JP2010143069A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録用インクの供給と廃インクの回収とが同時に行え、廃インクの回収を待たなくてもインクタンクの交換が可能なインクジェット記録装置を提供すること。
【解決手段】廃インクの回収経路内に廃インク溜めを設けない構成において、同一のインクタンク内にインク用と廃インク用のそれぞれの袋体を設けて、それら各袋体と繋がる各インクの経路内に弁とポンプをそれぞれ設ける。更にインク経路では記録ヘッドと弁との間に、インクを溜めることが可能なポンプと繋がった加圧室を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明はインクを吐出することで記録をおこなうインクジェット記録装置およびそれと同等のものに関するもので、特に廃インク処理に関するものである。

従来、インクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）は、記録媒体（用紙等）上を横切って往復運動するキャリッジに搭載されたインクジェット記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドともいう）を用いることが多い。記録ヘッドが記録媒体上を横切って運動するに伴い、制御部が記録ヘッドの吐出部に設けられた記録素子を起動して、記録媒体上にイメージまたは文字を形成するため吐出ノズルからインク滴を吐出する。記録ヘッドへのインクの補給はインクタンクから行われる。

インクジェット記録装置においては、記録ヘッドのインク吐出部に、紙粉やゴミ等の異物の付着や、吐出部のインクが乾燥して粘度が増すあるいは固着することによる吐出不良、更には吐出不能になる恐れがある。このような問題を防止する手段として、非記録時にインク吐出部を、ゴム状の弾性部材で形成されたキャップにより密閉する構成が採られている。しかし、非記録時にはインク吐出部を密閉するキャッピング状態での対処だけでは、長時間キャッピング状態で放置した際、インク吐出部の表面層のインクが増粘する事があり、始めの数回の吐出はインクを完全に吐出することができない。

そのため記録前にまず、記録に寄与しないインクを吐出することで、インク吐出部表面層のインクの状態を正常状態に復帰させる、いわゆる予備吐出が行われている。また更に、予備吐出でインク吐出部表面層のインク状態が正常に復帰しない場合にはポンプ等によって強制的にインク吐出部表面層のインクを吸引あるいは加圧することも行われている。このようなインクの吸引あるいは加圧により、キャッピンク状態でインクを排出させてインク吐出部のインクを正常に復帰させる回復動作を行っている。また、記録動作中にも、インクの吐出によって次第に記録ヘッドの吐出部（吐出口面）にインクが付着して、これが吐出不良の原因となることがあるため、所定のタイミングで記録ヘッドの予備吐出動作を行っている。上記のような予備吐出動作や吸引動作により吐出口より排出されたインクは、廃インクとして装置内で処理される。また、縁無し印刷時に記録媒体の外側へ吐出されたインクも、同様に廃インクとして処理される。

記録装置内には、このような廃インクを収納するための廃インク回収装置が付設されている。この廃インク回収装置をインクタンクと一体化させて、インクタンクに廃インクを回収する構成がある。たとえば特許文献１においては、インク袋と廃インク吸収体をもつ複数個のインクタンクを搭載した記録装置が開示されている。また、特許文献２においては回復系により負圧吸引された廃インクが、ブラックインクとして再利用される記録装置が開示されている。

特開平２−２９３４５号公報 特開２００４−１３６４８２号公報

しかしながら、従来例による廃インクの回収は、回復系の吸引圧力をそのまま、廃インクの吸収体などに吸収させて排出していたために、空気が混入した廃インクがインクタンクに戻ることになっていた。そのため、排出先は気液交換のため、大気開放状態にする必要があり大量に回収した場合には、大気開放口から廃インク漏れなどを発生させていた。

記録ヘッドへのインクの供給は、昨今、柔軟フィルムなどにより形状可変に形成されたインク袋を加圧したり、またはインク袋と記録ヘッドの間に位置する供給流路に加減圧ポンプを持つことで供給したりする場合が多い。記録装置内には、予備吐出や吸引動作による複数箇所からの廃インクを収集し一時溜め置きする廃インク溜めをもち、廃インク溜めに収集された廃インクをある程度まとめてインクタンクに回収する構成がある。インクタンクに収集するには専用の廃インク容器が必要であり、密閉され収縮自在の廃インク容器の周囲を負圧状態にすることで記録装置内の廃インク溜めからインクタンク内の廃インク容器に廃インクを回収することが可能になる。

しかし、インクタンクの中にインク袋と廃インク容器とを持つ場合、廃インクの回収時の廃インク容器の周囲の負圧状態で、供給流路間の加減圧ポンプによるインクの供給が阻害されることがある。そのため、記録用インクの供給と廃インクの回収とが同時に行えないという不具合があった。さらに、記録中に同時に廃インクの回収ができないために、記録装置本体側から廃インクの回収指示が出ている場合には、記録終了後、廃インクの回収を待ってからでなければインクタンクの交換ができなかった。

よって本発明は、記録用インクの供給と廃インクの回収とが同時に行え、廃インクの回収を待たなくてもインクタンクの交換が可能なインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

そのため本発明のインクジェット記録装置は、インクを吐出する記録ヘッドと、インクタンクから記録ヘッドへと前記インクを供給することが可能なインク供給路と、前記記録ヘッドから吐出された廃インクを前記インクタンクへと回収するための廃インク流路と、を備えたインクジェット記録装置において、前記インク供給路には該インク供給路を開閉することが可能な第１の弁が設けられており、該第１の弁と前記記録ヘッドとの間には、第１のポンプによって内部圧力の加減圧が可能な加圧室が設けられており、前記廃インク流路には、該廃インク流路を開閉することが可能な第２の弁が設けられていることを特徴とする。

本発明のインクジェット記録装置は、インク供給路に、インク供給路を開閉可能な第１の弁を備えている。更に本発明のインクジェット記録装置は、その第１の弁と記録ヘッドとの間には、第１のポンプによって内部圧力の加減圧が可能な加圧室を備え、廃インク流路には、廃インク流路を開閉可能な第２の弁を備えている。これによって、記録用インクの供給と廃インクの回収とが同時に行え、廃インクの回収を待たなくてもインクタンクの交換が可能なインクジェット記録装置を実現することができた。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。
本発明はこれらの実施形態のみに限らず、これらをさらに組み合わせることや、この特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が可能であり、従って本発明の精神に帰属する他の技術にも当然応用することができる。

図１は、本実施形態におけるインクジェット記録装置（以下、単に記録装置ともいう）１におけるインクの流れが分かるように示した模式図である。インクジェット記録装置１においては、インクタンク１０から供給されたインクが、インク供給管（インク供給路）２０を経由して記録ヘッド３０にインクが供給される。記録ヘッド３０は、記録媒体搬送方向に対して直交する方向に往復動作することで、記録媒体（不図示）に印刷（以下、記録ともいう）を行う。記録ヘッド３０から吐出されたインクで、印刷に使われなかったインク（以下、廃インク）は、吸引キャップ４０や予備吐口４１にまず集められ、廃インク回収管（廃インク流路）４２を経由して廃インク溜め４３に一旦保存される。廃インク溜め４３に蓄えられた廃インクは、適宜、廃インク溜め４３から廃インク回収管４２を経由してインクタンク１０に回収される。

インクタンク１０は、第１の液体収容部であるところの形状可変に形成されたインク袋体１１とインク供給口を密閉するゴム栓１２、第２の液体収容部である形状可変に形成された廃インク袋体１３と廃インク回収口を密閉するゴム栓１４を備えている。またインクタンク１０は、第２の圧力発生源である減圧ポンプ（第２のポンプ）５２と密閉接続するためのゴム栓１５、およびインク袋体１１と廃インク袋体１３を収容する固定容積空間をもつ収納ケース１６を備えている。インク供給管２０の一端は、先端が鋭利な中空管であるインク針がゴム栓１２に差し込まれることでインク供給管２０へのインクの導出を可能にしている。同様に、廃インク回収管４２の一端は先端が鋭利な中空管であるインク針がゴム栓１４に差し込まれることで廃インク回収管４２から廃インクの回収を可能にしている。各インク針の各ゴム栓への差込と同時に第２の圧力発生源である減圧ポンプ５２が収納ケース１６と接続される。減圧ポンプ５２は、ケース内部を全域に渡って減圧することができる。

インクタンク１０から供給されたインクは、インク供給管２０、第３の液体収容部である加圧室２１、供給弁（第１の弁）２２、第１の圧力発生源である加減圧ポンプ（第１のポンプ）５０からなる供給路を経由して記録ヘッド３０に供給される。供給路を開閉する開閉弁である供給弁２２は、インクタンク１０と加圧室２１の間に設置され、必要に応じて開閉する。加圧室２１にはある一定量の以下のインクを溜め込むことが出来る。加減圧ポンプ５０は、加圧室２１に対して作用し、加圧室２１を減圧することでインクタンク１０からインクを加圧室に溜めおきし、加圧室２１を加圧することで加圧室２１に溜め込まれたインクを記録ヘッド３０に供給することができる。

記録ヘッド３０は、その壁の一部が可とう膜３１により構成されている。可とう膜３１は、インクの消費に伴う記録ヘッド３０内部の圧力変化に応じて伸縮動作を行う。可とう膜３１の伸縮動作は、可とう膜３１に接続されたアーム３２に伝えられ、さらにはアーム３２の可とう膜３１とは反対側の先端に接続された弁３３に伝えられる。弁３３はインク供給管２０と記録ヘッド３０との接続部を塞いでおり、上記のような仕組みによって、インクの消費に伴って開閉される。

廃インクは、記録ヘッド３０の信頼性を保つために不可避的に発生するものである。廃インクには、吸引キャップ４０に廃棄されるものと、予備吐出口４１に廃棄されるものとに大別することができる。吸引キャップ４０は、印刷領域から外れた場所に位置し、非印刷時に記録ヘッド３０のインク吐出面を保護・保湿するために使われる他、印刷開始前や印刷中の予備吐を受けたり、記録ヘッド３０の吐出面を吸引回復したりするときに使われる。予備吐出によって吸引キャップ４０の表面に溜まった廃インクは、吸引ポンプ５１により回収され、廃インク回収管４２を経由して廃インク溜め４３に蓄えられる。また、吸引回復が行われるときは、記録ヘッド３０のインク吐出面と吸引キャップ４０が密閉し、吸引ポンプ５１が動作することで記録ヘッド３０からインクが吸い出され、廃インク回収管４２を経由して廃インク溜め４３に蓄えられる。予備吐出口４１は、印刷領域から外れた吸引キャップ４０とは反対側に設置される場合や、印刷領域の適当な場所に設置される場合がある。予備吐出口４１に溜まった廃インクは、重力によって廃インク回収管４２を経由して廃インク溜め４３に蓄えられる。

廃インク溜め４３の底部、もしくは底部近傍は、廃インク回収管４２によってインクタンク１０と接続されている。廃インク回収管の途中に廃インク弁（第２の弁）４４が設けられている。減圧ポンプ５２によってインクタンク１０の内部が減圧されると、廃インク溜め４３に蓄えられた廃インクが廃インク回収管４２へ流出し、最終的に廃インク袋体１３に回収される。

次に、記録動作におけるインクの流れと各部の動きを説明する。

（初期充填動作）
図２は、記録装置１の供給弁２２を開いた状態を示した図である。インクタンク１０からインク供給管２０へのインク導出は、加減圧ポンプ５０を使用して加圧室５１内を減圧することによって行う。供給弁２２を開放し、加減圧ポンプ５０を減圧方向に作動させると、インクタンク１０から導出されたインクは加圧室２１に蓄えられる。加圧室２１に所定の閾値までインクが蓄えられたら減圧を止め、図１のように供給弁２２を閉にする。次に、加減圧ポンプ５０を加圧方向に作動させ、加圧室２１に蓄えられたインクを所定の圧力まで加圧する。しかし、記録ヘッド３０内の弁３３がインク供給管２０を塞ぐ力は、加圧されたインクの所定の圧力よりも大きいため、弁３３が開いてインク供給管２０と記録ヘッド３０が連通するということはない。そのため、吸引キャップ４０を記録ヘッド３０と密閉させ、吸引ポンプ５１を作動させることで、記録ヘッド３０の内部を減圧する必要がある。これによって弁３３が開き、記録ヘッド３０にインクを供給することができる。所定量のインクが記録ヘッド３０内に供給されたら吸引ポンプ５１を止め、吸引キャップ４０を記録ヘッド３０から分離する。その結果、記録ヘッド３０内の負圧値との釣り合いによって弁３３が閉じるまでインクが供給された後、インクの供給は停止する。

（印刷中のインク供給動作）
印刷によって記録ヘッド３０内のインクが消費されると、記録ヘッド３０内の負圧が高まる。その結果、弁３３が開くので、加圧室２１で加圧されたインクが記録ヘッド３０に供給され、記録ヘッド３０内の負圧との釣り合いによって弁３３は閉じられる。印刷中は上記の動作の繰り返しによって、加圧室２１に蓄えられたインクが記録ヘッド３０に供給される。加圧室２１に蓄えられたインク量が所定の閾値以下になると、インクタンク１０から加圧室２１にインクを供給する動作が行われる。すなわち、加減圧ポンプ５０の加圧動作を停止し、加圧室２１の加圧が解除された段階で供給弁２２を開き、次に加減圧ポンプ５０を減圧方向に作動させることで、インクタンク１０内のインクが加圧室２１に供給される。このとき、記録ヘッド３０内の弁３３は閉じたままであるので、記録ヘッド３０内のインクが加圧室２１に供給されることはない。加圧室２１内のインクが所定量に達した場合、もしくは加圧室２１が減圧されてから所定の時間が経過した場合、供給弁２２を閉じ、加減圧ポンプ５０を加圧方向に作動させることで、加圧室２１へのインク供給を終了する。

（廃インク回収動作）
図３は、記録装置１の廃インク弁４４を開いた状態を示した図である。廃インク溜め４３に蓄えられた廃インク量が所定の閾値以上になると、廃インクをインクタンク１０に回収する動作が行われる。廃インク弁４４を開き、減圧ポンプ５２を作動させることで、廃インク溜め４３に蓄えられた廃インクを廃インク回収管４２に流出させ、最終的に廃インク袋体１３内に回収する。先に減圧ポンプ５２を作動させ、インクタンク１０内が十分に減圧されてから廃インク弁４４を開いても良い。廃インク溜め４３内の廃インクが所定量以下になったら、あるいは廃インク回収動作が始まってから所定時間の後、廃インク弁４４を閉める。さらに減圧ポンプ５２を大気開放することでインクタンク１０内の負圧を解消し、廃インク回収動作を終了する。

（印刷中の回収動作）
図４は、印字中のインクの供給および廃インク回収動作のフローチャートである。以下、フローチャートに沿って印字中の廃インク回収動作について説明する。なお、フローチャートにおいてステップＳ００１からステップＳ００７までは記録ヘッド３０へのインク供給動作であり、既に説明しているためここでは説明を省略し、ステップＳ００８以降の廃インク回収動作についてを説明する。

ステップＳ００８で廃インク溜め４３内の廃インクが閾値以上であるかを確認する。閾値以下であれば、ステップＳ００１に戻り印字を継続するが、閾値以上の場合、ステップＳ００９へと移行する。ステップＳ００９からステップＳ０１２までは、上記と同様の記録ヘッド３０へのインク供給を行う。ステップＳ０１２で加減圧ポンプ５０を加圧にして、ステップＳ０１３で、廃インク弁４４を開放する。その後、ステップＳ０１４で減圧ポンプ５２を負圧にしてインクタンク１０内を減圧することで廃インク溜め４３内の廃インクをインクタンク１０の廃インク袋体１３内へと導く。減圧ポンプ５２によりインクタンク１０内は負圧状態になるが、供給弁２２は閉塞状態のため、加圧室内の加圧値が影響を受けることなく、記録ヘッド３０へのインク供給をおこなうことができる。そしてステップＳ０１５へと移行して、廃インク弁４４を閉じて、ステップＳ０１６で減圧ポンプ５２を大気開放する。そして、ステップＳ０１７で廃インク回収動作を終了する。

このように、同一のインクタンク内にインク用と廃インク用のそれぞれの袋体を設けて、それら各袋体と繋がる各インク（インクおよび廃インク）の経路内に弁とポンプをそれぞれ設ける。更にインク経路では記録ヘッドと弁との間に、インクを溜めることが可能なポンプと繋がった加圧室を設ける。これによって、記録用インクの供給と廃インクの回収とが同時に行うことができ、記録中に廃インクの回収を行うことで、廃インクの回収に要する時間を待たなくてもインクタンクの交換が可能なインクジェット記録装置を実現することができた。

（第２の実施形態）
以下、図５を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では、本実施形態の特徴的な構成についてのみ説明する。

図５は、本実施形態のインクジェット記録装置におけるインクの流れが分かるように示した模式図である。本実施形態は、第１の実施形態のように廃インク溜めを設けていない構成である。インクタンク１０内は大気開放口５３においてインク袋体１１および廃インク袋体１３の形状に関わらず、大気圧が保たれる構成になっている。また、吸引ポンプ５１の排出口に廃インク回収管４２の一端が接続され、他端が廃インク袋体１３に接続されている。

印字中記録ヘッド３０は吸引キャップ４０に予備吐出を行う。吸引キャップ４０から予備吐出による廃インクを吸引する前には、加減圧ポンプ５０によりインク袋体１１から加圧室２１へのインクの供給をおこなう。すなわち、供給弁２２を開放し加減圧ポンプ５０を負圧にすることで加圧室２１にはインクが供給される。その後、供給弁２２を閉塞して、記録ヘッド３０の予備吐出により発生した吸引キャップ４０内の廃インクを吸引ポンプ５１によって吸引し、直接廃インク回収管４２を通って、廃インク袋体１３に回収される。

廃インク袋体１３への廃インクの回収により、収納ケース１６の中ではインク袋体１１は多少の圧力を受ける。このときも、供給弁２２が閉状態であれば、加圧室２１内のインクが圧力の変動を受けることなく、安定した印字を続けることが可能になる。

このように、廃インクの回収経路内に廃インク溜めを設けない構成において、同一のインクタンク内にインク用と廃インク用のそれぞれの袋体を設けて、それら各袋体と繋がる各インク（インクおよび廃インク）の経路内に弁とポンプをそれぞれ設ける。更にインク経路では記録ヘッドと弁との間に、インクを溜めることが可能なポンプと繋がった加圧室を設ける。これによって、記録用インクの供給と廃インクの回収とが同時に行うことができ、記録中に廃インクの回収を行うことで、廃インクの回収に要する時間を待たなくてもインクタンクの交換が可能なインクジェット記録装置を実現することができた。

第１の実施形態におけるインクジェット記録装置におけるインクの流れが分かるように示した模式図である。 記録装置の供給弁を開いた状態を示した図である。 記録装置の廃インク弁を開いた状態を示した図である。 印字中のインクの供給および廃インク回収動作のフローチャートである。 第２の実施形態のインクジェット記録装置におけるインクの流れが分かるように示した模式図である。

符号の説明

１０ インクタンク
１１ インク袋体
１３ 廃インク袋体
２０ インク供給管
２１ 加圧室
２２ 供給弁
３０ 記録ヘッド
３３ 弁
４０ 吸引キャップ
４２ 廃インク回収管
４４ 廃インク弁
５０ 加減圧ポンプ
５１ 吸引ポンプ
５２ 減圧ポンプ

Claims (5)

1. インクを吐出する記録ヘッドと、インクタンクから記録ヘッドへと前記インクを供給することが可能なインク供給路と、前記記録ヘッドから吐出された廃インクを前記インクタンクへと回収するための廃インク流路と、を備えたインクジェット記録装置において、
   前記インク供給路には該インク供給路を開閉することが可能な第１の弁が設けられており、
   該第１の弁と前記記録ヘッドとの間には、第１のポンプによって内部の圧力の加減圧が可能な加圧室が設けられており、
   前記廃インク流路には、該廃インク流路を開閉することが可能な第２の弁が設けられていることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インクタンクには、前記インクが収容されるインク袋体と前記廃インクが収容される廃インク袋体とが備えられてい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. 前記インクタンクは、該インクタンク内の圧力を減圧することが可能な、第２のポンプと繋がっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記第２のポンプによって、前記インクタンク内を減圧することによって、前記廃インクを回収することを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記廃インクの回収の際は、前記第１の弁によって前記インク供給路は閉じられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。

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