JP3376173B2 - インクジェット記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット方式
の記録装置に関し、更に詳しくはインクの有無を精度良
く検出することが出来るインクジェット記録装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、紙やＯＨＰ用シート等の記録媒体
に対して記録を行う記録装置は種々提案されているが、
その中でもインクジェット記録装置は記録ヘッドから記
録媒体に直接インクを吐出するものであり、ランニング
コストが安く、記録動作時の音が静かである等の利点を
有するために広く用いられるようになっている。

【０００３】また、一般にインクジェット記録装置に
は、インクジェット記録ヘッドのインク吐出機能を維
持、回復するための回復手段が設けられている。この回
復手段は、インクジェット記録ヘッドのインク吐出口を
覆ってインク吐出口から吐出されたインクを受けるキャ
ップ部材や、インク吐出口を有するヘッド面に摺動して
ヘッド面のクリーニングを行う弾性部材等のブレード、
更に、ヘッドに対するキャップ部材の当接、離間移動や
ブレードの摺動移動のための駆動源や、キャップ内に吐
出された廃インクを該キャップ外へ排出するためのポン
プ機構等から構成されている。

【０００４】そして、インクジェット記録ヘッドをキャ
リッジに搭載して往復移動した記録媒体へ記録を行うシ
リアル式のインクジェット記録装置は、キャリッジの移
動範囲内に、記録媒体にインクジェット記録が実行され
る記録領域（一般には該記録領域にはプラテンが配され
ている）と、該記録領域の一方端側に隣接して上述の回
復手段を含む非記録領域とを有している。

【０００５】このようなインクジェット記録装置には、
インクの残量を検出するための検出手段が設けられてい
るものがある。この検出手段の構成としては、記録媒体
或いはフィルムシートにインク有無検出用のマークを記
録し、フォトセンサによってマークが記録されたか否か
を検出する方式、或いはフォトインタラプタの発光素子
と受光素子の間にインクを吐出し、光軸をインクが横切
るときの出力変化からインクの有無を検出する方式等が
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記イ
ンク検出構成において、前者のインク有無用のマークを
記録する方式にあっては検出精度は高いが、インクの有
無を検出するために本来必要ではないマークを記録媒体
やフィルムシートに直接記録しなければならない。

【０００７】また、後者のフォトインタラプタの光軸を
インクが横切るときの出力変化でインクの有無を検出す
る方式は、インクを吐出して検出を行うため、吐出した
インクを廃インクとして回収しなければならないので、
その配置場所を通常記録ヘッドの目詰まり防止のために
設けてある吸引ポンプの近傍にして、廃インク処理系を
共通に使用していた。そのために吸引ポンプで吸引した
後にヘッドのノズル近傍に付着した不要なインク滴を拭
き取るために設けられているブレード（或いはワイパ
ー）や、その他周辺に配置されている部材から飛び散る
インク飛沫によって、フォトインタラプタを構成する光
学部品を汚して誤検出してしまうおそれがあった。

【０００８】本発明は従来の上記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、インク検出用の部品を
汚すことなく、精度よくインク検出が可能のインクジェ
ット記録装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、ノズルからインクを吐
出するインクジェット記録ヘッドを用いて記録媒体に記
録を行なうインクジェット記録装置において、記録媒体
を、搬送路を通って搬送するための搬送手段と、前記搬
送路にある記録媒体に前記インクジェット記録ヘッドを
対向させるとともに、前記搬送路を横切って前記インク
ジェット記録ヘッドを往復移動させるキャリッジと、前
記キャリッジの往復移動領域であって前記搬送路の外側
の一方に前記インクジェット記録ヘッドと対向可能な位
置に配され、前記インクジェット記録ヘッドの機能を保
持するためのヘッド回復手段と、前記キャリッジの往復
移動領域であって前記搬送路の外側の他方に配され、前
記ノズルから吐出されたインク滴が発光素子から受光素
子へ至る光路を横切るように構成された光学的インク検
出手段と、を有し、前記ヘッド回復手段と前記光学的イ
ンク検出手段とは、前記キャリッジの往復移動領域の両
端部に、前記搬送路を挟んで互いに反対側に配置されて
いることを特徴とする。

【００１０】上記構成にあっては、光学的インク検出手
段がヘッド回復手段と反対側にあるために、ヘッド回復
手段を構成する吸引ポンプやワイパー等の部材から飛び
散るインクによって光学的インク検出手段の光学部品が
汚れるのを防止出来る。このため、光学的インク検出手
段がインク汚れによって誤動作することがなく、インク
の有無を正確に検出することが出来る。

【００１１】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕 次に本発明に係るインクジェット記録装置の一実施形態
を図１乃至図３を参照して具体的に説明する。尚、図１
はインクジェット記録装置の要部構成模式説明図であ
り、図２はインク有無を検出する手順を示すフローチャ
ート、図３は前記記録装置を用いたファクシミリ装置の
全体構成模式説明図である。

【００１２】このファクシミリ装置は、図３に示すよう
に、原稿情報を読み取るための原稿読取装置Ａを有する
と共に、前記読取装置Ａ又は他機の読取装置で読み取っ
た情報を記録するための記録装置Ｂとを有する。そし
て、前記記録装置Ｂはインクジェット記録装置であって
インクの有無検出手段を有している。以下、各部の構成
について説明する。

【００１３】｛原稿読取装置の構成｝ 原稿読取装置Ａは、図３に示すように、装置本体上部に
設けられた原稿積載トレイ１上に１枚又は複数枚の原稿
２が原稿面を下にしてセットされると、図示しない原稿
有無を検出する原稿有無検出センサによってその存在が
検出される。この状態で使用者が図示しないスタートボ
タンを押すと、図示しないステッピングモータが駆動し
て予備搬送ローラ３が回転し、これと予備押圧板４とに
よって原稿２が挟持されて先端が捌かれる。

【００１４】その後、原稿２は前記ステッピングモータ
によって回転する分離ローラ５と、摩擦片ユニット６に
よって構成される分離部に搬送されて複数枚原稿のとき
はここで１枚ずつ分離され、前記ステッピングモータに
よって回転する給送ローラ７と対向配置される給送コロ
８によって挟持搬送され、原稿２の先後端を検出する図
示しない原稿先後端センサによってその先端が検出され
る。

【００１５】前記搬送された原稿２を原稿読取手段であ
るコンタクトセンサ９により原稿２の画像情報を読み取
りつつ、前記原稿先後端センサにより原稿２の後端を検
出する。そして前記ステッピングモータによって回転す
る排出ローラ10を前記原稿先後端センサからの出力によ
って所定量回転させ、このローラ10と対向配置される排
出コロ11によって挟持搬送して原稿排出トレイを兼ねる
カバー12上に排出する。

【００１６】上記のようにして読み取った原稿情報は電
気信号に変換してコピーモードのときは自己の記録装置
Ｂに、また送信モードのときは他機の記録装置に送信す
る如く構成している。

【００１７】｛記録装置の構成｝ 次に記録装置Ｂの構成について説明すると、この記録装
置Ｂは記録媒体13を搬送手段によって搬送して記録手段
によって記録を行う。

【００１８】（搬送手段） 搬送手段は定形のカットシートからなる記録媒体13を複
数枚重ねてカセット14に収納し、これを記録動作に応じ
て一枚ずつ搬送する。このカセット14は装置本体に対し
て着脱可能であり、本実施形態ではカセット14として種
々のサイズの定形記録シートを収納可能なユニバーサル
カセットを用いている。

【００１９】前記カセット14に収容積載された記録媒体
13は、給送ローラ15及び分離爪16によってピックアップ
され、搬送ローラ17と対向配置されたコロ18とで挟持搬
送され、反転ガイド19でガイドされてＵターン搬送され
る。

【００２０】前記搬送された記録媒体13には後述する記
録手段によって所定記録がなされ、記録後の記録媒体13
は排出ローラ20と該ローラ20に対向配置され記録媒体13
の記録面に接触してもインクが転写されることがない材
質で構成された拍車21とによって挟持搬送され、複数の
リブによって形成した後ガイド22でガイドされて第２排
出ローラ23及び第２拍車24によって装置本体に設けた排
出リブ25及び排出トレイを兼ねているカセット蓋26上に
排出される。

【００２１】尚、図１において、38は記録媒体搬送経路
に設けられたジャムセンサであり、搬送される記録媒体
13のジャム（紙詰まり）を検出する。

【００２２】また、前述した原稿排出部となるカバー12
は、装置本体に対して開閉可能であり、これを開放した
状態では後述する記録ヘッドの交換に要する空間を開放
すると共に、後ガイド22の上方の空間も開放する。

【００２３】（記録手段） 前記記録媒体13に所定画像を記録する記録手段は、本実
施形態ではシリアル型のインクジェット記録方式を用い
ており、図１及び図３に示すように、インクタンクを内
蔵したインクジェット記録ヘッド27をキャリッジ28に着
脱可能に搭載し、インクが無くなったときに記録ヘッド
27ごと新品と交換し得るカートリッジ方式を採用してい
る。

【００２４】前記キャリッジ28は図１の矢印Ｈに示す記
録媒体13の搬送方向（副走査方向）と直交する方向に配
設されたガイド軸29と突当部30によって矢印Ｅ方向（主
走査方向）に摺動可能に保持されている。このキャリッ
ジ28は、ガイド軸29の両端に配設されたプーリ31（一方
側のプーリのみ図示）に架け渡された無端ベルト状のタ
イミングベルト32と連結しており、一方のプーリ31を図
示しないキャリッジモータによって駆動することによっ
て、主走査方向に往復移動可能になっている。

【００２５】前記キャリッジ移動の際に記録ヘッド27が
画信号に応じてインクを吐出することによって、記録媒
体13に所定の画像を記録するものである。

【００２６】本実施形態で用いているインクジェット記
録ヘッド27は、微細な液体吐出口（オリフィス）、液路
及びこの液路の一部に設けられるエネルギー作用部と、
該作用部にある液体に作用させる液滴形成エネルギーを
発生するエネルギー発生手段を備えている。

【００２７】このようなエネルギーを発生するエネルギ
ー発生手段としてはピエゾ素子等の電気機械変換体を用
いた記録方法、レーザー等の電磁波を照射して発熱さ
せ、該発熱による作用で液滴を吐出させるエネルギー発
生手段を用いた記録方法、あるいは発熱抵抗体を有する
発熱素子等の電気熱変換体によって液体を加熱して液体
を吐出させるエネルギー発生手段を用いた記録方法等が
ある。

【００２８】その中でも熱エネルギーによって液体を吐
出させるインクジェット記録方法に用いられる記録ヘッ
ドは、記録用の液滴を吐出して吐出用液滴を形成するた
めの液体吐出口（オリフィス）を高密度に配列すること
ができるために高解像度の記録をすることが可能であ
る。その中でも電気熱変換体をエネルギー発生手段とし
て用いた記録ヘッドは、コンパクト化も容易であり、且
つ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
活用出来、高密度実装化が容易で、製造コストも安価な
ことから有利である。

【００２９】本実施形態の記録ヘッド27は解像度が 360
ＤＰＩであり、 128個のノズルを持ち、このノズル内に
設けた電気熱変換素子にフレキシブルケーブル33を介し
て電気信号を送り、その信号に応じた選択的な発熱によ
ってインク中に生じた膜沸騰の圧力により、ノズルの先
端の吐出口よりインクを吐出して記録媒体13にインク像
を形成するものである。

【００３０】前記キャリッジ28の移動領域一方端はキャ
リッジ28のホームポジションであり、非記録時等にあっ
てはキャリッジ28は前記ホームポジションで待機するよ
うに構成している。このホームポジションの位置にはキ
ャリッジホームセンサ34が配設してあり、又キャリッジ
28の下部には遮光板35が設けてある。前記センサ34は光
透過型のフォトインタラプタからなり、キャリッジ28が
移動してホームポジションまできたときに、前記センサ
34の発光素子から送出された光が遮光板35によって遮ら
れ、このときの信号変化によってキャリッジ28がホーム
ポジションに移動してきたことを検出するものである。

【００３１】前記キャリッジ28がホームポジションに移
動した状態において、記録ヘッド27のノズルと対向する
位置には記録ヘッド27の回復手段としてのキャップ36が
配設してある。このキャップ36は上下方向に移動可能に
構成してあり、記録時は下降しているが、非記録時にキ
ャリッジ28がホームポジションにくると上昇して記録ヘ
ッド27に密着してノズル部を覆蓋し、該ノズル部にゴミ
が付着するのを防止し、或いはインクが蒸発するのを防
止して記録ヘッド27の機能を保持するものである。

【００３２】また前記キャップ36が配設されている側と
は記録媒体13の搬送領域を挟んで反対側、即ちキャリッ
ジ28の移動領域の反対側には記録ヘッドから吐出したイ
ンク滴の有無を検出するためのインク検出手段が配設さ
れている。このインク検出手段は、本実施形態ではフォ
トインタラプタ37で構成されており、インクの有無を検
出する場合には記録ヘッド27のインク吐出ノズルが発光
素子37ａから受光素子37ｂへ至る光軸37ｃの上方に位置
するように、キャリッジ28が移動する。尚、キャリッジ
28が前記インク検出位置に移動したときに、これを検出
するセンサは図１には図示していないが、前述したよう
にキャリッジ28がホームポジションにあることを検出す
るセンサ34と同様のセンサがインク検出位置に設けてあ
り、キャリッジ28が前記位置に移動したことを検出す
る。

【００３３】記録ヘッド27のインクタンク内にインクが
あるか否かの検出は、図２に示すフローチャートの手順
によって行われる。即ち、まず１頁目の記録を行い（Ｓ
１）、次にキャリッジ28をホームポジションと反対側の
フォトインタラプタ37が配設されているインク検出位置
に移動させ、インクを吐出させる（Ｓ２）。このとき、
インクがある場合には、吐出されたインク滴が前記光軸
37ｃを横切るために、フォトインタラプタ37の出力が変
化する。一方、インクが無い場合には前記光軸37ｃをイ
ンク滴が横切らないために、フォトインタラプタ37の出
力は変化しない。この出力変化によってインクの有無を
検出することが出来る（Ｓ３）。

【００３４】そして、インクが無い場合には表示部にイ
ンク無しのエラー表示を行う（Ｓ４）。一方、インクが
ある場合にはキャリッジ28をホームポジションに移動し
（Ｓ５）、次頁記録があるか否かを判別し（Ｓ６）、次
頁記録がある場合にはステップＳ１に戻って記録を続行
する。

【００３５】前述した構成において、インク検出手段が
記録ヘッド回復手段とは反対側に配設してあるために、
キャップ36のキャッピング時のインクの飛び散り等によ
って、フォトインタラプタ37が汚れることはない。この
ため、フォトインタラプタ37の発光素子37ａや受光素子
37ｂの表面に汚れが付着して出力が低下し、誤検出が発
生する不具合を防止することが出来る。

【００３６】〔他の実施形態〕 次に前述した実施形態の他の実施形態について説明す
る。前述した実施形態では記録ヘッドの回復手段とし
て、記録ヘッド27を覆蓋するキャップ36を例示したが、
回復手段は前記キャッピング手段以外にも、ワイパー等
のクリーニング手段、加圧或いは吸引手段、電気熱変換
タイプ或いはこれとは別の加熱素子或いはこれらの組合
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。

【００３７】またインク検出手段としても、前述したフ
ォトインタラプタを用いる構成に限定する必要はなく、
他の光学部品を用いたセンサ等によっても構成し得る。

【００３８】次に前述した実施形態における記録手段と
してのインクジェット記録方式の好ましい構成について
説明する。前述した実施形態では電気熱変換体によって
印加される熱エネルギーにより、インクに生ずる膜沸騰
を利用してインクに生ずる気泡の成長，収縮により、イ
ンクを吐出口より吐出して記録を行うように構成した
が、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何
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
一で対応した液体内の気泡を形成出来るので有効であ
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、特に優れた液体の吐出が達成出
来、より好ましい。

【００３９】前記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。尚、前記熱作用面
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、更に優れた記録
を行うことが出来る。

【００４０】記録ヘッドの構成としては、前述の各明細
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（直線状液流路又は直角液流路）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、同第 4459600号明細書を
用いた構成としてもよい。

【００４１】また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することも出来る。

【００４２】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、或
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ても良い。

【００４３】またキャリッジに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数設けられるもの
であって良い。即ち、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でなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成する複数個の組合せによるかいずれで
も良いが、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適用し得
る。

【００４４】更に加えて、前述した実施形態に於いては
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、室温で軟化若しくは液化する
もの等、使用記録信号付与時にインクが液状をなすもの
であれば良い。

【００４５】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、液状インクが吐
出されるものや、記録シート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、熱エネルギーによって初
めて液化する性質のインクを使用する場合も適用可能で
ある。

【００４６】このような場合のインクは、特開昭54− 5
6847号公報或いは特開昭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良い。上述した各インクに対し
て最も有効なものは、前述した膜沸騰方式を実行するも
のである。

【００４７】更に、前述したインクジェット記録装置の
形態としては、前述した実施形態のように送受信機能を
有するファクシミリ装置に限定するものでなく、コンピ
ュータ等の情報処理機器の画像出力端末装置として用い
られるものの他、リーダ等と組み合わせた複写装置の形
態をとるもの等であっても良い。

【００４８】

【発明の効果】本発明は前述したように、光学的インク
検出手段を記録媒体搬送経路を挟んでヘッド回復手段と
反対側に配設したために、前記ヘッド回復手段を構成す
る吸引ポンプやワイパー等の部材から飛び散るインクに
よって光学的インク検出手段の光学部品が汚れるのを防
止出来る。このため、光学的インク検出手段がインク汚
れによって誤動作することがなく、インクの有無を正確
に検出することが出来、例えば本発明に係る記録装置を
ファクシミリ装置に適用した場合にはエラーの少ない確
実な通信を行うことが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録
装置の構成模式説明図である。

【図２】インク有無を検出する手順を示すフローチャー
トである。

【図３】本発明に係る記録装置を用いたファクシミリ装
置の全体構成模式説明図である。

【符号の説明】

１…原稿積載トレイ ２…原稿 ３…予備搬送ローラ ４…予備押圧板 ５…分離ローラ ６…摩擦片ユニット ７…給送ローラ ８…給送コロ ９…コンタクトセンサ 10…排出ローラ 11…排出コロ 12…カバー 13…記録媒体 14…カセット 15…給送ローラ 16…分離爪 17…搬送ローラ 18…コロ 19…反転ガイド 20…排出ローラ 21…拍車 22…後ガイド 23…第２排出ローラ 24…第２拍車 25…排出リブ 26…カセット蓋 27…記録ヘッド 28…キャリッジ 29…ガイド軸 30…突当部 31…プーリ 32…タイミングベルト 33…ケーブル 34…センサ 35…遮光板 36…キャップ 37…フォトインタラプタ 37ａ…発光素子 37ｂ…受光素子 37ｃ…光軸 38…ジャムセンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野畠 之雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 河野 健 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 郡 慎一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−309922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175 B41J 2/165

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルからインクを吐出するインクジェ
   ット記録ヘッドを用いて記録媒体に記録を行なうインク
   ジェット記録装置において、 記録媒体を、搬送路を通って搬送するための搬送手段
   と、 前記搬送路にある記録媒体に前記インクジェット記録ヘ
   ッドを対向させるとともに、前記搬送路を横切って前記
   インクジェット記録ヘッドを往復移動させるキャリッジ
   と、 前記キャリッジの往復移動領域であって前記搬送路の外
   側の一方に前記インクジェット記録ヘッドと対向可能な
   位置に配され、前記インクジェット記録ヘッドの機能を
   保持するためのヘッド回復手段と、 前記キャリッジの往復移動領域であって前記搬送路の外
   側の他方に配され、前記ノズルから吐出されたインク滴
   が発光素子から受光素子へ至る光路を横切るように構成
   された光学的インク検出手段と、 を有し、 前記ヘッド回復手段と前記光学的インク検出手段とは、
   前記キャリッジの往復移動領域の両端部に、前記搬送路
   を挟んで互いに反対側に配置されていることを特徴とす
   るインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記インク検出手段は、フォトインタラ
   プタで構成してい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. 【請求項３】 前記記録装置は、前記インクジェット記
   録ヘッドがインク吐出用の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１
   又は請求項２に記載のインクジェット記録装置。