JP5664373B2 - 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、また立体自体を三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において、記録ヘッドにインクを供給するヘッドタンク（サブタンク、バッファタンクとも称される。）を備え、装置本体側に着脱自在に装着されるメインタンク（インクカートリッジとも称する）からヘッドタンクに対して送液ポンプを使用してインクを供給する方式のものが知られている。

ところで、このようなヘッドタンク方式の画像形成装置にあっては、使用済みのメインタンク（インクカートリッジ）を取り外すときに、供給チューブ内に少量の泡状の空気が入り込むことがある。あるいは、供給チューブの透気性が低いと、チューブ内に空気が微量に入り込むことになる。

このように供給経路内に侵入した気泡は、記録ヘッドからのインクの消費に伴ってヘッドタンクに滞留する。つまり、ヘッドタンク内に侵入した気泡は浮力によってヘッドタンク内の上方に停留する。また、ヘッドタンクと記録ヘッドとの間にフィルタ部材を介在させたような場合にもフィルタ部材を気泡が通過しないために、結果として、気泡はヘッドタンク内に溜まることになる。

しかしながら、ヘッドタンク内に気泡が滞留した状態で装置が高温環境下に置かれると、気泡が膨張し、それに伴いヘッドタンク内の圧力が上昇する。ヘッドタンクは、記録ヘッドのノズルのメニスカスを保持し液垂れを防止するために所要の負圧に維持されるが、ヘッドタンク内の圧力上昇によって負圧が崩れ、正常な印字ができなくなる。

そこで、ヘッドタンク内の気泡を排出させるため、例えば、インクカートリッジ内のインクを加圧し、インクカートリッジとヘッドタンク間にある供給チューブに弁を設け、その弁を閉じた状態で記録ヘッドのノズル面をキャップし、吸引ポンプによってノズルからインクを排出することで、ヘッドタンク内の圧力を下げ、その後開弁することで大きな圧力差によって、ヘッドタンク内の気泡を記録ヘッドのノズルから一気に排出させるいわゆるチョーク方式が知られている。

また、ヘッドタンク上部に、液面検出センサ、排気用連通穴、排気用連通穴をばねで付勢している弁（逆止弁）を備え、排気用連通穴を排気チューブに接続されたキャップで覆い、排気用チューブポンプを駆動させて、ヘッドタンク内の気泡を排出させるものも知られている（特許文献１）。

特開平１１−３２０９０号公報

しかしながら、上述したチョーク方式の場合、ヘッドタンク内にある気泡を大きな圧力差によって、一気に記録ヘッドから排出するため、本来排出しなくてもよいインクを無駄に廃棄してしまうという課題がある。

また、特許文献１に開示されている構成にあっては、専用の気泡排気用キャップによってヘッドタンク内の気泡をポンプで吸引、排気することからインクの無駄な消費は少なくできるが、気泡排気用キャップに連通する流路と、ノズル面をキャッピングするキャップと連通する流路とを切り替える制御が必要となり、更には２つの液面センサを要するなど、部品点数が増加し、コストが高くな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、複雑な制御を要することなく、簡単な構成で、無駄な液体消費を低減しつつ、ヘッドタンク内の気泡を排出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、
前記液体の廃棄を貯留する廃液タンクと、
前記液体タンクの天面部分を開閉する弁手段と、
前記弁手段と前記廃液タンクを連通する排気流路と、
前記排気流路に設けられ、前記液体タンク側から前記廃液タンク側に流体を送る排気手段と、を備え、
前記弁手段は、
前記排気流路と前記弁手段内部の流路を通じる穴を有する弁座部と、
前記弁手段内部に移動可能に配置され、前記弁座部の前記穴を開閉する第１の弁体と、
前記第１の弁体が開弁する方向に付勢する付勢手段と、
前記第１の弁体に連結され、前記弁座部の前記穴を開閉する第２の弁体と、を有し、
前記第１の弁体には、前記液体タンク内部と前記弁手段内部の流路を連通する連通路を有し、
前記排気手段が駆動されていないときには、前記弁手段の前記第１の弁体は前記穴を開放する開弁状態を保持し、前記第２の弁体は前記穴を閉じる閉弁状態を保持し、
前記排気手段が駆動されたときには、前記第２の弁体が前記穴を開放して開弁し、前記第２の弁体が開弁した状態で前記第１の弁体の前記連通路に空気が流れても前記第１の弁体は開弁状態に保持され、前記液体が前記第１の弁体の前記連通路を流れることにより前記第１の弁体が前記穴を閉じる閉弁状態になり、前記第２の弁体が前記穴を開放する開弁状態になる
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、複雑な制御を要することなく、簡単な構成で、無駄な液体消費を低減しつつ、ヘッドタンク内の気泡を排出できる。

本発明に係る画像形成装置の機構部の全体構成を説明する側面概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 本発明の第１実施形態におけるインク供給系の説明に供する模式的説明図である。 同インク供給系における弁ユニット部分の断面説明図である。 同弁ユニットによる気泡排出動作の説明に供する断面説明図である。 本発明の第２実施形態における弁ユニット部分の断面説明図である。 同実施形態における排気ポンプの駆動の説明に供する説明図である。 本発明の第３実施形態における弁ユニット部分をその気泡排出動作とともに説明する断面説明図である。 本発明の第４実施形態における弁ユニット部分をその気泡排出動作とともに説明する断面説明図である。 本発明の第５実施形態における弁ユニット部分をその気泡排出動作とともに説明する断面説明図である。 本発明の第６実施形態の説明に供する弁ユニット部分の断面説明図である。 本発明の第６実施形態の説明に供するインク供給系を含むヘッドタンク部分の断面説明図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、後述する主走査モータによってタイミングベルトを介してキャリッジ主走査方向に移動走査する。

このキャリッジ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からなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド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。

記録ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド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、記録ヘッド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。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド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おける液体タンクであるヘッドタンク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、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のメインタンクであるインクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット２４によって各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクが補充供給される。

一方、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。

そして、この給紙部から給紙された用紙４２を記録ヘッド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を静電吸着して記録ヘッド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、後述する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ベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド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６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロである拍車６３とを備え、排紙ローラ６２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７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１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７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド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ワイパ部材（ワイパブレード）８３と、増粘した記録液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と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。

また、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記録液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には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、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。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド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。

そして、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、本発明の第１実施形態におけるインク供給系について図３の模式的説明図を参照して説明する。
インクカートリッジ１０は、供給チューブ３６を通じてヘッドタンク３５と連通している。ヘッドタンク３５の上部には、気泡排出のための本発明における弁手段である弁ユニット３００が備えられている。弁ユニット３００には、排気流路を形成する排気チューブ１５０が接続され、排気チューブ１５０には排気手段である排気ポンプ２００を介して廃液タンク１５２に接続されている。

また、記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングする吸引キャップ８２ａが設けられ、記録ヘッド３４内のインクを吸引するときは吸引キャップ８２ａでノズル面をキャピングして吸引キャップ８２ａに接続された維持回復ポンプ９０を駆動してノズルからインクをキャップ８２ａ内に吸引排出させた後、排出チューブ９１を介して廃液タンク１００に排出する。なお、吸引排出させたインクを廃液タンク１００ではなくインクカートリッジ１０に戻す構成も採り得る。また、吸引キャップ８２ａ内に空吐出を行う構成も採り得る。

また、ワイパ部材８３はワイピングユニット９２に取り付けられ、このワイパ部材８４３によってメンテナンス後の記録ヘッド３４のノズル面を払拭することで、ノズルメニスカスを整える。

ヘッドタンク３５と記録ヘッド３４の間には、インク中に存在する異物やゴミを取り除き、インクを吐出するノズルを詰まらせない目的で、フィルタ部材１０９が介装されている。

なお、インクカートリッジ１０は、インク袋にインクを収容した密閉容器でも良いし、大気連通部を有し、内部を大気に開放している大気開放容器でも良い。

次に、このインク供給系における弁ユニット３００の詳細について図４の断面説明図を参照して説明する。
弁ユニット３００は、ヘッドタンク３５と一体に設けられたハウジング部３０９内に、ヘッドタンク３５内と弁座３２１との間の流路を開閉する第１の第１の弁体である気泡排出弁３１０と、気泡排出弁３１０を開放する方向に付勢する付勢手段である付勢ばね３５０と、気泡排出弁３１０が当接する弁座部である弁座３２１と、排気チューブ１５０及び排気室３６５とヘッドタンク３５との間の流路となる弁座３２１の穴３２１ａを開閉し、気泡排出弁３１０の動作と連動する第２の弁体である開閉弁３２０から構成される。

気泡排出弁３１０には、ヘッドタンク３５内を排気チューブ１５０と連通するための連通路３０５が設けられており、弁座３２１と当接する箇所に弾性部材からなるシール部３１１が設けられている。この気泡排出弁３１０は、図において上下方向に移動可能であり、最下点でストッパ３０１によって支えられる。そして、気泡排出弁３１０と開閉弁３２０とは連結部材３１９にて連結されることで、気泡排出弁３１０と開閉弁３２０とが連動する。

なお、排気チューブ１５０は、図３の場合、気泡排出弁３１０と直角に配置されている状態で図示しているが、この方向に関わらず気泡が流れやすい方向、例えば、弁座３２１の上方（垂直方向）に配置されていても良い。また、気泡排出弁３１０に設けられたシール部３１１と開閉弁３２０は、組み立て性を踏まえ、２部品で構成されていることが好ましい。

次に、このように構成した弁ユニット３００による気泡排出動作について図５を参照して説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、ヘッドタンク３５の上部（天面部）に滞留した気泡４００が気泡排出弁３１０の下部に集まっている状態にあるとき、排気ポンプ２００を正方向に駆動して矢印α方向への流れを発生させると、排気チューブ１５０及び排気室３６５の内部が負圧になる。そして、排気チューブ１５０及び排気室３６５の内圧が、ヘッドタンク３５内部の圧力を下回り、かつ、その圧力差による力が、付勢ばね３５０の付勢力を上回ると、図５（ｂ）に示すように、気泡排出弁３１０が上昇し、これに連動して開閉弁３２０が上昇して開弁する。

開閉弁３２０が開いた直後、大きな圧力差により、気泡４００は高い流速で気泡排出弁３１０の連通路３０５を通過し、矢印βに示すように、一気に弁座３２１の穴３２１ａを通過して排気チューブ１５０に送られる。このとき、空気の粘度は２０℃相当で０.０１８ｃＰであり、水のそれと比べて１／５５の粘度である。粘度が小さいと、連通路３０５を通過するときの抵抗が小さくなるため、圧力の損失は小さい。したがって、気泡４００が連通路３０５を通っても気泡排出弁３１０は開放状態に保持される。

そして、ヘッドタンク３５内から気泡４００が気泡排出弁３１０の連通路３０５に流れた後、ヘッドタンク３５内にあるインク５００が連通路３０５を流れる。このとき、インクの粘度は水よりも高く、一般的に３.０ｃＰ程度である。そのため、インク５００が連通路３０５を流れるときの抵抗は、気泡４００の１６６倍である。気泡４００が連通路３０５を流れた後、連通路３０５をインク５００が流れると、インクの圧力は、気泡排出弁３１０の下面３６０にあるインクと比べて相対的に圧力が下がり、両者に圧力差が生じる。

この気泡排出弁３１０の下面３６０にあるインクの圧力により、図５（ｃ）に示すように、気泡排出弁３１０は矢印γ方向から力を受け、上方向（弁座３２１方向）に移動する。その結果、気泡排出弁３１０のシール部３１１が弁座３２１の穴３２１ａを閉鎖するので、ヘッドタンク３５内にあるインク５００は不必要に排気チューブ１５０方向に流れることがなく、気泡排出のために無駄なインク消費を低減できる。

そして、排気ポンプ２００の駆動を停止すると、付勢ばね３５０の付勢力により、気泡排出弁３１０が下降し、これに連動して開閉弁３２０が弁座３２１の穴３２１ａを閉じる。開閉弁３２０が閉じることで、排気チューブ１５０及び排気室３６５とヘッドタンク３５との間が断絶されるため、排気チューブ１０５及び排気室３６５に溜められた気泡が再度ヘッドタンク３５に流れ込むことはない。

この場合、気泡排出弁３１０が下降するとき、ヘッドタンク３５内のインク５００が連通路３０５を通過し、気泡排出弁３１０と付勢ばね３５０の間に流れ込む可能性がある。しかし、そのインク５００は、弁座３２１から排気チューブ１５０へと繋がる流路とは逆方向に流れて貯留されることになるので、気泡４００の排気を妨げることはない。

また、気泡排出弁３１０の連通路３０５にインク５００が留まった状態で排気ポンプ２００を駆動させると、ポンプ２００の負圧により、インク５００が排気チューブ１５０の方向に流れようとするが、気泡４００の浮力が優先し、排気チューブ１５０には気泡４００が流れる。

なお、気泡排出弁３１０が下降するときに、ヘッドタンク３５内に生じる圧力変動を防ぐために、ヘッドタンク３５の少なくとも一側面には可撓性フィルム、あるいは、可撓性フィルムとフィルムを外側に付勢する付勢ばねなどからなるダンパ機能を持つことが好ましい。

また、排気ポンプ２００の駆動を停止してから、気泡排出弁３１０が下降するまでは、ヘッドタンク３５の圧力変動により記録ヘッド３４のノズルからインクが垂れても問題ないような状態、例えば吸引キャップ８２ａなどにてノズル面をキャッピングしておくことが好ましい。

ここで、気泡排出弁３１０は、ヘッドタンク３５内部に対向する面（下面３６０）が連通路３０５方向に窪んでいる形状であることが好ましい。このような形状とすることで、気泡４００を溜めておくことができる。つまり、気泡排出弁３１０の下面３６０を窪ませることにより、気泡４００を連通路３０５の入口に滞留させることができ、排気ポンプ２００の駆動時に、気泡４００を確実に連通路３０５から排気チューブ１５０に流すことができる。

なお、排気室３６５、排気チューブ１５０と気泡排出弁３１０との間のシールを確実に実行するために、シール部３１１はエラストマー（弾性体）あることが好ましい。ただし、インクに対する耐性のある材質であることが必要となる。同様に開閉弁３２０と弁座３２１の間のシールを高めるために、開閉弁３２０もエラストマー（弾性体）からなることが好ましい。さらに、連通路３０５の断面形状は、どのような形状でも良いが、インクが連通路３０５を通過した際に生じる圧力差で気泡排出弁３１０を上昇させる力が、ばね３５０による付勢力を上回るような流路抵抗にしなければならない。

また、気泡排出弁３１０に設ける連通路３０５は、連通路３０５内を通る気泡４００が浮力により排気チューブ１５０方向に流れやすい形状であることが好ましい。例えば、図４に示すように、気泡４００が上昇する方向に傾斜している構成とすることで、気泡４００が排気チューブ１５０方向に流れ易くなり、排気効率を高めることができる。

また、排気ポンプ２００の吸引流量が大きすぎると、気泡排出弁３１０が急速に閉鎖し十分な気泡排出を行うことができなくなる。一方、排気ポンプ２００の吸引流量が小さすぎると、気泡排出弁３１０が閉鎖せず、気泡４００だけでなくインク５００も排気チューブ１５０に流れてしまうことになる。したがって、排気ポンプ２００の吸引流量は、最適な流量を定めておくことが好ましい。

また、図５（ａ）に示すように、排気ポンプ２００を駆動していないときにおける弁座３２１とシール部３１１との間の距離ｘは、この距離ｘが長すぎると、気泡排出弁３１０が排気チューブ１５０とヘッドタンク３５内の流路を閉鎖するのに時間がかかり、インクが排気チューブ１５０内に流れ込むことになり、一方、この距離ｘが短すぎると、気泡排出弁３１０が即座に閉鎖し、十分な気泡排出が実現できない。したがって、距離ｘに関しても最適な距離を定めることが好ましい。

また、排気ポンプ２００は、気泡排出弁３１０を動かせるほどの負圧が作れるポンプであることを要するが、チューブポンプのように流路を閉塞するポンプを使用する場合、気泡排出弁３１０が一度上昇すると、排気チューブ１５０を閉塞しているため、気泡排出弁３１０が再度下降しない状況が起こりえる。この状況を防ぐ方法については、次の第２実施形態で説明する。

このように、弁手段は、液体タンク内と排気流路側とを連通する連通路を有する第１の弁体と、第１の弁体が開弁する方向に付勢する付勢手段と、第１の弁体が当接する弁座部と、第１の弁体の動作に連動して排気流路を開閉する第２の弁体と、を有し、排気手段が駆動されていないときには、弁手段の第１の弁体は開弁状態を保持し、第２の弁体は閉弁状態を保持し、排気手段が駆動されたときには、第２の弁体が開弁し、第２の弁体が開弁した状態で第１の弁体の連通路に空気が流れても第１の弁体は開弁状態に保持され、液体が第１の弁体の連通路を流れることにより第１の弁体が閉弁状態になり、第２の弁体が開弁状態になる構成とすることで、複雑な制御を要することなく、簡単な構成で、無駄な液体消費を低減しつつ、ヘッドタンク内の気泡を排出できる。

次に、本発明の第２実施形態について図６及び図７を参照して説明する。なお、図６は同実施形態における弁ユニット部分の断面説明図、図７は同実施形態における排気ポンプの駆動の説明に供する説明図である。
本実施形態では、排気ポンプ２００として停止しているときには閉状態にあるチューブポンプを使用している。前記第１実施形態で説明したように、排気ポンプ２００を正方向に駆動（正転駆動）して排気チューブ１５０から廃液タンク１００方向への流れを作用させると、気泡排出弁３１０が上昇してシール部３１１が弁座３２１と当接する。このとき、排気ポンプ２００が、チューブポンプのように可逆型ポンプであって、排気チューブ１５０を常に閉塞するポンプである場合、排気室３６５及び排気チューブ１５０内の負圧と、ヘッドタンク３５内のインク圧力の圧力差が縮まらないため、気泡排出弁３１０が下降しない状況が生じる。

そこで、図７に示すように、排気ポンプ２００の動作を制御する。すなわち、時刻t１から時刻t２の間で、排気ポンプ２００を正方向に駆動（正転駆動）、すなわち排気室３６５から廃液タンク１００方向に流れる方向に回転して排気動作を行う。時刻t２になったとき、すなわち、排気ポンプ２００を停止するときには、まず、正転から逆転（逆方向）に回転方向を変更し、時刻t３まで回転させる。

このような逆方向への回転動作（逆転駆動）を実施することで、排気室３６５及び排気チューブ１５０とヘッドタンク３５内のインク間の圧力差を縮めることができ、気泡排出弁３１０を下降させることができる。

なお、排気を確実に行うために、正転時間（ｔ２−ｔ１）は逆転時間（ｔ３−ｔ２）より長くなければならない。また、図７では、時刻ｔ２で正転動作の直後に逆転動作を行っているが、連続的に正転から逆転動作を行うことに限定せず、一定時間待機してから逆転動作に移行するようにしてもよい。

次に、本発明の第３実施形態について図８を参照して説明する。なお、図８は同実施形態における弁ユニット部分をその気泡排出動作とともに説明する断面説明図である。
本実施形態では、気泡排出弁３１０の連通路３０５をストレート形状にしている。つまり、前記第１実施形態における気泡排出弁３１０のように連通路３０５が途中で分岐する形状にした場合には、作製に手間がかかるほか、コストアップにも繋がる。また、気泡排出弁３１０が重力方向に向かって長くなる。そこで、気泡排出弁３１０にストレート形状の連通路３０５を設けることで、気泡排出弁３１０の小型化を図っている。

また、ここでは、気泡排出弁３１０のシール部３１１が弁座３２１の凹部３７０に嵌り込む構成としている。これにより、弁ユニット３００全体の高さ方向をより小型にすることができる。

本実施形態においても、図８（ａ）に示すように、ヘッドタンク３５の上部（天面部）に滞留した気泡４００が気泡排出弁３１０の下部に集まっている状態にあるとき、排気ポンプ２００を正方向に駆動して矢印α方向への流れを発生させると、排気チューブ１５０及び排気室３６５の内部が負圧になる。そして、排気チューブ１５０及び排気室３６５の内圧が、ヘッドタンク３５内部の圧力を下回り、かつ、その圧力差による力が、付勢ばね３５０の付勢力を上回ると、図８（ｂ）に示すように、気泡排出弁３１０が上昇し、これに連動して開閉弁３２０が上昇して開弁する。

開閉弁３２０が開いた直後、大きな圧力差により、気泡４００は高い流速で気泡排出弁３１０の連通路３０５を通過し、矢印βに示すように、一気に弁座３２１の穴３２１ａを通過して排気チューブ１５０に送られる。このとき、気泡４００が連通路３０５を通っても気泡排出弁３１０は開放状態に保持される。

そして、ヘッドタンク３５内から気泡４００が気泡排出弁３１０の連通路３０５に流れた後、ヘッドタンク３５内にあるインク５００が連通路３０５を流れる。これにより、図８（ｃ）に示すように、気泡排出弁３１０は下方向から力を受け、上方向（弁座３２１方向）に移動する。その結果、気泡排出弁３１０のシール部３１１が弁座３２１の穴３２１ａを閉鎖するので、ヘッドタンク３５内にあるインク５００は不必要に排気チューブ１５０方向に流れることがなく、気泡排出のために無駄なインク消費を低減できる。

次に、本発明の第４実施形態について図９を参照して説明する。なお、図９は同実施形態における弁ユニット部分をその気泡排出動作とともに説明する断面説明図である。
本実施形態では、前記第３実施形態において、開閉弁３２０を取り除き、排気ポンプ２００として、停止状態で排気チューブ１５０を常に閉塞する可逆型ポンプとしてのチューブポンプを備えている。開閉弁３２０がある場合、気泡排出弁３１０の動作によっては、完全に弁座３２１と排気チューブ１５０をシールできないおそれがある。そこで、開閉弁３２０をなくし、その代わりに、排気ポンプ２００としてチューブポンプを使用し、前述した第２実施形態で説明したように、排気動作後に逆回転駆動する構成としている。

すなわち、本実施形態においても、図９（ａ）に示すように、ヘッドタンク３５の上部（天面部）に滞留した気泡４００が気泡排出弁３１０の下部に集まっている状態にあるとき、排気ポンプ２００を正転駆動して矢印α方向への流れを発生させると、排気チューブ１５０及び排気室３６５の内部が負圧になるので、気泡４００は高い流速で気泡排出弁３１０の連通路３０５を通過し、弁座３２１の穴３２１ａを通過して排気チューブ１５０に送られる。このとき、気泡４００が連通路３０５を通っても気泡排出弁３１０は開放状態に保持される。

そして、ヘッドタンク３５内から気泡４００が気泡排出弁３１０の連通路３０５に流れた後、ヘッドタンク３５内にあるインク５００が連通路３０５を流れる。これにより、図９（ｂ）に示すように、気泡排出弁３１０は下方向から力を受け、上方向（弁座３２１方向）に移動する。その結果、気泡排出弁３１０のシール部３１１が弁座３２１の穴３２１ａを閉鎖するので、ヘッドタンク３５内にあるインク５００は不必要に排気チューブ１５０方向に流れることがなく、気泡排出のために無駄なインク消費を低減できる。

そして、その後、排気ポンプ２００の正転駆動から逆転駆動に切り替えることで、排気室３６５及び排気チューブ１５０とヘッドタンク３５内のインク間の圧力差を縮まり、気泡排出弁３１０が付勢ばね３５０の付勢力で下降する。

このように構成することで、弁座３２１と排気チューブ１５０とのシールを考慮する必要が無く、更に開閉弁３２０がないために、組立性の向上が図れる。ただし、排気ポンプ２００は、例えばチューブポンプのように必ず排気チューブ１５０を常に閉塞するポンプでなければならず、排気動作が終了後には、逆回転して、気泡排出弁３１０を下降させる必要がある。

このように、弁手段は、液体タンク内と排気流路側とを連通する連通路を有する第１の弁体と、第１の弁体が開弁する方向に付勢する付勢手段と、第１の弁体が当接する弁座部と、を有し、排気手段が駆動されていないときには、弁手段の第１の弁体は開弁状態を保持し、排気手段が正転駆動されたときには、第１の弁体の連通路に空気が流れても第１の弁体は開弁状態に保持され、液体が第１の弁体の連通路を流れることにより第１の弁体が閉弁状態になり、排気手段は、第１の弁体が閉弁状態になった後、逆転駆動された後に停止される構成とすることで、複雑な制御を要することなく、簡単な構成で、無駄な液体消費を低減しつつ、ヘッドタンク内の気泡を排出できる。

次に、本発明の第５実施形態について図１０を参照して説明する。なお、図１０は同実施形態における弁ユニット部分をその気泡排出動作とともに説明する断面説明図である。
本実施形態は、排気室３６５内にてこ機構（てこ部材）を備えている。すなわち、排気室３６５内には支点４８０を中心として揺動するてこ部材４５０が配設され、てこ部材４５０の一端側は弁座３２１の穴３２１ａを介して気泡排出弁３１０のシール部３１１に対向し、他端側には排気室３６５の排気チューブ１５０との接続部分である開口４４０を開閉する開閉弁４１０が設けられている。

そして、図１０（ａ）に示す気泡排出前の状態から排気ポンプ２００を駆動すると、気泡４００は排気室３６５、排気チューブ１５０を通過して排気される。その後、図１０（ｂ）に示すようにインク５００が連通路３０５を通過すると、ヘッドタンク３５内のインク圧力と排気室３６５内の圧力差により、気泡排出弁３１０が上昇する。このとき、てこ４５０が支点４８０を中心に回転する。そして気泡排出弁３１０が更に上昇すると、ある点で、開閉弁４１０が排気チューブ１５０への開口部４４０を閉塞する。これにより、インクを排気チューブ１５０内に流さず、気泡４００を排気することができる。

なお、てこ比は、気泡排出弁３１０側を大きくすると閉弁するための力を得ることができ、開閉弁４１０と排気チューブ１５０間の確実なシールを実現することができる。また、排気ポンプ２００に、例えばチューブポンプのような排気チューブ１５０を常に閉塞するポンプを使用した場合、開閉弁４１０が閉塞した後に、逆回転させて、気泡排出弁３１０を下降させる必要がある。

次に、本発明の第６実施形態について図１１を参照して説明する。なお、図１１は同実施形態における弁ユニット部分の断面説明図である。
本実施形態では、ヘッドタンク３５から弁ユニット３００に通じる流路６００を弁ユニット３００側に向かって先細る形状にしている。

つまり、本発明では、気泡４００は気泡排出弁３１０の下部に集まっている方が一回の排気動作において排気でき、排気効率を高めることができる。そこで、ヘッドタンク３５と弁ユニット３００間の流路６００を先細りにしておくことで、気泡４００が浮力により上昇するときにに、矢印Ａに示すように、気泡排出弁３１０の下部に自動的に集まるようにすることができる。なお、先細りの形状は、図１１に示す曲面形状に限定されるものではなく、テーパ形状であっても良いし、気泡４００が上昇するときにその先が絞られる形状であればどのような形状でもよい。

次に、本発明の第７実施形態について図１２を参照して説明する。なお、図１２は同実施形態におけるインク供給系を含むヘッドタンク部分の断面説明図を参照して説明する。
本実施形態では、ヘッドタンク３５の天面３５ａを弁ユニット３００方向に向けて（斜め上方に向けて）傾斜させている。

これにより、インクカートリッジ１０の交換に伴って供給チューブ３６内に混入した気泡４００や供給チューブ３６を透過した空気による気泡４００は、浮力によって矢印Ｂ方向に移動する。移動した気泡４００は、弁ユニット３００の下部に集まるため、一回の排気動作における排気効率を高めることができる。なお、ヘッドタンク３５の傾斜は、供給チューブ３６とヘッドタンク３５との連結部７００を基準に弁ユニット３００に向けて上方に傾いていることが好ましい。

なお、上記実施形態では本発明をシリアル型画像形成装置に適用した例で説明しているが、ライン型画像形成装置にも適用することができる。

１０ インクカートリッジ
３３ キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
３５ ヘッドタンク（液体タンク）
８１ 維持回復機構
１００ 廃液タンク
１５０ 排気チューブ
２００ 排気ポンプ
３００ 弁ユニット（弁手段）
３０５ 連津路
３１０ 排気制御弁（第１の弁体）
３２０ 開閉弁（第２の弁体）
３２１ 弁座
３６５ 排気室
４５０ てこ部材

Claims (10)

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、
   前記液体の廃棄を貯留する廃液タンクと、
   前記液体タンクの天面部分を開閉する弁手段と、
   前記弁手段と前記廃液タンクを連通する排気流路と、
   前記排気流路に設けられ、前記液体タンク側から前記廃液タンク側に流体を送る排気手段と、を備え、
   前記弁手段は、
   前記排気流路と前記弁手段内部の流路を通じる穴を有する弁座部と、
   前記弁手段内部に移動可能に配置され、前記弁座部の前記穴を開閉する第１の弁体と、
   前記第１の弁体が開弁する方向に付勢する付勢手段と、
   前記第１の弁体に連結され、前記弁座部の前記穴を開閉する第２の弁体と、を有し、
   前記第１の弁体には、前記液体タンク内部と前記弁手段内部の流路を連通する連通路を有し、
   前記排気手段が駆動されていないときには、前記弁手段の前記第１の弁体は前記穴を開放する開弁状態を保持し、前記第２の弁体は前記穴を閉じる閉弁状態を保持し、
   前記排気手段が駆動されたときには、前記第２の弁体が前記穴を開放して開弁し、前記第２の弁体が開弁した状態で前記第１の弁体の前記連通路に空気が流れても前記第１の弁体は開弁状態に保持され、前記液体が前記第１の弁体の前記連通路を流れることにより前記第１の弁体が前記穴を閉じる閉弁状態になり、前記第２の弁体が前記穴を開放する開弁状態になる
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記排気手段は、停止状態では前記排気流路を閉塞する可逆型排気手段であり、
   前記排気手段を正転駆動して前記液体タンク側から前記廃液タンク側に流体を送った後に停止させるときには、前記排気手段を逆転駆動した後に停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
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、
   前記液体の廃棄を貯留する廃液タンクと、
   前記液体タンクの天面部分を開閉する弁手段と、
   前記弁手段と前記廃液タンクを連通する排気流路と、
   前記排気流路に設けられ、前記液体タンク側から前記廃液タンク側に流体を送る排気手段と、を備え、
   前記排気手段は、停止状態では前記排気流路を閉塞する可逆型排気手段であり、
   前記弁手段は、
   前記排気流路と前記弁手段内部の流路を通じる穴を有する弁座部と、
   前記弁手段内部に移動可能に配置され、前記弁座部の前記穴を開閉する第１の弁体と、
   前記第１の弁体が開弁する方向に付勢する付勢手段と、を有し、
   前記第１の弁体には、前記液体タンク内部と前記弁手段内部の流路を連通する連通路を有し、
   前記排気手段が駆動されていないときには、前記弁手段の前記第１の弁体は前記穴を開放する開弁状態を保持し、前記排気手段が正転駆動されたときには、前記第１の弁体の前記連通路に空気が流れても前記第１の弁体は前記穴を開放する開弁状態に保持され、前記液体が前記第１の弁体の前記連通路を流れることにより前記第１の弁体が前記穴を閉じる閉弁状態になり、
   前記排気手段は、前記第１の弁体が前記穴を閉じる閉弁状態になった後、逆転駆動された後に停止される
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記排気手段を逆転駆動する時間は前記排気手段を正転駆動する時間よりも短いことを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記第１の弁体には重力方向下面に窪みが設けられ、
   前記窪みに前記連通路の入口が設けられている
   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. 前記弁手段と前記排気流路との間に排気室が配置され、
   前記排気室内には、前記弁手段の前記第１の弁体の動作に連動して前記排気流路の開口部を開閉する開閉弁を有し、
   前記開閉弁と前記弁手段の前記第１の弁体との間にはてこ部材が配置され、
   前記てこ部材の一端側は前記弁座部の前記穴を介して前記第１の弁体に対向し、
   前記てこ部材の他端側には前記開閉弁が設けられている
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の弁体の連通路のうち、前記排気流路側部分は前記液体タンクの天面に対して傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記第１の弁体は、前記弁座部に嵌り込むシール部を有していることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記液体タンクから前記弁手段に通じる流路は、前記第１の弁体に向かう方向に先細りする形状であることを特徴とする請求項１ないし８もいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記液体タンクの天面は前記弁手段に向けて高くなる方向に傾斜していることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。

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