JP2010105272A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃インクが廃インク排出口付近で固着堆積することを抑制し、廃インク排出口のインク詰まりを防止して、吸引回復性能を維持し、廃インクカートリッジに廃インクをより効率的に収容可能なインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】 廃インクチューブと廃インクカートリッジの接続部、もしくは接続部付近に圧力弁を設け、空気や廃インクを廃インクチューブ内に溜め加圧状態にし、あるタイミングで圧力弁を開く。これより、廃インク排出口付近の固着堆積した廃インクを吹き飛ばし、廃インク排出口のインク詰まりを防止して、廃インクを廃インクカートリッジの廃インク排出口から遠い部分に収容することを可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、記録紙などの記録媒体に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するものである。

従来、記録媒体に記録を行う記録装置は、記録方式により、ワイヤードット方式、感熱方式、熱転写方式、インクジェット方式などがある。

このうち、微小なノズルから微小なインク滴を吐出して記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置は、記録時の騒音がほとんど生じることなく、高密度かつ高速の記録が可能である。

また、インクジェット記録装置は、様々な記録媒体に多種類のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易である。記録媒体には、通常の記録媒体である紙や樹脂薄板（OHP等）に加えて、布、皮革、不織布、金属などがある。

一般的なインクジェット記録装置は、印字ヘッドと、記録紙を搬送する搬送手段と、これらを制御するための制御手段などを備えている。

印字ヘッドのノズルからインクを吐出するエネルギー発生素子としては、ピエゾ素子などの電気機械変換体を用いてインクを加圧するもの、レーザなどの電磁波を照射して発熱させ発泡させるもの、あるいは発熱抵抗体を有する電気熱変換素子によって液体を加熱させ発泡させるものなどがある。

その中でも熱エネルギーを利用してインク滴を吐出させる方式のインクジェット記録装置は、ノズルを高密度に配列できるため高解像度を記録することが可能である。

上記のように、インクジェット記録装置は簡単な構成からなる極めて優れた記録方式であるが、解決すべき問題も存在する。

インクジェット記録装置は、装置全体が長期間使用されない場合や、使用されても特定のノズルが他のノズルと比較して稀にしか吐出を行わない場合には、水分の蒸発によりインクが増粘して吐出不良となることがある。また、ノズルが配置された印字ヘッドの吐出面にインク液滴や塵埃等が付着して、吐出に影響を及ぼすことがある。

したがって、インクジェット記録装置は、印字ヘッドのインク吐出機能を維持、回復するため吸引回復動作を行う。

吸引回復動作は、ノズルからのインク水分蒸発を防止するキャッピング、インクを吐出しない不使用ノズルから増粘したインクを吐出する予備吐出、印字ヘッド内の増粘したインクや気泡を排出する吸引、ノズル付近に付着した増粘インクや紙粉などを除去するワイピングなどがある。

図５に従来のインクジェット記録装置の印字ヘッド２０１から廃インクカートリッジ４００までのインク流路図を示す。

供給チューブ３３５から印字ヘッド２０１にインクが供給され印字をする際には、回復ユニット３００内のモータ３０１により上下するキャップ３０２は下に位置する。ノズル２０１ｇからのインク水分蒸発を防止するキャッピングや印字ヘッド２０１内の増粘したインクや気泡を排出する吸引の際には、キャップ３０２は上に位置し、印字ヘッド２０１の吐出面２０１ｈを覆い密閉空間を形成する。

予備吐出や吸引で生じた廃インクは、回復吸引動作を行う回復ユニット３００から廃インクチューブ３０５により廃インク吸収体４０２を内部に有する廃インクカートリッジ４００に導かれ、外部へ漏れないように保持される。廃インク吸収体４０２は、インクに対して毛管吸収力および拡散性に優れた繊維により形成されたシート部材が用いられることが多い。

なお、カラー画像を記録できるインクジェット記録装置は、同一印字ヘッド２０１の中に黒色の他にマゼンタ、シアン、イエロー等の複数のノズル配列群を設け、各ノズル配列群にそれぞれ独立のインクタンクおよび供給系と、いくつかのノズル配列群に共通のキャップ３０２、回復ユニット３００を設けるものが開発されている。

図６は複数のノズル配列群を持ったインクジェット記録装置の印字ヘッド２０１から廃インクカートリッジ４００までの簡略化したインク流路図で、図５のＸ方向から見た図である。６色印字できる印字ヘッド２０１に対して、６本の供給チューブ３３５によりインクタンクからインクが各色独立に供給されている。廃インク流路は、３色ずつキャッピングできるキャップ３０２、吸引ポンプ３０４、廃インクチューブ３０５により構成され、２系統に分かれている。なお、廃インクカートリッジ４００は共通のものを用いている。このような構成により、回復ユニット３００を省スペースで構成でき、コスト面でも有利となる。

しかし、インクによっては他のインクと混ざると反応して固着するものがある。また、近年、インクジェット記録装置の用途の広がりから、画質向上のために用いられている顔料系インクは、染料系インクと比べ、他のインクが混ざらなくても固着しやすい性質を持つ。これにより、廃インクカートリッジ４００内の廃インク排出口付近４００ａに顔料系インクが固着堆積する。固着堆積が進行すると廃インク排出口４０１を塞ぎ、インク吸引回復性能を悪化させてしまう。また、廃インク排出口付近４００ａに廃インクが固着堆積することから、廃インクカートリッジ４００の廃インク排出口４０１から遠い部分に廃インクを収容することができず、廃インクカートリッジ４００の容積に比べ収容可能な廃インク量が少なくなってしまう。

そこで、図７のように、予め固着堆積用の空間４００ｂを用意し、固着堆積した廃インクを溜める構成により、廃インク排出口４０１の閉塞によるインク詰まり、インク漏れを防いでいる。

顔料系インクと染料系インクを有するインクジェット記録装置においては、インクの性質から顔料系インク専用キャップおよび顔料系廃インク流路、染料系インク専用キャップおよび染料系廃インク流路を持つ。すなわち、図６で示すなら、左側の３色の廃インク流路を顔料系に、右側の３色の廃インク流路を染料系にし、廃インクカートリッジ４００を共通とする構成が考えられる。

上記のインクジェット記録装置においては、図８のように、顔料系の廃インクチューブ３０５ａから導かれた廃インク排出口４０１ａと染料系の廃インクチューブ３０５ｂから導かれた廃インク排出口４０１ｂを近接させた位置に配置する構成が提案されている。両廃インクが混合することで顔料系の固着堆積物４５０を溶解し、固着堆積を抑制することができる（特開２００２−２２５３１３号公報）。
特開２００２−２２５３１３号公報

前述したように、廃インクが固着堆積し廃インク排出口を塞いでしまうこと防ぐために、予め固着堆積用の空間を用意し、固着堆積した廃インクを溜める構成があるが、その用意した固着堆積用の空間によって廃インク収容量が決まってしまい、廃インクカートリッジの全体空間が有効活用されない弊害がある。

また、特開２００２−２２５３１３号公報のように廃インク排出口で顔料系インクと染料系インクを混ぜて顔料系インクの固着堆積を抑制する方法があるが、顔料系インクのみで構成されたインクジェット記録装置や、染料系インクに比べて顔料系インクの色数や使用量が多いインクジェット記録装置においては、この方法を用いることは難しい。そこで、インクの固着堆積を溶解する専用の溶解用インクを持つ構成も考えられるが、溶解用インクを保持するスペースが必要であり、ランニングコスト上昇による弊害もある。

本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は廃インクが廃インク排出口付近で固着堆積することを抑制し、廃インク排出口のインク詰まりを防止して、吸引回復性能を維持し、廃インクカートリッジに廃インクをより効率的に収容可能なインクジェット記録装置を提供することである。

本発明のインクジェット記録装置は、ノズルからインクを吐出して記録を行う印字ヘッドと、印字ヘッドのノズルを密閉することが可能なキャップと、印字ヘッドを回復するための吸引回復手段と、廃インクを溜めることが可能な廃インクカートリッジと、廃インクを廃インクカートリッジに導く廃インクチューブを備え、廃インクチューブと廃インクカートリッジの接続部、もしくは接続部付近に廃インクチューブから廃インクカートリッジの方向に加圧力がかかった状態で開く圧力弁を設けることを特徴とする。

以上説明したように、本発明のインクジェット記録装置は、廃インクが廃インク排出口付近で固着堆積することを抑制し、廃インク排出口のインク詰まりを防止して、インク吸引回復性能を維持し、廃インクカートリッジに廃インクをより効率的に収容する効果がある。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

図面を参照して、本発明のインクジェット記録装置の一実施例を説明する。なお、従来例と同様の部分は、番号を同じにする。

図３はインクジェット記録装置の外観斜視図であり、図４はインクジェット記録装置のアッパーカバー１２１を取り外した状態を示す斜視図である。図３、図４において、インクジェット記録装置の前面に、前面へ開閉可能なロールホルダーユニット１２２が設けられていて、記録紙等の記録媒体はロールホルダーユニット１２２から記録部へ供給される。インクジェット記録装置は２個の脚部１８０に支持された装置本体１００、排紙された記録紙等の記録媒体を積載するスタッカ１２３、開閉可能なアッパーカバー１２１を備えている。

図４において、インクジェット記録装置は、さらに、記録紙等の記録媒体を副走査方向（矢印Ａ方向）に搬送するための搬送ローラ対１１０と、記録媒体の幅方向である主走査方向（矢印Ｂ方向）に往復移動可能に案内支持されたキャリッジ２００と、キャリッジ２００を移動させるためのキャリッジモータ（不図示）及びベルト伝動手段２７０とを備えている。また、記録手段である印字ヘッド２０１はキャリッジ２００に装着されている。さらに、装置本体１００の右側に、メインタンク１３０を保持する供給ユニット３２０を備える。また、装置本体１００の右側には、印字ヘッド２０１のノズル（不図示）の目詰まりなどによるインク吐出不良を解消させるための吸引回復を行う回復ユニット３００が配置されている。

図４におけるインクジェット記録装置の場合、キャリッジ２００には、記録媒体にカラー記録を行うための印字ヘッド２０１が装着されている。印字ヘッド２０１は、異なった６色（６種類）のインクの独立した経路を持ち、インクジェット記録装置は６色（６種類）のインクで構成される。そして、その印字ヘッド２０１は、６色独立の供給用チューブ３３５により、供給ユニット３２０と接続されている。供給ユニット３２０より印字ヘッド２０１にインクが送られることで印字が可能となる。また、供給チューブ３３５はキャリッジ２００の往復運動の際に暴れることのないように、チューブガイド２６０によって束ねられている。

以上の構成で記録紙等の記録媒体に記録を行う場合、搬送ローラ対１１０によって記録媒体を所定の記録開始位置まで搬送した後、ここから印字ヘッド２０１による主走査及び搬送ローラ１１０による副走査を繰り返すことにより、記録媒体全体に対する記録が行われる。

次に、このインクジェット記録装置の吸引回復部の構成について、図１に示す。図１は、図３、図４に示すインクジェット記録装置の印字ヘッド２０１から廃インクカートリッジ４００までのインク流路図で、１色分の流路について示したものである。

まず、印字ヘッド２０１について説明する。印字ヘッド２０１の挿入口２０１aには、供給チューブ３３５の先端に設けられたヘッド接続部が接続される。その挿入口２０１aは印字ヘッド２０１内の液室２０１fに接続されている。その液室２０１fは複数のノズル２０１gを有するノズル部につながっており、ノズル２０１gに直接インクを供給している。すなわち、挿入口２０１aからのインクはノズル２０１gに直接供給される。

次に、回復ユニット３００について説明する。印字ヘッド２０１の吐出面２０１ｈを密閉するキャップ３０２は、回復ユニット３００内のモータ３０１により上下することが可能である。供給チューブ３３５から印字ヘッド２０１にインクが供給され印字をする際には、キャップ３０２は下に位置する。ノズル２０１ｇからのインク水分蒸発を防止するキャッピングや印字ヘッド２０１内の増粘したインクや気泡を排出する吸引の際にはキャップ３０２は上に位置し、印字ヘッド２０１の吐出面２０１ｈを覆い密閉空間を形成する。

ワイパ３０３は、ノズル２０１ｇ付近に付着した増粘インクや紙粉などを除去するワイピングに用いられる。ワイピングに入ると、ワイパ３０３が印字ヘッド２０１の吐出面２０１ｈを拭き、塵埃等を除去する。

印字ヘッド２０１内の増粘したインクや気泡を排出する吸引は、回復ユニット３００内の吸引ポンプ３０４により行われる。吸引で生じた廃インクは、回復ユニット３００から廃インクチューブ３０５により廃インク吸収体４０２を内部に有する廃インクカートリッジ４００に導かれる。

廃インクチューブ３０５と廃インクカートリッジ４００の接合部付近に、圧力弁３５０を設ける。この圧力弁３５０は、廃インクチューブ３０５から廃インクカートリッジ４００の方向（図１ 矢印Ｃ方向）に加圧力がかかった状態で開くことが可能な弁である。空気や廃インクを廃インクチューブ３０５内に溜め加圧状態にし、あるタイミングで圧力弁３５０を開く。これにより、廃インク排出口付近４００ａの固着堆積した廃インクを吹き飛ばし、廃インク排出口４０１のインク詰まりを防止し、廃インクを廃インクカートリッジ４００の廃インク排出口４０１から遠い部分に収容することが可能となる。

なお、図１では、廃インクチューブ３０５の途中に、バッファ部３０６を設けている。バッファ部３０６は密閉空間であり、バッファ部３０６の内部が加圧状態になると膨らみ、大気圧に開放されると収縮する。バッファ部３０６があることで、より強い加圧状態を作り出し廃インク排出口付近４００ａの固着堆積した廃インクをより遠くに吹き飛ばすことが可能となる。

また、圧力弁３５０は、圧力弁３５０の前後にかかる圧力に関わらず、圧力弁モータ３５１を駆動することで自在に開閉が可能である。よって、場合に応じて圧力弁３５０の開閉を選択することができる。

以下に圧力弁３５０の開閉シーケンスを示す。待機時、印字時、予備吐出時など吸引時以外の場合は、常に圧力弁３５０は開いた状態である。予備吐出は印字前、印字中、印字後と様々なタイミングで実施されるが、一回の廃インク量が少なく、圧力弁３５０による廃インク吹き飛ばし効果がほとんどないためである。よって、従来と同様に、廃インク排出口付近４００ａは徐々に廃インクが固着堆積し始める。

そこで、吸引時には、まずキャップ３０２を開けて吸引（空気吸引）、もしくは、キャップ３０２をして大気連通口３０２ａを開けて吸引（空気吸引）を行う。これにより、廃インクチューブ３０５内に残っている廃インクは廃インクカートリッジ４００内に収容される。次に、圧力弁３５０を閉じ、大気連通口３０２ａを閉じキャップ３０２をして、印字ヘッド２０１内の増粘したインクや気泡を排出する吸引を行う。吸引終了時もしくは廃インクチューブ３０５内の圧力がある程度高まった状態で圧力弁３５０を開ける。これにより、廃インク排出口付近４００ａの固着堆積した廃インクを廃インクチューブ３０５内の加圧された空気により吹き飛ばし、廃インクを廃インクカートリッジ４００の廃インク排出口４０１から遠い部分に収容することが可能となる。なお、圧力弁３５０による廃インク吹き飛ばし効果をあげるために、印字ヘッド２０１内の増粘したインクや気泡を排出する吸引前に、空気吸引を行ったが、これを省略することも可能である。

廃インクチューブ３０５内の圧力がある程度高まった状態とは、廃インク排出口付近４００ａの固着堆積した廃インクを吹き飛ばすことができ、廃インクチューブ３０５内の加圧によって廃インクチューブ３０５が廃インクカートリッジ４００等から抜ける危険がない状態である。本実施例では、約０．５ａｔｍの加圧状態を想定している。廃インクチューブ３０５内の加圧された圧力は、回復ユニット３００の吸引ポンプ３０４の回転数からモニタすることが可能である。もちろん、圧力センサ（不図示）を圧力弁３５０のところに配置し、モニタすることも可能である。

なお、圧力弁モータ３５１の問題発生を想定し、圧力弁３５０には、危険な加圧力に達した場合に圧力弁３５０が自動的に開くための安全機構を有する。もしくは、危険な加圧力状態を回避するための安全弁（不図示）を持つ。なお、危険な加圧力とは、廃インクチューブ３０５内の加圧力によって、廃インクチューブ３０５が廃インクカートリッジ４００等から抜けてしまう加圧力のことである。

吸引が終わり、印字ヘッド２０１からキャップ３０２を離す際には、印字ヘッド２０１からキャップ３０２を離す前に圧力弁３５０を開けておく必要がある。廃インクチューブ３０５内の加圧された廃インクが逆流し、キャップ３０２から溢れることを防ぐためである。印字ヘッド２０１からキャップ３０２を離す前に圧力弁３５０が開かない構成ならば、吸引ポンプ３０４を逆止弁として機能させる必要がある。

図１の実施例において、印字ヘッド２０１内の増粘したインクや気泡を排出する吸引のタイミングで、廃インク排出口付近４００ａの固着堆積し始めている廃インクを吹き飛ばすシーケンスの例をあげたが、この吸引とは別のタイミングで、固着堆積した廃インクを吹き飛ばすことを考えても良い。

なお、スペースやコストの観点から、圧力弁３５０を開閉する圧力弁モータ３５１を設置することが難しい場合、一例として、図２のような実施例が考えられる。圧力弁３５０は、廃インクチューブ３０５から廃インクカートリッジ４００の方向にある一定以上の加圧力がかかると開く弁である。なお、ある一定以上の加圧力とは、廃インク排出口付近４００ａの固着堆積した廃インクを吹き飛ばすことができ、廃インクチューブ３０５が廃インク排出口４０１等から抜ける危険がない加圧力である。本実施例では、約０．５ａｔｍの加圧状態を想定している。

インクジェット記録装置の状態によらず、廃インクチューブ３０５から廃インクカートリッジ４００の方向にある一定以上の加圧力がかからない限り、常に圧力弁３５０は閉じている。吸引の際には、廃インクチューブ３０５内の圧力が高まって、ある一定以上の加圧力がかかると圧力弁３５０が開き、加圧された空気や廃インクが流れ、廃インクチューブ３０５内の圧力が下がると圧力弁３５０は閉じる。吸引終了時には、キャップ３０２を開ける前に大気連通口３０２ａを開けて吸引（空気吸引）し、廃インクチューブ３０５内の圧力を高めて、圧力弁３５０を再び開け、廃インクチューブ３０５内に加圧された廃インクがない状態にする。キャップ３０２内に大気連通口３０２ａがない場合や、上記の動作を実施できない場合は、吸引をしながらキャップ３０２を開けることで、廃インクチューブ３０５内の加圧された廃インクが逆流し、キャップ３０２から溢れ出ることを防ぐ。もしくは、吸引ポンプ３０４を逆止弁として機能させる必要がある。

また、予備吐出による廃インクの場合は、ある程度の廃インクが溜まったら、キャップ３０２を開けて吸引（空気吸引）、もしくは、キャップ３０２をして大気連通口３０２ａを開けて吸引（空気吸引）することで、空気や廃インクにより廃インクチューブ３０５内の圧力を高め、廃インクを廃インクカートリッジ４００内に収容することができる。

なお、図１、図２の実施例において、空気吸引を実施することが難しく、吸引ポンプ３０４を逆止弁として機能させることもできない場合には、廃インクが逆流しないために、吸引ポンプ３０４とキャップ３０２との間、もしくは、吸引ポンプ３０４と廃インクチューブ３０５との間に、廃インクチューブ３０５から廃インクカートリッジ４００の方向とは逆にインクが流れることを防ぐ逆止弁（不図示）を設けることが必要である。

また、図１、図２の実施例において、廃インクチューブ３０５の途中にバッファ部３０６を設けたが、スペースの都合から設けることが難しい場合には、バッファ部３０６を省略することも可能である。

本発明を適用可能なインクジェット記録装置の吸引回復部インク流路 本発明を適用可能なインクジェット記録装置の吸引回復部インク流路 本発明を適用可能なインクジェット記録装置の外観斜視図 本発明を適用可能なインクジェット記録装置の外観斜視図 従来のインクジェット記録装置の吸引回復部インク流路 従来のインクジェット記録装置の吸引回復部インク流路 従来のインクジェット記録装置の吸引回復部インク流路 従来のインクジェット記録装置の廃インク排出口模式図

符号の説明

１００ インクジェット記録装置本体
２０１ 印字ヘッド
２０１ｇ ノズル
３００ 回復ユニット
３０２ キャップ
３０４ 吸引ポンプ
３０５ 廃インクチューブ
３５０ 圧力弁
４００ 廃インクカートリッジ
４００ａ 廃インク排出口付近
４０１ 廃インク排出口

Claims (6)

1. ノズルからインクを吐出して記録を行う印字ヘッドと、前記印字ヘッドの前記ノズルを密閉することが可能なキャップと、前記印字ヘッドを回復するための吸引回復手段と、廃インクを溜めることが可能な廃インクカートリッジと、廃インクを前記廃インクカートリッジに導く廃インクチューブと、を備えたインクジェット記録装置において、
   前記廃インクチューブと前記廃インクカートリッジの接続部、もしくは前記接続部付近に、前記廃インクチューブから前記廃インクカートリッジの方向に加圧力がかかった状態で開く圧力弁を設けることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 自在に前記圧力弁の開閉が可能であることを特徴とする請求項１に示すインクジェット記録装置。
3. 前記印字ヘッドが前記キャップにより密閉された状態において前記圧力弁を開けることを特徴とする請求項２に示すインクジェット記録装置。
4. 前記圧力弁は前記廃インクチューブから前記廃インクカートリッジの方向にある一定以上の加圧力がかかると開くことを特徴とする請求項１に示すインクジェット記録装置。
5. 前記印字ヘッドから前記キャップを離す際に、前記吸引回復手段により吸引しながら前記キャップを離すことを特徴とする請求項１に示すインクジェット記録装置。
6. 前記吸引回復手段と前記キャップとの間、もしくは、前記吸引回復手段と前記廃インクチューブとの間に、前記廃インクチューブから前記廃インクカートリッジの方向とは逆にインクが流れることを防ぐ逆止弁を設けることを特徴とする請求項１に示すインクジェット記録装置。

Images