JP5038068B2 - 液体吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明はインク吐出ヘッドを用いて記録媒体に画像を記録する液体吐出装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、インク吐出ヘッドの安定したインク吐出性能を維持するために、インク供給経路に冷却装置等を設けて、インク吐出ヘッドの温度上昇や温度ムラを抑制する画像形成装置が開示されている。

特許文献２には、記録媒体を記録媒体保持部材に吸着して強制的に平面化することにより、記録媒体とインク吐出ヘッドの干渉等を防止する画像形成装置が開示されている。

特開２００６−１８１９４９号公報 特開２０００−２４６９８２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、インク吐出ヘッドの温度上昇を防ぐために、冷却専用のシステムを必要とする。また、特許文献２に記載の画像形成装置では、記録媒体をインク吐出ヘッドに対向する面に吸着するための専用のシステムを必要とする。

そこで、本発明は、１つのシステムで、インク吐出ヘッドを冷却すること及び記録媒体をインク吐出ヘッドに対向する面に吸着することを実現する液体吐出装置及び画像形成装置の提供を目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、記録媒体に液滴を吐出して記録する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを有するヘッド固定部材と、前記液体吐出ヘッドに対向して設けられた記録媒体保持部材と、気流を発生させる気流発生部材と、気流の方向を切り替える切替手段と、を備え、前記ヘッド固定部材及び前記記録媒体保持部材は、前記気流発生部材により発生した気流が通る気体流路をそれぞれ内部に有し、前記記録媒体保持部材には記録媒体保持面に開口する第１貫通孔が形成され、第１貫通孔は前記記録媒体保持部材の前記気体流路に連通し、前記気流発生部材が発生した気流により減圧され、前記ヘッド固定部材の前記気体流路の両端と前記切替手段とが連通され、前記切替手段と前記記録媒体保持部材の前記気体流路と前記気流発生部材とが連通され、前記切替手段により前記ヘッド固定部材の前記気体流路における気流の方向が切り替えられることを特徴とする。

請求項２に記載された発明は、記録媒体に液滴を吐出して記録する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドを有するヘッド固定部材と、前記液体吐出ヘッドに対向して設けられた記録媒体保持部材と、前記記録媒体保持部材を支持し、気体流路を有する支持部材と、気流を発生させる気流発生部材と、気流の方向を切り替える切替手段と、を備え、前記ヘッド固定部材及び前記記録媒体保持部材は、前記気流発生部材により発生した気流が通る気体流路をそれぞれ内部に有し、前記記録媒体保持部材には記録媒体保持面に開口する第１貫通孔が形成してあり、前記支持部材には前記記録媒体保持部材の支持面に開口する第２貫通孔が形成してあり、第１貫通孔及び第２貫通孔は前記支持部材の前記気体流路に連通しており、前記気流発生部材が発生した気流により減圧され、前記ヘッド固定部材の前記気体流路の両端と前記切替手段とが連通され、前記切替手段と前記支持部材の前記気体流路と前記気流発生部材とが連通され、前記切替手段により前記ヘッド固定部材の前記気体流路における気流の方向が切り替えられることを特徴とする。

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、複数のヘッド固定部材と、複数の切替手段と、各切替手段と前記記録媒体保持部材及び前記気流発生部材とを連通する管を開閉する複数の開閉手段とを備え、各ヘッド固定部材及び記録媒体保持部材は気体流路を有し、各ヘッド固定部材の気体流路の両端と各切替手段とを管で連通し、各切替手段及び各開閉手段と前記記録媒体保持部材の前記気体流路及び前記気流発生部材とを管で連通することを特徴とする。

請求項４に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、複数のヘッド固定部材と、複数の切替手段と、各切替手段と支持部材及び気流発生部材とを連通する管を開閉する複数の開閉手段とを備え、各ヘッド固定部材及び支持部材は気体流路を有し、各ヘッド固定部材の気体流路の両端と各切替手段とを管で連通し、各切替手段及び各開閉手段と前記支持部材の気体流路及び前記気流発生部材とを管で連通することを特徴とする。

請求項５に記載された発明は、請求項３又は４に記載された発明において、ヘッド固定部材は温度センサを備え、該温度センサによる液体吐出ヘッドの温度に応じて開閉手段を制御する開閉制御部を備えたことを特徴とする。

請求項６に記載された発明は、請求項１〜５の何れかに記載された発明において、前記温度センサによる液体吐出ヘッドの温度に応じて切替手段を制御する切替制御部を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載された発明は、請求項１〜６の何れかに記載された液体吐出装置を設けて記録媒体に液体を吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、１つの気流発生部材を用いて、記録媒体を記録媒体保持部材に空気吸着することができ、且つ、気流発生部材により発生した気流によりインク吐出ヘッドの温度調整をすることができる。即ち、簡易な構成で、記録媒体を高速搬送しながらインク吐出ヘッドの安定した液滴吐出性能を維持することができる。

以下、添付図面の図１〜図４を参照して、本発明の第１実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係る画像形成装置の概略的構成を示す縦断面図であり、図２（ａ）はヘッド固定部材の斜視図であり、図２（ｂ）はヘッド固定部材のＡＡ断面図であり、図３（ａ）はヘッド固定部材のＨＨ断面図であり、図３（ｂ）はヘッド固定部材のＧＧ断面図であり、図３（ｃ）はヘッド固定部材のＦＦ断面図であり、図４は本実施の形態に係る画像形成装置の概略的構成を示す縦断面図である。

本実施の形態に係るインク吐出装置２（液体吐出装置）は、記録媒体にインクを吐出して画像を記録する画像形成装置（プリンター）１に搭載されるものである。

インク吐出装置２は、図１又は図４に示すように、インク吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）１１を有するヘッド固定部材（ヘッドアレイユニット)１３と、記録媒体５の搬送部７と、気流発生部材（ファン）１７と、インクカートリッジ１９と、ヘッドタンク２１と、を備えている。尚、画像形成装置１は、インク吐出装置２と、給紙トレイ３と、排紙トレイ１５と、インク吐出ヘッド１１の維持・回復機構１０１を備えている。

ヘッド固定部材１３は、図２に示すように、６つの短尺形態のインク吐出ヘッド１１を千鳥状に配列し、位置決め固定している。インク吐出ヘッド１１は発熱体の駆動によるインクの膜沸騰による吐出圧を得るサーマル方式のものであり、液室内の吐出エネルギー作用部へのインクの流れ方向とノズルの開口中心軸とを直角となしたサイドシューター方式の構成のものである。

ヘッド固定部材１３の内部には、６つのインク吐出ヘッド１１全てにインクを供給するインク供給路５５とインク吐出ヘッド１１の温度を調整する流体流路４１が設けられている。ヘッド固定部材１３の一端にはインク供給路５５に連通するインク供給ポート４９が設けられ、他端にはインク供給路５５に連通するインク排出ポート５１が設けられている。更にヘッド固定部材１３の両端には流体流路４１に連通する流体ポート５３ａ、５３ｂが設けられている。

ヘッド固定部材１３の流体流路４１は、図２（ｂ）に示すように、インク吐出ヘッド１１とインク供給路５５の間にインク供給口２２を挟んで形成されており、図３（ｃ）に示すように、各インク吐出ヘッド１１のインク供給口２２ａ〜２２ｆの周囲を囲む形態で設けられている。ヘッド固定部材１３は熱伝導率の大きな発泡金属である。

図１に示すように、ヘッド固定部材１３の一方の流体ポート５３ａは大気に開放され、他方の流体ポート５３ｂは管（樹脂チューブ）４３により支持部材９の流体流路２９の一端３５と連通している。

搬送部７は、図４に示すように、駆動ローラ２３と、駆動ローラ２３に対して記録媒体５の搬送方向下流側に並列して配置されている従動ローラ２５と、駆動ローラ２３及び従動ローラ２５に巻回された搬送ベルト（記録媒体保持部材）８と、搬送ベルト８の裏面に接触するように配置された支持部材９と、搬送ベルト８を挟んで駆動ローラ２３と接触するように配置された給紙ローラ３０とを備えている。

駆動ローラ２３は、駆動機構の駆動力により駆動されるものであり、従動ローラ２５は、回転自在に設けられている。搬送ベルト８は一定の張力で駆動ローラ２３及び従動ローラ２５に巻回されおり、駆動ローラ２３が回転するのに伴い搬送ベルト８及び従動ローラ２５が回転する。搬送ベルト８には多数の貫通孔（第１貫通孔）３４が開いている。

支持部材９は、内部に気体が流れる流体流路２９を有し、搬送ベルト８の平面性を保持する。支持部材９のベルト保持面３１には多数の貫通孔（第２貫通孔）３３が形成されて流体流路２９に連通している。支持部材９の流体流路２９の他端３９は気流発生部材１７と管３７（ダクト）で連通している。

ヘッドタンク２１は、図１に示すように、ヘッド固定部材１３にインクを供給すると共に、気泡を受け入れて外部に排出する機能を有するもので、内部が第１インク室５９と上部に大気開放口６１が設けられた第２インク室６３に分けられており、ポンプＰ２によって第２インク室６３から第１インク室５９にインクを移送可能になっている。第２インク室６３にはインクカートリッジ１９が接続されており、フィルタ６７によってろ過されたインクがポンプＰ１によってヘッドタンク２１の第２インク室６３に補充可能な構成となっている。第２インク室６３の底面にはインクポートが設けられ、常開のバルブＶ２を介してヘッド固定部材１３のインク排出ポート５１に接続されている。第２インク室６３のインク量は液面とヘッド固定部材１３の水頭差ｈが一定の値（１０〜１５０ｍｍ）になるように液位検知センサ６９によって管理される。

通常の画像記録時においてはポンプＰ１、Ｐ２は停止状態、バルブＶ２のみ開状態にする。インクは第２インク室６３からインク排出ポート５１を経由してヘッド固定部材１３に供給される。インク消費により第２インク室６３の液面が所定の位置よりも低くなると液位検知センサ６９が検出する。その場合は、バルブＶ１を開き、ポンプＰ１を動作させてインクカートリッジ１９から第２インク室６３にインクを補充する。補充停止は液位検知センサ６９を利用して制御する。

次に、第１実施の形態に係る液体吐出装置２を搭載した画像形成装置１の作用効果を説明する。

本実施の形態に係る画像形成装置１では、給紙トレイ３に積載保持された記録媒体５は、給紙ローラ３０と搬送ベルト８とに挟まれて搬送ベルト８上に供給され、搬送ベルト８によって搬送されつつインク吐出ヘッド１１のインク吐出により画像が記録されて、排紙トレイ１５に排紙される。

画像形成装置１が記録命令を受け取ると、気流発生部材１７を動かすが、搬送ベルト８に記録媒体５が供給されていない状態では、搬送ベルト８の貫通孔３４及び支持部材９の貫通孔３３から取り込まれた空気の大半が、支持部材９の流体流路２９を、気流発生部材１７に向けて流れるので、ヘッド固定部材１３内に設けられた流体流路４１にはほとんど気流は発生しないが、搬送ベルト８上に記録媒体５がない状態ではインク吐出ヘッド１１を駆動してインクを吐出する必要がないためヘッド固定部材１３は発熱しない。搬送ベルト８に記録媒体５が供給され、記録が行われる状態では、搬送ベルト８の孔が記録媒体５によって塞がれるので、気流発生部材１７の回転によって空気がヘッド固定部材１３内に設けられた流体流路４１から取り込まれるようになる。この状態では、ヘッド固定部材１３内の流体流路４１を大量の空気が高速に流れるので、ヘッド固定部材１３が発熱することがない。このように、ヘッド固定部材１３内の流体流路４１と記録媒体５の空気吸着を行なう支持部材９内の流体流路２９を連通させることにより、１つの気流発生部材だけで２つの機能を効率的に実現することができる。

本実施の形態によれば、１つの気流発生部材１７を用いて、支持部材９の貫通孔３３を減圧して記録媒体５を空気吸着することができ、且つ、気流発生部材１７により生じた気流によりインク吐出ヘッド１１の温度調整をすることができる。即ち、簡易な構成で、記録媒体５を高速搬送しながらインク吐出ヘッド１１の安定した液滴吐出性能を維持することができる。

本実施の形態によれば、ヘッド固定部材１３の流体ポート５３ａが開放され、ヘッド固定部材１３の流体ポート５３ｂと支持部材９の流体流路２９の一端３５とが管４３で連通し、且つ、支持部材９の流体流路２９の他端３９と気流発生部材とが管３７で連通しているので、気流発生部材１７により発生する気流によって、支持部材９の貫通孔３３を減圧して記録媒体５を空気吸着することができ、且つ、ヘッド固定部材１３の流体流路４１に気体を流すことによりインク吐出ヘッド１１の温度調整をすることができる。

一般に、インク吐出ヘッド１１の温度が上がると、ヘッド内部のインクの温度も上昇し、インクの粘度変化によって、ヘッドの吐出特性が影響を受ける。

本実施の形態によれば、ヘッド固定部材１３の流体ポート５３ａ、５３ｂを通じて気体が流れるようになっていると共に、インク供給路５５とインク吐出ヘッド１１の間に流体流路４１が形成されているので、インク供給路５５内のインクとインク吐出ヘッド１１の温度を効率よく調整することができる。従って、ヘッド自体の発熱量が多いサーマル方式のインク吐出ヘッド１１を用いて高速駆動しても、蓄熱する不具合がなく安定して液吐出が行なえる。具体的には、図１に示すように、気流発生部材１７を駆動して矢印Ａ方向に気流を発生させると、大気開放された一方の流体ポート５３ａから取り込まれた空気が流体流路４１を流れてヘッド固定部材１３の温度を調整することができる。

更に、本実施の形態によれば、支持部材９の流体流路２９には気流発生部材１７が形成する気流が作用して、支持部材９の貫通孔３３と搬送ベルト８の貫通孔３４を減圧して、搬送ベルト８上に送り出された記録媒体５を空気吸着する。記録媒体５が空気吸着によって強固に搬送ベルト８に保持された状態で記録を行なうことができるため、高速に記録媒体５を搬送しながら記録を行なう場合でも、安定した記録画像を得ることができる。

本実施の形態によれば、インク吐出装置２を画像形成装置１に搭載することができる。

以下に、本発明の他の実施の形態を説明するが、以下の説明において、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では上述の第１実施の形態と異なる点を主に説明する。

以下に、第２実施の形態を、図５〜図８を参照して説明する。第２実施の形態では、図５に示すように、記録媒体保持部材１０は内部に気体が流れる流体流路２９を有し、記録媒体保持部材１０の記録媒体保持面９９には多数の貫通孔３４が形成されて流体流路２９に連通している。

ヘッド固定部材１３の一方の流体ポート５３ａは大気に開放され、ヘッド固定部材１３の他方の流体ポート５３ｂと記録媒体保持部材１０の流体流路２９の一端３５とは管４３で連通しており、この管４３は分岐点７１で分岐して気流発生部材１７と管３７で連通している。記録媒体保持部材１０の流体流路２９の一端３５と分岐点７１との間には、管４３の開閉手段（開閉バルブＶ３）７３が設けられている。

流体ポート５３ａ、５３ｂは、第１実施の形態では、ヘッド固定部材１３の長手方向の両端に各々１個設けられていたが、本実施の形態では、図６（a）に示すように、流体ポート５３ａ、５３ｂは、ヘッド固定部材１３の長手方向の両端に各々３個ずつ設けられている。

図７に示すように、ヘッド固定部材１３の流体流路４１は管状に形成されており、ヘッド固定部材１３の長手方向の相対する端面に設けられた流体ポート５３ａ、５３ｂを直線的に連結する主管路８３と、主管路８３の間を接続する副管路８５から構成される。流体流路４１は、図７（ｃ）のように主管路８３に対して副管路８５が斜めに接続する形態とし、管路の接続部における気体の流れの分岐や合流が滑らかに行なえるようにしている。

各インク吐出ヘッド１１のインク供給口２２は、図６（ｂ）及び図７（ｃ）に示すように、その周囲を流体流路４１によって囲まれる形態とされ、流体ポート５３ａ、５３ｂを通じて気体が流れるようになっている。

搬送部７は、図８に示すように、記録媒体５の供給側に供給ローラ７５と押さえローラ７７とを備え、記録媒体５の排出側に排出ローラ７９と押さえローラ８１とを備えている。供給ローラ７５と排出ローラ７９は駆動機構により駆動できるようになっている。供給ローラ７５と押さえローラ７７は、給紙トレイ３から記録媒体５を挟み込んで記録媒体保持部材１０上に供給する。排出ローラ７９と押さえローラ８１は、記録媒体５を挟み込んで排出トレイ１５に排出する。

本実施の形態では、画像形成装置１が記録命令を受け取ると、開閉手段７３を開いた状態で気流発生部材１７を作動させるが、記録媒体保持部材１０に記録媒体５が供給されていない状態では記録媒体保持部材１０の孔から空気を取り込めるので、ヘッド固定部材１３内の流体流路４１にはほとんど気流が発生しないが、記録媒体保持部材１０上に記録媒体５がない状態ではインク吐出ヘッド１１を駆動してインクを吐出する必要がないため、インク吐出ヘッドは発熱しない。記録媒体保持部材１０に記録媒体５が供給され、記録が行われる状態では、記録媒体保持部材１０の孔が記録媒体５によって塞がれるので、気流発生部材１７の回転によって空気がヘッド固定部材１３内の流体流路４１から取り込まれるようになる。この状態では、流体流路４１を大量の空気が高速に流れるので、ヘッド固定部材１３が発熱することがない。また、開閉手段７３を閉じて気流発生部材１７を駆動することによりヘッド固定部材１３内の流体流路４１だけに気流を形成することができる。従って、記録動作中でなくてもヘッド固定部材１３の温度を効率よく調節することができる。

本実施の形態によれば、開閉手段７３を開いた状態で気流発生部材１７を駆動して矢印Ｂ方向に気流を発生させることのより、大気開放された流体ポート５３ａから取り込まれた空気が流体流路４１を流れてヘッド固定部材１３の温度を調整すると共に、記録媒体保持部材１０の貫通孔３４を減圧して記録媒体保持部材１０に記録媒体５を吸着させることができる。

本実施の形態によれば、ヘッド固定部材１３の流体流路４１が管路で形成されているので、第１実施の形態に比べて熱交換のための表面積を大きくして温度調整効率を良くすることができる。また、第１実施の形態に比べて空気が流れる流体流路４１の流路断面積が小さいので高速に気体を流すことができる。

以下に、第３実施の形態を、図９及び図１０を参照して説明する。第３実施の形態では、インク吐出ヘッド１１全てにインクを供給する外部のインク供給システムが第１実施形態と異なり、それに伴い図１に示すインク排出ポート５１がない構成となっている。第１実施形態においては、図１のように管を接続して、各インク吐出ヘッド１１から吐出させるインクを循環させるものであったが、本実施形態においては図９（ａ）に示すようにインクカートリッジ１９からインクが直接供給されるシンプルな形態となっている。

本実施の形態では、インク吐出ヘッド１１の両端付近に温度センサ８７が設けられている。また、ヘッド固定部材１３の流体ポート５３ａ、５３ｂと記録媒体保持部材１０の流体流路２９を連通する管４３には切替手段（切替バルブＶｓ）８９が設けられており、インク吐出ヘッド１１の温度に応じて切替手段８９を制御する切替制御部９１が設けられている。流体ポート５３ａ、５３ｂは、切替手段８９の各ポートＰ１、Ｐ２と管４３で連通している。切替手段８９のもう１つのポートＰ３は、共通ポートで記録媒体保持部材１０の流体流路２９を経由して気流発生部材（ポンプ）１７と管３７で連通している。切替手段８９は、図１０に示すように、共通ポートＰ３の接続先をポートＰ１、Ｐ２のどちらかに切り替えると共に共通ポートＰ３に接続されない方のポートを大気開放するような構造となっている。切替手段８９は、温度センサ８７が検知した温度分布に基づき、切替制御部９１により制御される。例えば、流体ポート５３ａ付近のインク吐出ヘッド１１と流体ポート５３ｂ付近のインク吐出ヘッド１１の温度差が所定の温度よりも大きい場合には、温度の高いインク吐出ヘッド１１側から温度の低いインク吐出ヘッド１１側に向けて気体が流れるように、切替制御部９１が切替手段８９を制御する。

インク吐出ヘッド１１からインクを吐出すると、インク吐出ヘッド１１自身の発熱でヘッド固定部材１３の温度が変化する。温度変化によってインクの吐出特性が変化しないように気体を流してヘッド固定部材１３の温度調整をするが、気流はインク吐出ヘッド１１と熱の出し入れを行なうので、気体の温度もヘッド固定部材１３内で変化する。例えば、ヘッド固定部材１３の発熱を抑えるための冷媒として気体を流す場合、ヘッド固定部材１３の発熱量が多い場合にはヘッド固定部材１３の中を流れる間に気体の温度が上昇するため、流体ポート５３ａ付近と流体ポート５３ｂ付近では、気体の温度が異なり、冷却効果に差が生じる。その結果、ヘッド固定部材１３の長手方向に温度分布が生じてヘッドの長手方向でインクの吐出特性がばらついてしまう不具合が生じる。

本実施の形態によれば、各インク吐出ヘッド１１に温度センサ８７を設けているので、ヘッド固定部材１３の温度をもとに温度分布を検知して気体の流れの方向を切り替えてヘッド固定部材１３内の温度勾配を小さく抑えることができる。インク吐出ヘッド１１の両端に温度センサ８７を２個設けることにより、１つのインク吐出ヘッド１１内の温度勾配をキャンセルするように気体の流れを制御するといったことも可能となる。

即ち、図１０（ａ）の状態では、矢印Ｄで示すように空気がポートＰ２に取り込まれ、図９においてヘッド固定部材の流体ポート５３ｂから５３ａへと空気が流れ、ポートＰ１から共通ポートＰ３、記録媒体保持部材１０を経由してポンプＰ３によって排出される。一方、図１０（ｂ）の状態では、矢印Ｅで示すように空気がポートＰ１に取り込まれ、図９においてヘッド固定部材１３の流体ポート５３ａから５３ｂへと空気が流れ、ポートＰ２から共通ポートＰ３、記録媒体保持部材１０を経由してポンプＰ３によって排出される。このように切替手段８９を用いて気体の流れの方向を切り替えることができる。

以下に、第４実施の形態を説明する。図１１（ａ）は、第４実施形態における黒（Ｋ）のインクを吐出するインク吐出ヘッド１１のヘッド固定部材１３を、図９（ａ）に示す第３実施の形態と同様に配管し、更に切替手段（切替バルブＶｓＫ）８９と記録媒体保持部材１０を連通する管４３に開閉手段（開閉バルブＶＫ）７３を設けたものを示している。即ち、第４実の形態は、図１１（ｂ）に示すように、開閉手段７３が記録媒体保持部材１０と他の３色（Ｃ、Ｍ、Ｙ）も含めた４ヘッド分の管４３が１本にまとまる部分の間に個別の色のヘッド固定部材１３ごとに設けられている。切替手段８９及び開閉手段７３はそれぞれ切替制御部９１及び開閉制御部７４によって、インク吐出ヘッドの温度に応じて制御される。

本実施の形態によれば、各ヘッド固定部材１３への気流の方向及び気流の有無を制御できる。例えば、出力する画像がモノクロ画像である場合には、黒のインク吐出するインク吐出ヘッド１１のみしか駆動しないので、他の３色（Ｃ、Ｍ、Ｙ）のインク吐出ヘッドは発熱しないので、ヘッド固定部材１３の流体流路４１に気体を流す必要がない。そのような場合は、図１１（ｂ）において開閉手段ＶＫを開き他の開閉手段ＶＣ、ＶＭ、ＶＹを閉じることにより、黒のインクを吐出するヘッド固定部材１３に流れる気体を多くすることができ、記録速度を向上できる等のメリットが得られる。また、例えば、２つのインク吐出ヘッドを駆動している場合に、これらのインク吐出ヘッド１１同士の温度差が所定の温度よりも大きくなった場合に、温度の高いインク吐出ヘッド１１側の開閉手段７３のみを開き、他のインク吐出ヘッド１１側の開閉手段７３を閉じることにより、温度の高いインク吐出ヘッド１１のみを集中的に冷却することができる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されること無く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

上述した実施の形態では、ヘッド固定部材１３の流体流路４１の断面は長方形としているが、これに限られるものではない。例えば、インク吐出ヘッド１１に近い側を長辺とする台形断面とし、長方形断面よりも温度交換効率の高い構成としても良い。

第１実施形態の変形例として、図１２に示すように、気流発生部材１７とヘッド固定部材１３の流体ポート５３ａとを管３７で連通し、ヘッド固定部材１３の流体ポート５３ｂと支持部材９の流体流路２９の一端３５とを管４３で連通し、支持部材９の流体流路２９の他端３９を開放する構成としても良い。この構成では、気流発生部材１７とヘッド固定部材１３の流体流路４１が管３７で直接連通しているので、搬送ベルト８上に記録媒体５がない状態でも気流発生部材１７を駆動することでヘッド固定部材１３の流体流路４１に大量の空気を流すことができる。

第１実施の形態におけるヘッド固定部材１３の流体流路４１の代わりに、図１３に示すように、ヘッド固定部材１３の長手方向の両端に通気口９３ａ、９３ｂを設けたボックス部材（流体ガイド）９５でヘッド固定部材１３の上部を覆い、ボックス部材９５の一方の通気口９３ａを開放し、ボックス部材９５の他方の通気口９３ｂと支持部材９の流体流路２９の一端３５とを管４３で連通し、支持部材９の流体流路２９の他端３９と気流発生部材１７とを管３７で連通する構成としても良い。気流発生部材１７を駆動し、ボックス部材９５の内部に発生した気流をヘッド固定部材１３の外表面に沿って流すことにより、インク吐出ヘッド１１の温度を調整できる。

また、第１実施の形態におけるヘッド固定部材１３の流体流路４１の代わりに、図１４で示すように、ヘッド固定部材１３の長手方向の一端側にダクト（流体ガイド）９６を設けて、ダクト９６の通気口９７と気流発生部材１７とを管３７で連通し、気流発生部材１７と支持部材９の流体流路２９の一端３５とを管３７で連通し、支持部材９の流体流路２９の他端３９を開放する構成としても良い。気流発生部材１７を駆動すれば、矢印Ｅに示すように、支持部材９の流体流路２９の他端３９から空気が流入しダクト９６の通気口９７を通ってヘッド固定部材１３の外表面に沿って流れるので、インク吐出ヘッド１１の温度を調整することができる。

第２実施形態においては、図７（ｃ）に示すように、副官路８５が直管で副管路８５全体が主管路８３に対して斜めに取り付いた構成であるが、斜めとする部分が主管路８３との接続部だけの構成としても良いし、曲管を用いて滑らかに接続しても良い。

また、流体ポート５３ａ、５３ｂ、主管路８３、副管路８５の形態は図７（ｃ）で示したものに限られず、図１５に示すように様々な形態がある。図１５（ａ）は、流体ポート５３ａ、５３ｂをヘッド固定部材１３の長手方向の両端に各々１個にまとめる構成である。図１５（ｂ）は、流体ポート５３ａ、５３ｂが各々３個の別の構成である。図１５（ｃ）は、流体ポート５３ａ、５３ｂが各々２個の構成である。このように、配管は様々に選択することができるが、何れの形態の場合でも、一部に流れが集中したり、一部の流れが淀んだりしないで、全体に一様に気体が流れることが重要である。そのためには、主管路８３や副管路８５の太さを流れの分岐、合流の状況に対応して設定し、流量バランスを適正化すると良い。第２実施の形態のヘッド固定部材１３のようにインク吐出ヘッド１１が２列千鳥配置される構成では、図１６、図１７に示すような流量比となる配管をすると好ましい。図１６及び図１７に示すＱは配管を流れる気体の流量を表すものである。例えば、図１７（ａ）においては、一端Ｐから３Ｑ流入した気体が分岐点Ｒにおいて２ＱとＱとに分かれ、２Ｑの方は更に分岐点ＳでＱとＱとに分かれることを示し、Ｑの方は合流点ＴでＱと合流し２Ｑとなることを示している。インク供給口２２が小さい場合は図１６のような流量比となるように配管することにより、全体に一様に気体を流すことができる。流体ポート同士の流量比の設定に関しては、管の太さを変えることで調整できる。インク供給口２２が大きく（細長く）ヘッド固定部材１３の幅方向に隣接するインク供給口２２がヘッド固定部材１３の長手方向にオーバーラップするような場合には図１７のような配管となり、図示した流量比設定とすると良い。例えば、図１５（ａ)、図１６（ａ)、及び図１７（ａ）に示すＡ方式は気流用のポートが１つずつでシンプルな構成とできるものである。しかし、各液吐出ヘッド１１の温度調整能力としては、インク吐出ヘッド１１幅方向（短手方向）の長辺部に作用する管路の流量が大きいＢ方式（図７（ｃ)、図１６（ｂ)、及び図１７（ｂ）参照）ないしはＣ方式（図１５（ｂ)、図１６（ｃ)、図１７（ｃ）参照）が優れている。Ｃ方式は特に蓄熱しやすいヘッド固定部材１３の幅方向の中央部の流量が大きいメリットがある。

しかし一方で、最もスペースの小さいインク供給口２２の隣接境界部の流量を大きくしなければならないので、ヘッド固定部材１３の幅方向に余裕のある場合でないと実施しにくい。その点Ｂ方式は、インク供給口２２の隣接境界部の管路を幅狭に設定でき、各インク吐出ヘッド１１の長辺の両側を大流量とすることができるのでコンパクトな構成ながらも効率の良い温度制御を行なえる。Ｄ方式（図１５（ｃ)、図１６（ｄ)、及び１７（ｄ）参照）は、気流用のポートが両側各２つであり、Ｂ方式やＣ方式のヘッド付近を流れる気体の流量に対して、ヘッド付近を流れる気体の流量が少ないので温度調整能力が劣るがシンプルな構成とできる。また、Ａ方式では気流用のポートが各１つであるためにポートが故障するとヘッド固定部材１３の温度調整が完全に停止してしまうため、インク吐出ヘッド１１の駆動周波数を下げるなど駆動を大幅に制限しなければならないが、他の方式では複数ずつポートがあるので、性能低下はあるもののある程度の温度調整は可能で、インク吐出ヘッド１１の駆動制限を緩和することができる。

第３実施の形態の変形例として、図１８に示すように、記録媒体保持部材１０の一端３５を開放して、記録媒体保持部材１０の他端３９と気流発生部材１７とを管３７で連通して、気流発生部材１７と切替手段８９とを管３７で連通する構成にしても良い。矢印Ｆの向きに気流を発生させることによって、記録媒体保持部材１０上に記録媒体５がない状態でもヘッド固定部材１３に空気が大量に流れるので、インク吐出ヘッド１１の温度調整を随時行なうことができる。

第３実施の形態におけるヘッド固定部材１３では、図９（ｂ）のようにインク吐出ヘッド１１の両端に１つずつ温度センサ８７を設けているが、温度センサ８７はインク吐出ヘッド１１にある必要はなくヘッド固定部材１３に設けることもできる。また、温度センサ８７は各インク吐出ヘッド１１に必ずしも２個必要ではなく１個でも良いが、両端に２個設けるとより細かい温度制御が可能である。つまり、１つのインク吐出ヘッド１１内の温度勾配をキャンセルするように気流を制御することも可能となる。更に温度センサ８７を少なくする構成としては、例えばヘッド固定部材１３の両端のインク吐出ヘッド１１（図９（ｂ）では１ａと１ｆ）にのみ設けるようにしても、気体の流れる方向をヘッド固定部材１３の温度勾配に関する実測情報をもとに制御することができる。更には温度センサ８７を用いず、液体吐出信号などからヘッド固定部材１３の温度分布を予測し、気流を制御することも可能である。

以上、気体の流れの方向を制御してヘッド固定部材１３の温度勾配の発生を抑制する方法について述べてきたが、ヘッド固定部材１３の構造によって気体の流れの方向を変えずに温度勾配を抑制することもできる。その一例を図１９に基づいて説明する。図１９のヘッド固定部材はこれまでの実施形態と同様に６つの液体吐出ユニット(１ａ〜１ｆ)を千鳥配置して形成したもので、気体が流れる管路とヘッド固定部材１３（１ａ〜１ｆ）のインク供給口（２２ａ〜２２ｆ）を図示したものである。本実施形態では図中の矢印Ｊから矢印Ｍの方向のみに気体が流れる。例えば、気体が冷媒でありヘッド固定部材１３を冷却する場合について説明すると、気体がポート５３ａに入り、液体吐出ヘッドを１ａ→１ｄ→１ｂ→１ｅ→１ｃ→１ｆの順に冷やしながら流れる。下流に流れるに従って気体自体の温度が上昇するので、気体自体の冷却能力は減少する。そこで、図１９の構成では、気体の流れの上流から下流に向かって管路の本数を増加し、熱交換する表面積を増やすようにし、下流ほど熱伝達効率を大きくしている。このように下流ほど熱伝達効率を大きくすることにより、冷媒の温度は上流と下流で異なっても、上流と下流の温度を均一に調節することができる。このように気体の流れの下流ほど熱伝達効率を大きくする方法は、図１９で示した管路を増やして熱交換表面を増やす方法以外にもいろいろ考えられる。例えば、管路と液体吐出ヘッド１１の距離を下流ほど近づけたりする方法でもよい。また、ヘッド固定部材１３内で管路の占める割合を下流の方を多くする方法でもよい。更には、下流側のみファンなどによって冷却したり、ヘッド固定部材１３の構造を下流側ほど放熱しやすい形状にする方法でもよい。尚、図１９の構成では、下流側のポート５３ｂを４つ設ける構成としているが、１つにまとめる構成とすることもできる。ポート５３ｂを複数の構成とすると、ポート５３ｂの更に下流側に弁を設けることにより、ヘッド固定部材の温度分布を測定して適宜弁を操作することでヘッド固定部材の温度分布をより細かく制御することが可能となる。

尚、以上の説明では、ヘッド固定部材１３の発熱対策として空気による冷却について述べてきたが、逆にヘッド固定部材１３を暖めたい場合にはヘッド固定部材１３の大気開放している側の流体ポート５３ａの先に熱源を設けるなどすればよい。また、より精密に温度調整する場合には適宜流量調整バルブなどを流路中に介在させることができる。

また、上述した実施形態では、６個の液体吐出ヘッド１１を２列の千鳥配列とするヘッド固定部材１３の例を示したが、ヘッド固定部材１３の構成はこれに限られるものではない。２次元的に多数のインク吐出口を有するヘッド固定部材１３に形成される液体吐出ヘッド１１の配置に応じて、適宜ハニカム形状の配管で構成される流体流路４１を液体吐出ヘッド１１のインク供給口２２周囲を囲む形態で液体吐出ヘッド１１の裏面に配置し、流体流路４１の内部に気体を流すことで、液体吐出ヘッド１１の裏面全体をくまなく効率よく温度制御できる。また、気体を出入りさせるポート５３ａ、５３ｂも両端のみではなく、例えば流入出するポートを長手方向の適所に設けることもできる。このようにするとヘッド固定部材１３をブロックごとに温度調整することも可能である。

上述の実施の形態では、ヘッド固定部材１３の材料は発泡金属であるが、これに代えて、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、マグネシア、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の熱伝導性フィラーが充填された樹脂も好適である。樹脂材料を用いると、各ポートやインク供給路等と一体的に形成することができ、生産性が向上する。ヘッド固定部材１３のインク吐出ヘッド１１を固定する部分やヘッド固定部材１３の流体流路４１を構成する部分を金属等の高熱伝道材料で形成し、インク供給路５５を安価な樹脂成型品で形成して両者を積層しても良い。

上述の実施の形態においては、搬送ベルト（記録媒体保持部材）８の支持部材９に流体流路２９を設ける構成、又は記録媒体保持部材１０に流体流路２９を設ける構成の何れを採用しても良い。

第１実施の形態に係るインク吐出装置の概略的構成を示す縦断面図である。 （ａ）は第１実施の形態に係るヘッド固定部材の斜視図であり、（ｂ）は図２(ａ)に示すヘッド固定部材のＡＡ断面図であり、（ｃ）はインク吐出ヘッドの縦断面図である。 （ａ）は図２(ｂ)に示すヘッド固定部材のＨＨ断面図であり、（ｂ）は図２(ｂ)に示すヘッド固定部材のＧＧ断面図であり、（ｃ）は図２(ｂ)に示すヘッド固定部材のＦＦ断面図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の概略的構成を示す縦断面図である。 第２実施の形態に係るインク吐出装置の概略的構成を示す縦断面図である。 （ａ）は第２実施の形態に係るヘッド固定部材の斜視図であり、（ｂ）は図６(ａ)に示すヘッド固定部材のＢＢ断面図である。 （ａ）は図６（ｂ）に示すヘッド固定部材のＤＤ断面図であり、（ｂ）は図６（ｂ）に示すヘッド固定部材のＣＣ断面図であり、（ｃ）は図６（ｂ）に示すヘッド固定部材のＢＢ断面図である。 第２実施の形態に係る画像形成装置の概略的構成を示す縦断面図である。 （ａ）は第３実施の形態に係るインク吐出装置の概略的構成を示す縦断面図であり、（ｂ）は第３実施の形態に係るヘッド固定部材の斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は第３実施の形態に係る切替手段の切り替えの様子を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は第４実施の形態に係るインク吐出装置の概略的構成を示す縦断面図である。 第１実施の形態の変形例に係るインク吐出装置の概略的構成を示す縦断面図である。 第１実施の形態の変形例に係るインク吐出装置の概略的構成を示す縦断面図である。 第１実施の形態の変形例に係るインク吐出装置の概略的構成を示す縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は第２実施の形態の変形例に係るヘッド固定部材の流体流路を表す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は第２実施の形態の変形例に係るヘッド固定部材の流体流路に流れる気体の流量比を示す図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は第２実施の形態の変形例に係るヘッド固定部材の流体流路に流れる気体の流量比を示す図である。 第３実施の形態の変形例に係るインク吐出装置の概略的構成を示す縦断面図である。 第３実施の形態の変形例に係るヘッド固定部材の流体流路を表す図面である。

符号の説明

１ 画像形成装置（プリンター）
２ インク吐出装置（液体吐出装置）
５ 記録媒体（用紙）
８ 搬送ベルト（記録媒体保持部材）
９ 支持部材
１０ 記録媒体保持部材
１１ インク吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）
１３ ヘッド固定部材
１７ 気流発生部材
２９ 記録媒体保持部材又は支持部材の流体流路
３３ 支持部材の貫通孔
３４ 搬送ベルト（記録媒体保持部材）の貫通孔
３５ 記録媒体保持部材又は支持部材の流体流路の一端
３７ 管（ダクト）
３９ 記録媒体保持部材又は支持部材の流体流路の他端
４１ ヘッド固定部材の流体流路
４３ 管（チューブ）
５３ａ、５３ｂ 流体ポート（ヘッド固定部材の流体流路の一端又は他端）
７３ 開閉手段
７４ 開閉制御部
８９ 切替手段
９１ 切替制御部
９５ ボックス部材（流体ガイド）
９６ ダクト（流体ガイド）
９９ 記録媒体保持面

Claims (7)

1. 記録媒体に液滴を吐出して記録する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドを有するヘッド固定部材と、
   前記液体吐出ヘッドに対向して設けられた記録媒体保持部材と、
   気流を発生させる気流発生部材と、
   気流の方向を切り替える切替手段と、を備え、
   前記ヘッド固定部材及び前記記録媒体保持部材は、前記気流発生部材により発生した気流が通る気体流路をそれぞれ内部に有し、
   前記記録媒体保持部材には記録媒体保持面に開口する第１貫通孔が形成され、
   第１貫通孔は前記記録媒体保持部材の前記気体流路に連通し、前記気流発生部材が発生した気流により減圧され、
   前記ヘッド固定部材の前記気体流路の両端と前記切替手段とが連通され、
   前記切替手段と前記記録媒体保持部材の前記気体流路と前記気流発生部材とが連通され、
   前記切替手段により前記ヘッド固定部材の前記気体流路における気流の方向が切り替えられることを特徴とする液体吐出装置。
2. 記録媒体に液滴を吐出して記録する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドを有するヘッド固定部材と、
   前記液体吐出ヘッドに対向して設けられた記録媒体保持部材と、
   前記記録媒体保持部材を支持し、気体流路を有する支持部材と、
   気流を発生させる気流発生部材と
   気流の方向を切り替える切替手段と、を備え、
   前記ヘッド固定部材及び前記記録媒体保持部材は、前記気流発生部材により発生した気流が通る気体流路をそれぞれ内部に有し、
   前記記録媒体保持部材には記録媒体保持面に開口する第１貫通孔が形成してあり、
   前記支持部材には前記記録媒体保持部材の支持面に開口する第２貫通孔が形成してあり、
   第１貫通孔及び第２貫通孔は前記支持部材の前記気体流路に連通しており、前記気流発生部材が発生した気流により減圧され、
   前記ヘッド固定部材の前記気体流路の両端と前記切替手段とが連通され、
   前記切替手段と前記支持部材の前記気体流路と前記気流発生部材とが連通され、
   前記切替手段により前記ヘッド固定部材の前記気体流路における気流の方向が切り替えられることを特徴とする液体吐出装置。
3. 複数のヘッド固定部材と、
   複数の切替手段と、
   各切替手段と前記記録媒体保持部材及び前記気流発生部材とを連通する管を開閉する複数の開閉手段とを備え、
   各ヘッド固定部材及び記録媒体保持部材は気体流路を有し、
   各ヘッド固定部材の気体流路の両端と各切替手段とを管で連通し、
   各切替手段及び各開閉手段と前記記録媒体保持部材の前記気体流路及び前記気流発生部材とを管で連通することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
4. 複数のヘッド固定部材と、
   複数の切替手段と、
   各切替手段と支持部材及び気流発生部材とを連通する管を開閉する複数の開閉手段とを備え、
   各ヘッド固定部材及び支持部材は気体流路を有し、
   各ヘッド固定部材の気体流路の両端と各切替手段とを管で連通し、
   各切替手段及び各開閉手段と前記支持部材の気体流路及び前記気流発生部材とを管で連通することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出装置。
5. ヘッド固定部材は温度センサを備え、該温度センサによる液体吐出ヘッドの温度に応じて開閉手段を制御する開閉制御部を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載の液体吐出装置。
6. 前記温度センサによる液体吐出ヘッドの温度に応じて切替手段を制御する切替制御部を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の液体吐出装置。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の液体吐出装置を設けて記録媒体に液体を吐出して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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