JPH03227629A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複写機、　ＦＡＸ、ワープロ、コンピュータ
の出力装置等に使用可能なインクジェット記録装置に関
し、詳しくは、記録ヘッドに供給するインクを収容し、
装置本体の固定された装着部または移動するキャリッジ
に着脱自在としたインクカートリッジを具えたインクジ
ェット記録装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、種々の記録装置が開発されてきた。例えば、イン
パクト方式によるものは、ヘッドと被記録材との間にイ
ンクリボンをはさみ、ヘッドにより衝撃をインクリボン
に加えて記録するものであるが、衝撃による騒音や、記
録ヘッドの高密度化が難しい点がある。また、感熱方式
のものは、感熱ヘッド部の小型化、高密度化が容易であ
る反面、感熱用紙を使用しなければならず、普通紙には
、全く記録できない。更にまた、熱転写方式のものは、
そのヘッドと被記録材との間にインクリボンをはさみ、
ヘッドにより熱をインクリボンに加えて記録するもので
あるが、表面が粗い紙には、鮮明な記録ができず、また
ランニングコストや記録速度に問題がある。

以上のような方式に対してインクジェット記録方式は、
インクを収容したインクカートリッジから、記録ヘッド
にインクを供給して、該ヘッドに設けられたインク吐出
口から、インクを被記録材に吐出せしめることで記録を
行なう方式のもので、このインクジェット記録方式は記
録ヘッドが被記録材に触れずに記録が行われるため、例
えば紙等の表面粗さなどに左右されず、鮮明に記録する
ことが可能である。特に、インクジェット記録方式の中
でも電気熱変換体を備えインクを吐出するために熱エネ
ルギーを利用したバブルジェット方式は、記録ヘッドの
小型化、高密度化が容易であるため、高精細の記録が可
能であり、コンパクトな装置でモノクロ配録はもちろん
、カラー記録が可能であるという特徴を有する。

ところで、この様な方式を用いたインクジェット記録装
置は、従来、一般に交換可能なインクを収容したインク
カートリッジを有し、インクカートリッジから、供給管
により、ヘッドにインクを供給するように構成されてい
るが、このような構成では、供給管の配置が煩雑になり
、装置の組立てコストの上昇を招き、また装置全体の小
型化がむずかしい、さらに可撓性の供給管を用いると、
放置されたり輸送時などに、供給管に空気が混入するお
それが生じ、空気が記録ヘッドに供給されると、インク
不吐出の原因となるため、記録ヘッド近傍に空気をトラ
ップするためのサブタンクを設けることが必要となる。

更にまた、記録ヘッドおよびその供給管に充填されてい
るインクとは異なるインク、例えば、色９着色材の濃度
、溶剤などが異なるインクに交換する必要が生じた場合
は記録ヘッドおよび供給管を洗浄、乾燥させることが必
要であり、為にユーザが異なるインクを使うことが不可
能であった。

そこで、記録ヘッドとインク収容部とを一体の構成にし
たものが開発されている。この構成では、記録ヘッドと
インク収容部とが一体であるため、異なる色を使うこと
が可能である反面、装置の小型化のため、インク収容部
を小さくすると、ひんばんに記録ヘッドをインク収容部
と共に交換しなければならないため、ランニングコスト
が高くなる。さらに、シリアルプリンターにおいては、
インク収容部がキャリッジに搭載されるため、インク収
容部を大きくすると、キャリッジモータの負荷が大きく
なり高速記録できない。

上記の問題点を解決するために記録ヘッドとインク収容
部とを一体にした構成のものにおいて、インク収容部に
インク注入部を設け、インク収容部のインクが記録で使
いきると、インク注入部からインクを注入する構成のも
のがあり、このようにするとランニングコストが低くお
さえられ、さらに、シリアルプリンターでは、キャリッ
ジモータの負荷を小さくすることができるが、その反面
インク注入時にユーザーが誤ってインクをこぼしたり、
インクをオーバーフローさせてインクが手を汚したり、
書類を汚す外、装置内にこぼしたインクが入り電気回路
を破壊するなどの問題点がある。

そこで、米国特許Ｎｏ４６３３２７４に第７図および第
８図に示すような形態としたヘッド・インクカートリッ
ジ一体形のものが開示されている。ここで、１０１はヘ
ッドエレメント、１０２はその電極、１０３はヘッドエ
レメント１０１へのインク供給管、１０４は電極１０２
に対するコネクター、１０５はインクカートリッジ、１
０６はヘッドエレメント１０１とインクカートリッジ１
０５とを支持するヘッド・インクカートリッジ支持部材
である。このような形態とすると、インクカートリッジ
１０５が簡単に交換可能であるため、インクカートリッ
ジ１０５を小さ（することで装置の小型化が可能であり
、更にシリアルプリンターにおいてキャリッジモータの
負荷を小さ（することができ、またインクがな（なって
もインクカートリッジ１０５のみを交換すればよいので
ランニングコストを低く押さえることはもちろん、イン
クがなくなった時、インク注入をせず、インクカートリ
ッジ１０５を交換するだけで済み、交換時に、インクを
こぼしたりすることかない。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したようなインクカートリッジを具
えた各種の記録装置で記録を続け、インクカートリッジ
を何回か交換しているとインクを吐出させる記録ヘッド
が劣化するので、このときはヘッドを交換しなければな
らず、従来、使用者はこの装置で記録された記録物から
ヘッドの劣化を判断してヘッドを交換しなければならな
かった。

また、いちいち記録物から記録ヘッドの劣化を検討し、
判断するのではその作業や操作に手間がかかるので、劣
化をきたすだけのインクが消費されたことをユーザに認
識させるようにインクカートリッジの交換回数を計数、
表示せしめると共に、インク残量の有無を検知する手段
を設け、更にインクの残量がなくならないとインクカー
トリッジが装着した位置から取外せないようにすること
が考えられるが、この場合は、必ずそのインクカートリ
ッジに対してインクを使い切るまでは取外すことができ
ず、使用途中でそのインクカートリッジを取外す必要が
生じたときに不便である。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に着目し、その
解決を図るべく、その装置に使用される記録ヘッドの寿
命に対応する数のインクカートリッジの交換が新しいイ
ンクカートリッジの装着ごとに検知可能であり、使用途
中のインクカートリッジを着脱しても交換回数には計数
されず、全部のインクカートリッジに対してインクを消
費したときにのみその交換回数が計数されて記録ヘッド
の交換を知らせることのできるインクジェット記録装置
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は、インクを吐出
して記録を行う交換可能な記録ヘッドに対し、交換自在
なインクカートリッジから前記インクが供給されるよう
にしたインクジェット記録装置において、前記インクカ
ートリッジ内のインクの有無を検知するインク残量検知
手段と、前記インクカートリッジの装着時に装着された
インクカートリッジの識別が電気的に可能なカートリッ
ジ判別手段と、識別されたインクカートリッジを個別に
登録し、その登録数を計数する登録計数手段と、前記記
録ヘッドの交換時期を表示する表示手段と、前記登録計
数手段により計数されたインクカートリッジの登録数が
所定値に達し、かつ、その登録されたインクカートリッ
ジの各々に対して前記インク残量検知手段によりインク
無しが検知されたときにのみ前記表示手段に前記記録ヘ
ッドの交換時期を表示させる制御手段と、前記記録ヘッ
ドの交換により前記登録計数手段をリセットする手段と
を具えたことを特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、インクカートリッジが記録装置側に装
着されると、その都度インク残量検知手段によりカート
リッジ内のインク残量の有無が検知されると共に、カー
トリッジ判別手段により装着されたインクカートリッジ
が個別に識別されて、既に登録済のインクカートリッジ
であるか否かが判断され、かくして個別に各インクカー
トリッジが装着の都度識別されてその登録数が記録ヘッ
ドの交換時期を選定するに適切な所定値に達すると、表
示手段に記録ヘッドの交換を要求する表示を行わしめる
ことができるもので、記録ヘッドの交換により登録計数
手段はリセットされて、再びその記録ヘッドに対してイ
ンクカートリッジの交換がインクの無（なるたびに計数
される。

〔実施例〕

以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細かつ具体
的に説明する。

第１図および第２図は本発明の適用が可能な２つのイン
クジェット記録装置の形態を示す。すなわち、第１図は
記録装置本体１の所定の装着部ｌ＾にインクカートリッ
ジ２を着脱自在に装着するようにした例、また、第２図
は記録装置本体１に移動自在なキャリッジ３を有し、こ
のキャリッジ３にインクジェット記録ヘッド４と共にイ
ンクカートリッジ２を着脱自在に装着する例で、これら
の図において５は被記録材、６は記録モード切換用やシ
ート送り等のスイッチ、７は種々な状態の表示が可能な
表示部である。

これらの装置において、前記記録ヘッド４は、吐出口と
吐出口に連通した液路とを有し、該液路内Ｖインクを吐
出するのに利用される熱エネルギーを発生するための電
気熱変換体を備えている。そして、記録ヘッド４と対向
して配置された被記録媒体に対してインクを吐出して記
録ヘッドの走査と被記録媒体との相対する移動とにより
所望の記録画像を形成するようになっている。

第３図は本発明の一実施例として、ここでは第１図に示
すように記録装置本体１の装着部ＩＡに着脱自在とした
インクカートリッジ２の例を示す。

なお、本例ではカートリッジ２とこれに装着部ＩＡで接
続される関連部材とのみがその装着状態で示されている
。ここで、２１および２２はインクカートリッジ２の装
着方向前面に設けられたインク供給用針２３の接続口お
よび廃インク回収管２４の挿入口、２５はインクカート
リッジ２の上面に配設しである電極部材である。一方、
装着部ＩＡの側には上述のインク供給用針２３および廃
インク回収管２４の外に複数の接続用端子板２６（本例
では４個、２６Ａ。

２６Ｂ、　２６Ｃ，２６Ｄ）を有するコネクタ部材２７
が設けられている。

なお、本例は、ここに不図示の記録ヘッドが７個のイン
クカートリッジのインクを使用し切ったときに交換され
る場合を示すので、第４図（Ａ）〜（Ｇ）に、その７個
のインクカートリッジ２の個々に装着される電極部材２
５の形態を示す。すなわち、第３図に示すように装着部
ＩＡに４本の長短具なる位置に接点が形成されたコネク
タ部材２７の端子板２６Ａ〜２６Ｄに対し、第４図に示
すいずれかの形態の電極部材２５を有するインクカート
リッジを装着すると、第４図で斜線を施して示した部分
が端子板２６の複数と接触し、その接触状態は全てが相
違する。

例えば、第３図の場合の電極部材２５は第４図で（Ａ）
に示す形態のものであり、この場合の通電パターンでは
後述する回路で００１のインクカートリッジとして認識
される。以下同様に、第４図（Ｂン、　（Ｃ）、　（Ｄ
）、　（Ｅ）、　（Ｆ）、　（Ｇ）の順に０１０．　Ｏ
ｌｌ、　１００゜１０１、１１０．１１１として、それ
ぞれの電極部材２５を有するインクカートリッジ２が個
別に認識される。

従って、本例によれば、用意される７個のインクカート
リッジのそれぞれが途中で何回着脱されても１つのイン
クカートリッジに対してはその履歴が１回しか登録され
ず、７個のインクカートリッジに対して、インク無しが
検知され、かつ７個のインクカートリッジの全てが登録
されたときに初めて、記録ヘッド交換時期の到来をユー
ザ側に報知させるようにすることができる。

第５図は本発明にかかるインクカートリッジを装着自在
とするインクジェット記録装置の回路横成を示す。ここ
で、３１は記録装置の駆動部、３２は記憶装置としてＲ
ＯＭおよびＲＡＭ　、カウンタと共にＣＰＵの機能を具
えた制御部、３３はインクカートリッジ２の電極部材２
５と装着部ＩＡのコネクタ部材２７との組合せで構成さ
れる装着インクカートリッジ判別手段、３４は装着部Ｉ
Ａに装着されたインクカートリッジ２から電気的にイン
ク残量の有無を検知し、制御部３２に検知信号の送給が
可能なインク残量検知手段である。また、本例では後述
する手順に従って全てのインクカートリッジがインク残
量なしの状態で登録されたときに、記録ヘッドの交換を
要求するためのヘッド交換を表示する表示手段３５、イ
ンクカートリッジ交換を要求する表示手段３Ｂおよびイ
ンクカートリッジ交換数を表示する手段３７を有する。

更にまた、３８は交換可能な記録ヘッド４の着脱を検知
するセンサである。

このように構成した制御回路による制御動作の手順を第
６図に従って説明する。

なお、ステップＳ１からステップＳｌｌまでに示すルー
チンは記録動作中だけでなく記録待機時など装置の電源
“オン”の状態でいつでも実施可能なものである。まず
、ステップＳ１でインクカートリッジ２が装置の装着部
ＬＡに装着されると、その装着の時にインクカートリッ
ジ２の電極部材２５とコネクタ部材２７との間に得られ
る接続通電パターン（以下で単にパターンという）が判
断手段３３を介して制御部３２に伝達され、ステップＳ
２でそのパターンが先にＲＡＭに登録されたものと同じ
であるか否かを判断する。

そして、同じであるとの判断の場合はステップＳ３に進
み、ここで、そのインクカートリッジ２のインク残量の
有無をインク残量検知手段３４からの検知信号に基づい
て判断し、インクが無ければその交換を表示手段３６に
表示せしめ、未だインクが有る場合はステップＳ４に移
行して記録を行うルーチンに移り、ステップＳ３に戻る
。また、ステップＳ２において装着されたインクカート
リッジ２が同じパターンのものでないとの判断であれば
、働半装者与染４４−ステップＳ５に分岐して新たにそ
のパターンをＲＡＭに登録した上、ステップＳ３に戻る
。

更にまた、ステップＳ３でインク無しの判断のときはス
テップＳ６に進み、ここで全てのパターン、すなわち本
実施例の場合は７つのパターンが全て登録されたか否か
を判断し、肯定の判断であればヘッド交換の時期が到来
したものとしてステップＳ９でヘッド交換表示手段３５
によりその旨を表示してステップＳＩＯでユーザにヘッ
ドの交換を求め、ヘッドの交換信号に基づきステップＳ
ｌｌでＲＡＭに登録されたパターンのリセットを行う。

また、ステップＳ６で否定の判断、すなわち、７つのイ
ンクカートリッジのうち未登録のもの有りとの判断の場
合はステップＳ７に進んで表示手段３６にインクカート
リッジ交換を要求する表示を行わせ、ステップＳ８でユ
ーザがインクカートリッジを交換したならばステップＳ
２に戻って以下のステップを繰返す。

なお、以上に述べた実施例は記録装置１の装着部ＩＡに
インクカートリッジ２を着脱自在とする場合の適用例で
あったが、本発明の適用はこれに限らず、第２図に示す
ようにキャリッジ３に記録ヘッド４と共にインクカート
リッジ２を着脱自在とする記録装置にも適用できること
は勿論である。また、上述の好適例ではインクカートリ
ッジがその装着部に着脱自在である場合について述べた
が、インクカートリッジがいったん装着部に装着される
と、インクカートリッジ内のインクが無（ならない限り
取外せないように構成される場合にも適用可能であるこ
とはいうまでもなく、この場合はその取外し可能な状態
を検出するようになして第５図に示すインク残量検知手
段に代行させることができる。

なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
バブルジェット方式の記録ヘッド、記録装置において優
れた効果をもたらすものである。

かかる方式によれば記録の高密度化、高精細化が達成で
きるからであり、記録パターンによって一層定着の遅速
が生じることが予測されるからである。

その代表的な構成や原理については、例えば、米国特許
第４７２３１２９号明細書、同第４７４０７９６号印細
書に開示されている基本的な原理を用いて行ｉものが好
ましい。この方式は所謂オンデマンＹ型、コンティニエ
アス型のいずれにも適用可能ズあるが、特に、オンデマ
ンド型の場合には、液口（インク）が保持されているシ
ートや液路に対Ｒして配置されている電気熱変換体に、
記録情報（ζ対応していて核沸騰を越える急速な温度上
昇を帛える少なくとも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を発生せしめ、記録
ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさセで、結果的にこの
駆動信号に一対−で対応して沼体（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
状とすると、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。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４３４５２６
２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、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、共通するスリ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５９−１２３６７
０号公報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔な吐出部
に対応させる構成を開示する特開昭５９−１３８４６１
号公報に基いた構成としても本発明の効果は有効である
。すなわち、記録ヘッドの形態がどのようなものであっ
ても、定着を確実に効率よく行いつるからである。

さらに、記録装置が記録できる記録媒体の最大幅に対応
した長さを有するフルラインタイプの記録ヘッドに対し
ても本発明は有効に適用できる。

そのような記録ヘッドとしては、複数記録ヘッドの組合
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、上側のようなシリアルタイプのものでも装置本体
に装着されることで、本実施例として述べた装置本体と
の電気的な接続や装置本体からのインクの供給が可能と
なる交換自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記
録ヘッド自体に一体的に設けられたカートリッジタイプ
の記録ヘッドを用いた場合に本発明は特に有効である。

また、搭載される記録ヘッドの種類ないし個数について
も、例えば単色のインクに対応して１個のみが設けられ
たものの他、記録色や濃度を異にする複数のインクに対
応して複数個数設けられるものであってもよい。

さらに加えて、本発明インクジェット記録装置の形態と
しては、コンピュータ等の情報処理機器の画像出力端末
として用いられるものの他、リーグ等と組合せた複写装
置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の形
態を採るものであっでもよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、記録ヘッド
の交換時期を、インクカートリッジの数がその交換に対
応する使用済の所定数に達するごとにユーザに知らせる
ことができ、しかもインクカートリッジを使用の途中で
着脱してもそのインクカートリッジのインク無しが検知
されない限りは交換時期がそのために早められたりする
ことは無（、安心してインクカートリッジの着脱を自在
に行うことができるインクジェット記録装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の適用が可能な２つの形態
のインクジェット記録装置のそれぞれ斜視図、 第３図は本発明にかかるインクカートリッジの装着状態
の一例を示す斜視図、 第４図は本発明にかかるインクカートリッジ上の複数種
類の電極部材の形態を示す説明図、第５図は本発明の制
御回路の構成を示すブロック図、 第６図は本発明による制御動作の手順を示す流れ図、 第７図および第８図は従来のヘッドユニット・インクカ
ートリッジ一体型の構成例をそれぞれ示す斜視図である
。 ｌ・・・インクジェット記録装置、 ＩＡ・・・装着部、 ２・・・インクカートリッジ、 ３・・・キャリッジ、 ４・・・記録ヘッド、 ２５・・・電極部材、 ２６、２６Ａ、　２６Ｂ、　２６Ｇ、　２６Ｄ・・・端
子板、２７・・・コネクタ部材、 ３２・・・制御部、 ３３・・・装着インクカートリッジ判別手段、３４・・
・インク残量検知手段、 ３５・・・ヘッド交換表示手段、 ３６・・・インクカートリッジ交換表示手段、３８・・
・（ヘッド）着脱検知センサ。 第 図 区 第 図 １０６カートリ１１．ジ炎（奇ｊＬ昏ｊ１０５イン２カ
ートリツシ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクを吐出して記録を行う交換可能な記録ヘッド
   に対し、交換自在なインクカートリッジから前記インク
   が供給されるようにしたインクジェット記録装置におい
   て、 前記インクカートリッジ内のインクの有無を検知するイ
   ンク残量検知手段と、 前記インクカートリッジの装着時に装着されたインクカ
   ートリッジの識別が電気的に可能なカートリッジ判別手
   段と、 識別されたインクカートリッジを個別に登録し、その登
   録数を計数する登録計数手段と、前記記録ヘッドの交換
   時期を表示する表示手段と、 前記登録計数手段により計数されたインクカートリッジ
   の登録数が所定値に達し、かつ、その登録されたインク
   カートリッジの各々に対して前記インク残量検知手段に
   よりインク無しが検知されたときにのみ前記表示手段に
   前記記録ヘッドの交換時期を表示させる制御手段と、 前記記録ヘッドの交換により前記登録計数手段をリセッ
   トする手段と を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）前記記録ヘッドはインクを吐出するために利用され
   る熱エネルギーを発生する手段として電気熱変換体を備
   えてい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。