JPH0776104A

JPH0776104A - インクジェットプリント装置

Info

Publication number: JPH0776104A
Application number: JP16268993A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Takayanagi; 義章高柳; Takeshi Otani; 剛大谷; Yasuhiro Numata; 靖宏沼田; Masaharu Imon; 正東井門
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】メンテナンスフリー、低ランニングコストを
達成し得るユーザフレンドリィなインクジェットプリン
ト装置を提供することを目的とする。【構成】プリントヘッドは、カートリッジ１とカート
リッジ２を含む。カートリッジ１は発熱素子等を含むノ
ズル部分３と、小容量のインクタンク４と、インクジェ
ットプリント装置本体との電気的接続を担うカードエッ
ジ基板５とを含む。カートリッジ２は大容量のインクタ
ンクである。このインクタンクと上記インクタンク４と
の間にはインク流路が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェットプリン
ト装置に関するプリントとしては、布，糸，紙，シート材等の各種のイ
ンク付与を受けるインク支持体すべてへのインク付与を
含むもので、各種情報処理装置すべて或いはその出力器
としてのプリンタを含むもので、本発明はこれらへの用
途が可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、マルチノズルのプリントヘッドを
使用するインクジェットプリント装置において、そのプ
リントヘッドの構成としては、ノズル部を含むヘッドの
主要部分がキャリッジに固定され、チューブなどを介し
て装置本体内の別の位置に配置されたインクタンクから
インクを常時供給するタイプ（以下、第１のタイプのプ
リントヘッドと称す）が知られている。また、別のプリ
ントヘッドの構成としては、ヘッドの主要部分とインク
タンクとが一体となったカートリッジとして構成され、
ユーザが必要に応じて上記のカートリッジごと交換でき
るタイプ（以下、第２のタイプのプリントヘッドと称
す）も知られている。前者は特に高級機種で使用され、
必要に応じてユーザ或いはサービスマンがインクを補給
し、またヘッドの主要部分が故障したり耐久劣化した場
合にはサービスマンがこれを交換していた。

【０００３】後者は搬用機で使用される場合が多く、イ
ンクタンク用のインクが消費し尽されたり、或いは何ら
かの要因で記録品位が劣化したりすると、ユーザが簡単
にカートリッジを交換することができ、メンテナンス・
フリー化を達成できる利点があった。

【０００４】しかしながら、前述の第１のタイプのプリ
ント・ヘッドではヘッドの主要部分にトラブル或いは寿
命劣化などが生じた際のメンテナンス・コストが高くな
り、またインクの補給作業もユーザにとってはインク汚
れなどを伴う可能性があり、こうした点が欠点として指
摘されている。

【０００５】一方、第２のタイプのプリントヘッドに関
しては、確かにユーザが簡単にこれを交換できるもの
の、ヘッドの主要部分の寿命に至らない前にインクタン
ク内のインクが枯渇し、カートリッジ交換を強要され、
ユーザにとってランニング・コストが高くつくといった
欠点、更には最近ではエコロジーの観点からも見通しを
迫られる状況にある。

【０００６】また、従来のインクジェットプリント装置
のインクタンクにおいては、プリントヘッドに供給する
インクを蓄えている部屋は１つであり、この部屋のイン
クを使いきると、その時点で印字は不可能となり、新し
いインクタンクと交換しなければならなかった。

【０００７】しかし、インクが無くなった場合に、替え
のインクタンクが準備されていなければ、印字作業はそ
の時点で続行不可能となり、至急な作業を行っている場
合には非常に困ったことになる。したがって、従来は手
元に予備のインクタンクを備えていることで、この問題
に対処していた。しかし、この予備のインクタンク内の
インクも長期間保存していると劣化が起こり、また、そ
れほど大きなスペースは取らないとしても、保管する場
所も必要であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はメンテ
ナンスフリー及び低ランニングコストを達成し得るイン
クジェットプリント装置を提供することにある。

【０００９】また、本発明の目的は急なインク切れによ
る印字作業の中止や、予備タンクを別に保管する必要が
ないなど、非常にユーザフレンドリィなインクジェット
プリント装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、複数の発熱素子と、該発熱素
子にパルス状の電圧または電流を印加する手段と、該印
加手段により発熱せしめられた前記発熱素子の熱エネル
ギを利用してインクを吐出するノズル部と、該ノズル部
に供給されるインクを貯留するインクタンクとを含むプ
リントヘッドと、該プリントヘッドを搭載する装置本体
とを有するインクジェットプリント装置において、前記
プリントヘッドは、少なくとも前記発熱素子および前記
ノズル部を含む第１のカートリッジ部分と、少なくとも
前記インクタンクを含む第２のカートリッジ部分とから
構成され、かつ前記第１および第２のカートリッジ部分
が前記装置本体から取外し可能であることを特徴とす
る。

【００１１】ここで、前記第１のカートリッジ部分の交
換時期を検知する手段と該検知情報を通知する手段をさ
らに具備してもよい。

【００１２】また、前記第２のカートリッジ部分の交換
時期を検知する手段と該検知情報を通知する手段をさら
に具備してもよい。

【００１３】さらに、前記第１のカートリッジ部分の交
換時期を検知する手段と該検知情報を通知する手段およ
び前記第２のカートリッジ部分の交換時期を検知する手
段と該検知情報を通知する手段をさらに具備してもよ
い。

【００１４】前記第１のカートリッジ部分の交換時期を
検知する手段は、前記発熱素子の予め定められた熱スト
レス寿命と比較して前記発熱素子の寿命を検知するもの
であってもよい。

【００１５】前記第２のカートリッジ部分の交換時期を
検知する手段は、前記インクタンク内のインク残量が所
定値以下になったことを検知するものであってもよい。

【００１６】前記通知手段は、前記検知情報を表示する
手段を含むものでよい。

【００１７】前記第１のカートリッジ部分の交換時期を
検知する手段は、前記発熱素子の総駆動パルス数を計数
し、これを記憶する手段と、該総駆動パルス数計数記憶
手段により計数された総駆動パルス数が所定値に達した
ことを検知する手段とを有するものでよい。

【００１８】前記第１のカートリッジ部分の交換時期を
検知する手段は、プリントがなされたプリント紙の総数
を計数し、これを記憶する手段と、該プリント総数計数
記憶手段により計数された所定値に達したことを検知す
る手段とを有するものでよい。

【００１９】前記第１のカートリッジ部分は、固有の識
別データを含む記憶手段を有し、該記憶手段により、前
記識別データを読み出すことにより前記第１のカートリ
ッジ部分が交換されたか否かを判断し、該第１のカート
リッジ部分が交換されたことを検知すると前記総駆動パ
ルス数をリセットするようにしてもよい。

【００２０】前記第１のカートリッジ部分は、固有の識
別データを含む記憶手段を有し、該記憶手段により、前
記識別データを読み出すことにより前記第１のカートリ
ッジ部分が交換されたか否かを判断し、該第１のカート
リッジ部分が交換されたことを検知すると前記プリント
紙の総数をリセットするようにしてもよい。

【００２１】前記第１のカートリッジ部分は、書き込み
可能な記憶手段を有し、該記憶手段により前記総駆動パ
ルス数を記憶し、随時、該総駆動パルス数の更新書き込
みをするようにしてもよい。

【００２２】前記第１のカートリッジ部分は、書き込み
可能な記憶手段を有し、該記憶手段により前記プリント
紙の総数を記憶し、随時、該総数の更新書き込みをする
ようにしてもよい。

【００２３】前記第１のカートリッジ部分は小容量のイ
ンクタンクを具備し、かつ前記第１のカートリッジ部分
の前記小容量インクタンクと前記第２のカートリッジ部
分の前記インクタンクとの間には前記量インクタンク間
のインク流路を設けてもよい。

【００２４】前記第２のカートリッジ部分の前記インク
タンクは主タンク部と予備タンク部とを含むものでよ
い。

【００２５】前記予備タンク部の壁部は薄膜フィルムか
ら形成され、かつ前記インクタンクの外装部の内面に前
記予備タンク部の壁部を破るための突起部を設けてもよ
い。

【００２６】ここで、前記インクタンクは、インク供給
源を主タンク部から予備タンク部へ切り換えるための切
り換え弁を有するものであってもよい。

【００２７】前記予備タンク部は、その内部に摺動可能
なピストンを有するものであってもよい。

【００２８】前記インクタンクの前記主タンク部のイン
ク吸い込み口と前記予備タンク部のインク吸い込み口と
を独立して設けてもよい。

【００２９】前記プリントヘッドは、前記インクを吐出
するために利用されるエネルギを発生する素子として、
前記インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生する
電気熱変換体を有するものでよい。

【００３０】

【作用】本発明においては、プリントヘッドを、ノズル
及び発熱素子などのインクの吐出に係る機構部分を含む
第１のカートリッジ部分と、少なくともインクタンクを
含む第２のカートリッジ部分とから構成し、各カートリ
ッジ部分の交換時期を検知し、その時期をユーザに通知
する手段により、ユーザが第１および第２のカートリッ
ジを簡単に別々に交換可能とすることにより、メンテナ
ンスフリーを達成し、かつランニング・コストを下げる
ことができる。

【００３１】また、本発明においては、主タンク部とは
別に予備タンク部を設けたため、主タンク部のインクを
全て使い切っても、予備タンク部のインクを使用するこ
とで、急なインク切れがなくなる。したがって、本発明
によれば、ユーザにインク切れ間近であることを知らせ
ることができるため、非常にユーザフレンドリィなイン
クジェットプリント装置を提供できる。

【００３２】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
説明する。

【００３３】図１は本発明の一実施例の構成を示す一部
を切欠いた概略斜視図である。

【００３４】図１において、８０９Ｙ，８０９Ｍ，８０
９Ｃ，８０９Ｂｋ（総称する時は「カートリッジ８０
９」といい、各カートリッジにおいて対応する部分は同
一の数字に「Ｙ」，「Ｍ」，「Ｃ」，「Ｂｋ」を付した
参照符号を用いる）は図２に示したカートリッジであ
る。このカートリッジ８０９は、キャリッジ５１５上に
固定されており、これらは、シャフト５２１に沿って長
手方向に往復動可能となっている。また、キャリッジ５
１５に対する位置決めは、例えば記録ヘッド６００に設
けた穴６０５と、キャリッジ５１５側に設けたダボ等に
より行うことができる。さらに、電気的接続は吐出部６
０２に対する配線基板（図示せず）に設けた接続パッド
に、キャリッジ５１５上のコネクタを結合させるか、図
２に示すようなカードエッジコネクタ用の接点を形成す
る方法が考えられる。

【００３５】吐出口６０２Ａより吐出されたインクは、
記録ヘッド６００と微小間隔をおいてプラテンローラ５
１９に記録面を規制された記録媒体５１８に到達し、記
録媒体５１８上に画像を形成する。

【００３６】記録ヘッド６００には、ケーブル５１６お
よびこれに結合する端子を介して適宜、図示しないデー
タ供給源より画像データに応じた吐出信号が供給され
る。カートリッジ８０９は、用いるインク色等に応じ
て、１ないし複数個（図では４個）を装着することがで
きる。

【００３７】また、図１において、５１７はキャリッジ
５１５をシャフト５２１に沿って走査させるためのキャ
リッジモータ、５２２はモータ５１７の駆動力をキャリ
ッジ５１５に伝達するワイヤである。また、５２０はプ
ラテンローラ５１９に結合して記憶媒体５１８を搬送さ
せるためのフィードモータである。

【００３８】カートリッジ８０９の吐出口６０２Ａは、
例えば１２８個のノズルよりできており、６３．５μｍ
ピッチで配列されている。

【００３９】図４は実施例の記録ヘッドと記録紙の関係
を示す図である。４つのヘッドは図に示してあるスター
トポジションより右方向に走査を開始する。印字開始位
置（紙左端よりＡの位置）に最初にブラック（Ｂｋ）ヘ
ッドが達するとブラックの記録を開始し、続いてシアン
（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）と同様に記録
を開始する。従来例ではこのようにして、８ｍｍ幅の１
走査目の記録が終了すると、記録紙が８ｍｍだけ紙送り
され、同じ要領で２走査目の記録が繰り返される。

【００４０】図２は図１に示した本発明のインクジェッ
トプリント装置におけるプリントヘッドの構造を示す斜
視図である。破線部分１の内側が第１のカートリッジで
あり、２がインクタンクに相当する第２のカートリッジ
である。第１のカートリッジ１の構成要素として、４は
本発明の一つの特徴である小容量のインクタンクであ
り、３は発熱素子などを含むノズル部分であり、５は本
体装置との電気的接続を担うカードエッジ基板である。
本実施例では、第１のカートリッジ１と第２のカートリ
ッジ２が結合されると、インクタンク４とインクタンク
２間に流路が形成され、インクタンク２からインクタン
ク４を通じてノズルに常時インクが供給される。ここで
インクタンク４の役割は、本発明においてはカートリッ
ジ１とカートリッジ２が個別に市場に提供されるため
に、カートリッジ１が出荷されてからユーザが購入し実
際に使用するまでの間、常にノズルにインクを供給して
おき、購入直後の印字を保証する。すなわち、インクタ
ンク４が無い場合には、例え工場出荷時にカートリッジ
１のノズルに至る流路内にインクを満たしたとしても、
これがユーザの手に渡るまでの間に、インクが蒸発して
流路内に空気が侵入する可能性があり、こうした状態で
カートリッジ２を結合して印字動作を行なっても、不吐
出が発生してしまう。本発明ではこうした不具合を是正
するために第１のカートリッジ１に小容量のインクタン
ク４を組み込んだ。実施例では小容量インクタンク４は
約２ｃｃ程度の容積とし、インクタンク２は約５０ｃｃ
の容量とした。

【００４１】図３はカートリッジ１とカートリッジ２の
結合の様子を表す図である。小容量インクタンク４には
突起部６が形成されており、出荷時にこの開口部分はア
ルミホイールなどの封止材７により封止されている。封
止材７はカートリッジ２が矢印１０方向に結合される
と、カートリッジ２に備えられているインク供給口８に
より貫通され、また突起部６の周辺部はインク供給口８
の周囲に配置されるゴム部材９に押し当てられ、カート
リッジ間の結合による結合部分からのインクもれを防止
する。

【００４２】次に第１のカートリッジ１の交換時期の検
知方法について述べる。図５は本発明で使用する第１の
カートリッジ内に含まれる電気的構成要素を示す。同図
において、５０１はプリント板、５０２はアルミ放熱
板、５０３は発熱素子を含むヒータボード、５０４は後
述する種々のデータを含むＥＥＰＲＯＭ、５０５は装置
本体との電気的接続を担う接点、５０６は第２のカート
リッジと電気的に接続され、同カートリッジ内のインク
の残量を検知するための接点パッドである。尚、実施例
では本体装置と第１のカートリッジとの結合にはカート
エッジコネクタを使用した。

【００４３】図６は前述のヒータボード５０３の模式図
を示す。また図８にはヒータボードを構成する内部回路
を示す。

【００４４】図６の（Ａ）において、４３は吐出ヒータ
部である。４４は端子であり、ワイヤボンディングによ
り外部と接続される。４２は温度検知手段たる温度セン
サであり、吐出ヒータ部４３等と同じ成膜プロセスによ
り吐出ヒータ部４３に形成してある。図６の（Ｂ）は図
６の（Ａ）におけるセンサ４２を含む部分Ｂの拡大図で
あり、４８はヘッドを加熱するための加熱手段たる保温
ヒータである。

【００４５】センサ４２は、他の部分と同様に、半導体
同様の成膜プロセスによって形成してあるため極めて高
精度であり、他の部分の構成材料であるアルミニウム，
チタン，タンタル，５酸化タンタル、ニオブ等、温度に
応じて導電率が変化する材料で作成できる。例えば、こ
れらのうち、アルミニウムは電極に用いることができる
材料、チタンは電気熱変換素子を構成する発熱抵抗層と
電極との接着性を高めるために両者間に配置可能な材
料、タンタルは発熱抵抗層上の保護層の耐キャビテーシ
ョン性を高めるためにその上部に配置可能な材料であ
る。また、プロセスのバラツキを小とするために線幅を
太くし、配線抵抗等の影響を少なくするために蛇行形状
として高抵抗化を図っている。

【００４６】なお、センサ４２としては、これをダイオ
ードとし、温度に対する順方向電圧が変化する特性を利
用することも有効である。図７にはそのダイオードの温
度特性を示してある。

【００４７】保温ヒータ４８は、吐出ヒータ４５の発熱
抵抗層と同一材料（例えばＨｆＢ₂）を用いて形成でき
るが、ヒータボードを構成する他の材料、例えばアルミ
ニウム，タンタル，チタン等を用いて形成しても良い。

【００４８】次に、本実施例に係る記録ヘッドの温度制
御の態様について説明する。

【００４９】本例に係る記録ヘッドでは、図６（Ａ）お
よび（Ｂ）に示すようにヒータボード４１の両端に温度
センサ４２を設けてあるため、それらの温度センサの出
力からノズル２５の配列方向における基板温度の分布状
態を把握できる。また温度センサ４２の近傍に保温用ヒ
ータ４８が設けられているために、加熱による温度の変
化の検知の応答速度が高い。これを用いて、基板上の温
度分布を一定とする制御を応答性および安定性高く行え
ることになる。

【００５０】図５に戻りプリント基板５上には不揮発性
のＥＥＰＲＯＭ５０４が備えられ、この内にはカートリ
ッジ１の製造番号などの識別番号や総プリント枚数或い
は総駆動パルス数などが書込まれる。これについては後
に詳しく説明する。またＥＥＰＲＯＭ５０４にはヘッド
固有の濃度むらを解消するための通称ヘッドシェーディ
ング・データと呼ばれるデータを含んだりする。例え
ば、ヘッド固有の濃度むらを解消するために、吐出量の
多い吐出口ではパルス幅を短かくし、逆に吐出量の少な
い吐出口では、パルス幅を長くする。

【００５１】さて、本発明で使用した第１のカートリッ
ジの寿命は主に、図６の（Ｂ）で示す吐出ヒータ４５の
熱ストレスによる高抵抗化に依存する。本発明ではこの
寿命に関してはノズル当たりの駆動パルス数が４百万パ
ルス程度である。

【００５２】図１０は第１のカートリッジ寿命を検出す
るための回路ブロック図であり、本実施例で使用したヘ
ッドは前述のように１６コモン×８セグメントよりなる
マトリクス構成をとっており（図８）、図１０ではセグ
メント側ドライバへの入力信号をカウンタ１０７へ入力
し、各色のヘッドごとに駆動パルスの総計をカウントす
る。本実施例で使用したヘッドの各ノズル当たりのパル
ス寿命が４百万パルスなので、１２８ノズルでは５億１
２００万パルスすなわち２進カウンタで３２bit カウン
タを用意することになる。この実施例では１２８コの各
ノズルが駆動される頻度はおおよそ同じであるという仮
定に基づいたが、特定のノズルが他のノズルに比較して
多く使用される場合（例えば同一のポスターなどを何枚
も印字するケースではこうしたことが考えられる）で
は、各セグメント（すなわち８ノズル分）に対応してカ
ウンタを１つ割当てる等の工夫が必要となる。尚、本実
施例では図１０に示すようにカウンタ１０７Ｂｋ−１０
７Ｙの値をバッテリ１１３でバックアップされるメモリ
１１２に記録し、１枚の記録の終了時にこの値を更新す
る様にした。また、この他にもヘッド内のＥＥＰＲＯＭ
５０４にカウンタ値を更新書き込みする方法も有効であ
る。

【００５３】また、第１のカートリッジの寿命検知の別
の方法としては、例えばＡ４サイズ１枚の平均印字領域
比率を例えば２５％と仮定し、それにより消費されるイ
ンク量をインク吐出１発当りの平均吐出量で割って駆動
パルス数を求め、求まった駆動パルス数で前述の１２８
ノズル分の寿命に相当するパルス数５億１，２００万パ
ルスを除すれば、必然的に印字領域比率２５％のＡ４用
紙で何枚分相当の寿命を有するか算出可能である。この
累積記録枚数を装置本体が記憶することにより第１のカ
ートリッジの交換時期をおおよそユーザに通知すること
ができる。また、前記累積記録枚数は図５のＥＥＰＲＯ
Ｍ５０１内の対応する記憶領域を更新してもよい。尚、
上述した平均印字領域比率は装置のスペック、用途に基
づき柔軟に設定できることは言うまでもない。

【００５４】次に図１０の８０９Ｂｋ〜８０９Ｙのどれ
かの第１のカートリッジが交換された際には、カウンタ
１０７の対応するカウンタ１０７Ｂｋ〜１０７Ｙはクリ
アされなければならない。本実施例では図５のＥＥＰＲ
ＯＭ５０１内に個々のヘッドを識別する識別コードを書
込んでおき、装置のパワーＯＮ時およびユーザがヘッド
を交換する際に前カバー（図１でヘッド８０９より紙面
手前に位置する）を開いた時に、必ずヘッド内に設けら
れたＥＥＰＲＯＭの内容を読込み、ＩＤコードが以前と
比較して同じかどうかを比較し、もしこれらが不一致の
場合にはヘッドが交換されたと判定し対応する図９のカ
ウンタでクリアする。

【００５５】なお、本実施例ではＥＥＰＲＯＭ５０１内
には図１１に示す内容が含まれている。各アドレスの下
位６ビットは前述した濃度むらを解消するためのヘッド
・シェーディングデータである。上位２ビットは種々の
データに対応し、その詳細は図１２に示す。図１３はこ
のＥＥＰＲＯＭ５０１の読出しモードを書き込みモード
のタイミング図である。

【００５６】第１のカートリッジには、図５に示した電
気的構成要素以外にも図１４に示したメカ的構成要素が
含まれる。ここで５０３は前述のヒータボードであり、
シリコン基板上に電気熱交換体（吐出ヒータ）４５と、
これに電力を供給するＡｌ等の配線とが成膜技術により
形成される。そして、ヒータボード５０３に対して、プ
リント用液体の液路２５を形成するための隔壁を設けた
天板３０を接着することによりヘッドチップが構成され
る。

【００５７】プリント用の液体（インク）は、天板３０
に設けた供給口２４より共通液室２３に供給され、ここ
より各ノズル２５内に導かれる。そして、通電によって
ヒータ４５が発熱すると、ノズル２９内に満たされたイ
ンクに発泡が生じ、吐出口２６よりインク滴が吐出され
る。

【００５８】次に第２のカートリッジの交換時期の検知
方法について説明する。前述したように第２のカートリ
ッジはインクタンクを主構成要素とするため、その交換
時期はタンク内に含まれるインクがほぼ消費された時が
相当る。図１５は本実施例におけるインクの残量検知方
法を示す図であり、図中５０６は図５で説明したように
第２のカートリッジとの電気的な接続を担うための接点
パッドであり、６０１はサス等の金属電極であり、図３
のように第１および第２のカートリッジが矢印１０方向
にスライドされて所定の状態に結合されると接点パッド
５０６と接触するように構成される。６０２は第２のカ
ートリッジのインクタンク内に含まれるインク或いはイ
ンクの吸収体を示している。図１６は本実施例で使用し
たインク残量検知回路であり金属電極６０１Ａ−６０１
Ｂ間に一定電流Ｉ₀＝５００μＡを供給し、この時の端
子間電圧Ｖ₀を測定することにより、インク残量を判定
した。図１７がその端子間電圧Ｖ₀とタンク内のインク
残量との関係を示す図であり、インク残量が減るに従
い、端子間電圧Ｖ₀が大きく推移していく、実施例では
インク無と判断するのに適切なタンク内のインク残量の
しきい値Ｑ_THを求め、これに対応する端子間電圧Ｖ_THよ
りも端子間電圧が大となった時点でユーザにインク無情
報を表示手段（図示せず）により通知した。

【００５９】なお、本実施例ではインクタンク容量は５
０ｃｃであり、これはＡ４記録紙１枚当たりの平均印字
領域比率を２５％と仮定した場合は、約６００枚相当の
記録が可能となる。

【００６０】一方、第１のカートリッジ寿命は上記条件
下においては約１８００枚相当となり、第２のカートリ
ッジの３倍のライフ、すなわち第２のカートリッジを３
回交換する間に１回だけ交換すればよいことになる。

【００６１】次に、本発明の他の実施例を図面に基づい
て説明する。

【００６２】図１９において、キャリッジ１４には、記
録ヘッド１５ａと不図示のインクタンクとが一体化した
インクジェットカートリッジ１５が搭載されている。こ
のキャリッジ１４の記録ヘッド１５ａ側の一端部は、シ
ャーシ１１に回転自在に取り付けられたリードスクリュ
ー１２にその軸方向に摺動可能に嵌合され、キャリッジ
１４の他端部には、ガイドローラ１４ｂが軸着されてお
り、該ガイドローラ１４ｂがシャーシ１１に形成された
ガイドレール１１ｃにリードスクリュー１２の軸方向と
平行に摺動自在に嵌入されてキャリッジ１４の姿勢が常
に一定に保たれながらリードスクリュー１２の回転に伴
ってその軸方向に往復移動可能な構成となっている。

【００６３】前記リードスクリュー１２は、その図示左
側の一端に固着されたプーリ１２ｂと駆動モータ１９の
出力軸に固着されたプーリ１９ａとの間にかけまわされ
た駆動ベルト１９ｂが駆動モータ１９の駆動により正
転，逆転されることにより正転，逆転する。このリード
スクリュー１２の正転，逆転に伴ってリードスクリュー
１２に螺旋状に所定のピッチで形成されたリード溝１２
ａに嵌入する前記キャリッジ１４に固着された従節突起
部１４ｃが矢印Ａ方向およびその逆方向に往復移動する
ことにより前記キャリッジ１４が往復移動される。

【００６４】前記記録ヘッド１５ａの吐出口面１５ｂに
対向する記録紙等の被記録媒体２０を搬送するローラ２
１（図中２点鎖線で示される）は、中空の円筒状のもの
であり、その両端がシャーシ１１の図示左側の一部位に
立設された第１側板１１ａとシャーシ１１の図示右側の
一部位に設けられた第２側板１１ｂとにそれぞれ回転可
能に取り付けられており、該ローラ２１の内部が、外気
と連通するように構成されている。

【００６５】前記ローラ２１の図示左側には、記録ヘッ
ド１５ａのインク吐出機能を回復させるための回復装置
が設けられている。

【００６６】この回復装置は、記録ヘッド１５ａの吐出
口面１５ｂをキャッピングするキャッピング部１７ｂの
内部を負圧にし、吐出口面１５ｂから強制的に排出され
た排インクをキャッピング部１７ｂから吸引して排イン
ク管１７ａに送り出すポンプユニット１７と、前記キャ
ッピング部１７ｂを吐出面口１５ｂに対して前後移動さ
せ、かつ、前記ポンプユニット１７に駆動力を伝動する
ための公知のカム，歯車機構からなる伝動機構部１６に
は、リードスクリュー１２の回転駆動力がクラッチギア
１３を介して伝えられる。

【００６７】前記クラッチギア１３は、スプライン溝等
の回り止め手段が設けられてリードスクリュー１２にそ
の軸方向に摺動可能に取り付けられており、スプリング
１３ａによりキャリッジ１４の方向へ常に付勢されてい
る。このクラッチギア１３は、キャリッジ１４が図示の
位置から矢印Ａ方向へ移動してその図示右側の側面がキ
ャリッジ１４に一体的に設けられた押圧部１４ａにより
矢印Ａ方向に押圧されると前記スプリング１３ａの弾発
力に抗して移動し、前記伝動機構部１６のタイミングギ
ア１６ａと噛みあって該タイミングギア１６ａを矢印Ｂ
方向に回転させてリードスクリュー１２の回転駆動力を
伝動機構部１６に伝える。

【００６８】また、前記リードスクリュー１２のリード
溝１２ａは、前記クラッチギア１３がリードスクリュー
１２の回転駆動力を伝えている間、記録ヘッド１５ａの
吐出口面１５ｂがキャッピング部１７ｂに対向した位置
に停止するような形状に形成されている。

【００６９】前記伝動機構部１６により駆動されたポン
プユニット１７が排インク管１７ａへ送り出す排インク
は、排インク吸収体１８の内部に吸収される。

【００７０】前記排インク吸収体１８は、ポリエステル
等の線状のものであり、ポリエチレン，ＥＶＡ等のプラ
スチック材料からなる薄肉の円筒状の被覆部材の内部に
充填されている。前記被覆材２２は、前記ローラ２１の
内部に位置し、第１側板１１ａ側の一端が前記ポンプユ
ニット１７の一部位に、他端が第２側板１１ｂにそれぞ
れ固定されている。また、前記ポンプユニット７に接続
されている排インク管１７ａは、前記被覆部材２２の中
心軸線に沿って排インク吸収体１８の内部に適宜長さだ
け挿入されている。

【００７１】ここで、前記インクカートリッジ１５は図
１８に示すような構成になっている。１５ａは記録ヘッ
ド、１５ｂは吐出口面である。１５ｃは主タンク部で印
字用のインクを蓄えている。このインクは、不図示の共
通液室を通って、不図示のノズルに供給され、ヘッド吐
出口面１５ｂから吐出される。一般的に、この主タンク
部は高分子吸収体で埋め尽くされており、インクはこの
高分子吸収体に保持されている。１５ｄは本発明におけ
る予備タンク部で、薄膜フィルム１５ｅでできており、
主タンク部とは隔離されている。

【００７２】印字作業中に、主タンク１５ｃのインクが
全て消費されたならば、インクカートリッジ１５に外力
を加えて外装１５ｆの弾性を用いて、外装１５ｆの内側
に設けられた針状の突起１５ｇで薄膜フィルムを破り、
この中に蓄えられている予備インクを、主タンク部に補
給する。この時点になると、そのインクカートリッジは
最大予備インク量しか印字できないため、ユーザは印字
可能な残り枚数を知ることができる。

【００７３】さらに、本発明のさらに他の実施例を説明
する。

【００７４】図２０に示すように、主タンク部１５ｃの
インクと予備タンク部１５ｄのインクを使い分けるため
に、切り換え弁１５ｈが設けられている。通常の使用状
態では、図２０のように切り換え弁１５ｈは主タンク部
１５ｃとインク流路１５ｉとを連結している。しかし、
主タンク部１５ｃのインクを使い切ると、図２１のよう
に切り換え弁１５ｈを予備タンク部１５ｄとインク流路
１５ｉとを連結するように切り換える。この構成では、
実施例１で示したインクカートリッジ１５の外装１５ｆ
の弾性を用いることができない場合に用いることがで
き、インクジェット記録装置自体に、切り換え弁１５ｈ
の切り換え装置を内蔵していれば、ユーザはボタン操作
だけで予備タンク部１５ｄのインクを使用することが可
能である。

【００７５】また、本発明の他の実施例を説明する。

【００７６】図２２に示すように、予備タンク部１５ｄ
内に摺動可能なピストン１５ｊを設けてある。通常は予
備タンク部１５ｄはシャッタ１５ｌで密閉されているた
め、主タンク部１５ｃのインクが消費されていく。そし
て、予備タンク部１５ｄのインクを使用する場合には、
外部から穴１５ｋに棒状の部材を挿入しピストン１５ｊ
を押し込む。その結果、予備タンク部１５ｄ内のインク
に圧力が加わり、シャッタ１５ｌが開く。さらに、ピス
トン１５ｊを押し込み続ければ、予備タンク部１５ｄの
インクは主タンク部１５ｃに全て供給されるのでインク
の無駄がない。

【００７７】さらに、本発明のさらに他の実施例を説明
する。

【００７８】この実施例では、インクタンクと記録ヘッ
ドが離れた場所にある形態のインクジェット記録装置の
インクタンクの場合である。図２３に示すようにインク
吸い込み口１５ｏおよび１５ｐが、主タンク部１５ｃと
予備タンク部１５ｄの２カ所に別々に設けられている。
通常の使用状態では、主インク吸い込み口１５ｏから、
インクを供給するように、インクジェット記録装置本体
の、インク流路に連結された針が、主ゴムフィルム１５
ｍに差し込まれるようにインクカートリッジは装着され
る。そして、主タンク部１５ｃのインクを全て使い終わ
って、予備タンク部１５ｄのインクを使う場合には、前
記本体の針が予備インク吸い込み口１５ｐから、予備ゴ
ムフィルム１５ｎに差し込まれるように、インクカート
リッジを差し替えて使用する。

【００７９】（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。

【００８０】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。

【００８１】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４４
５９６００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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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６０−７
１２６０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。

【００８７】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。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
プリントヘッドの交換に関し、メンテナンスフリーなイ
ンクジェットプリント装置が提供でき、かつプリントヘ
ッドを第１のカートリッジユニットと第２のカートリッ
ジユニットにより構成することにより、それぞれのユニ
ットを、その使用限度まで有効に使用可能とし、それに
より記録に要するランニング・コストを最小に保持する
ことが可能となる。

【００８９】また、主タンク部とは別に予備タンク部を
設けた構成としたものでは、主タンク部のインクを全て
使い切っても、予備タンク部のインクを使用すること
で、急なインク切れがなくなる。したがって、主タンク
部のインクを使い切った時点で、残りのインクが予備タ
ンク部のインクだけであることが分かるので、ユーザに
インク切れ間近であることを知らせることができるた
め、非常にユーザフレンドリィなインクジェット記録装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットプリント装置の一実施
例の構成を示す一部を切欠いた概略斜視図である。

【図２】図１に示したインクジェットプリント装置にお
けるプリントヘッドの構成を示す概略斜視図である。

【図３】図２に示したプリントヘッドを構成する２つの
カートリッジユニットの結合状態を説明するための断面
図である。

【図４】プリント紙とヘッドの位置関係を示す模式図で
ある。

【図５】第１のカートリッジを構成する電気的構成要素
を示す模式図である。

【図６】（Ａ）および（Ｂ）はヒータボードの構成を示
す模式図である。

【図７】ダイオード・センサの温度特性を示す図であ
る。

【図８】図５に示した電気的構成要素の内部構成を示す
回路図である。

【図９】プリントヘッドの駆動タイミング図である。

【図１０】プリントヘッドの駆動回路ブロック図であ
る。

【図１１】プリントヘッド内ＥＥＰＲＯＭのマッピング
図である。

【図１２】（Ａ）は図１１の記号の説明を示し、（Ｂ）
はヘッドシェーディングデータの一例を示す波形図であ
る。

【図１３】プリントヘッド内ＥＥＰＲＯＭのアクセス・
タイミング図である。

【図１４】第１のカートリッジを構成する機械的構成要
素を示す斜視図である。

【図１５】インクの残量検出機構を示す図である。

【図１６】インクの残量検出回路図である。

【図１７】図１６の検出出力特性を示す図である。

【図１８】本発明のインクジェットプリント装置の一実
施例におけるインクカートリッジの構成を示す斜視図で
ある。

【図１９】図１８に示したインクカートリッジが搭載可
能であるインクジェットプリント装置の構成を示す斜視
図である。

【図２０】本発明のインクジェットプリント装置の他の
実施例におけるインクカートリッジの構成を示す断面図
である。

【図２１】図２０に示したインクカートリッジの予備イ
ンク使用時の状態を示す断面図である。

【図２２】本発明のインクジェットプリント装置のさら
に他の実施例におけるインクカートリッジの構成を示す
断面図である。

【図２３】本発明のインクジェットプリント装置の他の
実施例におけるインクカートリッジの構成を示す断面図
である。

【符号の説明】

１第１のカートリッジ２第２のカートリッジ３ノズル部分４インクタンク５カードエッジ基板６突起部７封止部８インク供給口９ゴム部材１１シャーシ１１ａ第１側板１１ｂ第２側板１１ｃガイドレール１２リードスクリュー１２ａリード溝１２ｂ，１９ａプーリ１３クラッチギア１３ａスプリング１４キャリッジ１４ａ押圧部１４ｂガイドローラ１５インクジェットカートリッジ１５ａ記録ヘッド１５ｂ吐出口面１５ｃ主タンク１５ｄ予備タンク部１５ｅ薄膜フィルム１５ｆ外装１５ｇ針状の突起１５ｈ切り換え弁１５ｉインク流路１５ｊピストン１５ｋ穴１５ｌシャッタ１５ｍ主ゴムフィルム１５ｎ予備ゴムフィルム１５ｏ主インク吸い込み口１５ｐ予備インク吸い込み口１６伝動機構部１６ａタイミングギア１７ポンプユニット１７ｂキャッピング部１８排インク吸収体１９駆動モータ１９ｂ駆動ベルト２０被記録部材２１ローラ２２被覆部材５０１プリント板５０２アルミ放熱板５０３発熱素子を含むヒータボード５０４ＥＥＰＲＯＭ５０５電気接点５０６接点パッド

フロントページの続き (72)発明者井門正東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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の発熱素子と、該発熱素子にパルス
状の電圧または電流を印加する手段と、該印加手段によ
り発熱せしめられた前記発熱素子の熱エネルギを利用し
てインクを吐出するノズル部と、該ノズル部に供給され
るインクを貯留するインクタンクとを含むプリントヘッ
ドと、該プリントヘッドを搭載する装置本体とを有する
インクジェットプリント装置において、前記プリントヘッドは、少なくとも前記発熱素子および
前記ノズル部を含む第１のカートリッジ部分と、少なく
とも前記インクタンクを含む第２のカートリッジ部分と
から構成され、かつ前記第１および第２のカートリッジ
部分が前記装置本体から取外し可能であることを特徴と
するインクジェットプリント装置。
【請求項２】前記第１のカートリッジ部分の交換時期
を検知する手段と該検知情報を通知する手段をさらに具
備したことを特徴とする請求項１記載のインクジェット
プリント装置。
【請求項３】前記第２のカートリッジ部分の交換時期
を検知する手段と該検知情報を通知する手段をさらに具
備したことを特徴とする請求項１記載のインクジェット
プリント装置。
【請求項４】前記第１のカートリッジ部分の交換時期
を検知する手段と該検知情報を通知する手段および前記
第２のカートリッジ部分の交換時期を検知する手段と該
検知情報を通知する手段をさらに具備したことを特徴と
する請求項１記載のインクジェットプリント装置。
【請求項５】前記第１のカートリッジ部分の交換時期
を検知する手段は、前記発熱素子の予め定められた熱ス
トレス寿命と比較して前記発熱素子の寿命を検知するも
のであることを特徴とする請求項２または４に記載のイ
ンクジェットプリント装置。
【請求項６】前記第２のカートリッジ部分の交換時期
を検知する手段は、前記インクタンク内のインク残量が
所定値以下になったことを検知するものであることを特
徴とする請求項３または４に記載のインクジェットプリ
ント装置。
【請求項７】前記通知手段は、前記検知情報を表示す
る手段を含むことを特徴とする請求項２，３または４の
いずれかに記載のインクジェットプリント装置。
【請求項８】前記第１のカートリッジ部分の交換時期
を検知する手段は、前記発熱素子の総駆動パルス数を計
数し、これを記憶する手段と、該総駆動パルス数計数記
憶手段により計数された総駆動パルス数が所定値に達し
たことを検知する手段とを有することを特徴とする請求
項２，４または５のいずれかに記載のインクジェットプ
リント装置。
【請求項９】前記第１のカートリッジ部分の交換時期
を検知する手段は、プリントがなされたプリント紙の総
数を計数し、これを記憶する手段と、該プリント紙総数
計数記憶手段により計数された所定値に達したことを検
知する手段とを有することを特徴とする請求項２，４ま
たは５のいずれかに記載のインクジェットプリント装
置。
【請求項１０】前記第１のカートリッジ部分は、固有
の識別データを含む記憶手段を有し、該記憶手段によ
り、前記識別データを読み出すことにより前記第１のカ
ートリッジ部分が交換されたか否かを判断し、該第１の
カートリッジ部分が交換されたことを検知すると前記総
駆動パルス数をリセットすることを特徴とする請求項８
記載のインクジェットプリント装置。
【請求項１１】前記第１のカートリッジ部分は、固有
の識別データを含む記憶手段を有し、該記憶手段によ
り、前記識別データを読み出すことにより前記第１のカ
ートリッジ部分が交換されたか否かを判断し、該第１の
カートリッジ部分が交換されたことを検知すると前記プ
リント紙の総数をリセットすることを特徴とする請求項
９記載のインクジェットプリント装置。
【請求項１２】前記第１のカートリッジ部分は、書き
込み可能な記憶手段を有し、該記憶手段により前記総駆
動パルス数を記憶し、随時、該総駆動パルス数の更新書
き込みをすることを特徴とする請求項８記載のインクジ
ェットプリント装置。
【請求項１３】前記第１のカートリッジ部分は、書き
込み可能な記憶手段を有し、該記憶手段により前記プリ
ント紙の総数を記憶し、随時、該総数の更新書き込みを
することを特徴とする請求項９記載のインクジェットプ
リント装置。
【請求項１４】前記第１のカートリッジ部分は小容量
のインクタンクを具備し、かつ前記第１のカートリッジ
部分の前記小容量インクタンクと前記第２のカートリッ
ジ部分の前記インクタンクとの間には前記量インクタン
ク間のインク流路が設けられたことを特徴とする請求項
１ないし１３のいずれかに記載のインクジェットプリン
ト装置。
【請求項１５】前記第２のカートリッジ部分の前記イ
ンクタンクは主タンク部と予備タンク部とを含むことを
特徴とする請求項１記載のインクジェットプリント装
置。
【請求項１６】前記予備タンク部の壁部は薄膜フィル
ムから形成され、かつ前記インクタンクの外装部の内面
に前記予備タンク部の壁部を破るための突起部が設けら
れたことを特徴とする請求項１５記載のインクジェット
プリント装置。
【請求項１７】前記インクタンクは、インク供給源を
主タンク部から予備タンク部へ切り換えるための切り換
え弁を有するものであることを特徴とする請求項１６記
載のインクジェットプリント装置。
【請求項１８】前記予備タンク部は、その内部に摺動
可能なピストンを有するものであることを特徴とする請
求項１５ないし１７のいずれかに記載のインクジェット
プリント装置。
【請求項１９】前記インクタンクの前記主タンク部の
インク吸い込み口と前記予備タンク部のインク吸い込み
口とは独立して設けられたことを特徴とする請求項１５
ないし１８のいずれかに記載のインクジェットプリント
装置。
【請求項２０】前記プリントヘッドは、前記インクを
吐出するために利用されるエネルギを発生する素子とし
て、前記インクに膜沸騰を生じさせる熱エネルギを発生
する電気熱変換体を有することを特徴とする請求項１な
いし１９のいずれかに記載のインクジェットプリント装
置。