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JP2744545B2 - インクジェットプリンタ - Google Patents

インクジェットプリンタ

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JP2744545B2
JP2744545B2 JP4079845A JP7984592A JP2744545B2 JP 2744545 B2 JP2744545 B2 JP 2744545B2 JP 4079845 A JP4079845 A JP 4079845A JP 7984592 A JP7984592 A JP 7984592A JP 2744545 B2 JP2744545 B2 JP 2744545B2
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JP
Japan
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ink
nozzle
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hole
ink jet
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義雄 金山
久 ▲吉▼村
教博 越智
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Sharp Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/17Ink jet characterised by ink handling
    • B41J2/175Ink supply systems ; Circuit parts therefor
    • B41J2/17566Ink level or ink residue control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41J2/17566Ink level or ink residue control
    • B41J2002/17579Measuring electrical impedance for ink level indication

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はインクジェットプリンタ
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のインクジェットプリンタにおい
て、インクがエンプティ状態になった場合、そのインク
エンプティを検出するために、インクを格納しているカ
ートリッジ部に検出電極が具備されている。
【0003】カートリッジ部のインクが消耗し、エンプ
ティ状態になると、検出電極の2つの端子間は、インク
の変わりに空気によって占められるので、端子間の抵抗
が増大してインクエンプティが検出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た、従来のカートリッジ部でインクエンプティを検出す
る方法では、カートリッジ部に設けられた検出電極から
インクの漏洩が発生しやすく、装置の信頼性を維持する
ことが困難であった。
【0005】また、パーソナルインクジェットプリンタ
においては、インクエンプティ状態の検出を行っていな
いものが多い。このような型式のインクジェットプリン
タでは、通常、インクが消耗してなくなると、インクジ
ェットノズル部込みで廃棄して新品と交換することが行
われので、ランニングコストが高価につくという問題点
がある。一方、ノズル部を廃棄せずにカートリッジ部の
みを廃棄する方法もあるが、インクエンプティを検出す
る必要があり、カートリッジ部等でのインクエンプティ
検出は上記したようなインク漏洩等の問題があり、構造
が複雑となるためコストが高くなる。
【0006】従って、本発明は、インクエンプティの検
出が容易で、ランニングコストの低いインクジェットプ
リンタを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、インク
格納部とインクジェットノズル部とを備えたインクジェ
ットプリンタであって、インクジェットノズル部が、イ
ンク格納部と連通しておりノズルの自由端のオリフィス
径より大きなオリフィス径を有する自由端を含む貫通孔
と、該貫通孔の中間部に設けられた一対の電極とを備え
たインクジェットプリンタが提供される。
【0008】
【作用】インク格納部のインクが消耗してなくなるとイ
ンク格納部は負圧となる。この際、インク格納部と連通
している貫通孔の自由端のオリフィス径は、インク格納
部と連通しているノズルの自由端のオリフィス径より大
きいので、貫通孔の自由端から空気が流入する。インク
は電気伝導性であるので、通常、インクで満たされてい
る貫通孔に設けられた一対の電極間の電気抵抗は小さ
い。これに対して、貫通孔が空気で満たされると電極間
の電気抵抗が大きくなるので、これによってインクエン
プティであることが検出される。
【0009】
【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説
明する。
【0010】図1は本発明によるインクジェットプリン
タの一実施例のインクジェットノズル部の概略的な構成
を示す分解図である。図2は図1のA−A線の断面図で
あり、図3は図1のB−B線の断面図である。
【0011】図1、図2及び図3に示すように、インク
ジェットノズル部は、オリフィスプレート10、ノズル
プレート11、PZTプレート12、フィルタプレート
13、及び、インキパスプレート14を具備している。
各プレートは、非導電性のガラス又はプラスチック等の
材料で作製されている。
【0012】オリフィスプレート10は、インクジェッ
トノズル部の自由端を形成しており、後述するPZTに
よってインクはここから記録紙等へ噴射される。オリフ
ィスプレート10には、2種類のサイズのオリフィス1
9及び20が形成されている。オリフィス19及び20
のサイズは、夫々、例えば約60μm、約36μmであ
る。オリフィス19は1つ、オリフィス20は複数設け
られている。
【0013】尚、これらのオリフィス径は、特にこれに
限るものではなく、オリフィス19のサイズは、オリフ
ィス20のサイズより大きく、約150μmより小さけ
ればばよい。
【0014】ノズルプレート11には、オリフィスプレ
ート10の各オリフィスに対応してノズル形状の貫通孔
21及びノズル流路22が形成されている。貫通孔21
及びノズル流路22は流路入口から出口にかけて流路径
が狭くなるテーパ形状を有しており、オリフィスプレー
ト10のオリフィス19に対応するノズル形状の貫通孔
21の出口径は、オリフィス20に対応するノズル流路
22の出口流路径より大きくなっている。
【0015】PZTプレート12には、ノズル形状の貫
通孔23とPZT15が流路に挿入された複数の流路2
4とが形成されている。PZT15は夫々PZT固定台
16に固定されている。従って、PZTが設けられてい
ないノズル形状の貫通孔23のインクはノズル形状の貫
通孔21及びオリフィス19を介して噴射されることは
ない。
【0016】フィルタプレート13には、上記したノズ
ル形状の貫通孔及びノズル流路に対応して、インク中に
含まれるゴミ等を取り除くための微小径の複数の貫通孔
からなるフィルタ25が複数形成されている。
【0017】インキパスプレート14は、インクのイン
クジェットノズル部への導入部であり、複数のノズル流
路26を含んでいる。尚、このノズル流路26の内の一
つは、後述するインクエンプティ検出のために用いられ
る。
【0018】図示していないが、インキパスプレート1
4の上流側には、さらにインク格納部であるインクカー
トリッジが取り付けられる。
【0019】オリフィス19、ノズル形状の貫通孔2
1、ノズル形状の貫通孔23、フィルタ25、及び、ノ
ズル流路26からなる貫通孔は、インクエンプティ検出
のために形成されたものである。従って、上記したよう
に、ノズル形状の貫通孔23にはPZTが設けられてい
ないので、貫通孔には、通常、インクが滞留している。
【0020】インクエンプティ検出のために、さらに電
極17及び18が具備されている。電極17は、オリフ
ィスプレート10のノズルプレート11側のオリフィス
19周囲の面上に、例えばCr(クロム)を用いた蒸着
によって形成される。また、電極18は、フィルタプレ
ート13のPZTプレート12側のフィルタ25周囲の
面上に、同様にCr(クロム)を用いた蒸着によって形
成される。
【0021】通常、貫通孔にインクが充満しているなら
ば電極17と電極18との間の電気抵抗は小さいが、イ
ンクエンプティ状態になると後述するように、オリフィ
ス19、ノズル形状の貫通孔21、ノズル形状の貫通孔
23、フィルタ25、及び、ノズル流路26からなる貫
通孔は大気の空気で満たされるようになるので、電極1
7と電極18との間の電気抵抗は大きくなる。これによ
って、インクエンプティ検出が行われる。電極17及び
18には、夫々、後述するようにインクエンプティ検出
のための電気回路が接続端子17a及び18aを介して
接続される。
【0022】図4は、本発明によるインクジェットプリ
ンタのインクエンプティ検出の原理についての説明図で
ある。
【0023】インクエンプティは、オリフィス径の違い
によるインクの表面張力の差を利用して、上記貫通孔に
て検出される。
【0024】径の異なる流路30及び31がインク溜ま
り32に連通されている体系において、インク溜まり3
2の内圧が負圧(−P)の際、流路31のメニスカス上
での力の釣合いを考えると、 表面張力:W1 =2πrTcosθ 内部負圧:W2 =πr2 P より、W1 =W2 であるので、 P=2Tcosθ/r となる。この際、流路30のメニスカス上に働く力は、 W1 −W2 =2πRTcosθ−πR2 P =2π(R/r)Tcosθ・(r−R) <0 となり、インク溜まり32の内圧が負圧(−P)になる
と、流路30は背圧に負けてその自由端から大気の空気
が流入する。
【0025】従って、上記実施例によるインクジェット
プリンタは、インクジェットノズル部においてインクエ
ンプティを容易にかつ高感度に検出することができる。
また、インク補給の際にはインク格納部であるインクカ
ートリッジのみを廃棄することができ、ランニングコス
トの低いインクジェットプリンタを提供できる。
【0026】図5は、インクエンプティ検出用の電気回
路の一例であり、図6は、図5の電気回路の電気信号例
を示す図である。
【0027】入力されたパルス波は、インバータと抵抗
(R1、R2)及びキャパシタ(C1)とによって、レ
ベルシフトされて端子Aに伝わる。レベルシフトは、図
6に示すように、インクを電気分解しないためにアース
に対して、+と−とで同一の波形を繰返すようになされ
る。
【0028】端子Aは、図1に示した端子17aに接続
されており、端子Bは端子18aに接続されている。上
記したように、端子A及び端子Bは、通常、インクによ
って導通している。従って、端子Aに到達したパルス波
は、端子Bを介してオペアンプに入力される。この際、
オペアンプの−端子入力には図6のDのようなパルスが
入力される。他方、インクが消耗して空気が貫通孔内に
侵入すると、端子Aと端子Bとの間は高抵抗となり、オ
ペアンプの−端子入力はR3とR4とで分圧されたVC
・R3/(R3+R4)となる。例えば、VC として5
V、R3=R4であるならば、オペアンプ入力は2.5
Vとなる。
【0029】VC が5Vの場合、オペアンプの+端子入
力には基準電圧として、3.5V程度の電圧が印加され
ていると、インク有の際はオペアンプの−端子入力がD
の間のみLOW出力となる。しかし、オペアンプ出力部
のCR(C3とR6)の時定数を大きく設定しておく
と、出力信号は常時LOWのままである。
【0030】他方、インク無の際はオペアンプ出力は常
時HIGHとなるので、CRの時定数後HIGH信号と
なる。これによって、インクがエンプティ状態になった
ことが検出される。
【0031】次に、インクジェットプリンタの制御装置
の一例について説明する。
【0032】図7はインクジェットプリンタの制御装置
の一例のブロック図である。
【0033】制御装置は、CPU40を備えている。C
PU40には、インクジェットノズル部を含むプリント
ヘッド42のPZTを駆動するピエゾドライバー41等
が接続されている。また、図6に示したインクエンプテ
ィ検出のための電気回路を含むインクエンプティ検出器
50及びインクエンプティランプ51が具備されてお
り、CPU40に接続されている。
【0034】インクが消耗して無くなると、図6に示し
たようにインクエンプティ検出器50の出力がHIGH
となり、CPU40にインク消耗を知らせ、CPU40
はインクエンプティランプ51を点灯して、オペレータ
にインクが無くなったことを知らせる。オペレータは、
新しいインクカートリッジを差し込んで、CPU40に
接続されている操作スイッチ(図示せず)を操作して、
インクエンプティランプ51の消灯操作を実行する。こ
れによって、インクジェットノズル部の全面に配置した
クリニーング装置等が検出用オリフィス部を吸引するべ
く起動され、インクカートリッジからインクジェットノ
ズル及びインクエンプティ用の貫通孔へとインクが吸入
される。こうして、検出用の電極間に新たにインクを充
填することができ、電極間抵抗は著しく低抵抗となりイ
ンクエンプティ検出器50の出力はLOWとなるのでC
PU40は、これによってインクエンプティランプ51
の消灯を実行する。
【0035】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
るインクジェットプリンタは、インクジェットノズル部
が、インク格納部と連通しておりノズルの自由端のオリ
フィス径より大きなオリフィス径を有する自由端を含む
貫通孔と、該貫通孔の中間部に設けられた一対の電極と
を備えたので、インクジェットノズル部においてインク
エンプティを容易にかつ高感度に検出することができ
る。また、インク補給の際にはインク格納部のみを廃棄
することができ、ランニングコストの低いインクジェッ
トプリンタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるインクジェットプリンタの一実
施例のインクジェットノズル部を概略的に示す分解図で
ある。
【図2】図1のA−A線の断面図である。
【図3】図1のB−B線の断面図である。
【図4】本発明によるインクジェットプリンタのインク
エンプティ検出の原理についての説明図である。
【図5】本発明によるインクジェットプリンタのインク
エンプティ検出用の電気回路の一例である。
【図6】図5に示す電気回路の電気信号例を示す図であ
る。
【図7】本発明に係わるインクジェットプリンタの制御
装置の一例の概略を示すブロック図である。
【符号の説明】
10 オリフィスプレート 11 ノズルプレート 12 PZTプレート 13 フィルタプレート 14 インクパスプレート 15 PZT 16 PZT固定台 17、18 電極 19、20 オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−148063(JP,A) 特開 平1−178451(JP,A) 特開 平5−57894(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B41J 2/175 B41J 2/125

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 インク格納部とインクジェットノズル部
    とを備えたインクジェットプリンタであって、前記イン
    クジェットノズル部が、前記インク格納部と連通してお
    りノズルの自由端のオリフィス径より大きなオリフィス
    径を有する自由端を含む貫通孔と、該貫通孔の中間部に
    設けられた一対の電極とを備えたことを特徴とするイン
    クジェットプリンタ。
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