JP2010137397A

JP2010137397A - 液体吐出装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2010137397A
Application number: JP2008314242A
Authority: JP
Inventors: Jun Ichinoto; 潤一ノ渡
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】液体吐出ヘッドからの液体の吐出量が増大した場合でも、液体貯留タンクから液体吐出ヘッドに液体供給を安定して行える液体吐出装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】ノズル９２から液滴を吐出する液体吐出ヘッド３４と、液体を貯留する液体貯留タンク８と、液体吐出ヘッドと液体貯留タンクとを第１のフィルタ部材１３５ａを介して繋ぐ第１の液体移送管３６ａと、液体吐出ヘッドと液体貯留タンクとを第２のフィルタ部材１３５ｂを介して繋ぐ、第１の移送管とは異なる第２の液体移送管３６ｂと、第１の液体移送管または第２の液体移送管に設けられ、第１の液体移送管及び第２の液体移送管を介して液体吐出ヘッドと液体貯留タンクとの間で液体を循環させる液体循環手段１４３とを備えた液体吐出装置において、液体貯留タンクから液体吐出ヘッドへの液体供給を、第１の液体移送管と第２の液体移送管との両方から同時に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴を吐出する液体吐出装置、及び、その液体吐出装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

この種の画像形成装置においては、一般にインク中の異物などが液体吐出ヘッド内へ流入しないようにするため、貯留タンクから液体吐出ヘッドにインクを供給するための供給流路にインク中の異物などを除去するフィルタ部材が設けられている。
また、貯留タンクから液体吐出ヘッドに供給されるインクには気泡が含まれており、その気泡が供給流路に設けられたフィルタ部材を通過せずに、フィルタ部材で留まることがある。このように気泡がフィルタ部材で留まると、インクが通過できるフィルタ部材の実質的な有効面積が小さくなり、貯留タンクから液体吐出ヘッドへのインク供給量が減少してインク供給不良が生じてしまう。

そのため、従来から液体吐出ヘッドに設けられた液滴を吐出するノズルからポンプを用いてインクと共に気泡を吸引してフィルタ部材を通過させ、ノズルから液体吐出ヘッド外部に設けた廃液タンクにインクと共に気泡を排出する気泡排出動作を行う画像形成装置が知られている。ところが、この気泡排出動作によって廃液タンクに排出されたインクは、画像形成のために再利用されておらず、インクが無駄に消費されていた。

特許文献１に記載の画像形成装置が備える液体吐出装置は、インクを貯留する貯留タンクと液体吐出ヘッドとを繋ぐとともに、インクを圧送するインク圧送手段と第１のフィルタ部材とが設けられた供給管と、貯蔵タンクと液体吐出ヘッドとをつなぐとともに第２のフィルタ部材が設けられた戻し管とを有している。この液体吐出装置では、供給管を介して貯留タンクから液体吐出ヘッドに送ったインクを、戻し管を介して液体吐出ヘッドから貯留タンクに送るという循環処理がインク圧送手段によって行えるように構成されている。そして、このような循環処理が行われることで、各フィルタ部材で留まっていた気泡がインクと共に貯留タンクへと排出され、フィルタ部材に気泡が留まり続けて液体吐出ヘッドへのインク供給量が減少してしまうのを抑制することができる。また、この循環処理による気泡排出動作は、液体吐出ヘッドと貯留タンクとの間でインクを循環させて行われるので、気泡排出動作によってインクが無駄に消費されるのを防止することができる。
特許第３０５４１１５号公報

印字動作中の特許文献１に記載の画像形成装置では、インク圧送手段によって供給管内の流路が閉ざれており、液体吐出ヘッドのノズルからインクが噴射され液体吐出ヘッドのインクが消費されると、流路が開放されている戻し管を介して貯留タンクから液体吐出ヘッドにインクの供給が行われる。
ここで、昨今の画像形成装置においては、大きな紙面に対する高速印刷の要求が高まっている。そして、大きな紙面に対して高速印刷を行う場合には、液体吐出ヘッドのノズルからのインクの吐出量が増大する。
そのため、液体吐出ヘッドのノズルからのインク吐出量が増大した際に、戻し管を介して貯留タンクから液体吐出ヘッドに供給されるインクの供給量が追いつかなくなる虞がある。このように液体吐出ヘッドへのインクの供給が追いつかないと、液体吐出ヘッドへのインク供給不足に伴う吐出不良が引き起こされ、良好な画像形成を行えないといった問題が生じる。

本発明は以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、液体貯留タンクと液体吐出ヘッドとの間で液体循環が行える装置構成において、液体吐出ヘッドからの液体の吐出量が増大した場合でも、液体貯留タンクから液体吐出ヘッドに液体供給を安定して行うことができる液体吐出装置、及び、その液体吐出装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、液体を貯留する液体貯留タンクと、該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとを第１のフィルタ部材を介して繋ぎ、該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとの間で液体が移送される第１の液体移送管と、該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとを第２のフィルタ部材を介して繋ぎ、該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとの間で液体が移送される第２の液体移送管と、該第１の液体移送管または該第２の液体移送管に設けられ、該第１の液体移送管及び該第２の液体移送管を介して該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとの間で液体を循環させる液体循環手段とを備えた液体吐出装置において、前記液体貯留タンクから前記液体吐出ヘッドへの液体供給を、前記第１の液体移送管と前記第２の液体移送管との両方から同時に行うことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の液体吐出装置において、上記液体貯留タンクから上記液体吐出ヘッドへの液体供給を上記第１の液体移送管と上記第２の液体移送管との両方から同時に行うときには、上記液体循環手段に、これが設けられた該第１の液体移送管または該第２の液体移送管の管内での液体の流動を阻止しない状態をとらせて、上記ノズルから液滴を吐出することで該ノズルに生じる毛細管作用により、上記第１の液体移送管及び上記第２の液体移送管を介して該液体貯留タンクから該液体吐出ヘッドに液体が供給されることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の液体吐出装置において、上記液体循環手段は上記第２の液体移送管に設けられており、該インク送液手段によって該第２の液体移送管内に形成された液体移送路を開放及び密閉できるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の液体吐出装置において、上記液体循環手段は、液体循環手段自身に設けられたコロの停止位置によって上記第２の液体移送管の上記液体移送路を開放及び密閉できるチューブポンプであることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の液体吐出装置において、上記第２のフィルタ部材の面積が上記第１のフィルタ部材の面積の１／２〜３／４であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項３、４または５の液体吐出装置において、上記第１の液体移送管と第１のフィルタ部材での圧力損失の和が、上記第２の液体移送管、上記第２のフィルタ部材及び上記液体循環手段での圧力損失の和と等しくなるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５または６の液体吐出装置において、上記液体貯留タンクは該液体貯留タンクの内部を大気に連通するための大気開放手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の液体吐出装置において、上記大気開放手段は上記液体貯留タンク外側表面に直接成型され、水分蒸発を抑えながら該液体貯留タンク内部と外部とを連通する谷部の迷路型連通流路であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７の液体吐出装置において、上記大気開放手段は電磁ソレノイド弁であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項７の液体吐出装置において、上記大気開放手段は非接触型の強磁性体を用いたマグネット弁であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の液体吐出装置において、上記液体がインクであることを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、液滴を吐出する液体吐出手段を備え、該液体吐出手段から記録体に向かって液滴を吐出して該記録体上に画像を形成する画像形成装置において、前記液体吐出手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の液体吐出装置を用いることを特徴とするものである。

本発明においては、液体貯留タンクから液体吐出ヘッドへの液体供給を、第１の液体供給管と第２の液体供給管との両方から同時に行うことができる。これにより、液体貯留タンクから液体吐出ヘッドへの液体供給を１つの液体移送管だけを用いて行う場合よりも、液体貯留タンクから液体吐出ヘッドへの液体供給能力を高めることができ、その分、液体吐出ヘッドへのインク供給不足を生じ難くすることができる。

以上、本発明によれば、液体貯留タンクと液体吐出ヘッドとの間で液体循環が行える装置構成において、液体吐出ヘッドからの液体の吐出量が増大した場合でも、液体貯留タンクから液体吐出ヘッドに液体供給を安定して行うことができるという優れた効果がある。

［実施形態１］
以下、本発明のを画像形成装置に適用した一実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、プリンタ、ファクシミリ、複写機、または、これらの複合機の画像形成装置として、例えば記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下「インク」ともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行うものがある。

また、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、パターン等の意味も持たない画像を媒体に付与することも意味する。また、液体とは記録液、インクに限るものではなく、画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。また、液体吐出装置とは、液体吐出ヘッドから液体を吐出する装置を意味する。

図２は本発明の第１の実施形態に係るインク循環システムを含む画像形成装置の液体吐出装置を前方側から見た斜視説明図である。

この液体吐出装置は、装置本体１と、装置本体１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。さらに、装置本体１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設ける操作／表示部５としている。

このカートリッジ装填部４には、色の異なる色材であるインク、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１０」という。）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。

次に、この液体吐出装置の機構部について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同機構部の概要を示す側面模式的説明図、図４は同じく要部平面説明図である。左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド３１とステー３２とでキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図４で矢示方向（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３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「液体吐出ヘッド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。

液体吐出ヘッド３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、液体吐出ヘッド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、液体吐出ヘッド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、それぞれ吐出することが可能であるし、２つのノズルから同色のインク滴を吐出することもできる。

液体吐出ヘッド３４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ３３には、キャリッジの主走査動作による圧力変動を抑制するための圧力ダンパ機構３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「圧力ダンパ機構３５」という。）を搭載している。液体吐出ヘッドは各色のインク供給チューブ３６ａを介して、所定の位置に配置されたサブタンク８ｋ、８ｃ、８ｍ、８ｙ（色を区別しないときは「サブタンク８」という。）に貯蔵されているインクが供給される。サブタンクには、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填部４にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット７が設けられている。

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を液体吐出ヘッド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を静電吸着して液体吐出ヘッド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、図示しない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図４のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、液体吐出ヘッド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、図４に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、液体吐出ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。

この維持回復機構８１には、液体吐出ヘッド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、８２ｃ、８２ｄ（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ブレード部材であるワイパーブレード８３と、増粘したインク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などを備えている。

また、図４に示すように、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インク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には液体吐出ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口８９などを備えている。

このように構成したインク液体吐出装置においては、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はガイド部材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部材４７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、プラスとマイナスとが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラスとマイナスとが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液体吐出ヘッド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。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ８２で液体吐出ヘッド３４がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ８２で液体吐出ヘッド３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルからインクを吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という。）し、増粘したインクや気泡を排出する回復動作を行う。また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出動作を行う。これによって、液体吐出ヘッド３４の安定した吐出性能を維持する。

次に、このインク循環システムに係る液体吐出ヘッドの一例に関して図５ないし図７を参照して説明する。なお、図５は同液体吐出ヘッドの外観斜視図、図６は同液体吐出ヘッドの短手方向（図５中のＡ−Ａ断面）の断面模式図、図７は同液体吐出ヘッドの長手方向（図５中のＢ−Ｂ断面）の断面模式図である。

この液体吐出ヘッド３４は、液滴を吐出する複数のノズル９２が直線状に並べられて構成される複数のノズル列が形成された、例えばＮｉ電鋳によって作製したノズル板９１と、このノズル板９１のノズル９２が連通する圧力室９６及び圧力室９６にインクを供給するインク供給路９７を形成した流路板９４と、例えばＮｉ電鋳によって作製した振動板９５とを積層接合している。

流路板９４は、例えばＳｉ単結晶基板を異方性エッチングすることによって振動板９５側に圧力室９６及びインク供給路９７を形成する凹部や圧力室９６とノズル９２を連通する連通管（ノズル連通路）を形成したものである。圧力室９６には振動板９５に形成した図示しない供給穴を介して共通液室９８から液体であるインクが供給される。

また、圧力室９６のインクを加圧する圧力を発生するための駆動手段（圧力変換手段、アクチュエータ手段）としての圧電素子１００をノズル９２の列に対応するようにベース１０１上に接合配置している。なお、圧電素子１００は具体的には２つの圧電素子をノズル９２の各々に対応するように櫛歯状に溝加工して形成している。そして、圧電素子１００に駆動のためのＦＰＣ１１０を接合した状態で、振動板９５に当接するように組み立てている。この圧電素子１００の変位により振動板９５が変形し、圧力室９６内部の圧力上昇により、内部のインクがノズル９２より液滴となって吐出される。

振動板９５の上記供給穴に対しては共通液室の構造部材でもあるフレーム部材１０５によって形成した共通液室９８からインクが分配供給される。このフレーム部材１０５は、シリカの粉末を含有する熱硬化性エポキシ樹脂などによって形成している。

このフレーム部材１０５には、各ノズル列に対応する共通液室９８に外部の液体供給手段、例えばインクカートリッジやサブタンクからインクを供給するための液体供給口９９が形成されるとともに、圧電素子１００及び上記ベースからなる圧電ユニットを収納するための開口部１０６が形成されている。さらに、フレーム部材１０５には共通液室９８からのインクをサブタンク８への戻すための排出口１４９も形成されている。また、フレーム部材１０５のノズル板９１側の外周面には、ノズル板９１のノズル面周縁部を覆うノズルカバー１０７を装着している。

そして、このフレーム部材１０５の液体供給口９９の上流側に設けられる図示しないフィルタ部材（後述する図１に示したフィルタ部材１３５ａ及びフィルタ部材１３５ｂであり、フィルタ部材１３５ａとフィルタ部材１３５ｂとを区別しないときは単に「フィルタ部材１３５」という）を内蔵するフィルタ室１３６は、フレーム部材１０５の液体供給口９９の少なくとも一部を形成する部分（これを「液体供給口部」という）１０９をノズル面と平行な方向から拘束するための固定板１１１を備えている。

この固定板１１１は、フレーム部材１０５の液体供給口部１０９を挿入する貫通穴１１２を有している。そして、フレーム部材１０５の液体供給口部１０９の外側にスペーサ１１３及びＯ−リング１１４を嵌め込んだ状態で、固定板１１１の貫通穴１１２内に液体供給口部１０９を挿入することで、液体供給口部１０９をノズル面と平行な方向から拘束して固定板１１１に固定している。なお、Ｏ−リング１１４に代えてその他の弾性部材、或いは封止部材を用いることもできる。

このように、フレーム部材１０５の液体供給口部１０９同士は固定板１１１によってＯ−リング１１４を介してノズル面と平行な方向で拘束されているので、フレーム部材１０５単体では上下に開口し開いた断面形状になっているものの、両側を流路板９４と固定板１１１によって閉じた断面を形成している。

これによって、フレーム部材１０５の剛性を確保することができ、剛性不足によって滴吐出が不安定になることを防止でき、安定した滴吐出を行うことができる。

次に、本実施形態のインク循環システムを含画像形成装置の動作について図１、図８、図９、図１０、図１１などを参照して説明する。なお図１はインク循環システムの概略説明図、図８はサブタンクの内部を大気に連通するための大気開放手段の一例である迷路型連通口の説明図、図９はインク送液手段の一例であるチューブポンプの動作説明図、図１０はサブタンクにおける気液分離動作の説明図、図１１は各動作のフローチャート図、詳しくは、図１１（ａ）が後述する初期充填動作のフローチャート図、図１１（ｂ）が後述する通常の回復動作のフローチャート図、図１１（ｃ）は後述する気泡排出動作のフローチャート図をそれぞれ示している。なお、図１０中の矢印はインクの送液方向を示している。

記録動作時には、上述した図４に示すキャリッジ３３が図示しない主走査モータおよびタイミングベルトによって図中の左右に移動されるとともに、各液体吐出ヘッド３４から各色のインクがそれぞれ記録される画像に応じて吐出されることにより、用紙４２に前記画像が印字されていく。用紙４２は１スキャン分の印字が終了されるごとに、図示しない副走査モータ、搬送ローラ５２によって図中上から下にシート送りされる。

＜１＞初期充填動作
インクカートリッジ１０内部に貯蔵されたインクはまず供給ポンプユニット７によってサブタンク８に送られる。サブタンク８内部には送液されたインクの液面を検知する複数の電極ピン１４２、サブタンク８内部を大気に解放するための大気連通口１４０、大気連通口の外部に設けられサブタンク内の水分蒸発量を抑えるための迷路型大気連通流路１４１が設けられており、サブタンク内に送られたインクは、サブタンク８内部の空気を大気連通口１４０、迷路型大気連通流路１４１を介して外部へと排出しながら供給され、インクの液面が複数の電極ピン１４２に触れた時点で、供給ポンプユニット７によるインク送液を停止する。この動作によってサブタンク８内のインクを一定量にコントロールすることができる。

図８に示すように迷路型大気連通流路１４１は、サブタンク８の外側表面中に直接成型された谷部１４４と、サブタンク８の外側表面に溶着または接着された疎水性フィルム部材１４５とで形成される。また、疎水性フィルム部材１４５自体も高いバリア性を有していると共に、大気連通口１４０の径や、迷路型大気連通流路１４１の流路径及び流路長などは、水分蒸発をできるだけ抑えるように設計されている。

なお、本実施形態においては、図１中に示すように電極ピン１４２の本数を２本としているが、これに限定されるものではなく、さらに長さを異ならせた電極ピン１４２の本数を増やすことで、液面を検知する段階をより細かく制御することができる。

液体吐出ヘッド３４へのインク充填は、キャップ８２で液体吐出ヘッド３４がキャッピングされた状態で、循環ポンプ１４３を図１中矢印ａの方向に送液することで行われる。循環ポンプ１４３を駆動すると、液体吐出ヘッド３４、インク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂ内の空気がサブタンク８内へと送られ、この動作によって負圧になった液体吐出ヘッド３４、インク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂ内がインクで満たされる。つまり、インク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂを介してサブタンク８と液体吐出ヘッド３４との間でインクが循環される。また、この動作だけでは液体吐出ヘッド３４の圧力室９６及びインク供給路９７内へはインクが充填されないので、吸引ポンプ８５によってノズルからインクを吸引することで圧力室９６及びインク供給路９７をインクで満たすことができる。吸引ポンプ８５にて吸引されたインクは廃液タンク８６に収容される。

図１０に示すように、この一連の動作でサブタンク８内のインクが減少し、インク液面が電極ピン１４２よりも低下すると、再び供給ポンプユニット７を駆動させサブタンク８内にインクを補充する。

＜２＞インク供給
図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）に示すように循環ポンプ１４３は、図９（ｅ）に示す一般のチューブポンプ１４８と比較してコロ１４６の数を少なくするとともに、隣り合うコロの間隔を狭くすることで図示しないモータが、ある回転角度範囲のときにコロ１４６がチューブ１４７に殆ど接触していない、つまり、インク循環経路を開放する領域（図９（ａ）の状態）を有している。電源がオフの状態や非印字状態などではコロ１４６によってインク循環経路が閉鎖された状態になるように、コロ１４６の位置を図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）等に示すようなインク循環経路を閉鎖する位置となるように制御する。一方、印字状態ではインク循環経路が開放された状態になるように、コロ１４６の位置を図９（ａ）に示すようなインク循環経路を開放する位置となるように制御する。

また、図１に示すように、液体吐出ヘッド３４のノズルの位置とサブタンク８内のインク液面の位置との間に一定範囲の高低差ｈ［ｍｍ］が得られるようにコントロールされている。これによって液体吐出ヘッド３４のノズルにｈ［ｍｍＡｑ］の負圧が作用し、ノズルからの液垂れを簡単な構成で抑制することができる。

印字状態の際に、液体吐出ヘッド３４からインクが噴射、即ち消費されると、液体吐出ヘッド３４内のインク噴射チャンネル及びノズル孔の毛細管作用によりサブタンク８からインク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂを介して液体吐出ヘッド３４にインクが供給される。このとき、インクと共にサブタンク８から運ばれてくる異物はフィルタ部材１３５ａやフィルタ部材１３５ｂに捕捉されるため、記録動作時に異物によってノズルが詰まることがないので、液体吐出ヘッド３４から安定的にインクを吐出させることができる。

一般に、インク供給系は液体吐出ヘッド３４の全チャンネルから最大流量で吐出をしてもインク補給が行えるように設計されている。ところが、供給経路中に空気が混入し、インク供給系の中でも流体抵抗の大部分を占めるフィルタ室１３６に空気が滞在してしまうと、インク供給を妨げ、吐出不良を引き起こす原因となる。

これに対し本実施形態においては、仮にフィルタ室１３６ａに気泡が侵入し、サブタンク８からインク供給チューブ３６ａを介して液体吐出ヘッド３４へのインク供給が阻害されても、サブタンク８からインク循環チューブ３６ｂ及びフィルタ室１３６ｂを介して液体吐出ヘッド３４へのインク供給がなされるので、液体吐出ヘッド３４へのインク供給不足に伴う吐出不良を引き起こさずに済む。

また、フィルタ部材１３５ａとフィルタ部材１３５ｂとの有効面積を同等にする、フィルタ部材１３５ｂの有効面積をフィルタ部材１３５ａの１／２〜３／４に設定する、または、インク供給チューブ３６ａから液体吐出ヘッド３４までの流体抵抗（インク供給チューブ３６ａ、圧力ダンパ機構３５ａ、フィルタ室１３６ａの流体抵抗の和）とインク循環チューブ３６ｂから液体吐出ヘッド３４までの流体抵抗（インク循環チューブ３６ｂ、圧力ダンパ機構３５ｂ、フィルタ室１３６ｂ、循環ポンプ１４３の流体抵抗の和）を同等にすることで、サブタンク８からインク供給チューブ３６ａ経由のみでしか液体吐出ヘッド３４にインク供給を行えない場合と比較して、流体抵抗を約半分に抑えることができる。

＜３＞通常の回復動作
液体吐出ヘッド３４の圧力室９６及びインク供給路９７内の気泡や増粘インク除去、及び、前述した初期充填での圧力室９６及びインク供給路９７へのインク充填動作に行われる通常の回復動作時には、キャリッジ３３が、図４に示す維持回復機構８１側に移動し、キャップ８２で液体吐出ヘッド３４がキャッピングされた状態で図１に示した吸引ポンプ８５によってノズルからインクを吸引する。インク吸引後、液体吐出ヘッド３４のノズル面をワイパーブレード８３でワイピングを行い、ノズル面に付着したインクや異物などを拭き取る。

＜４＞気泡排出動作
前述したように混入した気泡がフィルタ室１３６に到達したときやそれによって吐出不良を生じたときは、通常の回復動作時と同様にキャリッジ３３が、図４に示す維持回復機構８１側に移動し、キャップ８２で液体吐出ヘッド３４をキャッピングする。その後、循環ポンプ１４３であるチューブポンプを図１中矢印ａ方向に低速駆動することでフィルタ室１３６ｂ中の気泡をインクと共にサブタンク８へと導き、サブタンク８内で気泡は自身の浮力によってサブタンク８上部へと蓄積されサブタンク８内で気泡とインクとが気液分離される。サブタンク８上部に蓄積した気泡は、サブタンク８に設けられた大気連通口１４０と迷路型大気連通流路１４１とを介して大気中へ放出される。また、図１からわかるように、インク供給チューブ３６ａはサブタンク８下部に接続されているのでインクを優先的に流すことができ、このような循環動作がなされることで、フィルタ室１３６ｂ内の気泡を除去することができる。同様にしてフィルタ室１３６ａに気泡が混入した場合には、循環ポンプ１４３であるチューブポンプを図１中の矢印ｂ方向に逆回転させ、低速駆動することでフィルタ室１３６ａ内の気泡を排出することができる。

なお、上述した気泡排出動作によって共通液室９８に侵入した気泡も除去することができる。また、これら一連の動作によって無駄に廃棄されるインクはない。気泡排出動作でサブタンク８内のインク液面が電極ピン１４２よりも低下すると再び、供給ポンプユニット７を駆動させサブタンク８内にインクを補充する。

また、本実施形態では、図を簡単にするためにサブタンク８が一つの色を貯蔵する場合の構造で説明したが、多色の液滴を貯蔵するようにした場合には、複数のサブタンクを一体形成する。

［実施形態２］
本発明の実施形態２のインク循環システムを含む本発明に係る画像形成装置について図１２、図１３、図１４を参照して説明する。なお、図１２は、本実施形態に係る画像形成装置の外観斜視説明図であり、図１３は同画像形成装置の全体構成を示す概略構成図であり、図１４は同画像形成装置の画像形成部及び副走査搬送部の側面説明図である。

本実施形態の画像形成装置は、実施形態１に係る画像形成装置よりも多数の液体吐出ヘッドを用いる、大判の被記録媒体に記録する際に好ましい実施形態である。

この画像形成装置は、装置本体２０１の内部に、用紙を搬送しながら画像を形成するための画像形成部２０２及び用紙を搬送するための副走査搬送部２０３等が設けられている。装置本体２０１の底部に設けられた給紙カセットを含む給紙部２０４から１枚ずつ給紙された用紙４２を、副走査搬送部２０３によって画像形成部２０２に対向する位置で搬送しながら、画像形成部２０２によって用紙４２に液滴を吐出して所要の画像を形成する。その後、片面印刷の場合には排紙搬送部２０７を通じて装置本体２０１の上面に形成した排紙トレイ２０８上に用紙４２を排紙する。両面印刷の場合には、排紙搬送部２０７の途中から装置本体２０１の底部に備えた両面ユニット２１０に用紙４２を送り込み、スイッチバック搬送を行って、再度、副走査搬送部２０３に給紙して、用紙４２の先程画像が形成された面とは反対側の面に画像を形成し、両面に画像が形成された用紙４２を排紙搬送部２０７によって排紙トレイ２０８上に排紙する。

また、装置本体２０１の上部で排紙トレイ２０８の上方には、装置本体２０１の画像形成部２０２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、画像を読み取るための画像読取部２１１を備えている。この画像読取部２１１は、照明光源２１３とミラー２１４とを含む走査光学系２１５と、ミラー２１６，２１７を含む走査光学系２１８とが移動して、コンタクトガラス２１２上に載置された原稿の画像の読み取りを行い、走査された原稿画像がレンズ２１９の後方に配置した画像読み取り素子２２０で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化され画像処理され、画像処理した印刷データを印刷することができる。

さらに、この画像形成装置は、画像形成部２０２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、外部のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ等をケーブル或いはネットワークを介して受信可能であり、受信した印刷データを処理して印刷することができる。

副走査搬送部２０３は、図１４にも示すように、装置本体下方から給紙された用紙４２を略９０度搬送方向を転換させて画像形成部２０２に対向させて搬送するための、駆動ローラである搬送ローラ２３２とテンションローラである従動ローラ２３３間に架け渡した無端状の搬送ベルト２３１と、この搬送ベルト２３１の表面を帯電させるために高圧電源から交番電圧である高電圧が印加される帯電手段である帯電ローラ２３４と、搬送ベルト２３１を画像形成部２０２の対向する領域でガイドするガイド部材２３５と、用紙４２を搬送ローラ２３２に対向する位置で搬送ベルト２３１に押し付ける２個の押さえコロ（加圧コロ）２３６と、画像形成部２０２によって画像が形成された用紙４２の上面側を押える２個の拍車ローラ２３７と、画像が形成された用紙４２を搬送ベルト２３１から分離するための分離爪２３８とを備えている。

この副走査搬送部２０３の搬送ベルト２３１は、副走査モータ３３１からタイミングベルト３３２及びタイミングローラ３３３を介して搬送ローラ２３２が回転されることで、図１４の用紙搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト２３１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）との２層構造としているが、これに限るものではなく、１層構造あるいは３層以上の構造でも良い。

さらに、搬送ローラ２３２の軸２３２ａには高分解能のコードホイール３３７を取り付け、このコードホイール３３７に形成した図示しないスリットを検出する透過型のフォトセンサ３３８を設けて、これらのコードホイール３３７とフォトセンサ３３８とによってロータリエンコーダを構成している。

図１３に示す給紙部２０４は、装置本体２０１の前面側（図１３中紙面手前側）から抜き差し可能で、多数枚の用紙４２を積載して収納する給紙カセット２４１と、給紙カセット２４１内の用紙４２を１枚ずつ分離して送り出すための給紙コロ２４２及びフリクションパッド２４３と、給紙された用紙４２をレジストするレジストローラ２４４を備えている。また、この給紙部２０４は、多数枚の用紙４２を積載して収容するための手差しトレイ２４６及び手差しトレイ２４６から１枚ずつ用紙４２を給紙するための手差しコロ２４７と、装置本体２０１の下部に設けられた両面ユニット２１０から給紙される用紙４２を搬送するための搬送コロ２４８を備えている。給紙コロ２４２、レジストローラ２４４、手差しコロ２４７、搬送コロ２４８などの副走査搬送部２０３へ用紙４２を給送するための部材は図示しない電磁クラッチを介してＨＢ型ステッピングモータからなる給紙モータ（駆動手段）２４９によって回転駆動される。

排紙搬送部２０７は、副走査搬送部２０３の分離爪２３８で分離された用紙４２を搬送する３個の搬送ローラ２７１ａ，２７１ｂ．２７１ｃ（区別しないときは「搬送ローラ２７１」という）及びこれにそれぞれ対向する拍車２７２ａ，２７２ｂ，２７２ｃ（区別しないときは「拍車２７２」という）と、搬送ローラ２７１と拍車２７２との間に挟まれて搬送される用紙４２をガイドする下ガイド部２７３及び上ガイド部２７４と、下ガイド部２７３及び上ガイド部２７４の間から送り出される用紙４２を、第１の搬送経路である反転排紙経路２８１を通じて反転してフェイスダウンで排紙トレイ２０８へ送り出すための反転ローラ対２７７及び反転排紙ローラ対２７８とを備えている。なお、下ガイド部２７３及び上ガイド部２７４の間で用紙４２を搬送する搬送路を搬送路２７０といい、この搬送路２７０の距離を画像が形成された用紙４２を反転排紙しても画像の擦れなどが生じない程度に乾燥するための時間を確保できる長さにしている。

なお、搬送路２７０の出口側には、排紙トレイ２０８に反転排紙するための反転排紙経路２８１、後述するストレート排紙トレイ３８１に排紙するための排紙経路２８２及び両面ユニット２１０に送る排紙経路（両面排紙経路）のいずれかの搬送経路に切り替えるための分岐機構２５０を設けている。

そして、装置本体２０１の側面にはこの分岐機構２５０で分岐された用紙４２を両面ユニット２１０に送り込むために下方に搬送する垂直両面搬送路２８３を設けている。この垂直両面搬送路２８３には、送り込まれた用紙４２を下方に搬送する入口ローラ対２９１及び出口ローラ対２９２が備えられている。また、この垂直両面搬送路２８３を形成するために装置本体２０１の側部にはガイド板２８４を設けている。

両面ユニット２１０は、垂直両面搬送路２８３から送り込まれた用紙４２を水平方向に搬送する水平取り込み搬送路２９０ａ及びスイッチバック搬送路２９０ｂを有している。水平取り込み搬送路２９０ａには５つの両面搬送ローラ対２９３を備え、スイッチバック搬送路２９０ｂには取り込み搬送路２９０ａから送られる用紙４２を反転して再給紙するためのリバースローラからなる両面出口ローラ２９４及び３個の両面搬送ローラ対２９５を備えている。

また、取り込み搬送路２９０ａからスイッチバック搬送路２９０ｂへの用紙４２の搬送経路とスイッチバック搬送路２９０ｂから搬送コロ２４８への再給紙のための搬送経路とを切り替える図示しない分岐板を揺動可能に設けている。この分岐板は、スイッチバック側位置と再給紙側位置との間で揺動可能である。

この両面ユニット２１０から送り出された用紙４２は、前述した搬送コロ２４８に送り込まれてレジストローラ２４４に送られる。

そして、上述した給紙部２０４の給紙カセット２４１、手差しトレイ２４６、両面ユニット２１０から給紙された用紙４２がレジストローラ２４４で搬送されるとき、副走査搬送部２０３の搬送ローラ２３２及び押さえコロ２３６間とレジストローラ２４４との間で、用紙４２にループ（弛み）を形成して用紙４２に対するバックテンションなどを防止するため、図１３に示すように、開閉ガイド板３１０を揺動可能に設けている。

この開閉ガイド板３１０は、レジストローラ２４４から用紙４２を副走査搬送部２０３に送り出すときには、図示の状態から矢示方向に揺動して用紙４２を案内し、用紙４２が副走査搬送部２０３の達したタイミングで図示の状態に復帰してループを形成可能な状態にする。

さらに、この画像形成装置においては、１枚手差し給紙を行なうために、図１３にも示すように、装置本体２０１の一側部側に、１枚手差し給紙トレイ３４１を装置本体２０１に対して開閉可能（開倒可能）に設け、１枚手差しを行なうときには１枚手差し給紙トレイ３４１を仮想線図示の位置に開倒する。この１枚手差し給紙トレイ３４１からの手差し給紙される用紙４２は、開閉ガイド板３１０の上面でガイドされてそのまま副走査搬送部２０３の搬送ローラ２３２と押さえコロ２３６との間に直線的に差し込むことができる。

一方、画像形成が行われた用紙４２をフェイスアップでストレートに排紙するため、装置本体２０１の他側部側にストレート排紙トレイ３８１を開閉可能（開倒可能）に設けている。このストレート排紙トレイ３８１を開く（開倒）ことで、排紙搬送部２０７の下ガイド部２７３及び上ガイド部２７４から送り出される用紙４２を直線的にストレート排紙トレイ３８１に排紙するための第２の排紙経路であるストレート排紙経路３５０が形成される。

これにより、例えばＯＨＰ、厚手の用紙など曲線搬送が難しい用紙を使用するときには１枚手差し給紙トレイ３４１から１枚手差し給紙を行いストレート排紙トレイ３８１まで直線的に用紙４２を搬送することができるようになる。勿論、普通紙などの通常の用紙であっても１枚手差し給紙トレイ３４１から給紙し、ストレート排紙トレイ３８１に直線的に排紙することはできる。

この画像形成装置における画像形成動作について簡単に説明すると、図示しないＡＣバイアス供給部から帯電ローラ２３４に交番電圧である正負極の矩形波の高電圧を印加することによって、帯電ローラ２３４は搬送ベルト２３１の絶縁層（表層）に当接しているので、搬送ベルト２３１の表層には、正と負の電荷が搬送ベルト２３１の搬送方向に対して交互に帯状に印加され、搬送ベルト２３１上に所定の帯電幅で帯電が行われて不平等電界が生成される。

そして、給紙部２０４、手差し給紙部２０６、両面ユニット２１０、または、１枚手差し給紙トレイ３４１などから用紙４２が、給紙されて搬送ローラ２３２と押さえコロ２３６との間の、正負極の電荷が形成されることによって不平等電界が発生している搬送ベルト２３１上へと送り込まれると、用紙４２は電界の向きにならって瞬時に分極し、静電吸着力で搬送ベルト２３１上に吸着され、搬送ベルト２３１の移動に伴って搬送される。

そして、この搬送ベルト２３１で用紙４２を間歇的に搬送しながら、用紙４２上に印刷データに応じて画像形成部２０２に設けられた図１５に示す液体吐出ヘッド３４から記録液の液滴を吐出して画像を形成（印刷）し、画像形成が行なわれた用紙４２の先端側を分離爪２３８で搬送ベルト２３１から分離して排紙搬送部２０７によって、適宜、排紙トレイ２０８またはストレート排紙トレイ３８１に排紙し、あるいは、両面ユニット２１０に送り込んで他面に画像の形成を行なった後、排紙する。

この画像形成装置は、画像形成部２０２及び副走査搬送部２０３をユニット化してエンジンユニット（エンジン部）２２３とし、装置本体２０１内に、エンジンユニット２２３、給紙部２０４、排紙搬送部２０７などを備え、この装置本体２０１上に画像読取部２１１を配置して、装置本体２０１の上部に用紙を排出する排紙トレイ２０８を設け、排紙トレイ２０８の上方であって装置本体２０１の前側には、装置本体２０１及び画像読取部２１１などに所定の指示を与え、所要の情報を表示するための操作部（オペレーションパネル、操作パネル）４０１を、チルト方式として装置本体２０１上の前側に揺動可能に備え、フロント操作方式としている。

ここで、この装置本体２０１においては、エンジンユニット２２３を装置本体２０１の右側（逆からみれば左側になる。）に配置し、このエンジンユニット２２３で画像が形成された用紙４２を直線的に搬送する搬送路２７０を有する排紙搬送部２０７をエンジンユニット２２３の側方に配置し、更に、この排紙搬送部２０７の下方に、記録液カートリッジであるインクカートリッジ１０を着脱自在に装着するカートリッジ装着部３０を配置している。

また、装置本体２０１の前面側には、画像形成部２０２及び副走査搬送部２０３をユニット化したエンジンユニット２２３を装置本体２０１に対して着脱自在に装着するために開閉可能な右前カバー３５１と、カートリッジ装着部２３０に対してインクカートリッジ１０を交換するために開閉可能な左前カバー３５２とを備えている。

なお、図１３には、インクカートリッジ１０及びサブタンク８を５個設けた構成で示しているが、これらの数は５個に限るものではない。

次に、本実施形態のインク循環システムを含む画像形成装置の動作について図１５のインク循環システムの概略説明図を参照して説明する。

記録動作時には、図１４に示すキャリッジ３３が図示しない主走査モータおよびタイミングベルトによって搬送ベルト２３１上方へ移動する。なお、本実施形態で使用する液体吐出ヘッドユニット３７は実施形態１と構成が同じであり、長手方向の長さが用紙４２の幅方向の長さ以上である長尺ヘッド、もしくは、図１６に示すように、実施形態１と同一な液体吐出ヘッド３４を複数個を直列に配置した（並列または千鳥配置でも可能）ヘッドユニットである。記録中においては、キャリッジ３３は静止しており液体吐出ヘッドユニット３７の真下を用紙４２が通過する際に各液体吐出ヘッド３４から各色のインクがそれぞれ記録される画像に応じて吐出される。これにより、用紙４２に前記画像が印字されていく。また、記録中にキャリッジ３３が静止しているため、実施形態１では必須構成要素であった圧力ダンパ機構（本実施形態においては圧力ダンパ機構３５ａ及び圧力ダンパ機構３５ｂ）を本実施形態の液体吐出ヘッドユニット３７では省略することもできる。

印字終了後は再びキャリッジ３３は、図示しない主走査モータおよびタイミングベルトによってホームポジションである、実施形態１と同構成の図示しない維持回復機構の真上に移動し、液体吐出ヘッド３４の各ノズル面を図１５に示すキャップ８２によってキャピングした状態で待機する。

なお、図１６中では、液体吐出ヘッド３４を２個直列配置した構成を示したが、液体吐出ヘッド３４の数や配置の仕方などはこれに限るものではない。

＜１＞初期充填動作
図１５に示すように、サブタンク８より高さＨだけ上方に配置されたインクカートリッジ１０内部に貯蔵されたインクは、インクカートリッジ１０とサブタンク８との間のチューブに設けられた開閉弁１５０ａが開放されると、インクの自重によってサブタンク８に送られる。サブタンク８内部には、送液されたインクの液面を検知する複数の電極ピン１０２や、サブタンク８内部を大気に解放するための開閉弁１５０ｂ（この状態では開放）などが設けられており、インクカートリッジ１０からサブタンク８内に送られたインクは、サブタンク８内部の空気を開閉弁１５０ｂを介して外部へと排出しながら供給され、インクの液面が複数の電極ピン１０２に触れた時点で、開閉弁１５０ａを閉鎖する。この動作によってサブタンク８内のインクを一定量にコントロールすることができる。

液体吐出ヘッドユニット３７へのインク充填は、開閉弁１５０ａ及び開閉弁１５０ｂの両方が閉じた状態、そして、キャップ８２で液体吐出ヘッド３４がキャッピングされた状態で、実施形態１で用いたものと同様のチューブポンプである循環ポンプ１４３によってインクを図１５中矢印ａの方向に送液することで行われる。循環ポンプ１４３を駆動すると、液体吐出ヘッド３４、インク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂ内の空気がサブタンク８内へと送られ、この動作によって負圧になった液体吐出ヘッド３４、インク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂ内がインクで満たされる。つまり、インク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂを介してサブタンク８と液体吐出ヘッド３４との間でインクが循環される。この動作だけでは液体吐出ヘッド３４の圧力室９６及びインク供給路９７内へはインクが充填されないので、吸引ポンプ８５によってノズルからインクを吸引することで個別液体室はインクで満たされる。そして、吸引ポンプにて吸引されたインクは廃液タンク８６に収容される。また、この一連の動作でサブタンク８内のインクが減少し、インク液面が電極ピン１０２よりも低下すると、再び開閉弁１５０ａを開放してサブタンク８内にインクを補充する。

なお、実施形態１のように、サブタンク８内の大気開放手段としては大気連通口と迷路型大気連通流路とで構成することも可能であるが、本実施形態においては実施形態１よりも高い信頼性が求められる場合が多いので、開閉弁１５０ｂを用い、待機時には開閉弁１５０ｂを閉鎖することでサブタンク８を密閉し、サブタンク８内のインクが蒸発し増粘することを防止している。開閉弁１５０ａや開閉弁１５０ｂなどは電磁ソレノイド弁やマグネット弁、その他の開閉弁を選択し、使用することが可能である。例えば、開閉弁１５０ｂに電磁ソレノイド弁を用いると、サブタンク８内を大気に開放及び閉鎖するタイミングを制御できると共に、サブタンクが複数の場合は各サブタンクを個別に制御することとができる。また、開閉弁１５０ｂにマグネット弁を用いると、サブタンク８内を大気に開放及び閉鎖するタイミングを制御できると共に、サブタンクが複数の場合は一つの駆動源で複数のサブタンクを同時に制御することができる。

また、液体吐出ヘッドユニット３７は長尺ヘッド、もしくは、液体吐出ヘッド３４を複数個を直列、並列、又は千鳥配置したヘッドユニットであり、実施形態１に比べるとインク循環処理を行うためにより大きなポンプ流量が必要になる。実施形態１のように、サブタンク８内の大気開放手段を大気連通口と迷路型大気連通流路とで構成した場合、大きなポンプ流量でインク循環を行うと、サブタンク８へ流入したインクが勢い余って大気連通口から外部に漏れてしまう危険もある。そのため、本実施形態のように上記大気開放手段として開閉弁１５０ｂを採用し、開閉弁１５０ｂを閉鎖した状態で循環処理を行う方が良いと言える。

さらに、本実施形態ではインクカートリッジ１０からサブタンク８へのインク供給を、画像形成装置内におけるインクカートリッジ１０の設置位置とサブタンク８の設置位置との高低差を利用することで実現したが、このような高低差を設けるほど画像形成装置内の高さ方向のレイアウトに余裕が無い場合などには、実施形態１と同様にインクカートリッジ１０とサブタンク８との間に供給ポンプユニットを配置し、供給ポンプユニットによってインクカートリッジ１０からサブタンク８へのインク供給を行うようにすれば、画像形成装置内におけるサブタンク８及びインクカートリッジ１０の配置に制限を無くすことができる。

＜２＞インク供給
図１５に示すように、液体吐出ヘッドユニット３７のノズルの位置とサブタンク８内のインク液面の位置との間に一定範囲の高低差ｈ［ｍｍ］が得られるようにコントロールされている。これによって液体吐出ヘッドユニット３７のノズルにｈ［ｍｍＡｑ］の負圧が作用し、ノズルからの液垂れを簡単な構成で抑制することができる。

印字状態の際に、液体吐出ヘッドユニット３７からインクが噴射、即ち消費されると、液体吐出ヘッドユニット３７内のインク噴射チャンネル及びノズル孔の毛細管作用によりサブタンク８からインク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂを介して液体吐出ヘッドユニット３７にインクが供給される。なお、循環ポンプ１４３は図９（ａ）に示す状態となっている。また、このとき、インクと共にサブタンク８から運ばれてくる異物はフィルタ部材１３５ａやフィルタ部材１３５ｂに捕捉されるため、記録動作時に異物によってノズルが詰まることがないので、液体吐出ヘッドユニット３７から安定的にインクを吐出させることができる。

一般に、インク供給系は液体吐出ヘッドユニット３７のノズルの全チャンネルから最大流量で吐出をしてもインク補給が行えるように設計されている。ところが、供給経路中に空気が混入し、インク供給系の中でも流体抵抗の大部分を占めるフィルタ室１３６に空気が滞在してしまうと、インク供給を妨げ、吐出不良を引き起こす原因となる。

これに対し本実施形態においては、仮にフィルタ室１３６ａに気泡が侵入し、サブタンク８からインク供給チューブ３６ａを介して液体吐出ヘッドユニット３７へのインク供給が阻害されても、サブタンク８からインク循環チューブ３６ｂ及びフィルタ室１３６ｂを介して液体吐出ヘッドユニット３７へのインク供給がなされるので、液体吐出ヘッドユニット３７へのインク供給不足に伴う吐出不良を引き起こさずに済む。

また、フィルタ部材１３５ａとフィルタ部材１３５ｂとの有効面積を同等にする、または、インク供給チューブ３６ａから液体吐出ヘッドユニット３７までの流体抵抗（インク供給チューブ３６ａ、フィルタ室１３６ａの流体抵抗の和）とインク循環チューブ３６ｂから液体吐出ヘッドユニット３７までの流体抵抗（インク循環チューブ３６ｂ、フィルタ室１３６ｂ、循環ポンプ１４３の流体抵抗の和）を同等にすることで、サブタンク８からインク供給チューブ３６ａ経由のみでしか液体吐出ヘッドユニット３７にインク供給を行えない場合と比較して、流体抵抗を約半分に抑えることができる。

なお、印字はサブタンク８の開閉弁１５０ｂを開放した状態で行う。また、図を簡単にするために、図１５中では液体吐出ヘッドユニット３７を１個の構成で示しているが、これらの数または配置はこれに限るものではなく、これらの数が複数個になった場合にはインク供給チューブ３６ａ、インク循環チューブ３６ｂ及びその他必要構成要素の数が増えることは容易に想像できるものである。

＜３＞通常の回復動作
液体吐出ヘッドユニット３７の個別液室内の気泡や増粘インク除去、及び、前述した初期充填での圧力室９６及びインク供給路９７へのインク充填動作に行われる通常の回復動作時には、キャリッジ３３が上記維持回復機構側に移動し、キャップ８２で液体吐出ヘッドユニット３７のノズルがキャッピングされた状態で図１５に示した吸引ポンプ８５によってノズルからインクを吸引する。インク吸引後、液体吐出ヘッドユニット３７のノズル面を上記維持回復機構に設けられたワイパーブレードでワイピングを行い、ノズル面に付着したインクや異物などを拭き取る。

ここで、液体吐出ヘッドユニット３７に長尺ヘッドを用いる場合には、圧力室９６及びインク供給路９７内の気泡や増粘インク除去、及び、前述した初期充填での圧力室９６及びインク供給路９７へのインク充填動作時に行われるノズル吸引で、長尺ヘッドの両端のノズルから充分な吸引を行えない場合がある。このときは、液体吐出ヘッドユニット３７のノズルがキャップ８２によってキャッピングされていない状態で開閉弁１５０ｂを閉鎖し、循環ポンプ１４３によって、まず図１５中の矢印ａの方向にインクを送液する。この動作によって、液体吐出ヘッドユニット３７内のインクなどが加圧され、図１５中のノズルの約右半分から気泡がインクと共に排出される。その後、循環ポンプ１４３によって図１５中の矢印ｂの方向にインクを送液することで今度はノズルの約左半分から気泡及びインクを排出することができる。これにより、長尺ヘッドを用いた液体吐出ヘッドユニット３７の気泡排出及びインク充填が完了する。

＜４＞気泡排出動作
前述したように混入した気泡がフィルタ室１３６に到達したときやそれによって吐出不良を生じたときは、通常の回復動作時と同様にキャリッジ３３が、上記維持回復機構側に移動し、キャップ８２で液体吐出ヘッドユニット３７のノズルをキャッピングする。その後、チューブポンプである循環ポンプ１４３を図１５中矢印ａ方向に低速駆動することでフィルタ室１３６ｂ中の気泡をインクと共にサブタンク８へと導き、サブタンク８内で気泡は自身の浮力によってサブタンク８上部へと蓄積され、サブタンク８内で気泡とインクとが気液分離される。サブタンク８上部に蓄積した気泡は、サブタンク８に設けられ開放された開閉弁１５０ｂを介して大気中へ放出される。また、図１５からわかるように、インク供給チューブ３６ａの先端がサブタンク８下部まで伸びているのでインクを優先的に流すことができ、このような循環動作がなされることで、フィルタ室１３６ｂ内の気泡を除去することができる。同様にしてフィルタ室１３６ａに気泡が混入した場合には、循環ポンプ１４３を図１５中の矢印ｂ方向に逆回転させ、低速駆動することでフィルタ室１３６ａ内の気泡を排出することができる。

なお、上述した気泡排出動作によって共通液室９８に侵入した気泡も除去することができる。また、これら一連の動作によって無駄に廃棄されるインクはない。

また、気泡排出動作でサブタンク８内のインク液面が電極ピン１０２よりも低下すると、再び、開閉弁１５０ａと開閉弁１５０ｂとが開放されてサブタンク８内にインクが補充される。

このように、本実施形態に係る画像形成装置においては、上述したようなインク循環システムを備えているので、液体吐出ヘッドユニット３７の吐出流量が増大した時や、インク供給経路内に気泡が侵入したときでも、インク供給不足を生じることなく高速で、高画質画像を安定して形成することができる。また、混入気泡が蓄積した時でも、インクを消費することなく気泡排出することができる。

以上、本実施形態によれば、ノズル９２から液滴を吐出する液体吐出ヘッド３４と、液体を貯留する液体貯留タンクであるサブタンク８と、液体吐出ヘッド３４とサブタンク８とを第１のフィルタ部材であるフィルタ１３５ａを介して繋ぎ、液体吐出ヘッド３４とサブタンク８との間で液体が移送される第１の液体移送管であるインク供給チューブ３６ａと、液体吐出ヘッド３４とサブタンク８とを第２のフィルタ部材であるフィルタ１３５ｂを介して繋ぎ、液体吐出ヘッド３４とサブタンク８との間で液体が移送される、インク供給チューブ３６ａとは異なる第２の液体移送管であるインク循環チューブ３６ｂと、インク供給チューブ３６ａまたはインク循環チューブ３６ｂに設けられ、インク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂを介して液体吐出ヘッド３４とサブタンク８との間で液体を循環させる液体循環手段である循環ポンプ１４３とを備えた液体吐出装置において、サブタンク８から液体吐出ヘッド３４への液体供給を、インク供給チューブ３６ａとインク循環チューブ３６ｂとの両方から同時に行える。このように、本実施形態においては、液体供給機構によってサブタンク８から液体吐出ヘッド３４への液体供給を、インク供給チューブ３６ａとインク循環チューブ３６ｂとの両方から同時に行うことができる。これにより、サブタンク８から液体吐出ヘッド３４への液体供給を１つの液体移送管だけを用いて行う場合よりも、液体吐出ヘッド３４への液体供給能力を高めることができ、その分、液体吐出ヘッド３４への液体供給を安定に行うことができる。したがって、サブタンク８と液体吐出ヘッド３４との間で液体循環が行える装置構成において、液体吐出ヘッド３４からの液体の吐出量が増大した場合でも、サブタンク８から液体吐出ヘッド３４に液体供給を安定して行うことができる。また、液体吐出ヘッド３４が長尺化したときや液体吐出ヘッド３４の個数が増加したときでも、構成を大幅に変更することなく、サブタンク８から液体吐出ヘッド３４へインク供給を安定的に行うことができる。
また、本実施形態によれば、サブタンク８から液体吐出ヘッド３４への液体供給をインク供給チューブ３６ａとインク循環チューブ３６ｂとの両方から同時に行うときには、循環ポンプ１４３に、循環ポンプ１４３が設けられたインク供給チューブ３６ａまたはインク循環チューブ３６ｂのチューブ内での液体の流動を阻止しない状態をとらせて、ノズル９２から液滴を吐出することでノズル９２に生じる毛細管作用により、インク供給チューブ３６ａ及びインク循環チューブ３６ｂを介してサブタンク８から液体吐出ヘッド３４に液体が供給される。これにより、簡単な構成でサブタンク８から液体吐出ヘッド３４に液体供給を安定して行うことができる。
また、本実施形態によれば、循環ポンプ１４３はインク循環チューブ３６ｂに設けられており、循環ポンプ１４３によってインク循環チューブ３６ｂ内に形成された液体移送路を開放及び密閉できるように構成したことで、インク循環チューブ３６ｂに別途バルブを設けることなく流路の開閉ができるとともに、インク送液も行うことができ、低コスト化などを図ることができる。
また、本実施形態によれば、循環ポンプ１４３は、循環ポンプ１４３自身に設けられたコロ１４６の停止位置によってインク循環チューブ３６ｂの上記液体移送路を開放及び密閉できるチューブポンプである。これにより、簡単な構成でポンプを作成することができる。
また、本実施形態によれば、フィルタ部材１３５ｂの面積がフィルタ部材１３５ａの面積の１／２〜３／４である。これにより、流体抵抗の比より、インク循環チューブ３６ｂよりもインク供給チューブ３６ａを介してのインク供給を優先的に行うことができる。
また、本実施形態によれば、インク供給チューブ１３６ａとフィルタ部材１３５ａでの圧力損失の和が、インク循環チューブ１３６ｂ、フィルタ部材１３５ｂ及び循環ポンプ１４３での圧力損失の和と等しくなるように構成したことで、フィルタ室１３６における流体抵抗を約半分に抑えることができる。
また、本実施形態によれば、サブタンク８はサブタンク８の内部を大気に連通するための大気開放手段を有する。これにより、サブタンク８にて気液分離を行うことができる。
また、本実施形態によれば、上記大気開放手段はサブタンク８の外側表面に直接成型され、水分蒸発を抑えながらサブタンク内部と外部とを連通する谷部の迷路型連通流路であることで、より安価な構成でサブタンク８を大気に開放することができ、サブタンク８内のインクの水分蒸発を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、上記大気開放手段が電磁ソレノイド弁であることで、サブタンク８内を大気に開放・閉鎖するタイミングを制御できると共に、サブタンク８が複数の場合は各サブタンクを個別に制御することができる。
また、本実施形態によれば、上記大気開放手段は非接触型の強磁性体を用いたマグネット弁であることで、サブタンク８内を大気に開放・閉鎖するタイミングを制御できると共に、サブタンク８が複数の場合は一つの駆動源で、複数のサブタンクを同時に制御することができる。
また、本実施形態によれば、液滴を吐出する液体吐出手段を備え、液体吐出手段から記録体である用紙に向かって液滴を吐出して用紙上に画像を形成する画像形成装置において、液体吐出手段として、本発明の液体吐出装置を用いることで、液体吐出ヘッド３４へのインク供給不足に伴う吐出不良が引き起こされることなく、良好な画像形成を行うことができる。

なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ単機能構成のものに限らず、プリンタ機能、ファクシミリ機能及び複写機能などの複合機能を有する画像形成装置であっても良い。また、液体容器もこれらの画像形成装置に適用するものであっても良い。また、液体容器の構成も上記実施形態に限定されるものではない。

インク循環システムの概略説明図。実施形態１に係る画像形成装置の斜視説明図。液体吐出装置の機構部の概要を示す側面模式的説明図。液体吐出装置の機構部の要部平面説明図。液体吐出ヘッドの外観斜視図。液体吐出ヘッドの短手方向（図５中のＡ−Ａ断面）の断面模式図。液体吐出ヘッドの長手方向（図５中のＢ−Ｂ断面）の断面模式図。サブタンクの内部を大気に連通するための大気開放手段の一例である迷路型連通口の説明図。インク送液手段の一例であるチューブポンプの動作説明図。サブタンクにおける気液分離動作の説明図。（ａ）初期充填動作のフローチャート図。（ｂ）通常の回復動作のフローチャート図。（ｃ）気泡排出動作のフローチャート図。実施形態２に係る画像形成装置の外観斜視説明図。同画像形成装置の全体構成を示す概略構成図。同画像形成装置の画像形成部及び副走査搬送部の側面説明図。インク循環システムの概略説明図。液体吐出ヘッドを複数個を直列に配置したヘッドユニットの一例を示した模式図。

符号の説明

１装置本体
２給紙トレイ
３排紙トレイ
４カートリッジ装填部
５表示部
７供給ポンプユニット
８サブタンク
１０インクカートリッジ
２１Ａ側板
２１Ｂ側板
３０カートリッジ装着部
３１ガイドロッド
３２ステー
３３キャリッジ
３４液体吐出ヘッド
３４ａ液体吐出ヘッド
３４ｂ液体吐出ヘッド
３５圧力ダンパ機構
３５ａ圧力ダンパ機構
３５ｂ圧力ダンパ機構
３６ａインク供給チューブ
３６ｂインク循環チューブ
３７液体吐出ヘッドユニット
４１用紙積載部
４２用紙
４３給紙コロ
４４分離パッド
４５ガイド部材
４６カウンタローラ
４７搬送ガイド部材
４８押さえ部材
４９先端加圧コロ
５１搬送ベルト
５２搬送ローラ
５３テンションローラ
５６帯電ローラ
６１分離爪
６２排紙ローラ
６３排紙コロ
７１両面ユニット
７２トレイ
８１維持回復機構
８２キャップ
８３ワイパーブレード
８５吸引ポンプ
８６廃液タンク
８９開口
９１ノズル板
９２ノズル
９４流路板
９５振動板
９６圧力室
９７インク供給路
９８共通液室
９９液体供給口
１００圧電素子
１０１ベース
１０２電極ピン
１０５フレーム部材
１０６開口部
１０７ノズルカバー
１０９液体供給口部
１１１固定板
１１２貫通穴
１１３スペーサ
１１４リング
１３５フィルタ部材
１３５ａフィルタ部材
１３５ｂフィルタ部材
１３６フィルタ室
１３６ａフィルタ室
１３６ｂフィルタ室
１４０大気連通口
１４１迷路型大気連通流路
１４２電極ピン
１４３循環ポンプ
１４４谷部
１４５疎水性フィルム部材
１４６コロ
１４７チューブ
１４８チューブポンプ
１４９排出口
１５０ａ開閉弁
１５０ｂ開閉弁
２０１装置本体
２０２画像形成部
２０３副走査搬送部
２０４給紙部
２０６手差し給紙部
２０７排紙搬送部
２０８排紙トレイ
２１０両面ユニット
２１１画像読取部
２１２コンタクトガラス
２１３照明光源
２１４ミラー
２１５走査光学系
２１６ミラー
２１７ミラー
２１８走査光学系
２１９レンズ
２２０素子
２２３エンジンユニット
２３０カートリッジ装着部
２３１搬送ベルト
２３２搬送ローラ
２３２ａ軸
２３３従動ローラ
２３４帯電ローラ
２３５ガイド部材
２３６押さえコロ
２３７拍車ローラ
２３８分離爪
２４１給紙カセット
２４２給紙コロ
２４３フリクションパッド
２４４レジストローラ
２４６手差しトレイ
２４７手差しコロ
２４８搬送コロ
２５０分岐機構
２７０搬送路
２７１搬送ローラ
２７２拍車
２７３下ガイド部
２７４上ガイド部
２７７反転ローラ対
２７８反転排紙ローラ対
２８１反転排紙経路
２８２排紙経路
２８３垂直両面搬送路
２８４ガイド板
２９０ａ搬送路
２９０ｂスイッチバック搬送路
２９１入口ローラ対
２９２出口ローラ対
２９３両面搬送ローラ対
２９４両面出口ローラ
２９５両面搬送ローラ対
３１０開閉ガイド板
３３１副走査モータ
３３２タイミングベルト
３３３タイミングローラ
３３７コードホイール
３３８フォトセンサ
３４１給紙トレイ
３５０ストレート排紙経路
３５１右前カバー
３５２左前カバー
３８１ストレート排紙トレイ

Claims

ノズルから液滴を吐出する液体吐出ヘッドと、
液体を貯留する液体貯留タンクと、
該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとを第１のフィルタ部材を介して繋ぎ、該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとの間で液体が移送される第１の液体移送管と、
該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとを第２のフィルタ部材を介して繋ぎ、該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとの間で液体が移送される第２の液体移送管と、
該第１の液体移送管または該第２の液体移送管に設けられ、該第１の液体移送管及び該第２の液体移送管を介して該液体吐出ヘッドと該液体貯留タンクとの間で液体を循環させる液体循環手段とを備えた液体吐出装置において、
前記液体貯留タンクから前記液体吐出ヘッドへの液体供給を、前記第１の液体移送管と前記第２の液体移送管との両方から同時に行うことを特徴とする液体吐出装置。
請求項１の液体吐出装置において、
上記液体貯留タンクから上記液体吐出ヘッドへの液体供給を上記第１の液体移送管と上記第２の液体移送管との両方から同時に行うときには、上記液体循環手段に、これが設けられた該第１の液体移送管または該第２の液体移送管の管内での液体の流動を阻止しない状態をとらせて、上記ノズルから液滴を吐出することで該ノズルに生じる毛細管作用により、上記第１の液体移送管及び上記第２の液体移送管を介して該液体貯留タンクから該液体吐出ヘッドに液体が供給されることを特徴とする液体吐出装置。
請求項１または２の液体吐出装置において、
上記液体循環手段は上記第２の液体移送管に設けられており、該インク送液手段によって該第２の液体移送管内に形成された液体移送路を開放及び密閉できるように構成したことを特徴とする液体吐出装置。
請求項３の液体吐出装置において、
上記液体循環手段は、液体循環手段自身に設けられたコロの停止位置によって上記第２の液体移送管の上記液体移送路を開放及び密閉できるチューブポンプであることを特徴とする液体吐出装置。
請求項１、２、３または４の液体吐出装置において、
上記第２のフィルタ部材の面積が上記第１のフィルタ部材の面積の１／２〜３／４であることを特徴とする液体吐出装置。
請求項３、４または５の液体吐出装置において、
上記第１の液体移送管と第１のフィルタ部材での圧力損失の和が、上記第２の液体移送管、上記第２のフィルタ部材及び上記液体循環手段での圧力損失の和と等しくなるように構成したことを特徴とする液体吐出装置。
請求項１、２、３、４、５または６の液体吐出装置において、
上記液体貯留タンクは該液体貯留タンクの内部を大気に連通するための大気開放手段を有することを特徴とする液体吐出装置。
請求項７の液体吐出装置において、
上記大気開放手段は上記液体貯留タンク外側表面に直接成型され、水分蒸発を抑えながら該液体貯留タンク内部と外部とを連通する谷部の迷路型連通流路であることを特徴とする液体吐出装置。
請求項７の液体吐出装置において、
上記大気開放手段は電磁ソレノイド弁であることを特徴とする液体吐出装置。
請求項７の液体吐出装置において、
上記大気開放手段は非接触型の強磁性体を用いたマグネット弁であることを特徴とする液体吐出装置。
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の液体吐出装置において、
上記液体がインクであることを特徴とする液体吐出装置。
液滴を吐出する液体吐出手段を備え、該液体吐出手段から記録体に向かって液滴を吐出して該記録体上に画像を形成する画像形成装置において、
前記液体吐出手段として、請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０または１１の液体吐出装置を用いることを特徴とする画像形成装置。