JP6179989B2 - 液体収容部、液体吐出装置および液体回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッド、およびそれを備えるインクジェット記録装置などに広く適用可能な液体収納容器、液体吐出装置および液体回収方法に関する。

液体吐出ヘッドが備えるノズルから液体（以下、インクともいう）を吐出して記録を行う液体吐出装置では、ノズルに紙粉などのゴミや気泡が入り込み、吐出不良や画像の乱れといった不具合が発生することがある。また、液体吐出装置が長期間使用されないときには、ノズル内のインクの濃度が増加すると共にその粘度も増加する。この理由は、ノズル内のインクの水分がノズルから蒸発するからである。この粘度の増加したインク（増粘インク）はノズルで目詰まりを起こすことがある。増粘インクがノズルで目詰まりを起こすと、そのノズルからインクが吐出されなくなる不吐出を生じることがある。

そこで、ノズル内の気泡や異物などの除去や、増粘インクに起因する目詰まり発生の防止や、発生した目詰まりを解消したりする目的で、ノズルからインクを吐出または強制的に吸引することでインク吐出状態を初期の状態に回復させる回復処理の技術が知られている。このような回復処理で吐出されたり吸引されたインク（廃インク）は、回復機構を経由して液体吐出装置が備える廃インクタンクに貯められる。この場合、廃インクタンクの容量が少ないと廃インクが廃インクタンクから漏れ出すことが考えられるため廃インクタンクは十分な容量が必要となる。しかし、近年の装置の小型化（省スペース化）の要請に伴い、十分な容量を備えた廃インクタンクを設けるのが困難になっている。

特許文献１には、インクカートリッジの一部に、仕切り板によって独立するように仕切られた、廃インクを収容する廃インク室を備えたプリンタが記載されている。

特開平８−１３２６４１号公報

しかし特許文献１に記載のラベルプリンタでは、廃インクが記録用インクに混入するのを防止するために、廃インク貯留室はインクタンクの一部に独立した空間として設けられている。そのため、本来、記録用インクが収められる部分に廃インク貯留室があり、記録用インクを収容する容積を少なくせざるを得ない。そのためインクタンクの交換が頻繁になり生産性が下がることになる。

そこで本発明は、十分な量の記録用インクを収納し、記録用インクに混入させずに廃インクを貯留可能な液体収納容器、それを備えた液体吐出装置および液体回収方法を提供することを目的とする。

本発明の液体収納容器は、液体吐出ヘッドに供給する第１の液体を吸収する液体吸収体と、前記液体吐出ヘッドへ供給されない第２の液体を前記液体吸収体に導くように設けられた導入口と、前記液体吸収体に吸収されている前記第１の液体を前記液体吐出ヘッドに供給し終えるまで、前記第１の液体と前記第２の液体とが混ざらないようにする防止手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、十分な量の記録用インクを収納し、記録用インクに混入させずに廃インクを貯留可能な液体収納容器、それを備えた液体吐出装置および液体回収方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の液体吐出ヘッドとしての記録ヘッドを備えた記録装置の概略構成である。 図１の記録装置におけるインクの供給系の概略構成図である。 （ａ）、（ｂ）は、図２における、インクタンクの上面接続前後の断面図及び上面図である。 図２における記録ヘッドの断面図である。 図４におけるインク保持部材の説明図である。 インクの静止時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 記録時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 ヘッド内加圧時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 ヘッド内加圧後の記録ヘッドの清掃時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 ヘッド内加圧後の記録ヘッドの清掃時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 （ａ）から（ｄ）は、非記録インク環流時におけるインクの供給系の状態の説明図である。 非記録インク環流システムのフローチャートである。 非記録インク環流時におけるインクタンクの断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）は、本発明を適用可能なインクジェット記録装置（液体吐出装置）１００の概略構成を説明するための要部の斜視図であり、図１（ｂ）は、記録装置１００の制御系のブロック図である。記録装置１００には、本発明の液体吐出ヘッドの一実施形態として、インク（液体）を吐出するインクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）２０が搭載可能となっている。

本実施形態の記録装置１００は、いわゆるフルラインタイプの記録装置であり、搬送系（搬送機構）１１０によって記録媒体Ｐを矢印Ａ方向に連続的に搬送しつつ、記録ヘッド２０からインクを吐出することにより、記録媒体Ｐに画像を記録することができる。本実施形態の搬送系１１０は、搬送ベルト１１０Ａを用いて記録媒体Ｐを搬送する。しかし、搬送系１１０の構成は限定されず、搬送ローラなどを用いて記録媒体Ｐを搬送するものであってもよい。また本例の場合は、記録ヘッド２０として、後述するインク供給系（インク供給機構）１２０によって供給されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｂｋ）を吐出する記録ヘッド２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋが備えられている。これにより、カラー画像を記録することができる。

記録装置１００には、記録ヘッド２０におけるインクの吐出状態を良好に維持するための回復処理に用いられる回復処理系１３０が備えられている。回復処理としては、画像の記録に寄与しないインクを吐出口からキャップ内に吐出する予備吐出動作、および、記録ヘッド内のインクを加圧して、それを吐出口からキャップ内に強制的に排出させる加圧回復動作などを含むことができる。さらに、吐出口からキャップ内にインクを吸引排出させる吸引回復動作、吐出口が形成される記録ヘッドの吐出口面をワイピングするワイピング動作などを含むことができる。

記録装置１００のＣＰＵ（制御部）１０１は、本記録装置の動作の制御処理やデータ処理等を実行する。ＲＯＭ１０２には、それらの処理手順等のプログラムが格納され、ＲＡＭ１０３は、それらの処理を実行するためのワークエリアなどとして用いられる。ＣＰＵ１０１は、記録ヘッド２０、搬送系１１０、インク供給系１２０、および回復処理系１３０をそれらに対応するドライバ２０Ａ，１１０Ａ，１２０Ａ，１３０Ａを介して制御する。ＣＰＵ１０１は、ホストコンピュータなどのホスト装置２００から入力した画像データに基づいて、記録ヘッド２０からインクを吐出させることにより、記録媒体Ｐに画像を記録させる。ＣＰＵ１０１は、記録ヘッド２０、搬送系１１０、インク供給系１２０、および回復処理系１３０を動作させることにより、後述する「記録ヘッドの清掃時」、及び「インクの供給開始時」の制御を実行する。

図２は、インク供給系１２０および回復処理系１３０の説明図である。図３（ａ）は、図２のインク供給系に接続される前のインクタンク３０の断面図（上図）および上面図（下図）であり、図３（ｂ）は、図２のインク供給系に接続されたときのインクタンク（液体収納容器）３０の断面図（上図）および上面図（下図）である。また、図４は、図２における記録ヘッド２０の拡大断面図である。

インクタンク３０は、内部の圧接体３８と上面に設けられた大気連通口３１を通して外部と連通可能となっている。内部には多孔質材料で出来た吸収体（液体吸収体）３６が収容され、その吸収体にインクを染み込ませてある。この吸収体３６の毛管力によって負圧を発生している。インクタンク３０は、記録装置本体もしくは記録ヘッド２０に備え付けられたタンクカバー３９で固定されている。図３（ａ）のようにインクタンク内部の吸収体３６の上部には非記録インク収容室３２と大気連通口３１とが設けられている。大気連通口３１の上面には、インクタンク３０の色情報等が記載されたシールラベル３３が貼り付けられており、このシールラベル３３によりインクタンク３０の輸送時のインクの漏れを防止している。タンクカバー３９でインクタンク３０を固定する際に、非記録インク環流チューブ３５の先端に備え付けられたニードル３４がシールラベル３３を突き破り、非記録インク収容室３２に侵入することで、インクタンク３０と非記録インク環流チューブ３５とが接続される。ニードル３４がシールラベル３３を突き破った際の、ニードル３４とシールラベル３３との隙間が大気連通口３１となっている。また、本実施形態におけるニードル３４の側面にはＶ溝３７が形成されており、本実施形態では、ニードル３４とシールラベル３３との隙間およびＶ溝３７が大気連通口を兼ねた構成となっている。インクタンク３０は、記録ヘッド２０の上部に取り付けられる。本実施形態では、大気連通口３１がインクタンク３０の上面に設けられており、そこにニードル３４を挿入する構成を説明したが、これに限定するものではない。大気連通口３１がインクタンク３０の側面上部に設けられており、それに伴うように非記録インク収容室３２が形成され、大気連通口３１から挿入されたニードル３４が非記録インク収容室３２に導かれる構成であってもよい。

記録ヘッド２０には、インク室２１内のインクＩ（液室内の液体）を吐出口２０Ａから吐出するための不図示の吐出エネルギー発生素子が備えられている。吐出エネルギー発生素子としては、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などを用いることができる。電気熱変換体を用いた場合には、その発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口２０Ａからインクを吐出することができる。インク室２１には、インクＩと共に空気（気体）が存在する。したがって、インク室２１内には、インクＩを収容するインク収容部（液体収容部）と、空気（気体）を収容する空気収容部（気体収容部）と、が形成されることになる。

インク室２１の上部には、インクタンク（液体収納容器）３０との連通するためのインク供給部（供給口）２２が設けられており、その供給部２２の開口部にはフィルタ部材２３が備えられている。本例の場合、そのフィルタ部材２３は、ＳＵＳ製のメッシュにより形成されている。そのメッシュは金属繊維を織り込んだ構成であり、また、供給部２２の平均的な幅は１０ｍｍ程度である。フィルタ部材２３が細かい目を持つことにより、外部から記録ヘッド内へのゴミの侵入が防止される。フィルタ部材２３の下面は、インクを保持可能なインク保持部材（液体保持部材）２４に圧接されている。図５のように、インク保持部材２４の内部には断面円形の流路２４Ａが複数形成されている。それぞれの流路２４Ａの口径は１．０ｍｍ程度である。

また、インク室２１の上部には、外部の流路として気体又及び／又は液体を移送するための移送部５１に接続可能な開口部２５が設けられており、その開口部２５にはフィルタ２６が備えられている。この開口部２５は、インク室２１内の液体（インク）又は気体を外部に流出可能に構成されている。開口部２５は、インク室２１内の液体（インク）と気体とを一緒に流出させることも可能である。また、この開口部２５は、記録ヘッド２０の外部の液体（インク）又は気体を流入可能に構成されている。さらに、開口部２５は、記録ヘッド２０の外部の液体（インク）と気体とを流入させることも可能である。

記録ヘッド２０とインクタンク３０は図２のように連結される。すなわち、記録ヘッド２０側のフィルタ部材２３とインクタンク３０側の圧接体３８とが上下に圧接するように連結される。このような記録ヘッド２０とインクタンク３０との連結部は、その周囲がゴム製の弾性キャップ部材５０によって囲まれることにより、密閉性が維持される。本例においては、このように記録ヘッド２０とインクタンク３０が直接的に接続されることにより、それらの間のインク供給路（液体供給路）は極めて短い。
記録ヘッド２０の開口部２５に接続される移送部５１は二股に分かれており、一方は、開閉可能な弁５２を介して外気と連通し、他方は、開閉可能な弁５３を介してバッファ室５４に連通している。バッファ室５４には１０ｍＬ程度の空間が形成されており、ポンプ５５を通して非記録インク環流チューブ３５と接続している。非記録インク環流チューブ３５はインクタンク３０の大気連通口３１に刺されたニードル３４を介して、インクタンク３０と接続している。ポンプ５５は、液体（インク）及び／又は気体（空気）を記録ヘッド２０に流入させたり、液体（インク）及び／又は気体（空気）を記録ヘッド２０から流出させたりする、液体（インク）及び／又は気体（空気）を移送させる手段としての移送部である。本例の場合は、ポンプ５５として正逆回転可能なチューブポンプが用いられる。

バッファ室５４には、キャップ６０が開閉可能な弁６１を介して接続されている。キャップ６０は、記録ヘッド２０における吐出口２０Ａの形成面（吐出口形成面）に密着可能である。キャップ６０が吐出口形成面に密着して、吐出口２０Ａをキャッピングした状態において、キャップ６０の内部をポンプ５５によって吸引することにより、吐出口２０Ａからキャップ６０内にインクを吸引排出（吸引回復動作）させることができる。また、画像の記録に寄与しないインクを吐出口２０Ａからキャップ６０内に吐出する予備吐出動作、および、記録ヘッド２０内のインクを加圧して、それを吐出口２０Ａからキャップ６０内に強制的にインクを排出させる加圧回復動作を実施することもできる。その加圧回復動作においては、バッファ室５４および弁５３を通して、ポンプ５５によって発生させた加圧力を記録ヘッド２０内に作用させることができる。このような回復処理によりキャップ６０内に受容されたインクは、ポンプ５５によって発生させた吸引力によって非記録インク環流チューブ３５を通り、大気連通口３１からインクタンク内の吸収体３６に戻すことが出来る。

次に、記録装置の状態をインクの静止時、記録動作時、記録ヘッドの清掃時、インクの供給開始時、および非記録インク環流時に分けて説明する。

（インクの静止時）
記録装置の停止時等におけるインクの静止時は、図６（ａ）のように弁５２，５３が閉じている。インク保持部材２４の流路２４Ａ内にはインクが充填されている。記録ヘッド２０のインク室２１内は所定の負圧状態にあり、吐出口２０Ａに形成されているインクのメニスカスは維持されている。インク保持部材２４の流路２４Ａには、図６（ｂ）のようにインクのメニスカスが形成され、そのメニスカスに対しては、力Ｐｔ，Ｐｈ，Ｐｋ，Ｐｇが作用する。力Ｐｔは、インクタンク３０内の負圧によりメニスカスをインクタンク側へ引き込む力であり、力Ｐｈは、記録ヘッド２０内の負圧によりメニスカスを記録ヘッド内へ引き込む力である。力Ｐｋは、インクの表面張力によってインクがインクタンク側へ引き込むメニスカス力であり、力Ｐｇは、インクの自重によりインクが下方へ移動しようとする力である。これらの力が釣り合うことによって、インク保持部材２４に形成されるメニスカスが維持され、記録ヘッド２０内のインクは静止状態が保たれる。

（記録動作時）
記録装置の記録動作時は、図７のように弁５２，５３が閉じられている。図７（ａ）のように吐出口２０Ａからインクを吐出することにより、インク室２１内のインクＩが消費されて、図７（ｂ）のようにインク室２１内がさらに減圧される。このように増大するインク室２１内の負圧は、インク保持部材２４の流路２４Ａ内のインクをインクタンク３０内に引き込む方向に力として作用する。インク室２１内の負圧が所定以上に増大したときに、インク保持部材２４の流路２４Ａに形成されているインクのメニスカスが破れて、図７（ｃ）のように、インクタンク３０内のインクが記録ヘッド２０に供給される。そして、このようなインクの供給によってインク室２１内の負圧が低下することにより、再び、図７（ａ）のようにインク保持部材２４の流路２４Ａにメニスカスが形成されて、インクの供給が止まる。このように、記録ヘッド２０のインク室２１内には、インクの消費量に応じてインクタンク３０からインクが供給される。

インク保持部材２４の流路２４Ａに形成されるメニスカスのメニスカス力Ｐｋは、インクタンク３０から記録ヘッド２０に供給されるインクの流れに抗する力として作用する。そのため、そのメニスカス力Ｐｋが大き過ぎた場合には、インクが供給しにくくなって、インクの供給性能が低下する。液体流路の開口部に形成される液体のメニスカスのメニスカス力Ｐは、液体の表面張力をγ、開口部の半径をｒ、液体流路内におけるインクの接触角度をθとした場合、下式１によって表すことができる。

また、流路の開口部が円でない場合、開口部のメニスカス力Ｐは周長Ｌと開口面積Ｓに対して下式２の関係である（メニスカス力Ｐは、Ｌ／Ｓに比例する）。仮に開口部が真円でない場合でも、その開口部と同じ面積を有する半径ｒの円形管に換算すると、式１の理論式が形状によらず適用される。
Ｐ∝Ｌ／Ｓ・・・（式２）
したがって、液体流路の開口部の半径ｒが大きい程、メニスカス力Ｐは小さくなる。本実施形態におけるインク保持部材２４には、内径が１ｍｍ程度の流路２４Ａが複数貫通形成されている。この流路２４Ａの内径は、その流路２４Ａにおけるインクのメニスカス力がフィルタ部材２３，圧接体３８におけるメニスカス力よりも小さくなるように設定されている。記録動作に伴うインクの供給時には、フィルタ部材２３，圧接体３８にインクのメニスカスが形成されないため、インクの供給性能を高めて、高速記録にも対応することができる。

仮に、インク保持部材２４を備えなかった場合には、フィルタ部材２３または圧接体３８にメニスカスが形成されることになり、インクの供給性能が低下する。具体的には、フィルタ部材２３，に形成されるインクの流路の内径がインク保持部材２４の流路２４Ａの内径の１０００分の１程度であるため、前者のインクの流路におけるメニスカス力は、後者の流路２４Ａにおけるメニスカス力の１０００倍程度となる。したがって、インク保持部材２４を備えなかった場合には、インクの供給性能が大幅に低下することになる。

（記録ヘッドの清掃時）
記録ヘッド２０の吐出口形成面をワイピングして清掃する際には、記録ヘッド２０内を加圧して、インク室２１内のインクＩを吐出口２０Ａから外部に押し出すことにより、吐出口形成面の潤滑性をよくする。

まずは、図８（ａ）のように弁５２を開けて、記録ヘッド２０内に外気を流入させることにより、インク室２１内の負圧を解消させる。次に、図８（ｂ）のように、弁５２，５３、５６を閉じた状態でポンプ５５を一方向に回転させることにより、バッファ室５４内に空気を送り込んでバッファ室５４内を加圧する。次に、図８（ｃ）のように弁５３を開けることにより、バッファ室５４内の加圧された空気を記録ヘッド２０内に流入させてインク室２１内を加圧する。この際、バッファ室５４や移送部５１に液体（インク）が混入している場合などでは、液体（インク）及び／又は気体（空気）を記録ヘッド２０に流入させることとなる。

このようにインク室２１内を加圧することにより、インク保持部材２４の流路２４Ａ内のインク、およびインク室２１内のインクには、図９（ａ），（ｂ）のように移動する。

記録ヘッド側のフィルタ部材２３に形成されるインクの流路の内径Ｄｆ、インク保持部材２４の流路２４Ａの内径Ｄｋ、および吐出口２０Ａの内径Ｄｎは、次のような関係に設定されている。 Ｄｆ＜Ｄｎ＜Ｄｋ
したがって、記録ヘッド側のフィルタ部材２３におけるメニスカス力Ｐｆ、インク保持部材２４の流路２４Ａにおけるメニスカス力Ｐｋ、および吐出口２０Ａにおけるメニスカス力Ｐｎは、次のような関係となる。 Ｐｆ＞Ｐｎ＞Ｐｋ
インク室２１内が加圧された場合には、図９（ａ）のように、インク保持部材２４の流路２４Ａにおけるメニスカスが同図中の上方に後退し、そのメニスカスがフィルタ部材２３に達してから、図９（ｂ）のようにインクが吐出口２０Ａから押し出される。より具体的には、まずは、図１０（ａ）のように、メニスカス力Ｐｋが小さいインク保持部材２４のメニスカスが後退し、流路２４Ａ内のインクがインクタンク３０内に逆流する。図１０（ｂ）のように、流路２４Ａ内のインクが全てインクタンク３０内に戻されることにより、フィルタ部材２３にメニスカスが形成される。フィルタ部材２３のメニスカス力Ｐｆよりも吐出口２０Ａのメニスカス力Ｐｎが小さいため、図１０（ｂ）のように、インク室２１内のインクが吐出口２０Ａから押し出される。

インク室２１内は圧力Ｐｃまで加圧する。その圧力Ｐｃがメニスカス力Ｐｋを上回るとインク保持部材２４のメニスカスをインクタンク３０側へ移動させ、かつメニスカス力Ｐｆのフィルタ部材２３のメニスカスを移動させることなく、吐出口２０Ａからインクを押し出す。したがって、フィルタ部材２３のメニスカスを移動させることなく、つまり記録ヘッド内の空気をインクタンク内に押し込むことなく、吐出口２０Ａからインクを押し出すことができる。

このようにして押し出されたインクによって吐出口形成面を充分に濡らした後、あるいは、吐出口２０Ａからインクを押し出しつつ、図９（ｃ）のように、板状の清掃部材５７によって吐出口形成面をワイピングする。これにより、吐出口形成面の清掃能力を高めることができる。清掃部材５７は例えばウレタンゴム製であり、吐出口形成面に接触したまま図９（ｃ）中の左右方向に移動する。このような移動は、清掃部材５７と記録ヘッド２０の少なくとも一方の移動を伴って実施することができる。

清掃部材５７によるワイピング動作後は、ポンプ５５を液体（インク）及び/又は気体（空気）を記録ヘッド２０の外部に流出させる方向に回転させて記録ヘッド２０内に負圧を導入することにより、図６のような状態に戻すことができる。

（インクの供給開始時）
インクが存在していない記録ヘッド２０にインクタンク３０を接続したときには、キャップ６０を記録ヘッド２０の吐出口形成面に密着させたキャッピング状態としてから、そのキャップ６０の内部をポンプ５５によって吸引する。これにより、図６（ａ）のように、記録ヘッド２０にインクタンク３０内のインクを供給することができる。また、ポンプ５５によって負圧を発生させて、その負圧をバッファ室５４、弁５３、および開口部２５を通してインク室２１内に作用させることによって、記録ヘッド２０にインクタンク３０内のインクを供給することもできる。前者のキャップ６０を用いて吸引する場合には、吸引回復動作時と同様に、キャップ６０内に画像の記録に寄与しないインクが排出されることになる。一方、後者のように開口部２５を通して吸引する場合には、記録に寄与しないインクの排出させることなく記録ヘッド２０内にインクを供給して、インクの消費を抑えることができる。吐出口２０Ａにおけるインクのメニスカスは、キャッピング状態のキャップ６０の内部をポンプ５５によって吸引する吸引回復動作によって形成することができる。

記録ヘッド２０のインク室２１内に供給する供給量は、インク室２１内のインク量を検知する不図示のインク量センサ（インクの液面センサなど）を用いることにより、最適な量に調整することができる。吐出口２０Ａにおけるインクのメニスカスは、キャッピング状態のキャップ６０の内部をポンプ５５によって吸引する吸引回復動作によって形成することができる。

また、記録ヘッド２０に接続されているインクタンク３０内のインク残量がなくなって記録ヘッド２０内のインク量が減少した後、その記録ヘッド２０に新たなインクタンク３０を接続した場合には、記録ヘッド２０内のインク量を最適な量まで増やす必要がある。この場合には、ポンプ５５によって発生した負圧を開口部２５から導入して、新たに接続されたインクタンク３０内のインクを記録ヘッド２０内に供給することができる。また、記録ヘッド２０内のインク量がインク量センサによって検知できない程度にまで減少したときには、開口部２５を通して記録ヘッド２０内に負圧を導入することにより、インクタンク３０内のインクを記録ヘッド２０内に供給することができる。

このように、開口部２５を通して、記録ヘッド２０内に負圧（記録ヘッド２０内を減圧するための吸引力）を導入することにより、インクを無駄に消費することなく、記録ヘッド２０内にインクを供給することができる。このようなインクの供給時には、キャップ６０をキャッピング状態としてもよい。

（非記録インク環流時）
以下、本発明の特徴的な構成について説明する。

図１１（ａ）から（ｄ）は、非記録インク環流時におけるインクの供給系の状態の説明図である。なお、ここでいう非記録インク（第２の液体）とは、回復処理でキャップ６０に溜められた、記録に用いられることの無いインクであり、環流によってインクタンク３０に戻されても、再び記録ヘッド２０に供給されることの無い（供給対象外の）インクである。また、非記録インクとなるインクは、インクタンク３０の初期未使用インクの充填量の１０％以下の量である。

図１１（ａ）のように、記録ヘッド２０から予備吐出や吸引回復処理によって排出されたインクは、キャップ６０に受容される。このとき、弁６１を開放した状態でポンプ５５の吸引力を用いて、キャップ６０内のインクを移送する。図１１（ｂ）のように、非記録インクの所定量の吸引を行ったところで、図１１（ｃ）のように弁６１を閉じて、弁５６を開放し、ポンプ５５をバッファ室５４へ非記録インクを送り出す方向に動かすことで、非記録インクをバッファ室５４に貯蔵する。これはインクタンク３０が新しく、吸収体３６が未使用インク（記録用インク、第１の液体）で満たされているときに、非記録インクをインクタンク３０まで戻してしまうと、非記録インクと未使用インクとが混合してしまう恐れがあるからである。そのため、インクタンク３０内の未使用インクが所定量減るまでの間、一端バッファ室５４に非記録インクを貯蔵する。なお、インクタンク３０を交換してから所定量のインクを消費して、インクタンク３０内の未使用インクが所定量減っている場合は、直接、キャップ６０からインクタンク３０に環流させても良い。

図１１（ｃ）のようにバッファ室５４に溜まった非記録インクは、回復処理後に図１１（ｄ）のように弁６１を開放し、弁５６を閉じて、ポンプ５５の吸引力でインクタンク３０の非記録インク収容室３２に排出される。この時、非記録インク収容室３２底面部を形成している吸収体３６は、既に一旦未使用インクで満たされた部分であり、その後、未使用インクの消費に伴って液面が下がることで再び吸収することが可能（吸収可能）となった部分（部位）である。そのため、吸収体３６はインクで濡れた（インクと空気とが混在した）状態になっている。そのため、非記録インク収容室３２に排出された非記録インクは、非記録インク収容室３２の底面部から吸収体３６に容易に吸入される。また、非記録インク収容室３２の側面部はインクで濡れた状態ではないが、わずかながら側面部からも吸収体３６に非記録インクは吸収される。

図１２は、非記録インクを環流させる際の処理を示したフローチャートである。以下、このフローチャートに沿って本実施形態における還流動作を伴う回復処理について説明する。回復処理が開始され、予備吐出や加圧、吸引といった回復処理を行ったあと、キャッピング状態を解除する。その後、ステップＳ１２０１で、インクタンクの使用開始から回復処理を行った回数が所定回数（Ｎ回）以下かどうかを判断する。この所定回数Ｎは、インクタンク３０から消費したインク量を判断するためのものであり、予め回復に消費されるインク量に応じて可変可能である。ステップＳ１２０１で回復処理を行った回数がＮ回以下である場合には、まだインクタンク３０内のインクが所定量消費されていないため、ステップＳ１２０２に移行して、弁６１を開放して、弁５６を閉じてポンプ５５による吸引動作をＸ秒行う。その後、ステップＳ１２０３で弁６１を閉じて、弁５６を開放して加圧動作をＹ秒行う。この動作によってステップＳ１２０４でバッファ室５４に非記録インクを貯留する（図１１（ｃ）参照）。なお、ここでの吸引動作を行うＸ秒は、キャップ６０から非記録インクをバッファ室まで到達させるのに十分な時間であり、かつバッファ室５４からインクタンク３０に非記録インクが到達しない時間とする。また、加圧動作を行うＹ秒は、ポンプ５５とインクタンク３０との間の非記録インク環流チューブ３５内にある全ての非記録インクがバッファ室５４に到達する時間とする。

ステップＳ１２０１で、回復処理を行った回数がＮ回以上である（所定回数実施した）場合には、インクタンク内のインクは十分消費されており、非記録インクの還流が可能であると判断し、ステップＳ１２０５に移行して、ポンプ５５の吸引動作を行う。そして、ステップＳ１２０６でバッファ室５４に貯留された非記録インクをインクタンク３０の非記録インク収容室３２に排出する。このような処理を経て非記録インクを環流させる際の処理が終了する。

図１３は、非記録インクを環流させたときのインクタンク３０を示した断面図である。インクタンク内（液体収納容器内）の吸収体３６に染み込ませた未使用インクは、記録動作や吸引動作によって記録ヘッド２０に供給されて吸収体３６の下部に流れて（インク液面を下げて）いく。このときインクが記録ヘッド２０に供給された分だけ、インクタンク３０の上面に刺された（挿入された）ニードル３４と大気連通口３１との隙間から空気が導入される。これにより未使用インクの上に空気層が形成される。環流された非記録インクは、非記録インク収容室３２に排出され蓄積される。蓄積された非記録インクは、吸収体３６の毛管力と自重とによって、（非記録インク収容室３２の底面部および側面部から）吸収体３６の下部へと拡散する。しかし、非記録インクはインクタンク３０の初期未使用インクの充填量の１０％以下の量であり、非記録インクが拡散しても、非記録インクは吸収体３６の毛管力によって保持されている。そのため、未使用インクとの間には常に空気層があり非記録インクと未使用インクとを隔てているため、未使用インクと非記録インクとの混色が生じることはない。そして、非記録インクはインクタンク３０の初期未使用インクの充填量の１０％以下の量であることから、インクタンク３０は非記録インクを収容する十分な容量を備えており、非記録インクがインクタンク３０から溢れることは無い。従って、非記録インクで装置の内部やユーザを汚すことがない。また、インクタンク３０内の未使用インクがなくなると、新しいインクタンクと交換することになり、インクタンク３０を装置から取り外すことになる。その際、シールラベル３３は既に破れて穴の開いた状態となっているが、非記録インクは、吸収体３６に吸収され保持されているため穴から漏れ出すことは無い。また、未使用インクと非記録インクを同一の吸収体に収容させているため、非記録インクを収容させるための吸収体を別に設ける必要がなく、部品点数を削減することができる。

このように、インクタンク内の記録用の未使用インクを貯留していた部分に、未使用インクと置換するように非記録用インクを排出して貯留することで、装置の小型化を実現することができた。

なお、本実施形態では、大気連通口３１にニードル３４を挿入して非記録インクの還流を行う構成を説明したが、これに限定するものではない。つまり、大気連通口とは別にインクタンクに回収口を設けて、その回収口にニードルを挿入することで非記録インクを還流してもよい。その場合は、回収口によってニードルが導かれる位置に非記録インク収容室３２を設ける必要がある。また、その場合は、ニードルを用いることなく、非記録インク環流チューブ３５とインクタンク３０とをジョイント等で接続した構成としてもよい。

また、本実施形態において非記録インクは、当初未使用インクとしてインクタンク３０に収容されていたインクであり、そのインクが再度インクタンク３０に戻る構成を説明した。しかし、これに限定するものではなく、当初、別のインクタンクに収容されていたインク（他色インク）が非記録インクとなってインクタンク３０に戻される構成でもよい。この場合、ポンプ５５が複数色のインクタンクと弁を介して接続されており、必要に応じて弁の開閉とポンプ５５の加圧及び／又は吸引動作を行うことで、実現することができる。

また、バッファ室５４で混色された非記録インクがインクタンク３０に戻される構成でもよい。この場合は、バッファ室５４に弁を介して複数のキャップが接続されており、必要に応じて弁の開閉とポンプ５５の加圧及び／又は吸引動作を行うことで、実現することができる。

また、非記録インクは、縁無し記録を行った際に、記録媒体の外の吐出されたインクを含んでもよい。その場合は、記録媒体の外の吐出されたインクを回収する手段が、弁を介してバッファ室５４に接続されており、必要に応じて弁の開閉とポンプ５５の加圧及び／又は吸引動作を行うことで実現することができる。

このようにして、廃インクを貯留する十分な容量を備え、スペースを省きつつ、記録に用いるインクも十分な量を収納することが可能な液体収納容器、それを備えた液体吐出装置および液体回収方法を実現することができた。

上述した実施形態においては、インク保持部材２４を記録ヘッド２０側に備えている。しかし、そのインク保持部材２４はインクタンク３０側に備えてもよい。同様に、フィルタ部材２３はインクタンク３０側に備えてもよい。

また、記録動作時における記録ヘッド２０内の負圧変動を小さく抑えるために、開口部２５を通して記録ヘッド２０内の圧力を制御してもよい。記録ヘッド２０内に加圧力を供給するときには、開口部２５は気体及び／又は液体の導入により加圧力の導入を許容する加圧力導入部として機能し、移送部５１は加圧力を供給可能な加圧力供給路として機能する。また、記録ヘッド２０内に吸引（減圧）力を作用させるときには、開口部２５は気体及び／又は液体の排出による吸引力の導入を許容する吸引力導入部として機能し、移送部５１は吸引力を供給可能な吸引力供給路として機能する。開口部２５は、このような加圧を行う導入部と吸引を行う排出部とに分けて備えてもよい。また、それらの加圧力および吸引力は、記録ヘッド２０内を加圧する圧力および減圧する圧力であればよく、必ずしも大気圧を基準とする正圧および負圧に限定されない。

本発明は、フルラインタイプの記録装置の他、記録ヘッドの移動と、記録媒体の搬送動作と、を伴って画像を記録するシリアルスキャンタイプの記録装置等、種々の記録方式の記録装置に対して適用することができる。

また、本発明の液体吐出ヘッドは、インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドの他、種々の液体を吐出するためのヘッドとして広く適用することができる。例えば、液流路内に供給される種々の処理液や薬剤などを吐出するためのヘッドとして用いることもできる。また、本発明の液体吐出装置は、インクジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置の他、種々の処理液や薬剤などを処理部材に付与するための装置として、広く適用することができる。

２０ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
２１ インク室（液室）
２２ インク供給部（液体供給部）
２３ フィルタ部材
２４ インク保持部材
２４Ａ 流路
２５ 開口部
３０ インクタンク
３１ 大気連通口
３２ 非記録インク収容室
３３ シールラベル
３４ ニードル
３５ 非記録インク還流チューブ
３６ 吸収体
３７ Ｖ溝
３８ 圧接体
５１ 移送部
５２ 弁
５４ バッファ室
５５ ポンプ
５６ 弁
６１ 弁
１００ インクジェット記録装置（液体吐出装置）

Claims (11)

1. 液体吐出ヘッドに供給する第１の液体を吸収する液体吸収体と、
   前記液体吐出ヘッドへ供給されない第２の液体を前記液体吸収体に導くように設けられた導入口と、
   前記液体吸収体に吸収されている前記第１の液体を前記液体吐出ヘッドに供給し終えるまで、前記第１の液体と前記第２の液体とが混ざらないようにする防止手段と、
   を有することを特徴とする液体収納容器。
2. 前記液体吸収体において前記第２の液体が収容される部位は、前記液体吐出ヘッドに供給される前の前記第１の液体が収容されていた部位であることを特徴とする、請求項１に記載の液体収納容器。
3. 前記導入口は、前記液体収納容器の内部と大気とを連通する大気連通口を兼ねていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体収納容器。
4. 前記第２の液体は、前記液体吐出ヘッドの吐出状態を回復するための回復処理で前記液体吐出ヘッドから吐出された液体と吸引された液体のうち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乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体収納容器。
5. 前記導入口は、前記液体収納容器の内部と大気とを連通する大気連通口を兼ねており、
   前記第２の液体は、前記液体吐出ヘッドの吐出状態を回復するための回復処理で前記液体吐出ヘッドから吐出された液体と吸引された液体のうち少なくとも一方を含み、
   前記収納容器が前記第１の液体で満たされた状態から、前記回復処理を所定回数実施した後に前記導入口へ導かれることを特徴とする請求項２に記載の液体収納容器。
6. 前記液体吸収体の前記部位は、空気と液体とが混在する部位であることを特徴とする請求項２の液体収納容器。
7. 前記第２の液体は、前記導入口に挿入されたニードルを介して前記液体吸収体に吸収されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の液体収納容器。
8. 前記防止手段は、前記液体吸収体で前記第１の液体と前記第２の液体を分離する空気層で構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の液体収納容器。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の液体収納容器を搭載可能な液体吐出装置。
10. 液体収納容器内の液体吸収体に吸収された第１の液体を液体吐出ヘッドに供給し、前記液体吐出ヘッドから前記第１の液体を吐出する液体吐出装置において、
    前記液体吐出ヘッドへ供給されない第２の液体を前記液体吸収体に案内する案内手段と、
    前記案内手段により案内される前記第２の液体が前記第１の液体に混ざらないようにする防止手段と、
    を有することを特徴とする液体吐出装置。
11. 液体収納容器が備える液体吸収体に吸収された第１の液体を液体吐出ヘッドに供給する供給工程と、
    前記液体吐出ヘッドへ供給されない第２の液体を前記液体吸収体に導く導入工程と、
    前記液体吸収体に導かれる前記第２の液体が前記第１の液体に混ざらないようにする防止工程と、
    を含むことを特徴とする液体導入方法。

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