JP2010012637A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インクを加熱してノズルから吐出する画像形成装置において、簡易な構成で、非加熱制御時のインクの冷却、収縮によるノズルからヘッド内への空気の引き込みを防止すること。
【解決手段】インクを加熱制御する加熱制御手段とインクを吐出するノズルとを有するプリントヘッド１Ａ〜１Ｆを備えたプリントヘッドユニット１００と、プリントヘッドユニット１００に対してインクを供給するインク供給手段とを有し、プリントヘッドユニット１００は、インク供給手段から供給されるインクを流入させるインク流入口２１と、インクを排出するインク排出口２２とを有し、インク流入口２１は第１の開閉弁Ｖ１を介してインク供給手段と接続されると共に、インク排出口２２は第２の開閉弁Ｖ２を介して大気開放されており、少なくとも加熱制御手段の制御状態に応じて第１の開閉弁Ｖ１及び第２の開閉弁Ｖ２の制御を行う弁制御手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリントヘッドに供給されたインクを加熱してノズルから吐出するようにした画像形成装置に関し、詳しくは、非加熱制御時のインクや気泡等の冷却、収縮によるヘッド内への空気の引き込みを防止できるようにした画像形成装置に関する。

プリントヘッドに設けられたノズルからインクを吐出することにより各種の画像を記録形成する画像形成装置には、複数のプリントヘッドの各々に対して共通にインクを供給する共通流路部材（分配器）を備え、複数のプリントヘッドと共通流路部材との間を分岐流路で並列に接続することでプリントヘッドユニットを構成したものが知られている（特許文献１）。このような画像形成装置は、プリントヘッドの数が多くなっても、インクタンクからは１本のチューブによって共通流路部材と接続するだけで、全てのプリントヘッドに対してインク供給が可能となる利点を有している。

ところで、画像形成装置は紫外線硬化インク等の高粘度のインクを使用する場合がある。高粘度のインクは、そのままでは安定してノズルから吐出させることができないため、画像形成時に、一般にプリントヘッドに設けられたヒータ等の加熱手段を用いてインクを所定温度まで加熱し、インク粘度を安定吐出が可能な所定の粘度まで下げる方法が採られている。

しかし、画像形成装置の主電源をＯＦＦにすると、それまでヒータによって加熱されていたインクや気泡等は次第に冷却して収縮することで、プリントヘッド内が許容以上の負圧になり、インクメニスカスがノズル内に大きく引き込まれてブレイクしてしまう問題がある。通常、画像形成装置は、インクタンク等からのインクを一旦中間タンクに貯留し、該中間タンクを介してプリントヘッドにインクを供給することで、中間タンクによってプリントヘッドに対して所定の背圧をかけるように制御しているが、画像形成装置の主電源をＯＦＦにすると、ヒータのみならず、この中間タンクによる背圧制御もＯＦＦとなるため、プリントヘッドには何ら背圧がかけられていない状態となり、インクや気泡等の冷却、収縮に伴うインクメニスカスのノズル内への引き込み現象が生じてしまう。

図８は、共通流路部材から各プリントヘッドへの分岐流路途中に設けたセンサによって、プリントヘッド部分の背圧を測定した結果である。これに示すように、画像形成装置の主電源をＯＦＦにすることにより、ヒータ及び背圧制御が共にＯＦＦとなると、プリントヘッド内のインクや気泡等が冷却、収縮することによって圧力が徐々に負圧（−２０〜−３０ｃｍＡｑ）へ変化していく。これに伴って、ノズルのインクメニスカスはプリントヘッド内へ引き込まれようとするが、あるところで耐え切れなくなってブレイクし、外部の空気がノズルから入り込んでしまう。空気が入り込むことでプリントヘッド内は一旦正圧となるが、再びインクや気泡等の冷却、収縮によって徐々に負圧になり、インク温度が外気温度と平衡状態となるまでこのような負圧と正圧復帰の動作を繰り返すようになる。そして、主電源をＯＮにすることによってヒータ及び背圧制御が共にＯＮになると、プリントヘッド内の圧力は回復する。

このようにしてプリントヘッド内に大量の空気が引き込まれると、インクを強制的にノズルから排出させる通常の加圧メンテナンスではなかなか排出させることができず、回復までに時間がかかる上に、大量のインクを無駄に消費してしまう問題がある。

特許文献１には、このようなインクや気泡等の冷却、収縮に伴うインクメニスカスのノズル内への引き込み現象によって、ノズルから空気を引き込んでしまう問題を解決することの開示はない。

一方、特許文献２には、サブタンクからプリントヘッドへのインク供給路の途中に大気開放弁を設け、インク吸引によってインク供給路内に発生する負圧を、この大気開放弁を開放することによって解消する技術が開示されている。従って、インクや気泡等の冷却、収縮に伴って発生するプリントヘッド内の負圧も、このようにインク供給路の途中に大気開放弁を設け、これを開放することによって解消することが考えられる。

しかしながら、インク吸引によって生じるプリントヘッド内の負圧状態は、大気開放弁の開放動作によってほぼ瞬時に解消されて通常圧に復帰するのに対し、インクや気泡等の冷却、収縮に伴って発生するプリントヘッド内の負圧状態は、インク温度が外気温度と平衡状態となるまで続き、これにより大気開放弁は開放し続けなければならないことになる。従って、この大気開放弁はサブタンクからプリントヘッドへのインク供給路上にあるため、負圧が解消されるまでの間、インク供給路中に大量の空気が引き込まれることとなり、その後インク供給を開始すると、インク供給路中に引き込まれた大量の空気がプリントヘッドにそのまま供給されてしまう問題がある。

また、特許文献３には、ヒータへの通電停止に連動して、プリントヘッドのインク流路内に所定圧力を付加することで、インクや気泡等の冷却、収縮による問題を解決する技術が開示されている。

しかし、インクや気泡等の収縮量は冷却度合によって変化するため、この変化に合わせて加圧しないと、ノズルからの空気の引き込み又はノズルからのインクの流出のおそれがあり、加圧状態を厳密に制御するための高度な制御手段を別途必要とする問題がある。

しかも、ヒータは一旦通電を停止してしまうと、所定温度まで立ち上がるのに一定の待機時間がかかり、その間プリント動作が停滞するため、画像形成装置の主電源がＯＮである限り、通電を継続させておく方が好ましい。従って、画像形成装置の主電源をＯＦＦにしてヒータへの通電を停止させた場合、特許文献３のように、プリントヘッドのインク流路内に所定圧力を付加する構成とすることは、圧力付与手段に画像形成装置とは別系統の電源を設ける必要があり、更に構造が複雑化してコスト高となる問題がある。
特開昭６３−２５４０４８号公報 特開昭６４−８７３５４号公報 特開平８−２８１９３５号公報

そこで、本発明は、プリントヘッドに供給されたインクを加熱してノズルから吐出するようにした画像形成装置において、簡易な構成で、非加熱制御時のインクや気泡等の冷却、収縮によるノズルからヘッド内への空気の引き込みを防止することを課題とする。

本発明の他の課題は、以下の記載により明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１記載の発明は、インクを加熱制御するための加熱制御手段とインクを吐出するノズルとを有するプリントヘッドを備えたプリントヘッドユニットと、前記プリントヘッドユニットに対してインクを供給するインク供給手段とを有する画像形成装置において、前記プリントヘッドユニットは、前記インク供給手段から供給されるインクを流入させるインク流入口と、インクを排出するインク排出口とを有し、前記インク流入口は第１の開閉弁を介して前記インク供給手段と接続されていると共に、前記インク排出口は第２の開閉弁を介して大気開放されており、少なくとも前記加熱制御手段の制御状態に応じて前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁の制御を行う弁制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、前記弁制御手段は、前記加熱制御手段による前記インクの非加熱制御時に、前記第１の開閉弁を閉じ、前記第２の開閉弁を開くように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。

請求項３記載の発明は、前記第２の開閉弁は、電源が供給されない場合に流路を開放するように動作する電磁弁であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置である。

請求項４記載の発明は、前記インク供給手段は、所定量のインクを貯留することにより前記プリントヘッドに対して所定の背圧をかけるように制御される中間タンクを有し、該中間タンクと前記プリントヘッドユニットの前記インク流入口が前記第１の開閉弁を介して接続されており、前記加熱制御手段による前記インクの非加熱制御時は、前記中間タンクによる前記プリントヘッドに対する背圧制御が行われないことを特徴とする請求項１、２又は３記載の画像形成装置である。

請求項５記載の発明は、前記プリントヘッドユニットは、１又は複数の前記プリントヘッドによって構成されると共に、前記インク供給手段から供給されるインクを貯留し、１又は複数の前記プリントヘッドに対して、側面又は下面に接続された分岐流路を介して該インクを共通に供給するための共通流路部材を有し、前記インク流入口及び前記インク排出口は、前記共通流路部材に設けられており、前記弁制御手段は、前記プリントヘッドからのインク吐出に先立ち、前記インク供給手段によるインク供給時に、所定時間だけ前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を開くことにより、前記共通流路内の気泡を含むインクを前記インク排出口から排出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置である。

請求項６記載の発明は、前記インク流入口と前記インク排出口は、前記共通流路部材の下面に設けられており、前記共通流路部材の内部には、天井面に上端開口が近接配置され、該上端開口から前記インク排出口に向けて前記共通流路内の空気をインクと共に下向流させて前記インク排出口から排出するためのインク排出流路が形成されていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置である。

請求項７記載の発明は、前記共通流路部材内の前記天井面には、前記インク排出流路の上端開口に対向する位置に凹部が形成されており、前記凹部は、前記インク排出流路の前記上端開口を覆うような大きさに形成されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置である。

請求項８記載の発明は、前記インク流入口と前記インク排出口は、前記共通流路部材の長さ方向の一端側と他端側に離間して配置され、前記共通流路部材内の前記天井面は、前記インク流入口に対向する位置から前記インク排出流路の上端開口に対向する位置にかけて高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項５、６又は７記載の画像形成装置である。

請求項９記載の発明は、前記プリントヘッドのインク供給口は、前記共通流路部材における前記分岐流路の接続位置よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の画像形成装置である。

請求項１０記載の発明は、前記プリントヘッドユニットは、前記共通流路部材の前記インク流入口及び前記インク排出口に対して画像形成装置本体に設けられたインク流入管及びインク排出管に対して着脱可能に嵌合することにより取り付けられていることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の画像形成装置である。

本発明によれば、プリントヘッドに供給されたインクを加熱してノズルから吐出するようにした画像形成装置において、非加熱制御時のインクや気泡等の冷却、収縮によるノズルからヘッド内への空気の引き込みを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この画像形成装置は、複数のプリントヘッド１Ａ〜１Ｆとこれらプリントヘッド１Ａ〜１Ｆの内部に共通にインクを供給する共通流路部材２とを有するプリントヘッドユニット１００を有している。各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆには、それぞれ図示しないヒータが内蔵されており、図示しない加熱制御手段によって通電が制御されることにより、共通流路部材２から送られる例えば紫外線硬化インク等の高粘度のインクを加熱し、ノズルから安定して吐出可能となる粘度まで下げることができるようになっている。

共通流路部材２のインク流入口２１には、インク流入管２００が接続されている。インク流入管２００は、電磁弁からなる開閉弁Ｖ１（第１の開閉弁）を介して中間タンク３００と接続されており、中間タンク３００内のインクを共通流路部材２に供給可能としている。

中間タンク３００は、インク流入管２００によって共通流路部材２と接続されており、内部に貯留されたインクの液面によってプリントヘッドユニット１に対して所定の背圧をかけている。ＳＨ１は液面基準位置センサ、ＳＨ２は液面上限センサである。中間タンク３００の内部は、電磁弁からなる開閉弁Ｖ３によって開閉される大気開放管３０１と繋がっている。また、中間タンク３００内の背圧は、電磁弁からなる開閉弁Ｖ４を開放することにより、背圧空圧センサＳＰ１によって検出されるようになっている。画像形成装置の稼動時は、大気開放管３０１に繋がる開閉弁Ｖ３が開放状態とされることで、中間タンク３００内のインクの液面によって、プリントヘッドユニット１に対する所定の背圧がかけられる。

中間タンク３００には、インク供給管４００を介してインクカートリッジ５００が接続され、供給ポンプ６００によってインクカートリッジ５００内のインクを所定量ずつ中間タンク３００内に供給可能とされている。ここにはインクカートリッジ５０１、５０２の２つが示されており、それぞれ分岐供給管４０１、４０２によってインク供給管４００と連絡している。各分岐供給管４０１、４０２には、それぞれ電磁弁からなる開閉弁Ｖ５、Ｖ６が設けられており、各インクカートリッジ５０１、５０２からのインクの供給路を選択的に開閉できるようになっている。インク供給管４００にはフィルタ４０３が設けられており、インク中のゴミ等を取り除くようになっている。ＳＰ２は、インクカートリッジ５００からのインク無を検知するためのインク無検知センサである。

一方、共通流路部材２のインク排出口２２には、インク排出管７００が接続されている。インク排出管７００は、電磁弁からなる開閉弁Ｖ２（第２の開閉弁）によって排出路が開閉可能とされており、その排出端７０１は大気開放されている。

各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆのノズル面に対向する位置には、インク受け皿８００が配設されており、例えばメンテナンス動作等によってプリントヘッド１Ａ〜１Ｆのノズルから強制的に吐出されたインク滴を受け入れ、排出流路８０１を介して廃液タンク９００に排出するようになっている。この廃液タンク９００内には、インク排出管７００を介して共通流路部材２から排出されるインクも送られる。

なお、以上の各開閉弁Ｖ１〜Ｖ６は、全て図示しない弁制御手段によって開閉制御されるようになっている。

かかる画像形成装置において、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆにインクを充填する場合、供給ポンプ６００の駆動によってインクカートリッジ５００から供給されるインクを、中間タンク３００を介してインク流入管２００から共通流路部材２に貯留し、この共通流路部材２から各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆに供給する。このとき、インク流入管２００の開閉弁Ｖ１の開放と共に、インク排出管７００の開閉弁Ｖ２も開放されている。

中間タンク３００から供給されるインクは、共通流路部材２から各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆ内に貯留される以外に、余剰のインクがインク排出管７００を通って廃液タンク９００に送られる。このとき、共通流路部材２内に侵入した空気が排出され、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆへの気泡侵入が防止される。このようにして各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆにインクが充満したら、インク排出管７００の開閉弁Ｖ２は閉止される。

各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆ内のヒータは、加熱制御手段によって通電制御されてインクを所定温度まで加熱する。画像形成装置はこの所定温度まで加熱されたインクによって印刷を実行する。印刷実行中は、中間タンク３００に供給ポンプ６００によって所定量のインクが供給されて貯留されることで、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆに対して所定の背圧がかけられるように制御される。

ここで、画像形成装置の稼働停止等によって主電源がＯＦＦにされると、加熱制御手段は非制御状態となって各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆ内のヒータへの通電が遮断され、インクは非加熱状態とされると共に、インク流入管２００の開閉弁Ｖ１は閉じられ、大気開放管３０１に繋がる開閉弁Ｖ３も閉じられることにより、中間タンク３００内のインクの液面による背圧制御は停止される。このため、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆはほぼ密閉される系となり、加熱状態にあったインクや気泡等が冷却し始めると、徐々に収縮し、従来ではこの収縮に伴ってインクメニスカスをノズル内に引き込もうとする現象が発生していた。

そこで、本発明では、少なくとも加熱制御手段の制御状態に応じて、弁制御手段が開閉弁Ｖ１及び開閉弁Ｖ２の制御を行うようにしている。すなわち、画像形成装置の主電源がＯＦＦになり、ヒータが通電遮断状態となると、これに連動して、弁制御手段はインク排出管７００の開閉弁Ｖ２を開放する。このとき、開閉弁Ｖ１、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６は閉止し、開閉弁Ｖ４は開放している。

このインク排出管７００の開閉弁Ｖ２の開放により、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆ内で発生するインクや気泡等の冷却、収縮に伴う背圧変動を、インク排出管７００中のインクが大気との界面位置を移動することで緩和する。

図２は、画像形成装置の主電源をＯＦＦにした後の背圧を測定した結果を示すグラフである。背圧は１つのプリントヘッドと共通流路部材２との間の流路途中に設けたセンサによって測定した。その結果、主電源ＯＦＦとなってヒータが通電遮断状態になると、プリントヘッド内はインクや気泡等が冷却、収縮することで僅かに負圧状態となるが、主電源ＯＦＦと連動してインク排出管７００の開閉弁Ｖ２が開放し、インク排出管７００中のインクの大気との界面位置が移動してプリントヘッド内の背圧変動を緩和するため、負圧状態への移行は極めて緩やかであり、約２ｃｍＡｑ程度の極めて小さい変化で済む。これにより、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆのノズルから空気を引き込むことが抑制され、ノズル内のメニスカスがブレイクする問題は生じない。

インク排出管７００の内部は、共通流路部材２にインクを充填する際、インク排出管７００の排出端７０１から溢れ出る程度にインク供給された後に開閉弁Ｖ２が閉じられるため、通常、インクが充満した状態となっている。また、インク排出管７００の排出端７０１は、開閉弁Ｖ２の開放時のノズル面の圧力を負圧の適正な値に保つために、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆのノズル面の位置よりも下方に位置している。このため、インク排出管７００から共通流路部材２に空気が侵入するおそれはない。

このインク排出管７００は、主電源ＯＦＦ後に各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆ内で発生するインクや気泡等の冷却、収縮に伴う背圧変動に応じて、該インク排出管７００中のインクと大気との界面位置が共通流路部材２のインク排出口２２まで移動してくることがないように、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆの内容積、共通流路部材２の内容積、インクの特性等に応じて、管長、管径を適宜設定することが好ましい。

インク排出管７００に設けられる開閉弁Ｖ２は、電源が供給されない場合に流路を開放するように動作する電磁弁であることが好ましい。特別な構成を付加する必要なく、簡易且つ安価に、主電源ＯＦＦに連動して開閉弁Ｖ２を開放させる構成とすることができるためである。しかも、例えば電源トラブル等の何らかのトラブルによって装置への電源供給が不意に停止してしまった場合でも、開閉弁Ｖ２を開放させ、インクや気泡等の冷却、収縮によって発生するメニスカスのブレイクや空気の引き込みを防止することができる。

次に、本発明において好ましいプリントヘッドユニット１００の具体的構成について説明する。

図３はプリントヘッドユニット１００の斜視図である。図１と同一符号は同一構成を示している。

プリントヘッドユニット１００は、１枚の板状のヘッド固定部材３に複数のプリントヘッド１Ａ〜１Ｆが固定されている。各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆは、図示下面に位置するノズル面に多数配列されたノズルからそれぞれ図示下方向にインクを出射するようになっており、ヘッド固定部材３に対して千鳥状に配設されている。これにより、プリントヘッドユニット１００は、プリントヘッド１Ａからプリントヘッド１Ｆへの幅方向に亘る幅広の画像記録をワンパスで行うラインヘッドを構成している。

これら複数のプリントヘッド１Ａ〜１Ｆに対して共通にインクを供給するための１つの共通流路部材２も、ヘッド固定部材３に固定されている。共通流路部材２は、プリントヘッド１Ａからプリントヘッド１Ｆへ至る幅方向の長さとほぼ同等の長さを有する横長の箱形状を呈している。ヘッド固定部材３における各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆの取り付け面３ａには、ほぼ垂直に立ち上がる支持板３ｂが取り付けられており、共通流路部材２は、この支持板３ｂによってヘッド固定部材３の取り付け面３ａよりも上方に所定距離をおいて支持されている。

共通流路部材２には、該共通流路部材２の内部のインクをプリントヘッド１Ａ〜１Ｆの各々に供給するための６本の分岐管４Ａ〜４Ｆの一端が接続されている。各分岐管４Ａ〜４Ｆの接続部は、共通流路部材２の側面２ａの下方に位置しているが、共通流路部材２の下面２ｂに接続されていてもよい。

各分岐管４Ａ〜４Ｆの他端は、共通流路部材２から下方に向かい、各分岐管４Ａ〜４Ｆの一端の接続部の位置よりも下方に配置される各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆのインク供給口１１Ａ〜１１Ｆに接続されている。図３では、プリントヘッド１Ｂのインク供給口１１Ｂ、プリントヘッド１Ｄのインク供給口１１Ｄ及びプリントヘッド１Ｆのインク供給口１１Ｆのみが示されている。

図４は共通流路部材２の内部構造を示す断面図であり、図５（ａ）は図４中のａ−ａ線断面図、図５（ｂ）は図４中のｂ−ｂ線断面図である。

共通流路部材２の内部には、インクが貯留される共通流路２３が長さ方向（図４の左右方向）に亘って形成されている。共通流路部材２のインク流入口２１は、下面２ｂの長さ方向一端側に開口していると共に、インク排出口２２は、下面２ｂの他端側に開口している。２１ａ、２２ａはパッキン、２４Ａ〜２４Ｆは分岐管４Ａ〜４Ｆとの接続部である。

これらインク流入口２１及びインク排出口２２は、プリンタ本体に設けられているインク流入管２００及びインク排出管７００をそれぞれ挿脱可能に形成されている。

共通流路部材２の内部におけるインク排出口２２の周囲には、該インク排出口２２から共通流路２３の天井壁２３ａに向けて真っ直ぐ上方に立ち上がる流路壁２５が形成され、その上端は天井壁２３ａとの間に僅かな隙間を残すように該天井壁２３ａに近接配置されている。これにより、流路壁２５の上端に形成される上端開口２６ａからインク排出口２２にかけてインクを下向流させて外部に排出するインク排出流路２６が形成されている。

共通流路２３の天井壁２３ａは、インク流入口２１に対向する位置（図４における右端）からインク排出流路２６の上端開口２６ａに対向する位置（図４における左端）にかけて次第に高くなるように傾斜している。このため、共通流路２３内に流入し、天井壁２３ａに到達した空気（気泡）は、傾斜に沿って自然にインク排出流路２６の上端開口２６ａ側に集まり易くなっている。この天井壁２３ａの傾斜角度は特に限定されるわけではないが、水平面に対して例えば１〜６°の範囲とすることができる。

また、天井壁２３ａの表面は、空気（気泡）の移動を円滑にするため、平滑面であることが好ましく、インクとの親和性に優れていることがより好ましい。この目的で天井壁２３ａを表面処理することによってインクとの親和性を高めたり、インクとの親和性に優れた素材を用いて共通流路部材２を形成したりすることが好ましい。

この天井壁２３ａには、インク排出流路２６の上端開口２６ａに対向する位置に凹部２７が形成されることにより、部分的に天井高さが他に比べて一段高くなっている。凹部２７の開口部の大きさは、インク排出流路２６を形成している流路壁２５の外径よりもやや大きく、上端開口２６ａを流路壁２５を含めて覆うような大きさに形成されている。インク排出流路２６の上端開口２６ａは、この凹部２７内において、該凹部２７の周囲の天井壁２３ａとほぼ同一高さ又は僅かに凹部２７内に突出する程度の高さに配置されている。これにより、流路壁２５の上端外周縁と凹部２７の下端内周縁との間に、流路壁２５の外周を囲むように、僅かな隙間の排出流路入口２８が下向きに開口するように形成されている。符号２３ｂは、共通流路２３内の天井壁２３ａのうちの凹部２７内に位置する天井壁である。

かかるプリントヘッドユニット１００は、共通流路部材２の下面２ｂがほぼ水平となるように、インクジェットプリンタ内の所定の位置に着脱可能に装着される。一方のプリンタ本体には、インク流入管２００とインク排出管７００とが、共通流路部材２のインク流入口２１とインク排出口２２との離間距離に相当する距離をおいて、先端が上向きとなるように配置される。従って、プリントヘッドユニット１００は、共通流路部材２に形成されたインク流入口２１及びインク排出口２２に、インク流入管２００及びインク排出管７００をそれぞれ挿入させ、嵌合することによってプリンタ本体に装着される。これによってプリンタ本体とプリントヘッドユニット１００の共通流路部材２との間のインクの流入及び排出のための接続を完了することができる。インク流入口２１とインク排出口２２はいずれも共通流路部材２の下面２ｂに開口しているため、プリントヘッドユニット１００を下方に向けて移動させるだけでインク流入管２００とインク排出管７００とを一度に嵌合させることができ、接続のための作業が極めて簡便に行える。

また、プリントヘッドユニット１００をプリンタ本体から取り外す場合は、プリントヘッドユニット１００をプリンタ本体から上方に向けて引き抜くように移動させるだけで、プリンタ本体とプリントヘッドユニット１００の共通流路部材２との間のインクの流入及び排出のための接続を一度に解除することができ、同様に作業は簡便である。

プリントヘッドユニット１００をプリンタ本体に装着した後は、図１に示す供給ポンプ６００を作動させることによって、インクをインク流入管２００を介して共通流路部材２内に流入させる。このとき、インク排出管７００に設けられた開閉弁Ｖ２を開放させておくことで、インク流入管２００及び共通流路部材２の共通流路２３内の空気は、インクの流入に伴って、共通流路部材２内のインク排出流路２６を通ってインク排出管７００から抜けていく。各分岐管４Ａ〜４Ｆの他端が接続される各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆのインク供給口１１Ａ〜１１Ｆは、共通流路部材２における各分岐管４Ａ〜４Ｆの接続位置よりも下方に配置されているため、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆから空気（気泡）が混入しても、各分岐管４Ａ〜４Ｆを上昇して共通流路２３内に流入し、インク排出流路２６から排出することができる。

図６は共通流路部材２におけるインク排出流路２６付近の様子を拡大して示しており、これを用いて共通流路部材２内の空気（気泡）の排出の様子を更に説明する。

インクが共通流路２３内に流入してインクの水位が徐々に上昇すると、内部の空気（気泡）Ｘは、天井壁２３ａの傾斜とインクの流入圧によって排出流路入口２８に押しやられる。天井壁２３ａには傾斜がついていることと、細い隙間状の排出流路入口２８が下向きに開口していることにより、排出流路入口２８付近に到達した空気（気泡）Ｘは、インクの流入圧によって凹部２７内に流入し、更にインクによって押し込まれながら、インクと共にインク排出流路２６から下向きに移動し、インク排出管７００を通って共通流路部材２の外部に排出される。排出されたインクは廃液タンク９００に回収される。

このような空気（気泡）Ｘの排出作用を良好にするため、排出流路入口２８と凹部２７との関係は、排出流路入口２８の開口幅をＤ１、凹部２７の底部とインク排出流路２６の上端開口２６ａとの間の距離をＤ２としたとき、Ｄ１＝Ｄ２であることが好ましく、具体的な数値を挙げると、それぞれ１．０〜２．５ｍｍが適当である。

これにより共通流路部材２内の共通流路２３は、空気（気泡）のないインクのみで満たされる。この共通流路部材２内の空気（気泡）の排出には、共通流路部材２にインクを供給するために通常設けられる供給ポンプ６００の作動によるインクの流入圧を利用しているだけであるため、ノズルからインクを吸引するための吸引手段等の空気（気泡）排出のための特別な駆動装置を設ける必要はない。

また、共通流路２３内を自然に上昇してインク排出流路２６の上端開口２６ａ付近の一箇所に集められた空気（気泡）を、その位置からインク排出流路２６によって下向きに排出するので、インクを最短経路で排出することができ、空気（気泡）排出のために消費されるインクも最小限で済み、それだけインクの無駄を抑えることができる。

このようにして共通流路２３内の空気（気泡）を排出した後、インク排出管７００の開閉弁Ｖ２を閉じ、更に供給ポンプ６００を作動させてインク流入管２００から共通流路部材２にインクを流入させると、共通流路２３内のインクは各分岐管４Ａ〜４Ｆに流入し、これら分岐管４Ａ〜４Ｆ内の空気を各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆのノズルから排出する。これによって共通流路部材２から各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆに至る流路内の空気は全て排出され、各プリントヘッド１Ａ〜１Ｆからインクを安定して出射することが可能となる。

また、上述したように、画像形成装置の主電源をＯＦＦにした後、インク排出管７００の開閉弁Ｖ２を開放した際に、万が一、インクや気泡等の冷却、収縮に伴って移動するインク排出管７００内のインクと大気との界面位置が、インク排出口２２から共通流路２３内に入り込むことによって共通流路部材２内に空気が侵入することがあっても、侵入した空気はインク排出流路２６内又は凹部２７の付近に留めることができる。この空気は、次回稼働時に、供給ポンプ６００の駆動によってインクが供給される際、インク排出流路２６からインク排出管７００に速やかに排出することができる。

図７は、プリントヘッドユニット１００がプリンタ本体の所定位置に装着された画像形成装置の他の態様を模式的に示している。説明の簡略化のため、プリントヘッドユニット１００は共通流路部材２のみが図示されている。

この画像形成装置において、共通流路部材２から排出されたインクを回収する廃液タンク９００とインクが貯留されるインクタンク５０３との間には、廃液タンク９００内の廃インクをインクタンク５０３に返送するための循環配管９０１が接続されている。循環配管９０１の途中には循環ポンプ９０２とフィルタ９０３が設けられており、これら循環配管９０１、循環ポンプ９０２及びフィルタ９０３によって循環手段を構成している。

これにより、共通流路部材２から一旦廃液タンク９００に回収された廃インクを、インクタンク５０３を介して再度共通流路部材２に供給することができる。廃液タンク９００に回収された廃インクは気泡が取り除かれるので、インクタンク５０３には気泡のないインクが返送される。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図 画像形成装置の主電源ＯＦＦ後のプリントヘッド部分の背圧の変化を示すグラフ プリントヘッドユニットの一例を示す斜視図 共通流路部材の内部構造を示す断面図 （ａ）は図４のａ−ａ線断面図、（ｂ）は図４のｂ−ｂ線断面図 共通流路部材におけるインク排出流路付近の様子を拡大して示す断面図 画像形成装置の他の態様を示す模式図 従来の画像形成装置の主電源ＯＦＦ後のプリントヘッド部分の背圧の変化を示すグラフ

符号の説明

１００：プリントヘッドユニット
１Ａ〜１Ｆ：プリントヘッド
１１Ａ〜１１Ｆ：インク供給口
２：共通流路部材
２ａ：側面
２ｂ：下面
２１：インク流入口
２１ａ：パッキン
２２：インク排出口
２２ａ：パッキン
２３：共通流路
２３ａ、２３ｂ：天井壁
２４Ａ〜２４Ｆ：接続部
２５：流路壁
２６：：インク排出流路
２６ａ：上端開口
２７：凹部
２８：排出流路入口
３：ヘッド固定部材
３ａ：取り付け面
３ｂ：支持板
４Ａ〜４Ｆ：分岐管
２００：インク流入管
３００：中間タンク
３０１：大気開放管
４００：インク供給管
４０１、４０２：分岐供給管
５００、５０１、５０２：インクカートリッジ
５０３：インクタンク
６００：供給ポンプ
７００：インク排出管
７０１：排出端
８００：インク受け皿
８０１：排出流路
９００：廃液タンク
９０１：循環配管
９０２：循環ポンプ
９０３：フィルタ
Ｖ１〜Ｖ６：開閉弁

Claims (10)

1. インクを加熱制御するための加熱制御手段とインクを吐出するノズルとを有するプリントヘッドを備えたプリントヘッドユニットと、前記プリントヘッドユニットに対してインクを供給するインク供給手段とを有する画像形成装置において、
   前記プリントヘッドユニットは、前記インク供給手段から供給されるインクを流入させるインク流入口と、インクを排出するインク排出口とを有し、前記インク流入口は第１の開閉弁を介して前記インク供給手段と接続されていると共に、前記インク排出口は第２の開閉弁を介して大気開放されており、
   少なくとも前記加熱制御手段の制御状態に応じて前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁の制御を行う弁制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記弁制御手段は、前記加熱制御手段による前記インクの非加熱制御時に、前記第１の開閉弁を閉じ、前記第２の開閉弁を開くように制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第２の開閉弁は、電源が供給されない場合に流路を開放するように動作する電磁弁であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記インク供給手段は、所定量のインクを貯留することにより前記プリントヘッドに対して所定の背圧をかけるように制御される中間タンクを有し、該中間タンクと前記プリントヘッドユニットの前記インク流入口が前記第１の開閉弁を介して接続されており、
   前記加熱制御手段による前記インクの非加熱制御時は、前記中間タンクによる前記プリントヘッドに対する背圧制御が行われないことを特徴とする請求項１、２又は３記載の画像形成装置。
5. 前記プリントヘッドユニットは、１又は複数の前記プリントヘッドによって構成されると共に、前記インク供給手段から供給されるインクを貯留し、１又は複数の前記プリントヘッドに対して、側面又は下面に接続された分岐流路を介して該インクを共通に供給するための共通流路部材を有し、
   前記インク流入口及び前記インク排出口は、前記共通流路部材に設けられており、
   前記弁制御手段は、前記プリントヘッドからのインク吐出に先立ち、前記インク供給手段によるインク供給時に、所定時間だけ前記第１の開閉弁及び前記第２の開閉弁を開くことにより、前記共通流路内の気泡を含むインクを前記インク排出口から排出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記インク流入口と前記インク排出口は、前記共通流路部材の下面に設けられており、
   前記共通流路部材の内部には、天井面に上端開口が近接配置され、該上端開口から前記インク排出口に向けて前記共通流路内の空気をインクと共に下向流させて前記インク排出口から排出するためのインク排出流路が形成されていることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記共通流路部材内の前記天井面には、前記インク排出流路の上端開口に対向する位置に凹部が形成されており、
   前記凹部は、前記インク排出流路の前記上端開口を覆うような大きさに形成されていることを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記インク流入口と前記インク排出口は、前記共通流路部材の長さ方向の一端側と他端側に離間して配置され、
   前記共通流路部材内の前記天井面は、前記インク流入口に対向する位置から前記インク排出流路の上端開口に対向する位置にかけて高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項５、６又は７記載の画像形成装置。
9. 前記プリントヘッドのインク供給口は、前記共通流路部材における前記分岐流路の接続位置よりも下方に配置されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記プリントヘッドユニットは、前記共通流路部材の前記インク流入口及び前記インク排出口に対して画像形成装置本体に設けられたインク流入管及びインク排出管に対して着脱可能に嵌合することにより取り付けられていることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の画像形成装置。

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