JP2654220B2 - 記録ヘッド及び前記記録ヘッドを装着可能な記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被記録材に記録を行うための記録ヘッド及
び前記記録ヘッドを装着可能な記録装置に関する。

［従来の技術］ 従来より種々の記録装置が知られており、これら装置
にはインパクト方式、感熱方式、熱転写方式、インクジ
ェット方式などの方式がある。近年、これらの装置は、
フルカラー記録あるいは階調表現、記録の高速化など、
より多様な記録の要求に対応するため、複数の記録ヘッ
ドを具えるようになった。

一方、記録ヘッドはその寿命が有限であり、また、記
録ヘッドを複数具えた記録装置では、その使用頻度によ
って記録ヘッドの使用不能になる時期が異なるため、記
録ヘッドを個々に新たなものと交換できる形態の記録装
置が提案されている。

第６図はその一例としてインクジェット記録装置の従
来例を示す。図において、被記録材501は、ローラ対50
2、および503によって保持されると共に矢印Ａ方向に搬
送されるもので、一方、ローラ対502・503と平行なガイ
ドレール507によりキャリッジ504は矢印Ｂ方向に走査移
動される。509はキャリッジ504の一部に接続され、プー
リ508間に張設されたワイヤであり、キャリッジモータ5
10により駆動される。506−１〜506−４は、４色のイン
クに対応して設けられた記録ヘッドであり、インクカー
トリッジ505−１〜505−４から、各ジョイント部506−
Ｂを経て供給されたインクを被記録材501に対して吐出
し記録を行う。ここで、記録ヘッド506−１〜506−４は
吐出するインクの種類が異なるだけであり同一形状をな
し、それぞれの記録ヘッドの側面部には506−Ａで示さ
れる切欠部が形成されていて、記録ヘッド交換の際に
は、この切欠部506−Ａを指先にて保持し、これによっ
て記録ヘッドの脱着が行われる。

なお、511は記録ヘッド506−１〜506−４に対し吐出
不良時に回復動作を行うための回復装置である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来例では、操作者が指先にて各
記録ヘッドの交換が容易にできるようにするために記録
ヘッド間のピンチを充分広く保つ必要がある。そのため
に記録ヘッドを保持するキャリッジも大型化し、キャリ
ッジのストロークも拡大しなければならず装置の大型化
を招く。また、キャリッジのストロークを拡大すると同
時に、その記録ヘッドピッチ分のキャリッジ走査が必要
となり、スループットの低下を示す。更にまた装着時に
おける各記録ヘッドの電気接点やその記録素子の保護の
ために操作が複雑かつ困難という問題点もあった。ま
た、記録ヘッドが同一形状をしているため、操作者が誤
って、それぞれ固有の記録ヘッドの位置を取違えて装着
し、インクの混色をきたしたりするおそれがあり、特に
この場合、同一形状のため記録ヘッドの記録液色にて識
別するしか手段がなかった。

本発明の目的は、上述した従来の問題点に鑑み、その
解決を図るべく、各記録ヘッドの着脱が容易でかつ誤操
作の虞がない小型でスループットの向上が図れる記録装
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、本発明の記録ヘッド
は、記録装置に装着可能であって、被記録材に記録を行
うための記録ヘッドにおいて、電気接続部と、記録装置
へ装着する際に、位置決めするための位置決め部と、前
記電気接続部を保護するための遮蔽部材と、を有するこ
とを特徴とするものである。更に本発明の記録装置は被
記録材に対して記録を行う複数の記録ヘッドがそれぞれ
の装着部に着脱自在な記録装置であって、前記複数の記
録ヘッドの各々に、その電気接続部の周りを囲繞すると
共に該電気接続部を前記装着部の被電気接続部に位置決
め可能な遮蔽部材と、該遮蔽部材と一体に形成され、着
脱のために保持可能な突起部とを設けたことを特徴とす
るものである。

［作 用］ 本発明によれば、遮蔽部材により各記録ヘッドの電気
接続部が囲繞された状態で保護されると共に記録ヘッド
の装着状態で、遮蔽部材によりそれぞれの電気接続部が
装着部側と被電気接続部に位置決めされるので、例えば
電気接続部と被電気接続部との相対する形態を記録ヘッ
ド別に異ならせておくことにより電気接続部を介して固
有の接続検知信号を出力させることができる。また、遮
蔽部材と一体に形成する突起部を被記録材に対してほぼ
鉛直方向とすることにより、互いに干渉されずに着脱操
作することが可能となり、しかも、ヘッド間の装着間隔
を狭く保つことができる。

［実施例］ 以下に、図面に基づいて本発明の実施例を詳細にかつ
具体的に説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示し、第１
図は各記録ヘッド１（本例ではイエロー、マゼンタ、シ
アンおよびブラックの４色のインクを個別に吐出する４
個の記録ヘッド１−1,1−2,1−３および１−４）のキャ
リッジ４への装着状態を、また、第２図はこれらの記録
ヘッド１の１つを取出して示す。なお第６図に示すイン
クジェット記録装置は、記録ヘッド、コネクタ及びイン
ク接続口の部分を除けば本発明が適用可能なインクジェ
ット記録装置であって、本発明の一実施例を適用したイ
ンクジェット記録装置として説明を援用する。すなわ
ち、キャリッジ504は第１図に示すようにガイドレール5
07に沿って矢印Ａ方向に移動し、その間に所定のタイミ
ングで各記録ヘッド１−１〜１−４のインク吐出口５か
ら対向位置に保持される被記録材501に向けて固有のイ
ンクがそれぞれ吐出され、記録が行われる。

ここで各記録ヘッド１−１〜１−４はキャリッジ504
上にそれぞれ着脱自在に装着されるが、整然と互いに接
して装着されるよう、キャリッジ504上にはそれぞれの
装着位置に弾性体で形成されたインク供給用の接続口２
と更にヘッド１との電気的接続のための接続部（以下で
コネクタ部という）３とが設けられている。一方、これ
に対して記録ヘッド１にはその下面側に各インク接続口
２に差込まれることによって例えばキャリッジ504に搭
載されたインクタンク501−１〜501−４から各色のイン
クの供給を受けるための接続管８と更に各コネクタ部３
にかぶさるようにして嵌合させる遮蔽部９を有するカバ
ー部材10と、その内側に設けられた電気接続部11とが設
けてある。そこで各記録ヘッド１は、例えば第１図に示
す記録ヘッド１−１のようにして、接続管８をインク接
続口２に差し込むように、また電気接続部11がコネクタ
部３に接続するように遮蔽部９がコネクタ部３に嵌合す
るように、操作者が記録ヘッド１をキャリッジ504直上
から下降することによって、記録ヘッド１はキャリッジ
４上に装着される（第3A図，第3B図）。

前述した通り、11は各コネクタ部３に対応してそれぞ
れの記録ヘッド１に配設されている電気接続部である。
また、記録ヘッド１に設けられた電気接続部11には第3A
図及び第3B図に示すように導体の箔層で形成されたカー
ドエッジ型の雄型端子部12と更に切欠部13とが形成され
ていて、上述のカバー部材10およびその遮蔽部９が電気
接続部11を取囲むようにしてこれを外部から保護してい
る。なお、切欠部13は第１図に示したように各記録ヘッ
ド１−１〜１−４ごとにその切欠く位置が変えてあり、
雄型端子部12における形成電極の形態が切欠部13の位置
に応じて記録ヘッドごとに相違する。一方、コネクタ部
３の差込口3A内に設けられている雌型端子部14（第3B図
参照）の方も、装着すべき記録ヘッド１の切欠部13の位
置に対応してその位置が変えてある。

したがって、記録ヘッド１を装置本体側の正しい位置
に装着した際に、電気接続部11は本体側の雌型端子部14
と接続可能であって、両者が接続することによって記録
ヘッド１へ通電が行われる。そして通電が行われること
によって、吐出口ごとに設けられた電気熱変換体（図示
せず）が発熱し、膜沸騰を生じて気泡を形成し、この気
泡の成長、収縮により所望の吐出口からインクを吐出さ
せて被記録材501に記録が行われる。

このように構成した記録装置において、記録ヘッド１
を交換する必要が生じたときは、そのカバー部材10の上
端部に形成されている突起部15を指先等で保持して安全
にキャリッジ４上の所定の位置に着脱することができ
る。しかして装着状態では記録ヘッド１側のインク接続
管８がキャリッジ４側のインク接続口２に差込まれると
共に、記録ヘッド１の電気接続部11に手を触れたりする
ことなく、これがコネクタ部３に差込まれて電気的に接
続される。しかしてこの場合、仮に誤って記録ヘッドが
正しい装着位置に装着されないようなことがあると、雄
型端子部12における形成電極と雌型端子部14とが接続さ
れずに、正常に装着されたときにのみ記録ヘッドから送
出される色相識別信号が得られず、後述する通り誤装着
であることが装置本体側に設けられた警告手段107によ
って操作者に知らされる。

第４図は本実例の装置に係わる記録ヘッドの制御手段
の一構成例を示す。

図において、101は例えばマイクロコンピュータ形態
のCPUであり、後述する処理手順に基づいて各部を制御
する。103はCPU101が実行する処理手順に対応したプロ
グラムや固定データ等を格納したROMである。105はRAM
であり、画像データ供給源たるホスト装置100から送出
されてきた画像情報を例えば１行分、各色ごとに展開し
た状態で格納し、当該展開の内容に応じてCPU101により
記録ヘッド１の駆動が制御され、107はブザーやアラー
ムなどの警告手段であり、装置の状態が不適当であるこ
とを操作者に対し認知させるためのものである。130は
記録ヘッド１のインク目詰まりなどを防止、回復するた
めのキャップ、ポンプおよびそれらの駆動系を含む回復
系である。111はは第１図に示すキャリッジ４をガイド
レール７上で往復走査させるためのキャリッジモータ11
0駆動用の駆動回路、121は被記録材を搬送するためのラ
インフィードモータ120（不図示）を駆動する駆動回路
である。201〜204は、記録ヘッド１−１〜１−４のイン
ク吐出口５のそれぞれに対応して配置された吐出エネル
ギー発生素子30−１〜30−Ｎを駆動するための駆動回路
である。205〜208は記録ヘッド１−１〜１−４の各電気
接続部11を介して得られる色相情報を検知する色相検知
回路である。

第5A図および第5B図は上述した回路による記録ヘッド
の検知、および制御動作の処理手順を示す。

本手順は電源投入時、あるいは記録終了時、例えば１
行あるいは複数行分の記録終了時にキャリッジ４がその
記録動作時の移動開始位置（ホームポジションまたは反
転ポジション）に向けて復帰を開始するときに、１行分
の被記録材送り（ラインフィード）処理と共に起動する
ことができる。

第5A図は、記録ヘッドの有無ならびに色別検知・判定
手順を示す。まずステップS1で、キャリッジ４上の各コ
ネクタ部３に記録ヘッド１がそれぞれ積載されているか
どうかを判断し、無しの判断であれば、ステップS5を介
してS10に進み、該当するコネクタ部３に記録ヘッド１
がないという情報をRAM105に格納する。また、有りとの
判断であれば、ステップS2に進み、ステップS2から以降
の各ステップでは、積載された記録ヘッド１の色相を判
断する。すなわち、ステップS2,S3,S4,S5でイエロー、
マゼンタ、シアン、ブラックのいずれであるかを、シリ
アルに判断し、更にステップS6〜S10を経て、該当する
コネクタ部３に装着された記録ヘッド１の色相情報をRA
M105に格納する。なお上記の各ステップはすべての記録
ヘッド１−１〜１−４に対応したコネクタ部３について
繰り返し行われるものである。

第5B図は、記録ヘッドへの駆動信号送信手順を示す。
画像データ供給源たるホスト装置100から画像情報が送
出されると同時に、まずステップS1で、RAM105に格納さ
れた情報から各コネクタ部３に記録ヘッド１−１〜１−
４がそれぞれ正しい位置に装着されているか否かを判断
する。そして記録ヘッドの装着されていないコネクタ部
３が有る場合、あるいは誤った記録ヘッドが装着されて
いる場合は、ステップ20に進み、ブザーやアラームなど
の警告手段107により警告を発生し、操作者に記録ヘッ
ド１がついていないことを知らしめる。また、ステップ
S11で否定の判断、すなわち全ての記録ヘッドが装着さ
れているとの判断の場合は、ステップS12に進む。ステ
ップ12においては、同色の記録ヘッド１が誤って複数個
積載されているか否かを判断する。肯定の判断であれ
ば、ステップ20に進み、上記と同じくブザーやアラーム
などの警告手段107により警告を発生し、操作者に同色
記録ヘッド１が複数個積載されていることを知らしめ
る。また否定の判断であれば、ステップ13へ進む。ステ
ップ13から以降のステップでは送信情報の色相を判断す
るもので、その肯定の判断に基づきそれぞれイエロー、
マゼンタ、シアン、ブラックについて、シリアルにステ
ップS13〜S19を経て、該当記録ヘッド駆動回路201〜204
へと駆動信号を送信する。

以上に述べた実施例は、イエロー、マゼンタ、シア
ン、およびブラックの４色の異なる色相のインクを用い
たインクジェット記録装置についてであったが、濃度の
異なる同一色相のインクを用いて、階調表現の可能なイ
ンクジェット記録装置について適用することもできる。

また、上記実施例においては各記録ヘッドの搭載位置
を検知する検知手段として、記録ヘッドの電気接続部に
設けた切欠部の位置を、インクの色相ごとに変更する例
を示したが、記録ヘッドの例えば遮蔽部とコネクタとの
嵌合せ状態がインクの色相ごとに異なるようにすること
も可能である。また、インクの色相に応じて異なる電気
信号が発生可能なように、電気接続部の電気基板上に配
設される素子の性状（例えば、抵抗値）を記録ヘッド別
に異ならせることにより色相を判別することも可能であ
る。

（その他） 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号明細書に開示され
ている基本的な原理を用いて行うものが好ましい。この
方式は所謂オンデマンド型，コンティニュアス型のいず
れにも適用可能であるが、特に、オンデマンド型の場合
には、液体（インク）が保持されているシートや液路に
対応して配置されている電気熱変換体に、記録情報に対
応していて核沸騰を越える急速な温度上昇を与える少な
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せて、結果的にこの駆動信号に一対
一で対応した液体（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44
63359号明細書，同第4345262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号明細者に記載
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、上述の各明細書に開示さ
れているような吐出口，液路，電気熱変換体の組合せ構
成（直線状液流路または直角液流路）の他に熱作用部が
屈曲する領域に配置されている構成を開示する米国特許
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59−123670号公
報や熱エネルギの圧力波を吸収する開孔を吐出部に対応
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、本発明に
よれば記録を確実に効率よく行うことができるようにな
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、上例のようなシリアルタイプのものでも、装
置本体に固定された記録ヘッド、あるいは装置本体に装
着されることで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に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イン
クタンクが設けられたカートリッジタイプの記録ヘッド
を用いた場合にも本発明は有効である。

また、本発明に記録装置の構成として設けられる、記
録ヘッドに対しての回復手段、予備的な補助手段等を付
加することは本発明の効果を一層安定できるので、好ま
しいものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッ
ドに対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加
圧或は吸引手段、電気熱変換体或はこれとは別の加熱素
子或はこれらの組み合わせによる予備加熱手段、記録と
は別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定
した記録を行なうために有効である。

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
対応して複数個設けられるものであってもよい。すなわ
ち、例えば記録装置の記録モードとしては黒色等の主流
色のみの記録モードだけではなく、記録ヘッドを一体的
に構成するか複数個の組み合わせによるかいずれでもよ
いが、異なる色の複色カラー、または混色によるフルカ
ラーの少なくとも一つを備えた装置にも本発明は極めて
有効である。

さらに加えて、以上説明した本発明実施例において
は、インクを液体として説明しているが、室温やそれ以
下で固化するインクであって、室温で軟化もしくは液化
するもの、あるいはインクジェット方式ではインク自体
を30℃以上70℃以下の範囲内で温度調整を行ってインク
の粘性を安定吐出範囲にあるように温度制御するものが
一般的であるから、使用記録信号付与時にインクが液状
をなすものであればよい。加えて、積極的に熱エネルギ
による昇温をインクの固形状態から液体状態への状態変
化のエネルギとして使用せしめることで防止するか、ま
たはインクの蒸発防止を目的として放置状態で固化する
インクを用いるかして、いずれにしても熱エネルギの記
録信号に応じた付与によってインクが液化し、液状イン
クが吐出されるものや、記録媒体に到達する時点ではす
でに固化し始めるもの等のような、熱エネルギによって
初めて液化する性質のインクを使用する場合も本発明は
適用可能である。このような場合のインクは、特開昭54
−56847号公報あるいは特開昭60−71260号公報に記載さ
れるような、多孔質シート凹部または貫通孔に液状又は
固形物として保持された状態で、電気熱変換体に対して
対向するような形態としてもよい。本発明においては、
上述した各インクに対して最も有効なものは、上述した
膜沸騰方式を実行するものである。

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、リーダ等と組合せた複写
装置、さらには送受信機能を有するファクシミリ装置の
形態を採るもの等であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、各記録ヘ
ッドに、電気接続部の周りを囲繞すると共に電気接続部
をそれぞれの装着部の被電気接続部に位置決め可能な遮
蔽部材を設けたので、各記録ヘッドの装着を安全確実か
つ容易とし、操作性、信頼性を向上させることができ、
また遮蔽部材と一体にして着脱のための突起部を被記録
材とはほぼ鉛直方向に穿設したので複数の記録ヘッド間
のピッチを最小限寸法に抑えることができ、装置の小型
化、スループットを向上させることが可能となった。ま
た、複数の記録ヘッドにおいてそれぞれの装着状態で電
気接続部から固有の接続検知信号を出力させるようにし
たので、記録ヘッド装着時の誤装着やそれに伴うインク
の混色のおそれを排除することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置実施例としてその記録ヘッドの装
着状態を示す斜視図、 第２図は第１図に示す記録ヘッドの１つを取出して示す
斜視図、 第3A図及び第3B図は第１図に示す装着部のそれぞれ斜視
図及び断面図、 第４図は本発明記録装置の駆動及び制御用回路の構成
図、 第5A図及び第5B図は本発明にかかる記録ヘッドの検知お
よび駆動制御動作の手順を示すそれぞれのフローチャー
ト、 第６図は従来のインクジェット記録装置の構成の一例を
示す斜視図である。 1,1−１〜１−４……記録ヘッド、 ２……インク接続部、 ３……コネクタ部、 ４……キャリッジ、 ５……インク吐出口、 ８……接続管、 ９……遮蔽部、 10……カバー部材、 11……電気接続部、 12……雄型端子部、 13……切欠部、 14……雌型端子部、 15……突起部、 30−１〜30−Ｎ……吐出エネルギー発生素子、 101……CPU、 103……ROM、 105……RAM、 107……警告手段、 210〜204……駆動回路、 205〜208……色相検知回路。

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録装置に装着可能であって、被記録材に
   記録を行うための記録ヘッドにおいて、 電気接続部と、 記録装置へ装着する際に、位置決めするための位置決め
   部と、 前記電気接続部を保護するための遮蔽部材と、 を有することを特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】前記電気接続部からの通電によって発熱す
   る電気熱変換体と、前記電気熱変換体の発熱によってイ
   ンクを吐出させる吐出口とを有することを特徴とする請
   求項１に記載の記録ヘッド。
3. 【請求項３】前記電気接続部は、装置本体の正しい位置
   に装着された際に本体側の被電気接続部と接続可能であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の記録ヘッド。
4. 【請求項４】被記録材に記録を行うための記録装置にお
   いて、 電気接続部と、記録装置へ装着する際に、位置決めする
   ための位置決め部と、前記電気接続部を保護するための
   遮蔽部材と、を有する記録ヘッドを装着可能な装着部
   と、 前記装着部に装着された記録ヘッドへの通電を制御する
   ための制御手段と、 被記録材を搬送するための搬送手段と、 を有することを特徴とする記録装置。
5. 【請求項５】前記記録ヘッドは、熱エネルギーを用いて
   インクを吐出するものであって、前記熱エネルギーを発
   生するための電気熱変換体を備えていることを特徴とす
   る請求項４に記載の記録装置。
6. 【請求項６】被記録材に対して記録を行う複数の記録ヘ
   ッドがそれぞれの装着部に着脱自在な記録装置であっ
   て、前記複数の記録ヘッドの各々に、その電気接続部の
   周りを囲繞すると共に該電気接続部を前記装着部の被電
   気接続部に位置決め可能な遮蔽部材と、該遮蔽部材と一
   体に形成され、着脱のために保持可能な突起部とを設け
   たことを特徴とする記録装置。
7. 【請求項７】前記複数の記録ヘッドの各々の電気接続部
   は前記装着部の被電気接続部に位置決めされた状態でそ
   れぞれ固有の接続検知信号を出力することを特徴とする
   請求項６に記載の記録装置。
8. 【請求項８】前記突起部は前記被記録材に対してほぼ鉛
   直の方向に突設されることを特徴とする請求項６に記載
   の記録装置。
9. 【請求項９】前記記録ヘッドは熱エネルギーを利用して
   インクを吐出させ、飛翔的インク滴となして記録を行う
   形態のものであることを特徴とする請求項６ないし８の
   いずれかの項に記載の記録装置。