JP6164985B2 - 記録装置及びインク残量検知方法 - Google Patents

Description

本発明は記録装置及びインク残量検知方法に関し、特に、例えば、電極を用いたインクタンク内のインク残量を検知する構成を有するインクジェット記録装置及びインク残量検知方法に関する。

近年、記録用紙などの記録媒体に記録ヘッドの各ノズルからインクを吐出し、そのインクを記録媒体上に付着させて、ドットを形成することにより記録を行うインクジェット記録装置（以下、記録装置）が広く普及している。ここで、記録ヘッドの各ノズルには、ヒータやピエゾ素子といった吐出エネルギー発生素子が設けられており、この素子に電気信号を印加することで、ノズルからインクを吐出させている。

このような記録装置において、記録ヘッドが消費するインクは、記録装置本体に装着されたインクタンクから供給される。従って、記録装置ではインクタンク内のインク量が不足しているにもかかわらず、記録を継続していくと、正規のインク吐出量での吐出ができなくなり、濃度ムラなどの記録画像に欠陥が生じる。さらに、特にヒータを使用してインクを吐出させるサーマル方式の記録装置では、記録ヘッド内にインクがない状態で、ヒータに電気信号が印加された場合、直接ノズル表面に吐出エネルギーの負荷がかかることにより、ヘッド破壊につながる可能性もある。

この問題を解決するため、従来よりこのような記録装置ではインクタンク内のインク残量が少なくなった事を検知する構成を有している。以下、インクタンク内のインク残量が少なくなった事を検知することをインク残量検知と呼ぶことにする。ここで、インク残量検知の手段として、光学方式、メカニカル方式、電極方式が実用化されており、特に電極方式は複雑な構成を必要とせず、安価に構成できるという点から、広く用いられている。

電極方式のインク残量検知は、インクタンクに挿通される一対の電極に対して、電流を通電させた場合に生じる電圧値を測定し、検出した電圧値に対し、閾値電圧値を設け、比較することでインクの有無を検知するものである。しかしながら、電極方式のインク残量検知では実際にはインク無しにも関わらず、記録ヘッドへインクを供給する際に生じたインクタンク内の気泡がタンク内に残存していた場合、電極間が気泡を介して通電してしまうことがある。このため、検出電圧値がインク有りの時と類似した値を示してしまい、実際にはインクが無いにも係らず、インク有りと誤って検知してしまう場合がある。

例えば、大気連通型のインク供給システムにおいては大気を導入することで、平衡を保ちつつ、記録ヘッドへインクを供給している。このときインク消費に伴い導入される外気は通常、インクタンクのインク層では気泡となり、そして空気層に抜けた際に消滅する。しかし、例えば、高いデューティの画像を連続して記録した場合などには、気泡は空気層へ抜けた際にも消滅せずにインクタンク内に残ってしまう場合がある。このようなインクタンク内における泡の発生は他のタイプの供給システムにおいても起こりうる。

特許文献１では、電極方式のインク残量検知において、通電期間中の時刻１及び時刻２（時刻１＜時刻２）にて電圧値を測定し、各々閾値電圧値を設け、比較することで、インク有・無・泡の３状態を判別する方法を提案している。

特開２００７−２６８８０５号公報

特許文献１では、泡状態時の通電時間に対する電圧特性が階段状になる特性を利用している。泡状態時には、通常の測定時間内にはインク有り場合の電圧特性との間に大きな差が生じないので、時刻１において電圧値がある範囲内の中間値を示した場合、さらに電圧値が急激に上昇する時刻まで通電を続ける。そして、時刻２で電圧測定し、所定の閾値電圧値を超えたか否かを確認し、その閾値電圧を超えていた場合には泡状態と判断し、インク無しとみなしている。加えて、その結果、インク有りとみなされた場合でも、繰り返しインク残量検知を実行した際に、時刻１における電圧値が複数回にわたって中間値を示した場合、時刻２における電圧値にかかわらず、インク無しとみなすようにしている。

しかしながら、通電期間中はインク有りの泡状態にいずれにおいても、時間経過とともに電圧値が徐々に増加し、飽和してしまうため、通電期間を延長することにより電極間の非導通状態を観測するのが困難である。また、測定期間の観点から考えると、通電期間を延長することは、インク全色分の測定が完了するまでに長い時間を要してしまうことを意味する。また、繰り返し中間電位を検出することにより、泡状態を判別する方法においては、インク残量検知の再実行が必要なので、判別結果が出るまでに時間を要するという問題がある。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、電極を用いてインクタンクのインク残量の有無を正確にかつ短時間に検知することが可能な記録装置及びインク残量検知方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の記録装置は次のような構成からなる。

即ち、２つの電極を内部に備えたインクタンクと、前記２つの電極の一方の電極に電流を供給することにより、前記２つの電極間の電圧を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された電圧が第１の閾値電圧以上の場合は前記インクタンクにはインク無しと判断し、前記測定された電圧が前記第１の閾値電圧よりも低い第２の閾値電圧以下の場合は前記インクタンクにはインク有りと判断する判断手段と、前記測定手段により測定された電圧が前記第２の閾値電圧より高く、かつ前記第１の閾値電圧より低い場合は、前記２つの電極間に蓄積された電荷を放電させた後、前記測定手段に再度、測定を行わせるよう制御する制御手段とを有することを特徴とする。

さらに本発明を別の側面から見れば、２つの電極を内部に備えたインクタンクを備えた記録装置におけるインク残量検知方法であって、前記２つの電極の一方の電極に電流を供給し、前記２つの電極間の電圧を測定する測定工程と、前記測定された電圧が第１の閾値電圧以上の場合は前記インクタンクにはインク無しと判断し、前記測定された電圧が前記第１の閾値電圧よりも低い第２の閾値電圧以下の場合は前記インクタンクにはインク有りと判断する判断工程と、前記測定された電圧が前記第２の閾値電圧より高く、かつ前記第１の閾値電圧より低い場合は、前記２つの電極間に蓄積された電荷を放電させた後、再度、前記測定工程による測定を行わせるよう制御する制御工程とを有することを特徴とするインク残量検知方法を備える。

従って本発明によれば、インク残量の有無を正確にかつ短時間に検知できるという効果がある。つまり、２つの閾値と測定電圧と比較して、インク残量の有無の検知の判断が難しい場合にのみ、インク残量の再検査を行うので、たいていの場合には再検査なく、短時間に検知がなされる。また、インク残量の有無の検知の判断が難しい場合にのみ、インク残量の再検査を行うことでより正確な検知が可能になる。

本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の内部構成を示す概略側断面図である。 電極方式のインク残量検知の構成を示す図である。 定電流発生回路の詳細な構成を示した図である。 図３のポイント３１０において測定される電圧波形の一例を示す図である。 図１に示した記録装置の制御構成を示したブロック図である。 電極方式のインク残量検知の制御構成を示すブロック図であり、図５に示した囲み部分５５１の詳細な構成である。 インク残量検知におけるタイムチャートを示した図である。 充電・放電・開放を順に行ったときのポイント６１０における電圧波形を示した図である。 インクと電極を含めた部分の電気的関係を示す等価回路を示す図である。 通常シーケンスにおける充電時間Ｔ１、閾値電圧Ｖｔ０、閾値電圧Ｖｔ１の決定方法を示した図である。 泡検知シーケンスにおける充電時間Ｔ１’、放電時間Ｔ２’、閾値電圧Ｖｔ２の決定方法を示した図である。 インク残量検知の通常シーケンスを示したフローチャートである。 泡検知シーケンスを示すフローチャートである。 インク残量検知のタイムチャートである。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。

なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきものである。従って、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

以下に用いる記録ヘッド用の素子基板（ヘッド基板）とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた構成を差し示すものである。

さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み（built-in）」とは、別体の各素子を単に基体表面上に別体として配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子板上に一体的に形成、製造することを示すものである。

＜インクジェット記録装置の説明（図１）＞
図１に本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の全体構成を示す概略斜視図を示す。

図１に示すように、キャリッジ１０２にはインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）１０１を搭載される。キャリッジ１０２は、キャリッジモータ（不図示）と駆動ベルト１１４、シャフト１１２からなる駆動機構に連結されており、記録媒体１１５の搬送方向（図中矢印）と直交する走査方向に記録ヘッド１０１を走査することができる。

キャリッジ１０２に対向する面にはエンコーダスケール１１１が設けられており、エンコーダ１１３が発した光をエンコーダスケール１１１に照射して、その透過光に基づいてキャリッジ１０２の走査位置に関する信号を出力する。

また、記録ヘッド１０１の吐出口（不図示）が形成された吐出面に対向してプラテン１０４が設けられており、記録ヘッド１０１を搭載したキャリッジ１０２が往復移動される。これと同時に、記録ヘッド１０１に記録信号を与えてインクを吐出することによって、プラテン上に搬送された記録媒体１１５に記録が行われる。

記録ヘッド１０１の往復移動範囲内で、かつ、記録媒体１１５の通過範囲外の領域である非記録領域には、回復ユニット１３５が、記録ヘッド１０１のインク吐出面と対面するように配置されている。

記録ヘッド１０１から吐出されるインクの色に対応して、複数の独立したインクを貯留するインクタンク１３１が、インクタンク供給ユニット１３２に着脱可能に装着される。インクタンク１３１をインクタンク供給ユニット１３２に装着することで、インクタンク１３１内に収納された各色のインクを、インクチューブ１３３を介して、記録ヘッド１０１の各ノズル列に独立して供給することが可能となる。インクタンク供給ユニット１３２とインクタンク１３１との装着部分には一対の電極１３４が備えられる。

＜電極方式のインク残量検知の構成（図２〜図４）＞
図２は電極方式のインク残量検知の構成を示す図である。

図１において示した一対の電極１３４は、図２（ａ）において、電極１３４ａ、電極１３４ｂとして示されて、これらは平行にインクタンク供給ユニット１３２に配設されている。ここで、電極１３４ａはインクが貯留されたインクタンク内からインクをインクチューブ１３３を介して記録ヘッド１０１に供給する内部が中空状のピンであり、電極１３４ｂは外気をチューブ２０５を介してインクタンク内に導入する内部が中空状のピンである。また、一方の電極１３４ａは定電流発生回路２０６が接続されており、他方の電極１３４ｂは接地されている。さらに、電極１３４ａには電極間の電圧値を測定するための電圧測定回路２０７が接続されている。

インクタンク１３１はインクタンク供給ユニット１３２に装着される。インクタンク１３１にはゴムパッキンが設けられており、電極１３４ａ、１３４ｂをインクタンク１３１に挿入した際に、挿入部から内部のインクが漏れ出すことを防いでいる。また、インクタンクには遮断壁２１１が設けられおり、インクタンク装着時には、電極１３４ｂは遮断壁２１１により取り囲こまれる構造となっている。

記録ヘッドにてインクが消費されると、電極１３４ａからインクが抽出され、電極１３４ｂからは抽出されたインク量に対応する空気が導入される。インクの消費が進むと、インクタンク内のインクの液面が低下する。インク残量検知においては、遮断壁２１１よりもインクの水位が高い状態２１２をインク有り（図２（ｂ））、低い状態２１３をインク無（図２（ｃ））とみなす。なお、図２（ｄ）はインク液面の低下時に泡が発生している様子を示す図である。

図３は図２の定電流発生回路２０６の回路構成の一例を示す回路図である。また、図４は図３のポイント３１０において測定される電圧波形の一例を示す図である。

インク残量検知時には、スイッチ３０１をＯＮし、定電流発生回路２０６から電極１３４ａへ定電流を供給する。この構成では、定電流値は１０μＡ、またポイント３０２の電圧は３Ｖである。また、電圧測定回路２０７はＡ／Ｄコンバータを用いており、図４に示すように測定要求信号Ｒｅｑのパルスが立ち上がるタイミングでポイント３１０の電圧値をサンプリング測定する。

ここで、電極１３４ａと電極１３４ｂとの間にインクが無いの場合には、２つの電極間は非導通であるため、定電流発生回路のポイント３０２と同電位となるため、電圧測定回路ではポイント３０２の電圧値が検出される（図４（ａ））。

一方、インク有りの場合には、２つの電極間がインクを介して通電するため、電圧測定回路２０７では（インクの抵抗値）×（定電流値）の電圧値と、通電時間に依存して容量成分に蓄積される電荷による電圧値の和が検出される。そのため、インク有の場合はポイント３０２の電圧値３Ｖよりも低い電圧が検出され（図４（ｂ））、所定の閾値電圧値を設けることにより、インク有と無の状態を検知することが可能である。ただし、インクの抵抗値はインク量やインクの組成などによってある程度違いが生じるため、誤検知を防止するため閾値電圧値は、インク無とみなされるポイント３０２の電圧値に近付けた値（Ｖｔ０）を設定する（図４（ｄ））。

通常、インクタンク内の遮断壁２１１よりもインクの液面が低い状態２１３時には、電極間が非導通となるが、図２（ｄ）に示すようにインクタンク内に気泡がたまった状態（以下、泡状態）では、電極間が気泡を介して通電してしまう。このため、インク無の状態においても、中間的な電位となり、インク無しを正確に検知できない場合が存在する（図４（ｃ））。

＜インクジェット記録装置の制御構成（図５）＞
図５は図１に示した記録装置の制御構成を示したブロック図である。

ホスト装置５０１から送信された制御コマンドや記録データは、コントロール基板５２１に配置されるＡＳＩＣ５２２内のインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路５０５によって受信される。また、ＲＯＭ５０３は、ＣＰＵ５０２が動作するためのプログラムや記録ヘッド１０１の制御に必要な各種テーブル、クリーニングやインク充填動作により各タンク内にインクが供給されている状態において定電流印加時に発生する電極間の基準電圧値を格納する。ＣＰＵ５０２は、ＲＯＭ５０３に予め格納されているプログラムや、ホスト装置５０１からＩ／Ｆ回路５０５を介して入力される制御コマンドに従って記録装置全体の制御を行う。

インタフェース（Ｉ／Ｆ）回路５０５によって受信された記録データは画像処理回路５０６に送られ、記録方法に応じた様々な画像処理が施され、例えば、ＤＲＡＭのようなＲＡＭ５０４へ格納される。ＲＡＭ５０４はカラムデータを格納するプリントバッファや、ＣＰＵ５０２が実行するための作業領域、ホスト装置５０１からインタフェース回路５０５を介して受信した制御データや記録データを一時的に保持する受信バッファを備える。

タイミング信号出力回路５１０は、エンコーダ１１３から出力されたキャリッジ１０２の位置情報の信号を受信後、画像処理回路５０６や記録データ転送制御回路５０８、ヒートパルス生成回路５０９に対し、各回路が動作するためのタイミング信号を出力する。

タイミング信号出力回路５１０のタイミング信号に従って、画像処理回路５０６はＲＡＭ５０４から記録データを読み出し、記録データ転送制御回路５０８に転送する。記録データ転送制御回路５０８は記録データを受信すると、記録ヘッドの駆動方法に応じたデータ処理を行い、ヘッド駆動データを生成し、一度ＳＲＡＭ（不図示）に格納する。ヒートパルス生成回路５０９は分割パルス幅変調駆動法に基づいてヒートパルスを生成する。ヘッド駆動データのＳＲＡＭからの読み出しとヒートパルスの生成はタイミング信号出力回路５１０からのタイミング信号に基づいて行われ、記録ヘッド１０１へ出力される。

装置本体駆動回路５３１は、モータ５３２の駆動やセンサ（不図示）の制御を行なう。図５における囲み部分５５１は電極方式のインク残量検知の構成を示しており、後述する図６と合わせて説明する。

＜電極方式のインク残量検知の制御構成（図６）＞
図６は電極方式のインク残量検知の制御構成を示すブロック図であり、図５に示した囲み部分５５１の詳細な構成である。

測定選択回路５４４は定電流発生回路（定電流源）２０６、定電流を通電するためのスイッチ（ＳＷ１）６０２、検知を行うインクタンクを選択するためのタンクセレクタ６０４、放電のためにＧＮＤと接続するスイッチ（ＳＷ２）６０３から構成される。これらはインク残量測定制御回路５４１からの制御信号に基づき動作する。電圧測定回路２０７はＡＤ値測定制御回路６１１とＡ／Ｄポート６１２とを含む。ＡＤ値測定制御回路６１１はインク残量測定制御回路５４１からの測定要求信号Ｒｅｑの送出タイミングに従い、Ａ／Ｄポート６１２からポイント６１０の電圧値をＡＤ値として読み出す。取得された電圧値はインク残量測定制御回路５４１内のレジスタ（不図示）に格納され、ＣＰＵ５０２による閾値電圧との比較の際、このレジスタを参照し比較が行われる。

インク残量測定制御回路５４１は測定選択回路５４４とＡＤ値測定制御回路６１１を制御している。ここで、タンクセレクタ６０４は信号Ｉｎｋｓｅｌ０、Ｉｎｋｓｅｌ１によって選択する測定する色を切換える。例えば、これらの信号が両方ともレベル“Ｌｏｗ”である場合（００ｂ）の場合はインクタンクＹ（イエロインクを収容）が選択される。スイッチ（ＳＷ１）６０２は信号Ｉｎｋｏｎがレベル“Ｈ”であるときＯＮとなり、タンクセレクタ６０４において信号Ｉｎｋｓｅｌ０、Ｉｎｋｓｅｌ１によって指定されるインク色のインクタンクへ接続される。これにより、定電流発生回路２０６より所定のインクタンクへ定電流が供給される。ＡＤ値測定制御回路６１１は測定要求信号Ｒｅｑが発生するとＡＤ値を読み出し、その読み出されたＡＤ値をインク残量測定制御回路５４１へ出力する。スイッチ（ＳＷ２）６０３は信号Ｉｎｋｄｉｓがレベル“Ｈ”のときにＯＮとなり、接地側に接続される。

上述した２つのスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）６０２、６０３により電極に対して、充電・放電・開放の３状態を切換えることが可能である。例えば、スイッチ（ＳＷ１）６０２をＯＮにし、スイッチ（ＳＷ２）６０３をＯＦＦした場合は充電状態、ＳＷ１をＯＦＦ、ＳＷ切２をＯＮした場合は放電状態、ＳＷ１をＯＦＦ、ＳＷ２をＯＦＦした場合は開放状態となる。なお、スイッチ（ＳＷ１）６０２を第１のスイッチ、スイッチ（ＳＷ２）６０３を第２のスイッチともいう。

＜インク残量検知におけるタイムチャート（図７）＞
図７はインク残量検知におけるタイムチャートである。

図７において、（ａ）はインク残量測定制御回路５４１の制御信号の変化を示し、（ｂ）はスイッチ（ＳＷ１）６０２とスイッチ（ＳＷ２）６０３の状態と電極の状態を示し、（ｃ）はポイント６１０における電圧波形の様子を示している。

図７（ａ）では、信号Ｉｎｋｓｅｌ１とＩｎｋｓｅｌ０との間が“００ｂ”であり、イエロインク（Ｙ）を収容したインクタンクが選択されている。区間Ｐ１では期間Ｔ０の間信号Ｉｎｄｏｎ０とＩｎｋｄｉｓとがレベル“Ｌｏｗ”であり、図７（ｂ）に示すようにスイッチ（ＳＷ１）とスイッチ（ＳＷ２）はＯＦＦとなり、電極は開放状態になる。

次に、区間Ｐ２では期間Ｔ１の間、信号Ｉｎｄｏｎ０のレベルは“Ｈｉｇｈ”に、信号Ｉｎｋｄｉｓのレベルが“Ｌｏｗ”になり、図７（ｂ）に示すように、スイッチ（ＳＷ１）はＯＮ、スイッチ（ＳＷ２）はＯＦＦとなり、電極は充電状態になる。最後に、区間Ｐ３では期間Ｔ２の間、信号Ｉｎｄｏｎ０はレベル“Ｌｏｗ”に、信号Ｉｎｋｄｉｓがレベル“Ｈｉｇｈ”になり、図７（ｂ）に示すように、スイッチ（ＳＷ１）はＯＦＦ、スイッチ（ＳＷ２）はＯＮとなり、電極は放電状態になる。

ここで、電圧値の取得は電極が開放状態にある期間（区間Ｐ１）Ｔ０内の時間ｔ０で行われ（ｔ０は開放状態が終了する所定時間前、例えば、６４μｓ前）、そのときのポイント６１０の電圧値Ｖｓ０がＡＤ値として取得される。また、電圧値の取得は充電期間Ｔ１（区間Ｐ２）内の時間ｔ１でも行われ（ｔ１は充電状態が終了する所定時間前、例えば、６４μｓ前）、電圧値Ｖｓ１がＡＤ値として取得される。取得ＡＤ値はインク残量測定制御回路５４１内のレジスタ１とレジスタ２にそれぞれ格納される。

取得ＡＤ値のＶｓ１に対して、閾値電圧Ｖｔ０と比較して、インクの有無を判断する。また、区間Ｐ１〜Ｐ３は繰り返し可能である（Ｐ４以降）。

＜充電・放電・開放を順に行ったときのポイント６１０での電圧波形（図８、図９）＞ 図８は充電・放電・開放を順に行ったときのポイント６１０における電圧波形を示した図である。図８（ａ）において、（１）〜（３）は異なる放電時間で、充電・放電・開放を順に行ったときのポイント６１０において測定される電圧波形の一例を示している。また、図８（ｂ）は充電時に電極間に蓄積された電荷が、放電時に抜けていく様子を示している。これらの図において、実線はインク有りの場合に測定される電圧と電荷量の変化の波形を示し、一点鎖線は泡状態の場合に測定される電圧と電荷量の波形を示している。

まず、インク有りの場合の波形（実線）について説明する。

十分放電が行われた場合、図８（ｂ）における時間Ｔ_n+2までには、電極間の電荷が十分に放電されるため、開放時の電位はほとんど現れることはない（図８（ａ）の（１））。また、十分に放電がなされていない場合、図８（ｂ）の時間Ｔ_n、Ｔ_n+1に示されるように、電極間の電荷が十分に放電されていないため、開放時の残留電荷による電位が生じる（図８（ａ）の（２）、（３））。

次に、泡状態の場合の波形（破線）について説明する。

図８（ｂ）の時間Ｔ_n+2に注目すると、インク有りの場合には十分であった放電時間も泡状態の場合においては不十分であり残留電荷があるため、開放時に残留電荷による電位が発生する（図８（ａ）の（１））。図８（ｂ）の時間Ｔ_n、Ｔ_n+1に注目すると、泡状態時の残留電荷量はインク有りの場合に比べて多い。このため、開放時に残留電荷により発生する電位はインク有りの場合に比べて高くなる（図８（ａ）の（２）、（３））。

図９はインクと電極を含めた部分の電気的関係を示す等価回路を示す図である。図９に示すように、インクや泡の電気的特性は容量成分Ｃと抵抗成分Ｒとで表すことができる。ここで、泡状態においては電極とインクとの接触面積が減少するため、泡状態の抵抗成分Ｒｂはインク有りの抵抗成分Ｒｉよりも大きくなりＲｂ＞Ｒｉとなる。一方、泡状態の容量成分Ｃｂとインク有の容量成分ＣｉはＣｂ≒Ｃｉである。このため、図８（ｂ）に示すように、抵抗成分の違いにより電荷の放電曲線に差が生じる。

次に、上記のような放電曲線の違いによる残留電荷によって発生する電圧値を用いて、インク有りと泡状態とを判別する方法について説明する。

＜通常シーケンスにおける充電時間（Ｔ１）、閾値電圧（Ｖｔ０）、
閾値電圧（Ｖｔ１）の決定方法（図１０）＞
通常シーケンスにおける充電時間（Ｔ１）、閾値電圧（Ｖｔ０）、別の閾値電圧（Ｖｔ１）は以下のような方法を用いて決定することができる。

図１０は通常シーケンスにおける充電時間（Ｔ１）、閾値電圧（Ｖｔ０：第１の閾値電圧）、別の閾値電圧（Ｖｔ１：第２の閾値電圧）を決定する方法を説明する図である。

図１０において、閾値電圧（Ｖｔ０）はインク無しを判別する閾値電圧であり、飽和電圧（ここでは３Ｖ）付近に設定されるべきものである。ここで、泡検知シーケンスを導入するに際して、インク残量検知の通常シーケンスに閾値電圧（Ｖｔ０）に加えて、第１の閾値電圧より低い別の閾値電圧（Ｖｔ１：第２の閾値電圧）を追加する。追加の理由は、インク有りと泡状態では図４に示したように中間的な電圧が検出され、泡検知シーケンスを導入した際に、測定電圧が閾値電圧以下（Ｖ≦Ｖｔ０）となる毎に泡検知シーケンスを実行すると、測定時間が長くなり非効率であるからである。

この実施例では、電極がインクに十分に含浸している状態において、任意の充電期間Ｔ１内の時間ｔ１で測定される電圧値Ｖｆに変動分ΔＶｆを加えた値Ｖｆ＋ΔＶｆを別の閾値電圧（Ｖｔ１）として設定する。閾値電圧（Ｖｔ１）を設けることにより、確実にインク有りとみなせる電圧値が測定された（Ｖ＜Ｖｔ１）場合には、インク有りとみなし、インク残量検知シーケンスを終了することができる。なお、前述のように泡状態では抵抗成分が大きいため、測定電圧がＶｔ１より小さくなることはない。一方、電極がインクに十分に含浸している状態の電圧からずれが生じた（Ｖ≧Ｖｔ１）場合には、泡による通電が疑われるため、泡検知シーケンスへ移行する制御を実行することができる。

＜泡検知シーケンスにおける充電時間（Ｔ１’）、放電時間（Ｔ２’）、
閾値電圧（Ｖｔ２）の決定方法（図１１）＞
泡検知シーケンスにおける充電時間（Ｔ１’）、放電時間（Ｔ２’）、閾値電圧（Ｖｔ２：第３の閾値電圧）は以下のような方法を用いて決定することができる。

図１１は泡検知シーケンスにおける充電時間（Ｔ１’）、放電時間（Ｔ２’）、閾値電圧（Ｖｔ２）を決定する方法を説明する図である。

まず、図１１（ａ）に示すように、
（１）泡状態とインク有りとを判別する閾値電圧Ｖｔ２を任意の値に設定し、
（２）Ｖｃ＞Ｖｔ２の条件を満たす任意のＶｃを設け、泡状態で通電し、充電を行い、電圧値がＶｃとなるまで充電を行う。

次に、図１１（ｂ）に示すように、
（３）インク有りで通電して時間Ｔ１’充電し、その後、放電を行う。この放電は、その後開放した時の（開放期間Ｔ０内の時間ｔ０における）電圧値が十分に放電したとみなせる電圧値Ｖｄとなるまで実施する。このときの放電時間をＴ２ｔｍｐとする。

さらに、図１１（ｃ）に示すように、
（４）泡状態で通電して時間Ｔ１’の充電し、時間Ｔ２ｔｍｐの放電をし、開放した時の（開放期間Ｔ０内の時間ｔ０における）電圧値Ｖｏを測定する。
（５）Ｖｏ≧Ｖｔ２である場合、放電時間をさらに調整し、Ｖｏ＝Ｖｔ２＋ΔＶとなるときの放電時間Ｔ２’を求める。一方、Ｖｏ＜Ｖｔ２である場合、（２）での電圧値Ｖｃを大きな値に設定し、（２）〜（５）を繰り返すことで、Ｖｏ＝Ｖｔ２＋ΔＶとなるときの放電時間Ｔ２’を求める。ただし、Ｖｃは飽和電圧（ここでは３Ｖ）以下に設定することが好ましく、Ｖｃが飽和電圧を越えてしまう場合は、（１）の閾値電圧Ｖｔ２を低く設定し直す必要がある。

以上、（１）〜（５）を実行することで、充電時間（Ｔ１’）、放電時間（Ｔ２’）、閾値電圧（Ｖｔ２）を決定することができる。

＜インク残量検知のフローチャート（図１２〜図１３）＞
図１２はインク残量検知の通常シーケンスを示したフローチャートである。

まず、ステップＳ１２０１では前回検出以降、所定のインク量を消費したかどうかを調べ、所定のインク量が消費されたことが確認されると場合、処理はステップＳ１２０２へ進み、放電シーケンスを実行する。その後、ステップＳ１２０３へ進み、スイッチ（ＳＷ１）６０２とスイッチ（ＳＷ２）６０３をＯＦＦして開放状態にする。

次に処理はステップＳ１２０４において、開放期間Ｔ０中の時間ｔ０において電圧測定を行う。このときの測定電圧値をＶｓ０とする。さらに、ステップＳ１２０５では、スイッチ（ＳＷ１）６０２をＯＮ、スイッチ（ＳＷ２）６０３をＯＦＦにして充電状態とし、さらに、ステップＳ１２０６では、充電期間Ｔ１中の時間ｔ１において電圧測定を行う。このときの測定電圧値をＶｓ１とする。

ステップＳ１２０７では、測定電圧値Ｖｓ１と第１の閾値電圧Ｖｔ０を比較する（第１の比較）。その比較の結果、Ｖｓ１≧Ｖｔ０（第１の閾値電圧以上）であった場合、処理はステップＳ１２０９に進み、インクなしと判断して処理を終了する。これに対して、Ｖｓ１＜Ｖｔ０であった場合、処理はステップＳ１２０８へ進む。ステップＳ１２０８では、測定電圧値Ｖｓ１と第２の閾値電圧Ｖｔ１を比較する（第２の比較）。その比較の結果、Ｖｓ１≦Ｖｔ１（第２の閾値電圧以下）であった場合、処理はステップＳ１２１０に進み、インク有りと判断して処理を終了する。これに対して、Ｖｓ１＞Ｖｔ１である場合、処理はステップＳ１２１１に進み、泡検知シーケンスを実行する。これにより、再度電極間の電圧を測定する。

図１３は泡検知シーケンスを示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１２２１で放電シーケンスを実行し、次に、ステップＳ１２２２ではスイッチ（ＳＷ１）６０２とスイッチ（ＳＷ２）６０３をＯＦＦにして開放状態にする。ステップＳ１２２３では、開放期間Ｔ０中の時間ｔ０において電圧測定を行う。このときの測定電圧値をＶｓ０とする。ステップＳ１２２４では、スイッチ（ＳＷ１）６０２をＯＮ、スイッチ（ＳＷ２）６０３をＯＦＦして充電状態にする。

次に、処理はステップＳ１２２５において、充電期間Ｔ１’中の時間ｔ１において電圧測定を行う。このときの電圧値をＶｓ１とする。ステップＳ１２２６では、スイッチ（ＳＷ１）６０２をＯＦＦ、スイッチ（ＳＷ２）６０３をＯＮにして放電期間Ｔ２’の間、接地放電状態にする。その後、ステップＳ１２２７では、スイッチ（ＳＷ１）６０２をＯＦＦ、スイッチ（ＳＷ２）６０３をＯＦＦして開放状態にする。さらに、ステップＳ１２２８では、開放期間Ｔ０中の時間ｔ０において電圧測定を行う。このときの測定電圧値をＶｓ０とする。

ステップＳ１２２９では測定電圧値Ｖｓ０と第３の閾値電圧Ｖｔ２とを比較する（第３比較）。ここで、Ｖｓ０≧Ｖｔ２（第３の閾値以上）であった場合、ステップＳ１２３１に進み、泡状態（インク無し）と判断し、その後処理を終了する。これに対して、Ｖｓ０＜Ｖｔ２であった場合、ステップＳ１２３０に進み、インク有と判断し、その後処理を終了する。

＜インク（Ｖｔ２）（図１４）＞
図１４はインク残量検知のタイムチャートを示し、図１４（ａ）は通常シーケンス（図１２）におけるタイムチャートであり、図１４（ｂ）は泡検知シーケンス（図１３））におけるタイムチャートである。図１４（ａ）、図１４（ｂ）それぞれにおいて、上からインク残量測定制御回路５４１の制御信号の変化、スイッチ（ＳＷ１）とスイッチ（ＳＷ２）の状態と電極の状態、泡状態におけるポイント６１０における電圧波形の様子を示している。

図１４（ａ）に示すように、充電期間（Ｐ２）に取得したＡＤ値Ｖｓ１が、Ｖｔ１＜Ｖｓ１＜Ｖｔ０であるため、インク残量検知は泡検知シーケンスへ移行する。図１４（ｂ）に示すように、開放期間（Ｐ４）に取得したＡＤ値Ｖｓ０が、Ｖｔ２＜Ｖｓ０であり、泡と判断できるため、インク無しと判断し、処理を終了する。

従って以上説明した実施例に従えば、通常シーケンスにおいては２つの閾値電圧を用いてインクの有無を判断し、さらに、泡が存在し、その判断が疑わしい場合には泡検知シーケンスを実行して、インクの状態を再検査することができる。

具体的には、一対の電極に対し、充電、放電、開放へ順に接続状態を切換え、通常のシーケンスでは充電時に、泡検知シーケンスでは開放時に電圧値を測定する。そして、その電圧値に対し各々の閾値電圧を設け、比較することにより、インクタンク内のインクが内部で発生した泡により電極間が短絡された状態においても、泡による短絡と判断する。

このような構成を採用することで、より信頼性の高いインク残量検知を行うことができる。これにより、不要な電流が回路に流れることを確実に回避することができ、より信頼性の高いヒータ駆動制御が可能となるという利点もある。

Claims (12)

1. ２つの電極を内部に備えたインクタンクと、
   前記２つの電極の一方の電極に電流を供給することにより、前記２つの電極間の電圧を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された電圧が第１の閾値電圧以上の場合は前記インクタンクにはインク無しと判断し、前記測定された電圧が前記第１の閾値電圧よりも低い第２の閾値電圧以下の場合は前記インクタンクにはインク有りと判断する判断手段と、
   前記測定手段により測定された電圧が前記第２の閾値電圧より高く、かつ前記第１の閾値電圧より低い場合は、前記２つの電極間に蓄積された電荷を放電させた後、前記測定手段に再度、測定を行わせるよう制御する制御手段とを有することを特徴とする記録装置。
2. 前記インクタンクからのインクにより記録を行うインクジェット記録ヘッドと、
   前記測定手段による測定のために前記２つの電極の一方の電極に電流を供給する供給手段と、
   前記測定手段により測定された電圧を前記第１の閾値電圧と比較する第１の比較手段と、
   前記測定手段により測定された電圧を前記第２の閾値電圧と比較する第２の比較手段とをさらに有することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
3. 前記制御手段は、前記インクタンクの再度の測定において前記測定手段により測定された電圧を第３の閾値電圧と比較する第３の比較手段を含み、
   前記判断手段は、前記第３の比較手段による比較の結果、前記測定された電圧が前記第３の閾値電圧以上の場合には、前記インクタンクにはインク無しと判断し、前記再度の測定により前記測定された電圧が前記第３の閾値電圧より低い場合には、前記インクタンクにはインク有りと判断することを特徴とする請求項２に記載の記録装置。
4. 前記供給手段から前記一方の電極に供給される電流のＯＮとＯＦＦを行う第１のスイッチと、
   前記一方の電極の接地への接続のＯＮとＯＦＦを行う第２のスイッチとをさらに有し、
   前記供給手段は定電流源を有し、
   前記２つの電極の内の他方の電極は接地されており、
   前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとは互いに接続されており、
   前記測定手段は、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとの間において電圧を測定することを特徴とする請求項３に記載の記録装置。
5. 前記２つの電極の状態は、
   （１） 前記第１のスイッチがＯＦＦにあり、かつ、前記第２のスイッチがＯＦＦにあるときは開放状態にあり、
   （２） 前記第１のスイッチがＯＮにあり、かつ、前記第２のスイッチがＯＦＦにあるときは充電状態にあり、
   （３） 前記第１のスイッチがＯＦＦにあり、かつ、前記第２のスイッチがＯＮにあるときは放電状態にあることを特徴とする請求項４に記載の記録装置。
6. 前記２つの電極の状態は、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチのＯＮとＯＦＦの組み合わせにより、前記開放状態と前記充電状態と前記放電状態とが順に繰り返されることを特徴とする請求項５に記載の記録装置。
7. 前記充電状態において前記測定手段により測定された電圧を、前記第１の比較手段において前記第１の閾値電圧、及び、前記第２の比較手段において前記第２の閾値電圧と比較することを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
8. 前記制御手段の制御による前記インクタンクの再度の測定においては、前記開放状態と前記充電状態と前記放電状態とが順に続き、再び、前記開放状態になったときに前記測定手段により測定された電圧を前記第３の比較手段において、前記第３の閾値電圧と比較することを特徴とする請求項６に記載の記録装置。
9. 予め定められたインク量が消費される毎にインク残量検知を行うことを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の記録装置。
10. 異なる色のインクを貯留する前記インクタンクを複数、備え、
    前記複数のインクタンクの内、インク残量の検知を行うインクタンクを選択する選択手段をさらに有することを特徴とする請求項２乃至９のいずれか１項に記載の記録装置。
11. 前記選択手段は、前記インク残量の検知を行うインクタンクを前記供給手段と前記測定手段に接続することを特徴とする請求項１０に記載の記録装置。
12. ２つの電極を内部に備えたインクタンクを備えた記録装置におけるインク残量検知方法であって、
    前記２つの電極の一方の電極に電流を供給し、前記２つの電極間の電圧を測定する測定工程と、
    前記測定された電圧が第１の閾値電圧以上の場合は前記インクタンクにはインク無しと判断し、前記測定された電圧が前記第１の閾値電圧よりも低い第２の閾値電圧以下の場合は前記インクタンクにはインク有りと判断する判断工程と、
    前記測定された電圧が前記第２の閾値電圧より高く、かつ前記第１の閾値電圧より低い場合は、前記２つの電極間に蓄積された電荷を放電させた後、再度、前記測定工程による測定を行わせるよう制御する制御工程とを有することを特徴とするインク残量検知方法。

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