JP2004175109A - カートリッジおよびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザーが記録装置の駆動に必要な電力の確保を気にする必要のない携帯可能なモバイル型のインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 被記録材と記録材と燃料電池の燃料を収納した交換着脱可能な消耗品容器を有し、電源システムとして、小型燃料電池と２次電池からなるハイブリッド電池を使用し、インクジェット記録装置が非駆動時には燃料電池が発電した電力を２次電池に貯蔵する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インクジェット記録装置とその消耗品を収納するカートリッジ、特に携帯可能なモバイル型インクジェット記録装置に関するものである。

近年、コンピューターの小型軽量化が進み、コンピューターを持ち運んで屋外や外出先で使用する機会が増加した。これにともないコンピューターで作成した文書や画像を戸外や外出先で出力する需要が生じてきており、小型軽量化した携帯可能なモバイル型の記録装置が提供されている。さらに、最近のメモリに画像データを記録するいわゆるデジタルカメラが普及してきており、デジタルカメラから直接記録装置にデータを送って画像を出力する記録装置が開発されている。これらのモバイル型の記録装置は、ノートＰＣやデジタルカメラといった、画像等の記録装置の出力対象となる情報の送り先からインターフェース等を通じて情報に加えて記録装置の記録に必要な電力の供給を受けるものや、再充電可能な２次電池あるいは１次電池等の電力供給手段によって駆動される構成のものがあり、ＡＣ電源のない戸外での使用を可能にしている。このような例として特許文献１に開示されたものがある。
特開平１０−２１７５７８号公報（図１、図２）

しかしながら、上述の記録装置外部から電力の供給を受ける記録装置は、電力供給側の機器の電源を使用しているため、電力供給側の機器に負担をかけることになる。すなわち、記録装置に電力を供給したために稼働時間が短くなる問題が生じる。対策としては予備の充電の完了した２次電池または交換用の１次電池を携帯するもしくはＡＣアダプタを携帯することが考えられるが、持ち運ぶ点数、重量が多くなり携帯性が悪くなるという問題がある。この問題は、電池を搭載した記録装置についても同様の問題が生じる。さらに記録装置においては、使用状態により負荷変動が生じる。つまり記録材を吐出する複数の吐出口をインクジェット記録装置は、低消費電力の面から携帯可能なモバイル型記録装置として好適に用いられることが多いが、それでもインクジェット記録装置の持つ全ての吐出口からインクを一斉に吐出させるときには瞬間的に大電流を必要とする。瞬間的な大電流に対応するためには、その最大値に対応する容量の電源容量が必要とされるために電源回路が大きくなり、装置全体の大きさが大きくなるとともに、コストも増大する。この点は携帯を目的で使用する小型機器においてはより深刻となり、電源が電池で構成される場合には、電源負荷変動まで電池で対応するために電池の負荷が大きくなり、電池の寿命、すなわち機器全体の使用可能時間が短くなってしまう。

一方で、携帯可能なモバイル機器に使用する電源として燃料電池を用いる方法が提案されている。これはメタノールなどの燃料から水素を発生させ酸素と反応させることにより電気と水を発生させるものであり、廃棄物が環境を汚染しないクリーンなエネルギーとして近年注目されている。しかしながら、瞬間的な大電流を供給できるようにするために電池が大型化してしまい、電池の容量を増やすためには多くの燃料を搭載する必要があり、これもまた電池の大型化の要因となってしまうため、前述の２次電池等に対して優位性がない。

以上述べてきたように、モバイル記録装置を使用するユーザーは、記録に必要な電力の確保のためにつねに電力に対して気をつけなければならず、いつでも欲しいときに欲しい画像を得るための環境が整えられていないのが現状である。

本発明は、以上述べた問題を解決するものであり、ユーザーが電池の残量を気にすることなく、欲しいときに欲しい画像が出力でき、携帯可能なモバイル型記録装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明のインクジェット記録装置においては、被記録材上に記録材を付着させることにより画像を形成する記録手段と、その記録手段による画像形成のための画像情報を記憶保持するための記憶手段を備え、前記記録手段が使用する前記被記録材と前記記録材を収納した着脱交換可能な消耗品容器を有する携帯可能な小型のインクジェット記録装置を対象として、電源システムとして、小型燃料電池と２次電池とを組み合わせたハイブリッド電池を有し、前記消耗品容器の中に前記小型燃料電池の燃料を収納した消耗品容器を有する構成にしたものである。

本発明のインクジェット記録装置によれば、ユーザーが記録を開始する時に、被記録材、記録材、燃料電池の燃料が収納された消耗品容器を記録装置本体するだけで、被記録材、記録材、電力が供給されるので、ＡＣ電源のない屋外や戸外等で使用するときも、ユーザーが記録装置使用のための交換用の予備電池を準備しておくといった操作や、ユーザーが廃棄に苦労する１次電池を廃棄する手間を意識することなく使用することができる記録装置が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の適用例としてのインクジェット記録装置を示す概略構成図である。このインクジェット記録装置００１は、プリントヘッド００２を有し、プリントヘッド００３には記録材（インク）０１０を吐出して、被記録材０２０に記録する複数の吐出口を有する。プリントヘッドは記録材の保持機構００３と接続していて、記録材の保持機構００３はプリントヘッド００１に記録材０１０を供給する。記録はプリントヘッド００１と被記録材０２０が移動する方式もしくは被記録材０２０だけが移動する方式によって実現される。具体的には、前者の場合は、被記録材０２０を搬送機構００４と、プリントヘッド００２と記録材の保持手段００３が一体化したキャリッジ００５を、被記録材０２０の搬送方向にほぼ直交する方向にその被記録材０２０の大きさに応じて往復運動させるキャリッジ移動機構００６が備わっており、後者の場合は、被記録材の搬送機構００４だけを有し、プリントヘッドは被記録材の幅方向の記録を可能にするラインプリンタヘッド（不図示）を有する。以後、プリントヘッド００２と、キャリッジ移動機構００６や被記録材の搬送機構の部分をまとめてインクジェット記録装置の駆動部２００と呼ぶことにする。駆動部２００を駆動させるための電力は、電源回路部０４０より供給される。また、このインクジェット記録装置は、外部の機器からインクジェット記録装置が出力する画像情報等を受けるためのインターフェース００７を有する。さらに、このインクジェット記録装置は着脱可能な消耗品カートリッジ１００を有する。この消耗品カートリッジ１００には、記録材０１１、被記録材０２１、燃料電池の燃料０３１がそれぞれ仕切り壁１０１によって分けられて収納されている。また、消耗品カートリッジ１００を構成している材質は、燃焼させてもダイオキシンといった有毒ガスが発生しないような燃焼可能な材質で構成されている。この消耗品カートリッジ１００をインクジェット記録装置００１に装着すると、消耗品カートリッジ内の記録材０１１はインクジェット記録装置内の記録材保持機構００３と接続され、消耗品カートリッジ内の記録材０１１が記録材の保持機構００３に供給可能となり、消耗品カートリッジ内の被記録材０２１はインクジェット記録装置内の記録可能な位置に搬送可能な状態となり、消耗品カートリッジ内の燃料電池の燃料０３１はインクジェット記録装置内の電源回路部０４０内にある燃料電池０４１と接続され、消耗品カートリッジ内の燃料電池の燃料０３１が燃料電池に供給可能となる仕組みになっている。なお、消耗品カートリッジ内に収納される内容物として、記録材と燃料電池の燃料が入っている構成にし、ユーザーが被記録材をインクジェット記録装置で記録をする時に挿入する方式にしてもよい。

図２は消耗品カートリッジ１００を示す。

消耗品カートリッジ１００は図３に示すようにインクジェット記録装置００１に装着され、収納されたひ被記録媒体０２１が後述される給紙手段によって記録装置００１内に送り込まれ、記録が行われて矢印方向に排出される。

消耗品カートリッジ１００は内部にインクパック０１１、記録媒体０２１を収納している。さらに消耗品カートリッジ１００内には燃料電池の燃料を収容した燃料容器０３１を収納している。

消耗品カートリッジはインクパック０１１内のインクおよび燃料容器内３１の燃料を記録装置００１に送り込むためのインク用コネクタおよび燃料用コネクタを有し、消耗品カートリッジ１００が記録装置００１に装着されたとき前記コネクタが記録装置側のインク用コネクタおよび燃料用コネクタと接続され、インクや燃料を送る。

次に上記インクジェット記録装置についてより詳細に説明する。

図４はインクジェット記録装置００１全体の斜視図である。

消耗品カートリッジ１００に収納された被記録材０２１はＬＦローラＢ１０１とＬＦピンチローラＢ１０２との間に挟まれつつ、プラテンＢ１０３上にて矢印Ｂの副走査方向に搬送される。Ｂ１０４は、ガイド軸Ｂ１０５とリードスクリューＢ１０６に沿って矢印Ａの主走査方向に往復移動されるキャリッジである。キャリッジＢ１０４にはＹ，Ｍ，Ｃのインクを吐出可能なインクジェット記録ヘッド００２と、その記録ヘッド００２に供給されるインクを収容するサブタンク００３が搭載されている。サブタンクには、キャリッジＢ１０４が図４のようなホームポジションに移動したときに、消耗品カートリッジ１００内のインクパック０１１からインクが補給される。

キャリッジＢ１０４は、記録ヘッドと共に矢印Ａの主走査方向に移動しつつ、画像信号に応じて記録ヘッドのインク吐出口からインクを吐出することによって、プラテンＢ１０３上のプリント媒体に１行分の画像を記録する。このような記録ヘッドによる１行分の記録動作と、後述するプリント媒体搬送系による矢印Ｂの副走査方向におけるプリント媒体の所定量の搬送動作と、を繰り返すことによって、プリント媒体上に順次画像を記録する。

図５は、記録装置００１におけるプリント媒体搬送系の構成部分の斜視図である。図５において、Ｂ２０１は対の排紙ローラであり、同図中上側の一方の排紙ローラＢ２０１は、排紙ローラギアＢ２０２と中継ギアＢ２０３を介して、搬送モータＭ００２により駆動される。同様に、前述したＬＦローラＢ１０１は、ＬＦローラギアＢ２０４と中継ギアＢ２０３を介して、搬送モータＭ００２により駆動される。排紙ローラＢ２０１とＬＦローラＢ１０１は、搬送モータＭ００２の正転時の駆動力によって、プリント媒体Ｃ１０４を矢印Ｂの副走査方向に搬送する。

一方、搬送モータＭ００２が逆転したときは、切り替えスライダＢ２１１および切り替えカムＢ２１２を介して、圧板ヘッドＢ２１３と図示しないロック機構が駆動されると共に、消耗品カートリッジ１００側の搬送ローラＣ１１０に駆動力が伝達される。すなわち、圧板ヘッドＢ２１３は、搬送モータＭ００２の逆転時の駆動力によって、消耗品カートリッジ１００のシャッターＣ１０２の窓部Ｃ１０２Ａ（図２参照）を通って、消耗品カートリッジ１００内に集積されているプリント媒体０２１を図２中の下方に押圧する。これにより、図２中の最下位置のプリント媒体０２１が消耗品カートリッジ１００内の搬送ローラＣ１１０上に押し付けられる。また、図示しないロック機構は、搬送モータＭ００２の逆転時の駆動力によって、装置本体Ａ００１に対して消耗品カートリッジ１００をロックして消耗品カートリッジ１００の取り外しを禁止する。また、消耗品カートリッジ１００の内部に設けられた搬送ローラＣ１１０は、搬送モータＭ００２の逆転時の駆動力が連結部Ｃ１１０ａを介して伝達されることによって、図２中最下位置の１枚のプリント媒体０２１を矢印Ｃ方向に搬出する。

このように、搬送モータＭ００２が逆転することによって、消耗品カートリッジ１００からプリント媒体Ｃ１０４が１枚だけ矢印Ｃ方向に取り出され、その後、搬送モータＭ００２が正転することによって、そのプリント媒体０２１が矢印Ｂ方向に搬送される。

次に、本実施の形態のモバイル型インクジェット記録装置の電気的構成を説明する。図６は、本実施の形態のモバイル型インクジェット記録装置の電気的構成を示すブロック図である。図中、制御手段としてのＣＰＵ２０１には、各機能ブロックを決められたプログラムにしたがって制御するための制御プログラムを内蔵したＲＯＭ２０２、印刷データ等を記憶保持する記憶手段としてのＲＡＭ２０３、前記インクジェット記録装置の駆動部２００、電源回路部の制御を行う電源制御部２０４、及びインターフェース制御部２０５が接続されている。インターフェース制御部２０５は、インクジェット記録装置に記録する画像情報等の信号類のレベルやタイミングをインクジェット記録装置内の処理に合致するように変換する役割を担うものである。インクジェット記録装置に搭載するインターフェースの形態においては、特に制限されるものではなく、ＩｒＤＡやＢＬＵＥＴＯＯＴＨと言った無線型のインターフェースを使用することにより接続ケーブル等の部品を携帯する必要がなくなる。もちろんケーブルを必要とする、セントロニクスインターフェース、ＵＳＢインターフェース、ＩＥＥＥ１３９４インターフェースで実現することも可能である。前述したＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、電源制御部２０４は、制御基盤２１０に搭載されている。電気的構成の別形態としては、ＲＡＭを持たず、インクジェット記録装置のホスト側の機器からの信号からダイレクトに印刷を行う構成も可能であり、またインクジェット記録装置とインクジェット記録装置のホスト側の機器を接点等で直接接続し、インターフェース設備のない構成も可能である。

図７は、本発明の適用例としてのインクジェット記録装置の電源回路部０４０を示す概略構成図である。電源回路は小型の燃料電池０４１と２次電池０４２のハイブリッド電池で供給される。２次電池０４２はＡＣ電源からの充電も可能な構成となっている（不図示）。すなわち、外出先で使用する場合、ＡＣ電源が使用可能であれば、ＡＣ電源でインクジェット記録装置を駆動し、かつ２次電池に充電することも可能である。消耗品カートリッジ１００から燃料電池の燃料０３１が供給されると、燃料電池０４１は発電を開始して、インクジェット記録装置の駆動部２００への電力の供給を行うことが可能となるとともに、２次電池０４２への充電も可能となる。記録装置が記録を開始すると、瞬間に大電流が必要となる場合があるため、そのピーク電流を確保するために２次電池０４２に蓄えてある電力を使用して、記録を行う。消耗品カートリッジ１００を装着している時で、記録装置が記録を行っていないときは燃料０３１が消費される間、燃料電池０４１が発電した電力は２次電池０４２に充電される。２次電池は、一つの消耗品カートリッジが保有する被記録材に記録を行うのに必要な電力を確保できる容量と性能を有しているため、一つの消耗品カートリッジに収納されている燃料０３１がなくなったときは、２次電池の電力で記録を行うことができる。なお、インクジェット記録装置がＡＣ電源を使用しているときには、燃料電池の発電を停止する構成も可能である。燃料電池としては、例として、ダイレクトメタノール電池（ＤＭＦＣ）を使用が挙げられる。この燃料電池はメタノールから水素を取り出すための改質器が不要であるため、システムの複雑さが軽減するため、燃料電池システムの重量及び容積を低減できる利点を持つ。燃料は水とメタノールの混合物で、ガソリンや高圧水素や水素化物に比べて、利便性や安全性が高い。発電に必要な化学反応に空気中の酸素を使用し、化学反応後は廃棄物としてＣＯ２とＨ２Ｏが排出されるだけなので、有害ガスであるＣＯやＮＯｘは排出されない。通常Ｈ２Ｏは水蒸気となって放出されるため、回収用のタンクを必要としない。そればかりか排出されるＨ２Ｏは、インクジェット記録装置にとって以下の理由から有用となる。通常記録材は溶媒に水を使用しており、水が揮発性を有する物質であるため、吐出口から記録材が吐出されない時間が長く続くと吐出口から記録材の揮発性成分が蒸発して、記録に不適切な記録材が形成されてしまう。燃料電池の排出物であるＨ２Ｏは吐出口からの水分の蒸発を防止する効果があり、インクジェット記録装置が記録に適した記録材を維持する効果がある。さらに、このＤＭＦＣをインクジェット記録装置に使用する利点としては、使用する燃料であるメタノールが記録材に含まれる溶剤のグリコール類と化学的性質が似ているため、記録材と燃料電池の燃料を一体型の消耗品カートリッジで供給するとき、記録材を収納する材質を燃料電池の燃料を収納する材質に使用できるため、消耗品カートリッジを燃料電池の燃料を搭載する構成にしても、消耗品カートリッジの製造コストの上昇を抑えられる効果が挙げられる。

電源を燃料電池と２次電池のハイブリッド電池で構成し、消耗品と燃料電池の燃料を着脱交換可能な一体型のカートリッジに収納することにより、瞬間的に必要なピーク電流に対応した電源の小型化を達成し、ユーザーが記録装置を駆動させて記録を開始するときに記録に必要な記録材や被記録材とともに、燃料電池の発電に必要な燃料も供給されるため、ユーザーに記録装置の電源を確保することを意識することなく、ユーザーの望む画像を出力することが可能となり、燃料電池の廃棄物は、発電に使用した燃料の排出物が気体として排出されるだけなので、記録装置の使用にともなって、乾電池等の廃棄が容易でない廃棄物が出ないといった、ユーザーが記録に必要な操作を簡略化した、記録装置を提供できる。

本発明の実施形態のインクジェット記録装置を示す概略構成図である。 本発明の実施形態の消耗品カートリッジを示す。 本発明の実施形態のインクジェット記録装置に消耗品カートリッジを装着した状態を示す。 本発明の実施形態のインクジェット記録装置の全体の斜視図である。 本発明の実施形態のインクジェット記録装置の搬送装置の全体の斜視図である。 本発明の実施形態のインクジェット記録装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態のインクジェット記録装置の電源回路部を示す概略構成図である。

符号の説明

００１ インクジェット記録装置
００２ プリントヘッド
００３ 記録材保持機構
００４ 被記録材搬送機構
００５ キャリッジ
００６ キャリッジ移動機構
００７ インターフェース
０１０ 記録材
０１１ 消耗品カートリッジ内の記録材
０２０ 被記録材
０２１ 消耗品カートリッジ内の被記録材
０３０ 燃料電池の燃料
０３１ 消耗品カートリッジ内の燃料電池の燃料
０４０ 電源回路部
０４１ 小型燃料電池
０４２ ２次電池
１００ 消耗品カートリッジ
１０１ 消耗品カートリッジの仕切り壁
２００ 駆動部
２０１ ＣＰＵ
２０２ ＲＯＭ
２０３ ＲＡＭ
２０４ 電源制御部
２０５ インターフェース制御部
２１０ 制御基板

Claims (10)

1. 被記録材上に記録材を付着させることにより画像を形成する記録手段と、前記記録手段が使用する前記記録材を収納した着脱交換可能な消耗品容器を有するインクジェット記録装置において、前記消耗品容器の中に前記燃料電池の燃料を収納した消耗品容器と、電源システムとして燃料電池と２次電池とを組み合わせたハイブリッド電池を有し、前記電源システムは、前記消耗品容器が前記インクジェット記録装置に装着されると、前記燃料電池が産み出す電力のうち、前記インクジェット記録装置の非駆動時には前記２次電池に貯蔵することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記消耗品容器は、前記記録手段が使用する前記記録材と、前記被記録材と、前記燃料電池の燃料を有し、一体化して収納する容器であ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. 前記２次電池は、前記消耗品容器一つに収納されている燃料によって前記燃料電池の発電する電力を貯蔵することが可能な容量を有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。
4. 前記記録手段による画像形成のための画像情報を、外部の機器から受け取る情報伝達手段を備え、前記情報伝達手段が、無線式のインターフェースであ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。
5. 前記燃料電池は、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）であ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。
6. 記録装置本体に着脱可能で、シートを収納するカートリッジと、
   前記カートリッジに収納されたシートを搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段によって搬送されるシートに画像を記録する記録ヘッドを保持する記録ヘッド保持手段と、
   前記記録装置を作動させるための電力を発生する燃料電池と、
   前記カートリッジに設けられ、前記燃料電池用の燃料を貯蔵する貯蔵部と、
   を有する記録装置。
7. 前記燃料電池が発生する電力を貯蔵することができる２次電池を有する請求項６に記載の記録装置。
8. 前記燃料電池は、ダイレクトメタノール燃料電池（ＤＭＦＣ）である請求項６に記載の記録装置。
9. シートに記録を行う記録手段と燃料電池とを有する記録装置に対して装着可能であり、前記記録装置に供給するためのシートを収容するカートリッジにおいて、
   前記燃料電池に供給するための燃料の貯蔵部を有することを特徴とするカートリッジ。
10. シートに記録を行う記録手段と燃料電池とを有する記録装置に対して装着可能であり、前記記録装置に供給するためのインクを収容するカートリッジにおいて、
    前記燃料電池に供給するための燃料の貯蔵部を有することを特徴とするカートリッジ。
    

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