JPH02198862A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、液体噴射記録ヘッドに関し、詳しくは、記録
液収容部と記録ヘッド部とが一体に構成され、記録液収
容部内のインク残量の検知が可能で、かつ、記録液収容
部の交換が可能な液体噴射記録ヘッドに関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来の液体噴射記録ヘッドとしては、 （１）恒久型で記録液（以下でインクという）にエネル
ギーを供給して吐出口から吐出させる機能を具えた記録
ヘッド部とインクを収容したインクタンクとが供給チュ
ーブで継がれているもの（２）恒久型で、記録ヘッド部
と交換可能なインクカートリッジとが供給パイプで継が
れていて、共にキャリッジに搭載されているもの （３）使い捨て型で、記録ヘッド部とインクタンクとが
一体となったカートリッジ型のものが知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したような従来の液体噴射記録ヘッ
ドのうち、（１）の形態のものは、記録ヘッド全体が恒
久的なものであるために、長期にわたって信頼性の維持
されるものでなくてはならず費用がかかる。また、記録
ヘッド部を搭載したキャリッジの移動に伴い、供給チコ
ーブもまた変位するので、ひきするようなことなくその
変位を許容するだけの空間をキャリッジ走査に関連して
保持する必要があり、さらにその上、供給チューブから
の気泡の混入によるインク吐出不良の問題もある。

また、（２）の形態のものもまた、記録ヘッド部につい
ては恒久型であるために長期信頼性維持のためにメンテ
ナンス上のサービスが必要であり、さらにインクカート
リッジ交換時に気泡混入の虞があり、同様にインク吐出
不良の原因となる。

さらにまた、（３）の形態のものは、走査空間を狭く保
つためにタンク容量を小さくするとランニングコストが
かかり、タンク容量を大きくしようとすると走査空間を
広く保つ必要が生じて装置のコンパクト化に逆行する上
、キャリッジの移動精度保持上にも問題が生じる。

本発明の目的は、上述したような問題点の解決を図り、
インク残量の検出が可能で、インクが無くなる都度、容
易に記録液収容部（以下でインクタンクという）を交換
することができて、ランニングコスト低減に貢献すると
共にヘッドの交換も容易にしたので信頼性が高く、しか
も装置のコンパクト化を図ることのできる液体噴射記録
ヘッド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、本発明は、記録のために
記録液を吐出させる機能を具えた記録ヘッド部と、記録
ヘッド部に供給する記録液を保有する記録液収容部とを
互いに着脱自在となし、記録ヘッド部は、記録液収容部
から供給された記録液を含浸させる記録液吸収体と、記
録液吸収体に接触し、記録液吸収体に含浸された記録液
の量が検知可能な複数の電極とを有することを特徴とす
るものである。

［作　用］ 本発明によれば、記録液収容部と記録ヘッド部とが着脱
自在に直結され記録液収容部を交換可能としたため、収
容部容量を小さくできるので、その間に接続用のチュー
ブ等を必要とせずキャリッジ走査空間をそれだけコンパ
クトにすることができ、記録ヘッド部に導かれた記録液
をいったん記録液吸収体に含浸させる構造としたことに
より着脱を繰返しても気泡がそれより先吐出部に導かれ
ることがなく、吐出不良が防止され、また、記録液吸収
体に接する電極によりその含浸された記録液の量が検知
されるので、記録液収容部および記録ヘッド部交換の時
期を取扱者に適切に認識させることができ、信頼性を高
めることができる。

［実施例］ 以下に、図面に基いて本発明の実施例を詳細、かつ具体
的に説明する。

第１＾図および第１Ｂ図は本発明の第１実施例を示す。

第１Ａ図において、１はカートリッジ型の液体噴射記録
ヘッドであり、記録ヘッド１は互いに着脱自在な記録ヘ
ッド部２とインクタンク３とで構成され、記録ヘッド１
全体を後述するようにし°〔不図示のキャリッジに搭載
することができる。なお、インクタンク３は内にインク
４を収納し、その供給口５は使用前の状態では密閉され
ていて、記録ヘッド部２に装着されると開放され、イン
ク４の無くなったことが後述するようにして検知された
ときに記録ヘッド部２から取外される。

また、記録ヘッド部２は、インクを吐出口６から吐出さ
せるための不図示のエネルギー発生素子を液路に具えた
インク吐出部７と、インク吐出部７に送給されるインク
が一時貯留される液室８と、インク吸収体９が装填され
、後述するようにして、インク残量検知ビンｌＯへ〜Ｉ
ＯＣによりインク残量が検知されるインク残量検知室１
１と、残量検知室１１からインクを液室８に送るインク
通路１２と、フィルタ１３、インク供給口１４、封止用
ローリング１５、記録ヘッド部２とインクタンク３とを
係着するための係止ビン１６を有する。

第１Ｂ図において、１７は配線部材（以下でリードフレ
ームという）であり、リードフレーム１７は一端がイン
ク吐出部７とそれぞれ例えばワイヤボンディング等によ
り電気的に接続され、他端が記録装置側に接続されるも
ので、１８Ａ、１８Ｂおよび１８Ｃはこのリードフレー
ム１７に組み込まれると共に、その一端がインク残量検
知室１１に設けたインク残量検知ビンＩＯＡ、ＩＯＢお
よびＩＯＣにそれぞれ接続される残量検知電極である。

なお、リードフレーム１７は記録ヘッド部２の筐体を形
成している例えば樹脂系の材料中に埋設されていて、イ
ンク残量検知ビンＩＯＡ、ＩＯＢおよびＩＯＣとその接
続部分がインク吸収体９中に露出されていて、これらの
電極間に電源１８から抵抗Ｒを介して検知電流が供給さ
れる。Ｓは縦横方向に配列された電極間を切換えるスイ
ッチである。

このように構成した記録ヘッド部２の係止ビン１６をイ
ンクタンク３の係止孔３Ａに差込んで双方を一体にする
と、インクタンク３内のインク４がインク残量を検知室
１１．インク通路１２および液室８を介してインク吐出
部７に導かれるが、インクタンク３における水頭が小さ
いために、吐出部７におけるメニスカスの方が打勝ち、
吐出口６から流れ出るようなことはない。

第２図は第１Ａ図に示すカートリッジ形態の記録へラド
ｌをキャリッジ２０に搭載した記録装置の状態を示す。

記録ヘッド１は固定レバー２１によりキャリッジ２０上
に固定されており、キャリッジ２０は案内軸２２に沿っ
てステッピングモータ２３により駆動される。２４は駆
動のためのワイヤ、２５は記録ヘッド部２に電気信号お
よび残量検知電流を供給するためのフラットフレキシブ
ルケーブルである。

かくして、キャリッジ２０の８動中にインクタンク３か
らインク吸収体９に導かれたインク４がインク吐出部７
のインク吐出口６から吐出されて記録が行われ、またヘ
ッドの回復動作時には不図示の回復位置で回復のための
吐出が行われ、インク４がインクタンク３から消費され
ていく。そして、インク４がタンク３から無くなるにつ
れて、記録ヘッド部２のインク残量検知室ｌｌ内のイン
ク吸収体９に含浸されていたインク量も減少していき、
それと共に気泡が混入してきて、検知ビン１０Ｘ　、　
１０Ｙ間の電気抵抗が次第に大ぎくなる。

なおこのとき、僅かながらでも導電性のインク皮膜がイ
ンク吸収体９中に残留していると検知電流間に電流が流
れるので、インク抵抗とインク残量との関係を測定する
回路を構成することによって、電極間抵抗（またはイン
ク抵抗）　Ｒ１，とインク残量１との間には第３図に示
すような関係が得られ、インク残量の多少を検知するこ
とが可能であり、このことはさらに第２の実施例のとこ
ろで述べることとする。

第３図において、曲Ｉｓｌは第１Ｂ図に示した検知電極
１８Ｘ−１８Ｙ間の抵抗Ｒｔとインク残量１の関係、曲
線ｉ目よ検知電極１８Ｘ−１８２間の抵抗しとインク残
量λの関係を示すが、本図からも明らかなように、イン
ク吐出方向が横向きの場合は上下方向に配列された電極
１８Ｘ−１８Ｙ間での抵抗を求めるようにすることが望
ましい、また電極間、従って、桟積ピン間の距離は長け
れば本図において曲線がαの方向に、また短ければβの
方向に径行する。

また、第１Ａ図および第１Ｂ図に示したように複数の残
検ピンを配列させることによって、インク吐出方向が横
向きであっても縦向きであってもヘッド１を共通に使用
できる。なお残検ビンとしては少なくとも表面がＳＵＳ
　、金めつき、白金等の耐蝕性のある導電性材料を使用
することが望ましい、また、残検ビン間の距離１はイン
ク残量検知室１１やタンク３の構造、そしてインク組成
によっても異なるが、実験によると５〜３ｈｍ程度が好
適であり、このときの抵抗値としては数十〜数百にΩで
あった。

ところで、このようなインク残量検知手段を具えた記録
ヘッドおよび記録装置においては、インクが無くなった
場合、好ましくはインク切れとなる前の時点（第３図参
照）でインク無しを報知する桟構表示灯を点灯させるよ
うになし、それに対応して記録ヘッド１をキャリッジ２
０から取外して、インクタンク３を簡単に交換すること
ができるもので、交換後は同様にして記録を実施するこ
とが可能となり、ランニングコストの低減に貢献すると
ころが大である。なお、交換後は所定の回復動作を行う
ことが望ましいのはいうまでもな（、また、必要に応じ
て記録ヘッド部２を交換することも可能である。

ヘッドの交換時期を知らせるものとしては、例えば残検
の点燈回数をメモリしておき、加算機構によって所定の
値に達したら交換を促すタイプ（表示）をもちいても良
く、他の公知の方法でもよい。

次にインク残量を検出する回路の構成を第４図に示す。

インク残検は記録装置例で行われるものであるが、その
回路の構成は例えば第４図の（＾）および（Ｂ）に示す
ような公知のものでよく、ここで、３１は比較器、３２
は基準電源である。、なお、抵抗値測定時の通電により
インク４が電気分解し、気泡を発生させたりすることが
ないように、例えば数ｍ５ｅｃ等の短時間で１回の測定
を行い、測定毎に（八）から（Ｂ）　、　　（Ｂ）から
（Ａ）　というように極性を反転させるようにする。

このように構成した記録ヘッド１においては、その記録
ヘッド部２にインク吸収体９を設けたことによって、イ
ンクタンク３を長期取外した状態としても吐出部７にお
けるインクのメニスカスが後退した状態に保たれるため
に、吐出面がインクが固着したりすることも無く、また
、ごみ等の異物が吐出部７に侵入するのをフィルタ１３
と共に防止する効果が得られ目詰りが妨げる。

また、記録の途中で残検が報知されても、インク吸収体
９に残存するインク４によって被記録材１枚分のべた黒
記録ができるように設定することも可能である。さらに
また、上述したように気泡やごみがインク通路１２に侵
入するのを防止することができる。

第５図は本発明の第２の実施例を示す、本例は縦向きの
インク吐出により記録を行う記録ヘッドへの適用例であ
って、記録ヘッド部２にインクタンク３の例からインク
４による水頭圧が加わらないように、インクタンク３内
にインク吸収部材４１を装填したものである。４２はイ
ンクタンク４に設けた大気連通孔である。

このように構成した記録ヘッド１００による着脱動作を
第６Ａ図および第６Ｂ図によって説明する。第６八図は
記録ヘッド部２においてインク残量が少なくなった状態
を示し、そのインク残量検知室ｌｌにおいては多数の気
泡４３が発生している。このような状態となった場合は
、この記録ヘッド部２に装着されていたインクタンク３
の側は完全に空であり、後述するように好ましくはこの
ようになる前にインクタンク３を交換する必要がある。

また、第６Ｂ図は記録ヘッド部２とインクタンク３とを
互いに装着し合った状態を示し、取外し時にはインクタ
ンク３の係止部３Ａに差込まれた記録ヘッド部２の係止
ビン１６をばね４４を介して押え具４５により押圧する
ことにより記録ヘッド部２をインクタンク３から引き外
すことができる。

次に、第７図に従って、インク４がインク残量検知室１
１において減少していくときの残量１と電極間抵抗Ｒｅ
との関係を交換回数およびその時期と関連して説明する
。いま、最初に新しいインクタンク３を記録ヘッド部２
に装着してインクが消耗していったとすると、そのとき
のＲｅ−Ｉｔの関係はａで示すように変化する。そして
、このときに先に述べたようにインク残量検知室１１の
インク吸収体９に大量の気泡４３が発生するような状態
となってしまうと、インクタンク３は完全に空となり、
インク切れｎｏの状態となって、抵抗ＲｅがＲＯとなる
。しかしてこのようになフた場合は、たとえ新しくイン
クタンク３を交換してもインク吸収体９中の気泡４３が
妨げとなって、インク４が満たされてきても曲線ｆのよ
うな状態となり、あとの残量検知にとっては好ましくな
い。

そこで、インク残量検出領域Ａ１を図示のような位置に
設定し、ある程度インク残量に余裕のある時点で残量を
報知するようにすることが望ましく、それには抵抗Ｒｅ
がＲ１となったところで、第１回目のインクタンク交換
を行うようにする。かくして、２回目、３回目、・・・
の交換を抵抗Ｒ２，Ｒ３，・・・を読取って実施するよ
うにすれば、特性曲線が矢印に従ってＢ　−ｅ　ｌ）　
−＊　Ｃ→ｄ　−＋　６と推移するようになり、残存気
泡の増加と共に対応する抵抗値Ｒｅも高くなってくるが
、例えば検出抵抗ＲｅがＲＮとなったところで記録ヘッ
ド１を交換するようにすればよい。

なお、このような特性曲線ａ　’−ｅはインクの組成等
によっても異なるが、例えば検出抵抗値Ｒｅが上述のよ
うにＲＮとなったところでヘッド交換をうながす表示灯
を点灯させるとか、残量表示灯の点灯回数を記憶させて
おき、その回数が所定の回数となったときに同様にして
交換を指示すればよい。

このように構成した記録ヘッド１００についてインクタ
ンク３を複数回交換したが吐出部７に気泡が混入して吐
出不良を発生することの全くないことが確認できだ、ま
た、交換に際して記録ヘッド部２およびインクタンク３
の双方からいずれもインク漏れがないので、キャリッジ
上でインクタンク３の交換が可能となった。

第８図は本発明の第３の実施例を示し、本例は４色、シ
アン、マゼンタ、イエロー、ブラック（ＣＭＹＫ）の記
録装置用ヘッドに適用した例を示す、従って、記録ヘッ
ド部２００はそれぞれが第１Ａ図および第１８図に示す
ような形態のものが４個組合わされており、一方インク
タンク３００の方もそれぞれに対応したタンクを有する
ものが一体に組合わされている。そして、本例では残量
ピン１０ＸとＩＯＹとの２本が一番消費量の多いＫの位
置にのみ設置してあり、このタンクでの残量によって全
体のインクタンク３００を交換することになる。なお、
記録ヘッドとしての交換の時期は第１の実施例で述べた
と同様にして設定することができる。

なお、第３の実施例ではインクタンク３００が４色のタ
ンクを一体型のものとしたが、これに限らず、タンクだ
けは色別タンクを記録ヘッド部２００に着脱自在となし
て個々に交換可能なようにすることもでき、この場合は
タンクの交換回数なども色別タンクごとに計数して表示
するようにすればよい、さらにまた、複数の色別記録ヘ
ッド部が搭載される場合、これらに対応したインクタン
クとの間の互いの供給口の位置を互いにずらせるとかビ
ンの位置をずらせるなどして誤挿入を防止するようにす
れば好適である。なお、いずれの実施例においてもイン
クタンクをキャリッジ上で交換可能とすることができる
のは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明によれば、記録液吐出
機能を具えた記録ヘッド部内に記録液吸収体を装填し、
その記録液吸収体に接して、吸収体に含浸された記録液
の量が検知可能な複数の電極からなる記録液残量検知手
段を設けて、記録ヘッド部に記録液収容部を着脱自在と
なし、記録液収容部を記録ヘッド部に装着したときに、
記録液が記録液収容部からヘッド部の記録液残量検知室
を介して吐出部に導かれるようにしたので、キャリッジ
の走査空間をいたずらに広げることなく、コンパクトな
構造で記録液収容部の交換を容易に行うことができるよ
うになり、ランニングコストの低減を図ることができる
と共にヘッドの交換を容易にしたので信頼性の高い液体
噴射記録装置の提供が可能となった。

また、記録ヘッド部に記録液吸収体を内装したことによ
り、記録液収容部を頻繁に交換してもそれにより吐出部
に気泡が混入したりする虞がない。

回路の説明図、 第５図は本発明の第２実施例の構成を示す断面図、 第６Ａ図および第６Ｂ図は本発明によるヘッドの着脱動
作の説明図、 第７図は本発明にかかる記録ヘッド部インク吸収体内の
検知抵抗とインク残量の関係を交換回数に関連して示す
特性曲線図、 第８図は本発明の第３実施例の構成を示す斜視図である
。

【図面の簡単な説明】

第１八図は本発明液体噴射記録ヘッドの構成の一例を示
す断面図、 第１［１図は本発明にかかる記録ヘッド部の斜視図、 第２図は本発明を適用した記録装置の斜視図、第３図は
本発明にかかるインク残量検知手段の抵抗−残量特性曲
線図、 第４図は本発明にかかるインク残量検知手段の１．１０
０・・・記録ヘッド、 ２．２００・・・記録ヘッド部、 ３．３００・・・インクタンク、 ４・・・インク、 ６・・・吐出口、 ７・・・インク吐出部、 ９・・・インク吸収体、 １０Ｘ、ＩＯＹ、１０２　・・−イ：／り残量検知ピン
、１１・・・インク残量検知室、 １３・・・フィルタ、 １４・・・インク供給口、 １６・・・係止ピン、 ！７・・・リードフレーム、 １８Ｘ、１８Ｙ、１８Ｚ　−・・電極、４１・・・イン
ク吸収体。 第 図 第６Ａ図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録のために記録液を吐出させる機能を具えた記録
   ヘッド部と、該記録ヘッド部に供給する前記記録液を保
   有する記録液収容部とを互いに着脱自在となし、 前記記録ヘッド部は、 前記記録液収容部から供給された前記記録液を含浸させ
   る記録液吸収体と、 該記録液吸収体に接触し、当該記録液吸収体に含浸され
   た前記記録液の量が検知可能な複数の電極と を有することを特徴とする液体噴射記録ヘッド。 ２）前記記録ヘッド部は、記録液を吐出させるための熱
   エネルギーを発生する電気熱変換体を有したことを特徴
   とする請求項１に記載の液体噴射記録ヘッド。