(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘッドタンクからヘッドへの供給経路中に設けたフィルタ部材の上流側面や下流側面への気泡の付着残留を低減する。【解決手段】ヘッドタンク２９は、タンクケース２１０内にメインタンクから供給されるインクを収容するフィルタ上流室としての液体収容部２１１が設けられ、液体収容部２１１の下部にインクの異物を除去するフィルタ部材２１２が垂直方向に配設され、フィルタ部材の下流側室から記録ヘッド２４の供給路２０５に連通する供給路２１５が設けられ、ヘッドタンク２９の下流側室からの供給路２１５及び記録ヘッド２４の供給路２０５は斜め上方向に向かって形成されている。【選択図】図５
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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を有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記ヘッドタンクの前記液体を収容する液体収容部と前記記録ヘッドとの間に設けられたフィルタ部材と、を備え、
前記記録ヘッドはノズル面が垂直方向に向けて配設されて、水平方向に液滴を吐出し、
前記ヘッドタンクは前記液体収容部の下部に、前記フィルタ部材が垂直方向に配設され、
前記フィルタ部材の下流側から前記記録ヘッドに前記液体を供給する流路は上方に向かって傾斜して設けられている
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】
本発明は画像形成装置に関し、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（単に液滴を媒体に着弾させること）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、樹脂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。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。
【０００４】
ところで、液体吐出方式の画像形成装置において、液体吐出ヘッド内に異物や気泡が混入すると、滴噴射曲がりや滴吐出不良が発生することになるため、例えば、記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンク（サブタンク）からフィルタ部材を介して記録ヘッドにインクを供給することが行われている。
【０００５】
例えば、記録ヘッドの加圧液室内に存在する気泡や増粘したインク等を除去するために複数の流路とフィルタ及び還流路を設けるもの（特許文献１）、インク供給チューブを介してインクカートリッジのインクを、フィルタを収容したヘッドタンクユニットに供給し、ヘッドタンクユニットから記録ヘッドにインクを供給して印刷を行ない、ヘッドタンクユニットを、フィルタを水平状態と垂直状態にセットできるように回動可能に設けたもの（特許文献２）などがある。
【０００６】
また、従来の画像形成装置として、記録ヘッドのノズル面を垂直方向に配設して、水平方向に液滴を吐出する構成としたものが知られている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６‐６８９０４号公報
【特許文献２】特開平１１−１０５３００号公報
【特許文献３】特許第３５８９２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上述したように記録ヘッドのノズル面を垂直に配設して水平方向に液滴を吐出させる水平打ち方式の画像形成装置にあっては、ヘッドタンクの垂直方向中央部から記録ヘッドにフィルタ部材を介し液体を供給する構成としているため、ヘッドタンク内に流入した気泡がフィルタ部材に付着すると、液体がフィルタ部材を通過できなくなり、初期充填不良が発生し、あるいは、記録ヘッド側への液体供給が間に合わなくなって吐出不良を生じることになる。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、フィルタ部材への気泡の付着残留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】
【００１０】
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、
液滴を吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記ヘッドタンクの前記液体を収容すると前記記録ヘッドとの間に設けられたフィルタ部材と、を備え、
前記記録ヘッドはノズル面が垂直方向に向けて配設されて、水平方向に液滴を吐出し、
前記ヘッドタンクの前記液体収容部の下部に、前記フィルタ部材が垂直方向に配設され、
前記フィルタ部材の下流側から前記記録ヘッドに前記液体を供給する流路は上方に向かって傾斜して設けられている
構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置によれば、記録ヘッドはノズル面が垂直方向に向けて配設されて、水平方向に液滴を吐出し、ヘッドタンクの液体収容部の下部に、フィルタ部材が垂直方向に配設され、フィルタ部材の下流側から記録ヘッドに液体を供給する流路は上方に向かって傾斜して設けられている構成としたので、フィルタ部材に付着する気泡が浮力で上昇してフィルタ部材に残留することが低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【図２】図１を矢示Ａ方向から見た説明図である。
【図３】記録ヘッドの説明図である。
【図４】同装置のインク供給排出系の模式的説明図である。
【図５】同じくヘッドユニットのフィルタ上流側の模式的側面説明図である。
【図６】同じくヘッドユニットのフィルタ上流側の模式的側面説明図である。
【図７】同じくヘッドタンクの正断面説明図である。
【図８】初期充填動作の説明に供するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。まず、本発明に係る画像形成装置について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の機構部の側面説明図、図２は図１を矢示Ａ方向から見た説明図である。
【００１４】
この画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、装置本体の内部に画像形成部２、搬送機構部５等を有し、装置本体の下方側に被記録媒体である用紙１０を積載可能な給紙トレイ（給紙カセットを含み、給紙部の意味で使用する。）４を備え、この給紙トレイ４から給紙される用紙１０を取り込み、搬送機構５によって用紙１０を垂直方向（鉛直方向に沿う方向）に間歇的に搬送しながら、画像形成部２によって水平方向に液滴を吐出させて所要の画像を記録した後、排紙部６を通じて画像が形成された用紙１０を更に上方向に搬送して、装置本体の上方側に設けられた排紙トレイ７に用紙１０を排紙する。
【００１５】
また、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、排紙部６から反転部８内に用紙１０を取り込み、搬送機構部５によって用紙１０を逆方向（下方向）に搬送しながら反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構５に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ７に用紙１０を排紙する。
【００１６】
ここで、画像形成部２は、左右の側板１０１Ｌ、１０１Ｒ間に横架した主ガイド部材２１及び従ガイド部材２２で、記録ヘッド２４を搭載したキャリッジ２３を摺動自在に保持し、主走査モータ２５によって、駆動プーリ２６と従動プーリ２７間に渡したタイミングベルト２８を介して主走査方向に移動走査する。
【００１７】
キャリッジ２３には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、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からなる記録ヘッド２４ａ、２４ｂ（区別しないときは上記のとおり「記録ヘッド２４」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、滴吐出方向を水平方向に向けて装着している。つまり、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル面が垂直方向に配置され、水平方向に向けて液滴を吐出する記録ヘッド２４を備える水平打ち方式を採用している。
【００１８】
記録ヘッド２４は、図３に示すように、それぞれ複数の液滴を吐出するノズル２０１が列設された２つのノズル列Ｎａ、Ｎｂを有し、記録ヘッド２４ａの一方のノズル列Ｎａはイエロー（Ｙ）の液滴を、他方のノズル列Ｎｂはマゼンタ（Ｙ）の液滴を、記録ヘッド２４ｂの一方のノズル列Ｎａはブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列Ｎｂはシアン（Ｃ）の液滴を、それぞれ吐出する。
【００１９】
なお、記録ヘッド２４を構成する液体吐出ヘッドとしては、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２３には、インクと反応することでインクの定着性を高める定着液を吐出する液体吐出ヘッドなども搭載できる。
【００２０】
また、キャリッジ２３には、記録ヘッド２４の各ノズル列Ｎａ、Ｎｂに対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２９が搭載され、このヘッドタンク２９には、装置本体に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ（メインタンク）３０から供給チューブ３１を介してインクが供給される。
【００２１】
また、キャリッジ２３の主走査方向に沿って両側板１０１Ｌ、１０１Ｒ間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール１２１を張装し、キャリッジ２３にはエンコーダスケール１２１のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２２を設け、これらのエンコーダスケール１２１とエンコーダセンサ１２２によってキャリッジ２３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）１２３を構成している。
【００２２】
また、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２４のノズル１２４ｂの状態を維持し、回復するための維持回復機構９を配置している。この維持回復機構９には、記録ヘッド２４の各ノズル面２０２（図３参照）をキャピングするための吸引キャップ９２Ａ及び保湿キャップ９２Ｂ（区別しないときは「キャップ９２」という。）と、ノズル面２０２をワイピング（払拭）するワイパ部材（ワイパブレード）９３が保持され、また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予備吐出（空吐出）を行うときの液滴を受ける空吐出受け９４などを備えている。吸引キャップ９２Ａには吸引手段としての吸引ポンプ９６が接続され、吸引ポンプ９６は廃液タンク９７に通じている。
【００２３】
給紙トレイ４の用紙１０は、給紙コロ（半月コロ）４３と分離パッド４４によって１枚ずつ分離されて装置本体内に給紙され、搬送ガイド部材４５に沿って、搬送機構部５の搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に送り込まれ、搬送ベルト５１に吸着されて搬送される。
【００２４】
搬送機構部５は、駆動ローラである搬送ローラ５２と従動ローラ５３との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト５１と、この搬送ベルト５１を帯電させるための帯電ローラ５４と、画像形成部２に対向する部分で搬送ベルト５１の平面性を維持するプラテン部材５５となどを有している。
【００２５】
搬送ベルト５１は、副走査モータ１５１によってタイミングベルト１５２及びタイミングプーリ１５３を介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって、ベルト搬送方向（副走査方向、用紙搬送方向）に周回移動する。この搬送ベルト５１のうち、画像形成部２に対向して用紙１０を吸着する搬送ローラ５２から従動ローラ５３までの領域を正搬送部分５１ａとし、従動ローラ５３から搬送ローラ５２までの領域を逆搬送部分５１ｂという。
【００２６】
また、搬送ローラ５２の軸５２ａにはコードホイール１５４を取り付け、このコードホイール１５４に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１５５を設けて、これらのコードホイール１５４とエンコーダセンサ１５５によって搬送ベルト５１の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）１５６を構成している。
【００２７】
排紙部６は、排紙ガイド部材６１と、排紙搬送ローラ６２及び拍車６３と、排紙ローラ６４及び拍車６５とが配置され、画像が形成された用紙１０を排紙ローラ６４及び拍車６５間から排紙トレイ７上にフェイスダウンで排紙する。
【００２８】
また、反転部８は、排紙トレイ７に一部を排出した用紙１０をスイッチバック方式で反転して搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に送り込むため、排紙経路と反転経路を切り替える切替爪８１と、反転ガイド部材８２と、反転ローラ８３及び反転コロである拍車８４と、従動ローラ５３に対向する従動補助ローラ８５と、搬送ベルト５１の逆送部分５１ｂと、搬送ベルト５１の逆送部分５１ｂから分離された用紙１０を、帯電ローラ５４を迂回させて、搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に案内する迂回ガイド部材８６などを備えている。
【００２９】
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４から用紙１０が１枚ずつ分離給紙され、帯電された搬送ベルト５１に用紙１０が静電吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙１０が垂直方向に搬送される。そこで、キャリッジ２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２４を駆動することにより、停止している用紙１０にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１０を所定量搬送後、次の行の記録を行い、記録が終了した用紙１０を排紙トレイ７に排紙する。
【００３０】
そして、記録ヘッド２４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ２３をホーム位置である維持回復機構９に対向する位置に移動して、吸引キャップ９２ａによるキャッピングを行ってノズル１２４ｂからの吸引排出を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。
【００３１】
また、両面印刷を行う場合には、第１面印刷は上述したとおりの動作を行い、用紙１０の後端が反転部分岐（切替爪８１）を通過すると、排紙ローラ６４が反転駆動されて用紙１０がスイッチバックされ、反転ガイド部材８２側に案内され、反転ローラ８３と拍車８４の間で搬送され、搬送ベルト５１の逆搬送部分５１ｂと搬送補助ローラ８５との間へと用紙１０が送り込まれる。
【００３２】
これにより、用紙１０は搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって搬送され、搬送ローラ５２側で搬送ベルト５１から分離されて、迂回ガイド部材８６で案内され（迂回パスを経由し）、再度搬送ベルト５１の正搬送部分５１ａと押圧コロ４８との間に送り込まれて搬送ベルト５１に吸着され、再度記録ヘッド２４による画像形成領域に吸着搬送されることで第２面印刷が行われた後、排紙トレイ７に排紙される。
【００３３】
ここで、帯電ローラ５４は、反転時の迂回パスの内側（迂回ガイド部材８６の内側）に配置されているため、用紙１０は常に新規に帯電された状態の搬送ベルト５１上に吸着されることになる。
【００３４】
次に、この画像形成装置のインク供給排出系について図４の模式的説明図を参照して説明する。
メインタンク（インクカートリッジ）１１は、記録ヘッド２４から吐出されるインクが収容され、装置本体に対して着脱自在に装着される。メインタンク１１とヘッドタンク２９との間は供給チューブ（供給経路）１２を介して接続され、供給経路１２には可逆型ポンプからなる供給ポンプ１３が設けられている。供給ポンプ１３は、例えば正転時にはメインタンク１１からヘッドタンク２９に向けてインクが供給され、逆転時にはヘッドタンク２９からメインタンク１１に向けてインクが戻される。
【００３５】
記録ヘッド２４とヘッドタンク２９とはヘッドユニット１００として一体化されている。記録ヘッド２４にはヘッドタンク２９から共通液室２１４にインクが供給され、共通液室２１４から個別液室２１３にインクが供給され、個別液室２１３内のインクが加圧されてノズル２０１から液滴が吐出される。上述した供給ポンプ１３を逆転してヘッドタンク２９側からメインタンク１１側にインクを戻すことによって、ヘッドタンク２９に負圧が形成される。
【００３６】
一方、記録ヘッド２４のノズル面１２４をキャッピングする吸引キャップ９２ａは、記録ヘッド２４に合わせて垂直方向に配置され、図示しないキャップ移動機構によって記録ヘッド２４に対して進退される。
【００３７】
吸引キャップ９２ａは、高さ方向で底面１９２ａに排出口（吸引口）１９０が設けられ、この吸引口１９０には廃液タンク９７に通じる排出経路１９１が接続され、排出経路１９１に吸引ポンプ９６が設けられている。また、吸引キャップ９２ａの高さ方向で上部には大気開放口１９２が設けられ、大気開放口１９２にはキャッピング時に形成されるキャップ内空間１９４を大気に通じる大気開放経路１９３が接続され、大気開放経路１９３を開閉する大気開放弁９８が設けられている。また、吸引キャップ９２ａ内には、液体を吸収する吸収部材９９が配設されている。
【００３８】
次に、本発明の実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンクを一体にしたヘッドユニットについて図５ないし図７を参照して説明する。なお、図５はフィルタ部材の上流側の側面説明図、図６はフィルタ部材の下流側の側面説明図、図７はヘッドタンクの正断面説明図である。なお、ここでは、１つの色のインクに係わる部分で説明する。
ヘッドユニット１００は、前述したように、液滴を吐出する記録ヘッド２４と、ヘッド２４に供給するインクを収容する液体収容タンクとしてのヘッドタンク２９とを一体にしたものである。
【００３９】
記録ヘッド２４は、前述したように液滴を吐出する複数のノズル２０１と、各ノズル２０１が連通する個別液室２０３と、各液室２０３にインクを供給する共通液室２０４とを有し、共通液室２０４にはヘッドタンク２９からの供給路２０５が設けられている。
【００４０】
ヘッドタンク２９は、タンクケース２１０内にメインタンク１１から供給されるインクを収容するフィルタ上流室としての液体収容部２１１が設けられ、液体収容部２１１の下部にインクの異物を除去するフィルタ部材２１２が垂直方向に配設され、フィルタ部材２１２の下流側室２１３の上部から記録ヘッド２４の供給路２０５に連通する供給路２１５が設けられている。
【００４１】
ここで、ヘッドタンク２９の下流側室２１３からの供給路２１５及び記録ヘッド２４の供給路２０５で構成される供給経路は、全体として、上方に向かって傾斜して（斜め上方向に向かって）形成されている。
【００４２】
このように構成したので、ヘッドタンク２９の液体収容部２１２に流入し、あるいは、発生した気泡は、浮力によって上昇し、フィルタ部材２１２の上流側面への気泡の付着が低減する。また、フィルタ部材２１４を通過した気泡は、供給路２１５及び供給路２０５が斜め上方向に向かって形成されていることから、同様に浮力によって上昇して記録ヘッド２９の共通液室２０４側に移動し、フィルタ部材２１２の下流側面への気泡の付着が低減する。なお、記録ヘッド２４側に移動した気泡は気泡排出動作（維持回復動作など）でノズル２０１から排出される。
【００４３】
このように、記録ヘッドはノズル面が垂直方向に向けて配設されて、水平方向に液滴を吐出し、ヘッドタンクの液体収容部の下部にフィルタ部材が垂直方向に配設され、フィルタ部材の下流側から記録ヘッドに液体を供給する流路は上方に向かって傾斜して設けられている構成とすることで、フィルタ部材に付着する気泡が浮力で上昇してフィルタ部材に残留することが低減し、吐出不良や供給不足が低減して、安定した滴吐出を行なうことができる。
【００４４】
次に、このヘッドユニット１００に対するインクの初期充填動作について図８のフロー図を参照して説明する。
まず、ヘッドタンク２９の図示しない大気開放弁を開いてメインタンク１１からヘッドタンク２９にインクの充填を開始し、ヘッドタンク２９の図示しない液面検知手段によってニアー満タンが検知されるとインク充填を停止する。
【００４５】
その後、吸引キャップ９２Ａで記録ヘッド２４のノズル面２０１をキャッピングし、吸引ポンプ９６を駆動して、所定の吸引圧で、所定の吸引時間、吸引を行なう。これにより、ヘッドタンク２９から記録ヘッド２４にインクが吸引供給されて記録ヘッド２４内に充填される。
【００４６】
そして、所定の吸引回数が完了した後、ヘッドタンク２９の大気開放弁を閉じて、吸引キャップ９２Ａを記録ヘッド２４のノズル面から離間し（デキャップして）、ノズル面２０２をワイピングし、空吐出動作を行なって、初期充填を終了する。
【００４７】
なお、上記実施形態では、上記実施形態ではシリアル型画像形成装置で説明しているが、ライン型画像形成装置にも同様に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
２  画像形成部
４  給紙部
５  搬送機構
６  排紙部
７  排紙トレイ
８  反転部
９  維持回復機構
１０  用紙（被記録媒体）
１１  メインタンク
１２  供給経路
１３  供給ポンプ
２３  キャリッジ
２４  記録ヘッド
２９  ヘッドタンク
５１  搬送ベルト
９２ａ  吸引キャップ
９３  ワイパ部材
９６  吸引ポンプ
２０４  共通液室
２０５  供給路
２１１  液体収容部
２１２  フィルタ部材
２１５  供給路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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