JP2007331212A - 液体吐出機構および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡室内のコーナー部分における液溜りの発生を防止してノズルから液体を吐出する際にサテライトを発生させない液体吐出機構を提供すること。
【解決手段】液体吐出機構において、ノズルが形成されるノズル板と、前記ノズル板に対向し発熱素子を備える基板と、前記発熱素子により内部の液体に前記ノズルから液体を吐出させるための吐出気泡を発生及び成長させるものであって前記ノズル板との境界部分における内径が前記ノズルの内径よりも大きく形成される発泡室と、前記吐出気泡を発生させ発生した前記吐出気泡を大きく成長させるよう前記発熱素子を駆動する発熱素子駆動手段と、供給路を介して前記発泡室に供給する液体を収納する液体収納室と、前記液体収納室の液体中に気泡を混入させる気泡混入手段と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は液体吐出機構および画像形成装置に係り、特にインク供給用のメインタンクと接続するインク供給用サブタンクが装着されるシリアルヘッドを有するインク供給システムにおける液体吐出機構に関する。

インクジェットプリンターは近年、高画質化の要求のため吐出液滴量の安定化及び着弾位置の高精度化の研究が重要視されている。ここで、特許文献１では、図１１に示すように、ノズル板４０（オリフィス基板）に当接する第２発泡室２６Ｂを設けることで、吐出バブル４８の成長により吐出させようとするインクが供給流路に逆流することを防止して、インク滴５０の吐出速度を増大化し、さらにはインク滴５０の飛翔方向を安定化させようとしている。
特開２００４−４２３９５号公報

しかしながら、特許文献１のインクジェットプリンターでは、図１１に示すようなノズル板４０に当接する第２発泡室２６Ｂを設けると、吐出バブル４８の成長過程において吐出バブル４８が大気と連通する直前の状態（図１１（ｂ））において、第２発泡室２６Ｂのコーナー部分に液溜り７０が発生する。すると吐出バブル４８が大気連通後に大気中にとびだす段階（図１１（ｄ）、（ｅ））で、液溜り７０の液滴が飛び出してきてサテライト５２が発生してしまい、最終的に所定のドット形状が得られなくなる問題が発生する頻度が高くなってしまうことが判明した。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、発泡室内のコーナー部分における液溜りの発生を防止して、ノズルから液体を吐出する際にサテライトを発生させない液体吐出機構を提供すること、を目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液体吐出機構において、ノズルが形成されるノズル板と、前記ノズル板に対向し発熱素子を備える基板と、前記発熱素子により内部の液体に前記ノズルから液体を吐出させるための吐出気泡を発生及び成長させるものであって前記ノズル板との境界部分における内径が前記ノズルの内径よりも大きく形成される発泡室と、前記吐出気泡を発生させ発生した前記吐出気泡を大きく成長させるよう前記発熱素子を駆動する発熱素子駆動手段と、供給路を介して前記発泡室に供給する液体を収納する液体収納室と、前記液体収納室の液体中に気泡を混入させる気泡混入手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、気泡混入手段によって意図的に気泡を液体収納室の液体中に混入させて液体中の気泡の含有率を高めるので、発熱素子により発生させる吐出気泡により液体が押され液滴としてノズルから吐出される一方で、発泡室のノズル板との境界部分におけるコーナー部分に液体中に混入させた気泡によるエア溜りが生じる。そのため、液体の液溜り部分が発生しないので、サテライトの発生を防止でき所定の形状のドットで画像を形成することが出来る。

前記目的を達成するために請求項２に係る発明は、請求項１に記載の液体吐出機構において、前記発泡室は、前記発熱素子により内部の液体に前記吐出気泡が発生する第１発泡室と、前記ノズル板と前記第１発泡室間に形成され前記吐出気泡の成長による液体の移動方向を前記ノズル方向に規制する第２発泡室を有すること、を特徴とする。

本発明によれば、第２発泡室において吐出気泡の成長による液体の移動方向をノズル方向に規制するので、液体の吐出効率が向上し、また吐出量の安定化を図ることができる。

前記目的を達成するために請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の液体吐出機構において、前記気泡混入手段は、前記液体収納室の内部に配置された多孔質部材であること、を特徴とする。

本発明によれば、ノズルからの液体の吐出に伴って液体収納室から発泡室への液体の供給および液体収納室への液体の補給を行うことにより、液体収納室の内部に配置される多孔質部材の気泡混入手段に気体が取り込まれ、また、取り込まれた気体が液体収納室および発泡室の内部の液体中に気泡として混入されることになる。そのため、簡単な構造でかつ確実に発泡室内の液体中に気泡を混入させることができる。したがって、より確実に液体の液溜り部分が発生しないので、サテライトの発生を防止でき所定の形状のドットで画像を形成することが出来る。

気泡混入手段は、液体収納室の内部のどこの位置に配置してもよいが、液体収納室内における微量な液体の増減に対しても、確実に気泡混入手段に気体および液体を通過させて液体内に気泡を混入させることができる位置が望ましい。例えば、液体収納室の下方に発泡室やノズルを配置して液体を下方に供給する場合には、微量な液体の増減であっても液体上面の変化が顕著に現れ易い液体収納室の上方に配置することが望ましい。

前記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の液体吐出機構において、前記気泡混入手段は、フィルター部材を介してポンプにより気体を前記液体収納室の内部へ供給するものであること、を特徴とする。

本発明によれば、フィルター部材を介して気体をポンプで供給することにより、液体収納室および発泡室の内部の液体中に気泡として混入されることになる。そのため、確実に発泡室内の液体中に気泡を混入させることができる。したがって、より確実に液体の液溜り部分が発生しないので、サテライトの発生を防止でき所定の形状のドットで画像を形成することが出来る。

前記目的を達成するために請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出機構において、前記第２発泡室は、該外形をテーパ形状として液体の移動方向を前記ノズル方向に規制すること、を特徴とする。

本発明によれば、第２発泡室の外形がテーパ形状なので、より確実に液体の吐出効率が向上し、また吐出量の安定化を図ることができる。

前記目的を達成するために請求項６に係る発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出機構において、前記気泡混入手段によって液体中に混入させる気泡の粒径をｄ、前記ノズルの内径をＤ１、前記発泡室の前記ノズル板との境界部分における内径をＤ２とするときに、{（Ｄ２−Ｄ１）／１６}≦ｄ≦（Ｄ１／８）の条件を満たすこと、を特徴とする。

本発明によれば、液体中に混入させた気泡同士を効率的に合体させて発泡室のノズル板との境界部分におけるコーナー部分にエア溜りを生じさせることができ、かつ吐出液滴量の変動量も抑えることができるので、サテライトの発生の防止と吐出性能の向上を効率的に両立させることができる。

気泡混入手段によって液体中に混入させる気泡の粒径ｄは、気泡混入手段の空隙部の寸法と相関関係を持つので、気泡混入手段の空隙部の寸法を選択して液体中に混入させる気泡の粒径を調整することができる。

前記目的を達成するために請求項７に係る発明は、画像形成装置において、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出機構を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出機構において、発泡室内のコーナー部分における液溜りの発生を防止してノズルから液体を吐出する際にサテライトを発生させないことができる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。なお、説明上、液体吐出機構において「上方」とはエア連通路側をいい、「下方」とはヘッド側をいう。

〔インク供給システムの説明〕
図１は、本発明の液体吐出機構を備えるインク供給システムの全体概要図である。

図１に示すように、インク供給システムは、液体吐出機構１７、結合ユニット１２、メインタンク１３、キャップユニット１４、吸引ポンプ１６などから構成される。また、液体吐出機構はサブタンク１１とヘッド１７から構成される。

サブタンク１１は、液体収納室としてインクを収納するインク収納部１８と空気連通路としてのエア連通路１９から構成され、両者の境界には仕切り板２１が介在している。インク収納部１８は各色毎に設けられており、各色毎のインク収納部１８には数枚から数十枚の画像印刷分に相当する比較的少量のインクが収納されている。

仕切り板２１の一部には、連通口が設けられ、気体のみを通過させ液体の通過を阻止する気液分離部材２２が連通口に設けられている。気液分離部材２２のインク収納部１８側の面には、撥水剤が塗布されている。気液分離部材２２には、気体が通過するように複数の微小孔が形成されており、これらの微小孔はレーザ光の照射によるレーザ加工によって行われる。また、この気液分離部材２２は、繊維状の樹脂や金属を積層させ焼結させた多繊維体であってもよい。

さらに本実施形態の特徴点として、インク収納部１８の内部には気泡混入部材２５が設けられている。気泡混入部材２５は、多孔質部材であり、気体と液体の双方を通過させる機能を有し、気体を通過させることにより気体を取り込むことができるとともに、液体を毛細管力で吸収しつつ取り込んだ気体を気泡として液体内に混入させることができる。気泡混入部材２５は、インク収納部１８の内部のどこの位置に配置してもよいが、インク収納部１８内における微量な液体の増減に対しても、確実に気泡混入部材２５にエアおよびインクを通過させてインク内に気泡を混入させることができる位置が望ましい。本実施形態では、図１に示すように、インク収納部１８の上方の仕切り板２１や気液分離部材２２に接する位置に配置されている。また、この気泡混入部材２５は、樹脂の射出整型、金属ダイキャストまたは機械加工により形成することができる。

そして、エア連通路１９には外部からエアを吸引するための吸引口２３が設けられ、一方、インク収納部１８には外部からインクを供給するための供給口２４が設けられている。なお、インク収納部１８にインク保持部材（スポンジなど）を充塞させると、ヘッド１７の負圧制御がより高精度に可能になる。

サブタンク１１と一体で連結されたヘッド１７は、印字時には図１に示すような走査印字領域Ａ１を往復走査しながら画像信号に応じてインク液滴を吐出して、記録媒体（不図示）に画像を形成する。

図２は、ヘッド１７の構造図である。図２に示すように、ヘッド１７は、シリコン基板３４、第１発泡室形成層３６、第２発泡室形成層３８、ノズル板４０などから構成される。なお、図２では、ヘッド１７に関してノズル板４０が上方に位置する状態で表しているが、図１に示すインク供給システムの図においては、ヘッド１７に関してノズル板４０が下方に位置する状態で表されることになる。

シリコン基板３４には、後述する発泡室２６（第１発泡室２６Ａと第２発泡室２６Ｂ）に面する部分に発熱素子であるヒーター４２が形成される。そして、ヒーター４２に所定の駆動信号が供給されると、ヒーター４２による発熱によって発泡室２６内に気泡が成長し、その気泡により生じる圧力によってノズル３２からインク液滴が吐出される。また、シリコン基板３４には、サブタンク１１のインク収納部１８から発泡室２６へインクを供給するための供給路４６および共通流路４４が形成されている。

シリコン基板３４には重ねて感光性樹脂等から成る第１発泡室形成層３６が形成されており、第１発泡室２６Ａを形成する。さらに、第１発泡室形成層３６に重ねて第２発泡室形成層３８が形成されており、第１発泡室２６Ａと連通する第２発泡室２６Ｂが形成され、この第１発泡室２６Ａと第２発泡室２６Ｂによりノズル３２から吐出する前のインクを充填しておくための発泡室２６が形成される。第２発泡室２６Ｂを形成する第２発泡室形成層３８による壁３８Ａは、ノズル３２の方向に向かって径が減少し第２発泡室２６Ｂの中心軸に対して約１０〜４０度の角度を成す円錐状のテーパ形状を有している。そのため、第２発泡室２６Ｂにおいて吐出バブル４８の成長によるインクの移動方向をノズル３２方向に規制するので、インクの吐出効率が向上し、また吐出量の安定化を図ることができる。

第２発泡室形成層３８には重ねてノズル板４０が接合されており、インクの吐出口であるノズル３２が形成されている。ここで、図３は、ノズルの開口径と第２発泡室の径を示す図である。図３に示すように、このノズル３２の開口径Ｄ１は、第２発泡室形成層３８により形成されノズル板４０との境界部分における第２発泡室２６Ｂの径Ｄ２よりも小さく形成されている。

次に、図１に示すように、供給接続手段としての結合ユニット１２には、吸引手段としての吸引ポンプ１６と連通するジョイント２７と、液体貯蔵タンクとしてのメインタンク１３と連通するジョイント２８とを有し、各ジョイント２７、２８にはバルブ（不図示）が備えられている。キャップユニット１４は、その内部に吸引チューブ（不図示）を通して吸引ポンプ１６から負圧を導入させることにより、ヘッド１７の吐出口からインクを吸引排出する。また、インク収納部１８とヘッド１７との間は、補給口（不図示）が設けられている。

また、図１に示すように、吸引ポンプ１６の両側には、ジョイント２７からの吸引を制御するバルブ３１と、キャップユニット１４からの吸引を制御するバルブ３３が設けられている。

以上のような構成を有するインク供給システムは、以下のような作用をする。

まず、サブタンク１１内のインク収納部１８におけるインク残量が少なくなった場合には、ヘッド１７が走査印字領域Ａ１からメンテ領域Ａ２に移動してサブタンク１１が結合ユニット１２と結合する。このとき、吸引口２３にはエアを吸引する吸引ポンプ１６と連通するジョイント２７が結合され、一方、供給口２４にはメインタンク１３と連通するジョイント２８が結合される。なお、この時、気泡混入部材２５はエアが通過し、気泡混入部材２５内にはエアが取り込まれる。

次に、バルブ３１（図１参照）を開弁状態にして吸引ポンプ１６によるエア吸引をＯＮにすると、ジョイント２７と吸引口２３を通してエア連通路１９が減圧される。ここで、図４は、メインタンク１３からインク収納部１８にインクを供給する際のインク液面の様子を示す断面図である。このとき、気液分離部材２２は気体を通過させるので、図４（ａ）に示すインク収納部１８内のインク（斜線で示す部分）の液面上部の空間部１８Ａが減圧状態になる。そこで、ジョイント２８と供給口２４を通して、メインタンク１３からインク収納部１８にインクが供給される。すると、図４（ｂ）に示すようにインク収納部１８内のインク液面が上昇し、やがて図４（ｃ）に示すように液面は気泡混入部材２５内を上昇し、インク液面が気液分離部材２２と接触して満タン状態になる。そして、この時、気泡混入部材２５は毛細管力によりインクが通過し、気泡混入部材２５内に取り込まれたエアが気泡となってインク内へ混入される。

インク収納部１８のインク液面が気液分離部材２２と接触すると、気液分離部材２２は液体の通過を阻止する機能を有しているので、インク液面の上昇が停止する。なお、気液分離部材２２の液体通過阻止力よりも吸引ポンプ１６の吸引力の方が低くなるように設定している。

また、インク収納部１８は各色インク毎に独立して並べて配置されるが、エア連通路１９を各色間の共通のチャンバとして構成する場合も考えられる。この場合、吸引ポンプ１６によって吸引動作を行うと、各色インクのインク収納部１８のインクについて一斉に各メインタンク１３からのインク供給が開始する。各色インクのインク収納部１８の残量は不揃いになっている場合が多いと思われるが、前記のように気液分離部材２２は液体の通過を阻止する機能を有しているので、満水になって気液分離部材２２とインク液面が接触した色インクのインク収納部から順次インク供給が終了することになる。

また、印字が開始されインク収納部１８のインクが消費され、インク液面が気液分離部材２２の下面から気泡混入部材２５内を下降し、さらにはインク収納部１８内を下降する。そして、空間部１８Ａが再び形成されて気泡混入部材２５にはエアが通過し、気泡混入部材２５内に再びエアが取り込まれる。

本実施形態では特に、図１に示すように、気泡混入部材２５は仕切り板２１や気液分離部材２２に接する位置に配置されている。ここで、インクの吐出部であるヘッド１７がインク収納部１８の下方に配置されており、インクが吐出されるとインク収納部１８内のインク液面が徐々に下方へ移動することになる。すると、気泡混入部材２５が仕切り板２１や気液分離部材２２に接する位置に配置されているので、僅かなインク液面の下方への移動によっても、気泡混入部材２５が空間部１８Ａにさらされ、エアを取り込むことができる。その後、インク収納部１８にインクを供給してインクを満タンにすると、インクが気泡混入部材２５を通過して、気泡混入部材２５に取り込まれたエアがインク内に気泡として混入されることになる。以上のように、気泡混入部材２５を仕切り板２１や気液分離部材２２に接する位置に配置することにより、たとえ僅かな量でインクの吐出および供給が行われた場合であっても、確実にインク内に気泡を混入させることができる。

以上の動作により、エアとインクが交互に入れ替りながら気泡混入部材２５内を通過することにより、気泡混入部材２５内に取り込まれたエアが気泡としてインク中に混入される。

そこで、ヘッド１７に着目して、本実施形態による作用と効果について、図５を用いてさらに詳しく説明する。前記のように、インク収納部１８に気泡混入部材２５を設けることで、インク内に気泡を混入させ、インク内の気泡の含有率を意図的に高めている。インク収納部１８は供給路４６（図３参照）を介して発泡室２６（第１発泡室２６Ａ、第２発泡室２６Ｂ）と連通しており、発泡室２６へも気泡の含有率を意図的に高めたインクが充填されている。

ここで、図５は、本発明においてインクがノズルから吐出される過程を示す図である。シリコン基板３４に形成されるヒーター４２に所定の駆動信号を供給して発熱させると、図５（ａ）に示すように、第１発泡室２６Ａ内のヒーター４２近傍にインクの沸騰により気泡が発生し吐出バブル４８が形成される。なお、インク中に混入している細かい気泡の存在は図では省略されている。その後、ヒーター４２を加熱していくと、図５（ｂ）に示すように、吐出バブル４８が大きく成長する。すると、インクが吐出バブル４８に押されインク滴５０となってノズル３２から吐出されようとする一方で、インク内に混入する気泡が図５（ｂ）に示す第２発泡室２６Ｂ内のコーナー部分にエア溜り４９として滞留する。このように、第２発泡室２６Ｂ内のコーナー部分にエア溜り４９を滞留させることで、従来技術におけるような液溜り７０を防ぐことができる。

その後さらにヒーター４２を加熱していくと、図５（ｃ）に示すように、インク滴５０がノズル３２から吐出される一方で、エア溜り４９は吐出バブル４８と合体して大気と連通する。

その後、図５（ｄ）に示すように、発泡室２６に再びインクが供給され、図５（ｅ）に示すように、発泡室２６にインクが充填される。この時、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、インク滴５０がノズル３２から吐出される際に、従来技術で示すようなサテライトが発生しない。そのため、最終的に所定のドット形状を得ることができる。

以上のように、簡単な構造でかつ確実に発泡室２６内のインク中に気泡を混入させることができる。そのため、より確実にインクの液溜り７０部分が発生しないので、サテライト５２の発生を防止でき所定の形状のドットで画像を形成することが出来る。

ここで、発泡室２６内に混入させる気泡のサイズとして、その粒径ｄは、図３に示すノズル３２の開口径Ｄ１と第２発泡室形成層３８により形成される壁３８Ａのノズル板４０部分の径Ｄ２との関係において、Ｄ２＞Ｄ１の条件の下、以下の条件を満たすことが望ましい。

ここで、上限値（Ｄ１／８）は、インクのノズル３２からの吐出性能を維持するための限界値であり、これ以上大きな粒径の気泡を混入させると吐出不良が発生する可能性がある。また、インクの吐出量の変動が大きくなり、画像への影響が無視できなくなる可能性がある。

また、下限値{（Ｄ２−Ｄ１）／１６}は、混入させた気泡同士を効率的に合体させるための限界値である。この下限値より小さい粒径の気泡を混入させると、気泡同士が効率的に合体できなくなり、図５（ｂ）においてエア溜り４９が形成出来ず、液溜りが発生する可能性がある。

なお、多孔質部材から成る気泡混入部材２５において、エアとインクを交互に入れ替えることでインク中に気泡を混入させる場合、多孔質部材の空隙部の寸法と混入する気泡の粒径とは以下のような相関関係がある。気泡混入部材２５の空隙部の最大寸法をｇ１、最小寸法をｇ２とすると、インク中の気泡粒径ｄは、ｇ２≦ｄ≦ｇ１となる。よって、この式を考慮することで、気泡混入部材２５の多孔質部の空隙部の寸法を選択し、インク中に混入させる気泡の粒径を調整することができる。

なお、インク中に気泡を混入させるための実施形態として、他にも以下のようなものが考えられる。図６は、インク中に気泡を混入させるための他の実施形態を示す図である。図６に示すように、複数の発泡室２６へインクを供給するインク収納部１８に対して、フィルター部材６０を介してエアをポンプ６２で供給する。すると、フィルター部材６０を通してエアがインク収納部１８へ入り、インク内に気泡として混入する。そのため、より確実にインクの液溜り７０部分が発生しないので、サテライト５２の発生を防止でき所定の形状のドットで画像を形成することが出来る。この場合も、ノズル３２の開口径Ｄ１および第２発泡室形成層３８により形成される壁３８Ａのノズル板４０部分の径Ｄ２と、混入する気泡の粒径ｄとの関係は、前記の数１の式の関係を成立させることとする。

〔印字部の説明〕
次に、前記のインク供給システムを備える印字部について説明する。図７はインクジェット記録装置１０の印字部２９周辺の要部平面図である。印字部２９には、記録紙１３７の紙幅方向（主走査方向）に延びる２本のガイドレール１６０に沿って往復移動可能なキャリッジ１６２が設けられている。キャリッジ１６２には、黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色インクに対応するインク収納部（１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ）を備えるサブタンク１１及び印字検出部（スキャナユニット）１４３が搭載されており、これらはキャリッジ１６２に対して着脱自在に構成されており、キャリッジ１６２と一体的に主走査方向に走査可能となっている。

記録紙搬送量検出センサ（搬送量センサ）１６５は、記録紙１３７の副走査方向における搬送量を計測する手段であり、副走査方向と略平行方向に沿って設けられる光電センサを含んで構成される。この搬送量センサ１６５から得られたセンサ信号に基づいて、記録紙１３７の搬送量が求められる。

図８はヘッド１７のノズル面及び印字検出部１４３のセンサ面を示した説明図である。同図に示すように、ヘッド１７には多数のノズル３２が千鳥状に設けられており、副走査方向のノズル密度（ノズル間ピッチｈ）は１インチあたり１２００個（１２００ノズル／インチ）である。

また、印字検出部１４３のセンサ面には多数のセンサ１６４が副走査方向に沿ってライン状（１次元状）に設けられている。副走査方向のセンサ密度（センサピッチ）はヘッド１７のノズル密度と同じであり（１２００センサ／インチ）、印字検出部１４３としての読取解像度が１２００ｄｐｉとなっている。

印字検出部１４３のセンサ幅（読み取り幅）はヘッド１７のノズル幅（印字幅）に比べて広く構成されている。これにより、キャリッジ１６２（図７参照）に搭載されるヘッド１７及び印字検出部１４３の間に相対的な位置誤差が生じても、印字検出部１４３はヘッド１７により形成されるテストパターンを確実に読み取ることが可能である。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図９は前記の印字部を有するインクジェット記録装置１０の全体構成図である。このインクジェット記録装置１０は、各色インクに対応するインク収納部（１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ）を備えるサブタンク１１を有する印字部２９と、各インク収納部（１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ）に供給するインクを貯蔵しておくメインタンク１３と、各インク収納部（１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ）にインク供給する際に印字部２９が結合する結合ユニット１２と、結合ユニット１２に接続する吸引ポンプ１６と、記録紙１３７を供給する給紙部１３８と、記録紙１３７のカールを除去するデカール処理部１３９と、印字部２９のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１３７の平面性を保持しながら記録紙１３７を搬送する吸着ベルト搬送部１４１と、印字部２９による印字結果を読み取る印字検出部１４３と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１４６と、を備えている。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図９のように、裁断用のカッター１４７が設けられており、該カッター１４７によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター１４７は、記録紙１３７の搬送路幅以上の長さを有する固定刃１４７Ａと、該固定刃１４７Ａに沿って移動する丸刃１４７Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃１４７Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃１４７Ｂが配置されている。

給紙部１３８から送り出される記録紙１３７はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１３９においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１３７に熱を与える。

デカール処理後、カットされた記録紙１３７は、吸着ベルト搬送部１４１へと送られる。吸着ベルト搬送部１４１は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部２９のノズル面に対向する部分が平面をなすように構成されている。

ベルト１３３は、記録紙１３７の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図９に示したとおり、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部２９のノズル面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによってベルト１３３上の記録紙１３７が吸着保持される。印字部２９の領域では、サブタンク１１と一体化されたヘッド１７が、図９の前後方向に往復走査される。

ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図９において、時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１３７は、図９の副走査方向（紙搬送方向）と搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。吸着ベルト搬送部１４１により形成される用紙搬送路上において印字部２９の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１３７に加熱空気を吹きつけ、記録紙１３７を加熱する。印字直前に記録紙１３７を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

メインタンク１３は、印字部２９の各インク収納部（１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ）（図７参照）に対応する各ヘッド１７の色のインクを貯蔵するタンクを有する。また、メインタンク１３は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字部２９の主走査方向には、結合ユニット１２（図１参照）が設けられている。サブタンク１１内のインク収納部１８におけるインク残量が少なくなった場合には、ヘッド１７が走査印字領域Ａ１からメンテ領域Ａ２に移動して、サブタンク１１が結合ユニット１２と結合する。そして、メインタンク１３から結合ユニット１２を介して、各インク収納部（１８Ｋ、１８Ｃ、１８Ｍ、１８Ｙ）にインクを供給する。

印字部２９の後段には、後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。

後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部１４６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１４６Ａ、１４６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター１４８は、排紙部１４６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター１４８の構造は前述した第１のカッター１４７と同様であり、固定刃１４８Ａと丸刃１４８Ｂとから構成されている。

〔制御系の説明〕
図１０はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４、ポンプドライバ１９０等を備えている。

通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。

システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒーター４２を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従ってモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２その他各部のヒーター４２を駆動するドライバである。ポンプドライバ１９０は、システムコントローラ１７２からの指示に従ってポンプ１６を駆動するドライバである。

プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（ドットデータ）をヘッドドライバ１８４に供給する制御部である。プリント制御部１８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ１８４を介してヘッド１７のインク滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。

ヒータドライバ１７８は、プリント制御部１８０から与えられる印字データに基づいて各色のヘッド１７のヒーター４２（図３参照）を駆動するための駆動信号を生成し、ヒーター４２に生成した駆動信号を供給する。

印字検出部１４３は、既述したとおり、ヘッド１７により記録されたテストパターンを読み取り、所要の信号処理などを行ってヘッド１７のインク吐出状況（吐出の有無、ドットサイズ、ドット着弾位置等）を検出し（即ち、各ノズル３２のばらつきを検出し）、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１４３から得られる情報に基づいてヘッド１７に対する各種補正を行う。

搬送量センサ１６５は記録紙１３７の副走査方向の搬送量を検出し、搬送量センサ１６５から得られたセンサ信号（搬送量情報）はプリント制御部１８０へ送られる。

以上、本発明の画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明の液体吐出機構を備えるインク供給システムの全体概要図である。 ヘッドの構造図である。 ノズルの開口径と第２発泡室の径を示す図である。 メインタンクからインク収納部にインクを供給する際のインク液面の様子を示す断面図である。 本発明においてインクがノズルから吐出される過程を示す図である。 インク中に気泡を混入させるための他の実施形態を示す図である。 インクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 ヘッドのノズル面及び印字検出部のセンサ面を示した説明図である。 インクジェット記録装置の全体構成図である。 インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 特許文献１においてインクがノズルから吐出される過程を示す図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、１１…サブタンク、１２…結合ユニット、１３…メインタンク、１４…キャップユニット、１６…吸引ポンプ、１７…ヘッド、１８…インク収納部、１９…エア連通路、２１…仕切り板、２２…気液分離部材、２３…吸引口、２４…供給口、２５…気泡混入部材、２６…発泡室、２６Ａ…第１発泡室、２６Ｂ…第２発泡室、２７…ジョイント、２８…ジョイント、２９…印字部、３２…ノズル、３４…シリコン基板、３６…第１発泡室形成層、３８…第２発泡室形成層、３８Ａ…壁、４０…ノズル板、４２…ヒーター、４６…供給路、４８…吐出バブル、４９…エア溜り、５０…インク滴、５２…サテライト、６０…フィルター部材、６２…ポンプ、７０…液溜り、Ｄ１…ノズルの開口径、Ｄ２…ノズル板との境界部分の第２発泡室の径、ｄ…インク中の気泡粒径

Claims (7)

1. ノズルが形成されるノズル板と、
   前記ノズル板に対向し発熱素子を備える基板と、
   前記発熱素子により内部の液体に前記ノズルから液体を吐出させるための吐出気泡を発生及び成長させるものであって、前記ノズル板との境界部分における内径が前記ノズルの内径よりも大きく形成される発泡室と、
   前記吐出気泡を発生させ、発生した前記吐出気泡を大きく成長させるよう前記発熱素子を駆動する発熱素子駆動手段と、
   供給路を介して前記発泡室に供給する液体を収納する液体収納室と、
   前記液体収納室の液体中に気泡を混入させる気泡混入手段と、
   を有することを特徴とする液体吐出機構。
2. 請求項１に記載の液体吐出機構において、
   前記発泡室は、前記発熱素子により内部の液体に前記吐出気泡が発生する第１発泡室と、前記ノズル板と前記第１発泡室間に形成され前記吐出気泡の成長による液体の移動方向を前記ノズル方向に規制する第２発泡室を有すること、
   を特徴とする液体吐出機構。
3. 請求項１または２に記載の液体吐出機構において、
   前記気泡混入手段は、前記液体収納室の内部に配置された多孔質部材であること、
   を特徴とする液体吐出機構。
4. 請求項１または２に記載の液体吐出機構において、
   前記気泡混入手段は、フィルター部材を介してポンプにより気体を前記液体収納室の内部へ供給するものであること、
   を特徴とする液体吐出機構。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体吐出機構において、
   前記第２発泡室は、該外形をテーパ形状として液体の移動方向を前記ノズル方向に規制すること、
   を特徴とする液体吐出機構。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出機構において、
   前記気泡混入手段によって液体中に混入させる気泡の粒径をｄ、前記ノズルの内径をＤ１、前記発泡室の前記ノズル板との境界部分における内径をＤ２とするときに、{（Ｄ２−Ｄ１）／１６}≦ｄ≦（Ｄ１／８）の条件を満たすこと、
   を特徴とする液体吐出機構。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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