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JPH11115201A - Ink jet recording device with ink end detector - Google Patents

Ink jet recording device with ink end detector

Info

Publication number
JPH11115201A
JPH11115201A JP9284128A JP28412897A JPH11115201A JP H11115201 A JPH11115201 A JP H11115201A JP 9284128 A JP9284128 A JP 9284128A JP 28412897 A JP28412897 A JP 28412897A JP H11115201 A JPH11115201 A JP H11115201A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
diaphragm
jet recording
recording apparatus
ink jet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9284128A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisayuki Koike
久幸 小池
Naoki Kobayashi
小林  直樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP9284128A priority Critical patent/JPH11115201A/en
Publication of JPH11115201A publication Critical patent/JPH11115201A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14314Structure of ink jet print heads with electrostatically actuated membrane
    • 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
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14354Sensor in each pressure chamber

Landscapes

  • Ink Jet (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】インクエンドを精度良く検出し、カートリッジ
内のインクを無駄なく使用できるインクエンド検出器を
備えたインクジェット記録装置を提供する。 【解決手段】インクジェットヘッド10は、複数のノズ
ル4と、各ノズルに連通する吐出室6と、吐出室6に連
通するリザーバ8とを備えている。吐出室6内に圧力を
発生させることにより、ノズル4よりインク液滴が吐出
される。リザーバ8の一部には、室内の圧力に応じて変
形可能なダイヤフラム55が形成されている。ダイヤフ
ラム55と、これに対向する電極54間の静電容量の変
化を検出回路203で検出し、所定値以上の静電容量の
変化を検知したときにインクエンド報知手段204によ
りユーザにインクエンドを知らせる。
(57) Abstract: Provided is an ink jet recording apparatus provided with an ink end detector capable of detecting ink end accurately and using ink in a cartridge without waste. An ink jet head includes a plurality of nozzles, a discharge chamber communicating with each nozzle, and a reservoir communicating with the discharge chamber. By generating pressure in the ejection chamber 6, ink droplets are ejected from the nozzle 4. A part of the reservoir 8 is formed with a diaphragm 55 that can be deformed according to the pressure in the room. A change in the capacitance between the diaphragm 55 and the electrode 54 facing the diaphragm 55 is detected by the detection circuit 203, and when a change in the capacitance equal to or more than a predetermined value is detected, the ink end notification unit 204 notifies the user of the ink end. Inform.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット記録
装置に関し、特に、インクジェットヘッドに供給される
インクの残量を検出するインクエンド検出器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus, and more particularly, to an ink end detector for detecting a remaining amount of ink supplied to an ink jet head.

【0002】[0002]

【従来の技術】記録ヘッドにインクを供給するインクカ
ートリッジもしくはインクタンク内のインク残量を圧力
センサで検出する装置・方法が、例えば、特開昭60−
24954号公報、特開平4−77264号公報、特開
平4−20353号公報に開示されている。
2. Description of the Related Art An apparatus and method for detecting the remaining amount of ink in an ink cartridge or an ink tank for supplying ink to a recording head with a pressure sensor is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 24954, JP-A-4-77264 and JP-A-4-20353.

【0003】これらは、記録ヘッドからインク貯留器内
のインク供給路に圧力センサを設け、圧力の減少を検出
することによりインク残量を検知するもであり、これに
より、インクの欠乏を直接検知し、インクの噴射停止を
未然に防止するもである。
In these methods, a pressure sensor is provided in the ink supply path in the ink reservoir from the recording head, and the amount of remaining ink is detected by detecting a decrease in pressure, whereby the ink shortage is directly detected. However, this also prevents the ink jetting from being stopped.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】図7は、インクの消費
量と記録ヘッドにかかる圧力の変化を示すグラフであ
る。なお、グラフ中(a)はアルミパックにインクを貯
留し、記録ヘッドにインクを供給するタイプのインクジ
ェットプリンタにおいて実際に圧力を測定した例を、
(b)はインク貯留部にフォーム(スポンジ)を用いた
例を示すものである。
FIG. 7 is a graph showing changes in the amount of ink consumed and the pressure applied to the recording head. In the graph, (a) shows an example in which ink is stored in an aluminum pack and pressure is actually measured in an ink jet printer of a type that supplies ink to a recording head.
(B) shows an example in which a foam (sponge) is used for the ink storage unit.

【0005】記録ヘッドのノズルからインクがたれるこ
とを防止するために、通常記録ヘッド内には一定な負の
圧力(負圧)が保たれるようになっている。インクの消
費が進み、パック内のインクの量が少なくなってくる
と、アルミパックの復元力、フォームに対するインクの
浸透圧の増大により、急激に負圧が増大する。(以下、
これらインク貯留部側に発生し、記録ヘッドからインク
を戻す方向に働く力を背圧と呼ぶ。) 記録ヘッドからインク滴が吐出されると、吐出によって
不足した分のインクが記録ヘッドに供給される。即ち、
インク滴の吐出によって記録ヘッド内の圧力が低下する
ことによりインクが記録ヘッド内に流れ込む。インク貯
留部側に発生する背圧が記録ヘッド自体が発生する負圧
よりも大きくなると、インクを記録ヘッドに供給できな
くなる。つまり、上述の各公報に記載されたインク残量
検出装置は、背圧の大きさを検知してインクが終了(イ
ンクエンド)したことを報知するものである。
[0005] In order to prevent ink from dripping from the nozzles of the recording head, a constant negative pressure (negative pressure) is usually maintained in the recording head. As the consumption of ink progresses and the amount of ink in the pack decreases, the negative pressure sharply increases due to the restoring force of the aluminum pack and the increase in the osmotic pressure of the ink with respect to the foam. (Less than,
The force generated in the ink storage section and acting in the direction of returning the ink from the recording head is called back pressure. When ink droplets are ejected from the recording head, the insufficient ink is supplied to the recording head by the ejection. That is,
The ink flows into the recording head due to a decrease in the pressure inside the recording head due to the ejection of the ink droplet. If the back pressure generated on the ink storage unit side becomes larger than the negative pressure generated by the print head itself, it becomes impossible to supply ink to the print head. In other words, the ink remaining amount detecting devices described in the above publications detect the magnitude of the back pressure and notify that the ink has ended (ink end).

【0006】しかしながら、これらは、記録ヘッドとイ
ンク貯留器を結ぶインク供給路に圧力センサを設けてい
るため、インク貯留部側に発生する背圧が、記録ヘッド
自体が発生する負圧よりも大きくなった時点を精度良く
検知することが困難であった。このため、インク貯留部
側に発生する背圧が記録ヘッド自体が発生する負圧より
も大きくなる前に、インクエンドを検出すると、使用で
きるインクが十分に残った状態で、インクカートリッジ
が交換されることになり、インクが無駄になる。また、
インク貯留部側に発生する背圧が記録ヘッド自体が発生
する負圧よりも大きくなった後に、インクエンドが検出
されると、記録ヘッドにインクが供給されない状態、即
ち、印刷されない状態で印刷動作がしばらく続いた後
に、インクエンドが報知されるという不具合が生じる。
However, since the pressure sensor is provided in the ink supply path connecting the recording head and the ink reservoir, the back pressure generated on the ink reservoir side is larger than the negative pressure generated by the recording head itself. It has been difficult to accurately detect the point of time when it has become. For this reason, if the ink end is detected before the back pressure generated on the ink storage unit side becomes larger than the negative pressure generated by the recording head itself, the ink cartridge is replaced in a state where sufficient ink can be used. And wastes ink. Also,
When the ink end is detected after the back pressure generated on the ink storage unit side becomes larger than the negative pressure generated by the recording head itself, the printing operation is performed in a state where ink is not supplied to the recording head, that is, in a state where printing is not performed. After a while, the ink end is notified.

【0007】また、記録ヘッドとインク貯留器を結ぶイ
ンク供給路は、ゴムもしくは樹脂製のチューブで形成さ
れることが多く、このような部位に圧力センサを取り付
けるのは製造工程上手間がかかり、また装置の小型化を
阻害するおそれもある。
In addition, the ink supply path connecting the recording head and the ink reservoir is often formed of a rubber or resin tube, and mounting a pressure sensor in such a portion takes time and effort in the manufacturing process. In addition, there is a possibility that miniaturization of the device may be hindered.

【0008】本発明のインクジェット記録装置は、上述
の課題を解決するものであり、インクエンドを精度良く
検出し、カートリッジ内のインクを無駄なく使用できる
インクエンド検出器を備えたインクジェット記録装置を
提供するものである。
An ink jet recording apparatus according to the present invention solves the above-mentioned problems, and provides an ink jet recording apparatus provided with an ink end detector capable of detecting the ink end accurately and using the ink in the cartridge without waste. Is what you do.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明のインクジェッ
ト記録装置は、複数のノズルと、該ノズルの各々に連通
する独立の吐出室と、該吐出室に連通する共通インク室
とを備え、前記吐出室内に圧力を発生させて前記ノズル
よりインク液滴を吐出するインクジェット記録装置にお
いて、前記共通インク室の一部に形成された、室内の圧
力に応じて変形可能なダイヤフラムと、前記ダイヤフラ
ムの形状の変化を検出するインクエンド検出手段を有す
ることを特徴とする。
An ink jet recording apparatus according to the present invention includes a plurality of nozzles, an independent ejection chamber communicating with each of the nozzles, and a common ink chamber communicating with the ejection chamber. In an ink jet recording apparatus that generates pressure in a chamber and discharges ink droplets from the nozzle, a diaphragm formed in a part of the common ink chamber and deformable according to the pressure in the chamber, and a diaphragm having a shape It has an ink end detecting means for detecting a change.

【0010】かかる構成によれば、インク供給路中最も
吐出室(ノズル)に近い位置に設けられた共通インク室
に形成されたダイヤフラムの形状の変形を検知してイン
クエンドを検出するため、インク貯留部側に発生する背
圧が、記録ヘッド自体が発生する負圧よりも大きくなっ
た時点を精度良く検知することが可能である。
According to such a configuration, the ink end is detected by detecting the deformation of the shape of the diaphragm formed in the common ink chamber provided at the position closest to the ejection chamber (nozzle) in the ink supply path. It is possible to accurately detect the point in time when the back pressure generated on the storage unit side becomes larger than the negative pressure generated by the recording head itself.

【0011】インク滴を吐出するために吐出室に圧力を
加えるための圧力発生手段としては、吐出室の壁面の一
部に設けられた振動板に対して所定の空隙を有して対向
する電極を有する静電アクチュエータを設け、該静電ア
クチュエータにパルス電圧を印加して得られる静電気力
によって前記振動板を変形させてインク滴を吐出させる
方式、吐出室の壁面の一部に設けられた振動板と、該振
動板に固着された圧電素子に電気パルスを印加すること
によって前記振動板を変形させてインク滴を吐出させる
方式、吐出室の内部に設けられた発熱素子に電気パルス
を印加することによって、吐出室内に発生する気化圧力
により前記ノズルからインク液滴を吐出させる方式等を
用いることができる。
As a pressure generating means for applying pressure to the discharge chamber for discharging the ink droplets, an electrode opposed to a diaphragm provided on a part of a wall surface of the discharge chamber with a predetermined gap is provided. A method of ejecting ink droplets by deforming the vibration plate by an electrostatic force obtained by applying a pulse voltage to the electrostatic actuator, and a vibration provided on a part of a wall surface of the ejection chamber. A method in which an electric pulse is applied to a plate and a piezoelectric element fixed to the vibration plate to deform the vibration plate to discharge ink droplets, and applies an electric pulse to a heating element provided inside a discharge chamber. This makes it possible to use a method of ejecting ink droplets from the nozzles by the vaporization pressure generated in the ejection chamber.

【0012】また、ダイヤフラムの形状の変形を検知す
る手段には、例えば、ダイヤフラムに空隙をもって対向
する電極を設け、ダイヤフラムと電極間の間隔の変化に
応じて変化するダイヤフラム−電極間の静電容量の変化
を検出する方式を用いることができる。
The means for detecting the deformation of the shape of the diaphragm is provided with, for example, an electrode facing the diaphragm with a gap, and a capacitance between the diaphragm and the electrode which changes according to a change in the interval between the diaphragm and the electrode. A method for detecting a change in

【0013】この静電容量の変化を検出する方式は、上
述した各吐出方式の記録ヘッドに採用することができ
る。製造工程を容易にする観点からすれば、インクエン
ド検出に用いるセンサは、吐出に用いるアクチュエータ
と同等の構造・材質を有するものを用いることが望まし
い。即ち、静電容量検出型のインクエンドセンサは、静
電アクチュエータを用いてインク滴を吐出させる記録ヘ
ッドに好適である。
The method of detecting a change in the capacitance can be employed in the recording heads of the above-described respective ejection methods. From the viewpoint of facilitating the manufacturing process, it is desirable to use a sensor having the same structure and material as the actuator used for ejection as the sensor used for detecting the ink end. That is, the capacitance detection type ink end sensor is suitable for a recording head that ejects ink droplets using an electrostatic actuator.

【0014】このように、ダイヤフラムの形状の変形を
検知する手段に静電容量検出型を用いた場合、基準電圧
を前記ダイヤフラム−電極間に印加し、該ダイヤフラム
−電極間の電圧の変化を検出する手段を用いてインクエ
ンドを検出してもよい。この方法は、印刷工程中に常に
インクエンドを検出する場合に好適な方法である。ま
た、ダイヤフラム−電極間に接続された基準抵抗と、基
準パルスを前記ダイヤフラム−電極間に印加する手段
と、印加された基準パルスの立ち上がり時間を検出して
インクエンド検出してもよい。この方法は、印刷工程の
前後にインクエンドを検出する場合に好適な方法であ
る。
As described above, when the capacitance detecting type is used as the means for detecting the deformation of the shape of the diaphragm, a reference voltage is applied between the diaphragm and the electrode, and the change in the voltage between the diaphragm and the electrode is detected. Alternatively, the ink end may be detected by using a unit that performs the operation. This method is a method suitable for always detecting the ink end during the printing process. Further, a reference resistor connected between the diaphragm and the electrode, a means for applying a reference pulse between the diaphragm and the electrode, and a rise time of the applied reference pulse may be detected to detect the ink end. This method is suitable for detecting the ink end before and after the printing process.

【0015】ダイヤフラムの材質については、異方性エ
ッチングを用いて均一なダイヤフラムを作ることができ
るため、共通インク室をシリコン基板上に形成し、底面
にシリコン製のダイヤフラムを形成することが好まし
い。
Regarding the material of the diaphragm, it is preferable to form a common ink chamber on a silicon substrate and to form a silicon diaphragm on the bottom surface since a uniform diaphragm can be formed by using anisotropic etching.

【0016】また、本発明のインクジェット記録装置
は、インク滴を吐出するための複数のノズルを有するイ
ンクジェット記録装置において、前記複数のノズルの各
々に連通する独立の吐出室と、該吐出室の底壁に形成さ
れた振動板と、前記吐出室に連通する共通インク室と、
該共通インク室の底壁に形成されたダイヤフラムが形成
されたシリコン基板と、該シリコン基板の下面に接合さ
れる基板であって、前記各振動板に所定の間隔をもって
対向する第1の電極と、前記ダイヤフラムに所定の間隔
をもって対向する第2の電極が上面に形成された下基板
と、前記振動板と前記第1の電極間に充放電を行うこと
により、そこに発生する静電気力により前記振動板を変
形させて、前記ノズルよりインク滴を吐出させる駆動手
段と、前記ダイヤフラムと前記第2の電極間の静電容量
の変化を検出し、所定量の変化があったときにインクエ
ンドを認識するインクエンド検出手段とを有することを
特徴とする。かかる構成によれば、2枚の基板を接合す
るのみで、インク滴を吐出するための静電アクチュエー
タと、静電容量検出型のインクエンドセンサを得ること
ができ、精度の高いインクエンドセンサを内蔵した記録
ヘッドを容易に製造することが可能である。
According to another aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording apparatus having a plurality of nozzles for discharging ink droplets, comprising: an independent discharge chamber communicating with each of the plurality of nozzles; A diaphragm formed on the wall, a common ink chamber communicating with the ejection chamber,
A silicon substrate on which a diaphragm formed on the bottom wall of the common ink chamber is formed; and a first electrode which is a substrate bonded to the lower surface of the silicon substrate and faces each of the vibration plates at a predetermined interval. A lower substrate having a second electrode opposed to the diaphragm at a predetermined interval formed on an upper surface thereof, and charging and discharging between the vibration plate and the first electrode, whereby the electrostatic force generated there causes the electrostatic discharge. Driving means for deforming the diaphragm to eject ink droplets from the nozzles, detecting a change in capacitance between the diaphragm and the second electrode, and detecting an ink end when a predetermined amount of change has occurred. And ink end detecting means for recognizing. According to such a configuration, it is possible to obtain an electrostatic actuator for ejecting ink droplets and an ink end sensor of a capacitance detection type only by joining the two substrates, and to provide a highly accurate ink end sensor. The built-in recording head can be easily manufactured.

【0017】本発明のインクジェット制御方法は、上述
したインクジェット記録装置の制御方法に関し、吐出室
内に圧力を発生させて前記ノズルよりインク液滴を吐出
する印刷工程と、ダイヤフラムの形状の変化を検出する
インクエンド検出工程とを含み、該インクエンド検出工
程で、所定量以上のダイヤフラムの形状の変化を検出し
たときに、インクエンド処理を行うことを特徴とする。
インクエンド検出は、印刷工程の前後に行ってもよい
し、印刷工程中に随時、例えば、1ライン毎、1吐出毎
に行ってもよい。
An ink jet control method according to the present invention relates to a control method for an ink jet recording apparatus as described above, in which a pressure is generated in a discharge chamber to discharge ink droplets from the nozzles, and a change in the shape of a diaphragm is detected. An ink end detection step, wherein the ink end processing is performed when a change in the shape of the diaphragm by a predetermined amount or more is detected in the ink end detection step.
The ink end detection may be performed before and after the printing process, or may be performed at any time during the printing process, for example, for each line and for each ejection.

【0018】また、上述のインクジェット記録装置に更
に、ノズルよりインクを吸引する回復処理手段を備えた
インクジェット記録装置に関しては、インク液滴を吐出
する印刷工程に加え、回復処理手段により、ノズルより
インクを排出する回復処理工程を適宜行うことになる
が、この場合、回復処理工程の前もしくは後に前記ダイ
ヤフラムの形状の変化を検出するインクエンド検出工程
を行うことが望ましい。これは、回復処理工程中、記録
ヘッド内の負圧が増加するため、正確にインクエンドを
検知できないためである。
In the above-described ink jet recording apparatus, the ink jet recording apparatus further includes a recovery processing means for sucking ink from the nozzles. In this case, it is desirable to perform an ink end detection step of detecting a change in the shape of the diaphragm before or after the recovery processing step. This is because the negative pressure in the recording head increases during the recovery process, so that the ink end cannot be detected accurately.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、静
電容量検出型のインクエンドセンサを静電アクチュエー
タを用いてインク滴を吐出させる記録ヘッドに適用した
例を用いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to an example in which a capacitance detection type ink end sensor is applied to a recording head which ejects ink droplets using an electrostatic actuator.

【0020】図1は本実施形態のインクジェットヘッド
の分解斜視図であり、一部断面図で示してある。本実施
形態はインク液滴を基板の端部に設けたノズル孔か吐出
させるエッジイジェクトタイプの例を示すものである
が、基板の上面部に設けたノズル孔からインク液滴を吐
出させるフェイスイジェクトタイプでもよい。図2は組
み立てられたインクジェットヘッド全体の斜視図、図3
はインクジェットヘッドのインク流路部の断面側面図で
ある。以下図に従い、本発明の実施形態について説明す
る。
FIG. 1 is an exploded perspective view of the ink jet head of the present embodiment, which is partially shown in a sectional view. This embodiment shows an example of an edge eject type in which ink droplets are ejected from a nozzle hole provided at an end of a substrate, but a face eject method in which ink droplets are ejected from a nozzle hole provided in an upper surface portion of the substrate. It may be a type. FIG. 2 is a perspective view of the entire assembled ink jet head, and FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional side view of an ink flow path of the inkjet head. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】本実施形態のインクジェットヘッド10は
次に詳述する構造を持つ3枚の基板1、2、3を重ねて
接合した積層構造となっている。
The ink jet head 10 of this embodiment has a laminated structure in which three substrates 1, 2, and 3 having a structure described in detail below are overlapped and joined.

【0022】中間の第1の基板1は、シリコン基板であ
り、複数のノズル孔4を構成するように、基板1の表面
に一端より平行に等間隔で形成された複数のノズル溝1
1と、各々のノズル溝11に連通し、底壁を振動板5と
する圧力発生部である吐出室6を構成することになる凹
部12と、凹部12の後部に設けられたオリフィス7を
構成することになるインク流入口のための細溝13と、
各々の吐出室6にインクを供給するためインク供給部で
あるリザーバ(共通インク室)8を構成することになる
凹部14と、凹部14の後部に設けられたフィルター5
1を構成することになるフィルター溝52を有する。凹
部14の底壁には、インクエンド検出部の一部となるダ
イヤフラム55が形成されている。
The intermediate first substrate 1 is a silicon substrate, and a plurality of nozzle grooves 1 formed at equal intervals in parallel from one end on the surface of the substrate 1 so as to form a plurality of nozzle holes 4.
1 and a recess 12 which communicates with each nozzle groove 11 to form a discharge chamber 6 which is a pressure generating section having a bottom wall as a vibration plate 5, and an orifice 7 provided at the rear of the recess 12. A narrow groove 13 for an ink inlet to be made;
A recess 14 that forms a reservoir (common ink chamber) 8 that is an ink supply unit for supplying ink to each ejection chamber 6, and a filter 5 provided at the rear of the recess 14
1 has a filter groove 52. On the bottom wall of the concave portion 14, a diaphragm 55 which is a part of the ink end detecting section is formed.

【0023】本実施形態においては、振動板5とこれに
対向して配置される電極21との対向間隔の長さG(図
3参照、以下「ギャップ長」と記す。)が、凹部15の
深さと電極の厚さとの差になるように、間隔保持手段を
第2の基板2に形成した振動室用の凹部15により構成
している。また、別の例として凹部の形成は第1の基板
1の下面でもよい。また、ダイヤフラム55とこれに対
向して配置されるインクエンドセンサ用の電極54との
対向間隔もおよそ長さGとなっている。
In the present embodiment, the length G (see FIG. 3, hereinafter referred to as “gap length”) of the opposing interval between the diaphragm 5 and the electrode 21 arranged opposite thereto is equal to that of the recess 15. The spacing means is constituted by the recess 15 for the vibration chamber formed in the second substrate 2 so as to have a difference between the depth and the thickness of the electrode. Further, as another example, the concave portion may be formed on the lower surface of the first substrate 1. The distance between the diaphragm 55 and the electrode 54 for the ink end sensor disposed opposite thereto is also approximately the length G.

【0024】また、第1の基板1への共通電極17の付
与については、半導体及び電極である金属の材料による
仕事関数の大小が重要であり、本実施形態では共通電極
材料にはチタンを下付けとし白金、またはクロムを下付
けとし金を使用しているが、本実施形態に限定されるも
のではなく、基板1がP型半導体の場合は仕事関数が共
通電極材料の方が大きくなるものであれば何でもよく、
N形半導体の場合は仕事関数が共通電極材料の方が小さ
くなるような材料であれば何でもよい。
In addition, when the common electrode 17 is applied to the first substrate 1, it is important that the work functions of the semiconductor and the metal material as the electrode are large and small. Although platinum or chromium is used as an underlayer and gold is used as an underlayer, the present invention is not limited to this embodiment. When the substrate 1 is a P-type semiconductor, the work function of the common electrode material is larger than that of the common electrode. Anything is fine,
In the case of an N-type semiconductor, any material may be used as long as the work function of the common electrode material is smaller.

【0025】第1の基板1の下面に接合される下側の第
2の基板にはホウ珪酸系ガラスを使用し、第1の基板1
の振動板5の下部に電極21を装着するため振動室9を
構成することになる凹部15が設けられている。また、
ダイヤフラム55の下部に電極54を形成するための凹
部16が、凹部15に隣接して設けられている。
The lower second substrate joined to the lower surface of the first substrate 1 is made of borosilicate glass,
The lower part of the vibrating plate 5 is provided with a concave portion 15 which constitutes the vibrating chamber 9 for mounting the electrode 21. Also,
A concave portion 16 for forming the electrode 54 is provided below the diaphragm 55 adjacent to the concave portion 15.

【0026】この第2の基板2を第1の基板1に接合す
ることによって振動室9、圧力センサの一部となる室5
3が形成される。第2の基板2上の振動板5、ダイヤフ
ラム55に対応する各々の位置に、ITO導電膜を0.
1μmスパッタし、振動板5、ダイヤフラム55とほぼ
同じ形状にITOパターンを形成して駆動電極21、セ
ンサ電極54としている。駆動電極21はリード部22
aによって端子部23aに連絡され、センサ電極54は
リード部22bによって端子部23bに連絡されてい
る。
By joining the second substrate 2 to the first substrate 1, the vibration chamber 9 and the chamber 5 which becomes a part of the pressure sensor are formed.
3 is formed. At each position corresponding to the diaphragm 5 and the diaphragm 55 on the second substrate 2, an ITO conductive film is added to the.
The driving electrode 21 and the sensor electrode 54 are formed by sputtering 1 μm and forming an ITO pattern in substantially the same shape as the diaphragm 5 and the diaphragm 55. The drive electrode 21 is a lead 22
The sensor electrode 54 is connected to the terminal portion 23b by the lead portion 22b.

【0027】第1の基板1の上面に接合される上側の第
3の基板3は、第2の基板2と同じくホウ珪酸ガラスを
用いている。この第3の基板3の接合によって、ノズル
孔4、吐出室6、オリフィス7、リザーバ8及びフィル
ター51が構成される。
The upper third substrate 3 bonded to the upper surface of the first substrate 1 is made of borosilicate glass, like the second substrate 2. By joining the third substrate 3, the nozzle hole 4, the discharge chamber 6, the orifice 7, the reservoir 8, and the filter 51 are formed.

【0028】本実施形態においてはフィルター51は同
時にインク供給口となっていおり、接続パイプ32が接
続され、チューブ33を介して図示しないインクタンク
に接続されている。
In the present embodiment, the filter 51 serves as an ink supply port at the same time, is connected to the connection pipe 32, and is connected to an ink tank (not shown) via the tube 33.

【0029】第1の基板1と第2の基板2は、温度30
0〜500℃、電圧500〜1000Vの印加で陽極接
合され、また同条件で第1の基板1と第3の基板3を接
合され、図3のようにインクジェットヘッドが組み立て
られる。
The first substrate 1 and the second substrate 2 have a temperature of 30
Anode bonding is performed by applying a voltage of 0 to 500 ° C. and a voltage of 500 to 1000 V. The first substrate 1 and the third substrate 3 are bonded under the same conditions, and an ink jet head is assembled as shown in FIG.

【0030】また、基板1の表面には熱酸化により酸化
シリコン膜が形成されており、駆動電極21と振動板
5、ダイヤフラム55とセンサ電極54が接触しても短
絡しないよう構成されている。絶縁膜としての熱酸化膜
は厚すぎると電界が弱くなる原因となる一方、薄過ぎる
と繰り返し電界ストレスにより絶縁破壊しやすくなる。
本実施形態ではこの熱酸化膜の厚さを0.13μmとし
ている。
A silicon oxide film is formed on the surface of the substrate 1 by thermal oxidation so that the drive electrode 21 and the diaphragm 5 and the diaphragm 55 and the sensor electrode 54 are not short-circuited even if they come into contact with each other. If the thermal oxide film as the insulating film is too thick, it causes the electric field to weaken. On the other hand, if it is too thin, dielectric breakdown is apt to occur due to repeated electric field stress.
In this embodiment, the thickness of the thermal oxide film is 0.13 μm.

【0031】図2に説明されるようにインクジェットヘ
ッドを組み立てた後は、共通電極17と駆動電極21の
端子部23a間、及びセンサ電極54の端子部23bに
FPC101により駆動回路、検出回路を接続し、イン
クジェットヘッドユニットを構成する。インク103
は、図示しないインクタンクよりヘッドフォルダ32、
フィルター51を経てインクジェットヘッド10の内部
に供給され、リザーバ8、吐出室6等を満たしている。
After assembling the ink jet head as shown in FIG. 2, the drive circuit and the detection circuit are connected by the FPC 101 between the common electrode 17 and the terminal 23a of the drive electrode 21, and to the terminal 23b of the sensor electrode 54. Then, an ink jet head unit is configured. Ink 103
Is a head folder 32 from an ink tank (not shown),
The ink is supplied to the inside of the inkjet head 10 through the filter 51 and fills the reservoir 8, the discharge chamber 6, and the like.

【0032】図3は上述のインクジェットヘッドユニッ
トを搭載した本発明のインクジェット記録装置の一実施
形態を示す概要図である。300は記録紙105を搬送
するプラテン、301は内部にインクを貯蔵するインク
タンクであり、インク供給チューブ306を介してイン
クジェットヘッド10にインクを供給する。302はキ
ャリッジであり、インクジェットヘッド10を記録紙1
05の搬送方向と直行する方向に移動させる。キャリッ
ジ302を移動させながら、駆動回路40により適時イ
ンクジェットヘッド10よりインク104を吐出させる
ことにより、記録紙105に任意の文字や画像を印刷す
ることができる。
FIG. 3 is a schematic view showing an embodiment of the ink jet recording apparatus of the present invention equipped with the above-described ink jet head unit. Reference numeral 300 denotes a platen that conveys the recording paper 105, and 301 denotes an ink tank that stores ink therein, and supplies ink to the inkjet head 10 via an ink supply tube 306. Reference numeral 302 denotes a carriage, which controls the inkjet head 10 to record paper 1
05 in the direction perpendicular to the transport direction. By discharging the ink 104 from the inkjet head 10 by the drive circuit 40 at appropriate times while moving the carriage 302, it is possible to print any character or image on the recording paper 105.

【0033】符号303はポンプであり、インクジェッ
トヘッド10のインク吐出不良時の回復動作を行った
り、インクの詰め替えを行う等の場合、キャップ30
4、廃インク回収チューブ308を介してインクを吸引
し、排インク溜305に回収する機能を果たしている。
Reference numeral 303 denotes a pump, which is a cap 30 for performing a recovery operation at the time of ink ejection failure of the ink jet head 10 or refilling ink.
4. A function of sucking ink through the waste ink collection tube 308 and collecting the ink in the waste ink reservoir 305.

【0034】なお、本実施形態では、インクジェットヘ
ッド10のみをキャリッジ302に配設したものを示す
が、これに限定されるものでものはなく、インクタンク
はキャリッジ上に配設されてもよいし、インクタンクを
ヘッドと一体に構成したいわゆるディスポーザブルタイ
プ(インクタンクのインクが空になった時点でインクジ
ェットヘッドごと交換するタイプ)に適用してもよい。
In this embodiment, only the ink jet head 10 is provided on the carriage 302. However, the present invention is not limited to this, and the ink tank may be provided on the carriage. Alternatively, the present invention may be applied to a so-called disposable type in which the ink tank is integrally formed with the head (a type in which the ink jet head is replaced when the ink in the ink tank becomes empty).

【0035】図4は、本発明の実施形態を示す機能ブロ
ック図である。符号201は振動板5−駆動電極間21
に充放電を行い、吐出室6内に圧力を発生させてノズル
4よりインク滴を吐出させるための駆動回路、符号20
3はダイヤフラム55−センサ電極54間の静電容量、
または静電容量の変化を検出するための検出回路であ
る。また、符号202はプリンタを制御する演算回路
(CPU)であり、符号204はインクエンドを検出し
たときにユーザにその旨を警告するためのインクエンド
報知手段である。この報知手段204は、例えばLED
を点灯させたり、警告音を発生したりしてユーザにイン
クエンドを報知する。
FIG. 4 is a functional block diagram showing an embodiment of the present invention. Reference numeral 201 denotes a portion between the diaphragm 5 and the drive electrode 21.
A drive circuit for charging / discharging the nozzles and generating pressure in the discharge chamber 6 to discharge ink droplets from the nozzles 4;
3 is the capacitance between the diaphragm 55 and the sensor electrode 54,
Alternatively, it is a detection circuit for detecting a change in capacitance. Reference numeral 202 denotes an arithmetic circuit (CPU) for controlling the printer, and reference numeral 204 denotes an ink end notifying unit for warning a user when ink end is detected. The notification means 204 is, for example, an LED
Is turned on or a warning sound is issued to notify the user of the ink end.

【0036】不図示のホストから送られた印刷データ、
コマンドがCPU202によって処理されて、駆動回路
201が制御される。これにより、振動板5−駆動電極
21間に充放電を行い、記録紙に画像が記録される。検
出回路203は、リザーバ8内の圧力の変化を適宜検出
し、所定値を越える圧力の変化が検出回路203によっ
て検出されると、CPU202を介して、例えば、イン
クエンド報知手段204によってユーザにインクエンド
が報知される。
Print data sent from a host (not shown),
The command is processed by the CPU 202 and the drive circuit 201 is controlled. As a result, charging and discharging are performed between the diaphragm 5 and the drive electrode 21, and an image is recorded on the recording paper. The detection circuit 203 appropriately detects a change in the pressure in the reservoir 8, and when a change in the pressure exceeding a predetermined value is detected by the detection circuit 203, the ink is sent to the user by the ink end notification unit 204 via the CPU 202. The end is announced.

【0037】図7に示したように、インクの消費が進
み、パック内のインクの量が少なくなってくると、アル
ミパックの復元力、もしくはフォームに対するインクの
浸透圧の増大により、急激に負圧(背圧)が増大する。
これに伴い、ダイヤフラム55は上方(矢印方向)に撓
む。この撓みにより、ダイヤフラム55−センサ電極5
4間で構成されるコンデンサの静電容量が減少する。こ
の静電容量の変化が検出回路203によって検出され
る。
As shown in FIG. 7, when the consumption of ink progresses and the amount of ink in the pack decreases, the negative force suddenly decreases due to the restoring force of the aluminum pack or the increase in the osmotic pressure of the ink with respect to the foam. The pressure (back pressure) increases.
Accordingly, the diaphragm 55 bends upward (in the direction of the arrow). Due to this bending, the diaphragm 55-the sensor electrode 5
The capacitance of the capacitor formed between the four decreases. This change in capacitance is detected by the detection circuit 203.

【0038】以下、検出回路203の具体例及びその作
用について図5、図6を用いて説明する。図5(a)
は、基準電圧を前記ダイヤフラム−電極間に印加し、該
ダイヤフラム−センサ電極間の電圧の変化を検出するた
めの検出回路203aを示す回路図である。図5(b)
は、インクジェットヘッド駆動時の振動板5−電極間2
1間の電圧波形V1と、検出回路203aの出力である
電圧波形V2を示す波形図である。
Hereinafter, a specific example of the detection circuit 203 and its operation will be described with reference to FIGS. FIG. 5 (a)
FIG. 4 is a circuit diagram showing a detection circuit 203a for applying a reference voltage between the diaphragm and the electrode and detecting a change in the voltage between the diaphragm and the sensor electrode. FIG. 5 (b)
Is the distance between the diaphragm 5 and the electrode 2 when the inkjet head is driven.
FIG. 3 is a waveform diagram showing a voltage waveform V1 between 1 and a voltage waveform V2 output from the detection circuit 203a.

【0039】検出回路203aは、主に抵抗R1、R
2、ダイオードD1及びオペアンプOPから構成され、
図示のように、定電圧がダイヤフラム55−センサ電極
54からなるコンデンサに印加されるように各素子が接
続されている。ダイヤフラム55−センサ電極54から
なるコンデンサの静電容量の変化に従って、出力端子T
0からは、ダイヤフラム55−センサ電極54間の電圧
変化が出力される。
The detection circuit 203a mainly includes resistors R1, R
2. It is composed of a diode D1 and an operational amplifier OP,
As shown, each element is connected so that a constant voltage is applied to a capacitor composed of the diaphragm 55 and the sensor electrode 54. The output terminal T is changed according to the change in the capacitance of the capacitor composed of the diaphragm 55 and the sensor electrode 54.
From 0, a voltage change between the diaphragm 55 and the sensor electrode 54 is output.

【0040】図5(b)に示されるように、時刻t0〜
t1まで振動板5−駆動電極21間の充電が行われ、振
動板5は駆動電極21側に撓む。このとき、振動室6内
には負圧が発生し、ノズル4に形成されているメニスカ
スが振動室6側に後退すると共に、リザーバ8内のイン
クも振動室6内流れ込み、リザーバ8内にも負圧が発生
することになる。この負圧によってダイヤフラム55が
上方に変形し、検出回路203aの出力電圧V2は図示
(w1部分)のように低下する。
As shown in FIG. 5B, at times t0 to t0
Charging between the diaphragm 5 and the drive electrode 21 is performed until t1, and the diaphragm 5 bends toward the drive electrode 21. At this time, a negative pressure is generated in the vibration chamber 6, and the meniscus formed in the nozzle 4 retreats to the vibration chamber 6 side, and the ink in the reservoir 8 also flows into the vibration chamber 6, and also enters the reservoir 8. Negative pressure will be generated. Due to this negative pressure, the diaphragm 55 is deformed upward, and the output voltage V2 of the detection circuit 203a decreases as shown in the figure (w1 portion).

【0041】時刻t1で振動板5−駆動電極21間の充
電を停止する。振動板5は電極21に引きつけられたま
ま保持される。振動室内6に発生した負圧は、リザーバ
8からインクが流れ込むことにより、徐々になくなって
いく。そして、ダイヤフラム55は元の状態に戻り、検
出回路203aの出力電圧V2も図示(w1部分)のよ
うに時刻t0以前の電圧に戻る。
At time t1, charging between the diaphragm 5 and the drive electrode 21 is stopped. The diaphragm 5 is held while being attracted to the electrode 21. The negative pressure generated in the vibration chamber 6 gradually disappears as the ink flows from the reservoir 8. Then, the diaphragm 55 returns to the original state, and the output voltage V2 of the detection circuit 203a also returns to the voltage before the time t0 as illustrated (part w1).

【0042】時刻t2〜t3にかけて、振動板5−駆動
電極21間の放電が行われ、振動板5はその弾性力によ
って、元の形状に復元する方向に撓む。このとき、振動
室内6に正圧が発生し、ノズル4よりインク滴が吐出さ
れる。ここで生じた正圧はリザーバ8内にも伝搬し、ダ
イヤフラム55が下方に変形し、ダイヤフラム55−電
極54間の静電容量が増加し、検出回路203aの出力
電圧V2は図示(w2部分)のように上昇する。
From time t2 to time t3, discharge between the diaphragm 5 and the drive electrode 21 is performed, and the diaphragm 5 is bent in a direction of restoring the original shape by its elastic force. At this time, a positive pressure is generated in the vibration chamber 6, and ink droplets are ejected from the nozzle 4. The positive pressure generated here also propagates in the reservoir 8, the diaphragm 55 is deformed downward, the capacitance between the diaphragm 55 and the electrode 54 increases, and the output voltage V2 of the detection circuit 203a is shown in the drawing (w2 portion). Rise like.

【0043】ノズル4からインク滴が吐出され、振動板
5が元の形状に復元すると、再び吐出室6内に負圧が発
生する。この負圧はリザーバ8内に伝搬し、再びダイヤ
フラム55が上方に変形し、検出回路203aの出力電
圧V2は図示(w3部分)のように低下する。このよう
にリザーバ8内に負圧が発生するとダイヤフラムは上方
に撓み、静電容量が減少し、出力電圧V2は低下する。
発生する負圧が大きいほどダイヤフラムは大きく撓み、
出力電圧V2も大きく低下する。
When the ink droplets are ejected from the nozzles 4 and the vibration plate 5 is restored to the original shape, a negative pressure is generated in the ejection chamber 6 again. This negative pressure propagates into the reservoir 8, the diaphragm 55 is again deformed upward, and the output voltage V2 of the detection circuit 203a decreases as shown (w3 portion). When a negative pressure is generated in the reservoir 8 as described above, the diaphragm bends upward, the capacitance decreases, and the output voltage V2 decreases.
The larger the negative pressure generated, the more the diaphragm bends,
The output voltage V2 also drops significantly.

【0044】吐出室6から伝搬する負圧の他に、図7に
示されるインク貯留部側に発生する背圧がリザーバ8内
に加わることは前述したとおりである。この背圧が大き
くなるほど、電圧波形V2の一部w1、w3の振幅が増
大する。(図5(b)の波線で示す部分。)この電圧波
形の振幅の大きさを検出することにより、インクエンド
を精度良く検知する事ができる。例えば、検出回路20
3aの出力電圧V2を、不図示のコンパレータを用い
て、基準電圧Vrefと比較し、電圧V2が基準電圧V
refより低下したことを検出すると、インクエンドを
ユーザに報知し、カートリッジの交換を促す。この基準
電圧Vrefの大きさは、インク貯留部側に発生する背
圧が記録ヘッド自体が発生する負圧よりも大きくなる時
点の電圧波形V2の振幅に相当する値に予め設定されて
いる。
As described above, in addition to the negative pressure propagating from the discharge chamber 6, the back pressure generated on the ink storage side shown in FIG. As the back pressure increases, the amplitudes of the portions w1 and w3 of the voltage waveform V2 increase. (A portion indicated by a broken line in FIG. 5B.) By detecting the magnitude of the amplitude of the voltage waveform, the ink end can be accurately detected. For example, the detection circuit 20
3a is compared with the reference voltage Vref using a comparator (not shown), and the voltage V2 is set to the reference voltage Vref.
When detecting that it has fallen below ref, it notifies the user of the ink end and prompts the user to replace the cartridge. The magnitude of the reference voltage Vref is set in advance to a value corresponding to the amplitude of the voltage waveform V2 at the time when the back pressure generated on the ink storage unit side becomes larger than the negative pressure generated by the recording head itself.

【0045】これにより、まさに背圧が急激に上昇し
(図7のX部分)インクがヘッドに供給できなくなった
瞬間を検出できるため、使用できるインクが十分に残っ
た状態で、インクカートリッジが交換されることがな
く、また、印刷されない状態で印刷動作がしばらく続い
た後に、インクエンドが報知されるという不具合が起こ
らない。以上述べた検出方法は、印刷工程中に常にイン
クエンドを検出する場合に好適な方法である。
As a result, it is possible to detect the moment when the back pressure rises sharply (part X in FIG. 7) and the ink cannot be supplied to the head, so that the ink cartridge can be replaced while the usable ink remains sufficiently. The ink end is not notified after the printing operation is continued for a while in a state where printing is not performed. The detection method described above is a method suitable for always detecting the ink end during the printing process.

【0046】図6(a)は、検出回路の他の実施形態を
示す回路図であり、図6(b)はこの検出回路の入力と
出力の電圧波形を示す波形図である。ダイヤフラム55
−電極54からなるコンデンサには、図示のごとく基準
抵抗Rrefが接続されている。矩形上の基準パルスP
0を検出回路203bの入力端子Vinに印加すると、
出力端子Voutには、図示のように1次遅系の波形が
出力される。この出力波形の立ち上がり時間は、検出回
路の時定数(基準抵抗Rrefの抵抗値×コンデンサの
容量C)で決まる。従って、リザーバ8内の負圧(カー
トリッジの背圧)が増大すれば、コンデンサの時定数に
よって変化するため、ダイヤフラム55−センサ電極5
4間の静電容量が減少し、立ち上がり時間も短くなる。
(図6(b)において実線の波形が波線の波形に移行す
る。)この出力波形Voutの立ち上がり時間の変化を
検出することにより、インクエンドを精度良く検知する
事ができる。例えば、検出回路203bの出力電圧Vo
utを、不図示のコンパレータを用いて、基準電圧Vr
efと比較し、時刻t0から出力電圧Voutが基準電
圧Vrefまで到達する時間t2,t3を計測し、この
立ち上がり時間が基準時間より短くなったことを検出す
ると、インクエンドをユーザに報知し、カートリッジの
交換を促す。この基準時間は、ダイヤフラム55、電極
55からなるコンデンサが、インク貯留部側に発生する
背圧が記録ヘッド自体の発生する負圧よりも大きくなる
時点の静電容量を示したときの立ち上がり時間とほぼ等
しくなるように予め設定されている。
FIG. 6A is a circuit diagram showing another embodiment of the detection circuit, and FIG. 6B is a waveform diagram showing input and output voltage waveforms of the detection circuit. Diaphragm 55
A reference resistor Rref is connected to the capacitor composed of the electrode 54 as shown in the figure. Reference pulse P on rectangle
When 0 is applied to the input terminal Vin of the detection circuit 203b,
A first-order slow system waveform is output to the output terminal Vout as shown. The rise time of this output waveform is determined by the time constant of the detection circuit (the resistance value of the reference resistor Rref × the capacitance C of the capacitor). Therefore, if the negative pressure (back pressure of the cartridge) in the reservoir 8 increases, the pressure changes depending on the time constant of the capacitor.
The capacitance between the four is reduced and the rise time is also reduced.
(In FIG. 6B, the waveform of the solid line shifts to the waveform of the dashed line.) By detecting the change in the rise time of the output waveform Vout, the ink end can be accurately detected. For example, the output voltage Vo of the detection circuit 203b
ut is converted to a reference voltage Vr using a comparator (not shown).
ef, time t2 and t3 from the time t0 when the output voltage Vout reaches the reference voltage Vref are measured, and when it is detected that the rise time is shorter than the reference time, the ink end is notified to the user and the cartridge is notified. Prompt for replacement. This reference time is the rise time when the capacitor composed of the diaphragm 55 and the electrode 55 indicates the capacitance at the time when the back pressure generated on the ink storage unit side becomes larger than the negative pressure generated by the recording head itself. It is set in advance to be substantially equal.

【0047】これにより、まさに背圧が急激に上昇し
(図7のX部分)インクがヘッドに供給できなくなった
瞬間を検出できるため、使用できるインクが十分に残っ
た状態で、インクカートリッジが交換されることがな
く、また、印刷されない状態で印刷動作がしばらく続い
た後に、インクエンドが報知されるという不具合が起こ
らない。
As a result, it is possible to detect the moment when the back pressure rises sharply (part X in FIG. 7) and the ink cannot be supplied to the head, so that the ink cartridge can be replaced while the usable ink remains sufficiently. The ink end is not notified after the printing operation is continued for a while in a state where printing is not performed.

【0048】なお、基準パルスP0は例えば、印刷工程
の前後にダイヤフラム55−電極54間に印加され、イ
ンクエンドが確認される。シリアル型のプリンタの場
合、1行印刷する毎に基準パルスP0を印加し、インク
エンドを確認しても良い。以上述べた検出方法は、印刷
工程の前後にインクエンドを検出する場合に好適な方法
である。
The reference pulse P0 is applied between the diaphragm 55 and the electrode 54 before and after the printing process, for example, and the ink end is confirmed. In the case of a serial type printer, the reference pulse P0 may be applied every time one line is printed, and the ink end may be confirmed. The detection method described above is a method suitable for detecting the ink end before and after the printing process.

【0049】また、図3に示したように、インク吐出不
良時には、ポンプ303を駆動してインクジェットヘッ
ド10のノズルより不良インクを排出する回復処理工程
を適宜行うことになるが、この場合、回復処理工程の前
もしくは後に前記ダイヤフラムの形状の変化を検出する
インクエンド検出工程を行うことが望ましい。これは、
回復処理工程中、記録ヘッド内の負圧が増加するため、
正確にインクエンドを検知できないためである。
As shown in FIG. 3, when ink ejection is defective, the pump 303 is driven to perform a recovery process for discharging defective ink from the nozzles of the ink jet head 10 as needed. It is preferable to perform an ink end detection step of detecting a change in the shape of the diaphragm before or after the processing step. this is,
During the recovery process, the negative pressure in the print head increases,
This is because the ink end cannot be accurately detected.

【0050】なお、本実施形態では、インク滴を吐出す
るために吐出室に圧力を加えるための圧力発生手段とし
て静電アクチュエータにパルス電圧を印加して得られる
静電気力によって吐出室内の振動板を変形させてインク
滴を吐出させる方式を用いたものについて説明したが、
本発明はこれに限られるものではなく、吐出室内の振動
板に固着された圧電素子に電気パルスを印加することに
よって振動板を変形させてインク滴を吐出させる方式
(ピエゾ方式)、吐出室の内部に設けられた発熱素子に
電気パルスを印加することによって、吐出室内に発生す
る気化圧力により前記ノズルからインク液滴を吐出させ
る方式(サーマルジェット方式)等を用いることができ
る。
In this embodiment, as a pressure generating means for applying pressure to the ejection chamber for ejecting ink droplets, the vibration plate in the ejection chamber is formed by an electrostatic force obtained by applying a pulse voltage to the electrostatic actuator. Although the method using the method of deforming and ejecting ink droplets has been described,
The present invention is not limited to this, and a method (piezo method) of deforming the vibration plate by applying an electric pulse to a piezoelectric element fixed to the vibration plate in the discharge chamber to discharge ink droplets, By applying an electric pulse to a heating element provided inside, a method of ejecting ink droplets from the nozzles by a vaporization pressure generated in the ejection chamber (thermal jet method) or the like can be used.

【0051】[0051]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、イン
クエンドを精度良く検出し、カートリッジ内のインクを
無駄なく使用できるインクエンド検出器を備えたインク
ジェット記録装置を提供することができる。また、これ
により、使用できるインクが十分に残った状態で、イン
クカートリッジが交換されることもなく、印刷されない
状態で印刷動作がしばらく続いた後に、インクエンドが
報知されるという不具合が生じないという効果を奏す
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording apparatus having an ink end detector capable of detecting the ink end accurately and using the ink in the cartridge without waste. Further, with this, there is no problem that the ink end is notified after the printing operation has been continued for a while without the ink cartridge being replaced in a state where the usable ink is sufficiently left and the printing is not performed. It works.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態のインクジェットヘッドの
分解斜視図。
FIG. 1 is an exploded perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態のインクジェットヘッドの
斜視図。
FIG. 2 is a perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施形態のインクジェットプリンタ
の斜視図。
FIG. 3 is a perspective view of the inkjet printer according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明のインクジェットプリンタの一実施形態
を示す機能ブロック図である。
FIG. 4 is a functional block diagram showing an embodiment of the ink jet printer of the present invention.

【図5】本発明のインクエンド検出回路の一実施形態を
示す回路図及び波形図。
FIG. 5 is a circuit diagram and a waveform diagram showing an embodiment of an ink end detection circuit of the present invention.

【図6】本発明のインクエンド検出回路の他の実施形態
を示す回路図及び波形図。
FIG. 6 is a circuit diagram and a waveform diagram showing another embodiment of the ink end detection circuit of the present invention.

【図7】カートリッジ内のインクの消費量に伴う記録ヘ
ッドにかかる圧力の変化を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a change in pressure applied to a recording head according to the amount of ink consumed in a cartridge.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4 ノズル 5 振動板 6 吐出室 8 リザーバ 10 インクジェットヘッド 21 駆動電極 54 センサ電極 55 ダイヤフラム 201 駆動回路 202 演算回路(CPU) 203 静電容量検出回路 204 インクエンド報知手段 Reference Signs List 4 Nozzle 5 Vibration plate 6 Discharge chamber 8 Reservoir 10 Inkjet head 21 Drive electrode 54 Sensor electrode 55 Diaphragm 201 Drive circuit 202 Operation circuit (CPU) 203 Capacitance detection circuit 204 Ink end notification means

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のノズルと、該ノズルの各々に連通
する独立の吐出室と、該吐出室に連通する共通インク室
とを備え、前記吐出室内に圧力を発生させて前記ノズル
よりインク液滴を吐出するインクジェット記録装置にお
いて、 前記共通インク室の一部に形成された、室内の圧力に応
じて変形可能なダイヤフラムと、 前記ダイヤフラムの形状の変化を検出するインクエンド
検出手段を有することを特徴とするインクジェット記録
装置。
A plurality of nozzles; an independent discharge chamber communicating with each of the nozzles; and a common ink chamber communicating with the discharge chambers. An ink jet recording apparatus that ejects droplets, comprising: a diaphragm formed in a part of the common ink chamber, the diaphragm being deformable according to the pressure in the chamber, and an ink end detecting unit for detecting a change in the shape of the diaphragm. Characteristic inkjet recording device.
【請求項2】 請求項1記載のインクジェット記録装置
において、該ダイヤフラムに空隙をもって対向する電極
を更に備え、前記インクエンド検出手段は、前記ダイヤ
フラムと電極間の間隔の変化に応じて変化するダイヤフ
ラム−電極間の静電容量の変化を検出し、所定量の変化
があったときにインクエンドを認識することを特徴とす
るインクジェット記録装置。
2. An ink jet recording apparatus according to claim 1, further comprising an electrode facing said diaphragm with a gap, wherein said ink end detecting means changes the diaphragm in accordance with a change in a distance between said diaphragm and said electrode. An ink jet recording apparatus, which detects a change in capacitance between electrodes and recognizes an ink end when a predetermined amount of change has occurred.
【請求項3】 請求項2記載のインクジェット記録装置
において、前記インクエンド検出手段は、基準電圧を前
記ダイヤフラム−電極間に印加する手段と、該ダイヤフ
ラム−電極間の電圧の変化を検出する手段を有すること
を特徴とするインクジェット記録装置。
3. The ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein the ink end detecting means includes means for applying a reference voltage between the diaphragm and the electrode, and means for detecting a change in the voltage between the diaphragm and the electrode. An ink jet recording apparatus comprising:
【請求項4】 請求項2記載のインクジェット記録装置
において、前記インクエンド検出手段は、前記ダイヤフ
ラム−電極間に接続された基準抵抗と、基準パルスを前
記ダイヤフラム−電極間に印加する手段と、印加された
基準パルスの立ち上がり時間を検出する手段を有するこ
とを特徴とするインクジェット記録装置。
4. An ink jet recording apparatus according to claim 2, wherein said ink end detecting means comprises: a reference resistor connected between said diaphragm and said electrode; a means for applying a reference pulse between said diaphragm and said electrode; An ink jet recording apparatus comprising means for detecting a rising time of a reference pulse.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4記載のインクジェ
ット記録装置において、前記吐出室と、前記共通インク
室が1枚のシリコン基板上に形成されており、前記ダイ
ヤフラムがシリコン基板上に形成されていることを特徴
とするインクジェット記録装置。
5. The ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein the ejection chamber and the common ink chamber are formed on a single silicon substrate, and the diaphragm is formed on a silicon substrate. An ink jet recording apparatus comprising:
【請求項6】 請求項1乃至請求項5記載のインクジェ
ット記録装置において、前記吐出室に圧力を加えるため
の圧力発生手段が、前記吐出室の壁面の一部に設けられ
た振動板と、該振動板に対して所定の空隙を有して対向
する電極とを有する静電アクチュエータであり、前記静
電アクチュエータに、パルス電圧を印加して得られる静
電気力によって前記振動板を変形させて、インク滴を吐
出させることを特徴とするインクジェット記録装置。
6. An ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a pressure generating means for applying pressure to said discharge chamber is provided on a part of a wall surface of said discharge chamber; An electrostatic actuator having an electrode opposed to the diaphragm with a predetermined gap, wherein the diaphragm is deformed by an electrostatic force obtained by applying a pulse voltage to the electrostatic actuator, and ink is applied. An ink jet recording apparatus for discharging droplets.
【請求項7】 請求項1乃至請求項5記載のインクジェ
ット記録装置において、前記吐出室に圧力を加えるため
の圧力発生手段が、前記吐出室の壁面の一部に設けられ
た振動板と、該振動板に固着された圧電素子からなり、
該圧電素子に電気パルスを印加することによって前記振
動板を変形させて、インク滴を吐出させることを特徴と
するインクジェット記録装置。
7. An ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein said pressure generating means for applying pressure to said discharge chamber includes: a diaphragm provided on a part of a wall surface of said discharge chamber; It consists of a piezoelectric element fixed to the diaphragm,
An ink jet recording apparatus characterized in that the vibration plate is deformed by applying an electric pulse to the piezoelectric element to eject ink droplets.
【請求項8】 請求項1乃至請求項5記載のインクジェ
ット記録装置において、前記吐出室に圧力を加えるため
の圧力発生手段が、前記吐出室の内部に設けられた発熱
素子であり、該発熱素子に電気パルスを印加することに
よって、前記吐出室内に発生する気化圧力により前記ノ
ズルからインク液滴を吐出させることを特徴とするイン
クジェット記録装置。
8. An ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein said pressure generating means for applying pressure to said discharge chamber is a heating element provided inside said discharge chamber. An ink jet recording apparatus characterized in that an ink pulse is ejected from the nozzle by a vaporization pressure generated in the ejection chamber by applying an electric pulse to the nozzle.
【請求項9】 インク滴を吐出するための複数のノズル
を有するインクジェット記録装置において、 前記複数のノズルの各々に連通する独立の吐出室と、該
吐出室の底壁に形成された振動板と、前記吐出室に連通
する共通インク室と、該共通インク室の底壁に形成され
たダイヤフラムが形成されたシリコン基板と、 該シリコン基板の下面に接合される基板であって、前記
各振動板に所定の間隔をもって対向する第1の電極と、
前記ダイヤフラムに所定の間隔をもって対向する第2の
電極が上面に形成された下基板と、 前記振動板と前記第1の電極間に充放電を行うことによ
り、そこに発生する静電気力により前記振動板を変形さ
せて、前記ノズルよりインク滴を吐出させる駆動手段
と、 前記ダイヤフラムと前記第2の電極間の静電容量の変化
を検出し、所定量の変化があったときにインクエンドを
認識するインクエンド検出手段とを有することを特徴と
するインクジェット記録装置。
9. An ink jet recording apparatus having a plurality of nozzles for discharging ink droplets, comprising: an independent discharge chamber communicating with each of the plurality of nozzles; and a diaphragm formed on a bottom wall of the discharge chamber. A silicon substrate having a common ink chamber communicating with the ejection chamber, a diaphragm formed on a bottom wall of the common ink chamber, and a substrate joined to a lower surface of the silicon substrate, A first electrode opposed to the first electrode at a predetermined interval;
A lower substrate having a second electrode formed on an upper surface thereof opposed to the diaphragm at a predetermined interval; and charging and discharging between the diaphragm and the first electrode, whereby the vibration is generated by an electrostatic force generated there. Driving means for deforming a plate to eject ink droplets from the nozzles; detecting a change in capacitance between the diaphragm and the second electrode; recognizing an ink end when a predetermined amount of change has occurred; An ink-jet recording apparatus comprising:
【請求項10】 請求項1記載のインクジェット記録装
置の制御方法において、 前記吐出室内に圧力を発生させて前記ノズルよりインク
液滴を吐出する印刷工程と、 前記印刷工程の前もしくは後に前記ダイヤフラムの形状
の変化を検出するインクエンド検出工程とを含み、 該インクエンド検出工程で、所定量以上のダイヤフラム
の形状の変化を検出したときに、インクエンド処理を行
うことを特徴とするインクジェット記録装置の制御方
法。
10. The control method for an ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein: a printing step of generating pressure in the discharge chamber to discharge ink droplets from the nozzle; An ink end detecting step of detecting a change in shape, wherein the ink end detecting step performs an ink end process when a change in the shape of the diaphragm by a predetermined amount or more is detected. Control method.
【請求項11】 請求項1記載のインクジェット記録装
置の制御方法において、前記吐出室内に圧力を発生させ
て前記ノズルよりインク液滴を吐出する印刷工程中に、
前記ダイヤフラムの形状の変化を検出し、所定量以上の
ダイヤフラムの形状の変化を検出したときに、インクエ
ンド処理を行うことを特徴とするインクジェット記録装
置の制御方法。
11. The method of controlling an ink jet recording apparatus according to claim 1, wherein a pressure is generated in the discharge chamber to discharge ink droplets from the nozzle.
A method of controlling an ink jet recording apparatus, comprising: detecting a change in the shape of the diaphragm; and detecting a change in the shape of the diaphragm by a predetermined amount or more, and performing an ink end process.
【請求項12】 請求項11記載のインクジェット記録
装置の制御方法において、1ライン印刷毎に前記ダイヤ
フラムの形状の変化を検出することを特徴とするインク
ジェット記録装置の制御方法。
12. The method for controlling an ink jet recording apparatus according to claim 11, wherein a change in the shape of the diaphragm is detected every one line printing.
【請求項13】 請求項11記載のインクジェット記録
装置の制御方法において、インク滴吐出毎に前記ダイヤ
フラムの形状の変化を検出することを特徴とするインク
ジェット記録装置の制御方法。
13. The method according to claim 11, wherein a change in the shape of the diaphragm is detected every time an ink droplet is ejected.
【請求項14】 請求項1記載のインクジェット記録装
置に更に、前記ノズルよりインクを吸引する回復処理手
段を備えたインクジェット記録装置の制御方法におい
て、 前記吐出室内に圧力を発生させて前記ノズルよりインク
液滴を吐出する印刷工程と、 前記回復処理手段により、ノズルよりインクを排出する
回復処理工程とを含み、前記回復処理工程の前もしくは
後に前記ダイヤフラムの形状の変化を検出し、所定量以
上のダイヤフラムの形状の変化を検出したときに、イン
クエンド処理を行うことを特徴とするインクジェット記
録装置の制御方法。
14. A method for controlling an ink jet recording apparatus according to claim 1, further comprising a recovery processing means for sucking ink from said nozzle, wherein a pressure is generated in said discharge chamber and said ink is ejected from said nozzle. A printing step of discharging droplets, and a recovery processing step of discharging ink from a nozzle by the recovery processing means, and detecting a change in the shape of the diaphragm before or after the recovery processing step, and detecting a change in the shape by a predetermined amount or more. A control method for an ink jet recording apparatus, wherein an ink end process is performed when a change in the shape of a diaphragm is detected.
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