JP2008001011A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 混合されると吸収体への浸透性が低下する複数種のインクを吐出するインクジェット記録装置において、廃液を保持する手段に対して隅々まで確実に廃液を浸透させることにより、吸収効率１００％を確保する。
【解決手段】 断面積１００平方ミリメートル以下の部分から先を構成するサブ廃液保持部とそれ以外のメイン廃液保持部とから構成される廃液保持手段において、サブ廃液保持部はメイン廃液保持部を等分割したときに、サブ廃液保持部は染料等の粘性の低い廃液排出部側に繋がっている。
【選択図】 図７

Description

本発明は、画像の記録に寄与しないインクおよびインク定着液等の廃液保持用の廃液タンク、およびインクジェット記録装置に関するものである。

インクジェット記録方法は、低騒音、低ランニングコスト、装置が小型化しやすい、カラー化が容易、等の理由からプリンタや複写機等に利用されている。

インクジェット記録装置としては、記録手段の吐出口からインクを強制的に排出するためのポンプを備えたものがある。そのポンプは、記録手段のインク吐出口内のインクの蒸発乾燥のために増粘・固化したインクによって、吐出口が目詰まりを起こしてヨレ（インク吐出方向のずれ）やインク不吐出になった場合や、吐出口に異物などが付着してインクの吐出不良を起こした場合や、インクタンクから記録ヘッドの吐出口に至るまでのインク供給路中に気泡が溜まった場合に機能して、増粘・固化したインクや異物や気泡などをインクとともに強制的に吐出口外に排出させることによって、正常なインク吐出状態に回復させるものである。このようなポンプを用いて、インクを吐出口から強制的に排出させる機構を持ったインクジェット記録装置は、排出された廃インクを貯蔵するための廃インク貯蔵部を一般的に備えている。

従来の廃インク貯蔵部としては、インクを吸収保持するための廃インク吸収体が収容されていて、ポンプから排出された廃インクを、この廃インク吸収体に吸収させるようにしたものが提供されている。この廃インク貯蔵部は、より多くのインクを廃インク吸収体に吸収させるために、廃インク吸収体を気密性の高い密閉した容器に収容せずに、廃インクが蒸発乾燥されるように通気口などが設けられている。このような廃インク貯蔵部は、すみやかにインクを廃インク吸収体に吸収させ、しかも吸収したインクが廃インク吸収体から漏れ出ないように保持することが要求される。また、廃インク吸収体を有効に使用するために、廃インク吸収体全体にインクが均一に吸収されることが必要となる。このような要求を満足させるために、例えば、吸収速度の速い吸収体とインク保持力の高い吸収体を組み合わせた廃インク吸収体や、廃インク貯蔵部の廃インク導入口から離れるにしたがって密度が高くなる密度勾配を有する廃インク吸収体を備えたものが提案されている（特開平０６−１９８９１３号）。また、インクタンクのインク吸収体に接する内壁面に溝筋を形成したものも提案されている（特開平０８−１１２９１４号）。

また、近年では、インクジェット記録方式に対して、記録画像の耐水性や耐光性など画像堅牢性の向上が求められ、このためにインクの改良が行われている。例えば、乾燥後に水に対して不溶性となるようなインクや、顔料を色材として用いたインクなど様々なインクが使用されるようになり、例えば顔料インクは主に書類等の文書印刷に使用される機会が多いことから黒インクに採用され、一方カラー画像印刷等に用いられるシアン、マゼンタ、イエロー等のインクには発色性の良さが特徴である染料インクを採用する場合が多くなっている。

しかしながらこれらのインクの中には、例えば顔料インクのように蒸発乾燥すると粘性が高くなって流動性が低下するものが有る他、一つの記録装置に具わる複数種のインク、例えば顔料インクと染料インクであったり、あるいは染料ベースのインクであっても特開平０６−１００８１１に示されているようなアニオンとカチオンにより混合されると反応を生じて単独のインク状態よりも高い粘性あるいは表面張力を生じるものが有る。更にインクとは別に、記録媒体上に吐出されたインクの堅牢性を高めるためのインク定着液を前記廃インク吸収体に排出した場合にも、これらが混合すれば同様に流動性が低下する。

このような場合には一般的に、互いに反応するインクや液体を各々吸収体上の異なる位置に排出することで排出直後の混合を回避している。その一方で、吸収体自体は分離せずに実質上一体化させることで、各々のインクおよび定着液等の排出量比が必ずしも一定でなくとも最終的には吸収体全体にインクを浸透させられるように構成することで、吸収体の液体収容効率が１００％となるよう構成している。
特開平０６−１９８９１３号公報 特開平０８−１１２９１４号公報 特開平０６−１００８１１号公報

しかしながら、近年、１台の記録装置に搭載されるインクの数が増えたり、インク吐出ノズルの数が増えるなどして、吸引ポンプが一度に吸引すべきインク量が増加傾向に有り、更にネットワーク環境の普及やデジタルカメラデータ印刷の需要が増えるなど、１台当たりの記録装置の使用頻度が上がっていることから、記録装置内に保持すべき廃インク量は年々増大している。従って装置サイズを大きくせずに廃インク保持容量を増大させるには、従来のように直方体に近い形状のメイン廃インク吸収体だけでは無く、装置内の空きスペースを活用するために、複数の飛び地のスペースに詰め込んだ前記メイン廃インク吸収体から細い吸収体で繋がるサブ廃インク吸収体を設ける必要が生じている。このため、互いに反応して流動性が損なわれるようなインクやインク定着液が合流して実質上の境界ができると、前記断面積の小さな吸収体で繋がれた吸収体を、具えられたインクの中でも特に流動性の低いインクが浸透しなければならないような状況が生じ、サブ廃インク吸収体の断面積の小さい部分でインクの浸透が止まってしまったり、浸透はしているもののその流速が廃インクを排出する流速よりも低下してしまうことにより廃インクが機外に漏れ出す危険性があった。

そのため、廃インク吸収体として、記録装置の製品寿命にわたって発生しうる廃インクを吸収できるだけの大きさのものを備えていても、廃インク吸収体自体がインクの吸収能力を失ってしまい、廃インク吸収体全体に廃インクが伝わらずに、廃インク貯蔵部から廃インクが溢れてしまうといった課題が生ずることになる。

本発明はこのような技術課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単かつ安価な構成で廃インクの吸収性能を向上させて、廃インクの貯蔵部からの廃インクの漏れを回避することができる廃インクタンクおよびインクジェット記録装置を提供することにある。

本発明は前記問題に鑑みてなされるものであり、その手段は、混合されると単独状態よりも粘度あるいは表面張力が増大する特性を有する複数の液体を搭載し、前記複数の液体における画像記録に寄与しない廃液を吸収保持する廃液保持手段を有するインクジェット記録装置において、
前記複数の液体は、その特性に応じて廃液保持手段の異なる位置に排出されるとともに、
前記廃液保持手段は、メイン廃液保持手段と、前記メイン廃液保持手段に１００平方ミリメートル以下の断面積でつながるサブ廃液保持手段と、から構成され、
前記メイン廃液保持手段の体積を廃液の種類数に等分に分割したとき、サブ廃液保持手段は前記複数の液体のうち表面張力あるいは粘性が最も小さい液体の排出側にあるよう構成するものである。

以上説明したように、本発明によれば、混合するとその流動性が著しく低下するような複数のインクを有するインクジェット記録装置であっても、廃インク吸収体の全域にインクを浸透させることができ、機外への廃インク溢れを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、インクジェット記録装置全体の概略構成を示す斜視図である。図１において、記録手段としてのインクジェット記録ヘッド１はキャリッジ２に搭載されており、キャリッジ２は、装置本体に設置されたガイドレール３とキャリッジ軸３３によって、矢印Ａの主走査方向に沿って往復移動可能に案内支持されている。装置本体の一端部には、キャリッジ２を移動させるためのキャリッジモータ４が装着されている。装置本体の他端部には、アイドラプーリ５が配列されている。

そして、キャリッジモータ４とアイドラプーリ５との間には、ガイドレール３と平行なタイミングベルト６が張架されており、タイミングベルト６の一部はキャリッジ２に連結されている。また、タイミングベルト６は、アイドラプーリ５の部分に設けられたテンションバネ７によって所定の張力が付与されている。そして、キャリッジモータ４の正転および逆転によってキャリッジ２を往復移動させるとともに、キャリッジモータ４の回転量によってキャリッジ２の位置、即ち記録ヘッド１の位置を制御するように構成されている。

記録ヘッド１のインク吐出部と対向する位置には、プラテン８がガイドレール３と平行に設けられている。このプラテン８は、記録部における被記録材（記録紙など）の位置を規制するためのものである。プラテン８の通紙上流側には、ガイドレール３と平行にフィードローラ１６が配列されている。このフィードローラ１６には、ピンチローラガイド９により支持されたピンチローラ１０が圧接され、自動給紙装置１５から送り出された被記録材を、フィードローラ１６とピンチローラ１０によって記録部のプラテン８上へ配送するように構成されている。プラテン８の通紙下流側には、矢印Ａの主走査方向と直交する副走査方向に沿って記録部を通過した被記録材を排出するための排紙ローラ１１および拍車１２が設けられており、ここでも排紙ローラ１１と拍車１２との間の摩擦搬送力により、被記録材を送り出すように構成されている。

プラテン８の右側の記録動作領域外の位置には、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように回復装置１３が配設されている。この回復装置１３には、記録ヘッド１のインク吐出部を密閉し得るキャップ１４が設けられている。回復装置１３は、記録ヘッド１のインク吐出部を密閉した状態のキャップ１４内に、吸引ポンプ等によって負圧を発生させて、記録ヘッド１のインク吐出口内の増粘インクや固着インク等を吸い出すことにより、記録ヘッド１のインク吐出性能を回復させる回復動作を行うように構成されている。キャップ１４は、このような回復動作において記録ヘッド１からのインクの吸引部として使用される他、記録装置の輸送時や記録ヘッド１の非記録動作時などにおいて、吐出口内のインク乾燥防止のために使用される。

自動給紙装置１５、フィードローラ１６、排紙ローラ１１、および回復装置１３などは、不図示の搬送モータを駆動源として、不図示の伝達機構を介して駆動される。

本例の記録ヘッド（記録手段）１は、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手段であって、熱エネルギーを発生するための電気熱変換体が備えられている。

図２は、本例の記録ヘッド１のインク吐出部の構造を模式的に示す部分斜視図である。図２において、被記録材と所定の間隔（例えば約０．５〜２．０ミリ程度）をおいて対面する吐出口形成面５１には、所定のピッチで複数の吐出口５２が形成され、共通液室５３と吐出口５２とを連通する各液路５４の壁面に沿って、インク吐出のためのエネルギを発生する電気熱変換体（発熱抵抗体など）５５が配置されている。本例の記録ヘッド１は、吐出口５２の列がキャリッジ２の主走査方向と交叉する方向に並ぶような位置関係で、キャリッジ２に搭載されている。記録ヘッド１は、駆動信号を印加することによって電気熱変換体５５に熱エネルギを発生せしめ、この熱エネルギによって液路５４内のインクを膜沸騰させ、この気泡の成長・収縮によって生じる圧力によって、インク吐出口５２からインク滴を吐出させて記録を行う。

図３（Ａ）および（Ｂ）は、回復装置１３の外観斜視図である。記録ヘッド１の吐出口形成面５１がキャップ１４により覆われ、そのキャップ１４に連通した廃インク供給路４１を介して接続される負圧吸引ポンプ４０により、吐出口５２（図２参照）からインクが吸引される。この吸引された廃インクは、吸引ポンプ４０に接続される他方の廃インク供給路４２を介して、廃インクタンク３０へ排出される。

図４は本例における廃インク吸収体３１を具えた記録装置のベース部材２０の外観斜視図、図５はそのベース部材２０のみ、図６はその廃インク吸収体３１のみの形状を示す外観斜視図である。また図４に示した三角印は顔料を用いたブラックインクの廃インク排出位置、×印は染料を用いたカラーインクの廃インク排出位置を示している。

ベース２０には、廃インク吸収体を囲うように仕切り壁２１が一体的に設置されている。その仕切り壁２１の中に、廃インクを吸収保持するための廃インク吸収体３１が収容されている。ベース２０と仕切り壁２１により、いわゆる上部開口のケースを形成しており、そのタンクケース内に廃インク吸収体３１が収容されている状態となっている。廃インク吸収体３１の素材としては、スポンジ等の多孔質吸収体、フェルトや積層紙などの繊維状吸収体が挙げられるが、インクを吸収保持できるものであればいずれのものでも良いが、第１の実施例では密度を含め、全ての部位を同一特性の材質で構成されているものとする。

また本例のインクジェット記録装置では、２種類のインクを使用している。一つは主に文字印刷に使用されるブラックの顔料インクで、もう一方は主に画像印刷に用いられるシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの染料インクである。また互いに混合されるとその粘性が急激に増大し、単独の状態に比較して流動性が低下する特性を持っている。

廃インク吸収体３１は図６に示すように、インク浸透方向に対する断面積が１００平方ミリメートル以下の細い部位aおよびその先を構成サブ廃インク吸収体Ａと、それ以外のメイン廃インク吸収体Ｂとにより構成されている。

断面積が或る値よりも小さいと、流動性の悪いインクでは廃インク吸収体３１へのインク排出流量よりも浸透速度の方が遅くなり、廃インク吸収体３１にインクがまだ浸透していない領域が残っていても、装置の外に廃インクが溢れ出す危険性が有る。特に、長期放置されたインクジェット記録装置に搭載された記録ヘッドではインク吐出口内のインクが固着してしまい、通常の吸引動作では吐出性が回復しない場合が有る。このような場合にはリフレッシングと呼ばれるような、一度に大量のインクを吸引して回復させる必要が有り、装置外へのインク漏れ要因となる可能性が特に高くなる。なお部位ｂとｃも各々の断面積は１００平方ミリメートル以下であるが、両者は物理的に並列して存在し、かつ合計の断面積はそれ以上であるため、実質上この部分の断面積は１００平方ミリメートル以上とみなせる。

図７は前記メイン廃インク吸収体の形状を示す図であり、実際の吸収体では図中の矢印部から先にサブ廃インク吸収体が繋がっている。メイン廃インク吸収体の体積をインクの種類数に等分割、すなわち本実施例では２等分した時に、単独のフレッシュ状態での流動性が高い方のインクの排出位置側、すなわち本例では染料インクの排出位置が有る側にサブ廃インク吸収体Ａが繋がるように廃インク吸収体は形成されている。このように構成することで、Ｌ１において２種のインクが合流してインク流動の境界が形成されても、図中の矢印方向に繋がっている前記断面積の小さい部位へ伝わるインクは流動性の良い染料インクとなる。また顔料インクの排出位置は、Ｌ１から顔料インク側の廃インク吸収体の中で、更に体積的に半分に分断したＬ２の境界線よりもＬ１から遠い側に位置している。つまり顔料インク側の廃インク吸収体に、インクが浸透していない部分が有るうちに染料インクの吸収領域まで浸透しないように構成している。

（第２の実施形態）
図８は第１の実施例と異なり、Ｌ１を境界として染料インク側を構成している廃インク吸収体の方が気孔率が小さくなっている。よって外形から算出した体積を基にして描いた体積等分割面Ｌ１と、吸収体内の気孔部体積から算出した気孔体積等分境界面Ｌ３とは異なる位置となる。

この場合、インクの浸透は気孔部内を通じて行われるので密度の高い染料インク側の廃インク吸収体の方がインクの浸透速度は速く、Ｌ３の近傍で両インクは合流する。従ってインクの排出位置と断面形状の細い部分の位置関係だけでなく、吸収体の密度を調整することでインクの浸透速度を制御して、合流位置を制御することが可能である。

このように本例によれば、混合によりその流動性が損なわれるようなインクを用いたインクジェット記録装置であっても、より遠くの廃インク吸収体まで十分な吸収速度を保ってインクを浸透させることが可能となり、装置内の空きスペースを有効活用して廃インク保持容量を増やすことが可能になると共に、インク排出流量が多くなっても機外へ溢れる危険性が無くなる。

また前記実施例では排出される液体はインクであることとしたが、必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば用紙上のインクをより堅牢に定着させるための定着液であっても良い。

第１の実施例を適用したインクジェット記録装置の外観斜視図。 記録ヘッドの構造を示す模式図。 回復処理装置の概略構成図。 廃インクタンクの構成を示す外観斜視図。 廃インクタンクを構成するベースの外観斜視図。 廃インク吸収体を示す外観斜視図。 廃インク吸収体を示す外観斜視図。 第２の実施例を示す廃インク吸収体の外観斜視図。

符号の説明

１ 記録ヘッド
２ キャリッジ
３ ガイドレール
４ キャリッジモータ
５ アイドラプーリ
６ タイミングベルト
７ テンションバネ
８ プラテン
９ ピンチローラガイド
１０ ピンチローラ
１１ 排紙ローラ
１２ 拍車
１３ 回復装置
１４ キャップ
１５ 自動給紙装置
１６ フィードローラ
２０ ベース部
２１ 仕切り壁
３０ 廃インクタンク
３１ 廃インク吸収体
３３ キャリッジ軸
４０ 吸引ポンプ
４２ 廃インク供給路
５１ 吐出口形成面
５２ 吐出口
５３ 共通液室
５４ 液路
５５ 電気熱変換体
Ａ サブ廃インク吸収体
Ｂ メイン廃インク吸収体

Claims (4)

1. 混合されると単独状態よりも粘度あるいは表面張力が増大する特性を有する複数の液体を搭載し、前記複数の液体における画像記録に寄与しない廃液を吸収保持する廃液保持手段を有するインクジェット記録装置において、
   前記複数の液体は、その特性に応じて廃液保持手段の異なる位置に排出されるとともに、
   前記廃液保持手段は、メイン廃液保持手段と、前記メイン廃液保持手段に１００平方ミリメートル以下の断面積でつながるサブ廃液保持手段と、から構成され、
   前記メイン廃液保持手段の体積を廃液の種類数に等分に分割したとき、サブ廃液保持手段は前記複数の液体のうち表面張力あるいは粘性が最も小さい液体の排出側にあることを特徴とする、インクジェット記録装置。
2. 前記廃インク保持手段の平均気孔率は、前記表面張力あるいは粘性の最も低いインクが排出される側の吸収体の方が小さいことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記廃インクの排出は、回復処理装置により行われ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. 前記廃液の少なくとも１種類は、インク定着液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。

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