JPH0920017A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 記録手段の交換の際の操作性を向上させると
共に、コストダウンを図ることを可能としたインクジェ
ット記録装置を提供する。 【構成】 記録媒体を搬送するための搬送手段と、イン
クを吐出して記録を行うインクジェット方式の記録手段
を搭載して移動可能なキャリッジと、前記記録手段のイ
ンク残量を検出するインク残量検出手段と、前記インク
残量検出手段により、前記記録手段のインク残量が一定
以下になったと判断したときに、前記記録手段を交換ポ
ジションに移動させるための制御手段とを備えたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェット方式
の記録装置に関し、更に詳しくは記録手段の交換が容易
なインクジェット記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙やＯＨＰシート等の記録媒体に対して
記録を行う記録装置は種々提案されているが、その中で
もインクジェット記録装置は記録ヘッドから記録媒体に
直接インクを吐出するものであり、ランニングコストが
安く、記録動作が静かである等の利点を有するものとし
て広く採用されるようになった。

【０００３】従来のインクジェット記録装置にあって
は、インクカートリッジ内のインク残量を残量検出手段
によって検出し、「インク無し」と判断した場合には
「カートリッジ交換」等のメッセージを表示し、これを
警告ランプの点灯等によって使用者にインク切れを知ら
せるようにしているものがある。

【０００４】前記警告を受けた使用者は、カートリッジ
交換キーを押すことによってカートリッジ交換モードに
し、インクジェットカートリッジを搭載しているキャリ
ッジをカートリッジ交換ポジションに移動させて前記イ
ンクジェットカートリッジを交換していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例ではインクジェットカートリッジの交換の際に使用
者はキャリッジをカートリッジ交換ポジションに移動さ
せるためにカートリッジ交換キーを押さなければなら
ず、交換操作に煩わしさがあった。

【０００６】本発明は従来の上記課題を解決するもので
あり、その目的とするところは、記録手段の交換の際の
操作性を向上させると共に、コストダウンを図ることを
可能としたインクジェット記録装置を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、記録媒体を搬送するた
めの搬送手段と、インクを吐出して記録を行うインクジ
ェット方式の記録手段を搭載して移動可能なキャリッジ
と、前記記録手段のインク残量を検出するインク残量検
出手段と、前記インク残量検出手段により、前記記録手
段のインク残量が一定以下になったと判断したときに、
前記記録手段を交換ポジションに移動させるための制御
手段とを備えたことを特徴としてなる。

【０００８】上記構成にあっては、記録手段のインク残
量が一定以下になると記録手段がカートリッジ交換ポジ
ションに自動的に移動するために、記録手段の交換のた
めにカートリッジ交換キーを押す等の煩わしさがなく、
記録手段の交換操作性が向上する。

【０００９】また前記カートリッジ交換キーが不要とな
るために、コストダウンを図ることが可能となるもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】

〔第１実施形態〕次に本発明に係るインクジェット記録
装置の一実施形態を図面を参照して具体的に説明する。
尚、図１はインクジェット記録装置の主要部分の構成模
式説明図であり、図２はインクジェット記録装置の全体
模式説明図、図３は制御手段の構成ブロック図であり、
図４は制御手順を示すフローチャートである。

【００１１】ここでは説明の順序として、まず装置の全
体構成について説明し、次にインク無し状態のときの制
御構成について説明する。

【００１２】｛装置の全体構成｝この記録装置はインク
ジェット記録方式の記録装置であり、図２に示すよう
に、カセット１にセットされた記録媒体２を最上層から
一枚ずつピックアップローラ３で給送すると共に、搬送
ローラ対４、排出ローラ対５からなる搬送手段Ａによっ
て搬送される。この搬送の間に、前記搬送ローラ対４と
排出ローラ対５間に配置された記録手段Ｂによって所定
記録がなされ、画像記録後の記録媒体２は排出トレイ６
へと排出される。

【００１３】記録手段Ｂはインクジェット記録方式であ
って、図１及び図２に示すように、記録ヘッド７ａとイ
ンクタンク７ｂとを一体化してディスポーサブルタイプ
のカートリッジにしたインクジェットカートリッジ７
と、プラテン８とが対向している。前記カートリッジ７
はキャリッジ９に搭載されており、このキャリッジ９は
ガイドレール10にスライド可能となっており、且つガイ
ドレール10の両端に設けられたプーリ11ａ，11ｂ間に架
け渡された無端ベルト状のタイミングベルト12と連結し
ている。このため、前記プーリ11ｂをキャリッジモータ
17によって駆動させることでキャリッジ９が記録媒体２
の搬送方向と直交する方向に往復移動する。この移動の
際に記録ヘッド７ａが画信号に応じてインクを吐出する
ことによって裏面をプラテン８に支持された記録媒体２
に所定の記録を行うものである。

【００１４】本実施形態で用いているインクジェット方
式の記録ヘッド７ａのインク吐出原理は、一般に微細な
液体吐出口（オリフィス）、液路及びこの液路の一部に
設けられるエネルギー作用部と、該作用部にある液体に
作用させる液滴形成エネルギーを発生するエネルギー発
生手段を備えている。

【００１５】このようなエネルギーを発生するエネルギ
ー発生手段としてはピエゾ素子等の電気機械変換体を用
いた記録方法、レーザー等の電磁波を照射して発熱さ
せ、該発熱による作用で液滴を吐出させるエネルギー発
生手段を用いた記録方法、あるいは発熱抵抗体を有する
発熱素子等の電気熱変換体によって液体を加熱して液体
を吐出させるエネルギー発生手段を用いた記録方法等が
ある。

【００１６】その中でも熱エネルギーによって液体を吐
出させるインクジェット記録方式に用いられる記録ヘッ
ドは、記録用の液滴を吐出して吐出用液滴を形成するた
めの液体吐出口（オリフィス）を高密度に配列すること
ができるために高解像度の記録をすることが可能であ
る。その中でも電気熱変換体をエネルギー発生手段とし
て用いた記録ヘッドは、コンパクト化も容易であり、且
つ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
活用出来、高密度実装化が容易で、製造コストも安価な
ことから有利である。

【００１７】本実施形態の記録ヘッド７ａは解像度が36
0DPIであり、128 個のノズルを持ち、このノズル内に設
けた電気熱変換素子の選択的な発熱によってインク中に
生じた膜沸騰の圧力により、ノズルの先端の吐出口より
インクを吐出して記録媒体２にインク像を形成するもの
である。

【００１８】前記キャリッジ７は記録待機状態にあって
は図１のＰ1 に示す位置（ホームポジション）にあり、
インクジェットカートリッジ７をホームポジションで待
機させるようにしている。この位置には記録ヘッド７ａ
のキャッピング手段（図示せず）が設けてあり、ホーム
ポジションＰ1 に位置する記録ヘッド７ａのノズルの乾
燥を防止するようにしている。

【００１９】また、キャリッジ９の移動領域一方端部に
はインクジェットカートリッジ７のインクの残量を検出
するためのインク残量検出手段13が設けてある。このイ
ンク残量検出手段13は、フォトインタラプタで構成して
あり、発光素子と受光素子の間にインクを吐出して光軸
をインクが横切るときの出力変化からインク残量が一定
以下になると出力が変化し、「インク無し」を検出する
ものである。そして、インク無しを検出した場合にはイ
ンクジェットカートリッジ７を交換するものであるが、
この交換は図１のＰ2 に示す交換ポジションで行うよう
にしている。これは、記録ヘッド７ａが記録直後は高温
になっていることがあり、インクジェットカートリッジ
交換の際に、ホームポジションＰ1 で交換することが出
来ないようにするためである。

【００２０】また、本実施形態では記録ヘッド７ａの近
傍に該ヘッド７ａの温度を検出するための温度検出手段
が設けてあり、カートリッジ交換時に記録ヘッド７ａの
温度が規定値以下になっているか否かを検出するように
構成している。

【００２１】｛インク無し状態のときの制御構成｝次に
インク無し状態のときの制御構成について説明する。本
実施形態における記録装置は前記検出手段13がインク無
しを検出すると、該信号を受けた制御手段がキャリッジ
９を移動させ、インクジェットカートリッジ７を前記交
換ポジションＰ2 に自動的に移動させるようにしてい
る。この制御手段14は、図３に示すように、ＣＰＵ14
ａ、ＲＯＭ14ｂ、ＲＡＭ14ｃからなる。

【００２２】ＣＰＵ14ａは中央演算処理装置であり、Ｒ
ＯＭ14ｂや入力部15等からプログラムや各種データを読
み出し、必要な演算や判断を行い、各種制御を行うもの
である。ＲＯＭ14ｂは読み出し専用メモリーであり、Ｃ
ＰＵ14ａが動作するための各種プログラムや文字コー
ド、ドットパターン記録等に必要な各種データを格納し
ている。ＲＡＭ14ｃはリードライトメモリーであり、前
記ＣＰＵ14ａが命令中のデータや演算結果を一時貯えて
おくワーキングエリア、入力された各種データを格納し
ておくバッファエリア等からなっている。

【００２３】前記制御手段14は入力部15から画信号を入
力し、ローラを駆動する搬送モータ16やキャリッジ９を
駆動するキャリッジモータ17、或いは記録ヘッド７ａを
駆動する信号を出力して画像記録を制御する。更に前記
制御手段14はインク残量検出手段13や記録ヘッド温度検
出手段18からの信号を入力し、この信号に応じて図４の
プログラムに従ってキャリッジモータ17の駆動信号を出
力してキャリッジ９を所定位置に移動させるものであ
る。

【００２４】前記インクが無くなったときの制御手順を
図４のフローチャートに示す。図４において、ステップ
Ｓ１で記録動作が終了したか否かを判別し、終了したら
ステップＳ２に進み、インクの残量を検出する。ステッ
プＳ３でインク残量検出手段13の出力の変化量が一定値
の量よりも大きければ、インク有りと判断して次のペー
ジの記録データを待つ。一方、前記検出値が一定値より
も小さい場合にはインク無しと判断してステップＳ４に
進み、例えば「カートリッジ交換」等のメッセージ表
示、警告ランプの点灯、アラーム音を鳴らす等のインク
がない場合に必要な処理を行う。次にステップＳ５に進
み温度検出手段18によって記録ヘッド７ａの温度を検出
して該温度が規定値以下であるか否かを判別し、記録ヘ
ッド７ａの温度が規定温度以上の場合にはステップＳ６
に進んでインクジェットカートリッジ（ＣＲ）７をホー
ムポジションＰ1 に移動させ、記録ヘッド７ａの温度が
規定値以下になるまで待機させる。一方、ステップＳ５
で記録ヘッド７ａの温度が規定値以下である場合にはス
テップＳ７に進み、インクジェットカートリッジ７を交
換ポジションＰ2 に移動させる。

【００２５】上記のように制御することにより、インク
ジェットカートリッジ７のインクが無くなり、インク無
しと判断され、カートリッジ７の交換作業が必要になっ
たときに記録ヘッド７ａの温度が下がればカートリッジ
７は自動的に交換ポジションＰ2 に移動しているので、
使用者は従来のように交換キーを押す必要がなく、カー
トリッジ交換操作性が向上する。

【００２６】〔第２実施形態〕次に前述した第１実施形
態の記録装置に、記録動作中の可動部を覆う開閉可能な
カバー（図示せず）を設け、且つこのカバーの開閉状態
を検出する開閉検出手段（図示せず）を設けた記録装置
を構成し、この装置のインクが無くなったときに前記カ
バーが開いている場合にのみインクジェットカートリッ
ジ７を交換ポジションＰ2 に移動させるように構成して
もよい。その場合の制御手順を図５に示す。

【００２７】図５のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ41で記録動作が終了したか否かを判別し、終了したら
ステップＳ42に進んでインクの残量検出を行う。ステッ
プ43でインク残量検出手段13の出力変化量が一定値より
も大きければ、インク有りと判断して次のページの記録
データを待つ。一方、ステップＳ43で検出手段13の出力
変化量が一定値よりも小さい場合は、インク無しと判断
してステップＳ44に進み、例えば「カートリッジ交換」
等のメッセージ表示、警告ランプの点灯、アラーム音を
鳴らす等のインクがない場合に必要な処理を行う。ここ
までは前述した第１実施形態と同様である。

【００２８】次にステップＳ45に進んで開閉検出手段に
よってカバーの開閉状態を検出する。カバーが閉まって
いる場合にはステップＳ46に進み、インクジェットカー
トリッジ７をホームポジションＰ1 に移動させて待機さ
せる。一方、カバーが開いている場合にはステップＳ47
に進み、温度検出手段18によって記録ヘッド７ａの温度
を検出して該温度が規定値以下であるか否かを判別し、
記録ヘッド７ａの温度が規定温度以上の場合にはステッ
プＳ48に進んでインクジェットカートリッジ（ＣＲ）７
をホームポジションＰ1 に移動させ、記録ヘッド７ａの
温度が規定値以下になるまで待機させる。一方、ステッ
プＳ47で記録ヘッド７ａの温度が規定値以下である場合
にはステップＳ49に進み、インクジェットカートリッジ
７を交換ポジションＰ2 に移動させる。

【００２９】上記のように制御することにより、インク
ジェットカートリッジ７のインクが無くなり、インク無
しと判断され、カートリッジ７の交換作業が必要になっ
たときに、カバーが閉まっていればインクジェットカー
トリッジ７をホームポジションＰ1 に移動させてキャッ
ピングをすることによって記録ヘッド７のノズルの乾燥
を防ぎ、ノズルの目詰まりを防止する。また、カバーが
開いて、記録ヘッド７ａの温度が下がればカートリッジ
７は自動的に交換ポジションＰ2 に移動しているので、
使用者は従来のように交換キーを押す必要がなく、カー
トリッジ交換操作性が向上する。

【００３０】〔他の実施形態〕次に前述した実施形態の
その他の実施形態について説明する。前述した実施形態
ではインク無しを検出したときに、記録ヘッド７ａの温
度を検出して該温度が規定値以下である場合にインクジ
ェットカートリッジ７を交換ポジションＰ2 に移動する
ようにした例を示したが、記録ヘッド７ａの温度があま
り上昇しない装置にあっては、必ずしも前記温度検出手
段の検出手順を経ないようにすることも可能である。

【００３１】次に前述した実施形態における記録手段と
してのインクジェット記録方式の好ましい構成について
説明する。前述した実施形態では電気熱変換体によって
印加される熱エネルギーにより、インクに生ずる膜沸騰
を利用してインクに生ずる気泡の成長，収縮により、イ
ンクを吐出口より吐出して記録を行うように構成した
が、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何
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、特に優れた液体の吐出が達成出
来、より好ましい。

【００３２】前記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、前記熱作用面
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
を行うことが出来る。

【００３３】記録ヘッドの構成としては、前述の各明細
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、同第 4459600号明細書を
用いた構成としてもよい。

【００３４】また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することも出来る。

【００３５】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、或
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ても良い。

【００３６】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出来るので好まし
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
或いは吸引手段、電気熱変換タイプ或いはこれとは別の
加熱素子或いはこれらの組合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。

【００３７】またキャリッジに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
であって良い。即ち、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でなく、記録ヘッ
ドを一体的に構成する複数個の組合せによるかいずれで
も良いが、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適用し得
る。

【００３８】更に加えて、前述した実施形態に於いては
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、室温で軟化若しくは液化する
もの等、使用記録信号付与時にインクが液状をなすもの
であれば良い。

【００３９】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、液状インクが吐
出されるものや、記録シート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、熱エネルギーによって初
めて液化する性質のインクを使用する場合も適用可能で
ある。

【００４０】このような場合のインクは、特開昭54− 5
6847号公報或いは特開昭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良い。上述した各インクに対し
て最も有効なものは、前述した膜沸騰方式を実行するも
のである。

【００４１】更に、前述した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
力端末装置として用いられるものの他、リーダ等と組み
合わせた複写装置、更には送受信機能を有するファクシ
ミリ装置の形態をとるもの等であっても良い。

【００４２】

【発明の効果】本発明は前述したように、記録手段のイ
ンクが無くなった場合に、記録手段が交換ポジションに
自動的に移動しているために、記録手段の交換のために
従来のように交換キーを押す煩わしさがなく、交換操作
性が向上する。更に交換キーが不要となるために、コス
トダウンを図ることが出来る。

【００４３】また、カバーが閉じている状態では記録手
段が交換ポジションになく、例えばホームポジションに
移動するように構成すれば、インクジェット記録手段の
ノズルの乾燥を防ぎ、目詰まりを防止することが出来る
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録
装置の主要部分の構成模式説明図である。

【図２】インクジェット記録装置の全体模式説明図であ
る。

【図３】制御手段の構成ブロック図である。

【図４】インクジェットカートリッジの交換制御手順を
示すフローチャートである。

【図５】第２実施形態に係るインクジェットカートリッ
ジの交換制御手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…カセット ２…記録媒体 ３…ピックアップローラ ４…搬送ローラ対 ５…排出ローラ対 ６…排出トレイ ７…インクジェットカートリッジ ７ａ…記録ヘッド ７ｂ…インクタンク ８…プラテン ９…キャリッジ 10…ガイドレール 11ａ，11ｂ…プーリ 12…タイミングベルト 13…インク残量検出手段 14…制御手段 14ａ…ＣＰＵ 14ｂ…ＲＯＭ 14ｃ…ＲＡＭ 15…入力部 16…搬送モータ 17…キャリッジモータ 18…温度検出手段 Ｐ1 …ホームポジション Ｐ2 …交換ポジション

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 昌克 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 (72)発明者 齋藤 篤 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 (72)発明者 大久保 明夫 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 (72)発明者 杉山 茂行 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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体を搬送するための搬送手段と、 インクを吐出して記録を行うインクジェット方式の記録
   手段を搭載して移動可能なキャリッジと、 前記記録手段のインク残量を検出するインク残量検出手
   段と、 前記インク残量検出手段により、前記記録手段のインク
   残量が一定以下になったと判断したときに、前記記録手
   段を交換ポジションに移動させるための制御手段と、 を有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 【請求項２】 前記インクジェット記録装置は前記記録
   手段の記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段を有
   し、前記制御手段は前記記録手段のインク残量が一定以
   下になったと判断し、且つ前記温度検出手段により記録
   ヘッドの温度が規定温度以下になったと判断したとき
   に、前記記録手段を交換ポジションに移動させることを
   特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
3. 【請求項３】 前記インクジェット記録装置は記録動作
   中の可動部を覆う開閉可能なカバーを有すると共に前記
   カバーの開閉状態を検出する開閉検出手段を有し、前記
   制御手段は前記記録手段のインク残量が一定以下になっ
   たと判断し、且つ前記開閉検出手段によりカバーが開け
   られたと判断したときに、前記記録手段を交換ポジショ
   ンに移動させることを特徴とする請求項１記載のインク
   ジェット記録装置。
4. 【請求項４】 前記インクジェット記録装置は前記記録
   手段の記録ヘッドの温度を検出する温度検出手段を有
   し、記録動作中の可動部を覆う開閉可能なカバーを有す
   ると共に前記カバーの開閉状態を検出する開閉検出手段
   を有し、前記制御手段は前記記録手段のインク残量が一
   定以下になったと判断し、且つ温度検出手段により記録
   ヘッドの温度が規定温度以下になったと判断し、更に前
   記開閉検出手段によりカバーが開けられたと判断したと
   きに、前記記録手段を交換ポジションに移動させること
   を特徴とする請求項１記載のインクジェット記録装置。
5. 【請求項５】 前記インクジェット記録装置は、記録手
   段がインク吐出用の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ことを特徴とする請求項１記載の
   インクジェット記録装置。
6. 【請求項６】 前記インクジェット記録装置は、記録手
   段が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、インクに生ずる膜沸騰を利用して吐出口よりイ
   ンクを吐出させることを特徴とする請求項１記載のイン
   クジェット記録装置。