JP5413168B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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。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（以下、「インクジェット記録装置」ともいう。）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サブタンク（ヘッドタンク、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（チューブ供給方式）とすることで、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できる。

ところで、チューブ供給方式では、画像形成で記録ヘッドから消費されるインクがインクカートリッジからチューブを通って記録ヘッドに供給されることになるが、例えば、柔軟性に富む細いチューブを使うと、チューブをインクが流れる際の流体抵抗が大きいため、インク供給がインク吐出に間に合わず吐出不良となる。特に、広幅の記録媒体に印字する大型マシンでは必然的にチューブが長くなりチューブの流体抵抗が大きくなる。また、高速印字する場合や高粘度のインクを吐出する場合も流体抵抗が増大し、記録ヘッドに対するインク供給不足が課題となる。

そこで、従来、特許文献１に開示されているように、インクカートリッジのインクを加圧状態に保持すると共に、ヘッドのインク供給上流側に差圧弁を設けて、サブタンク内の負圧が所定の圧力より大きい時にインクを供給するようにすることが知られている。

また、特許文献２に開示されているように、ヘッドの上流にばねによって負圧を得る負圧室にポンプでインクを送液して積極的にインク供給圧を制御するもの、特許文献３に開示されているように、負圧室を有していないが、同様にポンプによって積極的に圧力を制御する方式のものも知られている。

一方、簡単な構成で負圧を得る方式としては、大気に連通したインクカートリッジと記録ヘッドをチューブで接続し、単にインクカートリッジを記録ヘッドよりも下方に配置することで、水頭差で負圧を得る方式がある。

この方式では、負圧連動弁を用いて常時加圧する方式や負圧室を設けてポンプで送液する方式よりも圧倒的に簡易な構成でありながらもより安定な負圧を得ることができるものの、この水頭方式では前述したチューブ抵抗による圧力損失の問題がある。

この水頭差によって負圧を得るインク供給システムでこの圧力損失を解決する技術としては、例えば、特許文献４に開示されているように、ヘッドとインクカートリッジを繋ぐチューブにポンプを設け、さらにポンプの上流側と下流側を繋ぐバイパス経路を設けて、このバイパス経路に弁を設けた構成とし、弁を閉じてポンプによって気泡排出した後、弁を開放して所望の水頭力を保つものが知られている。

特許第３６０６２８２号公報 特開２００５−３４２９６０号公報 特表平５−５０４３０８号公報 特開２００４−３５１８４５号公報

ところで、上述した水頭差方式においては、例えばヘッドによって吐出されて消費した液体の量に応じて、その圧力を維持するために液体タンクからヘッド側にチューブを介して自然に液体が供給されるが、チューブを介して液体を送液する場合には、液体の送液量、即ちヘッドの吐出量によって圧力損失が大きく変化する。

例えば、ヘッドから液体を吐出させる場合、吐出量に応じて液体は液体タンクからチューブ等の流路を通って記録ヘッド側へ送液されることになる。このとき、流路の両端の差圧ΔＰは、ハーゲン＝ポアズイユの式から、次のとおり表される。

ΔP＝（８／π）・（Ｌμ／ａ４）・Ｑ
ａ：半径［ｍ］
Ｌ：長さ［ｍ］
μ：粘度［Ｐａ・ｓ］
Ｑ：流量［ｍ^３／ｓ］

上式から明らかなように、液体の粘度が高いほど、チューブの長さが長いほど、チューブの径が小さいほど、差圧ΔPは大きくなる。また、流量Qがゼロの場合は、差圧はゼロとなり、流量に比例して差圧は大きくなる。

すなわち、液体タンクからヘッド側へ送液するために必要な圧力は、ヘッドの吐出量によってゼロからΔPの幅が必要となり、この幅は極めて大きくなっていく傾向にある。

そのため、水頭差方式を採用しつつ一定の圧力を補助する構成が考えられるが、この構成であっても限界があり、ヘッド吐出量に応じた圧力のアシストが必要となってくる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、水頭差方式で液体供給を行ないながらヘッド部分における圧力をほぼ一定に保つことが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、本発明の請求項１に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
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、
前記記録ヘッドに前記液体を供給する第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、
前記液体タンク又は前記第２の流路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、前記ノズルから液滴を吐出する動作を行うときに、前記圧力調整弁を介して前記記録ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、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送液手段と、を備え、
前記圧力調整弁は前記第２の流路側に通じる絞り部の絞り量が変化可能であって、
前記記録ヘッドからの吐出液量に応じて前記圧力調整弁の前記絞り量を変化させる手段を備え、
前記圧力調整弁の前記絞り部の絞り量を前記記録ヘッドから液滴を吐出させる信号の吐出量デューティに応じて制御する
構成とした。

本発明によれば、リフィル不足を回避することができるとともに、ヘッド部の圧力変動を抑制することができる。

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。 圧力調整弁の一例を示す模式的説明図である。 同じく圧力調整弁の可動部材を移動させる手段を含む模式的説明図である。 可動部材を自由状態としたときのヘッド吐出量と圧力損失の関係の説明に供する説明図である。 可動部材を自由状態としたときの可動部材の位置とアシスト圧の関係の説明に供する説明図である。 可動部材の位置制御の説明に供する説明図である。 可動部材の位置制御を行なったときのヘッド圧力変化の説明に供する説明図である。 圧力調整弁の他の例を示す模式的説明図である。 圧力調整弁の更に他の例を示す模式的説明図である。 比較例の説明に供する模式的説明図である。 比較例におけるヘッド圧力変化の説明に供する説明図である。 他の比較例の説明に供する模式的説明図である。 比較例におけるヘッド圧力変化の説明に供する説明図である。 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。

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。
記録ヘッドを構成する液体吐出ヘッド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。

インクカートリッジ１０は可撓性部材からなる変形可能な密閉された袋状部材かで構成している。また、インクカートリッジ１０とヘッド１のノズル面２ａとは所定の水頭差を設けて配置している。

そして、液体吐出ヘッド１に液体（インク）を供給する第１の流路２１と、メインタンク１０に連通する第２の流路２２と、第１の流路２１と第２の流路２２を連通させ内部の流路抵抗を変化可能な圧力調整弁２５と、第２の流路２２のインクカートリッジ１０との間と圧力調整弁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）とを備えている。

次に、圧力調整弁２５の一例について図２を参照して説明する。なお、図２は圧力調整弁の模式的説明図である。
圧力調整弁ユニット２５は、流路を形成する流路部材（ハウジング）４１と、流路部材４１内に移動可能に収容された可動部材（弁体）４２とを有している。

可動部材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、第１弁体部（弁体上部）４２ｔ、中央部４２ｍ、第２弁体部（弁体下部）４２ｂの少なくとも３つの段部要素を有し、中央部４２ｍの径が第１、第２弁体部４２ａ、４２ｂよりも小径に形成され、第２弁体部４２ｂは第１の流路２１側から第２の流路２２側へ広がるテーパ形状に形成されている。

流路部材４１は可動部材４２の外形状に倣った形状の流路４１ａを有し、可動部材４２の第１弁体部４２ｔと第２弁体部４２ｂとの間に第３の流路２３が接続されている。

ここで、可動部材４２の第１弁体部４２ｔには、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貫通穴からなる第１の絞り部４４が設けられている。また、可動部材４２の第２弁体部４２ｂと流路部材４１の流路４１ａ壁面との間で第２の絞り部４８が形成されている。

これにより、可動部材４２が移動することによってテーパ形状の第２弁体部４２ｂと流路４１ａの壁面との間隔（隙間）が変化して第２の絞り部４８の絞り量が変化する。図２（ａ）は第２の絞り部４８の絞り量が小さい（流体抵抗が大きい）状態を、同図（ｂ）は第２の絞り部４８の絞り量が大きい（流体抵抗が小さい）状態を示している。

次に、圧力調整弁２５の第２の絞り部４８の絞り量を変化させる手段について図３をも参照して説明する。
圧力調整弁２５の可動部材４２の第１弁体部４２ｔの外周面には磁性材料からなるマグネット５１が設けられている。一方、流路部材４１の外周側には第１弁体部４２ｔのマグネット５１と磁気結合するリング状マグネット５２が移動可能に配置されている。このマグネット５２はラックギヤ５３に固定され、ラックギヤ５３をピニオンギヤ５４を介して駆動モータ５５によって移動される。

そこで、駆動モータ５５を絞り量制御部５５によって駆動制御してマグネット５３を移動させることにより、可動部材４２が移動して第２の絞り部４８の絞り量が変化する。図３（ａ）は第２の絞り部４８の絞り量が小さい（流体抵抗が大きい）状態を、同図（ｂ）は第２の絞り部４８の絞り量が大きい（流体抵抗が小さい）状態を示している。

ここで、絞り量制御部５５はヘッド１からの吐出液量情報に基づいて駆動モータ５５を駆動制御してマグネット５３を移動させて第２の絞り部４８の絞り量を変化させる。

吐出液量情報としては、例えば、ヘッド１から液滴を吐出させる信号（駆動信号）から算出することができ、この場合、吐出量デューテイを吐出液量情報として圧力調整弁２５の第２の絞り部４８の絞り量を制御できる。また、ヘッド部の圧力を圧力検出手段で検出し、検出した圧力情報を吐出液量情報として圧力調整弁２５の第２の絞り部４８の絞り量を制御できる。

次に、上述した第１実施形態の作用説明を行なう前に図１０に示す比較例のインク供給系について説明する。
この比較例は、圧力調整弁５２５として、流路部材５４１内に可動部材５４２を自由状態で移動可能に配設し、第１の流路２１を流れる液体の流量に応じて流体抵抗が変化する構成とし、ヘッド１から液滴を吐出する動作を行うときに、圧力調整弁５２５を介してヘッド１とインクカートリッジ１０が連通している状態で、ポンプ２６によってインクをインクカートリッジ１０からヘッド１に送液する。

この比較例のインク供給系において、実験によりヘッド部における圧力変化を測定した。このときの圧力プロファイルを図１１に示している。この圧力プロファイルを説明すると、まず静置状態の圧力として、水頭差分の負圧（ここでは、−０．７ｋＰａ）が測定される。１０秒経過した時点（時点ｔ０）で、ポンプ２６をＯＮし、０．２ｍｌ／ｓｅｃの流量で送液すると、圧力は若干上昇し、−０．４ｋＰａとなった。２０秒経過時点（ｔ１時点）でヘッド１から液滴を吐出することによって、約０．１ｍｌ／ｓｅｃのインクを第１の流路２１を通して流した。圧力は一旦−２．６ｋＰａにまで達した後、すぐに−０．７ｋＰａとなり、以後安定した。このとき、圧力調整弁５２５の可動部材５４２は、ヘッド１からの滴吐出と同時に、下死点から上死点へ移動した。６０秒経過した時点（時点ｔ２）で、ヘッド１からの滴吐出を停止した。圧力は＋３ｋＰａまで一旦上昇し、−０．４ｋＰａにゆっくりと戻った。８０秒後にはポンプ２６を停止した。圧力は水頭差である−０．７ｋＰａに戻って安定した。

このように、圧力調整弁を含む送液系においては、送液手段（ポンプ）をＯＮしても、あるいは、ヘッド１から液体を吐出しても、ヘッド部における圧力はほぼ吐出に適正な負圧値を示している。

しかしながら、ヘッド１からの液体吐出量が急激に変化する時点（滴吐出開始時点ｔ１、滴吐出停止時点ｔ２）においては、圧力がやや大きく振れる現象（以下、この現象を「オーバーシュート」という）が確認される。もちろん、画像形成装置を実際に使用する場合には、すべてのノズルから吐出するという急激な吐出量の変化は極めて稀で、更にシリアル型画像形成装置においては、ヘッドのスキャン毎に吐出が一旦停止するため、前述したオーバーシュートの途中段階で吐出が停止することになるため、オーバーシュートの圧力変動は上述した圧力プロファイルに示すような大幅なものは発生しない。しかしながら、より安定した滴吐出を求める上においては、この圧力変動もできるだけ抑制することが必要である。

本発明者らは上述したオーバーシュート現象の原因を考察した結果、以下のような見解を得た。すなわち、ヘッドからの液体吐出量に応じて第１の流路を通してヘッド側に液体が送液される。圧力調整弁は、前記液体の送液量に応じて可動部材が移動することによって適切なアシスト圧が発生し、ヘッド部での圧力が低下することなく送液が可能となる。しかしながら、ヘッドからの液体吐出のＯＮ、ＯＦＦは瞬間的であるのに対し、圧力調整弁の可動部材の動きは極めて緩慢であり、液体吐出が開始された直後には、圧力調整弁の可動部材はまだ下死点に位置しているためアシスト圧が発生せず、負圧が一時的に上昇する。また、すべてのノズルから吐出している状態から液体吐出を停止した瞬間においては、圧力調整弁の可動部材はまだ上死点に位置しているためアシスト圧が発生し、正圧のオーバーシュートが発生する。

このオーバーシュートを抑制するため、図１２に示すインク供給系のように、ヘッド１に可撓性面を有するヘッドタンク５１１を装着し、圧力バッファ効果を持たせた。このときの前記図１１と同様な圧力プロファイルを図１３に示している。この図１３から分かるように、オーバーシュートの圧力は低減するものの、かなりの部分残存しており、吐出に及ぼす影響を完全に解消するには至らなかった。

そこで、本発明では、ヘッド１のノズル２から液滴を吐出する動作を行うときに、送液手段であるポンプ２６を駆動して、圧力調整弁２５を介してヘッド１とインクカートリッジ１０が連通している状態で、インクをインクカートリッジ１０からヘッド１に送液し、このとき、圧力調整弁２５の流体抵抗を吐出液量に応じて外部から変化させる構成としている。

すなわち、図１ないし図３に戻って、圧力調整弁２５の第１弁体部４２ｔの第１の絞り部４４の流体抵抗Ｒｔは、可動部材４２の位置にかかわらず一定である。一方。第２の流路２２側の第２の絞り部４８は、テーパ形状をした可動部材４２が上下することで流路の広さが連続的に変化し、例えば可動部材４２は１０ｍｍ移動可能とする。第２の絞り部４８の絞り量を変化させることで、可動部材４２を図２（ａ）の位置から同図（ｂ）の位置まで変化させることで、第２の絞り部４８の流体抵抗Ｒｂを、ＲｂminからＲｂmaxまで連続的に変化させることができる。

図１に示すインク供給系において、ポンプ２６によって流量Ｑａで第３の流路２３を通じて送液すると、インクはポンプ２６から第３の流路２３を経て圧力調整弁２５に入り、第１の流路２１を通じてヘッド１側へ流れる流れと、第２の流路２２側（またはインクカートリッジ１０）へと循環する流れとに、それぞれの流体抵抗に応じて分配される。

ここで、ヘッド１側への流体抵抗は、第１の絞り部４４の流体抵抗Ｒｔ、第１の流路２１の流体抵抗に加え、ヘッド１内部の流体抵抗、更にはフィルタ部があればそこを通過する流体抵抗の総和となる。他方、第２の流路２２側への流路抵抗は、第２の絞り部４８の流体抵抗Ｒｂと第２の流路２２の流体抵抗の和である。このとき、圧力調整弁２５の可動部材４２が最も下に位置する図２（ａ）の状態においては、流体抵抗Ｒｂminとなり、Ｒｔ＞＞Ｒｂminの関係に設定しておくことで、ポンプ２６から送役されるインクは、ほぼ抵抗なく第２の流路２２側からインクカートリッジ１０へと循環される。

一方、圧力調整弁２６の可動部材４２を図２（ｂ）の上死点位置に持ってくると、第２の絞り部４８の流体抵抗はＲｂmaxとなり、第３の流路２３から第２の流路２２側への流体抵抗が大きくなり、インクの流れが減少する。そのため、ポンプ２６から送られるインクによって圧力調整弁２５内の圧力が上昇する。

これにより、ヘッド１から液滴を吐出する動作を行なうときにポンプ２６を駆動して第３の流路２３を通じてインクを送液している状態で、ヘッド１からインクが吐出されたときは、第１の流路２１を通ってインクがヘッド１側に流れるが、この流路における圧力損失（ΔＰ＝Ｑｈ*Ｒ）分が圧力調整弁２５内で加圧され（アシスト圧が発生し）、インクがスムーズにヘッド１側に流出することになる。

このとき、ヘッド１からの液体吐出量に応じてヘッド１側へ流れる流量（Ｑｈ）が変化し、圧力損失もそれに応じて変化するため、圧力調整弁２５の可動部材４２の位置を液体吐出量に応じて制御することによって、圧力損失に応じたアシスト圧を発生させることができ、これにより、圧力損失分を補正し、ヘッド部における圧力をほぼ一定に保つことが可能となる

具体的に説明すると、実験で用いたヘッド１のノズル数は１９２個（ｃｈ）で、ノズル数が液滴の体積が２２ｐｌ、ヘッド駆動周波数が２４ｋＨｚとすると、ヘッド１からの吐出量Ｑｈは最大で約０．１ｍｌ／ｓｅｃの流量となる。すなわち、吐出量Ｑｈは０から０．１ｍｌ／ｓｅｃの範囲で任意に変化する。

まず、第１の流路２１を流れるときの圧力損失ΔＰを０＜Ｑｈ＜０．１ｍｌ／ｓｅｃの範囲で測定した結果を図４に示している。前述したハーゲン＝ポアズイユの式のとおり、圧力損失ΔＰは流量に比例して上昇する。

次に、ポンプ２６から一定の流量Ｑａを送液したときの圧力調整弁２５にかかる圧力を、圧力調整弁２５の可動部材４２の位置を変化させて測定した。この圧力調整弁２５にかかる圧力は、ポンプ２５からの流量Ｑａや、第１、第２の絞り部４４、４８の流体抵抗Ｒｔ、Ｒｂによって決定され、それぞれの液体供給系に応じてこれらの値は適宜決定される。

ここでは、図５に示すような曲線となったが、前述の条件によってはこの曲線はシステムごとに異なることになる。

これらの結果から、ヘッド１の液体吐出量に応じて必要な圧力ΔＰを補うアシスト圧を発生させるための、圧力調整弁２５の可動部材４２の位置を決定する。そのためには、図４と図５のグラフから、図６のようにプロットすることで、可動部材４２の位置を決定できる。

そこで、絞り量制御部５６によってヘッド１の吐出液量に応じて駆動モータ５５を駆動制御してマグネット５２を移動させて可動部材４２を移動させ第２の絞り部４８の絞り量を変化させることによって、ヘッド１の液体吐出量に応じたアシスト圧を発生させることができ、ヘッド１の圧力変動を低減することができる。

ここで、吐出液量に関する情報は、例えばヘッド１から液滴を吐出させる駆動信号と吐出滴量の関係は予め定まっているので、当該駆動信号から算出することができる。この場合、駆動信号から吐出量デューティを得て、これを吐出液量情報とし、可動部材４２の位置を制御して第２の絞り部４８の絞り量を変化させることで、ヘッド１の液体吐出量に応じたアシスト圧を発生させることができる。吐出量デューティに応じて制御することで、第１の流路を通して必要な供給量を正確に瞬時に得ることができ、それに応じて圧力調整弁での絞り量を変化させることができるので、ヘッド部の圧力変動を極めて小さくすることができる。

また、ヘッド部における圧力を検出して、検出した圧力に応じて、圧力の変化が小さくなるように可動部材４２の位置を制御することによってもヘッド１の吐出液量に応じたアシスト圧を発生させることができる。

このような制御を行ない、図１１と同様の実験によりヘッド部における圧力の変動を測定した結果を図７に示している。この図７から分かるように、前述した比較例の図１１で観察された圧力オーバーシュートがほぼ消滅していることが確認された。

このように、圧力調整弁の第２の流路側に通じる絞り部の絞り量をヘッドから吐出する吐出液量に応じて変化させる制御をすることで、送液手段から圧力調整弁を介して第１の流路側に液体が送られるとき、第２の流路側に通じる絞り量を大きくすると流体抵抗が増加し、圧力が増加し、逆に絞り量を小さくすると、流体抵抗が低下し、圧力が減少する。即ち，吐出液量に応じて圧力調整弁の圧力を制御できる。このことにより、第１の流路を流れる液体の流量が多い場合は圧力調整弁の圧力を高くすることで圧力損失をキャンセルし、ヘッド部における圧力変動を抑制しつつ液体を供給することが可能となる。

このようにして、ヘッドの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記録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し、吐出液体量に応じて圧力調整弁の絞り量を変化させる構成とすることで、チューブ部材の長尺化、吐出流量の増大化、吐出インク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るとともに、ヘッド部の圧力変動を抑制することができる。

次に、圧力調整弁の他の異なる例について図９及び図１０を参照して説明する。
図９に示す例では、流路部材６０内に、固定部材６１と、固定部材４６に対して相対的に移動する可動部材６２とを配設している。可動部材６２は内壁面をテーパ形状にした円筒形状に形成されている。この可動部材６２を図で上下に移動させることで、第１の絞り部４４及び第２の絞り部４８の絞り量、即ち流体抵抗を連続的に（又は段階的に）変化させることができる。

図１０に示す例では、第１の絞り部４４を形成した円柱状の固定部材６３に対して流路及び外壁を構成する可動部材６４を変形可能な部材６５を介して相対的に移動可能に連結している。可動部材６４は内壁面をテーパ形状に形成し、固定部材６３と可動部材６４との間の第２の絞り部４８の絞り量を連続的に（又は段階的に）変化させることができる。この構成においては、可動部材６４は直接駆動機構に接続することが可能になり、マグネットなどを用いる必要がなくなる。

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１４ないし図１６を参照して説明する。なお、図１４は同記録装置の概略正面説明図、図１５は同じく概略平面説明図、図１６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。

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。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の流路を形成する液体チューブ１７１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２６を含むポンプユニット１８０と、圧力調整弁２５、圧力調整弁２６の可動部材４２を移動させて絞り量を変化させる手段を含む圧力制御ユニット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。なお、ポンプユニット１８０のポンプ２６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。

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
１０ インクカートリッジ（液体タンク）
２１ 第１の流路
２２ 第２の流路
２３ 第３の流路
２５圧力調整弁（
２６ アシストポンプ
４１ 流路部材
４２ 可動部材
５１、５２ マグネット
５６ 絞り量制御部
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の流路）
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 (4)

1. 液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   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、
   前記記録ヘッドに前記液体を供給する第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、
   前記液体タンク又は前記第２の流路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、前記ノズルから液滴を吐出する動作を行うときに、前記圧力調整弁を介して前記記録ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、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送液手段と、を備え、
   前記圧力調整弁は前記第２の流路側に通じる絞り部の絞り量が変化可能であって、
   前記記録ヘッドからの吐出液量に応じて前記圧力調整弁の前記絞り量を変化させる手段を備え、
   前記圧力調整弁の前記絞り部の絞り量を前記記録ヘッドから液滴を吐出させる信号の吐出量デューティに応じて制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   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、
   前記記録ヘッドに前記液体を供給する第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、
   前記液体タンク又は前記第２の流路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、前記ノズルから液滴を吐出する動作を行うときに、前記圧力調整弁を介して前記記録ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、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送液手段と、を備え、
   前記圧力調整弁は前記第２の流路側に通じる絞り部の絞り量が変化可能であって、
   前記記録ヘッドからの吐出液量に応じて前記圧力調整弁の前記絞り量を変化させる手段を備え、
   前記圧力調整弁の前記絞り部の絞り量を前記記録ヘッド内の圧力を検出する圧力検出手段の検出結果に応じて制御する
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   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、
   前記記録ヘッドに前記液体を供給する第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、
   前記液体タンク又は前記第２の流路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、前記ノズルから液滴を吐出する動作を行うときに、前記圧力調整弁を介して前記記録ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、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送液手段と、を備え、
   前記圧力調整弁は前記第２の流路側に通じる絞り部の絞り量が変化可能であって、
   前記記録ヘッドからの吐出液量に応じて前記圧力調整弁の前記絞り量を変化させる手段を備え、
   前記圧力調整弁は、流路部材内に移動可能に配設された可動部材を有し、前記可動部材の位置を変化させることで前記絞り部の絞り量が変化し、
   前記可動部材は、液体の流れの方向で径の異なる複数の段部を有する段付き軸状部材である
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
   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、
   前記記録ヘッドに前記液体を供給する第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、
   前記液体タンク又は前記第２の流路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、前記ノズルから液滴を吐出する動作を行うときに、前記圧力調整弁を介して前記記録ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で、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送液手段と、を備え、
   前記圧力調整弁は前記第２の流路側に通じる絞り部の絞り量が変化可能であって、
   前記記録ヘッドからの吐出液量に応じて前記圧力調整弁の前記絞り量を変化させる手段を備え、
   前記圧力調整弁は、流路部材内に移動可能に配設された可動部材を有し、前記可動部材の位置を変化させることで前記絞り部の絞り量が変化し、
   前記可動部材に設けた磁性部材と、前記圧力調整弁の外部から磁気結合で前記可動部材を移動させる手段とを備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。

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