JP5272947B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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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。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成(記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。)を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
なお、本願において、「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インクを着弾させて画像形成を行う装置(単なる液体吐出装置を含む)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(単に液滴を媒体に着弾させる、即ち液滴吐出装置ないし液体吐出装置と称されるものを含む)をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体、DNA試料、パターニング材料、樹脂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。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したOHPシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、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ものの総称として用いる。また、「画像」とは2次元画像に限らず、3次元画像(立体画像)をも含む意味である。
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として、インクを循環させながらヘッドのノズルからインクを吐出させるインクジェット記録装置が知られている(特許文献1。このようなインクジェット記録装置は、例えば、上流側タンク、インクジェットヘッド及び下流側タンクが導管によって接続されて構成され、上流側タンクの液面及び下流側タンクの液面は一定に保たれ、上流側タンクのインクは上流側流路を経由してインクジェットヘッドに流入し、更にインクジェットヘッドから下流側流路を経由して下流側タンクに流れ込むように循環される。
このようなインクジェット記録装置において、気泡混入やインク漏洩などの不具合を防ぎ、良好な印刷特性を確保するには、適正な循環流量を維持することが求められる。上述した装置において、循環流量は、上流側タンクから、上流側流路、インクジェットヘッド、及び下流側流路を介して下流側タンクに至る流路抵抗と、上流側タンクと下流側タンクの高さの差で決まる。したがって、流量を調節するためには、上流側タンク、下流側タンク、インクジェットヘッド等の位置により調整する必要がある。すなわち、例えば、流量を増やすためには、上流側タンクの高さと下流側タンクの高さの差を大きくする必要があるので、上流側タンクの高さ位置を上げ、下流側タンクの高さ位置を下げなくてはならない。
しかしながら、通常、タンクの配置には物理的な制約がある場合が多く、高さの調節は困難であり、また、高さの差を変えるとこれに伴って流路抵抗が変化するため、所望の流量を確保することが困難である。
そこで、例えば、ノズルに対向する圧力室と連通する上流ポート及び下流ポートを有するインクジェットヘッドと、上流ポートを介してインクジェットヘッドと連通し、インクを貯留可能な上流側タンクと、下流ポートを介してインクジェットヘッドと連通し、インクを貯留可能な下流側タンクと、下流側タンクから上流側タンクへインクを戻す循環ポンプとを連通して構成される循環系を備え、下流側タンク液面を大気圧に開閉可能な開放弁を持ち、開放弁を閉じて循環ポンプを駆動し、下流側タンク液面を負圧にするとともに帰還流路を介して下流側タンクから上流側タンクへインクを戻してインクを循環させるインク供給機構を備えるものがある(特許文献2)。
また、インク滴を吐出するノズルと、少なくとも2個で一対となるインク供給口と、一対となるインク供給口同士を連通させると共に、各インク供給口をノズルにそれぞれ連通させるインク流路とを備えるヘッドと、インクを貯留するインクタンクと、一対となるインク供給口のうち少なくとも1つのインク供給口とインクタンクとを連通させる第一チューブと、一対となるインク供給口のうち他のインク供給口とインクタンクとを連通させる第二チューブと、第一チューブを介してインクタンクからヘッドに向けてインクを送るポンプと、第二チューブに設けられ開閉可能な弁と、ポンプを制御するポンプ制御部と、上記弁の開閉を制御する弁制御部とを備えるものがある(特許文献3)。
特表2002−533247号公報 特開2008−162262号公報 特開2008−246860号公報
しかしながら、特許文献2に開示の構成にあっては、交換可能なインクタンク以外に、上流タンクと下流タンクが必要であり、その配置にも制約があるため、装置の大型化、高コスト化が避けられない。また、タンク内の空気容積によって圧力を制御しているため、気温の変化によってタンク内の圧力変化が大きくなり、所望の条件が得られない場合があるばかりでなく、多くのタンク、チューブを含む送液系全体に高度の気密性が要求されるために実現性はかなり困難であるという課題がある。
また、特許文献3に開示に構成にあっては、簡易で小型な機構で循環が可能となっているが、ヘッドが長尺化したり、複数のヘッドを並べたラインヘッドに適用した場合、インクの経路が長くなるため、インクを送液する場合の圧力損失が大きくなる。このため、インクを送液するためのポンプの圧力を高める必要があるが、ポンプの圧力を高めるとヘッドのノズルからインクが液垂れを生じやすくなり、無駄に消費されるインクが増加してしまい、これを避けるための圧力制御が極めて困難であるという課題がある。
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、装置を大型化することなく、記録中における液体供給の安定性を向上し、少ない廃液量で液体循環による気泡排出性を向上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が連通する複数の個別流路と、各個別流路に連通する共通流路を有し、前記共通流路はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポートが設けられた液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクから前記液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、
前記液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路と、を備え、
前記第1液体径路は、
前記液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、
前記液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、
前記第1の流路と前記第2の流路を連通させる圧力調整弁と、
前記第2の流路又は前記液体タンクと前記圧力調整弁とを連通する第3の流路と、
前記第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、
前記圧力調整弁は、前記第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、
前記ノズルから液滴を吐出するときには、前記圧力調整弁を介して前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、前記送液手段により前記液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
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が連通する複数の個別流路と、各個別流路に連通する共通流路を有し、前記共通流路はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポートが設けられた液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクから前記液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、
前記液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路と、を備え、
前記第2液体径路は、送液手段を有し、
前記第1液体径路は、
前記液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、
前記液体タンクに連通する第2の流路と、
前記第1の流路と前記第2の流路を連通させる圧力調整弁と、
前記第2の流路又は前記液体タンクと前記圧力調整弁とを連通する第3の流路と、
前記第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、
前記圧力調整弁は、前記第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、
前記ノズルから液滴を吐出するときには、前記圧力調整弁を介して前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、前記送液手段により前記液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
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が連通する複数の個別流路と、各個別流路に連通する共通流路を有し、前記共通流路はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポートが設けられた液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクから前記液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、
前記液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路と、を備え、
前記第2液体径路は、送液手段を有し、
前記第1液体径路は、
前記液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、
前記液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、
前記第1の流路と前記第2の流路を連通させる圧力調整弁と、
前記第2の流路又は前記液体タンクと前記圧力調整弁とを連通する第3の流路と、
前記第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、
前記圧力調整弁は、前記第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、
前記ノズルから液滴を吐出するときには、前記圧力調整弁を介して前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、前記送液手段により前記液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
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が連通する複数の個別流路と、各個別流路に連通する共通流路を有し、前記共通流路はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポートが設けられた液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
前記液体タンクから前記液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、
前記液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路と、を備え、
前記第1液体径路及び前記第2液体径路は、いずれも、
前記液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、
前記液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、
前記第1の流路と前記第2の流路を連通させる圧力調整弁と、
前記第2の流路又は前記液体タンクと前記圧力調整弁とを連通する第3の流路と、
前記第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、
前記圧力調整弁は、前記第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、
前記ノズルから液滴を吐出するときには、前記圧力調整弁を介して前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、前記送液手段により前記液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
構成とした。
ここで、前記液体タンクは、開閉可能な弁を通じて大気に連通する連通路が設けられている構成とできる。
また、前記第2液体径路は前記液体タンク内部に破泡性部材を介して接続されている構成とできる。
本発明に係る画像形成装置によれば、液体タンクから液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路とを備え、第1液体径路は、液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、第1の流路と第2の流路を連通させる圧力調整弁と、第2の流路又は液体タンクと圧力調整弁とを連通する第3の流路と、第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、圧力調整弁は、第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、ノズルから液滴を吐出するときには、圧力調整弁を介して液体吐出ヘッドと液体タンクが連通している状態で、送液手段により液体を液体タンクからヘッドに送液する構成としたので、ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながらヘッドに印加して液体径路の長尺化、吐出流量の増大化、吐出液体の高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができ、液体循環で無駄な液体消費を抑制しながら気泡排出性を向上でき、更に第2流路に設けられた流路開閉手段により初期充填時やメンテナンス時に送液手段で直接第1流路に送液して充填時間の短縮化を図れ、ノズルからの気泡排出には加圧排出ができることでメンテナンス効果が高まる。
本発明に係る画像形成装置によれば、液体タンクから液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路とを備え、第2液体径路は送液手段を有し、第1液体径路は、液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、液体タンクに連通する第2の流路と、第1の流路と第2の流路を連通させる圧力調整弁と、第2の流路又は液体タンクと圧力調整弁とを連通する第3の流路と、第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、圧力調整弁は、第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、ノズルから液滴を吐出するときには、圧力調整弁を介して液体吐出ヘッドと液体タンクが連通している状態で、送液手段により液体を液体タンクからヘッドに送液する構成としたので、ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながらヘッドに印加して液体径路の長尺化、吐出流量の増大化、吐出液体の高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができ、液体循環で無駄な液体消費を抑制しながら気泡排出性を向上でき、更に第2液体径路の送液手段の送液量よりメンテナンス時にもノズルからの液体排出をせずに循環できるようになって廃液量を低減できる。
本発明に係る画像形成装置によれば、液体タンクから液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路とを備え、第2液体径路は送液手段を有し、第1液体径路は、液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、第1の流路と第2の流路を連通させる圧力調整弁と、第2の流路又は液体タンクと圧力調整弁とを連通する第3の流路と、第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、圧力調整弁は、第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、ノズルから液滴を吐出するときには、圧力調整弁を介して液体吐出ヘッドと液体タンクが連通している状態で、送液手段により液体を液体タンクからヘッドに送液する構成としたので、ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながらヘッドに印加して液体径路の長尺化、吐出流量の増大化、吐出液体の高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができ、液体循環で無駄な液体消費を抑制しながら気泡排出性を向上でき、更に第2流路に設けられた流路開閉手段により初期充填時やメンテナンス時に送液手段で直接第1流路に送液して充填時間の短縮化を図れ、ノズルからの気泡排出には加圧排出ができることでメンテナンス効果が高まり、更にまた第2液体径路の送液手段の送液量よりメンテナンス時にもノズルからの液体排出をせずに循環できるようになって廃液量を低減できる。
本発明に係る画像形成装置によれば、液体タンクから液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路とを備え、第1液体径路及び第2液体径路は、いずれも、液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、第1の流路と第2の流路を連通させる圧力調整弁と、第2の流路又は液体タンクと圧力調整弁とを連通する第3の流路と、第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、圧力調整弁は、第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、ノズルから液滴を吐出するときには、圧力調整弁を介して液体吐出ヘッドと液体タンクが連通している状態で、送液手段により液体を液体タンクからヘッドに送液する構成としたので、ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながらヘッドに印加して液体径路の長尺化、吐出流量の増大化、吐出液体の高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができ、液体循環で無駄な液体消費を抑制しながら気泡排出性を向上でき、更に第2流路に設けられた流路開閉手段により初期充填時やメンテナンス時に送液手段で直接第1流路に送液して充填時間の短縮化を図れ、ノズルからの気泡排出には加圧排出ができることでメンテナンス効果が高まり、更に初期充填及びメンテナンス時にはインクタンク−第1液体径路−ヘッド−第2液体径路−インクタンクの循環径路を形成することにより常時気泡排出が可能であり、しかも、記録時に双方向からヘッドへ液体供給が可能となるため、より安定した供給を行うことができ、特に、複数のヘッドを直列に接続して長尺化した長尺ヘッドにも安定した液体供給が可能となる。
本発明の第1実施形態の説明に供する模式的説明図である。 流路抵抗可変ユニットの一例を示す説明図である。 同じく弁体の平面説明図である。 同実施形態の初期充填動作の一例の説明に供するフロー図である。 同実施形態の初期充填動作の他の例の説明に供するフロー図である。 同じく印字動作の説明に供するフロー図である。 同じくクリーング動作の説明に供するフロー図である。 本発明の第2実施形態の説明に供する模式的説明図である。 同実施形態の初期充填動作の説明に供するフロー図である。 同じく印字動作の説明に供するフロー図である。 同じくクリーング動作の説明に供するフロー図である。 本発明の第3実施形態の説明に供する模式的説明図である。 同実施形態の初期充填動作の説明に供するフロー図である。 同じく印字動作の説明に供するフロー図である。 同じくクリーング動作の説明に供するフロー図である。 本発明の第4実施形態の説明に供する模式的説明図である。 同実施形態の初期充填動作の説明に供するフロー図である。 同じく印字動作の説明に供するフロー図である。 同じくクリーング動作の説明に供するフロー図である。 本発明の第5実施形態の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第6実施形態の説明に供する模式的説明図である。 本発明の第7実施形態の説明に供する模式的説明図である。 同じくサブタンクの側面説明図である。 本発明の第8実施形態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としてのインクジェット記録装置を示す概略正面説明図である。 同じく概略平面説明図である。 同じく概略側面説明図である。 同装置のインク供給循環系(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。 同装置の制御部の一例を示すブロック説明図である。 同じくヘッド吐出流量とヘッド圧力損失とアシスト流量の関係の一例を示す説明図である。
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。本発明の第1実施形態について図1を参照して説明する。なお、図1は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。
液体吐出ヘッド1は、液滴を吐出する複数のノズル2と、各ノズル2が連通する複数の個別流路3と、各個別流路3に連通する共通流路4を有し、共通流路4はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポート5、6が設けられている。液体タンクであるインクカートリッジ(メインタンク)10は、液体吐出ヘッド1に供給するインクを貯留する。
そして、インクカートリッジ10から液体吐出ヘッド1の共通流路4の一方のポート5側に連通する第1液体径路11と、液体吐出ヘッド1の共通流路4の他方のポート6側に連通する第2液体径路12とを備えている。
ここで、第1液体径路11は、液体吐出ヘッド1にフィルタ7を通じて連通する第1の流路21と、インクタンク10に連通し、流路開閉手段である開閉弁(バルブ)24を有する流路22a及び22bで構成される第2の流路22と、第1の流路21と第2の流路22を連通させる圧力調整弁である流路抵抗可変ユニット25と、第2の流路22の流路22aと22bとの間(この点を分岐部22cという。)と圧力調整弁25とを連通する第3の流路23と、第3の流路23に設けられる送液手段であるポンプ(アシストポンプ)26(ポンプP1)とを有している。
圧力調整弁である流路抵抗可変ユニット25は、第1の流路21を流れる液体(インク)の流量に応じて内部の流路抵抗が変化するものである。
なお、インクカートリッジ10には大気連通部30及び液面高さを検知する検知電極31が設けられており、インクカートリッジ10内の液面がヘッド1のノズル面よりも低い位置になるように配置されている。これにより、インクがインク径路に満たされている状態では、ヘッド10とインクカートリッジ10の液面の水頭差hにより、ヘッド1は負圧に保持されるので、安定してヘッド1からインク滴吐出を行うことができる。
また、ヘッド1側には維持回復機構51が配設される。この維持回復機構51には、非吐出時にインクの水分乾燥を防止すると同時に、ヘッド1内の気泡を取り除き、ノズル2が詰まったときなどにヘッド1内のインクを吸引する目的で保湿・吸引用のキャップ52が備わっている。ヘッド1内のインクを吸引するときは、ヘッド1のノズル面をキャップ52でキャッピングして、吸引ポンプ53により、インクを廃液タンク56に排出する。ここでは、キャップ52は、保湿用と吸引用を併用しているが、それぞれの役割を独立させたキャップを構成してもよい。また、吸引したインクは、廃液タンク56ではなく、インクカートリッジ10に戻す構成とすることもできる。また、廃液タンク56は、吸引動作だけではなく、ヘッド1からの画像形成に寄与しない空吐出滴を受ける空吐出受けとしての役割を持つことがある。また、ワイパ部材57は、ワイピングユニット58に取り付けられており、このワイパ部材57により、メンテナンス後のヘッド1のノズル面2aを払拭することで、ノズル面のメニスカスが整えられる。なお、キャップ52及びワイパ部材57は図示しない移動機構によってヘッド1のノズル面2aに対して進退される(この例では昇降される。)。
次に、流路抵抗可変ユニット25の一例について図2及び図3を参照して説明する。なお、図2は流路抵抗可変ユニットの模式的説明図、図3は同ユニットの弁体の平面説明図である。
流路抵抗可変ユニット25は、流路形成部材である管部材41と、管部材41内に自由状態で移動可能に収容された可動部材である弁体42とを有している。
管部材41は、第1の流路21を接続するポート43aと、第2の流路22の流路22aを接続するポート43bと、第3の流路23を接続するポート43cとを有している。弁体42は、インクの流れの方向において径の異なる段部を有する段付き軸形状部材であり、上部42t、中央部42m、下部42bの少なくとも3つの段部要素を有し、中央部42mの径が下部42bよりも小径に形成されている。この弁体42は、管部材41の内部で移動可能とされ、内部の流れの状態等に応じて、図2(a)の位置、図2(b)の位置、あるいはその中間の位置をとる。
ここで、弁体42の上部42tには、図3にも示すように、インクの流れ方向に沿う方向に、第1の流路41と第3の流路43とを連通する連通路であって第1の絞り部となる貫通穴44が設けられている。また、弁体42の下部42bと管部材41の流路部分47bとの間で第2の絞り部48が形成され、弁体42が上述したように内部の流れの状態等に応じて移動することにより、第2の絞り部48の絞り量が変化する。
なお、ここでは、図3に示すように、貫通穴44を弁体42の中心軸回りに4等分して均等に配置したが、穴の大きさを小さくして穴の数を増やしたり、逆に穴を大きくして穴の数を減らしたりすることも適宜可能である。ただし、ヘッド1からのインク吐出による流れを利用して、まっすぐ弁体42を移動させるという点で、貫通穴42は弁体上部42tに周方向に均等に配置することが好ましい。
そして、管部材41には、弁体42の中央部42mの位置、すなわち、第1の絞り部44と第2の絞り部48との間に第3の流路23の一部となる横穴(ポート)43cが形成されている。
ここで、この流路抵抗可変ユニット25及びアシストポンプ26によるアシスト原理について説明する。
まず、ヘッド1から滴吐出を行っていない状態、あるいは、吐出流量が少ない条件は、流路抵抗可変ユニット83は図2(a)に示す状態にあり、開閉弁25は開状態にある。この状態では、弁体42はポート43b側にある。図2(a)に示すように、管部材41と弁体42の下部42bの間のギャップGbと、第1の絞り部となる貫通穴84との流体抵抗の総和が管部材41と弁体42の上部42tのギャップGtの流体抵抗よりも大きいこと、更に、ポート43aの先には流体抵抗の大きい第1流路21や図示しないヘッド側のフィルタがあるため、矢印Qaで示すポンプ26によって送液されたインクは、流れやすいポート43b側に流れる(矢印C)。したがって、ポンプ26によって発生するインクの流れは、第3の流路23から流路抵抗可変ユニット25内を通じて第2の流路22の流路22bで形成されるループ経路内を循環するだけであり、ヘッド1の圧力にはほとんど影響を与えない。
一方、ヘッド1の吐出流量が多い条件の場合、流路抵抗可変ユニット83の状態は図2(b)に示す状態になる。管部材41と弁体42の上部42tのギャップGtが狭く、第1の絞り部である管通穴44を通る、矢印Qhで示すヘッド1からの滴吐出によるインクの流れによって、弁体42がポート43a側に引かれ弁体42が移動する(図で上方向に移動する。)。これにより、弁体42の下部42bが管部材41の小径部(流路部分47b:第2の絞り部48)に移動し、管部材41と弁体42の下部42bの間のギャップは小さいギャップGb1となる。矢印Qaで示すようにポンプ26によって送液されるインクは、この狭いギャップGb1を流れようとする(矢印D)ので、圧力が発生する。この圧力が、ヘッド1にインクが流れる際に発生する圧力損失を低減させ、大流量のインク供給を実現することができる。
この流路抵抗可変ユニット25では、ヘッド1の吐出流量が増して圧力損失が大きくなる条件ほど、弁体42の下部42bの周面と管部材41の流路部分47bとのインクの流れ方向の対向長さ(第2の絞り部48の長さ)が長くなって、弁体42の下部42bと管部材41の狭ギャップGb1の長さが長くなり、よりポンプ(アシストポンプ)26による増圧効果を大きくする。これにより、従来のように流量調整弁を他のアクチュエータ等で制御する煩雑さがなく、簡易な構成で自動的に安定したインク供給を実現する
次に、この第1実施形態におけるヘッドに対する初期充填動作の第1例について図4のフロー図を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、バルブ24を開き、アシストポンプ26を駆動することで、アシストポンプ26から送液されたインクは、第3の流路23から流路抵抗可変ユニット25内を通り、第2の流路22、バルブ24を経てインクカートリッジ10若しくは第3の流路23へと循環し、第3の流路23及び第2の流路22がインクで満たされる。
そして、所定時間経過後(カウンタアップ後)、バルブ24を閉じると、アシストポンプ26から送液されたインクは、第1液体径路11の第1の流路21を経てヘッド1の共通流路4を満たし、さらに第2液体径路12を経てインクカートリッジ10に循環する。なお、計時手段としてはカウンタを用いて、カウンタアップで所定時間が経過したことを判別する。
次いで、バルブ24を閉じてからインクカートリッジ10まで循環するまでの時間を予め設定しておき、その時間が経過した後(カウンタアップ後)に、バルブ24を開く。これにより、ヘッド1には水頭圧hがかかる。
そして、吸引ポンプ53を駆動してキャップ52内を負圧状態にし、ヘッド1のノズル2内に残存する気泡を排除し(キャップ吸引を行い)、キャップ52をヘッド1のノズル面2aから離間させ(ヘッドキャッピング解除)、ワイパ部材57をワイピング位置にしてヘッド1に対して相対的に移動させることで、ヘッド1のノズル面2aをワイピングし(ヘッドワイピング)、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから吐出(空吐出)させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成する。
その後、アシストポンプ26を停止し、キャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
これにより、ヘッド1に対するインクの初期充填が完了する。
次に、第1実施形態におけるヘッドに対する初期充填動作の第2例について図5のフロー図を参照して説明する。
この例は、アシストポンプ26として呼び水が必要な方式のポンプを用いる場合の例である。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、バルブ24を閉じ、アシストポンプ26を駆動し、キャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングして吸引ポンプ53を駆動してノズル吸引を開始し、所定時間経過後ノズル吸引を停止する。これにより、アシストポンプ26として呼び水が必要な方式のポンプである場合、バルブ24を閉じた状態でノズル吸引を行なってヘッド1のノズル2から空気を吸引することで、インクカートリッジ10からアシストポンプ26まで呼び水を補助することができる。
これにより、アシストポンプ26から送液されたインクは、第3の流路23から流路抵抗可変ユニット25内を通り、第2の流路22、バルブ24を経てインクカートリッジ10若しくは第3の流路23へと循環し、第3の流路23及び第2の流路22がインクで満たされる。
そして、ノズル吸引停止から所定時間経過後(カウンタアップ後)、バルブ24を閉じると、アシストポンプ26から送液されたインクは、第1液体径路11の第1の流路21を経てヘッド1の共通流路4を満たし、さらに第2液体径路12を経てインクカートリッジ10に循環する。
次いで、バルブ24を閉じてからインクカートリッジ10まで循環するまでの時間を予め設定しておき、その時間が経過した後(カウンタアップ後)に、バルブ24を開く。これにより、ヘッド1には水頭圧hがかかる。
そして、吸引ポンプ53を駆動してキャップ52内を負圧状態にし、ヘッド1のノズル2内に残存する気泡を排除し(キャップ吸引を行い)、キャップ52をヘッド1のノズル面2aから離間させ(ヘッドキャッピング解除)、ワイパ部材57をワイピング位置にしてヘッド1に対して相対的に移動させることで、ヘッド1のノズル面2aをワイピングし(ヘッドワイピング)、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから吐出(空吐出)させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成する。
その後、アシストポンプ26を停止し、キャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
これにより、ヘッド1に対するインクの初期充填が完了する。
次に、この第1実施形態における印字動作について図6のフロー図を参照して説明する。
印字ジョブ信号を受信した後、まず温度センサで装置内の温度を検知しインクの温度を推定する。このインクの温度をもとに、アシストポンプ26で送液する流量を決定し(アシストポンプ駆動条件設定)、アシストポンプ26を駆動する。その後、ヘッド1のノズル面2aを覆っているキャップ52をノズル面2aから離間させて(ヘッドキャッピング解除)、所定の滴数の空吐出を実施した後、印字動作を開始する。
このとき、アシストポンプ26が駆動しているので、第1液体流路11の第1の流路21を形成するインク供給チューブなどが長いシステムで、高粘度のインクを用いる場合でも、インク供給に伴う圧力損失を適切に低減することができるので、インクの供給不足を生じさせることなく良好な印字を行うことができる。
印字終了後、ヘッド1のノズル面2aをキャップ52でキャッピングする。その後、アシストポンプ26を停止させる。なお、ここで、アシストポンプ26は印字終了後直ちに停止させても良い。また、ここでは、インク温度に基づいてアシストポンプ26の送液量を制御しているが、インク供給仕様等の条件によっては、最も低温環境条件で供給不足を起こさない送液量で、全ての温度条件で送液することもできる。
次に、この第1実施形態におけるクリーニング動作について図7のフロー図を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、バルブ24を閉じ、アシストポンプ26を駆動することで、アシストポンプ26から送液されたインクは、第3の流路23から流路抵抗可変ユニット25内を通り、第1液体経路11の第1の流路21を経てヘッド1の共通液室4に送られ、ノズル2からインクと共に気泡を排出する。
そして、所定時間経過後(カウンタアップ後)、バルブ24を開き、キャップ52をヘッド1のノズル面2aから離間させ(ヘッドキャッピング解除)、ワイパ部材57をワイピング位置にしてヘッド1に対して相対的に移動させることで、ヘッド1のノズル面2aをワイピングし(ヘッドワイピング)、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから吐出(空吐出)させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成する。
その後、アシストポンプ26を停止し、キャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
これにより、ヘッド1のクリーニング動作が完了する。
このように、液体タンクからヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路とを備え、第1液体径路は、液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、第1の流路と第2の流路を連通させる圧力調整弁と、第2の流路又は液体タンクと圧力調整弁とを連通する第3の流路と、第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、圧力調整弁は、第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、ノズルから液滴を吐出するときには、圧力調整弁を介して液体吐出ヘッドと液体タンクが連通している状態で、送液手段により液体を液体タンクからヘッドに送液する構成とすることで、ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながらヘッドに印加して液体径路の長尺化、吐出流量の増大化、吐出液体の高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができ、液体循環で無駄な液体消費を抑制しながら気泡排出性を向上でき、更に第2流路に設けられた流路開閉手段により初期充填時やメンテナンス時に送液手段で直接第1流路に送液して充填時間の短縮化を図れ、ノズルからの気泡排出には加圧排出ができることでメンテナンス効果が高まる。
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。なお、図8は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。
この実施形態は、前記第1実施形態における第1液体経路11の第2の流路22の流路22bに介装した開閉弁24を設けず、第2液体経路12に送液ポンプ27(ポンプP2)を介装している。その他の構成は前記第1実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、この第2実施形態におけるヘッドに対する初期充填動作について図9のフロー図を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、アシストポンプ26を駆動することで、アシストポンプ26から送液されたインクは、第3の流路23から流路抵抗可変ユニット25内を通り、第2の流路22、バルブ24を経てインクカートリッジ10若しくは第3の流路23へと循環し、第3の流路23及び第2の流路22がインクで満たされる。
そして、所定時間経過後(カウンタアップ後)、送液ポンプ27を駆動し(送液ポンプP2駆動)、ヘッド1側からインクカートリッジ10側への送液を行う。これにより、アシストポンプ26から送液されたインクは、第1液体径路11の第1の流路21を経てヘッド1の共通流路4を満たし、さらに第2液体径路12を経て送液ポンプ27を介してインクカートリッジ10に循環する。
次いで、送液ポンプ27の駆動開始からインクカートリッジ10まで循環するまでの時間を予め設定しておき、その時間が経過した後(カウンタアップ後)に、送液ポンプ27を停止する。これにより、ヘッド1には水頭圧hがかかる。
そして、吸引ポンプ53を駆動してキャップ52内を負圧状態にし、ヘッド1のノズル2内に残存する気泡を排除し(キャップ吸引を行い)、キャップ52をヘッド1のノズル面2aから離間させ(ヘッドキャッピング解除)、ワイパ部材57をワイピング位置にしてヘッド1に対して相対的に移動させることで、ヘッド1のノズル面2aをワイピングし(ヘッドワイピング)、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから吐出(空吐出)させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成する。
その後、アシストポンプ26を停止し、キャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
これにより、ヘッド1に対するインクの初期充填が完了する。
次に、第2実施形態における印字動作について図10のフロー図を参照して説明する。
印字ジョブ信号を受信した後、まず温度センサで装置内の温度を検知しインクの温度を推定する。このインクの温度をもとに、アシストポンプ26で送液する流量を決定し、アシストポンプ26を駆動する。そして、送液ポンプ27を駆動する。その後、ヘッド1のノズル面2aを覆っているキャップ52をノズル面2aから離間させて(ヘッドキャッピング解除)、所定の滴数の空吐出を実施した後、印字動作を開始する。
このとき、アシストポンプ26が駆動しているので、第1液体流路11の第1の流路21を形成するインク供給チューブなどが長いシステムで、高粘度のインクを用いる場合でも、インク供給に伴う圧力損失を適切に低減することができるので、インクの供給不足を生じさせることなく良好な印字を行うことができる。
印字終了後、ヘッド1のノズル面2aをキャップ52でキャッピングする。その後、送液ポンプ27を停止し、アシストポンプ26を停止させる。
このように、印字中送液ポンプ27を駆動しておくことで、印字中に気泡が発生した場合にもそのまま気泡を除去することができる。
次に、この第2実施形態のクリーニング動作について図11のフロー図を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、アシストポンプ26を駆動し、吸引ポンプ53を駆動してキャップ吸引を行うことで、ヘッド1のノズル2からインクとともに気泡を排出させる。そして、キャップ52をヘッド1のノズル面2aから離間させ(ヘッドキャッピング解除)、ワイパ部材57をワイピング位置にしてヘッド1に対して相対的に移動させることで、ヘッド1のノズル面2aをワイピングし(ヘッドワイピング)、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから吐出(空吐出)させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成する。
その後、アシストポンプ26を停止し、キャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
これにより、ヘッド1のクリーニング動作が完了する。
このように、液体タンクからヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路とを備え、第2液体径路は送液手段を有し、第1液体径路は、ヘッドに連通する第1の流路と、液体タンクに連通する第2の流路と、第1の流路と第2の流路を連通させる圧力調整弁と、第2の流路又は液体タンクと圧力調整弁とを連通する第3の流路と、第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、圧力調整弁は、第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、ノズルから液滴を吐出するときには、圧力調整弁を介してヘッドと液体タンクが連通している状態で、送液手段により液体を液体タンクからヘッドに送液する構成とすることで、ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながらヘッドに印加して液体径路の長尺化、吐出流量の増大化、吐出液体の高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができ、液体循環で無駄な液体消費を抑制しながら気泡排出性を向上でき、更に第2液体径路の送液手段の送液量よりメンテナンス時にもノズルからの液体排出をせずに循環できるようになって廃液量を低減できる。
次に、本発明の第3実施形態について図12を参照して説明する。なお、図12は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。
この実施形態は、前記第1実施形態に加えて、第2実施形態と同様に、第2液体経路12に送液ポンプ27(ポンプP2)を介装している。その他の構成は前記第1、第2実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
次に、この第3実施形態におけるヘッドに対する初期充填動作について図13のフロー図を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、バルブ24を開き、アシストポンプ26を駆動することで、アシストポンプ26から送液されたインクは、第3の流路23から流路抵抗可変ユニット25内を通り、第2の流路22、バルブ24を経てインクカートリッジ10若しくは第3の流路23へと循環し、第3の流路23及び第2の流路22がインクで満たされる。
次に、アシストポンプ26の駆動から所定時間経過後(カウンタアップ後)にバルブ236を閉じると、アシストポンプ26から送液されたインクは、第1液体経路11の第1の流路21を経てヘッド1内部に送られる。そして、ヘッド1内部がインクで満たされるまでの予め設定した時間が経過した時(カウンタアップ後)、バルブ24を開く。ヘッド1には水頭圧hがかかり、この状態で、キャップ吸引によりヘッド1のノズル2内に残存する気泡を排除し、ワイパ部材57でヘッド1のノズル面2aをワイピングし、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから空吐出させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成できる。
次に、送液ポンプ27により、第2液体経路12にインクを満たしながらインクカートリッジ10側へインクを循環させる。この際に、送液ポンプ27での送液量を、ヘッド1からのインク吐出量(たとえば0.1cc/sec程度)に抑えることで、前記したように流体抵抗制御ユニット25の弁体42が上昇して第1液体経路11の流体抵抗を低減することが可能となり、ヘッド1のノズル2からインクが漏洩することの無いメニスカス保持圧以下の低い圧力に制御でき、無駄なインクを消費することなく初期充填が可能となる。従来技術では圧力で制御するため、メニスカス保持力以下の微小な圧力を制御することはきわめて困難であったが、本発明の構成によればポンプ27の流量で圧力が制御できるため、上記効果を容易に得ることが可能となるのが大きな特徴である。
次に、第3実施形態における印字動作について図14のフロー図を参照して説明する。
印字ジョブ信号を受信した後、まず温度センサで装置内の温度を検知しインクの温度を推定する。このインクの温度をもとに、アシストポンプ26で送液する流量を決定し、バルブ24を開いた後、アシストポンプ26を駆動し、送液ポンプ27を駆動する。その後、ヘッド1のノズル面2aを覆っているキャップ52をノズル面2aから離間させて(ヘッドキャッピング解除)、所定の滴数の空吐出を実施した後、印字動作を開始する。
印字終了後、ヘッド1のノズル面2aをキャップ52でキャッピングする。その後、送液ポンプ27を停止し、アシストポンプ26を停止させる。
次に、この第3実施形態のクリーニング動作について図15のフロー図を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、バルブ24を閉じ、アシストポンプ26を駆動することで、アシストポンプ26から送液されたインクは、第3の流路23から流路抵抗可変ユニット25内を通り、第1液体経路11の第1の流路21を経てヘッド1の共通液室4に送られ、ノズル2からインクと共に気泡を排出する。
そして、所定時間経過後(カウンタアップ後)、バルブ24を開き、キャップ52をヘッド1のノズル面2aから離間させ(ヘッドキャッピング解除)、ワイパ部材57をワイピング位置にしてヘッド1に対して相対的に移動させることで、ヘッド1のノズル面2aをワイピングし(ヘッドワイピング)、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから吐出(空吐出)させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成する。
その後、アシストポンプ26を停止し、キャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
これにより、ヘッド1のクリーニング動作が完了する。
このように、液体タンクからヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路とを備え、第2液体径路は送液手段を有し、第1液体径路は、液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、第1の流路と第2の流路を連通させる圧力調整弁と、第2の流路又は液体タンクと圧力調整弁とを連通する第3の流路と、第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、圧力調整弁は、第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、ノズルから液滴を吐出するときには、圧力調整弁を介してヘッドと液体タンクが連通している状態で、送液手段により液体を液体タンクからヘッドに送液する構成とすることで、ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながらヘッドに印加して液体径路の長尺化、吐出流量の増大化、吐出液体の高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができ、液体循環で無駄な液体消費を抑制しながら気泡排出性を向上でき、更に第2流路に設けられた流路開閉手段により初期充填時やメンテナンス時に送液手段で直接第1流路に送液して充填時間の短縮化を図れ、ノズルからの気泡排出には加圧排出ができることでメンテナンス効果が高まり、更にまた第2液体径路の送液手段の送液量よりメンテナンス時にもノズルからの液体排出をせずに循環できるようになって廃液量を低減できる。
次に、本発明の第4実施形態について図16を参照して説明する。なお、図16は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。
この実施形態は、前記第1実施形態に加えて、第2液体経路12にも、液体吐出ヘッド1にフィルタ17を通じて連通する第1の流路61と、インクタンク10に連通し、流路開閉手段である開閉弁(バルブ)64を有する流路62a及び62bで構成される第2の流路62と、第1の流路61と第2の流路62を連通させる圧力調整弁である流路抵抗可変ユニット65と、第2の流路62の流路62aと62bとの間(この点を分岐部62cという。)と圧力調整弁65とを連通する第3の流路63と、第3の流路63に設けられる送液手段であるポンプ(可逆型ポンプ)66(ポンプP3)とを有している。圧力調整弁である流路抵抗可変ユニット65は、第1の流路61を流れる液体(インク)の流量に応じて内部の流路抵抗が変化するものである。
次に、この第4実施形態の初期充填動作について図17のフロー図を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、バルブ24を開き、アシストポンプ26を駆動することで、アシストポンプ26から送液されたインクは、第3の流路23から流路抵抗可変ユニット25内を通り、第2の流路22、バルブ24を経てインクカートリッジ10若しくは第3の流路23へと循環し、第3の流路23及び第2の流路22がインクで満たされる。
そして、所定時間経過後(カウンタアップ後)、バルブ24を閉じると、アシストポンプ26から送液されたインクは第1液体径路11の第1の流路21を経てヘッド1の共通流路4を満たす。このヘッド1がインクで満たされたとき(予め定めた時間のカウンタアップ)でバルブ24を開く。これにより、ヘッド1には水頭圧hがかかり、この状態で、キャップ吸引によりヘッド1のノズル2内に残存する気泡を排除し、ワイパ部材57でヘッド1のノズル面2aをワイピングし、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから空吐出させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成する。
次に、バルブ64を閉じた状態で送液ポンプ66を送液方向が矢示A方向になるように駆動することにより、第2液体経路12の第1の流路61及び第3の流路63にインクを満たしながらカートリッジ10側へインクを循環させる。この際に、送液ポンプ66での送液量を、ヘッド1からのインク吐出量(たとえば0.1cc/sec程度)に抑えることで、前記したように流路抵抗可変ユニット26の弁体42が上昇して第1液体経路の流体抵抗を低減することが可能となり、ヘッド1のノズル2からインクが漏洩することの無いメニスカス保持圧以下の低い圧力に制御でき、無駄なインクを消費することなく初期充填が可能となる。
そして、第2液体経路12からのインクがインクカートリッジ10まで達したら、送液ポンプ66を停止し、バルブ64を開いた後、送液ポンプ66を送液方向が矢示B方向になるように駆動し、第2の流路62に残っていた気泡をインクカートリッジ10に排出させ、初期充填が完了する。
次に、この第4実施形態の印字動作について図18のフロー図を参照して説明する。
印字ジョブ信号を受信した後、まず温度センサで装置内の温度を検知しインクの温度を推定する。このインクの温度をもとに、アシストポンプ26で送液する流量を決定する(アシスト駆動条件設定)。そして、バルブ24、64を開き、アシストポンプ26、送液ポンプ66を駆動する。その後、ヘッド1のノズル面2aを覆っているキャップ52をノズル面2aから離間させて(ヘッドキャッピング解除)、所定の滴数の空吐出を実施した後、印字動作を開始する。
このとき、印字中は、バルブ24、64を開いた状態でポンプ26、66によりヘッド1側に送液することにより、第1液体径路11及び第2液体径路12の双方向からインク供給が可能となり、ヘッド1のノズル2からのインク吐出量に応じて圧力調整弁(流路抵抗可変ユニット25、65)が作動することにより、少ない圧力変動で供給が可能となる。
印字終了後、ヘッド1のノズル面2aをキャップ52でキャッピングする。その後、送液ポンプ27を停止し、アシストポンプ26を停止させる。
次に、この第4実施形態のクリーニング動作について図19のフロー図を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ10が装着済であるか否かを判別し、インクカートリッジ10が装着済みでなければ、カートリッジ装着要求を表示し、インクカートリッジ10が装着済であることが確認されたときには、維持回復機構51のキャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
次に、バルブ24、64を閉じ、アシストポンプ26、送液ポンプ66を駆動することで、アシストポンプ26、送液ポンプ66から送液されたインクは、第3の流路23、63から流路抵抗可変ユニット25、65内を通り、第1、第2液体経路11、12の第1の流路21、61を経てヘッド1の共通液室4に送られ、ノズル2からインクと共に気泡を排出する。
そして、所定時間経過後(カウンタアップ後)、バルブ24、64を開き、キャップ52をヘッド1のノズル面2aから離間させ(ヘッドキャッピング解除)、ワイパ部材57をワイピング位置にしてヘッド1に対して相対的に移動させることで、ヘッド1のノズル面2aをワイピングし(ヘッドワイピング)、ヘッド1を駆動して所定の滴数のインク滴をノズルから吐出(空吐出)させることで、ノズル2に所望のメニスカスを形成する。
その後、アシストポンプ26、送液ポンプ66を停止し、キャップ52でヘッド1のノズル面2aをキャッピングする。
これにより、ヘッド1のクリーニング動作が完了する。
このように、液体タンクからヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路とを備え、第1液体径路及び第2液体径路は、いずれも、液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、第1の流路と第2の流路を連通させる圧力調整弁と、第2の流路又は液体タンクと圧力調整弁とを連通する第3の流路と、第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、圧力調整弁は、第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、ノズルから液滴を吐出するときには、圧力調整弁を介してヘッドと液体タンクが連通している状態で、送液手段により液体を液体タンクからヘッドに送液する構成とすることで、ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながらヘッドに印加して液体径路の長尺化、吐出流量の増大化、吐出液体の高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができ、液体循環で無駄な液体消費を抑制しながら気泡排出性を向上でき、更に第2流路に設けられた流路開閉手段により初期充填時やメンテナンス時に送液手段で直接第1流路に送液して充填時間の短縮化を図れ、ノズルからの気泡排出には加圧排出ができることでメンテナンス効果が高まり、更に初期充填及びメンテナンス時にはインクタンク−第1液体径路−ヘッド−第2液体径路−インクタンクの循環径路を形成することにより常時気泡排出が可能であり、しかも、記録時に双方向からヘッドへ液体供給が可能となるため、より安定した供給を行うことができ、特に、複数のヘッドを直列に接続して長尺化した長尺ヘッドにも安定した液体供給が可能となる。
次に、本発明の第5実施形態について図20を参照して説明する。なお、図20は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。
この実施形態は、前記第3実施形態において、インクカートリッジ10の大気開放通路30に大気開放弁32を設けたものである。その他の構成は前記第3実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
ここでは、送液ポンプ27によってインクカートリッジ10にインクを戻して循環流を形成するときに、大気開放弁32を閉じておくことにより、送液ポンプ27の送液圧を第1液体流路11に加えることができ、安定した循環流を形成できる。
次に、本発明の第6実施形態について図21を参照して説明する。なお、図21は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。
この実施形態は、前記第3実施形態において、第2液体経路21のインクカートリッジ10側は、泡を破裂させる部材(破泡性部材)33を設けてインクカートリッジ10にインクを戻すようにしている。また、破泡性部材33内は連通路34を通じて大気開放通路30に連通させている。
破泡性部材33は、ドーム状の空間を有し、空間内に気泡を含む液体が導入されると、気泡は破壊され、液体は下部に、空気は上部から排出される機構となっている。この破泡性部材33としては、SUS等の極細繊維や、突起を有する表面積が大きい繊維状部材が好ましい。
この実施形態では、第2液体経路12を通じてインクカートリッジ10に戻されるインクには気泡が混入しているが、気泡が多いとインクカートリッジ10の液面に気泡が溜まり、大気開放している穴から漏れ出すおそれがあるので、破泡性部材33で気泡を破裂させて気液分離を行い、液体はインクカートリッジ10内に戻し、気体は大気開放通路30に排出することで、このような不具合を防止している。
次に、本発明の第7実施形態について図22及び図23を参照して説明する。なお、図22は同実施形態の説明に供する模式的説明図、図23はサブタンクの側面説明図である。
ここでは、ヘッド1に供給するインクを一時的に溜めるサブタンク71を備えている。サブタンク71は、内部にインク収容部72が設けられ、インク収容部72の壁面の一部は可撓性部材74で形成されて圧力変動を吸収可能とされ、フィルタ部材74を介してポート75がヘッド1のポート5に接続され、ヘッド1のポート6に流路76が接続されている。そして、第1液体経路11の第1の流路21がインク収容部72に接続され、流路76が第2液体経路12に接続されている。このサブタンク71は、図23に示すように、インクが送液された場合に空気が滞留しないように扁平で十分に幅の狭い形状としている。
次に、本発明の第8実施形態について図24を参照して説明する。なお、図24は同実施形態の説明に供する模式的説明図である。
ここでは、前記第7実施形態のインクカートリッジ10に代えて前記第6実施形態のインクカートリッジ10と同様な構成の液体タンク80を設け、この液体タンク80に着脱可能な大容量のインクカートリッジ81からポンプ82によって送液を行うようにしている。ポンプ82は、液体タンク80の検知電極31によってインク残量が所定量以下になったことが検知されたときに、図示しない駆動制御手段によって駆動されて、送液を行う。
次に、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25ないし図27を参照して説明する。なお、図25は同記録装置の概略正面説明図、図26は同じく概略平面説明図、図27は同じく概略側面説明図である。
このインクジェット記録装置は、本体フレーム101に立設された左右の側板101L、101Rに横架したガイド部材であるガイドロッド102と、本体フレーム101に横架される後フレーム101Bに取付けられたガイドレール103とで、キャリッジ104を主走査方向(ガイドロッド長手方向)に摺動自在に保持し、キャリッジ104を図示しない主走査モータとタイミングベルトによってガイドロッド2の長手方向(主走査方向)に移動走査する。
このキャリッジ104には、例えば、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)のインク滴を吐出する1又は複数の記録ヘッド110が搭載され、記録ヘッド110は複数のインク吐出口(ノズル)を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。この記録ヘッド110は前記実施形態で説明した液体吐出ヘッド1で構成している。
なお、記録ヘッド110としては発熱抵抗体を用いるサーマル方式のもの、圧電素子を用いて振動板を変形させ、また、静電力で振動板を変形させて吐出圧を得るものなど様々な方式があり、いずれの方式のものも本発明に係る画像形成装置に適用することができる。
一方、キャリッジ104の下方には、記録ヘッド110によって画像が形成される用紙120が主走査方向と垂直方向(副走査方向)に搬送される。図27に示すように、用紙120は、搬送ローラ121と押えコロ122で挟持されて、記録ヘッド110による画像形成領域(印字部)に搬送され、印写ガイド部材123上に送られ、排紙ローラ対124で排紙方向に送られる。
このとき、主走査方向へのキャリッジ104の走査と記録ヘッド110からのインク吐出を画像データに基づいて適切なタイミングで同調させ、用紙120に1バンド分の画像を形成する。1バンド分の画像形成が完了した後、副走査方向に用紙120を所定量送り、前述と同様の記録動作を行う。これらの動作を繰り返し行い、1ページ分の画像形成を行なう。
一方、記録ヘッド110の上部には吐出するインクを一時的に貯留するためのインク収容部が形成された前記第7実施形態で説明したサブタンク(バッファタンク、ヘッドタンク)130が一体的に接続される。
このサブタンク130には、装置本体側の主走査方向の一端部側に設けられたカートリッジホルダ177に着脱自在に装着される各色のインクを収容したインクカートリッジ(メインタンク)176とチューブ部材であって第1液体経路の第1の流路を形成する液体チューブ171及び第2液体経路を形成する液体チューブ172を介して接続されている。
また、装置本体の主走査方向の他端部側には記録ヘッド110の維持回復を行う維持回復機構151が配置されている。この維持回復機構151は、記録ヘッド110のノズル面をキャッピングするキャップ152と、キャップ152内を吸引する吸引ポンプ153と、吸引ポンプ153で吸引されたインクの廃液を排出する排出経路154などを含み、排出経路154から排出される廃液は本体フレーム101側に配置された廃液タンク156に排出される。
この記録装置におけるインク供給循環システムは、図27に示すように、前記第1実施形態において前記第7実施形態のサブタンク71と同様なサブタンク130を備えた構成としている。
ここで、カートリッジホルダ177には、インクカートリッジ176と、送液手段であるポンプユニット180と、圧力制御ユニット181が接続されている。カートリッジホルダ177の内部にはポンプユニット180及び圧力制御ユニット181に連通する流路が設けられている。
また、ポンプユニット180はアシストポンプ26及び第3の流路23を備えている。ポンプ78としては、チュービングポンプやダイヤフラムポンプ、ギアーポンプなど様々なポンプを適用することができる。また、圧力制御ユニット181は、流路抵抗可変ユニット25、開閉弁24及び第2の流路22を備えている。
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図28を参照して説明する。なお、図28は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部500は、この装置全体の制御を司るアシスト動作及び維持回復動作に関する制御を行う手段を兼ねるCPU501と、CPU501が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM502と、画像データ等を一時格納するRAM503と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ504と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するASIC505とを備えている。
また、記録ヘッド110を印字データに応じて駆動制御するための印刷制御部508と、キャリッジ104側に設けた記録ヘッド110を駆動するためのヘッドドライバ(ドライバIC)509と、キャリッジ104を移動走査する主走査モータ551、用紙120を搬送する搬送ローラ121を回転駆動させる副走査モータ552、維持回復機構151のキャップ152やワイパ部材などを昇降させるキャップ昇降機構513を作動する維持回復モータ512を駆動するためのモータ駆動部510と、維持回復機構151の吸引ポンプ153及びアシストポンプ26並びに開閉弁24を駆動するポンプ/弁駆動部511などを備えている。
また、この制御部500には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル514が接続されている。
この制御部500は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのI/F506を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト600側から、ケーブル或いはネットワークを介してI/F506で受信する。
そして、制御部500のCPU501は、I/F506に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ASIC505にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部508からヘッドドライバ509に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト600側のプリンタドライバ601で行っている。
印刷制御部508は、上述した印字データをシリアルデータで転送するとともに、この印字データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ509に出力する。ヘッドドライバ509は、シリアルに入力される記録ヘッド110の1行分に相当する印字データに基づいてアクチュエータ手段を駆動する。
I/O部515は、装置に装着されている各種のセンサ群516からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部508やモータ駆動部510の制御に使用する。センサ群515は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、I/O部515は様々のセンサ情報を処理することができる。また、環境条件(温度及び湿度)を検知する温度センサ127からの検知信号、廃液タンク156の満タンを検知する満タン検知センサの検知信号も入力される。
前記各実施形態における初期充填動作、印字動作及びクリーニング動作における制御は制御部500によって行われる
この記録装置における印字動作のアシスト動作の具体例について図30も参照して説明する。
例えば、液体チューブ171の直径が2.8mm、長さが2500mmのロングチューブを備える場合、16cPの高粘度インクを吐出した場合には、液体チューブ171の流体抵抗は2.7e10[Pa・s/m]となる。また、フィルタ74及び以下76とのジョイントの流体抵抗は、この実施形態では、それぞれ1e10[Pa・s/m]、2e9[Pa・s/m]のものとしている。
ここで、記録ヘッド10から安定した吐出ができる圧力損失の限界値を2.5kPaとし、全ノズルから連続してインクを吐出した場合には0.1cc/sの吐出流量となる。その時の圧力損失は、6.9kPaである。圧力制御ユニット181がない場合でも3.94kPaとなるので、単純な水頭差インク供給システムでは自然供給することはできない。
このようにインク供給系の抵抗により圧力損失が増大しリフィルが不足するときに、ポンプ26を駆動して第3の流路23からインクを矢印Qa(Qaはアシスト流量、あるいはアシスト用液体の流れであるが、便宜上矢印の符号としても使用する。)の方向に送り出す。このポンプ26の送液によってインクの供給不足量を補う(リフィルアシスト)ことができる。
記録ヘッド110の吐出流量とポンプ26の送液量(アシスト流量)と記録ヘッド110の圧力の関係の一例を図30に示している。図30は、アシスト流量を0〜2cc/sとしたときのヘッド吐出流量に対するインク供給系の圧力損失の変化を示している。前述したように、アシスト流量が「0」のときは、ヘッドの圧力損失は約7kPaとなり、インクを連続吐出できず、噴射不良となってしまうが、ポンプ26によりアシストすることにより圧力損失が1kPa以下程度となり、連続吐出することができる。
なお、本願発明は、同一色のインクを複数のヘッドに供給する場合や、色ではなく処方の異なるインクを複数のヘッドに供給する場合にも同様に適用することができる。また、複数のノズル列を1ヘッド内に有する液体吐出ヘッドで1ヘッドから異なる種類の液体を吐出する場合のインク供給システムについても適用することができる。また、狭義のインクを吐出する画像形成装置に限定されるものではなく、様々な液体を吐出する液体吐出装置(本発明でいう「画像形成装置」に含まれる。)にも適用することができる。
1 液体吐出ヘッド
2 ノズル
4 共通液室
10 インクカートリッジ(液体タンク)
11 第1液体径路
12 第2液体径路
21、61 第1の流路
22、62 第2の流路
23、63 第3の流路
24、64 開閉弁(流路開閉手段)
25、65 圧力調整弁(流路抵抗可変ユニット)
26 アシストポンプ
27、66 送液ポンプ
33 破泡性部材
71 サブタンク
104 キャリッジ
110 記録ヘッド
130 サブタンク
141 液体チューブ(第1液体径路の第1の流路)
142 液体チューブ(第2液体径路)
176 インクカートリッジ(メインタンク:液体タンク)
177 カートリッジホルダ
180 ポンプユニット
181 圧力制御ユニット

Claims (6)

  1. 液滴を吐出する複数のノズルが連通する複数の個別流路と、各個別流路に連通する共通流路を有し、前記共通流路はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポートが設けられた液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
    前記液体タンクから前記液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、
    前記液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路と、を備え、
    前記第1液体径路は、
    前記液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、
    前記液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、
    前記第1の流路と前記第2の流路を連通させる圧力調整弁と、
    前記第2の流路又は前記液体タンクと前記圧力調整弁とを連通する第3の流路と、
    前記第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、
    前記圧力調整弁は、前記第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、
    前記ノズルから液滴を吐出するときには、前記圧力調整弁を介して前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、前記送液手段により前記液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
    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が連通する複数の個別流路と、各個別流路に連通する共通流路を有し、前記共通流路はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポートが設けられた液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
    前記液体タンクから前記液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、
    前記液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路と、を備え、
    前記第2液体径路は、送液手段を有し、
    前記第1液体径路は、
    前記液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、
    前記液体タンクに連通する第2の流路と、
    前記第1の流路と前記第2の流路を連通させる圧力調整弁と、
    前記第2の流路又は前記液体タンクと前記圧力調整弁とを連通する第3の流路と、
    前記第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、
    前記圧力調整弁は、前記第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、
    前記ノズルから液滴を吐出するときには、前記圧力調整弁を介して前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、前記送液手段により前記液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
    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が連通する複数の個別流路と、各個別流路に連通する共通流路を有し、前記共通流路はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポートが設けられた液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
    前記液体タンクから前記液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、
    前記液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路と、を備え、
    前記第2液体径路は、送液手段を有し、
    前記第1液体径路は、
    前記液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、
    前記液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、
    前記第1の流路と前記第2の流路を連通させる圧力調整弁と、
    前記第2の流路又は前記液体タンクと前記圧力調整弁とを連通する第3の流路と、
    前記第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、
    前記圧力調整弁は、前記第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、
    前記ノズルから液滴を吐出するときには、前記圧力調整弁を介して前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、前記送液手段により前記液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
    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が連通する複数の個別流路と、各個別流路に連通する共通流路を有し、前記共通流路はノズル配列方向の一端部側及び他端部側にそれぞれポートが設けられた液体吐出ヘッドと、
    前記液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
    前記液体タンクから前記液体吐出ヘッドの共通流路の一方のポート側に連通する第1液体径路と、
    前記液体吐出ヘッドの共通流路の他方のポート側に連通する第2液体径路と、を備え、
    前記第1液体径路及び前記第2液体径路は、いずれも、
    前記液体吐出ヘッドに連通する第1の流路と、
    前記液体タンクに連通し、流路開閉手段を有する第2の流路と、
    前記第1の流路と前記第2の流路を連通させる圧力調整弁と、
    前記第2の流路又は前記液体タンクと前記圧力調整弁とを連通する第3の流路と、
    前記第3の流路に設けられる送液手段と、を有し、
    前記圧力調整弁は、前記第1の流路を流れる液体の流量に応じて内部の流路抵抗が変化し、
    前記ノズルから液滴を吐出するときには、前記圧力調整弁を介して前記液体吐出ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、前記送液手段により前記液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
    ことを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記液体タンクは、開閉可能な弁を通じて大気に連通する連通路が設けられていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。
  6. 前記第2液体径路は前記液体タンク内部に破泡性部材を介して接続されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
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