JPH03218847A - インクジェット記録装置 - 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、インクジェット記録装置に関するものである
。

［従来の技術］ 記録剤としてインクを用いるインクジェット記録装置に
あっては、インク消費に伴ってインク供給源内のインク
残量が無もしくは僅小となった場合インクの補充を行わ
なければならない。そのインク補充の態様としては、使
用者による作業性等を考慮して、インク供給源をカート
リッジ形態のインクタンク（以下これをインクカートリ
ッジという）とし、これを交換するようにしたものがあ
る。また、記録ヘッドとインクタンクとを一体化したカ
ートリッジ（以下これをヘッドカートリッジという）を
交換可能としたものもある。

それらのような構成によると、インク補充の作業が極め
て簡単となることに加え，補充作業に際してインクない
しインクタンク内が大気に開放されないため塵埃の混入
が生じないこと、組成や粘性の点で記録ヘッドに適性の
ないインクが誤って使用されることによるインク吐出特
性の劣化が生じないこと等の利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ これに対して、使用者がインクカートリッジあるいはヘ
ッドカートリッジを分解し、注入等によってインク補充
を行ったような場合には、上記利点を生かせないことに
なる。すなわち、インクないしインクタンク内が大気に
さらされて塵埃等が混入し、記憶ヘッドのインク吐出口
に目語りが生じたり、組成や粘度が適当でないインクが
使用された場合には定められた本来の吐出特性（吐出量
，吐出速度，良好な吐出状態等）が得られなくなり、記
録ドット径の変化や記録ドットの位置ずれ等が生じて記
録品位が低下してしまうおそれが大きい。これらのこと
は、特に高精彩の記録画像を得るべく微細なインク吐出
口ないしは液路を高密度に配置した記録ヘッドを有する
インクジエット記録装置ほど、塵埃混入の防止やインク
組成および粘度の管理を厳しく行わなければならないた
めに顕著となる。

また、色合いの異なったインクが使用されると、記録品
位が変化してしまうことになり、特に多色のインクを用
いて重ね印字を行う装置においては得ようとする色の色
味が変化してしまうなどの問題点も生じる。

本発明は、適当でない態様によるインク補充を検知する
ことにより、上記問題点の発生を未然に防止できるよう
にすることを目的とする。

［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、インクジェッ
ト記録ヘッドに供給される記録用のインクを貯留したイ
ンク貯留手段を装置本体に着脱可能に具えたインクジェ
ット記録装置において、前記インク貯留手段内のインク
残量を検知する残量検知手段と、前記インク残量を記憶
する記憶手段と、前記残量検知手段によって検知された
インク残量と前記記憶手段によって記憶されているイン
ク残量とから、前記インク貯留手段内のインクの増量を
検知する増量検知手段と、を具えたことを特徴とする。

［作　用］ 残量検知手段によって検知されたインク残量と記憶手段
によって記憶されているインク残量とから、インク供給
手段に対する注入等、不適当な態様によるインク補充を
検知できる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

（実施例１） 第１図は本例に係るヘッドカートリッジおよびインク残
量検知部の構成例を示す模式図である。

ここで、■は記録ヘッド部であり、供給されたインクを
貯留する共通液室ＩＡと、一端が記録媒体に対向する吐
出口となり他端が共通液室ＩＡに連通した液路ＩＢ群と
を有している。そして、この液路ＩＢに配設された電気
熱変換素子などの吐出エネルギ発生素子を駆動すること
により、インク摘が吐出口より吐出されて所望の記録が
行われる。

２はインクを収容したインクタンク部であり、インク供
給路４を介して共通液室ＩＡにインクが供給される。Ｉ
ＯＡおよびＩＯＢは一対の電極であり、電極１０Ａ，　
ＩＯＢ間の電圧を測定することによって電極間の導通／
非導通を検知することにより、当該電極間のインク有無
を知ることができる。本例では、電極はインクタンク部
に高さを異ならせて５対配置してあり、従ってインクレ
ベルし、すなわちインク残量を知ることができる。

なお、ヘッドカートリッジにはその他不適当なインク補
充を防止するための手段が設けられるが、これについて
は第３図について後述する。

第２図は本発明を適用可能なインクジェット記録装置の
構成例を示す。

第１図のような概略構成を有するヘッド力ートリッジ１
４は、押さえ部材４ｌによりキャリッジｌ５の上に固定
されており、これらはシャフト２１に沿って長手方向に
往復動可能となっている。記録ヘッドより吐出されたイ
ンクは、記録ヘッドと微小間隔をおいてプラテンｌ９に
記録面を規制された記録媒体ｌ８に到達し、記録媒体１
８上に画像を形成する。

ヘッドカートリッジｌ４の記録ヘッド部１には、ケーブ
ル１６およびこれに結合する端子を介して画像データに
応じた吐出信号が供給される。また、ヘッドカートリッ
ジｌ４のインクタンク部２に設けた電極対も端子および
ケーブルｌ６を介して装置本体側のインク残量検知部に
接続される。なお、ヘッドカートリッジは、用いるイン
ク色等に応じて、エないし複数個（図では２個）を設け
ることができる。

また、第２図において、ｌ７はキャリツジｌ５をシャフ
ト２１に沿って走査させるためのキャリツジモータ、２
２はモータｌ７の駆動力をキャリツジ１５に伝達するワ
イヤである。また、２０はプラテンローラ１９に結合し
て記録媒体ｌ８を搬送させるためのフィードモー夕であ
る。

第３図はヘッドカートリッジ１４をプリンタ本体３０に
搭載したときに構成される本例に係る制御系の主要部の
構成例である。

ここで、ＦＵＩ〜ＦＵ５はヘッドに搭載されたヒューズ
、Ｓ１は第１図示の電極群からなるインク残量検知セン
サであり電源等を含む第１図示の残量検知部３２を介し
て最上部の電極間が導通している状態（フル状態）から
最下部の電極間が非導通となった状態（エンブティ状態
）までプリンタ内のＣＰＵ５０へ情報を与える。ＣＰＵ
５０はＡ／Ｄ変換端子（ＡＤＩＮ）にアナログ量である
当該情報を受容し、これをディジタルデー夕として利用
する。

Ｔｒｌ〜Ｔｒ５はそれぞれ、ＣＰＵ５０の出力Ｏｌ〜０
５がＨになることによりオンとなり、ヒューズＦＵＩ〜
ＦＬｌ５に溶断電流を流すためのトランジスタである。

これらヒューズＦＵＩ〜ＦＵ５が本例に係るインク残量
記憶手段、すなわち当初充填されたインクについての残
量を記憶する手段となる。

Ｒｌ，Ｒ３，Ｒ５，Ｒ７，Ｒ９は溶断電流を設定する抵
抗である。またＲ２，Ｒ４，Ｒ６，Ｒ８，ＲＩＯはヒュ
ーズＦＵＩ〜ＦＵ５およびＣＰＵ５０に接続された抵抗
であり、ＣＰＵ５０の入力ボードＩ１〜工５の電位確定
に供される。

５２はインク残量無しを報知して操作者にヘッドカート
リッジ１４の交換を促すためなどに用いられる報知部で
あり、表示器やブザー等の形態とすることができる。５
４は第４図および第５図示の処理手順に対応したプログ
ラムその他を格納したＲＯＭ　、５６は所定量の画像デ
ータを格納する領域や作業用領域を有するＲＡＭである
。

第４図は本例に係るインク残量検知手順の一例を示し、
適宜のタイミングで起動可能なものである。

記録すべきデータ信号の入力に伴って記録ヘッド部１が
駆動され、その記録動作によりインクが消費されていく
。インク残量センサＳ１の各電極対における電圧出力は
ＣＰＵ５０のＡＤＩＮ端子へ供給され（ステップＳｔ）
．５対の電極の配置高さに応じたインクレベル１〜５の
判定を行うここで、レベルｌは最上部の電極対付近にイ
ンクレベルがある状態を、レベル５は最下部の電極対付
近にインクレベルがある状態を示す。ＣＰＵ５０の端子
Ｏｌ〜０５は通常Ｌレベルである。

インクがフル状態（レベル１以上）から消費されてレベ
ル１未満となったとき、（ステップＳ３で否定判定され
た場合）、端子０１をＨとしトランジスタＴｒｉをオン
させる（ステップＳ５）。このときヒューズＦＵＩには
電源Ｖｃｃから抵抗Ｒ，を経て電流が流れ、ヒューズＦ
ＵＩは溶断する。このようにして、インク消費が進むに
つれてインクレベルに応じてヒューズが順次カットされ
てい《ことになる（ステップ８７〜Ｓ　１３）。

第５図は、インク残量無しの報知および不適当なインク
補充の検知を行うための処理手順の一例を示し、本手順
も適宜のタイミングで実行することができる。

インク残量センサＳ１の出力を入力した後（ステップＳ
２１）、端子Ｉ１の電圧レベルを判定する（ステップＳ
２３）。これがＨであるのは、ヘッドカートリッジｌ４
のインクタンク部２に当初充填されたインクがまだフル
状態にあり、従ってヒューズＦＵＩが溶断していない状
態であるので、この場合には、処理を終了する。一方、
Ｉ１＝Ｌである場合にはステップＳ２４にてレベル１以
上か否かを判定し、否定判定の場合にはステップＳ２５
に移行し、端子Ｉ２〜Ｉ５の電圧レベルにつき同様の処
理を行う。（ステップ３２５〜Ｓ３２）。そしてステッ
プＳ３２でレベル５未満が判定された場合、すなわちＩ
　５＝Ｌで、かつ当初充填されたインクが消費されてエ
ンブティ状態（インクレベルが最下部の電極対より下に
ある状態）となった場合には、ステップＳ３３にてイン
ク残量無しを報知し、操作者にヘッドカートリッジの交
換を促す。

ステップＳ２４，　Ｓ２６，　Ｓ２８，　Ｓ３０，　Ｓ
３２で肯定判定された場合、すなわち第３図の処理であ
るレベル未満が検出されて対応ヒューズが溶断されてい
るにもかかわらず本手順でそのレベル以上が判定された
場合には、ステップＳ３５にてインク増量警告処理を行
う。例えば、ヒューズＦＵＩ，ＦＵ２がカットされ、ヒ
エーズＦＵ３〜ＦＵ５がカットされてないときには、端
子Ｉｆ，Ｉ２の電圧レベルはＬとなりＩ３〜Ｉ５はＨと
なる。これはインク量が一旦レベル２を下回ったことを
示している。そして再度ＡＤＩＮの入力を判定し、これ
がレベルｌあるいはレベル２ならば不適当な補充動作に
よりインク量が増加したことになるので、システムを停
止させたり、あるいは警告を発する等の処理をステップ
Ｓ３５にて行なう．。以上のように、本例によれば、ヘ
ッドカートリッジのインクタンクに対する注入等、不適
当な補充動作によるインク増量検知を構成価格の大幅な
増大を伴うことな《容易かつ確実に実現できるので、塵
埃の混入や適正のないインクが用いられた場合に生じる
不都合を未然に防止できる。

（実施例２） 第６図は本発明の第２実施例に係る制御系の主要部の構
成例を示し、第３図と同様に構成できる部分については
対応箇所に同一符号を付してある。

本例に係るヘッドカートリッジ１１４は、上例における
ヒューズ群に代えて、インク残量記憶手段としてのＥＥ
ＦＲＯＭ等の不揮発性メモリ１０１を有し、その内容を
プリンタ本体１３０のＣＰＵ５０によってリード／ライ
ト可能としてある。

本例においても、上記実施例１と同様の処理を行うこと
によりＣＰＵ５０内でレベル１〜レベル５を判定するが
、本例では、このときＥＥＦＲＯＭＩＯＩの所定のアド
レス（例えばアドレスＯとする）にはその判定レベルを
書き込むようにする。例えばレベル３ならばアドレスＯ
には“３”を書き込む。

次に、残量無しの報知およびインク増量警告動作を行な
うときは、ＥＥＰＲＯＭＩＯＩのアドレス０の内容を読
み出し、これをＡＤＩＮへの入力情報と比較するように
する。例えば、アドレスＯが゛３”であるにもかかわら
ずレベル１あるいはレベル２が判定されそのときにイン
ク増量が、あったと判定するようにする。一方、レベル
３〜５のときにはシステムの動作を続行させればよい。

本例においても、上記実施例１と同様の効果を得るが、
本例においては、ＥＥＰＲＯＭＩＯＩの内容にインク残
量だけでなくヘッドの駆動情報（温度，パルマ幅など）
やインク情報（色，粘度など）などを持たせることも可
能となり、より高度な制御を施せるようになる効果も得
られる。

（実施例３） 第７図は本発明の第３実施例に係る制御系の主要部の構
成例を示し、第３図と同様に構成できる部分については
対応箇所に同一符号を付してある。なお、本例はインク
残量記憶手段をプリンタ本体側に設けたものである。

ＥＣＩは本例に係るヘッドカートリッジ２１４に配設し
たエンコーダであり、ヘッド固有のバイナリコートを発
生してプリンタ本体２３０内のＣＰＵ５０へ供給する。

また、上例と同様、インク残量検知センサＳ１の出力も
ＣＰｔｌ５０のＡＤＩＮへと入力されディジタルデー夕
に変換される。そして、ＣＰＵ５０は、エンコーグ出力
値に対応したインク残量記憶手段たるＥＥＰＲＯＭ２０
１のアドレスに対し、センサｓ１のデータをリードある
いはライトすることによってインク量の記憶および増減
の判断を行なう。

このとき、プリンタ２３０側は固有のヘッドカートリッ
ジを識別できることが強く望ましく、本例ではそのため
エンコーダＥＣＩにその機能を持たせている。

エンコーダは、例えば第８図に示すように極めて簡単に
構成することができ、実際はスイッチ部分Ｓを固定配線
で構成できることを考えると、エンコーダＥＣｌの増設
によるヘッドカートリッジの大型化やコスト上昇は殆ど
発生しない。本実施例においても、実施例２と同様の態
様にインク残量検知および増量判別を行うことができる
。

以上のように、本実施例によれば、インク量記憶手段を
プリンタ側に設けた場合でも廉価かつ簡単にしてしかも
確実に不適当なインク補充の増減判別を行なうことがで
きる。しかも実施例２と同様に、ヘッド駆動情報，イン
ク情報なども同様に持たせることができる効果がある。

（その他） なお、本発明は以上述べた実施例にのみ限られないのは
勿論である。

例えば、上例では記憶ヘッドとインクタンクをと一体化
したヘッドカートリッジを着脱自在に有するインクジェ
ット記憶装置に本発明を適用した場合について述べたが
、インクカートリッジを用いる形態のものでもよい。

また、インクタンクに配置される残量検知センサとして
は、上例のように電極対群を有するもののみならず、適
宜の構成とすることができる。例えば、フォトカブラを
用いるものであってもよい。さらに、上例では段階的に
インクレベルを検知可能なセンサとしたが、連続的にこ
れを検知可能なものでもよい。この場合には、例えば第
９図に示すように、インク残量とレベルとを関係づけ、
各レベル判定のためのしきい値を予めＲＯＭ５４等に記
憶させておけばよい。

なお、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも
バブル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。

かかる方式によれば記録の高密度化，高精細化が達成さ
れ、塵埃の混入や不適当なインク使用からの保護を厳し
く行わねばならないからである。

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
《ともｌ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。

紀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５
９−１２３６７０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、記録を確実に効率よく行いつる
からである。

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。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、あるいは上例のように記録ヘッド
自体に一体的に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。

また、本発明に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
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による予備加熱手段、記録とは
別の吐出を行なう予備吐出モードを行なうことも安定し
た記録を行なうために有効である。

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。

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
態を採るものであってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、適当でない態様
によるインク補充を検知できるので、塵埃の混入や適正
のないインク使用による不都合を未然に防止できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に適用可能なヘッドカートリッジおよび
インク残量検知部の構成例を示す模式図、 第２図は本発明を適用可能なインクジェット記録装置の
構成例を示す斜視図、 第３図は本発明の第１実施例に係る制御系の主要部の構
成例を示すブロック図、 第４図はそのインク量検知処理手順の一例を示すフロー
チャート、 第５図は同じ《インク残量無しおよびインク増量検知処
理手順の一例を示すフローチャート、第６図および第７
図はそれぞれ、本発明の第２およ第３実施例に係る制御
系の主要部の構成例を示すブロック図、 第８図は第３実施例においてヘッドカートリッジに配置
されるエンコーダの構成例を示す回路図、 第９図は本発明のさらに他の実施例を説明するための線
図である。 １・・・記録ヘッド部、 ２・・・インクタンク部、 １０Ａ，　ＪＯＢ・・・電極、 １４，　１１４，　２１４・・・ヘッドカートリッジ、
３０，　１３０，　２３０・・・プリンタ本体、３２・
・・残量検知部、 ５０・・・ｃｐｕ　． ５２・・・報知部、 １０１，　２０１・・・ＥＥＰＲＯＭ，ＦＵＩ〜ＦＵ５
・・・ヒューズ、 Ｓ１・・・残量検知センサ、 ＥＣＩ・・・エンコーダ、 Ｌ・・・インクレベル。 第 ７ 図 竺 ，ｉコ ４ 図 汀５ 図 ４ 第６図 第 ７図 第８ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）インクジェット記録ヘッドに供給される記録用のイ
   ンクを貯留したインク貯留手段を装置本体に着脱可能に
   具えたインクジェット記録装置において、 前記インク貯留手段内のインク残量を検知する残量検知
   手段と、 前記インク残量を記憶する記憶手段と、 前記残量検知手段によって検知されたインク残量と前記
   記憶手段によって記憶されているインク残量とから、前
   記インク貯留手段内のインクの増量を検知する増量検知
   手段と、 を具えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 ２）前記記憶手段は前記インク貯留手段に一体に設けら
   れ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）前記記憶手段は前記装置本体に設けられていること
   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
   。 ４）前記インクジェット記録ヘッドは前記インク貯留手
   段と一体に設けられて前記装置本体に着脱可能であるこ
   とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの項に記載
   のインクジェット記録装置。 ５）前記インクジェット記録ヘッドは、インク吐出のた
   めに利用されるエネルギを発生する素子として、電気熱
   変換体を有するものであることを特徴とする１ないし４
   のいずれかの項に記載のインクジェット記録装置。