JP5910022B2 - 液滴吐出装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴吐出装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、液滴吐出部を対象としたメンテナンス構造に関する。

周知のように、プリンタ、ファクシミリ装置や複写装置あるいはプロッタさらにはこれら機能を併せ持つ複合機などの画像形成装置の一つに、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によるインクジェット記録装置がある。

この液体吐出記録方式のインクジェット記録装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙などが用いられる記録媒体（以下、記録媒体を記録用紙と表現する場合もある）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）が可能となる。そして、液滴吐出型式の一つとして、ライン型と称されるものがある。

ライン型は、記録用紙の１辺の全域に対応して液滴吐出ノズルが配列されているラインヘッドを用いる構成を備え、シリアル方式のような液滴吐出ヘッドを移動させることなく記録用紙のみを搬送するだけで済むのでシリアル方式に比べて高速化できる利点を有している。

インクジェット記録装置では、インク吐出機能を正常な状態に維持回復するためのノズル機能維持回復装置が装備されている。
ノズル機能維持回復装置に設定されている機能としては、インクの蒸発を抑えるために、ノズル面を高い密閉性を持たせる保湿用キャップで覆うキャップ機能や、ノズル孔内に発生した気泡などによる吐出不良を記録液の充填圧送により排出する排出回復機能と、ノズル面に付着して液滴の飛翔状態を変化させる原因となる残留インクを払拭するワイピング機能などがある。

特に、ワイピングによるノズル面の清浄後、ノズルのメニスカスが未だ正常な状態に戻っていないため、空吐出受けに空吐出してメニスカスを正常な状態に戻す処理が必要となる。

ところで、空吐出に際しては、比較的大粒でほぼ直線状に吐出されて空吐出受けに到達する主滴の他に、微細化してミスト状となって浮遊する液滴もある。このミストが空吐出受けから漏れ出して機内の汚染を招き、品質劣化や故障を招く原因となることが知られている（例えば、特許文献１）。

主滴に加えてミストを捕集するために、上述した空吐出受けが用いられるが、空吐出受けのサイズが小さいと、空吐出受け外部へのミストの飛散がより多くなる虞がある。つまり、装置の小型化を図るなどの目的で上述した空吐出受けの小サイズ化が考えられる。

このような場合には、空吐出受け内の廃インクレベルが上昇し、インクを受け入れる空間が少なくなることから、上昇したインクレベル、つまり上昇した液面に向けて空吐出された主滴の衝撃により廃インクが飛散してミストを発生することもある。小サイズの空吐出受けを用いた場合には、廃インクレベルが高くなることで満杯状態に短時間で到達してしまい、このため、空吐出受けの交換頻度が高まる虞もある。

液滴吐出形式の一つであえるライン型の場合には、複数のヘッドをライン上に配置し、各ヘッドから一斉にインク滴を吐出することから、１回の空吐出量も多くなり、結果として、ミストが空吐出受け外部に飛散しやすくなると共に空吐出受けもすぐに満杯状態になりやすくなる。

ミスト飛散と廃インクの早期満タンを解消する手段として、空吐出受けの構造として、空吐液を受け入れるサブタンクと、サブタンクの底部に対して着脱可能に結合されて空吐液を収容するメインタンクとを備え、サブタンクには、開閉可能な扉を設けた構造が提案されている。この構造において、空吐出される空吐液に混じって飛散しようとするミストを吸引ファンにより誘引する構成も提案されている（例えば、特許文献２）。

図９は、特許文献２に開示された構成を示す図であり、図９（Ａ）は、空吐出受けの側面図、図９（Ｂ）は空吐出受けの平面図である。
図９において、ミストの誘引に吸引ダクトや吸引ファンが各ヘッドにそれぞれ備えられている。

図９に示した構成では、吸引ダクトや吸引ファンを設けることにより空吐出受けの構造が大型化し、吸引ファンの数も多くなり、コスト高となる虞がある。
また、図９（Ａ）において一点鎖線で示すように、空吐出受け内の殆どを吸引する構成であるために、ミストの吸引に関わらない部分にも吸引作用が及び、吸引効率が悪化する虞もある。

さらに図９に示す構成では、サブタンクとメインタンクとを分けているが、空吐出受けに空吐出の廃液を蓄積することから、交換頻度を少なくするには、メインタンクを大きくしなければならない。
また、空吐出の廃液を空吐出受けのメインタンクでなく、維持回復時の吸引での廃液を蓄積する廃液タンクに送ろうとしても、複数のチューブを配置して、メインタンクから廃液タンクに送り込まなければならず、コストが大きくなってしまうという新たな問題が生じる。

本発明の目的は、上記従来の画像形成装置、特にインクジェット記録装置における問題点に鑑み、ラインヘッド式の液体吐出装置を備えた画像形成装置において、ラインヘッドから空吐出部へ空吐出液を空吐出する際に、低コストで小スペースな空吐出受けで、高効率に空吐インクのミストと廃液を回収して、発生するミストの空吐出部外部への飛散を抑えることが可能な構成を備え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に、本発明は、液滴を吐出するノズルを備えた記録ヘッドが複数配列されたラインヘッドと、
前記ノズルから空吐出された空吐出液を収容する液体受け部とを備えた画像形成装置であって、
前記液体受け部には、前記ラインヘッドに対応して複数設けられた液体吸引部が設けられ、
前記液体吸引部は、前記複数の記録ヘッドを所定条件で区分けしたもの同士を纏めた吸引路を備え、
前記吸引路には、前記纏められた記録ヘッドに連通する吸引路間での吸引状態を選択する吸引選択機構が設けられており、
前記ラインヘッドは、複数の前記記録ヘッドが前記ラインヘッドの長手方向に沿って奇数列と偶数列で千鳥配列されており、
複数の前記液体吸引部は、前記ラインヘッドの複数の前記記録ヘッドの配列条件である奇数列および偶数列に合わせた配列で設けられており、
前記奇数列で区分けされる吸引路は、前記奇数列で区分けされた前記液体吸引部を纏めて接続し、前記偶数列で区分けされる吸引路は、前記偶数列で区分けされた前記液体吸引部を纏めて接続することを特徴とする画像形成装置にある。

本発明によれば、空吐出液を収容する液体受け部に設けられている液体吸引部が、複数の記録ヘッドを所定条件に基づき纏めて連結される吸引路を備え、この吸引路が選択的に吸引状態を設定されるようになっている。
これにより、複数の記録ヘッドを一括して吸引する場合と違って、吸引部に作用する吸引力を強くすることができる。この結果、小スペースであっても高効率により、空吐出される主滴はもちろん、浮遊しようとするミストの捕捉力も強められてミストが外部に漏洩するのを防止することができる。

一実施形態にかかる画像形成装置を説明するための模式図である。 図１に示した画像形成装置に用いられるラインヘッドの構成を示す平面図である。 図１に示した画像形成装置に装備されている空吐出受け部の構成を説明するための模式的な平面図である。 図３に示した空吐出受け部の構成を説明するための模式的な側面図である。 図３に示した空吐出受け部を対象としたエア供給回路を示す図である。 図３に示した空吐出受け部に用いられる構成の他の例を説明する平面図である。 図６に示した構成による作用を説明するための側面図である。 図３に示した空吐出受け部に用いられる構成の別例を説明するための平面図である。 従来の空吐出受け部の構成を説明するための図である。

以下、図示実施例により本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０００の全体を説明する概略構成図である。
同図において、用紙１００の移動を用いて機能と共に構成を説明すると次の通りである。

給紙トレイ１０１積載された用紙１００は、給紙コロ１０２によって、図１の波線で示した搬送経路に搬送される。
搬送経路に搬送された用紙１００は、レジストローラ対１０３を経由して、ベルト搬送ユニット１０４へ搬送される。
ベルト搬送ユニット１０４は、所定のタイミングにて駆動される搬送ローラ１０５とテンションローラ１０６と搬送ベルト１０７によって構成されている。搬送ベルト１０７は、無端状ベルトとなっている。
ベルト搬送ユニット１０４による用紙１００の保持は、静電吸着、空気吸引による吸着等による手段や、その他の公知の手段を用いることができる。

用紙１００は、ベルト搬送ユニット１０４に搬送されて、記録ヘッドユニット１０８の下方を通過して、画像が形成される。
記録ヘッドユニット１０８で画像を形成した用紙１００上には、未乾燥インクが付着している。この未乾燥インクを乾燥するために、図示はしないが、デカーラユニット１０９までの間に、ヒータや温風などの乾燥機構を設けることもできる。

用紙１００は記録ヘッドユニット１０８にて画像を形成後、デカーラユニット１０９に搬送されて、デカールされる。
デカーラユニット１０９を通過した用紙１００は、そのまま排紙の場合、分離爪１１０によって、搬送経路１１１を経て、そのまま排紙ローラ１１２へ搬送されて排紙される。
反転排紙もしくは裏面を印字する場合は、分離爪１１０から、搬送経路１１３を通過し、分離爪１１４を経て、たたきコロ１１５に送られる。

たたきコロ１１５に送られた用紙１００は、たたきコロ１１５によって、逆向きに搬送され、分離爪１１４を経て、両面反転ローラ１１６に送られる。そのまま反転排紙の際は、両面反転ローラ１２１は反時計回りに回転して、用紙１００は搬送経路１１７を通過して、排紙ローラ１１２へ送られて排紙される。裏面を印字する際には、両面反転ローラ１１６は時計周りに回転して、搬送経路１１８を通過して、レジストローラ対１０３へ送られる。

図２には、画像形成装置の印刷部の平面図が示されている。
記録ヘッドユニット１０８は、液滴を吐出する複数のノズルを用紙幅相当分の長さに配列したノズル列を有するライン型液体吐出ヘッドから構成されている。
記録ヘッドユニット１０８は、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）の記録ヘッド(便宜上、色を区別する意味でハイフォンを付けて１０８ｍ-ｙと表示する）、シアン（Ｃ）とブラック（Ｋ）の記録ヘッド（便宜上、色を区別する意味でハイフォンを付けて１０８ｋ-ｃと表示する）をそれぞれ備えている。
記録ヘッドユニット１０８は、各ヘッドが奇数列と偶数列の千鳥配列されている。図２では、括弧書きの数字により奇数列及び偶数列がわかるように表示されている。

一方、図１において、記録ヘッドユニット１０８の性能を維持回復するために、維持ユニット２００が備えられている。
維持ユニット２００は、ヘッドユニット１０８のインクを吸引するキャップ２０１、吸引した際にヘッドに付着したインクを払拭するワイパー２０２、空吐出のインクを収容する空吐出受け３００を備えている。

維持回復をする際に、ヘッドユニット１０８が上昇し、維持ユニット２００が各ヘッドユニット１０８の下まで移動して、維持回復動作が行われる。また、維持ユニット２００のキャップ２０１は、待機時には、記録ヘッドユニット１０８ｋｃの湿度を保つ保湿キャップも担っており、記録ヘッド１０８ｍ-ｙは、保湿キャップユニット２０３によって湿度を保つ。
非印刷時には、ヘッドユニット１０８が上昇して、維持ユニット２００と保湿キャップユニット２０３は各ヘッドユニット１０８の下まで移動して、保湿キャッピングを行う。

上述した画像形成装置における記録ヘッドユニット１０８の構成を対象として、本実施例の特徴を説明すると次の通りである。
図３は、図１において符号３００で示した空吐出受けの構成を示しており、図３（Ａ）は、平面図、図３（Ｂ）は側面図である。
図３において空吐出受け３００は、記録ヘッドユニット１０８側の記録ヘッドから空吐出される空吐出液を収容する液体受け部であり、記録ヘッドに対向する面には、ヘッドユニット１０８の大きさとほぼ同じ程度の開口部３０１を持ち、空吐出によるインク的を収容する空間３０２を備えている。

開口部３０１は、記録ヘッドユニット１０８側から吐出されたインク滴が入り込む部分であり、開口部３０１を通過したインク滴は、空間３０２に収容される。

空吐出受け３００を構成する空間３０２には、液体吸引部が設けられている。
液体吸引部は、空吐出により空間３０２に溜まったインク滴を吸引する複数の吸引孔群３０３と、空吐出の際に空吐出受け３００から外部に漏れ出るミストを吸引する複数の吸引孔群３０４を備えており、これら各吸引孔群３０３，３０４は、後述する吸引路に接続されているバキュームポンプ３０６を介して、図示しない廃液タンクに連通している。

液体吸引部として用いられる吸引孔のうちで、空間３０２内に収容されたインク滴の吸引を行う吸引孔群３０３は、空間３０２の底面で開口し、ミストを吸引する吸引孔群３０４は、空間３０２の内壁面に開口している。
これら吸引孔群３０３，３０４は、記録ヘッドに対応して複数設けられ、空間３０２内の開口位置とバキュームポンプ３０６との間に設けられる吸引路が次の条件で纏められている。

吸引孔群３０３および３０４は、記録ヘッドユニット１０８の記録ヘッドの配列条件である奇数列および偶数列に合わせた配列で設けられている。
図２において、各記録ヘッドを対象として数字により奇数列および偶数列の該当ヘッドを示すと、これに対応して図３において同じく数字により示す奇数列および偶数列に吸引孔３０３，３０４が設けられている。

これら各吸引孔３０３，３０４は、奇数列及び偶数列同士で纏められて吸引路に連結されている。
ここで各吸引孔３０３，３０４の設置位置を説明すると、図４に示すように、空間３０２の底面に設けられている吸引孔３０３は、図３において上下方向中央に配列され、吸引孔３０４は、奇数列と偶数列とで互い違いの関係で吸引孔３０３の中心線上に配列されている。
奇数列での吸引孔３０３は纏められてバキュームポンプ３０６に連通する第１の吸引路３０３０に接続され、偶数列での吸引孔３０３は纏められてバキュームポンプ３０６に連通する第２の吸引路３０３Ｅに接続されている。

奇数列での吸引孔３０４は纏められてバキュームポンプ３０６に連通する第３の吸引路３０４０に接続され、偶数列での吸引孔３０４は纏められてバキュームポンプ３０６に連通する第４の吸引路３０４Ｅに接続されている。

図３において、吸引孔３０３，３０４は、奇数列及び偶数列毎で纏められてそれぞれ吸引路に接続されるが、各吸引路では、奇数列及び偶数列毎に流路が纏められてバキュームポンプ３０６に連通されている。

奇数列を対象とした吸引路３０３０，３０４０と偶数列を対象とした吸引路３０３Ｅ，３０４Ｅとは、それぞれバキュームポンプ３０６に連通されているが、纏められた吸引路とバキュームポンプ３０６との間に設けられた開閉弁３０５０，３０５Ｅからなる吸引選択機構によって各吸引路での吸引状態が設定されるようになっている。

図５は、上述した吸引孔３０３，３０４と吸引路との接続状態を示す回路図であり、同図に示すように、奇数列の吸引孔３０３は、第１の吸引路３０３０に纏めて接続され、奇数列の吸引孔３０４は、第２の吸引路３０４０に纏めて接続されている。
偶数列の吸引孔３０３は、第３の吸引路３０３Ｅに纏めて接続され、偶数列の吸引孔３０４は、第４の吸引路３０４Ｅに纏めて接続されている。

図５に示す構成では、図３に示した吸引選択機構の構成が異なる。
つまり、吸引選択機構は、各吸引路が接続された電磁式３ポート２方向切替弁３１００が用いられている。
方向切替弁３１００の駆動形態を選択することにより上述した場合と同様な吸引路への吸引状態の切替が行える。

吸引選択機構をなす開閉弁３０５０，３０５Ｅの開閉選択あるいは方向切替弁３１００の態位設定により、奇数列側の吸引路あるいは偶数列側の吸引路のいずれかに対してのみ、バキュームポンプ３０６の吸引力が作用する。
これにより、一方の吸引路に対してのみ重点的に吸引力が作用することになるので、ミストやインク滴に対する吸引力が集中して吸引効果が高められることになる。

以上の構成においては、記録ヘッドユニット１０８における奇数列の記録ヘッドの空吐出が終了したら、空吐出受け３００は、記録ヘッドユニット１０８における偶数列の記録ヘッドの下に対向するように移動する。
そして、図３に示した吸引選択機構の場合、弁３０５０が閉じられ、弁３０５Ｅが開いて、吸引路３０３Ｅ及び吸引路３０４Ｅで吸引が行われながら、偶数列のヘッドユニット１０８が空吐出を行う。
吸引孔３０３と３０４の奇数列と偶数列に分けて吸引を行っているが、それぞれの吸引孔に弁を取り付けて、個別に吸引を行ってもよい。

吸引孔に関しては、図３において符号３０３や３０４で示した配置や数で無くても、インク収容空間に見合った配置や数が良い。
また、空吐出の廃液だけでなく、維持回復時のキャップ２０１を用いた際の吸引での廃液やワイパー２０２で払拭した際の廃液を吸引する回路と弁を空吐出受けの回路に設けて、一つのポンプ３０６で全ての廃液を吸引しても良い。
さらに、空吐出の廃液を吸引孔３０３で回収しやすくするために、吸引孔３０３付近をスロープ形状にするのが望ましい。

また、空吐出受けに吸収体を入れて、吸収体と吸引孔３０３で空吐出受け全体を吸引して廃液を回収しても良い。また、各吸引孔３０４での吸引量を等しくするために、吸引孔３０４が吸引ポンプ３０６に離れるにしたがって、吸引孔までの回路の径が大きくなったり、吸引ポンプ３０６に近い吸引孔３０４ほど吸引回路が長くなっている構成が望ましい。

次に上記構成での要部変形例について説明する。
図６に示す構成は、図３に示した開口３０１の構成に特徴がある。
つまり、図３に示した開口３０１は、ヘッドユニット１０８側での記録ヘッド全体が空間３０２に対向できるサイズとされていた。
これに対し、図６に示す開口３０１は、図２に示したように、記録ヘッドユニット１０８の奇数列と偶数列との間隔により前後にずらして形成されている。
吐出液受け３００は、奇数列及び偶数列の記録ヘッドからの空吐出に際しては、奇数列および偶数列に応じて開口３０１の位置を記録ヘッドユニット１０８において対応するノズル群に向けて前後に移動させる。

この構成においては、奇数列および偶数列での空吐出に際して、開口３０１の位相と空吐出対象のヘッドユニット１０８との位相を一致させることができる。
つまり、空吐出時のインクの挙動を示す図７において説明すると、空吐出受け３００に吐出されたインクはミストとなって、矢印のように空吐出をしていな空間に舞い上がり、外部へ漏れ出てしまう。
このため、空吐出をしていないヘッド列部分の開口部はなるべく閉じている方が良い。従って、図６に示すように、空吐出受け開口部３０１を、ヘッドユニット１０８の奇数列と偶数列の間隔で、前後にずらすことによって、限られたサイズでも、空吐出をしていないヘッド列部分の開口部が狭くなりミストの外部への漏れ出し少なくすることができる。

このように、空吐出対象にないヘッド列での開口からミストが外部に漏れ出すのを防止する構成として、図８に示す構成とすることも可能である。
図８において空吐出受け３００には、図２に示した構成の記録ヘッドユニット１０８を対象として、奇数列および偶数列のヘッド列のいずれかが空吐出されている場合に、空吐出されないヘッド列が対向する開口を遮蔽する構成が用いられている。
図８（Ａ）は、ヘッドユニット１０８での奇数列を空吐出した場合を示し、図８（Ｂ）は、ヘッドユニット１０８の偶数列を空吐出した場合を示している。

つまり、空吐出受け３００には、図２に示した記録ヘッドユニット１０８での奇数列を対象とした間隔の開口３０１’を備えて、記録ヘッド対応する開口を開閉する仕切り板３０７を用いた開閉機構が設けられている。
仕切り板３０７は、主走査方向に移動することで奇数列の配置間隔から偶数列の配置間隔へと開口３０１’の位相を変化させることができる。

仕切り板３０７は、主走査方向一端に配置されているバネ３０８の弾性力に抗して仕切り位置変更部材３０９に押し動かされることにより開口３０１’位相を、奇数列を対象とする場合と偶数列を対象とする場合とに切り換えられるようになっている。

この構成においては、仕切り位置変更部材３０９の駆動制御により、仕切り板３０７を主走査方向に移動させることにより、奇数列あるいは偶数列の開口３０１の位相に開口３０１’の位相を一致させることができる。

これにより、空吐出対象でない開口は仕切り板３０７の非開口部によって塞がれることになるので、図６に示した場合と同様に、ミストの不用意な漏れ出しを防ぐことができる。

１０８ ラインヘッドユニット
１０８ｍ-ｙ,１０８ｋ-ｃ 記録ヘッド
３００ 吐出受け
３０１ 開口
３０２ 収容空間
３０３，３０４ 吸引孔
３０３０，３０４０，３０３Ｅ、３０４Ｅ 吸引路
３０５Ｅ、３０５０ 開閉弁
３１００ 方向切替弁
１０００ 画像形成装置

特開２００５−１４４８７号公報 特開２０１０−５８６２号公報

Claims (5)

1. 液滴を吐出するノズルを備えた記録ヘッドが複数配列されたラインヘッドと、
   前記ノズルから空吐出された空吐出液を収容する液体受け部とを備えた画像形成装置であって、
   前記液体受け部には、前記ラインヘッドに対応して複数設けられた液体吸引部が設けられ、
   前記液体吸引部は、前記複数の記録ヘッドを所定条件で区分けしたもの同士を纏めた吸引路を備え、
   前記吸引路には、前記纏められた記録ヘッドに連通する吸引路間での吸引状態を選択する吸引選択機構が設けられており、
   前記ラインヘッドは、複数の前記記録ヘッドが前記ラインヘッドの長手方向に沿って奇数列と偶数列で千鳥配列されており、
   複数の前記液体吸引部は、前記ラインヘッドの複数の前記記録ヘッドの配列条件である奇数列および偶数列に合わせた配列で設けられており、
   前記奇数列で区分けされる吸引路は、前記奇数列で区分けされた前記液体吸引部を纏めて接続し、前記偶数列で区分けされる吸引路は、前記偶数列で区分けされた前記液体吸引部を纏めて接続することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記吸引選択機構は、複数毎に纏められた記録ヘッドに対応する吸引路に接続された吸引手段と、該吸引手段からの吸引作用を、選択された吸引部に作用させる吸引切り換え手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記吸引選択機構に用いられる吸引手段は前記吸引部を負圧化可能なポンプが用いられ、前記切り換え手段は纏められた記録ヘッド毎に接続されている流路を開閉する遮断弁あるいは方向切替弁が用いられることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記ラインヘッドは前記記録ヘッドが千鳥状に配列された構成を備え、
   前記液体吸引部は、前記記録ヘッドのノズルに対向して空吐出液が通過する開口を備え、該開口は、前記記録ヘッドの配列に合わせて千鳥状にずらして形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記液体吸引部は、前記記録ヘッドのノズルに対向して空吐出液が通過する開口を備え、該開口には、空吐出対象となる開口を選択して開閉可能な開閉機構が設けられていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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