JP2007015285A - インクカートリッジ、インクジェット記録装置、及び廃インクカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】 カートリッジ状の容器で廃インクを回収した際に、廃インクの漏れを防止するとともに、容器の再利用を容易に行えるようにする。
【解決手段】 インクカートリッジ２１には、容器本体２２を隔壁２３で上下二段に仕切ることにより、記録インク貯留室２４と廃インク貯留室２５とが形成されている。廃インク貯留室２５には、固形状のインク凝固剤３０が収納されている。インク凝固剤３０は、加熱に応じて溶融し、廃インク貯留室２５内の廃インクと混ざり合う。また、冷えると再び凝固し、混ざり合った廃インクをゲル状に固化させる。ゲル状に固化した廃インクとインク凝固剤３０とを加熱すると、再び液状に戻る。液化した廃インクとインク凝固剤３０とは、廃インク貯留室２５から簡単に取り出すことができ、容器本体２２などを容易に再利用することが可能になる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一面に形成されたノズルからインクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジと、このインクカートリッジが着脱自在に取り付けられるインクジェット記録装置と、記録ヘッドをクリーニングすることによって回収された廃インクを貯留する廃インクカートリッジとに関する。

インクを吐出する吐出口が設けられたインク吐出方式の記録ヘッドを備え、この記録ヘッドからインクを液滴として吐出し、これを記録媒体に付着させて画像を記録する、いわゆるインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置には、インクを収納するインクタンクが設けられており、このインクタンクから記録ヘッドにインクが供給される。記録ヘッドは、例えば、吐出口が形成されたノズルと、ピエゾ素子によって駆動される振動板とを備えており、振動板の振動による圧力変化を利用して、インクタンクからインクをノズルに吸引して吐出口から噴射する。また、インクは消耗品であるため、その補充の便宜を考慮して、インクタンクは、インクジェット記録装置に交換可能に取り付けられるカートリッジタイプ（以下、インクカートリッジと称す）のものが多い。

このようなインクジェット記録装置では、記録ヘッドの吐出口付近に、例えば、乾燥によって増粘したインクが付着したり、記録媒体からの紙粉やほこりなどの異物が付着したりすると、吐出口が詰まってインクが吐出されなくなったり、意図しない方向にインクが吐出されてしまうなどの吐出不良の要因となる。また、ノズルの内部に気泡が侵入すると、吐出口からのインクの吐出状態が不安定になってしまう。

このため、多くのインクジェット記録装置には、記録待機時や保管時などの非記録時に記録ヘッドの吐出口面にキャップを被せて吐出口付近でのインクの乾燥を防止するキャッピング機構や、キャップを被せた状態でキャップに接続された吸引ポンプを駆動することにより、ノズル内の増粘インクや気泡などをインクとともに吸引除去する吸引回復機構、及びゴムなどの弾性部材で成形されたワイパを記録ヘッドの吐出口面に摺動させることにより、吐出口面に付着した不要なインクや紙粉などの異物を拭き取り除去するワイピング機構などが設けられており、必要に応じて記録ヘッドのクリーニングを行うようにしている。

吸引回復機構やワイピング機構などによって記録ヘッドから除去された不要なインク（以下、「廃インク」と称す）は、例えば、前記吸引ポンプなどを経て着脱自在な回収容器などに回収される。回収容器は、廃インクの溜まり具合などに応じて適宜交換されるのであるが、回収容器を取り外す際などに廃インクをこぼしてしまうことがあった。このため、特許文献１記載のインクジェット記録装置では、回収容器内に予め高吸水性ポリマーを入れておき、回収した廃インクを高吸水性ポリマーに吸収固化させることによって、廃インクの漏れを確実に防止するようにしている。

また、交換を容易に行うためには、廃インクを貯留する回収容器も、前述のインクタンクのようにカートリッジ状にすることが好ましい。さらには、高吸水性ポリマーなどを予めカートリッジ内に収納して、交換時の廃インクの漏れを防止することが好適である。
特開平１０−２４４６６５号公報

ところで、前述のインクカートリッジでは、残留したインクを適正に処分する、再利用によって環境負荷の低減を図るなどの理由から、メーカによる使用済みカートリッジの回収が行われている。廃インクを貯留する回収容器をカートリッジ状にした場合にも、同様に使用済みカートリッジ（廃インクが一杯になったカートリッジ）を回収することが好ましい。しかしながら、高吸水性ポリマーなどで固化した廃インクを、カートリッジのように密閉された容器から取り出すのは非常に難しく、カートリッジを一度分解して取り出さなければならないなど、再利用に係る工程が複雑になってしまうという問題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、廃インクの回収容器をカートリッジ状にした際に、廃インクの漏れを確実に防止するとともに、その容器の再利用を容易に行うことができるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインクカートリッジは、一面に形成されたノズルからインクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドに供給される記録インクを貯留する記録インク貯留部と、前記記録ヘッドをクリーニングすることによって回収された廃インクを貯留する廃インク貯留部と、この廃インク貯留部に収納され、加熱により溶融して前記廃インクと混ざり合い、冷めたときに前記廃インクを固化させるインク凝固剤とを有することを特徴とする。

なお、固化した前記廃インクと前記インク凝固剤とは、加熱により再び溶融して液状になるとともに、冷めると固形状に戻ることが好ましい。

また、前記インク凝固剤は、寒天、ゼラチン、カラギナーン、ペクチンの少なくとも１つから構成されることが好ましい。

また、前記インク凝固剤は、固形状、粉末状、フレーク状のいずれかの形態で、前記廃インク貯留部内に収納されていることが好ましい。この他、前記インク凝固剤は、前記記録インクに予め混ぜ込まれているものでもよい。

さらに、前記記録インク貯留部と前記廃インク貯留部とは、中空状の容器本体の内部を隔壁で２つに仕切ることによって構成されることが好ましい。また、前記記録インク貯留部と前記廃インク貯留部とは、中空状の容器本体に収納される２つの袋体によって構成されるものでもよい。

なお、本発明のインクジェット記録装置は、請求項１から６記載のいずれか１項に記載のインクカートリッジが着脱自在に取り付けられる装着部と、一面に形成されたノズルからインクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドと、前記記録ヘッドをクリーニングして前記廃インクを回収するとともに、回収した前記廃インクを前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記廃インク貯留部に送るヘッドクリーニング部と、前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジを加熱する加熱手段と、この加熱手段を駆動して前記インク凝固剤を溶融させることにより、前記廃インク貯留部に貯留された前記廃インクを固化させる温度制御手段とを有することを特徴とする。

また、前記ヘッドクリーニング部は、前記ノズル内のインクを吸引することによって、前記ノズルのインク吐出状態を回復させる吸引回復機構と、前記一面に付着したインクを払拭するワイパとの少なくとも一方からなり、前記吸引回復機構が吸引したインク、及び前記ワイパが払拭したインクを前記廃インクとして前記廃インク貯留部に送ることが好ましい。

さらに、前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記記録インクが無くなったことを検知する検知手段を有し、前記温度制御手段は、前記記録インクが無くなったことを前記検知手段が検知した際に、前記加熱手段の駆動を開始することが好ましい。また、前記温度制御手段は、前記廃インク貯留部に貯留された前記廃インクの量が、所定の量に達した際に、前記加熱手段の駆動を開始するものでもよい。

なお、前記インクカートリッジには、前記装着部に取り付けられた際に、接触端子を介して前記加熱手段と前記温度制御手段とを結ぶ配線経路に接続され、この配線経路の一部を構成するとともに、前記インク凝固剤が溶融する所定の温度に達したことに応じて前記配線経路を切断する切断手段が設けられており、前記加熱手段は、前記温度制御手段によって駆動された後、前記切断手段が前記配線経路を切断したことに応じて停止することが好ましい。また、前記切断手段は、前記インク凝固剤が溶融する所定の温度に応じた溶断温度を持つ温度ヒューズであることが好適である。

また、前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジを冷却する冷却手段を有し、前記温度制御手段は、前記加熱手段を駆動して前記インク凝固剤を溶融させた後、前記加熱手段を停止するとともに前記冷却手段を駆動して前記インク凝固剤を固化させることが好ましい。

さらに、前記温度制御手段は、前記廃インクを固化させる際に前記加熱手段を駆動して前記インク凝固剤を溶融させるとともに、前記記録ヘッドが画像を記録する際に前記加熱手段を駆動して前記記録インクの粘性を変化させることが好ましい。

なお、本発明の廃インクカートリッジは、一面に形成されたノズルからインクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドをクリーニングすることによって回収された廃インクを貯留する廃インク貯留部と、この廃インク貯留部に収納され、加熱により溶融して前記廃インクと混ざり合い、冷めたときに前記廃インクを固化させるインク凝固剤とを有することを特徴とする。

本発明では、記録ヘッドをクリーニングすることによって回収された廃インクを貯留する廃インク貯留部と、廃インクをゲル状に固化させるインク凝固剤とをインクカートリッジに設けた。インクジェット記録装置からインクカートリッジを取り外す際には、廃インクを固化させておくことで、廃インクの漏れを確実に防止することができる。また、ゲル状に固化した廃インクとインク凝固剤とは、所定の温度まで加熱することによって再び液状に溶融し、廃インク貯留部から簡単に取り出すことができるので、カートリッジの再利用を容易に行うことが可能になる。

図１に示すインクジェット記録装置１０は、用紙１１に対してインクを吐出して付着させることにより画像を記録する記録ヘッド１２を備えている。記録ヘッド１２は、インクを吐出する吐出口が形成された複数のノズルを備えており、これら複数のノズルの吐出口が各色毎に配列された吐出面（請求項記載の一面に相当）が用紙１１の記録面と対面するように配置される。記録ヘッド１２は、図中Ｘで示す用紙１１の幅方向（以下、主走査方向と称す）に移動自在なキャリッジ１３に取り付けられている。キャリッジ１３の底面には、記録ヘッド１２の吐出面を露呈させる開口が形成されている。記録ヘッド１２は、キャリッジ１３の移動にともなって主走査方向に往復動しながら、画像をライン記録する。また、インクジェット記録装置１０には、図中Ｙで示す用紙１１の長さ方向（以下、副走査方向と称す）に用紙１１を送る搬送ローラ（図示は省略）が設けられている。インクジェット記録装置１０は、記録ヘッド１２が主走査方向に１往復動する毎に搬送ローラを駆動し、記録ヘッド１２の記録幅分だけ用紙１１を副走査方向に送る。この動作を繰り返すことにより、１画面分の画像が用紙１１に記録される。

キャリッジ１３は、主走査方向に沿って配された一対のガイド棒１４ａ、１４ｂにスライド自在に取り付けられており、ベルト１５と一対のプーリ１６とからなるベルト機構１７によって駆動される。ベルト機構１７の一端には、記録ヘッド１２と用紙１１とが対面しない領域（以下、ホームポジションと称す）が設けられている。キャリッジ１３は、図中二点鎖線で示すように、例えば、電源ＯＦＦ時や記録待機時などの非記録時に、このホームポジションに保持される。キャリッジ１３は、ホームポジションから主走査方向に移動し、記録ヘッド１２と用紙１１とが対面する記録領域を１往復動することにより、記録ヘッド１２に画像をライン記録させる。

ホームポジションにある記録ヘッド１２の吐出面と対向する位置には、吐出面に付着したインクや紙粉などの汚れを拭き取ったり、ノズルの目詰まりを防止するためノズルから増粘状態のインクを吸引したりするヘッドクリーニング部１８が設けられている。ヘッドクリーニング部１８は、例えば、電源投入時や画像記録を行う前後などといった所定のタイミングで記録ヘッド１２の吐出面をクリーニングし、記録ヘッド１２から不要なインク（以下、廃インクと称す）などを回収する。

また、インクジェット記録装置１０には、例えば、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のインクをそれぞれ収納した４つのインクカートリッジ２１が着脱自在に取り付けられるカートリッジ装着部１９が設けられている。カートリッジ装着部１９には、各インクカートリッジ２１のそれぞれに対応した４つのスロット１９ａが形成されており、これらの各スロット１９ａに各インクカートリッジ２１が差し込まれる。このカートリッジ装着部１９は、インクジェット記録装置１０の所定の位置に固定され、例えば、可撓性を有するチューブなどからなる配管３２（図２参照）を介して記録ヘッド１２に接続される。記録ヘッド１２には、各ノズルに対応してピエゾ素子によって駆動される振動板が設けられており、この振動板の振動による配管内の圧力変化に応じて、インクカートリッジ２１内のインクがノズルへ吸引され、吐出口から噴射される。

図２に示すように、インクカートリッジ２１には、中空状に成形された容器本体２２を隔壁２３によって上下二段に仕切ることにより、記録ヘッド１２に供給する記録用のインク（以下、記録インクと称す）を貯留する記録インク貯留室（記録インク貯留部）２４と、ヘッドクリーニング部１８が回収した廃インクを貯留する廃インク貯留室（廃インク貯留部）２５とが形成されている。このインクカートリッジ２１では、記録ヘッド１２に記録インクを供給するとともに、回収された廃インクを貯留するので、記録インクが無くなったことに応じて交換することにより、廃インクの廃棄を同時に行うことができる。なお、図２では、容器本体２２のほぼ半分のところを隔壁２３によって仕切っているが、隔壁２３が仕切る位置（記録インク貯留室２４と廃インク貯留室２５との容積比）は、廃インクの予想量に応じて適宜決定すればよい。

容器本体２２の一側面には、記録インク貯留室２４に貯留された記録インクを取り出すための取出口２６と、廃インク貯留室２５内に廃インクを注入するための注入口２７、及び記録インク貯留室２４内を大気圧にするとともに、記録ヘッド１２へ供給したインク量に対応する大気を導入するための大気導入口２８と、廃インク貯留室２５内を大気圧する大気連通孔２９とが設けられている。取出口２６、注入口２７、及び大気導入口２８は、容器本体２２の側面に貫通孔を開け、この貫通孔の縁部を略円筒状に隆起させることによって形成される。なお、容器本体２２は、例えば、透明なプラスチックで成形されており、各貯留室２４、２５内の各インクの量が、目視で確認できるようになっている。また、取出口２６、注入口２７、大気導入口２８には、例えば、多孔質体で成形されたフィルタや弁機構などが組み込まれ、各貯留室２４、２５内に貯留された各インクが簡単に漏れ出ないようにされている。

記録インク貯留室２４には、記録インクが無くなったことを検知するためのプリズム（図示は省略）が設けられている。プリズムは、取出口２６が形成された側面との対向面に、記録インク貯留室２４の底面と近接して配置されている。また、プリズムは、尖頭が記録インク貯留室２４の内側に向かうように形成されている。インクジェット記録装置１０には、スロット１９ａに差し込まれたインクカートリッジ２１のプリズムと対面する位置に、残量検知センサ（検知手段）５８が設けられている。この残量検知センサ５８には、例えば、プリズムに向けて光を照射する発光部と、プリズムからの反射光を受光する受光部とからなる反射型のフォトインタラプタが用いられる。残量検知センサ５８は、プリズムに光を照射し、そこからの反射光量に応じたレベルの信号を出力する。記録インク貯留室２４内の記録インクの量が変化すると、プリズムで反射する反射光量が変化する。インクジェット記録装置１０は、残量検知センサ５８が出力する信号レベルに基づいて、記録インク貯留室２４内の記録インクが無くなったことを判定する。

廃インク貯留室２５には、注入された廃インクを固化させるインク凝固剤３０が収納されている。インク凝固剤３０は、乾燥した固形の状態で廃インク貯留室２５内に入れられており、所定の温度まで加熱すると溶融し、冷めると再び凝固する性質を有している。また、インク凝固剤３０は、水溶性を有しており、廃インク貯留室２５内に廃インクが注入された状態でインク凝固剤３０を溶融させると、廃インクとインク凝固剤３０とが混ざり合い、冷えて凝固する際に廃インクがゲル状に固化される。また、廃インクとともにゲル状に固化したインク凝固剤３０は、加熱・冷却によって、何度でも溶融と凝固を繰り返す。

これにより、インクカートリッジ２１をスロット１９ａから取り外す際などに、廃インクが漏れ出ることが確実に防止される。なお、このインク凝固剤３０としては、廃棄時の環境安全性を考慮すると、例えば、寒天やゼラチン、及びカラギナーン、ペクチンなどの天然由来の材料を用いることが好ましい。また、上記の他に、例えば、水溶性を有し、加熱・冷却によって溶融・凝固するＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）などの樹脂材料を用いてもよい。また、インク凝固剤３０の形態は、固形に限らず、粉末状でもよいし、フレーク状でもよい。

また、取出口２６や注入口２７などが形成された容器本体２２の側面には、放熱フィン３１が設けられている。放熱フィン３１は、容器本体２２を挟んで廃インク貯留室２５と対面しており、溶融したインク凝固剤３０を冷ます際に、その放熱を助ける。この放熱フィン３１は、金属などの熱伝導率の高い材料で成形した後、容器本体２２に取り付けるものでもよいし、容器本体２２と一体成形されるものでもよい。

カートリッジ装着部１９には、各スロット１９ａにインクカートリッジ２１が差し込まれた際に、取出口２６、注入口２７、及び大気導入口２８のそれぞれに嵌合する嵌合部１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ（図１参照）が設けられている。嵌合部１９ｂは、配管３２を介して記録ヘッド１２に接続されている。一方、嵌合部１９ｃは、配管３３を介してヘッドクリーニング部１８に接続されている。さらに、嵌合部１９ｄは、略Ｌ字状に屈曲した大気導入路３４を介して、カートリッジ装着部１９の上面に形成された大気導入孔１９ｅ（図１参照）に接続されている。また、各嵌合部１９ｂ、１９ｃ、１９ｄには、各配管３２、３３、及び大気導入路３４の一部を構成する中空状のアクセス針３５、３６、３７が設けられている。各アクセス針３５、３６、３７は、インクカートリッジ２１をスロット１９ａに差し込んだ際に、取出口２６、注入口２７、大気導入口２８にそれぞれ突き刺さり、各貯留室２４、２５内に侵入する。これにより、各アクセス針３５、３６と、各配管３２、３３とを介して、記録インク貯留室２４と記録ヘッド１２、及び廃インク貯留室２５とヘッドクリーニング部１８とが、それぞれ接続される。

また、カートリッジ装着部１９には、各スロット１９ａのそれぞれに対応して、ヒータ（加熱手段）３８と冷却ファン（冷却手段）３９とが設けられている。ヒータ３８は、スロット１９ａに差し込まれたインクカートリッジ２１の底面と接するように配置されており、電圧の印加に応じて廃インク貯留室２５内のインク凝固剤３０を加熱する。冷却ファン３９は、スロット１９ａに差し込まれたインクカートリッジ２１の放熱フィン３１と対面するように配置されており、放熱フィン３１に風を送ってインク凝固剤３０を冷却する。

ヒータ３８と冷却ファン３９は、温度コントローラ（温度制御手段）４０に接続されている。温度コントローラ４０は、廃インクの固化が指示された際に、ヒータ３８に電圧を印加してインク凝固剤３０を溶融させた後、冷却ファン３９を駆動してインク凝固剤３０を凝固させる。なお、温度コントローラ４０は、例えば、インク凝固剤３０の物性（溶融温度、凝固温度、熱容量など）やヒータ３８の容量、及び冷却ファン３９の風量などによって予め決められた動作タイミングに基づいて、ヒータ３８と冷却ファン３９とを駆動する。

ヘッドクリーニング部１８は、記録ヘッド１２の各色毎に吐出面を封止するための複数のキャップ５０と、吐出面を払拭するためのワイパ５１とを有している。キャップ５０は、ゴムなどの弾性材料で成形された部材で、ホームポジションに保持された記録ヘッド１２と対面するように配置されている。このキャップ５０は、図示を省略した移動機構によって上下方向に移動自在にされており、記録ヘッド１２がホームポジションに移動した後、上方向に移動して記録ヘッド１２に当接する。これにより、非記録時にキャップ５０によって記録ヘッド１２の吐出面が封止され、ノズル内のインクの乾燥などが防止される。

ワイパ５１は、ゴムなどの弾性材料で成形されたブレード５２と、このブレード５２を保持する保持部５３とからなる。このワイパ５１は、キャリッジ１３が記録領域に向かう方向にキャップ５０と並べて配置されるとともに、ブレード５２の先端が吐出面とわずかに接触するように高さが合わせられている。これにより、キャリッジ１３がホームポジションから記録領域へ、及び記録領域からホームポジションへ移動する度に、ブレード５２によって吐出面が払拭される。なお、図２では、ブレード５２が棒状に記載されているが、実際には、吐出面に応じた奥行き幅を有する板状に成形されている。また、ワイパ５１は、上記に限ることなく、キャップ５０の如く上下動させて必要なときにだけ吐出面の払拭を行うものでもよいし、キャリッジ１３の移動に頼らず自らが移動して吐出面を払拭するものでもよい。

ヘッドクリーニング部１８と嵌合部１９ｃとを接続する配管３３は、ヘッドクリーニング部１８内で配管３３ａと配管３３ｂとの２本に分けられ、キャップ５０とワイパ５１とのそれぞれに接続される。また、ヘッドクリーニング部１８には、配管３３内に圧力変動を加えて配管３３内の流体を廃インク貯留室２５に向けて押し流すポンプ５４が設けられている。

キャップ５０に接続された配管３３ａは、貫通孔を介して窪み５０ａにつなげられており、ポンプ５４の圧力変動を窪み５０ａ内に伝える。これにより、記録ヘッド１２に当接した状態でポンプ５４を駆動することで、ノズル内の廃インクが吸引されてインクカートリッジ２１の廃インク貯留室２５に送られる。すなわち、キャップ５０とポンプ５４とによって請求項記載の吸引回復機構が構成される。一方、ワイパ５１に接続された配管３３ｂは、ブレード５２と保持部５３との接続界面に形成された溝５３ａにつなげられている。記録ヘッド１２の吐出面に付着した廃インクは、キャリッジ１３の移動にともなってブレード５２に払拭される。ブレード５２に払拭された廃インクは、ブレード５２を伝って溝５３ａに溜められる。これにより、ポンプ５４を駆動することで、溝５３ａに溜められた廃インクが吸引されてインクカートリッジ２１の廃インク貯留室２５に送られる。また、各配管３３ａ、３３ｂの経路上には、それぞれバルブ５５、５６が設けられており、ポンプ５４からの圧力変動を選択的に切り替えてキャップ５０とワイパ５１とに伝えられるようにしている。なお、ワイパ５１は、１個が記録ヘッド１２の各色の吐出面に対して共通に使用されるため、その配管３３ｂは、いずれか１色のインクカートリッジ２１の廃インク貯留室２５だけに接続すればよく、それ以外の色の廃インク貯留室２５には、各色に対応したキャップ５０からの配管３３ａだけが接続される。

ヘッドクリーニング部１８は、上述のように記録ヘッド１２のクリーニングを行って、記録ヘッド１２から廃インクを回収する。回収された廃インクは、カートリッジ装着部１９に取り付けられた４つのインクカートリッジ２１の各廃インク貯留室２５に注入される。なお、本例では、記録ヘッド１２の各色の吐出面毎に独立したキャップ５０を設けているが、これに限らず、各色の吐出面をまとめて覆うキャップ５０であってもよい。この場合には、回収した廃インクをカートリッジ装着部１９で分配して、各インクカートリッジ２１の廃インク貯留室２５に均等に注入すればよい。

次に、図３に示す説明図を参照しながら、上記構成によるインクジェット記録装置１０の作用について説明する。インクカートリッジ２１には、記録インクを貯留する記録インク貯留室２４と、廃インクを貯留する廃インク貯留室２５とが形成されている。このインクカートリッジ２１をカートリッジ装着部１９のスロット１９ａに差し込むと、アクセス針３５、３６と、配管３２、３３とを介して、記録インク貯留室２４と記録ヘッド１２、及び廃インク貯留室２５とヘッドクリーニング部１８とが、それぞれ接続される。

キャリッジ１３は、非記録時にホームポジションに保持される。また、非記録時には、キャップ５０が記録ヘッド１２の吐出面を封止して、ノズル内の記録インクの乾燥を防止する。ヘッドクリーニング部１８は、画像記録の前後やユーザからヘッドクリーニングが指示された際などに、バルブ５５を開栓、バルブ５６を閉栓状態にしてポンプ５４を駆動する。ポンプ５４は、キャップ５０を介して記録ヘッド１２のノズルから増粘した廃インクなどを吸引する。吸引された廃インクは、配管３３とアクセス針３６とを通って、インクカートリッジ２１の廃インク貯留室２５に注入される。

ユーザから画像記録が指示されて、キャリッジ１３がホームポジションから記録領域へと移動を始めると、ワイパ５１のブレード５２によって記録ヘッド１２の吐出面に付着した廃インクが払拭される。払拭された廃インクは、ブレード５２を伝って溝５３ａに溜められる。ヘッドクリーニング部１８は、例えば、キャリッジ１３が完全に記録領域内に侵入したことを確認した後、バルブ５５を閉栓、バルブ５６を開栓状態にしてポンプ５４を駆動する。ポンプ５４は、溝５３ａに溜まった廃インクを吸引して、廃インク貯留室２５に送る。これにより、ヘッドクリーニング部１８によって回収された廃インクが廃インク貯留室２５に貯留される。

画像記録が指示された記録ヘッド１２は、記録する画像に応じたピエゾ素子に電圧を印加して振動板を駆動し、配管３２内に圧力変化を加えて記録インク貯留室２４から記録インクを吸引する。吸引された記録インクは、ノズルの吐出口から噴射されて用紙１１に付着する。インクジェット記録装置１０は、キャリッジ１３を主走査方向へ移動させながら記録ヘッド１２を駆動するとともに、搬送ローラによって用紙１１を副走査方向へ送ることで、用紙１１に画像を記録する。

記録ヘッド１２による画像記録を続けていくと、図３（ａ）に示すように、記録インク貯留室２４内の記録インクが無くなる。記録インクが無くなったことを、残量検知センサ５８が検知すると、インクジェット記録装置１０は、温度コントローラ４０に廃インクの固化を指示する。固化が指示された温度コントローラ４０は、ヒータ３８に電圧を印加し、予め決められた動作タイミングに基づいて、インク凝固剤３０を溶融する温度まで加熱する。溶融したインク凝固剤３０は、図３（ｂ）に示すように、廃インクと混ざり合う。インク凝固剤３０と廃インクとを混ぜ合わせた温度コントローラ４０は、ヒータ３８の電圧を落として加熱を停止するとともに、冷却ファン３９を駆動してインク凝固剤３０の冷却を開始する。図３（ｃ）に示すように、冷却ファン３９からの送風によって冷やされたインク凝固剤３０は、再び凝固して混ざり合った廃インクをゲル状に固化させる。

廃インクを固化させたインクジェット記録装置１０は、例えば、液晶表示パネル（図示は省略）にエラーメッセージを表示するなどして、ユーザに記録インクが切れたことを報知する。なお、ユーザへの報知は、液晶表示パネルに限らず、ランプやＬＥＤなどの光源を用いて光で報知するものでもよいし、スピーカーなどを用いて音でユーザに報知するものでもよい。

ユーザがインクカートリッジ２１を交換する際、廃インクは、インク凝固剤３０と混ざり合ってゲル状に固化しているので、例えば、アクセス針３６の穴跡や大気連通孔２９などから廃インクが漏れ出ることが確実に防止され、交換を容易に行うことができる。また、交換した使用済みのインクカートリッジ２１を加熱すると、ゲル状に固化した廃インクとインク凝固剤３０とが再び液状に戻る。これにより、例えば、フィルタや弁機構などを取り去ることによって、注入口２７から液化した廃インクとインク凝固剤３０とを簡単に取り出すことができ、容器本体２２などを容易に再利用することが可能になる。また、取り出したインク凝固剤３０も、洗浄や加熱・乾燥などを行って廃インクの成分と分離させることで、再びインク凝固剤３０などとして再利用することができる。

さらに、高吸水性ポリマーを用いて廃インクを固化させた場合、固化した廃インクが適切に処理されず、一般ゴミなどとして焼却処分されてしまうと、ダイオキシンなどの有害物質を発生させる要因となってしまう。本例のインク凝固剤３０では、寒天やゼラチン、及びカラギナーン、ペクチンなどの天然由来の材料を用いることができるので、焼却処分されたとしても、有害な物質を発生させる心配がない。

なお、上記実施形態では、残量検知センサ５８の検知結果に基づき、記録インク貯留室２４内の記録インクが無くなったことに応じて廃インクを固化させるようにしているが、廃インクを固化させるタイミングは、これに限るものではない。例えば、ヘッドクリーニング部１８のポンプ５４が廃インクを吸引して、廃インク貯留室２５内に廃インクが注入される毎に廃インクを固化させるようにしてもよい。こうすることで、記録インクが無くなったことを残量検知センサ５８が検知する前にインクカートリッジ２１が取り外された場合にも、廃インクが漏れ出す心配がない。また、ポンプ５４が駆動された回数をカウントするなどして注入された廃インクの量を推定し、インク凝固剤３０が固化させることのできる許容量に廃インクの量が達した場合にだけ、廃インクを固化させるようにしてもよい。これによれば、ヒータ３８や冷却ファン３９などの駆動回数が必要最低限に抑えられるので、消費電力の低減を図ることができる。

また、上記実施形態では、インクカートリッジ２１の容器本体２２を隔壁２３によって上下二段に仕切ることにより、記録インク貯留室２４と廃インク貯留室２５とを形成するようにしているが、図４に示すように、各貯留室２４、２５を設ける変わりに、記録インクと廃インクとを可撓性のある袋体に収容するようにしてもよい。なお、上記実施形態と機能・構成上同一のものについては、同符号を付し詳細な説明を省略する。

図４に示すインクカートリッジ６０は、記録インクを収容する記録インク袋６１と、廃インクを収容する廃インク袋６２と、これらの各袋６１、６２を覆って保護するケース６３とからなる。ケース６３の一側面には、記録インク袋６１に収容された記録インクを取り出すための取出口６４と、廃インク袋６２に廃インクを注入するための注入口６５とが設けられており、各袋６１、６２の開口部分が、それぞれに内側から取り付けられている。また、この一側面には、ケース６３内を大気圧にするための大気導入口６６が形成されている。廃インク袋６２の中には、上記実施形態と同様に固形状のインク凝固剤３０が入れられている。また、廃インク袋６２は、カートリッジ装着部１９に設けられたヒータ３８からの熱が伝わりやすいように、例えば、接着剤などによってケース６３の内底面に貼り付けられている。

このように構成されたインクカートリッジ６０でも、ヘッドクリーニング部１８で回収された廃インクを廃インク袋６２に収容し、インク凝固剤３０を加熱・冷却してゲル状に固化させることによって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、このインクカートリッジ６０では、記録インクが使われて記録インク袋６１が萎んでいく一方、廃インクが注入されて廃インク袋６２が膨らんでいく。このように、お互いの容積が入れ替わるようになるので、ケース６３の内部空間を有効に活用することができ、インクカートリッジ６０の小型化を図ることが可能になる。

さらに、上記実施形態では、インク凝固剤３０の物性やヒータ３８の容量、及び冷却ファン３９の風量などによって予め決められた動作タイミングに基づいて、温度コントローラ４０が、ヒータ３８と冷却ファン３９とを駆動するようにしているが、図５に示すインクカートリッジ７０のように、温度ヒューズ７１を設け、この温度ヒューズ７１の溶断を検知することによって、ヒータ３８と冷却ファン３９とを駆動するようにしてもよい。

インクカートリッジ７０の容器本体７２には、所定の温度に到達した際に可溶合金が溶断する温度ヒューズ７１が設けられている。この温度ヒューズ７１の溶断温度は、インク凝固剤３０の溶融温度に合わせられており、ヒータ３８の加熱に応じてインク凝固剤３０が溶融した際に、可溶合金が溶断するようにされている。また、温度ヒューズ７１からは、２本の導線が伸びており、それぞれ容器本体７２の底面に形成された接触端子７３ａ、７３ｂに接続されている。カートリッジ装着部８０には、各接触端子７３ａ、７３ｂのそれぞれに対応して接触端子８１ａ、８１ｂが設けられている。各接触端子７３ａ、７３ｂ、及び８１ａ、８１ｂは、インクカートリッジ７０がカートリッジ装着部８０のスロットに差し込まれた際に、互いに対面して接触する。

接触端子８１ａは、ヒータ３８に接続されている。一方、接触端子８１ｂは、温度コントローラ４０に接続されている。また、ヒータ３８の他方の導線が温度コントローラ４０に接続されている。これにより、ヒータ３８は、インクカートリッジ７０がスロットに差し込まれた際にのみ、各接触端子７３ａ、７３ｂ、及び８１ａ、８１ｂと、温度ヒューズ７１とを介して温度コントローラ４０に接続されるようになり、温度ヒューズ７１がヒータ３８と温度コントローラ４０とを結ぶ配線経路の一部を構成する。

温度コントローラ４０は、インクジェット記録装置１０から廃インクの固化が指示されると、上記実施形態と同様に、まずヒータ３８に電圧を印加してインク凝固剤３０を加熱する。インク凝固剤３０が溶融温度に達して溶融し、廃インク貯留室２５内の廃インクと混ざり合うと、温度ヒューズ７１が溶断する。温度ヒューズ７１が溶断すると、ヒータ３８と温度コントローラ４０との接続が切れ、ヒータ３８による加熱が停止する。温度コントローラ４０は、例えば、電流や電圧の値をモニタすることによって、温度ヒューズ７１が溶断したことを検知する。溶断を検知したコントローラ４０は、冷却ファン３９を駆動してインク凝固剤３０の冷却を開始する。

上記実施形態では、予め決められた動作タイミングに基づいて、ヒータ３８と冷却ファン３９とを駆動していたため、例えば、周囲の温度や湿度の影響によって、インク凝固剤３０が溶融温度に達せず、廃インクとうまく混ざり合わなかったり、反対に加熱し過ぎてインク凝固剤３０を変性させてしまうことなどが懸念される。本例では、インク凝固剤３０の溶融温度に応じた溶断温度を持つ温度ヒューズ７１を設け、この温度ヒューズ７１の溶断によってヒータ３８を停止させるので、上記のような加熱の過不足を防止することができる。また、例えば、温度コントローラ４０が、インク凝固剤３０を過度に加熱しようとした際に、本例では、温度ヒューズ７１が溶断して、インク凝固剤３０と廃インクとが所定の温度以上に加熱されることを防止するので、インクジェット記録装置１０の安全性の向上にも寄与する。

また、本例では、温度ヒューズ７１を溶断させることによって、ヒータ３８による加熱を停止するようにしているが、これに限ることなく、例えば、接触端子７３ａから接触端子７３ｂに至るインクカートリッジ７０内の電気配線部の一部に、インク凝固剤３０の溶融温度に応じた温度で溶解する材質（例えば、低融点樹脂など）からなる溶解部を設けておき、容器本体７２が所定の温度に達した際に、溶解部の溶解に応じて電気配線が切断されるようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、固形状などのインク凝固剤３０を予め廃インク貯留室２５内に入れておくようにしているが、これに限ることなく、例えば、粉末状にしたインク凝固剤を予め記録インクに混ぜ込んでおくようにしてもよい。これによれば、廃インクの量に対するインク凝固剤の量が変化することが無いので、廃インクとインク凝固剤とをゲル状に固化させた際に、硬さなどを常に同じ状態にすることができる。

また、上記実施形態では、廃インクを固化させる際にのみヒータ３８を使用しているが、これに限ることなく、例えば、記録ヘッド１２が画像を記録する際にヒータ３８を使用するようにしてもよい。記録時にヒータ３８を使用して記録インクを加熱すると、記録インクが軟化して粘度が低下し、各配管との粘性抵抗が軽減されるので、記録ヘッド１２に安定して記録インクが供給されるとともに、吐出口からの記録インクの噴射も安定するようになる。

さらに、上記実施形態では、１つのインクカートリッジ２１の中に記録インク貯留室２４と廃インク貯留室２５とを設けるようにしているが、これに限ることなく、例えば、記録インク貯留室のみが形成された通常のインクカートリッジと、廃インク貯留室のみが形成され、インク凝固剤を収納して廃インクを廃棄するだけの目的で使われる廃インクカートリッジとに分けて、インクジェット記録装置１０に装着するようにしてもよい。

インクジェット記録装置の構成を概略的に示す説明図である。 インクカートリッジとヘッドクリーニング部との構成を説明する説明図である。 加熱・冷却による廃インクとインク凝固剤との変化を示す説明図である。 記録インクと廃インクとを袋体に収容する例を示す説明図である。 インクカートリッジに温度ヒューズを設けた例を示す説明図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録装置
１２ 記録ヘッド
１８ ヘッドクリーニング部
１９、８０ カートリッジ装着部（装着部）
２１、６０、７０ インクカートリッジ
２２ 容器本体
２３ 隔壁
２４ 記録インク貯留室（記録インク貯留部）
２５ 廃インク貯留室（廃インク貯留部）
３０ インク凝固剤
３８ ヒータ（加熱手段）
３９ 冷却ファン（冷却手段）
４０ 温度コントローラ（温度制御手段）
５０ キャップ
５１ ワイパ
５４ ポンプ
５８ 残量検知センサ（検知手段）
６１ 記録インク袋（記録インク貯留部）
６２ 廃インク袋（廃インク貯留部）
７１ 温度ヒューズ（切断手段）
７３ａ、７３ｂ 接触端子
８１ａ、８１ｂ 接触端子

Claims (15)

1. 一面に形成されたノズルからインクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドに供給される記録インクを貯留する記録インク貯留部が設けられたインクカートリッジにおいて、
   前記記録ヘッドをクリーニングすることによって回収された廃インクを貯留する廃インク貯留部と、
   この廃インク貯留部に収納され、加熱により溶融して前記廃インクと混ざり合い、冷めたときに前記廃インクを固化させるインク凝固剤とを有することを特徴とするインクカートリッジ。
2. 固化した前記廃インクと前記インク凝固剤とは、加熱により再び溶融して液状になるとともに、冷めると固形状に戻ることを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジ。
3. 前記インク凝固剤は、寒天、ゼラチン、カラギナーン、ペクチンの少なくとも１つから構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のインクカートリッジ。
4. 前記インク凝固剤は、固形状、粉末状、フレーク状のいずれかの形態で、前記廃インク貯留部内に収納されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
5. 前記記録インク貯留部と前記廃インク貯留部とは、中空状の容器本体の内部を隔壁で２つに仕切ることによって構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
6. 前記記録インク貯留部と前記廃インク貯留部とは、中空状の容器本体に収納される２つの袋体によって構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
7. 請求項１から６記載のいずれか１項に記載のインクカートリッジが着脱自在に取り付けられる装着部と、一面に形成されたノズルからインクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドとを備えたインクジェット記録装置において、
   前記記録ヘッドをクリーニングして前記廃インクを回収するとともに、回収した前記廃インクを前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記廃インク貯留部に送るヘッドクリーニング部と、
   前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジを加熱する加熱手段と、
   この加熱手段を駆動して前記インク凝固剤を溶融させることにより、前記廃インク貯留部に貯留された前記廃インクを固化させる温度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。
8. 前記ヘッドクリーニング部は、前記ノズル内のインクを吸引することによって、前記ノズルのインク吐出状態を回復させる吸引回復機構と、前記一面に付着したインクを払拭するワイパとの少なくとも一方からなり、前記吸引回復機構が吸引したインク、及び前記ワイパが払拭したインクを前記廃インクとして前記廃インク貯留部に送ることを特徴とする請求項７記載のインクジェット記録装置。
9. 前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジの前記記録インクが無くなったことを検知する検知手段を有し、
   前記温度制御手段は、前記記録インクが無くなったことを前記検知手段が検知した際に、前記加熱手段の駆動を開始することを特徴とする請求項７又は８記載のインクジェット記録装置。
10. 前記温度制御手段は、前記廃インク貯留部に貯留された前記廃インクの量が、所定の量に達した際に、前記加熱手段の駆動を開始することを特徴とする請求項７又は８記載のインクジェット記録装置。
11. 前記インクカートリッジには、前記装着部に取り付けられた際に、接触端子を介して前記加熱手段と前記温度制御手段とを結ぶ配線経路に接続され、この配線経路の一部を構成するとともに、前記インク凝固剤が溶融する所定の温度に達したことに応じて前記配線経路を切断する切断手段が設けられており、
    前記加熱手段は、前記温度制御手段によって駆動された後、前記切断手段が前記配線経路を切断したことに応じて停止することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
12. 前記切断手段は、前記インク凝固剤が溶融する所定の温度に応じた溶断温度を持つ温度ヒューズであることを特徴とする請求項１１記載のインクジェット記録装置。
13. 前記装着部に取り付けられた前記インクカートリッジを冷却する冷却手段を有し、
    前記温度制御手段は、前記加熱手段を駆動して前記インク凝固剤を溶融させた後、前記加熱手段を停止するとともに前記冷却手段を駆動して前記インク凝固剤を固化させることを特徴とする請求項７から１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
14. 前記温度制御手段は、前記廃インクを固化させる際に前記加熱手段を駆動して前記インク凝固剤を溶融させるとともに、前記記録ヘッドが画像を記録する際に前記加熱手段を駆動して前記記録インクの粘性を変化させることを特徴とする請求項７から１３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
15. 一面に形成されたノズルからインクを吐出して画像を記録する吐出方式の記録ヘッドをクリーニングすることによって回収された廃インクを貯留する廃インク貯留部と、
    この廃インク貯留部に収納され、加熱により溶融して前記廃インクと混ざり合い、冷めたときに前記廃インクを固化させるインク凝固剤とを有することを特徴とする廃インクカートリッジ。
    

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