JP6286412B2 - インクジェット装置、インク循環装置およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、インク循環形のインクジェット装置、インク循環形のインクジェットヘッドに用いるインク循環装置およびインクジェット記録装置に関する。

インク循環形のインクジェットヘッドを有するインクジェット装置は、インクがノズルの付近に滞留することなく循環する。このため、インクの変質および沈降を防ぐことができ、インクの吐出信頼性が向上する。
インク循環形のインクジェットヘッドは、インクを供給する供給配管および余剰のインクを排出する還流配管を介してインクタンクに接続されている。インクタンクは、インクジェットヘッドに分配されるインクを蓄える要素であって、インクジェットヘッドから離れた場所に据え付けられている。

特許第４４３３７６０号公報

従来のインクジェット装置によると、インクを蓄える容量の大きなインクタンクおよびインクタンクとインクジェットヘッドとの間でインクを循環させる専用の配管を必要とする。

この結果、インクジェットヘッドの周囲にインクタンクを設置するスペースおよび配管を引き回すスペースを確保しなくてはならず、インクジェット装置の大型化を招く要因となるといった課題がある。

本発明の目的は、インクを循環させる構成でありながら、小型化を達成できるインクジェット装置を得ることにある。

実施形態によれば、インクジェット装置は、インクジェットヘッドとインク循環モジュールと、を備えている。インクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズルに連通するインク室と、前記ノズルから吐出されなかったインクを排出するインク排出口とを有する。前記インク循環モジュールは、インクを蓄えるインクタンクと、前記インクタンク内のインクを前記インク室と前記インク排出口を通して前記インクタンクへ循環させる圧電ポンプとを有する。前記インク循環モジュールは、前記インクジェットヘッドに直付けされ一体に形成されている。前記圧電ポンプは、前記インクジェットヘッドの一端から他端までの間に前記インクタンクに食い込む形態で配置されている。

実施形態に係るインクジェット記録装置を概略的に示す側面図である。 実施形態に係るインクジェット装置の正面図である。 実施形態に係るインクジェット装置を背後から見た背面図である。 インク供給口、インク排出口およびアクチュエータのインク溝の位置関係を示すインクジェットヘッドの平面図である。 図４のＦ５−Ｆ５線に沿う断面図である。 図５のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図である。 インクジェットヘッドの端部にインク循環装置を直付けしたインクジェット装置の側面図である。 インクジェットヘッドの端部にインク循環装置を直付けしたインクジェット装置の斜視図である。 図２の矢印Ｆ９の方向から見たインクジェット装置の側面図である。 図２の矢印Ｆ１０の方向から見たインクジェット装置の側面図である。 （Ａ）は、インクを吸引する際の動作状態を概略的に示す圧電ポンプの断面図である。（Ｂ）は、インクを吐出する際の動作状態を概略的に示す圧電ポンプの断面図である。 チューブポンプの構造を概略的に示す断面図である。

以下、実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、インクジェット記録装置１の一例を概略的に示している。インクジェット記録装置１は、箱形の筐体２を備えている。給紙カセット３、排紙トレイ４、搬送路５および保持ドラム６が筐体２の内部に収容されている。

給紙カセット３は、記録媒体の一例である用紙Ｓを収容する要素であって、筐体２の底部に配置されている。排紙トレイ４は、筐体２の上部に設けられている。

搬送路５は、給紙カセット３に連続する上流部５ａと、排紙トレイ４に連続する下流部５ｂとを備えている。給紙カセット３に収容された用紙Ｓは、ローラ７により一枚づつ搬送路５の上流部５ａに送り出される。

保持ドラム６は、給紙カセット３と排紙トレイ４との間に配置されている。給紙カセット３から搬送路５の上流部５ａに送り出された用紙Ｓは、保持ドラム６の外周面６ａを経由して搬送路５の下流部５ｂに導かれる。具体的には、保持ドラム６は、その外周面６ａに用紙Ｓを保持した状態で周方向に一定の速度で回転するように構成されている。

図１に示すように、保持ドラム６の周囲に、用紙押圧装置８、画像形成装置９、除電装置１０およびクリーニング装置１１が配置されている。

用紙押圧装置８は、搬送路５の上流部５ａから保持ドラム６の外周面６ａに供給された用紙Ｓを保持ドラム６の外周面６ａに押し付ける。保持ドラム６の外周面６ａに押し付けられた用紙Ｓは、静電力により保持ドラム６の外周面６ａに吸着される。

画像形成装置９は、保持ドラム６の外周面６ａに吸着された用紙Ｓに画像を形成するための要素である。本実施形態の画像形成装置９は、例えばシアン画像を形成する第１のインクジェット装置１２Ａ、マゼンダ画像を形成する第２のインクジェット装置１２Ｂ，イエロー画像を形成する第３のインクジェット装置１２Ｃおよびブラック画像を形成する第４のインクジェット装置１２Ｄを備えている。

第１ないし第４のインクジェット装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、保持ドラム６の回転方向に間隔を存して配列されている。保持ドラム６の回転方向は、保持ドラム６の外周面６ａに沿って搬送される用紙Ｓの搬送方向と言い換えることができる。

除電装置１０は、画像が形成された用紙Ｓの除電を行うとともに、除電後に用紙Ｓを保持ドラム６の外周面６ａから剥離させる機能を有する。保持ドラム６の外周面６ａから剥離された用紙Ｓは、搬送路５の下流部５ｂを通って排紙トレイ４に導かれる。

クリーニング装置１１は、用紙Ｓが剥離された保持ドラム６の外周面６ａを清掃する機能を有する。クリーニング装置１１は、保持ドラム６の外周面６ａに接する位置と、保持ドラム６の外周面６ａから離脱する位置との間で移動可能となっている。

さらに、本実施形態のインクジェット記録装置１は、用紙Ｓを反転させる反転装置１３を備えている。反転装置１３は、除電装置１０により保持ドラム６の外周面６ａから剥離された用紙Ｓを反転させて搬送路５の上流部５ａに戻す。これにより、用紙Ｓは、表と裏が反転された状態で再び保持ドラム６の外周面６ａに供給される。よって、用紙Ｓの表と裏の両面に所望の画像を形成することができる。

画像形成装置９を構成する第１ないし第４のインクジェット装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄは、基本的に共通の構成を有している。そのため、本実施形態では、第１のインクジェット装置１２Ａの構成を代表して説明する。

本実施形態によると、第１のインクジェット装置１２Ａは、複数用意されているとともに、例えば用紙Ｓが搬送される方向と直交する方向に一列もしくはジグザグ状に配列されている。

図２および図３に示すように、各インクジェット装置１２Ａは、インク循環形のインクジェットヘッド１５および密閉形のインク循環装置１６を備えている。インクジェットヘッド１５は、ヘッド本体１７、マニフォルド１８およびヘッドカバー１９を備えている
図４ないし図６に示すように、ヘッド本体１７は、基板２０、枠部材２１、ノズルプレート２２および一対のアクチュエータ２３ａ，２３ｂを有している。基板２０は、細長いフラットな下面２０ａを有する矩形状の要素である。

複数のインク供給口２４および複数のインク排出口２５が基板２０に形成されている。
インク供給口２４は、基板２０の中央部で基板２０の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。インク排出口２５は、インク供給口２４を挟むように基板２０の長手方向に間隔を存して二列に並んでいる。

枠部材２１は、インク供給口２４およびインク排出口２５を取り囲むように基板２０の下面２０ａに接着されている。ノズルプレート２２は、枠部材２１に接着されて基板２０の下面２０ａと向かい合っている。

図４に示すように、一対のノズル列２７ａ，２７ｂがノズルプレート２２に形成されている。ノズル列２７ａ，２７ｂは、ノズルプレート２２の長手方向に延びるように、互いに間隔を存して配列されている。

ノズル列２７ａ，２７ｂは、夫々複数のノズル２８を有している。ノズル２８は、ノズル列２７ａ，２７ｂ毎にノズルプレート２２の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。基板２０、枠部材２１およびノズルプレート２２は、互いに協働してインク室２９を構成している。インク供給口２４およびインク排出口２５は、夫々インク室２９に開口されている。

アクチュエータ２３ａ，２３ｂは、インク室２９に収容されている。一方のアクチュエータ２３ａは、インク供給口２４と一方のインク排出口２５との間に位置するように基板２０の下面２０ａに接着されている。他方のアクチュエータ２３ｂは、インク供給口２４と他方のインク排出口２５との間に位置するように基板２０の下面２０ａに接着されている。

アクチュエータ２３ａ，２３ｂは、夫々ノズル列２７ａ，２７ｂに沿って延びる細長い本体３０を備えている。図６に示すように、本体３０は、二枚の圧電板３１ａ，３１ｂで構成されている。圧電板３１ａ，３１ｂは、夫々の分極方向が圧電板３１ａ，３１ｂの厚さ方向に沿って逆向きとなるように張り合わされている。

図４ないし図６に示すように、複数のインク溝３２が本体３０に形成されている。インク溝３２は、本体３０の長手方向に間隔を存して配列されているとともに、本体３０の表面および側面に連続して開口されている。本体３０のうちインク溝３２の間に位置された部分は、隣り合うインク溝３２の間を隔てる隔壁３３として機能している。

ノズルプレート２２は、本体３０の表面に開口されたインク溝３２の開口端を閉じている。インク溝３２とノズルプレート２２とで規定された空間は、複数の圧力室３４を構成している。圧力室３４は、ヘッド本体１７のインク室２９に通じている。

圧力室３４を規定するインク溝３２の内面に電極３５が設けられている。隣り合うインク溝３２の電極３５は、電気的に独立するように隔壁３３によって切り離されている。電極３５は、配線パターン３６を含んでいる。配線パターン３６は、本体３０の側面から基板２０の下面２０ａに至るように電極３５から引き出されている。

配線パターン３６の先端部は、インク室２９の外で複数の第１のフレキシブルプリント配線板３７に接続されている。第１のフレキシブルプリント配線板３７は、インクジェットヘッド１５を駆動する駆動回路を搭載したプリント回路板に電気的に接続されている。
プリント回路板は、図２に示す第２のフレキシブルプリント配線板３８に電気的に接続されている。

図５に示すように、前記マニフォルド１８は、ヘッド本体１７の基板２０の上面２０ｂに固定されている。マニフォルド１８は、インク供給口２４にインクを供給する分配通路４０と、インク排出口２５から排出されたインクが流入する還流通路４１とを備えている。分配通路４０は、インク供給管４２に接続されている。還流通路４１は、インク戻し管４３に接続されている。インク供給管４２およびインク戻し管４３は、マニフォルド１８から上方に向けて突出されている。

前記ヘッドカバー１９は、四角い箱形の形状を有するとともに、マニフォルド１８、第１のフレキシブルプリント配線板３７、インク供給管４２およびインク戻し管４３を取り囲んでいる。

ヘッドカバー１９の上端は、樹脂製のトッププレート４４で塞がれている。トッププレート４４は、複数のねじ４５でヘッドカバー１９の上端に固定されている。そのため、トッププレート４４は、インク室２９を有するヘッド本体１７の反対側に位置されて、インクジェットヘッド１５の端部１５ａを構成している。

図２および図７に示すように、インク供給管４２およびインク戻し管４３は、トッププレート４４を貫通してインクジェットヘッド１５の端部１５ａの上に突出されている。インク供給管４２およびインク戻し管４３は、トッププレート４４の長手方向に並んでいるとともに、インク供給管４２がトッププレート４４の中央部寄りに位置されている。

図８に最もよく示されるように、トッププレート４４は、スロット４６を有している。
スロット４６は、第２のプリント配線板３８をインクジェットヘッド１５の外に引き出すための要素である。スロット４６は、トッププレート４４の長手方向に延びているとともに、トッププレート４４の中央部よりもトッププレート４４の一側部の方向に片寄っている。

図２、図７および図８に示すように、ヘッド本体１７は、一対のブラケット４７ａ，４７ｂを備えている。ブラケット４７ａ，４７ｂは、ヘッドカバー１９の長手方向に沿う両端部からヘッドカバー１９の外側に向けて水平に突出されている。

さらに、インクジェットヘッド１５は、フレーム４８を介してインクジェット記録装置１のベースプレート４９に固定されている。フレーム４８は、ブラケット４７ａ，４７ｂの下面にねじ５０で固定されて、ヘッドカバー１９の下端部を取り囲んでいる。

本実施形態によると、インクジェットヘッド１５の駆動回路は、例えばインクジェット記録装置１の制御部から入力される印字信号に基づいて、インクジェットヘッド１５の電極３５に駆動電圧を印加する。

この結果、隣り合う電極３５の間に電位差が生じ、これら電極３５に対応する隔壁３３に電界が発生する。したがって、圧力室３４を間に挟んで隣り合う隔壁３３がシェアモード変形により圧力室３４の容積を増やす方向に湾曲する。

この後、電極３５に対する駆動電圧の印加を遮断すると、隔壁３３が初期の形状に復帰するように変位する。隔壁３３が変位することでインク室２９から圧力室３４に供給されたインクが加圧される。加圧されたインクの一部は、インク滴となってノズル２８から用紙Ｓに向けて吐出される。

一方、前記インク循環装置１６は、インクジェットヘッド１５の圧力室３４に強制的にインクを循環させるための要素であって、インク循環モジュールと言い換えることができる。図７ないし図９に示すように、インク循環装置１６は、インクタンク５１、圧電ポンプ５２および圧力調整機構５３を主要な要素として備えている。

インクタンク５１は、例えば樹脂材料により成形されている。インクタンク５１は、タンク本体５４とサイドカバー５５とで構成されている。タンク本体５４は、底部５６および起立部５７を有している。底部５６は、トッププレート４４の上面に沿って水平に延びている。

図７ないし図１０に示すように、タンク本体５４の底部５６の一端に一対の支持部５８ａ，５８ｂが形成されている。支持部５８ａ，５８ｂは、夫々前記ねじ４５を利用してトッププレート４４の上面に固定されている。底部５６の他端に円盤状の座部６０が形成されている。座部６０は、トッププレート４４の上面に重ねられている。

起立部５７は、底部５６の一端から立ち上げられている。起立部５７の側面と底部５６の上面とで規定されるコーナ部６２は、円弧状に湾曲された形状を有している。さらに、起立部５７の上部に、コーナ部６２の上に張り出す拡張部６３が形成されている。拡張部６３の底６３ａは、コーナ部６２の上端に向けて傾いている。このため、コーナ部６２および拡張部６３は、タンク本体５４の一側部に窪み部６４を規定している。

タンク本体５４は、拡張部６３から底部５６に至る凹所６６を有している。凹所６６は、タンク本体５４の表面に開口されている。サイドカバー５５は、凹所６６を覆うようにタンク本体５４の表面に接着されている。サイドカバー５５は、凹所６６と協働してインク充填室６７を構成している。

図７に示すように、タンク本体５４をトッププレート４４の上面に固定した状態では、インクジェットヘッド１５のインク供給管４２がタンク本体５４の座部６０および底部５６を液密に貫通してインク充填室６７の底に直に導入されている。

前記圧電ポンプ５２は、インクジェットヘッド１５のインク室２９とインクタンク５１との間でインクを強制的に循環させる循環ポンプの一例である。図１１は、圧電ポンプ５２の一例を概略的に開示している。図１１に示すように、圧電ポンプ５２は、偏平なポンプケーシング７０と、ポンプケーシング７０に収容されたフィルム状の圧電振動素子７１と、を備えている。

インク入口７２およびインク出口７３がポンプケーシング７０に形成されている。インク入口７２およびインク出口７３は、互いに向かい合うとともに、ポンプケーシング７０から互いに反対側に向けて突出されている。

圧電振動素子７１は、ポンプケーシング７０の内部をポンプ室７４と大気圧室７５とに仕切っている。インク入口７２は、第１の逆止弁７６ａを介してポンプ室７４に通じている。インク出口７３は、第２の逆止弁７６ｂを介してポンプ室７４に通じている。

図１１（Ａ）に示すように、吸引状態では、圧電振動素子７１が大気圧室７５に向けて変形する。この結果、ポンプ室７４の容積が増大してポンプ室７４が負圧となる。これにより、第１の逆止弁７６ａが開くとともに、第２の逆止弁７６ｂが閉じる。よって、ポンプ室７４にインク入口７２を通じてインクが吸い込まれる。

図１１（Ｂ）に示すように、吐出状態では、圧電振動素子７１がポンプ室７４に向けて反転するように変形する。この結果、ポンプ室７４に吸い込まれたインクが加圧される。
これにより、第１の逆止弁７６ａが閉じるともに、第２の逆止弁７６ｂが開く。よって、ポンプ室７４で加圧されたインクがインク出口７３から吐出される。このような動作を繰り返すことで、インクがポンプ室７４から継続して吐出される。

図２、図３、図７および図８に示すように、圧電ポンプ５２は、ポンプケーシング７０の一部がインクタンク５１の窪み部６４に入り込むように、複数のねじ７７を介してタンク本体５４に支持されている。

言い換えると、圧電ポンプ５２は、インクタンク５１に食い込むような形態でタンク本体５４に支持されている。このため、圧電ポンプ５２は、タンク本体５４のデッドスペースに収められて、インクタンク５１と一体化されている。

図７に示すように、圧電ポンプ５２がインクタンク５１に支持された状態では、圧電ポンプ５２のインク入口７２がインクジェットヘッド１５のインク戻し管４３を指向するように、ポンプケーシング７０から斜め下向きに突出されている。インク入口７２とインク戻し管４３との間は、中継管８０で接続されている。

さらに、圧電ポンプ５２のインク出口７３は、インクタンク５１の拡張部６３を指向するように、ポンプケーシング７０から斜め上向きに突出されている。インク出口７３は、拡張部６３の底６３ａを液密に貫通してインクタンク５１の内部に直に差し込まれている。

このため、圧電ポンプ５２のインク出口７３から吐出されたインクは、インクタンク５１のインク充填室６７に直接的に供給される。インク充填室６７に蓄えられたインクの液面Ｌは、インク出口７３よりも上方に位置されている。

この際、インク出口７３がインクの液面Ｌを指向していると、インク出口７３から吐き出されるインクにより液面Ｌが攪拌されて、気泡が発生する要因となる。インク中に気泡が混入すると、気泡がインクジェットヘッド１５のノズル２８を塞いでノズル２８から安定してインクを吐出させることができなくなる。

この対策として、本実施形態では、インクタンク５１に差し込まれたインク出口７３にガイド管８１が接続されている。ガイド管８１は、インク充填室６７内で下向きに反転されて、その開口端８１ａがインク充填室６７の底を指向している。

このため、圧電ポンプ５２のインク出口７３からインク充填室６７に供給されるインクは、ガイド管８１に案内されてガイド管８１の開口端８１ａからインク充填室６７の底に向けて吐き出される。したがって、インク充填室６７に供給されるインクが液面Ｌに向かうことはなく、液面Ｌが揺れたり、波立つのを防止できる。

さらに、インク充填室６７の上部に液面Ｌの上限を示す第１の指標８２ａと、液面Ｌの下限を示す第２の指標８２ｂと、が設けられている。第１の指標８２ａおよび第２の指標８２ｂは、夫々凹所６６の内面から突出された先細り状の突起で構成されている。

図７および図８に示すように、インクタンク５１の上端に空気室８３が設けられている。空気室８３は、タンク本体５４の拡張部６３に位置されてインク充填室６７に蓄えられたインクの液面Ｌに臨んでいる。

一対の通気管８４ａ，８４ｂおよびインク補給管８５がタンク本体５４の拡張部６３に取り付けられている。通気管８４ａ，８４ｂおよびインク補給管８５は、インクタンク５１の外に突出されている。通気管８４ａ，８４ｂの一端は、空気室８３に開口されている。インク補給管８５の一端は、液面Ｌの付近でインク充填室６７に開口されている。

前記圧力調整機構５３は、空気室８３の空気圧を制御することで、インク充填室６７からインクジェットヘッド１５のノズル２８に供給されるインクの圧力を調節するための要素である。

具体的には、圧力調整機構５３は、空気室８３にインクタンク５１の外部の空気を強制的に送り込んだり、空気室８３の空気を抜きながら空気室８３の負圧調整が可能なチューブポンプ８７を含んでいる。チューブポンプ８７は、タンク本体５４の拡張部６３から圧電ポンプ５２を通り越して水平に延びるポンプホルダー８８の先端部に保持されている。
そのため、本実施形態によると、チューブポンプ８７は、圧電ポンプ５２を間に挟んでインクタンク５１の拡張部６３と向かい合っている。

図１２は、チューブポンプ８７の一例を概略的に開示している。図１２に示すように、チューブポンプ８７は、弾力性を有するチューブ９０と、チューブ９０をしごく加圧機構９１とを備えている。

チューブ９０は、円弧状のチューブホルダー９２に沿うように湾曲されている。チューブ９０の一端は、一方の通気管８４ａを介して空気室８３に通じている。チューブ９０の他端は、オーバーフローパイプ９３を介してインク回収トレイ９４に通じているとともに、大気中に開放されている。

加圧機構９１は、回転軸９６、ローラ支持板９７および四つの加圧ローラ９８を備えている。回転軸９６は、チューブホルダー９２に対し同心状に配置されている。ローラ支持板９７は、回転軸９６に同軸状に固定されて、回転軸９６と一緒に回転する。加圧ローラ９８は、ローラ支持板９７の外周部に支持されているとともに、ローラ支持板９７の周方向に互いに間隔を存して並んでいる。

ローラ支持板９７が回転軸９６に追従して回転すると、複数の加圧ローラ９８がチューブホルダー９２に沿うように公転する。具体的には、図１２に示すように、三つの加圧ローラ９８がチューブホルダー９２と向かい合う位置までローラ支持板９７が回転すると、チューブ９０の三箇所が加圧ローラ９８とチューブホルダー９２との間で挟持されて閉止される。

このため、チューブ９０の長さ方向に隣り合う二か所に密閉空間９０ａ，９０ｂが形成される。密閉空間９０ａ，９０ｂは、加圧ローラ９８の公転に伴ってチューブ９０の長さ方向に移動するとともに、加圧ローラ９８がチューブホルダー９２から外れた時に、チューブ９０の内部空間に開放される。

したがって、図１２の矢印Ａ方向（時計回り方向）に加圧ローラ９８が公転した時には、空気室８３内の空気がチューブ９０の密閉空間９０ａ，９０ｂに取り込まれるとともに、オーバーフローパイプ９３を経て大気中に放出される。この結果、空気室８３の空気を連続的に抜き去ることができ、空気室８３の負圧調整が実行される。大気に放出された空気中に含まれるインクは、インク回収トレイ９４によって回収される。

一方、図１２の矢印Ｂ方向（反時計回り方向）に加圧ローラ９８が公転した時には、インクジェットヘッド１５の外の空気がオーバーフローパイプ９３からチューブ９０の密閉空間９０ａ，９０ｂに取り込まれる。取り込まれた空気は、一方の通気管８４ａを介して空気室８３に強制的に送り込まれる。よって、空気室８３の圧力を高めることができる。

図７ないし図９に示すように、空気室８３が位置されたインクタンク５１の上端に圧力センサ１０１が組み込まれている。圧力センサ１０１は、空気室８３の空気圧を検出するための要素であって、本実施形態では、圧力センサ１０１として圧電素子を用いている。
圧電素子は、感度調整および検出範囲の設定等を電圧又は周波数の変更で簡単に行えるので、例えばインクの粘度あるいはインク流量が変化した場合でも容易に対応することができる。

圧力センサ１０１の検出端子１０２は、空気室８３の端部に露出されている。この際、空気圧を検出する圧力センサ１０１は、インクのような液体が付着すると誤作動を引き起こすので、圧力センサ１０１の検出端子１０２と空気室８３との間にラビリンス構造を有するシール部１０３が設けられている。

具体的には、空気室８３に臨むタンク本体５４の内面に凸部１０４が形成されている。
凸部１０４は、タンク本体５４の内面からサイドカバー５５に向けて一体的に張り出している。凸部１０４は、圧力センサ１０１の検出端子１０２が差し込まれた挿入孔１０５と、蛇行したシール溝１０６と、を有している。

挿入孔１０５は、凸部１０４の先端面に開口されているとともに、挿入孔１０５の開口端がサイドカバー５５で液密に閉じられている。シール溝１０６は、凸部１０４の先端面に形成されて、サイドカバー５５で液密に閉じられている。シール溝１０６の一端は、挿入孔１０５に通じているとともに、シール溝１０６の他端は、空気室８３に通じている。

このため、圧力センサ１０１の検出端子１０２は、シール溝１０６を介して実際の空気室８３の空気圧を検出する。シール溝１０６は、蛇行状に繰り返し屈曲されているので、例えばインクタンク５１に蓄えられたインクが空気室８３に向けて飛散したとしても、インクはシール溝１０６によって遮られる。よって、インクが圧力センサ１０１の検出端子１０２に到達するのを防ぐことができる。

圧力センサ１０１で検出された空気室８３の空気圧は、圧力調整機構５３が有するポンプ制御部にフィードバックされる。空気室８３の空気圧は、インクジェットヘッド１５のノズル２８に供給されるインクの圧力と比例関係にある。そのため、圧力センサ１０１で検出された空気室８３の空気圧が予め決められた値よりも低い場合、ポンプ制御部は、インクジェットヘッド１５の外の空気を空気室８３に供給するようにチューブポンプ８７を制御する。

一方、圧力センサ１０１で検出された空気室８３の空気圧が予め決められた値よりも高い場合、ポンプ制御部は、空気室８３の空気を抜き去るようにチューブポンプ８７を制御する。

この結果、空気室８３の空気圧が予め決められた値に調節され、インクジェットヘッド１５のノズル２８に供給されるインクの圧力が適正となるように管理される。

本実施形態のように、空気室８３の空気圧に基づいてノズル２８に供給されるインクの圧力を管理する場合は、実際にインクジェットヘッド１５にインクを循環させて、空気室８３の空気圧とノズル２８に供給されるインクの圧力との関係を示す制御テーブルを作成し、当該制御テーブルに基づいてチューブポンプ８７を制御することが望ましい。

さらに、インクジェットヘッド１５のインク室２９の上流側の圧力および下流側の圧力を二つの圧力センサを用いて検出し、二つの圧力センサの検出結果に基づいてノズル２８に供給されるインクの圧力を管理するようにしてもよい。

図８および図９に示すように、大気開放用の電磁弁１０８が他方の通気管８４ｂに取り付けられている。電磁弁１０８は、常閉形であって、例えば圧力センサ１０１の検出範囲を設定する時に、空気室８３を大気開放するために開方向に操作される。

さらに、タンク本体５４の拡張部６３から突出されたインク補給管８５は、インク補給路１１０を介してインク補給タンク１１１に接続されている。インク補給路１１０は、常閉形の電磁弁１１２を備えている。インク補給タンク１１１は、補給用のインクを蓄えているとともに、タンク内が正圧に保たれている。このため、電磁弁１１２を開くと、インク補給タンク１１１に蓄えられたインクがインク補給管８５からインクタンク５１のインク充填室６７に補給される。

インク充填室６７にインクが補給されると、液面Ｌの上昇に伴って空気室８３の空気圧が上昇する。空気室８３の空気圧が上昇すると、空気室８３の空気を抜き去るようにチューブポンプ８７が動作する。この結果、空気室８３の空気圧が予め決められた値に復帰する。

図３に示すように、インクタンク５１、圧電ポンプ５２および圧力調整機構５３を含むインク循環装置１６は、インクジェットヘッド１５のブラケット４７ａ，４７ｂの先端の間を結ぶ幅寸法Ｗの範囲内に収まっている。
言い換えると、ブラケット４７ａ，４７ｂの真上にインク循環装置１６が大きく張り出していない。このため、例えばブラケット４７ａ，４７ｂをねじ５０でフレーム４８に固定したり、あるいは固定を解除する時に、ねじ５０を操作するドライバーのような工具がインク循環装置１６と干渉し難くなる。

さらに、図９および図１０に示すように、インク循環装置１６の主要部となるインクタンク５１の底部５６の厚さＴ１は、インクジェットヘッド１５の端部１５ａの厚さＴ２よりも小さく形成されている。そのため、トッププレート４４に設けられたスロット４６は、インクタンク５１の底部５６で覆われることなく当該底部５６と隣り合っている。

この結果、スロット４６からインクジェットヘッド１５の外に引き出された第２のフレキシブルプリント配線板３８の引き回しがインクタンク５１によって邪魔されることはない。

このような実施形態において、圧電ポンプ５２が動作すると、図５に矢印で示すように、インク循環装置１６のインクタンク５１に蓄えられたインクがインクジェットヘッド１５のインク供給管４２からマニフォルド１８の分配通路４０、基板２０のインク供給口２４を通じてヘッド本体１７のインク室２９に到達する。

インク室２９に達したインクは、アクチュエータ２３ａ，２３ｂの圧力室３４およびノズル２８に充填されるとともに、アクチュエータ２３ａ，２３ｂの動作に伴って加圧される。加圧されたインクの一部は、インク滴となってノズル２８から用紙Ｓに向けて吐出される。

ノズル２８から吐出されずに圧力室３４に残った余剰のインクは、図５に矢印で示すように、圧力室３４からインク室２９を経由して基板２０のインク排出口２５に向かうとともに、マニフォルド１８の還流通路４１、インク戻し管４３を通って圧電ポンプ５２のインク入口７２からポンプ室７４に吸い込まれる。

ポンプ室７４に吸い込まれたインクは、圧電振動素子７１の変位により再び加圧されてインク出口７３からインクタンク５１に送り出される。このような動作を繰り返すことで、インクがインクジェットヘッド１５のインク室２９を循環する。よって、画像形成時においては、インクがノズル２８の付近に滞留せずにノズル２８に供給され続ける。

本実施形態によると、インク循環装置１６を構成するインクタンク５１の底部５６がインクジェットヘッド１５のトッププレート４４にねじ４５で固定され、当該インクタンク５１に圧電ポンプ５２および圧力調整機構５３のようなその他の構成要素が組み付けられている。

すなわち、インクジェットヘッド１５のインク室２９にインクを循環させるために必須の要素がインクジェットヘッド１５のトッププレート４４に直付けされて、インクジェットヘッド１５と一体化されている。

したがって、循環用のインクを蓄える大容量のタンクおよびタンクとインクジェットヘッド１５との間を結ぶ配管類が不要となる。それとともに、インクジェットヘッド１５の周囲にタンクを設置するスペースおよび数多くの配管を引き回すスペースを確保する必要もない。

よって、インクジェットヘッド１５にインクを循環させる構成でありながら、第１ないし第４のインクジェット装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄを小型化することが可能となり、インクジェット記録装置１のコンパクト化に貢献する。

さらに、本実施形態によれば、インクジェットヘッド１５にインクを循環させるための経路をインクジェットヘッド１５の上部に集約することができ、インク循環用の経路長を従来よりも格段に短くすることができる。

この結果、インク循環用の経路に滞留するインクの量が少なくなり、インク消費量およびインクジェットヘッド１５のメンテナンス時に廃棄されるインク量を低減できる。よって、インクジェット記録装置１のランニングコストを抑制することが可能となり、経済的である。

加えて、循環用のインクを蓄えたインクタンク５１をインクジェットヘッド１５と一体化したことで、印字初期にインクジェットヘッド１５のインク室２９に充填するインク量を少なくできる。さらに、短時間のうちにインクの充填が完了し、印字動作に速やかに移行することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］インクを吐き出す複数のノズルに通じるインク室と、前記インク室の反対側に位置された端部と、を有するインクジェットヘッドと、インクを蓄えるインクタンクを有するとともに、前記インクタンク内のインクを前記インクジェットヘッドの前記インク室との間で強制的に循環させるように構成されたインク循環モジュールと、を含み、インク循環モジュールが前記インクジェットヘッドの前記端部に直付けされて前記インクジェットヘッドと一体化されたインクジェット装置。
［２］［１］に記載のインクジェット装置において、前記インクタンクは、前記インクタンクに蓄えられたインクの液面に臨む空気室を有し、前記インク循環モジュールは、前記空気室の空気圧を調整する圧力調整機構を有するインクジェット装置。
［３］［２］に記載のインクジェット装置において、前記インク循環モジュールは、前記空気室の空気圧を検出する圧力センサを備え、当該圧力センサが検出した空気圧に基づいて前記圧力調整機構を制御するように構成されたインクジェット装置。
［４］［３］に記載のインクジェット装置において、前記圧力センサは、前記空気室に臨む検出端子を有し、当該検出端子と前記空気室との間にラビリンス構造を有するシール部が設けられたインクジェット装置。
［５］［１］ないし［４］のいずれか一項に記載のインクジェット装置において、前記インクタンクは、前記インクジェットヘッドの前記端部と向かい合う底部を有し、前記インクタンクの前記底部の厚さが前記インクジェットヘッドの前記端部の厚さよりも小さく形成されたインクジェット装置。
［６］［５］に記載のインクジェット装置において、前記インクジェットヘッドの前記端部に、フレキシブルプリント配線板が引き出されるスロットが設けられ、当該スロットが前記前記インクタンクの前記底部と隣り合うインクジェット装置。
［７］インクが循環されるインク室を有するインクジェットヘッドに用いるインク循環装置であって、循環用のインクを蓄えるインクタンクを有するとともに、前記インクタンク内のインクを前記インクジェットヘッドの前記インク室との間で強制的に循環させるように構成され、前記インク室の反対側に位置された前記インクジェットヘッドの端部に直付けされて前記インクジェットヘッドと一体化されたインク循環装置。
［８］記録媒体が搬送される搬送路と、前記搬送路を搬送される前記記録媒体に向けてインクを吐き出す前記［１］ないし［６］のいずれか一項に記載されたインクジェット装置と、を具備したインクジェット記録装置。

１…インクジェット記録装置、５…搬送路、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ…第１ないし第４のインクジェット装置、１５…インクジェットヘッド、１５ａ…端部、１６…インク循環装置（インク循環モジュール）、２８…ノズル、２９…インク室、５１…インクタンク。

Claims (7)

1. インクを吐出する複数のノズルに連通するインク室と、前記ノズルから吐出されなかったインクを排出するインク排出口とを有するインクジェットヘッドと、
   インクを蓄えるインクタンクと、前記インクタンク内のインクを前記インク室と前記インク排出口を通して前記インクタンクへ循環させる圧電ポンプとを有するインク循環モジュールとを備え、
   前記インク循環モジュールが前記インクジェットヘッドに直付けされ一体に形成され、
   前記圧電ポンプは、前記インクジェットヘッドの一端から他端までの間に前記インクタンクに食い込む形態で配置されているインクジェット装置。
2. 前記インクタンクは、前記インクタンクに蓄えられたインクの液面に臨む空気室を有し、前記インク循環モジュールは、前記空気室の空気圧を調整する圧力調整機構を有する請求項１記載のインクジェット装置。
3. 前記インク循環モジュールは、前記空気室の空気圧を検出する圧力センサを備え、当該圧力センサが検出した空気圧に基づいて前記圧力調整機構を制御する請求項２記載のインクジェット装置。
4. 前記インクジェットヘッドは長手方向に複数の前記ノズルが形成されたノズルプレートを有し、
   前記圧電ポンプは、ポンプ室とフィルム状の圧電素子を備え、前記圧電素子は前記長手方向と直交する方向に変形して前記ポンプ室の容積を増大または減少させる請求項１記載のインクジェット装置。
5. 前記インクジェットヘッドの長手方向と直交する方向における前記インクジェットヘッドの幅は、前記直交する方向における前記インクタンクの幅より大きい請求項４記載のインクジェット装置。
6. インクを吐出する複数のノズルに連通するインク室と、前記ノズルから吐出されなかったインクを排出するインク排出口とを有するインクジェットヘッドに用いるインク循環装置であって、
   インクを蓄えるインクタンクと、前記インクタンク内のインクを前記インク室と前記インク排出口を通して前記インクタンクへ循環させる圧電ポンプとを有し、前記インクジェットヘッドに直付けされ一体に形成され、
   前記圧電ポンプは、前記インクジェットヘッドの一端から他端までの間に前記インクタンクに食い込む形態で配置されているインク循環装置。
7. 記録媒体が搬送される搬送路と、
   前記搬送路を搬送される前記記録媒体に向けてインクを吐出させる前記請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載されたインクジェット装置と、
   を具備したインクジェット記録装置。