(57)【要約】【課題】  １．インクが充満している状態（状態１）  ２．予備タンクにのみインクが残留している状態（状態２）  ３．インクが完全に枯渇している状態（状態３）の三種類の状態判定を高精度に、且つ安価な構成で実現することを可能とし、更にインクタンクの有無も認識することを可能にする。【解決手段】  インクタンクからプリントヘッドのインク吐出部へと通じるインク流路の一端（入力端）に電圧を印加し、他端（出力端）に出力される信号を他端から一定の距離を隔てて配置されたアンテナを用いて検出し、その信号レベルを元にインク残量を検出するインク残量検出システムであって、検出信号のＳ／Ｎ比を改善するための金属版を出力端とアンテナの間に配置し、更に検出信号レベルの極大化を図る為金属板の一端をインクタンクの一部に接触させるインク残量検出システムとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクタンクからプリントヘッドのインク吐出部へと通じるインク流路の一端（入力端）に電圧を印加し、他端（出力端）に出力される信号を他端から一定の距離を隔てて配置されたアンテナを用いて検出し、その信号レベルを元にインク残量を検出するインク残量検出システムにおいて、検出信号のＳ／Ｎ比を改善するための金属版を出力端とアンテナの間に配置し、更に検出信号レベルの極大化を図る為金属板の一端をインクタンクの一部に接触させることを特徴とするインク残量検出システム。
【請求項２】
インク貯蔵部と、プリントヘッドへ供給するインク量を抑制するスポンジ状のインク吸収部とから構成されるインクタンクと共に用いる前記請求項１に記載のインク残量検出システムにおいて、検出した微弱な信号を増幅し、インク残量の状態として１．インク貯蔵部に液状インクが残留している状態（状態１）、２．インク貯蔵部の液状インクが枯渇しインク吸収部に若干のインクが残留している状態（状態２）、３．インクタンク内のインクが完全に枯渇しインク流路にインクが全くない状態（状態３）、の各状態に対応した検出信号レベルを増幅器の電源電圧内に配置する際、検出信号レベルが最大となる状態に対応した信号レベルとして増幅器の飽和域を用いることで残る二状態のダイナミックレンジを最大化することを特徴とするインク残量検出システム。
【請求項３】
プリントヘッドのインク吐出部近傍を入力端とし前記インクタンクのインク貯蔵部側を出力端とすることを特徴とする請求項１又は、請求項２に記載のインク残量検出システム。
【請求項４】
検出信号レベルが前記状態１〜３の順に低下し、飽和領域として状態１を割り当てた前記請求項２又は、請求項３に記載のインク残量検出システムにおいて、増幅器やインク組成あるいは金属板形状などシステムを構成する要素のバラツキにより検出信号レベルに変動が生じ、状態１のとり得る検出信号レベルの最小値と状態２の最大値が重なり状態１と状態２の識別が困難な場合、前記最小値を状態１から状態２への遷移閾値とし前記最大値を状態２から状態１への遷移閾値とすることを特徴とするインク残量検出システム。
【請求項５】
前記増幅器の出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器と、そのデータを一時記憶するメモリと複数の前記データの平均値を算出する演算装置とから構成される前記請求項２〜請求項４のいずれかに記載のインク残量検出システムにおいて、スイッチング電源やモータ或いはプリントヘッド制御回路などプリンタ内部から生じる低周波ノイズ、またプリンタのＡＣコードやその近傍に設置された電気機器から生じる低周波ノイズが前記検出信号に重畳することの対策として、前記入力端への電圧印加を複数回繰り返し、その都度出力される検出信号の平均値を状態判定に用いることを特徴とするインク残量検出システム。
【請求項６】
特定の位置或いは限定された時間またはその両方において使用者がインクタンクをプリントヘッドから着脱することが可能であるプリンタ用の前記請求項２〜請求項５のいずれかに記載のインク残量検出システムにおいて、着脱処理中に前記入力端への電圧印加と検出信号のレベル判定（以後インク残量検出処理）を一定の間隔で繰り返し前記状態１或いは２から状態３への変化をもってインクタンク未装着と判定し、また状態３から状態１或いは２へ戻ることをもってインクタンク再装着と判定することを特徴とするインク残量検出システム。
【請求項７】
インク吐出部に生じる気泡や高粘度のインクを除去するためインク流路吐出部側にあるインクを一定量吸引する機能を備えたプリンタ用のインク残量検出システムであって、インク残量の状態変化を検出した際、前記インク吸引を行った後再度インク残量検出処理を行い、状態が元に戻った場合は状態変化無しとすることを特徴とするインク残量検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリンタのインク残量及びインクタンクの有無を正確に検出するインク残量検出システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インク残量を検出する方法としては、プリントデータや予備吐出、ヘッドクリーニング処理中のインク吸引量等を用いて理論的なインク消費量を算出するドットカウント方式、インクタンクの重量を計測しインク残量を算出する重量センサー方式、インクタンク内に形成したプリズムに赤外線を照射しインク残量レベルを計測する光学式など様々な提案がなされている。
【０００３】
又、別の従来例としては、特許文献１をあげることが出来る。
【特許文献１】特開2004-050824号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ドットカウント方式はインクの吐出量や吸引量のバラツキなどによる誤差が大きく、重量センサー方式はｍｇ単位を正確に計測できる高精度なものは高価であり小型化が困難である。また光学式は二値判定（反射光の有り無し）であるためインクタンク内のインク有無を見ることはできるが、インクタンクそのものが外された状態を前記二値情報と区別することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
これらの方法に対し本発明の提案する方式では１．インクが充満している状態（状態１）、２．予備タンクにのみインクが残留している状態（状態２）、３．インクが完全に枯渇している状態（状態３）、の三種類の状態判定を高精度に、且つ安価な構成で実現することが可能であり、更にインクタンクの有無も認識することが可能である
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、１．インクが充満している状態（状態１）、２．予備タンクにのみインクが残留している状態（状態２）、３．インクが完全に枯渇している状態（状態３）、の三種類の状態判定を高精度に、且つ安価な構成で実現することが可能であり、更にインクタンクの有無も認識することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の一実施形態について説明する。      
図２は本発明によるインク残量検出システムの構成図であり、各インクタンクに対してインク残量検出パルスを発生し、アナログ―デジタル（Ａ／Ｄ）変換機能を有するＣＰＵ２０６と、予備タンク２０２及び生インク貯蔵部２０３から構成される各色独立インクタンクと、前記インク残量検出パルスがインクタンク内を伝播して出力される微弱な電気信号を拾い上げるアンテナ１０１と、その電気信号を増幅する増幅器２０１から構成されている。
【０００８】
図１にプリントヘッドシステム２０５を搬送するキャリッジ１０２と、板金など導電性材料で形成されたアンテナ１０１の斜視図を示す。本図では不図示の各色インクタンクは、その底部がアンテナ１０１に接する形で配置されている。
【０００９】
図３にインク残量検出パルス３０１と、インク残量検出パルス３０１印加の結果取得される前記微弱な電気信号（以後、検出信号）３０２〜３０４を示す。なお、本図では時間軸が共通でありインク残量検出信号の立下りに同期して検出信号レベルが盛り上がる様子を示している。
【００１０】
検出信号３０２は、生インク有りタンクに対してインク残量検出パルス３０１を印加したときの信号波形を示している。図に示してあるように、増幅器２０１は、検出信号３０２のピーク電圧が飽和レベルである５Ｖを超えるようゲイン調整されている。
【００１１】
検出信号３０３は、生インク無しタンクに対してインク残量検出パルスを印加したときの信号波形を示している。また、検出信号３０４は、インクタンクそのものがない状態でインク残量検出パルスを印加したときの信号波形を示している。
【００１２】
ＣＰＵ２０６は、インク残量検出パルス３０１を入力した後、時間ｔウェイトすることによりこれら検出信号３０２〜３０４のピークレベルをＡ／Ｄ変換する。
【００１３】
なお、Ｖ１は増幅器２０１のバイアス電位である。
【００１４】
図５にインク残量判定の各色閾値レベルを示す。
【００１５】
本記録装置はＹｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎ、Ｂｌａｃｋの４色独立インクタンクから構成されるプリントヘッドシステムが採用されており、図５には検出信号のピークレベルに応じた各色インク残量判定閾値レベルが示されている。
【００１６】
ここでは、生インク有り状態をＬｉｑｕｉｄ、生インクなし状態をＮｏ  Ｌｉｑｕｉｅｄ、タンクなし状態をＮｏ  Ｔａｎｋと記している。
【００１７】
例えばＢｌａｃｋインクタンクの場合、Ｂｌａｃｋインクタンクに対するインク残量検出パルス印加の結果取得される検出信号のレベルが０．５Ｖ以上３．５Ｖ以下であった場合ＬｉｑｕｉｄからＮｏ  Ｌｉｑｕｉｄへの状態変化が発生したものと判定される。これは、新品Ｂｌａｃｋインクタンクを使い続け、生インクがなくなり、予備インクタンクにのみインクが残っている状態に変化したことと等しい。
【００１８】
また、Ｎｏ  Ｌｉｑｕｉｄ状態である場合に同検出信号レベルが４．０Ｖ以上であった場合は、Ｌｉｑｕｉｄ状態であると判定される。これは、予備インクタンクにのみインクが残っているＢｌａｃｋインクタンクを新品のインクタンクに交換した状態に等しい。
【００１９】
さらに、同検出信号レベルが０．５Ｖ以下であった場合はＮｏ  Ｔａｎｋ状態であると判定される。これは、ユーザがタンクを抜き取った状態に等しい。
【００２０】
同様にＹｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎインクタンクについても閾値設定されており、そのレベルが図５に示されている。
【００２１】
図４に１色分のインク残量検出フローを示す。このため、全４色のインク残量を検出する場合は、図４に示されているインク残量検出フローと同様の処理を４回実行する必要がある。
【００２２】
先ずはじめに、ＣＰＵ２０６はキャリッジ１０２をインク残量検出ポジションに移動する（Ｓ４０１）。これは記録装置内にあるインク残量検出機構とは無関係の電気系統や記録装置外部にある電子機器の発生する電波がインク残量検出信号に重畳することを防止するために行う動作である。
【００２３】
次に、ＣＰＵ２０６はインク吸引カウンターである変数Ｍ、及びインク残量検出カウンターである変数Ｍを初期化する（Ｓ４０２、４０３）。
【００２４】
次に、ＣＰＵ２０６はインク残量検出パルス３０１を印加し（Ｓ４０４）、時間ｔウェイトした後（Ｓ４０５）Ａ／Ｄ変換を行う（Ｓ４０６）。そして、このＡ／Ｄ変換値を不図示のメモリにバッファリング（Ｓ４０７）し、インク残量検出カウンターＮをカウントアップする（Ｓ４０８）。
【００２５】
以上Ｓ４０４〜Ｓ４０８の動作をインク残量検出カウンターＮが４になるまで行い、合計４回分のＡ／Ｄ変換値を取得する（Ｓ４０９）。そして、これらのＡ／Ｄ変換値の平均を算出する（Ｓ４１０）。
【００２６】
次に、ＣＰＵ２０６はこの平均値をインクあり状態からインクなし状態への閾値であるＶｔｈ（Ｈ）と比較し（Ｓ４１１）、平均値のほうが大である場合は生インクありと判定して（Ｓ４１５）インク残量検出フローを終了する。
【００２７】
一方、平均値のほうが小であり、且つ吸引カウンターＭ値が２でない場合、記録装置内に設置されている不図示のインク吸引ユニットを用いてインク吸引動作を行い（Ｓ４１３）、吸引カウンターＭをカウントアップ（Ｓ４１４）する。そして、インク残量検出カウンターを初期値に戻し、再度前述のインク残量検出動作Ｓ４０４〜Ｓ４０８を行う。
【００２８】
インク吸引の目的は、インクタンクからプリントヘッドへと繋がるインクの流路に泡が生じ、この泡によりインクの流れが分断されることでインク残量検出信号レベルが変動することを防止するためである。
【００２９】
そして、２回目の平均値をインクあり状態からインクなし状態への閾値であるＶｔｈ（Ｈ）と比較し（Ｓ４１１）、２回目の平均値のほうが再び小である場合、今度はインクなし状態からタンクなし状態への閾値であるＶｔｈ（Ｌ）と比較し（Ｓ４１６）、２回目の平均値のほうが大であれば生インクなし状態（Ｓ４１７）、小であればタンクなし状態（Ｓ４１８）であると判定してインク残量検出フローを終了する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】キャリッジ及びアンテナ
【図２】構成図
【図３】検出波形
【図４】インク残量検出フロー
【図５】閾値レベル
【符号の説明】
【００３１】
１０１  アンテナ
１０２  キャリッジ
２０１  増幅器
２０２  予備タンク
２０３  生インク貯蔵部
２０４  インクタンク外壁
２０５  プリントヘッドシステム
２０６  ＣＰＵ
３０１  インク残量検出パルス
３０２  生インク有り時の検出信号
３０３  生インク無し時の検出信号
３０４  インクタンク無し時の検出信号
【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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