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JP2007001066A - インクカートリッジ - Google Patents

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真行 京嶌
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Abstract

【課題】 有線方式のみの通信手段、または無線方式のみの通信手段に対応したインクジェット記録装置においても、それぞれと通信可能な半導体記憶チップを備えたインクカートリッジを提供する。
【解決手段】 通信手段を切り替えることによって、有線通信手段であっても、無線通信手段であってもどちらの通信手段とも通信することが可能な通信モジュールをインクカートリッジに備える。これにより、有線通信手段のみ、あるいは無線通信手段のみを備えるインクジェット記録装置に対しても半導体記憶チップの機能を有効に使用することができるようになる。
【選択図】 図5

Description

本発明は、インジェット記録装置に着脱可能に搭載することが可能なインクカートリッジに関するものである。
従来、複数色のインクを使用して記録を行うインクジェット記録装置において、各色のインクがそれぞれ個別に充填されたインクカートリッジを、脱着自在に複数装着するようにしたものが知られている。このインクジェット記録装置においては、インクの使用頻度に応じて特定のインクカートリッジのみの交換が可能となるため、各色毎にインクを無駄なく使い切ることができ、経済性に優れているという特徴を有している。
このようなインクジェット記録装置においては、インクカートリッジからインクヘッドにインクを導くインク供給経路が各色個別に設けられている。また、インクカートリッジは、インクの各色毎にその装着位置が予め定められており、インクカートリッジを装着部に装着することにより、各色のインクはそれぞれ固有のインク供給経路を経由してインクヘッドに供給されるように構成されている。
そして、インクジェット式記録装置の制御部などにおいて、各インクヘッドにおけるインク吐出などの記録制御が、各色毎に行われることにより、カラー印刷が実現されるように構成されている。よって適切な印刷を行なうためには、インクカートリッジの交換などの際に、各インクカートリッジを、それぞれの色毎に定められたインクカートリッジ装着位置に適切に装着する必要がある。
一方、インクジェット記録装置における記録品質は、記録ヘッドの解像度で決まる他、インクの粘度や、記録媒体上での滲み具合等に大きく左右されるため、記録品質の向上をめざしてインク特性の改善が図られている。
また、インクジェット記録装置としても好適な状態で記録を行なうため、さまざまな試みがなされており、記録ヘッドに供給する駆動信号の改善もその一つである。さらには、ノズル先端開口部の目詰まりを防止するために、記録用の吐出とは異なる予備吐出の周期や、記録ヘッドのキャッピング状態で吸引力を作用させることによりインクを強制排出させるタイミングなど、メンテナンス条件にも改善が図られている。
そして、更なる改善の手段としてインク残量、インクカートリッジに収納するインクの情報等を格納させた半導体記憶チップをインクカートリッジに設け、記録装置が半導体記憶チップの接点を介しこれらのデータを読み出すことで好適な印刷を実現するといった改善もなされている。
また、半導体記憶チップの一構成として、インクカートリッジとプリンタ本体との情報通信を無線電波で非接触に実行する構成が開示されている(特許文献1)。この通信方式では非接触で通信可能なため、インクカートリッジが包装状態であっても通信を行なうことができる。この技術を応用して今日では、インクタンクの固有番号や製造ロット番号などの製造情報等を半導体記憶チップに格納させ、梱包状態で一括して情報を読み取れるようにした、アンチ・コリジョン機能を有するRFID(Radio Frequency Identification)システム等が用いられている。
このように、情報を格納させた半導体記憶チップをインクカートリッジに設けることは、上述した記録品位の向上の他に物流時の商品管理など様々な用途に利用することができるというメリットがある。
上述のように、インクジェット記録装置がインクカートリッジの半導体記憶チップから情報を取得する手段には、接点を介して行なう接触方式(以後、有線方式とも言う)と無線電波で行なう非接触方式(以後、無線方式とも言う)とがあり、特に優先方式を採用した記録装置は数多く製品化されている。
特開平11−320914号公報
しかしながら、無線方式の半導体記憶チップを備えたインクカートリッジは、有線方式の通信のみに対応したインクジェット記録装置では半導体記憶チップ機能が使用できず、また逆に、有線方式の半導体記憶チップを備えたインクカートリッジは、無線方式の通信のみに対応したインクジェット記録装置では半導体記憶チップの機能が使用できないといった問題があった。
よって本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、有線方式のみの通信手段、または無線方式のみの通信手段に対応したインクジェット記録装置においても、どちらの通信手段とも通信可能な半導体記憶チップを備えたインクカートリッジを提供することを目的とする。
そのため本発明は、インクジェット記録装置本体と情報通信可能なモジュールを備え、前記インクジェット記録装置に着脱自在に搭載可能なインクカートリッジにおいて、前記インクカートリッジは前記装置本体と有線方式で通信を行なう通信手段と、前記記録装置本体と無線方式で通信を行なう通信手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、有線方式のみの通信に対応したインクジェット記録装置に対しては、接点部材からの電源供給があることから有線通信を行い、無線方式のみの通信に対応したインクジェット記録装置に対しては、接点部材からの電源供給がないことから、無線通信によって電源供給および他の情報通信を行う構成をとる。従って、有線方式のみの通信、または無線方式のみの通信に対応したインクジェット記録装置のどちらの通信方式のインクジェット記録装置に搭載しても、半導体記憶チップの機能を使用することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置200の外観を示す図であり、本体カバー201を開放した状態を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置200は、プリンタの主要機構部分であり、記録を行うキャリッジ205に搭載された記録ヘッドおよびブラック、シアン、マゼンタ、イエロー(以下、「K」、「C」、「M」、「Y」と略す)の4種のインクカートリッジ1K、1C、1M、1Y(以下では、これらのインクカートリッジを同一の符号「1」で示す場合もある)などが、本体カバー201およびその他のケース部分によって覆われているプリンタ本体204を収納している。さらに、そのプリンタ本体204の前後には、自動給紙装置202と、排紙トレイ203と、が設けられている。
また、本体カバーを閉じた状態および開いた状態の両方で、本プリンタの状態を表示するための表示器、電源スイッチおよびリセットスイッチを備えた操作パネル213が設けられている。
本体カバー201を開放した状態では、ユーザは、記録ヘッドおよびインクカートリッジを搭載したキャリッジ205が移動する範囲およびその周辺を見ることができる。本体カバー201を開けると、キャリッジ205が自動的に同図に示すほぼ中央の位置(以下、「インクカートリッジ交換位置」ともいう)へ移動するシーケンスが実行され、ユーザは、このインクカートリッジ交換位置でそれぞれのインクカートリッジの交換作業などを行うことができる。
図2は、上述したインクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図であり、プリンタ本体におけるPCB(記録配線基板)形態の制御回路300とそれによって制御される構成を主に示している。
図2において、制御回路300は本プリンタに関するデータ処理および動作制御を実行する。具体的には、CPU301は、ROM303に格納されているプログラムに従い、印刷に関する処理などを実行する。また、RAM302は、CPU301による処理実行の際に、ワークエリアとして用いられる。
図2において模式的に示されるように、キャリッジ205に搭載された記録ヘッドユニット405は、「K」、「C」、「M」、「Y」の各インクを吐出するための複数の吐出口が形成されたそれぞれの記録ヘッド(不図示)を備えている。そして、記録ヘッドユニット405、およびインクカートリッジホルダ220には、これらの記録ヘッドに対応してインクカートリッジ1K、1C、1M、1Yが着脱自在に搭載される。
キャリッジ205に設けられたコネクタ(不図示)と本体側の制御回路300はフレキシブルケーブル206を介して信号接続する。さらに、キャリッジ205に記録ヘッドユニット405が装着されることにより、キャリッジ205の上記コネクタと記録ヘッドユニット405の上記コネクタとが信号接続する。記録ヘッドにおけるそれぞれのインク吐出の制御についても、同様に、フレキシブルケーブル206、キャリッジ205のコネクタ、および記録ヘッドユニットのコネクタを介してそれぞれの記録ヘッドに設けられた駆動回路などが、本体側の制御回路300と信号接続し、これにより、制御回路300はそれぞれの記録ヘッドにおけるインク吐出などを制御することができる。
また、キャリッジ205の移動経路に沿ってエンコーダスケール209が設けられるともに、キャリッジ205にはエンコーダセンサ211が設けられる。このセンサの検出信号はフレキシブルケーブル206を介して制御回路300に入力し、これにより、キャリッジ205の移動位置を知ることができる。この位置情報は、各記録ヘッド吐出制御に用いられる。さらに、キャリッジ205の移動範囲における所定の位置の近傍に設けられる発光/受光部(不図示)は、発光素子と受光素子とを有し、キャリッジ205に搭載されるそれぞれのインクカートリッジ1のインク残量に係る信号を制御回路300に出力する。そして、制御回路300は、この信号に基づき、インク残量を検出することができる。
本実施形態のプリンタは、記録ヘッドユニット405に各色のインクが供給され、記録ヘッドユニット405がキャリッジ205の移動によって用紙などの記録媒体に対して走査を行い、この走査の間に記録媒体にインクを吐出して記録を行うものである。すなわち、キャリッジ205は、その移動方向に延在するガイド軸207と摺動可能に係合するとともに、キャリッジモータおよびその駆動力伝達機構によって、上述の移動をすることができる。そして、「K」、「C」、「M」、「Y」のインクに対応したそれぞれの記録ヘッドでは、フレキシブルケーブル206を介して本体側の制御回路300から送られる吐出データに基づいてインク吐出が行われる。
また、紙送りローラや排紙ローラなどの紙送り機構が設けられ、自動給紙装置202から給紙された記録媒体(不図示)を排紙トレイ203まで搬送することができる。記録ヘッドが上記の移動によって走査しその間にそれぞれの記録ヘッドから記録媒体にインクを吐出して記録ヘッドにおける吐出口に対応した幅の領域に記録を行うとともに、この走査と次の走査の間に、上記紙送り機構によって上記幅に応じた所定量の紙送りを行うことにより、記録媒体に対して順次記録を行っていく。
図3は、本発明の第1の実施形態に係るインクカートリッジ1の側断面図である。インクカートリッジ1の内部は、インク収納室11と、インク供給口7に連通する負圧発生部材収納室12とに分割されており、両者は連通口13を介して接続されている。インク収納室11にはインク10がそのまま貯留される一方、負圧発生部材収納室12には、インクを含浸保持するスポンジや繊維集合体等のインク吸収体15が設けられている。インク吸収体15は、記録ヘッドのインク吐出用のノズル部に形成されるメニスカスの保持力と平衡してインク吐出部からのインク漏れを防止するに十分で、かつ記録ヘッドのインク吐出動作が可能な範囲にある適切な負圧を発生するためのものである。インク収納室11のインク10が負圧発生部材収納室12を介してインク供給口7から記録ヘッドに供給される。
インク収納室11の底部には、インクカートリッジ1の装置への装着時において、本体装置側に設けられたインク残量検出用センサ(後述)と対向可能な部位に、インク残量被検出部17が設けられている。本実施形態において、インク残量検出用センサは発光部および受光部を有する光センサである。また、インク残量被検出部17は、透明もしくは半透明な材質からなり、インク充填時には適切に発光部からの光を反射させて受光部(後述)に戻すことができ、インク収納室11が空になった状態では受光部に光が戻らないように形状,角度等が定められた斜面部を有したプリズム状のものである。
支持部材3は、インクカートリッジ1の外装と一体の樹脂により形成されており、後述するインクカートリッジホルダへの装着操作等を行う際に、被支持部を中心に変位可能な構成である。インクカートリッジ1の左右外側壁には、後述するインクカートリッジホルダの係止部にそれぞれ係合可能な第1係合部5および第2係合部6(本例では支持部材3と一体化されている)が設けられ、これらの係合によってインクカートリッジ1は、インクカートリッジホルダに装着保持される。
支持部材3の支持部分近傍のインクカートリッジ底面には、本実施形態の主要部をなすICモジュール100が設けられている。ICモジュール100の電極露出面が、インクカートリッジ1の外側に向かって位置するように固定される。
図4は、本発明の第1の実施形態に係るインクカートリッジに含まれるICモジュール100の構成を説明するための平面図である。ICモジュールはPETフィルムやPENフィルム等で形成されたベースシート101上に、回路チップ130、および銅箔やアルミ箔等で形成されたアンテナ140が実装され、ICモジュール100の略中心線に沿って4つの接点が並ぶように配されており、それらをカバーシートでラミネートした構成である。
図5は、回路チップ130の内部構成を説明するブロック図である。回路チップ130は、アンテナ140に接続するRF回路138を介して、電源回路137、入出力回路136A、制御回路135、およびフラッシュメモリ等で構成された記憶回路134を有している。
RF回路138は、アンテナ140に電磁誘導により発生した交流信号を検波して入力する回路であり、検波により取り出した電力成分を電源回路137に供給し、クロック信号(CLK1)およびデータ信号(Data1)の信号成分を入出力回路136Aに出力する。また、入出力回路136Aからの信号を受取り、これを変調して交流信号とし、アンテナ140を介して、プリンタ本体に送信する機能も有する。
電源回路137の出力線(Vdd1)は、電源制御回路139および信号選択回路133に接続される。入出力回路136Aは、所定の情報を無線電波として送受信し、制御回路135は、記憶回路134に対する読み書き動作を始めとする内部動作制御を行う。
記憶回路134には、インクカートリッジの製品種別の識別データ、プリンタ本体の製品種別の識別データ、インクカートリッジの固有IDデータ、製造年月日および使用期限、インクの残量等の情報が格納されている(不図示)。
一方、図4に示すように、カバーシート上には開口部が設けられ、回路チップ130に接続された電極111、112、113および114が開口部で露出するように形成されている。図5に示すように、電源線(Vdd2)が入力される電極111は電源制御回路139および信号選択回路133に接続され、電極112はアース線(GND)である。また、電極113はデータ信号線(Data2)、電極114はクロック信号線(CLK2)であり、両電極は入出力回路136Bに接続される。
電源制御回路139は、電源回路137からの電源Vdd1またはVdd2のいずれかの電源供給を受けて回路チップ130内部に電源を供給する。また、信号選択回路133は、電源Vdd1またはVdd2のいずれかが所定の高電位状態になったとき、制御回路135の接続先を入出力回路136Aまたは136Bに切り替える。
図6は、記録ヘッドユニット405および、インクカートリッジ1を有線方式で通信を行なうキャリッジに装着した状態を示す側断面図である。記録ヘッドユニット405に設けられた第1係止部455および、インクカートリッジホルダ220に設けられた第2係止部256に対し、インクカートリッジ1の第1係合部5および第2係合部6がそれぞれ係合することで、インクカートリッジ1がヘッドユニット405およびインクカートリッジホルダ220に装着され、固定される。
このとき、インクカートリッジホルダ220に設けられた接点部材222が、インクカートリッジ1に設けられたICモジュール100の電極(111〜114)に接触し、電源供給および信号通信が可能になる。同時に、インク供給口7およびインク導入口407の接合が行われて装着動作が完了する。
本体制御回路300は、ICモジュール100と通信を行う際、まず電極111、すなわち電源制御回路139に電源(Vdd2)を供給する。電源制御回路139は回路チップ130内に電源を供給し、信号選択回路133は入出力回路Bと制御回路135内部を接続させる。一方、制御回路135は電源供給を受け、所定の初期化動作を経て入出力回路136Bからのデータ入力待機状態に移行し、入力データに従って記憶回路134の読み書きなど所定の動作を行う。
図7は、記録ヘッドユニット405および、インクカートリッジ1を無線方式で通信を行なうキャリッジに装着した状態を示す側断面図である。インクカートリッジホルダ220の下面にはインクカートリッジに具備されたICモジュールとの無線通信手段である通信ユニット215が装着されており、上述のインクカートリッジ装着完了状態で無線通信を良好に行うことができる。通信ユニット215は、キャリッジと一体に構成される必要はなく、キャリッジホームポジションやタンク交換ポジションなどにおいてICモジュールの近傍に位置することになる本体部材等に固定して構成されていてもよい。
本体制御回路300は、通信ユニット215を介してICモジュール100と通信を行う。無線電波を受信すると、電源制御回路139は電源回路137からの電源供給を受け、回路チップ130内に電源を供給し、選択回路133は入出力回路Aと制御回路135内部を接続させる。一方、制御回路135は電源供給を受け、所定の初期化動作を経て入出力回路136Aからのデータ入力待機状態に移行し、入力データに従って記憶回路134の読み書きなど所定の動作を行う。
本実施形態では、インクカートリッジ1が記憶回路134により所定の情報を更新自在に記憶しており、プリンタ本体200等がインクカートリッジ1の記憶回路134から所定の情報を読み出すとともに書き込むことを例示した。しかし、インクカートリッジ1の情報記憶媒体を所定の情報を固定的に記憶しているROM(Read Only Memory)とし、プリンタ本体200および無線通信装置215がインクカートリッジ1から所定の情報を読み出すのみとすることも可能である。
さらに、本実施形態ではインクカートリッジ1が情報記憶媒体としてフラッシュメモリを有していることを例示したが、これをEEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、FeRAM(Ferroelectric RAM),バッテリが接続されたRAM(Random Access Memory)、ROM、等とすることも可能である。
また、本実施形態ではインクカートリッジ1が、アンテナ140とRF回路138、電源回路137からなる電力発生手段を有しており、電磁誘導により電力を発生することを例示したが、例えば、マイクロ波の電界エネルギを利用する方式であってもよく、また、梱包状態でのID等の読み取り範囲を広くとりたい場合等では、ICモジュール100にバッテリを搭載するアクティブタイプにすることも可能である。
(第2の実施の形態)
図8は、本発明の第2の実施形態に係るインクカートリッジに含まれるICモジュール100の回路チップ130の内部構成を説明するためのブロック図である。
電源制御回路139は、電源回路137からの電源Vdd1、またはVdd2いずれかの電源供給を受けて回路チップ130内部に電源を供給する。信号選択回路133は、通常、入出力回路136Aが選択されている。Vdd2からの電源供給を受けると、Vdd1の状態にかかわらず入出力回路136Bが選択され、Vdd2の供給が停止すると入出力回路136Aの選択に戻る。
例えば、ICモジュール100にバッテリを搭載した構成であっても、有線による電源供給を受けたときに有線信号である入出力回路Bが選択されるので、有線通信を行うことができる。
(第3の実施の形態)
図9は、本発明の第3の実施形態に係るインクカートリッジに含まれるICモジュール100の回路チップ130の内部構成を説明するためのブロック図である。
電源制御回路139は、電源回路137からの電源Vdd1、またはVdd2いずれかの電源供給を受けて回路チップ130内部に電源を供給する。制御回路135の信号選択回路133は、入出力回路136Aからのクロック信号(CLK1)、または入出力回路136Bからのクロック信号(CLK2)の有無により、どちらかの入出力回路を選択する。これにより、無線入力の際は入出力回路136Aが選択され、有線入力の際は入出力回路136Bが選択される。
例えば、無線通信を行う本体において、電源供給は有線で行う構成の本体であっても、有線による電源供給を受けた上で、無線信号受信を受けた入出力回路Aからのクロック信号により無線通信を行うことができる。このように構成することで、通信電波出力を抑制することができ、電波障害を起こしにくい通信装置を提供することができる。また、消費電力の大きい素子をICモジュールに実装することも可能になる。かかる素子の例としては、インクカートリッジの所定の情報、例えばインク残量の有無(十分なインク量が残っているか否か)などを表示するためにインクカートリッジに配設されるLEDなどの発光素子とすることができる。かかる発光素子をインクカートリッジに配設する場合、ノンPCやディスプレイをもたないプリンタにおいて、同形状もしくは類似形状のインクカートリッジが複数並んで記録装置に搭載されていても、情報の表示部がそれぞれのインクカートリッジに存在するため、対象のインクタンクがどれであるかをユーザに対し視覚的にかつ直感的に理解させることができるという利点がある。
以上のように、通信手段を切り替えることによって、有線通信手段であっても、無線通信手段であってもどちらの通信手段とも通信することが可能な通信モジュールをインクカートリッジに備えることで、有線通信手段のみ、あるいは無線通信手段のみを備えるインクジェット記録装置のどちらでも半導体記憶チップの機能を有効に使用することができるインクカートリッジを実現することができた。
なお、前述の各実施形態において、Y、M、CおよびKの4色のインクに対応して4つのインクカートリッジを用いた形態を説明したが、この数に限られるものではない。4色未満に対応した数であってもよいし、4色に加え淡マゼンタ(Lm)や淡シアン(Lc)等を加えた6色等に対応した数でもよい。また、いくつかの色インクが共通の筐体にパッケージされたものでもよい。
また、インクカートリッジ1の内部構成は、上述したようなインク吸収体の収納室とインクをそのまま貯留する収納室とに分かれた形態に限られない。例えば、インク吸収体がインクカートリッジ内部空間の実質的に全体に充填されるものでもよい。また、負圧発生手段としてインク吸収体を用いるのではなく、容積を拡張する方向に張力を発生するゴム等の弾性材料で形成した袋状部材内にインクをそのまま充填し、この袋状部材が発生する張力によって内部のインクに負圧を作用するようにしたものでもよい。さらには、インク収容空間の少なくとも一部を可撓性部材で構成し、その空間内にインクだけを収容するとともに、可撓性部材にばね力を作用させることで負圧を発生させるようにしたものでもよい。
また、接点については上記実施形態にあるようにICモジュールの中心部に配したものに限らず、記録装置側の接点と位置的に対応し、良好な接続状態が確保できる位置であれば、ICモジュールの同一面上のいずれの位置に設けても良い。
本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ200の外観を示す図であり、本体カバー201を開放した状態を示す斜視図である。 インクジェット記録装置の制御構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係るインクカートリッジ1の側断面図である。 本発明の第1の実施形態に係るインクカートリッジに含まれるICモジュール100の構成を説明するための平面図である。 回路チップ130の内部構成を説明するブロック図である。 記録ヘッドユニット405および、インクカートリッジ1を有線方式で通信を行なうキャリッジに装着した状態を示す側断面図である。 記録ヘッドユニット405および、インクカートリッジ1を無線方式で通信を行なうキャリッジに装着した状態を示す側断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るインクカートリッジに含まれるICモジュール100の回路チップ130の内部構成を説明するためのブロック図である。 本発明の第3の実施形態に係るインクカートリッジに含まれるICモジュール100の回路チップ130の内部構成を説明するためのブロック図である。
符号の説明
1 インクカートリッジ
100 ICモジュール
130 回路チップ
140 アンテナ
200 インクジェット記録装置
205 キャリッジ
300 本体制御回路

Claims (6)

  1. インクジェット記録装置本体と情報通信可能なモジュールを備え、前記インクジェット記録装置に着脱自在に搭載可能なインクカートリッジにおいて、
    前記記録装置本体と有線方式で通信を行なう通信手段と、
    前記記録装置本体と無線方式で通信を行なう通信手段と、
    を備えたことを特徴とするインクカートリッジ。
  2. 前記インクカートリッジのモジュールは、有線通信と無線通信の切り替え手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のインクカートリッジ。
  3. 前記モジュールの切り替え手段は、各々の通信手段からの信号供給の有無により切り替えを行なうことを特徴とする、請求項2に記載のインクカートリッジ。
  4. 前記モジュールは通常、無線通信による通信手段が選択されており、有線通信手段からの信号供給があった場合に有線通信手段に切り替わることを特徴とした、請求項2に記載のインクカートリッジ。
  5. 前記信号供給の信号は電源信号であることを特徴とする、請求項3ないし請求項4のいずれかに記載のインクカートリッジ。
  6. インクが収納されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のインクカートリッジ。
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