JP2006231551A - インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印字ヘッドと印字ヘッドにインクを供給する供給ユニットとインク供給チューブで接続し、更に交換式の廃インクカートリッジを備えたインクジェット記録装置において、インク供給路内の手動インク抜き時、廃インク回収用の専用容器が必要であるため、サービスマンはこれを用意しなければならず煩わしさがつきまとう。
【解決手段】 印字ヘッドと供給ユニットとの途中でかつ印字ヘッドよりも重力方向下の位置に、インク供給路の接続／切離しが可能なチューブジョイントを持たせ、交換式廃インクカートリッジをチューブジョイントの重力方向下に設置できるようにし、インク供給路内の手動インク抜き時での廃インクは、廃インクカートリッジをこの第二の設置位置に設置することにより、廃インクカートリッジで回収するよう構成する。
【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画像を形成するインクジェット記録装置に関する。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の機能を有する記録装置、あるいはコンピューターやワードプロセッサ等を含む複合型電子機器やワークステーションなどの出力機器として用いられる記録装置は、記録情報に基づいて記録用紙やプラスチック薄板等の記録媒体に画像（文字や記号等を含む）を記録していくように構成されている。前記記録装置は、記録方式により、インクジェット式、ワイヤドット式、サーマル式、レーザービーム式等に分けることができる。

記録媒体の搬送方向（紙送り方向、副走査方向）と交叉する方向に主走査しながら記録するシリアルタイプの記録装置においては、記録媒体に沿って移動する記録手段（記録ヘッド）によって画像を記録（主走査）し、１行分の記録を終了した後に所定量の紙送り（副走査としてのピッチ搬送）を行い、その後に再び停止した記録媒体に対して次の行の画像を記録（主走査）するという動作を繰り返すことにより、記録媒体の所望範囲に記録が行われる。一方、記録媒体の搬送方向の副走査のみで記録するラインタイプの記録装置においては、記録媒体を所定の記録位置にセットし、一括して１行分の記録を連続的に行ないながら所定量の紙送り（ピッチ送り）を行ない、記録媒体の所望範囲に画像が記録される。

そのうち、インクジェット式の記録装置（インクジェット記録装置）は、記録手段（記録ヘッド）から記録媒体へインクを吐出して記録を行うものであり、記録手段のコンパクト化が容易であり、高精細な画像を高速で記録することができ、普通紙に特別の処理を必要とせずに記録することができ、ランニングコストが安く、ノンインパクト方式であるため騒音が少なく、しかも、多種類のインク（例えばカラーインク）を使用してカラー画像を記録するのが容易であるなどの利点を有している。

特に、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式の記録手段（印字ヘッド）は、エッチング、蒸着、スパッタリング等の半導体製造プロセスを経て、基板上に製膜された電気熱変換体、電極、液路壁、天板などを形成することにより、高密度の液路配置（吐出口配置）を有するものを容易に製造することができ、一層のコンパクト化を図ることができる。また、ＩＣ技術やマイクロ加工技術の長所を活用することにより記録手段の長尺化や面状化（２次元化）が容易であり、記録手段のフルマルチ化及び高密度実装化も容易である。

また、記録媒体の材質に対する要求も様々なものがあり、近年では、これらの要求に対する開発が進み、通常の記録媒体である紙（薄紙や加工紙を含む）や樹脂薄板（ＯＨＰ等）などの他に、布、皮革、不織布、さらには金属等を記録媒体として用いる記録装置も使用されるようになっている。このようなインクジェット記録装置においてインクタンクと記録ヘッドとの間をインクチューブで接続した物がある（例えば、特許文献１参照。）。

以下、図６ないし図８により従来のインクジェット記録装置について説明する。図６はインクジェット記録装置の外観斜視図であり、図７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７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が設けられており、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。インクジェット装置は、２個の脚部１８０に支持された装置本体１９０、排紙された記録紙等の記録媒体を積載するスタッカ１２３、内部が透視可能な透明で開閉可能なアッパーカバー１２１を備えている。装置本体１００の図示右側には、回復ユニット３００、メインタンク１３０を保持する供給ユニット３２０が配設されている。

図７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矢印Ａ方向（副走査方向）に搬送するための搬送ローラ対１１０と、記録媒体の幅方向（矢印Ｂ方向、主走査方向）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を矢印Ａ方向に往復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、キャリッジ２００に装着された記録手段としての印字ヘッド２０１と、印字ヘッド２０１のノズル口（不図示）のメニスカスを保持するために適正な負圧力（印字ヘッド２０１と供給ユニット３２０の液面の水頭差による負圧力）を与えかつ、インクタンク１３０を保持する供給ユニット３２０を備え、印字ヘッド２０１の吐出口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式のヘッドクリーニングを行う回復ユニット３００とを備えている。

図示の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複数の印字ヘッド２０１が装着されている。この複数の印字ヘッド２０１は、例えば、それぞれ異なった色のインクに対応した６つの印字ヘッド２０１（例えば、Ｙ（イエロー）用ヘッド、Ｍ（マゼンタ）用ヘッド、Ｃ（シアン）用ヘッド、Ｂｋ（ブラック）用ヘッド、淡Ｃ（淡色シアン）用ヘッド、淡Ｍ（淡色マゼンタ）用ヘッド、）で構成されている。そして、前記印字ヘッド２０１は、供給チューブ３３５（各色別々）により供給ユニット３２０と接続されており、インクが印字ヘッド２０１に送られると印字可能となる。また、前記供給チューブ３３５はキャリッジ２００の往復移動の際に暴れることのないように、キャタピラ２６０によってそれらの全てが束ねられている。

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。

すなわち、キャリッジベルト２７０およびキャリッジモータ（不図示）によってキャリッジ２００が図７中の矢印Ｂ方向に移動することにより、記録媒体に記録が行われる。キャリッジ２００が主走査される前の位置に戻されると、搬送ローラ対１１０によって記録媒体が副走査方向（図７中の矢印Ａ方向）に搬送され、その後再び図７中の矢印Ｂ方向にキャリッジ２００の主走査が行なわれることにより、記録媒体に対する画像や文字等の記録が行なわれる。上記の動作を繰り返し、記録媒体の１枚分の記録が終了すると、該記録媒体はスタッカ１２３内に排紙され、１枚分の記録が完了する。なお、以下の説明における「記録紙」は、プラスチック薄板や布等を含む記録媒体の一例を指すものである。

図８でインク流路について説明する。説明を簡単にするため、１色分の流路についてのみ示している。２０１は印字ヘッド２０１であり、供給チューブ３３５の先端に設けられたヘッド接続部が、挿入口２０１ａに接続される。その挿入口２０１ａは、後述する液室２０１ｆに接続されている。上記した液室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にインクに直接供給している。それゆえ、挿入口２０１ａからのインクはノズル２０１ｇに供給される。また、挿入口２０１ａからノズル２０１ｇまでの間は大気に対して気密な状態に保たれていることは言うまでもない。ノズル２０１ｇは、インクを吐出する先端（吐出口）を下向きにして配列されており、インクは吐出口にてメニスカスを形成した状態でノズル２０１ｇ内を満たしている。そのため、印字ヘッド２０１の内部、特に液室２０１ｆ内は大気圧に対して負圧の状態に保たれている。ただし、負圧が小さすぎると、ノズル２０１ｇの先端に異物やインクが付着した場合、インクの吐出口におけるメニスカスが破れてインクがノズル２０１ｇから漏れ出てしまうことがある。またこの逆に負圧が大きすぎると、吐出時にインクに与えられるエネルギーよりもノズル２０１ｇ内（液室２０１ｆ内）にインクを引き戻す力が強くなってしまい、吐出不良となってしまう。よって、液室２０１ｆ内における負圧は、大気圧よりも若干低い一定の範囲に保たれる。この負圧の範囲は、ノズル２０１ｇの数、断面積、発熱抵抗素子の性能等により異なるが、一般的に−２０ｍｍＡｑ〜−２００ｍｍＡｑの範囲が好ましいとされる。印字ヘッド２０１内を上記した負圧にする方法としては、印字ヘッド２０１を供給ユニット３２０よりも高い位置に配置するとともに両者を供給チューブ３３５で接続し、その水頭差により負圧を発生させている。

次に、上記供給ユニット３２０およびメインタンク１３０について説明する。メインタンク１３０は、供給ユニット３２０に対して着脱可能な構成であり、その底部に、ゴム栓１３０ｂで密封されたインク供給口と、ゴム栓１３０ｃで密封された空気導入口とを有する。

一方、供給ユニット３２０は、メインタンク１３０からインクを取り出すためのインク供給針３２１と、メインタンク１３０内へ空気を導入させるための空気導入針３２２とを有する。インク供給針３２１および空気導入針３２２はともに中空の針であり、メインタンク１３０のインク供給口および空気導入口の位置に対応させて針先を上方に向けて配置されており、メインタンク１３０が供給ユニット３２０に装着されることで、インク供給針３２１および空気導入針３２２がそれぞれゴム栓１３０ｂ，１３０ｃを貫通し、メインタンク１３０の内部に侵入する構成となっている。インク供給針３２１は、液路３２３、供給弁３２５、および液路３２７という経路を経て、供給チューブ３３５と接続される。空気導入針３２２は、液路３２８、バッファ室３３０、大気連通口３２９を経て大気と連通する。供給弁３２５は、ゴム材からなるダイアフラム３２５ａを有し、このダイアフラム３２５ａを変位させることにより２つの液路３２７，３２３間の遮蔽、開放を行う。ダイアフラム３２５ａの上面には、押圧ばね３２５ｃを保持するばねホルダ３２５ｂが取り付けられており、この押圧ばね３２５ｃによりダイアフラム３２５ａを押し潰すことにより、液路３２７，３２３間が遮蔽される。その供給弁３２５の作動は、モータ３２５ｅの駆動力を不図示のギヤトレインを介して、カム３２５ｆに伝達（回転）することで行う。そのカム３２５ｆの回転によりレバー３２５ｄを動作させて、押圧ばね３２５ｃのばね力に抗してばねホルダ３２５ｂを持ち上げることで、液路３２７，３２３間が連通する。供給弁３２５は、印字ヘッド２０１がインクを吐出している状態では開放され、待機中および休止中は遮蔽される。また、上述した供給ユニット３２０の構成は、インクの色ごとに設けられている。

以上の構成により、印字ヘッド２０１内のインクが消費されると、その負圧により、インクが随時メインタンク１３０から供給ユニット３２０および供給チューブ３３５を介して印字ヘッド２０１へ供給される。その際、メインタンク１３０から供給されたインクと同量の空気が、大気連通口、バッファ室から空気導入針３２２を経て、メインタンク１３０内に導入される。

それから、印字ヘッド２０１はその吐出性能を安定的に保持するため、回復ユニット３００により定期的に吸引回復動作が行われ、その際に排出される廃インクは廃インクタンク４００に蓄積させる。大型のインクジェット記録装置の場合、本体寿命までの廃インクを蓄積するには、相当の容量の廃インクタンク４００が必要となり、それがため、本体の小型化の妨げとたっていた。その解決策として、廃インクタンク４００を交換式の廃インクカートリッジにしたタイプのインクジェット記録装置が提案されている。
特開２００２−２４８７７９号公報

上記したインクジェット記録装置においては、装置が故障した場合、装置を輸送出来るように手動にて供給チューブ３３５内のインク抜きが出来るように構成されている。インク抜きが出来なければ、輸送時にインク漏れが起こる危険があるからである。特に、大型のインクジェット記録装置の場合は、供給チューブが長くなるため、その分インク量が多くなり、インク漏れ発生時の被害は大きくなる。

その手動インク抜きの構成は、図８に示すように、印字ヘッド２０１よりも重力方向下に位置しているチューブジョイント４５０を切り離すとともに、印字ヘッド２０１を外し、供給チューブ３３５内インクを自重によりチューブジョイント４５０の方へ流し、インクを抜くというもので、この際に抜かれるインク（廃インク）は、サービスマンが専用容器４６０に回収する。

しかしながら、このような手動インク抜きの構成では、サービスツールとして廃インク回収用の専用容器４６０が必要であり、煩わしさがつきまとう。

本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたもので、本発明では、印字ヘッドと前記印字ヘッドにインクを供給する供給ユニットと交換式の廃インクカートリッジを備え、前記印字ヘッドと前記供給ユニットとは供給チューブにより接続されたインクジェット記録装置において、前記印字ヘッドと前記供給ユニットとの途中でかつ印字ヘッドよりも重力方向下の位置に、インク供給路の接続／切離しが可能なチューブジョイントと、前記（交換式）廃インクカートリッジの第二の設置位置を前記チューブジョイントの重力方向下に設け、手動インク抜き時での廃インクは、前記（交換式）廃インクカートリッジを前記第二の設置位置に設置することにより、回収するよう構成したものである。

本発明では、手動インク抜きの際、廃インク回収用の専用容器を必要とするという煩わしさを解消できる。

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形態を説明する。

図１は、インクジェット記録装置を示す斜視図である。図１において、インクジェット記録装置１は、内部に種々の部品や部材が収納されている。インクジェット記録装置１は、互いに向き合って配置された２つの架台１８０，１８０それぞれの上端部に跨がるように固定されている。内部には、所定間隔離れて向き合う２枚の支持板（不図示）が固定されている。それぞれの支持板同士の間には、記録媒体が搬送される搬送方向（矢印Ａ方向であり副走査方向）に直交する主走査方向（矢印Ｂ方向）に延びる円柱状のキャリッジレール１６を備える上筐体（不図示）が配置されている。その上筐体の長手方向両端部はそれぞれ支持板に固定されている。

キャリッジ２００には、略Ｃ型の摺動溝（不図示）を有しており、その摺動溝は、図１の矢印Ｂ方向に往復動可能なようキャリッジレール１６を嵌め込んでいる。

また、その往復動の駆動として、インクジェット記録装置１には駆動モータ（不図示）と、キャリッジレール１６の長手方向両端部にはそれぞれプーリ（不図示）が配置されており、これら２つのプーリには無端ベルト２７０が掛け渡されている。この無端ベルト２７０の一部分にキャリッジ２００が固定されている。

駆動モータは、キャリッジ搬送駆動制御部（不図示）から送信されてきた駆動制御パルス信号に基づいて制御される。従って、駆動モータが所定のタイミングで駆動してプーリが回転すると無端ベルト２７０と共にキャリッジ２００が図１の矢印Ｂ方向に往復動する。この往復動の際、キャリッジ２００は、キャリッジレール１６によって案内される。

それから、キャリッジ２００には、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック、淡シアン、淡マゼンタなどの各色ごとの印字ヘッド２０１が搭載されている。印字ヘッド２０１は各色毎に供給チューブ３３５により供給ユニット３２０と接続されており、インクが印字ヘッド２０１に送られると印字可能となる。また、前記供給チューブ３３５はキャリッジ２００の往復移動の際に暴れることのないように、キャタピラ２６０によってそれらの全てが束ねられている。

印字ヘッド２０１には、印字ヘッド２０１を制御する印字ヘッド制御部（不図示）から駆動パルス信号が送られてくる。この駆動パルス信号は画像データに基づいて形成されたものであり、印字ヘッド２０１は、この駆動パルス信号に基づいて所定のタイミングでインクを吐出するように制御される。

次に、本発明のインク供給系について説明する。

図２は、本発明のインク流路図を示し、図３は供給ユニット３２０及び廃インクカートリッジの模式図、図４は廃インクカートリッジの模式図、図５は廃インクカートリッジを第二の設置位置に設置した状態の模式図を示している。また、図２は従来例と同様に１色分だけ模式的に示している。図２〜５において、６０は交換式の廃インクカートリッジを表し、内部に吸収体６５を有し箱形状をしており、回復ユニット３００からの廃インクが上面の孔より流れ込み、吸収体６５に吸収され保持されるよう構成されている。この廃インクカートリッジ６０は、通常、第一の設置位置（回復ユニット３００の下）に設置されている。その設置は、内部に空洞を持つインクトレイ９０に廃インクカートリッジ６０を挿入することで、行われ、設置位置ではインクトレイ９０の樹脂バネ部９１により、廃インクカートリッジ６０の側面部がラッチされることで位置決めされるとともに、後述するメモリー部６６がインクトレイ９０の有する接点と接触し、電気的につながるようになっている。また、廃インクカートリッジ６０には、不揮発性記録媒体からなるメモリー部６６を有しており、廃インクカートリッジ６０に流れ込んだ廃インク量を記憶しており、廃インクカートリッジ６０の収納容量に近くなると交換を促したり、また満タンになれば装置動作の禁止を行うよう制御されている。それから、廃インクカートリッジ６０側面には、第二設置位置９５での設置用の引っ掛け部６２を有しており（図４）、この引っ掛け部６２を後述する供給台８０のリブ８５に引っ掛けることで第二設置位置９５での設置を行う。

７０は、チューブジョイントを示し、３部品構造になっており、プラスチック・ジョイント７０ａ、７０ｃに圧入された供給チューブ３３５の間にゴム・ジョイント７０ｂが圧入されている構成である。手動インク抜き時には、このプラスチック・ジョイント７０ａとゴム・ジョイント７０ｂを切り離すことで行われる。８０は、供給ユニット３２０を支える供給台を示し、廃インクカートリッジ設置（第二の設置位置）用のリブ８５を有している。

このような構成において、手動でのインク抜き動作について説明する。

まず、廃インクカートリッジ６０を図３矢印Ａ方向に引きインクトレイ９０から外し、供給台８０横の第二設置位置９５へ設置する。その設置は、供給台８０リブ８５に廃インクカートリッジ６０引っ掛け部６２を挿入することで行う（図５の状態）。

そして、印字ヘッド２０１を外すとともに、チューブジョイント７０のプラスチック・ジョイント７０ａとゴム・ジョイント７０ｂを外すことで、供給チューブ３３５を切り離し、そのプラスチック・ジョイント７０ａを廃インクカートリッジ６０の上面孔部へ移動させる（図５の状態）。

この第二設置位置９５に廃インクカートリッジ６０を設置した状態では、印字ヘッド２０１はもとより、チューブジョイント７０よりも廃インクカートリッジ６０が重力方向に低い位置となるため、インク自体の自重により、供給チューブ３３５内インクがチューブジョイント７０方向へ流れ落ちる。また、このチューブジョイント７０切り離しの作業性を向上させるために、供給チューブ３３５はチューブジョイント７０付近で、予めたるみを持たせて組み込まれている。

そして、全てのインクが抜かれると、今度は反対にチューブジョイント７０のプラスチック・ジョイント７０ａとゴム・ジョイント７０ｂを接続することで、供給チューブ３３５をつなげる。

ゴム・ジョイント７０ｂは弾性部材であるゴムで形成されているため、ゴムの弾性力により、チューブジョイント７０の接続は維持できる。

そして、廃インクカートリッジ６０を第二設置位置９５から取り外し、インクトレイ９０内（第一の設置位置）に戻して、作業は終了である。

このように、手動インク抜き時には、（交換式の）廃インクカートリッジ６０を第二の設置位置に設置し、廃インクを廃インクカートリッジ６０に流すようにしたため、サービスマンは、廃インク回収用の専用容器を用意しなければならないという煩わしさが解消できる。

本発明のインクジェット記録装置の模式図 本発明のインク流路図 本発明の供給ユニット・廃インクカートリッジの模式図 本発明の廃インクカートリッジの模式図 本発明の供給ユニット・廃インクカートリッジの模式図 従来のインクジェット記録装置の模式図 従来のインクジェット記録装置の模式図 従来のインク流路図

符号の説明

１ インクジェット記録装置
６０ 廃インクカートリッジ
６２ 引っ掛け部
７０ チューブジョイント
８０ 供給台
８５ リブ
９５ 廃インクカートリッジ第二設置位置

Claims (2)

1. 印字ヘッドと、前記印字ヘッドにインクを供給する供給ユニットと、交換式の廃インクカートリッジを備え、前記印字ヘッドと前記供給ユニットとは供給チューブにより接続されたインクジェット記録装置において、
   前記印字ヘッドと前記供給ユニットとの途中でかつ前記印字ヘッドよりも重力方向下の位置に、前記供給チューブの接続／切離しが可能なチューブジョイントと、
   前記廃インクカートリッジの設置位置として、回復ユニットからの廃インクを受ける第一設置位置と、前記チューブジョイント付近でかつ、重力方向下に位置するの第二設置位置を設けたことを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記第二設置位置での前記廃インクカートリッジの設置は、前記廃インクカートリッジに設けられた引っ掛けにて、行われ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。

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