JP2004314643A - インクジェット記録装置、インクカートリッジの再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回収したインクカートリッジにインクを充填して再利用することが検討されている、しかしながら、インクカートリッジがユーザの手に渡ると、使用形態がさまざまで、回収したインクカートリッジの品質に大きなばらつきがある。このような問題に鑑み、回収されたインクカートリッジを高い品質で再生すること。
【解決手段】 インクカートリッジ１０の使用履歴に関するデータを書換え可能に格納する領域を備えた回路基板３０を備え、ユーザの手に渡ってからのインクカートリッジ１０の使用状況を再生処理で考慮して、当該インクカートリッジに適した再生処理を施すことを可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、交換可能なインクカートリッジからインクの供給を受けてノズル開口からインク滴を吐出して記録媒体に印刷を行う記録装置、これに適したインクカートリッジ、及びインク充填装置に関する。

例えば、インクジェット式記録装置は、印刷データに対応して駆動信号を圧電振動子や発熱手段等に供給し、圧電振動子や発熱手段等で発生したエネルギにより圧力発生室内のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させる記録ヘッドと、これにインクを供給するインクカートリッジを備えている。

そして、印字品質は、記録ヘッドの解像度で決まる他、インクの粘度や、記録媒体上での滲み具合等に大きく左右されるため、印字品質の向上をめざしてインク特性の改善や、また記録ヘッドに供給する駆動信号の改善が行われ、さらにはノズル開口の目詰まりを防止するための空吐出の周期や、キャッピング状態で強制吐出させる等のメンテナンス条件にも改善が図られている。

このようにインクの特性ばかりでなく、インクの特性と記録ヘッドの駆動方法等とが一体となった時に初めて記録装置としての印字品質が向上する。このような技術開発による成果は、新しく製造されるインクジェット式記録装置に盛り込むことができるとしても、製造業者を離れた記録装置への適用は、記録装置を製造元に持ち込んで制御データを記録した記憶手段の交換が必要となりコストや手間等の関係上、不可能に近い。

このため、特許文献１等に見られるように、インクカートリッジに記憶手段を付帯させ、この記憶手段にインクの特性やインク量、駆動条件等を格納させる一方、記録装置ではこれらの情報に対応して駆動条件を調整する
ことも提案されている。

特開平０５−１９３１２７号公報

ところで、従来、消耗品として破棄されていたインクカートリッジや、また記録ヘッドが一体化されたカートリッジも可能な限りメーカが回収して環境の保全に勤める必要性が高まり、これに伴って回収したインクカートリッジにインクを充填して再利用することも検討されている。

しかしながら、インクカートリッジがユーザの手に渡ると、使用形態がさまざまで、回収したインクカートリッジの品質に大きなばらつきがあり、バージン品を製造する場合のように一律には再生処理を行うことができない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは回収されたインクカートリッジを高い品質で再利用することができるインクカートリッジ、これに適した記録装置を提供することである。

また本発明の他の目的は、上記インクカートリッジに適した再生装置を提供することである。

このような問題を解消するために本発明のインクジェット記録装置は、インク情報を格納した記憶手段を備えたインクカートリッジからインクの供給を受ける記録ヘッドと、前記記憶手段にアクセス可能で、外部からのデータに基づいて前記記録ヘッドを制御する制御手段を備えたインクジェット記録装置において、前記制御手段が、前記記憶手段に格納されているデータに基づいて次の再生が可能であるか否かを判定する。

ユーザの手に渡ってからのインクカートリッジの使用状況を再生処理段階で考慮して再生処理を施すことができ、高い信頼性でリサイクルすることができる。

そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例に基づいて説明する。

図１は、本発明のインクジェット記録装置に適したインクカートリッジ１０、２０の一実施例を示すものであって、容器１１、２１にインクを収容して上面を蓋体１２、２２により封止されている。インクは、容器１１、１２に多孔質体を充填し、これに含浸させた状態で収容されている。

容器１１、２１の底面には、キャリッジ４２に装着されたときインク供給針４４、４５と気密的に係合するインク供給口１３、２３が形成され、容器１１、２１の一側面には回路基板３０が固定されている。

回路基板３０は、図２（ａ）、（ｂ）に示したようにインクカートリッジに取付けられたとき表面となる側に、記録装置とのコンタクトを形成する接点３１、３１、‥‥が形成され、また裏面には半導体記憶手段３２がアクセス可能に実装されている。

半導体記憶手段３２は、製造年月日、耐久年数、再生可能な回数等の固定データの他に、
(1)当該インクカートリッジに対して過去に実行された再生回数、
(2)インクカートリッジの再生時の洗浄状況、部品の交換状況等のメンテナンス状況
(3)インクカートリッジの最終使用時期、最終のインクエンドの時期、インクカートリッジの使用環境等の使用状況
等のデータ、またはこれらデータと一義的な関係を有する文字列を所定の領域に随時書換え可能に格納できるように構成されている。なお、文字列により各種データを格納させた場合には、記録装置側に解読データを格納しておけばよく、記憶手段３２の記憶容量を大幅に減少させることができる。

図３は、記録装置の一実施例を印刷機構部について示すものであって、タイミングベルト４０を介して駆動モータ４１に接続されたキャリッジ４２には、上面にブラックインクを収容したブラック用インクカートリッジ１０と、カラーインクを収容したカラー用インクカートリッジ２０を格納するホルダ４３が形成され、また下面には各インクカートリッジ１０、２０からインク供給針４４、４５を介してインクの供給を受ける記録ヘッド４６が設けられている。

図４は、インクカートリッジが装着された状態を、ブラック用インクカートリッジ１０に例を採って、その断面構造を示すもので、インクカートリッジ１０がインク供給針４４に正規に装着された状態では、回路基板３０の接点３１が、キャリッジ４２の接点４７とコンタクトを形成し、フレキシブルケーブル４８を介して制御装置４９に接続され、制御装置４９からアクセスが可能な状態となる。

図５は、制御装置４９の一実施例を示すものであって、ヘッド駆動手段５０は、ホストからの信号に基づいて印刷制御手段５１や、目詰まり解消のためにフラッシング制御手段５２からの指令に基づいて記録ヘッド４６からインク滴を吐出させる。

また、印刷制御手段５１は、記憶手段３２に駆動条件等が格納されている場合には、アクセス手段５３を介してインクカートリッジ１０、２０に最適化された駆動条件を読み出して、印刷制御を実行する。これにより、後述するように再生されたインクカートリッジであっても、デフォルトの駆動条件を、インク滴を最適に吐出させるように記録ヘッド４６への駆動信号を変更調整することができる。

読出書込制御手段５４は、使用環境検出手段５６により検出された当該記録装置の使用環境や、またフラッシング制御手段５２によるフラッシング動作や、クリーニング制御手段５７によるクリーニング動作に関するデータが格納されているデータ記憶手段５５のデータを記録ヘッド１０、２０の記憶手段３２に書き込む。

つぎに、このように構成されたインクカートリッジの使用形態を、図６に示したフローチャートに基づいて説明する。

キャリッジ４２にインクカートリッジ１０、２０が装填されると、印刷制御手段５１は、インクカートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２に格納されているカートリッジデータを読出し（ステップ ロ）、装着時点を特定できるデータをインクカートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２に書き込んだ後（ステップ ハ）、当該カートリッジが再生品か否かを、半導体記憶手段３２に格納されている再生回数のデータから判定する（ステップ ハ）。

バージン品である場合には、インクカートリッジ１０、２０のインクをデフォルトの条件で記録ヘッド４６に充填して（ステップ ヘ）印刷処理に入る（ステップ ト）。一方、再生品である場合には、インクカートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２に格納されているカートリッジデータに基づいてデータ記憶手段５５のデータを調整、更新してインク充填を実行する（ステップ ヘ）。これにより、バージン品に比較して信頼性が幾分低い再生品のインクを、印字品質に低下を来さないように、例えば吸引量を増分する等して記録ヘッド５に充填する（ステップ ヘ）。

インクカートリッジ１０、２０のインクが印字動作や、目詰まり防止等により消費され、インクエンドが検出されると（ステップ チ）、印刷制御手段５１は、インクエンドとなった時期を特定できるデータをカートリッジデータとしてインクカートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２に格納させる（ステップ リ）。また、インクカートリッジ装着時に、読出されてデータ記憶手段５５に格納されている当該インクカートリッジに関するデータから、再生回数に基づいて次の再生が可能か否か（ステップ ル）、カートリッジ容器としての耐用年数に到達しているか否か（ステップ オ）、当該インクカートリッジのインクエンドが検出されてからの経過時間が、規定時間以内か否か（ステップ ワ）、さらには使用環境検出手段５６により監視していた使用環境が、インクカートリッジに悪影響を与えるものであったか否かを判断する（ステップ カ）。

これら項目の判定をすべて満足している場合には、再生が可能である旨を記録装置やホストのデイスプレイに表示するとともに（ステップ ヨ）、データ記憶手段５５のデータをインクカートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２に書き込む（ステップ タ）。一方、これら判定項目の１つでも満足しない場合には、当該カートリッジは、再生が不可能であるから、破棄することを記録装置やホストのデスプレイに表示する（ステップ レ）。

なお、上述の実施例においては、半導体記憶手段３２には、製造年月日、耐久年数、再生可能な回数等の固定データ、当該インクカートリッジに対して過去に実行された再生回数、インクカートリッジの再生時の洗浄状況、部品の交換状況等のメンテナンス状況、インクカートリッジの最終使用時期、最終のインクエンドの時期、インクカートリッジの使用環境等の使用状況などを格納しているが、さらにインクカートリッジが維持すべき最少のインク量、つまり最低インク量を予め工場出荷時に格納させ、また記録装置に装着された場合にはインク残量を記録することにより、記録ヘッド等の破損を防止することができる。

図７は、上述の構成を採るインクカートリッジに適した動作を、インクカートリッジを２つ、つまりブラック用インクカートリッジとカラー用インクカートリッジを搭載する記録装置について説明する。

２つのインクカートリッジ１０、２０がキャリッジ４２に装着されると（図７ ステップ イ）、読出書込手段５４は、各インクカートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２から現在のインク残量と、最低インク量と読出し（図７ ステップ ロ）、両者を比較する（図７ ステップ ハ）。

比較の結果、インク残量が最低インク量よりも少ない場合には、以降の動作に入ることなく、記録装置やホストのデスプレイにインクエンドを表示する（図７ ステップ ニ）。

一方、インク残量が最低インク量よりも多い場合には、印刷制御手段５１は、印刷指令が入力した段階で印刷動作を開始する（図７ ステップ ホ）。印刷動作により記録ヘッド４６から吐出したインク滴をカウントして印刷により消費されたインク量を積算し、また所定量の印刷、または所定時間が経過する度にノズル開口の目詰まりを防止するため、フラッシング制御手段５２により実行される印刷に関係しないインク滴の吐出、いわゆるフラッシング動作に伴うインク滴をもカウントしてインクカートリッジ１０、２０のインク消費量を順次積算する（図７ ステップ ヘ）。そして印刷動作が一時的に中断する時点、たとえば１頁分の印刷が終了する毎にインク残量を算出して、これを各カートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２に格納させる（図７ ステップ ト）。

このようにして印刷が長時間連続して実行されて印字不良が生じた場合には、ユーザによりクリーニング指令が発せられたり、また制御手段５２から自動的にクリーニング指令が発せられると（図７ ステップ チ）、例えば第１のインクカートリッジ１０の半導体記憶手段３２に格納されているインク残量を読出して（図７ ステップ リ）、第１のインクカートリッジの半導体記憶手段３２に格納されている最低インク量とクリーニングで排出されるインク消費量との和と、上記インク残量とを比較する（図７ ステップ ヌ）。

第１のインクカートリッジ１０のインク残量が充分である場合には、引き続いて第２のインクカートリッジ２０の半導体記憶手段３２に格納されているインク残量を読出して（図８ ステップ ル）、第２のインクカートリッジの半導体記憶手段３２に格納されている最低インク量とクリーニングに必要とされるインク消費量との和と、上記インク残量とを比較する（図８ ステップ オ）。

このようにして両インクカートリッジにインクが充分に残っている場合には、クリーニング制御手段５７は、比較的大量のインクを使用して実行するノーマルクリーニングを実行し（図８ ステップ ワ）、クリーニング終了後に図７のステップ（イ）に戻る。

一方、いずれかのインクカートリッジ１０のインク残量が、それぞれのインクカートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２に格納されている最低インク量とクリーニングに必要とされるインク消費量との和よりも少ない場合には、クリーニング制御手段５７は、ノーマルクリーニングよりも少ないインク量で済む簡易クリーニングを実行する（図７ ステップ ヨ、図８ ステップ ソ）。

そして、インク残量の少ない方のインクカートリッジ１０に対してはインクエンドであることを表示し、カートリッジの交換を促す表示を行う（図７ ステップ タ、図８ ステップ ツ）。この表示に基づいて指示された側のカートリッジ、つまりインク残量がほぼ最低インク量となったインクカートリッジ１０が新しいカートリッジに交換されると（図７ ステップ レ、図８ ステップ ネ）、図７のステップ（リ）に戻ってクリーニング動作を再開する。

上記図８ステップ（ネ）において、新しいインクカートリッジが装着された記録ヘッドに対しては、記録ヘッドへのインクの充填操作が必要となるが、直前に簡易クリーニングが施されていて、ノズル開口の目詰まり等が幾分でも軽減されているから、インク充填動作がスムーズに進行し、簡易クリーニングを施さずに実行する場合に比較してインクを確実に記録ヘッドに充填することが可能となる。

この実施例によれば、インクカートリッジ１０、２０の半導体記憶手段３２に予め工場出荷時に格納されている最低インク量に基づいて、クリーニング実行の可否を判定するため、インクの乾燥速度や、またカートリッジからのインク溶媒等の揮散速度の変化に対応して最低限のインク量を設定することができ、記録ヘッド４６からのインク抜けによる記録ヘッドの破損や、また無用に多くのインクを残したまま、インクエンドを表示することが防止できる。

なお、上述の実施例においては、インク残量が少ない場合には簡易クリーニングを実施することにより、インクを有効利用しているが、簡易クリーニングを実行することなく、つまり図７のステップ（ヨ）、図８のステップ（ソ）を実行することなく、以後の動作を停止させ、インクエンドを表示してインクカートリッジの交換を待つようにしてもよい。

図９は、再生装置の一実施例を示すものであって、再生制御手段６０は、アクセス手段６１により回収されたインクカートリッジ１０’、２０’の半導体記憶手段３２からデータを読出し、データ記憶手段６２に格納されている評価データに基づいて、インク排出手段６３、部品交換手段６４、洗浄手段６５、及びインク充填手段６６を制御するとともに、この評価データに基づいて、記録装置での動作条件を半導体記憶手段３０に格納させる。

このように構成された再生装置の動作を図１０に示したフローチャートに基づいて説明する。

作業パレット６７にインクカートリッジ１０’がセットされると（ステップ イ）、再生制御手段６０は、アクセス手段６１を介して半導体記憶手段３２のデータを読出し（ステップ ロ）、当該インクカートリッジの再生回数が規定回数、たとえば１０回以内か否か（ステップ ハ）、製造から規定年限、例えば１０年以内か否か（ステップ ニ）、直近のインクエンドから規定時間、例えば２００日以内か否か（ステップ ホ）、当該インクカートリッジの使用状態が規定の環境であったか、否か（ステップ ヘ）を判定し、全ての項目を満足する場合には、再生が可能であることを表示するとともに（ステップ ト）、再生工程に入る（ステップ チ）。一方、再生可能な要件を１つでも欠如している場合には、再生使用が不可能である旨を表示し、当該インクカートリッジの破棄を指令する。

このようにして再生可能な要件を満たすカートリッジは、パレット６７によりインク排出手段６３に移送して、カートリッジに残留しているインクを吸引等により排出する（図１１ ステップ イ）。再生制御手段６０は、インクカートリッジから読出したデータに基づいて部品、たとえばインク供給口に嵌装されているパッキンの耐用年数などを考慮して（図１１ ステップ ロ）、部品交換手段６４により必要なパーツを交換する（図１１ ステップ ハ）。

ついで直近のインクエンドからの経過時間等を考慮して洗浄が必要であるか否かを判断し（図１１ ステップ ニ）、さらにその時間の長短に応じて洗浄手段６５での洗浄時間、つまり洗浄度合を決定する（図１１ ステップ ホ〜ト）。

インクの再生に必要な前処理が終了すると、再生制御手段６０は、カラーインクカートリッジの等のようにインクの組成変化が微妙に印刷品質を左右するインクの充填にあっては、充填するインクによりインクカートリッジを共洗いが必要となるから（図１１ ステップ チ）、インク充填手段６６に大量のインクを供給して所定量をカートリッジから排出して充填すべきインクと同質のインクでカートリッジを洗浄し、規定量のインクの充填を実行し（図１１ ステップ リ）、また共洗いが不要な場合には規定量のインクを供給して充填する（ステップ ヌ）。

インクの充填が終了した段階で、再生制御手段６０は、所要の情報、つまり
(1)再生を行った日時
(2)積算再生回数
(3)部品の交換の有無や、その名称
(4)さらに必要に応じて、再生回数の増加による記録ヘッドへのインク充填方法や、インク吸引量に関するデータ等のカートリッジデータを再生済みのインクカートリッジの半導体記憶手段３２に格納する（図１０ ステップ リ）。

このように、インクが再充填されて再生されたインクカートリッジにあっても、その履歴が明確であり、またバージン品との相違による操作方法についてのデータにより、記録装置の動作を保証することが可能となる。

（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明のインクカートリッジの一実施例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ同上インクカートリッジに設けられている回路基板の表裏の構造を示す図である。 同上インクカートリッジを使用する記録装置の一実施例を、印刷機構部について示す図である。 同上インクカートリッジをキャリッジに装着した状態を示す断面図である。 同上装置の動作を制御する制御装置の一実施例を示すブロック図である。 同上装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の記録装置におけるクリーニング動作のうち、メインの動作と、一方のインクカートリッジに対する処理を示すフローチャートである。 本発明の記録装置におけるクリーニング動作のうち、他方のインクカートリッジに対する処理を示すフローチャートである。 インク再生装置の一実施例を示す図である。 同上インク再生装置の全体動作を示すフローチャートである。 同上インク再生装置の充填処理工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１０、２０ インクカートリッジ
１３、２３ インク供給口
３０ 回路基板
３１ 接点
３２ 半導体記憶手段
４２ キャリッジ
４４、４５ インク供給針
４６ 記録ヘッド

Claims (9)

1. インク情報を格納した記憶手段を備えたインクカートリッジからインクの供給を受ける記録ヘッドと、前記記憶手段にアクセス可能で、外部からのデータに基づいて前記記録ヘッドを制御する制御手段を備えたインクジェット記録装置において、
   前記制御手段が、前記記憶手段に格納されているデータに基づいて次の再生が可能であるか否かを判定するインクジェット記録装置。
2. 前記制御手段が、前記インクカートリッジの脱離時に当該インクカートリッジの使用状況に関するデータを前記記憶手段に格納する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記制御手段が、前記記憶手段に格納されているデータに基づいて次の再生が可能であるか否かを判定し、再生が不可能な場合には当該インクカートリッジの破棄を促す表示を行う請求項１に記載のインクジェット記録装置。
4. 再生を必要とするインクカートリッジに設けられた記憶手段から当該インクカートリッジの使用履歴に関するデータを読出す手段と、前記データに基づいて再生処理手段を制御し、再生終了後に少なくと再生回数、及び再生の時期を前記記憶手段に格納する制御手段とからなるインクカートリッジの再生装置。
5. 前記制御手段が、再生終了後に当該インクカートリッジのメンテナンス状況に関するデータを前記記憶手段に格納する請求項４に記載のインクカートリッジの再生装置。
6. 前記再生処理手段が、少なくともカートリッジ洗浄手段、及びインク注入手段を含む請求項４に記載のインクカートリッジの再生装置。
7. 前記制御手段が、前記記憶手段のデータに基づいて再生の可否を判断する請求項４に記載のインクカートリッジの再生装置。
8. 前記制御手段が、前記記憶手段のデータに基づいて前記洗浄手段の洗浄度合を制御する請求項４に記載のインクカートリッジの再生装置。
9. 前記制御手段が、前記記憶手段のデータに基づいて前記インクカートリッジの共洗いを実行する請求項４に記載のインクカートリッジの再生装置。
   

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