JPH09267488A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通電によるインクの劣化を防止すると共に，
交換時の取り扱いを容易にする。 【解決手段】 圧電側壁７６を駆動電圧の印加により変
位させることによって、インクを記録媒体に噴射する印
字ヘッド４４と、インクの有無により圧電側壁７６の機
械的な共振条件の変化を基にしてインクの有無を検知す
る判定部６０およびプリンタ・コントローラ１７とを有
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクを用紙に吹
き付けて印字するインクジェット記録装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミリ装置等の通信装置やパーソ
ナルコンピュータ等の情報処理装置には、通常、文字や
図形からなるデータを視覚情報として記録するように、
これらのデータを用紙に印字可能な記録装置が接続され
ている。この記録装置には、インパクト方式や感熱方
式、インクジェット方式等の各種の印字方式が採用され
ているが、近年においては、静粛性に優れていると共に
各種材質の用紙に印字可能なインクジェット方式を採用
したインクジェット記録装置が多用されるようになって
いる。

【０００３】上記のインクジェット記録装置は、印字ヘ
ッドを主走査しながら、インクカートリッジから印字ヘ
ッドに供給されたインクを用紙に吹き付けることにより
１バンド分の印字を行った後、この用紙を１バンド幅副
走査するという印字処理を繰り返すことにより用紙の全
面に印字するようになっている。従って、このような動
作により印字するインクジェット記録装置は、印字ヘッ
ドに対するインク供給を安定させて良好な印字品質を得
ることができるように、インクカートリッジ内にフォー
ムを装填してインクを含ませるようになっていると共
に、インク切れを事前に検知して印字不良を防止するこ
とができるように、インク検出機構によりインクの有無
を検知するようになっている。

【０００４】即ち、従来のインクジェット記録装置が有
するインク切れ検出機構は、インクが導電性を有してい
ることに着目して構成されたものであり、インクカート
リッジの底面壁や側面壁の下部に一対の電極をインクに
接触するように設け、一方の電極から他方の電極に通電
したときの電流値を記録装置本体のプリンタ・コントロ
ーラにおいて所定値と比較することによって、インクの
有無を判定するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、インクに電流を流してインク切れを検出す
る構成では、電流がインクを劣化させるため、長期間使
用すると、劣化したインクにより印字品質が低下すると
いう問題がある。

【０００６】また、カートリッジ単位でインクが交換さ
れるように、インクカートリッジが記録装置本体に対し
て着脱可能に構成されている場合、インクカートリッジ
と記録装置本体とは、電気接点同士を接触させることに
よって、電極間に通電される電流値をプリンタ・コント
ローラにより検知させるようになっている。従って、こ
のような構成であると、インク切れ検出実現のために電
気接点数や接続ケーブル数の増加を招き、結果としてヘ
ッドユニットの大型化やコストの増加という問題もあ
る。

【０００７】従って、本発明は、上記問題点を解決すべ
く、通電によるインクの劣化を防止することができると
共に、的確なインクの残量検出を可能とし、且つ構造が
簡単化され低コストが実現できるインクジェット記録装
置を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、インクが充填されたインク室と
圧電素子部材からなるアクチュエータとを有し、駆動電
圧の印加により前記アクチュエータを変位させることに
よって、インク室内に圧力変動を与えてインク液滴を被
記録媒体に噴射する印字ヘッドと、前記アクチュエータ
の機械的な共振により発生する信号の変化を基にしてイ
ンクの有無を検知するインク切れ検知手段とを有するこ
とを特徴としている。これにより、印字ヘッドのアクチ
ュエータの機械的な共振の状態を基にしてインクの有無
を検知するため、従来のようにインクカートリッジ等に
電極を設置する必要がないと共に、インクへの通電を行
わないため、通電によるインクの劣化を防止することが
できる。また、上述のようにインクカートリッジに電極
を設置する必要がなく、印字ヘッドとインク切れ検知手
段とでインク切れを検知するため、ヘッドユニットのイ
ンクカートリッジを受ける部位に前記電極と接続される
電気接点や接続ケーブルを新たに設置する必要がなくな
る。よって、ヘッドユニットの小型化やコスト削減を実
現することが可能となる。また、例えばインクカートリ
ッジの交換によりインクを補給する形態のインクジェッ
ト記録装置の場合、従来ではインクカートリッジ交換時
に前記電極につながる電気接点や接続ケーブルとの接続
状態を常に気にかけねば正確な残量検出がなされなかっ
たが、本発明の構成では上述のように電極や電気接点等
を設けていないため、交換時のインクカートリッジの取
り扱いを容易にすることができる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載のインク
ジェット記録装置であって、前記インク切れ検知手段
は、印字ヘッドの駆動時において生ずる前記アクチュエ
ータの機械的共振により発生する信号を監視するもので
あることを特徴としている。これにより、印字動作時や
フラッシング等のメンテナンス動作時等において印字ヘ
ッドが駆動されたときのアクチュエータの機械的共振に
より発生する信号を監視することで、インク切れを検知
する。よって、インク切れを検知するために、アクチュ
エータに機械的共振を生じさせる特別な機構や、特殊な
信号を前記アクチュエータに入力させる信号入力回路等
を設置する必要がなく、装置構成を簡略化できる。それ
と共に、印字ヘッドの駆動時にインク切れを検知するた
め、インク切れによるミスプリント等を発生させる前に
インク切れを察知し、これら不具合を未然に防止するこ
とができる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１記載のインク
ジェット記録装置であって、前記インク切れ検知手段
は、前記アクチュエータの機械的共振により発生する逆
起電圧の振幅変化に基づいてインクの有無を検知するも
のであることを特徴としている。これにより、コンパレ
ータ等の比較器を用いた簡単な回路を用いて、前記逆起
電圧の振幅変化を監視することができるようになり、イ
ンク切れ検知手段を容易に実現できると共に、確実なイ
ンク切れの検出を実行できる。

【００１１】請求項４の発明は、請求項１記載のインク
ジェット記録装置であって、前記インク切れ検知手段
は、前記アクチュエータの機械的共振により発生する信
号の固有共振周波数の変化に基づいてインクの有無を検
知するものであることを特徴としている。これにより、
固有共振周波数においては、前記アクチュエータが機械
的共振により発生する信号が大きなレベル（振幅）で出
力される。そして、インクの有無によって前記固有共振
周波数は異なっている。よって、固有共振周波数に的を
絞って信号を検出すれば、信頼性の高いインク切れの検
知を行うことができる。さらに、例えばインク切れのと
きに前記アクチュエータが機械的共振より発生する信号
の共振周波数に検出ポイントをおき、そのときの出力レ
ベルのみ検出できる検出機構を採るようにすれば、確実
なインク切れ検知が実現できる。また、上述した通り、
固有共振周波数において出力される信号のレベルは大き
く、アンプ等の出力増幅回路を必要とせずに検出できる
ため、前記検出機構を簡単な回路構成とすることができ
る。

【００１２】請求項５の発明は、請求項４記載のインク
ジェット記録装置であって、前記インク切れ検知手段
は、前記アクチュエータにつながる自励発振回路を有し
ていることを特徴としている。これにより、発振回路を
別個に設ける場合よりも、インク切れ検知と自励発振回
路とを一体化した回路構成とすることによって、小型で
簡単な回路となり、製造コストを低減させることができ
る。

【００１３】請求項６の発明は、請求項１記載のインク
ジェット記録装置であって、前記アクチュエータは、前
記インク室を構成する隔壁の少なくとも一部を成してい
ることを特徴としている。これにより、アクチュエータ
がインク室内のインクの有無による影響を受け易くなる
ため、アクチュエータの機械的な共振により発生する信
号の変化が顕著となり、インク切れ検知の精度を格段に
向上させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図１３に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係る
インクジェット記録装置は、図５に示すように、パーソ
ナルコンピュータ等の情報処理装置１に接続されてい
る。情報処理装置１は、磁気ディスク装置等の補助記憶
装置や中央演算装置を内蔵した処理装置本体２と、デー
タ等を画面表示するＣＲＴ(cathode-ray tube)３と、デ
ータの入力および指示に使用されるキーボード４および
マウス５とを有しており、例えばセントロニクス仕様の
プリンタケーブル６を介してインクジェット記録装置で
あるプリンタ７に接続されている。

【００１５】上記の処理装置本体２は、図６に示すよう
に、例えばウインドウ・システム８をオペレーティング
システム（ＯＳ）として備えている。ウインドウ・シス
テム８は、文書作成プログラム等のアプリケーション
９、字体を管理するフォントドライバ１０、ＣＲＴ３を
管理するＣＲＴ・ドライバ１１、キーボード４を管理す
るキーボード・ドライバ１２、マウス５を管理するマウ
ス・ドライバ１３、プリンタ７を管理するプリンタ・ド
ライバ１４等の各種の機能グループと協働して１つある
いは複数のアプリケーション９を同時に実行することが
できるようになっている。

【００１６】上記のプリンタ・ドライバ１４は、例えば
ＣＲＴ３の画面に表示されているデータ等を対象として
「印刷実行」のメニューが指定されたときには、ドット
イメージデータを形成可能になっており、印刷対象とな
るテキストのフォントデータ等を基に、ドットイメージ
データ（水平方向および垂直方向にドットマトリックス
状に配置された画素データ）を形成し、これらのドット
イメージデータを１ラスタ毎に水平方向（ラスタ方向）
に８ビット単位の印字データとしてインターフェース
（Ｉ／Ｆ）部１５から順次出力するようになっている。

【００１７】上記のようなラスタスキャン形式により出
力された印字データは、インクジェット記録装置である
プリンタ７のＩ／Ｆ（インターフェース）部１６に入力
されるようになっている。このプリンタ７は、プリンタ
・コントローラ１７（インク切れ検知手段）と、プリン
トバッファ領域等の各種のデータ領域が形成されたＲＡ
Ｍ１８と、印字ルーチンやインク切れ判定ルーチン等の
各種の制御プログラムが格納されたＲＯＭ３６と、ヘッ
ド駆動部１９と、ＣＲモータ駆動部２０と、ＬＦモータ
駆動部３３と、各種の処理動作を指示する操作パネル４
６と、インク切れ時にハイレベルの判定信号を出力する
判定部６０（インク切れ検知手段）とを有している。

【００１８】上記のヘッド駆動部１９は、印字ヘッド４
４に接続されている。印字ヘッド４４は、図１に示すよ
うに、圧電素子である圧電セラミックスからなる圧電基
板７１と、圧電基板７１の上面に貼設された上部カバー
７２と、圧電基板７１の前面に貼設されたノズルプレー
ト７３と、圧電基板７１の下面に貼設されたプリント基
板７４とを有している。圧電基板７１は、ダイシング加
工等の切削加工により互いに平行となるように形成され
た複数の圧電側壁７６…（圧電素子部材）と溝とを交互
に有しており、これらの圧電側壁７６…および溝は、圧
電基板７１の上面に上部カバー７２が貼設されることに
よって、各チャンネルに対応する圧力チャンバー７５…
を形成するようになっている。そして、ノズルプレート
７３には、圧力チャンバー７５…に対応するようにノズ
ル７３ａ…が複数形成されており、これらのノズル７３
ａ…は、圧力チャンバー７５…の容積が減少したとき
に、圧力チャンバー７５…内のインクを加圧して噴射さ
せるようになっている。また、上部カバー７２には、貫
通口７８が形成されており、貫通口７８は、圧力チャン
バー７５…と図７のインクカートリッジ３０内とを連通
させることによって、圧力チャンバー７５…の容積が復
帰されるときにインクカートリッジ３０のインクを圧力
チャンバー７５…に供給させるようになっている。尚、
上記圧電基板７１が本発明のアクチュエータに相当し、
上記圧力チャンバー７５が本発明のインク室に相当す
る。

【００１９】上記の圧力チャンバー７５を形成する圧電
側壁７６は、矢符Ｂ方向に分極されている。圧電側壁７
６の両側面の上部には、図２に示すように、電極７７が
例えばメッキ処理によりそれぞれ形成されている。この
電極７７は、図１に示すように、プリント基板７４に形
成された電極端子７９…にワイヤ８０…を介してそれぞ
れ接続されている。そして、電極端子７９…は、ヘッド
駆動部１９に接続されており、ヘッド駆動部１９は、印
字データに基づいて駆動電圧を電極７７に印加し、圧電
側壁７６…を剪断変形（変位）させることによって、圧
力チャンバー７５の容積を増減させるようになってい
る。

【００２０】また、プリント基板７４に形成された特定
の電極端子７９には、信号線を介して判定部６０が接続
されている。判定部６０は、図４に示すように、圧電側
壁７６の機械的共振による逆起電圧成分のみを通過させ
るように通常帯域が設定されたバンドパスフィルタ（Ｂ
ＰＦ）６１と、バンドパスフィルタ６１を通過した電圧
成分を増幅させる増幅器６２と、増幅された電圧成分を
整流する整流回路６３と、整流回路６３からの整流電圧
を基準電圧と比較し、整流電圧が基準電圧よりも大きな
値であるときにハイレベルの判定信号を出力するコンパ
レータ回路６４とを有している。

【００２１】コンパレータ回路６４の判定信号は、図６
に示すように、プリンタ・コントローラ１７に出力され
るようになっている。プリンタ・コントローラ１７は、
上述のＲＡＭ１８およびＲＯＭ３６にアクセス可能に接
続されている。そして、プリンタ・コントローラ１７が
ＲＯＭ３６に格納されたプログラムを実行し、ＲＡＭ１
８のプリントバッファ領域に対して印字データの書き込
み処理および読み出し処理を実行することによって、印
字動作を行う。また、印字動作と共に、インク切れ検出
ルーチンを印字中に割り込み実行し、判定部６０からの
判定信号を基にしてインク切れを検知するようになって
いる。また、プリンタ・コントローラ１７は、ＣＲモー
タ駆動部２０およびＬＦモータ駆動部３３にも接続され
ている。ＣＲモータ駆動部２０とＬＦモータ駆動部３３
とは、主走査に用いられるＣＲモータ２２と副走査に用
いられるＬＦモータ３４とにそれぞれ接続されており、
各モータ２２・３４の回転方向や速度を制御するように
なっている。

【００２２】上記のプリンタ・コントローラ１７により
制御される印字ヘッド４４は、図７に示すように、印字
ヘッド機構２１に含まれている。印字ヘッド機構２１
は、カートリッジ保持部材３１と、カートリッジ保持部
材３１に設けられたインク供給部材３７と、カートリッ
ジ保持部材３１に着脱可能に設けられたインクカートリ
ッジ３０とを有している。そして、インク供給部材３７
の前部には、上述の印字ヘッド４４が設けられている。
尚、印字ヘッド４４とインクカートリッジ３０とは、カ
ートリッジ保持部材３１を介して着脱可能にされてい
る。

【００２３】上記のインクカートリッジ３０の内部に
は、インクを含むように連続気泡を有したフォーム３５
が装填されている。また、インクカートリッジ３０の前
面壁（図中左側壁）の下部には、インク供給口３０ａが
形成されており、インク供給口３０ａには、上述のイン
ク供給部材３７がシール部材３９を介して液密状態で嵌
合されている。そして、インク供給部材３７には、印字
ヘッド４４とインクカートリッジ３０の内部とを連通さ
せるインク誘導路３７ａが形成されており、インク誘導
路３７ａは、インク供給部材３７のインクを印字ヘッド
４４の全チャンネルに供給するようになっている。

【００２４】上記のように構成された印字ヘッド機構２
１は、図８に示すように、主走査方向Ｘに配列され、用
紙２５（記録媒体）に対してインクの噴射方向が所定の
角度となるようにキャリッジ２３に固設されている。キ
ャリッジ２３は、主走査方向Ｘに横設されたガイド軸２
４により移動自在に支持されていると共に、ＣＲモータ
２２により駆動される走査ベルト２６に接続されてお
り、走査ベルト２６を駆動するＣＲモータ２２は、ガイ
ド軸２４に沿ってキャリッジ２３を主走査方向Ｘに往復
移動させることによって、印字ヘッド機構２１を用紙２
５との距離を一定に保持させながら主走査するようにな
っている。

【００２５】また、印字ヘッド機構２１に対向される用
紙２５は、プラテンローラ２８により支持されている。
プラテンローラ２８は、ガイド軸２４に対して平行に設
けられており、両端部が回転自在に軸支されている。こ
のプラテンローラ２８の一方端には、ローラギア２９が
固設されている。ローラギア２９には、中間ギヤ４０を
介してＬＦモータ３４のモータギヤが歯合されており、
ＬＦモータ３４は、中間ギヤ４０およびローラギア２９
等を介してプラテンローラ２８を回転させることによっ
て、用紙２５を副走査方向Ｙに移動させるようになって
いる。そして、このような用紙２５の副走査方向Ｙの移
動は、印字ヘッド機構２１を主走査して１バンド分の印
字が行われる毎に繰り返されるようになっている。

【００２６】上記のプラテンローラ２８は、用紙２５に
対して印字を行う印字動作領域を設定している。また、
プラテンローラ２８の一方側には、印字を停止したとき
の印字ヘッド機構２１の退避位置が設定されており、こ
の退避位置には、キャッピング機構５１が設けられてい
る。キャッピング機構５１は、印字ヘッド４４を嵌合す
る嵌合部５２ａを有したキャップ部材５２と、キャリッ
ジ２３が退避位置に移動される際にキャップ部材５２を
印字ヘッド４４に移動させて嵌合させる嵌合機構５３と
を有しており、退避位置において印字ヘッド４４をキャ
ップ部材５２によりキャッピングすることによって、印
字ヘッド４４の乾燥を防止するようになっている。

【００２７】また、印字ヘッド機構２１が装着されたキ
ャリッジ２３の下面には、光学式や磁気式等の非接触式
センサからなる図示しないエンコーダ素子が設けられて
いる。このエンコーダ素子の検出方向には、多数のスリ
ットを等間隔に有したタイミングスリット４３がガイド
軸２４に対して平行に設けられており、エンコーダ素子
は、キャリッジ２３と共に主走査方向に移動したとき
に、タイミングスリット４３のスリットを検出してエン
コーダ信号として出力するようになっている。そして、
エンコーダ信号は、図６に示すように、プリンタ・コン
トローラ１７に入力されるようになっており、プリンタ
・コントローラ１７は、エンコーダ信号を基にして上述
のプリントバッファ領域から位置データの読み出し処理
を実行するようになっている。

【００２８】上記の構成において、印字実行中に、イン
ク切れ検出ルーチンがプリンタ・コントローラ１７に実
行されることになる。即ち、先ず、図１に示すように、
判定部６０に接続された信号線のチャンネルからインク
を噴射させるよう、プリンタ・コントローラ１７からパ
ルス状の印字データがヘッド駆動部１９に出力された場
合、インク切れ検出ルーチンが割り込み実行される。ヘ
ッド駆動部１９は、印字データを一時的に記憶した後、
プリンタ・コントローラ１７からの印字タイミング信号
が入力されたときに、印字データに対応するチャンネル
の電極７７に対して方形波状の駆動電圧を印加すること
になる。図３に示すように、例えば圧力チャンバー７５
ａからインクを噴射させる場合、電極７７ａには電圧Ｖ
を、又、電極７７ｂにはＧＮＤ電位を印加する。する
と、圧電側壁には矢印Ｃの電界が発生し、その結果、圧
電側壁７６が剪断変形し、圧力チャンバー７５の容積が
減少することになる。

【００２９】この際、圧力チャンバー７５ａにインクが
存在していた場合には、圧力チャンバー７５ａ…内のイ
ンクが加圧されることによって、圧力チャンバー７５の
前方に配置されたノズルプレート７３のノズル７３ａか
らインクが噴射されることになる。そして、駆動電圧の
印加が終了すると、圧電側壁７６の変形状態が解除され
て圧力チャンバー７５ａ…の容積が復帰されながら、イ
ンクカートリッジ３０のインクが圧力チャンバー７５ａ
に供給されることになる。従って、圧電側壁７６は、変
形時の衝撃が常にインクにより緩衝された状態になって
いるため、変形時の物理的な共振による電極７７ａへの
逆起電圧の発生が抑制されたものになっている。これに
より、ヘッド駆動部１９から電極７７ａに印加された駆
動電圧は、図９（ａ）に示すように、圧電側壁７６の変
形時に生じる逆起電圧成分を含まない電圧状態となって
いる。

【００３０】この後、図４に示すように、上記の駆動電
圧が判定部６０に取り込まれると、バンドパスフィルタ
６１は設定された物理的な共振周波数幅以外は通過され
ないため、逆起電圧成分を含まない駆動電圧は、バンド
パスフィルタ６１により一定の低電圧の出力信号をとさ
れることになる（図９（ｂ））。そして、この出力信号
が増幅器６２および整流回路６３においてそれぞれ増幅
（図９（ｃ））および整流（図９（ｄ））されると、基
準電圧未満の値となるため、コンパレータ回路６４は、
ローレベルの判定信号を出力することになる（図９
（ｅ））。

【００３１】上記の判定信号は、図６に示すように、プ
リンタ・コントローラ１７に取り込まれることになる。
そして、プリンタ・コントローラ１７は、判定信号を基
にしてインクの存在を検知することによって、インク切
れ検出ルーチンを終了する。

【００３２】一方、電極７７に駆動電圧が印加されたと
きに、圧力チャンバー７５ａにインクが存在していない
場合には、圧電側壁７６の変形時の衝撃がインクにより
緩衝されないため、物理的な共振による逆起電圧を発生
させることになる。これにより、ヘッド駆動部１９から
電極７７ａに印加された駆動電圧は、図１０（ａ）に示
すように、圧電側壁７６の変形時に生じる逆起電圧成分
を含んだ電圧状態なっている。

【００３３】この後、図４に示すように、上記の駆動電
圧が判定部６０に取り込まれると、バンドパスフィルタ
６１において逆起電圧成分のみからなる出力信号とされ
た後（図１０（ｂ））、増幅器６２および整流回路６３
において、逆起電圧成分がそれぞれ増幅（図１０
（ｃ））および整流（図１０（ｄ））されることにな
る。そして、整流された信号は、基準電圧以上の電圧値
を有しているため、コンパレータ回路６４は、ハイレベ
ルの判定信号を出力することになる（図１０（ｅ））。
この判定信号は、図６に示すように、プリンタ・コント
ローラ１７に取り込まれることになる。そして、プリン
タ・コントローラ１７は、判定信号を基にしてインク切
れを検知することによって、インク切れである旨を操作
パネル４６に表示させたり、報知した後、インク切れ検
出ルーチンを終了することになる。

【００３４】尚、本実施形態においては、印字中にイン
ク切れ検知ルーチンを実行していたが、印字に先立ち、
キャリッジ２３が退避位置に待機している状態で、イン
クを噴射させない波形を有する疑似記録信号を印字ヘッ
ド４４の所定電極７７に印加し、インク切れ検知ルーチ
ンを実行させるようにしても良い。さらに、上記の構成
によれば、印字ヘッドからインクを噴射する必要がない
ため、電極７７に印加する駆動電圧を物理的な共振周波
数に設定して駆動すれば、より高いレベルでの逆起電圧
を得ることができ、より正確なインクの残量検出が可能
となる。

【００３５】尚、本実施形態においては、圧電側壁７６
を駆動電圧の印加により変位させたときの逆起電圧成分
を基にしてインクの有無を検知するようになっている
が、これに限定されることはない。即ち、電極７７に挟
まれた容量成分である圧電側壁７６のインピーダンス成
分が存在することに着目し、このインピーダンス成分を
基にしてインクの有無を検知するようになっていても良
い。具体的には、ヘッド駆動部１９の特定の２チャンネ
ル分のドライバ回路６５・６５の出力側にスイッチ回路
６６・６６およびコンデンサ６８・６８をそれぞれ直列
接続すると共に、一方のドライバ回路６５に入力される
印字タイミング信号を反転させる第１反転回路６７ａを
スイッチ回路６６・６６に接続する。そして、スイッチ
回路６６・６６とコンデンサ６８・６８との間に第２反
転回路６７ｂの入力側および出力側をそれぞれ接続し、
反転回路６７の出力側をバッファ回路６９を介して外部
出力させる発振出力系を構成しても良い。

【００３６】上記の構成によれば、図１２の等価回路に
より表された圧電素子７６の周波数特性は、図１３に示
すように、インクの有無により変化し、結果として固有
固有共振周波数（ｆ₁ ，ｆ₂ ）に応じた自励発振出力が
バッファ回路６９の出力端子から出力されることにな
る。従って、この発振出力の周波数を基にしてインクの
有無を検知することが可能になる。そのため、微妙な電
圧を扱う電気回路を構成しなくとも大振幅の発振出力が
得られることになるため、構成が容易となり、コスト低
減につながると共に、高性能な残量検出を行うことが可
能となる。また、検出回路をヘッド駆動部１９内に作り
込むことも可能となる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明は、インクが充填された
インク室と圧電素子部材からなるアクチュエータとを有
し、駆動電圧の印加により前記アクチュエータを変位さ
せることによって、インク室内に圧力変動を与えてイン
ク液滴を被記録媒体に噴射する印字ヘッドと、前記アク
チュエータの機械的な共振により発生する信号の変化を
基にしてインクの有無を検知するインク切れ検知手段と
を有する構成である。これにより、印字ヘッドのアクチ
ュエータの機械的な共振の状態を基にしてインクの有無
を検知するため、従来のようにインクカートリッジ等に
電極を設置する必要がないと共に、インクへの通電を行
わないため、通電によるインクの劣化を防止することが
できる。また、上述のようにインクカートリッジに電極
を設置する必要がなく、印字ヘッドとインク切れ検知手
段とでインク切れを検知するため、ヘッドユニットのイ
ンクカートリッジを受ける部位に前記電極と接続される
電気接点や接続ケーブルを新たに設置する必要がなくな
る。よって、ヘッドユニットの小型化やコスト削減を実
現することが可能となる。また、例えばインクカートリ
ッジの交換によりインクを補給する形態のインクジェッ
ト記録装置の場合、従来ではインクカートリッジ交換時
に前記電極につながる電気接点や接続ケーブルとの接続
状態を常に気にかけねば正確な残量検出がなされなかっ
たが、本発明の構成では上述のように電極や電気接点等
を設けていないため、交換時のインクカートリッジの取
り扱いを容易にすることができるという効果を奏する。

【００３８】請求項２の発明は、請求項１記載のインク
ジェット記録装置であって、前記インク切れ検知手段
は、印字ヘッドの駆動時において生ずる前記アクチュエ
ータの機械的共振により発生する信号を監視するもので
ある構成である。これにより、印字動作時やフラッシン
グ等のメンテナンス動作時等において印字ヘッドが駆動
されたときのアクチュエータの機械的共振により発生す
る信号を監視することで、インク切れを検知する。よっ
て、インク切れを検知するために、アクチュエータに機
械的共振を生じさせる特別な機構や、特殊な信号を前記
アクチュエータに入力させる信号入力回路等を設置する
必要がなく、装置構成を簡略化できる。それと共に、印
字ヘッドの駆動時にインク切れを検知するため、インク
切れによるミスプリント等を発生させる前にインク切れ
を察知し、これら不具合を未然に防止することができる
という効果を奏する。

【００３９】請求項３の発明は、請求項１記載のインク
ジェット記録装置であって、前記インク切れ検知手段
は、前記アクチュエータの機械的共振により発生する逆
起電圧の振幅変化に基づいてインクの有無を検知するも
のである構成である。これにより、コンパレータ等の比
較器を用いた簡単な回路を用いて、前記逆起電圧の振幅
変化を監視することができるようになり、インク切れ検
知手段を容易に実現できると共に、確実なインク切れの
検出を実行できるという効果を奏する。

【００４０】請求項４の発明は、請求項１記載のインク
ジェット記録装置であって、前記インク切れ検知手段
は、前記アクチュエータの機械的共振により発生する信
号の固有共振周波数の変化に基づいてインクの有無を検
知するものである構成である。これにより、固有共振周
波数においては、前記アクチュエータが機械的共振によ
り発生する信号が大きなレベル（振幅）で出力される。
そして、インクの有無によって前記固有共振周波数は異
なっている。よって、固有共振周波数に的を絞って信号
を検出すれば、信頼性の高いインク切れの検知を行うこ
とができる。さらに、例えばインク切れのときに前記ア
クチュエータが機械的共振より発生する信号の共振周波
数に検出ポイントをおき、そのときの出力レベルのみ検
出できる検出機構を採るようにすれば、確実なインク切
れ検知が実現できる。また、上述した通り、固有共振周
波数において出力される信号のレベルは大きく、アンプ
等の出力増幅回路を必要とせずに検出できるため、前記
検出機構を簡単な回路構成とすることができるという効
果を奏する。

【００４１】請求項５の発明は、請求項４記載のインク
ジェット記録装置であって、前記インク切れ検知手段
は、前記アクチュエータにつながる自励発振回路を有し
ている構成である。これにより、発振回路を別個に設け
る場合よりも、インク切れ検知と自励発振回路とを一体
化した回路構成とすることによって、小型で簡単な回路
となり、製造コストを低減させることができるという効
果を奏する。

【００４２】請求項６の発明は、請求項１記載のインク
ジェット記録装置であって、前記アクチュエータは、前
記インク室を構成する隔壁の少なくとも一部を成してい
る構成である。これにより、アクチュエータがインク室
内のインクの有無による影響を受け易くなるため、アク
チュエータの機械的な共振により発生する信号の変化が
顕著となり、インク切れ検知の精度を格段に向上させる
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】印字ヘッドと判定部との接続状態を示す説明図
である。

【図２】駆動電圧の印加前の印字ヘッドの状態を示す説
明図である。

【図３】駆動電圧の印加後の印字ヘッドの状態を示す説
明図である。

【図４】判定部のブロック図である。

【図５】情報処理装置に接続されたインクジェット記録
装置の斜視図である。

【図６】インクジェット記録装置の制御系のブロック図
である。

【図７】インクカートリッジの断面図である。

【図８】インクジェット記録装置の要部斜視図である。

【図９】判定部における信号状態を示す説明図である。

【図１０】判定部における信号状態を示す説明図であ
る。

【図１１】ヘッド駆動部の回路図である。

【図１２】発振出力系の等価回路図である。

【図１３】インクの有無におけるインピーダンスと周波
数との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１７ プリンタ・コントローラ １９ ヘッド駆動部 ４４ 印字ヘッド ６０ 判定部 ６１ バンドパスフィルタ ６２ 増幅器 ６３ 整流回路 ６４ コンパレータ回路 ６５ ドライバ回路 ６６ スイッチ回路 ６７ａ 第１反転回路 ６７ｂ 第２反転回路 ６３ 整流回路 ６８ コンデンサ ６９ バッファ回路 ７１ 圧電基板 ７２ 上部カバー ７３ ノズルプレート ７４ プリント基板 ７５ 圧力チャンバー ７６ 圧電側壁 ７７ 電極 ７８ 貫通口 ７９ 電極端子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクが充填されたインク室と圧電素子
   部材からなるアクチュエータとを有し、駆動電圧の印加
   により前記アクチュエータを変位させることによって、
   インク室内に圧力変動を与えてインク液滴を被記録媒体
   に噴射する印字ヘッドと、 前記アクチュエータの機械的な共振により発生する信号
   の変化を基にしてインクの有無を検知するインク切れ検
   知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。
2. 【請求項２】 前記インク切れ検知手段は、印字ヘッド
   の駆動時において生ずる前記アクチュエータの機械的共
   振により発生する信号を監視するものであることを特徴
   とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記インク切れ検知手段は、前記アクチ
   ュエータの機械的共振により発生する逆起電圧の振幅変
   化に基づいてインクの有無を検知するものであることを
   特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記インク切れ検知手段は、前記アクチ
   ュエータの機械的共振により発生する信号の固有共振周
   波数の変化に基づいてインクの有無を検知するものであ
   ることを特徴とする請求項１記載のインクジェット記録
   装置。
5. 【請求項５】 前記インク切れ検知手段は、前記アクチ
   ュエータにつながる自励発振回路を有していることを特
   徴とする請求項４記載のインクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 前記アクチュエータは、前記インク室を
   構成する隔壁の少なくとも一部を成していることを特徴
   とする請求項１記載のインクジェット記録装置。