JP2007253471A - 廃インク容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃インクを効率よく廃インク容器に収容できるインクジェット記録装置。
【解決手段】 インクジェット記録装置は、記録ヘッドの回復動作により生ずる廃インクを収容するための廃インク容器を備え、該廃インク容器は廃インク流入口と大気連通孔を有し、該廃インク流入口と該大気連通孔との間に吸収体を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録手段から被記録材へインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置に関し、インクジェット記録装置の回復動作により、記録ヘッドから排出される廃インクを収容する容器に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機能を有する記録装置、或いはコンピュータやワードプロセッサ等を含む複合型電子機器やワークステーションの出力機器として用いられる記録装置は、画像情報に基づいて紙等の被記録材に画像を形成記録していくように構成されている。この様な記録装置は、インクジェット方式、ワイヤドット式、サーマル方式、レーザービーム方式等に分類される。

インクジェット方式を用いた記録装置（インクジェット記録装置）は、記録ヘッドからインクを被記録材に吐出して記録を行う方式である。インクジェット記録装置は、記録装置の小型化が容易である、高精細な画像を高速で形成できる、騒音が少ない等の利点があり、広く用いられている。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドのインク吐出部に、紙粉や埃等の異物が付着したり、吐出部分のインクが乾燥して増粘、固着すると、インクの吐出不良あるいは吐出不能になることがある。その為、インクジェット記録装置には、この不良事態を防止するための回復装置を備えている。回復装置は記録ヘッドの吐出部表面のインクを吸引するためのポンプを有し、ポンプを駆動させインクを吸引排出して記録ヘッドの回復を行う。回復動作によって排出された廃インクは記録装置本体内に設けられた廃インク容器に収容される。廃インク容器は、記録装置本体の寿命期間中に排出される全廃インクを収納せねばならず、廃インク容器が大きくなり装置も大型化する。このため、廃インク容器を小型化し、記録装置本体寿命の途中で廃インク容器を交換する構成をとる記録装置もある。また、廃インクを効率よく廃インク容器に収納するため、廃インク容器内に吸収体を設けた記録装置もある（例えば、特許文献１参照）。この場合、記録ヘッドから排出された廃インクを導くチューブを備え、チューブから吸収体に廃インクが滴下されるようになっている。
特開２０００−１４１７０５号公報

しかしながら、従来技術においては、チューブから排出される廃インクが容器外の空気に直接さらされてしまい、非常に乾燥しやすいものとなる。このため、インクの種類によっては、廃インクがチューブから滴下された箇所から吸収体に拡散していく前に、滴下された箇所で乾燥し、増粘、固着しやすくなる。この場合、廃インクを効率よく廃インク容器に収容できなくなる恐れがある。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するためになされたものであり、廃インクを効率よく廃インク容器に収容でき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。

本発明は、被記録材へ記録ヘッドからインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、記録ヘッドの回復動作により生ずる廃インクを収容するための廃インク容器を備え、前記廃インク容器は廃インク流入口と大気連通孔を有し、前記廃インク流入口と前記大気連通孔との間に吸収体を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置である。

本発明によれば、廃インクは廃インク流入口を通り、廃インク容器に収納される。廃インク流入口は、廃インク容器と吸収体により閉鎖された空間となっており、廃インク流入口付近での廃インクの蒸発を防ぐことが可能となる。また、廃インク容器は、廃インク流入口から吸収体を介した位置に大気連通孔を有しており、吸収体へ拡散していったインクは、大気連通孔を通して水分の蒸発が行われる。この為、廃インク量が減り、より多くの廃インクを効率よく廃インク容器に収容することが可能となる。また、廃インク流入口と大気連通孔との間に吸収体があることから、輸送等によって廃インク容器に衝撃や振動が加わっても生インクが廃インク容器外に飛散しない。そして、上記の効果により、廃インク容器を大きくする必要が無く、装置の小型化、コストダウンを図ることが可能となる。

以下に、本発明の実施形態を説明する。

まず、本発明の実施形態に適用されるインクジェット記録装置の全体構成を説明する。

図１は、本発明の実施形態に適用可能なインクジェット記録装置１の内部構成を説明するための概観斜視図である。図２は、本発明の実施形態に適用可能な記録ヘッドの概観斜視図である。

本実施形態で適用するインクジェット記録装置１は、カラー画像を形成するシリアルスキャン型のインクジェット記録装置である。シリアルスキャン型のインクジェット記録装置では、記録手段としての記録ヘッドを搭載したキャリッジを移動させながら記録ヘッドよりインクを吐出する主走査と、主走査方向と交差する方向に記録媒体を搬送する副走査とを交互に繰り返す。これにより、記録媒体に順次画像が形成される。

具体的には、記録開始が指示されると、まず給紙モータ５が駆動され、不図示のギヤを介して給紙ローラ６が回転する。この給紙ローラ６の回転により給紙トレイ８に積載されている記録媒体の中から１枚の記録媒体が記録装置本体内へと給送される。複数色分の記録ヘッド９を搭載したキャリッジユニット２（以下、単にキャリッジとも言う）は、キャリッジモータ３の駆動によって、図１に示されるＸ方向（主走査方向）へと移動する。このとき、記録ヘッドは画像信号に応じたタイミングでインクの吐出を行い、記録媒体上に１バンド分の画像を形成する。この１バンド分の画像とは、記録ヘッドの１回の主走査で記録媒体上に形成し得る帯状の画像を指し、その幅は記録ヘッドに形成されるノズル列の副走査方向における長さＬ（図２参照）に一致する。ここで、１バンド分の画像が形成されると、不図示の搬送モータによって記録媒体がＹ方向に所定量搬送され、さらに記録ヘッドによる記録走査が実行される。

この第１の実施形態では、キャリッジモータ３からキャリッジ２へ駆動力を伝達する手段として、キャリッジベルト４を用いている。但し、キャリッジベルトの代わりにリードスクリュー等他の駆動方法を用いることも可能である。記録装置本体内へ給送された記録媒体は給紙ローラ６と圧力ローラ７の間を通って、記録ヘッド９による記録が可能な位置に導かれる。

また、図１においてキャリッジ２が位置している箇所は、キャリッジ２のホームポジションである。記録が行われていないとき、ホームポジションの下部に配設されている不図示のキャップ手段が記録ヘッド９の吐出口形成面を密閉している（キャッピングしている）。記録が開始されると、キャップ手段は記録ヘッド９を開放し、これによりキャリッジユニット２はＸ方向への移動が可能となる。

なお、図１には示されていないが、キャリッジ２には、記録ヘッド９と共に各色のインクを収容した複数のインクタンクを搭載することが可能となっている。インクタンクの外装部分は、例えば、ＰＰ、ＰＥ等の樹脂をインジェクション・ブロー等によって成型し、その後、超音波溶着、熱溶着、接着および嵌合などの技術を用いて組み立てたものなどを適用することができる。インクタンクの内部構造としては、外装部分自体がインクチャンバーとして機能する方式、インクを充填したインク袋を持つ方式、あるいは外装部内に多孔質体を挿入し、その毛管力でインクの保持およびタンク内の負圧の発生を行う方式などが採用可能である。また、上記のインク袋を使用する方式では、インク袋の内部または外部に設けられたばね機構等によってインク袋を拡大方向に付勢するようにすれば、インク袋内に負圧を発生させることも可能である。

また、本実施形態におけるブラックインクは前記水性媒体に分散している顔料を含んでいる。また、前記カラーインクの少なくとも一色は、前記ブラックインクと混合された時にブラックインク中の顔料の分散安定性を不安定化させる染料および添加剤の少なくとも一方を含んでいる。具体的には、本実施形態に係るインクジェットプリンタにおけるブラックインク（第１のインク）は、カチオン基を有する物質を含む水溶液である。一方、カラーインクのうち、シアンインク（第２のインク）は、多価金属陽イオンからなる多価金属塩としてＭg2+多価金属陽イオンからなるアニオン基を有する物質を含む水溶液からなる。このシアンインクとブラックインクが記録媒体上で接触することによって両インクが反応して凝固し、色材を記録媒体の表層に留めることによって鮮やかな発色で画像を表現できるように構成されている。なお、前記多価金属塩は、Ｍg2+に限定されるものではなく、Ｍg2+、Ｃa2+、Ｃu2+、Ｃo2+、Ｎi2+、Ｆe2+、Ｌa3+、Ｎd3+、Ｙ3+およびＡl3+から選ばれる少なくとも１つの多価金属陽イオンを含むものとすることも可能である。

なお、本実施形態においてキャリッジ２に搭載される複数の記録ヘッド（記録手段）９には、図２に示すように、オリフィスプレート１１、１２、１３、１４が並設されている。各オリフィスプレートには、複数のインク吐出口を一定方向（Ｙ方向）に配列した吐出口列が複数列形成されている。図中、１５は第１のインクとしてのブラックインクを吐出する吐出口列、１６は第２のインクとしてのシアンインクを吐出する吐出口列、１７はマゼンタインクを吐出する吐出口列、１８はイエローのインクを吐出する吐出口列である。

本実施形態に適用する記録ヘッド９は、記録データに基づいて供給される電気エネルギーを電気熱変換素子で熱エネルギーに変換し、その熱エネルギーによってインクに気泡を発生させ、その気泡の発生圧力によってインク滴を吐出する構成となっている。

図２に示される前述の各吐出口列１５〜１８の各インク吐出口は、１ｃｍあたり約４９０個の配列密度で、１２８０個ずつ各色のオリフィスプレート１１〜１４に形成されている。なお、図示の各吐出口列は、それぞれインク吐出口を千鳥状に配列した２列一組の吐出口列となっており、これにより高配列密度を実現している。

また、９ａは各オリフィスプレートに対応して設けられた複数（ここでは、４個）のインク供給口である。各インク供給口９ａには、異なる種類のインクを収容した複数のインクタンクに連結され、吐出や吸引などによって各吐出口から吐出されて消費されたインクを、間断なくインク吐出口へと供給することができる。

ここで、この第１の実施形態において実行される記録ヘッド９の回復動作について説明する。

本実施形態においては、記録ヘッド９の吐出性能を維持するために、１．ワイピング回復、２．吸引回復、３．予備吐出が行われる。以下、順次各回復動作について説明する。

１．ワイピング回復
図３は、記録ヘッド９の吐出口形成面に付着したインクや塵埃を払拭するためのワイピング回復を行うワイピング機構を示す図である。また、図４はワイピング機構、吸引回復機構、並びに予備吐出機構を模式的に示した斜視図である。

図３において、２０は、顔料ブラックインクを吐出するオリフィスプレート１１の外面（吐出口形成面）を払拭するためのワイパー（以下、ブラック側ワイパーとも言う）である。２１はシアン、マゼンタおよびイエローを吐出するオリフィスプレート１２、１３、１４を払拭するためのワイパー（以下、カラー側ワイパーとも言う）を示している。また、ワイパー２２は、各オリフィスプレートが取り付けられるＴＡＢ面を含む記録ヘッド９の底面部全体に付着したインクを払拭するための全面ワイパーとなっている。ワイパー２０、２１および２２は、ワイパー固定金具によって本体内に設置されたワイパーホルダ２３（図４参照）に取り付けられている。このワイパーホルダは、キャッピングモータ（不図示）の駆動力によって、副走査方向（Ｙ方向）に沿って配置された２本のガイドシャフト２３ａに沿って往復移動可能となっている。

ワイピング動作を行わない時、ワイパー２０、２１および２２は、ホームポジションに位置する記録ヘッド９の各オリフィスプレートとの対向位置から退避した初期位置（図４に示す位置）に保持されている。また、ワイピング動作時には、キャッピングモータの駆動により、ワイパー２０、２１および２２はワイパーホルダ２３と共に図４のＹ１方向へと移動する。これにより、オリフィスプレートおよび吐出口形成面全体がワイパー２０、２１および２２によって払拭される。このワイパーによる払拭動作（ワイピング動作）が終了すると、キャリッジ２の移動によって記録ヘッド９はワイピング動作領域の外に退避する。この後、ワイパーホルダ２３の移動によってワイパー２０、２１および２２は、ワイピング動作時と逆方向（Ｙ２方向）へと移動し、初期位置に復帰する。

この第１の実施形態においては、各ページの記録終了時に、ワイピング動作を実行すべきか否かの判断を行い、実行すべきであると判断された場合のみ上述したようなワイピング動作を行う。但し、このような構成および方法は本発明を限定するものではない。例えば、本実施形態で適用可能な記録媒体としてはＡ４サイズ程度としているが、記録領域がさらに大きいプロッターや大判プリンタに本発明を適用する場合には、各記録走査後にワイピングを実行すべきか否かの判断を行うようにしても良い。

２．吸引回復
本実施形態におけるインクジェット記録装置は、ノズル内のインクや吐出口形成面に付着したインクを吸引するための吸引回復動作を行う吸引回復機構がキャリッジ２のホームポジションに設けられている。図４のように、この吸引回復機構は、キャップホルダ２０２に保持された一対のキャップ２０１ａ、２０１ｂと、キャップホルダ２０２と共に両キャップを昇降させる昇降機構と、各キャップ２０１ａ、２０１ｂに接続されたポンプ２０２ａ、２０２ｂとを有する。キャップ２０１ａ、２０１ｂには、吸引口２０１ｃ、２０１ｄが形成されており、吸引口２０１ｃはポンプ２０２ａに、吸引口２０１ｄはポンプ２０２ｂにそれぞれ連結されている。ポンプ２０２ａ、２０２ｂは、キャッピングモータの駆動力を用いてそれぞれ独立に駆動可能である。

吸引回復動作が行われない待機状態において、キャップ２０１ａ、２０１ｂはワイパーホルダ２３の移動経路より下方の開放位置に保持されている。また、吸引回復動作を行う場合には、キャリッジ２がホームポジションへ移動した後、キャップ２０１ａ、２０１ｂが昇降機構によってキャップホルダ２０２と共に上昇する。これにより、キャップ２０１ａは、オリフィスプレート１１に、キャップ２０１ｂはオリフィスプレート１２、１３、１４にそれぞれ密接し、各ノズルのインク吐出口は外気と遮断された状態になる。ここで、ポンプ２０２ａ、２０２ｂが駆動されると、キャップ２０１ａ、２０１ｂ内には負圧が発生する。この負圧によって吐出口形成面や各ノズル内で増粘、固着したインクはポンプ側と吸引され、除去される。

３．予備吐出
本実施形態の記録装置においては、記録ヘッド９の各インク吐出部がキャップ手段から開放されてから実際にインクの吐出が開始されるまでの間に、記録ヘッド９の吐出性能を維持するための回復動作として、予備吐出が実行される。通常、この記録動作開始前の予備吐出は一律の吐出数（発数）に従って行われるか、あるいは非記録時間によって決められた発数に従って行われる。また、インクの色別に発数が設定されている場合もある。

また、記録動作が開始されると、必要に応じて記録中にも予備吐出が実行される。本実施形態のシリアル型のインクジェット記録装置では、各記録走査の間のタイミングで予備吐出が行われるのが一般的である。このときの予備吐出は、全てのノズルについて行っても良いが、前回までの記録走査で使用されなかったノズルや、使用頻度が少なかったノズルに対してのみ行うようにしても良い。また、使用した頻度に基づいて予備吐出の回数を調整するような制御を行うようにしても良い。

記録前や記録中の予備吐出については、所定の予備吐出のインク受口までキャリッジを移動させて行うのが一般的である。但しこの場合には、インク受口を用意しなければならず、記録装置自体が大型化することが懸念される。よって本実施形態においては、キャップ２０１ａ、２０１ｂに予備吐出を行う構成となっている。そして、所定量の予備吐出を行った後、ポンプ２０２ａ、２０２ｂを駆動させて、キャップ２０１ａ、２０１ｂに吐出したインクを廃インク容器へ排出される。

図５は本実施例の廃インク容器を示した斜視図である。図６は本実施例の廃インク容器のＡ−Ａ’断面を示した断面図である。

前記吸引回復や予備吐出等の回復動作で排出されたインクは廃インクとして、廃インクチューブ２４を通して、廃インク流入口２５へ収容される。廃インク容器の設置位置は回復装置の下方にあることが望ましい。下方に設置されることで、ポンプによる排出圧だけでなくインクの自然落下を利用して、インクを効率よく廃インク容器に収容可能となる。

廃インク容器には廃インク流入口２５に対して、吸収体２６を介した位置に、大気連通孔２７が設けられている。吸収体としては、高分子吸収体、多孔質体、積層紙等、吸収能力があれば良く、特に限定するものではない。廃インク流入口２５から収容される廃インクは、まず、廃インク容器と吸収体に囲まれた空間に滴下される。この為、廃インク流入口２５付近ではインクは蒸発し難い。そして廃インクは廃インク流入口２５側から大気連通孔２７に向けて、吸収体２６中に拡散していく。大気連通孔２７付近まで拡散していったインクは大気連通孔を通じて水分が蒸発していく。この為、廃インクの収容量を増やすことが可能となる。また、廃インク流入口２５と大気連通孔２７との間に吸収体２６があることから、輸送等によって廃インク容器に衝撃や振動が加わった場合、例え廃インク容器に廃インクが収容された直後だとしても、生インクが廃インク容器外に飛散しない。尚、廃インクの粘度や蒸発速度等によって、吸収体の種類や大気連通孔の形状が好適に決められる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。

図７は本実施例の廃インク容器の断面を示した断面図である。本実施例では２種類の吸収体を用いている。大気連通孔側の吸収体２８は廃インク流入口側の吸収体２９と比較して、水蒸気透過率の高いものを用いている。この為、廃インク流入口２５付近は、より密閉されてインクの蒸発を困難にし、大気連通孔付近まで拡散していった廃インクはより蒸発が促進される。

本発明の実施形態に適用可能なインクジェット記録装置の内部構成を説明するための概観斜視図である。 本発明の実施形態に適用する記録ヘッドの概観斜視図である。 本発明の第１の実施形態におけるワイピング機構のワイパーを示す斜視図である。 本発明の実施形態におけるワイピング機構、吸引回復機構、並びに予備吐出機構を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る廃インク容器の外観斜視図である。 本発明の実施例１に係る廃インク容器の断面図である。 本発明の実施例２に係る廃インク容器の断面図である。

符号の説明

１ インクジェット記録装置
２ キャリッジ
３ キャリッジモータ
４ キャリッジベルト
５ 給紙モータ
６ 給紙ローラ
７ 圧力モータ
８ 給紙トレイ
９ 記録ヘッド
１１ ブラックオリフィスプレート
１２ シアンオリフィスプレート
１３ マゼンタオリフィスプレート
１４ イエローオリフィスプレート
１２０ ワイピング機構
２０１ａ、２０１ｂ キャップ
２０３ａ、２０３ｂ 吸引ポンプ
２４ 廃インクチューブ
２５ 廃インク流入口
２６ 吸収体
２７ 大気連通孔
２８ 大気連通孔側の吸収体
２９ 廃インク流入口側の吸収体

Claims (3)

1. 被記録材へ記録ヘッドからインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置であって、記録ヘッドの回復動作により生ずる廃インクを収容するための廃インク容器を備え、前記廃インク容器は廃インク流入口と大気連通孔を有し、前記廃インク流入口と前記大気連通孔との間に吸収体を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記廃インク吸収体は少なくとも水蒸気透過率の異なる、複数の吸収体から成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. 前記インクジェット記録装置は異なる種類のインクを吐出し、前記複数種のインクはブラックインクおよび一色以上のカラーインクを含み、前記ブラックインクは、前記水性媒体に分散している顔料を含み、前記カラーインクの少なくとも一色は、前記ブラックインクと混合された時に前記ブラックインク中の顔料の分散安定性を不安定化させる染料および添加剤の少なくとも一方を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェット記録装置。

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