(57)【要約】      （修正有）【課題】液体吐出ヘッドの初期充填や気泡排出を行うときに無駄な液体消費を低減することができる液体吐出ヘッドの提供。【解決手段】共通液室２４の流入口２３が開口する壁面に対向する壁面は、復元可能に変形可能な部材である弾性部材１５で形成され、弾性部材１５は、離間状態と、共通液室２４の流入口２３が設けられた壁面に密着する接触状態との間で変形可能であり、弾性部材１５は、共通液室２４の長手方向（ノズル配列方向）において、下流側では、共通液室２４の流入口２３が設けられた壁面に密着する接触状態に変形したときでも、最下流の流入口２３ａが設けられた部分には接触しない配置とし、最上流側の流入口２３ｂよりも更に上流の供給口部２５側で流路全体自体を閉じる状態になるまで変形可能に設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルと、
前記ノズルが通じる複数の個別液室と、
前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室と、を備え、
前記共通液室の壁面には前記複数の個別液室への流入口が設けられ、
前記共通液室の前記流入口が設けられた壁面以外の壁面の少なくとも一部は、復元可能に変形可能な壁面であり、
前記復元可能に変形可能な壁面は、前記流入口が設けられた壁面に接触及び離間可能に変形可能である
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
【請求項２】
前記復元可能に変形可能な壁面は、前記共通液室内での液体の流れの方向において、少なくとも最下流側に位置する前記流入口が設けられた部分には接触しない
ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項３】
前記復元可能に変形可能な壁面は、前記共通液室内での液体の流れの方向において、少なくとも最上流側に位置する前記流入口よりも上流側で流路を閉じる状態になるまで変形可能である
ことを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
【請求項４】
前記復元可能に変形可能な壁面は、伸縮可能な弾性部材で形成されている
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の液体吐出ヘッドを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
前記液体吐出ヘッドの前記共通液室に液体を供給する流路を開閉する開閉手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
請求項３に記載の液体吐出ヘッドと、
前記液体吐出ヘッドの前記共通液室に液体を供給する流路を開閉する開閉手段と、
前記液体吐出ヘッドのノズル面をキャッピングするキャップと、
前記キャップに接続された吸引手段と、を備え、
前記開閉手段を閉じて、前記キャップで前記ノズル面をキャッピングして前記吸引手段で吸引を行わせ、前記復元可能に変形可能な壁面によって、少なくとも最下流側に位置する前記流入口を閉じないで、最上流側に位置する前記流入口よりも上流側で流路を閉じた状態にした後、前記開閉手段を開いて、前記共通液室に液体を流入させる
ことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体吐出ヘッド、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）を記録ヘッドに用いた液体吐出記録方式の画像形成装置、例えばインクジェット記録装置などが知られている。
【０００３】
液体吐出ヘッドは、例えば、液滴を吐出する複数のノズルと、ノズルが通じる複数の個別液室と、複数の個別液室に液体を供給する共通液室とを備えている。
【０００４】
このような液体吐出ヘッドにおいて、例えば共通液室に気泡が滞留すると、個別液室への液体供給が間に合わなくなって吐出不良が発生する。
【０００５】
そこで、従来、例えば、液体吐出ヘッドの上流側にチョーク弁を設け、チョーク弁が閉じた状態でヘッドのノズルから吸引してヘッド内流路を負圧にした後、チョーク弁を開いてヘッドに急激に液体を流入させることで、気泡を排出することが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１６６２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示の構成にあっては、気泡排出に伴う無駄な液体消費が多くなるという課題がある。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、気泡排出に伴う無駄な液体消費を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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は、
液滴を吐出する複数のノズルが通じる複数の個別液室に液体を供給する共通液室を備え、
前記共通液室の壁面には前記複数の個別液室への流入口が設けられ、
前記共通液室の前記流入口が設けられた壁面以外の壁面の少なくとも一部は、復元可能に変形可能な壁面であり、
前記復元可能に変形可能な壁面は、前記流入口が設けられた壁面に接触及び離間可能に変形可能である
構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液体吐出ヘッドの気泡排出を行うときの無駄な液体消費を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う模式的断面説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面説明図である。
【図３】液体吐出ヘッドに対する液体の供給及び排出系の説明に供する模式的説明図である。
【図４】同実施形態における液体吐出ヘッドに対する初期充填時の作用説明に供する模式的説明図である。
【図５】同じく作用説明に供する模式的説明図である。
【図６】同じく作用説明に供する模式的説明図である。
【図７】同実施形態における液体吐出ヘッドの共通液室内に気泡が混入したときの気泡排出動作の説明に供する模式的説明図である。
【図８】同じく気泡排出動作の説明に供する模式的説明図である。
【図９】同じく気泡排出動作の説明に供する模式的説明図である。
【図１０】同じく気泡排出動作の説明に供する模式的説明図である。
【図１１】本発明に係る画像形成装置の全体構成の一例の機構部の側面説明図である。
【図１２】同機構部の要部平面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は同実施形態に係る液体吐出ヘッドのノズル配列方向に沿う模式的断面説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面説明図である。
【００１３】
液体吐出ヘッド１は、液滴を吐出する複数のノズル２１が形成されたノズル板１１と、各ノズル２１が通じる個別液室２２が形成された流路板１２と、個別液室２２の壁面を形成するアクチュエータ基板１３とを備えている。
【００１４】
なお、アクチュエータ基板１３は、圧電型ヘッドであれば、個別液室２２の壁面を形成する振動板部材と振動板部材を変位させる圧電アクチュエータとで構成され、サーマル型であれば、電気熱変換素子を配置した部材で構成される。
【００１５】
そして、アクチュエータ基板１３の流路板１２と反対側には、共通液室２４を形成する共通液室部材を兼ねるフレーム部材１４が配置されている。
【００１６】
共通液室２４の壁面の一部を構成するアクチュエータ基板１３には、共通液室２４から個別液室２２に液体を供給する流入口２３が設けられている。
【００１７】
また、フレーム部材１４には、ノズル配列方向の一端部側には共通液室２４に外部から液体が供給される供給口部２５が設けられている。つまり、ここでは、共通液室２４の長手方向（ノズル配列方向）の片側から供給する構成とする。そして、共通液室２４のノズル配列方向に沿う長手方向において、供給口部２５側の端部を上流側とし、供給口部２５と反対側の端部を下流側とする。
【００１８】
そして、共通液室２４の流入口２３が開口する壁面に対向する壁面、即ち流入口２３が設けられた壁面以外の壁面は、復元可能に変形可能な部材である伸縮可能な弾性部材１５で形成されている。弾性部材１５としては、例えば硬度３０°程度のシリコンゴムを使用することができる。なお、復元可能に変形可能な部材が変形することで流入口２３を閉じることができれば、流入口２３が設けられた壁面と復元可能に変形可能な部材で形成され壁面とは交差する関係にあってもよい。
【００１９】
ここで、弾性部材１５は、共通液室２４の流入口２３が設けられた壁面に接触及び離間可能に変形可能である。つまり、弾性部材１５は、図１（ａ）に示す離間状態と、図１（ｂ）及び図２に示すように、共通液室２４の流入口２３が設けられた壁面に接触して密着する接触状態との間で変形可能である。
【００２０】
この場合、弾性部材１５は、共通液室２４の長手方向（ノズル配列方向）において、下流側では、共通液室２４の流入口２３が設けられた壁面に密着する接触状態に変形したときでも、図１（ｂ）に示すように、最下流の流入口２３ａが設けられた部分には接触しない配置としている。
【００２１】
つまり、最下流側に位置する流入口２３ａと対向する共通液室２４の壁面は、弾性部材１５ではなく、フレーム部材１４で形成されているので、最下流側に位置する流入口２３ａは弾性部材１５で閉じられることはない。
【００２２】
なお、本実施形態では、最下流の流入口２３ａだけでなく、共通液室２４が狭窄している最下流側の部分、すなわち、フレーム部材１４で共通液室２４の上面（流入口２３と対向する面）を形成している部分に位置する１又は２以上の流入口２３も、弾性部材１５で閉じられない構成としている。
【００２３】
一方、弾性部材１５は、共通液室２４の長手方向（ノズル配列方向）において、上流側では、共通液室２４の流入口２３が設けられた壁面に密着する接触状態に変形したとき、図１（ｂ）及び図２に示すように、最上流側の流入口２３ｂよりも更に上流の供給口部２５側で流路全体自体を閉じる状態になるまで変形可能に設けられている。
【００２４】
最上流側の流入口２３ｂは弾性部材１５が接触状態に変形したとき、弾性部材１５で閉じられる位置に設けられ、例えば本実施形態では最上流側の流入口２３ｂは弾性部材１５と対向した位置に設けられている。
【００２５】
次に、本実施形態における液体吐出ヘッドに対する液体の供給及び排出系について図３を参照して説明する。図３は同説明に供する模式的説明図である。
【００２６】
液体吐出ヘッド１の共通液室２４への供給口部２５には供給経路３１が接続され、供給経路３１の途中には開閉弁（チョーク弁）３２が設けられている。
【００２７】
一方、液体吐出ヘッド１に対して進退可能に配置され、液体吐出ヘッド１のノズル面をキャッピングするキャップ４１を有し、キャップ４１には吸引手段として吸引ポンプ４３が吸引経路４２を介して接続されている。
【００２８】
次に、本実施形態における液体吐出ヘッドに対する初期充填時の作用について図４ないし図６も参照して説明する。図４ないし図６は同説明に供する模式的説明図である。
【００２９】
まず、図３に示すように、キャップ４１によって液体吐出ヘッド１のノズル面をキャッピングし、供給経路３１のチョーク弁３２を閉弁した状態にして、吸引ポンプ４３を作動させ、共通液室２４内の減圧を開始する。
【００３０】
このとき、チョーク弁３２が閉じているので、共通液室２４内が減圧されることで内圧が減少し、図４に示すように、弾性部材１５は減圧力に伴って共通液室２４の流入口２３が設けられた壁面側に向かって変形して接触状態になる。
【００３１】
ここで、前述した図１（ｂ）及び図２にも示すように、共通液室２４の最上流側の流入口２３ｂよりも更に上流側の流路が閉じられたときには、供給口部２５側の流路はそれ以上に減圧されない状態になる。
【００３２】
また、弾性部材１５が、流入口２３が形成された壁面に接触することで、最上流側の流入口２３ｂ及びその下流側の流入口２３が閉じられて、共通液室２４とノズル２１との間が遮断される。これにより、少なくとも最下流側の流入口２３ａが臨む部分２４ａの容積を残して共通液室２４の流路の容積は無くなる状態又はほとんど無い状態なる。
【００３３】
さらに吸引が継続されることで、共通液室２４の最下流側の流入口２３ａが臨む部分２４ａの減圧力は、弾性部材１５の変形が止まり、それ以外の壁面は硬い部材で形成されているので更に上昇する。
【００３４】
これにより、共通液室２４の最下流側の流入口２３ａが臨む部分２４ａの圧力は共通液室２４の上流側からチョーク弁３２までの流路部分の圧力よりも、減圧状態の方が高い状態となる。
【００３５】
ここで、チョーク弁３２を開くことにより、図５に示すように、供給経路３１から共通液室２４に向かって液体３００の流れが発生し、充填が始まる。同時に弾性部材１５は復元力によって変形が元に戻ろうとする。弾性部材１５の変形が復元すると同時に生じる空間に液体３００が流れ込み、共通液室２４の下流側に向かって流れる。
【００３６】
共通液室２４の最下流側の流入口２３ａが臨む部分２４ａは高い減圧状態であることから、液体３００の流速は増し、共通液室２４の最下流部側の先端部まで確実に液体３００が充填される。このとき、弾性部材１５の復元で生じる空間に存在していた空気は液体３００の充填に伴って、高い流速によってノズル２１より押し出される。
【００３７】
そして、図６に示すように、共通液室２４などへの流路への初期充填が完了する。
【００３８】
次に、共通液室内に気泡が混入したときの気泡排出動作について図７ないし図１０を参照して説明する。図７ないし図１０は同説明に供する模式的説明図である。
【００３９】
連続吐出など経時変化によって、ノズル２１からの気泡の巻き込みや、上流側からの気泡の流れつきなどによって、共通液室２４内に気泡３０１が存在することがある。気泡３０１は蓄積によって増大すると共に、吐出による液体供給の流れによって、図７に示すように、共通液室２４の下流側に留まることになる。気泡３０１が増大すると、個別液室２２又はノズル２１まで液体供給が間に合わなくなり、不吐出状態になる。
【００４０】
そこで、気泡排出動作を行うようにしている。
【００４１】
気泡排出動作では、図８に示すように、キャップ３１でノズル面をキャッピングし、チョーク弁３２を閉弁し、吸引ポンプ４３を作動し、共通液室２４内の液体３００をノズル２１を通じてキャップ４１内に吸引排出させる。
【００４２】
これにより、弾性部材１５が共通液室２４の流入口２３が設けられた壁面側に接触する状態に変形する。このとき、共通液室２４の上流側が液体供給を妨げられ、個別液室２２への流入口２３も弾性部材１５で覆われるので、共通液室２４の流路は最下流の流入口２３ａが臨む部分２４ａの容積を残してほとんどなくなる状態になる。
【００４３】
これにより、共通液室２４の最下流側の流入口２３ａが臨む部分２４ａの圧力は共通液室２４の上流側からチョーク弁３２までの流路部分の圧力よりも、減圧状態の方が高い状態となる。
【００４４】
ここで、チョーク弁３２を開くことにより、圧力の高い方から低い方に向かって液体３００の流れが発生する。このとき、弾性部材１５は復元力によって変形が元に戻ろうとする。弾性部材１５の変形箇所が戻ると同時に生じる空間に液体３００が流れ込み、液体３００は共通液室２４の下流に向かって流れる。
【００４５】
共通液室２４の最下流側の流入口２３ａが臨む部分２４ａは高い減圧状態であることから、液体３００の流速は増し、共通液室２４の最下流部側の先端部まで確実に液体３００が充填される。
【００４６】
このとき、共通液室２４の最下流側の流入口２３ａが臨む部分２４ａに存在した気泡は、急激に流れ込む液体３００によって、図９に示すように、ノズル２１よりキャップ４１内に排出される。
【００４７】
また、吸引による減圧時に排出される液体の量は、弾性部材１５が変形した共通液室２４の体積分となり、気泡排出のために消費する無駄な液体量が少なくなる。
【００４８】
次に、本発明に係る画像形成装置の全体構成の一例について図１１及び図１２を参照して説明する。図１１は同装置の機構部の側面説明図、図１２は同機構部の要部平面説明図である。
【００４９】
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２２１Ａ、２２１Ｂ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ている。そして、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。
【００５０】
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からなる記録ヘッド２３４ａ、２３４ｂ（以下、区別しないときは「記録ヘッド２３４」というように言う。他の部材も同様である。）を搭載している。記録ヘッド２３４は、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。
【００５１】
記録ヘッド２３４は、それぞれ２つのノズル列を有する。一方の記録ヘッド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）の液滴を吐出する。他方の記録ヘッド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）の液滴を吐出する。なお、ここでは２ヘッド構成で４色の液滴を吐出する構成としているが、各色毎の液体吐出ヘッドを備えることもできる。
【００５２】
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サブタンク２３５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、供給ユニット２２４によっ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。
【００５３】
なお、この画像形成装置にあっては、サブタンク２３５の上流側に前述したチョーク弁が配置される。
【００５４】
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に対向する分離パッド２４４を備えている。分離パッド２４４は給紙コロ２４３側に付勢されている。
【００５５】
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とを備えている。そして、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
また、装置本体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。
【００５９】
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ッ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。）を備えている。また、維持回復機構２８１は、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を備えている。また、維持回復機構２８１は、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２８４などを備えている。
【００６０】
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２８８を配置している。この空吐出受け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。
【００６１】
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はガイド部材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る。更に、用紙２４２の先端が搬送ガイド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。
【００６２】
そして、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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を備えているので、高画質画像を安定して形成することができる。
【００６５】
なお、本願において、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。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（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
【００６６】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体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。例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
【００６７】
また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【００６８】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
１  液体吐出ヘッド
１１  ノズル板
１２  流路板
１３  アクチュエータ基板
１４  フレーム部材
１５  弾性部材（復元可能に変形可能な部材）
２１  ノズル
２２  個別液室
２３  流入口
２４  共通液室
２５  供給口部
２３４、２３４ａ、２３４ｂ  記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
【図１】
2015223821.tif 000003
【図２】
2015223821.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015223821.tif 000007
【図６】
2015223821.tif 000008
【図７】
2015223821.tif 000009
【図８】
2015223821.tif 000010
【図９】
2015223821.tif 000011
【図１０】
2015223821.tif 000012
【図１１】
2015223821.tif 000013
【図１２】
2015223821.tif 000014