを所定速度で移動させ、所定位置でキャリッジを停止させることで内部のインクを偏在させる。そして、インク残量検知回路は発光素子からプリズム部に光を照射し、インク残量を検知する（ステップ１４０３）。検知のタイミングは、キャリッジの停止信号と同時ではなく、わずかに遅らせたほうがインクの流動を見る上では有効である。インクタンクの大きさ、形状およびインクの粘度などにより変動があるが、実験的には０．１秒から０．５秒ほど遅延させるのが好ましい。検知後、検知前と同じ方向にキャリッジを所定速度で走査し、また所定位置でキャリッジを停止させて、インク残量検知を行う。
【００７６】
なお、１回検知するごとに検知回数を加算する（ステップ１４０４）とともに、検知結果をＲＡＭメモリに保持する（ステップ１４０５）。そして、検知回数が５回に到達すると（ステップ１４０６）、キャリッジはいったんホームポジションに戻る（ステップ１４０７）。そして、インク残量検知回路は、ＲＡＭに保持された検知結果および、図８に示した対応関係からインク残量のレベルを決定する（ステップ１４０８）。決定されたレベルが０または１であった場合は（ステップ１４０９）、インク切れであることをユーザに警告する（ステップ１４１０）。具体的には、表示部のＬＥＤ、ＬＣＤなどを点灯する、警告音を鳴らす、プリンタサーバを介してホストコンピュータ側のプリンタドライバに表示するなどが望ましい。一方、レベル２または３であった場合は、記録動作を開始する。
【００７７】
なお、実施例１と同様に、警告に該当するレベルは、本発明のインク残量検知方法を適用するインクジェット記録装置の構成、用途、記録対象の画像データに応じて自由に設定されるものであり、本実施例に限定されるものではない。
【００７８】
また、インクカートリッジ移動状態でのインク残量検知において、本実施例ではキャリッジを所定速度で所定量だけ走査して停止させて容器内のインクに揺れが生じるようにしているが、インクに最適な揺れを生じさせるキャリッジの移動速度、および移動量は、インクカートリッジの形状などに応じて変化するものであり、これは事前の実験によって決定されるものとする。
【００７９】
本発明により、プリズムを用いた簡単なる構成でインクカートリッジ内のインク残量を複数段階に検知可能になることで、ユーザに対する適切なインク残量の表示が実現できるものである。従来であれば、インクありとしていた場合でも、もうすぐインクがなくなることを知らせることができるため、ユーザは新たなインクカートリッジの準備をする必要があることを認識でき、ユーザの予期しないインク切れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】インクが満タン時のインクカートリッジ断面およびインク残量検知部を示す模式図である。
【図２】インクがほぼ無い時のインクカートリッジ断面およびインク残量検知部を示す模式図である。
【図３】インクが少ない時のインクカートリッジ断面およびインク残量検知部を示す模式図である。
【図４】図３のインク残量で、移動状態のインクカートリッジ断面およびインク残量検知部を示す模式図である。
【図５】図３のインク残量で、移動状態のインクカートリッジ断面およびインク残量を示し、図４に示す状態よりも内部のインクが揺れた場合を示す模式図である。
【図６】インクカートリッジ内のインク量とキャリッジ動作中にインク残量検知を行った場合の出力結果との関係を示す表図である。
【図７】インクカートリッジ内のインク量とキャリッジ停止中にインク残量検知を行った場合の出力結果との関係を示す表図である。
【図８】図６および図７に示すインク量とインク残量検知結果から求めたインクレベルと出力結果との対応関係を示す表図である。
【図９】本実施形態におけるインクジェット記録装置を示す模式図である。
【図１０】本実施形態におけるインクジェット記録装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】実施例１におけるインクカートリッジ形状とキャリッジの走査方向との関係を示す模式図である。
【図１２】実施例１におけるインク残量検知処理を示すフローチャートである。
【図１３】実施例２におけるインクカートリッジ形状とキャリッジの走査方向との関係を示す模式図である。
【図１４】実施例２におけるインク残量検知処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１  インクカートリッジ
２  プリズム部
２０１  プリズム部の斜面
２０２  プリズム部の斜面
３  発光素子
４  受光素子
５  インクカートリッジ内のインク
８  発光素子３から光路
９  キャリッジ
１０ａ  キャリッジの走査方向
１０ｂ  キャリッジの走査方向
１０２  記録ヘッド
１０３  搬送ローラ
１０４  搬送ローラ
１０５  給紙ローラ
１０７  ガイドレール
３００  ＣＰＵ
３０１  ＲＯＭ
３０２  ＲＡＭ
３０３  画像入力部
３０４  画像信号処理部
３０６  操作部
３０７  インク残量検知回路
３０８  インク残量検知部
３０９  ヘッド駆動制御回路
３１０  記録ヘッド
３１１  キャリッジ駆動制御回路
３１２  紙送り制御回路
【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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