液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット及び画像形成装置
【課題】ヘッドタンク内のフィルタ上流室から気泡を効率的に排出できない。
【解決手段】ヘッドタンク４のインク収容部２２は滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材２０７によって上流室３５と下流室３６に分けられ、上流室３５に外部からインクを供給する第１流路２７と、収容部２２の上流室３５内からインク又は気体を外部に排出する第２流路２８が設けられ、収容部２２は高さ方向に傾斜した天面２２ａを有し、第２流路２８の上流室３５への開口部２８ａは、傾斜した天面２２ａの高さ方向で最も高い位置に設けられ、また、第２流路２８の上流室３５への開口部２８ａと第１流路２７の上流室３５への開口部２７ａは同じ壁面（天面２２ａ）内で最も離れた位置に設けられている。
【解決手段】ヘッドタンク４のインク収容部２２は滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材２０７によって上流室３５と下流室３６に分けられ、上流室３５に外部からインクを供給する第１流路２７と、収容部２２の上流室３５内からインク又は気体を外部に排出する第２流路２８が設けられ、収容部２２は高さ方向に傾斜した天面２２ａを有し、第２流路２８の上流室３５への開口部２８ａは、傾斜した天面２２ａの高さ方向で最も高い位置に設けられ、また、第２流路２８の上流室３５への開口部２８ａと第１流路２７の上流室３５への開口部２７ａは同じ壁面（天面２２ａ）内で最も離れた位置に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット及び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液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からな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（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）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、液体吐出記録方式の「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（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、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。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】
このような液体吐出方式の画像形成装置において、記録ヘッド側にヘッドタンク（ヘッドに一体的に設けられるタンクの意味であり、このようなタンクであれば、サブタンク、バッファタンクなども同義で使用する）を設け、装置本体側にメインタンクを配置して、メインタンクからサブタンクにインクを供給し、ヘッドタンクから記録ヘッドにインクを供給する方式が知られている。
【０００５】
そして、ヘッドタンクとして、内部に不純物をろ過するフィルタを備え、フィルタ上流室側を面タンクに接続し、フィルタ下流室側から記録ヘッドにインクを供給するものが知られている。
【０００６】
ところで、液体吐出ヘッド内に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、インク供給経路中の気泡を効率的に排出することが必要になる。
【０００７】
従来、ヘッドタンクのフィルタ上流室の気泡排出に関しては、ノズルからインクとともに吸引排出するもの（特許文献１）、フィルタ上流室と下流室にそれぞれ気泡を排出するポートを設けるもの（特許文献２）、タンク内の上部に排出部を設けてインクを排出部から溢れさせることによって気泡を排出するもの（特許文献３）、ヘッドタンクからメインタンクへの還流経路を設けるもの（特許文献４）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３００４２号公報
【特許文献２】特開２００７−１４４９７６号公報
【特許文献３】特開２００８−１７３８１６号公報
【特許文献４】特開２００６−０６８９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示の技術にあっては、気泡を排出するために吸引動作を実施する必要があり、それに伴いノズルを密閉するキャップやキャップ内を負圧にする吸引手段も設けなければならない。また、ノズルに気泡を巻き込んで排出するため、気泡がノズルから排出されずに流路に残った場合は、それが吐出不良の原因になるおそれがあるという課題がある。
【００１０】
特許文献２に開示の技術にあっては、排出ポートによりタンク内に残留した気泡をノズルを経由することなく排出することができるものの、上流室と下流室でそれぞれ独立した流路と開閉バルブを持つため、供給システムとしては大型となり、且つそれぞれ独立した制御を行わなければならないためオンデマンドでの作業性が悪くなるおそれがあるという課題がある。
【００１１】
特許文献３に開示の技術にあっては、タンク内部に液面検知手段を設ける必要があり、タンク自体が大型、且つ複雑となり、小型化を図ることができないという課題がある。
【００１２】
特許文献４に開示の技術にあっては、還流時間や還流させるインク量を多量に必要とし、メンテナンス時間が長くなるおそれがある。また、供給経路内で発生した気泡はフィルタで捕捉されて上流室に溜まるため、気泡を溜める領域をフィルタ上流室に設ける必要があり、タンクが比較的大型となるという課題がある。
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドタンクのフィルタ上流室からの気泡を効率的に排出できる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】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明に係る液体収容タンクは、
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
前記ヘッドに供給する液体を収容する収容部を有し、
前記収容部はフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられ、
前記上流室に外部から液体を供給する第１流路と、
前記上流室の液体又は気体を外部に排出する第２流路と、が設けられ、
前記第２流路の前記上流室への開口部は、前記上流室の高さ方向で最も高い位置に設けられ、
前記第２流路の前記上流室への開口部と前記第１流路の前記上流室への開口部は同じ壁面内で最も離れた位置に設けられている
構成とした。
【００１５】
ここで、前記第１流路及び前記第２流路は前記上流室の天面に設けられている構成とできる。
【００１６】
また、前記第２流路の前記開口部の開口径は前記第１流路の前記開口部の開口径より小さく、前記第２流路の前記開口部の流体抵抗は前記フィルタ部材が前記液体で濡れた状態の前記フィルタ部材の流体抵抗よりも小さい構成とできる。
【００１７】
本発明に係る液体吐出ヘッドユニットは、液滴を吐出するヘッドと、本発明に係る液体収容タンクとを一体にした構成とした。
【００１８】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体収容タンク又は液体吐出ヘッドユニットを備えているものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る液体収容タンクによれば、上流室に外部から液体を供給する第１流路と、上流室の液体又は気体を外部に排出する第２流路と、が設けられ、第２流路の上流室への開口部は、上流室の高さ方向で最も高い位置に設けられ、第２流路の上流室への開口部と第１流路の上流室への開口部は同じ壁面内で最も離れた位置に設けられている構成としたので、初期充填（空状態への初めての充填或いは充填液が充填された状態から所要の液体を充填すること）時にヘッドタンクのフィルタ上流室から気泡を効率的に排出できるようになる。
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドユニットによれば、ヘッドと本発明に係る液体収容タンクを一体にしているので、ヘッドタンクのフィルタ上流室から気泡を効率的に排出できるようになる。
【００２１】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体収容タンク又は液体吐出ヘッドユニットを備えているので、安定した滴吐出を行なって画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す液体吐出ヘッドユニットを含むインク供給系の説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面説明図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面説明図である。
【図４】同液体吐出ヘッドユニットに対するインク初期充填動作の説明に供する模式的正面証明図である。
【図５】同じく模式的正面説明図である。
【図６】同じく図２と同様な模式的断面説明図である。
【図７】同じく模式的正面説明図である。
【図８】同じく図２と同様な模式的断面説明図である。
【図９】同じく模式的正面説明図である。
【図１０】同じく図３と同様な模式的断面説明図である。
【図１１】同じく模式的正面説明図である。
【図１２】同じく模式的正面説明図である。
【図１３】同液体吐出ヘッドユニットからの滴吐出状態の説明に供する模式的正面証明図である。
【図１４】本発明の第２実施形態を示す液体吐出ヘッドユニットの模式的正面説明図である。
【図１５】洗浄液で洗浄するときの空気の流れの説明に供する模式的正面説明図である。
【図１６】本発明に係る画像形成装置の全体構成の一例の説明に供する模式的説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。本発明の第１実施形態における画像形成装置について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同実施形態における画像形成装置のインク供給系の説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うヘッドタンクの断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
液体吐出ヘッドユニット（以下、単に「ヘッドユニット」ともいう。）１は、液滴を吐出するヘッド２と、ヘッド２に供給するインクを収容する液体収容タンク（以下、「ヘッドタンク」という。）４とを備えている。
【００２４】
ヘッド２は、液滴を吐出する複数のノズル１１と、各ノズル１１が連通する液室１２と、各液室１２にインクを供給する共通液室１３と、共通液室１３にインクを供給される供給口（インク供給ポート）１４と、共通液室１３からインクを排出する排出口（インク排出ポート）１５などを備えている。
【００２５】
ヘッドタンク４は、タンクケース２１内にヘッド２に供給するインクを収容するインク収容部２２と、インク収容部２２からインクをヘッド２の供給口１４に供給する供給ポート２４と、ヘッド２の排出口１５から排出されるインクを第３流路（排出流路）３９に排出する排出径路２５とを備えており、前記インク収容部２２は縦方向に配置されたインク中の不純物を濾過するフィルタ２０７によってフィルタ上流室（以下単に「上流室」という。）３５とフィルタ下流室３６に分けられている。フィルタ下流室（以下単に「下流室」という。）３６は、連通経路２０４を介して供給ポート２４に通じる供給経路２０３に連通している。
【００２６】
そして、タンクケース２１には、収容部２２の上流室３５に外部からインクを供給する第１流路(インク供給流路口)２７と、収容部２２の上流室３５内からインク又は気体を外部に排出する第２流路（気泡排出経路）２８が設けられている。
【００２７】
ここで、収容部２２は高さ方向に傾斜した天面２２ａを有し、第２流路２８の上流室３５への開口部２８ａは、傾斜した天面２２ａの高さ方向で最も高い位置、すなわち、上流室３５の高さ方向で最も高い位置に設けられ、また、第２流路２８の上流室３５への開口部２８ａと第１流路２７の上流室３５への開口部２７ａは同じ壁面（天面２２ａ）内で最も離れた位置に設けられている。
【００２８】
また、ヘッドタンク４のタンクケース２１は、一方が開口した部材であり、開口部には可撓性の弾性変形可能な部材としてのフィルム部材２３（図１中網掛けを付して示すもの）を貼り付けて、圧力変動を吸収する構成としている。
【００２９】
一方、装置本体側には、ヘッドタンク４にインクを補充供給する交換可能なメインタンク（インクカートリッジ）５が配置されている。このインクタンク５は、先端部にバルブが付いた図示しない継手を設けており、インク供給経路５１及びインク戻り経路５３から着脱可能になっており、この継手から容易にメインタンク５の交換ができるようになっている。
【００３０】
そして、メインタンク５からインク供給経路５１を通じてインク供給用ポンプ５２によりヘッドタンク４の第１流路２７に送液される。また、ヘッドタンク４の排出経路２５はインク戻り経路５３を介してメインタンク５に接続され、インク戻り経路５３には開閉弁（バルブ）５４が介装されている。また、ヘッドタンク４の第２流路２８にも開閉弁（バルブ）５５が介装されている。
【００３１】
また、このメインタンク５は、タンク５内のインクが外気へ長時間露出し、乾燥または凝固することを防止するための大気開放管５６が設けられている。この大気開放管５６の流路は、細長い管状の形状になっており、管内の湿度はその長さに沿って変化するため、メインタンク５内のインクが外気と直接接することを防止することができ、インクの乾燥または増粘や凝固することを防止するようになっている。
【００３２】
次に、この液体吐出ヘッドユニットに対するインク充填の流れについて図４ないし図１３を参照して説明する。
まず、図４に示すように、第１流路２７からヘッドタンク４の収容部２２の上流室３５にインク３００が供給される。このとき、フィルタ２０７がインク３００で濡れることで空気が透過しなくなり、上流室２５内の空気は第２流路２８からヘッドタンク４の外部へと排気される。なお、開閉弁５５は開状態にされている。
【００３３】
そして、図５及び図６に示すように、上流室３５内がインクで満たされると、上流室３５内の空気は第２流路２８からヘッドタンク４の外部へと排出される。ここで、第２流路２８の開口部２８ａは上流室３５の天面２２ａで、上流室３５の空間で最も高い位置に設けられているため、上流室３５内に充填されるインク３００が第２流路２８側に向かって空気を押し出すので、上流室３５内は残留空気が無くインク３００が充填される。
【００３４】
その後、図７に示すように、第２流路２８の開閉弁５５を閉じる。開閉弁５５を閉じることより、上流室３５の圧力が高くなり、図８に示すように、インク３００はフィルタ２０７を通過して下流室３６へと流れる。このとき、第２流路２８の開口部２８ａに加わる抵抗は、濡れた状態のフィルタ２０７を空気が透過するときの抵抗よりも低くなければならない。
【００３５】
次に、フィルタ２０７を通過してインクは、図９及び図１０に示すように、下流室３６の開口部２０４から供給経路２０３に流入する。このとき、下流室３６内の空気はヘッド２の共通流路１３側に送られて後述する排出経路２５を通じて排出される。
【００３６】
その後、図１１に示すように、ヘッド２からヘッドタンク４の排出経路２５インクが充填される。
【００３７】
さらに、図１２に示すように、ヘッドタンク４の排出経路２５に充填されるインク３００は戻し流路５３を通じてインクタンク５に戻される。そして、ヘッド２、ヘッドタンク４及び戻し流路５３の少なくとも開閉弁５４より上流側の戻し流路５１にインク３００が充填された後に、同図１２に示すように、開閉弁５４を閉じることで、インク充填動作が完了する。
【００３８】
その後、図１３に示すようにヘッド２のノズル１１から液滴３０１を吐出させて画像を形成することができる。
【００３９】
このように、ヘッドタンクのフィルタの上流室に外部から液体を供給する第１流路と、上流室の液体又は気体を外部に排出する第２流路とが設けられ、第２流路の上流室への開口部は、上流室の高さ方向で最も高い位置に設けられ、第２流路の上流室への開口部と第１流路の上流室への開口部は同じ壁面内で最も離れた位置に設けられている構成とすることで、ヘッドタンクのフィルタ上流室から気泡を効率的に排出できるようになる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態に係るヘッドタンクについて図１４を参照して説明する。
本実施形態は、下流室３６と排出経路２５とを連通する連通路３７を設けている。
【００４１】
これにより、ヘッドタンク４の下流室３６にインクが充填されるときに、下流室３６内の空気を排出経路２５に排出できるようにして、ヘッド２内の流路内への空気の流入を低減することができる。
【００４２】
上記各実施形態のヘッドタンクにおいて、液体置換（予めヘッドタンクに充填されている充填液を初期充填でインクに置換する）場合、ヘッドタンク内を洗浄液で洗浄する場合、図１５に示すように、第２流路２８を第１流路２７から天面２２ａの最も離れた位置に設けることで、ヘッドタンク４内の気流が矢印４０のように循環するため、澱み（滞留）が無く、効率的に洗浄を行うことができる。また、洗浄時に使用する液体（例えば洗浄液等）の供給口は、第１流路２７ではなく第２流路２８、あるいは、その両方を利用して行うこともできる。
【００４３】
次に、上記各実施形態で説明した液体吐出ヘッドユニットを備える画像形成装置の一例について図１６を参照して説明する。
この画像形成装置は、上記液体吐出ヘッドユニット１からなる記録ヘッド１０１を、キャリッジ１０３に搭載して、左右の側板１００Ａ、１００Ｂ間に横架した主ガイドロッド１０４と図示しない副ガイド部材とで摺動自在に支持している。この記録ヘッド１０１は、タイミングベルト１０５を介して主走査モータ１０６によって主走査方向に移動走査される。一方、被記録媒体１０７は記録ヘッド１０１のノズル面１１ａと対向し、記録ヘッド１０１の移動方向と直交する方向に搬送ローラ１０９によって搬送され、記録ヘッド１０１から画像に応じて吐出されるインク滴が付着されて画像が形成される。
【００４４】
記録ヘッド１０１へのインクの供給は、メインタンク５や大気開放管５６等が納められたメインタンクユニット１０２からインク供給ポンプ５２を経由してフレキシブルなインク供給径路５１によってなされる。また、記録ヘッド１０１にはノズルから吐出又は排出されなかったインクをインク戻し径路５３を通じてメインタンクユニット１０２に戻される。
【００４５】
また、記録領域外に設けられたキャップ部材１１１は、複数のノズル１１を有するノズル面１０８をキャッピングする弾性体、好ましくはシリコンゴム等からなる。非記録時には、記録ヘッド１０１がキャップ部材１１１の上方まで移動し、キャップ部材１１１が図示していないキャップ移動機構によって移動してノズル面１０８をキャッピングする。このキャップ部材１１１内には、インク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート１１２が設けられている。
【００４６】
このキャップ部材１１１には、底面に２本のチューブ１１３、１１４が連結され、チューブ１１３は大気開放弁１１５を介して大気に連通される。チューブ１１４は吸引ポンプ１１６に接続され、キャップ部材１１１でノズル面１０８をキャッピングし、大気開放弁１１５を閉じた状態で、吸引ポンプ１１６を駆動してキャップ部材１１１内に負圧を発生させることで、記録ヘッド１０１のノズルからインクを吸引し、大気開放弁１１５を開放することでキャップ部材１１１内の空間１１７に溜まったインクを廃液タンク１１８に排出する。また、キャップ部材１１１は、大気開放弁１１５を閉じた状態でノズル面１０８に接触させ保持することで、記録ヘッド１０１のノズルの乾燥を防止する。
【００４７】
さらに、図示していないワイパ移動機構によってワイパーブレード（ワイパ部材）１１９を記録ヘッド１０１のノズル面１０８に接触する高さまで移動させ、記録ヘッド１０１を主走査方向に移動させてワイパーブレード１１９によりノズル面１０８に付着したインクや塵埃を払拭し、ノズル面１０８のメニスカスの生成やクリーニングを行うことができる。
【００４８】
なお、上記実施形態ではシリアル型画像形成装置に適用した例で説明しているが、ライン型画像形成装置にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 液体吐出ヘッドユニット
２ ヘッド
４ ヘッドタンク
５ メインタンク
１１ ノズル
１３ 共通液室
１４ 供給ポート
１５ 排出ポート
２１ タンクケース
２２ インク収容部
２３ ダンパ部材（フィルム部材）
２４ 供給ポート
２５ 排出経路
３５ フィルタ上流室
３６ フィルタ下流室
５１ インク供給経路
５２ インク供給ポンプ
５３ インク戻り流路
１０１ 記録ヘッド（液体吐出ヘッドユニット）
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット及び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液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からな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（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）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、液体吐出記録方式の「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（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、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。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】
このような液体吐出方式の画像形成装置において、記録ヘッド側にヘッドタンク（ヘッドに一体的に設けられるタンクの意味であり、このようなタンクであれば、サブタンク、バッファタンクなども同義で使用する）を設け、装置本体側にメインタンクを配置して、メインタンクからサブタンクにインクを供給し、ヘッドタンクから記録ヘッドにインクを供給する方式が知られている。
【０００５】
そして、ヘッドタンクとして、内部に不純物をろ過するフィルタを備え、フィルタ上流室側を面タンクに接続し、フィルタ下流室側から記録ヘッドにインクを供給するものが知られている。
【０００６】
ところで、液体吐出ヘッド内に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、インク供給経路中の気泡を効率的に排出することが必要になる。
【０００７】
従来、ヘッドタンクのフィルタ上流室の気泡排出に関しては、ノズルからインクとともに吸引排出するもの（特許文献１）、フィルタ上流室と下流室にそれぞれ気泡を排出するポートを設けるもの（特許文献２）、タンク内の上部に排出部を設けてインクを排出部から溢れさせることによって気泡を排出するもの（特許文献３）、ヘッドタンクからメインタンクへの還流経路を設けるもの（特許文献４）などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２３００４２号公報
【特許文献２】特開２００７−１４４９７６号公報
【特許文献３】特開２００８−１７３８１６号公報
【特許文献４】特開２００６−０６８９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示の技術にあっては、気泡を排出するために吸引動作を実施する必要があり、それに伴いノズルを密閉するキャップやキャップ内を負圧にする吸引手段も設けなければならない。また、ノズルに気泡を巻き込んで排出するため、気泡がノズルから排出されずに流路に残った場合は、それが吐出不良の原因になるおそれがあるという課題がある。
【００１０】
特許文献２に開示の技術にあっては、排出ポートによりタンク内に残留した気泡をノズルを経由することなく排出することができるものの、上流室と下流室でそれぞれ独立した流路と開閉バルブを持つため、供給システムとしては大型となり、且つそれぞれ独立した制御を行わなければならないためオンデマンドでの作業性が悪くなるおそれがあるという課題がある。
【００１１】
特許文献３に開示の技術にあっては、タンク内部に液面検知手段を設ける必要があり、タンク自体が大型、且つ複雑となり、小型化を図ることができないという課題がある。
【００１２】
特許文献４に開示の技術にあっては、還流時間や還流させるインク量を多量に必要とし、メンテナンス時間が長くなるおそれがある。また、供給経路内で発生した気泡はフィルタで捕捉されて上流室に溜まるため、気泡を溜める領域をフィルタ上流室に設ける必要があり、タンクが比較的大型となるという課題がある。
【００１３】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドタンクのフィルタ上流室からの気泡を効率的に排出できる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】
【００１４】
上記の課題を解決するために、本発明に係る液体収容タンクは、
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
前記ヘッドに供給する液体を収容する収容部を有し、
前記収容部はフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられ、
前記上流室に外部から液体を供給する第１流路と、
前記上流室の液体又は気体を外部に排出する第２流路と、が設けられ、
前記第２流路の前記上流室への開口部は、前記上流室の高さ方向で最も高い位置に設けられ、
前記第２流路の前記上流室への開口部と前記第１流路の前記上流室への開口部は同じ壁面内で最も離れた位置に設けられている
構成とした。
【００１５】
ここで、前記第１流路及び前記第２流路は前記上流室の天面に設けられている構成とできる。
【００１６】
また、前記第２流路の前記開口部の開口径は前記第１流路の前記開口部の開口径より小さく、前記第２流路の前記開口部の流体抵抗は前記フィルタ部材が前記液体で濡れた状態の前記フィルタ部材の流体抵抗よりも小さい構成とできる。
【００１７】
本発明に係る液体吐出ヘッドユニットは、液滴を吐出するヘッドと、本発明に係る液体収容タンクとを一体にした構成とした。
【００１８】
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る液体収容タンク又は液体吐出ヘッドユニットを備えているものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る液体収容タンクによれば、上流室に外部から液体を供給する第１流路と、上流室の液体又は気体を外部に排出する第２流路と、が設けられ、第２流路の上流室への開口部は、上流室の高さ方向で最も高い位置に設けられ、第２流路の上流室への開口部と第１流路の上流室への開口部は同じ壁面内で最も離れた位置に設けられている構成としたので、初期充填（空状態への初めての充填或いは充填液が充填された状態から所要の液体を充填すること）時にヘッドタンクのフィルタ上流室から気泡を効率的に排出できるようになる。
【００２０】
本発明に係る液体吐出ヘッドユニットによれば、ヘッドと本発明に係る液体収容タンクを一体にしているので、ヘッドタンクのフィルタ上流室から気泡を効率的に排出できるようになる。
【００２１】
本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る液体収容タンク又は液体吐出ヘッドユニットを備えているので、安定した滴吐出を行なって画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す液体吐出ヘッドユニットを含むインク供給系の説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面説明図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面説明図である。
【図４】同液体吐出ヘッドユニットに対するインク初期充填動作の説明に供する模式的正面証明図である。
【図５】同じく模式的正面説明図である。
【図６】同じく図２と同様な模式的断面説明図である。
【図７】同じく模式的正面説明図である。
【図８】同じく図２と同様な模式的断面説明図である。
【図９】同じく模式的正面説明図である。
【図１０】同じく図３と同様な模式的断面説明図である。
【図１１】同じく模式的正面説明図である。
【図１２】同じく模式的正面説明図である。
【図１３】同液体吐出ヘッドユニットからの滴吐出状態の説明に供する模式的正面証明図である。
【図１４】本発明の第２実施形態を示す液体吐出ヘッドユニットの模式的正面説明図である。
【図１５】洗浄液で洗浄するときの空気の流れの説明に供する模式的正面説明図である。
【図１６】本発明に係る画像形成装置の全体構成の一例の説明に供する模式的説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。本発明の第１実施形態における画像形成装置について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同実施形態における画像形成装置のインク供給系の説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うヘッドタンクの断面説明図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
液体吐出ヘッドユニット（以下、単に「ヘッドユニット」ともいう。）１は、液滴を吐出するヘッド２と、ヘッド２に供給するインクを収容する液体収容タンク（以下、「ヘッドタンク」という。）４とを備えている。
【００２４】
ヘッド２は、液滴を吐出する複数のノズル１１と、各ノズル１１が連通する液室１２と、各液室１２にインクを供給する共通液室１３と、共通液室１３にインクを供給される供給口（インク供給ポート）１４と、共通液室１３からインクを排出する排出口（インク排出ポート）１５などを備えている。
【００２５】
ヘッドタンク４は、タンクケース２１内にヘッド２に供給するインクを収容するインク収容部２２と、インク収容部２２からインクをヘッド２の供給口１４に供給する供給ポート２４と、ヘッド２の排出口１５から排出されるインクを第３流路（排出流路）３９に排出する排出径路２５とを備えており、前記インク収容部２２は縦方向に配置されたインク中の不純物を濾過するフィルタ２０７によってフィルタ上流室（以下単に「上流室」という。）３５とフィルタ下流室３６に分けられている。フィルタ下流室（以下単に「下流室」という。）３６は、連通経路２０４を介して供給ポート２４に通じる供給経路２０３に連通している。
【００２６】
そして、タンクケース２１には、収容部２２の上流室３５に外部からインクを供給する第１流路(インク供給流路口)２７と、収容部２２の上流室３５内からインク又は気体を外部に排出する第２流路（気泡排出経路）２８が設けられている。
【００２７】
ここで、収容部２２は高さ方向に傾斜した天面２２ａを有し、第２流路２８の上流室３５への開口部２８ａは、傾斜した天面２２ａの高さ方向で最も高い位置、すなわち、上流室３５の高さ方向で最も高い位置に設けられ、また、第２流路２８の上流室３５への開口部２８ａと第１流路２７の上流室３５への開口部２７ａは同じ壁面（天面２２ａ）内で最も離れた位置に設けられている。
【００２８】
また、ヘッドタンク４のタンクケース２１は、一方が開口した部材であり、開口部には可撓性の弾性変形可能な部材としてのフィルム部材２３（図１中網掛けを付して示すもの）を貼り付けて、圧力変動を吸収する構成としている。
【００２９】
一方、装置本体側には、ヘッドタンク４にインクを補充供給する交換可能なメインタンク（インクカートリッジ）５が配置されている。このインクタンク５は、先端部にバルブが付いた図示しない継手を設けており、インク供給経路５１及びインク戻り経路５３から着脱可能になっており、この継手から容易にメインタンク５の交換ができるようになっている。
【００３０】
そして、メインタンク５からインク供給経路５１を通じてインク供給用ポンプ５２によりヘッドタンク４の第１流路２７に送液される。また、ヘッドタンク４の排出経路２５はインク戻り経路５３を介してメインタンク５に接続され、インク戻り経路５３には開閉弁（バルブ）５４が介装されている。また、ヘッドタンク４の第２流路２８にも開閉弁（バルブ）５５が介装されている。
【００３１】
また、このメインタンク５は、タンク５内のインクが外気へ長時間露出し、乾燥または凝固することを防止するための大気開放管５６が設けられている。この大気開放管５６の流路は、細長い管状の形状になっており、管内の湿度はその長さに沿って変化するため、メインタンク５内のインクが外気と直接接することを防止することができ、インクの乾燥または増粘や凝固することを防止するようになっている。
【００３２】
次に、この液体吐出ヘッドユニットに対するインク充填の流れについて図４ないし図１３を参照して説明する。
まず、図４に示すように、第１流路２７からヘッドタンク４の収容部２２の上流室３５にインク３００が供給される。このとき、フィルタ２０７がインク３００で濡れることで空気が透過しなくなり、上流室２５内の空気は第２流路２８からヘッドタンク４の外部へと排気される。なお、開閉弁５５は開状態にされている。
【００３３】
そして、図５及び図６に示すように、上流室３５内がインクで満たされると、上流室３５内の空気は第２流路２８からヘッドタンク４の外部へと排出される。ここで、第２流路２８の開口部２８ａは上流室３５の天面２２ａで、上流室３５の空間で最も高い位置に設けられているため、上流室３５内に充填されるインク３００が第２流路２８側に向かって空気を押し出すので、上流室３５内は残留空気が無くインク３００が充填される。
【００３４】
その後、図７に示すように、第２流路２８の開閉弁５５を閉じる。開閉弁５５を閉じることより、上流室３５の圧力が高くなり、図８に示すように、インク３００はフィルタ２０７を通過して下流室３６へと流れる。このとき、第２流路２８の開口部２８ａに加わる抵抗は、濡れた状態のフィルタ２０７を空気が透過するときの抵抗よりも低くなければならない。
【００３５】
次に、フィルタ２０７を通過してインクは、図９及び図１０に示すように、下流室３６の開口部２０４から供給経路２０３に流入する。このとき、下流室３６内の空気はヘッド２の共通流路１３側に送られて後述する排出経路２５を通じて排出される。
【００３６】
その後、図１１に示すように、ヘッド２からヘッドタンク４の排出経路２５インクが充填される。
【００３７】
さらに、図１２に示すように、ヘッドタンク４の排出経路２５に充填されるインク３００は戻し流路５３を通じてインクタンク５に戻される。そして、ヘッド２、ヘッドタンク４及び戻し流路５３の少なくとも開閉弁５４より上流側の戻し流路５１にインク３００が充填された後に、同図１２に示すように、開閉弁５４を閉じることで、インク充填動作が完了する。
【００３８】
その後、図１３に示すようにヘッド２のノズル１１から液滴３０１を吐出させて画像を形成することができる。
【００３９】
このように、ヘッドタンクのフィルタの上流室に外部から液体を供給する第１流路と、上流室の液体又は気体を外部に排出する第２流路とが設けられ、第２流路の上流室への開口部は、上流室の高さ方向で最も高い位置に設けられ、第２流路の上流室への開口部と第１流路の上流室への開口部は同じ壁面内で最も離れた位置に設けられている構成とすることで、ヘッドタンクのフィルタ上流室から気泡を効率的に排出できるようになる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態に係るヘッドタンクについて図１４を参照して説明する。
本実施形態は、下流室３６と排出経路２５とを連通する連通路３７を設けている。
【００４１】
これにより、ヘッドタンク４の下流室３６にインクが充填されるときに、下流室３６内の空気を排出経路２５に排出できるようにして、ヘッド２内の流路内への空気の流入を低減することができる。
【００４２】
上記各実施形態のヘッドタンクにおいて、液体置換（予めヘッドタンクに充填されている充填液を初期充填でインクに置換する）場合、ヘッドタンク内を洗浄液で洗浄する場合、図１５に示すように、第２流路２８を第１流路２７から天面２２ａの最も離れた位置に設けることで、ヘッドタンク４内の気流が矢印４０のように循環するため、澱み（滞留）が無く、効率的に洗浄を行うことができる。また、洗浄時に使用する液体（例えば洗浄液等）の供給口は、第１流路２７ではなく第２流路２８、あるいは、その両方を利用して行うこともできる。
【００４３】
次に、上記各実施形態で説明した液体吐出ヘッドユニットを備える画像形成装置の一例について図１６を参照して説明する。
この画像形成装置は、上記液体吐出ヘッドユニット１からなる記録ヘッド１０１を、キャリッジ１０３に搭載して、左右の側板１００Ａ、１００Ｂ間に横架した主ガイドロッド１０４と図示しない副ガイド部材とで摺動自在に支持している。この記録ヘッド１０１は、タイミングベルト１０５を介して主走査モータ１０６によって主走査方向に移動走査される。一方、被記録媒体１０７は記録ヘッド１０１のノズル面１１ａと対向し、記録ヘッド１０１の移動方向と直交する方向に搬送ローラ１０９によって搬送され、記録ヘッド１０１から画像に応じて吐出されるインク滴が付着されて画像が形成される。
【００４４】
記録ヘッド１０１へのインクの供給は、メインタンク５や大気開放管５６等が納められたメインタンクユニット１０２からインク供給ポンプ５２を経由してフレキシブルなインク供給径路５１によってなされる。また、記録ヘッド１０１にはノズルから吐出又は排出されなかったインクをインク戻し径路５３を通じてメインタンクユニット１０２に戻される。
【００４５】
また、記録領域外に設けられたキャップ部材１１１は、複数のノズル１１を有するノズル面１０８をキャッピングする弾性体、好ましくはシリコンゴム等からなる。非記録時には、記録ヘッド１０１がキャップ部材１１１の上方まで移動し、キャップ部材１１１が図示していないキャップ移動機構によって移動してノズル面１０８をキャッピングする。このキャップ部材１１１内には、インク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート１１２が設けられている。
【００４６】
このキャップ部材１１１には、底面に２本のチューブ１１３、１１４が連結され、チューブ１１３は大気開放弁１１５を介して大気に連通される。チューブ１１４は吸引ポンプ１１６に接続され、キャップ部材１１１でノズル面１０８をキャッピングし、大気開放弁１１５を閉じた状態で、吸引ポンプ１１６を駆動してキャップ部材１１１内に負圧を発生させることで、記録ヘッド１０１のノズルからインクを吸引し、大気開放弁１１５を開放することでキャップ部材１１１内の空間１１７に溜まったインクを廃液タンク１１８に排出する。また、キャップ部材１１１は、大気開放弁１１５を閉じた状態でノズル面１０８に接触させ保持することで、記録ヘッド１０１のノズルの乾燥を防止する。
【００４７】
さらに、図示していないワイパ移動機構によってワイパーブレード（ワイパ部材）１１９を記録ヘッド１０１のノズル面１０８に接触する高さまで移動させ、記録ヘッド１０１を主走査方向に移動させてワイパーブレード１１９によりノズル面１０８に付着したインクや塵埃を払拭し、ノズル面１０８のメニスカスの生成やクリーニングを行うことができる。
【００４８】
なお、上記実施形態ではシリアル型画像形成装置に適用した例で説明しているが、ライン型画像形成装置にも同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１ 液体吐出ヘッドユニット
２ ヘッド
４ ヘッドタンク
５ メインタンク
１１ ノズル
１３ 共通液室
１４ 供給ポート
１５ 排出ポート
２１ タンクケース
２２ インク収容部
２３ ダンパ部材（フィルム部材）
２４ 供給ポート
２５ 排出経路
３５ フィルタ上流室
３６ フィルタ下流室
５１ インク供給経路
５２ インク供給ポンプ
５３ インク戻り流路
１０１ 記録ヘッド（液体吐出ヘッドユニット）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
前記ヘッドに供給する液体を収容する収容部を有し、
前記収容部はフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられ、
前記上流室に外部から液体を供給する第１流路と、
前記上流室の液体又は気体を外部に排出する第２流路と、が設けられ、
前記第２流路の前記上流室への開口部は、前記上流室の高さ方向で最も高い位置に設けられ、
前記第２流路の前記上流室への開口部と前記第１流路の前記上流室への開口部は同じ壁面内で最も離れた位置に設けられている
ことを特徴とする液体収容タンク。
【請求項２】
前記第１流路及び前記第２流路は前記上流室の天面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体収容タンク。
【請求項３】
前記第２流路の前記開口部の開口径は前記第１流路の前記開口部の開口径より小さく、前記第２流路の前記開口部の流体抵抗は前記フィルタ部材が前記液体で濡れた状態の前記フィルタ部材の流体抵抗よりも小さいことを特徴とする液体収容タンク。
【請求項４】
液滴を吐出するヘッドと、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の液体収容タンクとを一体にしたことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
【請求項５】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液体タンク又は請求項４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。
【請求項１】
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
前記ヘッドに供給する液体を収容する収容部を有し、
前記収容部はフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられ、
前記上流室に外部から液体を供給する第１流路と、
前記上流室の液体又は気体を外部に排出する第２流路と、が設けられ、
前記第２流路の前記上流室への開口部は、前記上流室の高さ方向で最も高い位置に設けられ、
前記第２流路の前記上流室への開口部と前記第１流路の前記上流室への開口部は同じ壁面内で最も離れた位置に設けられている
ことを特徴とする液体収容タンク。
【請求項２】
前記第１流路及び前記第２流路は前記上流室の天面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体収容タンク。
【請求項３】
前記第２流路の前記開口部の開口径は前記第１流路の前記開口部の開口径より小さく、前記第２流路の前記開口部の流体抵抗は前記フィルタ部材が前記液体で濡れた状態の前記フィルタ部材の流体抵抗よりも小さいことを特徴とする液体収容タンク。
【請求項４】
液滴を吐出するヘッドと、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の液体収容タンクとを一体にしたことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
【請求項５】
請求項１ないし５のいずれかに記載の液体タンク又は請求項４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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−９６５１０（Ｐ２０１２−９６５１０Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８４１１（Ｐ２０１０−２４８４１１）
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月５日（２０１０．１１．５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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