(57)【要約】【課題】チューブを用いたインク供給方式では簡単な構成で安定した負圧を維持し、高速化、ロングチューブ化、インク高粘度化に対してリフィル不足を生じないようにすることが難しい。【解決手段】記録ヘッド１０に供給するインクを貯留するサブタンク３０と、サブタンク３０にインクを供給するメインタンク４０と、インク供給経路の一部を形成するインク供給チューブ４２と、インク供給経路に介装された流体抵抗をインク流量に応じて変化させる流体抵抗可変ユニット８３と、流体抵抗可変ユニット８３と並列に接続されてユニット８３をバイパスしてインクを圧送するポンプ７８とを備え、記録ヘッド１０から液滴を吐出しているとき、流体抵抗可変ユニット８３を通じたインクの供給に併せてポンプ７８によりインクを圧送して供給する。【選択図】図１１
2010083135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給するインクを収容する液体タンクと、
前記記録ヘッドと前記液体タンクに通じる第１の流路と、
前記第１の流路に設けられた送液手段と、
前記第１の流路の前記送液手段と並列に設けられた第２の流路と、
前記第２の流路に設けられた流体抵抗制御手段と、を備え、
前記流体抵抗制御手段は流れる液体の流量に応じて流体抵抗が変化する手段であり、
前記記録ヘッドから液滴を吐出しているとき、前記第２の流路を介して前記記録ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で前記送液手段により液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第２の流路は、前記送液手段よりも送液方向上流側及び下流側で前記第１の流路に連通し、前記第１の流路を通じて前記液体タンクと前記記録ヘッド側にそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第１の流路及び第２の流路は、別径路で前記液体タンクと前記記録ヘッド側にそれぞれ連通していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第１の流路は前記第２の流路よりも流体抵抗が大きいことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記送液手段により前記液体タンクから前記記録ヘッド側に向かう方向の流れを形成して前記第１の流路及び第２の流路の少なくともいずれかの流路内の空気を前記液体タンクに排出させることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記送液手段が複数設けられ、共通の駆動手段によって駆動されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記流体抵抗制御手段は、液体の流れの方向が前記記録ヘッド側から前記液体タンク側に向かう方向であるときには前記液体の流量が多くなると流体抵抗が小さくなり、液体の流れの方向が前記液体タンク側から前記記録ヘッド側に向かう方向であるときには流体抵抗は一定であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記送液手段による送液量が前記液体の温度に基づいて制御されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記液体タンクは、大気に連通し、前記記録ヘッドのノズルよりも重力方向下方に液面が位置して配置されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記液体タンクは、前記液体を収容した可撓性部材からなる袋状部材を有し、前記記録ヘッドのノズルよりも重力方向下方に配置されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記液体タンクは、大気圧よりも小さい圧力に保持されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記液体供給経路内に液体の圧力変動を吸収する圧力変動吸収手段が介装されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記流体抵抗制御手段と前記送液手段は一体化されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば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の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。
【０００３】
なお、本願において、「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インクを着弾させて画像形成を行う装置（単なる液体吐出装置を含む）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（単に液滴を媒体に着弾させる、即ち液滴吐出装置ないし液体吐出装置と称されるものを含む）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体、ＤＮＡ試料、パターニング材料などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用いる。また、「用紙」とは、材質を紙に限定するものではなく、上述したＯＨＰシート、布なども含み、インク滴が付着されるものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含むものの総称として用いる。
【０００４】
記録ヘッドとして用いる液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）としては、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ液室内の体積を変化させて圧力を高め液滴を吐出させる圧電型ヘッドや、液室内に通電によって発熱する発熱体を設けて、発熱体の発熱により生じる気泡によって液室内の圧力を高め、液滴を吐出させるサーマル型ヘッドが知られている。
【０００５】
このような液体吐出方式の画像形成装置においては、特に画像形成スループットの向上、すなわち画像形成速度の高速化が望まれており、本体据え置きの大容量のインクカートリッジ（メインタンク）からチューブを介して記録ヘッド上部のサブタンク（ヘッドタンク、バッファタンクと称されるものを含む。）にインクを供給する方式が行なわれている。このようなチューブを用いてインクを供給する方式（チューブ供給方式）とすることで、キャリッジ部を軽量小型化でき、構造系、駆動系も含めて装置を大幅に小型化できる。
【０００６】
ところで、チューブ供給方式では、画像形成で記録ヘッドから消費されるインクがインクカートリッジからチューブを通って記録ヘッドに供給されることになるが、例えば、柔軟性に富む細いチューブを使うと、チューブをインクが流れる際の流体抵抗が大きいため、インク供給がインク吐出に間に合わず吐出不良となる。特に、広幅の記録媒体に印字する大型マシンでは必然的にチューブが長くなりチューブの流体抵抗が大きくなる。また、高速印字する場合や高粘度のインクを吐出する場合も流体抵抗が増大し、記録ヘッドに対するインク供給不足が課題となる。
【０００７】
そこで、従来、特許文献１に開示されているように、インクカートリッジのインクを加圧状態に保持すると共に、ヘッドのインク供給上流側に差圧弁を設けて、サブタンク内の負圧が所定の圧力より大きい時にインクを供給するようにすることが知られている。
【０００８】
また、特許文献２に開示されているように、ヘッドの上流にばねによって負圧を得る負圧室にポンプでインクを送液して積極的にインク供給圧を制御するもの、特許文献３に開示されているように、負圧室を有していないが、同様にポンプによって積極的に圧力を制御する方式のものも知られている。
【０００９】
また、特許文献４に開示されているように、２つのインク供給ポートを有する記録ヘッドにインク循環システムを接続し、循環ポンプの流量によりヘッドの圧力を制御する方式も知られている。
【００１０】
一方、簡単な構成で負圧を得る方式としては、大気に連通したインクカートリッジと記録ヘッドをチューブで接続し、単にインクカートリッジを記録ヘッドよりも下方に配置することで、水頭差で負圧を得る方式がある。
【００１１】
この方式では、負圧連動弁を用いて常時加圧する方式や負圧室を設けてポンプで送液する方式よりも圧倒的に簡易な構成でありながらもより安定な負圧を得ることができるものの、この水頭方式では前述したチューブ抵抗による圧力損失の問題がある。
【００１２】
この水頭差によって負圧を得るインク供給システムでこの圧力損失を解決する技術としては、例えば、特許文献５に開示されているように、ヘッドとインクカートリッジを繋ぐチューブにポンプを設け、さらにポンプの上流側と下流側を繋ぐバイパス経路を設けて、このバイパス経路に弁を設けた構成とし、バイパス経路に設けた弁の開度を印字によって適宜制御して所望の圧力を保つものが知られている。
【００１３】
【特許文献１】特許第３６０６２８２号公報
【特許文献２】特開特開２００５−３４２９６０号公報
【特許文献３】特表平５−５０４３０８号公報
【特許文献４】特開２００６−１５９８１１号公報
【特許文献５】特開２００４−３５１８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に開示の技術では、前述したリフィル不足の問題は解決されるが、負圧を制御するための機構が複雑であり、しかも負圧連動弁のシール性能を高度に要求されるという課題がある。また、常時加圧する方式であるため、インク供給経路中にある全ての接続部の気密も高度に要求され、万一故障した際には、インクが噴出する不具合が生じるおそれがある。
【００１５】
また、特許文献２ないし４に開示の技術では、ポンプによって積極的に圧力を制御することから、インクの消費量等に応じて正確にポンプの送液量を制御する必要があるため、負圧室の圧力を用いたフィードバック制御等が必要となる。また、例えば色の異なる複数種のインクを用いる画像形成装置に適用する場合には、色種ごとにポンプを制御することが求められ、制御が複雑で、装置が大型化するという課題がある。
【００１６】
また、特許文献５に開示の技術でも、色の異なる複数種のインクを用いる画像形成装置に適用する場合には、色種ごとにポンプを制御することが求められ、装置が大型化する課題がある。
【００１７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、チューブを用いたインク供給方式で異なる複数種のインクを供給する場合に、構成が簡単で、安定した負圧を維持し、更に高速化、ロングチューブ化、インク高粘度化してもリフィル不足を生じないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給するインクを収容する液体タンクと、
前記記録ヘッドと前記液体タンクに通じる第１の流路と、
前記第１の流路に設けられた送液手段と、
前記第１の流路の前記送液手段と並列に設けられた第２の流路と、
前記第２の流路に設けられた流体抵抗制御手段と、を備え、
前記流体抵抗制御手段は流れる液体の流量に応じて流体抵抗が変化する手段であり、
前記記録ヘッドから液滴を吐出しているとき、前記第２の流路を介して前記記録ヘッドと前記液体タンクが連通している状態で前記送液手段により液体を前記液体タンクから前記記録ヘッドに送液する
構成とした。
【００１９】
ここで、前記第２の流路は、前記送液手段よりも送液方向上流側及び下流側で前記第１の流路に連通し、前記第１の流路を通じて前記液体タンクと前記記録ヘッド側にそれぞれ連通している構成とできる。
【００２０】
あるいは、前記第１の流路及び第２の流路は、別径路で前記液体タンクと前記記録ヘッド側にそれぞれ連通している構成とできる。
【００２１】
この場合、前記第１の流路は前記第２の流路よりも流体抵抗が大きい構成とできる。また、前記送液手段により前記液体タンクから前記記録ヘッド側に向かう方向の流れを形成して前記第１の流路及び第２の流路の少なくともいずれかの流路内の空気を前記液体タンクに排出させる構成とできる。
【００２２】
また、前記送液手段が複数設けられ、共通の駆動手段によって駆動される構成とできる。
【００２３】
また、前記流体抵抗制御手段は、インクの流れの方向が前記記録ヘッド側から前記液体タンク側に向かう方向であるときには前記インクの流量が多くなると流体抵抗が小さくなり、インクの流れの方向が前記液体タンク側から前記記録ヘッド側に向かう方向であるときには流体抵抗は一定である構成とできる。
【００２４】
また、前記送液手段による送液量が前記インクの温度に基づいて制御される構成とできる。
【００２５】
また、前記液体タンクは、大気に連通し、前記記録ヘッドのノズルよりも重力方向下方に液面が位置して配置される構成とできる。
【００２６】
また、前記液体タンクは、前記インクを収容した可撓性部材からなる袋状部材を有し、前記記録ヘッドのノズルよりも重力方向下方に配置される構成とできる。
【００２７】
また、前記液体タンクは、大気圧よりも小さい圧力に保持される構成とできる。
【００２８】
また、前記インク供給経路内にインクの圧力変動を吸収する圧力変動吸収手段が介装されている構成とできる。
【００２９】
また、前記流体抵抗制御手段と前記送液手段は一体化されている構成とできる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る画像形成装置によれば、記録ヘッドと液体タンクに通じる第１の流路と、第１の流路に設けられた送液手段と、第１の流路の送液手段と並列に設けられた第２の流路と、第２の流路に設けられた流体抵抗制御手段と、を備え、流体抵抗制御手段は流れる液体の流量に応じて流体抵抗が変化する手段であり、記録ヘッドから液滴を吐出しているとき、第２の流路を介して記録ヘッドと液体タンクが連通している状態で送液手段により液体を液体タンクから記録ヘッドに送液する構成としたので、記録ヘッドの吐出量に応じて適正なアシスト圧を自動的に調節しながら記録ヘッドに印加して、チューブ部材の長尺化、吐出流量の増大化、吐出インクの高粘度化等に伴うリフィル不足を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例を示す概略正面説明図である。
【図２】同じく概略平面説明図である。
【図３】同じく概略側面説明図である。
【図４】同装置の記録ヘッドの説明に供する要部拡大説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるインク供給系（インク供給システム）のサブタンクの模式的断面説明図である。
【図６】同じくカートリッジホルダ部分の説明図である。
【図７】同じくポンプユニットの説明図である。
【図８】同じく圧力制御ユニットの説明図である。
【図９】同じく流路抵抗可変ユニットの一例を示す説明図である。
【図１０】同じく流路抵抗可変ユニットの他の例を示す説明図である。
【図１１】同インク供給システムの全体構成及び動作説明に供する模式的説明図である。
【図１２】同じくポンプの送液量（アシスト流量）と記録ヘッドの圧力の関係の一例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるインク供給システムの概要を示す模式的説明図である。
【図１４】同じく図１３のＪ−Ｊ線に沿う断面説明図である。
【図１５】同じく流路抵抗可変ユニットの説明に供する説明図である。
【図１６】本発明の第３実施形態におけるインク供給システムの概要を示す模式的説明図である。
【図１７】同じく図１６のＫ−Ｋ線に沿う断面説明図である。
【図１８】本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の他の例を示す概略正面説明図である。
【図１９】同じく概略平面説明図である。
【図２０】同じく概略側面説明図である。
【図２１】本発明の第４実施形態におけるインク供給系（インク供給システム）のサブタンクの模式的断面説明図である。
【図２２】同じくカートリッジホルダ部分の説明図である。
【図２３】同インク供給システムの全体構成及び動作説明に供する模式的説明図である。
【図２４】同じくポンプの送液量（アシスト流量）と記録ヘッドの圧力の関係の一例を示す説明図である。
【図２５】本発明の第５実施形態におけるインク供給システムの概要を示す模式的説明図である。
【図２６】本発明の第６実施形態におけるインク供給システムの概要を示す模式的説明図である。
【図２７】比較例におけるインク供給システムの概要を示す模式的説明図である。
【図２８】同比較例における気泡排出構成の一例を示す模式的説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明を適用した画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一例について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同記録装置の概略正面説明図、図２は同じく概略平面説明図、図３は同じく概略側面説明図である。
このインクジェット記録装置は、本体フレーム１に立設された左右の側板１Ｌ、１Ｒに横架したガイド部材であるガイドロッド２と、本体フレーム１に横架される後フレーム１Ｂに取付けられたガイドレール３とで、キャリッジ４を主走査方向（ガイドロッド長手方向）に摺動自在に保持し、キャリッジ４を図示しない主走査モータとタイミングベルトによってガイドロッド２の長手方向（主走査方向）に移動走査する。
【００３３】
このキャリッジ４には、例えば、ブラック（Ｋ）のインク滴を吐出する記録ヘッド１０Ｋと、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）のインク滴を吐出する記録ヘッド１０Ｃが搭載され、記録ヘッド１０は複数のインク吐出口（ノズル）を主走査方向と交叉する方向に配列し、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１０Ｃは、少なくとも独立したＣＭＹのインク滴を吐出する少なくとも３列のノズル列を有している。なお、以下では、記録ヘッド１０Ｋ、記録ヘッド１０内のＣ、Ｍ、Ｙの各色に対応する各ノズル列を、特に注記しない限り、「記録ヘッド１０」と称する。
【００３４】
ここで、記録ヘッド１０は、図４に示すように発熱体基板１２と液室形成部材１３から構成され、ヘッドベース部材１９に形成された流路から共通流路１７及び液室（個別流路）１６に順次供給されるインクを液滴として吐出する。この記録ヘッド１０は、発熱体１４の駆動によるインクの膜沸騰により吐出圧を得るサーマル方式のものであり、液室１６内の吐出エネルギー作用部（発熱体部）へのインクの流れ方向とノズル１５の開口中心軸とを直角となしたサイドシュータ方式の構成のものである。
【００３５】
なお、記録ヘッドとしては、圧電素子を用いて振動板を変形させ、また、静電力で振動板を変形させて吐出圧を得るものなど様々な方式があり、いずれの方式のものも本発明に係る画像形成装置に適用することができる。
【００３６】
また、サーマル方式のヘッドの中には、他にも吐出方向が異なるエッジシュータ方式があるが、このエッジシュータ方式においては気泡が消滅する際の衝撃により発熱体１４を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象の問題がある。これに対し、上述したサイドシュータ方式においては気泡が成長し、その気泡がノズル１５に達すれば気泡が大気に通じることになり温度低下による気泡の収縮が起こらない。そのため、記録ヘッドの寿命が長いという長所を有する。また、発熱体１４からのエネルギーをより効率良くインク滴の形成とその飛行の運動エネルギーへと変換でき、またインクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有する。したがって、本インクジェット記録装置においてはサイドシュータ方式の記録ヘッドを採用している。
【００３７】
一方、キャリッジ４の下方には、記録ヘッド１０によって画像が形成される用紙２０が主走査方向と垂直方向（副走査方向）に搬送される。図３に示すように、用紙２０は、搬送ローラ２１と押えコロ２２で挟持されて、記録ヘッド１０による画像形成領域（印字部）に搬送され、印写ガイド部材２３上に送られ、排紙ローラ対２４で排紙方向に送られる。
【００３８】
このとき、主走査方向へのキャリッジ４の走査と記録ヘッド１０からのインク吐出を画像データに基づいて適切なタイミングで同調させ、用紙２０に１バンド分の画像を形成する。１バンド分の画像形成が完了した後、副走査方向に用紙２０を所定量送り、前述と同様の記録動作を行う。これらの動作を繰り返し行い、１ページ分の画像形成を行なう。
【００３９】
一方、記録ヘッド１０の上部には吐出するインクを一時的に貯留するためのインク室が形成されたサブタンク（バッファタンク、ヘッドタンク）３０が一体的に接続される。ここでいう「一体的」とは、記録ヘッド１０とサブタンク３０がチューブ、管等で接続されることも含んでおり、どちらも一緒にキャリッジ４に搭載されているという意味である。
【００４０】
このサブタンク３０には、装置本体側の主走査方向の一端部側に設けられたカートリッジホルダ４１に着脱自在に装着される各色のインクを収容した液体タンクであるインクカートリッジ（メインタンク）４０から第１の流路の一部を形成するチューブ部材である液体（インク）供給チューブ４２を介して、各色のインクが供給される。
【００４１】
また、装置本体の主走査方向の他端部側には記録ヘッド１０の維持回復を行う維持回復機構５１が配置されている。この維持回復機構５１は、記録ヘッド１０のノズル面をキャッピングするキャップ部材５２と、キャップ部材５２内を吸引する吸引ポンプ５３と、吸引ポンプ５３で吸引されたインクの廃液を排出する排出経路５４などを含み、排出経路５４から排出される廃液は本体フレーム１側に配置された廃液タンク５６に排出される。
【００４２】
次に、このインクジェット記録装置に適用した本発明の第１実施形態に係るインク供給系（インク供給システム）について図５ないし図１０をも参照して説明する。なお、図５は同インク供給システムのサブタンクの模式的断面説明図、図６は同じくカートリッジホルダ部分の説明図、図７は同じくポンプユニットの説明図、図８は同じく圧力制御ユニットの説明図、図９及び図１０は流路抵抗可変ユニットの異なる例を示す説明図である。
【００４３】
まず、サブタンク３０は、インク室１０３を形成するタンクケース１０１の一部の開口に外側に向かって凸状に形成された可撓性を有するゴム部材１０２が設けられ、インク室１０３の内部には記録ヘッド１０との接続部の近傍にフィルタ１０９が設けられ、インクをろ過して異物などを除去したインクを記録ヘッド１０に供給する構成となっている。
【００４４】
このサブタンク３０には、インク供給チューブ４２の一端部が接続される。インク供給チューブ４２の他端部は、図１及び図２に示すように本体据え置きのカートリッジホルダ４１に接続される。
【００４５】
カートリッジホルダ４１には、インクカートリッジ４０と、送液手段であるポンプユニット８０と、流体抵抗制御手段である圧力制御ユニット８１が接続されている。
【００４６】
カートリッジホルダ４１の内部には、図６に示すように、各色のインクに対応して２つの分岐流路７９、７４が形成されている。分岐流路７９、７４はそれぞれ２つに分岐しており、ポンプユニット８０に連通するポンプ接続ポート７３ａ、７３ｂと、圧力制御ユニット８１に連通する圧力制御ポート７２ａ、７２ｂを備えている。
【００４７】
ポンプユニット８０は、図７に示すように、カートリッジホルダ４１のポンプ接続ポート７３ａ、７３ｂとそれぞれ連通するポート８５ａ，８５ｂと、これらのポート８５ａ,８５ｂに連通するポンプ７８を備えている。ポンプ７８としては、チュービングポンプやダイヤフラムポンプ、ギアーポンプなど様々なポンプを適用することができる。図７のポンプユニット８０においては、４色のインクに対応して４つのポンプ７８Ｋ、７８Ｃ、７８Ｍ、７８Ｙを備えているが、これらの４つのポンプ７８は１つの共通の駆動手段であるモータ８２で連動して駆動する構成となっている。
【００４８】
圧力制御ユニット８１は、図８に示すように、カートリッジホルダ４１の圧力制御ポート７２ａ、７２ｂとそれぞれ連通するポート８６ａ，８６ｂと、これらのポート８６ａ,８６ｂに連通する流路抵抗可変ユニット８３を備えている。
【００４９】
この流路抵抗可変ユニット８３は、内部を流れる液体の流れ方向や流量によって流体抵抗が変化する特性を有するものである。この流路可変ユニット８３は、例えば図９に示すように、テーパ管８７と、テーパ管８７に移動可能に収納された弁体８８とから構成されている。弁体８８は、テーパ管８７内部を流れるインクよりも低比重の材質で形成し、或いは、内部を空洞（中空）に形成している。
【００５０】
そして、この流路抵抗可変ユニット８３は、図９（ａ）に示すように、流れがない時や矢印Ｃ方向に流れがある場合（インクカートリッジ４０から記録ヘッド１０側に向かう方向にインクが流れる場合）には、浮力や流れの作用により弁体８８がポート８６ａ方向に位置して、テーパ管８７と弁体８８の間のギャップからなる流路を狭い状態に保持し、流路抵抗可変ユニット８３の流体抵抗を大きい状態にする。
【００５１】
逆に、図９（ｂ）に示すように矢印Ｄ方向に流れる場合（記録ヘッド１０側からインクカートリッジ４０に向かう方向にインクが流れる場合）には、流れによる力が浮力に打ち勝って弁体８８がポート８６ｂ方向に移動して、テーパ管８７と弁体８８の間のギャップからなる流路を広い状態に変化させ、流路抵抗可変ユニット８３の流体抵抗を小さい状態にする。
【００５２】
また、流路抵抗可変ユニット８３としては、例えば図１０に示すように、ばね８９で弁体８８を付勢することで、上述した図９に示す構成と同様の動作が可能となる。ばね８９を用いることにより、弁体８８が浮力を発生しない構造のものを用いることができる。また、流路抵抗可変ユニット８３の構成としては、テーパ管８７や弁体８８の形状など上述した図９や図１０で説明したものに限られず、前述したのと同様の特性を得られれば、様々な構成のものを適用することができる。
【００５３】
次に、上述した第１実施形態に係るインク供給系（インク供給システム）の全体構成及び動作について図１１をも参照して説明する。
このインク供給システムにおいては、記録ヘッド１０に供給する液体を収容する液体タンクとしてのインクカートリッジ４０と、記録ヘッド１０とインクカートリッジ４０に通じる第１の流路２０１と、第１の流路２０１に設けられた送液手段であるポンプユニット８０（ポンプ７８）と、第１の流路２０１のポンプユニット８０と並列に設けられた第２の流路２０２と、第２の流路２０２に設けられた流体抵抗制御手段である圧力制御ユニット８１とを備えている。
【００５４】
ここで、第１の流路２０１は、インクカートリッジ４０側から分岐径路７４、７９のポート７３ｂ、７３ａ側径路（これらを流路６１ａ、６１ｂとする。）、インク供給チューブ４２で構成される。また、第２の流路２０２は、インクカートリッジ４０側から分岐径路７４、７９のポート７２ｂ、７２ａ側径路（これらを流路６２ａ、６２ｂとする。）で構成される。これにより、圧力制御ユニット８１を介装した第２の流路２０２は、第１の流路２０１のポンプユニット８０のポンプ７８よりも送液方向上流側及び下流側で第１の流路２０１に連通し、第１の流路２０１を介して記録ヘッド１０及びインクカートリッジ４０に連通している構成となる。
【００５５】
ここで、ポンプユニット８０としては、図７に示した４連のチュービングポンプ７８を備えたものとし、圧力制御ユニット８１としては、図１０に示した構造の流路抵抗可変ユニット８３を備えたものとしている。なお、分岐経路７４はジョイント部８９を介してインクカートリッジ４０と接続されている。
【００５６】
インクカートリッジ４０には大気連通部９０が設けられており、インクカートリッジ４０は、内部の液面が記録ヘッド１０のノズル面よりも低い位置になるように配置されている。これにより、インクがインク供給全経路内に満たされている状態では、記録ヘッド１０とインクカートリッジ４０の液面の水頭差ｈにより、記録ヘッド１０は負圧に保持される。
【００５７】
そして、記録ヘッド１０からインクを吐出するとき、圧力制御ユニット８１の流路抵抗可変ユニット８３は図１０（ａ）の状態であり、インクカートリッジ４０からインクが流路抵抗可変ユニット８３の開口部とインク供給チューブ４２を経由して自然に記録ヘッド１０に供給される。
【００５８】
このとき、吐出するインクの粘度が大きい場合、インク供給チューブ４２の流体抵抗が大きい場合、インク吐出流量が大きい場合には、インク供給経路の流体抵抗によりインク供給が追いつかなくなる事態が生じる。
【００５９】
具体的には、本インク供給システムにおいて、インク供給抵抗となる主要な要素としては、インク供給チューブ４２、フィルタ１０９、ジョイント部８９がある。例えば、インク供給チューブ４２の直径が３ｍｍ、長さが２５００ｍｍのロングチューブを備える広幅の画像形成装置（液体吐出装置）で１６ｃＰの高粘度インクを吐出する場合には、インク供給チューブ４２の流体抵抗は２Ｅ１０［Ｐａ・ｓ／ｍ３］となる。また、フィルタ１０９及びジョイント部８９の流体抵抗は、本実施形態ではそれぞれ１Ｅ１０［Ｐａ・ｓ／ｍ３］、６.６Ｅ９［Ｐａ・ｓ／ｍ３］のものとしている。
【００６０】
記録ヘッド１０を構成する液体吐出ヘッドで安定した吐出ができる圧力損失の限界値は、本実施形態の場合には２．５ｋＰａで、全ノズルから連続してインクを吐出した場合には０．１ｃｃ／ｓの吐出流量となる。このときの圧力損失は、圧力制御ユニット８１がない場合でも３.６７ｋＰａとなるので、単純な水頭差インク供給システムでは自然供給することはできない。
【００６１】
このようにインク供給系の抵抗により圧力損失が増大し、リフィルが不足するときに、流路抵抗可変ユニット８３を介したインクの供給に併せて、ポンプユニット８０のポンプ７８を駆動してインクを矢印Ｅの方向に送り出す。このポンプ７８の送液によってインクの供給不足量を補う（これを「リフィルアシスト」という。）ことができる。
【００６２】
ここで、ポンプ７８の送液量（アシスト流量）と記録ヘッド１０の圧力の関係の一例を図１２に示している。この例では、図１０（ａ）に示すように、インクが矢印Ｃ方向（インクカートリッジ４０から記録ヘッド１０側に流れる方向）に流れるときには、流路が狭まって８．１Ｅ１０［Ｐａ・ｓ／ｍ３]の流体抵抗となり、図１０（ｂ）に示すようにインクが矢印Ｄ方向（記録ヘッド１０側からインクカートリッジ４０に流れる方向）に流れるときには、流路が広がって流量が０．１ｃｃ／ｓ以上で流体抵抗値が最小の１．７Ｅ８［Pａ・ｓ／ｍ３］で一定となる特性を有する流路抵抗可変ユニット８３を設けた場合のものである。図１０（ｂ）に示すような流れがある場合で流量が０．１ｃｃ／ｓ未満の場合には、この流路抵抗可変ユニット８３の流体抵抗は１．７Ｅ８〜８．１Ｅ１０［Pａ・ｓ／ｍ３］の間の値となる。
【００６３】
図１２に示すように、ポンプ７８が停止している状態（アシスト流量ゼロ）では、記録ヘッド１０から１６ｃＰのインクを０．１ｃｃ／ｓの流量で吐出する場合に、１２ｋＰａの圧力損失が発生するため、吐出することはできない。ポンプ７８を駆動してポンプ７８からアシスト流量を与える（インクカートリッジ４０から第１の流路２０１を通じて記録ヘッド１０に送液する）ことにより、圧力損失を低下させることができる。例えばアシスト流量を０．１５ｃｃ／ｓとすると、記録ヘッド１０の圧力を-２ｋＰａ程度にすることができるので、安定して適吐出を行なうことができる。
【００６４】
本実施形態の装置では、前述したように４色のインクを吐出させるので、図１１の構成のインク供給システムが色別に４つ設けられる。各色のポンプ７８に対応して、ポンプ７８を駆動するモータ等のアクチュエータを個別に４つ設けて各記録ヘッド１０のインク吐出量に応じて個別にモータを制御する方式とすることもできるが、前述した図７に示すように、色種の個数のポンプ７８（７８K、７８C、７８M、７８Y）に対して共通にモータ（アクチュエータ）８２を１つのみとすることで、制御の簡易化、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００６５】
また、複数の色を吐出して画像を形成する場合、各記録ヘッド１０から吐出されるインクの量はバラバラになるので、例えば、ある記録ヘッド１０又はノズル列は全ノズルからインクを吐出する状態で、別の記録ヘッド１０又はノズル列は非吐出の状態である場合もある。このような場合でも、上述したインク供給システムでは、流路抵抗可変ユニット８３を流れるインクの向きや流量によって自動的に流体抵抗が変化するようになっているので、各記録ヘッド１０や各ノズル列の吐出流量に応じたポンプ７８の制御は不要である。
【００６６】
上記インク供給システムのリフィルアシストの原理は、ポンプ７８による記録ヘッド１０側への強制的なインク供給が基本原理であり、ポンプ７８による加圧供給によってリフィルを助けている。
【００６７】
つまり、まず、記録ヘッド１０でのインク吐出流量よりもポンプ７８によるアシスト流量が少ない場合には、流路抵抗可変ユニット８３の液体は図１１における矢示Ｆ方向の流れとなり、アシスト流量に相当する分のインクの流路抵抗可変ユニット８３での圧力損失をキャンセルする効果を奏する。一方、記録ヘッド１０での液体吐出流量よりもポンプ７８によるアシスト流量が多い場合には、流路抵抗可変ユニット８３の液体は図１１における矢示Ｇ方向の流れとなる。この状態では、アシスト流量と吐出流量の差分の液体が圧力制御ユニット８１とポンプユニット８０のループを循環することになる。流路抵抗可変ユニット８３を矢示Ｇ方向に流れることにより、流路抵抗可変ユニット８３で発生する圧力損失分が記録ヘッド１０に対しては加圧方向に作用するため、記録ヘッド１０の圧力損失をキャンセルすることになる。
【００６８】
複数の記録ヘッド１０に対してポンプ７８を１つのモータで均一にアシストする場合、各記録ヘッド１０の吐出量が少ないほど、流路抵抗可変ユニット８３での矢示Ｇ方向の流量が増え、流体抵抗が減るので、記録ヘッド１０に対するアシスト圧が自動的に少なくなる。即ち、吐出流量が少なくアシストを必要としない記録ヘッド１０には少ないアシストとなり、吐出流量が多くアシストを必要とする記録ヘッド１０には大きなアシストを与えることとなる。
【００６９】
図１２において、吐出ヘッドがアシスト流量０.１ｃｃ／ｓのときにアシストなしに対して約８ｋＰａ圧力が増加しているのに対して、非吐出ヘッドではほとんど圧力の増加がないのはそのような理由によるものである。
【００７０】
このように複数のインクを有するなど複数のインク供給系を有するシステムにおいても、全てのインク供給系のポンプを１つのアクチュエータでまとめて駆動できるので、装置の構成、制御が簡易になり、低コスト、小型の装置を実現することができる。
【００７１】
また、一般的に、液体の粘度は液体の温度によって変化するので、記録ヘッド１０へのインクのアシストは、例えば、図２に示すように、温度センサ２７によって測定した装置周囲の温度や、装置内の温度、インクの温度やそれらの予測値等をフィードバックしてポンプ７８の駆動を制御するようにすると良い。これにより、あらゆる温度に対応した使い勝手の良い装置が実現できる。
【００７２】
また、インク供給経路内に圧力センサを設けて予め決められた流量でのヘッド吐出を行ったときの圧力変化を測定できるようにすれば、それにより圧力損失に直結する液体の粘度を検出できるので、それを元にポンプ７８の制御パラメータを変更でき、粘度の異なる様々な液体を用いることができる。また、ユーザが吐出状態を確認しながらポンプ７８の制御パラメータを入力するようにすれば、前述の液体粘度の検出機構が不要となるので、装置を簡易なものとすることができる。
【００７３】
次に、本発明の第２実施形態に係るインク供給システムについて図１３ないし図１５を参照して説明する。なお、図１３は同インク供給システムの概要を示す説明図、図１４は図１３のＪ−Ｊ線に沿う断面説明図、図１５は流路抵抗可変ユニットの説明に供する説明図である。
ここでは、インクカートリッジ４０は、図１４に示すようにインクが消費することにより自由に変形することができる（図１４（ａ）に示す状態から図１４（ｂ）に示す状態に変形する）可撓性部材からなる袋部材９３の内部にインクが収容されたものとし、記録ヘッド１０のノズル面よりも下方に配置している。
【００７４】
このようなカートリッジ構成とすることで、インク供給系が密閉系となるので供給するインクの品質を安定に保持しやすくなる。また、記録ヘッド１０とインクカートリッジ４０の高低差で記録ヘッド１０を負圧に保持する構成であるので、負圧も安定する。
【００７５】
流路抵抗可変ユニット８３は、図１５に示すように、テーパ管９１内に中空構造の弁体９２を収容したもので、テーパ管９１の中央部に形成した丸穴９５に沿って上下に動ける構成となっている。そして、丸穴９５の外壁面には、溝９４が形成されており、溝９４は断面積がインクカートリッジ４０との接続側が大きく、記録ヘッド１０との接続側が小さくなるように連続的に形成されている。
【００７６】
このような構成の流路抵抗可変ユニット８３を用いた場合でも、弁体９２に作用する浮力とポンプ７８によるアシスト流量と記録ヘッド１０の吐出流量のバランスにより弁体９２の位置が定まり、その位置における流路抵抗可変ユニット８３部での流体抵抗に応じたアシスト圧を記録ヘッド１０に与えることができ、図１１で説明したのと同様のリフィルアシスト効果を得ることができる。
【００７７】
また、本実施形態においては、図１３に示すように、カートリッジホルダ４１にポンプ７８と流路抵抗可変ユニット８３を一体的に形成しているので、装置をコンパクトにすることができるとともに、接続に関わるシール部材などを減らすことができ、低コストの装置を実現することができる。
【００７８】
次に、本発明の第３実施形態に係るインク供給システムについて図１６及び図１７を参照して説明する。なお、図１６は同インク供給システムの概要を示す説明図、図１７は図１６のＫ−Ｋ線に沿う断面説明図である。
まず、インクカートリッジ４０は、図１７に示すようにインクが消費することにより自由に変形することができる（図１７（ａ）に示す状態から図１７（ｂ）に示す状態に変形する）可撓性部材からなる袋部材９３の内部にインクが収容されるとともに、袋部材９３の内部に圧縮ばね９６が設けられているものとしている。
【００７９】
このような構成とすることで、インクカートリッジ４０が自発的に負圧を発生するので、例えば図１６に示すように記録ヘッド１０のノズル面よりも高い位置（−ｈの高低差の位置）にインクカートリッジ４０を配置することも可能となる。
【００８０】
また、本実施形態では、インク供給チューブ４２とポンプ７８の間に圧力変動吸収手段としてのバッファ部材９７を設けている。このバッファ部材９７は、例えば、フィルムやゴム等の可撓性のある材料で少なくとも一壁面が形成された容器や、一定の気体層が形成された容器によって構成される。このバッファ部材９７により、ポンプ７８が発生する無用な圧力の脈動を減衰させたり、ポンプ７８の起動時や停止時の過渡的な圧力変動を吸収したりすることができ、記録ヘッド１０の圧力をより安定にすることができる。
【００８１】
次に、本発明を適用した画像形成装置としてのインクジェット記録装置の他の例について図１８ないし図２０を参照して説明する。なお、図１８は同記録装置の概略正面説明図、図１９は同じく概略平面説明図、図２０は同じく概略側面説明図である。
ここでは、前記図１ないし図３で説明した画像形成装置において、インクカートリッジ４０側と記録ヘッド１０側のサブタンク３０とをつなぐ第１の流路の一部を構成するインク供給チューブ４２とともに、第２の流路を構成するインク供給チューブ４３とを備え、サブタンク３０には各色のインクを収容した液体タンクであるインクカートリッジ（メインタンク）４０からインク供給チューブとしての第１のチューブ４２及び第２のチューブ４３を介して、各色のインクが供給される構成としている。
【００８２】
次に、このインクジェット記録装置に適用した本発明の第４実施形態に係るインク供給システムについて図２１及び図２２をも参照して説明する。なお、図２２は同インク供給システムのサブタンクの模式的断面説明図、図２２は同じくカートリッジホルダ部分の説明図である。
【００８３】
まず、サブタンク３０には、図２１に示すように、インク供給チューブ４２、４３の一端部が接続される。インク供給チューブ４２、４３の他端部は、図１８及び図１９に示すように本体据え置きのカートリッジホルダ３４１に接続される。なお、サブタンク３０のその他の構成は前述したものと同様である。
【００８４】
カートリッジホルダ３４１には、前述したカートリッジホルダ４１と同様に、インクカートリッジ４０と、送液手段であるポンプユニット８０と、流体抵抗制御手段である圧力制御ユニット８１が接続されている。
【００８５】
そして、カートリッジホルダ３４１の内部には、図２２に示すように、各色のインクに対応して内部流路３７０、３７１、３７４、３７９が形成されている。内部流路３７９は、ポンプユニット８０に連通するポンプ接続ポート３７３ａを備えており、第１のチューブ４２とポンプユニット８０を連通させている。また、内部流路３７１は、圧力制御ユニット８１に連通する圧力制御ポート７２ａを備えており、第２のチューブ４３と圧力制御ユニット８１を連通させている。内部流路３７４は、ポンプユニット８０に連通するポンプ接続ポート３７３ｂとカートリッジ連通ポート３７５ａを備え、インクカートリッジ７６とポンプユニット８０を連通させている。内部流路３７０は、圧力制御ユニット８１に連通する圧力制御ポート３７２ｂとカートリッジ連通ポート３７５ｂを備え、インクカートリッジ４０と圧力制御ユニット８１を連通させている。
【００８６】
なお、ポンプユニット８０及び圧力制御ユニット８１の構成及び動作については前述した第１実施形態で説明したと同様である。
【００８７】
次に、上記第４実施形態に係るインク供給システムの全体構成及び動作について図２３を参照して説明する。
このインク供給システムは、記録ヘッド１０に供給する液体を収容する液体タンクとしてのインクカートリッジ４０と、記録ヘッド１０とインクカートリッジ４０に通じる第１の流路２０１と、第１の流路２０１に設けられた送液手段であるポンプユニット８０（ポンプ７８）と、第１の流路２０１のポンプユニット８０と並列に設けられた第２の流路２０２と、第２の流路２０２に設けられた流体抵抗制御手段である圧力制御ユニット８１とを備えている。
【００８８】
ここで、第１の流路２０１は、インクカートリッジ４０側から内部流路３７４、３７９、インク供給チューブ４２で構成される。また、第２の流路２０２は、インクカートリッジ４０側から内部流路３７０、３７１、インク供給チューブ４３で構成される。これにより、第１の流路２０１及び第２の流路２０２は別径路でインクカートリッジ４０側と記録ヘッド１０側とを連通している。
【００８９】
ポンプユニット８０としては前記実施形態で説明した図７に示した４連のチュービングポンプを備えたものとし、圧力制御ユニット８１としては図８に示した構造の流路抵抗可変ユニット８３を備えたものとしている。インクカートリッジ４０には大気連通部９０が設けられており、インクカートリッジ４０内の液面が記録ヘッド１０のノズル面よりも低い位置になるように配置されている。これにより、インクがインク供給全経路に満たされている状態では、記録ヘッド１０とインクカートリッジ４０の液面の水頭差ｈにより、記録ヘッド１０は負圧に保持される。
【００９０】
記録ヘッド１０から液滴を吐出すると、圧力制御ユニット８１の流路抵抗可変ユニット８３は前述した図１０（ａ）の状態であり、インクカートリッジ４０からインクが流路抵抗可変ユニット８３の開口部とインク供給チューブ４３（第２のチューブ：第２の流路３０２）を経由して自然に記録ヘッド１０に供給される。吐出するインクの粘度が大きい場合、第２のチューブ４３の流体抵抗が大きい場合、あるいは、インク吐出流量が大きい場合には、インク供給径路の流体抵抗によりインク供給が追いつかなくなる事態が生じる。
【００９１】
具体的には、本インク供給システムでインク供給抵抗となる主要な要素としては、第２のチューブ４３、フィルタ１０９、ジョイント８９がある。例えば、第２のチューブ４３の直径が３ｍｍ、長さが２５００mmのロングチューブを備える広幅の画像形成装置で１６ｃＰの高粘度液体を吐出した場合には、第２のチューブ１７の流体抵抗は２ｅ１０［Ｐａ・ｓ／ｍ３］となる（ダブルチューブでは１ｅ１０［Ｐａ・ｓ／ｍ３］）。また、フィルタ１０９及びジョイント８９の流体抵抗は、このシステムではそれぞれ１ｅ１０［Ｐａ・ｓ／ｍ３］、６．６ｅ９［Ｐａ・ｓ／ｍ３］のものとしている。
【００９２】
記録ヘッド１０で安定した吐出ができる圧力損失の限界値は、この例の場合には２．５ｋＰａで、全ノズルから連続して液体を吐出した場合には０．１ｃｃ／ｓの吐出流量となる。その時の圧力損失は、圧力制御ユニット８１がない場合でも３．２７ｋＰａとなるので、単純な水頭差インク供給システムでは自然供給することはできない。
【００９３】
このようにインク供給径路の抵抗により圧力損失が増大しリフィルが不足するときに、ポンプ７８を駆動してインクを矢印Ｅの方向に送り出す。このポンプ７８の送液によってインクの供給不足量を補う（リフィルアシスト）ことができる。
【００９４】
ここで、ポンプ７８の送液量（アシスト流量）と記録ヘッド１０の圧力の関係の一例を図２４に示している。この例は、図１０（ａ）に示すようにインクが矢印Ｃ方向（インクカートリッジ７６から記録ヘッド１０に流れる方向）に流れるときには、流路が狭まって８．１ｅ１０［Ｐａ・ｓ／ｍ３］の流体抵抗となり、図１０（ｂ）に示すようにインクが矢印Ｄ方向（記録ヘッド１０からインクカートリッジ７６に流れる方向）に流れるときには、流路が広がって流量が０．１ｃｃ／ｓ以上で、流体抵抗値が最小の１．７ｅ８［Ｐａ・ｓ／ｍ３］で一定となる特性を有する流路抵抗可変ユニット８３を設けた場合のものである。
【００９５】
ここで、図１０（ｂ）に示すような流れがある場合で、流量が０．１ｃｃ／ｓ未満の場合には、この流路抵抗可変ユニット８３の流体抵抗は１．７ｅ８〜８．１ｅ１０［Ｐａ・ｓ／ｍ３］の間の値となる。図２４に示すように、ポンプ７８が停止している状態（アシスト流量ゼロ）では、記録ヘッド１０から１６ｃＰの液体を０．１ｃｃ／ｓの流量で吐出する場合に、１５ｋＰａの圧損が発生するため吐出することができない。
【００９６】
そこで、ポンプ７８を駆動してポンプ７８からアシスト流量を与える（インクカートリッジ４０から第１の流路３０１を通じて記録ヘッド１０に送液する）ことにより、圧力損失を低下させることができる。例えばアシスト流量を０．１２５ｃｃ／ｓとすると、ヘッド１０の圧力を−２．４ｋＰａ程度にすることができるので、安定して滴吐出を行なうことができる。
【００９７】
ここで、比較例として、水頭差で安定した負圧を維持しながらインクを供給する方式について図２７を参照して説明する。この図２７に示す比較例は、２本のインク供給チューブ５４２、５４３を用いることでインクを自然供給する方式である。この比較例の方式で、前述したと同様に、直径が３ｍｍ、長さが２５００ｍｍのロングチューブを用いて広幅の画像形成装置を構成し、１６ｃＰの高粘度液体を吐出した場合には、圧力損失が２．７２ｋＰａとなり、記録ヘッド１０の全てのノズル１５からインクを吐出していわゆるベタ印字を正常に行うことができない。
【００９８】
この場合、圧力損失を低減するための方法としては、まず、接続するチューブの数を増やす方法がある。しかしながら、チューブ数の増加はコスト高となるばかりでなくシステムが煩雑になり、さらに全てのチューブを良好にインクで満たすことが困難であり好ましくない。また、別の方法としては、チューブを太くする方法がある。チューブを太くすると、チューブの屈曲性が悪くなるため、チューブ這い回しのために画像形成装置が大型化する。更に、キャリッジの走査負荷が増大するためキャリッジ走査モータが大型化しコスト高となったり、主走査に伴う振動が大きくなるなど様々な不具合が生じる。また、図２８に示す構成では、記録ヘッド１０とインクカートリッジ４０がチューブで繋がれているだけであるので、チューブ５４２、５４３に気泡が混入した場合には、記録ヘッド１０からインクを排出することでしか気泡を除去できず、無駄に捨てるインク量が増大する。
【００９９】
この比較例の方式で気泡排出性を得るためには、図２８に示すように、ポンプ５７８をいずれかのチューブ（この例ではチューブ５４２）に設け、そのポンプ５７８をバイパスする流路５６８と開閉弁５６９をさらに設けることで実現できる。しかし、この図２８に示す構成によっても、前述の圧力損失の問題があるため、チューブが太くなる不具合と、システムが複雑でコスト高になる不具合は解消されない。
【０１００】
これに対して、前記図２３に示す第４実施形態に係る構成では、チューブ４２、４３を太くしないでもポンプ７８が発生するアシスト流量により圧力損失を生じないでインク供給することができる。また、チューブ４２、４３内に気泡が混入した場合でも、ポンプ７８を用いて、循環により、インクカートリッジ４０内に気泡を排出することができ、排気のためにインクを無駄に捨てる必要がなくなる。
【０１０１】
この循環排気を行うときには、ポンプ７８として可逆型ポンプ（いずれの方向にも送液できるポンプ）を用いる場合には、インクカートリッジ４０側から記録ヘッド１０側へ送液する方向、記録ヘッド１０側からインクカートリッジ４０側へ送液する方向のいずれの方向に送液してもインクカートリッジ４０に排気することができる。ただし、前述したように図２３において矢印Ｇ方向に流れる状態の方が、流路抵抗可変ユニット８１の弁の抵抗が少なくなるので、ポンプ７８でインクカートリッジ４０側から記録ヘッド１０側の方向に送液する方がより排気効率が良くなる。
【０１０２】
また、この第４実施形態のシステムにおいては、第１の流路２０１はポンプ７８によって強制的に一定の流量を形成することができるので、第１の流路２０１を構成する第１のチューブ４２は第２の流路２０２を構成する第２のチューブ４３よりも格段に細いチューブとすることができる。つまり、第１の流路２０１の流体抵抗が第２の流路２０２の流体抵抗よりも小さい構成とできる。これにより、前述したチューブの屈曲性が悪いことによる装置大型化やキャリッジ走査負荷増大などの不具合を生じることがなく、低コストの画像形成装置を実現することができる。
【０１０３】
本発明の画像形成装置では、図１８ないし図２０に示すように４色のインクを吐出させるので、図２３に示す構成のインク供給システムが色別に４つ設けられる。各色のポンプ７８に対応して、ポンプ７８を駆動するモータ等のアクチュエータを個別に４つ設けて各記録ヘッド１０のインク吐出量に応じて個別にモータを制御する方式とすることもできるが、前述したように、色種の個数のポンプ７８（７８Ｋ、７８Ｃ、７８Ｍ、７８Ｙ）に対して共通にモータ（アクチュエータ）８２を１つのみとすることもできる。複数の色を吐出して画像を形成する場合、各記録ヘッド１０から吐出されるインクの量はバラバラになるので、例えば、あるヘッドは全ノズルからインクを吐出する状態で、別のヘッドは非吐出の状態である場合もある。そのような場合でも、本発明のインク供給システムでは、流路抵抗可変ユニット８３を流れるインクの向きや流量によって自動的に流体抵抗が変化するようになっているので、各ヘッド１０の吐出流量に応じたポンプの制御は不要である。
【０１０４】
ここで、本発明のリフィルアシストの原理について図２３を用いてさらに詳細に説明する。
本システムにおけるリフィルアシストは、ポンプ７８による記録ヘッド１０への強制的なインク供給が基本原理であり、ポンプ７８による加圧供給によってリフィルを助けている。まず、記録ヘッド１０での液体吐出流量よりもポンプ７８によるアシスト流量が少ない場合には、ポンプ７８で送液されたインクが全て第１の流路２０１を介して記録ヘッド１０に流れ、足らない分が第２の流路２０２を介して記録ヘッド１０に供給される形態となる。したがって、流路抵抗可変ユニット８３の液体は、図２３におけるＦ方向の流れとなるが、圧損の主要要因である第２の流路２０２を構成する第２のチューブ４３に流れるインクの量がアシスト流量に相当する分少なくなるので、圧損を低減する効果を奏する。
【０１０５】
一方、記録ヘッド１０での液体吐出流量よりもポンプ７８によるアシスト流量が多い場合には、ポンプ７８で送液されたインクが全て第１の流路２０１を介して記録ヘッド１０に流れ、余った分が第２の流路２０２を逆流し、流路抵抗可変ユニット８３を図２３におけるＧ方向に流れる形態となる。この状態では、アシスト流量と吐出流量の差分の液体がポンプユニット８０、第１の流路２０１、第２の流路２０２、圧力制御ユニット８１、インクカートリッジ４０で形成されるループを循環することになる。
【０１０６】
第２の流路２０２及び流路抵抗可変ユニット８３を液体がＧ方向に流れることにより、第２の流路２０２及び流路抵抗可変ユニット８３で発生する圧力損失分が記録ヘッド１０に対しては加圧方向に作用するため、記録ヘッド１０の圧力損失をキャンセルすることになる。ヘッド１０の吐出量が少ない場合は、そもそもの圧力損失が少ないのでリフィルアシストする必要がないが、そのような状態では流路抵抗可変ユニット８３でのＧ方向の流量が増えるため、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示すように弁体８８が下がり、流体抵抗が減るので記録ヘッド１０に対するアシスト圧が自動的に少なくなる。即ち、吐出流量が少なくアシストを必要としないヘッド１０には少ないアシストとなり、吐出流量が多くアシストを必要とするヘッド１０には大きなアシストを与えることとなる。
【０１０７】
図２４において、記録ヘッド１０がアシスト流量０．１ｃｃ／ｓのときにアシストなしに対して約１０ｋＰａ圧力が増加しているのに対して、非吐出ヘッドでは約３ｋＰａ程度しか圧力の増加がないのはそのような理由によるものである。
【０１０８】
このように複数のインクを有するなど複数のインク供給系を有するシステムにおいても、全てのインク供給系のポンプを１つのアクチュエータでまとめて駆動できるので、装置の構成、制御が簡易になり、低コスト、小型の装置を実現することができる。一般的に、液体の粘度は液体の温度によって変化するので、記録ヘッド１０への液体のアシストは、例えば、図１９に示すように温度センサ２７によって測定した装置周囲の温度や、装置内の温度、液体の温度やそれらの予測値等をフィードバックしてポンプ７８の駆動を制御するようにすると良い。それにより、あらゆる温度に対応した使い勝手の良い画像形成装置が実現できる。また、インク供給系路内に圧力センサを設けて予め決められた流量で液体吐出を行ったときの圧力変化を測定できるようにすれば、それにより圧力損失に直結する液体の粘度を検出できるので、それを元にポンプ７８の制御パラメータを変更でき、粘度の異なる様々な液体を用いることができる。また、ユーザが吐出状態を確認しながらポンプ７８の制御パラメータを入力するようにすれば、前述の液体粘度の検出機構が不要となるので、装置を簡易なものとすることができる。
【０１０９】
次に、本発明の第５実施形態に係るインク供給システムについて図２５を参照して説明する。
この実施形態は、前記第２、第４実施形態の構成の構成を組み合わせたものである。すなわち、インクカートリッジ４０として、前記図１４で説明したように、インクが消費することにより自由に変形することができる可撓性材料からなる袋部材９３の内部に液体が収容されたものを使用して、記録ヘッド１０のノズル面よりも下方に配置している。このようなカートリッジ構成とすることでインク供給系が密閉系となるので供給する液体の品質を安定に保持しやすくなる。また、記録ヘッド１０とインクカートリッジ４０の高低差で記録ヘッド１０を負圧に保持する構成であるので、負圧も安定する。
【０１１０】
また、流路抵抗可変ユニット８３として、前記図１５で説明したように、弁体９２は中空構造の球体であり、中央の丸穴９５に沿って上下に動ける構成で、丸穴９５の外壁面には溝94が形成され、溝９４の断面積はインクカートリッジ４０との接続側が大きく、第１のチューブ４２との接続側が小さくなるように連続的に設定されているものを使用している。このような構成の流路抵抗可変ユニット８３を用いた場合でも、弁体９２に作用する浮力とポンプ７８によるアシスト流量と記録ヘッド１０の吐出流量のバランスにより弁体９２の位置が定まり、その位置における流路抵抗可変ユニット８３部での流体抵抗に応じたアシスト圧を記録ヘッド１０に与えることができ、前記第４実施形態で説明したのと同様のリフィルアシスト効果を得ることができる。
【０１１１】
また、カートリッジホルダ４１にポンプ７８と流路抵抗可変ユニット８３を一体的に形成し、装置のコンパクト化を図り、接続に関わるシール部材などを減らすことで、低コスト化を図っている。
【０１１２】
次に、本発明の第６実施形態に係るインク供給システムについて図２６を参照して説明する。
この実施形態は、前記第３、第４、第５実施形態の構成の構成を組み合わせたものである。すなわち、インクカートリッジ４０として、前記図１６で説明したように、インクが消費することにより自由に変形することができる可撓性材料からなる袋部材９３の内部に圧縮ばね９６が設けられて液体が収容されたものを使用している。このような構成とすることで、インクカートリッジ４０が自発的に負圧を発生するので、例えば記録ヘッド１０のノズル面よりも高い位置にインクカートリッジ４０を配置することもできる。
【０１１３】
また、第１のチューブ４２とポンプ７８の間にバッファ部材９７を設けている。このバッファ部材９７により、ポンプ７８が発生する無用な圧力の脈動を減衰させたり、ポンプ起動時や停止時の過渡的な圧力変動を吸収することができ、ヘッドの圧力をより安定にすることができる。
【０１１４】
なお、以上の説明においては、複数のヘッドに異なる色のインクが供給される例で本願発明の動作、効果を説明したが、同一色のインクを複数のヘッドに供給する場合や、色ではなく処方の異なるインクを複数のヘッドに供給する場合にも同様に適用することができる。また、複数のノズル列を１ヘッド内に有する液体吐出ヘッドで１ヘッドから異なる種類の液体を吐出する場合のインク供給システムについても適用することができる。また、狭義のインクを吐出する画像形成装置に限定されるものではなく、様々な液体を吐出する液体吐出装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【０１１５】
４  キャリッジ
１０  記録ヘッド
３０  サブタンク
４０  インクカートリッジ（メインタンク：液体タンク）
４２  インク供給チューブ（チューブ部材）
４３  インク供給チューブ（チューブ部材）
７８  ポンプ
８０  ポンプユニット
８１  圧力制御ユニット
８３  流体抵抗可変ユニット
２０１  第１の流路
２０２  第２の流路
【図１】
2010083135.tif 000003
【図２】
2010083135.tif 000004
【図３】
2010083135.tif 000005
【図４】
2010083135.tif 000006
【図５】
2010083135.tif 000007
【図６】
2010083135.tif 000008
【図７】
2010083135.tif 000009
【図８】
2010083135.tif 000010
【図９】
2010083135.tif 000011
【図１０】
2010083135.tif 000012
【図１１】
2010083135.tif 000013
【図１２】
2010083135.tif 000014
【図１３】
2010083135.tif 000015
【図１４】
2010083135.tif 000016
【図１５】
2010083135.tif 000017
【図１６】
2010083135.tif 000018
【図１７】
2010083135.tif 000019
【図１８】
2010083135.tif 000020
【図１９】
2010083135.tif 000021
【図２０】
2010083135.tif 000022
【図２１】
2010083135.tif 000023
【図２２】
2010083135.tif 000024
【図２３】
2010083135.tif 000025
【図２４】
2010083135.tif 000026
【図２５】
2010083135.tif 000027
【図２６】
2010083135.tif 000028
【図２７】
2010083135.tif 000029
【図２８】
2010083135.tif 000030