JP3255313B2

JP3255313B2 - インクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP3255313B2
Application number: JP10838193A
Authority: JP
Inventors: 幹雄佐久間
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1993-05-10
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: US5530461A; JPH06316063A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、装置本体に対して交換
可能に装着されたインクジェットヘッドを備えたインク
ジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタにおい
て、ヘッド内の駆動素子の耐久性を考慮して、使用者が
簡単にヘッドを装置本体から取り外して交換出来るもの
が知られている。このようなプリンタは、ヘッドさえ交
換すれば装置全体としての寿命を延ばす事が出来るた
め、使用者にとって有利である。そして、このようなプ
リンタのヘッド交換時期を、ヘッドの駆動素子の駆動回
数を計数する事により使用者に報知し、印字品質の低下
を防止する提案もなされている。

【０００３】他方、印字品質の低下を防止するために、
ヘッドをクリーニングする機構を備えたインクジェット
プリンタも古くから公知である。具体的には、ヘッドの
ノズル表面をワイプ部材により摺動しゴミや液だれをク
リーニングしたり、ノズル表面に撥水層を設け不要なイ
ンクの停留を防止することにより、噴射されるインクの
直進性を高めるものがある。特に、近年のインクジェッ
トプリンタにおいては、より高度な印字品質を達成する
ために、上記のクリーニングと撥水層とを併用している
ものが多くみられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ヘッド交換時期を報知するインクジェットプリンタにお
いては、駆動素子の耐久性を高める研究の成果もあり、
かなりの時間駆動しないと交換時期がおとずれない仕様
になっている。

【０００５】他方、上記のクリーニングと撥水層とを併
用したインクジェットプリンタにおいては、クリーニン
グ回数を重ねる毎にノズル表面の撥水層が徐々に剥離し
てしまい、不要なインクの停留を防止できず、印字品質
の低下を招くことがあった。特に、印字品質がよいとい
われる顔料インクを用いた場合、クリーニングの際に顔
料の粒子が撥水層とワイプ部材との間に介在している
と、撥水層の剥離を助長してしまうという可能性があ
る。

【０００６】そして、このようなインクジェットプリン
タに、上記のヘッド交換報知機能を付けた場合、駆動素
子の寿命がくる前に上記の撥水層の剥離が起こり、使用
者が気付かない間に印字品質が低下するといった問題が
生じていた。

【０００７】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、適切なヘッド交換時期を使用者
に報知することが可能なインクジェットプリンタを提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明では、ノズル表面に撥水層を有するとともに、
装置本体に対して交換可能に装着されたインクジェット
ヘッドと、前記ノズル表面をクリーニングするためのワ
イプ部材と、そのワイプ部材を前記ノズル表面に対し相
対的に摺動させるための作動手段と、その作動手段に対
し所定のタイミングで作動命令を出力する制御手段とを
備えたインクジェットプリンタにおいて、前記撥水層の
対クリーニング耐久回数から求められる基準値を予め記
憶するテーブルと、前記制御手段から出力される前記作
動命令の回数を計数するカウンタと、そのカウンタの値
と前記基準値とを比較する比較手段と、その比較手段か
らの出力に基づいて前記インクジェットヘッドの交換時
期を報知する報知手段とを備えたことを特徴としてい
る。

【０００９】尚、前記カウンタによる計数値を記憶する
不揮発性メモリを備えてもよく、また、前記インクジェ
ットヘッドの交換を検出する検出手段と、その検出手段
からの出力に基づいて前記カウンタの値を初期化する手
段とを備えてもよい。さらに、前記インクジェットヘッ
ドはインク噴射駆動素子を有し、その駆動素子の駆動耐
久回数から求められる基準値を予め記憶する第二のテー
ブルと、前記駆動素子の駆動回数を計数する第二のカウ
ンタと、その第二のカウンタと前記第二のテーブル内の
基準値とを比較する第二の比較手段とを備え、前記報知
手段は、前記比較手段と前記第二の比較手段とのうち早
期に出力される信号に基づいて前記インクジェットヘッ
ドの交換時期を報知してもよい。

【００１０】

【作用】上記の構成を有する本発明のインクジェットプ
リンタにおいては、前記テーブルは前記撥水層の対クリ
ーニング耐久回数から求められる基準値を予め記憶して
おり、前記カウンタは前記制御手段から出力される作動
命令の回数を計数する。そして、前記比較手段がそのカ
ウンタの値と前記基準値とを比較し、一致が得られると
前記報知手段に出力を与え、報知手段はその比較手段か
らの出力に基づいて前記インクジェットヘッドの交換時
期を報知する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面を
参照して説明する。

【００１２】図２は、本発明の一実施例のインクジェッ
トプリンタの要部を示す図であり、１０はプラテンであ
る。このプラテンは、軸１２によりフレーム１３に回転
可能に取り付けられており、モータ１４によって駆動さ
れる。プラテン１０に対向してインクジェットヘッド１
５が、インクカートリッジ１６とともにキャリッジ１８
上に載置されている。ここで、インクジェットヘッド１
５は、インクカートリッジ１６及びキャリッジ１８に対
して、後述する着脱機構により交換可能にされている。
キャリッジ１８はプラテン１０の軸線に平行に配設され
た２本のガイドロッド２０に摺動可能に支持されると共
に、一対のプーリ２２に巻き掛けられたタイミングベル
ト２４に結合されている。そして、一方のプーリ２２が
モータ２３によって回転させられ、タイミングベルト２
４が送られることによりキャリッジ１８はプラテン１０
に沿って移動させられる。

【００１３】更に、キャリッジ１８がプラテン１０から
外れた非印字位置に移動したときにインクジェットヘッ
ド１５と対向するように、ノズルワイパー１が設けられ
ている。インクジェットヘッド１５のクリーニングは、
後述するクリーニング指示手段がモータ２３に駆動信号
を送り、キャリッジ１８がノズルワイパー１の位置へ移
動され、そのノズルワイパー１とインクジェットヘッド
のノズル表面とが摺動される事により行われる。

【００１４】図３は、インクジェットヘッド１５のノズ
ル近傍の断面図である。インクジェットヘッド１５は、
駆動素子として作用する側壁４と、インクが充填される
チャンバ５と、ノズル孔６が設けられたノズルプレート
７と、後述するカバープレートとから構成されている。
尚、チャンバ５に充填されるインクとして本実施例にお
いては、カーボンブラックを含有した顔料インクを用い
ている。更にノズルプレート７の表面には、撥水層８が
形成されている。

【００１５】この撥水層８は、本実施例においては含フ
ッ素重合体の均一な膜からなり、ノズルプレート７に対
して、上記含フッ素重合体を溶媒に溶解させた重合体溶
液をディッピングにより塗布されることにより形成され
る。尚、撥水層の材料及び形成方法に関しては、国際公
開番号ＷＯ９２／１３７２０号公報に詳細に記載されて
いるので、その記載を参照されたい。そして、この様に
形成された撥水層８は、インクメニスカスを所定の位置
に形成するとともに、ノズルプレート７の表面上に不要
なインクが停留するのを防止する作用がある。即ち、ノ
ズル孔６付近に不要なインクが停留すると、直進しよう
とするインク滴が屈曲され印字結果を乱すばかりか、目
詰まりの原因にもなりドット抜けが生じるが、撥水層８
を形成することによりこれらの問題を解決できるのであ
る。

【００１６】但しこの撥水層８は、上記のクリーニング
動作を重ねる度に徐々に剥離されてしまう。本実施例の
インクジェットプリンタにおいては、顔料インクを用い
ている関係上約１万回までのクリーニングには耐え得る
が、それを越えると部分的に撥水層８が欠落しノズルプ
レート７の表面が露出し、不要なインクが停留すること
が耐久試験から判明している。

【００１７】次に、図４を用いてヘッドの着脱機構を説
明する。インクジェットヘッド１５は、側壁４（図３参
照）及びチャンバ５が形成された圧電セラミックスプレ
ート２と、マニホルド９が形成されたカバープレート３
と上記のノズルプレート７（図３参照）と、補強板５３
から構成されている。更に圧電セラミックスプレート２
には、駆動素子としての側壁４を変形させる駆動電極
（図示せず）と導通された導体パターン５５と、その導
体パターン５５の末端の接点電極５１とが形成されてい
る。これに対して、図示しないキャリッジ上には、接点
電極５４を有するコネクタ５２が設けられている。ヘッ
ドの着脱に際しては、インクジェットヘッド１５をコネ
クタ５２に対して抜き差しするだけでよく、また、図２
のインクカートリッジ１６との接続も、インクジェット
ヘッドをコネクタ５２に装着した状態で、マニホルド９
に対し周知の接続機構を用いて容易に行うことが出来
る。従って、ヘッドの交換は、使用者により容易に行う
ことが可能である。

【００１８】尚、本実施例のインクジェットプリンタに
おいては、駆動素子の限界駆動回数は約２０億ドットで
あり、それを越えると駆動素子の破壊が生じる場合があ
ることが耐久試験から判明している。

【００１９】次に、本実施例のインクジェットプリンタ
の回路構成を、図１のブロック図を用いて説明する。但
し、本発明と直接関係しない機構の回路構成に付いては
説明を省略する。

【００２０】本実施例のインクジェットプリンタの動作
を制御するＣＰＵ３１には、インクジェットヘッド１
５、キャリッジ１８駆動用のモータ２３、表示部を備え
た操作パネル３３、動作プログラム等を記憶するＲＯＭ
３５、可変データを記憶する不揮発性のメモリ３７がそ
れぞれ接続されている。尚、ＲＯＭ３５内のテーブル１
の領域には撥水層８の対クリーニング耐久回数である１
万という値が、またテーブル２には駆動素子の耐久回数
である２０億という値がそれぞれ予め格納されている。
そしてＣＰＵ３１は前記動作プログラムに従って作動す
ることにより、以下の各手段として動作するよう構成さ
れている。

【００２１】駆動信号出力手段３９は、ホストコンピュ
ータからの印字データに基づきインクジェットヘッド１
５の各駆動素子に対して駆動信号を出力するものであ
る。クリーニング指示手段４１は、プリンタ電源ＯＮ時
及び１０００文字印字毎にモータ２３に駆動信号を出力
し、キャリッジ１８をノズルワイパー１の位置に移動さ
せ、ヘッドをクリーニングさせるものである。ヘッド監
視手段４３は、コネクタ５２の接点電極５４とヘッド側
の接点電極５１との導通状態を常に監視し、非導通とな
る度に初期化手段４４に信号を出力するものである。そ
の初期化手段４４は、前記信号を受けると、クリーニン
グカウンタ４５及び駆動信号カウンタ４６にリセット信
号を出力するものである。

【００２２】クリーニングカウンタ４５は、前記クリー
ニング指示手段４１がモータ２３に駆動信号を出力する
度に、１ずつカウントアップするとともに、比較器４７
にその内容を出力するカウンタであり、駆動信号カウン
タ４６は、ある特定の駆動素子に対して出力される駆動
信号出力手段からの信号を計数し、かつ比較器４８にそ
の内容を出力するものである。比較器４７及び４８は、
それぞれカウンタ４５の値とＲＯＭ３５のテーブル１の
値、カウンタ４６の値とテーブル２の値を比較し、一致
が得られたときにＯＲ回路４９に出力するものである。
ＯＲ回路４９は、比較器４７、４８のいずれかから出力
があれば、操作パネル３３の表示部に、使用者にヘッド
の交換を促す旨のメッセージを表示させるものである。

【００２３】更にＣＰＵ３１は、比較器４７にて一致が
得られたとき、即ち撥水層８が限界に達したと判断され
たときには、前記ヘッド監視手段４３からの信号を監視
し、ヘッドが交換されるまでの間は前記クリーニング指
示手段４１の１０００文字印字毎というタイミングを５
００文字印字毎に変更するようプログラムされており、
そのための文字数カウンタ（図示せず）、及び撥水層８
が限界に達してからヘッドが交換されるまでの間１とな
るフラグＫ（図示せず）を備えている。

【００２４】またＣＰＵ３１は、プリンタ電源がＯＦＦ
される毎にクリーニングカウンタ４５及び駆動信号カウ
ンタ４６の値を不揮発性メモリ３７にダウンロードする
とともに、プリンタ電源がＯＮされる毎に不揮発性メモ
リ３７の値をクリーニングカウンタ４５及び駆動信号カ
ウンタ４６にアップロードするようにプログラムされて
いる。そのため、本実施例においては、プリンタ電源と
してはいわゆるソフトスイッチを用いており、プリンタ
電源が切断された状態でもＣＰＵ３１は動作可能となっ
ている。

【００２５】次に、本実施例の動作を図５乃至図７のフ
ローチャートを用いて説明する。まず図５におけるＳ１
にて電源がＯＮされたか否かが判断され、ＯＮされたと
きにはＳ２において不揮発性メモリ３７に格納されてい
るクリーニング回数と駆動信号数とをそれぞれクリーニ
ングカウンタ４５、駆動信号カウンタ４６へアップロー
ドする。続いて、クリーニングを行うために図７のサブ
Ｃへ移行するが、この処理に付いては後述する事とす
る。

【００２６】図５のＳ３においては、ホストコンピュー
タから図示しないインターフェースを介して印字データ
が入力されている場合は、該当する各々の駆動素子に対
して駆動信号出力手段３９が駆動信号を出力し、図６の
サブＡに移行する。サブＡのＳ４においては、特定の駆
動素子が駆動されたか否かが判断され、駆動された場合
はＳ５へ移行し、否の場合はメインフローへリターンす
る。Ｓ５では、駆動信号カウンタ４６の値がカウントア
ップされ、続くＳ６にてそのカウント値とＲＯＭ３５の
テーブル２の値と一致するか否かが比較器４８にて判断
される。そして一致していた場合、即ち特定の駆動素子
が２０億回駆動された場合には、Ｓ７において操作パネ
ル３３の表示部に、ヘッドの交換を促すメッセージを表
示させる処理を行い、図５のメインフローへリターンす
る。

【００２７】図５においてサブＡからリターンした後に
は図７のサブＢへ移行する。サブＢではクリーニング動
作に関する処理が行われる。まずＳ８において、フラグ
Ｋが１か否かが判断される。このフラグＫは、クリーニ
ング回数が１万回を越えた後ヘッドが交換される迄の間
は１となるものである。そして、Ｋが１であるときに
は、撥水層８が既に機能しない可能性があるため頻繁に
クリーニングを行う必要があり、クリーニングのタイミ
ングを通常の１０００文字毎から５００文字毎に切り換
えるために、Ｓ９にて５００文字目か否かが判断され
る。そして、５００文字目であればＳ１０にてクリーニ
ング動作を行った後に文字数の計数をリセットし、図５
のメインフローへリターンする。一方、Ｋが１でないと
きには、Ｓ１１において１０００文字目か否かが判断さ
れ、そうであれば文字数の計数をリセットした後Ｓ１２
へ移行し、否であればリターンする。

【００２８】Ｓ１２においては、クリーニング動作が行
われる。尚、上記のサブＣはこのＳ１２から処理され
る。次にＳ１３において、クリーニングカウンタ４５の
値をカウントアップし、続くＳ１４にてそのカウント値
とＲＯＭ３５のテーブル１の値と一致するか否かが比較
器４７にて判断される。そして一致していた場合、即ち
クリーニングが１万回行われた場合には、Ｓ１５におい
て操作パネル３３の表示部に、ヘッドの交換を促すメッ
セージを表示させる処理を行い、Ｓ１６においてフラグ
Ｋに１をセットし、図５のメインフローへリターンす
る。

【００２９】図５においてサブＢからリターンした後に
は、Ｓ１７にてヘッド監視手段４３を用いてヘッドの導
通状態を調べることにより、ヘッドが交換されたか否か
が判断される。即ち、ヘッドの導通状態が一旦非導通と
なった上で再度導通状態に戻った時点でヘッドが交換さ
れたものと判断する。ヘッドが交換された場合には、Ｓ
１８においてヘッド交換を促すメッセージが表示されて
いればそれを消去し、続いてＳ１９にてフラグＫを０と
し、Ｓ２０にてクリーニングカウンタ４５及び駆動信号
カウンタ４６の値を初期化手段４４によりリセットさせ
る。

【００３０】Ｓ１７にて否の場合、Ｓ２１にて電源がＯ
ＦＦされたか否かが判断され、ＯＦＦされたときにはＳ
２２においてクリーニングカウンタ４５、駆動信号カウ
ンタ４６に格納されているクリーニング回数と駆動信号
数とをそれぞれ不揮発性メモリ３７へダウンロードす
る。

【００３１】上記の構成及び動作により、本実施例のイ
ンクジェットプリンタにおいては、駆動素子の駆動回数
からその駆動素子の耐久性を監視するとともに、クリー
ニング回数から撥水層８の耐久性を監視し、適切なヘッ
ド交換時期を使用者に報知できる。従って、使用者が気
付かないうちにヘッドの寿命がきてしまい印字品質が低
下するといった問題を解決することが出来る。更に、撥
水層８に起因してヘッド交換を促す表示を行った場合、
ヘッド交換が為されたか否かを監視し、それ迄の間はク
リーニングを頻繁に行うようにしたため、実際ヘッドが
交換されるまでの間の印字品質の低下を防止することが
出来る。

【００３２】尚、本発明は上記の実施例に限定されるも
のではなく、様々な変形が可能である。例えば、ヘッド
の交換報知は、上記実施例では駆動素子の駆動回数とク
リーニング回数のいずれか早い方が所定の値になったと
きに行っていたが、クリーニング回数のみを監視して報
知するようにしてもよい。特に、プリンタ電源が頻繁に
ＯＮ、ＯＦＦされる場合、クリーニング回数が激増する
ため、駆動素子の寿命がくる前に撥水層の剥離が起こる
可能性があり、この場合駆動回数の計数はあまり意味の
無いものとなる。また、上記のヘッド交換報知の判断
に、インクカートリッジの交換回数を加えてもよい。こ
れにより、ヘッド内のフィルタの耐久性や気泡混入の度
合を考慮出来るので、より的確な交換時期の判断が出来
る。なお、インクカートリッジの交換回数は、キャリッ
ジ上にインクカートリッジの着脱を検知するスイッチ等
を設ければよい。

【００３３】また、上記実施例においては、不揮発性メ
モリ３７に対するダウンロードを電源ＯＦＦ時に行わせ
るために、ソフトスイッチを用いて電源ＯＦＦをＣＰＵ
が監視する構成としていたが、カウンタ４５、４６の値
が変更される度に不揮発性メモリに記録するように構成
すれば、一般の電源スイッチでも構わない。

【００３４】また、上記実施例においては、駆動回数の
計数は特定の駆動素子についてのみ行ったが、全ての駆
動素子の駆動回数を計数し、いずれかの素子の駆動回数
が所定の値に達したときに交換表示させるようにすれ
ば、より正確な交換時期の判断が可能となる。更に、ヘ
ッドの交換報知は表示に限らず、例えば警報音等で報知
してもよい。また、ヘッド交換の判別は、専用のスイッ
チを設けて行ってもよいし、使用者が操作パネル上にて
ヘッドの交換の完了を入力する構成としてもよい。

【００３５】更に上記実施例では、ヘッド交換表示のタ
イミングは交換が望まれる直前に行われていたが、駆動
回数とクリーニング回数の基準値を予め少な目に設定し
ておき、ヘッドの交換を予告表示してもよい。その際、
それまでの印字枚数と駆動回数若しくはクリーニング回
数からあと何枚程度で交換時期になるのかを予測表示す
れば、使用者はスペアのヘッドを予め準備できる。

【００３６】また、上記実施例においては、撥水層８に
起因してヘッド交換を促す表示を行った場合、ヘッド交
換が為されたか否かを監視し、それ迄の間はクリーニン
グするタイミングを通常の１０００文字印字毎から５０
０文字毎に変更していたが、このタイミングは段階的に
する事もできる。例えば、５００文字毎のクリーニング
が数回行われてもまだヘッドが交換されない場合には、
クリーニングのタイミングを更に３００文字毎に変更す
る構成にすれば、印字品質の低下をより確実に防止でき
る。

【００３７】尚、上記実施例中の所定の数値、即ち駆動
回数２０億回、クリーニング回数１万回、クリーニング
のタイミング１０００文字、５００文字毎といった値
は、使用するインクジェットヘッドの性能に合わせて適
宜変更可能である。また、文字数によるカウントにかえ
て、頁数によるカウントでも実施可能である。さらに、
用いられるインクは顔料インクに限らず、染料インクで
あってもよい。また、上記実施例においては、使用者が
インクジェットヘッドを交換するものについて説明した
が、専門のサービスマンがヘッドを交換するタイプのイ
ンクジェットプリンタにも応用できることは言うまでも
ない。

【００３８】また、上記実施例においては本発明を圧電
素子利用のシリアルタイプのインクジェットプリンタに
適用した一例を示したが、いわゆるバブルジェット等の
他の方式のインクジェットプリンタにも適用でき、ライ
ンヘッドのインクジェットプリンタにも適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明のインクジェットプリンタにおいては、適切なヘッ
ド交換時期を使用者に報知することが出来るため、印字
品質の低下を防止できるといった効果を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のインクジェットプリンタの
回路構成を示すブロック図である。

【図２】上記インクジェットプリンタの要部を示す斜視
図である。

【図３】上記インクジェットプリンタのノズル近傍を示
す断面図である。

【図４】上記インクジェットプリンタのヘッドの着脱機
構を示す斜視図である。

【図５】上記インクジェットプリンタの動作を示すフロ
ーチャートである。

【図６】上記インクジェットプリンタの動作を示すフロ
ーチャートである。

【図７】上記インクジェットプリンタの動作を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ノズルワイパー２圧電セラミックスプレート３溝４側壁５チャンバ６ノズル孔７ノズルプレート８撥水層１５インクジェットヘッド１８キャリッジ２３モータ３１ＣＰＵ３３操作パネル３５ＲＯＭ３７不揮発性メモリ３９駆動信号出力手段４１クリーニング指示手段４３ヘッド監視手段４４初期化手段４５クリーニングカウンタ４６駆動信号カウンタ４７比較器４８比較器４９ＯＲ回路５１接点電極５４接点電極

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル表面に撥水層を有するとともに、
装置本体に対して交換可能に装着されたインクジェット
ヘッドと、前記ノズル表面をクリーニングするためのワ
イプ部材と、そのワイプ部材を前記ノズル表面に対し相
対的に摺動させるための作動手段と、その作動手段に対
し所定のタイミングで作動命令を出力する制御手段とを
備えたインクジェットプリンタにおいて、前記撥水層の対クリーニング耐久回数から求められる基
準値を予め記憶するテーブルと、前記制御手段から出力
される前記作動命令の回数を計数するカウンタと、その
カウンタの値と前記基準値とを比較する比較手段と、そ
の比較手段からの出力に基づいて前記インクジェットヘ
ッドの交換時期を報知する報知手段とを備えたことを特
徴とするインクジェットプリンタ。
【請求項２】前記カウンタによる計数値を記憶する不
揮発性メモリを更に備えたことを特徴とする請求項１記
載のインクジェットプリンタ。
【請求項３】前記インクジェットヘッドの交換を検出
する検出手段と、その検出手段からの出力に基づいて前
記カウンタの値を初期化する手段とを更に備えたことを
特徴とする請求項１記載のインクジェットプリンタ。
【請求項４】前記インクジェットヘッドはインク噴射
駆動素子を有し、その駆動素子の駆動耐久回数から求め
られる基準値を予め記憶する第二のテーブルと、前記駆
動素子の駆動回数を計数する第二のカウンタと、その第
二のカウンタと前記第二のテーブル内の基準値とを比較
する第二の比較手段とを更に備え、前記報知手段は、前
記比較手段と前記第二の比較手段とのうち早期に出力さ
れる信号に基づいて前記インクジェットヘッドの交換時
期を報知することを特徴とする請求項１記載のインクジ
ェットプリンタ。