JP5309939B2

JP5309939B2 - 液体吐出装置および画像形成装置

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Publication number: JP5309939B2
Application number: JP2008312098A
Authority: JP
Inventors: 潤一ノ渡
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2028-12-08
Also published as: JP2010131934A

Description

本発明は、液体吐出装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、液滴が移動する流路中で発生する気泡による吐出不良を防止する構造に関する。

周知のように、プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの機能を複合させて備えた画像形成装置には、インクなど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備えた液体吐出装置を用いる構成が知られている。

液体吐出装置では、記録紙等の記録媒体を搬送しながら記録ヘッドから吐出される液滴を付着あるいは浸透させることで画像を形成するようになっている。

なお、記録媒体の対象となるものとして、上述した記録紙だけでなく、意図などの繊維、皮革や金属さらには樹脂やガラス、木材そしてセラミックスなどの液体の付着あるいは浸透が可能な材質がある。

液体吐出装置を備えた画像形成装置においては、液体吐出ヘッドからのインク吐出動作を安定化させるために、液体吐出ヘッド内のインクを所定の負圧に維持する（液体吐出ヘッド内のインクに作用する圧力を所定の負圧に保つ）ことが重要である。このため、一般には、液体吐出ヘッドにインクを供給するインク供給系中に負圧発生手段を備え、その負圧発生手段によって負圧を付与したインクを液体吐出ヘッドに供給している。

このような負圧発生手段として、インクタンク内に収容したスポンジ状のインク吸収体の毛細管現象を利用して負圧を形成する構成や、インクタンク内を負圧に維持するように、インクタンクの少なくとも一部を形成する可撓性部材をインクタンク外方に付勢するばねなどの付勢手段を備えた構成が知られている。さらに、他の負圧発生手段として、液体吐出ヘッドよりも下方にインクタンクを配置しておき、水頭差を利用してインクに負圧を付与する構成も知られている。

ところで、一般的なインクジェット画像形成装置は、インク中の異物や気泡が液体吐出ヘッド内へ流入しないようにメインタンクと液体吐出ヘッドの間の流路内にフィルタが設けられている。

通常は、数μｍの異物をほぼ１００％捕捉する濾過性能を有するものが用いられるが、そのためにフィルタ部は大きな流体抵抗となる。

また、ヘッドタンクを用いるオフキャリッジ方式のインクジェット画像形成装置にあっては、メインタンクからヘッドタンクへインクを供給するためのインク供給流路は、装置内の引き回しや組み立て性、保全性等を考慮して柔軟樹脂チューブが用いられていることが多い。また、ヘッドタンク内の負圧発生手段としては可撓性フィルムが設けられることが多いが、これらは長期使用によって徐々に外部から空気が透過し、やがてはヘッドタンク内に空気が入り込んでしまう。また、オンキャリッジ方式のインクジェット画像形成装置においても、メインタンク内に存在する空気やメインタンクの着脱時に供給流路内に混入する空気、インクに溶存している空気などが供給流路を経由して最終的にフィルタ部へ蓄積することになる。

フィルタ部での空気の蓄積を抑制する構成としては、ヘッドタンク内を密閉又は開放状態に切り替える大気開放弁手段を設け、かつインク供給流路と排気流路を別にしてヘッドタンク内の空気を排出するようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１）。この構成においては、インク供給流路と排気流路とを別にしてヘッドタンク内の空気を排出するのでヘッドタンク内に空気が蓄積するのを防止することができる。

また、上述した排気ができる構成とは別の構成として、ヘッドタンクの上端部に向かって隅角部を形成するフィルタ室が配置されると共に、フィルタ室を覆うように異物を排除するためのフィルタ部材が配置され、フィルタ室の上部に形成された隅角部にヘッドタンクから液体吐出ヘッドに至るインク導出口が開口された構成が提案されている（例えば、特許文献２）。この構成においては、フィルタ室に残留する気泡を、その浮力作用を利用してインク導出口に誘導させることができる。

さらに、別の構成としては、フィルタ室の構成として、一端がインクカートリッジに連通するインク供給路とインクジェット式記録ヘッドに連通する通孔との間に、一部を水平方向に対して傾斜させたフィルタ室を形成し、ここを斜めに横切るようにフィルタ板を配置して、インクをフィルタ板の全面から通過させるようにした構成が提案されている（例えば、特許文献３）。

特開２００５−１６９６７４号公報特開２００１−２７７５３５号公報特開平９−２１６３７５号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている大気開放弁手段を有したヘッドタンクを備えた構成にあっては、メインタンクとヘッドタンクとの間の流路内に混入した気泡については排出することが可能であるが、ヘッドタンクからフィルタユニット、特にフィルタに接触して膜を形成した気泡については容易に排出できない虞がある。

また、特許文献２に開示されている記述されているヘッドタンクを備えた構成にあっては、ヘッドタンクの導出口に気泡が誘導されるので、液体吐出ヘッドからインクを吐出すると、この気泡がヘッドタンク内のインクよりも優先して液体吐出ヘッド内へ供給されてしまうことになる。このため、インクがノズルから噴射しない状態となり異常画像が発生する虞がある。

さらに、特許文献３に開示されている構成においては、インクタンクから記録ヘッドへのインク流量が大きくなった場合にフィルタ部での圧力損失は小さくなる反面、気泡が混入した場合には、混入気泡がフィルタ部に停滞してしまう。このため気泡の停滞部分でインクが流れなくなってしまい、不利他部での圧力損失が増大し、最終的にはインク供給が間に合わなくなる虞がある。

本発明の目的は、上記従来の液体吐出装置における問題、特にフィルタ部での気泡の停滞による問題に鑑み、インク供給流路内に気泡が混入した場合でも液滴の吐出不良を生じないようにできる構成を備えた液体吐出装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

この目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、所定の位置に配置された着脱可能な液体メインタンクと、前記液体メインタンクから液体供給経路を介して液体の補給を受けると共に、前記液体吐出ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、前記ヘッドタンクと前記液体吐出ヘッドの間に介在され、前記ヘッドタンクから前記液体吐出ヘッドに供給される液体をろ過するフィルタが内蔵されたフィルタ室を有するフィルタ部とを備える液体吐出装置において、前記フィルタ室には、前記液滴の移動方向において前記フィルタよりも上流側にあるヘッドタンクへ気泡を誘導する部分が設けられており、前記フィルタ室における前記フィルタより下流側のインク供給経路に設けられ、前記フィルタの上方側に気泡をトラップするための気泡収容室を備え、前記フィルタが、前記フィルタ室において水平方向に対して斜めに取り付けられており、前記フィルタ室における前記フィルタより上流側のインク供給経路は、混入した気泡を前記ヘッドタンクへ導入するための斜面を有し、前記フィルタより上流側のインク供給経路の前記斜面は、前記フィルタの取り付け角度と同一の角度に傾斜されていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出装置において、前記フィルタおよび前記フィルタ部と前記ヘッドタンクとを繋ぐ流路が水平方向に対して１０°〜３０°の角度を有することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の液体吐出装置において、前記フィルタ部は、第１のフィルタケースと第２のフィルタケースとでその内部に前記フィルタ室を形成しており、前記フィルタは、前記第１のフィルタケースと前記第２のフィルタケースのいずれかに取り付けられていることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つに記載の液体吐出装置を用い画像形成装置であって、前記液体としてインクが用いられることを特徴としている。

本発明によれば、フィルタユニット内に蓄積した気泡をその浮力によってヘッドタンクに誘導できるようになっているので、ポンプなどの外部構造を用いることなくフィルタに停滞しようとする気泡をフィルタから遠ざけることによりインクの移動を阻害しないようにできる。

以下、図面により本発明を実施するための最良の形態について説明する
図１は本発明に夜液体吐出装置を用いる画像形成装置の外観図である。

図１に示されている画像形成装置は、装置本体１と、装置本体１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。

さらに、装置本体１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。

カートリッジ装填部４には、色の異なる色材であるインク、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１０」という。）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。

次に、この液体吐出装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の概要を示す側面模式的説明図、図３は同じく要部平面説明図である。

図３において、左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド３１とステー３２とでキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図３で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

キャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「液体吐出ヘッド３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

図２において、液体吐出ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、液体吐出ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、液体吐出ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出することが可能であるし、２つのノズルから同色のインク滴を吐出することもできる。

液体吐出ヘッド３４を構成するインクジェットヘッドとしては、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による相変化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を、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ３３には、液体吐出ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するための本発明に係る液体容器で構成した液体収容容器としてのヘッドタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このヘッドタンク３５には各色のインク供給チューブ３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填４にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット２４が設けられている。

一方、図２に示すように、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

給紙部から給紙された用紙４２を液体吐出ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して液体吐出ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図３のベルト搬送方向に周回移動する。

液体吐出ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪２７と、排紙ローラ２８及び排紙コロ２９とを備え、排紙ローラ２８の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット３８が着脱自在に装着されている。この両面ユニット３８は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット３８の上面は手差しトレイ３９としている。

図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。

維持回復機構８１には、液体吐出ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード８３と、増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４などを備えている。

図３に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８には液体吐出ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口８９などを備えている。

このように構成したインク液体吐出装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ５６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト５１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

キャリッジ３３が移動される過程において画像信号に応じて液体吐出ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２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４２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４２を排紙トレイ３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３３が維持回復機構８１側に移動するようになっており、移動した場合には、キャップ８２（ａ〜ｄ）で液体吐出ヘッド３４がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ８２で液体吐出ヘッド３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルからインクを吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘したインクや気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、液体吐出ヘッド３４の安定した吐出性能を維持する。

次に、この画像形成装置におけるヘッドタンクについて図４乃至図９を参照して説明する。
なお、図４は液体吐出ヘッドユニットの斜視説明図、図５は同じく側面説明図、図６はヘッドタンク本体（容器本体）の側面説明図、図７は同じく分解斜視説明図、図８は同じく図７と反対側の面側から見た容器本体の概略斜視説明図、図９は同容器本体の底面説明図である。

図４において、液体吐出ヘッドユニットは、１つの液体吐出ヘッド３４と、１つの液体吐出ヘッド３４の２つのノズル列に同色又はそれぞれ異なる色の記録液を供給するためヘッドタンク３５と、ヘッドタンク３５と液体吐出ヘッド３４との間に介在させたフィルタユニット１０１とで構成され、液体吐出ヘッド３４からは液体吐出ヘッド３４のアクチュエータ手段を駆動する信号を伝達するためのフレキシブルケーブル１０２、１０２が引き出されている。

ヘッドタンク３５は、タンク本体２０２の両側にそれぞれ記録液収容部であるインク収容部２０１Ａ、２０１Ｂ（区別しないときは「インク収容部２０１」という。以下の部材についても同様とする。）を形成し、これらのインク収容部２０１Ａ、２０１Ｂの開口には可撓性を有するフィルム状部材（可撓性フィルム状部材）２１１を接着又は溶着などが貼り付けられて封止されている。さらにインク収容部２０１Ａ、２０１Ｂ内部にはタンク本体２０２とフィルム状部材２１１との間には、フィルム状部材２１１を外方に付勢するための弾性部材であるバネ（スプリング）２１２が配設され、これらのフィルム状部材２１１及び弾性部材２１２によって負圧発生機構を構成している。また、容器本体２０２にはフィルム状部材２１１の変位に応じて変位する負圧検知レバー２１３Ａ、２１３Ｂを揺動可能に装着している。なお、フィルム状部材２１１は中央部にバネ２１２に対応して膨出部２１１ａを形成し、側面から見たときに略富士山形状になる形態に形成されている。

フィルム状部材２１１は単層構成でもよいが、種類の異なる第１層と第２層とをラミネートした二層構成、例えばポリエチレンとナイロンのフィルム状部材をラミネートした構成としたり、第１層にシリカ蒸着層を形成した構成とすることができる。

タンク本体２０２の上部には、インク収容部２０１を大気に開放するための大気開放通路２０３が形成され、この大気開放通路２０３を開閉する圧力制御手段としての大気開放機構２０４Ａ、２０４Ｂが備えられている。そして、インク収容部２０１の天面と大気開放通路２０３との間には隔壁部２０５が設けられており、この隔壁部２０５にインク収容部２０１と大気開放通路２０３とを連通している小孔２０６が形成されている。小孔２０６は、インク収容部２０１に収容される記録液粘度や処方によって、ヘッドタンク３５が輸送時などの振動で揺れたときでも表面張力によるメニスカスが形成されて大気連通路２０３内まで記録液が侵入しない形状等を有している。

タンク本体２０２には、インク収容部２０１にインクを供給するためのインク供給口部２０７が形成されており、このインク供給口２０７には、チューブ３６が連結部材２０８で連結されている。また、容器本体２０２の上部にはインク収容部２０１内のインクを検出するための２本の検知電極２１６が設けられている。

タンク本体２０２の底面には、インク収容部２０１Ａ、２０１Ｂからフィルタユニット１０１に個別的にインクを供給するための供給口２１７Ａ、２１７Ｂが、それぞれインク収容部２０１Ａ、２０１Ｂの端部に形成され、また、供給口２１７Ａ、２１７Ｂを中央部分に配置するためにインク収容部２０１Ａ、２０１Ｂには他方の収容部に膨らんだ膨出部２１８Ａ、２１８Ｂが形成されている。

次に、このヘッドタンク３５における大気開放機構について図１０及び図１１をも参照して説明する。なお、図１０は同大気開放機構部分の平断面説明図、図１１は同じく斜視説明図である。

大気開放機構２０４は、容器本体２０２の上部に側方に大気連通路２０３に通じ、容器本体２０２の内外を連通する大気開放路２２０を形成した中空のホルダ取付け部２２１を一体的に備えている。

ホルダ取付け部２２１の外端面には弁座２２３が、ホルダ取付け部２２１に装着したホルダ２２２との間で挟み持って保持され、大気開放路２２０内には弁座２２３に押し付ける方向にコイルスプリング２２５で押圧付勢した弁体としてのボール２２４が収納されている。これらの弁座２２３、ボール２２４及びコイルスプリング２２５によって大気開放路２２０を開閉可能な弁手段を構成している。なお、弁座２２３の両面にはシール部材２２６を介在させている。また、図１０中では、大気開放機構２０４Ａは大気開放路２２０を開放している状態、大気開放機構２０４Ｂは大気開放路２２０Ｂを閉じている状態を図示している。

ホルダ２２２は、ホルダ取付け部２２１に装着する装着部２３１及び後述する開放部材２４１を保持するとともに、大気開放路２２０の出口を形成する部分である保持部２３２を有している。

保持部２３２は、装着部２３１の外周部に形成した切り欠き部２２２ａ（図１３も参照）をホルダ取付け部２２１に設けた突起２２１ａに嵌め合わせることでホルダ取付け部２２１に装着されている。また、このホルダ２２２の装着部２３１の外周面には切り欠き部２２２ａを設けることによる強度低下を補うための補強用のリブ２３１ａが形成されている。

このホルダ２２２の保持部２３２には、大気開放路２２０を保持部２３２で形成される出口部分を介して大気に連通可能な開放部材２４１が進退可能に装着されている。開放部材２４１は、ボール２２４をコイルスプリング２２５の付勢力に抗して押圧することで弁手段を開放状態にし、大気開放路２２０を保持部２３２で形成される出口部分を介して大気に開放することができるようになっている。

開放部材２４１は、ホルダ２２２の保持部２３２に挿通されて弁手段を構成するボール２２４を押圧する押圧部２４２と、この開放部材２４１を外部から押圧する部材である大気開放ピン部材２５１で押圧される受け部２４３と、大気開放通路２２０の出口部分となる保持部２３２の開口部（中空部）を覆う覆い部２４４を有している。

開放部材２４１の押圧部２４２は側面部２４２ａを切り欠いてホルダ２２３内周面との間に大気開放用の流路を確保している。また、開放部材２４１の受け部２４３は大気開放ピン部材２５１の断面形状よりも大きな断面形状に形成されている。つまり、受け部２４３の大気開放ピン部材２５１が当接可能な面積を大気開放ピン部材２５１の当接面よりも大きな面積になるように形成している。なお、大気開放ピン部材２５１は、図示しない電磁ソレノイドなどを用いて装置本体側から矢示方向に進退される部材である。

したがって、ヘッドタンク３５の配置位置がずれたとしても、大気開放ピン部材２５１は確実に開放部材２４１の受け部２４３に当接して押圧することができる。これにより開放部材２４１はボール２２４を押圧して大気開放路２２０を開放状態に設定できるので、安定して確実にヘッドタンク３５の大気開放（インク収容部２０１を大気に開放すること）を行うことができる。

つまり、弁を押圧して開放する開放部材と、外部から開放部材を押圧する押圧部材の、接触する部分の面積が同じであると、液体容器の開放部材と押圧部材の位置がずれたときに、押圧部材が開放部材を押圧することができなかったり、不完全になったりして、弁を開放できなくなる。そこで、弁開放部材の面積を外部から開放部材を押圧する押圧部材より大きくすることにより、液体容器の開放部材と押圧部材の位置がずれた場合においても、押圧部材が開放部材を確実に押圧することができるようにしている。

また、上述したように開放部材２４１には大気開放通路２２０の出口部分となる保持部２３２の開口部（中空部）を覆う覆い部２４４を設けているので、保持部２３２の内周面と押圧部２４２の外周面との間（流路部分）に外部から異物が侵入するのを防止できる。つまり、液体容器において流路（連通路）の出口部分が露出していると、周辺の異物が流路内に侵入しやすく、流路内に侵入してしまった異物が流路を封止する弁手段に付着すると気密性が低下する。

そこで、弁手段を開放する開放部材を流路の出口部分を覆う形状にすることにより、流路内に異物が侵入することを防止するようにしている。

次に、開放部材２４１とホルダ２２２とは、ホルダ２２２の保持部２３２の外周面に形成した凸部２３３と、開放部材２４１の覆い部２４４に形成した凹部２４５とが嵌め合わされることで、開放部材である開放部材２３１が弁手段を構成するボール２２５を押圧する方向に移動可能で保持部２３２から外れない状態で装着されている。

この構成では、図１１（ａ）に示すように、ホルダ２２２の保持部２３２に開放部材２４１の押圧部２４２を差し込んで矢示方向に押し込むことにより、開放部材２４１の覆い部２４４がホルダ２２２の凸部２３３に乗り上げながら押し込まれ、これにより、同図（ｂ）に示すように、ホルダ２２２の凸部２３３が開放部材２４１の凹部２４５に嵌まり込む。

この結果、つまり、ホルダ２２２の凸部２３３が開放部材２４１の凹部２４５に嵌り込むと、開放部材２４１はコイルスプリング２２５の付勢力で押されてホルダ２２２から外れることが防止されるとともに、凹部２４５の長さ分だけ矢示方向に移動可能となって弁体であるボール２２４を押し込んで開放することができる状態になる。

なお、ここでは、連通路の出口を形成する部分に対して、開放部材を、弁手段を押圧する方向に移動可能で、連通路の出口を形成する部分から開放部材が外れない状態で装着するために、連通路の出口を形成する部分の外側に凸部（凸部２３３）を、開放部材の内側に凸部に嵌め合う凹部（凹部２４５）が形成されている構成で説明しているが、凸部と凹部の関係を逆にした構成とすることもできる（以下の実施形態でも部材の構成上可能な限り同様である。）。

このように構成した画像形成装置においては、図示しない駆動ユニットで大気開放ピン部材２５１を作動させて、ヘッドタンク３５の大気開放弁機構２０４を開状態にすることにより、ヘッドタンク３５内を大気開放状態にする。

そして、インクカートリッジ１０から供給ポンプユニット２４によってインクをヘッドタンク３５に送液して補充供給する。このとき、ヘッドタンク３５内の空気は大気開放弁機構２０４を通じて排出されることになる。

その後、大気開放弁機構２０４を閉状態にしてヘッドタンク３５内を大気開放から遮断した状態にし、液体吐出ヘッド３４をサブシステム７１のキャップ７２Ａでキャッピングした状態でヘッドタンク３５内のインクをノズルから吸引する（ヘッド吸引を行う）ことにより、可撓性フィルム状部材１０２にはバネ１０３の付勢力が掛かっているため、ヘッドタンク３５内には負圧が発生する。

以上のようなヘッドタンク３５および液体吐出ヘッドユニットの構成を対象として、本発明の特徴について説明する。

本発明の特徴は、フィルタユニットにおける混入気泡の取り扱いにあり、具体的には、気泡をフィルタ部に停留させないようにしてインクの移動を阻害しないようにしたことにある。

このための構成に関して図１２乃至図１４を用いて説明する。なお、図１２は同フィルタユニットの断面模式図、図１３、１４はそれぞれ気泡混入時の状態説明図である。ここでは、図を簡単にするためフィルタユニットが一つの色を貯蔵する場合の構造で説明する。多色の液滴を吐出するようにした場合には、一つのフィルタユニット内に複数のフィルタ室を一体形成することになる。

図１２において、フィルタユニット１０１は、第１のフィルタケース３０１と第２のフィルタケース３０２とでその内部にフィルタ室３００を形成している。

フィルタ室３００内には、液体吐出ヘッド３４に供給するインクを濾過するステンレス製のフィルタ３０３が、水平方向に対して１０°〜３０°の角度で取り付けてられている。

フィルタ３０３が取り付けられている部分は、フィルタ室３００に向けインクが流れるインクの供給流路の一部であり、その流路は、フィルタ室３００を挟んだ一方がフィルタ３０３の取り付け角度である１０〜３０°に傾斜させた通路で構成されている。ここで、フィルタ室３００のフィルタ３０３より上流側の供給流路を３０４ａ、下流側の供給流路３０４ｂとする。

フィルタ３０３は、原理的には、第１のフィルタケース３０１と第２のフィルタケース３０２のいずれにも取り付けることができるが、フィルタを溶着、又は接着する際に、接合部からゴミが発生しやすいため、第１のフィルタケース３０１に取り付けることが望ましい。

フィルタ３０３には、金属繊維不織布焼結体、綾畳折りされた金属体あるいは樹脂製メッシュなどが用いられ、メッシュ構造の場合には、粒径が２０μｍ以下の粒子を補足可能なメッシュ寸が設定されている。これにより、インクなどの液体の移動抵抗を少なくしながら一定以上の大きさの異物や不定形の異物の通過を阻止してさいの目詰まりを抑制されることになる。また、樹脂製フィルタの場合には溶着などの面倒な接合作業を要しないですませることができ、組み付けあるいは交換の際の作業性を向上させることができる。

フィルタユニット１０１は、インク供給経路に比べて大きい断面積を有する構成とし、フィルタ３０３における単位面積あたりのインク流量を、インク供給経路における単位面積あたりの流量よりも少なくし、高速印字のためにインク流量が増加した場合にもフィルタ部における圧力損失がインク供給に影響を与えない構成としている。

このような画像形成装置においては、図１３（ａ）ように、メインタンクの交換時に侵入する気泡や、溶存空気に起因する気泡（符号Ｂｕで示す）が、液体吐出ヘッド３４へのインク供給に伴ってフィルタ室３００に集まることがある。

通常、混入した気泡Ｂｕは、液体吐出ヘッド３４をサブシステム７１のキャップ７２Ａでキャッピングした状態で、液体吐出ヘッド３４のノズルからヘッド吸引を行うことにより排出するが、気泡がフィルタを通過するにはフィルタと気泡とのメニスカスを破壊するだけの圧力が必要であり、これに伴い廃インク量が増大してしまう。

しかし、本実施形態に用いた構成のフィルタユニットにおいては、印字が完了し液体吐出ヘッドへのインク供給が終了した後、フィルタ室３００へ到達した気泡は、図１３（ｂ）のように、時間経過とともにその浮力によって供給流路３０４ａの斜面に沿って上昇し、最終的には、図１３（ｃ）のようにヘッドタンク３５へと導かれることになる。

ヘッドタンク３５へと導かれた気泡はヘッドタンク３５内の２本の検知電極２１６がインクを検出しなくなるまで、ヘッドタンク３５の上部へ蓄積される。従って、供給流路３０４ａは、気泡を誘導する構造部として機能していることになる。

気泡が上昇するまでの時間をなるべく短縮するために、フィルタ３０３及び供給流路３０４ａの傾斜角度を傾けた方がよいが、角度をつけるほどフィルタユニット１０１の高さが高くなってしまい、液体吐出ヘッドユニット全体の小型化に不利である。この実施例では気泡上昇にかかる時間と液体吐出ヘッドユニットレイアウトの関係上、傾斜角を１０°〜３０°の範囲内に設定している。

また、インク供給が間に合わず、ノズルダウンを引き起こしてしまった時には、ノズルから空気を引き込んでしまう。これらの気泡も自身の浮力によって上昇し、インク供給経路３０４ｂを通り最終的にはフィルタ室３００に蓄積してしまう。

通常はこの気泡も液体吐出ヘッド３４のノズルからヘッド吸引を行うことにより排出するが、これにより液体吐出ヘッド３４内の図示しない共通液室内や供給流路３０４ｂのインクも排気しなければならない。

しかし、上記のような構成のフィルタユニットにおいては、図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、フィルタ室３００の下流側のインク供給流路３０４ｂに気泡をトラップする気泡収容室、つまり、気泡が浮力により突き当たって滞留する部分を備えているので、万が一ノズルダウンを引き起こした時も、ノズルから引き込んだ気泡がフィルタ室へ蓄積することがなく、ノズルダウンを回復するためのヘッド吸引量も、液体吐出ヘッドの図示しない個別液室を充填するだけのインク量で済むので、廃インク量を最小限にとどめることができる。なお、図１４において矢印Ｆは、インクの移動方向を示している。

気泡収容室が気泡で満杯になってしまったら、液体吐出ヘッド３４のノズルからヘッド吸引を行うことにより排出するしかないが、ノズルダウンにより混入する気泡量は、フィルタ室上流側から侵入する気泡量に比べてごく少量であるので、気泡収容室の容積は、画像形成装置の使用期間内に想定される混入気泡量以上とすれば、さらに廃インク量を低減することが可能である。

本発明のフィルタユニットに関する別の実施形態について図１５〜１７にそれぞれ示す。

図１５において、フィルタユニット（便宜上、符号１００’で示す）は、第１のフィルタケース（便宜上、符号３０１’で示す）と第２のフィルタケース（便宜上、符号３０２’で示す）とでその内部にフィルタ室３０５を形成している。

フィルタ室３０５には、垂直方向にして取り付けられたフィルタ３０３が設けられており、フィルタ３０３を挟んでインクの移動方向上流側および下流側にインクの供給通路（便宜上、符号３０４ａ’、３０４ｂ’で示す）が設けられている。

フィルタ室３０５フィルタ３０３を挟んでフィルタ室３０５は仕切られており、下流側の供給通路３０４ｂ’が対向する壁面には凹状のトラップ部３０５Ａが設けられている。なお、図１７において矢印Ｆは、インクの移動方向を示している。

この実施形態でのフィルタユニットは、フィルタを水平方向に対して垂直に溶着しているためフィルタユニットの幅を狭くすることが可能である。
このように、この画像形成装置では本発明に係るフィルタユニットを備えているので、インク供給経路内に気泡が侵入しても、廃インク量を低減でき、且つインク供給不足を生じることなく高速で、高画質画像を安定して形成することができる。

この構成においては、図１６に示すように、上流側の供給通路３０４ａ’に侵入した気泡は、供給通路に沿って浮力で上昇し、また、下流側の供給通路３０４ｂ’に侵入した気泡は、浮力により上昇してフィルタ室３０５のトラップ部３０５Ａに滞留するようになり、図１３および図１４に示した場合と同様な作用が得られる。

なお、本発明による液体吐出装置を用いた画像形成装置は、プリンタ単機能に限らず、プリンタ／ファクシミリ／複写などの複合機能を持ち合わせたものであってもよく、これに応じて液体容器も装置の形式に適用させた構成とすることもちろん可能である。

本発明による液体吐出装置を用いる画像形成装置の外観図である。図１に示した画像形成装置の内部構成を説明するための模式図である。図２に示した内部構成の平面図である。液体吐出ヘッドユニットの斜視図である。液体吐出ヘッドユニットの側面図である。図４に示した液体吐出ヘッドユニットに用いられるヘッドタンク本体の側面図である。図６に示したヘッドタンク本体の斜視図である。図７と反対側から見たヘッドタンク本体の要部を示す斜視図である。図６に示したヘッドタンク本体の底面図である。図６に示したヘッドタンク本体に用いられる大気開放機構部分の平面図である。図１０に示した大気開放機構部分の斜視図である。ヘッドタンク本体内に設けられたフィルタユニットの構成を説明するための模式図である。図１２に示したフィルタユニットでの一態様を説明するための図である。図１２に示したフィルタユニットでの田の態様を説明するための図である。図１２に示したフィルタユニットの別の実施形態を説明するための模式図である。図１５に示しタフィ面ユニットの一態様を説明するための図である。図１５に示したフィルタユニットの別の実施形態を説明するための模式図である。

符号の説明

１装置本体
３４液体吐出ヘッド
１０１フィルタユニット
２０４大気開放弁機構
２２４ボール
２５１大気開放ピン
３００フィルタ室
３０１、３０１’ 第１のフィルタケース
３０２、３０２’ 第２のフィルタケース
３０３フィルタ
３０４ａ、３０４ａ’ 上流側の供給通路
３０４ｂ、３０４ｂ’下流側の供給通路

Claims

ノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、
所定の位置に配置された着脱可能な液体メインタンクと、
前記液体メインタンクから液体供給経路を介して液体の補給を受けると共に、前記液体吐出ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記ヘッドタンクと前記液体吐出ヘッドの間に介在され、前記ヘッドタンクから前記液体吐出ヘッドに供給される液体をろ過するフィルタが内蔵されたフィルタ室を有するフィルタ部と
を備える液体吐出装置において、
前記フィルタ室には、前記液滴の移動方向において前記フィルタよりも上流側にあるヘッドタンクへ気泡を誘導する部分が設けられており、
前記フィルタ室における前記フィルタより下流側のインク供給経路に設けられ、前記フィルタの上方側に気泡をトラップするための気泡収容室を備え、
前記フィルタが、前記フィルタ室において水平方向に対して斜めに取り付けられており、前記フィルタ室における前記フィルタより上流側のインク供給経路は、混入した気泡を前記ヘッドタンクへ導入するための斜面を有し、
前記フィルタより上流側のインク供給経路の前記斜面は、前記フィルタの取り付け角度と同一の角度に傾斜されていることを特徴とする液体吐出装置。
請求項１に記載の液滴吐出装置において、
前記フィルタおよび前記フィルタ部と前記ヘッドタンクとを繋ぐ流路が水平方向に対して１０°〜３０°の角度を有することを特徴とする液体吐出装置。
請求項１または２に記載の液体吐出装置において、
前記フィルタ部は、第１のフィルタケースと第２のフィルタケースとでその内部に前記フィルタ室を形成しており、前記フィルタは、前記第１のフィルタケースと前記第２のフィルタケースのいずれかに取り付けられていることを特徴とする液体吐出装置。
請求項１乃至３のいずれか一つに記載の液体吐出装置を用い、前記液体としてインクが用いられることを特徴とする画像形成装置。