JPH11179936A

JPH11179936A - インクタンク及びそのインクタンクを用いた記録装置及びその記録装置を用いたファクシミリ装置及びそのインクタンクのインク残量検出方法

Info

Publication number: JPH11179936A
Application number: JP9355007A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Shoji; 通陽小路
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】インクタンク内のインク残量を直接検出し、
高精度のインク残量検出を行うことができるインクタン
ク及びそのインクタンクを用いた記録装置及びその記録
装置を用いたファクシミリ装置及びそのインクタンクの
インク残量検出方法を提供する。【解決手段】導電性のインク１０１を収容し、互いに
対向するように１対の電極１０３をインクタンク１０２
の側面に設け、その電極１０３に電圧を印加し、その電
極間のキャパシタンス、或は、そのキャパシタと抵抗と
で構成されるローパスフィルタからの出力信号を測定
し、その測定結果に従って、インクタンクにインクが残
存するかどうかを判別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクタンク及び
そのインクタンクを用いた記録装置及びその記録装置を
用いたファクシミリ装置及びそのインクタンクのインク
残量検出方法に関し、例えば、文字、画像等の情報を記
録媒体上に出力するために用いられるインクタンク及び
そのインクタンクを用いた記録装置及びその記録装置を
用いたファクシミリ装置及びそのインクタンクのインク
残量検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、複写機、ワードプロセッサ、コン
ピュータ等の情報処理機器の普及に伴い、それらの機器
の出力（記録）装置の一つとして、インクジェット記録
方式を採用したプリンタ装置（以下、インクジェットプ
リンタという）が急速に普及している。

【０００３】一般にそのインクジェットプリンタは、イ
ンクジェット方式に従ってインクを吐出する記録ヘッド
及びそのインクを収容するインクタンクとを搭載するキ
ャリッジ、記録用紙のような記録媒体を搬送する搬送機
構、そして、これらを制御するための制御回路を備えて
いる。さて、インクジェットプリンタでは、記録動作途
中でインク切れが発生し、インクを正常に吐出すること
ができず、正常な記録を行うことができない場合があ
る。例えば、自動給紙機構（オートシードフィーダ：Ａ
ＳＦ）を備えたインクジェットプリンタで、連続的に給
紙を行いながら記録動作を行っている場合、その途中で
インク切れが生じると、インク切れ以降の記録用紙には
正常な画像が記録されず、その印刷時間が無駄になって
しまうことがある。また、インク切れ直前に生ずる、い
わゆる「かすれ記録」の状態で不鮮明な画像の記録が続
けられてしまう場合もあり、多くの記録用紙を無駄にし
てしまうこと等がある。

【０００４】この様なことを回避するために、インクジ
ェットプリンタに適用するための様々なインク残量検出
手段が提案されている。例えば、記録データまたは光学
式センサ等を用いて、記録ヘッドから吐出されるインク
液滴の数を検出し、その数をカウントし、記録ヘッドか
らの１回の吐出動作当りのインク量とそのカウント数か
らインク残量を検出するという「ドットカウント方法」
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の方法では、インクタンク内のインク残量を直接検出し
ていないため、使用途中のインクタンクをインクジェッ
トプリンタに取り付けた場合に対応できないという問題
があった。また、１回の吐出動作当りのインク吐出量は
安定しておらず、常にばらつくため、検出誤差が大きい
というの問題があった。

【０００６】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、インクタンク内のインク残量を直接検出し、高精度
のインク残量検出を行うことができるインクタンク及び
そのインクタンクを用いた記録装置及びその記録装置を
用いたファクシミリ装置及びそのインクタンクのインク
残量検出方法を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のインクタンクは、以下のような構成からな
る。即ち、導電性のインクを収容するインクタンクであ
って、互いに対向するように少なくとも１対の電極を前
記インクタンクの側面に設け、前記少なくとも１対の電
極に電圧を印加できるようにしたことを特徴とするイン
クタンクを備える。

【０００８】また他の発明によれば、上記の構成のイン
クタンクからインクの供給を受け、前記インクの液滴を
記録媒体に吐出する記録ヘッドを用いて記録を行う記録
装置であって、前記電極に所定の電圧を印加する印加手
段と、前記電極間のキャパシタンス、或は、前記キャパ
シタンスに基づく電気的特性を測定する測定手段と、前
記測定手段による測定結果に従って、前記インクタンク
にインクが残存するかどうかを判別する判別手段と、前
記判別手段による判別結果に従って、前記記録ヘッドに
よる記録を制御する記録制御手段とを有することを特徴
とする記録装置を備える。

【０００９】さらに、その判別手段による判別結果に従
って、インクタンクの交換をユーザに通知する、例え
ば、インクタンクの交換をユーザに促すＬＥＤランプの
ような通知手段を備えても良い。また、上記の記録制御
手段は、インクタンクにインクが残存することが判別さ
れたとき、記録ヘッドによって記録を行うよう制御する
ようにしても良い。

【００１０】上記の電極間のキャパシタンスは、インク
タンクに残存するインク量に従って変化し、そのインク
量が多い場合にはそのキャパシタンスは大きく、一方、
そのインク量が少ない場合にはそのキャパシタンスは小
さくなるという特性をもつ。さて、上記の測定手段は、
電極とインクとインクタンクとによって構成されるキャ
パシタと、所定の値をもつ抵抗とによって構成されるロ
ーパスフィルタを含んでいても良く、その場合、そのロ
ーパスフィルタにローパスフィルタのカット周波数を含
む所定の周波数幅をもつ信号を入力し、判別手段が、そ
のローパスフィルタから出力される信号に基づいてイン
クタンクにインクが残存するかどうかを判別するように
するか、或は、そのローパスフィルタにローパスフィル
タのカット周波数をまたぐ、複数の異なる周波数の信号
を入力し、その判別手段が、そのローパスフィルタから
出力される信号に基づいてインクタンクにインクが残存
するかどうかを判別するようにしても良い。

【００１１】なお、上記の記録ヘッドは、インクを吐出
して記録を行うインクジェット記録ヘッドであることが
好ましく、その場合、その記録ヘッドは、熱エネルギー
を利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、イン
クに与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー
変換体を備えていることが好ましい。さらに他の発明に
よれば、以上の構成の記録装置を用いたファクシミリ装
置を備える。

【００１２】またさらに他の発明によれば、上記の構成
のインクタンクに含まれるインク残量を検出するインク
残量検出方法であって、前記電極に電圧を印加する印加
工程と、前記電極間のキャパシタンス、或は、前記キャ
パシタンスに基づく電気的特性を測定する測定工程と、
前記測定工程における測定結果に従って、前記インクタ
ンクにインクが残存するかどうかを判別する判別工程と
を有することを特徴とするインク残量検出方法を備え
る。

【００１３】以上の構成により本発明は、導電性のイン
クを収容するために用いられ、互いに対向するように少
なくとも１対の電極をその側面に設けたインクタンクに
含まれるインク残量を検出する際において、その電極に
電圧を印加し、その電極間のキャパシタンス、或は、そ
のキャパシタンスに基づく電気的特性を測定し、その測
定結果に従って、インクタンクにインクが残存するかど
うかを判別するよう動作する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照して、本発明
の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は本発
明の代表的な実施形態であるインクジェット方式に従っ
て記録を行う記録ヘッドを備えたカラープリンタの構成
を示す外観斜視図である。図１において、記録用紙また
はプラスチックシートなどの記録媒体１は記録領域の上
下に配置された一対の搬送ローラ２、３によって支持さ
れ、シート送りモータ４で駆動される搬送ローラ２によ
って矢印Ａ方向へ搬送される。搬送ローラ２、３の前方
にはこれと平行にガイドシャフト５が設けられており、
ガイドシャフト５に沿ってキャリッジ６がキャリッジモ
ータ７の回転力を伝えるベルト８を介して矢印Ｂ方向に
往復移動する。そして、記録動作中に、キャリッジ６が
ＰＴ方向に移動するときに、記録ヘッド９よりインクが
吐出して記録が行われ、ＣＲ方向に移動するときには記
録は行われず、記録媒体１が搬送される。なお、記録ヘ
ッド９にはインクを収容したインクタンク（後述）より
インクが供給される。

【００１５】キャリッジ６には、キャリッジ移動方向に
３６０ｄｐｉの解像度でカラー記録を行うことができる
記録ヘッド９が搭載されており、記録ヘッド９は、キャ
リッジ走査方向に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イ
エロ（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）夫々の色のインクを吐出
する４つのヘッド９Ａ（黒ヘッド）、９Ｂ（シアンヘッ
ド）、９Ｃ（マゼンタヘッド）、９Ｄ（イエロヘッド）
を有している。これらヘッド９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄの
前面、即ち、記録媒体１の記録面と所定間隔（例えば
０．８ｍｍ）を於て対抗する面には夫々、複数（例え
ば、４８個）のインク吐出口をキャリッジ走査方向と交
差させる方向に縦一列に配置したインク吐出部が設けら
れている。

【００１６】また、駆動制御を行うための駆動回路（ド
ライバ）２９の回路基板がキャリッジ６に設けられてい
る。さらに、キャリッジ６上には記録媒体の幅を越え
て、記録ヘッドが吐出を行ない、プラテンを汚さないよ
うに記録媒体の幅を検知するための紙幅センサ９ＰＤが
搭載されている。ＣＰＵやこれに併設されたＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ等を含むカラープリンタの制御回路１５は、ホスト
コンピュータ（以下、ホストという）１７から指令信号
やデータ信号（記録情報）を受信し、駆動回路２９やヒ
ートドライバ１３を介してヘッド９Ａ〜９Ｄの電気熱変
換体に駆動電源（ヒート電源）を印加する。

【００１７】一方、カラープリンタの外装ケース（不図
示）に取付けられる操作パネル１６０には、オンライン
／オフライン切換えキー１６Ａ、ラインフィードキー１
６Ｂ、フォームフィードキー１６Ｃ、記録モード切換え
キー１６Ｄ等の各種キーの他、複数のアラームランプ１
６Ｅや電源ランプ１６Ｆ、ＬＣＤ（不図示）等を含む表
示部が設けられている。

【００１８】また、図１において、２８は各種モータ、
表示部、制御回路１５などに電源を供給する電源回路で
ある。図２は、図１に示すカラープリンタの制御回路１
５の概略構成を示すブロック図である。マイクロプロセ
ッサ形態のＣＰＵ２１は、インタフェース２２を介して
ホスト１７に接続されており、制御プログラムを格納し
たＲＯＭ２４や更新可能な制御プログラムや処理プログ
ラムや各種定数データなどを格納したＥＥＰＲＯＭ２
３、及び、ホスト１７からインタフェース２２を介して
受信した指令信号（コマンド）や記録情報信号を格納す
るＲＡＭ２５にアクセスし、これらのメモリに格納され
た情報に基づいて記録動作を制御する。ＲＡＭ２５は記
録データを形成画像の２次元的な画素配列に基づいて、
格納している。

【００１９】さらに、ＣＰＵ２１は、出力ポート２６及
びキャリッジモータ制御回路４２を介してキャリッジモ
ータ７を動作させることによりキャリッジ６を移動させ
たり、出力ポート２６及びシート送りモータ制御回路４
４を介してシート送りモータ４を動作させることにより
搬送ローラ２などの搬送機構を動作させる。さらに、Ｃ
ＰＵ２１は、ＲＡＭ２５に格納されている記録情報に基
づきヘッド駆動回路２９を介してヘッド９Ａ〜９Ｄを駆
動することにより、記録媒体１上に所望の画像を記録す
ることができる。

【００２０】また、電源回路２８からは、ＣＰＵ２１を
動作させるためのロジック駆動電圧Ｖcc（例えば５
Ｖ）、各種モータ駆動電圧Ｖｍ（例えば３０Ｖ）、記録
ヘッド９を駆動させるためのヒート電圧Ｖｈ（例えば２
５Ｖ）、リセット電圧ＲＥＳＥＴ、及び、記録ヘッド９
保護用バックアップ電圧ＶＤＤＨ等が出力される。そし
て、ヒート電圧Ｖｈは記録ヘッド９に、バックアップ電
圧ＶＤＤＨは、記録ヘッド制御回路２９および記録ヘッ
ド９にそれぞれ印加される。

【００２１】さらに、操作キー１６Ａ〜１６Ｄから入力
される指示は入力ポート３２を介してＣＰＵ２１に伝え
られ、ＣＰＵ２１からの命令が出力ポート３６を介して
ランプ発生制御回路６２に伝えられるとアラームランプ
１６Ｅ、電源ランプ１６Ｆが点灯したり、表示制御回路
６６に伝えられるとＬＣＤ６５にメッセージが表示され
る。

【００２２】インク残量検知センサ３５は、以下に示す
ような方法で所定の電圧をインクタンクに印加し、イン
クタンクのキャパシタンスを測定することで、インクタ
ンク内のインク残量の有無を検知し、インクがなくなる
と入力ポート３４を介してその旨を示す情報をＣＰＵ２
１に通知する。そして、その通知を受けたＣＰＵ２１
は、アラームランプ１６Ｅ等を点灯させて、ユーザにイ
ンクタンクの交換を促す。

【００２３】さらに、記録媒体の幅を検知するために用
いられる紙幅センサ９ＰＤの出力は、入力ポート３３を
介してＣＰＵ２１に読み込まれる。なお、図２におい
て、７０は上述した種々の構成要素を互いに接続するＣ
ＰＵバスであり、１６ビットのデータ幅をもつデータを
一度に転送する１６ビットバスを備えている。

【００２４】この実施形態では、以上の構成のカラープ
リンタで導電性インクを使用して記録を行うこととす
る。図３は、以上の構成のカラープリンタにおいて使用
されるインクタンクの構成を示す断面図である。図３に
おいて、（ａ）と（ｂ）は互いに直交する平面を断面と
する断面図である。

【００２５】図３に示すように、誘電率（ε₁）、厚さ
（ｄ₁）の材料で製造されたインクタンク１０２には導
電性インク１０１が収容され、インクタンク１０２の外
側側面には面積（Ｓ）の１対の電極１０３が対向するよ
うに配置されている。なお、面積（Ｓ₁）は、電極１０
３の内、インク１０１と接している部分の面積である。
また、ｄはインクタンク１０２内の対向する側面間の距
離である。

【００２６】さて、一般に、誘電率（ε）で厚さ（ｄ）
の誘電体を挟む面積（Ｓ）の平行平板電極のキャパシタ
ンス（Ｃ）は式（１）で表現される。

【００２７】

【数１】Ｃ＝（Ｓ／ｄ）・ε …………（１）最初にインクタンク１０２内のインク残量変化に従う、
インクタンクと残量インクとで構成されるコンデンサの
静電容量（キャパシタンス）の変化について、考える。

【００２８】ここで、図３に示すインクに接している部
分のインクタンクをコンデンサと考えると、その等化回
路は図４に示すようになる。そして、図４に示すコンデ
ンサの全キャパシタンス（Ｃ）は式（２）のように表現
される。

【００２９】

【数２】１／Ｃ＝(１／Ｃ₁)＋(１／Ｃ₁) …………（２）ここで、Ｃ₁＝（Ｓ₁／ｄ₁）・ε₁

【００３０】

【数３】Ｃ＝Ｃ₁／２＝（Ｓ₁／２ｄ₁）・ε₁…………（３）さて、インクタンク１０２の側面に取り付けられたコン
デンサを構成する電極１０３のインクと接している面積
（Ｓ₁）はインクタンク１０２内のインク残量に伴って
変化し、インク残量が少なくなるとその面積も小さくな
る。従って、式（３）から分かるように電極のインクと
接する面積を示すＳ₁の値が小さくなると、コンデンサ
の全キャパシタンス（Ｃ）の値も小さくなる。

【００３１】この関係を図５に示す。図５に示すよう
に、インク残量が少なくなるに従い、全キャパシタンス
（Ｃ）も小さくなる。これまでの検討ではインク残量が
少なくなったときにインクタンク１０２の中に存在する
空気の誘電率については考慮しなかったが、ここでは、
空気の誘電率をε₀、インクタンク１０２の誘電率を
ε₁、インクの誘電率をε₂とし、インクタンクをコンデ
ンサとしたときの静電容量を考える。なお、ε₀≠ε₁≠
ε₂とする。

【００３２】図６は、インクタンクの構成を示す断面図
である。図６において、（ａ）と（ｂ）は、図３と同様
に、互いに直交する平面を断面とする断面図である。図
６に示されているように、インクタンク１０２には、そ
の外側側面に１対の電極１０３が対向するように配置さ
れている。図６において、面積（Ｓ₁）は電極１０３の
内、インク１０１と接している部分の面積、一方、面積
（Ｓ₀）は電極１０３の内、空気と接している部分の面
積である。

【００３３】ここで、図６に示すインクタンク１０２の
全体をコンデンサと考えたとき、その等化回路は図７に
示すようになる。図７において、Ｃ₀は空気を誘電体と
したコンデンサ、Ｃ₁はインクタンク１０２を誘電体と
したコンデンサ、Ｃ₂はインク１０１を誘電体としたコ
ンデンサを示している。そして、各コンデンサのキャパ
シタンスＣ₀、Ｃ₁、Ｃ₂は式（４）〜式（６）に示すよ
うになる。

【００３４】

【数４】Ｃ₀＝（Ｓ₀／ｄ）・ε₀ …………（４）

【００３５】

【数５】Ｃ₁＝（Ｓ₀＋Ｓ₁／ｄ₁）・ε₁…………（５）

【００３６】

【数６】Ｃ₂＝（Ｓ₁／ｄ）・ε₂ …………（６）
従って、図７に示すコンデンサの全キャパシタンス
（Ｃ）は式（７）で示すようになる。

【００３７】

【数７】Ｃ＝｛Ｃ₁（Ｃ₀＋Ｃ₂）｝／｛２（Ｃ₀＋Ｃ₂）＋Ｃ₁｝…………（７）＝｛ε₁（Ｓ₀＋Ｓ₁）・（ε₀Ｓ₀＋ε₂Ｓ₁）｝／｛２ｄ₁（ε₀Ｓ₀＋ε₂Ｓ₁）＋ｄε₁（Ｓ₀＋Ｓ₁）｝ここで、Ｓ₀およびＳ₁はインク残量に伴い変化し、イン
ク残量が少なくなるに従って、Ｓ₀は大きく、Ｓ₁は小さ
くなる。つまり、全キャパシタンス（Ｃ）は、インクの
残量変化に従って変化する。インク残量と全キャパシタ
ンス（Ｃ）の関係を図８に示す。図８に示すように、イ
ンク残量が少なくなるに従い、全キャパシタンス（Ｃ）
も漸次小さくなる。

【００３８】この実施形態では、全キャパシタンス
（Ｃ）の変化を検出してインクタンク内のインク残量を
検出する。以上のような方法に基づいて、この実施形態
では、図９に示すフローチャートに従って、インク残量
に従う記録制御を行う。ここでは、インクジェットプリ
ンタが記録開始に際して、以下のような処理を行う。

【００３９】まず、ステップＳ１では、入力ポート３４
及びインク残量検知センサ３５を介して上述したように
１対の電極１０３間に所定の電圧を印加し、全キャパシ
タンス（Ｃ）を測定して、インク残量を検出する。次
に、ステップＳ２では、その測定されたキャパシタンス
（Ｃ）を所定の閾値（ＴＨ）と比較する。ここで、Ｃ≧
ＴＨであれば、インクタンク１０２にインクが有ると判
断して処理はステップＳ５に進み、記録動作を開始す
る。

【００４０】これに対して、Ｃ＜ＴＨであれば、インク
タンク１０２にはインクは無いと判断して処理はステッ
プＳ３に進む。そして、例えば、ランプ１６Ｅを点灯さ
せて、ユーザにインクタンク１０２の交換を促す。さら
に、処理はステップＳ４に進み、インクタンクが別のイ
ンクタンクと交換されたかどうかを調べる。これは、例
えば、インクタンクに設けられた所定の電極や回路と、
キャリッジ６に設けられた対応する電極との間の導通を
調べたり、例えば、インクタンク６の底部に設けられた
光反射板（不図示）や光学プリズム（不図示）にカラー
プリンタに設けられた光学センサ（不図示）から光を照
射し、その反射光の強度を測定することで調べることが
できる。

【００４１】ここで、インクタンクが交換されたことが
確認されるとランプ１６Ｅの点灯を停止して、処理はス
テップＳ１に戻り、再度、インク残量検出を行う。これ
に対して、インクタンクの交換が未だなされていないな
らば、処理はステップＳ３に戻り、インクタンクの交換
を待つ。従って以上説明した実施形態に従えば、インク
タンク内のインクに係る電気特性（キャパシタンス）を
直接測定し、その測定結果に従ってインクの有無を判断
するので、高精度なインク残量検出が可能になり、記録
動作途中でのインク切れ等による記録不良を防止するこ
とができる。

【００４２】なお、以上説明した例では設けられる電極
は１対であったが本発明はこれによって限定されるもの
ではなく、複数対の電極を設けても良い。

【００４３】

【他の実施形態】以上説明した実施形態では、インクタ
ンクに設けた電極間のキャパシタンスを直接測定する例
について説明したが本発明はこれによって限定されるも
のではない。例えば、そのインクタンクによって構成さ
れるコンデンサと抵抗とを組み合わせてローパスフィル
タを構成し、そのローパスフィルタからの出力信号を測
定するようにしても良い。

【００４４】図１０はインクタンクによって構成される
コンデンサと抵抗とを組み合わせたローパスフィルタの
回路構成を示す図である。図１０において、７０１はそ
の抵抗値が既知である抵抗（Ｒ）、７０２はインクタン
クによって構成されるコンデンサ（Ｃ）である。ここ
で、コンデンサ（Ｃ）７０２はその静電容量がインク残
量に伴って変化する可変コンデンサである。従って、図
１０に示す回路は、ＣＲのローパスフィルタになってお
り、そのカット周波数（ｆ_c）は式（８）により示され
る。

【００４５】

【数８】ｆ_c＝１／２πＲＣ …………（８）式（７）や図８から分かるように、キャパシタンス
（Ｃ）はインク残量により変化する。従って、図１０に
示すローバスフィルタのカット周波数（ｆ_c）もインク
残量に伴って変化することになる。キャパシタンス
（Ｃ）は、図５及び図８に示すように、インク残量の低
下に伴い小さくなるので、ローバスフィルタのカット周
波数（ｆ_c）はインク残量低下に伴い高くなる。

【００４６】ここで、インクタンク１０２にインクが充
満している状態（Ｆｕｌｌ）の時のカット周波数をｆ
_cmin、一方、インクタンク１０２にインクが空の状態
（Ｅｍｐｔｙ）の時のカット周波数をｆ_cmaxとして、図
１０に示すローバスフィルタに式（９）の条件を満たす
周波数（ｆ）の信号を入力する。

【００４７】

【数９】ｆ_cmin＜ｆ＜ｆ_cmax …………（９）さて、以上のような条件を満たす信号をローパスフィル
タに入力すると、インクタンク１０２がＦｕｌｌの時に
は、ｆcmin＜ｆなので、入力信号ｆの全周波数成分はロ
ーパスフィルタでカットされて出力されない。しかし、
インクタンク１０２のインク残量がＥｍｐｔｙに近づく
につれ、カット周波数（ｆ_c）がより高い周波数に遷移
し、ｆ＜ｆ_cとなり、ローパスフィルタからは徐々に出
力信号が検出される。このように、ローパスフィルタか
らの出力信号の周波数成分は、インク残量に依存する性
質をもつ。

【００４８】さて、このようにしてローパスフィルタか
ら出力された信号はピークホールドされ、その信号の振
幅のピークがホールドされた信号をＡ／Ｄ変換して、イ
ンク残量結果を示すデジタル信号が生成され、ＣＰＵ２
１に転送される。図１１はピークホールド回路の構成を
示す図である。図１１において、８０１はコンパレー
タ、８０２はダイオード、８０３は固定コンデンサ、８
０４〜Ｒ８０７は固定抵抗であり、これらの回路素子に
よってピークホールド回路が構成される。このピークホ
ールド回路によって、ローパスフィルタからの出力信号
の振幅ピークがホールドされ、その電圧がＡ／Ｄ変換器
８０８に出力される。

【００４９】ローパスフィルタからの出力信号がピーク
ホールド回路に入力された場合、インク残量がＥｍｐｔ
ｙに近づくにつれピークホールド回路の出力電圧は高く
なる。これをＡ／Ｄ変換器８０８に入力することでイン
クの残量検出を行うことができる。また、ローパスフィ
ルタからの出力のパワーに着目すると、インク残量が少
なくなるに従って、その高周波成分の寄与が増加するの
で、そのパワーはインク残量が少なくなるに従って増加
する。従って、ピークホールド回路の代わりに電力計を
設け、その電力を測定しても良い。

【００５０】さらに、式（９）を満たす条件で異なる周
波数（ｆ₀、ｆ₁、……、ｆ_n）の信号をローパスフィル
タに入力し、どの周波数の信号がローパスフィルタから
出力されるかを調べることによってインク残量を検出す
るようにしても良い。以上説明したような回路を用いる
ことによっても、インクタンク内のインクに係る電気特
性を直接に検出し、その測定結果に従ってインクの有無
を判断するので、高精度なインク残量検出が可能にな
る。

【００５１】また、以上説明した実施形態は、例えば、
ホストコンピュータから記録情報の供給を受けて、記録
を行なうカラープリンタを例として説明したが本発明は
これによって限定されるものではない。例えば、前述の
構成のプリンタを記録部として用いるファクシミリ装置
にも本発明は適用することができる。ここでは、そのフ
ァクシミリ装置の構成について説明する。

【００５２】・機械的構成図１２は本発明の他の実施形態に従うインクジェット方
式に従う記録部を備えたファクシミリ装置の機械的構成
を示す側断面図である。まず、ファクシミリ装置の記録
部の構成について説明する。図１２において、１００１
は装置全体の主構造であるフレーム、１００２はフレー
ム１００１に固着されているＡＳＦ（Auto Sheet Feede
r：オート・シート・フィーダ）シャーシである。ＡＳ
Ｆシャーシ１００２は記録紙を複数枚搭載しておき記録
時に一枚ずつ分離し記録部分に送り込むＡＳＦ部の構造
体である。また、１００３は中板、１００４は中板押圧
バネである。中板１００３は、ＡＳＦシャーシ１００２
に回動自在に取付けられていると共に、中板押圧バネ１
００４により図中時計回り方向に付勢されている。１０
０５は駆動系（不図示）により図中時計回りに回転する
記録紙分離ローラ、１００６は記録紙分離ローラ１００
５のホームポジションを検出する透過型センサ（以下、
ローラポジションセンサ）である。

【００５３】なお、図１２に示す中板１００３の位置
は、駆動系の中板動作カム部（不図示）により図中反時
計回りに回動させられている所で停止している待機状態
の時に対応している。そのカムが外れている時は時計回
りに回動し、記録紙分離ローラ１００５の外周に当接す
る。また、中板１００３の動作と記録紙分離ローラ１０
０５の切り欠き位置とは互いに同期している。

【００５４】１００７は駆動系（不図示）により図中反
時計回りに回転する記録紙搬送ローラ、１００８は記録
紙搬送ローラ１００７の外周にバネ（不図示）により当
接するように設けられた記録紙搬送コロである。記録紙
搬送ローラ１００７と記録紙搬送コロ１００８とは互い
の当接部分で記録紙を侠持し、これを図中左方に搬送す
る（以下、この搬送方向を副走査方向という）。１００
９はインクジェット方式に従う記録ヘッドとインクを貯
溜するインクタンクとが分離可能であり、そのインクタ
ンクが交換可能なタイプ（ディスポーザブルタイプ）の
インクカートリッジ、１０１０はインクカートリッジ１
００９を着脱可能に取付けるキャリッジである。

【００５５】さて、インクカートリッジ１００９の記録
面は図中、インクカートリッジ１００９の下部にあり、
図中横方向に複数のノズルが並んでヘッド記録面を形成
している。記録動作時にはインクカートリッジ１００９
をそのノズルの配列方向とは直行する方向（図面に垂直
方向：以下、この方向を主走査方向という）に移動さ
せ、それらのノズルから選択的にインクを吐出すること
により複数のノズルによる記録幅分の領域に記録をする
ことが出来る。その後、記録用紙を記録幅分だけ副走査
方向に搬送し、記録動作を繰り返すことにより記録紙上
に記録が行なわれる（このような記録方式はマルチスキ
ャン方式と呼ばれる）。

【００５６】１０１２、１０１３は各々、キャリッジ１
０１０の主走査方向への往復移動が円滑になされるよう
に補助するガイドレールであり、キャリッジ１０１０は
これら２本のレール１０１２、１０１３に主走査方向に
移動可能に取り付けられ、駆動系（不図示）により往復
移動する。１０１４は記録ヘッドに対向し記録用紙を記
録ヘッドに対向させその記録位置での記録ヘッドとの距
離を保持させるプラテン、１０１５は排紙ローラ、１０
１６は排紙コロである。排紙コロ１０１６は排紙ローラ
１０１５に対し押圧部材（不図示）により付勢されてお
り、排紙ローラ１０１５と排紙コロ１０１６との当接部
に記録用紙を挟持しつつ記録用紙を排出する。１０１７
は記録紙カバーでありインクカートリッジ１００９或は
インクタンクを交換する時などのために下方を支点に開
くような構成となっている。

【００５７】次に、ファクシミリ装置の読取部の構成に
ついて説明する。１０２０は、駆動系（不図示）により
図中反時計回りに回転して、複数枚セットされた原稿を
１枚ずつ図中左方向へ搬送する読取分離ローラ、１０２
１は押圧部材（不図示）により読取分離ローラ１０２０
に対し付勢され、複数枚セットされた原稿を１枚ずつ分
離するゴムのような摩擦力の高い材質でできている分離
片、１０２２は原稿に描かれた画像を読み取ってその画
像が表現する情報を電気信号に変換する密着型ラインイ
メージセンサ（以下、イメージセンサという）、１０２
３はＣＳバネ、１０２４は駆動系（不図示）により図中
時計回りに回転する白色のＣＳローラである。ここで、
ＣＳバネ１０２３はイメージセンサ１０２２をＣＳロー
ラ１０２４に対し押圧するように設けられている。ま
た、ＣＳローラ１０２４はイメージセンサ１０２２の読
み取り面全面に原稿を密着させること、原稿を図中左方
向に搬送させること、原稿読取のバックグランドとなる
などの役割を持つ。

【００５８】１０２５は読取部及び操作パネル（後述）
を支持する構造体も兼ねたフレーム１に固着された原稿
の下面をガイドするための原稿ガイド、１０２６は原稿
ガイド１０２５に固着され原稿の上面をガイドするため
の原稿ガイド、１０２７は操作用スイッチを備えた操作
基板、１０２８は操作基板１０２７を固着し、それ自身
が原稿ガイド１０２５に固着されている操作パネルであ
る。

【００５９】１０３０は電源トランスやコンデンサなど
で構成される電源部、１０３１はフレーム１００１に取
付けられ装置全体の動作を制御する電気制御基板であ
る。電気制御基板１０３１には、装置各部に振り分けら
れている電気素子や部品（イメージセンサ１０２２、操
作基板１０２７、電源部１０３０、インクカートリッジ
１００９、各駆動モータ（不図示）、ローラポジション
センサ１００６、各センサ（不図示））からの束線がす
べて結線されている。なお、ここでは説明されていない
読取部の各種センサや記録用紙有無を検出するセンサな
どは、束線を介さず直接、電気制御基板１０３１に実装
されている。また、外部インタフェース（例えば、公衆
電話回線網インタフェース、付属子電話インタフェー
ス、外部子電話インタフェース、セントロニクスなどの
パソコンインタフェース）は全て電気制御基板１０３１
に結線されるよう構成されている。

【００６０】・電気的構成図１３は図１２に機械的構成を示したファクシミリ装置
の電気的構成を示すブロック図である。図１３におい
て、１１０１はマイクロプロセッサなどから構成される
ＣＰＵ、１１０２はＣＰＵ１１０１が実行する制御プロ
グラムや処理プログラムを格納するＲＯＭ、１１０３は
ファクシミリ送受信のための画像データやコピー処理の
ために読み込まれた画像データを格納するための記録領
域やＣＰＵ１１０１が制御プログラムや処理プログラム
を実行するときの作業領域として用いられるＲＡＭ、１
１０４は電源部１０３０からの電源供給がなくとも情報
を記憶保持できるようにバックアップ電源を備えたＤＲ
ＡＭやＳＲＡＭ１１０３、或いは、ＥＥＰＲＯＭなどで
構成される不揮発性メモリである。

【００６１】また、１１０５はＪＩＳコード、ＡＳＣＩ
Ｉコードなどのコード体系に従って表現されたキャラク
タコードに従ってキャラクタパターンを発生するキャラ
クタジェネレータ（ＣＧ）、１１０６は図１２で説明し
た構成の記録部、１１０７は図１２で説明した構成の読
取部、１１０８はモデム（ＭＯＤＥＭ）、１１０９は網
制御ユニット（ＮＣＵ）、１１１０は電話回線、１１１
１は電話機、１１１２は図１２で説明した操作基板１０
２７の操作パネル１０２８の一部で構成される操作部、
１１１３は図１２で説明した操作基板１０２７の操作パ
ネル１０２８の一部で構成されＬＣＤやＬＥＤなどを備
えた表示部である。

【００６２】そして、ＣＰＵ１１０１は、ＲＯＭ１１０
２、ＲＡＭ１１０３、不揮発性メモリ１１０４、ＣＧ１
１０５、記録部１１０６、読み取り部１１０７、モデム
１１０８、ＮＣＵ１１０９、操作部１１１２、及び、表
示部１１１３を制御する。さて、ＲＡＭ１１０３は、読
取部１１０７によって読み取られた２値化画像データ或
いは記録部１１０６に記録される２値化画像データを格
納すると共に、モデム１１０８によって変調されＮＣＵ
１１０９を介して電話回線１１１０に出力する符号化画
像データと、電話回線１１１０を介して受信したアナロ
グ画像信号をＮＣＵ１１０９及びモデム部１１０８を介
して復調して得られる符号化画像データを格納する。ま
た、不揮発性メモリ１１０４は、電源供給の有無に係わ
らず保存しておくべきデータ（例えば短縮ダイヤル番号
など）を格納する。ＣＧ１１０５はＣＰＵ１１０１の制
御に基づき必要に応じて入力されたコードに対応するキ
ャラクタパターンデータを発生する。

【００６３】記録部１１０６の電気系はＤＭＡコントロ
ーラ、インクジェット方式に従う記録ヘッド、ＣＭＯＳ
ロジックＩＣなどから構成され、ＣＰＵ１１０１の制御
によってＲＡＭ１１０３に格納されている画像データを
取り出して記録出力する。一方、読取部１１０７の電気
系はＤＭＡコントローラ、画像処理ＩＣ、イメージセン
サ、ＣＭＯＳロジックＩＣなどから構成され、ＣＰＵ１
１０１の制御に基づいてイメージセンサ（ＣＳ）１０２
２から読み取った画像データを２値化し、その２値化デ
ータを順次、ＲＡＭ１１０３に出力する。なお、読取部
１１０７に対する原稿のセット状態は、原稿の搬送路に
設けられたフォトセンサを用いた原稿検出部（不図示）
により検出できるようになっている。

【００６４】モデム１１０８は、Ｇ３／Ｇ２モデムとこ
れらのモデムに接続されたクロック発生回路などから構
成され、ＣＰＵ１１０１の制御に基づいてＲＡＭ１１０
３に格納されている符号化送信データを変調して、ＮＣ
Ｕ１１０９を介して電話回線１１１０に出力したり、電
話回線１１１０を介して受信するアナログ画像信号をＮ
ＣＵ１１０９を介して入力し、その信号を復調して符号
化受信データを得、これをＲＡＭ１１０３に格納する。
ＮＣＵ１１０９は、ＣＰＵ１１０１の制御により電話回
線１１１０をモデム１１０８或いは電話機１１１１のい
ずれかに切り換えて接続する。また、ＮＣＵ１１０９は
呼出信号（ＣＩ）を検出する検出回路を有し、呼出信号
が検出されたときは着信信号をＣＰＵ１１０１へ送る。

【００６５】電話機１１１１は、ファクシミリ装置本体
と一体化された電話機であり、ハンドセット及びスピー
チネットワーク、ダイヤラ、テンキーやワンタッチキー
などから構成されている。操作部１１１２は、画像送信
／受信などをスタートさせるキー、送受信時におけるフ
ァクシミリ画像の解像度をファイン、標準などに切り換
える解像度選択キー、自動受信等の操作モードを指定す
るモード選択キー、ダイヤリング用のテンキーやワンタ
ッチキーなどから構成されている。表示部１１１３は、
時刻表示用の７セグメントＬＣＤと、各種モードを表示
する絵文字ＬＣＤと、５×７ドット（１文字）×１行分
の表示を行うことができるドットマトリックスＬＣＤと
を組み合わせたＬＣＤモジュールと、ＬＥＤなどから構
成されている。

【００６６】以上の実施形態は、特にインクジェット記
録方式の中でも、インク吐出を行わせるために利用され
るエネルギーとして熱エネルギーを発生する手段（例え
ば電気熱変換体やレーザ光等）を備え、前記熱エネルギ
ーによりインクの状態変化を生起させる方式を用いるこ
とにより記録の高密度化、高精細化が達成できる。その
代表的な構成や原理については、例えば、米国特許第４
７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号明細書に
開示されている基本的な原理を用いて行うものが好まし
い。この方式はいわゆるオンデマンド型、コンティニュ
アス型のいずれにも適用可能であるが、特に、オンデマ
ンド型の場合には、液体（インク）が保持されているシ
ートや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、
記録情報に対応していて膜沸騰を越える急速な温度上昇
を与える少なくとも１つの駆動信号を印加することによ
って、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せしめ、記録
ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果的にこの
駆動信号に１対１で対応した液体（インク）内の気泡を
形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮によ
り吐出用開口を介して液体（インク）を吐出させて、少
なくとも１つの滴を形成する。この駆動信号をパルス形
状をすると、即時適切に気泡の成長収縮が行われるの
で、特に応答性に優れた液体（インク）の吐出が達成で
き、より好ましい。

【００６７】このパルス形状の駆動信号としては、米国
特許第４４６３３５９号明細書、同第４３４５２６２号
明細書に記載されているようなものが適している。な
お、上記熱作用面の温度上昇率に関する発明の米国特許
第４３１３１２４号明細書に記載されている条件を採用
すると、さらに優れた記録を行うことができる。記録ヘ
ッドの構成としては、上述の各明細書に開示されている
ような吐出口、液路、電気熱変換体の組み合わせ構成
（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用面が屈
曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許第
４５５８３３３号明細書、米国特許第４４５９６００号
明細書を用いた構成も本発明に含まれるものである。加
えて、複数の電気熱変換体に対して、共通するスロット
を電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する特開昭５
９−１２３６７０号公報や熱エネルギーの圧力波を吸収
する開口を吐出部に対応させる構成を開示する特開昭５
９−１３８４６１号公報に基づいた構成としても良い。

【００６８】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わせによってその長さを満た
す構成や、一体的に形成された１個の記録ヘッドとして
の構成のいずれでもよい。加えて、上記の実施形態で説
明した記録ヘッド自体に一体的にインクタンクが設けら
れたカートリッジタイプの記録ヘッドのみならず、装置
本体に装着されることで、装置本体との電気的な接続や
装置本体からのインクの供給が可能になる交換自在のチ
ップタイプの記録ヘッドを用いてもよい。

【００６９】また、以上説明した記録装置の構成に、記
録ヘッドに対する回復手段、予備的な手段等を付加する
ことは記録動作を一層安定にできるので好ましいもので
ある。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッドに対して
のキャッピング手段、クリーニング手段、加圧あるいは
吸引手段、電気熱変換体あるいはこれとは別の加熱素子
あるいはこれらの組み合わせによる予備加熱手段などが
ある。また、記録とは別の吐出を行う予備吐出モードを
備えることも安定した記録を行うために有効である。

【００７０】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成するか複数個の組み合わせによってで
も良いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフ
ルカラーの少なくとも１つを備えた装置とすることもで
きる。以上説明した実施の形態においては、インクが液
体であることを前提として説明しているが、室温やそれ
以下で固化するインクであっても、室温で軟化もしくは
液化するものを用いても良く、あるいはインクジェット
方式ではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以下の範囲
内で温度調整を行ってインクの粘性を安定吐出範囲にあ
るように温度制御するものが一般的であるから、使用記
録信号付与時にインクが液状をなすものであればよい。

【００７１】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
をインクの固形状態から液体状態への状態変化のエネル
ギーとして使用せしめることで積極的に防止するため、
またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し
加熱によって液化するインクを用いても良い。いずれに
しても熱エネルギーの記録信号に応じた付与によってイ
ンクが液化し、液状インクが吐出されるものや、記録媒
体に到達する時点では既に固化し始めるもの等のよう
な、熱エネルギーの付与によって初めて液化する性質の
インクを使用する場合も本発明は適用可能である。この
ような場合インクは、特開昭５４−５６８４７号公報あ
るいは特開昭６０−７１２６０号公報に記載されるよう
な、多孔質シート凹部または貫通孔に液状または固形物
として保持された状態で、電気熱変換体に対して対向す
るような形態としてもよい。本発明においては、上述し
た各インクに対して最も有効なものは、上述した膜沸騰
方式を実行するものである。

【００７２】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力
端末として一体または別体に設けられるものの他、リー
ダ等と組み合わせた複写装置、さらには送受信機能を有
するファクシミリ装置の形態を取るものであっても良
い。なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピ
ュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタなど）
から構成されるシステムに適用しても、一つの機器から
なる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置など）に
適用してもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、導電性のインクを
収容するために用いられ、互いに対向するように少なく
とも１対の電極をその側面に設けたインクタンクに含ま
れるインク残量を検出する際において、その電極に電圧
を印加し、その電極間のキャパシタンス、或は、そのキ
ャパシタンスに基づく電気的特性を測定し、その測定結
果に従って、インクタンクにインクが残存するかどうか
を判別するので、インクタンク内のインクに係る電気特
性を直接に検出されることになり、高精度なインク残量
検出ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施形態であるインクジェッ
ト方式に従って記録を行う記録ヘッドを備えたカラープ
リンタの構成を示す外観斜視図である。

【図２】図１に示すカラープリンタの制御回路１５の概
略構成を示すブロック図である。

【図３】図１に示すカラープリンタにおいて使用される
インクタンクの構成を示す断面図である。

【図４】図３に示すインクタンクをコンデンサと考えた
場合の、その等化回路を示す図である。

【図５】全キャパシタンス（Ｃ）とインク残量の関係を
示す図である。

【図６】インクタンクの構成を示す断面図である。

【図７】図７に示すインクタンクをコンデンサと考えた
場合の、その等化回路を示す図である。

【図８】全キャパシタンス（Ｃ）とインク残量の関係を
示す図である。

【図９】インク残量に従う記録制御の処理を示すフロー
チャートである。

【図１０】インクタンクによって構成されるコンデンサ
と抵抗とを組み合わせたローパスフィルタの回路構成を
示す図である。

【図１１】ピークホールド回路の構成を示す図である。

【図１２】本発明の他の実施形態に従うインクジェット
方式に従う記録部を備えたファクシミリ装置の機械的構
成を示す側断面図である。

【図１３】図１２に機械的構成を示したファクシミリ装
置の電気的構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０１導電性インク１０２インクタンク１０３電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性のインクを収容するインクタンク
であって、互いに対向するように少なくとも１対の電極を前記イン
クタンクの側面に設け、前記少なくとも１対の電極に電
圧を印加できるようにしたことを特徴とするインクタン
ク。
【請求項２】請求項１に記載のインクタンクからイン
クの供給を受け、前記インクの液滴を記録媒体に吐出す
る記録ヘッドを用いて記録を行う記録装置であって、前記電極に所定の電圧を印加する印加手段と、前記電極間のキャパシタンス、或は、前記キャパシタン
スに基づく電気的特性を測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に従って、前記インクタン
クにインクが残存するかどうかを判別する判別手段と、前記判別手段による判別結果に従って、前記記録ヘッド
による記録を制御する記録制御手段とを有することを特
徴とする記録装置。
【請求項３】前記判別手段による判別結果に従って、
前記インクタンクの交換をユーザに通知する通知手段を
さらに有することを特徴とする請求項２に記載の記録装
置。
【請求項４】前記通知手段は、前記インクタンクの交
換をユーザに促すＬＥＤランプを含むことを特徴とする
請求項３に記載の記録装置。
【請求項５】前記記録制御手段は、前記インクタンク
にインクが残存することが判別されたとき、前記記録ヘ
ッドによって記録を行うよう制御することを特徴とする
請求項２に記載の記録装置。
【請求項６】前記電極間のキャパシタンスは、前記イ
ンクタンクに残存するインク量に従って変化し、前記イ
ンク量が多い場合には前記キャパシタンスは大きく、一
方、前記インク量が少ない場合には前記キャパシタンス
は小さくなることを特徴とする請求項２に記載の記録装
置。
【請求項７】前記測定手段は、前記電極と前記インク
と前記インクタンクとによって構成されるキャパシタ
と、所定の値をもつ抵抗とによって構成されるローパス
フィルタを含むことを特徴とする請求項２に記載の記録
装置。
【請求項８】前記測定手段は、前記ローパスフィルタ
に前記ローパスフィルタのカット周波数を含む所定の周
波数幅をもつ信号を入力し、前記判別手段は、前記ローパスフィルタから出力される
信号に基づいて前記インクタンクにインクが残存するか
どうかを判別することを特徴とする請求項７に記載の記
録装置。
【請求項９】前記測定手段は、前記ローパスフィルタ
に前記ローパスフィルタのカット周波数をまたぐ、複数
の異なる周波数の信号を入力し、前記判別手段は、前記ローパスフィルタから出力される
信号に基づいて前記インクタンクにインクが残存するか
どうかを判別することを特徴とする請求項７に記載の記
録装置。
【請求項１０】前記記録ヘッドは、インクを吐出して
記録を行うインクジェット記録ヘッドであることを特徴
とする請求項２に記載の記録装置。
【請求項１１】前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利
用してインクを吐出する記録ヘッドであって、インクに
与える熱エネルギーを発生するための熱エネルギー変換
体を備えていることを特徴とする請求項１０に記載の記
録装置。
【請求項１２】請求項２に記載の記録装置を用いたフ
ァクシミリ装置。
【請求項１３】請求項１に記載のインクタンクに含ま
れるインク残量を検出するインク残量検出方法であっ
て、前記電極に電圧を印加する印加工程と、前記電極間のキャパシタンス、或は、前記キャパシタン
スに基づく電気的特性を測定する測定工程と、前記測定工程における測定結果に従って、前記インクタ
ンクにインクが残存するかどうかを判別する判別工程と
を有することを特徴とするインク残量検出方法。