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JPH09174877A - 感知システム及びインク供給容器 - Google Patents

感知システム及びインク供給容器

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Publication number
JPH09174877A
JPH09174877A JP8313841A JP31384196A JPH09174877A JP H09174877 A JPH09174877 A JP H09174877A JP 8313841 A JP8313841 A JP 8313841A JP 31384196 A JP31384196 A JP 31384196A JP H09174877 A JPH09174877 A JP H09174877A
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JP
Japan
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ink
light
container
level
light source
Prior art date
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Application number
JP8313841A
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JPH09174877A5 (ja
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Kenneth W Altfather
ダブリュー．アルトファーザー ケネス
Michael Carlotta
カーロッタ マイケル
Steven J Dietl
ジェイ．ディートル スティーブン
Donald M Stevens
エム．スティーブンズ ドナルド
Iii Fred F Hubble
エフ．ハブル ザ サード フレッド
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Xerox Corp
Original Assignee
Xerox Corp
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Publication date
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Publication of JPH09174877A publication Critical patent/JPH09174877A/ja
Publication of JPH09174877A5 publication Critical patent/JPH09174877A5/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク容器の存在と、インク容器内のインク
のレベルとを検出する感知システムを提供する。 【解決手段】 容器に機能上接続される第１の光導波手
段２２を含み、容器検出モードの際に前記光導波手段２
２に向かって出力ビームが向けられる第１の光源３６を
含み、前記光導波手段２２から向けられる光の存在又は
不在を検出し、それを示す出力信号を生成する光センサ
手段３８を含み、前記容器に機能上接続される第２の光
導波手段２１を含み、低インクレベル検出モードの際に
前記光導波手段２１に向かって出力ビームが向けられる
第２の光源３４を含み、前記第２の光導波手段２１から
向けられる光を検出する光センサ手段３８を含み、検出
された光のレベルと、従って光センサ出力のレベルとが
前記第２の光導波手段２１の内部表面に隣接するインク
の存在又は不在を表す、感知システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
デバイスに関し、より詳細には、インク供給容器の存在
を検出すると共に、容器内のインクのレベルが所定レベ
ルに達しているか又はそれを下回っているかを検出する
システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット記録デバイスは、近接離
間されるドットの制御パターンで用紙などのプリント媒
体上にインクを射出する。カラー画像を形成する場合に
は複数のグループのインクジェットが使用され、各グル
ープには関連するインク容器から異なる色のインクが供
給されている。
【０００３】サーマルインクジェットプリントシステム
は、チャネル終端ノズル又はオリフィス付近の毛管状イ
ンク充填チャネルに配置される抵抗器によって選択的に
発生される熱エネルギーを使用してインクを瞬時に蒸発
させ、オンデマンドでバブルを形成する。各一時的なバ
ブルはインクの液滴を射出し、これを記録媒体に向かっ
て進める。プリントシステムは、キャリッジタイプのプ
リンタ又はページ幅タイプのプリンタのいずれかに組み
込まれることが可能である。
【０００４】移動キャリッジ上の部分幅プリントヘッド
又はページ幅プリントバーは、プリントジョブの間にイ
ンクがなくならないようにインク容器を取り替えるか又
はリフィルすることをユーザに警告する低インクレベル
警告を有することが望ましい。目下、（プロッティング
など）いくつかの用途においては、出力プリントの１つ
又はそれより多くの色がなくなるよりも、問題となる容
器を取り替える方が費用がかからないため、長いプリン
トジョブを開始する前に新しいプリント容器を取り付け
ることを選択するユーザもいる。インク供給容器が適切
な位置にある、例えば関連するプリントヘッドに流体接
続していることを確実にすることも重要である。いくつ
かの例ではインクのない容器は取り除かれうるが、代わ
りの容器の挿入を忘れてしまう場合がある。容器が取り
除かれたプリンタの動作は、関連するプリントヘッドを
損傷してしまう可能性がある。
【０００５】インク供給容器内のインクの減少レベルを
検出する種々の従来技術の方法及びデバイスが既知であ
る。
【０００６】米国特許第５，２８９，２１１号は低イン
ク検出システムを開示しており、これはインクが含浸し
たフォーム（泡）リザーバ内に浸漬される一対の電極を
含む。電極はブリッジ回路に接続されており、これは２
つの電極間のインクの電気抵抗を測定する。
【０００７】米国特許第５，４１４，４５２号は論理回
路を使用しており、これは射出された液滴の数を計算
し、その数と、インクリザーバ内のインクの既知の値に
相当する液滴の最大数とを比較する。
【０００８】特開平５−３３２８１２は低インク検出シ
ステムを述べており、ここでカートリッジはインク貯蔵
タンクの表面の開口に設けられる透明な光路部材を有す
る。ＬＥＤは光ビームを放出し、光ビームはインクタン
ク内に導かれ、反射してセンサに達し、低インクレベル
の指示を提供する。
【０００９】従来技術の参照物のいくつかは比較的高価
であり、インクの電導率の測定及び検出又は液滴の検出
回路に依存している。更に、従来技術の参照物はインク
レベル感知動作を始める前にインクタンクが適切な位置
にあることを確実にする手段を含まない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の１つ
の目的は、関連するプリントヘッドにインクを供給する
インク容器の適切な備え付けを確実にする検出システム
を提供することである。
【００１１】別の目的は、インク容器内のインクの低レ
ベルを検出し、低インクレベル警告信号を提供する検出
システムを提供することである。
【００１２】本発明の別の目的は、インク容器の検出及
び低インクレベル検出機能の双方を行う安価な光学検出
システムを可能にするように構成されるインク供給容器
を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明及び例示的な実施
の形態において、画像駆動信号に応答して記録媒体上に
プリントをするプリントヘッドを含むサーマルプリンタ
が開示される。プリントヘッドに流体接続されるインク
容器から、プリントヘッドにインクが供給される。プリ
ントヘッド及び容器は走査キャリッジに装着されてお
り、これはプリントゾーンを左右に移動し、プリントヘ
ッドはノズルからインクの液滴を射出して記録媒体上に
画像を形成する。２つの光源及び光検出器を含む光学シ
ステムがキャリッジの移動経路に沿って固定して配置さ
れ、インク容器が光学システムに対向して配置されると
光源からの光がインク容器に向けられるように配置され
る。インク容器は、透過壁に形成される光導波素子を有
する。光源からの光は透過壁を介して容器に及び容器の
中に向けられ、続いて光学素子に向けられる。１つの実
施の形態において、光導波素子は反射プリズムである。
これらの素子からの光の反射、又はその欠如は一般の光
センサによって感知され、容器の存在又は不在と、容器
内に残っているインクのレベルを表す信号とを提供す
る。
【００１４】より詳細には、本発明はインク容器の存在
及び容器内のインクのレベルを検出する感知システムに
関し、前記容器に機能上接続される第１の光導波手段を
含み、容器検出モードの際に前記光導波手段に向かって
出力ビームが向けられる第１の光源を含み、前記光導波
手段から向けられる光の存在又は不在を検出し、それを
示す出力信号を生成する光センサ手段を含み、前記容器
に機能上接続される第２の光導波手段を含み、低インク
レベル検出モードの際に前記光導波手段に向かって出力
ビームが向けられる第２の光源を含み、前記第２の光導
波手段から向けられる光を検出する光センサ手段を含
み、検出された光のレベルと、従って光センサ出力のレ
ベルとが前記第２の光導波手段の内部表面に隣接するイ
ンクの存在又は不在を表す。
【００１５】更に本発明は、移動キャリッジに装着され
インクジェットプリンタにおいて使用されるカートリッ
ジの存在又は不在と、カートリッジに関連するインク容
器内のインクのレベルとを検出する方法に関し、光ビー
ムを光学感知ステーションに向けるステップと、カート
リッジが存在する場合にカートリッジの一部分が光ビー
ムを遮断するようにキャリッジを光学感知ステーション
内に移動させるステップと、この部分から再方向づけさ
れて戻ってきた光の存在又は不在を感知するステップ
と、カートリッジの存在又は不在を表す信号を生成する
ステップと、を含む。
【００１６】本発明はまた、インク記録デバイス内のイ
ンクカートリッジの存在又は不在を感知するシステムに
関し、カートリッジはプリントヘッドと、プリントヘッ
ドにインクを供給するインク容器とを含み、記録媒体に
第１のカラーをプリントする少なくとも１つのプリント
ヘッドを含み、第１のカラーのインクをプリントヘッド
に提供するための関連するインク供給容器を含み、容器
は壁に少なくとも部分的に透明な部分を有し、壁は関連
する少なくとも１つの反射部材を有し、走査経路に沿っ
てカートリッジを移動させる手段を含み、走査経路に沿
って配置され光源及び光センサを含む光学感知ステーシ
ョンを含み、カートリッジが物理的に存在する場合は反
射部材が光源出力に対向するようにカートリッジをステ
ーション内に移動させる手段を含み、光源を駆動する手
段を含み、光センサは反射部材から反射された光源出力
ビームを感知してカートリッジの存在を示すか、又は反
射光の欠如を感知してカートリッジの不在を示す。
【００１７】本発明の別の態様は、インク容器の存在を
検出する感知システムであって、前記容器に機能上接続
される光導波手段を含み、容器検出モードの際に前記光
導波手段に向かって出力ビームが向けられる光源を含
み、前記光導波手段からの光の存在又は不在を検出し、
それを示す出力信号を生成する光センサ手段を含む。
【００１８】本発明の更に別の態様は、インク供給容器
であって、内部空間を画定し、第１の位置に配置される
空気出口と、第２の位置に配置されるインク出口と、少
なくとも部分的に光透過材料で構成される前記容器の少
なくとも１つの壁とを有するハウジングを含み、前記透
明な壁内に一体的に形成され、前記壁から前記ハウジン
グの内部に延びており互いに向かって角度づけされてい
る少なくとも２つの反射面を有する反射器を含み、前記
壁内に一体的に形成され、前記壁から前記ハウジングの
内部に延びており互いに向かって角度づけされている少
なくとも２つの光透過面を有する第２の反射器を更に含
む。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のインク容器及び
低インク検出システムの好適な実施の形態を組み込むサ
ーマルインクジェットプリンタ８の斜視図を示してい
る。プリンタ８は例示的なものにすぎない。本発明は、
他のタイプのサーマルインクジェットプリンタと、圧電
プリンタ、ドットマトリックスプリンタ及び文書ラスタ
入力スキャナーからの信号によって駆動されるインクジ
ェットプリンタ等の他の複写デバイスとにおいて実施が
可能である。プリンタ８は、キャリッジレール１４によ
って支持されるキャリッジ１２上に装着されるインクジ
ェットプリントヘッドカートリッジ１０を含む。キャリ
ッジレール１４は、インクジェットプリンタ８のフレー
ム１５によって支持される。プリントヘッドカートリッ
ジ１０は図２に詳細に示される容器１６を含み、これは
サーマルインクジェットプリントヘッド１８に供給する
インクを含み、サーマルインクジェットプリントヘッド
１８はプリンタ８のコントローラ５０（図４）から電気
ケーブル２０を介して受け取った電気信号の制御下でイ
ンクの液滴を選択的に射出する。容器１６はハウジング
１７を含み、これは反射素子２１及び２２を収容する壁
１７Ａを有し、これらは図２により詳細に示される。容
器１６はプリントヘッド１８に流体に関して、しかし取
外し可能に接続されており、インクが消耗した際に取り
替えられることが可能である。あるいは、特定のシステ
ムの必要条件によっては各消耗時にカートリッジ全体が
取り替えられることが可能である。プリントヘッド１８
は複数のインクチャネルを含み、これらは容器１６から
各インク射出オリフィス又はノズルにインクを運ぶ。プ
リントの際、キャリッジ１２はキャリッジレール１４に
沿って矢印２３の方向に左右に往復運動をし、この全体
幅の横断によって走査経路が構成される。実際のプリン
トゾーンは走査経路内に含まれる。プリントヘッドカー
トリッジ１０がプリント経路に沿って左右に往復運動
し、用紙シート又は透明紙等の記録媒体２４を通過する
際に、プリントヘッドのノズルのうち選択されたものか
ら用紙シートに向かってインクの液滴が射出される。通
常、キャリッジ１２の各通過の間、記録媒体２４は固定
して保持される。各通過の終わりに、記録媒体２４は矢
印２６の方向にステップ移動される。プリンタ８の動作
のより詳細な説明に関しては、本文中に援用される米国
特許第４，５７１，５９９号及び米国特許第３２，５７
２号（再発行）が参照される。
【００２０】光学感知アセンブリ３０もまた図１に示さ
れている。図１及び図２を参照すると、アセンブリ３０
はハウジング３１を含む。示されるように、ハウジング
３１の中には、第１の光源３４と、第２の光源３６と、
この２つの光源の間に配置されて一般にこれらと共に使
用される光センサ３８とが装着されている。示されるよ
うに、光源は電源に電気接続されており、光センサ３８
の出力はシステムコントローラ回路に電気接続されてい
る。好適な実施の形態において、容器１６は２つのコン
パートメントのユニットとして設計されている。アセン
ブリ３０はキャリッジ経路に装着されており、これによ
って容器のハウジングの壁１７Ａが移動してアセンブリ
３０に対向する位置にくると、光源３４からの光は光導
波素子２１に向けられ、光源３６からの光は光導波素子
２２に向けられる。光センサ３８は、素子２１又は素子
２２のいずれかから向けられた光を以下により詳細に説
明される方法で検出するように配置される。
【００２１】図２は図１のライン２−２に沿ったプリン
トヘッドカートリッジ１０の断面図を含み、ハウジング
１７と、容器に取り付けられたプリントヘッド１８とを
示している。プリントヘッド１８は容器１６に流体に関
して、しかし取外し可能に接続されている。ハウジング
１７は軽量だが耐久性のプラスチックからなり、好適な
実施の形態では、これはポリプロピレンである。ハウジ
ング１７は、壁１７Ｂ内に形成される空気入口３２及び
インク出口３３を有する。空気入口３２は、ハウジング
１７と周囲との間の空気の移動を提供する。インク出口
３３は、インク容器１６に含まれるインクのハウジング
１７内部からインクジェットプリントヘッド１８への流
体移動を提供する。マニホールド３７は、ろ過されたイ
ンクをインク出口３３からプリントヘッド１８及びイン
ク射出オリフィスに向け、記録媒体２４にインクを射出
する。
【００２２】ハウジング１７は、分割部材４４によって
第１チャンバ４０及び第２チャンバ４２に仕切られた内
部スペースを画定する。分割部材４４は、ハウジング１
７の一方の側壁からハウジングの反対側の側壁に延び、
第２チャンバ４２が第１チャンバ４０よりも大きくなる
ようにハウジングを第１チャンバ４０及び第２チャンバ
４２に本質的に分割する。
【００２３】第１チャンバ４０は、液体インクを保持す
るためにフォーム材料から通常作られるインク保持部材
４６を含む。第２チャンバ４２に貯えられる液体インク
４８は、インク保持物質を実質的に含まない第２チャン
バ４２から、分割部材４４によって画定されるインク入
口４１を介してインク保持材料４６へ移される。充填口
４９は、カートリッジにインクを充填することを可能に
する。
【００２４】インク４８はインク入口４１を通過してイ
ンク保持材料４６内に入り、インクは必要に応じてイン
ク出口３３を介して放出され、プリントのためにプリン
トヘッド１８にインクが供給される。プリントヘッド１
８への供給のために適切な量のインクをインク保持材料
４６内に維持するため、ハウジング１７は、適切な量の
空気圧力を液体インク４８の上に維持し必要に応じて材
料４６にインクを充填することによって第２チャンバ４
２から第１チャンバ４０へインクを移動させる機構を含
む。この機構は通路部材６０を含み、これは分割部材と
共に空気移動通路６２を画定する。空気移動通路６２は
通気出口６６に結合した通気入口６４を有し、第２チャ
ンバ４２を静止（フローのない）状態に与圧する。通路
部材６０は分割部材４４のように一方の側壁から反対側
の側壁へ延びず、代わりに通気管を形成する。
【００２５】ここまでに述べた容器１６のコンパートメ
ントの構成は例示的である。プリントヘッドノズルへの
適切な背圧を維持する一方で分割セクションを有するイ
ンク供給容器を構成する他の既知の方法が存在する。例
えば、共に援用される米国特許第５，１３８，３３２号
及び共願の米国出願番号０８／５７２，５９５に記載の
容器を参照のこと。本発明の目的のため、動作の間、当
業者に公知の技術によって確立された圧力条件下でイン
クがチャンバ４２とチャンバ４０との間の通路を介して
チャンバ４２からチャンバ４０に移動するように容器が
構成されることが理解される。本発明にとって重要なこ
とは、チャンバ４２の後部を画定する壁１７Ａにプリズ
ム部材２１及びルーフミラー２２を導入することによっ
てインク容器になされた変更である。
【００２６】特に図２を参照すると、好適な実施の形態
において、光導波素子２１は壁１７Ａの下半分に一体的
に形成され、壁と同じ光透過材料からなる、例えば好適
な実施の形態ではポリプロピレンである、反射器であ
る。ポリプロピレン又は他の親水性材料が好適である。
プリズムは、コンパートメント４８の内部に延び、約８
２°の角度で互いに向かって角度づけされているファセ
ット２１Ａ、２１Ｂで構成される。プリズムは角錐台の
形状を有し、表面２１Ａ、２１Ｂはファセット２１Ｃに
つながっている。大きな部分を射出成形する際に一般に
生じるひけを避け、また向上した光パイピングを提供す
るために、プリズムは複数の狭いファセット部分から構
成されてもよい。
【００２７】光導波素子２２もまた、壁１７Ａの部分と
して形成されている。好適な実施の形態において、素子
２２は２つのファセット２２Ａ、２２Ｂを有するプリズ
ムであり、これらはコンパートメント４８の内部に延
び、互いに向かって角度づけされており、表面２２Ｃに
つながっている。素子２２は、表面２２Ａ、２２Ｂ上に
反射フィルム、ホイル又はテープ２２Ｄ、２２Ｅをそれ
ぞれ配置することによってルーフミラーに形成されてい
る。
【００２８】壁１７Ａの一部分、例えば反射素子２１を
収容する部分のみが透過性であればよいことが上記から
理解される。更に、好適な実施の形態はハウジングの壁
と一体的に構成される反射素子を有するが、素子は壁１
７Ａの内部表面に隣接して別個に配置されてもよい。感知システムの動作
【００２９】反射素子２１、２２及び光学アセンブリ３
０の組み合わせを含むとみなされる本発明の感知システ
ムは、プリントジョブの開始又は特定量のプリントのプ
リント後など特定のイベントの後にインク容器の存在及
びインクレベルのチェックを行うことができるように設
計されている。チェックを行うために、プリンタはイン
ク容器がアセンブリ３０に隣接して配置され一連の検知
ステップを介してシーケンスされることを必要とするア
ルゴリズムに従う。図３は、使用可能なアルゴリズムの
１つの実施の形態である。図４は、インク容器及びイン
クレベル感知システムを実施するための制御回路を示し
ている。従来、メインコントローラ５０はＣＰＵと、完
全なプログラムを記憶するＲＯＭと、ＲＡＭとを含む。
コントローラ５０は、キャリッジ１２の移動及び以下に
説明される他のプリンタ機能を制御する。
【００３０】ライン記録動作が行われる場合、プリント
ヘッド１８のジェットに関連する各抵抗器は、パーソナ
ルコンピュータＰ／Ｃ５２又は他のデータ源からコント
ローラ５０に送られる画像データに従って選択的に駆動
される。コントローラ５０はプリントヘッドのヒータ抵
抗器に駆動信号を送り、これによって加熱された抵抗器
に関連するジェットからインクの液滴が射出され、従っ
て記録媒体２４の表面に記録のラインを形成する。プリ
ントヘッドを続けて動作させると、容器１６のチャンバ
４２に含まれるインクは徐々に消耗され、遂には低イン
クレベルを定める予め設定されたレベルに達する。
【００３１】記述のために、感知システムはまずプリン
トジョブの初めに、そしてプリンタ動作のプリセット期
間の後に作動されるものとみなされる。プリントジョブの開始時の動作
【００３２】図１〜図４を参照すると、Ｐ／Ｃ５２から
コントローラ５０への画像信号はスタートプリントシー
ケンスを開始する。容器１６のハウジングの壁１７Ａが
光学アセンブリ３０に隣接し向き合って配置されるよう
に、キャリッジ１２は感知ステーション４１に移動され
る。コントローラ５０の制御下で、電源５６はまず光源
３６を駆動させる。好適な実施の形態において、光源３
６は８８０〜９４０ｎｍの範囲のピーク波長を有するＬ
ＥＤである。光ビームはハウジングの壁１７Ａに向けら
れ、容器が存在する場合、光はルーフミラー２２の反射
面２２Ｄ、２２Ｅから反射され、光センサ３８に突き当
たるように再方向づけされる。２つの反射によって、ビ
ームが下方向に垂直にステップ移動し、検出器において
許容可能な入射角度よりも大きくなることを避けること
ができる。光センサ３８からの出力信号はコントローラ
５０内の論理回路に送られ、信号がプリセットの範囲内
であることを決定する。次に、コントローラ５０はシー
ケンスして第２の光源３４を駆動させる。
【００３３】容器１６が存在しない場合、光源３６の光
出力は反射されず光センサ３８にはね返らない。光セン
サからの出力の欠如は、コンピュータにおいて「容器ミ
ッシング」状態として認識される。プリンタは使用禁止
になり、Ｐ／Ｃディスプレイ５５において警告表示が作
動され、ａ）ミッシングタンクに関連する色のプリント
が生じないことｂ）プリントヘッドへの潜在的な損傷を
防ぐために適切な容器が取り付けられるべきであるこ
と、をユーザに知らせる。
【００３４】好適な実施の形態において、光源３４も光
源３６に類似する特徴を有するＬＥＤである。光源３４
は光ビームを放出し、これは壁１７Ａを介して伝えら
れ、プリズム２１のファセット２１Ａに入射する。図５
（Ａ）はプリズム２１の断面及びアセンブリ３０の略図
であり、これはプリズムがなおインクに浸漬されている
場合の光ビームの経路を示しており、従ってインクレベ
ルはプリセットの低レベルを越えている。
【００３５】低インク検出は、全反射の原理を適用する
ことによって可能になる。屈折率の大きい所から小さい
所に（ＮからＮ′に）通過する光線が sin（Ｎ′／Ｎ）
に等しい又はこれを越える入射角を有する場合、全反射
が生じる。臨界角Ｉc は、以下の式によって表される。
【００３６】Ｉc ＝arc sin（Ｎ′／Ｎ）
【００３７】図５（Ａ）に示されるように、ＬＥＤ３４
の出力ビームは壁１７Ａを通過する。壁１７Ａはポリプ
ロピレンであり、約１．４９２の屈折率を有するため光
に対して殆ど完全に透明であり、入射光の約９６％を通
過可能にし、約４５°の入射角でファセット２１Ａへの
入射を可能にする。表面２１Ａの裏面はインクに浸漬さ
れていて約１．３３の屈折率を有し、臨界角に達しない
ため、入射光の約９９％が約５１．４°の屈折角でイン
クに伝えられ、約１％以下のみがファセット２１Ｂに反
射される。ファセット２１Ｂの内部対向面もインクに浸
漬されているため、この１％のうち９９％以上もまたイ
ンクに伝えられる。最初の入射エネルギーのうち非常に
少量（約０．０１％）のみが光センサ３８に向かって反
射される。コントローラ５０において、光センサからの
出力信号は、コントローラメモリにおいて設定された低
インクレベルプリセット範囲外である低い光レベルを登
録する。コントローラはこの信号を前の状態の信号と比
較し、低インク状態にあると以前に識別された容器が取
り替えられたか又はリフィルされたかどうかを決定す
る。次に状態ログが「空ではない」レベルに設定又は再
設定され、コントローラ５０におけるプリントヘッド駆
動回路６１がイネーブルされて駆動信号をプリントヘッ
ドに送り、プリントシーケンスを開始する。この実施の
形態のための低インクレベルしきい値は、容器１６の充
填レベルの２０％に設定されている。
【００３８】これまでの感知システムの動作を要約する
と、インク容器の存在が確認される。更に、容器内のイ
ンクがプリセットレベルを上回ることが確認され、従っ
てプリントジョブを開始できる。ここで、所定の動作時
間の後に生じるように設定された第２の時間におけるイ
ンクレベル感知システムの動作が説明される。プリントジョブ中の動作
【００３９】Ｐ／Ｃ５２からの画像入力信号に対応する
プリントジョブをプリンタ８がプリントし始めると、コ
ンパートメント４０（図２）内のフォームからインクが
引き出され、従ってフォームの飽和を減少させる。コン
パートメント４２からのインクによってフォームの補充
が可能であるフロー経路が生成される。従って、コンパ
ートメント４２内のインクのレベルは、プリンタの使用
中に徐々に減少する。低インクのチェックは、各プリン
トジョブの終わりか、又は最後のチェック以来あらゆる
１つの色で所定の数の画素、例えば７×１０6 個の画素
がプリントされた後に始めることができる。例示の目的
のため、プリントジョブが完了し、点線８０によって表
される所定の移動点レベルを下回る点までコンパートメ
ント４２内のインクレベルが下がったと仮定する。低イ
ンクレベル感知手順は、この点で開始される。
【００４０】プリントの継続は中断され、前述のよう
に、ハウジングの壁１７Ａ及びプリズム２１が感知アセ
ンブリ３０に対向するような位置にキャリッジ１２が移
動される。コントローラは再び光源３４、３６の駆動を
シーケンスする（容器の検出は省略可能である）。図５
Ｂは、光ビームに及ぼす低インクレベルの影響を示す。
光源３４からの光は壁１７Ａを通過し、約４５°でファ
セット２１Ａに入射する。インクは２０％充填レベル未
満に減少しているため、インクはもはやファセット２１
Ａの裏面と接触せず、ファセット２１Ａの裏面は１．０
の屈折率を有する空気にさらされている。ファセット上
の入射光は４２．９°の臨界角度を越えており、従って
入射光は表面を介して伝えられず、ビームの全反射（Ｔ
ＩＲ）が生じる。入射エネルギーは全てファセット２１
Ｂに向かって反射される。このファセットの裏面も空気
にさらされているため、全てのエネルギーは光センサ３
８に向けられる。入射エネルギーの約９２％（マイナス
あらゆる吸収）が戻って光センサ３８に突き当たる。コ
ントローラ論理によって、光センサからの出力信号はプ
リセットされた低インクレベル範囲内であると認識され
る。コントローラは状態チェックを行い、前のステーシ
ョン状態からの変更が「空ではない」から「空」である
かどうかを調べる。これは差し迫った例の場合であるた
め、コントローラ５０内の状態ログメモリは「空」状態
に設定され、低インクレベル信号が生成されてＰ／Ｃデ
ィスプレイ５５に表示される。システムの必要条件によ
っては、低インク信号は、低インクレベルをオペレータ
に単に表示したり、カートリッジのリフィル又は取り替
えが行われるまでプリント動作を休止したり、あるいは
好適な実施の形態において、動作を続けるが「低イン
ク」状態を変更したりするために使用されうる。図３及
び図４に示されるように、コントローラは信号をＰ／Ｃ
５２に送り、Ｐ／Ｃ５２はたった今チェックしたインク
容器のインクが少なくなっていることを明示する適切な
警告を表示する。各インク容器はインクの残留量を含
み、これを残った画素（又は液滴）の数と相関させるこ
とができる。この数は、各インクカラー毎に異なりう
る。コントローラ論理において生成された低インク信号
はカウンタ６０をイネーブルし、プリントヘッドジェッ
トから射出された画素（液滴）の数及びインクタンク内
のインクの減少をカウントし始める。予め設定された数
の画素がカウントされた場合、インクタンクはインクが
ないものとして定義され、プリントは自動的に停止され
る。プリントヘッドの信頼性を危うくする状態である、
プリントヘッド及びそのインクチャネルラインが空にな
らないことを確実にするために、この停止はタンクが完
全に空になる前（約２〜５％のレベル）に生じる。低イ
ンクの第１の検出とインクがないという表示との間の時
間に、ますます緊急を伴ったメッセージをＰ／Ｃディス
プレイに表示してもよい。残りのインクの画素値は、低
インクチェックの頻度に依存する。
【００４１】上記の概要は、プリズム２１がインクに完
全に浸漬しているか又は完全にインクがない状態を仮定
した。これらの２つのケースの中間は、インクレベルに
よってファセット２１Ａが徐々に段々多く空気にさらさ
れる際に、ＬＥＤ３４からの信号に対して単調増加する
光レベルによって表される遷移である。図６はプリント
ヘッドに運ばれるミリリットル(ml)単位のインク対ボル
ト単位のセンサ出力のプロットである。運ばれるインク
の最初の７０％に対してセンサの電流は小さく、コント
ローラ５０の比較回路をわたる電圧出力は大きい。７０
％と７５％との間の消耗では、ＬＥＤ３４の出力ビーム
がプリズム２１のファセット２１Ａ及び２１Ｂから全反
射し始めるために急な遷移が生じ、従ってセンサ３８か
らの出力電流が増加し、回路において急な電圧降下が生
じる。
【００４２】本発明は、フルカラープリンタを含む他の
タイプのインクジェットプリントシステムにおいて使用
することができる。図７は、フルカラー走査タイプのプ
リンタを示している。図７を参照すると、サーマルイン
クジェットプリンタ７０が示されている。一体的に取り
付けられるサーマルプリントヘッド７６〜７９をそれぞ
れ有するいくつかのインク供給カートリッジ７２、７
３、７４及び７５が、並進移動可能キャリッジ７７上に
装着されている。プリントモードの間、キャリッジ７７
は矢印８１の方向にガイドレール７８上を左右に往復運
動する。キャリッジが１つの方向に移動する間、例えば
用紙などの記録媒体８０は固定して保持され、キャリッ
ジが反対の方向に移動する前に、記録媒体はサーマルプ
リントヘッドによって記録媒体上にプリントされるデー
タの縞の高さに等しい距離だけステップ移動される。各
プリントヘッドはノズルの直線アレイを有し、ノズルは
キャリッジの往復運動方向に対して垂直方向に配列され
ている。キャリッジの横断の間、情報のプリントに液滴
が必要とされる場合には、サーマルプリントヘッドはイ
ンクの液滴８２を記録媒体に向けて進める。明瞭にする
ため、プリントヘッドのターミナルに取り付けられた信
号保持リボンケーブルは省略されている。プリンタ７０
は複数の色でプリントでき、各カートリッジ７２〜７５
は異なる色のインク供給部を含む。代表的なカラープリ
ンタ及び付加の制御の詳細に関しては、例えばその開示
内容が本文中に援用される米国特許第４，８３３，４９
１号を参照のこと。
【００４３】本発明によると、カートリッジ７２〜７５
の部分を形成するインク容器の各々は図２に示されるカ
ートリッジと同一構造であり、本発明の目的のために、
各カートリッジは壁に形成され外側に面する２つのプリ
ズム反射器を備えるインク容器を有する。一方の反射器
はカートリッジの存在の検出に関連し、もう一方は低イ
ンク検出に関連する。カートリッジ７２は、反射部材８
２、８４を備えるインク容器８０を有して示される。説
明を容易にするために明確に示されていないが、カート
リッジ７３〜７５は同様の容器及び反射部材を有する。
単一カートリッジの実施の形態にあるように、感知アセ
ンブリ９０はハウジング９２を含み、この中には第１の
光源９４と、第２の光源９６と、これらの２つの光源間
に配置される光センサ９８とが装着されている。
【００４４】動作としては、図４、図７及び図８を参照
すると、Ｐ／Ｃ５２からコントローラ５０への画像信号
はプリント開始シーケンスを開始する。第１のインク容
器８０を感知アセンブリ９０に対向して配置するように
キャリッジ７７が移動される。コントローラ５０の制御
下で電源５６によって光源９４、９６が連続的に駆動さ
れ、一方で光センサ９８の出力が測定される。カートリ
ッジ７２に対するシーケンシング及び検出動作は、カー
トリッジ１０に関して前述したものと同一である。光源
９６がまず駆動されてカートリッジの存在（ルーフミラ
ー８４から光センサへの反射が範囲内であるか）をチェ
ックし、光源９４がオンにされ、以前の状態と比較をし
た後に容器システム内のインクレベルが決定される。
（光センサ９８によって、プリズム８２の正面からの反
射が感知される。）カートリッジ７２の感知が終わると
キャリッジ７７は移動され、次のカートリッジ７３が感
知される位置に配置される。各カートリッジ毎に先のプ
ロセスがイネーブルされ、最後には、全てのカートリッ
ジが定位置にあり、アセンブリインク容器内の全てのイ
ンクのレベルが許容可能レベル内であることが確認され
るか、又は適切な低インクレベル警告がＰ／Ｃにおいて
表示される。
【００４５】本明細書中に開示された実施の形態が好ま
しいが、種々の他の変更、変形又は改良が当業者によっ
て可能であることがこの教示から理解されるであろう。
例えば、インク容器の存在又は不在の検出は、他の光導
波素子を使用することによって達成されうる。１つの例
は、図９に示される光パイプである。図９は容器１６′
の一部分を示しており、光学素子２２′がハウジングの
壁１７Ａ′の外側に配置されている。素子２２′は、光
入口端部２２′Ａ及び出口端部２２′Ｂを光センサ３
８′へ再方向づけするように湾曲された光パイプであ
る。あるいは、光学素子２２′は光学ファイバーであっ
てもよい。いずれの実施の形態においても、図２の反射
素子２２と同じ機能が果たされる。容器が存在する場
合、光センサ３８′において大きな電流が生じる。
【００４６】図２の実施の形態に対してルーフミラー２
２を形成するために使用される反射ホイル又はテープは
プリズムのファセット表面にしっかりと付着しない場合
があるため、いくつかのシステムには光透過の実施の形
態が好ましい。
【００４７】図１の実施の形態の光学アセンブリ３０が
最適であると考えられるが、アセンブリの光源及び光セ
ンサの他の構造は本発明と首尾一貫して可能である。１
つの例が図１０に示されており、これは１つの光源及び
２つの光センサを使用している。示されるように、光学
アセンブリ１００は第１及び第２の光センサ１０２、１
０４を含み、これらの出力はコントローラによって読み
取られる。ＬＥＤ光源１０６が電源に接続されている。
容器を検出するための動作は、前述と同一である。光レ
ベルは光センサ１０４において感知され、適切な信号が
コントローラに送られる。同様に、センサ１０２におい
て低インクの読み取りが行われる。この実施の形態にお
いて、ＬＥＤは連続的に又は断続的に（パルス状で）動
作されることが可能である。
【００４８】光源及びセンサが図１及び図２の各々の反
射素子２１、２２と関連する他の効率的な構造が可能で
ある（図示せず）。
【００４９】図１及び図７の実施の形態は検出ステーシ
ョンに周期的に移動する走査キャリッジ上に装着される
インク容器を示しているが、他の例として、インク容器
は固定位置に配置され、柔軟なインク供給ラインを介し
て走査プリントヘッドに接続されてもよい。図１の実施
の形態に対しては、容器１６は光学アセンブリ３０に対
向する位置に固定され、柔軟なチューブを介してプリン
トヘッド１８に接続される。図７の実施の形態に対して
は、４つの光学アセンブリは関連するインク容器に対向
してプリントゾーンの外に配置され、インク容器の各々
は柔軟なインクカップリングを介して各プリントヘッド
カートリッジに接続される。例えば米国特許第５，２２
１，３９７号において開示されるタイプの全幅アレイプ
リントヘッドの場合では、遠隔インク容器は複数の入力
モジュールにインクを接続するインクマニホールドに接
続され、入力モジュールは互いに隣接して全幅アレイを
形成する。１つ又はそれより多くの光学アレイが、変更
されたインク容器に対向して配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク容器及び低インクレベル感知シ
ステムを組み込むインクジェットプリンタの斜視図を示
す。
【図２】図１に示されるインクカートリッジの断面図で
ある。
【図３】チェックをシーケンスして容器の存在又は不在
と容器内のインクのレベルとを決定するために使用され
るアルゴリズムである。
【図４】感知システムの動作を制御する制御回路のブロ
ック図である。
【図５】（Ａ）は、十分なレベルのインクを有するプリ
ズム容器を示すカートリッジ内のプリズム状反射素子の
断面図である。（Ｂ）は、低インク環境における反射経
路を示す（Ａ）のプリズムの断面図である。
【図６】低インク感知出力信号対カートリッジから消耗
されたインクの容量のプロットである。
【図７】本発明のインク容器及び低インクレベル感知シ
ステムを組み込むフルカラーインクジェットプリンタの
斜視図を示す。
【図８】容器の存在又は不在と低インクの感知とを連続
的にシーケンスするために使用される図７の実施の形態
のアルゴリズムである。
【図９】光パイプを組み込むカートリッジ検出システム
の代わりの実施の形態である。
【図１０】図１及び図２に示される光学アセンブリの代
わりの実施の形態である。
【符号の説明】
１０ カートリッジ １６ 容器 １７ ハウジング １７Ａ 壁 ２１、２２ 反射素子 ３３ インク出口 ３４、３６ 光源 ３８ 光センサ ４８ 液体インク ６６ 通気出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル カーロッタ アメリカ合衆国 14551 ニューヨーク州 ソダス オールド リッジ ロード 7048 (72)発明者 スティーブン ジェイ．ディートル アメリカ合衆国 14519 ニューヨーク州 オンタリオ ハレイ ロード 163 (72)発明者 ドナルド エム．スティーブンズ アメリカ合衆国 14568 ニューヨーク州 ワルワース オンタリオ センター ロ ード 5042 (72)発明者 フレッド エフ．ハブル ザ サード アメリカ合衆国 14617 ニューヨーク州 ロチェスター ベーコンビュー コート 180

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 インク容器の存在及びその中のインクの
    レベルを検出する感知システムであって、 前記容器に機能上接続される第１の光導波手段を含み、 容器検出モードの際に前記光導波手段に向かって出力ビ
    ームが向けられる第１の光源を含み、 前記光導波手段から向けられる光の存在又は不在を検出
    し、それを示す出力信号を生成する光センサ手段を含
    み、 前記容器に機能上接続される第２の光導波手段を含み、 低インクレベル検出モードの際に前記光導波手段に向か
    って出力ビームが向けられる第２の光源を含み、 前記第２の光導波手段から向けられる光を検出する光セ
    ンサ手段を含み、検出された光のレベルと、従って光セ
    ンサ出力のレベルとが前記第２の光導波手段の内部表面
    に隣接するインクの存在又は不在を表す、 感知システム。
  2. 【請求項２】 インク容器の存在を検出する感知システ
    ムであって、 前記容器に機能上接続される光導波手段を含み、 容器検出モードの際に前記光導波手段に向かって出力ビ
    ームが向けられる光源を含み、 前記光導波手段からの光の存在又は不在を検出し、それ
    を示す出力信号を生成する光センサ手段を含む、 感知システム。
  3. 【請求項３】 インク供給容器であって、 内部空間を画定し、第１の位置に配置される空気出口
    と、第２の位置に配置されるインク出口と、少なくとも
    部分的に光透過材料で構成される前記容器の少なくとも
    １つの壁とを有するハウジングを含み、 前記透明な壁内に一体的に形成され、前記壁から前記ハ
    ウジングの内部に延びており互いに向かって角度づけさ
    れている少なくとも２つの反射面を有する反射器を含
    み、 前記壁内に一体的に形成され、前記壁から前記ハウジン
    グの内部に延びており互いに向かって角度づけされてい
    る少なくとも２つの光透過面を有する第２の反射器を更
    に含む、 インク供給容器。
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