JP2015020286A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、液体の正圧状態を解除でき、ヘッドやジョイント部からの液体のリークを確実に防止できる画像形成装置の提供。【解決手段】インクカートリッジ２３と記録ヘッド１とを通じる供給チューブ２２と、加圧ポンプ２５を迂回して供給チューブ２２に通じる迂回路２９と、迂回路２９に設けられた開閉弁２８と、開閉弁２８を開開弁させる開弁手段と、記録ヘッド１と加圧ポンプ２５との間に記録ヘッド１側の流路の圧力が低下したときのみ開弁し、それ以外は常閉である第２の開閉弁６４とを備え、開閉弁２８は、常閉の弁であり、画像形成を行うときに、加圧ポンプ２５を駆動することで、加圧ポンプ２５と開閉弁２８との間の流路と、加圧ポンプ２５と開閉弁６４との間の流路にある液体を正圧状態にし、画像形成を停止した後に、開弁手段によっての開閉弁２８を、所定の間、開弁状態にする。【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、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。

記録ヘッドとして用いる液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）としては、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ液室内の体積を変化させて圧力を高め液滴を吐出させる圧電型ヘッドや、液室内に通電によって発熱する発熱体を設けて、発熱体の発熱により生じる気泡によって液室内の圧力を高め、液滴を吐出させるサーマル型ヘッドが知られている。

このような液体吐出方式の画像形成装置においては、特に画像形成スループットの向上、すなわち画像形成速度の高速化が望まれており、本体据え置きの大容量のインクカートリッジ（メインタンク）からチューブを介して記録ヘッド上部のヘッドタンク（サブタンク、バッファタンクと称されるものを含む。）にインクを供給する方式（これを「オフキャリッジ方式」という。）が行なわれている。

このようなチューブを用いてインクを供給する方式とすることで、記録ヘッドやヘッドタンクを搭載するキャリッジ部を軽量小型化でき、構造系、駆動系も含めて装置を大幅に小型化することができる。

しかしながら、印刷スループットの更なる向上のため、ヘッドのノズル数増加、ヘッド駆動の高周波数化に伴うインク送液流量の増加や、短時間乾燥のためのインク高粘度化が進むと、チューブ流体抵抗の圧力損失によってインク供給が不足する問題が生じる。特に大判の印刷媒体に記録を行う装置では、チューブ長が長くなるためより圧力損失が大きくなる。

そのため、ポンプによってメインタンクから記録ヘッドへインクを供給する方式が採用されるが、記録ヘッドの圧力を検知するセンサ、ポンプを駆動させる制御機器が必要となり、高コスト化を招くことになる。

また、インクカートリッジを記録ヘッドよりも重力方向に下げた位置に配置して、記録ヘッドの液滴吐出面に負圧を形成し、記録ヘッドのインク吐出に伴ってヘッドタンクに自然にインクを供給する方法もある。しかし、この場合、重力方向の高さが記録ヘッドの負圧形成に直結するため、レイアウトの制約を受け、装置の高さが高くなるという不都合が生じる。

そこで、従来、ヘッドタンクに対してインクを正圧状態で供給し、ヘッドタンク内の負圧が所定の圧力より大きいときに差圧弁（負圧連動弁）が開いてインクが供給されるようにしたものが知られている（特許文献１）。

また、加圧用ポンプによる加圧空気でインクカートリッジ内部のインクパックを加圧してインクを記録ヘッドに供給する構成とし、加圧用ポンプとインクカートリッジの間を通じている気体供給路に大気と連通可能な大気開放弁が設けられ、大気開放弁は、キャリッジの移動範囲において、液体噴射領域から非液体噴射領域に向かう方向へ移動したときに、押圧されて開弁する構成としたものが知られている（特許文献２）。

また、インクを正圧にする加圧用ポンプをメインタンクと記録ヘッド間に設け、加圧ポンプから吐出された液体を貯留するサブタンクを設け、サブタンクに記録ヘッドに繋がる流路が所定圧力よりも小さくなった時のみ液体を供給する負圧維持機構を備え、ポンプ吐出口からポンプ吸込口を連通する迂回路を設け、その迂回路において、ポンプ吐出口の圧力が所定圧を上回った時のみ開弁して、ポンプ吐出口からポンプ吸込口に液体を流すリリーフ弁を設けるものが知られている（特許文献３）。

特許第３６０６２８２号公報 特開２００７−２６１０３３号公報 特開２００８−２９６４１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、正圧のインクがサブタンクに流入することを防ぐための負圧連動弁は、弁体がばねのみでシールされている。そのため、印字終了後や装置停止後に正圧状態を解除することなく、正圧状態が保たれると、弁体のシール部分に異物が挟まったり、シール面が圧縮永久ひずみにより窪んでシール性能が劣化していたりすると、インクがサブタンクに流入し続けることになる。その結果、サブタンク内で形成された圧力が壊れ、最終的には記録ヘッドのノズルからインクが垂れ落ちることになり、無駄なインク消費が増加する。また、装置を使用しないときには、記録ヘッドのノズル面をキャップによって保湿しているが、インクがサブタンクに流入し続けると、そのキャップからインクが溢れて、装置内を汚してしまうという課題がある。さらに、弁体以外にインクの供給チューブとサブタンクのジョイントにおいても、シール状態が不完全になっていると、正圧のインクがその部分からリークするおそれがあり、結果としてインクを無駄に消費し、装置内を汚すという問題がある。

また、特許文献２に開示の構成にあっては、インク袋が加圧によって変化するようにするため、例えば可撓性の素材でインク袋を成形しなければならず、設計上の自由度が低くなる。また、インクカートリッジ外装とインク袋をエアーで加圧するため、インクカートリッジ外装を完全な密閉空間にしなければならず、コストが高くなる。

また、特許文献３に開示の構成にあっては、ポンプの吐出口と吸い込口の間に設けられたリリーフ弁は、所定の圧力が上回った時のみ動作するため、装置本体を使用しないときでも、所定圧力未満の正圧が長期的に残存することになる。そのため、例えばソルベントクラックのように、装置非使用時において、時間と共にリークパスがシステム内に形成されると、残存していた正圧により、そのリークパスから液体が漏れ、結果として装置内を汚してしまうという問題がある。

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、液体の正圧状態を解除でき、ヘッドやジョイント部からの液体のリークを確実に防止できるように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、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクと前記記録ヘッドを通じる第１の流路と、
前記第１の流路に設けられた前記液体を送液する送液手段と、
前記送液手段を迂回して前記第１の流路と通じる第２の流路と、
前記第２の流路に設けられた第１の開閉弁と、
前記第１の開閉弁を開弁させる開弁手段と、
前記第１の流路のうち、前記記録ヘッドと前記送液手段の間において、前記記録ヘッド側の流路の圧力が低下したときのみ開弁し、それ以外は常閉である第２の開閉弁と、を備え、
前記第１の開閉弁は、常閉の弁であり、
画像形成を行うときに、前記送液手段を駆動することで、前記送液手段と前記第１の開閉弁との間の流路と、前記送液手段と前記第２の開閉弁との間の流路にある前記液体を正圧状態にし、
画像形成を停止した後に、前記開弁手段によって前記第１の開閉弁を、所定の間、開弁状態にする
構成とした。

本発明によれば、簡単な構成で、液体の正圧状態を解除でき、ヘッドやジョイント部からの液体のリークを確実に防止できる。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例を示す概略平面説明図である。 本発明に係るインク供給システムの説明に供する模式的説明図である。 ヘッドタンクの一例の模式的説明図である。 本発明の第１実施形態における開閉弁の模式的説明図である。 同開閉弁の弁箱の斜視説明図である。 第１実施形態における開閉弁の開弁動作と加圧インクを減圧する手段の説明に供する模式的説明図である。 第１実施形態における減圧制御の全体の流れの説明に供するフロー図である。 本発明の第２実施形態における開閉弁の説明に供する模式的説明図である。 第２実施形態における開閉弁の開弁動作と加圧インクを減圧する手段の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第３実施形態における開閉弁の説明に供する模式的説明図である。 第３実施形態における開閉弁の開弁動作と加圧インクを減圧する手段の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第４実施形態における開閉弁２８の説明に供する模式的説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例について図１を参照して説明する。図１は同記録装置の概略平面説明図である。

このインクジェット記録装置は、シリアル型画像形成装置であり、２本のガイドレール４０、４１にて、キャリッジ４を主走査方向に移動可能に保持している。キャリッジ４は、主走査モータ１３によって、駆動プーリ１６と従動プーリ１７の間に架け渡したタイミングベルト１４を介して往復走査（移動）される。ガイドレール４０、４１以外にも板金でキャリッジを移動可能に保持する構成でもよい。

キャリッジ４には、複数の色（例えばイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）)のインク滴を吐出するためのノズルを持つ記録ヘッド１が取り付けられている。記録ヘッド１のノズルは、キャリッジ４の走査方向と交差する方向に配列されている。

記録ヘッド１としては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどのインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたもの等を使用できる。

キャリッジ４には、インクカートリッジ２３から供給されたインクを一時的に貯留し、記録ヘッド１に供給するインクの圧力を安定化させるためのヘッドタンク（ヘッドタンク）５が搭載されている。ヘッドタンク５は、記録ヘッド１に対して一体的に接続される。

インクカートリッジ２３は色ごとに装置本体に着脱可能に装着される。インクカートリッジ２３とヘッドタンク５との間は、供給チューブ２２によって通じており、供給チューブ２２を通じてインクカートリッジ２３から記録ヘッド１のヘッドタンク５に各色のインクが供給される。

なお、ここでは、供給チューブ２２を１本で図示しているが、各色ごとにインクカートリッジ２３とヘッドタンク５が通じており、ヘッドタンク５も各色ごとに設けられている。また、ここでは、１色につき１つのヘッドタンク５を配置しているが、１つのヘッドタンク５に２色を分けて貯留する構成でもよい。

供給チューブ２２の途中にはインクカートリッジ２３内のインクを加圧してヘッドタンク５に供給するための送液手段を含む加圧ポンプ２５が備わっている。この加圧ポンプ２５の入口と出口を直接通じる迂回路２９が設けられている。迂回路２９の流路上に第１の開閉弁である開閉弁２８が設けられている。開閉弁２８は常時閉弁状態の弁である。

また、キャリッジ４の走査方向一方側の非印字領域に、記録ヘッド１のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８を配置している。この維持回復機構８の位置をキャリッジ４のホームポジション（ホーム位置）とする。

維持回復機構８は、記録ヘッド１の各インク吐出面（ノズル面）をキャップして保湿するための各キャップ１８を備えている。また、維持回復機構８は、ノズル面を払拭するブレード状のワイパ部材１２と、印刷に寄与しないインク滴（空吐出滴）を吐出させる空吐出動作で吐出された空吐出滴を受ける空吐出受けなどを備えている。

維持回復機構８の作用は次のとおりである。記録ヘッド１のノズル面に付着したインクが、乾燥により水分を失うと、ノズルを詰まらせることがある。ノズルが詰まると、そのノズルからインクが吐出できなくなり、画像に影響を及ぼすことになる。それを防ぐために、電源ＯＦＦ時や印刷ジョブが無いときなどは、キャリッジ４を図１に示すホームポジション１００へ移動させ、ノズル面をキャップ１８によってキャッピングすることで保湿を行っている。また、維持回復機構８には、ノズル面に付着したインクが増粘してノズルを詰まらせた場合は、ノズル面をキャッピングした状態で、専用のポンプで吸引し、増粘したインクを取り除くものもある。

また、ワイパ部材１２は、ノズル面に付着したインクを払拭し、ノズル面においてメニスカスを形成する。ワイパ部材１２は、ノズル面を払拭するときにヘッド側に突き出される。そして、突き出されたワイパ部材１２に向けてキャリッジ４が走査することで、ノズル面を払拭する。なお、ここでは、ノズル面に対して、キャリッジ走査方向にノズル面を払拭する構成であるが、副走査方向に払拭する構成でも良い。

ここで、ホーム位置１００よりも端部側、つまり側板３４Ｒ近くには、レバー部材１０５が配置されている。このレバー部材１０５の一端部は開閉弁２８に接続（連結）されている。キャリッジ４がホーム位置１００よりも端部側に移動すると、キャリッジ４とレバー部材１０５が当って接触することで、レバー部材１０５が動作し、開閉弁２８が一時的に開弁状態になる。

また、図示しない給紙トレイにセットされた用紙１９を搬送する搬送ベルト５１を備えている。搬送ベルト５１は、搬送ローラ５２と従動ローラ５３との間に掛け回されて、周回移動する。

搬送ローラ５２は、副走査モータ１５１によってタイミングベルト３２及び搬送ローラ５２の軸５２ａに固定したタイミングローラ３３を介して回転駆動される。

この画像形成装置においては、給紙トレイから用紙１９が１枚ずつ分離給紙され、搬送ベルト５１によって副走査方向（搬送方向）に搬送される。そこで、キャリッジ４を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１を駆動することにより、停止している用紙１９にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１９を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１９の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１９を図示しない排紙トレイに排紙する。

なお、例えば記録ヘッド１が液滴を水平方向に吐出させる配置の構成でも本発明を適用できる。

次に、本発明に係るインク供給システムについて図２を参照して説明する。図２は同説明に供する模式的説明図である。

前述したように、インクカートリッジ２３とヘッドタンク５との間は液体供給チューブ２２によって通じている。ヘッドタンク５と記録ヘッド１は一体的に取り付けられているため、実質的には、供給チューブ２２によって、インクカートリッジ２３から記録ヘッド１までが通じている。

また、インクカートリッジ２３から記録ヘッド１までの間に、加圧ポンプ２５が設けられている。加圧ポンプ２５は、送液手段であるポンプ６１と、ポンプ６１の前後（上流側及び下流側）に設けられ、記録ヘッド１側からインクカートリッジ２３側への送液を阻止する逆止弁６２ａ、６２ｂとを有する。これにより、加圧ポンプ２５の駆動することよって一方向のみにインクが送液される。

また、下流側の逆止弁６２ｂとヘッドタンク５の間の流路と、上流側の逆止弁６２ａとインクカートリッジ２３の間の流路とを、加圧ポンプ２５を迂回して直接接続する迂回路２９が設けられている。

この迂回路２９の流路中には、常閉の開閉弁２８が設けられている。開閉弁２８としては、ダイヤフラム弁が好ましい、これ以外のバルブでも本発明は実現可能である。

一方、ヘッドタンク５内には、第２の開閉弁である開閉弁６４が設けられている。

開閉弁６４は、常閉で、インクが吐出されてヘッドタンク５から記録ヘッド１に続くインクの圧力（負圧）が低下したときのみ、つまり、記録ヘッド１側の流路の圧力が停会したときのみ開弁状態になる。開閉弁６４が開弁状態になることで、加圧ポンプ２５によって加圧されたインクがヘッドタンク５内に充填される。その結果、記録ヘッド１の液滴吐出によって低下したインクの圧力を所定の圧力が戻り、一定になる。

また、記録ヘッド１のノズル面（液滴吐出面）７７の乾燥を防ぐために、ノズル面７７をキャッピングするキャップ１８を備えている。例えば、ノズル面７７に付着したインクが増粘してノズルを詰まらせた場合は、ノズル面７７をキャッピングした状態で、吸引ポンプ６５で吸引し、ノズルの詰まりを解消させる。吸引ポンプ６５で吸引したインクは廃液タンク８０に溜められる。

なお、インクカートリッジ２３は、インク袋にインクを収容した密閉容器でも良いし、大気連通部を有し、内部を大気に開放している大気開放容器でも良い。

また、図２では１色のみの構成で図示しているが、複数のインクを供給する場合は、前述したように、色ごとにインクカートリッジ２３、供給チューブ２２、ヘッドタンク５を有している。また、加圧ポンプ２５も色ごとに存在するが、加圧ポンプ２５のアクチュエータは色ごとに分かれていなくても良い。

次に、ヘッドタンクの一例について図３を参照して説明する。図３はヘッドタンクの模式的説明図である。

ヘッドタンク５の開口部には、撓むことが可能なフィルム部材２００が張られている。フィルム部材２００とタンク内部の壁面２０１との間にはばね８２が設けられて、フィルム部材２００は外方に加圧されている。

タンク内部の壁面２０１には開閉弁６４が移動可能に設けられている。開閉弁６４には壁面２０１との間をシールするシール部８３が設けられている。そして、開閉弁６４はばね１０１によって常時閉じる方向に加圧されている。

このヘッドタンク５においては、図３（ａ）の状態からヘッドタンク５内の負圧が低下するにつれ、大気圧によって、フィルム２００は、図３（ｂ）に示すように、内側に凹むことになる。

この凹んだフィルム２００が、ばね１０１による加圧力を受けて常閉していた開閉弁６４を押すことで、一時的に開閉弁６４にあるシール部８３が壁面２０１から離れて開弁し、インクが供給される。

これにより、加圧されたインクがヘッドタンク５に供給されることにより、ヘッドタンク５内の圧力が高まると、フィルム２００が膨らみ、開閉弁６４はばね１０１により閉弁状態に戻る。

なお、本実施形態では、開閉弁６４がヘッドタンク５内に配置されている構成で説明しているが、開閉弁６４の位置や、開閉機構は上記の例に限定されるものではない。

例えば、迂回路２９と供給チューブ２２の合流点Ｊとヘッドタンク５の間に開閉弁６４を設け、ヘッドタンク５に圧力検知手段を設けて、検出されたヘッドタンク５内の負圧が所定値よりも低下したときに、開閉弁６４が開弁する制御を行うこともできる。

次に、本発明の第１実施形態における開閉弁２８について図４及び図５を参照して説明する。図４は開閉弁の模式的説明図であり、（ａ）は閉弁状態、（ｂ）は開弁状態を示している。図５は同開閉弁の弁箱の斜視説明図である。

開閉弁２８は、すり鉢状の弁箱７３を有している。弁箱７３には迂回路２９に通じる流路７３ａが設けられ、流路７３ａの傾斜面７３ｂでの開口がシール部７６となる。そして、弁箱７３内には、シール部７６を迂回路２９に対して直交する方向に開閉するダイヤフラム７２を有している。このダイヤフラム７２は、ばね７１によってシール部７６を閉じる方向に加圧されている。ダイヤフラム７２は外周が固定されており、山側、谷側に変形可能である。

また、弁箱７３の中央部に設けられた穴部７３ｃにはダイヤフラム７４が設けられている。ダイヤフラム７２は外周が固定されており、山側、谷側に変形可能である。

ダイヤフラム７４には、外側にレバー部材１０５が連結されている。レバー部材１０５は、保持部１０８に移動可能に保持され、ばね１０７によって矢印β側に力を受けている。つまり、通常は、レバー部材１０５がダイヤフラム７４を弁箱７３の内側に向かって押していない状態にある。

この開閉弁２８は、図４（ａ）に示すように、レバー部材１０７に矢印α方向に力が作用していないときには、ダイヤフラム７２によってシール部７６が閉じられた閉弁状態にある。

この状態で、図４（ｂ）に示すように、レバー部材１０５が矢印α方向に移動すると、ダイヤフラム７４が矢印α方向に膨らみ、弁箱７３の傾斜面７３ｂに密着していたダイヤフラム７２を押し出す。その結果、シール部７６が開かれて、開閉弁２８が開弁状態になる。

この開弁状態は、レバー部材１０５が矢印α方向に力を受けて、ダイヤフラム７４を介してダイヤフラム７２を押している間のみである。

レバー部材１０５が矢印α方向に力を受けなくなると、ばね１０７により、レバー部材１０５は図４（ａ）の位置に戻り、ダイヤフラム７４は外側に膨らむ。ダイヤフラム７２はばね７１による力を受けて、再びシール部７６を閉じるので、開閉弁２８は閉弁状態となる。

次に、第１実施形態における開閉弁２８の開弁動作と加圧インクを減圧する手段について図６を参照して説明する。図６は同説明に供する模式的説明図である。

ここでは、キャリッジ４は、キャップ１８によるキャップ位置（ホーム位置１００）を越えて矢印γ方向に移動可能である。

そして、キャリッジ４の走査経路の端部には、キャリッジ４がホーム位置１００を越えて矢印γ方向に移動するときに、キャリッジ４が当たって接触可能で、キャリッジ４の矢印γ方向への移動で押される位置に開閉弁２８のレバー部材１０５を配置している。

このように構成したので、記録ヘッド１による滴吐出が終了すると、図６（ａ）に示すように、キャリッジ４はキャップ１８が配置されたホーム位置１００に移動する。このとき、開閉弁２８はばね７１がダイヤフラム７２を加圧しているため、閉弁状態にある。

ここで、図６（ｂ）に示すように、キャリッジ４がホーム位置１００を越えて矢印γ方向に移動すると、キャリッジ４の一側面がレバー部材１０５に当って接触する。

その後、キャリッジ４がレバー部材１０５を押すと、レバー部材１０５がダイヤフラム７４を矢印α方向に撓ませる。これにより、前述したように、ダイヤフラム７２はばね７１の加圧力に打ち勝って撓み、開閉弁２８は開弁状態になる。

開閉弁２８が開弁状態すると、加圧ポンプ２５によって加圧されていたインク（逆止弁６２ｂから開閉弁６４までの供給チューブ２２内にあるインク、合流点Ｊから開閉弁２８にあるインク）が、ダイヤフラム７２の開弁動作による体積増加に伴って減圧される。

さらに、開閉弁２８からインクカートリッジ２３にあるインクは大気圧になっているため、開閉弁２８の開弁に伴って、加圧されていたインクが圧力差によって開閉弁２８を通過してインクカートリッジ２３側に移動する。その結果、加圧されていたインクが大気圧まで減圧される。

加圧されたインクが大気圧まで減圧された後、キャリッジ４は図６（ａ）に示すホーム位置に戻り、キャップ１８がノズル面７７をキャッピングして、装置は動作を停止する。

一方、キャリッジ４がレバー部材１０５から離間すると、ばね１０７の加圧力によってダイヤフラム７４が弁箱７３の外側に撓み、それに伴いダイヤフラム７２がシール部７６を閉じて迂回路２９の流路を遮断する。そのため、開閉弁２８が再び閉弁状態となる。

以上のように、キャリッジ４を主走査方向端部に寄せる（移動させる）動作のみで、印字終了直後に正圧状態のインク圧力を確実に大気圧に戻すことができる。加えて、この減圧を行うための複雑な部品や制御機器を一切必要とせず、低コストで圧力解除を行うことができる構成を得られる。

また、圧力解除を確実に行うことができるので、装置非使用時に記録ヘッド１や供給チューブ２２とのジョイントから、正圧のインクがリークすることを確実に防止でき、信頼性が向上する。

なお、キャリッジ４によってレバー部材１０５を押して、加圧されたインクが大気圧まで減圧する時間は僅かであるが、その時間を実験的に求めておくことが好ましい。キャリッジ４がレバー部材１０５を押している間、ノズル面７７が乾燥し、ノズルが詰まるおそれがあるため、減圧時間は可能な限り短く設定しておくことが好ましい。

また、減圧に時間がかかる場合は、キャリッジ４がホーム位置に戻った後に、キャップ１８でノズル面７７にある乾燥インクを吐出するなどの維持回復動作の制御を積極的に行うことが好ましい。

この場合、減圧したか否かは、例えば圧力センサを搭載して検出することもできるが、開閉弁２８を開弁状態にすれば、大気圧であるインクカートリッジ２３と通じて減圧することは自明である。そのため、圧力センサを搭載せずに、開弁から減圧までに要する時間を測定し、その測定結果をもとに開弁時間を制御することで、センサが不要になってコストの増加を抑えることができる。

次に、上述した第１実施形態における減圧制御の全体の流れについて図７のフロー図を参照して説明する。

まず、印字を開始するときには、キャップ１８が記録ヘッド１のノズル面７７から離間する。その後、加圧ポンプ２５の駆動を開始して、加圧ポンプ２５と開閉弁６４内にあるインクを加圧する。このとき、開閉弁２８は閉弁しているため、迂回路２９のうち、開閉弁２８までにあるインクも加圧される。

印字動作を開始すると、加圧されたインクが適時ヘッドタンク５に送られる。

そして、印字が終了すると、加圧ポンプ２５の駆動を停止させる。このとき、加圧ポンプ２５と開閉弁６４内にあるインク、及び迂回路２９のうち、開閉弁２８までにあるインクは、加圧状態に保持されたままである。

このままの状態で、装置が放置されると、経時的にジョイント部や開閉弁２８にインクの圧力が作用し続けることになり、僅かなリークパスが生じると、一気に装置本体内にインクが漏れ、装置本体内を汚してしまうことになる。また、開閉弁６４からヘッドタンク５内に加圧インクがリークすると、ヘッドタンク５内の圧力が所定の負圧値から正圧側にシフトし、結果として次回の画像形成時に正常に記録ヘッド１から液滴を吐出できなくなる。

そこで、本実施形態では、加圧ポンプ２５の駆動停止後に、キャリッジ４をホーム位置１００に移動させる。そして、キャリッジ４をホーム位置１００からレバー部材１０５の一端部と接触する位置まで移動させ、レバー部材１０５を押す。このレバー部材１０５を押すときには、レバー部材１０５に対してキャリッジ４をゆっくりと移動し、レバー部材１０５が損傷しないようにする。

レバー部材１０５が押圧されると、その間だけ開閉弁２８が一時的に開弁して、迂回路２９を通じさせる。これにより、加圧されていたインクが大気圧まで減圧される。

大気圧まで減圧させた後（所定時間経過後）、キャリッジ４をホーム位置１００に移動させる。そして、維持回復動作を行ってノズル面７７に残り、乾燥したインクを取り除去する。その後、ノズル面７７をキャップ１８によってキャップし、保湿する。なお、ノズル面７７に対する維持回復動作は、必ず行う必要はなく、インクの特性に応じて行えばよい。

次に、本発明の第２実施形態について図８を参照して説明する。図８は同実施形態における開閉弁２８の説明に供する模式的説明図である。

迂回路２９中に設けられた開閉弁２８は、前記第１実施形態の開閉弁２８と同様に、弁箱７３内にダイヤフラム７２とばね７１を備え、ダイヤフラム７２をばね７１が加圧していることで、迂回路２９の流路が常時遮断される。

そして、ダイヤフラム７２は、例えばゴムのような可撓性膜であり、内側にレバー部材１０５が連結されている。

このように構成したので、図８（ａ）に示すように閉弁状態にある開閉弁２８は、レバー部材１０５の位置が矢印α方向に移動すると、図８（ｂ）に示すように、連結されたダイヤフラム７２が撓んで開弁状態になる。そして、レバー部材１０５が図８（ａ）に示す位置に戻ると、ばね７１の加圧力によってダイヤフラム７２が流路７３ａを閉じることで閉弁状態になり、迂回路２９が閉じられる。

次に、第２実施形態における開閉弁２８の開弁動作と加圧インクを減圧する手段について図９を参照して説明する。図９は同説明に供する模式的説明図である。

ここでは、レバー部材１０５は全体形状でクランク形状をなし、軸１０６で回転可能の支持されている。

そして、キャリッジ４がホーム位置１００を越えて矢印γ方向に移動したときに、キャリッジ４によって押される位置に開閉弁２８のレバー部材１０５を配置している。

このように構成したので、記録ヘッド１による滴吐出が終了すると、図９（ａ）に示すように、キャリッジ４はキャップ１８が配置されたホーム位置１００に移動する。このとき、開閉弁２８はばね７１がダイヤフラム７２を加圧しているため、閉弁状態にある。

ここで、図９（ｂ）に示すように、キャリッジ４がホーム位置１００を越えて矢印γ方向に移動すると、キャリッジ４の一側面がレバー部材１０５に当って接触する。レバー部材１０５は、上述したように軸１０６を中心にして回転可能であることから、キャリッジ４がレバー部材１０５を押すことで、レバー部材１０５が回転する。

このレバー部材１０５の回転によって、ばね７１の加圧力に打ち勝って、ダイヤフラム７２が外側に引かれる。

そのため、ダイヤフラム７２が迂回路２９のシール部から離間し、開閉弁２８が開弁状態になる。

この場合、ダイヤフラム７２はレバー部材１０５によって回転しながら引かれるため、回転に影響を及ぼしにくい低硬度の弾性体であることが好ましい。また、レバー部材１０５は、キャリッジ４によって押されることによって、ばね７１による加圧力に打ち勝てるように、てこ比を設定する。

開閉弁２８が開弁すると、加圧ポンプ２５によって加圧されていたインク（逆止弁６２ｂから開閉弁６４までの供給チューブ２２内にあるインク、合流点Ｊから開閉弁２８にあるインク）が、大気圧まで減圧される。

これは、ダイヤフラム７２の開弁動作による体積増加のため、及び迂回路２９が通じてインクカートリッジ２３へ加圧インクが流れて圧力が大気圧になるためである。

加圧されたインクが大気圧まで減圧された後、キャリッジ４は、図９（ａ）に示すように、ホーム位置１００に戻り、キャップ１８がノズル面７７をキャップして、装置は停止する。

キャリッジ４がレバー部材１０５から離間すると、ばね７１の加圧力により、ダイヤフラム７２が迂回路２９を閉じるように撓み、迂回路２９の流路を遮断する。そのため、開閉弁２８が再び閉弁状態となる。

また、ダイヤフラム７２が閉弁方向に撓むと、レバー部材１０５も図９（ａ）に示すように回転して、初期位置に戻る。

以上のようにキャリッジ４を主走査方向の端部に寄せる動作のみで、印字終了直後に正圧状態のインク圧力を確実に大気圧に戻すことができる。このとき、この減圧を行うための複雑な部品や制御機器を一切必要としないので、低コストで圧力解除を実現することができる。

次に、本発明の第３実施形態について図１０を参照して説明する。図１０は同実施形態における開閉弁２８の説明に供する模式的説明図である。

ここでは、前記第１実施形態におけるレバー部材１０５に代えて、ダイヤフラム７４で終端壁面が形成されている管路８５を設けている。

このように構成したので、図１０（ａ）に示すように、管路８５を通じて、ダイヤフラム７４を矢印Ｂ方向に空気で加圧すると、図１０（ｂ）に示すように、ダイヤフラム７４が弁箱７３内部に撓む。その結果、内側に加圧されて撓んだダイヤフラム７４がダイヤフラム７２を撓ませて、迂回路２９の流路が開放される。つまり、ダイヤフラム７４への加圧によって開閉弁２８が開弁する。

なお、ダイヤフラム７２を持ち上げて開弁するには、ばね７１の加圧力に打ち勝つ必要があり、確実に開弁させるためには、加圧する空気の圧力とダイヤフラムの面積を計算しておくことが好ましい。

開閉弁２８が開弁すると、図１０（ｂ）に示すように、迂回路２９が通じる。

そして、開弁した後に、ダイヤフラム７４に対する加圧を開放し、大気圧まで戻すと、ばね７１の加圧力によってダイヤフラム７２が再び弁箱７３内側に撓み、迂回路２９に続く流路７３ａを閉じる。その結果、開閉弁２８は、再度、閉弁状態になる。

次に、第３実施形態における開閉弁２８の開弁動作と加圧インクを減圧する手段について図１１を参照して説明する。図１１は同説明に供する模式的説明図である。

ここでは、吸引ポンプ６５が接続された廃液タンク８０が流路８８を介して開閉弁２８の管路８５と通じている。

そのため、キャップ１８が記録ヘッド１のノズル面７７から離間した状態で吸引ポンプ６５を駆動させると、吸引ポンプ６５の駆動によって、吸引された空気が矢印Ｃ方向に沿って管路８５に伝わる。そして、管路８５の先はダイヤフラム７４によって密閉されているため、吸引ポンプ６５の吸引動作によって、ダイヤフラム７４が加圧され、開閉弁２８が開弁状態になることになる。

このように構成したので、記録ヘッド１による滴吐出が終了すると、キャリッジ４はキャップ１８が備わっているホーム位置１００に移動する。このとき、開閉弁２８はばね７１がダイヤフラム７２を加圧しているため、閉弁状態にある。

そこで、図１１（ａ）に示すように、吸引ポンプ６５を駆動させることで、流路８８を通じて矢印Ｃ方向に空気を送り、管路８５を通じてダイヤフラム７４を加圧する。これにより、図１１（ｂ）に示すように、ダイヤフラム７２が押されて、開閉弁２８が開弁状態になる。

開閉弁２８が開弁状態になることで、加圧ポンプ２５によって加圧されていたインク（逆止弁６２ｂから開閉弁６４までの供給チューブ２２内にあるインク、合流点Ｊから開閉弁２８にあるインク）が、大気圧まで減圧される。

加圧されたインクが大気圧まで減圧された後、吸引ポンプ６５を逆転駆動して、管路８５の空気を流路８８を通じて矢印Ｄ方向に吸い込むことで、ダイヤフラム７４に対する加圧状態が解除され、開閉弁２８が閉弁状態になって、迂回路２９が遮断される。開閉弁２８が閉弁した後、キャップ１８がノズル面７７をキャップして、装置を停止する。

以上のように吸引ポンプ６５の動作のみで、印字終了直後に正圧状態のインク圧力を確実に大気圧に戻すことができる。また、この減圧を行うための複雑な部品や制御機器を一切必要としないので、低コストで圧力解除を実現することができる。

なお、廃液タンク８０内部にはインクが貯留されている。そのため、管路８５と廃液タンク８０を接続する流路８８は天井面に設けて、廃液が管路８５に流れないようにすることが好ましい。

次に、本発明の第４実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は同実施形態における開閉弁２８の説明に供する模式的説明図である。

ここでは、ダイヤフラム７２の背面側に管路８５を設けている。

このように構成したので、図１２（ａ）に示すように、管路８５を通じて矢印Ａ方向に吸引すると、弁箱７３内が負圧状態になる。弁箱７３内部が負圧になり、迂回路２９内にあるインクが加圧されているため、圧力差が生じ、この圧力差により迂回路２９側からダイヤフラム７２が持ち上げられる。その結果、図１２（ｂ）に示すように、開閉弁２８が開弁状態になる。

ダイヤフラム７２を持ち上げて開弁するには、ばね７１の加圧力に打ち勝つ必要があり、確実に開弁させるためには、弁箱７３内部にて生じる負圧値と、圧力が作用するダイヤフラムの面積を計算しておくことが好ましい。

開閉弁２８が開弁状態になると迂回路２９が通じる。

その後、弁箱７３内部を大気圧に戻すと、ばね７１の加圧力により、ダイヤフラム７２が、再び、弁箱７３内側に撓み、迂回路２９に続く流路７３ａを閉じる。これにより、開閉弁２８は、再度、閉弁状態になる。

この開閉弁２８を使用した場合には、印字終了後に吸引ポンプ６５が管路８５を吸引することで、ダイヤフラム７２を弁箱７３の内側に撓ませることができる。その結果、開閉弁２８が開弁状態になり、迂回路２９が通じて、加圧インクが減圧される。

その後、吸引ポンプ６５を逆回転させ、ダイヤフラム７２の撓みを図１２（ａ）の状態まで戻すと、ばね７１による加圧力により、開閉弁２８が閉弁状態になって迂回路２９が遮断される。

この実施形態における開閉弁２８による減圧動作も、吸引ポンプの駆動のみで加圧されたインクを大気圧まで減圧できる。また、減圧を行うための複雑な部品や制御機器を一切必要としないので、低コストで圧力解除を実現でき、信頼性を向上できる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味である。被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「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する。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（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
４ キャリッジ
５ ヘッドタンク
１８ キャップ
２２ 供給チューブ（第１の流路）
２３ インクカートリッジ（液体タンク）
２５ 加圧ポンプ
２８ 開閉弁（第１の開閉弁）
２９ 迂回路
６４ 開閉弁（第２の開閉弁）
６５ 吸引ポンプ（吸引手段）
１００ ホーム位置
１０５ レバー部材

Claims (7)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
   前記液体タンクと前記記録ヘッドを通じる第１の流路と、
   前記第１の流路に設けられた前記液体を送液する送液手段と、
   前記送液手段を迂回して前記第１の流路と通じる第２の流路と、
   前記第２の流路に設けられた第１の開閉弁と、
   前記第１の開閉弁を開弁させる開弁手段と、
   前記第１の流路のうち、前記記録ヘッドと前記送液手段の間において、前記記録ヘッド側の流路の圧力が低下したときのみ開弁し、それ以外は常閉である第２の開閉弁と、を備え、
   前記第１の開閉弁は、常閉の弁であり、
   画像形成を行うときに、前記送液手段を駆動することで、前記送液手段と前記第１の開閉弁との間の流路と、前記送液手段と前記第２の開閉弁との間の流路にある前記液体を正圧状態にし、
   画像形成を停止した後に、前記開弁手段によって前記第１の開閉弁を、所定の間、開弁状態にする
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記録ヘッドは往復走査されるキャリッジに搭載され、
   前記キャリッジの走査経路の端部には、前記キャリッジが当って接触可能な位置にレバー部材が設けられ、
   前記レバー部材の一端部は、前記第１の開閉弁に連結され、
   画像形成を停止した後に前記キャリッジが前記レバー部材側に移動し、前記キャリッジが前記レバー部材を押すことで、前記第１の開閉弁が開弁状態になる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記レバー部材は、前記キャリッジにより押されたときに回転して前記第１の開閉弁を開弁状態にする
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記キャリッジは、前記レバー部材を押した後に、前記記録ヘッドのノズル面を覆うキャップが配置された位置に移動し、
   前記記録ヘッドのノズル面が前記キャップによって覆われる
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記キャップには吸引手段が接続され、
   前記吸引手段は前記第１の開閉弁と通じ、
   画像形成停止後、前記吸引手段を駆動して生じる圧力によって前記第１の開閉弁を開弁状態にする
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記送液手段の上流側及び下流側に、前記液体タンクから前記記録ヘッド方向に送液を行い、前記記録ヘッドから前記液体タンクの方向への送液を阻止する逆止弁が設けられている
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記第１の開閉弁はダイヤフラム弁であり、
   前記第２の流路に対して直交する方向に開閉する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。

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