特許 7551347 画像記録装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】画像記録装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20240909BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175 309

B41J2/175 121

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020104689

(22)【出願日】2020-06-17

(65)【公開番号】P2021194880

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-06-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】村岡 千秋

(72)【発明者】

【氏名】後藤 顕

(72)【発明者】

【氏名】戸田 恭輔

【審査官】中村 博之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１７２３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－１３２０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０７３８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－００８４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６００７１７３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

画像の記録に用いる液体を貯蔵する液室と、
前記液室内に挿入される第１の電極ピン及び第２の電極ピンと、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する印加手段と、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に流れる電流を検知する検知手段と、を備える画像記録装置において、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陽極側、前記第２の電極ピンを陰極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加し、前記検知手段が前記電流を検知する第１の期間と、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陰極側、前記第２の電極ピンを陽極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する第２の期間と、
を有し、
前記第１の期間に印加される電圧の印加累計時間よりも、前記第２の期間に印加される電圧の印加累計時間の方が長いことを特徴とする画像記録装置。

【請求項2】

画像の記録に用いる液体を貯蔵する液室と、
前記液室内に挿入される第１の電極ピン及び第２の電極ピンと、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する印加手段と、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に流れる電流を検知する検知手段と、を備える画像記録装置において、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陽極側、前記第２の電極ピンを陰極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加し、前記検知手段が前記電流を検知する第１の期間と、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陰極側、前記第２の電極ピンを陽極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する第２の期間と、
を有し、
前記第１の期間に印加される電圧のパルス幅よりも、前記第２の期間に印加される電圧のパルス幅の方が長いことを特徴とする画像記録装置。

【請求項3】

画像の記録に用いる液体を貯蔵する液室と、
前記液室内に挿入される第１の電極ピン及び第２の電極ピンと、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する印加手段と、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に流れる電流を検知する検知手段と、を備える画像記録装置において、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陽極側、前記第２の電極ピンを陰極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加し、前記検知手段が前記電流を検知する第１の期間と、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陰極側、前記第２の電極ピンを陽極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する第２の期間と、
を有し、
前記第１の期間に印加される電圧の絶対値よりも、前記第２の期間に印加される電圧の絶対値の方が大きいことを特徴とする画像記録装置。

【請求項4】

画像の記録に用いる液体を貯蔵する液室と、
前記液室内に挿入される第１の電極ピン及び第２の電極ピンと、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する印加手段と、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に流れる電流を検知する検知手段と、を備える画像記録装置において、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陽極側、前記第２の電極ピンを陰極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加し、前記検知手段が前記電流を検知する第１の期間と、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陰極側、前記第２の電極ピンを陽極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する第２の期間と、
を有し、
前記液室における液体の残量を検出するための所定の検出期間の間に、複数の前記第１の期間を有し、前記検出期間とは異なる非検出期間の間に、複数の前記第２の期間を有することを特徴とする画像記録装置。

【請求項5】

前記検知手段は、前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に流れる直流電流を検知することで前記液室内の液体の残量を検出する、請求項１～４のいずれか１項に記載の画像記録装置。

【請求項6】

液体吐出カートリッジユニットと、
前記液室から前記液体吐出カートリッジユニットへ液体を供給する液体供給チューブと、
をさらに備える請求項１～５のいずれか１項に記載の画像記録装置。

【請求項7】

液体タンクと、
記録素子基板と、サブタンクと、を有する液体吐出カートリッジユニットと、
前記液体タンクから前記サブタンクへ液体を供給する液体供給チューブと、
をさらに備え、
前記液室は、前記サブタンクの液室であり、前記液体供給チューブから供給される液体を前記記録素子基板に供給する請求項１～５のいずれか１項に記載の画像記録装置。

【請求項8】

液体タンクと、
記録素子基板と、前記液体タンクに接続されたサブタンクと、を有する液体吐出カートリッジユニットと、
をさらに備え、
前記液室は、前記サブタンクの液室であり、前記液体タンクから供給される液体を一時的に保持し、前記記録素子基板に液体を供給する請求項１～４のいずれか１項に記載の画
像記録装置。

【請求項9】

前記第１の期間に印加される電圧の印加累計時間に対する前記第２の期間に印加される電圧の印加累計時間の長さの差は、前記第１の期間に印加される信号の印加累計時間の長さの±１０％以内である請求項１～４のいずれか１項に記載の画像記録装置。

【請求項10】

前記非検出期間の間に、複数の前記第２の期間を連続的に有する請求項４に記載の画像記録装置。

【請求項11】

前記液体は、自己分散型カーボンブラックを用いたインクである請求項１～１０のいずれか１項に記載の画像記録装置。

【請求項12】

前記検知手段が前記電流を検知する検知動作の毎に、前記第１の期間と、前記第２の期間と、を有する請求項１に記載の画像記録装置。

【請求項13】

前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンは、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３８４またはＳＵ３１６で形成されている、請求項１に記載の画像記録装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インク等の液体を記録媒体へ吐出して画像の記録を行う画像記録装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、紙等の記録媒体に対してインク等の液体を吐出して画像記録を行う手段として、液体吐出カートリッジユニットを搭載した種々の記録方式が提案されており、例えば熱転写方式、ワイヤードット方式、感熱方式、インクジェット方式等が実用化されている。中でもインクジェット方式はランニングコストが安く、記録音が抑えられる記録方式として注目され、幅広い分野で使用されている。インクジェット方式は、液体吐出カートリッジユニットが具備する記録素子基板を駆動することにより、記録素子基板の表面にノズル部材により形成されるインク吐出口からインク液滴を吐出する。このインク液滴を紙面上の所望の位置に着弾させることによって画像形成を行う画像記録方式である。インクジェット方式の多くの場合、記録素子基板を駆動する信号や電源は、液体吐出カートリッジユニットが搭載される画像記録装置から電気接続部を通じて液体吐出カートリッジユニットへ供給される。

【0003】

画像形成に用いられるインク等の液体の液体吐出カートリッジユニットへの供給形態は種々の構成が見られる。ある代表的な一形態では、液体吐出カートリッジユニットとは別体の、液体収容室を有する液体タンクを液体吐出カートリッジユニットへ直接接続することにより、液体タンク内の液体を液体吐出カートリッジユニットへ供給する。また、画像記録装置内にセットされる液体タンクから液体供給チューブを介して液体吐出カートリッジへインクを供給するチューブ供給方式も実用化されている。チューブ供給方式の場合、液体吐出カートリッジユニットにはサブタンクが設けられ、液体供給チューブより供給される液体をサブタンク内に一時的に保持し、記録素子基板へと液体供給する構成が一般的である。

【0004】

上記いずれの方式にしても、液体供給元から供給される液体は液体吐出カートリッジ内に導かれ、液体吐出カートリッジユニットの筐体内に形成される液体供給流路を通じて、記録素子基板へと導かれる。画像記録装置には供給元の液体残量を把握する機能が必要とされる。その代表的な目的は次の二点にある。一つ目の目的は、ユーザーに供給元の液体残量が少なくなった際にその旨を表示し、液体タンクの交換や液体注入などを促すことにある。また二つ目の目的は、液体が空となった状態で吐出動作を実行した場合に生じる可能性があるノズル部材の破壊などを抑制するために、分割印字などの印字制御のトリガーにすることにある。

【0005】

液体残量の検出方法としては、これまで種々の方式が提案されている。液体吐出発数から液体残量を算出するドットカウント方式や、液体収容室に光を照射し、センサで反射光レベルを取得して判定するプリズム方式、液体収容室に電極ピンを挿入し電気応答を得るピン残量検出方式などが提案されてきた。上記のうち、ピン残量検出方式は導入に伴うコストが比較的に安く、かつ検出精度が高いことから、これまで広く実施されてきている。

【0006】

一般的なピン残量検出方式では、液体収容室内に挿入した２本の電極ピンに対し、電気信号を印加し液体残量検出を行ってきた。上記のような画像記録に用いられるインク等の液体は電気を通す性質のものが大半のため、液体収容室内に液体がある場合（２本の電極ピンが液体と接触している状態）には、電極ピンに電気信号が印加されると、液体を介して電極ピン間に電流が流れる。一方、液体がない場合（２本の電極ピンが液体と非接触の
状態）には、電極ピン間に電気経路がない状態となるため、電流は流れない。このような特性を踏まえ、電極ピン間に電気信号を与え、電気的な応答を得ることで液体の有無を判定する構成が採用されてきた（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１５－２２３８３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載の構成においては、以下のような問題を生じる可能性がある。

【0009】

電極ピンの材料には、金属のＳＵＳ材などが主に用いられるが、２本の電極ピンの一方を陽極側、他方を陰極側とし、電極ピン間に液体が介在する状態で一方向に電流を流す動作を繰り返すと、電極ピンの表面には金属の酸化・還元反応が生じることがある。すなわち、陽極側の電極ピン表面は酸化が進行し、陰極側の電極ピン表面は還元が進行していく。上記反応が進んでいくと、陽極側の電極ピンが酸化した影響により電気抵抗が増すため、液体がある状態にも関わらず電極ピン間に流れる電流値が減少していってしまう。その場合には、液体がある場合の応答と、液体がない場合の応答の差分が少なくなり、液体残量の検出精度が低下してしまう懸念がある。

【0010】

液体残量の検出精度が低下すると、あるケースでは、液体がある状態にも関わらずユーザーに液体タンクの交換を促したり、分割印字モードとなり印字速度の低下を招いてしまったりする可能性がある。また別のケースでは、液体がない状態にも関わらず、その旨の表示がされずに空吐印字し、ノズル部材の破壊に至ってしまう可能性がある。

【0011】

このように、液体残量の検出精度の低下は、ユーザビリティや信頼性の観点より好ましくない。

【0012】

本発明の目的は、液体の残量の検出精度を向上させることができる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するため、本発明の画像記録装置は、
画像の記録に用いる液体を貯蔵する液室と、
前記液室内に挿入される第１の電極ピン及び第２の電極ピンと、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する印加手段と、
前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に流れる電流を検知する検知手段と、を備える画像記録装置において、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陽極側、前記第２の電極ピンを陰極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加し、前記検知手段が前記電流を検知する第１の期間と、
前記印加手段が、前記第１の電極ピンを陰極側、前記第２の電極ピンを陽極側として前記第１の電極ピンと前記第２の電極ピンとの間に電圧を印加する第２の期間と、
を有し、
前記第１の期間に印加される電圧の印加累計時間よりも、前記第２の期間に印加される電圧の印加累計時間の方が長いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、液体の残量の検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態に係る画像記録装置の装置構成例を示す模式図

【図2】液体吐出カートリッジユニットの構成説明図

【図3】本発明の実施形態のインク残量の検出システムの回路構成図

【図4】インク残量検出の入力信号および出力信号の例を示す図

【図5】第１の電極ピン（陽極側）が酸化後の出力信号の例を示す図

【図6】インク残量検出の信号形態例（従来例、実施例１）を示す図

【図7】インク残量検出の信号形態例（実施例２、３、４）を示す図

【図8】インク残量検出の信号形態例（実施例５、６、７）を示す図

【図9】インク残量検出の信号形態例（変形例１、２）を示す図

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

【0017】

（第一の実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る画像記録装置１および液体吐出カートリッジユニット２の簡易模式図である。図１（ａ）と図１（ｂ）は、それぞれ液体吐出カートリッジユニット２への液体供給方式が異なる画像記録装置１を示している。本発明はそれぞれの構成に対して好適に適用し得る。図１（ａ）は、いわゆるオンキャリッジインクタンク方式の構成である。すなわち、画像記録に使用される液体としてのインクを収容した液体タンクとしてのインクタンク３を、インク吐出機能を有する液体吐出カートリッジユニット２に直接接続し、インク供給を行うものである。一方、図１（ｂ）は、いわゆるチューブ供給方式の構成である。すなわち、画像記録装置内に配置されるインクタンク３から液体供給チューブとしてのインク供給チューブ４を介して液体吐出カートリッジユニット２へ液体としてのインクを供給するものである。

【0018】

図１に示すいずれの方式においても、液体吐出カートリッジユニット２へのインク供給が途切れる場合に検出する機能が必要となる。インク残量検出の主な目的は、次の２つにある。第一に、インクタンク３内のインクが空となった旨をユーザーに表示し、インクタンク３の交換、もしくはインクのリフィルを促すために用いられる。第二に、液体吐出カートリッジユニット２にインクがない状態で吐出動作されることを事前に検知し、印字停止や分割印字などの印字制御のトリガーとすることで、空吐時に生じえるノズル部材の破壊などを抑制するために用いられる。特に、図１（ｂ）に示すようなチューブ供給方式の
構成においては、インクタンク３にはインクが残っていても、長期間の放置などによりインク供給チューブ４を透過してインク供給路内に空気が入り込んでしまう場合がある。この場合に発生する空吐も検知するために、本実施形態では液体吐出カートリッジユニット２内にインク残量を検出する構成を設けている。

【0019】

図２に、内部にインク残量検出機能を有する液体吐出カートリッジユニット２の詳細構成を示す。図２（ａ）は、液体吐出カートリッジユニットの斜視図、図２（ｂ）は、液体吐出カートリッジユニットの横断面図である。

【0020】

液体吐出カートリッジユニット２は、ヘッドユニット５とサブタンク６が結合されたユニットである。インクタンク３もしくはインク供給チューブ４より供給されるインクは、インク色数分それぞれ独立してサブタンク６に設けられるジョイント部７より液体吐出カートリッジユニット２内に流入される。サブタンク６にはサブタンク液室８が形成されており、供給されるインクを一時的に保持、貯蔵され、その後ヘッドユニット５の筐体内に形成されるインク供給流路を通じて記録素子基板９へと導かれる。

【0021】

各サブタンク液室８内には、内部のインク有無を検出するため、それぞれ２本の電極ピン１０が刺入される。なお、図２（ｂ）では電極ピン１０が１本のみ示されているが、これは紙面垂直方向に２本が並んでおり、一方の電極ピン１０が他方の電極ピン１０の後ろに隠れた状態となっている。電極ピン１０の材料は、コスト面・加工性を踏まえて本実施形態ではステンレス鋼のうちＳＵＳ３０４とするが、その他金属材料であってもよい。刺入される電極ピン１０は、サブタンク液室８内に突出する一端とは反対側の端において、電気接続部材１１と接点を取り、電気接続部材１１を介して画像記録装置１は電気的に接続される。

【0022】

図３に、電極ピン１０によりインク残量を検出するシステム構成を簡易的に示す。残量検出を行う信号は、画像記録装置１の装置本体側の入力ポート１４ａより入力される。入力された信号は、残量検出するインク数だけ分岐され、各々検出抵抗１５を介して液体吐出カートリッジユニット２の各サブタンク液室８内に設けられる陽極側の電極ピン１０ａの陽極側と接続される。また各サブタンク液室８に設けられる陰極側の電極ピン１０ｂは、液体吐出カートリッジユニット２内でショートされ、画像記録装置１のＧＮＤ端子と接続される。一方、残量検出の出力ポート１４ｂは、検出抵抗１５と陽極側の電極ピン１０ａの間に接続され、検出を行うインク色数分だけ設けられる。

【0023】

上述の構成は、すなわち検出抵抗１５とインクの電気抵抗Ｒの分圧比を出力として、画像記録装置１の電流検知部１６が検出し、画像記録装置１の動作を制御する制御部１８に送信するものである。制御部１８は、電圧印加手段として、画像記録装置１が接続された商用電力１７を電力供給源とする電源回路を制御し、電気信号として電極ピン１０ａ、１０ｂ間に印加させる電圧の大きさ、極性を任意に制御することができる。制御部１８は、かかる電源回路に接続された電流検知手段としての電流検知部１６が検知する電流値により電極ピン１０ａ、１０ｂ間の電圧を取得し、その大きさにより各サブタンク液室８内のインク残量を検出することができる。以上の構成が、本実施形態の画像記録装置１における液体残量検出機構をなす。

【0024】

サブタンク液室８内にインクが存在しない場合、陽極・陰極の電極ピン１０ａ、１０ｂ間は電気的にはオープンな状態となるため、液体吐出カートリッジユニット２側には電流は流れない。そのため、出力ポート１４ｂにて入力信号に近い電圧が検出される。一方、サブタンク液室８内にインクが存在する場合、陽極・陰極の電極ピン１０ａ、１０ｂはインクを介して電気的に接続されるため、液体吐出カートリッジユニット２側にも電流が流れることとなる。そのため、出力ポート１４ｂで検出される信号は、入力信号に対して低
い電圧レベルの出力となる。

【0025】

図４に、上述の出力レベルについて、従来の検出システムの例に示す。従来より採用されてきた残量検出構成においては、入力ポート１４ａより入力される検出信号には、図４（ａ）に示すように、２発の３．３Ｖの矩形パルスを用いている。出力ポート１４ｂ側では、２発目のパルスの入力直前の出力「Ｖａｌ（Ｍｉｎ）」と、２発目のパルスの立ち下げ直前の出力「Ｖａｌ（Ｍａｘ）」を取得し、残量検出出力（Ｏｕｔｐｕｔ Ｖａｌ）＝「Ｖａｌ（Ｍａｘ）－Ｖａｌ（Ｍｉｎ）」として検出を行う。インクがある場合には、図４（ｂ）に示すように残量検出出力は一例では０．２Ｖ～０．６Ｖ程度と低い出力になるのに対し、インクがない場合には、図４（ｃ）に示すように２．０Ｖ～３．３Ｖ程度の出力となる。

【0026】

図４（ｄ）は、サブタンク液室８の模式的断面図、図４（ｅ）は、サブタンク液室８内のインク残量と残量検出出力の推移について図示する。インクが電極ピン１０に接触する水位の中でインクが消費されていくと（水位ｈ（Ａ）→ｈ（Ｂ）→ｈ（Ｃ））、残量検出出力はａ１→ｂ１→ｃ１となだらかな勾配を持って変化していく。そしてインク水位が電極ピン１０を離れると、出力変化の勾配は大きくなる。残量検出においては、インク水位ｈ（Ｃ）とｈ（Ｅｍｐ）の間の出力値、すなわちｃ１～Ｖ＿Ｅｍｐの間に検出の閾値Ｖｔｈを設ける方法が一般的である。そうすることにより、インク液面が電極ピン１０の先端を下回ってから空になるまでの間に検出することが可能となる。

【0027】

インク残量に対する残量検出出力値が不変であれば、上述の通りに閾値を設定すれば精度よく検出することは可能である。ただし、電極ピン１０ａ、１０ｂにＳＵＳ材（ＳＵＳ３０４）などの金属材料を用い、インクを介して電極ピン１０ａ、１０ｂ間に一方向に電流を流す動作を繰り返していくと、電極ピン１０ａ、１０ｂの表面には金属の酸化・還元反応が生じることがある。酸化・還元反応とはすなわち、陽極側の電極ピン１０ａ表面は酸化が進行し、陰極側の電極ピン１０ｂ表面は還元が進行していく現象である。このような反応が進んでいくと、陽極側の電極ピン１０ａが酸化した影響により電気抵抗が増すため、インクがある状態にも関わらず電極ピン１０ａ、１０ｂ間に流れる電流値が減少し、残量検出出力が上昇していってしまう。

【0028】

図５（ａ）に、陽極側の電極ピン１０ａが酸化した状態のサブタンク液室８の模式的断面図を示し、図５（ｂ）に、初期＝酸化・還元前（ｉｎｉ）状態と電極ピン１０の酸化・還元後（ｕｓｅｄ）の出力の変化を示す。初期（ｉｎｉ）状態ではインク液面がピン先端ｈ（Ｃ）～空ｈ（Ｅｍｐ）の間の残量検出出力、ｃ１～Ｖ＿Ｅｍｐの間に検出閾値を設定すれば所望の残量での残量検出が可能であった。それが電流印加の累積により陽極側の電極ピン１０ａに酸化が生じると、出力値が大幅に上昇し、検出閾値を一定に設定する場合に、狙った残量よりも早く（インクがピンに十分に浸漬された状態で）検出してしまうことがあり得る。早期に検出してしまうと、まだ十分にインクが残っているにも関わらずユーザーにインクタンク３の交換を促してしまったり、頻繁に印字速度を低下させてしまったりと、弊害を生じることになる。電極ピン１０に与えたパルスの回数に応じて検出閾値を変動させることも可能であるが、電極ピン１０の個体差により酸化による出力変動分のバラツキを有するため、高い検出精度を得ることが難しくなる。

【0029】

以上の状況を踏まえ、本実施形態の特徴部分でもある、一方向の電流印加に伴う電極ピン１０の酸化・還元現象を防ぎ、残量検出出力の変動を抑制する構成について、図６を用いて説明する。

【0030】

図６（ａ）に示すのが、従来より採用されてきた残量検出の信号形態である。インク検出のステータスとしては、「検出期間」と「非検出期間」に大別される。検出期間とは、
例えば、液体吐出カートリッジユニット２がキャップされるような待機状態でなく、印字動作等を行う状態にあり、インク残量を検出する所定の期間を示す。一方、非検出期間は、例えば液体吐出カートリッジユニット２がキャップされるような待機状態にあり、インク残量の検出動作を行わない所定の期間を示す。検出期間中においては、上述の通り残量検出用パルス１２として２発の矩形パルスが、検出間隔を置いて連続的に印加される。一方、非検出期間においては、信号は印加されず０Ｖレベルを維持するものであった。

【0031】

それに対し、本発明の実施例１における信号形態を図６（ｂ）に示す。本実施例では、検出期間中において、従来例と同様の３．３Ｖの残量検出用パルス１２を印加する期間である「第１の期間」と、残量検出用パルス１２の電位を反転させた信号＝還元用パルス１３を印加する期間である「第２の期間」を設ける。還元用パルス１３を印加することで、第１の期間中に残量検出用パルス１２の印加で酸化した陽極側の電極ピン１０ａに対し、第２の期間中に還元作用を加えて、酸化をキャンセルし、残量検出出力の上昇を抑制することが可能となる。本方式では、１回の残量検出毎に陽極側電極ピン１０ａの酸化を還元することが可能となるため、より安定的で高精度な残量検出を行うことができる。

【0032】

本実施例では、第１の期間における電圧信号の印加累積時間と、第２の期間における電圧信号の印加累積時間は、ほぼ同じ長さと、印加信号の電圧値の絶対値も略同じ値（略同じ電圧レベル）としている。例えば、第１の期間の印加累積時間に対する第２の期間の印加累積時間の差は、第１の期間の印加累積時間の長さの±１０％以内となるように制御している。

【0033】

検出対象であるインクについては、様々な種類のものがあり得るが、画像性能や材料コスト面等を考慮し、本実施例では自己分散型顔料のうち、カルボン酸型の自己分散型カーボンブラックを用いたインクを採用するものとする。上記インクにおいては、残量検出用パルス１２の印加で、電極ピン１０ａの酸化現象により出力が上昇し、還元用パルス１３を印加することでそれが抑制できることが確認されていて、本発明の実施効果が得られる。ただし、その他インクの場合においても酸化現象は生じるため、効果を得ることはできる。

【0034】

以上の通り、本実施形態によれば、残量検出期間中に印加した信号により第１の電極ピン（陽極側）の表面に酸化が生じた場合にも、非残量検出期間中に極性を反転した信号を印加することで還元作用を生じさせ、電極ピンの酸化進行を抑制することができる。特に、電極ピン１０に酸化作用の生じやすい金属材料（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３８４、ＳＵＳ３１６等）を採用し、酸化作用を生じやすいインクを採用した場合にも、電極ピンの酸化を抑制することができる。すなわち、電極ピン表面の電気抵抗の上昇を抑制でき、インクがある状態での電極ピン間に流れる電流値を一定に保つことが可能となる。そのため、安定したより高い検出精度をえられ、したがって、高精度にインク残量検出を実施することができる。

【0035】

チューブ供給方式のインク供給を行う形態においては、長期放置により空気がチューブを透過して入り込んだり、供給経路内にイレギュラーに空気が内在し、吐出に影響が生じる場合があり得る。そういった印字への影響を検知し空吐出を抑制するためにも、インク残量検出を高精度に行うことができる本実施形態の構成は有効である。

【0036】

本実施形態では、液体吐出カートリッジユニット２内のインク残量検出に適用したが、インクタンク３内や、その他インク供給経路内のインク有無検出にも適用可能である。

【0037】

本実施形態とは逆に、第２の電極ピン１０ｂを陽極側とし第１の電極ピン１０ａを陰極側として残量検出を行い、極性を入れ替えて、第２の電極ピン１０ｂを陰極側とし第１の
電極ピン１０ａを陽極側として還元印加を行う構成としてもよい。

【0038】

本実施形態では、電極ピンが液室内に上方から鉛直方向下方に向かって挿入される構成としているが、挿入方向は限定されない。また、電極ピンの本数も、２本に限定されるものではない。例えば、１本の陰極ピンに対して複数の陽極ピンを配置して検出することも可能であり、３本以上の電極ピンを用いて、液体に対する侵入深さをそれぞれ異ならせたり、液室内における検出位置を複数取ることで検出精度を高めるように構成してもよい。

【0039】

（第二の実施形態）
図７、図８は、本発明の第二の実施形態による残量検出の信号形態例を示している。ここでは、第二の実施形態において第一の実施形態と異なる点のみ説明する。以下の残量検出の信号形態の目的は、第一の実施形態で記述したものと同じく、残量検出用パルス１２の印加により生じる陽極側の電極ピン１０ａの酸化を抑制し、残量検出出力の変動を抑制することにある。

【0040】

図７（ａ）に示す実施例２では、残量検出期間中において残量検出用パルス１２よりも多い発数の還元用パルス１３を印加することを特徴としている。すなわち、第１の期間に印加される電圧信号の印加累計時間よりも、第２の期間に印加される電圧信号の印加累計時間の方が長い。本実施例では、検出用パルス１２の２発に対し、３倍の発数である６発の還元用パルス１３を印加している。電極ピン１０の材料やインクの物性によっては、酸化と還元の反応速度が異なる場合があり得る。そこで、残量検出用パルス１２の発数に対し、還元用パルス１３の発数を調整可能にすることにより、電極ピン１０やインクにより異なる酸化の進行度に対し、残量検出出力を一定に保つことができる条件を採用できる。

【0041】

図７（ｂ）に示す実施例３のように、還元用パルス１３にＤＣ的なパルス幅の長い信号を採用しても良い。すなわち、第１の期間に印加される電圧信号のパルス幅よりも、第２の期間に印加される電圧信号のパルス幅が長い。直流的な電流で還元を進めることで、より短い期間で還元制御を完了させることができる場合があり得る。

【0042】

図７（ｃ）に示す実施例４のように、還元用パルス１３には残量検出用パルス１２と異なる電圧レベルの信号を与えても良い。すなわち、第１の期間に印加される電圧信号の絶対値よりも、第２の期間に印加される電圧信号の絶対値の方が大きい。残量検出用パルス１２の電圧よりも高電位の還元用パルス１３を与えて、より還元時に高電流が流れることで、より短い期間で還元制御を完了させることができる場合があり得る。本実施例では、画像記録装置の他の駆動に使用される電圧６Ｖを電位反転させ印加する方式を採用しているが、他の電位（例えば２４Ｖなど）を印加してもよい。

【0043】

図８（ａ）に示す実施例５では、インク残量の検出期間中には、従来例と同じく残量検出用パルス１２のみを印加し、非検出期間において、還元用パルス１３を連続的に印加するものである。この方式は、検出期間内において、より高頻度に残量検出を実施する場合に有効である。高頻度に残量検出を実施する場合、検出の度に還元用パルス１３を入れることが難しくなってくる。そのため、検出期間中には還元用パルス１３を印加せず、非検出期間において還元用パルス１３のみを連続的に印加する。なお、検出期間において残量検出用パルス１２を連続的に印加してもよい。

【0044】

図８（ｂ）に示す実施例６のように、図８（ａ）の方式に対して，還元用パルス１３にＤＣ的なパルス幅の長い信号を採用しても良い。

【0045】

図８（ｃ）に示す実施例７のように、図８（ａ）の方式に対して，還元用パルス１３に残量検出用パルス１２と異なる電圧レベルの信号を与えても良い。

【0046】

以上の各実施例のように、採用する電極ピン１０やインク処方、検出間隔など様々な制約に応じて、適切な還元用パルス１３を適用すれば良い。

【0047】

（変形例）
図９は、本実施形態の変形例よる残量検出の信号形態例を示している。ここでは、変形例において第一、第二の実施形態と異なる点のみ説明する。変形例においてここで説明しない事項は、上記各実施形態と同様である。

【0048】

上記実施形態では、第１の電極ピン１０ａを陽極側とし第２の電極ピン１０ｂを陰極側として残量検出を行う構成としているが、極性を逆にして残量検出を行うことも可能である。本変形例では、第２の電極ピン１０ｂを陽極側とし第１の電極ピン１０ａを陰極側として残量検出を行う第３の期間と、第１の電極ピン１０ａを陽極側とし第２の電極ピン１０ｂを陰極側として還元印加を行い、残量検出は行わない第４の期間と、を設ける。

【0049】

図９（ａ）に示す変形例１では、第１の期間として、電極ピン１０ａを陽極側、電極ピン１０ｂを陰極側として残量検出用パルス１２ａを印加し、第３の期間として、電極ピン１０ｂを陽極側、電極ピン１０ａを陰極側として残量検出用パルス１３ａを印加する。これにより、第３の期間において、第１の期間の電圧印加による酸化を還元しつつ、インク残量の検出を行うことが可能となる。第１の期間と第３の期間の順番は逆でもよいし、パルスの数や幅、レベルはそれぞれ異なっていてもよいし、上記実施形態と同様、酸化と還元のバランスをとるため、還元用パルスを印加する第２の期間を設けてもよい。

【0050】

図９（ｂ）に示す変形例２では、電極ピンの極性の組合わせを変えた還元用の第２の期間と第４の期間を組み合わせた制御を行う。すなわち、第１の期間のあと、第３の期間において第１の期間のときよりもパルスの数を増やした残量検出用パルス１３ａを印加し、その後、第３の期間に対応した還元用パルス１２ｂを印加する第４の期間を設けている。この第４の期間の還元用パルス１２ｂにより、第３の期間の残量検出用パルス１３ａによる酸化を還元する。また、第４の期間のあとに、第１の期間の残量検出用パルス１２ａによる酸化を還元するための還元用パルス１３ｂを印加する第２の期間を設けている。

【0051】

以上の変形例によれば、残検用のパルスの印加回数を多く行わなければならないような場合に、酸化の進行を効果的に抑制しながら、残量検出を行うことができる。また、還元用の信号印加の回数を減らす、あるいは無くすことができるので、装置寿命が引き延ばされることも期待できる。

【符号の説明】

【0052】

１…画像記録装置、２…液体吐出カートリッジユニット、３…インクタンク、４…インク供給チューブ、５…ヘッドユニット、６…サブタンク、７…ジョイント部、８…サブタンク液室、９…記録素子基板、１０…電極ピン、１１…電気接続部材、１２…残量検出用パルス、１３…還元用パルス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】