JPH06344543A - 印字記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インク・ジェット記録装置において、記録用
の液滴を吐出させるエネルギーとして電力を用いるが、
電源から吐出エネルギー発生手段である例えば電気熱変
換体まで電力を導びくケーブルによって生ずる電圧降下
は変動を起す。この変動は印字品位の劣化等の問題を生
ずるなど悪影響がある。又、この変動を小さくするため
ケーブルを太くするとインク・ジェット記録装置の小型
化を困難にする。又、この液滴つまりインクの消費量が
小さいため、インクの残量検知は非常に難しいことが問
題となっている。 【構成】 上記の諸問題を解決するため、電源である電
池３３を印字記録ヘッド３１と一体構造のカートリッジ
に構成してケーブルを殆んど無くし、且、この電池３３
の残量検出素子３５により電池の残量を知り、これより
インクの残量を推定できるように構成する。

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、印字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、印字記録ヘッドを有するインク
・ジェット・プリンタにおいて、印字記録ヘッドと電池
とを一体構造のカートリッジに構成し、この電池を印字
記録ヘッドの印字用電源として使用できるように、印字
カートリッジを備えている印字記録装置を構成する。こ
の電池は小型、それもできれば薄型、のものがよいのは
勿論である。そして、電池の残量検知手段として電池残
量検出素子をこの電池に設置して、電池の残量からイン
ク残量を推定できるようにする。すなわち、印字記録ヘ
ッドと、電池とインクタンクと電池の残量検知手段とが
一体になった印字カートリッジを備えた印字記録装置に
おいて、その電池を印字記録ヘッドの印字用電源として
使用できるようにすると共に、この電池の残量に基づい
て印字カートリッジのインク残量を推定できるようにし
た印字記録装置を構成する。

【００１０】さらに、この推定されたインクの残量を表
示装置によって表示すれば便利である。そして、電池の
残量が一定値以下になったとき印字速度を落とすと電池
の負荷を減らすことができ、電池使用の能率がよくな
り、電池を長寿命化させることができる。従って電池の
端子電圧によって印字速度を調節できる装置を設けると
よい。

【００１１】

【作用】以上のように、印字記録ヘッドを有するインク
・ジェット・プリンタにおいて、印字記録ヘッドとイン
ク吐出用の電源としての電池とを一体構造に構成したの
で、電源供給用のケーブルは殆んど無くすことができる
ので、このケーブルによる電圧降下は殆んどなくなる。
従って、印字時の吐出用電源の電圧変動は殆んどなくな
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、説明したように印字記録ヘッドと
インク吐出用の電源である電池とをカートリッジにおい
て一体構造にしたことにより、印字時の吐出用電源の電
圧変動を極力抑えることができるので、印字品位の向上
が可能となった。

【００６０】また、この一体構造にした印字用のカート
リッジにおいて、電池の残量を検出する事によって、こ
の印字カートリッジ内のインクの残量を推定する事が可
能となる。

【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、印字記録装置の使用者が現在印字
記録装置に実装されている印字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、印字カー
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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字記録ヘッドを有するインク・ジェッ
   ト・プリンタにおいて、印字記録ヘッドと電池とを一体
   構造のカートリッジに構成し、該電池を印字記録ヘッド
   の印字用電源として使用できるように構成したことを特
   徴とした印字カートリッジを備えた印字記録装置。
2. 【請求項２】 印字記録ヘッドと、電池と、インクタン
   クと該電池の残量検出手段とが一体になった印字カート
   リッジを備えた印字記録装置において、該電池を印字記
   録ヘッドの印字用電源として使用できるように構成し、
   かつ、該電池の残量に基づいて印字カートリッジのイン
   ク残量を推定できるように構成したことを特徴とした印
   字記録装置。
3. 【請求項３】 印字カートリッジに表示手段を設け、印
   字カートリッジのインク残量を該表示手段によって推定
   表示する事を特徴とした請求項２記載の印字記録装置。
4. 【請求項４】 電池の残量に応じて印字速度を調節する
   手段を設けたことを特徴とした、請求項１又は２又は３
   記載の印字記録装置。