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JP3167789B2 - インクジェット記録装置及びインク残量低下検知方法 - Google Patents

インクジェット記録装置及びインク残量低下検知方法

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Publication number
JP3167789B2
JP3167789B2 JP14266792A JP14266792A JP3167789B2 JP 3167789 B2 JP3167789 B2 JP 3167789B2 JP 14266792 A JP14266792 A JP 14266792A JP 14266792 A JP14266792 A JP 14266792A JP 3167789 B2 JP3167789 B2 JP 3167789B2
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JP
Japan
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ink
light
scanning
emitting element
light emitting
Prior art date
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JP14266792A
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JPH05332812A (ja
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篤 斉藤
靖彦 池田
明夫 大久保
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to DE69332278T priority patent/DE69332278T2/de
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Priority to EP19930304271 priority patent/EP0573274A3/en
Priority to SG1996006849A priority patent/SG64902A1/en
Publication of JPH05332812A publication Critical patent/JPH05332812A/ja
Priority to US08/835,355 priority patent/US6012795A/en
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    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/284—Electromagnetic waves
    • G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
    • G01F23/2921—Light, e.g. infrared or ultraviolet for discrete levels
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばインクジェット
記録装置及びそのインク残量不足を報知するインク残量
低下検知方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、液状のインクを記録剤として用い
た印刷装置にあっては、インク残量不足を検知する手段
としては、一対の電極をインクのタンク内に設け、イン
クの導電性を利用してインク液面を検出する方法や、イ
ンク容器を柔軟な袋としてインクが無くなった時に発生
する負圧を圧力センサで検出する方式や、タンクに浮か
べたフロートの位置をタンク壁面を透過する赤外線で光
学的に検知する方法など、種々の方法が用いられてき
た。このうち、フロートの位置を光学的に検知する方法
は、他の方法に比べてタンクあるいはインク管路に検知
部材を埋め込む必要がない非接触方式であることから、
装置の保守性という観点で非常に優れた方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学的
に検知する方法ではフロートを使用しているため、タン
ク壁面とフロートの間でひっかかり等が生じてしまうこ
とがあり、これが信頼性を低下させる大きな欠点であっ
た。
【０００４】また、記録ヘッドを記録用紙上で走査して
記録するシリアル方式の印刷装置の場合、インク容器は
記録ヘッドとともに移動する構造であり、こういった移
動するインク容器中のインク残量を検知する機構を設け
るために、記録ヘッド部分の小型化や軽量化あるいは配
線の取り回し等の装置の複雑さという点で問題があっ
た。
【０００５】本発明は上記従来例に鑑みて成されたもの
で、信頼性が高く小型軽量化を実現でき、安価な構成
で、迅速かつ非接触的にインク残量の低下を検出できる
インクジェット記録装置及びインク残量低下検知方法を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するために本発明は次のような構成からなる。
【０００７】それぞれ異なる色のインクを収容する複数
のインクタンクと各色に対応した記録ヘッドとを搭載す
るキャリッジと、該キャリッジを主走査方向へ沿って走
査する走査手段とを有し、前記走査手段により前記キャ
リッジを走査して記録を行うインクジェット記録装置に
おいて、前記走査手段により走査される前記キャリッジ
の走査経路に沿った所定位置に固設された、前記インク
タンクに設けられた透明部材からなる被検出部に光を入
射するための発光素子と、前記所定位置に固設された、
前記発光素子による光が前記被検出部において全反射さ
れた光を受光する受光素子とからなり、前記被検出部の
前記インクタンク内面にインクが接していない場合は前
記発光素子の発する光が前記インクタンク内面で全反射
されて前記受光素子に達し、前記被検出部の前記インク
タンク内面にインクが接している場合は前記発光素子の
発する光が前記インクタンク内面で全反射を生じないよ
うな角度で前記被検出部の面に入射するよう前記発光素
子は設けられ、前記受光素子の出力に基づく前記全反射
された光を受光したか否かの判断に応じて前記インクタ
ンク内のインクの残量が所定量より低下したことを検知
可能なインク残量検知手段と、前記発光素子を発光させ
た状態において、前記複数のインクタンクそれぞれの前
記被検出部が前記発光素子及び前記受光素子が設けられ
た前記所定位置を通過するよう、前記走査手段により前
記キャリッジを前記インクタンク内の前記インクの液面
の動揺が検知に影響しない程度の等速度で走査させ、前
記複数のインクタンクそれぞれの前記被検出部が前記所
定位置を通過するときの前記受光素子の出力を参照し、
前記全反射された光を前記受光素子により受光したか否
かに基づいて前記複数のインクタンクそれぞれのインク
残量の低下を検知するよう制御する制御手段とを有す
る。
【０００８】あるいは、それぞれ異なる色のインクを収
容する複数のインクタンクと各色に対応した記録ヘッド
とを搭載するキャリッジと、該キャリッジを主走査方向
へ沿って走査する走査手段とを有し、前記走査手段によ
り前記キャリッジを走査して記録を行うインクジェット
記録装置において、前記走査手段により走査される前記
キャリッジの走査経路に沿った所定位置に固設された、
前記インクタンクに設けられた透明部材からなる被検出
部に光を入射するための発光素子と、前記所定位置に固
設された、前記発光素子による光が前記被検出部におい
て全反射された光を受光する受光素子とからなり、前記
被検出部の前記インクタンク内面にインクが接していな
い場合は前記発光素子の発する光が前記インクタンク内
面で全反射されて前記受光素子に達し、前記被検出部の
前記インクタンク内面にインクが接している場合は前記
発光素子の発する光が前記インクタンク内面で全反射を
生じないような角度で前記被検出部の面に入射するよう
前記発光素子は設けられ、前記受光素子の出力に基づく
前記全反射された光を受光したか否かの判断に応じて前
記インクタンク内のインクの残量が所定量より低下した
ことを検知可能なインク残量検知手段を用い、前記複数
のインクタンクそれぞれのインク残量の低下を検知する
インク残量低下検知方法であって、前記発光素子を発光
させる工程と、前記複数のインクタンクそれぞれの前記
被検出部が前記発光素子及び前記受光素子が設けられた
前記所定位置を通過するよう、前記走査手段により前記
キャリッジを前記インクタンク内の前記インクの液面の
動揺が検知に影響しない程度の等速度で走査させる走査
工程と、前記走査工程の間の、前記複数のインクタンク
それぞれの前記被検出部が前記所定位置を通過するとき
の前記受光素子の出力を参照する工程とを有し、前記全
反射された光を前記受光素子により受光したか否かに基
づいて前記複数のインクタンクそれぞれのインク残量の
低下を検知する。
【０００９】
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例として、複数のインク
タンクをキャリッジに搭載し、キャリッジを走査してカ
ラーの記録を行うカラーインクジェット記録装置の例に
ついて述べる。
【００１１】図１は、本発明におけるインク残量検知の
構成を説明するための、インクジェット記録装置に使用
するインクタンク部を示した図である。図において、タ
ンク壁面１の一部分に穴をあけ、そこに光路板２を設け
てタンク壁面と接着あるいは超音波溶着し、内部のイン
クが漏れ出ないように接合されている。発光素子３は、
本例では赤外線を発光するＬＥＤを使用している。ま
た、受光素子４は、本例ではホトトランジスタを用いて
いる。発光素子３および受光素子４は、共に指向性を高
めるためのコリメータレンズを持ち、発光素子３から出
た光が光路を示す矢印Ｂの経路で受光素子４に導かれる
ように配置されている。また、本例では、インクタンク
を使い捨て可能なカートリツジ形式としているため、発
光素子３と受光素子４は本体側に固定されていて、別に
設けたインクタンクのガイド手段により上記位置関係が
実現するように構成されている。
【００１２】次に、インク残量検知の動作原理について
述べる。本実施例で光路板２は透明アクリルによって形
成されている。透明アクリルの屈折率は約１．４９であ
り、タンク内が空（つまり空気で満たされている状態）
の場合は、空気の屈折率を１とすると臨界角は約４８°
となる。本例では、入射角Ａを３７°に設定してあるた
め、図１で示すように発光素子３から出た光は光路板内
面２ａで全反射され、入射した赤外光はほとんど受光素
子４に到達する（図１の矢印で示す光路）。これに対
し、内部にインクが存在する場合は、インクの屈折率が
約１．４７であることから、臨界角が約９o になるため
反射はせず、発光素子３から出た光は光路板内面２ａを
通過してしまい受光素子４には達しない（図２で示す光
路）。したがって、受光素子４の出力を観ることによっ
て、インクの有無の検知が可能となり、インクジェット
記録装置のユーザにインク無しを報知することができ
る。
【００１３】また、光路板の形状を図４に示すような形
状にしたり、タンク壁面を光路ブロックの形状に一体成
形することも可能である。光路２の外面は、発光素子３
からの入射光及び出射光の反射による損失を防止するた
めに入射光及び出射光に対して直角となるように、しか
もタンク壁面１から突出しないように鋸歯状断面を持つ
ように形成されている。光路板２を図４のように形成す
れば光路板２はタンク壁面１から突出せずに構成できる
ため、小型化に寄与できる。
【００１４】以上説明したインク検知装置は、図３に示
すようにキャリッジ上に記録ヘッドおよびインクタンク
を持つシリアルプリンタに容易に適用できる。この場
合、発光素子３および受光素子４を本体側のホームポジ
ション等に固定し、キャリッジが検出ポジションに来た
時に検知回路が働くように構成すれば、キャリッジと本
体をつなぐケーブルが不要となるメリットが生じる。こ
のプリンタの動作を図５及び図６を用いて説明する。図
５はこのインク検知装置のブロック図である。キャリッ
ジを駆動するパルスモータ１７はステップ数カウンタ７
１の値に従って駆動され、制御部７２はキャリッジを所
定位置に移動させ、発光素子９から発した光が受光素子
１０により受けられたか否かにより、インク無しアラー
ム点灯回路７３をオンにする。
【００１５】図６はその制御を説明するフローチャート
である。このフローチャートは制御部７２により実行さ
れる。まず、キャリッジをホームポジションに移動し
（Ｓ６１）、発光素子を点灯する（Ｓ６２）。その後キ
ャリッジをインク検出のためのポジション、すなわち、
インクタンクの光路部材２に発光素子３からの光が当た
る所定の位置にキャリッジを移動する（Ｓ６３）。所定
の位置にあることはステップ数カウンタ７１の値によっ
て判定できる。こうして位置が定まったなら、受光素子
が受光しているかテストし（Ｓ６４）、受光していれば
光路部材２の内面はインクに接しておらず、そこで全反
射が起きていることが分かり、インク無しアラームを点
灯する（Ｓ６５）。この後、キャリッジをホームポジシ
ョンに戻し（Ｓ６６）、発光素子を消灯して（Ｓ６
７）、終了する。
【００１６】以上の手順でタンク内のインクを検知する
ことができる。
【００１７】また、本発明の検出原理はインクの屈折率
によって決まるので、本質的にはインクの色には影響さ
れない。したがって、複数のインクを持つカラープリン
タでも各色に全く同一の検出回路が使用でき、前述のよ
うに一組の発光素子および受光素子を本体側に設け、キ
ャリッジを各色のタンク位置で止めることによって全色
のインク検知が可能となる。
【００１８】
【他の実施例】
＜実施例２＞本発明の第２の実施例として、カラーイン
クジェット記録装置のインク残量検知部に適用した例を
述べる。
【００１９】図７は本発明を適用したカラーインクジェ
ット記録装置のキャリッジ部を示した図である。図７に
おいて、黒を記録するヘッド１、黄を記録するヘッド
２、マゼンタを記録するヘッド３、シアンを記録するヘ
ッド４の４色の記録ヘッドにより各色要素の画像を記録
し、４色を適宜重ねて記録することでフルカラーの記録
を可能としている。各ヘッドのインクタンクの壁面に
は、それぞれ光路部材５〜８が設けられている。
【００２０】各インクタンクにおけるインク残量の検知
は、前の実施例で説明したと同様に行うことができる。
すなわち、光路部材５〜８は図１及び図２の光路部材２
に相当し、発光素子９は発光素子３に、受光素子１０は
受光素子４に相当する。ヘッド１を例にすると、ヘッド
１のインク容器内にインクがある場合には、発光素子９
から出た光は、光路部材５と容器内のインクの屈折率が
ほぼ同じためにタンク内に透過し、インクがない場合に
は光路部材５の内面で全反射が起きて受光素子１０に光
が到達する性質を利用し、タンクのインクを検知する。
【００２１】次に実際のインク残量検知シーケンスを、
図８に示すフローチャートにしたがって説明する。この
フローチャートは記録装置を制御する制御部によって実
行されるもので、そのブロック図は図６のものである。
【００２２】はじめにパルスモータ１７を駆動してキャ
リッジ１５をホームポジションに移動させ、発光素子９
を点灯する（Ｓ８１）。次にキャリッジ１５をパルスモ
ータ１７によって駆動するが（Ｓ８２）、別に設けたス
テップ数カウンタ７１によってステップ数を計数し、シ
アン検出ポジション、つまりシアンヘッド４に設けた光
路部材８に発光素子９からの光が入射する位置を通過し
たときに、受光素子１０の出力を参照する（Ｓ８３）。
このとき、シアンヘッド４のインクが十分にある場合に
は受光素子１０は光を検知しないが、インクが残り少な
いと、光路部材８の内面で全反射した光が受光素子で検
知される。この時はシアンヘッド４にインクの補給を促
すためのアラームランプ（不図示）を点灯させる（Ｓ８
４）。
【００２３】更に、同様の動作をマゼンタと黄と黒の各
ヘッドが検出ポジションを通過する際にも行い、最後に
キャリッジ１５をホームポジションに戻し、発光素子９
を消灯してインク残量検知を終了する（Ｓ８５〜Ｓ９
４）。
【００２４】この動作を行う際のキャリッジ速度は、イ
ンクタンク内部の液面が動揺して誤検知を招く恐れを回
避するため、１００mm/s以下の等速運動であることが望
ましい。また、検出時間が余分にかかるが、各ヘッドの
検出ポジションごとにキャリッジ１５を停止して検知を
行っても良いことは言うまでもない。
【００２５】以上説明したように、カラーインクジェッ
トプリンタでは、キャリッジ１５上に４色のインクタン
クがキャリッジ１５の移動方向に並行に設けられている
ことに着目し、４色それぞれのインクタンクに対応する
光路部材５〜８も、キャリッジ１５の移動方向に並行と
なるように配置し、発光素子９と受光素子１０とを配置
した検出部を次々に通過させることにより、４色のイン
ク残量検知を迅速かつ非接触的に行うものである。しか
も、本例の構成は検知部全体をすべてタンクの側面部に
形成することが可能であり、構成上、タンク下部に検出
部材を配置せざるをえないフロート位置検出に比べて、
万が一のインク漏れによっても検知部にインクが付着し
て光学部品を汚したり、電気回路をショートさせるため
の誤検知が生じる可能性が非常に少なくなり、信頼性が
向上する。また、キャリッジと共に移動するインクタン
クには光路部材のみを設けておけば良く、その他の構成
部品は本体に固定されるためにヘッド部分の小型軽量化
が実現でき、また、インク検知のためにフレキシブルケ
ーブル等でヘッドに接続する必要がなく、簡単な構成と
なる。
【００２６】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用
しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるイ
ンクジェット記録装置及びインク残量低下検知方法によ
れば、信頼性が高く、小型軽量であり、安価な構成で、
しかも迅速かつ非接触に複数のインクタンクそれぞれの
インク残量の低下を検出できるあるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のインク検知のし方を示す（インク無
しの場合）図である。
【図２】本実施例のインク検知のし方を示す（インク有
りの場合）図である。
【図３】シリアルプリンタに適用した例である。
【図４】光路板の一例である。
【図５】実施例１のシリアルプリンタにおけるインク検
知処理のブロック図である。
【図６】実施例１のシリアルプリンタにおけるインク検
知処理の流れ図である。
【図７】カラーシリアルプリンタに適用した例である。
【図８】実施例２のカラーシリアルプリンタにおけるイ
ンク検知処理の流れ図である。
【符号の説明】
１…タンク壁面、 ２…光路板、 ３…発光素子、 ４…受光素子、 ５…インクである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−102062（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−83434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−58465（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−112231（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01F 23/00 - 25/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 それぞれ異なる色のインクを収容する複
    数のインクタンクと各色に対応した記録ヘッドとを搭載
    するキャリッジと、該キャリッジを主走査方向へ沿って
    走査する走査手段とを有し、前記走査手段により前記キ
    ャリッジを走査して記録を行うインクジェット記録装置
    において、 前記走査手段により走査される前記キャリッジの走査経
    路に沿った所定位置に固設された、前記インクタンクに
    設けられた透明部材からなる被検出部に光を入射するた
    めの発光素子と、前記所定位置に固設された、前記発光
    素子による光が前記被検出部において全反射された光を
    受光する受光素子とからなり、前記被検出部の前記イン
    クタンク内面にインクが接していない場合は前記発光素
    子の発する光が前記インクタンク内面で全反射されて前
    記受光素子に達し、前記被検出部の前記インクタンク内
    面にインクが接している場合は前記発光素子の発する光
    が前記インクタンク内面で全反射を生じないような角度
    で前記被検出部の面に入射するよう前記発光素子は設け
    られ、前記受光素子の出力に基づく前記全反射された光
    を受光したか否かの判断に応じて前記インクタンク内の
    インクの残量が所定量より低下したことを検知可能なイ
    ンク残量検知手段と、 前記発光素子を発光させた状態において、前記複数のイ
    ンクタンクそれぞれの前記被検出部が前記発光素子及び
    前記受光素子が設けられた前記所定位置を通過するよ
    う、前記走査手段により前記キャリッジを前記インクタ
    ンク内の前記インクの液面の動揺が検知に影響しない程
    度の等速度で走査させ、前記複数のインクタンクそれぞ
    れの前記被検出部が前記所定位置を通過するときの前記
    受光素子の出力を参照し、前記全反射された光を前記受
    光素子により受光したか否かに基づいて前記複数のイン
    クタンクそれぞれのインク残量の低下を検知するよう制
    御する制御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】 前記走査手段は、前記キャリッジを走査
    するためのパルスモータを有し、 前記制御手段は、前記パルスモータのステップ数を計数
    し、前記複数のインクタンクそれぞれの前記被検出部が
    前記所定位置を通過するときの前記前記受光素 子の出力
    を参照することを特徴とする請求項１に記載のインクジ
    ェット記録装置。
  3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記複数のインクタン
    クの前記被検出部が前記発光素子及び前記受光素子が設
    けられた前記所定位置を通過するよう前記キャリッジを
    走査した後、前記発光素子の発光を消すよう制御するこ
    とを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェッ
    ト記録装置。
  4. 【請求項４】 前記発光素子は赤外線を発光する発光ダ
    イオードであることを特徴とする請求項１乃至３のいず
    れかに記載のインクジェット記録装置。
  5. 【請求項５】 前記透明部材は、前記発光素子による光
    が入射する面に、前記発光素子による光が直角に入射す
    る面を備えた鋸歯状断面を有するとともに、前記被検出
    部の前記インクタンク内面にインクが接していない場合
    に前記インクタンク内面で全反射された光が出射する面
    に、前記全反射された光が直角に出射する面を備えた鋸
    歯上断面を有することを特徴とする請求項１乃至４のい
    ずれかに記載のインクジェット記録装置。
  6. 【請求項６】 それぞれ異なる色のインクを収容する複
    数のインクタンクと各色に対応した記録ヘッドとを搭載
    するキャリッジと、該キャリッジを主走査方向へ沿って
    走査する走査手段とを有し、前記走査手段により前記キ
    ャリッジを走査して記録を行うインクジェット記録装置
    において、前記走査手段により走査される前記キャリッ
    ジの走査経路に沿った所定位置に固設された、前記イン
    クタンクに設けられた透明部材からなる被検出部に光を
    入射するための発光素子と、前記所定位置に固設され
    た、前記発光素子による光が前記被検出部において全反
    射された光を受光する受光素子とからなり、前記被検出
    部の前記インクタンク内面にインクが接していない場合
    は前記発光素子の発する光が前記インクタンク内面で全
    反射されて前記受光素子に達し、前記被検出部の前記イ
    ンクタンク内面にインクが接している場合は前記発光素
    子の発する光が前記インクタンク内面で全反射を生じな
    いような角度で前記被検出部の面に入射するよう前記発
    光素子は設けられ、前記受光素子の出力に基づく前記全
    反射された光を受光したか否かの判断に応じて前記イン
    クタンク内のインクの残量が所定量より低下したことを
    検知可能なインク残量検知手段を用い、前記複数のイン
    クタンクそれぞれのインク残量 の低下を検知するインク
    残量低下検知方法であって、 前記発光素子を発光させる工程と、 前記複数のインクタンクそれぞれの前記被検出部が前記
    発光素子及び前記受光素子が設けられた前記所定位置を
    通過するよう、前記走査手段により前記キャリッジを前
    記インクタンク内の前記インクの液面の動揺が検知に影
    響しない程度の等速度で走査させる走査工程と、 前記走査工程の間の、前記複数のインクタンクそれぞれ
    の前記被検出部が前記所定位置を通過するときの前記受
    光素子の出力を参照する工程とを有し、前記全反射され
    た光を前記受光素子により受光したか否かに基づいて前
    記複数のインクタンクそれぞれのインク残量の低下を検
    知することを特徴とするインク残量低下検知方法。
  7. 【請求項７】 前記走査工程において、前記複数のイン
    クタンクそれぞれの前記被検出部が、前記発光素子及び
    前記受光素子が設けられた前記所定位置を通過させる走
    査を行った後に、前記発光素子の発光を停止させること
    を特徴とする請求項６に記載のインク残量低下検知方
    法。
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