JPH03246058A - 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、記録ヘッドからインクを吐出させて記録を行
なうインクジェット記録装置に関する。

〔従来の技術〕

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の記録装置は、画像
情報に基づいて、紙やプラスチック薄板等の被記録材上
にトンドパターンから成る画像を記録していくように構
成されている。

前記記録装置は、記録方式により、インクジェット式、
ワイヤドツト式、サーマル式、レーザービーム式等に分
けることができ、そのうちのインクジェット式（インク
ジェット記録装置）は、被記録材にインクを吐出させて
記録を行なうように構成されている。

インクジェット記録装置は、高密度記録および高速記録
が可能であり、ノンインパクト方式であるため騒音が少
なく、多色のインクを使用してカラー画像を記録するの
が容易であるなどの利点を有している。

この種の記録装置では、インクタンク内のインクを記録
ヘッドに供給しながら記録するので、該インクタンク内
のインク残量を検知することが要請される。

従来、インクジェット記録装置におけるインクの残量検
知は、例えば、インクタンク内に設けられた電極に通電
し、該電極間の電気抵抗を測定する方法が採られていた
。

（発明が解決しようとする技術的課題）しかしながら、
上記従来のインク残量検知手段では、次のような技術的
課題があった。

）通電によりインクが化学変化を起こし、色合いまたは
粘度などに影響が及び、記録性能が劣化する場合がある
。

１１）インクタンク内に電極を設けるので、インクタン
クの構造が複雑になり、装置の信顧性が低下したり、コ
スト上昇を招（ことがあった。

ｉ）インク抵抗測定回路が必要となり、装置の信顧性が
低下したり、コスト上昇を招くことがあった。

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされ
たものであり、インクに化学変化が起こることがなく、
装置の信軒性向上、小型化およびコストダウンを図り得
るインク残量検知手段を有するインクジェット記録装置
を提供することを目的とする。

〔課題解決のための手段〕

本発明は、記録ヘッドからインクを吐出させて記録を行
なうインクジェット記録装置において、記録量を記憶す
る記録量記憶手段と、記録量の増加に応じて前記記録量
記憶手段の内容を変えていくインクリメント手段と、前
記記録量記憶手段の内容が所定の大きさを越えた時にイ
ンク残量が所定レベル以下であることを示す残量信号を
発生する残量信号発生手段と、を有する構成とすること
により、インクに化学変化が起こることがなく、装置の
信頼性向上、小型化およびコストダウンを図り得るイン
ク残量検知手段を有するインクジェット記録装置を提供
するものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。

（実施例１） 第１図は、本発明によるインクジェット記録装置の一実
施例の要部構成を模式的に示す斜視図である。

本実施例は、キャリッジ搭載型の記録ヘッドを有するシ
リアルスキャン方式のインクジェット記録装置の場合を
示す。

第１図において、記録ヘッド（インクジェット記録ヘッ
ド）１０はキャリッジ１に搭載されており、該キャリッ
ジ１はキャリッジモータ（主走査モータ）２により駆動
されるタイミングヘルド４に連結されている。

前記インクジェット記録ヘッド１０は、熱エネルギーを
利用してインクを吐出する記録ヘッドであって、熱エネ
ルギーを発生するための電気熱変換体を備えたものであ
る。

また、前記インクジェット記録ヘッド１０は、前記電気
熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生じる
膜沸騰による気泡の成長によって、吐出口よりインクを
吐出させ、記録を行なうものである。

一方、紙やプラスチック薄板等の被記録材５は、その記
録面が記録ヘッド１０の吐出口面（図示の例では下側の
面）と対面する位置を通して搬送される。

この被記録材５は、搬送モータ（副走査モータ）３で駆
動される搬送ローラ６によって矢印方向へ送られる。

前記記録ヘッドｌＯは、前記キャリッジモータ２によっ
て、前記被記録材５を横切る方向に往復移動させられる
。

第２図は、第１図の記録装置のインク残量検知手段の構
成を示すブロック図である。

第２図において、演算処理回路ＣＰＵを内蔵する制［Ｂ
１１は、コンピュータ等のホストから、インターフェイ
ス１２を介して転送されてくる記録情報および指令情報
に基づき、キャリッジモータドライバ１３および搬送モ
ータドライバ１４を制御し、これらのドライバ１３．１
４によって前記キャリッジモータ２および前記搬送モー
タ３が駆動されるように構成されている。

前記制御部１１には、インク残量検知手段の一部を構成
する記録量記憶手段およびインクリメント手段１６が設
けられている。

前記記録量記憶手段１５は、記録量を記憶する手段であ
り、例えば、記録したページ数をカウントするページカ
ウンターまたは記録した行数をカウントするラインカウ
ンター等で構成されている。

前記インクリメント手段１６は、記録量の増加に応じて
前記記録量記憶手段１５の記憶内容（ページのカウント
数またはラインのカウント数）を変えて行く（増加させ
て行く）演算回路で構成されている。

一方、前記制御部１１に対しては、インクタンク（イン
クカートリッジ等）を交換した時、インク交換信号１７
が入力されるように構成され、該インク交換信号が入力
されると、前記記録量記憶手段１５の記憶内容がクリア
され、記録ページ数または記録ライン数を零からカウン
トするように構成されている。

さらに、前記制御部１１は、前記記録量記憶手段１５の
内容が所定の大きさを越えた時、インクＭｌが所定レベ
ル以下であることを示す残量信号（警告信号）を発生し
、該残量信号に基づいて記録動作を停止させるとともに
、該残量信号を表示部１日へ出力してインク残量が所定
レベル以下になったことをユーザー等に知らせるように
構成されている。

以上の構成により、本発明のインクジェット記録装置、
すなわち、記録ヘッド１０からインクを吐出させて記録
を行なうインクジェット記録装置において、記録量を記
憶する記録量記憶手段１５と、記録量の増加に応じて前
記記録量記憶手段の内容を変えていくインクリメント手
段１６と、前記記録量記憶手段の内容が所定の大きさを
越えた時にインク残量が所定レベル以下であることを示
す残量信号を発生する残量信号発生手段１１と、を有す
ることを特徴とするインクジェット記録装置が提供され
ている。

第３図は、第１図および第２図で説明したインク残量検
知手段の動作シーケンスを示すフローチャートである。

第３図において、インクタンク等のインク供給源を交換
すると、ステップＳ１において、不図示のインク交換手
段から制御部１１ヘインク交換信号１７が入力され、ス
テップＳ２でＣＰＵに接続されたＲＡＭのページカウン
ター（記録量記憶手段）１５がクリアされる。

ステップＳ３で記録開始信号の有無を判別し、記録開始
信号があると、ステップＳ４へ進んで記録動作を開始す
る。

記録が開始されると、ステップＳ５で１ペ一ジ分の記録
が終了したか否かを判別し、１ペ一ジ分の記録が終了す
ると、ステップＳ６において、インクリメント手段１６
により、ページカウンター（記録量記憶手段１５）を１
ペ一ジ分インクリメントする。

こうして、１ページの記録を終了するごとにページカウ
ンター１５をインクリメントしていき、ステップＳ７に
おいて、インクが空になるか空に近い所定レベルになる
のに相当する記録量に基づいて予め設定されたページ数
の記録を行なったと判別されると、ステップＳ８におい
て、インクが空である旨の残量信号に基づいて、表示部
１８で残量表示するとともに、記録動作を停止する。

なお、記録量記憶手段１５を構成するＲＡＭとしては、
不揮発メモリが使用され、記録装置の電源が切られても
、インク消費量（記録量）に関するデータ（カウント数
）を保持できるように構成されている。

以上の実施例によれば、インク残量検知を全てソフトウ
ェアにて処理しているので、従来の電極を使用する場合
のようなインクの化学変化を無くすことができ、しかも
、記録装置の小型化およびコスト低減を図ることができ
た。

第４図は、被記録材５の記録領域の全幅をカバーする固
定型のライン記録ヘッドＩＯＡを有するライン型インク
ジェット記録装置の要部構成を模式的に示す斜視図であ
る。

第１図〜第３図で説明したインク残量検知手段は、第４
図のライン型インクジェット記録装置に対しても、その
まま適用することができ、同様の作用、効果を達成する
ことができる。

なお、このライン記録ヘッドＩＯＡも、熱エネルギーを
利用してインクを吐出するインクジェット記録ヘッドで
あって、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体を
備えたものである。

また、前記インクジェット記録ヘッドＩＯＡは、前記電
気熱変換体によって印加される熱エネルギーにより生じ
る膜沸騰による気泡の成長によって、吐出口よりインク
を吐出させ、記録を行なうものである。

（実施例２） 前述の実施例では、記録量記憶手段１５としてページカ
ウンターを使用する場合を説明したが、他の実施例とし
て、記録量は記録した行数で検知することもでき、記録
した行数（ラインカウント数）が所定数に達したことか
らインク残量が空または空に近づいたことを検知するこ
ともできる。

本実施例は、前述のページカウンター（記録量記憶手段
１５）に変えてラインカウンターを使用し、前述のイン
クリメント手段１６として記録したライン（行）ごとに
該ラインカウンターの内容を変えていく（インクリメン
トしていく）手段が使用される。

本実施例のその他の構成および動作は、第１図から第３
図の場合と実質上同じである。

本実施例によれば、記録したラインをカウントして残量
検知を行なうので、前述の実施例と同し効果が得られる
他、インク残量の検知（推定）をより高い精度で行ない
得るという効果が得られた。

なお、本実施例も、第１図のようなシリアルスキャン型
のインクジェット記録装置および第４図のようなライン
型インクジェット記録装置のいずれにも同様に適用でき
るものである。

（実施例３） 第５図は、本実施例によるインクジェット記録装置の要
部構成を模式的に示すブロック図である。

第５図において、２０はインクタンク２１が一体的に組
み込まれたディスポーザブル（使い捨て型）の記録ヘッ
ドである。

図示の例では、インクタンク２１の一例の壁部にインク
吐出部（ヘッド部）２２が形成されており、さらに、該
記録ヘッド２０には、バッテリバックアップされたＳＲ
ＡＭ２３が一体的に組み込まれている。

上記記録ヘッド２０が着脱自在に装着される枠体２４に
はコントローラ２５が設けられており、前記インク吐出
部（ヘッド部）２２および前記ＳＲＡＭ２３は該コント
ローラ２５と電気的に接続されている。

本実施例においては、記録ヘッド２０に内蔵されている
ＳＲＡＭ２３には、インク満杯時、そのカウンターエリ
アに零が書き込まれている。

本実施例によれば、第２図のシリアルスキャン型のイン
クジェット記録装置の場合は、主走査（キャリッジ１の
往復動）を１回行なうごとに前記ＳＲＡＭ２３のカウン
ターエリアの内容をインクリメントするように、前記コ
ントローラ２５によって該ＳＲＡＭ２３が制御される。

また、前記コントローラ２５は、前記ＳＲＡＭ２３のカ
ウンターエリアの内容を常時読み出し、インク残量が所
定レベル以下であることに対応する規定カウント数を越
えた場合に、インクが空である旨の残量信号を発生し、
前述の各実施例の場合と同様、該残量信号を表示すると
ともに、記録動作を停止する。

本実施例の動作は、第３図の実施例１の場合と実質上同
じであり、動作の詳細説明は省略する。

また、本実施例も、第１図のようなシリアルスキャン型
のインクジェット記録装置および第４図のようなライン
型のインクジェット記録装置のいずれに対しても同様に
適用することができる。

さらに、記録量記憶手段を構成する前記ＳＲＡＭ２３の
カウンターエリアの内容（記憶内容）としては、前述の
ように、記録ページ数（ページカウンター）および記録
行数（ラインカウンター）のいずれでも使用することが
できる。

したがって、本実施例によっても、前述の各実施例の場
合と同様の効果を達成することができた。

なお、本実施例（第５図）のようにディスポーザブルの
記録へラド２０を用いる場合、インクが空になる前に記
録ヘッド２０を交換したり、交換した記録へラド２０の
インクタンク２１が満杯でなかったりする場合があるが
、そのような場合でも、本実施例では、記録ヘッド２０
ごとに記録経過が残されているので何ら問題はなく、確
実なインク残量の推定を行なうことができた。

（実施例３） 上記実施例は、インク残量の算定をページ数または行数
のカウンターを設けて行なっているが、本実施例は、イ
ンク消費に係わる要因として、ページ数または行数に対
しての記録時間を演算するものである。

すなわち、ページに対しての記録時間Ｔ１を通常全面記
録にかかる記録時間Ｔ、に対してカウントしたり、各行
数に対しての記録時間Ｔ１を通常の行のフルライン記録
にかかる記録時間ＴＬに対してカウントすることで、わ
ずかなページ記録に対しての少ないインク消費量の正確
な計算またはわずかな行記録に対しての少ないインク消
費量の正確な計算を行なうことで、ページカウンターの
正確さと行カウンターの正確さをより向上させることに
特徴がある。

逆に、これらによれば、１ページ当たりあるいは１行当
たりに対して記録時間のかかる２度記録（重ね記録）や
飾り文字記録等のように１行ではあるもののインク消費
量が多くなるものに対してもより正確な判別を行なうこ
とが可能となる。

具体的には、 ｉ）ページカウント自体を記録時間Ｔ、を基準として記
録時間カウントがＴ、に達した時のみページカウンター
を１増加して実施例１に準じた制御を行なう。

１１）行カウント自体を記録時間ＴＬを基準として記録
時間カウントがＴｃに達した時のみ行カウントを１増加
して実施例２に準じた制御を行なう。

ｍｌ）実施例１またはｉ）項のページカウンターと実施
例２または（ｉ）項の行カウントの併用によって、いず
れか一方が残量無信号を発生する値になった時に（ある
いは、正確なためには、これらの両者が残量無信号を発
生する値になったアンド条件の）に、初めてインク無に
対しての制御ｌ（記録中断、記録不能表示）を行なえば
よい。

加えて、本発明のより好ましい実施例としては、ページ
カウンターや行カウンターはそれぞれ単独でカウントし
ていき、他方、記録時間を前記ページ記録基準時間ＴＰ
に対してカウントしていくか、または前記行記録基準時
間ＴＬに対してカウントしていくことを併用して、それ
ぞれメモリー修正しつつ、これらを演算した結果を実際
のページカウンターや行カウンターとして決定すること
が好ましい。

例えば、単独のページまたは行カウントの数値ＩＣと基
準時間Ｔ、、Ｔ、に対して計算されたページまたは行カ
ウントの数値Ｃｔとから（Ｃ＋＋Ｃｚ）／２の演算を行
なった値を実際のカウントとして採用することでインク
残量のより一層の正確さを達成することができる。

この演算としては、Ｃ４、Ｃｔの比例配分を変える（装
置によって）ことで、（ｘＣ＋＋（ＩＸ）Ｃりの演算に
よって行なうようにしてもよい。

これは、装置それぞれの記録方法が異なることから構成
される装置の仕様によって決定されればよい。

以上説明した各実施例によれば、インクに通電すること
が無いので、インクに化学的変化を起こすことがな（、
記録画像の品位低下や記録性能の低下の可能性を無くす
ことができ、また、インクタンク通電用の電極やインク
抵抗測定回路等の複雑な構造が不要になるので、装置の
信転性向上および装置の小型化、コスト節減を図ること
ができ、さらに、ディスポーザブルの記録ヘッド２０を
使用する場合は、記録へラド２０ごとのインク残量管理
ができるといった効果が得られた。

また、本発明は、インクを収容したインクタンクを記録
ヘッドとは別体にして、装置に対して着脱可能にしたも
のに対しても通用できるものである。

なお、以上の各実施例では、本発明を、１個の記録ヘッ
ドを有するインクジェット記録装置に適用する場合を例
に挙げて説明したが、本発明は、カラー記録のように複
数個の記録ヘッドを用いる場合など、記録ヘッドの数に
関係熱〈実施することができ、同様の作用効果を達成し
得るものである。

本発明は、特にインクジェット記録方式の中でもバブル
ジェット方式のインクジェット記録ヘッドおよび該記録
ヘッドを用いるインクジェット記録装置において、優れ
た効果をもたらすものである。

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なうのが好
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
液路に対して配置されている電気熱変換体に、記録情報
に対応じていて核沸騰を越える栄、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させて、結果的にこの駆動信号に一
対一対応し液体（インク）内の気泡を形成出来るので有
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
成長収縮が行なわれるので、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。

尚、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、更に優れた記録を行なうことができる。

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（直線状液流路又は直角液流路）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年第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年第１３８４６１号公報に基づいた構成としても
本発明は有効である。

更に、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
的に形成された一個の記録ヘッドとしての構成のいずれ
でも良いが、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。

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。

又、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。

更に、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ってでもよいが、異な
る色の複色カラー又は、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。

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体、あるいは上述のイ
ンクジェットではインク自体を３０°Ｃ以上７０°Ｃ以
下の範囲で温度調整を行な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。

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態度化のエネルギーとして使用
す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てインク液状として吐出するもの
や、被記録材に到達する時点で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５４−５６８４７号
公報のように、多孔質シートの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、上述したインクに対して最もを効な
ものは、上述した膜沸騰方式を実行するものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、記録
ヘッドからインクを吐出させて記録を行なうインクジェ
ット記録装置において、記録量を記憶する記録量記憶手
段と、記録量の増加に応じて前記記録量記憶手段の内容
を変えていくインクリメント手段と、前記記録量記憶手
段の内容が所定の大きさを越えた時にインク残量が所定
レベル以下であることを示す残量信号を発生する残量信
号発生手段と、を有する構成としたので、インクに化学
変化が起こることがなく、装置の信鯨性向上、小型化お
よびコストダウンを図り得るインク残量検知手段を存す
るインクジェット記録装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるインクジェット記録装置の一実施
例の要部構成を模式的に示す斜視図、第２図は第１図の
記録装置におけるインク残量検知手段の構成を示すブロ
ック図、第３図は第２図のインク残量検知手段の動作を
示すフローチャート、第４図は本発明を実施したライン
型インクジェット記録装置の要部構成を模式的に示す斜
視図、第５図は本発明によるインクジェット記録装置の
他の実施例の要部構成を模式的に示すブロック図である
。 以下に、図面中の主要な構成部分を表す符号を列挙する
。 １−・・−キャリッジ、２・−・−・・キャリッジモー
タ、３・・・・−被記録材搬送モータ、５・−−−−−
一被記録材、１０−・・・−記録ヘッド（シリアルスキ
ャン型）、１０Ａ−・−記録ヘッド（ライン型）、１１
・−・−制御部（残量信号発生手段を含む）、１５−・
−−−−一記録量記憶手段（ページカウンター）、１６
−・−インクリメント手段、１７−・−インク交換信号
、１　Ｂ−−−表示部、２０・−−−ｍ−・記録ヘッド
（ディスポーザブル’）　、２１−・−・インクタンク
、２２−・・〜・−・インク吐出部（ヘッド部）　、２
３−一一一〜〜Ｓ　ＲＡＭ、　２５・−コントローラ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録ヘッドからインクを吐出させて記録を行なう
   インクジェット記録装置において、記録量を記憶する記
   録量記憶手段と、記録量の増加に応じて前記記録量記憶
   手段の内容を変えていくインクリメント手段と、前記記
   録量記憶手段の内容が所定の大きさを越えた時にインク
   残量が所定レベル以下であることを示す残量信号を発生
   する残量信号発生手段と、を有することを特徴とするイ
   ンクジェット記録装置。
2. （２）前記記録量記憶手段は記録枚数または記録行数お
   よびページ記録時間もしくは行記録時間に対しての記録
   枚数または記録行数を記憶する手段であることを特徴と
   する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. （３）前記記録量記憶手段は記録枚数または／および記
   録行数を記憶する手段であ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. （４）前記記録量記憶手段が交換可能な記録ヘッド内に
   内臓さ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。
5. （５）前記記録ヘッドが、熱エネルギーを利用してイン
   クを吐出する記録ヘッドであって、熱エネルギーを発生
   するための電気熱変換体を備えているインクジェット記
   録ヘッドであ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。
6. （６）前記電気熱変換体によって印加される熱エネルギ
   ーにより生じる膜沸騰による気泡の成長によって、吐出
   口よりインクを吐出させることを特徴とする請求項５に
   記載のインクジェット記録装置。