JP5171714B2

JP5171714B2 - 液滴吐出装置

Info

Publication number: JP5171714B2
Application number: JP2009083056A
Authority: JP
Inventors: 浩志井上; 哲三門松
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2029-03-30
Also published as: US20100245494A1; JP2010234568A; US8272719B2

Description

本発明は、ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置に関する。

近年、ノズルから液滴を吐出することで画像を構成するドットを記録媒体に形成する液滴吐出装置が普及している。

ところで、この種の液滴吐出装置では、圧力室に充填されている液体の特性の変化により液滴の吐出状態が変化して、形成される画像の画質が劣化するという問題があった。

この問題を解決するために、特許文献１には、液滴吐出機構に接続されていると共に液体を一時的に留めておく容器と、この容器の壁面の一部に装着された加圧ゴムに当接して容器内の液滴を吐出させ、それにより印字ヘッド（ヘッドモジュール）先端より液体を排出させる加圧爪を有するインクジェット装置が開示されている。

特開平２−２８３４５７公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、インクジェットラインヘッドのように複数のヘッドモジュールを備え、１つの液体（インク）供給源より複数のヘッドモジュールに対し液体を分配して供給する装置構成には対応していない、という問題点があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、複数のヘッドモジュールを備え、簡易な構成でヘッドモジュール毎に気泡や異物が混入した液体を排出するメンテナンスができる液滴吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の液滴吐出装置は、各々液滴を吐出するノズルを有すると共に、供給された液体を付与された圧力に応じて前記ノズルから吐出する圧力室を複数含むヘッドモジュールを複数備えた吐出手段と、液体を貯留する貯留室に貯留された液体を前記ヘッドモジュールの各々に供給する複数の分岐路を備えた供給路と、前記複数の分岐路の各々に設けられると共に、前記貯留室から前記ヘッドモジュール方向への液体の流通を許容し、前記流通する方向とは逆方向の液体の流通を制限する流通制限手段と、前記複数の分岐路の各々の前記流通制限手段と前記ヘッドモジュールとの間に設けられると共に、液体を貯留し、外力により容積が変化する液体貯留手段と、前記液体貯留手段の前記容積が小さくなるように前記液体貯留手段に前記外力を付与して、前記ノズルから液滴を吐出させる外力付与手段と、前記ヘッドモジュールから排出された液体が流通する複数の排出路が連通され、前記ヘッドモジュールの各々に供給された液体を前記貯留室へ帰還させる帰還路と、前記複数の排出路の各々に設けられると共に、前記外力付与手段によって前記液体貯留手段に前記外力が付与されている場合に、前記ヘッドモジュールから前記貯留室方向への液体の流通を制限する第２の流通制限手段と、を備えている。

請求項１に記載の液滴吐出装置によれば、各々液滴を吐出するノズルを有すると共に、供給された液体を付与された圧力に応じてノズルから吐出する圧力室を複数含むヘッドモジュールを複数備えた吐出手段と、液体を貯留する貯留室に貯留された液体をヘッドモジュールの各々に供給する複数の分岐路を備えた供給路とを備えている。

そして、請求項１に記載の液滴吐出装置は、複数の分岐路の各々に設けられる流通制限手段によって、貯留室からヘッドモジュール方向への液体の流通が許容され、上記流通する方向とは逆方向の液体の流通が制限され、複数の分岐路の各々の流通制限手段とヘッドモジュールとの間に設けられると共に、外力により容積が変化する液体貯留手段によって、液体が貯留され、外力付与手段によって、液体貯留手段の容積が小さくなるように液体貯留手段に外力が付与され、複数の圧力室のノズルから液滴が吐出される。

このように、請求項１に記載の液滴吐出装置によれば、複数の圧力室を含むヘッドモジュール毎に外力により容積が変化する液体貯留手段が設けられ、液体貯留手段に外力が付与されると、複数の圧力室のノズルから液滴が吐出されるので、簡易な構成でヘッドモジュール毎に気泡や異物が混入した液体を排出するメンテナンスができる。
また、請求項１に記載の液滴吐出装置は、前記ヘッドモジュールから排出された液体が流通する複数の排出路が連通され、前記ヘッドモジュールの各々に供給された液体を前記貯留室へ帰還させる帰還路と、前記複数の排出路の各々に設けられると共に、前記外力付与手段によって前記液体貯留手段に前記外力が付与されている場合に、前記ヘッドモジュールから前記貯留室方向への液体の流通を制限する第２の流通制限手段と、を更に備えている。これにより、ノズルから吐出されなかったヘッドモジュール内の液体を循環させることができ、かつ液体貯留手段に外力が付与された場合に、液体が帰還路を介して他のヘッドモジュールに流れ込むことを防止することができる。

なお、請求項１に記載の液滴吐出装置は、請求項２に記載の発明のように、前記流通制限手段が、前記分岐路を開閉する弁体、及び前記分岐路を開放する方向に前記弁体を付勢する付勢手段を備え、前記付勢手段の付勢力に抗して液体が前記逆方向に流通しようとする際に前記弁体が前記分岐路を閉鎖するとしてもよい。これにより、液体貯留手段に外力が付与されることによって液体が供給路上流側に流れ込むことを、簡易な構成で防止することができる。

また、請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出装置は、請求項３に記載の発明のように、前記第２の流通制限手段が、前記排出路を開閉する弁体、及び前記排出路を開放する方向に前記弁体を付勢する付勢手段を備え、前記付勢手段の付勢力より強い圧力で液体が前記排出路を流通しようとする際に前記弁体が前記排出路を閉鎖するとしてもよい。これにより、液体貯留手段に外力が付与されることによって液体が帰還路を介して他のヘッドモジュールに流れ込むことを、簡易な構成で防止することができる。

また、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の液滴吐出装置は、請求項４に記載の発明のように、前記外力付与手段が、前記ノズルから液滴を吐出させるために前記外力を前記液体貯留手段へ所定時間付与し続けるとしてもよい。これにより、より確実にヘッドモジュール内の液体をノズルから吐出させることができる。
また、請求項５に記載の液滴吐出装置は、各々液滴を吐出するノズルを有すると共に、供給された液体を付与された圧力に応じて前記ノズルから吐出する圧力室を複数含むヘッドモジュールを複数備えた吐出手段と、液体を貯留する貯留室に貯留された液体を前記ヘッドモジュールの各々に供給する複数の分岐路を備えた供給路と、前記複数の分岐路の各々に設けられると共に、前記貯留室から前記ヘッドモジュール方向への液体の流通を許容し、前記流通する方向とは逆方向の液体の流通を制限する流通制限手段と、前記複数の分岐路の各々の前記流通制限手段と前記ヘッドモジュールとの間に設けられると共に、液体を貯留し、一部が可撓性を有しており、外力により容積が変化する液体貯留手段と、前記液体貯留手段の前記容積が小さくなるように前記液体貯留手段の前記一部に前記外力を付与して、前記ノズルから液滴を吐出させる外力付与手段と、を備えている。これにより、簡易な構成で、液体貯留手段の容積を変化させ、ヘッドモジュール毎に気泡や異物が混入した液体を排出するメンテナンスができる。

以上説明した如く、本発明によれば、複数のヘッドモジュールを備えた液滴吐出装置において、簡易な構成でヘッドモジュール毎に気泡や異物が混入した液体を排出するメンテナンスができる、という優れた効果を有する。

実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す側面図である。実施の形態に係るインクジェットラインヘッドの構成と、インクタンクからインクジェットラインヘッドに供給されるインク液の流路を示す模式図である。実施の形態に係るプッシュアクチュエータがインク貯留部に外力を付与している状態を示す模式図である。実施の形態に係る流通制限弁の構成を示す図である。実施の形態に係る画像形成装置の電気系の要部構成を示すブロック図である。実施の形態に係るインク液排出プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。他の形態に係るインクジェットラインヘッドの構成と、インクタンクからインクジェットラインヘッドに供給されるインク液の流路を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、本発明に係る液滴吐出装置を画像形成装置に適用して説明する。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る画像形成装置１０の全体構成を説明する。

同図に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０には、記録媒体としての枚葉紙（以下、「用紙」という）の搬送方向上流側に、用紙を給紙搬送する給紙搬送部１２が設けられている。この給紙搬送部１２の下流側には、用紙の搬送方向に沿って、用紙の記録面に処理液を塗布する処理液塗布部１４、用紙の記録面にインク液により画像を形成する画像形成部１６、記録面に形成された画像を乾燥させるインク乾燥部１８、乾燥した画像を用紙に定着させる画像定着部２０、画像が定着した用紙を排出する排出部２１が設けられている。

以下、各処理部について説明する。

（給紙搬送部）

給紙搬送部１２には、用紙が積載される積載部２２が設けられており、積載部２２の用紙の搬送方向下流側（以下、「用紙の搬送方向」を省略する場合もある。）には、当該積載部２２に積載された用紙を一枚ずつ給紙する給紙部２４が設けられている。この給紙部２４によって給紙された用紙は、複数のローラ２６対で構成された搬送部２８を経て、処理液塗布部１４へ搬送される。

（処理液塗布部）

処理液塗布部１４では、外周面に用紙が巻き付けられ、回転することによって当該用紙を搬送する円筒状部材で構成される処理液塗布ドラム３０が回転可能に配設されている。この処理液塗布ドラム３０には、用紙の先端部を挟持して用紙を保持する保持部材３２が設けられており、当該保持部材３２を介して、処理液塗布ドラム３０の表面に用紙を保持した状態で、処理液塗布ドラム３０の回転によって当該用紙を下流側へ搬送する。

なお、後述する中間搬送ドラム３４、画像形成ドラム３６、インク乾燥ドラム３８及び画像定着ドラム４０についても、処理液塗布ドラム３０と同様に構成されると共に保持部材３２が設けられている。そして、この保持部材３２によって、上流側のドラムから下流側のドラムへの用紙の受け渡しが行われる。

処理液塗布ドラム３０の上部には、処理液塗布ドラム３０の周方向に沿って、処理液塗布装置４２及び処理液乾燥装置４４が配設されており、処理液塗布装置４２によって、用紙の記録面に処理液が塗布され、処理液乾燥装置４４によって、当該処理液が乾燥する。

ここで、処理液はインクと反応して色材（顔料）を凝集し、色材（顔料）と溶媒を分離促進する効果を有している。処理液塗布装置４２には、処理液が貯留している貯留部４６が設けられており、グラビアローラ４８の一部が処理液に浸されている。

このグラビアローラ４８にはゴムローラ５０が圧接して配置されており、当該ゴムローラ５０が用紙の記録面（表面）側に接触して処理液が塗布される。また、グラビアローラ４８にはスキージ（図示省略）が接触しており、用紙の記録面に塗布する処理液塗布量を制御する。

処理液膜厚はヘッド打滴の液滴（インク滴）より十分小さいことが理想である。例えば２ｐｌの打滴量の場合、ヘッド打滴の液滴の平均直径は１５．６μｍであり、処理液膜厚が厚い場合、インクドットは用紙の記録面と接触することなく処理液内で浮遊する。２ｐｌの打滴量で着弾ドット径を３０μｍ以上得るには処理液膜厚を３μｍ以下にすることが好ましい。

一方、処理液乾燥装置４４には、熱風ノズル５４及び赤外線ヒータ５６（以下、「ＩＲヒータ５６」という。）が処理液塗布ドラム３０の表面に近接して配設されている。この熱風ノズル５４及びＩＲヒータ５６により、処理液中の水などの溶媒を蒸発させ、固体もしくは薄膜処理液層を用紙の記録面側に形成する。処理液乾燥工程で処理液を薄層化することで、画像形成部１６でインク滴を打滴したドットが用紙表面と接触して必要なドット径が得られると共に、薄層化した処理液と反応し色材凝集して用紙表面に固定する作用が得られやすい。

このようにして、処理液塗布部１４で記録面に処理液が塗布、乾燥された用紙は、処理液塗布部１４と画像形成部１６の間に設けられた中間搬送部５８へ搬送される。

（中間搬送部）

中間搬送部５８には、中間搬送ドラム３４が回転可能に設けられており、中間搬送ドラム３４に設けられた保持部材３２を介して、中間搬送ドラム３４の表面に用紙を保持し、中間搬送ドラム３４の回転によって当該用紙を下流側へ搬送する。

（画像形成部）

画像形成部１６には、画像形成ドラム３６が回転可能に設けられており、画像形成ドラム３６に設けられた保持部材３２を介して、画像形成ドラム３６の表面に用紙を保持し、画像形成ドラム３６の回転によって当該用紙を下流側へ搬送する。

画像形成ドラム３６の上部には、画像形成ドラム３６の表面に近接して、シングルパス方式のインクジェットラインヘッド６４で構成されたヘッドユニット６６が配設されている。このヘッドユニット６６では、少なくとも基本色であるＹＭＣＫのインクジェットラインヘッド６４が画像形成ドラム３６の周方向に沿って配列され、処理液塗布部１４で用紙の記録面に形成された処理液層上に各色の画像を形成する。

処理液はインク中に分散する色材（顔料）とラテックス粒子を処理液に凝集する効果を持たせ、用紙上で色材流れなど発生しない凝集体を形成する。インク液と処理液の反応の一例として、処理液内に酸を含有しＰＨダウンにより顔料分散を破壊し、凝集するメカニズムを用い色材滲み、各色インク間の混色、インク滴の着弾時の液合一による打滴干渉を回避する。

インクジェットラインヘッド６４は、画像形成ドラム３６に配置された回転速度を検出するエンコーダ（図示省略）に同期して打滴を行うことで、高精度に着弾位置を決定すると共に、画像形成ドラム３６の振れ、回転軸６８の精度、ドラム表面速度に依存せず、打滴ムラを低減することが可能となる。

また、画像形成ドラム３６の軸方向に沿って画像形成部１６に隣接してメンテナンス部８０が設けられている。メンテナンス部８０は、インクジェットラインヘッド６４のノズル面の清掃や増粘インク排出などのメンテナンス動作を行う。また、メンテナンス部８０は、通常のインク滴の吐出と異なる吐出であるダミージェットによる排インクを収容する廃液トレイが備えられている。

（インク乾燥部）

図１に示すインク乾燥部１８には、インク乾燥ドラム３８が回転可能に設けられており、インク乾燥ドラム３８の上部には、インク乾燥部１８の表面に近接して、熱風ノズル７２及びＩＲヒータ７４が複数配設されている。この熱風ノズル７２及びＩＲヒータ７４による温風によって、用紙の画像形成領域には、色材凝集作用により分離された溶媒が乾燥され、薄膜の画像層が形成される。

温風は用紙の搬送速度によっても異なるが、通常は５０℃〜７０℃に設定されている。蒸発した溶媒はエアーと共に画像形成装置１０の外部へ排出されるが、エアーは回収される。このエアーは、冷却器／ラジエータ等で冷却してインク液として回収しても良い。

記録面の画像が乾燥した用紙は、インク乾燥ドラム３８の回転によって、インク乾燥部１８と画像定着部２０の間に設けられた中間搬送部７６へ搬送されるが、中間搬送部７６については、中間搬送部５８と構成が略同一であるため説明を省略する。

（画像定着部）

画像定着部２０には、画像定着ドラム４０が回転可能に設けられており、画像定着部２０では、インク乾燥ドラム３８上で形成された薄層の画像層内のラテックス粒子が加熱／加圧されて溶融し、用紙上に固着定着する機能を有する。

画像定着ドラム４０の上部には、画像定着ドラム４０の表面に近接して、加熱ローラ７８が配設されている。この加熱ローラ７８は熱伝導率の良いアルミなどの金属パイプ内にハロゲンランプが組み込まれており、当該加熱ローラ７８によって、ラテックスのＴｇ温度以上の熱エネルギーが付与される。これにより、ラテックス粒子を溶融し、用紙上の凹凸に押し込み定着を行うと共に画像表面の凹凸をレベリングし光沢性を得ることを可能とする。

加熱ローラ７８の下流側には、定着ローラ７９が設けられている、この定着ローラ７９は画像定着ドラム４０の表面に圧接した状態で配置され、画像定着ドラム４０との間でニップ力を得るようにしている。このため、定着ローラ７９又は画像定着ドラム４０のうち、少なくとも一方は表面に弾性層を持ち、用紙に対して均一なニップ幅を持つ構成とする。

以上のような工程により、記録面の画像が定着した用紙は、画像定着ドラム４０の回転によって、画像定着部２０の下流側に設けられた排出部２１側へ搬送される。

図２に、インクジェットラインヘッド６４の構成と、インクジェットラインヘッド６４へのインク液の供給経路を模式的に示す。

本実施の形態に係るインクジェットラインヘッド６４は、各々インク滴を吐出するノズル８２を有すると共に、供給されたインク液を付与された圧力に応じてノズル８２から吐出する圧力室８４を複数（例えば、数百）含むヘッドモジュール８５を複数備えた吐出部８６を備えている。

また、複数の圧力室８４の一部の面（ノズル８２が配置されている面と対応する面）には、複数の圧力室８４の各々に圧力を付与するアクチュエータ８８が接合されている。アクチュエータ８８は駆動電圧が印加されることによって変形することで圧力室８４の容積を変化させ、これに伴う圧力変化によりノズル８２からインク滴を吐出させる。なお、アクチュエータ８８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。また、インク滴の吐出後、アクチュエータ８８の変位が元に戻る際に、新しいインク液が圧力室８４に供給される。

なお、図２では模式的にインクジェットラインヘッド６４の構造を図示しているため、ノズル８２の配列は、実際の配列と異なっており、実際には、インクジェットラインヘッド６４のノズル面にノズル８２が２次元状に配列されている。

また、本実施の形態に係る画像形成装置１０には、インク液を貯留するインクタンク９０に貯留されたインク液をヘッドモジュール８５の各々に供給する複数の分岐路９１を備えた供給路９２が備えられており、供給路９２にはポンプ９４Ａ、及びインク供給用バッファタンク９６が設けられている。

インクタンク９０に貯留されているインク液は、ポンプ９４Ａによりインク供給用バッファタンク９６に配送され、インクジェットラインヘッド６４内のインク供給用マニホールド１００によって分岐された分岐路９１によって、ヘッドモジュール８５の各々に供給される。

また、本実施の形態に係る画像形成装置１０には、ヘッドモジュール８５から排出されたインク液が流通する複数の排出路１０１が連通され、ヘッドモジュール８５の各々に供給されたインク液をインクタンク９０へ帰還させる帰還路１０２が備えられており、帰還路１０２にはインク回収用バッファタンク１０４、及びポンプ９４Ｂが設けられている。

なお、排出路１０１を流通したインク液は、インクジェットラインヘッド６４内のインク回収用マニホールド１０６を介して、インク回収用バッファタンク１０４に貯留された後、ポンプ９４Ｂによってインクタンク９０へ送出される。

なお、インク供給用バッファタンク９６は、貯留しているインク液の圧力が圧力センサ９８Ａによって検出されると共に、インク液の圧力が所定の圧力に調整されるよう制御されており、インク回収用バッファタンク１０４も同様に、貯留しているインク液の圧力が圧力センサ９８Ｂによって検出されると共に、インク液の圧力が所定の圧力に調整されるよう制御されている。そして、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、インク供給用バッファタンク９６内のインク液とインク回収用バッファタンク１０４内のインク液との圧力差により、インクジェットラインヘッド６４内のインク液の循環が行われる。

さらに、本実施の形態に係るインクジェットラインヘッド６４は、複数の分岐路９１の各々に設けられると共に、インクタンク９０からヘッドモジュール８５方向へのインク液の流通を許容し、上記流通する方向とは逆方向のインク液の流通を制限する流通制限弁１０８Ａと、複数の分岐路９１の各々の流通制限弁１０８Ａとヘッドモジュール８５との間に設けられると共に、インク液を貯留し、外力により容積が変化するインク貯留部１１０と、インク貯留部１１０の上記容積が小さくなるようにインク貯留部１１０に外力を付与して、ノズル８２からインク滴を吐出させるプッシュアクチュエータ１１２とを備えている。また、本実施の形態に係るインクジェットラインヘッド６４は、複数の排出路１０１の各々に設けられると共に、プッシュアクチュエータ１１２によってインク貯留部１１０に上記外力が付与されている場合にヘッドモジュール８５からインクタンク９０方向へのインク液の流通を制限する流通制限弁１０８Ｂを備えている。すなわち、本実施の形態に係るインクジェットラインヘッド６４には、図２に示すように、流通制限弁１０８Ａ、インク貯留部１１０、ヘッドモジュール８５、及び流通制限弁１０８Ｂを一組とした構成が複数組設けられている。

なお、本実施の形態に係るインク貯留部１１０は、一部（以下、「変形部１１０Ａ」という。）が可撓性を有しており、プッシュアクチュエータ１１２によって変形部１１０Ａに外力が付与されることにより、図３に示すように、容積が小さくなり、貯留しているインク液が圧力室８４に流れ込み、ノズル８２からインク滴が吐出される。このとき、流通制限弁１０８Ａは，インク貯留部１１０からインクタンク９０方向へのインク液の流通を制限し、流通制限弁１０８Ｂは、ヘッドモジュール８５からインクタンク９０方向へのインク液の流通を制限する。

また、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、インク貯留部１１０の変形部１１０Ａを構成する材料として、弾性を有するゴム膜を用いるが、ゴム膜に限らず、弾性を有する樹脂フィルム、エラストマー膜等、他の可撓性を有する材料で構成することができる。

また、本実施の形態に係るプッシュアクチュエータ１１２は、ソレノイドが励磁されることにより、インク貯留部１１０の変形部１１０Ａに外力を付与しない位置から変形部１１０Ａの方向に移動し、変形部１１０Ａに外力を付与する。

また、本実施の形態に係る流通制限弁１０８Ａ、流通制限弁１０８Ｂの形状は同じであり、図４に、本実施の形態に係る流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂの断面図を示す。

流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂは、インク液の流路を開閉する弁体１２０、及び弁体１２０を付勢する付勢部材１２２を備えている。なお、本実施の形態に係る流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂは、弁体１２０の形状を、一例として球形形状とし、付勢部材１２２の一例としてバネを用いる。

図４（Ａ）に示す流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂの状態が、インク液が流通している状態（以下、「開放状態」という。）である。図４（Ａ）に示すように、流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂが開放状態の場合には、弁体１２０は、本体１２４Ａに設けられた付勢部材１２２の付勢力によって、本体１２４Ｂに当接している。しかし、本体１２４Ａにおける弁体１２０と当接する流路の形状は、図４（Ｂ）にも示すようにリブ形状とされているため、弁体１２０と当接しても隙間が生じ、インク液はこの隙間を流通する。

一方、図４（Ｃ）に示す流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂの状態が、インク液の流通が停止している状態（以下、「閉鎖状態」という。）である。流通制限弁１０８Ａが閉鎖状態の場合は、本体１２４Ａから本体１２４Ｂの方向にインク液が付勢部材１２２の付勢力に抗する圧力で流れており、図４（Ｃ）に示すように、弁体１２０は、本体１２４Ｂに当接している。このとき、本体１２４Ｂの弁体１２０と当接する流路の形状は、弁体１２０が当接すると隙間が生じないように、弁体１２０の形状に応じた形状とされているので、インク液の流通は停止される。

このように、本実施の形態に係る流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂは、インク液の圧力によって、受動的に流路の開閉を行うことができる。

また、本実施の形態に係る流通制限弁１０８Ａは、本体１２４Ｂをインクタンク９０側とし、本体１２４Ａをインク貯留部１１０側として分岐路９１に設置されている。これにより、インク液がインクタンク９０からインク貯留部１１０に流れる際に、付勢部材１２２によって分岐路９１を開放する方向に弁体１２０が付勢され、付勢部材１２２の付勢力に抗してインク液がインク貯留部１１０からインクタンク９０の方向に流通しようとする際に弁体１２０が分岐路９１を閉鎖する。すなわち、流通制限弁１０８Ａは、プッシュアクチュエータ１１２によってインク貯留部１１０に外力が付与された場合に、インク液の逆流を防止する逆止弁として作用する。

一方、本実施の形態に係る流通制限弁１０８Ｂは、本体１２４Ａをヘッドモジュール８５側とし、本体１２４Ｂをインクタンク９０側として排出路１０１に設置されている。これにより、付勢部材１２２によって排出路１０１を開放する方向に弁体１２０が付勢され、付勢部材１２２の付勢力より強い圧力でインク液が排出路１０１を流通しようとする際に弁体１２０が排出路１０１を閉鎖する。すなわち、流通制限弁１０８Ｂは、プッシュアクチュエータ１１２によってインク貯留部１１０に外力が付与された場合に、インク液がヘッドモジュール８５を経由してインクタンク９０に流れ込むこと、及び他のヘッドモジュール８５に流れ込むことを防止する。

図５に、本実施の形態に係る画像形成装置１０の電気系の要部構成を示す。

画像形成装置１０は、画像形成装置１０全体の動作を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）１５０、各種プログラムや各種パラメータ、及び各種テーブル情報等が予め記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）１５２、ＣＰＵ１５０による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）１５４、後述する外部インタフェース１６２を介して受信した画像情報等の、各種情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）１５６を備えている。

また、画像形成装置１０は、用紙に上記画像情報に基づいた画像を形成する処理を行う場合に画像形成部１６、インク乾燥部１８等の作動を制御する画像形成制御部１５８、各種の操作指示が入力される操作ボタンやテンキー、各種のメッセージ等を表示するためのディスプレイが設けられた操作部１６０、外部の端末装置との間で画像情報等の各種情報を送受信する外部インタフェース１６２を備えている。

これらＣＰＵ１５０、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５４、ＨＤＤ１５６、画像形成制御部１５８、操作部１６０、及び外部インタフェース１６２は、システムバス１６４を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ１５０は、ＲＯＭ１５２、ＲＡＭ１５４、及びＨＤＤ１５６へのアクセス、外部インタフェース１６２を介した上記端末装置との各種情報の送受信、画像形成制御部１５８を介した画像形成部１６、インク乾燥部１８等の作動の制御、及び操作部１６０に対する操作状態の把握や操作部１６０による各種のメッセージ等の表示を各々行なうことができる。

なお、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、所定のタイミング（以下、「インク液排出タイミング」という。）でヘッドモジュール８５内のインク液を排出するインク液排出処理を実行する。本実施の形態に係る画像形成装置１０では、上記インク液排出タイミングとして、インクジェットラインヘッド６４に対して定期的なメンテナンスを行う指示が入力されたタイミングを用いるが、これに限らず、画像形成装置１０に電力が供給されたタイミング、画像形成装置１０を長期間稼動させなかった後に電力が供給されたタイミング、用紙に形成された画像に画質不良が生じ、操作部１６０を介してユーザによってメンテナンスの指示が入力されたタイミング等、他のタイミングとしてもよい。

次に、図６を参照して、本実施の形態に係るインク液排出処理を実行する際の画像形成装置１０の作用を説明する。なお、図６は、インク液排出タイミングとなった場合に、ＣＰＵ１５０によって実行されるインク液排出プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、インク液排出プログラムは記憶媒体としてのＲＯＭ１５２の予め定められた領域に予め記憶されている。

まず、ステップ２００では、ヘッドユニット６６をメンテナンス部８０へ移動させる。

次のステップ２０２では、画像形成制御部１５８を介して、プッシュアクチュエータ１１２をインク貯留部１１０の方向へ移動させると共に、ポンプ９４Ａ，９４Ｂの動作を停止させる。

上記プッシュアクチュエータ１１２の移動によって、プッシュアクチュエータ１１２は、インク貯留部１１０の変形部１１０Ａに外力を付与するので、インク貯留部１１０内に貯留されているインク液と共に、ヘッドモジュール８５内のインク液がノズル８２から吐出される。

また、プッシュアクチュエータ１１２による外力の付与によって、インク貯留部１１０及びヘッドモジュール８５内のインク液の圧力が、外力が付与されていない場合に比べ高くなる。そのため、プッシュアクチュエータ１１２によって外力が付与されると共に、流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂは閉鎖状態となる。流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂは閉鎖状態となることによって、インク液が供給路９２を介してインクタンク側に流れること、インク液が帰還路１０２を介してインクタンク側に流れること、及びインク供給用マニホールド１００又はインク回収用マニホールド１０６を介して他のヘッドモジュール８５にインク液が流れ込むことが防止される。

また、プッシュアクチュエータ１１２による外力の付与によってノズル８２から吐出さされるインク滴の量は、アクチュエータ８８を駆動させることによって吐出されるインク滴の量よりも多く、気泡等が生じたインク液を強制的にヘッドモジュール８５から排出することができる。なお、ノズル８２から吐出されたインク滴は、メンテナンス部８０に備えられている廃液トレイに収容される。

次のステップ２０４では、所定時間が経過するまで待ち状態となる。

なお、上記所定時間とは、プッシュアクチュエータ１１２によって外力が付与されたことによって高まったインク貯留部１１０内のインク液の圧力が、インク液がノズル８２から吐出されることによって低下するまでの時間であり、この時間は予め実験的に求められる。すなわち、上記所定時間が経過するまでは、インク貯留部１１０内の圧力が高い状態であるため、ノズル８２からインク滴が排出され続けると共に、流通制限弁１０８Ａは分岐路９１を閉鎖状態とし，流通制限弁１０８Ｂは排出路１０１を閉鎖状態とする。そして、上記所定時間に達すると、インク貯留部１１０内の圧力が緩和され、ノズル８２からインク滴の排出が停止すると共に、流通制限弁１０８Ａは分岐路９１を開放状態とし，流通制限弁１０８Ｂは排出路１０１を開放状態とする。

次のステップ２０６では、画像形成制御部１５８を介して、プッシュアクチュエータ１１２を元の位置に戻すと共に、ポンプ９４Ａ，９４Ｂの動作を再開させ、本プログラムを終了する。

なお、以上のような、プッシュアクチュエータ１１２によるノズル８２からインク液を吐出させる動作（加圧パージ動作）により、ヘッドモジュール８５内の不要なインク液がノズル８２から吐出され、かつヘッドモジュール８５内の急激な圧力変化が防止されるので、ヘッドモジュール８５内に気泡を巻き込むことなく、新たなインク液を充填することができる。

以上詳細に説明したように、本実施の形態に係る液滴吐出装置である画像形成装置１０によれば、供給されたインク液を付与された圧力に応じてノズル８２から吐出する圧力室８４を複数含むヘッドモジュール８５を複数備えた吐出部８６と、インク液を貯留するインクタンク９０に貯留されたインク液をヘッドモジュール８５の各々に供給する複数の分岐路９１を備えた供給路９２と、を備えており、複数の分岐路９１の各々に設けられる流通制限弁１０８Ａによって、インクタンク９０からヘッドモジュール８５方向へのインク液の流通が許容され、上記流通する方向とは逆方向のインク液の流通が制限され、複数の分岐路９１の各々の流通制限弁１０８Ａとヘッドモジュール８５との間に設けられると共に、外力により容積が変化するインク貯留部１１０によって、インク液が貯留され、プッシュアクチュエータ１１２によって、インク貯留部１１０の容積が小さくなるようにインク貯留部１１０に外力が付与され、複数の圧力室８４のノズル８２からインク滴が吐出されるので、簡易な構成でヘッドモジュール毎に気泡や異物が混入した液体を排出するメンテナンスができる。

また、流通制限弁１０８Ａが、分岐路９１を開閉する弁体１２０、及び分岐路９１を開放する方向に弁体１２０を付勢する付勢部材１２２を備え、付勢部材１２２の付勢力に抗してインク液が上記方向とは逆方向に流通しようとする際に弁体１２０が分岐路９１を閉鎖するので、インク貯留部１１０に外力が付与されることにより、インク液が供給路上流側に流れ込むことを、供給路上流側に流れようとするインク液の圧力を用いた簡易な構成で防止することができる。

また、ヘッドモジュール８５から排出されたインク液が流通する複数の排出路１０１が連通され、ヘッドモジュール８５の各々に供給されたインク液をインクタンク９０へ帰還させる帰還路１０２と、複数の排出路１０１の各々に設けられると共に、プッシュアクチュエータ１１２によってインク貯留部１１０に外力が付与されている場合に、ヘッドモジュール８５からインクタンク方向への液体の流通を制限する流通制限弁１０８Ｂとを備えているので、ノズル８２から吐出されなかったヘッドモジュール８５内のインク液を循環させることができ、かつインク貯留部１１０に外力が付与された場合に、インク液が帰還路１０２を介して他のヘッドモジュール８５に流れ込むことを防止することができる。

また、流通制限弁１０８Ｂが、排出路１０１を開閉する弁体１２０、及び排出路１０１を開放する方向に弁体１２０を付勢する付勢部材１２２を備え、付勢部材１２２の付勢力より強い圧力でインク液が排出路１０１を流通しようとする際に弁体１２０が排出路１０１を閉鎖するので、インク貯留部１１０に外力が付与されることにより、インク液が帰還路１０２を介して他のヘッドモジュール８５に流れ込むことを、帰還路下流側に流れようとするインク液の圧力を用いた簡易な構成で防止することができる。

また、インク貯留部１１０が、一部が可撓性を有しており、プッシュアクチュエータ１１２が、インク貯留部１１０の上記一部に外力を付与するので、簡易な構成で、インク貯留部１１０の容積を変化させることができる。

さらに、プッシュアクチュエータ１１２が、ノズル８２からインク液を吐出させるために外力をインク貯留部１１０へ所定時間付与し続けるので、より確実に、ヘッドモジュール８５内のインク液をノズル８２から吐出させることができる。

以上、本発明を上記実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

また、上記実施の形態は、請求項にかかる発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における組み合わせにより種々の発明を抽出できる。上記実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

例えば、上記実施の形態では、帰還路１０２を備えた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図７に示すように帰還路１０２を備えない形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、本発明の外力付与手段をソレノイドによって移動するプッシュアクチュエータ１１２とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、回転軸に偏心カムが設けられたモータによって移動する押圧部材とする形態としてもよい。この形態の場合、押圧部材が偏心カムの半径が大きい部分と当接した状態となると、押圧部材がインク貯留部１１０の変形部１１０Ａに外力を付与する位置へ移動し、押圧部材が偏心カムの半径が小さい部分と当接した状態となると、押圧部材がインク貯留部１１０の変形部１１０Ａに外力を付与しない位置へ移動する。

また、上記実施の形態では、インク貯留部１１０の一部が可撓性を有し、この一部に外力が付与される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インク貯留部１１０の全体が可撓性を有し、例えば、インク貯留部１１０を挟むようにインク貯留部１１０の対向する２箇所に外力を付与することで、インク貯留部１１０の容積を変化させる形態としてもよい。

また、上記実施の形態では、本発明の外力付与手段であるプッシュアクチュエータ１１２が移動可能とされ、プッシュアクチュエータ１１２がインク貯留部１１０へ移動する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インク貯留部１１０が移動可能とされ、インク貯留部１１０がプッシュアクチュエータ１１２へ移動する形態としてもよい。

さらに、上記実施の形態では、流通制限弁１０８Ａ，１０８Ｂを、流路を開閉する弁体１２０、及び流路を開放する方向に弁体１２０を付勢する付勢部材１２２を備えた構造とする場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、電磁バルブ等、他の弁とした形態としてもよい。なお、電磁バルブとした場合は、プッシュアクチュエータ１１２の移動に応じて電磁バルブの開閉が制御される。

その他、上記実施の形態で説明した画像形成装置１０の構成（図１〜図５参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりすることができることは言うまでもない。

また、上記実施の形態で説明したインク液排出プログラムの処理の流れ（図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりすることができることは言うまでもない。

１０画像形成装置（液滴吐出装置）
８２ノズル
８４圧力室
８５ヘッドモジュール
８６吐出部（吐出手段）
９１分岐路
９２供給路
１０１排出路
１０２帰還路
１０８Ａ流通制限弁（流通制限手段）
１０８Ｂ流通制限弁（第２の流通制限手段）
１１０インク貯留部（液体貯留手段）
１１２プッシュアクチュエータ（外力付与手段）
１２０弁体
１２２付勢部（付勢手段）

Claims

各々液滴を吐出するノズルを有すると共に、供給された液体を付与された圧力に応じて前記ノズルから吐出する圧力室を複数含むヘッドモジュールを複数備えた吐出手段と、
液体を貯留する貯留室に貯留された液体を前記ヘッドモジュールの各々に供給する複数の分岐路を備えた供給路と、
前記複数の分岐路の各々に設けられると共に、前記貯留室から前記ヘッドモジュール方向への液体の流通を許容し、前記流通する方向とは逆方向の液体の流通を制限する流通制限手段と、
前記複数の分岐路の各々の前記流通制限手段と前記ヘッドモジュールとの間に設けられると共に、液体を貯留し、外力により容積が変化する液体貯留手段と、
前記液体貯留手段の前記容積が小さくなるように前記液体貯留手段に前記外力を付与して、前記ノズルから液滴を吐出させる外力付与手段と、
前記ヘッドモジュールから排出された液体が流通する複数の排出路が連通され、前記ヘッドモジュールの各々に供給された液体を前記貯留室へ帰還させる帰還路と、
前記複数の排出路の各々に設けられると共に、前記外力付与手段によって前記液体貯留手段に前記外力が付与されている場合に、前記ヘッドモジュールから前記貯留室方向への液体の流通を制限する第２の流通制限手段と、
を備えた液滴吐出装置。
前記流通制限手段は、前記分岐路を開閉する弁体、及び前記分岐路を開放する方向に前記弁体を付勢する付勢手段を備え、前記付勢手段の付勢力に抗して液体が前記逆方向に流通しようとする際に前記弁体が前記分岐路を閉鎖する請求項１記載の液滴吐出装置。
前記第２の流通制限手段は、前記排出路を開閉する弁体、及び前記排出路を開放する方向に前記弁体を付勢する付勢手段を備え、前記付勢手段の付勢力より強い圧力で液体が前記排出路を流通しようとする際に前記弁体が前記排出路を閉鎖する請求項１又は請求項２記載の液滴吐出装置。
前記外力付与手段は、前記ノズルから液滴を吐出させるために前記外力を前記液体貯留手段へ所定時間付与し続ける請求項１〜請求項３の何れか１項記載の液滴吐出装置。
各々液滴を吐出するノズルを有すると共に、供給された液体を付与された圧力に応じて前記ノズルから吐出する圧力室を複数含むヘッドモジュールを複数備えた吐出手段と、
液体を貯留する貯留室に貯留された液体を前記ヘッドモジュールの各々に供給する複数の分岐路を備えた供給路と、
前記複数の分岐路の各々に設けられると共に、前記貯留室から前記ヘッドモジュール方向への液体の流通を許容し、前記流通する方向とは逆方向の液体の流通を制限する流通制限手段と、
前記複数の分岐路の各々の前記流通制限手段と前記ヘッドモジュールとの間に設けられると共に、液体を貯留し、一部が可撓性を有しており、外力により容積が変化する液体貯留手段と、
前記液体貯留手段の前記容積が小さくなるように前記液体貯留手段の前記一部に前記外力を付与して、前記ノズルから液滴を吐出させる外力付与手段と、
を備えた液滴吐出装置。