JP2010105275A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用済インクカートリッジを廃インクカートリッジとして使用する場合、形状が同じため、まだ使用済になっていないカートリッジを廃インクカートリッジとして誤装着したり、逆に廃インクカートリッジをインクカートリッジとして誤装着したりして、経済的に不利になったり、インク供給系のインクの混色等が発生して、画像の信頼性を著しく劣化させることがあった。
【解決手段】 インク残量がほぼゼロになった時点でインクカートリッジ装着部からの突き出しの契機によりインクカートリッジの形状が不可逆的変化を伴い、使用済インクカートリッジつまり廃インクカートリッジとインクカートリッジの逆装着である誤装着を防止し、信頼性の高いインクジェット記録装置を実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は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り、詳しくはインクを保管するインクカートリッジに関するものである。

インクジェット記録装置においては、インクを紙面に吐出して画像を形成するが、インクを吐出する部材は記録ヘッドと呼ばれる所であり、記録ヘッドへはインクが供給されなければならない。

シリアルプリンタでは記録ヘッドを搭載したキャリッジが、用紙が送られる方向とは直交する方向に左右に動作し、この動作と用紙送りとにより、紙面に画像が形成される。

このキャリッジにインクを保管しているインクカートリッジが直接搭載されているのが、オンキャリッジタイプと言われるものであり、一方このインクカートリッジがキャリッジの上ではなく、動作しない固定部に置かれているものが据え置きタイプと言われインクチューブ等で記録ヘッドにインクを供給している。

これらのタイプにおいては、インクカートリッジ内のインクを消費仕切ると、インクがないとユーザが確認するか、自動でセンサーが検知してユーザーにインクが無くなったことを知らせると同時に新インクカートリッジの交換を促すような指示が記録装置本体から出される。

この時ユーザは消費仕切ったインクカートリッジを外して、新インクカートリッジと交換する。このようにして印刷が続行される。

一方消費仕切ったインクカートリッジはユーザーが保管しておいて、ある程度溜まったら、指定された場所に持参する等してメーカが回収するシステムになっている。

次に、一般にインクジェット記録装置は記録ヘッドからのインクの吐出を安定化させるために、インクを吐出するノズルの目詰まり防止のため、吸引動作のあるクリーニング動作を行い、ある程度のインクが排出される。

又、印刷中はノズルが高速で空気にさらされるので乾き易くなり、インクの不吐が発生して画像の一部が印刷されない抜けが発生したりして著しく画像品位を劣化させてしまうことがある。

このような状況を防止するため、印刷中は時々用紙の両端等においてインクをノズルから吐出させる予備吐を行う。

従ってこの動作からもインクが排出され、上記のクリーニング動作と合わせるとある程度の廃インク量となり、印刷枚数の少ない仕様の記録装置では、本体底面部にインク吸収体が設置されここに吸収させて、インクが垂れないように保持させている。

一方印刷枚数の多いビジネス用インクジェット記録装置等においては、本体に常時設置しているインク吸収体の容量では寿命分間に合わないので、別途廃インクカートリッジ、或いはメンテナンスカートリッジ等といって、ある量に達したら廃インクカートリッジを交換させる形態のものもある。

この場合、廃インクカートリッジをメーカに送り、有償で新廃インクカートリッジを送って貰うシステムが一般的である。

しかしこのようなシステムでは、予備に常に新廃インクカートリッジを準備しておかなければならず、万が一無い場合は印刷を中断しなければならなくなることもある。

このような状況を防止するため、特許文献１や特許文献２ではインクカートリッジを廃インクカートリッジにも使用できる系を提案している。

この発明によれば、初期のみ廃インクカートリッジを装着しておいて、それ以降は使用済インクカートリッジを使用するようにする。廃インク量はインクカートリッジよりは印刷で使用される分少量になるので、このシステムは成立する。
特許登録第２６１７９９９号公報 特開２００６−２８１５０８号公報

解決しようとする問題点は、上記システムでは、インクカートリッジ内のインクを消費仕切れない内に廃インクカートリッジ収納部に装着可能で、誤って廃インクカートリッジ収納部へ装着してしまった場合、廃インクがインクカートリッジ内に入り込み、インクカートリッジ内で混色し、以前残っていたインクは使用不可能となり、ユーザーは大きな損害をこうむる。

一方廃インクカートリッジを誤ってインクカートリッジ装着部に装着してしまった場合、廃インクが記録ヘッドへのインクとして供給され供給系のインクが混色してしまい、画像が異なった色になってしまい、さらにこの混色した供給系を元に復帰させようとすると、新インクをかなり消費してしまい大きな損害をユーザがこうむる。

本発明は、交換可能なインクカートリッジ及び廃インクカートリッジを有するインクジェット記録装置において、使用済インクカートリッジを廃インクカートリッジとして使用する過程で不可逆的形状変化が発生する構成にする。

詳しくは、インクカートリッジのインク残量が殆どゼロに達してインクカートリッジを抜いた時、その過程で不可逆的形状変化が発生する。この形状変化とはインクカートリッジの一部が回転して突起が形成されたりして一部が突出するような形状変化を伴う構成にしたインクジェット記録装置である。

本発明のインクジェット記録装置は、インクカートリッジを間違って廃インクタンク装着部に装着したり、或いは逆に廃インクタンクをインクタンク装着部に装着したりできないため、インクカートリッジのインクを消費仕切ったインクカートリッジのみ廃インクカートリッジ装着に装着できるので、インクカートリッジの誤装着によるインクの混色や誤装着によるシステム復帰のための廃インク量増大等が防止できるインクジェット記録装置が実現する。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

インクカートリッジのインクの残量がほぼゼロになった時でインクカートリッジを装着部から抜いた時にインクカートリッジの一部が形状変化をさせ、二度とインクカートリッジ装着部には装着できず、廃インクカートリッジ装着部にはスムーズに装着可能な形状変化になっている。

図１〜図７は、本発明の実施形態を説明する図であり、図１は、本実施形態のインクジェット記録装置の主要部を模式的に示す斜視図である。

図１において、不図示のオートシートフィーダより分離、給紙された記録媒体として用紙３は、不図示の紙送りモータから伝達される駆動力によって回転するそれぞれ、送紙搬送ローラ１およびこれに圧接するピンチローラ２と排紙ローラ１７および拍車１８とによって、プラテン４の上を搬送される。

これら搬送ローラ１等と排紙ローラ１７等との間には、キャリッジ５に搭載された記録ヘッドによる走査範囲が形成される。すなわち、キャリッジ５は、不図示のキャリッジモータの駆動力がベルト（不図示）を介して伝えられることにより、キャリッジ軸６に案内されながら、用紙３の送り方向Ｂとは直交する主走査方向に動作し、この動作の間に、記録ヘッドの各色インクごとのノズルから、記録データに応じて図中下方にインクを吐出して文字、画像などを記録して行く。

詳しくは、キャリッジ５には、各色インクごとのノズル列が並んだ記録ヘッド７が搭載され、また、記録ヘッド７の上方にはそれぞれのインクを記録ヘッド７へ供給するための、ブラック（Ｂｋ）インクのサブタンク８、イエロー（Ｙ）インクのサブタンク９、マゼンタ（Ｍ）インクのサブタンク１０、シアン（Ｃ）インクのサブタンク１１が設置される。

このそれぞれのサブタンクにはインクを供給するインク供給チューブ５１が接続されている。インク供給チューブ５１は４色用なので４本一体になったチューブで先端が分割されそれぞれ５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄとなり、これらがサブタンク８、９、１０、１１に接続されている。

一方、インク供給チューブ５１の後端はインクカートリッジ装着部５２に接続され、インクカートリッジ装着部５２にはＢｋインクカートリッジ５３、Ｙインクカートリッジ５４、Ｍインクカートリッジ５５、Ｃインクカートリッジ５６の４つのインクカートリッジが装着されるスペースが確保されている。

図１の断面ＣＣを図２に示す。インク供給チューブ５１の後端は先端同様、４本のチューブに分割され、５１ａ，５１ｂ、５１ｃ、５１ｄに対応する後端は５１ｅ、５１ｆ、５１ｇ、５１ｈとなっており、その内の５１ｅはＢｋインクカートリッジ５３が装着されるインクカートリッジ装着部５２の供給針５７に接続される。

大気連通針５８も設置され、この大気連通針５８はインクカートリッジ装着部５２を構成しているモールド部材と一体的に構成されている大気連通口５２ａと連通することにより、Ｂｋインクカートリッジ５３内のＢｋインクをＢｋインクカートリッジ５３内の空気が膨張した場合、大気連通口５２ａの方へＢｋインクが移動するようにして、供給チューブ５１の方へ加圧しないようにしている。

大気連通口５２ａの途中にはバッファー部５２ｂが設置されＢｋインクを一時貯める場所も設置し、又底部には後述するＢｋインクカートリッジの突起を逃げる凹部５２Ｃ及びソレノイド設置部５２ｄが設置されている。ソレノイド５９のピン５９ａは通常時はインクカートリッジ装着部５２の底面５２ｅと同じ面にあるが、Ｂｋインクカートリッジ５３のＢｋインク残量がインク供給針５７と大気連通針５８とのインクを介した抵抗値がある値に達した時ほぼゼロになったと判断して図示しない回路によりソレノイド５９に通電されピン５９ａが突出する構成になっている。

図３（ａ）は本発明Ｂｋインクカートリッジ５３の一部破断した状態を示すものであり、Ｂｋインクカートリッジ５３に一体的に軸受部５３ａが設けられ、そのボス５３ａにＬ字状のロックレバー６０がＤ矢印方向にトーションバネ６１で回転するように設置されている。

一方レバー６２の支点６２ａがＢｋカートリッジ５３に一体的に設けられた軸受け部５３ｂを中心に回転する。レバー６２の先端には圧縮バネ６３が設置され、常時ロックレバー６０がＤ方向に回転するのを抑制している。

図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ矢視図でゴム栓Ａ６４が供給針５７が挿入される箇所でゴム栓Ｂ６５が大気連通針５８が挿入される箇所である。

図４（ａ）はＢｋインクカートリッジ５３がインクカートリッジ装着部５２に装着された時の通常時の状態でインク供給針５７を介してＢｋインクを供給チューブに供給している状態を示す。

図４（ｂ）はＢｋインクカートリッジ５３のＢｋインク残量がインク供給針５７と大気連通針５８とのインクを介した抵抗値の検知でほぼゼロになったと判断した時、インクカートリッジ装着部５２に設置されたソレノイド５９に図示しない回路で通電されピン５９ａが上方へ突出してレバー６２が押され、これによりロックレバー６０の回転を抑制できなくなりロックレバー６０がＤ方向へ回転し、Ｂｋインクカートリッジ装着部５２の側壁に当接して停止する。

図４（ｃ）はＢｋインクカートリッジ５３をユーザーが取り外した状態でロックレバー６０がＢｋインクカートリッジ５３の天井５３ｃに当接して停止し、Ｂｋインクカートリッジ５３の外壁に直交した状態となる。この状態からロックレバー６０を元の状態で戻そうとしても、レバー６２が介在して戻せなくなる。よってこの状態は今後維持される。

記録ヘッド７は、本実施形態は、電気熱変換体を用いたヒータが発生する熱エネルギーによってインクに気泡を生じさせ、この気泡の圧力によってインクを吐出する方式を用いる。

図１に示すように記録ヘッド７の移動範囲のうち記録のための走査範囲外に、回復ユニット１９が設けられる。回復ユニット１９は、キャップ２２やこれを介してインク吸引を行なうためのポンプなどを具える。

キャップ２２には後述するＢｋノズルのみを吸引するＢｋキャップ２２ａと３列のカラーノズルを同時に吸引するＣｏｌキャップ２２ｂとが一体的に設置され、その中にＢｋキャップ内吸収体２３及びＣｏｌキャップ内吸収体２４が埋設されている。

図５は図１における断面ＦＦであり、Ｂｋインクノズル列は図１におけるＡ矢視図である図６に示す１３であり、カラーノズル列は１４，１５，１６に対応している。ノズル列１３，１４，１５，１６を同一平面に構成している面がフェイス１２で、キャップ時のキャップ２２の圧接面となる。また、Ｂｋキャップ内吸収体２３とＢｋキャップ２２ａの底面２２ｃとの間に隙間を埋める多孔質弾性体であるＢｋキャップスペーサ２５を介在させる。

キャップ２２はモールドであるキャップベース２６に２色成形され、キャップ２２ａには穴が２個設置され、１個目はポンプへと接続されているものでキャップベース２６にもこれに対応する穴が設けられ、キャップベース２６の穴に対応したダボ２６ａにチューブポンプ２７のＢｋポンプチューブ２８が挿入されている。チューブポンプ２７には２個のコロ２９が設置されチューブポンプ２７が矢印Ｈ方向へ回転することによりコロ２９も回転してチューブ２８を扱くことにより負圧を発生させこれがキャップ２２ａに作用する。

２個目は大気へ連通している大気連通孔２２ｄで、これに対応した穴がキャップベース２６にも設けられそれがダボ２６ｂであり、これに大気連通チューブ３０が挿入され、先端にはモールド製のジョイントアダプタ３１が挿入され、これにゴム製の大気弁３２が挿入され、穴の先端部が細いリブ状になって変形し易くなり、この部分にモールド製の回動レバー３３がバネ３４により圧接される。カム３５の回転により回動レバー３３が動作し大気弁３２の開閉を行う。尚３６は回復系のシャーシである回復ベースである。

ここで図５に示すようにＢｋキャップ２２ａに記録ヘッド７が密着している場合、チューブポンプ２７により発生した負圧はキャップベース２６、Ｂｋキャップ２２ａのポンプ穴２２ｃ、ＢＫキャップスペーサ２５を介してＢＫキャップ内吸収体２３に作用し、最終的に記録ヘッド７のＢｋノズル１３に作用する。ある負圧以上に達した時Ｂｋノズル１３からインクが吸引されＢｋキャップ２２ａに入りその後チューブポンプ２７のコロ２９によりＢｋポンプチューブ２８が扱かれ吸引されたＢｋインクがＢｋポンプチューブ２８の端２８ａから排出される。

尚Ｃｏｌキャップ２２ｂの断面ＧＧにおいても断面ＦＦと同様な構成になっており、Ｃｏｌキャップ２２ｂによって、Ｙインクノズル列１４、Ｍインクノズル列１５及びＣインクノズル列１６から吸引された３色混合インクがＣｏｌポンプチューブ３８から排出される。

ここでキャップ２２でフェイス１２に圧接した吸引後にはフェイス１２には多少のインクが付着しており、これが以後のノズル列からのインク吐出への悪影響を及ぼし、不吐になることがある。これを防止するため図１のように吸引後ブレードホルダ２０に搭載したブレード群２１により主走査方向と直交する方向にブレードホルダ２０が移動し、フェイス１２を拭く。

以上の説明では記録ヘッド７の吸引動作について述べたが、記録ヘッド７とキャップ２２が離反している場合にＢｋキャップ内吸収体２３，Ｃｏｌキャップ内吸収体２４に予備吐を行い、ある程度溜まったらチューブポンプ２７により吸引動作を行い、予備吐の処理を行っている。

ここでそれぞれのＢｋポンプチューブ２８，Ｃｏｌポンプチューブ３８は最終的には図７（ａ）のようにチューブジョイント３７により一体化され廃インクが合流するようになり、その廃インクチューブ３９の先端は、廃インクカートリッジ装着部４０内の廃インク針４１に接続されている。

一方廃インクカートリッジ装着部４０には、大気連通針４２も設置される。この大気連通針４２は廃インクカートリッジ装着部４０を構成しているモールド部材と一体的に大気連通口４０ａと連通することにより、廃インクカートリッジ４３内に溜まった廃インクを廃インクカートリッジ４３内の空気が膨張した場合、大気連通口４０ａの方へ空気や廃インクが移動するようにして、廃インクチューブ３９の方へ逆流しないようにしている。

大気連通針４２は、廃インクチューブから廃インクと共に空気も流入するので、この空気を大気に排出できるように、廃インクカートリッジ４３の天井近くまで伸ばしている。大気連通口４０ａの途中にはバッファー部４０ｂが設置され廃インクを一時貯める場所も設置している。

尚廃インクカートリッジ４３は着荷時には、本体に付属しているが、これが満タンになった場合は、前述のＢｋインクカートリッジ５３のＢｋインクの残量がほぼゼロになったロックレバー６０が突出したものを装着して使用する。間違ってロックレバー６０が横に突出してないものを、廃インクカートリッジ装着部４０に装着しようとしてもロックレバー６０が下向きに突出しているので廃インクカートリッジ装着部４０の底部４０ｃに突き当たり装着不可能である。

ここでＢｋインクカートリッジ５３を使用するとしたが、実際このインクカートリッジにこだわる必要はなく、他のＹ、Ｍ、Ｃの使用済インクカートリッジでも廃インクカートリッジとして使用可能である。

一方廃インクカートリッジ４３をインクカートリッジ装着部５２に間違って装着しようとしても、廃インクカートリッジ４３の横に突出したロックレバー６０がインクカートリッジ装着部５２の淵に当たり、装着不可能となる。

図７（ｂ）は図７（ａ）のＪ矢視図であり、ロックレバー６０を逃げた凹部４０ｆが廃インクカートリッジ装着部４０に設置されている。

ここでインクカートリッジには内部のインク量を管理するため、図示しないＲＯＭを内蔵しており、この機能は廃インクカートリッジとして使用する時も有効である。インクカートリッジとして使用する時はＲＯＭは減算するデクリメント制御であるが、廃インクカートリッジとして使用する時は、インクカートリッジとして使用している時の最後のＲＯＭ内容を記憶した状態で、廃インク量を加算するインクリメント制御となる。

この値はポンプによる排出量があるテーブルによって決定されており、又予備吐量は吐出数を管理しているので量が決定する。これにより廃インク量が管理でき満タン時には廃インクカートリッジの交換をユーザーに促す表示を行う。この時、ユーザーはロックレバー６０が横に突出した使用済インクカートリッジと交換する。

実際、インクカートリッジには色別に決められた位置にしか装着できないようにメカＩＤが設置されているが、これを廃インクカートリッジとして使用する場合はメカ凹凸鍵は無意味になるので、どの色のメカＩＤも装着可能なような廃インクカートリッジ装着部形状になっている。

以上のような構成により、インクカートリッジと廃インクカートリッジとを逆に間違って装着しようとしても装着不可能でインクの混色によるシステムへのダメージを阻止できる。

又、使用済インクカートリッジを廃インクカートリッジとして使用できるので、従来のように新たに廃インクカートリッジを購入する手間及び経費を削減可能となる。

本実施形態のインクジェット記録装置の主要部を模式的に示す斜視図 図１の断面ＣＣを示す 本発明のインクカートリッジの一部破断した状態を示す 図３（ａ）のＥ矢視図 インクカートリッジをインクカートリッジ装着部に装着した通常時の状態 ソレノイドによりインクカートリッジの底を押した時のロックレバーの動作説明図 インク残量がほぼゼロになったインクカートリッジを取り出した時のロックレバーの形態 図１の断面ＦＦを示す 記録ヘッドのノズル列を示す 廃インクカートリッジ装着部説明図 のＪ矢視図

符号の説明

１ 搬送ローラ
２ ピンチローラ
３ 用紙
４ プラテン
５ キャリッジ
６ キャリッジ軸
７ 記録ヘッド
８ Ｂｋインクのサブタンク
９ Ｙインクのサブタンク
１０ Ｍインクのサブタンク
１１ Ｃインクのサブタンク
１２ フェイス
１３ Ｂｋインクノズル列
１４ Ｙインクノズル列
１５ Ｍインクノズル列
１６ Ｃインクノズル列
１７ 排紙ローラ
１８ 拍車
１９ 回復ユニット
２０ ブレードホルダ
２１ ブレード群
２２ キャップ
２３ Ｂｋキャップ内吸収体
２４ Ｃｏｌキャップ内吸収体
２５ Ｂｋキャップスペーサ
２６ キャップベース
２７ チューブポンプ
２８ Ｂｋポンプチューブ
２９ コロ
３０ 大気連通チューブ
３１ ジョイントアダプタ
３２ 大気弁
３３ 回動レバー
３４ バネ
３５ カム
３６ 回復ベース
３７ チューブジョイント
３８ Ｃｏｌポンプチューブ
３９ 廃インクチューブ
４０ 廃インクカートリッジ装着部
４１ 廃インク針
４２ 大気連通針
４３ 廃インクカートリッジ
５１ インク供給チューブ
５２ インクカートリッジ装着部
５３ Ｂｋインクカートリッジ
５４ Ｙインクカートリッジ
５５ Ｍインクカートリッジ
５６ Ｃインクカートリッジ
５７ インク供給針
５８ 大気連通針
５９ ソレノイド
６０ ロックレバー
６１ トーションバネ
６２ レバー
６３ 圧縮バネ
６４ ゴム栓Ａ
６５ ゴム栓Ｂ

Claims (10)

1. インクを供給するインクカートリッジと画像形成中に排出された廃インクを収納する廃インクカートリッジを有するインクジェット記録装置において、両カートリッジは同一の品であって、使用済みのインクカートリッジを廃インクカートリッジとして使用するものであり、使用する際、両者間で不可逆的形状変化を伴うことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. インクカートリッジ内のインク量を記憶する素子を有す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. インクを供給するインクカートリッジとして使用する場合は、インク量を減算し、廃インクカートリッジとして使用する場合はインク量を加算する制御を有することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. インクカートリッジ装着部の正規の位置に確実に装着するためのメカ凹凸鍵を有し、その使用済インクカートリッジを廃インクカートリッジとして廃インクカートリッジ装着部に装着する場合、メカ凹凸鍵を無視できる廃インクカートリッジ装着部構成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。
5. インク残量がほぼゼロになった時点でインクカートリッジの一部に突起形成が可能な状態にな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。
6. 突起形成がインクカートリッジ装着部からの突き出し動作が契機となることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 突起がインクカートリッジに内蔵している部材が回転することにより形成されることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
8. インクカートリッジの突起形成がインクカートリッジ装着部から取り出した時に完結することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
9. 使用済インクカートリッジを装着する廃インクカートリッジ装着部は使用済インクカートリッジ突起部対応部が凹になっていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェット記録装置。
10. 不可逆的形状変化前のインクカートリッジが廃インクカートリッジ装着部へ、又廃インクカートリッジがインクカートリッジ装着部へ装着できない構成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。

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