JP5560673B2 - 液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット及び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液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からな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（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）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、液体吐出記録方式の「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液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、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こと（単に液滴を媒体に着弾させること）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、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。

このような、画像形成装置として用いられるインクジェット記録装置におけるインク供給方式として、記録ヘッド側にサブタンクを、装置本体側にメインタンクを配置して、メインタンクからサブタンクにインクを補充供給し、サブタンクから記録ヘッドにインクを供給する方式が知られている。

このようなインク供給方式においては、メインタンクからサブタンクへインクを供給する供給チューブが設けられているものがある。これは、記録ヘッドからインクを吐出させるとき、供給チューブ間を流れるインクが、慣性力を持ったまま直接記録ヘッドへ供給されることになる。吐出するインク量の違いによって、供給チューブ間を流れるインク量が変わると、この間のインクの慣性力が変わり、記録ヘッドから吐出されるインク量や吐出速度が異なることになった。インク量の違いは、用紙に着弾し広がる面積の違いとなり、また、吐出速度の違いは用紙に着弾する位置の違いになり、いずれも印刷品質の低下を起こす原因となっている。

また、シリアル型画像形成装置においては、記録ヘッドを主走査方向に移動させるため、供給チューブ間を流れるインクやサブタンク内のインクに慣性力が発生する。記録ヘッドは主走査方向を往復運動するため、記録ヘッドには正負逆方向のインクの慣性力が絶えず伝わり、吐出するインク量や吐出速度が異なることになる。

そこで、従来のサブタンクとして、インクジェットヘッドに流入するインクの圧力変動を吸収する可撓性フィルム状部材を用いた圧力ダンパが設けられているものがある（特許文献１）。また、サブタンク内に隔壁を設けて個別室に分割し、その個別室のそれぞれに可撓性フィルム状部材を設けインクジェットヘッドへ供給するインクの圧力変動を抑えるものがある（特許文献２）。

一方、液体吐出ヘッドから吐出する液体は、一般に複数の材料を混合したものが用いられることが多い。また、このインクを吐出する液体吐出ヘッドユニットでは、この液体の多くを貯蔵するメインタンクを用いる構成が一般的である。メインタンクに貯蔵された液体が暫く放置されると液体の成分が分離し沈降するおそれがある。この沈降状態を解消する方法として、メインタンクの下方ほど水平面積が小さく形成され、さらに上部に放熱板を備え、メインタンク内の液体は、液体撹拌用回転子などの専用の部材を用いることなく、液体の自らの温度差による対流現象によって液体を撹拌するようにしたメインタンクが知られている（特許文献３）。

特許第２７９７１９１号公報 特願２００９−１５２８２７号公報 特開２００６−８２４８５公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、タンク内の気泡を除去するために、フィルタから圧力吸収部に通じる連通路、気泡排出路、気泡排出チューブ、ダミーノズル、更にはパージ装置により気泡を吸い取るための通路が必要であり、これをインクタンクのダンパとして用いるには、構成がかなり複雑で、コストが高くなるという課題がある。

また、サブタンク内に隔壁を設けた特許文献２の開示のサブタンクにあっては、個別室に分割する隔壁部が障害となりタンク内のインクの流れが一様とならず、タンクの底面部及び、隔壁部にインクの澱みを生ずることがある。特に、近年、インクジェットプリンタとして用いられるインクとして耐光性に優れた顔料系インクが多く用いられている。この顔料系インクは、顔料、分散剤、溶剤などから構成されている。この顔料系インクが前記澱み部に長時間滞留すると、インク内の顔料粒子が溶剤と分離し、沈降現象が生じることになる。または、顔料を用いないインクであっても、前記澱み部に長時間滞留すると、インクの揮発成分などが分離し、滞留部分のインクの粘度が増粘する。このインクの増粘は、流路抵抗の増加となり、記録ヘッドへ安定的にインクを供給できず、記録ヘッドからの安定吐出に影響を与えるおそれがある。このため、サブタンク内のインクを入れ替えるために、印刷とは直接関係しないインクを定期的にサブタンクへ供給し、インク排出経路よりサブタンク内に滞留するインクを排出する専用のメンテナンス動作を行なわなければならないという課題がある。

この点、特許文献３にはメインタンク内の自らの温度差による対流現象によって液体を撹拌する構成が開示されているが、サブタンクには、液体の流入、流出、及びサブタンク内を個別室に分割するための隔壁部など液体の流れを複雑にする障害物等が多く、自然に発生する液体の対流ではサブタンク内を十分撹拌することができないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、液体の澱み澱み部を減少し、安定的にヘッドへ液体を供給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、本発明に係る液体収容タンクは、
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
外部から供給される液体を収容する収容部と、
前記収容部の底部から立ち上がる隔壁部によって前記収容部と仕切られ、前記収容部からの液体を前記ヘッド側に供給する供給径路が設けられ、
前記収容部は、前記液体の流速の遅い領域の水平方向断面の断面積が前記液体の流速の速い領域の水平方向断面の断面積よりも小さく、
前記収容部の底面は、前記収容部と前記供給流路を仕切る隔壁部に向かって漸次立ち上がる形状である
構成とした。

本発明に係る液体収容タンクは、
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
外部から供給される液体を収容する収容部と、
前記収容部の底部から立ち上がる隔壁部によって前記収容部と仕切られ、前記収容部からの液体を前記ヘッド側に供給する供給径路が設けられ、
前記収容部は、前記液体の流速の遅い領域の水平方向断面の断面積が前記液体の流速の速い領域の水平方向断面の断面積よりも小さく、
前記収容部には液体をろ過するフィルタが設けられ、前記フィルタは流れる液体の速度領域に応じて流体抵抗が異なり、
前記フィルタは前記液体の速度が遅い領域の開口の大きさが、速度が速い領域の開口の大きさよりも大きい
構成とした。

本発明に係る液体収容タンクは、
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
外部から供給される液体を収容する収容部と、
前記収容部の底部から立ち上がる隔壁部によって前記収容部と仕切られ、前記収容部からの液体を前記ヘッド側に供給する供給径路が設けられ、
前記収容部は、前記液体の流速の遅い領域の水平方向断面の断面積が前記液体の流速の速い領域の水平方向断面の断面積よりも小さく、
前記収容部には液体をろ過するフィルタが設けられ、前記フィルタは流れる液体の速度領域に応じて流体抵抗が異なり、
前記フィルタは前記液体の速度が遅い領域の開口の数が、速度が速い領域の開口の数よりも多い
構成とした。

本発明に係る液体吐出ヘッドユニットは、液滴を吐出する液体吐出ヘッドと本発明に係る液体収容タンクとを備えているものである。

本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出する液体吐出ヘッドと本発明に係る液体収容タンク、又は本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを備えているものである。

本発明に係る液体収容タンクによれば、液体が澱む領域が減少し、安定した液体供給を行うことができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドユニットによれば、液体吐出ヘッドと本発明に係る液体収容タンクを備えているので、ヘッドに安定した液体供給が行なわれて、安定した滴吐出を行なうことができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体収容タンク或いは本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを備えているので、安定した画像形成を行なうことができる。

本発明の第１実施形態における液体吐出ヘッドユニットを含むインク供給系の説明図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 同インク供給系におけるヘッドにインクを充填する動作の説明に供するフロー図である。 同インク供給系内に混入した気泡を排出する気泡排出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図１のＡ−Ａ線に沿う断面と同様な模式的断面説明図である。 本発明の第３実施形態におけるインク供給系の説明図である。 本発明の第４実施形態におけるインク供給系の説明図である。 図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。 本発明の第５実施形態における液体吐出ヘッドユニット周辺の模式的説明図である。 図９のＣ−Ｃ線に沿うサブタンクの縦方向断面説明図である。 （ａ）は図１０のＤ−Ｄ線に沿うサブタンクの横断面説明図、（ｂ）は図１０のＥ−Ｅ線に沿うサブタンクの横断面説明図、（ｃ）は図１０のＦ−Ｆ線に沿うサブタンクの横断面説明図である。 本発明の第６実施形態におけるインク供給系の説明図である。 図１２のＧ−Ｇ線に沿う断面説明図である。 本発明の第７実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同実施形態におけるインク供給系の説明図である。 図１４のＨ−Ｈ線に沿う断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の説明に供する模式的説明図である。

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及び図２を参照して説明する。なお、図１は同実施形態における液体吐出ヘッドユニットを含むインク供給系の説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。
液体吐出ヘッドユニット１（以下、単に「ヘッドユニット」ともいう。）は、液滴を吐出するヘッド２と、ヘッド２に供給するインクを収容する本発明に係る液体収容タンクであるサブタンク４とを備えている。

ここで、ヘッド２は、液滴を吐出する複数のノズル１１と、各ノズル１１が連通する液室１２と、各液室１２にインクを供給する共通液室１３と、共通液室１３にインクを供給される供給口部（インク供給ポート）１４と、共通液室１３からインクを排出する排出口部（インク排出ポート）１５などを備えている。

タンク（サブタンク）４は、タンクケース２１内に、側面に形成された凹部によってヘッド２に供給するインクを収容するインク収容部２２が形成され、インク収容部２２からインクをヘッド２のインク供給ポート１４に供給する供給ポート２４と、ヘッド２のインク排出ポート１５から排出されるインクを外部に排出する排出径路２５とを有している。インク収容部２２は、天面２２ａを中央部に向かって傾斜する傾斜面とし、この天面２２ａの中央部の最も高い部位２２ｂにインク収容部２２とインク排出経路２５を連通する連通経路２６を設けている。この連通径路２６の流体抵抗は、ヘッド２のインク供給ポート１４からインク排出ポート１５までの流体抵抗よりも大きく形成されている。

また、タンクケース２１には、インク収容部２２と供給ポート２４との間に、インク収容部２２の底面部２２ｃから延びる（立ち上がる）隔壁部２０２によって仕切られた供給流路２０３が設けられて、隔壁部２０２と天面２２ａとの間に両者を連通する連通路２０４が設けられている。

なお、サブタンク４のタンクケース２１は一方が開口した（凹部を形成した）部材であり、開口部には可撓性の弾性変形可能な部材としてのフィルム部材２３（図中網掛けを付して示すもの）が貼り付けられて圧力変動を吸収する構成となっている。タンクケース２１は、隔壁部２０２により仕切られたインク収容部２２と供給流路２０３にそれぞれの部位でインクの振動による圧力を吸収するダンパ効果を得られるようになっている。

さらには、タンクケース２１の上部にはインク収容部２２に外部からインクを供給するインク供給流路口部２７が設けられている。

ここで、図２に示すように、タンクケース２１のインク収容部２２を形成する凹部の壁面２１ａは、ヘッド２側を底部（底面）としたとき、上方に向かって広がるように（凹部の深さが深くなるように）傾斜している。これにより、インク収容部２２は、水平方向断面の断面積（以下、「水平断面積」という。）が、インク収容部２２の天面２２ａ側から底面部２２ｃに向かって徐々に小さくなっており、底面部２２ｃの水平断面積が最も小さくなる形状となっている。つまり、タンクケース２１の上部のインク供給流路口部２７からインクを供給したとき、インク収容部２２の底面部２２ｃ側は隔壁部２０２とこれに対向する壁面との間で形成される空間のために、天面側と比べてインクの流速が遅くなるので、このインクの流速が遅くなる領域側の水平断面積をインクの流速が速い天面側の水平断面積より小さくしている。

一方、装置本体側には、サブタンク４にインクを補充供給する交換可能なメインタンク（インクカートリッジ）５が配置されている。そして、メインタンク５からインク供給経路５１を通じてインク供給用ポンプ５２によりサブタンク４に送液される。また、サブタンク４の排出経路２５はインク戻り経路５３を介してメインタンク５に接続され、インク戻り経路５３には開閉弁（バルブ）５４が介装されている。

また、このメインタンク５は、タンク５内のインクが外気へ長時間の露出し、乾燥または凝固することを防止するための大気開放管５５が設けられている。この大気開放管５５の流路は、細長い管状の形状になっており、管内の湿度はその長さに沿って変化するため、メインタンク５内のインクが外気と直接接することを防止することができるため、インクの乾燥または増粘や凝固することを防止するようになっている。

このインク供給系においては、サブタンク４に収容されたインクは、供給ポート２４を通じてヘッド２の一端部のインク供給ポート１４から共通液室１３の一端部から供給され、共通液室１３に供給されたインクは、滴吐出に使用されない分がヘッド２の他端部のインク排出ポート１５を通り、サブタンク４のインク排出経路２６からインク戻り経路５３を介してメインタンク５に戻る循環経路を構成する。この循環経路のインク戻り経路５３とメインタンク５の間を流れるインクの流路は開閉可能な開閉弁５４で止めることができる。

次に、このような循環経路を含むインク供給系において、ヘッド２にインクを充填する動作について図３に示すフロー図を参照して説明する。
まず、バルブ５４を開き、インク供給経路５１を通じてメインタンク５からインク供給用ポンプ５２を駆動（稼動）してサブタンク４へ送液する。このインクは、サブタンク４のインク供給流路口部２７からインク収容部２２へ流れ込み、一部はヘッド２へ送液される。一方、サブタンク４内のインク収容部２２内の空気は、インク収容部２２と前記インク排出経路２５とを連通する連通経路２６を通して、インク排出経路２５へ排出されるため、インク収容部２２へのインク充填が開始される。そして、インク収容部２２内のインクは、インク収容部２２の天面２２ａの最も高い部位（位置部分）２２ｂまで充填され、その後、連通経路２６を通り、インク排出経路２５まで達する。

また、ヘッド２へ送液されたインクは、インク供給ポート１４を通じて共通液室１３へ送液される。共通液室１３へ流れ込んだインクの一部は、各ノズル１１から排出される。さらに、共通液室１３のインクは、インク排出ポート１５を通してインク排出経路２５へ流れ、上記連通経路２６から流れ出たインクと合流する。このインクは、さらにインク戻り経路５３へ送液されて、メインタンク５へ戻る。

ここで、インク戻り経路５３内にインクが送液され、バルブ５４を通過した後に、このバルブ５４を閉じる。その後、インク供給用ポンプ５２の圧力を調整し、ヘッド２のノズル１１からインクを外部へ排出し、ノズル１１内の気泡を排出する。更に、インク供給ポンプ５２を開放し、インクの流れを止め、メインタンク５とヘッド２のノズル１１との水頭差によって発生するインクの吐出に必要な負圧を作り出す。

その後、ここでは、図示しない弾性体、好ましくはシリコンゴム等のワイパ部材によりノズル表面をワイピングし、ノズル面１１ａに垂れたインクを払拭し、ノズル１１のメニスカスを形成させ、インク充填を完了させる。

このようにして、ヘッド２へインクを充填させ、常にメインタンク５からサブタンク４を通じてヘッド２にインクを供給してインク吐出可能な状態とすることができる。

ヘッド２からインクを吐出させると、インクは、メインタンク５から順次、液室１２へとノズル１１面に発生するメニスカス保持力により供給される。その際、サブタンク４においてもインクの流入、流出がある。インク収容部２２には、インク供給流路口部２７からインクが流入し、連通路２０４を経て供給流路２０３へ流出する。このときのインクの主な流れとして、インク供給流路口部２７から供給流路２０３へ向かう最短距離を通る流れが発生する。

このインク収容部２２内のインク供給流路口部２７から供給流路２０３へ向かう最短距離を通るインクの流れの流速は、ノズル１１から吐出されるインクの量によって発生するインク供給ポート２４とインク供給流路口部２７の圧力差によって変わってくる。つまり、インクの吐出量が多い場合、この圧力差が大きくなり、インク収容部２２内を流れるインクの流速は速く、インクの吐出量が少ない場合は、圧力差は小さくなり、インク収容部２２内を流れるインクの流速は遅くなる。

また、インク収容部２２と供給流路２０３とを連通する連通路は、隔壁部２０２をインク収容部２２の底面部２２ｃから立ち上げて供給流路２０３を形成しているために、インク収容部２２の底面部２２ｃを流れるインクの流速は、インク収容部２２の上部に位置する天面２２ａ側に比べて遅いものとなる。このため、ノズル１１から吐出されるインク量が少ない場合には、インク収容部２２の底面部２２ｃ付近のインクの流れは無くなり、澱みが発生することになる。この状態で長時間放置されると顔料インクの場合、インク内の顔料粒子が溶剤と分離し、沈降現象が生じることになる。または、顔料を用いないインクであっても前記澱み部に長時間滞留するとインクの粘度が増粘する場合がある。

そこで、このサブタンク４においては、前述したように、インク収容部２２の水平断面積を、インク収容部２２の天面２２ａから底面部２２ｃに向かって徐々に小さくし、底面部２２ｃの水平断面積が最も小さくなっている形状としている。これにより、最も流速が遅かったインク収容部２２の底面部２２ｃでもインクの流れが生じ、インクの澱みが解消されることになる。つまり、通常のインク吐出においても、インク収容部２２内のインクの澱みが解消されるため、インク澱み解消のための専用のメンテナンス動作をする必要がなくなる。

次に、インク供給系内に混入した気泡を排出する気泡排出動作について図４に示すフロー図を参照して説明する。
印刷などにより使用されたインクを補給するために行うメインタンク５の交換時やノズル１１等から、何らかの原因で各インク流路及びインク収容部２２に気泡が混入し、ノズル１１からの滴吐出に支障が生じた場合、これを解消するための気泡排出動作を行う。

まず、供給用ポンプ５２を駆動させてサブタンク４へ送液させ、直ちにバルブ５４を開く。これにより、インクは、インク供給流路口部２７からインク収容部２２へ流入し、インク供給路５１内に気泡が混入していた場合には、この気泡はインク収容部２２内へ流れ込み、該インク収容部２２上部へ溜まることになる。さらに、インクの送液によりインク収容部２２内は加圧され、インク収容部２２の上部へ溜まった気泡は連通経路２６からインク排出経路２５へ排出される。また、インク収容部２２からヘッド２へもインクが送液され、共通液室１３内に気泡が混入していた場合には、該気泡は、インク排出経路２５へ排出される。このインク排出経路２５で合流したインクは、さらにインク戻り経路５３に送られてメインタンク５に戻される。

そして、バルブ５４の下流部に混入した全気泡が送液された後、このバルブ５４を閉じる。その後、インク供給用ポンプ５２の圧力を調整し、ノズル１１からインクを外部へ排出し、ノズル１１内の気泡を排出する。更に、インク供給ポンプ５２を開放し、インクの流れを止め、メインタンク５とヘッド２のノズル１１との水頭差によって発生するインクの吐出に必要な負圧を作り出す。その後、図示しないワイパ部材によりノズル面１１ａをワイピングし、ノズル面に垂れたインクを払拭し、ノズル１１のメニスカスを形成させ、インク充填を完了させる。

このようにして、各インク流路及びインク収容部２２に混入した気泡を排出することができ、インク滴吐出の回復を行うことができるようになる。

また、サブタンク４の上部にはインク収容部２２内のインク量が所定量以下になったことを検知するための２本の検知電極２９ａ、２９ｂを装着している。この検知電極２９ａ、２９ｂの先端には、図示しない検知信号を入力する制御部を備え、液量検知センサを構成している。この検知電極２９ａ、２９ｂが何れもインクに浸されている状態と少なくとも一方がインクに浸されていない状態とで検知電極２９ａ、２９ｂ間の導通状態が変化することによってインクが所定量以下になったことを検知することができるものである。

この液量検知センサを用いることにより、インク収容部２２内に気泡が溜まった状態を検知できる他、インク充填時、インク収容部２２内が空の状態からインクが充填された状態や、インク収容部２２内に気泡が溜まっている状態から気泡が排出されたことを確実に検出することができるようになる。

そして、前述した図３又は図４で説明した充填動作、気泡排出動作のシーケンスにおいて、バルブ５４を開いてからバルブ５４へインク通過する間を所定の時間を基に制御を行っていたが、この液量検知センサを用いることにより、インク収容部２２内のインクが充填されてから気泡がバルブ５４を通過するまでの短い時間で制御を行えばよく、インクの充填性や気泡排出によるインク吐出の回復性の信頼性を上げることができる。

上記、気泡排出動作は、インク収容部２２上部に気泡が溜まった場合に不定期的に行う保守作業である。この動作を行うときにも、上記のとおり、図２に示すようにインク収容部２２の水平断面積を、インク収容部２２の天面２２ａから底面に向かって徐々に小さくし、底面の水平断面積が最も小さくなっている形状とすることで、インク収容部２２の底面部２２ｃでもインクの流れが生じ、インクの澱みが解消されることになる。つまり、通常の気泡排出動作の保守作業においても、インク収容部２２内のインクの澱みが解消されるため、インク澱み解消のための専用のメンテナンス動作をする必要がなくなり、このメンテナンスのために用いた印刷とは直接関係しないインクを使用せずにすむためトータルの印刷コストを下げることができる。

このように、液体収容タンクによれば、収容部は、液体の流速の遅い領域の水平方向断面の断面積が液体の流速の速い領域の水平方向断面の断面積よりも小さい構成とすることで、液体が澱む領域が減少し、安定した液体供給を行なうことができる。

次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。図５は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面と同様な模式的断面説明図である。
ここでは、インク収容部２２の底面部２２ｃと壁面２１ａとの接続部分２１ｂを曲面形状としている（曲率を持たせている。）。これにより、角部が無くなり、インクの流れがスムーズになり、インクの澱みを解消する効果がより向上する。また、インク収容部２２の底面部２２ｃの水平断面積が最も小さい断面形状とする単純な形状は、液体吐出ヘッドユニット１のコストを下げることができる。

次に、本発明の第３実施形態について図６を参照して説明する。なお、図６は同実施形態におけるインク供給系の説明図である。
ここでは、インク収容部２２と供給流路２０３を仕切る隔壁部２０２の収容部２２側の底面部２２ｃとの連続部分２１ｃは曲率をもった形状としている。さらに、インク収容部２２の底面部２２ｃはこの曲率をもった隔壁２０２の連続部分２１ｃに連続するように傾斜を持たせた形状としている。つまり、インク収容部２２の底面部２２ｃは隔壁部２０２と対向する壁面側が漸次隔壁部２０２側に向かった高くなるように傾斜した傾斜面としている。

これにより、インク収容部２２の底面部２２ｃ付近のインク供給路２０３に向かうインクの流れに対して隔壁２０２が障害となって流速が低下することが低減され、インク収容部２２内のインクの流れがスムーズになり、更にインクの澱みを解消することができる。

なお、上記インク収容部２２内のインクの流れの速度は、数値解析による液体の流れのシミュレーションによって知ることができるが、実際のタンクケース２１を使っても知ることができる。先ず、図３に示すインク充填シーケンスによってインクを充填した後、メインタンク５に、この充填したインクと同じ密度、同じ粘度の異色のインクを入れた後、図４に示す気泡排出シーケンスもしくは、実際にノズル１１からインクを吐出させる。これにより、メインタンクより異色のインクがインク収容部２２に供給され、このインク収容部２２内の色が徐々に変わってくることが分かる。インク収容部２２内のインクの流れが最も速い部分が、最も速く色が置き換わり、最も遅い部分が最も遅く置き換わるので、インク収容部２２内のインクの流れの速度を知ることができる。このとき、ダンパ部材２３は、透明のフィルム部材を用いると、インク収容部２２内のインクの置き換わりを詳しく観察することができる。

次に、本発明の第４実施形態について図７及び図８を参照して説明する。なお、図７は同実施形態におけるインク供給系の説明図、図８は図７のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
ここでは、前記第１実施形態のインク収容部２２の縦断面方向（壁面２１ａに沿う方向）にインクの不純物を濾過するフィルタ２０７を設けている。また、インク収容部２２の水平断面積は、前記第１実施形態と同様に、インク収容部２２の天面２２ａから底面部２２ｃに向かって徐々に小さくなっており、底面部２２ｃの水平断面積が最も小さくなっている。

インクは、インク供給流路口部２７からインク収容部２２内に流入し、フィルタ２０７を通過し、供給流路２０３からヘッド２へ供給される。

ここでも、ヘッド２からインクを吐出させると、インクは、インク供給流路口部２７から順次流入し、供給流路２０３からヘッド２へ供給されるが、インク収容部２２の水平断面積が、インク収容部２２の天面２２ａから底面部２２ｃに向かって徐々に小さくなり、底面部２２ｃの水平断面積が最も小さくなっている形状としているため、最も流速が遅かったインク収容部の底面部２２ｃ付近でも流速が生じ、インク収容部２２内にフィルタ２０７を設けた構成であってもインクの澱みが解消される。

次に、本発明の第５実施形態について図９ないし図１１を参照して説明する。なお、図９は同実施形態における液体吐出ヘッドユニット周辺の模式的説明図、図１０は図９のＣ−Ｃ線に沿うサブタンクの縦方向断面説明図、図１１（ａ）は図１０のＤ−Ｄ線に沿うサブタンクの横断面説明図、（ｂ）は図１０のＥ−Ｅ線に沿うサブタンクの横断面説明図、（ｃ）は図１０のＦ−Ｆ線に沿うサブタンクの横断面説明図である。

ここでは、インク収容部２２内において、図１１に示すように、インクの流速が最も速いインク供給流路口部２７付近は、縦方向及び横方向共に水平断面積を大きくし、インクの流速が最も遅くなる底面部２２ｃ付近は、縦方向及び横方向共に水平断面積を小さくしている。このように、インクの流速に応じて三次元的に水平断面積を変えることで、より効果的にインク収容部２２内のインクの澱みを解消することができるようになる。

次に、本発明の第６実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２は同実施形態におけるインク供給系の説明図、図１３は図１２のＧ−Ｇ線に沿う断面説明図である。
ここでは、インク収容部２２は、図１３に示すように、前記各実施形態と異なり、矩形状の凹部で形成し、インク収容部２２内に垂直断面方向（凹部底面に沿う方向）にインクに含まれる異物をろ過するためのフィルタ２０７を配置し、フィルタ２０７で仕切られた一方の室２２ｆ側にインク供給流路口部２７を設け、他方の室２２ｇ側にインク収容部２２から供給流路２０３への連通路２０４を設けている。

フィルタ２０には、図１２にも示すように、除去する異物よりも小さく、異なる大きさの穴２２０ａ、２２０ｂが多数形成されている。ここで、インクの流速が遅くなるインク収容部２２の底面部２２ｃ側の穴２２０ａの開口径を、インクの流速が速くなるインク収容部２２の天面２２ａ側の穴２２０ｂの開口径よりも大きく形成している。

これにより、最も流速が遅かったインク収容部２２の底面部２２ｃでも十分なインクの流れが生じて、インクがフィルタ２０を通過しやすくなるため、インクの澱みが解消されることになる。つまり、通常のインク吐出においてもインク収容部２２内のインクの澱みが解消されるため、インク澱み解消のための専用のメンテナンス動作をする必要がなくなる。

なお、ここでは、フィルタの穴径を２種類とした例で説明したが、３種類以上にすることもできる。

次に、本発明の第７実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。なお、図１４は同実施形態におけるインク供給系の説明図、図１５は図１４のＨ−Ｈ線に沿う断面説明図である。
ここでは、上記第７実施形態のフィルタ２０７に設ける穴２２０の個数を異ならせ、インク収容部２２の底面部２２ｃ側を天面２２ａ側よりも多くしている。これにより、最も流速が遅かったインク収容部２２の底面部２２ｃでも十分なインクの流れが生じて、インクがフィルタ２０を通過しやすくなるため、インクの澱みが解消されることになる。

つまり、インク収容部２２のインクの流れの流速が遅い領域のフィルタの開口率を大きくし、流速が速い領域のフィルタの開口率を相対的に小さくすることで、インクの流れの流速が遅い領域でもインクの流れに十分な流速を生じさせることができ、インクの澱みが解消されることになる。

これらの実施形態では、フィルタ２０が単層の板状のものに穴を開けたものを例として図示しているが、フィルタ２０は、例えば、焼結によって空隙を形成したのもや、繊維を織りたたんで空隙を形成したものなどがあるが、前者については、何層かを貼り合わせるとき、部分的に貼り合せる枚数を変えて、また、部分的に空隙の大きさを変えたものを貼り合わせたりして、後者については、部分的に織り方を変えて、インク収容部２２内の流速の分布に合わせて開口率を調整して、フィルタ２０を均一にインクが通過するようにすることが可能であり、インク収容部２２内のインクの流れがスムーズになり、更にインクの澱みを解消する効果が得られる。

次に、上記各実施形態で説明したインク供給系を備える画像形成装置の一例について図１６を参照して説明する。
この画像形成装置は、上記液体吐出ヘッドユニット１からなる記録ヘッド１０１を、キャリッジ１０３に搭載して、左右の側板１００Ａ、１００Ｂ間に横架した主ガイドロッド１０４と図示しない副ガイド部材とで摺動自在に支持している。この記録ヘッド１０１は、タイミングベルト１０５を介して主走査モータ１０６によって主走査方向に移動走査される。一方、被記録媒体１０７は記録ヘッド１０１のノズル面１０８と対向し、記録ヘッド１０１の移動方向と直交する方向に搬送ローラ１０９によって搬送され、記録ヘッド１０１から画像に応じて吐出されるインク滴が付着されて画像が形成される。

記録ヘッド１０１へのインクの供給は、メインタンク５や大気開放管５５等が納められたメインタンクユニット１０２からインク供給ポンプ５２を経由してフレキシブルなインク供給径路５１によってなされる。また、記録ヘッド１０１にはノズルから吐出又は排出されなかったインクをインク戻し径路５３を通じてメインタンクユニット１０２に戻される。

また、記録領域外に設けられたキャップ部材１１１は、複数のノズル１１を有するノズル面１０８キャッピングする弾性体、好ましくはシリコンゴム等からなる。非記録時には、記録ヘッド１０１がキャップ部材１１１の上方まで移動し、キャップ部材１１１が図示していないキャップ移動機構によって移動してノズル面１０８をキャッピングする。このキャップ部材１１１内には、インク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート１１２が設けられている。

このキャップ部材１１１には、底面に２本のチューブ１１３、１１４が連結され、チューブ１１３は大気開放弁１１５を介して大気に連通される。チューブ１１４は吸引ポンプ１１６に接続され、キャップ部材１１１でノズル面１０８をキャッピングし、大気開放弁１１５を閉じた状態で、吸引ポンプ１１６を駆動してキャップ部材１１１内に負圧を発生させることで、記録ヘッド１０１のノズルからインクを吸引し、大気開放弁１１５を開放することでキャップ部材１１１内の空間１１７に溜まったインクを廃液タンク１１８に排出する。また、キャップ部材１１１は、大気開放弁１１５を閉じた状態でノズル面１０８に接触させ保持することで、記録ヘッド１０１のノズルの乾燥を防止する。

さらに、図示していないワイパ移動機構によってワイパーブレード（ワイパ部材）１１９を記録ヘッド１０１のノズル面１０８に接触する高さまで移動させ、記録ヘッド１０１を主走査方向に移動させてワイパーブレード１１９によりノズル面１０８に付着したインクや塵埃を払拭し、ノズル面１０８のメニスカスの生成やクリーニングを行うことができる。

なお、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、前述したように、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができ、また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

１ 液体吐出ヘッドユニット
２ ヘッド
４ サブタンク
５ メインタンク
１１ ノズル
１３ 共通液室
１４ 供給ポート
１５ 排出ポート
２１ タンクケース
２２ インク収容部
２３ ダンパ部材（フィルム部材）
２４ 供給ポート
２５ インク排出経路
２６ 連通経路
１０１ 記録ヘッド（液体吐出ヘッドユニット）
２０２ 隔壁部
２０３ 供給流路
２０７ フィルタ

Claims (6)

1. 液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
   外部から供給される液体を収容する収容部と、
   前記収容部の底部から立ち上がる隔壁部によって前記収容部と仕切られ、前記収容部からの液体を前記ヘッド側に供給する供給径路が設けられ、
   前記収容部は、前記液体の流速の遅い領域の水平方向断面の断面積が前記液体の流速の速い領域の水平方向断面の断面積よりも小さく、
   前記収容部の底面は、前記収容部と前記供給流路を仕切る隔壁部に向かって漸次立ち上がる形状である
   ことを特徴とする液体収容タンク。
2. 前記収容部の底面から立ち上がる壁面が上方に向かって広がるように傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の液体収容タンク。
3. 液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
   外部から供給される液体を収容する収容部と、
   前記収容部の底部から立ち上がる隔壁部によって前記収容部と仕切られ、前記収容部からの液体を前記ヘッド側に供給する供給径路が設けられ、
   前記収容部は、前記液体の流速の遅い領域の水平方向断面の断面積が前記液体の流速の速い領域の水平方向断面の断面積よりも小さく、
   前記収容部には液体をろ過するフィルタが設けられ、前記フィルタは流れる液体の速度領域に応じて流体抵抗が異なり、
   前記フィルタは前記液体の速度が遅い領域の開口の大きさが、速度が速い領域の開口の大きさよりも大きい
   ことを特徴とする液体収容タンク。
4. 液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
   外部から供給される液体を収容する収容部と、
   前記収容部の底部から立ち上がる隔壁部によって前記収容部と仕切られ、前記収容部からの液体を前記ヘッド側に供給する供給径路が設けられ、
   前記収容部は、前記液体の流速の遅い領域の水平方向断面の断面積が前記液体の流速の速い領域の水平方向断面の断面積よりも小さく、
   前記収容部には液体をろ過するフィルタが設けられ、前記フィルタは流れる液体の速度領域に応じて流体抵抗が異なり、
   前記フィルタは前記液体の速度が遅い領域の開口の数が、速度が速い領域の開口の数よりも多い
   ことを特徴とする液体収容タンク。
5. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドと前記請求項１ないし４のいずれかに記載の液体収容タンクとを備えていることを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
6. 液滴を吐出する液体吐出ヘッドと請求項１ないし４のいずれかに記載の液体収容タンク、又は請求項５に記載の液体吐出ヘッドユニットを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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