液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置
【課題】液体中に分散された微粒子の凝集等による濃度ムラが発生しても濃度差の少ない液体を供給する。
【解決手段】液体を蓄える液体収納容器であって、その上部に形成され、外部から前記液体を充填する充填口と、前記液体を外部に供給する供給口と、略垂直方向に複数の階層をなし、各階層は前記液体を重力方向に所定の傾斜を有するとともに、各階層は隣りの階層と少なくとも一部で連通するように形成された液体流路と、を備えたことを特徴とする液体収納容器を提供することにより前記課題を解決する。
【解決手段】液体を蓄える液体収納容器であって、その上部に形成され、外部から前記液体を充填する充填口と、前記液体を外部に供給する供給口と、略垂直方向に複数の階層をなし、各階層は前記液体を重力方向に所定の傾斜を有するとともに、各階層は隣りの階層と少なくとも一部で連通するように形成された液体流路と、を備えたことを特徴とする液体収納容器を提供することにより前記課題を解決する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置に係り、特に、顔料や樹脂等の微粒子を分散させたいわゆる機能性液体を吐出する装置において、微粒子の沈降が発生しても吐出される液体に濃度ムラが生じないように工夫した液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置として、多数のノズル（液体吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドと記録媒体とを相対的に移動させながら、ノズルから記録媒体に向けてインクを液滴として吐出することにより、記録媒体上に画像やパターンを記録するインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が知られている。
【０００３】
このような、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、例えば、インクタンクからインク供給路を介してインクが供給される圧力室と、画像データに応じた電気信号によって駆動される圧電素子と、圧電素子の駆動によって変形する圧力室の一部を構成する振動板と、振動板の変形によって圧力室の容積が減少することにより圧力室内のインクが液滴として吐出される圧力室に連通するノズルを含む多数の圧力室ユニットによって構成されており、各圧力室ユニットのノズルから吐出されたインクによって形成されるドットを組み合わせることによって記録媒体上に画像やパターンが形成される。
【０００４】
インクジェット記録装置を印刷や捺染等の産業用目的で使用する場合、インクの消費量が多く、カートリッジ交換方式を用いてインクを補充していたのでは、作業が煩雑であり、また、カートリッジを交換する間は装置の動作を停止させなければならず生産性が悪くなる。そこで、容量の大きな液体収納室（液体タンク）を設け、チューブまたはパイプ等によってサブタンクに液体を供給し、さらにサブタンクから液体吐出ヘッドに液体を供給する形態が知られている。
【０００５】
また一方において、近年このようなインクジェット記録装置を用いてインク等の液体を記録媒体に吐出して画像を形成するばかりでなく、微粒子を分散させた機能性液体を吐出してパターン等を形成することが行われている。ここで用いられる微粒子としては、例えば顔料、高分子樹脂、金属、ガラス及びそれらの酸化物や化合物などが考えられる。
【０００６】
これらの原材料を微粒子して、分散剤で溶媒液体中へ分散、乳化した機能性液体を吐出に用いる場合、長期間に渡って液体収納室（液体タンク）に機能性液体を収納していると、経時的に液体収納室内部で液体中の微粒子がしだいに凝集、沈降するようになる。その結果、液体収納室内のインクが重力方向（上下方向）に濃度の違う層ができ、下の層程濃度が濃く、上の方へ行くほど濃度が薄い層が形成される。
【０００７】
このように凝集、沈降した液体をそのまま吐出すると、液体収納室の使用初期と使用後期とでは吐出される液体の濃度が異なり、吐出結果の濃度ムラや歪み、色再現性の悪化、微粒子密度の不均一などが発生し、目視され得る程度の色差が生じてしまい、画像品質を高く維持できないという問題があった。
【０００８】
これに対し、例えば、白色用インクタンク内のインクの攪拌を行う攪拌機構を設け、白色用インクタンクから白色インクを供給する前に攪拌機構を動作させることにより、白色インクの沈殿を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００９】
また、例えば、インクタンク内と連通する２つ以上の連通口の相互間を循環するポンプなどを設けることにより、その動作によってインクタンク内インク流を生成攪拌することにより、顔料の沈降現象による濃度ムラを解消しようとしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【００１０】
また、例えば、液体収納容器の鉛直下側に設けられた供給口とその一方端が接続するとともにその他方端にフロートが設けられた中空の管状部材のフロート近傍と供給口近傍にそれぞれ管状部材内部に液体を取り入れる液体供給穴を設け、液体の液位の変化に応じてフロートの浮き位置が変化するのに伴って管状部材が変形するようにし、管状部材に設けられた液体供給穴が常に液体の特定濃度層に位置するようにして、濃度バラツキのない液体を他の装置に供給するようにしたものが知られている（例えば、特許文献３等参照）。
【特許文献１】特開２００５−１３８４８８号公報
【特許文献２】特開２００４−３５１８６５号公報
【特許文献３】特開２００４−１７４９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、インクタンクに攪拌専用の機構を備える必要があり、コスト的に問題がある。また、沈降状態でインクを供給しようとするとインクタンク内の場所によってインクの濃度が異なるため、そのままインクを供給すると濃度ムラが発生してしまうため、インクを供給する前には必ずインクタンク内を攪拌しなければならない。その結果、インク供給にあたり攪拌時間が必要となるため処理時間が掛かるという問題がある。
【００１２】
また、上記特許文献２に記載されたものでは、液体をインクタンク内に循環供給することによりインク流を生成させることでインクタンク内のインクを攪拌するようにしているが、容量の大きなインクタンクの場合には、攪拌が十分にできないという問題がある。また、上記特許文献１に記載のものと同様に、沈降状態でのインク供給はできないという制約があり、インク供給にあたって攪拌時間を必要とし、処理時間が掛かるという問題がある。
【００１３】
さらに、上記特許文献３に記載されたものでは、管状部材のフロート近傍と供給口近傍にそれぞれ設けられた液体供給穴からそれぞれ濃度の異なる液体を取り入れるようにしているが、濃度の異なる液体をどのような割合で取り入れるかという液体供給穴の最適化が必要であり、かつ液位の変化に伴って管状部材が任意の形状となるため安定性に欠け、所望の特定濃度層に各液体供給穴が位置しないという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液体中に分散された微粒子の凝集、沈降による濃度ムラや密度ムラが発生しても濃度差の少ない液体を供給することのできる液体収納容器、及びこれを用いて均一な濃度の液体を安定的に吐出し、記録媒体に記録された画像において目視され得る程度の濃度差が生じないようにした画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を蓄える液体収納容器であって、その上部に形成され、外部から前記液体を充填する充填口と、前記液体を外部に供給する供給口と、略垂直方向に複数の階層をなし、各階層は前記液体を重力方向に所定の傾斜を有するとともに、各階層は隣りの階層と少なくとも一部で連通するように形成された液体流路と、を備えたことを特徴とする液体収納容器を提供する。
【００１６】
これにより、微粒子を分散させた機能性インクを用いる場合に、微粒子が沈降する空間を小さくして濃度変化の状態を少なくすることにより濃度ムラの発生を抑制することが可能となる。
【００１７】
なお、このように各階層は液体を重力方向に少しずつ移動させるために所定の傾斜を有しているが、この所定の傾斜は、５°以上、３０°以下が好ましい。ここで５°以上の傾斜というのは、液体が停留せずに液体流路の傾斜に沿って流れる（移動する）ために最低限必要な条件であり、また３０°以下の傾斜というのは、貯蔵された液体内の微粒子が傾斜に沿って移動し液体収納容器全体の最下面まで沈降してしまうことなく、各階層で沈降し、分布を形成するために最低限必要な条件である。また、さらに望ましくは５°以上２０°以下の傾斜が良い。２０°以下の傾斜というのは、各階層での沈降分布形成が安定するためにさらに良い条件だからである。
【００１８】
また、請求項２に示すように、前記液体流路は、上部から下部まで連続的に傾斜した螺旋状の部材によって形成されたことを特徴とする。また、請求項３に示すように、前記液体流路は、上部から下部まで続く螺旋階段状の部材によって形成されたことを特徴とする。このように液体流路を具体的に構成することで、微粒子の沈降の空間を小さくして濃度変化の状態を少なくすることが可能となる。
【００１９】
また、請求項４に示すように、前記液体流路は、略円筒形の管を上部から下部まで螺旋状に巻き回して形成されたことを特徴とする。
【００２０】
このように液体流路の断面形状が略円形状となるようにすることで、液体の淀み部が低減し、液体の攪拌性能が向上する。
【００２１】
また、請求項５に示すように、前記液体流路は、先端部が下がるように傾斜した板状部材を異なる方向から互い違いに形成することによって形成されたことを特徴とする。
【００２２】
このように、液体流路の形状は必ずしも螺旋状でなくともよい。
【００２３】
また、請求項６に示すように、請求項１〜５のいずれかに記載の液体収納容器であって、その上部に前記供給口が形成され、さらに、該容器底面付近に前記液体を取り入れる供給孔を有するとともに上部が前記供給口と連通するように、該容器中央に略垂直に立ち上がるように形成された供給管を備えたことを特徴とする。
【００２４】
これにより、常に容器底部から液体を取り入れることができ、安定した液体供給が可能となるとともに、容器の取り付けが容易となる。
【００２５】
また、請求項７に示すように、前記螺旋状の部材あるいは前記螺旋階段状の部材を、該螺旋の中心軸の廻りに回転可能に形成したことを特徴とする。
【００２６】
これにより、液体の攪拌性能が向上する。
【００２７】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の液体収納容器を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２８】
これにより、記録媒体において、目視され得る程度の濃度差を生じることがなく、画像品質の高い画像記録が可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、微粒子を分散させた機能性インクを用いる場合に、微粒子が沈降する空間を小さくして濃度変化の状態を少なくすることにより濃度ムラの発生を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置について詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る液体収納容器を備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【００３２】
図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。
【００３３】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００３４】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３５】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３６】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３７】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００３８】
ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００３９】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００４０】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４１】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４２】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００４３】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。
【００４４】
図２に示すように、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００４５】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４６】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態は、微粒子を分散させた機能性インクを吐出するものであり、本実施形態では、水に対して不溶性あるいは難溶性の色材を分散したインクが適している。色材としては、分散染料、金属錯塩染料、顔料などが挙げられる。さらに、インクの溶媒に色材を分散させる化合物としては、いわゆる分散剤、界面活性剤、樹脂等を用いることができ、分散剤または界面活性剤としては、アニオン系、ノニオン系等が挙げられ、樹脂分散剤としては、スチレン及び誘電体、ビニルナフタレン及びその誘電体、ビニルナフタレン及びその誘電体、アクリル酸及びその誘電体等が挙げられ、これらの樹脂は、塩基を溶解させた水溶液に可溶なアルカリ可溶型樹脂であることが望ましい。また、顔料としては、無機顔料または有機顔料があるがこれらに限定されるものではない。顔料インクは耐光性、耐水性に優れているが、染料系インクに比べて沈降し易い傾向にある。
【００４８】
また、このような機能性インクを用いる場合であっても、シャトル型ヘッドの場合には、記録媒体を副走査方向に搬送しながら、ヘッド自体が主走査方向に往復動作しているため、ヘッド内の機能性インクが常に攪拌される状態にあり、機能性インク内の微粒子の沈降は問題とはならない。これに対して、本実施形態のようなライン型ヘッドの場合には、通常、記録媒体を搬送し、ヘッド自体は固定され動かないため、機能性インク中の微粒子の沈降が問題となる。
【００４９】
なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。
【００５０】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【００５１】
また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００５２】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００５３】
なお、本発明の特徴の一つは、微粒子を分散させた機能性インクを用いた場合に微粒子の沈降が発生しても、濃度ムラ、密度ムラのないインクを供給可能なようにインクタンク（液体収納容器）を工夫するものである。これについて、詳しくは後述する。
【００５４】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００５５】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００５６】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００５７】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００５８】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５９】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００６０】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００６１】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００６２】
次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（液体吐出口）の配置について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。
【００６３】
図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００６４】
図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端の側にインク供給口５３が設けられている。
【００６５】
また、図３中の４Ａ−４Ｂ線に沿った断面図を図４に示す。
【００６６】
図４に示すように、圧力室ユニット５４は、インクを吐出するノズル５１と連通する圧力室５２によって形成され、圧力室５２には、供給口５３を介してインクを供給する共通流路５５が連通するとともに、圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる圧電素子５８が接合され、圧電素子５８の上面には個別電極５７が形成されている。また、振動板５６は共通電極を兼ねている。
【００６７】
圧電素子５８は、共通電極（振動板５６）と個別電極５７によって挟まれており、これら２つの電極５６、５７に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電素子５８の変形によって振動板５６が押され、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。２つの電極５６、５７間への電圧印加が解除されると圧電素子５８がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、共通流路５５から供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。
【００６８】
図５はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。すなわち。図５のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。
【００６９】
なお、インクタンク６０は、印字ヘッド５０に供給するインクを蓄えるものであり、上述したように本実施形態では、インク中に微粒子を分散させた機能性インクを使用しているため、インクタンク６０が単にその内部が１つの部屋からなる容器である場合には、機能性インク中の微粒子が沈降し、重力方向下層側のインクは濃度が濃く、上層側のインクは濃度が薄くなり、インクタンク６０内の場所によってインクの濃度（密度）が異なり、このインクをそのまま印字ヘッド５０に供給すると濃度ムラが発生してしまう。
【００７０】
そこで、本実施形態では、たとえ沈降が起こっても、印字ヘッド５０に供給するインクに、なるべく濃度ムラが発生しないように、インクタンク６０の構造を工夫しているが、これについては後で詳しく述べる。
【００７１】
図５に示すように、メインタンク６０と印字ヘッド５０との間に、サブタンク６２が設けられている。サブタンク６２は、メインタンク６０から供給されたインクを、印字ヘッド５０に送る前に一旦貯留するものであり、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有している。
【００７２】
メインタンク６０からサブタンク６２へ至る流路（第１インク供給流路）６１０が、メインタンク６０の側面に接続するように形成されている。そして第１インク供給流路６１０の途中には、ポンプ（インク供給ポンプ）６４が設けられている。このインク供給ポンプ６４を駆動することにより、第１インク供給流路６１０中を図中矢印で示す方向にインクが流れ、メインタンク６０からサブタンク６２にインクが供給されるようになっている。また、第１インク供給流路６１０のメインタンク６０とインク供給ポンプ６４との間には、異物や気泡を除去するためのフィルタ６６が設けられている。
【００７３】
また、サブタンク６２と印字ヘッド５０とを連通し、サブタンク６２から印字ヘッド５０にインクを供給するための流路（第２インク供給流路）６２０が設けられている。この第２インク供給流路６２０は、第１インク供給流路６１０のサブタンク６２との接続点よりも低い位置でサブタンク６２の側面に接続している。
【００７４】
また、サブタンク６２の底面においてサブタンク６２に接続し、メインタンク６０と連通する流路（第１インク回収流路）６３０、及びサブタンク６２の側面においてサブタンク６２に接続し、メインタンク６０と連通する流路（第２インク回収流路）６４０が設けられている。
【００７５】
図５に示すように、第２インク供給流路６２０及び第２インク回収流路６４０とメインタンク６０の側面の接続部は、第２インク回収流路６４０とサブタンク６２の側面の接続部の最下端が第２インク供給流路６２０とサブタンク６２の側面の接続部の最上端と一致するように形成されている。
【００７６】
第１インク回収流路６３０と第２インク回収流路６４０は、メインタンク６０の手前で合流し、一つのインク回収流路６５０となる。このインク回収流路６５０は、メインタンク６０と連通するとともに、その一方の端部はインク供給ピット６８に接続している。インク供給ピット６８は、ここからメインタンク６０にインクを供給するためのものであり、内部に気泡や塵埃を除去するためのフィルタ７０を備えている。
【００７７】
なお、本実施形態では、メインタンク６０は画像形成装置内に据え置き構造とし、メインタンク６０へのインク供給は、この供給ピット６８を介してハンドリングが容易なタンクにより人的に供給する方法によってなされる。
【００７８】
また、第１インク回収流路６３０には、この第１インク回収流路６３０を開閉する第１電磁弁７１が設けられている。同様に、第２インク回収流路６４０にも、この第２インク回収流路６４０を開閉する第２電磁弁７２が設けられている。また、第２インク供給流路６２０には、この第２インク供給流路６２０を開閉する第３電磁弁７３が設けられている。
【００７９】
サブタンク６２の天面には、大気と連通する開口部（大気連通孔）７６が形成されている。大気連通孔９６はフィルタを備えており、このフィルタを介して大気がサブタンク６２に出入りすることにより、サブタンク６２内の気圧が大気圧に保たれるようになっている。
【００８０】
インク供給ポンプ６４を駆動することによりメインタンク６０からサブタンク６２にインクが供給される。そして、サブタンク６２内に供給されたのインクの液面と、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａとの高低差（水頭差）により、印字ヘッド５０の内圧が所定の負圧に調整されるようになっている。ここで、所定の負圧とは、大気圧よりも低い圧力であって、インクの吐出に備えてノズル５１内のインク液面（メニスカス）をノズル面５０Ａの近傍に設定する圧力である。
【００８１】
また、図５に示すように、印字ヘッド５０からサブタンク６２にインクを還流させる流路（循環流路）６６０が設けられている。循環流路６６０の途中には、循環流路６６０を開閉する第４電磁弁７４と、印字ヘッド５０からサブタンク６２へインクを還流させるポンプ（インク還流ポンプ）７８が設けられている。
【００８２】
画像を形成する際には、第１電磁弁７１を閉じ、かつ第２電磁弁７２を開いた状態で、印字ヘッド５０から吐出を開始する所定時間前からインク供給ポンプ６４を正回転してメインタンク６０からサブタンク６２にインクを供給する。これによりサブタンク６２から第２インク供給流路６２０を介して印字ヘッド５０にインクが供給される。このとき、第２電磁弁７２が開いているので、サブタンク６２内の余分なインクはサブタンク６２の側壁に接続された第２インク回収流路６４０を通ってメインタンク６０に戻るようになっている。
【００８３】
このような構成により、メインタンク６０からサブタンク６２へのインクの供給が安定し、サブタンク６２のインク液面は一定の高さに保たれる。このようにして一定に保たれたサブタンク６２のインク液面と印字ヘッド５０のノズル面５０Ａとの高低差により、印字ヘッド５０内の圧力が所定の負圧に一定に設定され、ノズル５１内のメニスカス位置が設定される。また、吐出動作終了時から所定時間経過したら、インク供給ポンプ６４の回転を停止する。
【００８４】
また、第１電磁弁７１及び第２電磁弁７２を両方とも開いた状態では、印字ヘッド５０内のインク、サブタンク６２から印字ヘッド５０に至る第２インク供給流路６２０内のインク、サブタンク６２内のインク、及びサブタンク６２からメインタンク６０に至る第１インク回収流路６３０及び第２インク回収流路６４０内のインクが全てメインタンク６０内に回収される。さらに、インク供給ポンプ６４の逆回転により、メインタンク６０からサブタンク６２に至る第１インク供給流路６１０内のインクもメインタンク６０に回収される。
【００８５】
また、印字ヘッド５０のノズル５１内のメニスカス位置は、ノズル面５０Ａ近傍から圧力室５２側へ後退自在である。具体的には、所定時間だけ第４電磁弁７４を開状態に設定するとともに、インク還流ポンプ７８を駆動して、メニスカスの後退量に対応する所定量のインクだけを印字ヘッド５０から循環流路６６０を介してサブタンク６２に戻すことにより、メニスカス位置を後退させる。
【００８６】
あるいは、第１電磁弁７１を所定時間だけ開状態に設定して、メニスカスの後退量に対応する所定量のインクだけを印字ヘッド５０から第２インク供給流路６２０を介してサブタンク６２に戻すことによりメニスカス位置を後退させるようにしても良い。
【００８７】
また、図５に示すように、印字ヘッド５０に対して、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてキャップ８０と、図示は省略するがノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレードが設けられている。
【００８８】
これらキャップ８０及び図示を省略したクリーニングブレードを含んで構成されるメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。
【００８９】
キャップ８０は、凹形状に形成され、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ８０を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ８０の凹形状で覆うようになっている。
【００９０】
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排除すべく、キャップ８０に向かって予備吐出が行われる。
【００９１】
また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ８０を当て、吸引ポンプ８２で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク８４に送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、あるいは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。
【００９２】
すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータが動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。従って、このような状態になる手前で（吐出用のアクチュエータの動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって吐出駆動用アクチュエータを動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾はき」などと呼ばれる場合もある。
【００９３】
また、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、上述したような吸引動作を行う。
【００９４】
すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、あるいはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、吐出駆動用アクチュエータを動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ８０を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクを吸引ポンプ８２で吸引する動作が行われる。
【００９５】
ただし、上記吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるため、インク消費量が大きいので、粘度上昇が少ない場合には、吸引動作ではなく、なるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図５で説明したキャップ８０は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。また、さらに、キャップ８０の内側が仕切り壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割され、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とすることがより好ましい。
【００９６】
以下、本発明の特徴である、機能性インク内で微粒子の沈降による濃度ムラが発生しても濃度差の少ないインクを供給できるように工夫したメインタンク６０の構造について説明する。
【００９７】
図６に、本発明に係るメインタンク６０の一例を斜視透視図で示す。
【００９８】
図６に示すメインタンク６０の例においては、メインタンク６０は円筒形状の密閉された容器である。メインタンク６０の上面の中心部には、前述した第１インク供給流路６１０が接続する供給口６０ａが形成されている。またメインタンク６０の上面には、第１インク回収流路６３０と第２インク回収流路６４０が合流したインク回収流路６５０が接続する充填口６０ｂが形成されている。第１インク供給流路６１０はサブタンク６２に連通しており、またインク回収流路６５０は、一端がサブタンク６２に連通するとともに、他端が供給ピット６８に連通している。
【００９９】
第１インク供給流路６１０は、供給口６０ａでメインタンク６０の上面に接続し、供給口６０ａを介して、メインタンク６０の中心部を底面まで略垂直に延びて形成された供給管６１２に繋がっている。供給管６１２のメインタンク６０底面付近にはインクを取り入れる供給孔６１２ａが形成されている。
【０１００】
また、供給管６１２の周りにはメインタンク６０の上面付近から底面付近まで所定の傾斜を有する滑らかなスロープが連続するように形成された螺旋状の羽根６１４が形成されている。
【０１０１】
インク回収流路６５０は、メインタンク６０の上面で充填口６０ｂを介してメインタンク６０に接続しており、インク回収流路６５０の一端はサブタンク６２に連通し、他端は供給ピット６８に連通しており、供給ピット６８から供給されたインクやサブタンク６２から回収されたインクが、充填口６０ｂを介してメインタンク６０の上部から充填されるようになっている。
【０１０２】
充填口６０ｂから充填されたインクは、螺旋状の羽根６１４の最上部に供給され、その後、螺旋状の羽根６１４の所定の傾斜を有するスロープに沿ってゆっくり底面に向かって流れて行く。この傾斜は、５°以上３０°以下が望ましく、さらには、５°以上２０°以下がより望ましい。これは前述したように、この範囲の傾斜を有していれば、液体が停留せずに液体流路の傾斜に沿って流れ、かつ、貯蔵された液体内の微粒子が傾斜に沿って液体収納容器全体の最下面まで沈降してしまうことなく各階層で沈降し分布を形成するようになるからである。この傾斜の条件は、この後説明する他の例においても同様である。
【０１０３】
図７に、インクが略満タン状態になっているメインタンク６０の断面図を示す。
【０１０４】
図７に示すように、断面で見るとメインタンク６０の内部は螺旋状の羽根６１４によって上面から底面まで複数の層に分けられている。また、中心部に設けられた供給管６１２は、底面付近にインクの取り入れ口である供給孔６１２ａを有している。
【０１０５】
また、第１インク供給流路６１０がメインタンク６０に接続する供給口６０ａの内部には、供給管６１２との接続部のインク液密性を確保するためのゴムパッキン６０ｃが設けられている。同様に、インク回収流路６５０がメインタンク６０と接続する充填口６０ｂの内部にも、充填口６０ｂにおけるメインタンク６０との接続部のインク液密性を確保するためにゴムパッキン６０ｄが設けられている。
【０１０６】
本実施形態では、インク中に微粒子を分散させた機能性インクを用いているため、経時的にインク中の微粒子が沈降を起こす。このとき、従来のメインタンク６０では、タンク内が単に一つの容器であったため、図６の供給管６１２の内部のように、下から高濃度層９０ａ、中濃度層９０ｂ、低濃度層９０ｃと下から上まで全体が３層に分離する。
【０１０７】
しかし、本実施形態においては、メインタンク６０内を螺旋状の羽根６１４によってメインタンク６０内を上から下までを所定の傾斜を有する複数の層に分割したので、それぞれの層の中が高濃度層９０ａ、中濃度層９０ｂ、低濃度層９０ｃと３層に分離される。従って、このように仮に沈降が発生しても螺旋状の羽根６１４で上下に区切られた各層の中がそれぞれ高濃度層９０ａ、中濃度層９０ｂ、低濃度層９０ｃと全ての濃度の層を有しているため、これら３層を含んだインクが供給孔６１２ａから供給管６１２の中に取り入れられてサブタンク６２に供給されることになる。その結果、サブタンク６２に供給されるインクは、全ての濃度のインクが混ざっており、濃度ムラの発生を低く抑えることができる。
【０１０８】
このように、本実施形態では機能性インク内の微粒子が沈降する空間を小さくして、濃度変化の状態を少なくすることが可能となる。また、循環するインクが螺旋状の羽根６１４を流れてメインタンク６０内のインクを混合させることで攪拌効果が向上する。さらに、循環するインクがインクの液面に対して垂直に混合されることがないため、気泡（空気）の巻き込みが低減される。
【０１０９】
また本実施形態において、例えば供給管６１２の下部の供給孔６１２ａが形成された部分を残して、供給管６１２に対し螺旋状の羽根６１４が形成された部分を回転可能にして、羽根６１４を回転させるようにしてもよい。羽根６１４を回転可能にする構成は特に限定はされず、どのような方法でもよい。例えば、供給管６１２の供給孔６１２ａが形成された部分とそれより上部とを別部材にして、上部を回転可能にしてもよいし、供給管６１２を二重の円筒にしてその外側に螺旋状の羽根６１４を形成し、外側の管を回転可能にしてもよい。このように、羽根６１４をメインタンク６０内で回転させることにより、メインタンク６０内のインクがかき混ぜられて濃度ムラをさらに解消することができる。
【０１１０】
図８に、螺旋状の羽根６１４を回転可能に構成したメインタンク６０の例を斜視透視図で示す。
【０１１１】
図８において、螺旋状の羽根６１４は供給管６１２の周りに回転可能に形成されている。また、供給管６１２と第１インク供給流路６１０との接続部である供給口６０ａでは、羽根６１４が形成された供給管６１２の回転可能部分と一体となって液密性を保ちつつ回転するように、供給口６０ａに歯車９２ａを形成する。また、供給口６０ａの歯車９２ａと契合する歯車９２ｂを取り付け、この歯車９２ｂを回転させるモータ９４を設置する。
【０１１２】
モータ９４で歯車９２ｂを回転させると、歯車９２ａが回転し、これにより供給管６１２の回転可能部分が回転し、これに形成された螺旋状の羽根６１４が回転し、メインタンク６０内のインクが攪拌され、濃度ムラが解消される。
【０１１３】
これにより、よく混ざり合ったインクが供給管６１２下部の供給孔６１２ａから供給管６１２の内部に取り入れられて、供給管６１２の内部を上方に運ばれ、第１インク供給流路６１０を介してサブタンク６２に供給される。
【０１１４】
また図９に、メインタンク６０の他の例を斜視透視図で示す。
【０１１５】
図９に示す例は、図６に示した供給管６１２の周りに形成される螺旋状の羽根６１４を連続的なスロープ状ではなく、螺旋階段状にしたものである。
【０１１６】
すなわち、図９に示すように、供給管６１２の周りに、メインタンク６０内を上面から底面まで供給管６１２の周りを廻りながら所定の傾斜を有して次第に下へ下がっていく螺旋階段６１５が形成されている。これは、図６に示した例と、なだらかなスロープか階段状かが違うだけで作用は同じである。
【０１１７】
なお、図９に示す螺旋階段も図８に示した例と同じように、供給管６１２の周りを回転可能に構成してもよい。
【０１１８】
図１０に、メインタンク６０のさらに他の例を示す。
【０１１９】
これも基本的に、メインタンク６０内において、インクが上面側から螺旋状にメインタンク６０内を廻りながら所定の傾斜を有して次第に底面側に降りて行き、底面側から供給管６１２内を上方に引き上げられて第１インク供給流路６１０に流れて行く、インクの流れを作り出す点において、今までの例と同様である。
【０１２０】
図１０に示す例が今までの例と異なるのは、インクが、インク回収流路６５０から充填口６０ｂを介してメインタンク６０に入り、メインタンク６０内を螺旋状に廻りながら下降し、供給管６１２、さらに供給口６０ａを介して第１インク供給流路６１０に至る流れを１本のチューブ（略円筒形の管）６１６で作り出すようにしたことである。
【０１２１】
すなわち、図１０に示すように、メインタンク６０の上面に形成された充填口６０ｂを介してインク回収流路６５０はチューブ６１６に繋がり、チューブ６１６は、螺旋状に巻き回されて円筒形のメインタンク６０の内壁に沿って廻りながらメインタンク６０の底面に向かって下降して行き、底面において今度はメインタンク６０の中心部を上方に略垂直に立ち上がる供給管６１２へと繋がり、供給管６１２はメインタンク６０上面に形成された供給口６０ａを介して第１インク供給流路６１０へと繋がっている。
【０１２２】
図１１に、図１０に示したメインタンク６０の断面図を示す。
【０１２３】
図１１に示すように、メインタンク６０内はメインタンク６０の内壁に沿って螺旋状に巻き回されたチューブ６１６によって、上から下へ複数の層をなすように形成されている。そして、各層を形成するチューブ６１６の各断面内において、図１１では図示を省略するが、図７と同様に機能性インクが高濃度、中濃度、低濃度の３層に分離するようになっている。また、この場合にも、図７と同様に、供給口６０ａ及び充填口６０ｂには、それぞれ液密性確保のためのゴムパッキン６０ｃ及び６０ｄが設けられている。
【０１２４】
なお、チューブ（略円筒管）６１６は、シリコンなどの柔軟部材や形状が安定する樹脂あるいは金属で形成するのが望ましい。また、チューブ６１６は、相当量のインクを保持可能なように長く装置内部を引き回されていればよく、全体の形状は特に限定されない。このようにチューブ６１６によっても、微粒子の沈降の空間を小さくして、濃度変化の状態を少なくすることが可能となり、濃度ムラの発生を防止することが可能となる。また、循環するインクが螺旋状のチューブ６１６内を流れて残留インクと混合されることで攪拌効果が向上する。さらにチューブ６１６は略円筒状の管であるため、インクの淀み部が低減し、長時間メインタンク６０とサブタンク６２間を循環動作させることでメインタンク６０及びサブタンク６２内のインクが循環攪拌される。
【０１２５】
また本例において、チューブ６１６は、所定の傾斜を有して螺旋状に下降しているが、チューブ６１６内におけるインク９０に液面が形成される場合には、図１２に示すように、水平面として形成されるように、チューブ６１６の内径はある程度以上太くすることが望ましい。
【０１２６】
これは、チューブ６１６の径があまり細いと、図１３（ａ）に示すように、インク９０の液面がチューブ６１６の長手方向に略垂直な方向に形成されてしまい、図１３（ｂ）に示すように、これに次のインク９０’が上から入ってくると気泡が出来てしまうからである。
【０１２７】
図１０に示す例では、メインタンク６０内にチューブ６１６を螺旋状に一重に巻き回したが、チューブ６１６の巻き方はこれに限定されるものではない。
【０１２８】
例えば、図１４に示すように、インク回収流路６５０から接続したチューブ６１６をメインタンク６０内に二重の螺旋状に巻き回すようにしてもよい。この二重の螺旋状とは、メインタンク６０内の同じ高さにおいて、内側と外側の２回巻いたら１段下へ降りて、また内側に１回、外側に１回巻く、というのを下まで繰り返すことをいう。
【０１２９】
図１５に、図１４のメインタンク６０内の様子を断面図で示す。図１５に示すように、メインタンク６０中心部の供給管６１２の両側にそれぞれ２つずつチューブ６１６の円形の断面が並んでいる。
【０１３０】
このように、チューブ６１６を二重の螺旋状にすることで、メインタンク６０内をより多くの小さな層に分けることができ、高濃度、中濃度、低濃度の３層をより細かく形成させることができ、濃度ムラをより防止しやすくなる。
【０１３１】
また、以上図１０から図１５に示した例では、メインタンク６０内にチューブ６１６を螺旋状に配置したが、これを推し進めると、究極的には、円筒状のメインタンク６０の外壁（外枠）は必要ではなく、単にチューブ６１６を螺旋状に巻き回しただけのものでメインタンク６０の働きをさせるようにしてもよい。
【０１３２】
すなわち、図１６に示すように、インク回収流路６５０に続いて延びるチューブ６１６をぐるぐる螺旋状に巻き回して、最下端から上方へ向けて略垂直に立ち上げ、供給管６１２とし、その先を第１インク供給流路６１０へと繋げるようにしてもよい。
【０１３３】
この場合、チューブ６１６がぐるぐる螺旋状に巻き回された部分がメインタンク６０に相当する。なお、チューブ６１６の巻き方も、必ずしも図１０などに示したように円く巻かなくともよく、図１６に示す例では、チューブ６１６を多少方形に巻いている。
【０１３４】
このように、単にチューブ（略円筒管）６１６を這わせただけのものの場合には、タンク形状の自由度が向上することで、装置全体を小型化することが可能となる。
【０１３５】
図１７に、メインタンク６０の他の例を示す。図１７に示すメインタンク６０は、今までの例のように円筒形ではなく直方体をしている。そして、その上面には、第１インク供給流路６１０に接続する供給口６０ａ、及びインク回収流路６５０に接続する充填口６０ｂが設けられている。
【０１３６】
供給口６０ａの下には、メインタンク６０の底面に向かって略垂直に供給管６１２が設けられ、供給管６１２の最下端には供給管６１２内にインクを取り入れるための供給孔６１２ａが形成されている。
【０１３７】
直方体状のメインタンク６０は、上述した例と同様に、高濃度、中濃度、低濃度の３層を細かく分断し、上から下へ向かって、上の層から下の層へ少しずつゆっくりインクが流れて行くように、メインタンク６０内部は、階層状に形成される。
【０１３８】
すなわち、図１７に示すように、直方体状のメインタンク６０の向かい合う側壁６１ａ、６１ｂからそれぞれ対向する側壁に向かって少し下方へ傾斜した板状部材（流路板）６１７ａ、６１７ｂを配置する。なお、前述した供給管６１２は、各流路板６１７ａ、６１７ｂを貫通するように形成されている。
【０１３９】
また、図１８に、図１７のメインタンク６０の断面図を示す。
【０１４０】
図１８に示すように、メインタンク６０の一つの側壁６１ａから対向する側壁６１ｂに向かってその先端部に向かって少し下がるように傾斜した流路板６１７ａが形成され、一方、側壁６１ａに対向する側壁６１ｂから側壁６１ａに向かって同様の流路板６１７ｂが流路板６１７ａと互い違いになるように形成される。
【０１４１】
そして、インク回収流路６５０から充填口６０ｂを介してメインタンク６０内に流れ込んだインクは、流路板６１７ａ及び流路板６１７ｂの傾斜に沿って図中矢印で示したように、下方へ向かってゆっくり流れて行く。なお、流路板６１７ａ、６１７ｂの傾斜はインクがゆっくり流れるように調整される。
【０１４２】
メインタンク６０の底面まで流れ落ちたインクは、供給孔６１２ａから供給管６１２内に取り込まれ供給口６０ａを介して第１インク供給流路６１０から外部に供給される。
【０１４３】
なお、図１７あるいは図１８においては、図を簡単にするために流路板の数を少なめに表現しているが、実際にはもっとたくさんの流路板をメインタンク６０内に形成するようにしてもよい。
【０１４４】
この例のように、対向する面から所定の傾斜を有する板を互い違いに形成するようにしてメインタンク６０内を複数の層に分けるようにしても、前述した各例と同様の効果を得ることができ、濃度ムラを抑制することが可能となる。
【０１４５】
また、このようにメインタンク６０を直方体状に形成した場合に、メインタンク６０内を複数の層に分割する方法は、流路板を２方向から互い違いに形成するものだけには限定されず、例えば、直方体状のメインタンク６０の各４つの面から、先端部に向かって少し下方に傾斜した流路板を、それぞれ少しずつ設置位置を下方にずらしながら形成し、インクが螺旋状に流れるようにしてもよい。
【０１４６】
このような流路板の例を図１９に示す。
【０１４７】
図１９に示すように、直方体状のメインタンク６０の一つの側面から先端部に向かって下がるように傾斜した流路板６１８ａが対向する側面との間を少し開けるように形成され、その隣の側面から先程の流路板６１８ａより少し下側に同様に傾斜した流路板６１８ｂが形成される。さらにまたその隣の側面から同様に流路板６１８ｂより少し下側に流路板６１８ｃが形成され、その隣の側面からも同様の流路板６１８ｄが形成される。図では、４枚しか流路板を図示していないが、実際には、メインタンク６０の上から下までもっとたくさんの流路板が形成され、これらの流路板に沿ってインクが下方に螺旋状に流れて行くようになっている。
【０１４８】
そしてメインタンク６０の底面付近まで流れたインクは、供給管６１２の底部に形成された供給孔６１２ａから供給管６１２内に取り込まれ、供給管６１２から供給口６０ａを介して第１インク供給流路６１０に供給されるようになっている。
【０１４９】
なお、以上説明したメインタンク６０の例では、いずれも、供給口６０ａはメインタンク６０の上部に設けられていたが、メインタンク６０の下部、底面あるいは下部側面などに供給口を設けてそこから第１インク供給流路６１０にインクを供給するようにしてもよい。
【０１５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、例えば螺旋状に形成されたタンク内流路を持つなどにより、機能性インク内の微粒子が沈降する空間を小さくして濃度変化の状態を少なくすることにより、濃度ムラの発生を防止することができる。
【０１５１】
また、上で取り上げた例では、円筒形状や直方体状のメインタンクについてそれぞれの態様を説明したが、上で説明したものに限定されるものではなく、上記例を適宜組み合わせた態様によっても同様の効果を得ることが可能である。
【０１５２】
なお、上で説明した例では、液体収納容器としてインクを収納するタンクを用いた形態を示したが、本発明はインクタンクにのみ限定されるものではなく、例えば基板に導電配線を形成する装置や色フィルターの製造装置などに適用することも可能である。
【０１５３】
以上、本発明の液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明に係る液体収納容器を備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図４】図３中の４Ａ−４Ｂ線に沿って切断した一つの圧力室ユニットの断面図である。
【図５】本実施形態のインクジェット記録装置のインク供給系の構成を示した概略図である。
【図６】本実施形態におけるメインタンクの一例を示す斜視透視図である。
【図７】図に示すメインタンクの断面図である。
【図８】他のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図９】他のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図１０】他のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図１１】図１０のメインタンクの断面図である。
【図１２】図１０のメインタンクに用いられるチューブ内のインク液面の様子を示す一部断面図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、チューブの径が細い場合の欠点を示すための説明図である。
【図１４】他のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図１５】図１４のメインタンクの一部の断面図である。
【図１６】他のメインタンクの例を示す斜視図である。
【図１７】直方体状のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図１８】図１７のメインタンクの断面図である。
【図１９】直方体状のメインタンクの他の例を示す斜視透視図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電素子、６０…インクタンク、６０ａ…供給口、６０ｂ…充填口、６２…サブタンク、６４…インク供給ポンプ、６６…フィルタ、６８…供給ピット、７０…フィルタ、７１…第１電磁弁、７２…第２電磁弁、７３…第３電磁弁、７４…第４電磁弁、７６…大気連通孔、７８…インク還流ポンプ、８０…キャップ、８２…吸引ポンプ、８４…回収タンク、６１０…第１インク供給流路、６１２…供給管、６１２ａ…供給孔、６１４…螺旋状の羽根、６１５…螺旋階段、６１６…チューブ（円筒管）、６２０…第２インク供給流路、６３０…第１インク回収流路、６４０…第２インク回収流路、６５０…インク回収流路、６６０…循環流路、６１７ａ、６１７ｂ、６１８ａ、６１８ｂ…流路板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置に係り、特に、顔料や樹脂等の微粒子を分散させたいわゆる機能性液体を吐出する装置において、微粒子の沈降が発生しても吐出される液体に濃度ムラが生じないように工夫した液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置として、多数のノズル（液体吐出口）を配列させたインクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）を有し、このインクジェットヘッドと記録媒体とを相対的に移動させながら、ノズルから記録媒体に向けてインクを液滴として吐出することにより、記録媒体上に画像やパターンを記録するインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）が知られている。
【０００３】
このような、インクジェットプリンタのインクジェットヘッドは、例えば、インクタンクからインク供給路を介してインクが供給される圧力室と、画像データに応じた電気信号によって駆動される圧電素子と、圧電素子の駆動によって変形する圧力室の一部を構成する振動板と、振動板の変形によって圧力室の容積が減少することにより圧力室内のインクが液滴として吐出される圧力室に連通するノズルを含む多数の圧力室ユニットによって構成されており、各圧力室ユニットのノズルから吐出されたインクによって形成されるドットを組み合わせることによって記録媒体上に画像やパターンが形成される。
【０００４】
インクジェット記録装置を印刷や捺染等の産業用目的で使用する場合、インクの消費量が多く、カートリッジ交換方式を用いてインクを補充していたのでは、作業が煩雑であり、また、カートリッジを交換する間は装置の動作を停止させなければならず生産性が悪くなる。そこで、容量の大きな液体収納室（液体タンク）を設け、チューブまたはパイプ等によってサブタンクに液体を供給し、さらにサブタンクから液体吐出ヘッドに液体を供給する形態が知られている。
【０００５】
また一方において、近年このようなインクジェット記録装置を用いてインク等の液体を記録媒体に吐出して画像を形成するばかりでなく、微粒子を分散させた機能性液体を吐出してパターン等を形成することが行われている。ここで用いられる微粒子としては、例えば顔料、高分子樹脂、金属、ガラス及びそれらの酸化物や化合物などが考えられる。
【０００６】
これらの原材料を微粒子して、分散剤で溶媒液体中へ分散、乳化した機能性液体を吐出に用いる場合、長期間に渡って液体収納室（液体タンク）に機能性液体を収納していると、経時的に液体収納室内部で液体中の微粒子がしだいに凝集、沈降するようになる。その結果、液体収納室内のインクが重力方向（上下方向）に濃度の違う層ができ、下の層程濃度が濃く、上の方へ行くほど濃度が薄い層が形成される。
【０００７】
このように凝集、沈降した液体をそのまま吐出すると、液体収納室の使用初期と使用後期とでは吐出される液体の濃度が異なり、吐出結果の濃度ムラや歪み、色再現性の悪化、微粒子密度の不均一などが発生し、目視され得る程度の色差が生じてしまい、画像品質を高く維持できないという問題があった。
【０００８】
これに対し、例えば、白色用インクタンク内のインクの攪拌を行う攪拌機構を設け、白色用インクタンクから白色インクを供給する前に攪拌機構を動作させることにより、白色インクの沈殿を防止するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００９】
また、例えば、インクタンク内と連通する２つ以上の連通口の相互間を循環するポンプなどを設けることにより、その動作によってインクタンク内インク流を生成攪拌することにより、顔料の沈降現象による濃度ムラを解消しようとしたものが知られている（例えば、特許文献２等参照）。
【００１０】
また、例えば、液体収納容器の鉛直下側に設けられた供給口とその一方端が接続するとともにその他方端にフロートが設けられた中空の管状部材のフロート近傍と供給口近傍にそれぞれ管状部材内部に液体を取り入れる液体供給穴を設け、液体の液位の変化に応じてフロートの浮き位置が変化するのに伴って管状部材が変形するようにし、管状部材に設けられた液体供給穴が常に液体の特定濃度層に位置するようにして、濃度バラツキのない液体を他の装置に供給するようにしたものが知られている（例えば、特許文献３等参照）。
【特許文献１】特開２００５−１３８４８８号公報
【特許文献２】特開２００４−３５１８６５号公報
【特許文献３】特開２００４−１７４９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、インクタンクに攪拌専用の機構を備える必要があり、コスト的に問題がある。また、沈降状態でインクを供給しようとするとインクタンク内の場所によってインクの濃度が異なるため、そのままインクを供給すると濃度ムラが発生してしまうため、インクを供給する前には必ずインクタンク内を攪拌しなければならない。その結果、インク供給にあたり攪拌時間が必要となるため処理時間が掛かるという問題がある。
【００１２】
また、上記特許文献２に記載されたものでは、液体をインクタンク内に循環供給することによりインク流を生成させることでインクタンク内のインクを攪拌するようにしているが、容量の大きなインクタンクの場合には、攪拌が十分にできないという問題がある。また、上記特許文献１に記載のものと同様に、沈降状態でのインク供給はできないという制約があり、インク供給にあたって攪拌時間を必要とし、処理時間が掛かるという問題がある。
【００１３】
さらに、上記特許文献３に記載されたものでは、管状部材のフロート近傍と供給口近傍にそれぞれ設けられた液体供給穴からそれぞれ濃度の異なる液体を取り入れるようにしているが、濃度の異なる液体をどのような割合で取り入れるかという液体供給穴の最適化が必要であり、かつ液位の変化に伴って管状部材が任意の形状となるため安定性に欠け、所望の特定濃度層に各液体供給穴が位置しないという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、液体中に分散された微粒子の凝集、沈降による濃度ムラや密度ムラが発生しても濃度差の少ない液体を供給することのできる液体収納容器、及びこれを用いて均一な濃度の液体を安定的に吐出し、記録媒体に記録された画像において目視され得る程度の濃度差が生じないようにした画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を蓄える液体収納容器であって、その上部に形成され、外部から前記液体を充填する充填口と、前記液体を外部に供給する供給口と、略垂直方向に複数の階層をなし、各階層は前記液体を重力方向に所定の傾斜を有するとともに、各階層は隣りの階層と少なくとも一部で連通するように形成された液体流路と、を備えたことを特徴とする液体収納容器を提供する。
【００１６】
これにより、微粒子を分散させた機能性インクを用いる場合に、微粒子が沈降する空間を小さくして濃度変化の状態を少なくすることにより濃度ムラの発生を抑制することが可能となる。
【００１７】
なお、このように各階層は液体を重力方向に少しずつ移動させるために所定の傾斜を有しているが、この所定の傾斜は、５°以上、３０°以下が好ましい。ここで５°以上の傾斜というのは、液体が停留せずに液体流路の傾斜に沿って流れる（移動する）ために最低限必要な条件であり、また３０°以下の傾斜というのは、貯蔵された液体内の微粒子が傾斜に沿って移動し液体収納容器全体の最下面まで沈降してしまうことなく、各階層で沈降し、分布を形成するために最低限必要な条件である。また、さらに望ましくは５°以上２０°以下の傾斜が良い。２０°以下の傾斜というのは、各階層での沈降分布形成が安定するためにさらに良い条件だからである。
【００１８】
また、請求項２に示すように、前記液体流路は、上部から下部まで連続的に傾斜した螺旋状の部材によって形成されたことを特徴とする。また、請求項３に示すように、前記液体流路は、上部から下部まで続く螺旋階段状の部材によって形成されたことを特徴とする。このように液体流路を具体的に構成することで、微粒子の沈降の空間を小さくして濃度変化の状態を少なくすることが可能となる。
【００１９】
また、請求項４に示すように、前記液体流路は、略円筒形の管を上部から下部まで螺旋状に巻き回して形成されたことを特徴とする。
【００２０】
このように液体流路の断面形状が略円形状となるようにすることで、液体の淀み部が低減し、液体の攪拌性能が向上する。
【００２１】
また、請求項５に示すように、前記液体流路は、先端部が下がるように傾斜した板状部材を異なる方向から互い違いに形成することによって形成されたことを特徴とする。
【００２２】
このように、液体流路の形状は必ずしも螺旋状でなくともよい。
【００２３】
また、請求項６に示すように、請求項１〜５のいずれかに記載の液体収納容器であって、その上部に前記供給口が形成され、さらに、該容器底面付近に前記液体を取り入れる供給孔を有するとともに上部が前記供給口と連通するように、該容器中央に略垂直に立ち上がるように形成された供給管を備えたことを特徴とする。
【００２４】
これにより、常に容器底部から液体を取り入れることができ、安定した液体供給が可能となるとともに、容器の取り付けが容易となる。
【００２５】
また、請求項７に示すように、前記螺旋状の部材あるいは前記螺旋階段状の部材を、該螺旋の中心軸の廻りに回転可能に形成したことを特徴とする。
【００２６】
これにより、液体の攪拌性能が向上する。
【００２７】
また、同様に前記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の液体収納容器を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。
【００２８】
これにより、記録媒体において、目視され得る程度の濃度差を生じることがなく、画像品質の高い画像記録が可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、微粒子を分散させた機能性インクを用いる場合に、微粒子が沈降する空間を小さくして濃度変化の状態を少なくすることにより濃度ムラの発生を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置について詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る液体収納容器を備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【００３２】
図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド（液体吐出ヘッド）１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。
【００３３】
図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。
【００３４】
ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。
【００３５】
複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。
【００３６】
給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。
【００３７】
デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。
【００３８】
ベルト３３は、記録紙１６幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（図示省略）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。
【００３９】
ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（図示省略）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。
【００４０】
縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。
【００４１】
なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。
【００４２】
吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。
【００４３】
印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。
【００４４】
図２に示すように、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。
【００４５】
記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６上にカラー画像を形成し得る。
【００４６】
このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。
【００４７】
なお、本実施形態は、微粒子を分散させた機能性インクを吐出するものであり、本実施形態では、水に対して不溶性あるいは難溶性の色材を分散したインクが適している。色材としては、分散染料、金属錯塩染料、顔料などが挙げられる。さらに、インクの溶媒に色材を分散させる化合物としては、いわゆる分散剤、界面活性剤、樹脂等を用いることができ、分散剤または界面活性剤としては、アニオン系、ノニオン系等が挙げられ、樹脂分散剤としては、スチレン及び誘電体、ビニルナフタレン及びその誘電体、ビニルナフタレン及びその誘電体、アクリル酸及びその誘電体等が挙げられ、これらの樹脂は、塩基を溶解させた水溶液に可溶なアルカリ可溶型樹脂であることが望ましい。また、顔料としては、無機顔料または有機顔料があるがこれらに限定されるものではない。顔料インクは耐光性、耐水性に優れているが、染料系インクに比べて沈降し易い傾向にある。
【００４８】
また、このような機能性インクを用いる場合であっても、シャトル型ヘッドの場合には、記録媒体を副走査方向に搬送しながら、ヘッド自体が主走査方向に往復動作しているため、ヘッド内の機能性インクが常に攪拌される状態にあり、機能性インク内の微粒子の沈降は問題とはならない。これに対して、本実施形態のようなライン型ヘッドの場合には、通常、記録媒体を搬送し、ヘッド自体は固定され動かないため、機能性インク中の微粒子の沈降が問題となる。
【００４９】
なお、ここで主走査方向及び副走査方向とは、次に言うような意味で用いている。すなわち、記録紙の全幅に対応したノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時、（１）全ノズルを同時に駆動するか、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動するか、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動するか、等のいずれかのノズルの駆動が行われ、用紙の幅方向（記録紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字をするようなノズルの駆動を主走査と定義する。そして、この主走査によって記録される１ライン（帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向という。
【００５０】
一方、上述したフルラインヘッドと記録紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。そして、副走査を行う方向を副走査方向という。結局、記録紙の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。
【００５１】
また本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。
【００５２】
図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。
【００５３】
なお、本発明の特徴の一つは、微粒子を分散させた機能性インクを用いた場合に微粒子の沈降が発生しても、濃度ムラ、密度ムラのないインクを供給可能なようにインクタンク（液体収納容器）を工夫するものである。これについて、詳しくは後述する。
【００５４】
印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。
【００５５】
本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。
【００５６】
印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。
【００５７】
印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。
【００５８】
多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。
【００５９】
後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。
【００６０】
このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（図示省略）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。
【００６１】
また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。
【００６２】
次に、印字ヘッド（液体吐出ヘッド）のノズル（液体吐出口）の配置について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとし、図３に印字ヘッド５０の平面透視図を示す。
【００６３】
図３に示すように、本実施形態の印字ヘッド５０は、インクを液滴として吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、図３では図示を省略した共通流路から圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。
【００６４】
図３に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではない。圧力室５２には、図３に示すように、その対角線の一方の端にノズル５１が形成され、他方の端の側にインク供給口５３が設けられている。
【００６５】
また、図３中の４Ａ−４Ｂ線に沿った断面図を図４に示す。
【００６６】
図４に示すように、圧力室ユニット５４は、インクを吐出するノズル５１と連通する圧力室５２によって形成され、圧力室５２には、供給口５３を介してインクを供給する共通流路５５が連通するとともに、圧力室５２の一面（図では天面）は振動板５６で構成され、その上部には、振動板５６に圧力を付与して振動板５６を変形させる圧電素子５８が接合され、圧電素子５８の上面には個別電極５７が形成されている。また、振動板５６は共通電極を兼ねている。
【００６７】
圧電素子５８は、共通電極（振動板５６）と個別電極５７によって挟まれており、これら２つの電極５６、５７に駆動電圧を印加することによって変形する。圧電素子５８の変形によって振動板５６が押され、圧力室５２の容積が縮小されてノズル５１からインクが吐出されるようになっている。２つの電極５６、５７間への電圧印加が解除されると圧電素子５８がもとに戻り、圧力室５２の容積が元の大きさに回復し、共通流路５５から供給口５３を通って新しいインクが圧力室５２に供給されるようになっている。
【００６８】
図５はインクジェット記録装置１０におけるインク供給系の構成を示した概要図である。インクタンク６０は印字ヘッド５０にインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。すなわち。図５のインクタンク６０は、先に記載した図１のインク貯蔵／装填部１４と等価のものである。
【００６９】
なお、インクタンク６０は、印字ヘッド５０に供給するインクを蓄えるものであり、上述したように本実施形態では、インク中に微粒子を分散させた機能性インクを使用しているため、インクタンク６０が単にその内部が１つの部屋からなる容器である場合には、機能性インク中の微粒子が沈降し、重力方向下層側のインクは濃度が濃く、上層側のインクは濃度が薄くなり、インクタンク６０内の場所によってインクの濃度（密度）が異なり、このインクをそのまま印字ヘッド５０に供給すると濃度ムラが発生してしまう。
【００７０】
そこで、本実施形態では、たとえ沈降が起こっても、印字ヘッド５０に供給するインクに、なるべく濃度ムラが発生しないように、インクタンク６０の構造を工夫しているが、これについては後で詳しく述べる。
【００７１】
図５に示すように、メインタンク６０と印字ヘッド５０との間に、サブタンク６２が設けられている。サブタンク６２は、メインタンク６０から供給されたインクを、印字ヘッド５０に送る前に一旦貯留するものであり、ヘッドの内圧変動を防止するダンパー効果及びリフィルを改善する機能を有している。
【００７２】
メインタンク６０からサブタンク６２へ至る流路（第１インク供給流路）６１０が、メインタンク６０の側面に接続するように形成されている。そして第１インク供給流路６１０の途中には、ポンプ（インク供給ポンプ）６４が設けられている。このインク供給ポンプ６４を駆動することにより、第１インク供給流路６１０中を図中矢印で示す方向にインクが流れ、メインタンク６０からサブタンク６２にインクが供給されるようになっている。また、第１インク供給流路６１０のメインタンク６０とインク供給ポンプ６４との間には、異物や気泡を除去するためのフィルタ６６が設けられている。
【００７３】
また、サブタンク６２と印字ヘッド５０とを連通し、サブタンク６２から印字ヘッド５０にインクを供給するための流路（第２インク供給流路）６２０が設けられている。この第２インク供給流路６２０は、第１インク供給流路６１０のサブタンク６２との接続点よりも低い位置でサブタンク６２の側面に接続している。
【００７４】
また、サブタンク６２の底面においてサブタンク６２に接続し、メインタンク６０と連通する流路（第１インク回収流路）６３０、及びサブタンク６２の側面においてサブタンク６２に接続し、メインタンク６０と連通する流路（第２インク回収流路）６４０が設けられている。
【００７５】
図５に示すように、第２インク供給流路６２０及び第２インク回収流路６４０とメインタンク６０の側面の接続部は、第２インク回収流路６４０とサブタンク６２の側面の接続部の最下端が第２インク供給流路６２０とサブタンク６２の側面の接続部の最上端と一致するように形成されている。
【００７６】
第１インク回収流路６３０と第２インク回収流路６４０は、メインタンク６０の手前で合流し、一つのインク回収流路６５０となる。このインク回収流路６５０は、メインタンク６０と連通するとともに、その一方の端部はインク供給ピット６８に接続している。インク供給ピット６８は、ここからメインタンク６０にインクを供給するためのものであり、内部に気泡や塵埃を除去するためのフィルタ７０を備えている。
【００７７】
なお、本実施形態では、メインタンク６０は画像形成装置内に据え置き構造とし、メインタンク６０へのインク供給は、この供給ピット６８を介してハンドリングが容易なタンクにより人的に供給する方法によってなされる。
【００７８】
また、第１インク回収流路６３０には、この第１インク回収流路６３０を開閉する第１電磁弁７１が設けられている。同様に、第２インク回収流路６４０にも、この第２インク回収流路６４０を開閉する第２電磁弁７２が設けられている。また、第２インク供給流路６２０には、この第２インク供給流路６２０を開閉する第３電磁弁７３が設けられている。
【００７９】
サブタンク６２の天面には、大気と連通する開口部（大気連通孔）７６が形成されている。大気連通孔９６はフィルタを備えており、このフィルタを介して大気がサブタンク６２に出入りすることにより、サブタンク６２内の気圧が大気圧に保たれるようになっている。
【００８０】
インク供給ポンプ６４を駆動することによりメインタンク６０からサブタンク６２にインクが供給される。そして、サブタンク６２内に供給されたのインクの液面と、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａとの高低差（水頭差）により、印字ヘッド５０の内圧が所定の負圧に調整されるようになっている。ここで、所定の負圧とは、大気圧よりも低い圧力であって、インクの吐出に備えてノズル５１内のインク液面（メニスカス）をノズル面５０Ａの近傍に設定する圧力である。
【００８１】
また、図５に示すように、印字ヘッド５０からサブタンク６２にインクを還流させる流路（循環流路）６６０が設けられている。循環流路６６０の途中には、循環流路６６０を開閉する第４電磁弁７４と、印字ヘッド５０からサブタンク６２へインクを還流させるポンプ（インク還流ポンプ）７８が設けられている。
【００８２】
画像を形成する際には、第１電磁弁７１を閉じ、かつ第２電磁弁７２を開いた状態で、印字ヘッド５０から吐出を開始する所定時間前からインク供給ポンプ６４を正回転してメインタンク６０からサブタンク６２にインクを供給する。これによりサブタンク６２から第２インク供給流路６２０を介して印字ヘッド５０にインクが供給される。このとき、第２電磁弁７２が開いているので、サブタンク６２内の余分なインクはサブタンク６２の側壁に接続された第２インク回収流路６４０を通ってメインタンク６０に戻るようになっている。
【００８３】
このような構成により、メインタンク６０からサブタンク６２へのインクの供給が安定し、サブタンク６２のインク液面は一定の高さに保たれる。このようにして一定に保たれたサブタンク６２のインク液面と印字ヘッド５０のノズル面５０Ａとの高低差により、印字ヘッド５０内の圧力が所定の負圧に一定に設定され、ノズル５１内のメニスカス位置が設定される。また、吐出動作終了時から所定時間経過したら、インク供給ポンプ６４の回転を停止する。
【００８４】
また、第１電磁弁７１及び第２電磁弁７２を両方とも開いた状態では、印字ヘッド５０内のインク、サブタンク６２から印字ヘッド５０に至る第２インク供給流路６２０内のインク、サブタンク６２内のインク、及びサブタンク６２からメインタンク６０に至る第１インク回収流路６３０及び第２インク回収流路６４０内のインクが全てメインタンク６０内に回収される。さらに、インク供給ポンプ６４の逆回転により、メインタンク６０からサブタンク６２に至る第１インク供給流路６１０内のインクもメインタンク６０に回収される。
【００８５】
また、印字ヘッド５０のノズル５１内のメニスカス位置は、ノズル面５０Ａ近傍から圧力室５２側へ後退自在である。具体的には、所定時間だけ第４電磁弁７４を開状態に設定するとともに、インク還流ポンプ７８を駆動して、メニスカスの後退量に対応する所定量のインクだけを印字ヘッド５０から循環流路６６０を介してサブタンク６２に戻すことにより、メニスカス位置を後退させる。
【００８６】
あるいは、第１電磁弁７１を所定時間だけ開状態に設定して、メニスカスの後退量に対応する所定量のインクだけを印字ヘッド５０から第２インク供給流路６２０を介してサブタンク６２に戻すことによりメニスカス位置を後退させるようにしても良い。
【００８７】
また、図５に示すように、印字ヘッド５０に対して、ノズルの乾燥防止又はノズル近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてキャップ８０と、図示は省略するがノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレードが設けられている。
【００８８】
これらキャップ８０及び図示を省略したクリーニングブレードを含んで構成されるメンテナンスユニットは、図示を省略した移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。
【００８９】
キャップ８０は、凹形状に形成され、図示しない昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。昇降機構は、電源ＯＦＦ時や印刷待機時にキャップ８０を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、ノズル面５０Ａのノズル領域をキャップ８０の凹形状で覆うようになっている。
【００９０】
印字中又は待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、そのノズル５１近傍のインク粘度が上昇した場合、粘度が上昇して劣化したインクを排除すべく、キャップ８０に向かって予備吐出が行われる。
【００９１】
また、印字ヘッド５０内のインク（圧力室５２内のインク）に気泡が混入した場合、印字ヘッド５０にキャップ８０を当て、吸引ポンプ８２で圧力室５２内のインク（気泡が混入したインク）を吸引により除去し、吸引除去したインクを回収タンク８４に送液する。この吸引動作は、初期のインクのヘッドへの装填時、あるいは長時間の停止後の使用開始時にも行われ、粘度が上昇して固化した劣化インクが吸い出され除去される。
【００９２】
すなわち、印字ヘッド５０は、ある時間以上吐出しない状態が続くと、ノズル近傍のインク溶媒が蒸発してノズル近傍のインクの粘度が高くなってしまい、吐出駆動用のアクチュエータが動作してもノズル５１からインクが吐出しなくなる。従って、このような状態になる手前で（吐出用のアクチュエータの動作によってインク吐出が可能な粘度の範囲内で）、インク受けに向かって吐出駆動用アクチュエータを動作させ、粘度が上昇したノズル近傍のインクを吐出させる「予備吐出」が行われる。また、ノズル面５０Ａの清掃手段として設けられているクリーニングブレード等のワイパーによってノズル面５０Ａの汚れを清掃した後に、このワイパー摺擦動作によってノズル５１内に異物が混入するのを防止するためにも予備吐出が行われる。なお、予備吐出は、「空吐出」、「パージ」、「唾はき」などと呼ばれる場合もある。
【００９３】
また、ノズル５１や圧力室５２内に気泡が混入したり、ノズル５１内のインクの粘度上昇があるレベルを超えたりすると、上記予備吐出ではインクを吐出できなくなるため、上述したような吸引動作を行う。
【００９４】
すなわち、ノズル５１や圧力室５２のインク内に気泡が混入した場合、あるいはノズル５１内のインク粘度があるレベル以上に上昇した場合には、吐出駆動用アクチュエータを動作させてもノズル５１からインクを吐出できなくなる。このような場合、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ８０を当てて圧力室５２内の気泡が混入したインク又は増粘インクを吸引ポンプ８２で吸引する動作が行われる。
【００９５】
ただし、上記吸引動作は、圧力室５２内のインク全体に対して行われるため、インク消費量が大きいので、粘度上昇が少ない場合には、吸引動作ではなく、なるべく予備吐出を行うことが好ましい。なお、図５で説明したキャップ８０は、吸引手段として機能するとともに、予備吐出のインク受けとしても機能し得る。また、さらに、キャップ８０の内側が仕切り壁によってノズル列に対応した複数のエリアに分割され、これら仕切られた各エリアをセレクタ等によって選択的に吸引できる構成とすることがより好ましい。
【００９６】
以下、本発明の特徴である、機能性インク内で微粒子の沈降による濃度ムラが発生しても濃度差の少ないインクを供給できるように工夫したメインタンク６０の構造について説明する。
【００９７】
図６に、本発明に係るメインタンク６０の一例を斜視透視図で示す。
【００９８】
図６に示すメインタンク６０の例においては、メインタンク６０は円筒形状の密閉された容器である。メインタンク６０の上面の中心部には、前述した第１インク供給流路６１０が接続する供給口６０ａが形成されている。またメインタンク６０の上面には、第１インク回収流路６３０と第２インク回収流路６４０が合流したインク回収流路６５０が接続する充填口６０ｂが形成されている。第１インク供給流路６１０はサブタンク６２に連通しており、またインク回収流路６５０は、一端がサブタンク６２に連通するとともに、他端が供給ピット６８に連通している。
【００９９】
第１インク供給流路６１０は、供給口６０ａでメインタンク６０の上面に接続し、供給口６０ａを介して、メインタンク６０の中心部を底面まで略垂直に延びて形成された供給管６１２に繋がっている。供給管６１２のメインタンク６０底面付近にはインクを取り入れる供給孔６１２ａが形成されている。
【０１００】
また、供給管６１２の周りにはメインタンク６０の上面付近から底面付近まで所定の傾斜を有する滑らかなスロープが連続するように形成された螺旋状の羽根６１４が形成されている。
【０１０１】
インク回収流路６５０は、メインタンク６０の上面で充填口６０ｂを介してメインタンク６０に接続しており、インク回収流路６５０の一端はサブタンク６２に連通し、他端は供給ピット６８に連通しており、供給ピット６８から供給されたインクやサブタンク６２から回収されたインクが、充填口６０ｂを介してメインタンク６０の上部から充填されるようになっている。
【０１０２】
充填口６０ｂから充填されたインクは、螺旋状の羽根６１４の最上部に供給され、その後、螺旋状の羽根６１４の所定の傾斜を有するスロープに沿ってゆっくり底面に向かって流れて行く。この傾斜は、５°以上３０°以下が望ましく、さらには、５°以上２０°以下がより望ましい。これは前述したように、この範囲の傾斜を有していれば、液体が停留せずに液体流路の傾斜に沿って流れ、かつ、貯蔵された液体内の微粒子が傾斜に沿って液体収納容器全体の最下面まで沈降してしまうことなく各階層で沈降し分布を形成するようになるからである。この傾斜の条件は、この後説明する他の例においても同様である。
【０１０３】
図７に、インクが略満タン状態になっているメインタンク６０の断面図を示す。
【０１０４】
図７に示すように、断面で見るとメインタンク６０の内部は螺旋状の羽根６１４によって上面から底面まで複数の層に分けられている。また、中心部に設けられた供給管６１２は、底面付近にインクの取り入れ口である供給孔６１２ａを有している。
【０１０５】
また、第１インク供給流路６１０がメインタンク６０に接続する供給口６０ａの内部には、供給管６１２との接続部のインク液密性を確保するためのゴムパッキン６０ｃが設けられている。同様に、インク回収流路６５０がメインタンク６０と接続する充填口６０ｂの内部にも、充填口６０ｂにおけるメインタンク６０との接続部のインク液密性を確保するためにゴムパッキン６０ｄが設けられている。
【０１０６】
本実施形態では、インク中に微粒子を分散させた機能性インクを用いているため、経時的にインク中の微粒子が沈降を起こす。このとき、従来のメインタンク６０では、タンク内が単に一つの容器であったため、図６の供給管６１２の内部のように、下から高濃度層９０ａ、中濃度層９０ｂ、低濃度層９０ｃと下から上まで全体が３層に分離する。
【０１０７】
しかし、本実施形態においては、メインタンク６０内を螺旋状の羽根６１４によってメインタンク６０内を上から下までを所定の傾斜を有する複数の層に分割したので、それぞれの層の中が高濃度層９０ａ、中濃度層９０ｂ、低濃度層９０ｃと３層に分離される。従って、このように仮に沈降が発生しても螺旋状の羽根６１４で上下に区切られた各層の中がそれぞれ高濃度層９０ａ、中濃度層９０ｂ、低濃度層９０ｃと全ての濃度の層を有しているため、これら３層を含んだインクが供給孔６１２ａから供給管６１２の中に取り入れられてサブタンク６２に供給されることになる。その結果、サブタンク６２に供給されるインクは、全ての濃度のインクが混ざっており、濃度ムラの発生を低く抑えることができる。
【０１０８】
このように、本実施形態では機能性インク内の微粒子が沈降する空間を小さくして、濃度変化の状態を少なくすることが可能となる。また、循環するインクが螺旋状の羽根６１４を流れてメインタンク６０内のインクを混合させることで攪拌効果が向上する。さらに、循環するインクがインクの液面に対して垂直に混合されることがないため、気泡（空気）の巻き込みが低減される。
【０１０９】
また本実施形態において、例えば供給管６１２の下部の供給孔６１２ａが形成された部分を残して、供給管６１２に対し螺旋状の羽根６１４が形成された部分を回転可能にして、羽根６１４を回転させるようにしてもよい。羽根６１４を回転可能にする構成は特に限定はされず、どのような方法でもよい。例えば、供給管６１２の供給孔６１２ａが形成された部分とそれより上部とを別部材にして、上部を回転可能にしてもよいし、供給管６１２を二重の円筒にしてその外側に螺旋状の羽根６１４を形成し、外側の管を回転可能にしてもよい。このように、羽根６１４をメインタンク６０内で回転させることにより、メインタンク６０内のインクがかき混ぜられて濃度ムラをさらに解消することができる。
【０１１０】
図８に、螺旋状の羽根６１４を回転可能に構成したメインタンク６０の例を斜視透視図で示す。
【０１１１】
図８において、螺旋状の羽根６１４は供給管６１２の周りに回転可能に形成されている。また、供給管６１２と第１インク供給流路６１０との接続部である供給口６０ａでは、羽根６１４が形成された供給管６１２の回転可能部分と一体となって液密性を保ちつつ回転するように、供給口６０ａに歯車９２ａを形成する。また、供給口６０ａの歯車９２ａと契合する歯車９２ｂを取り付け、この歯車９２ｂを回転させるモータ９４を設置する。
【０１１２】
モータ９４で歯車９２ｂを回転させると、歯車９２ａが回転し、これにより供給管６１２の回転可能部分が回転し、これに形成された螺旋状の羽根６１４が回転し、メインタンク６０内のインクが攪拌され、濃度ムラが解消される。
【０１１３】
これにより、よく混ざり合ったインクが供給管６１２下部の供給孔６１２ａから供給管６１２の内部に取り入れられて、供給管６１２の内部を上方に運ばれ、第１インク供給流路６１０を介してサブタンク６２に供給される。
【０１１４】
また図９に、メインタンク６０の他の例を斜視透視図で示す。
【０１１５】
図９に示す例は、図６に示した供給管６１２の周りに形成される螺旋状の羽根６１４を連続的なスロープ状ではなく、螺旋階段状にしたものである。
【０１１６】
すなわち、図９に示すように、供給管６１２の周りに、メインタンク６０内を上面から底面まで供給管６１２の周りを廻りながら所定の傾斜を有して次第に下へ下がっていく螺旋階段６１５が形成されている。これは、図６に示した例と、なだらかなスロープか階段状かが違うだけで作用は同じである。
【０１１７】
なお、図９に示す螺旋階段も図８に示した例と同じように、供給管６１２の周りを回転可能に構成してもよい。
【０１１８】
図１０に、メインタンク６０のさらに他の例を示す。
【０１１９】
これも基本的に、メインタンク６０内において、インクが上面側から螺旋状にメインタンク６０内を廻りながら所定の傾斜を有して次第に底面側に降りて行き、底面側から供給管６１２内を上方に引き上げられて第１インク供給流路６１０に流れて行く、インクの流れを作り出す点において、今までの例と同様である。
【０１２０】
図１０に示す例が今までの例と異なるのは、インクが、インク回収流路６５０から充填口６０ｂを介してメインタンク６０に入り、メインタンク６０内を螺旋状に廻りながら下降し、供給管６１２、さらに供給口６０ａを介して第１インク供給流路６１０に至る流れを１本のチューブ（略円筒形の管）６１６で作り出すようにしたことである。
【０１２１】
すなわち、図１０に示すように、メインタンク６０の上面に形成された充填口６０ｂを介してインク回収流路６５０はチューブ６１６に繋がり、チューブ６１６は、螺旋状に巻き回されて円筒形のメインタンク６０の内壁に沿って廻りながらメインタンク６０の底面に向かって下降して行き、底面において今度はメインタンク６０の中心部を上方に略垂直に立ち上がる供給管６１２へと繋がり、供給管６１２はメインタンク６０上面に形成された供給口６０ａを介して第１インク供給流路６１０へと繋がっている。
【０１２２】
図１１に、図１０に示したメインタンク６０の断面図を示す。
【０１２３】
図１１に示すように、メインタンク６０内はメインタンク６０の内壁に沿って螺旋状に巻き回されたチューブ６１６によって、上から下へ複数の層をなすように形成されている。そして、各層を形成するチューブ６１６の各断面内において、図１１では図示を省略するが、図７と同様に機能性インクが高濃度、中濃度、低濃度の３層に分離するようになっている。また、この場合にも、図７と同様に、供給口６０ａ及び充填口６０ｂには、それぞれ液密性確保のためのゴムパッキン６０ｃ及び６０ｄが設けられている。
【０１２４】
なお、チューブ（略円筒管）６１６は、シリコンなどの柔軟部材や形状が安定する樹脂あるいは金属で形成するのが望ましい。また、チューブ６１６は、相当量のインクを保持可能なように長く装置内部を引き回されていればよく、全体の形状は特に限定されない。このようにチューブ６１６によっても、微粒子の沈降の空間を小さくして、濃度変化の状態を少なくすることが可能となり、濃度ムラの発生を防止することが可能となる。また、循環するインクが螺旋状のチューブ６１６内を流れて残留インクと混合されることで攪拌効果が向上する。さらにチューブ６１６は略円筒状の管であるため、インクの淀み部が低減し、長時間メインタンク６０とサブタンク６２間を循環動作させることでメインタンク６０及びサブタンク６２内のインクが循環攪拌される。
【０１２５】
また本例において、チューブ６１６は、所定の傾斜を有して螺旋状に下降しているが、チューブ６１６内におけるインク９０に液面が形成される場合には、図１２に示すように、水平面として形成されるように、チューブ６１６の内径はある程度以上太くすることが望ましい。
【０１２６】
これは、チューブ６１６の径があまり細いと、図１３（ａ）に示すように、インク９０の液面がチューブ６１６の長手方向に略垂直な方向に形成されてしまい、図１３（ｂ）に示すように、これに次のインク９０’が上から入ってくると気泡が出来てしまうからである。
【０１２７】
図１０に示す例では、メインタンク６０内にチューブ６１６を螺旋状に一重に巻き回したが、チューブ６１６の巻き方はこれに限定されるものではない。
【０１２８】
例えば、図１４に示すように、インク回収流路６５０から接続したチューブ６１６をメインタンク６０内に二重の螺旋状に巻き回すようにしてもよい。この二重の螺旋状とは、メインタンク６０内の同じ高さにおいて、内側と外側の２回巻いたら１段下へ降りて、また内側に１回、外側に１回巻く、というのを下まで繰り返すことをいう。
【０１２９】
図１５に、図１４のメインタンク６０内の様子を断面図で示す。図１５に示すように、メインタンク６０中心部の供給管６１２の両側にそれぞれ２つずつチューブ６１６の円形の断面が並んでいる。
【０１３０】
このように、チューブ６１６を二重の螺旋状にすることで、メインタンク６０内をより多くの小さな層に分けることができ、高濃度、中濃度、低濃度の３層をより細かく形成させることができ、濃度ムラをより防止しやすくなる。
【０１３１】
また、以上図１０から図１５に示した例では、メインタンク６０内にチューブ６１６を螺旋状に配置したが、これを推し進めると、究極的には、円筒状のメインタンク６０の外壁（外枠）は必要ではなく、単にチューブ６１６を螺旋状に巻き回しただけのものでメインタンク６０の働きをさせるようにしてもよい。
【０１３２】
すなわち、図１６に示すように、インク回収流路６５０に続いて延びるチューブ６１６をぐるぐる螺旋状に巻き回して、最下端から上方へ向けて略垂直に立ち上げ、供給管６１２とし、その先を第１インク供給流路６１０へと繋げるようにしてもよい。
【０１３３】
この場合、チューブ６１６がぐるぐる螺旋状に巻き回された部分がメインタンク６０に相当する。なお、チューブ６１６の巻き方も、必ずしも図１０などに示したように円く巻かなくともよく、図１６に示す例では、チューブ６１６を多少方形に巻いている。
【０１３４】
このように、単にチューブ（略円筒管）６１６を這わせただけのものの場合には、タンク形状の自由度が向上することで、装置全体を小型化することが可能となる。
【０１３５】
図１７に、メインタンク６０の他の例を示す。図１７に示すメインタンク６０は、今までの例のように円筒形ではなく直方体をしている。そして、その上面には、第１インク供給流路６１０に接続する供給口６０ａ、及びインク回収流路６５０に接続する充填口６０ｂが設けられている。
【０１３６】
供給口６０ａの下には、メインタンク６０の底面に向かって略垂直に供給管６１２が設けられ、供給管６１２の最下端には供給管６１２内にインクを取り入れるための供給孔６１２ａが形成されている。
【０１３７】
直方体状のメインタンク６０は、上述した例と同様に、高濃度、中濃度、低濃度の３層を細かく分断し、上から下へ向かって、上の層から下の層へ少しずつゆっくりインクが流れて行くように、メインタンク６０内部は、階層状に形成される。
【０１３８】
すなわち、図１７に示すように、直方体状のメインタンク６０の向かい合う側壁６１ａ、６１ｂからそれぞれ対向する側壁に向かって少し下方へ傾斜した板状部材（流路板）６１７ａ、６１７ｂを配置する。なお、前述した供給管６１２は、各流路板６１７ａ、６１７ｂを貫通するように形成されている。
【０１３９】
また、図１８に、図１７のメインタンク６０の断面図を示す。
【０１４０】
図１８に示すように、メインタンク６０の一つの側壁６１ａから対向する側壁６１ｂに向かってその先端部に向かって少し下がるように傾斜した流路板６１７ａが形成され、一方、側壁６１ａに対向する側壁６１ｂから側壁６１ａに向かって同様の流路板６１７ｂが流路板６１７ａと互い違いになるように形成される。
【０１４１】
そして、インク回収流路６５０から充填口６０ｂを介してメインタンク６０内に流れ込んだインクは、流路板６１７ａ及び流路板６１７ｂの傾斜に沿って図中矢印で示したように、下方へ向かってゆっくり流れて行く。なお、流路板６１７ａ、６１７ｂの傾斜はインクがゆっくり流れるように調整される。
【０１４２】
メインタンク６０の底面まで流れ落ちたインクは、供給孔６１２ａから供給管６１２内に取り込まれ供給口６０ａを介して第１インク供給流路６１０から外部に供給される。
【０１４３】
なお、図１７あるいは図１８においては、図を簡単にするために流路板の数を少なめに表現しているが、実際にはもっとたくさんの流路板をメインタンク６０内に形成するようにしてもよい。
【０１４４】
この例のように、対向する面から所定の傾斜を有する板を互い違いに形成するようにしてメインタンク６０内を複数の層に分けるようにしても、前述した各例と同様の効果を得ることができ、濃度ムラを抑制することが可能となる。
【０１４５】
また、このようにメインタンク６０を直方体状に形成した場合に、メインタンク６０内を複数の層に分割する方法は、流路板を２方向から互い違いに形成するものだけには限定されず、例えば、直方体状のメインタンク６０の各４つの面から、先端部に向かって少し下方に傾斜した流路板を、それぞれ少しずつ設置位置を下方にずらしながら形成し、インクが螺旋状に流れるようにしてもよい。
【０１４６】
このような流路板の例を図１９に示す。
【０１４７】
図１９に示すように、直方体状のメインタンク６０の一つの側面から先端部に向かって下がるように傾斜した流路板６１８ａが対向する側面との間を少し開けるように形成され、その隣の側面から先程の流路板６１８ａより少し下側に同様に傾斜した流路板６１８ｂが形成される。さらにまたその隣の側面から同様に流路板６１８ｂより少し下側に流路板６１８ｃが形成され、その隣の側面からも同様の流路板６１８ｄが形成される。図では、４枚しか流路板を図示していないが、実際には、メインタンク６０の上から下までもっとたくさんの流路板が形成され、これらの流路板に沿ってインクが下方に螺旋状に流れて行くようになっている。
【０１４８】
そしてメインタンク６０の底面付近まで流れたインクは、供給管６１２の底部に形成された供給孔６１２ａから供給管６１２内に取り込まれ、供給管６１２から供給口６０ａを介して第１インク供給流路６１０に供給されるようになっている。
【０１４９】
なお、以上説明したメインタンク６０の例では、いずれも、供給口６０ａはメインタンク６０の上部に設けられていたが、メインタンク６０の下部、底面あるいは下部側面などに供給口を設けてそこから第１インク供給流路６１０にインクを供給するようにしてもよい。
【０１５０】
以上説明したように、本実施形態によれば、例えば螺旋状に形成されたタンク内流路を持つなどにより、機能性インク内の微粒子が沈降する空間を小さくして濃度変化の状態を少なくすることにより、濃度ムラの発生を防止することができる。
【０１５１】
また、上で取り上げた例では、円筒形状や直方体状のメインタンクについてそれぞれの態様を説明したが、上で説明したものに限定されるものではなく、上記例を適宜組み合わせた態様によっても同様の効果を得ることが可能である。
【０１５２】
なお、上で説明した例では、液体収納容器としてインクを収納するタンクを用いた形態を示したが、本発明はインクタンクにのみ限定されるものではなく、例えば基板に導電配線を形成する装置や色フィルターの製造装置などに適用することも可能である。
【０１５３】
以上、本発明の液体収納容器及びこれを用いた画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明に係る液体収納容器を備えた画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。
【図２】図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。
【図３】印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。
【図４】図３中の４Ａ−４Ｂ線に沿って切断した一つの圧力室ユニットの断面図である。
【図５】本実施形態のインクジェット記録装置のインク供給系の構成を示した概略図である。
【図６】本実施形態におけるメインタンクの一例を示す斜視透視図である。
【図７】図に示すメインタンクの断面図である。
【図８】他のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図９】他のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図１０】他のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図１１】図１０のメインタンクの断面図である。
【図１２】図１０のメインタンクに用いられるチューブ内のインク液面の様子を示す一部断面図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、チューブの径が細い場合の欠点を示すための説明図である。
【図１４】他のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図１５】図１４のメインタンクの一部の断面図である。
【図１６】他のメインタンクの例を示す斜視図である。
【図１７】直方体状のメインタンクの例を示す斜視透視図である。
【図１８】図１７のメインタンクの断面図である。
【図１９】直方体状のメインタンクの他の例を示す斜視透視図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０…インクジェット記録装置、１２…印字部、１４…インク貯蔵／装填部、１６…記録紙、１８…給紙部、２０…デカール処理部、２２…吸着ベルト搬送部、２４…印字検出部、２６…排紙部、２８…カッター、３０…加熱ドラム、３１、３２…ローラー、３３…ベルト、３４…吸着チャンバー、３５…ファン、３６…ベルト清掃部、４０…加熱ファン、４２…後乾燥部、４４…加熱・加圧部、４５…加圧ローラー、４８…カッター、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５１…ノズル、５２…圧力室、５３…インク供給口、５４…圧力室ユニット、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電素子、６０…インクタンク、６０ａ…供給口、６０ｂ…充填口、６２…サブタンク、６４…インク供給ポンプ、６６…フィルタ、６８…供給ピット、７０…フィルタ、７１…第１電磁弁、７２…第２電磁弁、７３…第３電磁弁、７４…第４電磁弁、７６…大気連通孔、７８…インク還流ポンプ、８０…キャップ、８２…吸引ポンプ、８４…回収タンク、６１０…第１インク供給流路、６１２…供給管、６１２ａ…供給孔、６１４…螺旋状の羽根、６１５…螺旋階段、６１６…チューブ（円筒管）、６２０…第２インク供給流路、６３０…第１インク回収流路、６４０…第２インク回収流路、６５０…インク回収流路、６６０…循環流路、６１７ａ、６１７ｂ、６１８ａ、６１８ｂ…流路板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を蓄える液体収納容器であって、
その上部に形成され、外部から前記液体を充填する充填口と、
前記液体を外部に供給する供給口と、
略垂直方向に複数の階層をなし、各階層は前記液体を重力方向に所定の傾斜を有するとともに、各階層は隣りの階層と少なくとも一部で連通するように形成された液体流路と、
を備えたことを特徴とする液体収納容器。
【請求項２】
前記液体流路は、上部から下部まで連続的に傾斜した螺旋状の部材によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項３】
前記液体流路は、上部から下部まで続く螺旋階段状の部材によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項４】
前記液体流路は、略円筒形の管を上部から下部まで螺旋状に巻き回して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項５】
前記液体流路は、先端部が下がるように傾斜した板状部材を異なる方向から互い違いに形成することによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液体収納容器であって、その上部に前記供給口が形成され、さらに、該容器底面付近に前記液体を取り入れる供給孔を有するとともに上部が前記供給口と連通するように、該容器中央に略垂直に立ち上がるように形成された供給管を備えたことを特徴とする液体収納容器。
【請求項７】
前記螺旋状の部材あるいは前記螺旋階段状の部材を、該螺旋の中心軸の廻りに回転可能に形成したことを特徴とする請求項２または３に記載の液体収納容器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の液体収納容器を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
液体を蓄える液体収納容器であって、
その上部に形成され、外部から前記液体を充填する充填口と、
前記液体を外部に供給する供給口と、
略垂直方向に複数の階層をなし、各階層は前記液体を重力方向に所定の傾斜を有するとともに、各階層は隣りの階層と少なくとも一部で連通するように形成された液体流路と、
を備えたことを特徴とする液体収納容器。
【請求項２】
前記液体流路は、上部から下部まで連続的に傾斜した螺旋状の部材によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項３】
前記液体流路は、上部から下部まで続く螺旋階段状の部材によって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項４】
前記液体流路は、略円筒形の管を上部から下部まで螺旋状に巻き回して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項５】
前記液体流路は、先端部が下がるように傾斜した板状部材を異なる方向から互い違いに形成することによって形成されたことを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の液体収納容器であって、その上部に前記供給口が形成され、さらに、該容器底面付近に前記液体を取り入れる供給孔を有するとともに上部が前記供給口と連通するように、該容器中央に略垂直に立ち上がるように形成された供給管を備えたことを特徴とする液体収納容器。
【請求項７】
前記螺旋状の部材あるいは前記螺旋階段状の部材を、該螺旋の中心軸の廻りに回転可能に形成したことを特徴とする請求項２または３に記載の液体収納容器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の液体収納容器を備えた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１７】
【図１８】
【図１９】
【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１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００７−１６０７４９（Ｐ２００７−１６０７４９Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６０９６３（Ｐ２００５−３６０９６３）
【出願日】平成１７年１２月１４日（２００５．１２．１４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１４日（２００５．１２．１４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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