JP3159834B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクを吐出して記録
を行うインク・ジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク・ジェット記録装置の記録ヘッ
ド、特に記録用液滴の吐出エネルギー発生手段に電気熱
変換体を用いる記録ヘッドは、記録用の液滴を吐出した
飛翔用液滴を形成する為の吐出口を高密度に配列できる
為に高解像記録が可能な事、そして、記録ヘッドとして
全体的な小型化も容易な事、さらに、最近の半導体分野
における技術の進歩と信頼性の向上が著しいＩＣ技術や
マイクロ加工技術の長所を十二分に活用でき、長尺化お
よび面状化（２次元化）が容易である事、等により、マ
ルチ・ノズル化および高密度実装化が容易で、大量生産
時の生産性が良く、製造費用も廉価にできる物として特
に注目されている。

【０００３】その記録ヘッドの中でオン・デマンド型の
インク・ジェット記録方式が、小型で、取り扱いも簡単
な事から大幅に普及している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、インク・ジ
ェット記録装置の印字ヘッドは吐出用の電圧の変動に敏
感な問題がある。

【０００５】しかし、通常のインク・ジェット記録装置
の印字ヘッドへの電源供給は長いケーブルを介して本体
から供給されている。例えば、従来の印字記録ヘッドと
吐出用の電源はフレキシブルケーブル等で１ｍ位の長さ
で接続されていたのである。

【０００６】よって、電源供給用のケーブルは電圧の変
動を極力押さえる為に、太くしなければならず、インク
・ジェット記録装置の小型化を難しくしてきた。

【０００７】さらに、オン・デマンド型の印字方式はイ
ンクの消費量が少ない為に、インクの残量検知が非常に
難しい事が問題となっている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
めに、記録ヘッドに印字用の電源としての電池を一体化
して設けた。さらに、この電池の残量検知手段を設け
て、電池の残量により印字カートリッジにあるインクタ
ンク内のインクの残量を推定できるようにした。

【０００９】すなわち、本発明の記録装置は、インクを
記録媒体へ吐出するための記録ヘッド、前記記録ヘッド
に供給されるインクを貯留するためのインクタンク、前
記記録ヘッドに対して駆動用の電力を供給するために前
記記録ヘッドに接続された電池及び前記電池に接続され
前記電池の容量を検出して該容量に応じた信号を出力す
るための容量検出手段を備えるカートリッジを用いて前
記記録媒体に記録を行う記録装置であって、 前記電池の
容量と前記カートリッジ内のインク残量との関係を表す
情報を格納した情報格納手段と、 前記容量検出手段から
出力された前記電池の容量に応じた信号と前記電池の容
量と前記情報格納手段に格納された情報に基づき、前記
カートリッジ内のインク残量を推定する推定手段と、を
有する構成である。

【００１０】このとき、前記推定手段により推定された
前記カートリッジ内のインク残量を表示するための表示
手段を有していてもよい。また、前記電池の容量に応じ
て記録速度を調節する記録速度調節手段を有していても
よく、前記記録速度調節手段は、前記電池の容量が所定
値以下となった場合に前記記録速度を低下させてもよ
い。 さらに、前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用し
てインクを吐出する手段であって、インクに与える熱エ
ネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を有する
構成が望ましい。

【００１１】

【作用】上記ような記録装置では、電池の容量を検出す
るだけでインク残量を検知することができるため、イン
ク残量を検知するための専用の手段を設ける必要がな
い。また、電池の容量を検出するだけでインク残量を検
知できるため、インク残量の検知に複雑な制御が不要で
ある。

【００１２】

【実施例】図６は本発明に用いられる記録ヘッドをイン
クジェットヘッドカートリッジ（ＩＪＣ）として装着し
たインクジェット記録装置（ＩＪＲＡ）の一例を示す外
観斜視図である。

【００１３】図６において、１２０はプラテン１２４上
に送紙されてきた記録上の記録面に対向してインク吐出
を行うノズル群を具えたインクジェットヘッドカートリ
ッジ（ＩＪＣ）である。１１６はＩＪＣ１２０を保持す
るキャリッジＨＣであり、駆動モータ１１７の駆動力を
伝達する駆動ベルト１１８の一部と連結し、互いに平行
に配設された２本のガイドシャフト１１９Ａおよび１１
９Ｂと摺動可能にすることにより、ＩＪＣ１２０の記録
紙の全幅にわたる往復移動が可能となる。

【００１４】１２６はヘッド回復装置であり、ＩＪＣ１
２０の移動経路の一端、例えばホームポジションに対向
する位置に配設される。伝動機構１２３を介したモータ
１２２の駆動力によって、ヘッド回復装置１２６を作動
せしめ、ＩＪＣ１２０のキャッピングを行う。このヘッ
ド回復装置１２６のキャップ部１２６ＡによるＩＪＣ１
２０へのキャッピングに関連させて、ヘッド回復装置１
２６内に設けた適宜の吸引手段によるインク吸引もしく
はＩＪＣ１２０へのインク供給経路に設けた適宜の加圧
手段によるインク圧送を行い、インクを吐出口より強制
的に排出させることによりノズル内の増粘インクを除去
する等の吐出回復処理を行う。また、記録終了時等にキ
ャッピングを施すことによりＩＪＣが保護される。

【００１５】１３０はヘッド回復装置１２６の側面に配
設され、シリコンゴムで形成されるワイピング部材とし
てのブレードである。ブレード１３０はブレード保持部
材１３０Ａにカンチレバー形態で保持され、ヘッド回復
装置１２６と同様、モータ１２２および伝動機構１２３
によって動作し、ＩＪＣ１２０の吐出面との係合が可能
となる。これにより、ＩＪＣ１２０の記録動作における
適切なタイミングで、あるいはヘッド回復装置１２６を
用いた吐出回復処理後、ブレード１３０をＩＪＣ１２０
の移動経路中に突出させ、ＩＪＣ１２０の移動動作に伴
ってＩＪＣ１２０の吐出面における結露、濡れあるいは
塵埃等をふきとるものである。

【００１６】次に本発明の特徴を示す実施図を挙げて説
明する。

【００１７】［実施例１］図１と図２は本実施例を示し
た図である。

【００１８】図１の１１は印字記録ヘッド、１２は印字
記録ヘッドの吐出を制御する為の駆動素子、１３は印字
記録ヘッドの吐出用の電源（電池）、１４は印字記録ヘ
ッドの吐出制御信号を小型情報処理装置であるＭＰＵ
（不図示）から受ける為の信号線をそれぞれ示す。

【００１９】図２の２１はインクジェットヘッドカート
リッジの一種である印字カートリッジの外形の例であ
る。そして、同図に印字記録ヘッド１１と電池（薄型）
１３が示されている。

【００２０】次に、本実施例を順に説明する。

【００２１】図１で示したように、印字記録ヘッド１１
と印字記録ヘッドの吐出を制御する為の駆動素子１２と
吐出用の電源として使用する電池１３を一体構造にした
事により、印字記録ヘッド１１と吐出用の電源（電池）
１３が非常に近く配線する事ができる。

【００２２】従来は印字記録ヘッド１と吐出用の電源３
は、フレキシブル・ケーブル等により、長さにして数十
セントメートルから１メートル近くの長さで接続されて
いた。

【００２３】また、パターンは幅数ミリメートルの幅で
あった事から、印字記録ヘッド１１での電圧変動は数ボ
ルトに達するものであった。

【００２４】この数ボルトは印字記録ヘッド１１がイン
クを吐出する際に悪影響を与え、最終的には印字品位の
劣化につながっていた。

【００２５】そこで、電源を高容量の電池とし、印字記
録ヘッド１１と一体構造をとる事により、電圧変動を押
える事が可能となった。

【００２６】［実施例２］図３と図２は本発明の別の実
施例を示した図である。

【００２７】図３の３１は印字記録ヘッド、３２は印字
記録ヘッドの吐出を制御する為の駆動素子、３３は印字
記録ヘッドの吐出用の電源（電池）、３４は印字記録ヘ
ッドの吐出制御信号をＭＰＵ（不図示）から受ける為の
信号線、３５は電池３３の残量検出素子、３６は電池３
３の残量をＭＰＵ（不図示）に知らせる為の信号線であ
る。なお、残量検出素子３３は例えば印字記録ヘッドに
設けてある（不図示）。

【００２８】図４は電池の端子電圧と印字カートリッジ
内のインク残量の相関性をグラフにしたものである。

【００２９】次に、本実施例を順に説明する。

【００３０】実施例１では、印字記録ヘッドとインク吐
出用の電源の距離を極力近くする事によって、インク吐
出時の電圧変動を減らし、最終的に印字品位を向上する
事を説明した。

【００３１】ここで、インク吐出用の電源として電池を
使用したが、一般に、電池の使用可能範囲では放電容量
に応じて、放電電圧が直線に近い形で下降していく特性
がある（図４参照）。

【００３２】つまり、インクを吐出していく分だけ、電
圧が下降していく。

【００３３】図４に示されるように、このインクを吐出
量（消費量）と電池の電圧の降下分の相関性をまえもっ
て測定し、情報テーブルとして印字記録装置本体の記憶
手段（例：ＲＯＭ等）に保存しておく。

【００３４】そこで、印字記録装置本体のＭＰＵは、電
池３５の電池３３の残量検出素子で電池の残量（容量）
を検出し、印字記録装置本体に搭載されているＭＰＵ
（不図示）でこの電池の残量（容量）を前記の相関性に
よって推定する事によって、印字記録ヘッドとインク・
タンクと電池が一体構造になった印字カートリッジのイ
ンク残量を推定する事が可能になる。

【００３５】［実施例３］図２から図５は本発明のさら
に別の実施例を示した図である。

【００３６】図３の３１は印字記録ヘッド、３２は印字
記録ヘッドの吐出を制御する為の駆動素子、３３は印字
記録ヘッドの吐出用の電源（電池）、３４は印字記録ヘ
ッドの吐出制御信号をＭＰＵ（不図示）から受ける為の
信号線、３５は電池３３の残量検出素子、３６は電池３
３の残量をＭＰＵ（不図示）に知らせる為の信号線であ
る。

【００３７】図４は電池の端子電圧と印字カートリッジ
内のインク残量の相関性をグラフにしたものである。

【００３８】次に順を追って本実施例を説明する。

【００３９】実施例２では、印字記録ヘッドとインク吐
出用の電源（電池）と電池の残量検出素子とインク・タ
ンクが一体構造をとった印字カートリッジのインク残量
検知方法を説明した。

【００４０】インク残量検知をしても印字記録装置はイ
ンクが無くなった時に動作を停止するだけの動作しかで
きない。

【００４１】そこで、本実施例では印字記録装置本体の
ＭＰＵは電池の残量検知素子で読み取った電池の残量か
らインクの残量を判断し、印字記録装置本体に実装され
た表示手段により、印字カートリッジのインク残量を表
示する機能を追加した。

【００４２】また、電池の残量が少なくなってくると、
高速で印字を行う場合、電源を供給しきれなくなってく
る場合がある。

【００４３】そこで、電池の残量が一定値以下になった
と判断した時には、印字速度を落とす等して電池の負荷
を減らす様にする制御を印字記録装置本体で行う。

【００４４】例えば、電池の容量が１０％になった場合
には、印字速度を通常の６０％程度に落として、電池へ
の負荷を減らす様に制御する。

【００４５】この制御によって、電池の持っている容量
を全て使用できるようになり、かつ印字品位を一定に保
つことができる特徴がある。

【００４６】以上の本発明の特徴的なところの説明を終
るが、理解の便のため、インクを吐出して記録を行うイ
ンク・ジェット記録装置に最適である電気熱変換体を用
いる記録ヘッドによる記録装置の説明をする。

【００４７】本発明は、特にインクジェット記録方式の
中でも熱エネルギーを利用して飛翔的液滴を形成し、記
録を行うインク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。

【００４８】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４７４０
７９６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。この方式はいわゆるオンデマンド
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一つの駆動信号
を印加することによって、電気熱変換体に熱エネルギー
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、少なくとも一つの滴を形成する。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。

【００４９】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。

【００５０】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
の組み合わせ構成（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。

【００５１】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ー
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号公報に基づいた構成
としても本発明は有効である。

【００５２】さらに、記録装置が記録できる最大記録媒
体の幅に対応した長さを有するフルラインタイプの記録
ヘッドとしては、上述した明細書に開示されているよう
な複数記録ヘッドの組み合わ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が、本発明は、上述した効果を
一層有効に発揮することができる。

【００５３】加えて、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。

【００５４】また、本発明の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、加圧あるいは吸引手段、電気熱変換体あるいはこ
れとは別の加熱素子あるい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う予備吐出モード
を行うことも安定した記録を行うために有効である。

【００５５】さらに、記録装置の記録モードとしては黒
色等の主流色のみを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を組み合わせによってで
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。

【００５６】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、室温で軟化するもの、もしくは
液体であるもの、あるいは上述の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。

【００５７】加えて、積極的に熱エネルギーによる昇温
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
ギー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ーの記録信号
に応じた付与によってインクが液化し、液状インクとし
て吐出するものや、記録媒体に到達する時点では既に固
化し始めるもの等のような、熱エネルギーによって初め
て液化する性質のインクの使用も本発明には適用可能で
ある。このような場合インクは、特開昭５４−５６８４
７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ま
た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。

【００５８】さらに加えて、本発明に係る記録装置の形
態としては、ワードプロセッサやコンピュータ等の情報
処理機器の画像出力端末として一体または別体に設けら
れるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置、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
ものであっても良い。

【００５９】

【発明の効果】以上、説明したように本発明の構成によ
れば、電池の容量を検出するだけでインク残量を検知す
ることができるため、インク残量を検知するための専用
の手段を設ける必要がなく、装置の大型化やコスト高を
招くことがない。

【００６０】また、電池の容量を検出するだけでインク
残量を検知できるため、インク残量の検知に複雑な制御
が不要である。

【００６１】これはインクの消費量の少ないオン・デマ
ンド型のインクジェット記録方式のインク残量検知方法
として効果がある。

【００６２】さらに、記録装置の使用者が現在記録装置
に実装されているカートリッジのインク・タンク内のイ
ンク残量を知る事ができるので、カートリッジの交換時
期を推定する事が可能となった。

【００６３】また、電池の残量が一定値以下になったと
判断した時には、印字速度を落とす事により、印字カー
トリッジに内蔵されたインクと電池を無駄無く使用する
事が可能となった。

【００６４】また電池の残量によって、段階的に印字速
度を落として、電池の負荷を減らす制御を行ってもよ
い。こうすれば印字品位が落ちることを妨げる。

【００６５】ここで使用する電池の種類に制限はない
が、自己放電が少なく、内部抵抗が小さく、経年変化の
少ない電池が向いているのは勿論ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の要部の構成を示す図である。

【図２】本発明の実施例に用いる印字カートリッジを示
す図である。

【図３】本発明の別の実施例の要部の構成を示す図であ
る。

【図４】電池の端子電圧の放電時間による変化とインク
残量の相関性を示す図である。

【図５】印字記録装置本体に実装されたインク残量を表
示する装置の一例を示す図である。

【図６】本発明に用いられるインクジェット記録装置の
一例を示す外観斜視図である。

【符号の説明】

１１，３１ 印字記録ヘッド １２，３２ 駆動素子 １３，３３ 電池 ２１ 印字カートリッジ ３５ 残量検出素子

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを記録媒体へ吐出するための記録
   ヘッド、前記記録ヘッドに供給されるインクを貯留する
   ためのインクタンク、前記記録ヘッドに対して駆動用の
   電力を供給するために前記記録ヘッドに接続された電池
   及び前記電池に接続され前記電池の容量を検出して該容
   量に応じた信号を出力するための容量検出手段を備える
   カートリッジを用いて前記記録媒体に記録を行う記録装
   置であって、 前記電池の容量と前記カートリッジ内のインク残量との
   関係を表す情報を格納した情報格納手段と、 前記容量検出手段から出力された前記電池の容量に応じ
   た信号と前記電池の容量と前記情報格納手段に格納され
   た情報とに基づき、前記カートリッジ内のインク残量を
   推定する推定手段と、 を有する記録装置。
2. 【請求項２】 前記推定手段により推定された前記カー
   トリッジ内のインク残量を表示するための表示手段をさ
   らに有する請求項１記載の記録装置。
3. 【請求項３】 前記電池の容量に応じて記録速度を調節
   する記録速度調節手段をさらに有する請求項１または２
   記載の記録装置。
4. 【請求項４】 前記記録速度調節手段は、前記電池の容
   量が所定値以下となった場合に前記記録速度を低下させ
   る請求項３記載の記録装置。
5. 【請求項５】 前記記録ヘッドは、熱エネルギーを利用
   してインクを吐出する手段であって、インクに与える熱
   エネルギーを発生するための熱エネルギー変換体を有す
   る請求項１乃至４のいずれか１項記載の記録装置。