JP2009012452A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で記録ヘッド内の圧力変動を抑制することができる画像形成装置の提供。
【解決手段】１つの記録ヘッド１に対してインク供給経路を分岐する分岐部７０が配置され、この分岐部７０にはインクタンク６０から共通流路７１を介してインクが供給され、分岐部７０から記録ヘッド１を構成している複数のヘッドユニット１０１に対してインクを供給する個別流路７２が設けられ、ヘッドユニット１０１のノズルの開口断面積よりも小さな開口断面積を有するフィルタを含むフィルタユニット７３が介装され、更に共通流路７１のインクタンク６０側入り口には分岐部７０からインクタンク６０に向かう方向のインクの流れを制限する逆止弁８０が設けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッド及びその維持機構を備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、液体の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行うものがある。

なお、画像形成装置は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。また、液体とは、一般的に称されるインク、記録液、ＤＮＡ試料、レジスト、樹脂材料など流体など、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味する。

このような画像形成装置としては、搬送される用紙の全幅に相当するノズル列を配置したライン型ヘッドを備えるライン型画像形成装置が知られている。ここで、ライン型の記録ヘッドとして、例えば、液滴を吐出するノズルを並べたノズル列を有する短尺の液体吐出ヘッド（これを「ヘッドユニット」という。）を複数個ノズルの並び方向に沿って配置したものが用いられている。

このように複数のヘッドユニットを並べた構成の記録ヘッドを備える場合、液体タンクからチューブなどのインク流路を介して液体（以下「インク」という。）を各ヘッドユニットに対して供給するが、各ヘッドユニットにチューブなどを這い回すのでは構成が複雑になることなどから、液体タンクと記録ヘッドとの間に流路を分岐する分岐部（分岐手段）を設け、この分岐部から書くヘッドユニットに対して個別流路を介してインクを供給するようにされる。

このとき、多数のヘッドユニットに対してインクを供給するため、共通流路に流れるインク量は相当多くなり、また流体抵抗を小さくするために断面積の大きな流路が必要となる。このように共通流路には多量のインクが充填されているため、記録ヘッドのメンテナンス（維持回復動作）を行うときに記録ヘッドが移動する構成とした場合、記録ヘッドの移動によってインクの振動が起こり、その振動によってヘッドユニットのノズル部におけるメニスカスが破壊され、ノズルから空気を吸い込むなどして吐出不良となることがある。

そこで、インク供給路におけるインクの圧力変動による吐出不良を回避する方法として、従来、ヘッドがキャリッジに搭載され、そのキャリッジが紙幅方向に往復移動することによって画像を形成するスキャン型（シリアル型）インクジェット記録装置においては、可撓性フィルムで構成されたダンパ室付きのフィルタをキャリッジに搭載し、供給管の揺動に起因するインクの圧力変動を吸収すること（例えば、特許文献１、２参照）、記録ヘッドとインク供給手段とを連通するインク流路中にエアバッファを有するバッファタンクを設けること（特許文献３参照）などが知られている。
特開平０７−１２１５８３号公報 特開２００１−１９９０７７号公報 特開２００６−１５０７４５号公報

また、ライン型液体吐出装置においては、液体タンクからノズル群に含まれる複数のノズルへ液体を供給する個別流路をノズル群毎に設け、個別流路に、メンテナンスユニットによるノズル群毎の吸引回復動作時におけるインクの圧力変動を緩和するダンパ機構（例えばダンパ室を有するフィルタ）を設けることが知られている。
特開２００６−３０５９８８号公報

しかしながら、可撓性フィルムで構成されたダンパ室付きのフィルタを備える場合、可撓性フィルムは薄すぎると機械的強度が低く、厚すぎるとそれ自体の剛性によって内部の圧力、ひいてはノズル部におけるメニスカス圧力に影響を及ぼす場合がある。また、複数のヘッドユニットへインクを供給する個別流路にそれぞれ可撓性のダンパを設けるには煩雑でコストがかかるという課題もある。

特に、上述したように、記録ヘッドと液体タンクを一体的に印字位置（画像形成位置）と維持回復位置との間で移動させる構成を採用した場合に、記録ヘッドに振動が加わってノズルメニスカスが壊れ、吐出不良が生じるおそれがあるが、従来の構成では十分に対応することができていない。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で記録ヘッド内の圧力変動を抑制することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数個並べて配置した記録ヘッドと、
この記録ヘッドに供給する液体が貯留される液体タンクと、
この液体タンクから共通流路を介して液体が供給され、前記複数のヘッドユニットに対応して流路を分岐する分岐手段と、
この分岐手段から前記複数のヘッドユニットに対して前記液体を供給する個別流路と、を備え、
前記共通流路には、前記分岐手段から前記液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を備えている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数個並べて配置した記録ヘッドと、
この記録ヘッドに供給する液体が貯留される液体タンクと、
この液体タンクから共通流路を介して液体が供給され、前記複数のヘッドユニットに対応して流路を分岐する分岐手段と、
この分岐手段から前記複数のヘッドユニットに対して前記液体を供給する個別流路と、を備え、
前記共通流路は、前記分岐手段から前記液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を有する主流路と、この主流路と前記液体タンクとの間に、前記液体の流れを制限する手段を迂回して設けられた前記主流路よりも開口断面積の小さいバイパス流路とで構成されている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数個並べて配置した記録ヘッドと、
この記録ヘッドに供給する液体が貯留される液体タンクと、
この液体タンクから共通流路を介して液体が供給され、前記複数のヘッドユニットに対応して流路を分岐する分岐手段と、
この分岐手段から前記複数のヘッドユニットに対して前記液体を供給する個別流路と、を備え、
前記共通流路は、前記分岐手段から前記液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を有する主流路と、この主流路よりも開口断面積が小さく、かつ、前記液体の流れを制限する手段を有しない副流路とで構成されている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数個並べて配置した記録ヘッドと、
この記録ヘッドに供給する液体が貯留される液体タンクと、
この液体タンクから共通流路を介して液体が供給され、前記複数のヘッドユニットに対応して流路を分岐する分岐手段と、
前記分岐手段から前記複数のヘッドユニットに対して前記液体を供給する個別流路と、を備え、
前記共通流路には、前記液体タンク内の液体を前記分岐手段に送液するポンプが設けられ、
前記液体タンクと前記分岐手段との間には前記共通流路を迂回するバイパス流路を有する
構成とした。

これらの画像形成装置において、前記分岐手段は前記複数のヘッドユニットの並び方向に一端部側から他端部側に向かって傾斜した天面部を有している構成とできる。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するライン型記録ヘッドと、この記録ヘッドに供給する液体が貯留され、前記記録ヘッドに対して所定の水頭差で配置される液体タンクとを含む画像形成ユニットと、
前記記録ヘッドによって画像が形成される用紙を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段よりも搬送方向下流側に配置された、前記記録ヘッドの維持回復を行う維持回復手段と、を備え、
前記画像形成ユニットは、前記搬送手段で搬送される用紙に対して画像を形成する画像形成位置と前記維持回復手段による維持回復位置との間で移動可能に配置され、
前記液体タンクには、大気に通じる大気開放通路及びこの大気開放通路を開閉する大気開放弁を有し、
前記画像形成ユニットが前記画像形成位置と維持回復位置との間で移動されるとき、前記大気開放弁を閉じる制御をする手段を備えている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するライン型記録ヘッドと、この記録ヘッドに供給する液体が貯留され、前記記録ヘッドに対して所定の水頭差で配置される液体タンクとを含む画像形成ユニットと、
前記記録ヘッドによって画像が形成される用紙を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段よりも搬送方向下流側に配置された、前記記録ヘッドの維持回復を行う維持回復手段と、を備え、
前記画像形成ユニットは、前記搬送手段で搬送される用紙に対して画像を形成する画像形成位置と前記維持回復手段による維持回復位置との間で移動可能に配置され、
前記液体タンクから前記記録ヘッドへの液体の供給路に、この供給路を開閉する開閉弁を有し、
前記画像形成ユニットが前記画像形成位置と維持回復位置との間で移動されるとき、前記開放弁を閉じる制御をする手段を備えている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、共通流路には、分岐手段から液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を備えている構成としたので、液体タンクと記録ヘッドの相対的移動に伴う共通流路内の液体の動きが制限され、不要な圧力変化が抑制されてヘッドユニットのノズルに液体の圧力変動が生じることが防止される。

本発明に係る画像形成装置によれば、共通流路は、分岐手段から液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を有する主流路と、この主流路と液体タンクとの間に、液体の流れを制限する手段を迂回して設けられた主流路よりも開口断面積の小さいバイパス流路とで構成されている構成としたので、主流路では液体タンクと記録ヘッドの相対的移動に伴う共通流路内の液体の動きが制限され、不要な圧力変化が抑制されてヘッドユニットのノズルに液体の圧力変動が生じることが防止されるとともに、バイパス流路を有することによって、分岐手段と大気開放された液体タンクが圧力的に導通しノズル面に適正な負圧を形成することが可能となる。

本発明に係る画像形成装置によれば、共通流路は、分岐手段から液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を有する主流路と、この主流路よりも開口断面積が小さく、かつ、液体の流れを制限する手段を有しない副流路とで構成されている構成としたので、主流路では液体タンクと記録ヘッドの相対的移動に伴う共通流路内の液体の動きが制限され、不要な圧力変化が抑制されてヘッドユニットのノズルに液体の圧力変動が生じることが防止されるとともに、副流路を有することによって、分岐手段と大気開放された液体タンクが圧力的に導通しノズル面に適正な負圧を形成することが可能となり、更に液体タンクと分岐手段の循環経路が形成され、分岐手段に滞留した空気や長時間放置によって水分量の低下した増粘液体を液体タンクに戻して適正な液体をヘッドへ供給するなどの操作上の幅が広がる。

本発明に係る画像形成装置によれば、共通流路には、液体タンク内の液体を分岐手段に送液するポンプが設けられ、液体タンクと分岐手段との間には共通流路を迂回するバイパス流路を有する構成としたので、液体タンクからポンプによって分岐手段に液体が送られると同時に分岐手段からバイパス流路を通して液体タンクに液体が戻る循環の流れが発生し、記録ヘッドなどから発生した気泡が分岐手段に滞留した場合でも、循環の流れによって液体タンクに戻すことができ、分岐手段から記録ヘッド内の空気滞留がなくなり、安定した液体吐出が可能となる。

本発明に係る画像形成装置によれば、液体タンクには、大気に通じる大気開放通路及びこの大気開放通路を開閉する大気開放弁を有し、画像形成ユニットが前記画像形成位置と維持回復位置との間で移動されるとき、大気開放弁を閉じる制御をする手段を備えている構成としたので、画像形成ユニットが移動されるときに液体タンク内の液体や記録ヘッドへの供給路内の液体が変動しても、記録ヘッドのノズル部分での圧力変動が軽減される。

本発明に係る画像形成装置によれば、液体タンクから記録ヘッドへの供給路に開放弁を有し、画像形成ユニットが前記画像形成位置と維持回復位置との間で移動されるとき、開閉弁を閉じる制御をする手段を備えている構成としたので、画像形成ユニットが移動されるときに記録ヘッドへの供給路内の液体が変動しても、記録ヘッドのノズル部分での圧力変動が軽減される。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する側面概略説明図である。
この画像形成装置は、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色の液体であるインクを吐出する複数の記録ヘッド１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、色の区別をしないときは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのサブ符号を添えない符号を用いる。他の部材等についても同様である。）を備えている。

各記録ヘッド１は、図２及び図３に示すように、ヘッド支持部材１００に１０個のヘッドユニット１０１Ａ〜１０１Ｊを２列千鳥状に配置している。各ヘッドユニット１０１は、図３に示すように、液滴を吐出する複数のノズル１０２を並べて配置したノズル列１０３を２列千鳥状に配置したノズル面１０４を有している。

これら４個の記録ヘッド１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、図示しないヘッド保持部材によって一体的に保持され、用紙送り方向（図１の矢印Ａ方向）に移動可能に配置されている。

そして、記録ヘッド１の下方側には、媒体（以下「用紙」という。）２を吸着し搬送する搬送ベルト２１と、搬送ベルトを掛け回した搬送ローラ２２、２３と、搬送ベルト２１が適切な張力を保つようにコントロールするテンションローラ２４と、搬送ベルト２１が適切な平面性を保つためのプラテン部材２５と、搬送ベルト２１に用紙２を吸着するための静電帯電を与える帯電ローラ２６と、用紙２を搬送ローラ２２に対向する位置で搬送ベルト２１側に抑える押え部材２７などで構成される搬送機構を備えている。なお、用紙を静電吸着して保持する構成に限定されるものではなく、用紙との摩擦により、あるいは用紙を吸引や粘着などの非静電的手段によって保持する構成にしてもよい。

また、画像形成を行う用紙２をストックする給紙トレイ３と、給紙トレイ３から一枚ずつ用紙２を分離して送り出す給紙コロ４１及びこれに対向する分離パッド４２と、給紙されてきた用紙２を搬送ベルト２１に確実に吸着させるカウンタローラ４３などからなる給紙機構を配置している。

また、搬送ベルト２１の下流側には用紙２を搬送ベルト２１から分離させる分離爪３１と、搬送ローラ２３上で搬送ベルトに対向する拍車（排紙コロ）３３と、用紙２を案内する後述するメンテナンスユニット５１のカバーを兼ねる排紙ガイド板３５と、用紙２を排紙ガイド板３５上を搬送する図示しない搬送ローラと、排紙した用紙２をストックしておく排紙トレイ３６などからなる排紙機構を備えている。

そして、排紙ガイド板３５の下側に、各記録ヘッド１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのメンテナンス（維持回復など）を行う、キャッピング手段５２、吸引手段である吸引ポンプ、ワイピング手段５３などを含むメンテナンスユニット５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋを昇降可能に配置している。メンテナンスユニットカバーである排紙ガイド部材３５は支軸３７によって矢印Ｂ方向に開閉可能に配置されており、記録ヘッド１のメンテナンス動作をメンテナンスユニット５１によって行うときにはメンテナンスユニット５１の上方から退避した状態に揺動される。

このように構成したこの画像形成装置においては、各記録ヘッド１のノズル列は用紙の搬送方向に直交するように配列されており、記録領域以上の長さのノズル列を形成している。給紙トレイ３から用紙２が給紙コロ４１にて一枚ずつ分離されて給紙され、加圧コロ４３にて帯電された搬送ベルト２１に密着されることで搬送ベルト２１上に静電吸着で固定され、図４に示すように、記録ヘッド１下を通過するときに液滴が吐出されて用紙２上に所要の画像が形成され、分離爪３１にて搬送ベルト２１から分離され、図示しない排紙ローラなどで排紙ガイド板３５上を搬送されて排紙トレイ３６上に排紙される。

また、記録ヘッド１のメンテナンス動作（維持回復動作）を行うときには、図５に示すように、排紙ガイド板３５が開いてメンテナンスユニット５１の上方を開放した状態になり、記録ヘッド１が一体的にメンテナンスユニット５１の上方に移動した後、メンテナンスユニット５１が矢示Ｃ方向に上昇して、記録ヘッド１の各ヘッドユニット１０１のノズル面１０４をキャッピング手段５２でキャッピングして、吸引手段を作動させてノズル１０２からインクを吸引排出させ、キャップ部材を離間後、ワイピング手段５３でノズル面１０４をワイピングするなどの維持回復を行う。印字待機中（休止状態）も図５に示す状態に移行する。

次に、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置における記録ヘッド１に対するインク供給系について図６をも参照して説明する。
記録ヘッド１に供給するインクを収容する液体タンクであるインクタンク６０は、記録ヘッド１との間で所要の水頭差を持たせて配置している。この場合、インクタンク６０の液面高さと記録ヘッド１の高さの差（水頭差）によって発生する記録ヘッド１のノズル面１０４（ノズル１０２のノズル面１０４への開口）における負圧（水頭圧）は、インクタンク６０内のインク２００の消費によって変化する。また、インクタンク６０には大気開放弁６６が設けられ、通常は大気開放状態にある。

そこで、このインクタンク６０とは別にメインタンク６１を設け、インクタンク６０内に設けた電極ピンセンサ６３によって液面を検知し、センサ６３の信号に応じてメインタンク６１からインクタンク６０へのインクの供給を制御して、インクタンク６０におけるインク量を一定の範囲に制御している。なお、メインタンク６１からインクタンク６０へのインクの供給は、メインタンク６１からインクタンク６０へのインク供給経路６２中に設けられた電磁弁などの弁手段６４を図示しない制御手段によってセンサ６３の信号に基づいて開閉制御することで行っている。

一方、１つの記録ヘッド１の各ヘッドユニット１０１に対してインク供給経路（流路）を分岐する分岐手段としての分岐部７０が配置されている。なお、分岐部７０は、図１に示すように、各記録ヘッド１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対してそれぞれ分岐部７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋが配置される。

そして、この分岐部７０の一端部側にはインクタンク６０との間に共通流路７１が接続され、この共通流路７１を介してインクタンク６０からインクが供給される。また、この分岐部７０から記録ヘッド１を構成している複数のヘッドユニット１０１Ａ〜１０１Ｊに対してインクを供給する経路となる個別流路７２が設けられ、各個別流路７２の途中にはフィルタ手段であるフィルタユニット７３がそれぞれ介装されている。各フィルタユニット７２は、内部にヘッドユニット１０１のノズル１０２の開口断面積よりも小さな開口断面積を有するフィルタが配されている。

なお、共通流路７１となる配管は、個別流路７２を通る全てのインク流量を確保する必要があり、且つ、流体抵抗による圧力損失を最小限に抑えなければならないことから、開口断面積の大きな配管である必要がある。また、前述したようにメンテナンス動作時や印刷待機状態では記録ヘッド１がメンテナンスユニット５１側に移動し、印刷状態では復帰移動するので、記録ヘッド１の移動を妨げないような可撓性のチューブである必要がある。

また、分岐部７０は、一端部側から他端部側に斜めに傾斜した天面部７１ａを有する断面形状に形成し、最も高い部分（共通流路７１を接続した一端部側）に空気抜き路７７を設け、この空気抜き路７７に開閉弁７６を介装している。これにより、記録ヘッド１のノズル１０２から侵入した気泡やインクタンク６０から共通流路７１を介して送られるインク中に混入した気泡が、分岐部７０の最も高い部分に浮上して集まるので、必要に応じて、開閉弁７６を開いて空気抜き７５から強制的に空気を吸引排出することによって気泡を除去することができるようになる。

この場合、共通流路７１は分岐部７０の空気抜き路７７を設けた側の端部（天面部７１ａのうちの最も高い部分がある側の端部）に接続している。これにより、共通流路７１を介して送られるインクに混入した気泡を個別流路７２側に移動させることなく、早期に空気抜き路７７に移動させることができる。

そして、このインク供給系においては、インクタンク６０から分岐部７０までの共通流路７１の途中、ここでは共通流路７１のインクタンク６０側入り口部分に、分岐部７０からインクタンク６０に向かう方向のインクの流れを制限する手段としての逆止弁８０を設けている。

このように構成したインク供給系の作用について説明すると、前述したように、記録ヘッド１は、印刷しない休止状態では図５に示すようにメンテナンス位置に移動して各ヘッドユニット１０１のノズル面１０４をメンテナンスユニット５１によって被覆された状態にあり、印刷開始時には、記録ヘッド１が図４に示す印刷位置に移動する。

この記録ヘッド１の移動に伴って共通流路７１を形成している可撓性のチューブが伸縮または屈曲される。そのため、共通流路７１を形成しているチューブ内に充填されている多量のインクがインクタンク６０と分岐部７０の間を往復する力が作用する。記録ヘッド１のノズル面１０４におけるメニスカスは、ある程度の範囲の圧力には変動しないが、過剰の圧力を受けると、ノズル１０２からインクが吐出ないし漏出したり、又は、逆に空気を吸い込んでしまい、印刷に支障をきたす場合がある。

このとき、個別流路７２に設けられたフィルタユニット７３は、ノズル面１０４におけるメニスカスに対する圧力の変動を緩和する作用を持っているが、共通流路７１となるチューブの動きに伴って必要以上に大きな圧力変動が生じた場合には変動を吸収することができなくなる。

そこで、共通流路７１の途中に逆止弁８０を設けることで、分岐部７０からインクタンク６０側へのインクの移動が制限されるので、結果としてチューブ（共通流路７１）内及び分岐部７０におけるインクの揺動が低減ないし抑制される。これによって、ノズル１０２のメニスカスの安定性が確保されて、安定した滴吐出を行うことができるようになる。

このように、分岐手段から液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を備えている構成とすることで、液体タンクと記録ヘッドの相対的移動に伴う共通流路内の液体の動きが制限され、不要な圧力変化が抑制されてヘッドユニットのノズルに液体の圧力変動が生じることが防止される。

そして、分岐部から各ヘッドユニットにインクを供給する個別流路に介装するフィルタ手段は、単に開口断面積がノズルの開口断面積よりも小さければよく、従来のように可撓性フィルムなどを用いたダンパ機能を有するフィルタ手段でなくともよいので、構成が簡単になる。なお、ダンパ機能を有するフィルタ手段を設けることもできる。

次に、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における記録ヘッド１に対するインク供給系について図７をも参照して説明する。
ここでは、インクタンク６０と分岐部７０との間の共通流路として、前記第１実施形態の共通流路７１と同様に、逆止弁８０によって分岐部７０からインクタンク６０へ向かう方向のインクの流れを制限した主流路８１とともに、この主流路８１の途中（逆止弁８０より分岐部７０側）から逆止弁８０をバイパス（迂回）してインクタンク６０へ通じる主流路８１よりも開口断面積の小さなバイパス流路８２を設けている。

このインク供給系においては、第１実施形態の作用効果に加えて、バイパス流路８２を介してインクタンク６０と分岐部７０とが圧力的には導通することになり、インクタンク６０と記録ヘッド１との水頭差を敏感にノズル面１０４に伝えることができて、ノズル面１０４に適正な負圧を形成することが可能となる。

このように、共通流路は、分岐手段から液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を有する主流路と、この主流路と液体タンクとの間に液体の流れを制限する手段を迂回して設けられた主流路よりも開口断面積の小さいバイパス流路とを有する構成とすることで、主流路では液体タンクと記録ヘッドの相対的移動に伴う共通流路内の液体の動きが制限され、不要な圧力変化が抑制されてヘッドユニットのノズルに液体の圧力変動が生じることが防止されるとともに、バイパス流路を有することによって、大気開放された液体タンクが圧力的に導通しノズル面に適正な負圧を形成することが可能となる。

次に、本発明の第３実施形態に係る画像形成装置における記録ヘッド１に対するインク供給系について図８をも参照して説明する。
ここでは、インクタンク６０と分岐部７０との間の共通流路として、前記第１実施形態の共通流路７１と同様に、逆止弁８０によって分岐部７０からインクタンク６０へ向かう方向のインクの流れを制限した主流路８１とともに、分岐部７０の主流路８１を接続した端部側（空気抜き路７７側端部）と反対側の他端部とインクタンク６０との間に、主流路８１及び分岐部７０内を迂回（バイパス）して連通する主流路８１よりも開口断面積の小さな副流路（バイパス流路）８３を設けている。

このインク供給系においては、第１、第２実施形態の作用効果に加えて、インクタンク６０、主流路８１、分岐部７０、副流路（バイパス流路）８３で構成される循環経路が形成され、分岐部７０に滞留した空気や長時間放置によって水分量の低下した増粘インクをインクタンク６０に戻して適正なインクを記録ヘッド１へ安定して供給することができるなどの操作上の幅が広がる。

このように、共通流路は、分岐手段から液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を有する主流路と、分岐手段と液体タンクとの間に主流路よりも開口断面積が小さく、かつ、流れを制限する手段を有しない副流路を有する構成とすることで、主流路では液体タンクと記録ヘッドの相対的移動に伴う共通流路内の液体の動きが制限され、不要な圧力変化が抑制されてヘッドユニットのノズルに液体の圧力変動が生じることが防止されるとともに、副流路を有することによって、大気開放された液体タンクが圧力的に導通しノズル面に適正な負圧を形成することが可能となり、更に液体タンクと分岐手段の循環経路が形成され、分岐手段に滞留した空気や長時間放置によって水分量の低下した増粘液体を液体タンクに戻して適正な液体をヘッドへ供給するなどの操作上の幅が広がる。

次に、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置における記録ヘッド１に対するインク供給系について図９をも参照して説明する。
ここでは、インクタンク６０と分岐部７０との間に共通流路７１を設け、この共通流路７１の途中に、インクタンク６０から分岐部７０へインクを圧送するポンプ９０を設けている。このポンプ９０は分岐部７０からインクタンク６０へ向かう方向のインクの流れを制限する手段を兼ねているので、共通流路７１には前記各実施形態における逆止弁８０を設けていない。

そして、分岐部７０の主流路８１を接続した一端部側（空気抜き路７７側端部）と反対側の他端部とインクタンク６０との間に、共通流路８１及び分岐部７０内を迂回（バイパス）して連通する共通流路８１よりも開口断面積の小さなバイパス流路８４を設けている。

このインク供給系においては、インクタンク６０からポンプ９０によって共通流路７１を介して分岐部７０にインクを送液すると同時に、分岐部７０からバイパス流路８４を通してインクタンク６０にインクが戻る循環の流れが発生する。これによって、記録ヘッド１などから発生した気泡が分岐部７０に滞留した場合でも、上記循環の流れによってインクタンク６０に戻されるので、分岐部７０から記録ヘッド１内の流路における空気滞留がなくなり、安定した滴吐出を行うことができる。

このように、共通流路には液体タンクから分岐手段にインクを送液するポンプを設け、分岐手段と液体タンクとの間には共通流路を迂回するバイパス流路を有する構成としたので、液体タンクからポンプによって分岐手段に液体が送られると同時に分岐手段からバイパス流路を通して液体タンクに液体がもどる循環の流れが発生し、記録ヘッドなどから発生した気泡が分岐手段に滞留した場合でも、循環の流れによって液体タンクに戻すことができ、分岐手段から記録ヘッド内の空気滞留がなくなり、安定した液体吐出が可能となる。

次に、本発明に係る画像形成装置の他の例についてまず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、図１０は同画像形成装置の全体構成を説明する概略構成図、図１１は同装置の平面説明図である。
この画像形成装置はライン型画像形成装置であり、装置本体２０１と、用紙Ｐを積載し給紙する給紙トレイ２０２と、印刷された用紙Ｐを排紙積載する排紙トレイ２０３と、用紙Ｐを給紙トレイ２０２から排紙トレイ２０３まで搬送する搬送ユニット２０４と、搬送ユニット２０４によって搬送される用紙Ｐに液滴を吐出し印字するヘッドアレイユニット２０５と、印刷終了後又は所要のタイミングでヘッドアレイユニット２０５の各ヘッドの維持回復を行う維持回復機構であるクリーニング装置２０６と、クリーニング装置２０６を開閉する搬送ガイド部２０７と、ヘッドアレイユニット２０５にインクを供給するインクタンクユニット２０８と、インクタンクユニット２０８にインクを供給するメインタンクユニット２０９とを備えている。

そして、ここでは、ヘッドアレイユニット２０５とインクタンクユニット２０８を一体的に画像形成ユニット２１０として構成し、矢示Ａ方向（用紙搬送方向に沿う方向）に図示しない移動手段によって移動可能に配置している。

装置本体２０１は、図示しない前後側板及びステーなどで構成されており、給紙トレイ２０２上に積載されている用紙Ｐは、分離ローラ２２１及び給紙ローラ２２２によって１枚ずつ搬送ユニット２０４に給紙される。

搬送ユニット２０４は、搬送駆動ローラ２４１ａと搬送従動ローラ２４１ｂと、これらのローラ２４１ａ、２４１ｂ間に掛け回された無端状の搬送ベルト２４３とを備えている。この搬送ベルト２４３の表面には複数の図示しない穴が形成されており、搬送ベルト２４３の下部には用紙Ｐを吸引する吸引ファン２４４が配置されている。また、搬送駆動ローラ２４１ａ、搬送従動ローラ２４１ｂ上部には、それぞれ搬送ガイドローラ２４２ａ、２４２ｂが図示しないガイドに保持されて、自重にて搬送ベルト２４３に当接している。

搬送ベルト２４３は、搬送駆動ローラ２４１ａが図示しないモータにより回転されることで周回移動し、用紙Ｐは搬送ベルト２４３上に吸引ファン２４４により吸い付けられ、搬送ベルト２４３の周回移動によって搬送される。なお、搬送従動ローラ２４１ｂ、搬送ガイドローラ２４２ａ、２４２ｂは搬送ベルト２４３に従動して回転する。

搬送ユニット２０４の上部には用紙Ｐに印字する液滴を吐出する複数のヘッドユニットで構成されるヘッドアレイユニット２０５が矢示Ａ方向に移動可能に配置されている。また、このヘッドアレイユニット２０５は、維持回復動作時（クリーニング時）にはクリーニング装置２０６上方まで移動される。

ヘッドアレイユニット２０５は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色インクを吐出するライン型記録ヘッドである複数の記録ヘッド２５１ｙ、２５１ｍ、２５１ｃ、２５１ｋ（以下、色の区別をしないときは、ｙ、ｍ、ｃ、ｋのサブ符号を添えない符号を用いる。他の部材等についても同様である。）を備えている。各記録ヘッド２５１は、前述したヘッド１と同様な構成である。なお、ヘッドアレイユニット２０５の構成は、これらの例に限るものではない。

このヘッドアレイユニット２０５は、各記録ヘッド２５１の上方に、各記録ヘッド２５１に所要の色のインクを供給する分岐手段であるディストリビュータ２５２が配置され、ディストリビュータ２５２と記録ヘッド５１間は供給チューブ２５３にて接続されている。ディストリビュータ２５２の上流側にはインクタンクユニット２０８のインクタンク２８１（図示の都合上１つのインクタンクのみ符号を付している。）が配置され、供給チューブ２８２を介して記録ヘッド２５１に供給され、インクタンク２８１と記録ヘッド２５１との水頭差により記録ヘッド２５１のヘッドユニット１０１に負圧が形成される。さらに、インクタンク２８１の上流側にはメインタンクユニット２０９が配置され、メインタンク２９１から供給チューブ２９２を介してインクがインクタンク２８１に供給される。

搬送ユニット２０４の下流側には用紙Ｐを排紙トレイ２０３に排紙する搬送ガイド部２０７が設けられている。搬送ガイド部２０７にて案内されて搬送される用紙Ｐは排紙トレイ２０３に排紙される。排紙トレイ２０３は、用紙Ｐの幅方向を規制する対のサイドフェンス２３１と用紙Ｐの先端を規制するエンドフェンス２３２を備えている。

維持回復機構（クリーニング装置）２０６は、ヘッドアレイユニット２０５の各記録ヘッド２５１に対応して、４列分のクリーニング手段２６１が配置され、１つのクリーニング手段２６１は記録ヘッド２５１の１０個のヘッドユニット１０１に対応する１０個のキャップ部材２６２及び図示しないがワイパ部材などで構成されている。なお、キャップ部材２６２とは独立して上下動させることができる構成としている。さらに、クリーニング手段２６１の下方には、キャップ部材２６２でヘッドユニット１０１のノズル面１０４をキャッピングした状態でヘッドユニット１０１のノズル１０２からインクを吸引するための吸引ポンプ２６３が配置されている。

また、この画像形成装置においては、印刷終了後、液滴を吐出する記録ヘッド２５１のヘッドユニット１０１をクリーニング手段２６１でキャッピングした状態でノズル１０２からインクを吸引する場合、あるいは、記録ヘッド２５１のヘッドユニット１０１のノズル面１０４に付着したインクをクリーニング手段２６１で清掃する場合は、図１２にも示すように、印刷停止後、搬送ユニット２０４全体が搬送従動ローラ２４１ｂを支点に矢印Ｃ方向に回動し、ヘッドアレイユニット２０５との間の空間を画像形成時よりも大きくすることで、ヘッドアレイユニット２０５の移動スペースを確保するようにしている。このとき、クリーニング装置２０６上部に配置されている搬送ガイド部２０７も支点２７１にて矢印Ｂ方向上方に回動され、クリーニング装置２０６の上方が開放される。

そして、搬送ユニット２０４と搬送ガイド部２０７がそれぞれ解放（解除）された後に、画像形成ユニット２１０（ヘッドアレイユニット２０５及びインクタンクユニット２０８）が用紙通紙方向（矢示Ａ方向）に移動し、クリーニング装置２０６上方で停止され、クリーニング手段２６１が上昇して各記録ヘッド５１のヘッドユニット１０１のヘッドのクリーニング動作（維持回復動作）に移行する。

次に、この画像形成装置における記録ヘッドに対するインク供給系について図１３をも参照して説明する。
記録ヘッド２５１に供給するインクを収容する液体タンクでインクタンク２８１は、記録ヘッド２５１との間で所要の水頭差を持たせて配置している。この場合、インクタンク２８１の液面高さと記録２ヘッド５１の高さの差（水頭差）によって発生する記録ヘッド２５１のノズル面１０４（ノズル１０２のノズル面１０４への開口）における負圧（水頭圧）は、インクタンク２８１内のインク２００の消費によって変化する。また、インクタンク２８１には大気開放通路２８４が設けられ、この大気開放通路２８４を開閉する電磁弁からなる大気開放弁２８３が設けられている。

また、このインクタンク２８１にインクを供給するメインタンク２９１を設け、メインタンク２９１からインクタンク２８１へのインク供給路２９２には電磁弁からなる開閉弁２９３を設けて、インクタンク２８１内の液量を図示しない検出手段で検出し、この検出結果に応じて開閉弁２９３を開閉制御してインクの供給を制御することでインクタンク２８１におけるインク量を一定の範囲に制御している。

一方、１つの記録ヘッド２５１の各ヘッドユニット１０１に対してインク供給経路（流路）を分岐する分岐手段としての分岐部２５２が配置されている。なお、分岐部２５２は、図１０に示すように、各記録ヘッド２５１ｙ、２５１ｍ、２５１ｃ、２５１ｋに対してそれぞれ分岐部２５２ｙ、２５２ｍ、２５２ｃ、２５２ｋが配置される。

そして、この分岐部２５２の一端部側にはインクタンク２８１との間に共通流路としての供給チューブからなる供給路２８２が接続され、この供給路２８２を介してインクタンク２８１からインクが供給される。この供給路２８２には電磁弁からなる開閉弁２８５が設けられている。また、この分岐部２５２から記録ヘッド２５１を構成している複数のヘッドユニット１０１Ａ〜１０１Ｊに対してインクを供給する経路となる個別流路（供給チューブ）２５３が設けられている（なお、ここでは記録ヘッド５１は図示を簡略化して４個のヘッドユニットを図示している。）

さらに、大気開放弁２８３、開閉弁２９３及び開閉弁２８５を開閉駆動制御する制御手段３００を備えている。

このように構成したので、前述したように、画像形成ユニット２１０を搬送ユニット２０４で搬送される用紙Ｐに画像を形成する画像形成位置からクリーニング装置２０６による維持回復を行う維持回復位置に移動させるとき、図１４に示すように、制御手段３００によって大気開放弁２８３及び開閉弁２８５を閉じて、インクタンク２８１の大気開放通路２８４を遮断し、また、インクタンク２８１から記録ヘッド５１への共通の供給路２８２を遮断した後、画像形成ユニット２１０の移動を行い、その後、制御手段３００によって大気開放弁２８３及び開閉弁２８５を開放する制御を行い、維持回復動作を行う。

また、画像形成ユニット２１０をクリーニング装置２０６側から画像形成位置側に移動させるときにも、同様に、制御手段３００によって大気開放弁２８３及び開閉弁２８５を閉じて、インクタンク２８１の大気開放通路２８４を遮断し、また、インクタンク２８１から記録ヘッド５１への共通の供給路２８２を遮断した後、画像形成ユニット２１０の移動を行い、その後、制御手段３００によって大気開放弁２８３及び開閉弁２８５を開放する制御を行う。

これにより、画像形成ユニット２１０が移動中、移動により発生する振動がインクタンク２８１内のインク及びインクタンク２８１から記録ヘッド２５１への供給路２８２に伝達し、インクにかかる圧力が変動し、記録ヘッド２５１のヘッドユニット１０１に形成されているノズルメニスカスが壊れ、印字品質が劣化することを防止できる。

なお、ここでは、インクタンク２８１の大気開放通路２８４及びインクタンク２８１から記録ヘッド２５１への供給路２８２の大気開放弁２８３、開閉弁２８５のいずれも閉じるようにしているが、一方を閉じるだけでも、インクの圧力変動が抑制され、ヘッドに形成されているメニスカスが壊れることはなくなり、印字品質は良好に保たれる。

なお、本発明に係る画像形成装置は、インクジェットプリンタ以外にも、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などにも適用することができる。さらに、インク以外の液体（記録液）、例えばレジスト、医療分野におけるＤＮＡ試料などを吐出させる画像形成装置などにも適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例の全体構成を説明する側面概略説明図である。 記録ヘッドの一例を説明する平面説明図である。 ヘッドユニットの一例を示す平面説明図である。 同装置の印刷状態の説明に供する模式的説明図である。 同じく印刷待機状態の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第１実施形態におけるインク供給系の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第２実施形態におけるインク供給系の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第３実施形態におけるインク供給系の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第４実施形態におけるインク供給系の説明に供する模式的説明図である。 本発明に係る画像形成装置の他の例の全体構成を説明する側面概略説明図である。 同じく要部平面説明図である。 同じく維持回復動作時の説明に供する説明図である。 同じくインク供給系の説明に供する模式的説明図である。 同じく制御手段による弁開閉制御の説明に供するフロー図である。

符号の説明

１、１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ…記録ヘッド
２…用紙
２１…搬送ベルト
５１Ｋ、５１Ｃ、５１Ｍ、５１Ｙ…メンテナンスユニット
６０…インクタンク（液体タンク）
６２…メインタンク
７０…分岐部
７１…共通流路
７２…個別流路
７３…フィルタユニット
８０…逆止弁
８１…バイパス流路
８３…副流路（バイパス流路）
９０…ポンプ
１０１…ヘッドユニット
２０１…装置本体
２０４…搬送ユニット（搬送部）
２０５…ヘッドアレイユニット（ヘッド部）
２０６…クリーニング装置（維持回復機構）
２０７…搬送ガイド部
２０８…インクタンクユニット
２０９…メインタンクユニット
２１０…画像形成ユニット
２５１…ヘッドユニット
２５２…分岐部（分岐手段）
２５３…個別流路（供給チューブ）
２８１…インクタンク
２８２…供給路
２８３…大気開放弁
２８４…大気開放通路
２８５…開閉弁

Claims (7)

1. 液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数個並べて配置した記録ヘッドと、
   この記録ヘッドに供給する液体が貯留される液体タンクと、
   この液体タンクから共通流路を介して液体が供給され、前記複数のヘッドユニットに対応して流路を分岐する分岐手段と、
   この分岐手段から前記複数のヘッドユニットに対して前記液体を供給する個別流路と、を備え、
   前記共通流路には、前記分岐手段から前記液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数個並べて配置した記録ヘッドと、
   この記録ヘッドに供給する液体が貯留される液体タンクと、
   この液体タンクから共通流路を介して液体が供給され、前記複数のヘッドユニットに対応して流路を分岐する分岐手段と、
   この分岐手段から前記複数のヘッドユニットに対して前記液体を供給する個別流路と、を備え、
   前記共通流路は、前記分岐手段から前記液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を有する主流路と、この主流路と前記液体タンクとの間に、前記液体の流れを制限する手段を迂回して設けられた前記主流路よりも開口断面積の小さいバイパス流路とで構成されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数個並べて配置した記録ヘッドと、
   この記録ヘッドに供給する液体が貯留される液体タンクと、
   この液体タンクから共通流路を介して液体が供給され、前記複数のヘッドユニットに対応して流路を分岐する分岐手段と、
   この分岐手段から前記複数のヘッドユニットに対して前記液体を供給する個別流路と、を備え、
   前記共通流路は、前記分岐手段から前記液体タンクへ向かう方向の液体の流れを制限する手段を有する主流路と、この主流路よりも開口断面積が小さく、かつ、前記液体の流れを制限する手段を有しない副流路とで構成されている
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 液滴を吐出する複数のノズルを有するヘッドユニットを複数個並べて配置した記録ヘッドと、
   この記録ヘッドに供給する液体が貯留される液体タンクと、
   この液体タンクから共通流路を介して液体が供給され、前記複数のヘッドユニットに対応して流路を分岐する分岐手段と、
   前記分岐手段から前記複数のヘッドユニットに対して前記液体を供給する個別流路と、を備え、
   前記共通流路には、前記液体タンク内の液体を前記分岐手段に送液するポンプが設けられ、
   前記液体タンクと前記分岐手段との間には前記共通流路を迂回するバイパス流路を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記分岐手段は前記複数のヘッドユニットの並び方向に一端部側から他端部側に向かって傾斜した天面部を有していることを特徴とする画像形成装置。
6. 液滴を吐出するライン型記録ヘッドと、この記録ヘッドに供給する液体が貯留され、前記記録ヘッドに対して所定の水頭差で配置される液体タンクとを含む画像形成ユニットと、
   前記記録ヘッドによって画像が形成される用紙を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段よりも搬送方向下流側に配置された、前記記録ヘッドの維持回復を行う維持回復手段と、を備え、
   前記画像形成ユニットは、前記搬送手段で搬送される用紙に対して画像を形成する画像形成位置と前記維持回復手段による維持回復位置との間で移動可能に配置され、
   前記液体タンクには、大気に通じる大気開放通路及びこの大気開放通路を開閉する大気開放弁を有し、
   前記画像形成ユニットが前記画像形成位置と維持回復位置との間で移動されるとき、前記大気開放弁を閉じる制御をする手段を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 液滴を吐出するライン型記録ヘッドと、この記録ヘッドに供給する液体が貯留され、前記記録ヘッドに対して所定の水頭差で配置される液体タンクとを含む画像形成ユニットと、
   前記記録ヘッドによって画像が形成される用紙を搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段よりも搬送方向下流側に配置された、前記記録ヘッドの維持回復を行う維持回復手段と、を備え、
   前記画像形成ユニットは、前記搬送手段で搬送される用紙に対して画像を形成する画像形成位置と前記維持回復手段による維持回復位置との間で移動可能に配置され、
   前記液体タンクから前記記録ヘッドへの液体の供給路に、この供給路を開閉する開閉弁を有し、
   前記画像形成ユニットが前記画像形成位置と維持回復位置との間で移動されるとき、前記開放弁を閉じる制御をする手段を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。

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