JP3571882B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被記録媒体上に画像を形成する画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、画像形成装置としては、種々のプリンタ、複写機等が知られている。プリンタの中には、インクを微細な液滴として吐出するための複数の吐出口を有するインクジェット方式のヘッドからインクを被記録媒体上に吐出して、文字等の画像を形成するインクジェットプリント装置が存在する。
【0003】
このようなインクジェットプリント装置としては、上述のインクジェットヘッドにインクを供給する手段と、ヘッドの吐出状態を良好に保つためにヘッドの吐出口から吐出させたインクを収容する収容手段と、この収容手段内に蓄積されたインクを所定の場所へ移送させるための吸引手段等を具備したタイプが知られている。上記収容手段は、ヘッドの吐出口の保湿をすることのできるキャップ手段をも備えており、上記吸引手段と共に、上記ヘッドの吐出特性を回復させる回復手段を構成するものと考えられる。
【0004】
上記吸引手段は、上記収容手段内に所定量のインクが蓄積されない限り、あるいは所定の操作手順を踏まない限り、作動して上記収容手段内のインクを吸引排出しないように制御されている。
【0005】
ところで、上記従来の画像形成装置においては、上記収容手段内に所定量のインクが蓄積されなければ、吸引手段が作動しない。このため、所定量に僅かに満たない量のインクが収容手段内に蓄積されていても、吸引手段が作動せず、相当量のインクが収容手段内に残っている可能性がある。従って、吸引手段の作動以前に、従来の画像形成装置の主電源を切って運搬するなどの際には、装置が横積みされ、あるいは斜め積みされ、上記収容手段が傾斜状態とされることがある。また、被記録媒体の搬送不良(ジャム)等で装置が停止した場合等には、メンテナンスのため、上記収容手段等を急勾配に傾斜せざるを得ないこともある。
【0006】
このように収容手段を傾斜させた場合には、収容手段内のインクが重力方向に流れ集まり、そのインクがヘッドの吐出口面に付着し、画像形成に影響を及ぼす可能性がある。希に、収容手段内のインクを受ける場所以外の場所にもインクが廻り込む可能性もある。
【0007】
図7は、このような従来の画像形成装置において生じていた不都合を説明するための概略断面図である。
【0008】
図中符号1は画像形成装置本体であり、2はインクジェットヘッド(以下、ヘッドという)であり、3及び4はインク供給手段5により供給されるインクをヘッド2に送るためのチューブであり、6はヘッド2より排出されたインクを受けるための収容手段であり、7は排インク用チューブであり、8は収容手段からインクを吸引排出するためのインク吸引手段であり、9は主電源であり、10は主電源9のオン,オフを切り替えるためのスイッチであり、11は被記録媒体としての記録紙であり、12は記録紙11を搬送するためのローラ等の搬送手段であり、13は記録紙11等が搬送途中等で異常を起こしたときに、異常を取り除くために上部ユニット14を開閉させるための支点である。
【0009】
画像形成装置本体1内には、上記インク供給手段5およびインク吸引手段8が配されており、本体1の上部には記録紙11を搬送するための搬送手段12が設けられている。この本体1の上に、支点13を回転軸として回動可能に設けられた上部ユニット14内には、ヘッド2および、このヘッド2からインクの吐出を受ける収容手段6が配されている。収容手段6内には、インクを吸収するためのインク吸収体16が収納されている。
【0010】
このような従来の画像形成装置では、図7に示すように、紙詰まり等の異常時に、上部ユニット14を立ち上げてから、その異常を解消するためのメンテナンスが行われていた。このように上部ユニット14を傾斜すると、インク吸収体16で吸収し切れなかったインク17が飽和しオーバーフローする可能性がある。また、インク17は、インク吸収体16の一部(下部)に流れ集まり、ヘッド2の吐出口の表面付近を汚染し、あるいは外に漏出する可能性もある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のように回復手段の一部を構成するインク収容手段内で飽和したインクを排出手段としての吸引手段により適時吸引排出し、他部への影響を排することができる画像形成装置を提供する。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、液体吐出ヘッドよりインクを吐出して被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、液体吐出ヘッドから吐出されたインクを収容する収容手段と、前記収容手段に収容されたインクを吸引する吸引手段と、前記吸引手段を制御する制御手段と、装置内の異常を検知する異常検知手段と、を備え、前記制御手段は、主電源をオフ状態としたときに、前記吸引手段により前記収容手段に収容されたインクを吸引するとともに、主電源がオン状態で前記異常検知手段が異常を検知すると、前記吸引手段により前記収容手段に収容されたインクを吸引することを特徴とする。
【0017】
前記液体吐出ヘッドは、液体の色ごとに別個に設けられており、該液体吐出ヘッドは前記被記録媒体に対して一体として進退可能であってもよい。前記液体吐出ヘッドに供給される液体を貯留する容器は、該液体吐出ヘッドと別体であってもよい。
【0018】
前記液体吐出ヘッドは、液体を吐出するために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生体を有するものであってもよく、前記エネルギ発生体は、液体に膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する電気熱変換体であってもよい。
【0019】
本発明においては、排出手段としての吸引手段による収容手段内のインク除去を、主電源がオフされた時や吸引手段の作動に関して影響を及ぼすことのない本体の異常時にも、回復手段内のインク量に対応させて行うことにより、回復手段のみあるいは装置全体が傾斜された場合でも、他の手段へのインクの廻り込みを未然に防止することが可能である。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、図面を参照して本発明の画像形成装置の一実施形態を説明する。図1は画像形成装置の一実施形態を示す模式的断面図であり、図2は図1に示した画像形成装置に用いられるヘッド2の吐出口部分を拡大して示す概略断面図である。なお、図1における構成要素のうち、図7に示した構成要素と共通するものについては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【0021】
図4に示すように、ヘッド2はインクを吐出するための微細の孔(以下、吐出口15aとする)と、この吐出口15aを一端部に有するインク流路(ノズル)15bとを有している。インク17は、各インク流路15bに充填され、その吐出口15aにはメニスカスが形成される。
【0022】
本実施形態におけるインク吐出方式としては、圧力変動を利用してインクを吐出させるピエゾ方式や、熱をかけ、発生する泡により変動する体積を利用してインクを吐出させるバブルジェット方式等の使用が可能である。本実施形態では、上記インク吐出方式を利用することによりインクを記録紙11上に吐出し、画像形成を行う。
【0023】
正常な画像形成を行うためには、各吐出口15aにインクが正常に充填されていることが最低限必要であり、なおかつ、吐出口15a周辺には、吐出の妨げとなり得るゴミ、紙粉等が存在してはならない。
【0024】
このような条件を満たすために、本実施形態においては、種々の回復方法を使用することができる。回復方法としては、例えば、ヘッド2のインク流路15bに対してインク供給手段5により強制的にインクを送り込み、ヘッド2のインク流路15b内に残っている泡をヘッド2の吐出口15a外に押し出す加圧回復という方法がある。また、予備吐出回復という方法もある。図2のイに示すように、吐出口15a先端部の外気Aと境界を成し、乾燥しやすいために、吐出口15aを含む面に付着したインクの粘度等の物性が変化している可能性が高いことから、そのような付着物を排除すべく、インクを収容手段6内に強制的に吐出させる予備吐出回復という方法である。
【0025】
このような予備吐出回復等の操作を1回行った場合では、ヘッド2から排出されるインク量が少ないため、吸引手段8により収容手段6内からインクを吸引排除する必要はない。このため、本実施形態においては、所定の回数の回復操作を行って初めて吸引手段8によるインクの吸引を行うシーケンスを用いる。しかし、所定の回数の回復操作を行っていない場合、すなわち所定量のインクがヘッド2から排出されていなくても、主電源9をオフ状態としたときには、それまでに収容手段6に排出されたインク量に対応して吸引手段8による吸引を行う。従って、次に主電源9をオン状態としたときには、収容手段6に排出されたインクはほぼ完全に排除されているので、上述の回復操作を行うか、あるいは、メンテナンス等の必要から上部ユニット14を傾斜させるなどしても、収容手段6内に収容されているインクが漏れ出る等の不都合の発生を確実に防止することができる。
【0026】
また、主電源9がオン状態でも、画像形成装置に異常が発生した場合には、上述と同様に、その時までに収容手段6に排出されたインク量に対応して吸引手段8による吸引を行う。但し、上記異常からは、例えば(吸引手段8の動作不良等)の吸引手段8自体の異常、あるいは、例えば(吸引手段8に既に吸引したインク量が所定の水準以上である場合)等のように吸引手段8を作動させれば更に状況が悪化する性質の異常は除かれる。
【0027】
本実施形態における異常検知手段としては、その異常の種類に応じて異なるものの、その異常が搬送不良である場合には、例えば光学センサを用いた遅延検知、斜行検知などを挙げることができるが、これらに限定されない。
【0028】
また、本実施形態における液体量検出手段としては、例えば液体供給手段としてのインクタンク等に設置され、インクを光学的あるいは電気的に定量する種々のインク残量センサ等を挙げることができる。
【0029】
さらに、本実施形態における制御手段としては、上記異常検知手段または液体量検出手段により得られたデータに応じて適宜インク吸引手段8の駆動を制御するマイクロプロセッサ等のCPUあるいは外部入力部等を挙げることができる。図3は、本発明の画像形成装置の一実施形態におけるヘッドと回復桶ユニットとの関係を示す概略斜視図である。
【0030】
本実施形態において用いられるヘッド2は、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段(後述)を備えたものが好ましいが、これに限定されるものではなく、ピエゾ素子等の電気機械変換体を備えたものも用いられ得る。また、本実施形態では、液体としてのインクの色別に別個にヘッドが備えられており、これら複数(本実施形態では4個)のヘッド2は、その吐出口を下向きにした状態で、枠体であるヘッドホルダ110により一体に連結され、保持されている。このように一体に保持されたヘッド2は、図示しない懸架装置により吊設され、かつ、例えばばね等の付勢手段(不図示)により常に上方(矢印Y 方向)に付勢されている。
【0031】
一方、ヘッドモータ111は、複数のギア、ヘッド駆動軸112等を介してヘッドホルダ110の前面側および後面側(不図示)にそれぞれ張設されたワイヤ113を駆動する。ここで、ヘッドモータ111によりヘッド駆動軸112が図中矢印方向(反時計方向)に回転すると、ワイヤ113も移動し、ヘッドホルダ110は上記付勢力に抗して下方(矢印Y 方向)に押し下げられる。逆に、ヘッド駆動軸112が図中において時計方向に回転すると、ヘッドホルダ110は、上記付勢力により上方(矢印Y 方向)に上昇する。
【0032】
また、各ヘッド2には、供給されるべきインクを貯留するインク供給手段としてのインクタンク(いずれも不図示)がチューブ3を介して接続されている。 このようなヘッド2の下側には、その吐出性能を回復させるための回復桶ユニット6が潜り込み可能である。この回復桶ユニット6は、ヘッド2の保湿や、余分なインクを保持しておくためのもので、回復プレート115上に摺動可能に搭載されている。この摺動機構を図4を参照して説明する。図4は図3に示した画像形成装置における回復手段を拡大して示す概略斜視図である。
【0033】
回復手段の一部を構成する収容手段としての回復桶ユニット6は、その一方の縁部に設けられたガイド保持部116を介して回復プレート115の縁部に配設されたスライド軸117に摺動可能に保持されており、回復桶ユニット6の他方の縁部にはコロ118が取り付けられている。このため、回復桶ユニット6は、図中矢印X 方向またはX 方向に摺動可能である。回復モータ119は、複数のギア、回復桶駆動軸120、ピニオンギア121および回復桶ユニット6の摺動方向の一端縁部に設けられたラック122を介して回復桶ユニット6を駆動する。
【0034】
このように摺動可能な回復桶ユニット6の中央部には、上述の各ヘッド2の吐出口を含む面を覆い、その面との間に密閉空間を形成するための弾性体からなるキャップと、このキャップに連通しインク吐出性能を回復させるための空吐出等により画像形成と関係なく吐出したインクを吸収するための吸収体を収納する溝が設けられている。
【0035】
次に、図5を参照して本実施形態における回復手段のサポートのためのシーケンスを説明する。
【0036】
まず、S1において、主電源9がオフ状態となっている場合には、S2で収容手段6内のインク量を判断する。すなわち、吸引手段8を作動させる程度に収容手段6内に上述の回復操作により吐出されたインク量が多い場合には、S3で、そのインク量に対応して吸引手段8を作動させて吸引を実施する。一方、上述の回復操作により吐出されたインク量が少ない場合には、S4でシーケンスを終了する。なお、上述のインク量の判断には、収容手段6内のインク量を検出または検知し、その結果を記憶する手段が利用されている。
【0037】
また、S1において主電源9がオン状態となっている場合には、S5で装置の異常が発生しているか否かを判断する。異常が発生していなければ、S4でシーケンスを終了する。異常が発生していれば、S6で、その異常が吸引手段8自体の異常であるかあるいは吸引手段8を作動させれば更に状況が悪化する性質の異常であるか否かを判断し、このような特定の異常でない異常であれば、吸引手段8の作動が妥当であるとしてS2に進んで収容手段6内のインク量を判断した後、S3でインク量に対応して吸引を実施する。すなわち、吸引排出されるインク量は、上述の異常の種類および収容手段6内のインク量に対応して適宜決められる。
【0038】
また、特定の異常であれば、吸引手段8を作動させずに、S4でシーケンスを終了する。
【0039】
(第2の実施形態)
本実施形態では、主電源9をオフ状態にされた時や、吸引手段8の異常や吸引手段8を作動させれば更に状況が悪化する性質の異常を除き、画像形成装置本体1の異常が発生した際には、先の第1の実施形態と異なり、その時までに収容手段6に収容されたインク量に拘わらず、一定時間、吸引手段8による吸引を行う点に特徴がある。
【0040】
次に、図6を参照して本実施形態における回復手段のサポートのためのシーケンスを説明する。
【0041】
まず、S11において、主電源9がオフ状態となっている場合には、S12で収容手段6内のインク量に拘わらず、一定時間、吸引手段8を作動させて吸引を実施する。本実施形態においては、収容手段6内のインク量と無関係に吸引を行うので、先の実施形態において用いられ得るインク量検知手段または検出手段が不要となり、1ステップ省略することができる。
【0042】
また、S11において主電源9がオン状態となっている場合には、S13で装置の異常が発生しているか否かを判断する。異常が発生していなければ、S14でシーケンスを終了する。異常が発生していれば、S15で、その異常が吸引手段8自体の異常であるかあるいは吸引手段8を作動させれば更に状況が悪化する性質の異常であるか否かを判断し、このような特定の異常でない異常であれば、吸引手段8の作動が妥当であるとしてS12に進んで一定時間、吸引手段8を作動させて吸引を実施する。
【0043】
特定の異常であれば、吸引手段8を作動させずに、S14でシーケンスを終了する。
【0044】
(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、インク吐出を行わせるために利用されるエネルギとして熱エネルギを発生する手段(例えば電気熱変換体やレーザ光等)を備え、前記熱エネルギによりインクの状態変化を生起させる方式の記録ヘッド、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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
また、本発明の記録装置の構成として、記録ヘッドの吐出回復手段、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を用いて加熱を行う予備加熱手段、記録とは別の吐出を行なう予備吐出手段を挙げることができる。
【0050】
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数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各記録モード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。
【0051】
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を用いてもよく、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を用いてもよい。加えて、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積極的に防止するため、またはインクの蒸発を防止するため、放置状態で固化し加熱によって液化するインクを用いてもよい。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、熱エネルギの付与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。
【0052】
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。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、回復手段の一部を構成する収容手段内のインクを確実に一定の範囲内に抑えて、不用意なインク漏出等を防止することができるので、漏出インク等による影響を排し、画像形成の信頼性の向上、並びに装置の信頼性の向上を可能としたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の一実施形態を示す模式的断面図である。
【図2】図1に示した画像形成装置におけるヘッドの吐出口近傍の模式的拡大図である。
【図3】本発明の画像形成装置の一実施形態に用いられるヘッドと回復手段との関係を示す概略斜視図である。
【図4】図3に示した画像形成装置における回復手段を拡大して示す概略斜視図である。
【図5】本発明の第1の実施形態におけるフローチャートである。
【図6】本発明の第2の実施形態におけるフローチャートである。
【図7】従来の画像形成装置において発生する可能性のある不具合を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
1 画像形成装置本体
2 インクジェットヘッド(液体吐出ヘッド)
3,4 チューブ
5 インク供給手段
6 回復桶ユニット(収容手段)
7 チューブ
8 インク吸引手段(排出手段)
9 主電源
10 スイッチ
11 記録紙
12 搬送手段
13 支点(回動中心)
14 上部ユニット
15 吐出口
16 インク吸収体(収容手段)
17 インク
110 ヘッドホルダ
111 ヘッドモータ
112 駆動軸
113 ワイヤ
115 回復プレート
117 スライド軸
118 コロ
119 回復モータ
120 回復桶駆動軸
121 ピニオンギア
122 ラック

Claims (6)

  1. 液体吐出ヘッドよりインクを吐出して被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
    液体吐出ヘッドから吐出されたインクを収容する収容手段と、
    前記収容手段に収容されたインクを吸引する吸引手段と、
    前記吸引手段を制御する制御手段と、
    装置内の異常を検知する異常検知手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、主電源をオフ状態としたときに、前記吸引手段により前記収容手段に収容されたインクを吸引するとともに、主電源がオン状態で前記異常検知手段が異常を検知すると、前記吸引手段により前記収容手段に収容されたインクを吸引することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御手段は、前記収容手段に収容されたインク量に対応して前記吸引手段を制御することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置
  3. 前記液体吐出ヘッドは、インクの色ごとに別個に設けられており、該液体吐出ヘッドは前記被記録媒体に対して一体で進退可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. 前記液体吐出ヘッドに供給されるインクを貯留する容器は、該液体吐出ヘッドと別体であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記液体吐出ヘッドは、インクを吐出するために利用されるエネルギを発生するエネルギ発生体を有するものであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記エネルギ発生体は、インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する電気熱変換体であることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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