JP5169041B2 - 液体吐出ヘッドユニット、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出ヘッドユニット及び画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、記録液（液体）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。）を行なうものがある。

なお、「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をも意味する。また、「液体」とは、記録液、インクに限るものではなく、吐出されるときに流体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる。さらに、「液体吐出装置」は液体吐出ヘッドから液体を吐出させる装置であって画像を形成するものに限定されない。

ところで、液体吐出ヘッドにおいては、液滴吐出動作中や、その前後において、液体（以下「インク」という。）が個別液室（圧力室）や共通液室の中に、気泡無く充填されていることが必要であり、気泡があると、吐出不良を生じることになる。

しかしながら、液体吐出ヘッドにはじめてインクを充填させるいわゆる初期充填時には個別液室や共通液室は空気で満たされている。また、過負圧やその他の要因でノズルから空気を巻き込むことはしばしば起こり得るが、このときにも、大量の空気が、圧力室や共通液室に流入することになる。

このように圧力室や共通液室に入り込んだ空気、気泡を、効率よく、しかも確実に除去することは、液体吐出ヘッドにおける課題になっている。特に、記録媒体への印刷速度の高速化を図るために、所謂ライン型ヘッドのような長尺ヘッドを用いた場合、必然的に共通液室も長くなり、共通液室内での流体の圧力損失が大きくなる。そのため、特に共通液室のインク流入口から遠い箇所においては、流速が極端に遅くなり、気泡やその他の異物が留まりやすくなり、結果吐出不良を招くこともしばしば起こり得る。

そこで、少なくとも初期充填時や、回復動作時においては、共通液室に行き止まりを設けない、いわゆる循環供給型の液体吐出ヘッドが知られている。例えば、特許文献１には記録ヘッドとインクタンクとを連通するとともに、インクタンクから記録ヘッドへインクを送るためのインク供給手段が設けられた第１の流路と、記録ヘッドとインクタンクとを連通するとともに、インクタンクから記録ヘッドへのインク流れを防止する第１の逆流防止手段を備えた第２の流路と、第１の流路のインク供給手段と記録ヘッドとの間と、インクタンクとを連通するとともに、記録ヘッドからインクタンクへのインク流れを防止する第２の逆流防止手段を備えた第３の流路とを備えるインクジェット記録装置が記載されている。
特許第３０９０６９８号公報

このようなインクジェット記録装置について、図１０を参照して説明すると、まず、逆止弁５０１を開き、逆止弁５０２を閉じて、ポンプ５０３を正回転させて、図示しないメインタンクから記録用タンク５０４にインクを流入させる。その後、逆止弁５０１、逆止弁５０５を閉じ、逆止弁５０２を開いて、ポンプ５０３を逆回転させることで、逆止弁５０２→流路５０６→フィルタ５０７→共通液室５０８→流路５０９→電磁弁５１０を通過させて記録タンク５０４にインクを還流する（破線矢印のルート）。一方、記録動作時においては，電磁弁５０９を閉じておき、記録用タンク５０４→流路５１１→流路５０６→フィルタ５０７→共通液室５０８→液路５１２にインクを供給し（仮想線矢印のルート）、ノズル５１３から液滴を吐出させる。なお、記録用タンク５０４には大気開放弁５１５が設けられている。

また、特許文献２には、共通インク室と平行に還流路を形成し、共通インク室の一端と還流路の一端とを相互に接続するとともに、共通インク室の他端と還流路の他端は、それぞれ外部のインク供給源と接続するキャビティプレートの上面の開口にそれぞれ連通したヘッドが記載されている。
特許第３８８５２２６号公報

特許文献３には、タンクから液滴吐出ヘッドへ記録液体を供給する複数の供給路及び液滴吐出ヘッドからタンクへ記録液体を還流する還流路からなる循環経路を有し、複数の供給路にはそれぞれフィルタを配置すると共に、該フィルタを通過する記録液体の流れの方向はインクタンクから液滴吐出ヘッドへ向う一定方向であること液滴吐出装置が記載されている。
特開２００６−０６８９０４号公報

その他、本願発明に関係するものとしては、次のような文献もある。
特開２００６−０８８４９３号公報 特開平０３−２１３３５０号公報 特開平０２−１７９７５７号公報 特開平０５−００８４００号公報

上述した特許文献１に記載の構成では、インク充填時と記録時の流路を別々にしているため、流路が煩雑になるという課題がある。また、各部に適切な一方向弁（逆止弁）や、電磁弁等を設けなければならず、またその数も多いため、コストが高くなるとともに、その制御も複雑になる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で初期充填に使用する液体を再回収して使用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、本発明に係る液体吐出ヘッドユニットは、
液滴を吐出するノズルが連通する複数の液室及び各液室に液体を供給する共通液室を有し、前記共通液室への液体の流入口と前記共通液室からの流出口が設けられている液体吐出ヘッドと、
液体を貯留する液体貯留容器から供給された液体を収容する液体収容部と、前記液体をろ過するフィルタとを有し、前記フィルタの下流側から前記液体吐出ヘッドの共通液室の流入口を通じて、前記液体吐出ヘッドへ液体を供給するサブタンクと、
前記液体吐出ヘッドの共通液室の流出口に連通し、前記液体吐出ヘッドへの液体充填時に使用される液体を貯留する貯留タンク部と、
前記貯留タンク部に貯留された前記液体を前記サブタンクの液体収容部の前記フィルタの上流側に戻す連通路と、
を備え、
前記サブタンクと前記液体吐出ヘッドは連結され、
前記貯留タンク部は、前記連通路を介して、前記サブタンクと接した状態で設けられている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを備えているものである。

本発明に係る液体吐出ヘッドユニットによれば、初期充填に使用した液体を回収して気液分離して使用することができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを備えているので、初期充填に使用した液体を回収して使用することができ、液体の無駄な消費が少なくなる。

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。本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットについて図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は図２のＡ−Ａ線に沿う同液体吐出ヘッドユニットの模式的断面説明図、図２は同じく模式的断面説明図である。
この液体吐出ヘッドユニットは、液滴を吐出する液体吐出ヘッド１を備える。この液体吐出ヘッド１は、ノズル板２、流路部材３、振動板部材４、フレーム部材５を積層接合して、液滴を吐出するノズル１１が連通する複数の液室１２と、各液室１２に振動板部材４の連通穴１６を介してインクを供給する共通液室１３と、液室１２の壁面を形成する振動板１４と、振動板１４を介して液室１２内のインクを加圧するエネルギーを発生するベース部材１７に固定された圧電型アクチュエータ１５とを備える圧電型ヘッドである。なお、圧電型ヘッドに代えて、サーマル型ヘッドや静電型ヘッドで構成することもできる。

この液体吐出ヘッド１には共通液室１３を形成しているフレーム部材５に、共通液室１３に対するインクの流入口（供給口）２１と共通液室１３からのインクの流出口（排出口）２２が設けられている。

そして、この液体吐出ヘッド１の共通液室１３の流入口２１と流出口２２とを連通する連通流路２３と、この連通流路２３を開閉する開閉弁２４と、共通液室１３の流出口２２と開閉弁２４との間に設けられた液体貯留部２５と、この液体貯留部２５を大気開放する大気開放弁２６と、共通液室１３のインクの流入口２１及び連通流路２３に接続されたインク供給経路２８に介在されてインクを圧送する正逆転可能なポンプ２７とを備えている。

ここで、共通液室１３の流体抵抗は連通流路２３の流体抵抗に対して大きくしている。

このように構成した液体吐出ヘッドユニットにおける初期充填動作（又は回復充填動作）について説明する。
先ず、開閉弁２４を閉じ、大気開放弁２６を開放した状態にして、ポンプ２７を正転駆動して、図示しないインク収容容器（インクカートリッジ、インクタンクなどの液体貯留容器)からインク供給経路２８を通じてインクを送液することで、インクは、流入口２１を通じて共通液室１３に流れ、共通液室１３から流出口２２を通じて液体貯留部２５へと流れて、大気開放弁２６が開いているので、液体吐出ヘッド１の各個別の液室１２に流れるインクはほとんどなく、大気開放弁２６を介して液体吐出ヘッド１内及び液体貯留部２５内の空気が排出される。

そこで、大気開放弁２６からインクが溢れる前に、大気開放弁２６を閉じる。このとき、ポンプ２７を引き続き正転駆動させていると、今度は、各個別の液室１２内にインクが送り込まれる。なお、この場合、ノズル１１からインクが流出することになるが、これは、図示しない維持回復機構のキャップ部材などで回収され或いは廃棄される。

次いで、開閉弁２４を開いて、ポンプ２７を逆転駆動させる。これにより、液体貯留部２５及び排出口２２内にある余剰のインクが、連通流路２３を通じて図示しないインク収容容器内に回収される。ここで、流入口２１を通じて、共通液室１３にあるインクを回収しないように、連通流路２３の流体抵抗は流入口２１及び共通液室１３の流体抵抗よりも小さくしている。

このようにして、インク収容容器への所定の量の還流が済めば、ポンプ２７を停止する。なお、ポンプ２７は、停止状態において単なる管路となるように構成されている。

ここでは、安定吐出させるために必要な液体吐出ヘッド１内の負圧は、図示しないインク収容容器を液体吐出ヘッド１のノズル１１が形成されている面よりも鉛直下方に設置することで、水頭差による負圧形成を行っている。

このように、液滴を吐出するノズルが連通する複数の液室及び各液室に液体を供給する共通液室を有し、共通液室には液体の流入口と流出口が設けられている液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドの共通液室の流入口と流出口とを連通する連通流路と、この連通流路を開閉する開閉弁と、共通液室の流出口と開閉弁との間に設けられた液体貯留部と、この液体貯留部を大気開放する手段と、共通液室の液体の流入口に接続されて液体を圧送する正逆転可能なポンプ手段とを備えることで、初期充填時や回復動作時において、共通液室に行き止まりがなくなるため、まず共通液室をインクで満たし、その後各個別の液室にインクを流すことができ、充填性を向上させることができ、しかも、そのとき、ほとんどのインクを無駄にせずに回収することができる。したがって、簡単な構成で充填に使用されたインクを回収して使用することができる。

なお、上記実施形態では、インクを供給するためにポンプを用いているが、インク収容容器との水頭差によってインクの供給、回収を行うようすることも可能である。

次に、本発明の第２実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットについて図３を参照して説明する。なお、図３は同液体吐出ヘッドユニットの模式的断面正面説明図である。
ここでは、上記第１実施形態において、共通液室１３へのインク流入口２１の入口部分にインクをろ過するフィルタ２９を設けている。

このフィルタ２９で共通液室１３や各個別の液室１２に入るゴミや気泡をトラップすることができるとともに、ポンプ２７でインクを還流させるとき、連通流路２３から液体吐出ヘッド１の流入口２１へ向かうインクの流れに対する流体抵抗が大きくなり、共通液室１３内のインクが流入口２１側からインク収容容器側に回収されることを防止できる。

次に、本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットについて図４及び図５を参照して説明する。なお、図４は図５のＢ−Ｂ線に沿う同液体吐出ヘッドユニットの模式的断面説明図、図５は同じく図４のＣ−Ｃ線に沿う模式的断面説明図である。
この液体吐出ヘッドユニットは、液体吐出ヘッド１と、液体吐出ヘッド１にインクを供給するサブタンク３１及び貯留タンク部４１が一体的に構成されたタンクユニットとを備え、液体吐出ヘッド１とタンクユニットはＯ−リングなどのシール部材１０を介して連結されている。

液体吐出ヘッド１の構成は前記各実施形態と同様であるが、共通液室１３の天面１３ａは、流入口２１側から流出口２２側に向かって漸次高くなるように傾斜を設けて、流出口２２側への気泡排出性を向上させている。

サブタンク３１は、内部にインク収容部３２を有し、このインク収容部３２の側面は可撓性フィルム３３で形成されている。このサブタンク３１は、液体吐出ヘッド１の共通液室１３への流入口２１との間にフィルタ３４を有し、このフィルタ３４の下流側が共通液室１３の流入口２１と連通している。また、このサブタンク３１には内部を大気開放する大気開放弁３５が設けられている。そして、このサブタンク３１には図示しないインク収容容器（インクカートリッジ、インクタンクなどのインク貯留部）からのインク供給経路３８が接続され、インク供給経路３８にはインクを圧送する１つのポンプ３７が設けられている。

貯留タンク部４１は、下部が液体吐出ヘッド１の共通液室１３の流出口２２側に連通し、液体吐出ヘッド１への液体充填時に使用されるインクを貯留する。また、貯留タンク部４１には内部を大気開放する大気開放弁４２が設けられている。

そして、この貯留タンク部４１とサブタンク３１との間には、貯留タンク部４１に貯留されたインクをサブタンク３１へ戻すための戻し手段となる連通路５１が設けられ、この連通路５１には開閉弁５２が設けられている。

このように構成した液体吐出ヘッドユニットにおける初期充填動作について説明する。
（Ａ）まず、サブタンク３１の大気開放弁３５を開き、開閉弁５２及び貯留タンク部４１の大気開放弁４２を閉じる。この状態で、ポンプ３７を正転駆動させ、図示しないインク収容容器からサブタンク３１にインクを供給する。このとき、大気開放弁３５が開いており、またフィルタ３４の流体抵抗が大きいため、インクはサブタンク３１内に優先的に流入する。

（Ｂ）次いで、所定量のインクがサブタンク３１内に流入したときに大気開放弁３５を閉じて、貯留タンク部４１の大気開放弁４２を開く。このとき、ポンプ３７は正転駆動を続ける。これにより、サブタンク３１内に流入するインクは、フィルタ３４を通過し、流入口２１から共通液室１３内に流入し、共通液室１３を満たしたインクは、さらに流出口２２から貯留タンク部４１へと流入する。ここで、各個別の液室１２と共通液室１３との間に、共通液室１３や流出口２２から貯留タンク部４１に至る部分の流体抵抗よりも極めて大きい流体抵抗部を有しているので、液体吐出ヘッド１の各個別の液室１２には共通液室１３からインクはほとんど流入しない。こうして、貯留タンク部４１内にインクが流入することにより、貯留タンク部４１内の空気は大気開放弁４２を通じて大気中に排出される。

（Ｃ）そして、貯留タンク部４１内に所定の量のインクが流入したら、大気開放弁４２を閉じる。さらにポンプ３７を回転させると、各個別の液室１２及びノズル１１にインクが充填される。このとき、ノズル１１からインクが流出することになるが、これは、図示しないキャップ部材などの維持回復機構によって回収あるいは廃棄される。

（Ｄ）その後、開閉弁５２を開いて連通路５１を連通状態にし、ポンプ３７を逆転駆動させることで、貯留タンク部４１内にある充填に使用されたインクはサブタンク３１のフィルタ３４よりも上流側に戻され、更にインク収容容器に回収される。

（Ｅ）所定の量の回収を終えたら、開閉弁５２を閉じ、さらにポンプ３７を逆転駆動させ、サブタンク３１、共通液室１３、液室１２内を負圧にする。そのため、サブタンク３１の側面は可撓性のフィルム３３などで構成している。これにより、安定した滴吐出に必要とされる、−１０ｋＰａ〜−５０ｋＰａ程度の負圧を安定して形成することができる。所定の負圧が形成された時点で、ポンプ３７を停止させる。このポンプ３７は停止状態において単なる管路となるように構成されている。

なお、上記（Ａ）〜（Ｅ）のシーケンスにおいて、（Ｃ）と（Ｄ）は逆順でもよい。また、ポンプ３７の逆転駆動を行わないで、その機能を水頭差で代用することもできる。つまり、カートリッジなどのインク収容容器の液面を、ノズル面より低い位置に設置し、ポンプの正転駆動によって、このインク収容容器からサブタンク３１、流入口２１、共通液室１３、流出口２２、貯留タンク部４１、各液室１２にインクを供給し、ポンプ３７の駆動停止と共に、このポンプ３７を流路として機能せしめ、もって、水頭差によるインクの回収及び負圧の形成を行うようにすることもできる。

このような構成とすることによって、初期充填時において、まず共通液室内の気泡を完全に回収流路側（貯留タンク部側）に移動させた後、各液室にインクを充填するため、各液室に気泡が流れ込むおそれを極めて少なくすることができる。また、貯留タンク部に貯留した充填に使用されたインクを廃棄することなく、サブタンクに戻すことによって、サブタンクで気液分離を行うことができるとともに、インクの無駄な消費を最小限に抑えることができる。さらに、サブタンクとして、可撓性のフィルムを設けたサブタンクを使用することで、液滴吐出や本液体吐出ヘッドを搭載したキャリッジの移動などに伴う圧力変動を吸収することができ、より安定した液滴の吐出が可能となる。

このように、液滴を吐出するノズルが連通する複数の液室及び各液室に液体を供給する共通液室を有し、共通液室には液体の流入口と流出口が設けられている液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドの共通液室の流入口に連通し、液体吐出ヘッドへ供給する液体を収容するサブタンクと、液体吐出ヘッドの共通液室の流出口に連通し、液体吐出ヘッドへの液体充填時に使用される液体を貯留する貯留タンク部と、貯留タンク部からサブタンクへ貯留された液体を戻す手段とを備えていることで、初期充填に使用した液体を回収して気液分離して使用することができるようになる。

特に、直接サブタンクにインクを戻さないで、貯留タンク部を設けて、この貯留タンク部からサブタンクにインクを戻す構成とすることにより、気液分離をより確実に行ってサブタンクに液体を戻すことができる。つまり、充填に使用された液体を直接サブタンクに戻す構成では、気液分離が不十分であって、気液分離が不十分な状態で液体が記録に使用されることになる。これに対し、貯留タンク部を設けることで、ほとんどの気液分離を済ませてからサブタンクに戻すことができ、サブタンクも気液分離機能を有することから、貯留タンク部の気液分離はおおまかでよく、液体の再供給周期の短縮（効率化）を図ることができる。

次に、本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットについて図６及び図７を参照して説明する。なお、なお、図６は図７のＤ−Ｄ線に沿う同液体吐出ヘッドユニットの模式的断面説明図、図７は同じく図６のＥ−Ｅ線に沿う模式的断面説明図である。
ここでは、サブタンク３１のインク収容部３２と共通液室１３とをフィルタ３４によって仕切ることで、共通液室１３を略寸胴形状としたものであり、共通液室１３の全体がサブタンク３１に通じる流入口となっている。

つまり、第３実施形態で説明した共通液室１３では、共通液室１３への流入口２１から貯留タンク部４１に向かうインクの流れによって、圧力損失が生じ、圧力損失とともに流速の低下を招くことになる。ノズル１１の数が少ないヘッドにおいては、このような構成であっても、問題になることは少ないが、ライン型ヘッドのような長尺ヘッドでは、ノズル数が増え、共通液室１３が長くなるため、流速の低下が問題となってくる。すなわち、流速の遅い部分に、気泡やその他の異物が滞留しやすくなる。

そこで、この実施形態においては圧力損失を極力小さくするために、寸胴構造を採っている。このような構成とすることで、共通液室１３内での圧力分布、流速分布が略一様となり、気泡や異物の滞留する個所をなくすことができる。この構成は、特に、ノズル数の多い長尺のヘッドやフルライン型ヘッドにおいて有効である。加えて、長尺ヘッドにおいては、当然液滴として吐出されるインクの量が増加するが、フィルタ３４の面積を大きくとることで、その流体抵抗を減らし、サブタンク３１から共通液室１３へのインクの供給不足を防止することができる。

このように、液滴を吐出するノズルが連通する複数の液室、各液室に液体を供給する共通液室を有する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドの共通液室との間に設けたフィルタで仕切られた液体収容部を有し、液体吐出ヘッドへ供給する液体を収容するサブタンクと、液体吐出ヘッドの共通液室に連通し、液体吐出ヘッドへの液体充填時に使用される液体を貯留する貯留タンク部と、貯留タンク部からサブタンクへ貯留された液体を戻す手段とを備えていることで、初期充填に使用した液体を回収して気液分離して使用することができるようになるとともに、長尺ヘッドにおけるインク供給不足を防止することができる。

次に、本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを搭載する画像形成装置の一例について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８は同画像形成装置の機構部の概要を示す側面模式的説明図、図９は同じく要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、左右の側板２０１Ａ、２０１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド２３１、２３２でキャリッジ２３３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２３３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本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを構成する液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド２３４」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２３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド２３４ａ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２３４ｂ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２３３には、記録ヘッド２３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するための液体吐出ヘッドユニットを構成するサブタンク２３５ａ、２３５ｂ（区別しないときは「サブタンク３５」という。）を搭載している。このサブタンク２３５には各色の供給チューブ２３６を介して、各色のインクカートリッジ２１０から各色のインクが補充供給される。これらの記録ヘッド２３４及びサブタンク２３５及び図示しない貯留タンク部によって前述した第３実施形態の液体吐出ヘッドユニットを構成する。

一方、給紙トレイ２０２の用紙積載部（圧板）２４１上に積載した用紙２４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２４１から用紙２４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２４３及び給紙コロ２４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４４を備え、この分離パッド２４４は給紙コロ２４３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２４２を記録ヘッド２３４の下方側に送り込むために、用紙２４２を案内するガイド部材２４５と、カウンタローラ２４６と、搬送ガイド部材２４７と、先端加圧コロ２４９を有する押さえ部材２４８とを備えるとともに、給送された用紙２４２を静電吸着して記録ヘッド２３４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２５１を備えている。

この搬送ベルト２５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ２５２とテンションローラ２５３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２５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ２５６を備えている。この帯電ローラ２５６は、搬送ベルト２５１の表層に接触し、搬送ベルト２５１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２５１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２５２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２３４で記録された用紙２４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト２５１から用紙２４２を分離するための分離爪２６１と、排紙ローラ２６２及び排紙コロ２６３とを備え、排紙ローラ２６２の下方に排紙トレイ２０３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２７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット２７１は搬送ベルト２５１の逆方向回転で戻される用紙２４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２４６と搬送ベルト２５１との間に給紙する。また、この両面ユニット２７１の上面は手差しトレイ２７２としている。

さらに、キャリッジ２３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２３４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本発明に係るヘッドの維持回復装置である維持回復機構２８１を配置している。この維持回復機構２８１には、記録ヘッド２３４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。）２８２ａ、２８２ｂ（区別しないときは「キャップ２８２」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２８３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２８４などを備えている。

また、キャリッジ２３３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液体回収容器であるインク回収ユニット（空吐出受け）２８８を配置し、このインク回収ユニット２８８には記録ヘッド２３４のノズル列方向に沿った開口部２８９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２０２から用紙２４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２４２はガイド２４５で案内され、搬送ベルト２５１とカウンタローラ２４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド２３７で案内されて先端加圧コロ２４９で搬送ベルト２５１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２５６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２５１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２５１上に用紙２４２が給送されると、用紙２４２が搬送ベルト２５１に吸着され、搬送ベルト２５１の周回移動によって用紙２４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ２３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２３４を駆動することにより、停止している用紙２４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２４２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２４２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２４２を排紙トレイ２０３に排紙する。

このように、この画像形成装置では本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを備えているので、初期充填に使用した液体を回収して使用することができ、液体の無駄な消費が少なくなる。

なお、上記実施形態では本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、液体吐出装置全般に適用することができる。また、記録液以外の液体を用いる液体吐出装置や画像形成装置、例えば、前述したように、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料などを吐出する液体吐出装置や画像形成装置で用いる液体吐出ヘッドユニットにも適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットの図２のＡ−Ａ線に沿う模式的断面説明図である。 同じく模式的断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットの模式的断面説明図である。 本発明の第３実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットの図５のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面説明図である。 同じく図４のＣ−Ｃ線に沿う模式的断面説明図である。 本発明の第４実施形態に係る液体吐出ヘッドユニットの図７のＤ−Ｄ線に沿う模式的断面説明図である。 同じく図６のＥ−Ｅ線に沿う模式的断面説明図である。 本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを搭載する画像形成装置の一例の機構部の概要を示す側面模式的説明図である。 同じく要部平面説明図である。 従来のインクジェット記録装置の説明に供する模式的説明図である。

符号の説明

１…液体吐出ヘッド
１１…ノズル
１２…液室
１３…共通液室
１５…圧電アクチュエータ
２１…流入口
２２…流出口
２３…連通流路
２４…開閉弁
２５…液体貯留部
２６…大気開放弁
２７…ポンプ
２８…インク供給経路
２９…フィルタ
３１…サブタンク
３２…インク収容部
３３…可撓性フィルム
３４…フィルタ
３５…大気開放弁
３７…ポンプ
３８…インク供給経路
４１…貯留タンク部
４２…大気開放弁
５１…連通路
５２…開閉弁
２３４…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
２３５…ヘッドタンク（サブタンク）

Claims (4)

1. 液滴を吐出するノズルが連通する複数の液室及び各液室に液体を供給する共通液室を有し、前記共通液室への液体の流入口と前記共通液室からの流出口が設けられている液体吐出ヘッドと、
   液体を貯留する液体貯留容器から供給された液体を収容する液体収容部と、前記液体をろ過するフィルタとを有し、前記フィルタの下流側から前記液体吐出ヘッドの共通液室の流入口を通じて、前記液体吐出ヘッドへ液体を供給するサブタンクと、
   前記液体吐出ヘッドの共通液室の流出口に連通し、前記液体吐出ヘッドへの液体充填時に使用される液体を貯留する貯留タンク部と、
   前記貯留タンク部に貯留された前記液体を前記サブタンクの液体収容部の前記フィルタの上流側に戻す連通路と、
   を備え、
   前記サブタンクと前記液体吐出ヘッドは連結され、
   前記貯留タンク部は、前記連通路を介して、前記サブタンクと接した状態で設けられている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
2. 請求項１に記載の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記貯留タンク部には大気開放を行う手段が設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
3. 請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドユニットにおいて、前記サブタンクに外部から液体を圧送するポンプが１つであることを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッドユニットを備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images