JP2000094712A

JP2000094712A - インク残量検出装置

Info

Publication number: JP2000094712A
Application number: JP26440198A
Authority: JP
Inventors: Iwao Matsumoto; 巌松本
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェット式記録装置のインク残量を精
度良く検出できるようにする。【解決手段】インク容器１１内に挿入される１対の電
極ピン３１間の、インク量に応じて変化する値（例えば
抵抗値）を検出するに当たり、従来は検出した値を１つ
の設定値と比較してインク残量を検出していたので精度
が悪かったが、インク色が抵抗値の逆数である導電率に
よって変化することに着目して、設定値をインク色に応
じて変えることで、精度の良い検出を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、液状インク印刷
要素のためのインク検出器、特に、インクジェット記録
ヘッドにインクを供給するためのインク容器に充填され
たインク量を検出し、インク切れを警告するための装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録装置は、インクを吐
出するためのインクジェット記録ヘッドと、インクを供
給するためのインク容器と、インクジェット記録ヘッド
とインク容器とを搭載するキャリッジ（走行台）とを備
え、データ信号にもとづきインクジェット記録ヘッドか
らインクを吐出し、キャリッジを走行させ、記録媒体を
紙送りしてこれに文字または画像を記録するものであ
る。

【０００３】図３にインク容器とインクジェット記録ヘ
ッドとの組み合わせを示す。また、図４はインク容器断
面図、図５はインク残量検出装置の一般的な例を示す構
成図である。すなわち、インクジェット記録ヘッドユニ
ット２１に対して、インク容器１１を図３に黒太矢印で
示す方向に挿入し、その供給口１３にインク針２４を貫
通させるようにして一体化し、この一体化された構造体
を、図示されないキャリッジに搭載して使用する。ここ
で、インクジェット記録ヘッドユニット２１は図３
（ｂ）のように、挿入されたインク容器１１を収納して
保持するホルダ２２と、インクジェット記録ヘッド２３
と、インク針２４とから構成されることになる。

【０００４】また、インク容器１１は図４に示すよう
に、供給口１３と一体形成されたインク容器本体１２
と、供給口１３のための蓋１６と、封止部材７と、フィ
ルタ３０と、電極ピン３１と、スポンジ３２と、蓋３３
とから構成される。スポンジ３２は、インク容器本体１
２の内部空間に充填される柔軟な多孔質材で、インクを
その内部に含ませる形で貯留できるようになっている。
封止部材７はシリコンゴムなどの耐インク性の弾性材料
からなり、上述のようにインク容器本体１２の供給口１
３の内部空間に圧入された後に蓋１６で止められる。

【０００５】さらに、図３に示すように、インクジェッ
ト記録ヘッドユニット２１のインク針２４が封止部材７
を貫通して、外部への漏洩を封止しながら、インクを容
器１１からインクジェット記録ヘッドユニット２１へ供
給できるようになっている。フィルタ３０はスポンジ３
２に含ませたインク内の細かい塵埃などを除去して、イ
ンクジェット記録ヘッドユニット２１に供給する。蓋３
３はカートリッジ本体１２に収納したスポンジ３２の逸
脱を防止する。

【０００６】インク残量検出装置は図５に示すように、
電極ピン３１，パルス発生器３４，検出回路３５，比較
回路３６および警報装置３７などから構成される。電極
ピン３１は、インクの電気抵抗を検知するために、例え
ば導電性があり耐インク性を持つステンレスからなり、
インク容器１１の内部に挿入されている。パルス発生器
３４は、電極ピン３１間に矩形電圧を印加するためのも
のであり、検出回路３５は電極ピン３１からの電気抵抗
を検出する。検出回路３５にて検出された値（抵抗値）
は、比較回路３６にて１通りの所定値と比較して判定さ
れ、その判定結果にもとづき警告装置３７が所定の告知
（インク切れか否か）を行なう。

【０００７】次に、インク残量の検出原理について、以
下に説明する。図６にインク残量過程モデルと数式モデ
ル（等価回路）の関係を示す。インク残量検知の原理
は、図６（ａ）に示すように、対の電極ピン３１間に形
成される電気力線の寄与数がインク量の変化に伴って変
化することにある。そこで、インク量に応じて変化する
量を、抵抗値によって捕らえると、電気力線１本当たり
の抵抗値Ｚは、インクの導電率をσ、電気力線の経路を
Ｌ、電極面積をＳとして、Ｚ＝１／σ・Ｌ／Ｓ …（１）と表わされる。なお、インク量に応じて変化する量とし
ては、抵抗値の代わりに電圧，電流値を用いることがで
きるのは勿論である。

【０００８】したがって、図６（ｂ）のような等価回路
を考えると、Ｚ＝１／（１／ｚ１＋１／ｚ２＋……＋１／ｚｎ）＝１／σ・１／（Ｌ１／Ｓ１＋Ｌ２／Ｓ２＋……＋Ｌｎ／Ｓｎ）＝１／σ・１／Σ（Ｌｎ／Ｓｎ） …（２）となり、インク量に応じて変化する抵抗値（インピーダ
ンス）は、インクの導電率に逆比例することが分かる。

【０００９】図７はインク量が変化したときの抵抗値
（ｋΩ）が変化する様子を示す。ここでは、イエロー
（Ｙｅ），シアン（Ｃｙ）およびマゼンタ（Ｍａ）につ
いて示しているが、インク色の違いが上記（２）式の通
り、インク色の導電率の逆比で現れることを示してい
る。図８はインク温度（℃）とインク導電率（ミリジー
メンス／センチメーメル：ｍＳ／ｃｍ）の関係を示すグ
ラフである。同図から、インク色によって導電率が異な
り、例えばインク色がイエロー（Ｙｅ）とマゼンタ（Ｍ
ａ）では、導電率が約２倍程異なっていることが分か
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、インク
量を電気抵抗値から検出するものでは、インク導電率の
色による差異、周囲温度によるインク導電率の変動等に
より、検出精度が低下するという問題がある。したがっ
て、この発明の課題はインク色の違いや、周囲温度の変
動にも余り影響を受けないようにすることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、請求項１の発明では、インク容器内のインク量
を検出するための電極対と、この電極対間のインク量に
応じて変化する値を検出する検出回路とを備え、この検
出した値を設定値と比較して所定の告知を行なうインク
残量検出装置において、前記設定値をインク色に応じて
互いに異ならせることを特徴としている。

【００１２】上記請求項１の発明においては、或る色の
インクを基準とする他の色のインクの設定値の比が、各
々の導電率の逆比であることができ（請求項２の発
明）、または、前記インク色に応じて互いに異なる設定
値を、別途測定される導電率に応じて補正することがで
きる（請求項３の発明）。この請求項３の発明において
は、前記導電率を別途測定される温度に応じて補正する
ことことができる（請求項４の発明）。

【００１３】

【発明の実施の形態】以上のことから、第１の発明では
インク導電率のインク色による違いにもとづく精度低下
に対しては、インク色に応じてそれぞれ固有のしきい値
を設定値として対処するようにしている。つまり、図５
の比較回路３６でインク色に応じて異なる設定値（しき
い値）と比較することで、インク色の違いによる誤差を
小さくしようとするものである。例えば、図７で残量２
ｍｌをインク切れ報知の警報ラインとすると、マゼンタ
（Ｍａ），シアン（Ｃｙ）およびイエロー（Ｙｅ）に応
じてインピーダンス、つまり導電率が異なるので、イン
ク色の違いに応じてしきい値（設定値）を点線で示すよ
うに異ならせるものである。

【００１４】また、このしきい値（設定値）を決めるに
当たっては、例えば或る色のしきい値をＫとするとき
（導電率σ）、他の色のしきい値Ｋ１をその導電率σ１
の逆比として求めることができる。すなわち、Ｋ１＝Ｋ・σ／σ１ …（３）とすることが可能である。

【００１５】図１はこの発明の他の実施の形態を示す構
成図である。同図からも明らかなように、電極ピン４０
を付加してインク導電率を計測し、計測された導電率に
応じて比較回路３６で用いるしきい値を変更するように
するものである。インク容器１１内の導電率は、インク
残量を検知するのと同様の原理で測定でき、例えばイン
クの電気抵抗を測定すれば計測可能である。ここで、電
極ピン４０をインク容器１１の下部に設けたのは、イン
クが切れて警告すべき量に達しても（インク量が変化し
ても）、電極ピン４０がインクにより十分に湿らされて
いて、インク抵抗を安定して測定できるようにするため
である。従って、この電極ピンは供給口１３、または、
インクジェット記録ヘッドの流路に設けても良く、イン
ク抵抗を安定して測定できれば、その取り付け位置や形
状に限定されないものである。さらには、インク容器１
１内のインクの導電率の測定手法にも限定されない。

【００１６】図８のインクの温度と導電率の勾配を示す
グラフによれば、インク導電率は温度により変動する。
したがって、インク量の変化に応じて変化する値を検知
し、これを設定値（しきい値）と比較して所定の告知を
行なうものにおいては、このような温度変化にともなっ
てインク残量の検知精度が低下する。しかし、このよう
な場合でも、この発明のように、上記電極ピン４０を用
いて測定されたインク導電率で先の設定値（しきい値）
に補正を加えるようにすれば、検知精度の低下を回避す
ることができる。なお、その補正は、基準の導電率をσ
１、測定された導電率をσ２、しきい値の基準値をＳ_L
として、例えば次のようにすることができる。しきい値（補正値）＝Ｓ_L・σ１／σ２ …（４）

【００１７】図２はこの発明のさらに別の実施の形態を
示す構成図である。図４に示すものとの相違点は、イン
ク温度を測定する温度センサ４１を付加した点にある。
温度センサとしては、温度センサＩＣやサーミスタなど
を用いることができる。この温度センサ４１はインク容
器１１の下部に設けられるが、これはインクが切れて警
告すべき量に達しても（インク量が変化しても）、温度
センサ４１がインクにより十分に湿らされていて、イン
クの温度を安定して測定できるようにするためである。
従って、この温度センサは供給口１３、または、インク
ジェット記録ヘッドの流路などに設けても良く、インク
の温度を安定して測定できれば、その取り付け位置を限
定されるものではない。さらには、インク容器１１内の
インクの温度の測定手法にも限定されない。

【００１８】その補正は、温度に対する導電率の勾配を
示すグラフの傾きをα、温度に対する導電率の勾配を示
すグラフの切片をβ、インクの温度をＴ１、インクの基
準温度をＴ、しきい値の基準値をＳ_Lとして例えば次の
ようにすることができる。しきい値（補正値）＝Ｓ_L（αＴ＋β）／（αＴ１＋β） …（５）

【００１９】

【発明の効果】この発明によれば、インク色の違い、イ
ンク温度の変化に対し、判別基準のための設定値（しき
い値）を補正するようにしたので、インクの残量を高精
度に検出することが可能になる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態を示すインク容器断面図
である。

【図２】この発明の別の実施の形態を示すインク容器断
面図である。

【図３】インク容器とインクジェット記録ヘッドとの関
係説明図である。

【図４】インク容器を示す断面図である。

【図５】インク残量検知装置の一般的な例を示す概要図
である。

【図６】インク残量検知の原理説明図である。

【図７】インク量とインク抵抗との関係例を示すグラフ
である。

【図８】導電率の温度変化例を示すグラフである。

【符号の説明】

７…封止材、１０…インク、１１…インク容器、１２…
インク容器本体、１３…供給口、２１…インクジェット
記録ヘッドユニット、２３…インクジェット記録ヘッ
ド、２４…インク針、２７…ホルダ、３０…フィルタ、
３１…電極ピン、３２…スポンジ、３３…蓋、３４…パ
ルス発生器、３５…検出回路、３６…比較回路、３７…
警報装置、４０…電極ピン（導電率検知用）、４１…温
度センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インク容器内のインク量を検出するため
の電極対と、この電極対間のインク量に応じて変化する
値を検出する検出回路とを備え、この検出した値を設定
値と比較して所定の告知を行なうインク残量検出装置に
おいて、前記設定値をインク色に応じて互いに異ならせることを
特徴とするインク残量検出装置。
【請求項２】或る色のインクを基準とする他の色のイ
ンクの設定値の比が、各々の導電率の逆比であることを
特徴とする請求項１に記載のインク残量検出装置。
【請求項３】前記インク色に応じて互いに異なる設定
値を、別途測定される導電率に応じて補正することを特
徴とする請求項１に記載のインク残量検出装置。
【請求項４】前記導電率を別途測定される温度に応じ
て補正することを特徴とする請求項３に記載のインク残
量検出装置。