液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置
【課題】簡易な構成でヘッドタンク内の負圧を適正範囲に維持できると共に、ヘッドタンクからの排気が容易な液体吐出装置の提供。
【解決手段】ノズルを有し、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッド１と、液体を収容し、下部が液体吐出ヘッド１に連通しているヘッドタンク１０１と、ヘッドタンク１０１に液体を給送する給送手段１６とを備えた液体吐出装置であって、ヘッドタンク１０１中の空気を、貯留するシール液６３を介して大気中に排出する空気排出容器６０と、一端をヘッドタンク１０１上部の空気層と連通し、他端を空気排出容器６０中のシール液６３に連通する空気排出管１１２と、を備える液体吐出装置。
【解決手段】ノズルを有し、ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッド１と、液体を収容し、下部が液体吐出ヘッド１に連通しているヘッドタンク１０１と、ヘッドタンク１０１に液体を給送する給送手段１６とを備えた液体吐出装置であって、ヘッドタンク１０１中の空気を、貯留するシール液６３を介して大気中に排出する空気排出容器６０と、一端をヘッドタンク１０１上部の空気層と連通し、他端を空気排出容器６０中のシール液６３に連通する空気排出管１１２と、を備える液体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを用いた液体吐出装置は、プリンタ、コピア、ＦＡＸ等の画像形成装置に多く用いられている。また、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液体吐出装置、或いはこれらを備える画像形成装置なども知られている。
【０００３】
オンデマンド型のインクジェット（ＩＪ）記録装置用の液体吐出装置には、インクを充填した液室の壁の一部に振動板を設け、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ液室内の体積を変化させて圧力を高めインクを吐出する方式や、液室内に通電によって発熱する発熱体を設けて、発熱体の発熱により生じる空気によって液室内の圧力を高め、インクを吐出するものが広く知られている。近年ではＩＪプリンタの低価格化、高画質化、一般家庭へのパソコンの普及などによりＩＪプリンタが様々な用途で数多く使用されている。
【０００４】
ＩＪプリンタにおける大きな技術課題の一つとして高速化がある。通常、ノズル数、ヘッド数の増加などが行われると共に、大量の印字を安定して行なうためにヘッド上部にヘッドタンク（サブタンクとも言う）を設け、インクをスムーズにヘッドに供給する形態とすることが行なわれている。ヘッドタンクには、樹脂チューブを用いてインクカートリッジからインクが供給される構成にされることが多いが、ヘッドタンクの容積を常に１００％インクで満たすことは困難でヘッドタンク内の上部に空気層が形成される。ヘッドタンク内の空気の量は、樹脂チューブやヘッドタンク壁面からの透気やインクカートリッジの脱着時に混入する空気によって経時的に増加する傾向がある。ヘッドタンク内の空気の量が少量であれば何の問題もないが、多くなり過ぎると温度変化に対する空気の体積変化量が大きくなり、ある範囲内の負圧に維持されるべきのヘッドタンク内圧が許容範囲外となりヘッドからインクが染み出してきたり、正常に吐出しなくなったりする。また、ヘッドタンク内の空気が多いと、ヘッド内にインクと一緒に空気が混入してインクが吐出しなくなったりする不具合も生じる。
【０００５】
そこで、ヘッドタンク内の圧力を一定の負圧に保つと同時に、空気が所定量以上にならないようにする技術が検討されてきている。例えば、特許文献１には、ヘッドタンク（サブタンク）からヘッドに空気排出経路を設けてヘッドのノズル面に吸引キャップを密着させてインクと一緒に空気を排出する発明が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、ヘッドタンク（サブタンク）内の上部に逆止弁を設け、適宜逆止弁部に排気装置を接続してヘッドタンク内の空気を排出する発明が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、サブタンク内の空気層に接続した排気チューブを、２室構成で一方が大気開放された液体タンクに連通させて負圧を安定する構成とし、排気チューブの途中を分岐させ、弁とポンプによりサブタンク内の空気を排出する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３０１７３２号公報
【特許文献２】特開平１１−３２０９０１号公報
【特許文献３】特開２００２−２４０３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、プリンタを始めとする広範な分野で使用されている液体吐出装置は、構造が簡単で、故障し難く、安価に製造できることが求められている。この点、特許文献１に開示されている発明は、空気排出経路としての細管をヘッド内に設けノズル面から吸引する方式であるので、細管が詰まると吸引できないという問題がある。顔料インクを使用して画像形成する場合には、インクが増粘しやすいので空気排出不良となりやすく、安定した性能を得ることができない恐れがある。
【０００９】
特許文献２に開示されている発明は、逆止弁でのリークが許容されないので、シール信頼性の高い逆止弁をサブタンクに設ける必要があり、構造が複雑で高価になりやすい。
【００１０】
特許文献３に開示されている発明は、排気チューブに接続した弁とポンプからリークがあるとサブタンク内の負圧が破壊されてしまうので、やはり、高信頼性の弁やポンプ装置が必要となり、低価格のプリンタに搭載することができない。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点を踏まえ、簡易な構成でヘッドタンク内の負圧を適正範囲に維持できると共に、ヘッドタンクからの排気が容易な液体吐出装置、及びこれを利用した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ノズルを有し、前記ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体を収容し、下部が前記液体吐出ヘッドに連通しているヘッドタンクと、前記ヘッドタンクに前記液体を給送する給送手段とを備えた液体吐出装置であって、前記ヘッドタンク中の空気を、貯留するシール液を介して大気中に排出する空気排出容器と、一端が前記ヘッドタンク上部の空気層に開口し、他端が前記空気排出容器中のシール液中に開口する空気排出管と、を備えることを特徴とする液体吐出装置である。
【００１３】
本発明により、簡易な構成でヘッドタンク内の負圧を適正範囲に維持できる共に空気排出が容易とし、安定した液体の供給を行える液体吐出装置を提供することができる。
【００１４】
好ましい本発明は、前記空気排出容器の上部は、大気中に開放されていることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００１５】
本発明により、ヘッドタンクに液体を給送する給送手段の制御のみでヘッドタンクからの空気排出を容易に行る液体吐出装置を提供することができる。
【００１６】
好ましい本発明は、前記空気排出容器の上部は、多孔質体を介して大気中に開放されていることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００１７】
本発明により、空気排出機能を損ねずにシール液の外部への漏洩や乾燥、蒸発、ゴミ混入を防止して品質を維持し、安定した液体の供給を行える液体吐出装置を提供することができる。
【００１８】
好ましい本発明は、前記シール液は、前記液体よりも粘度又は密度が大きいことを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００１９】
本発明により、空気排出容器中のシール液のヘッドタンクへの逆流を簡単に防ぎ、ヘッドタンク内の液体の品質を安定に保つ液体吐出装置を提供することができる。
【００２０】
好ましい本発明は、前記シール液は、不揮発性又は低揮発性液体であることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２１】
本発明により、長期に安定してシール液の貯留を維持でき、安定したヘッドタンクの動作を維持できる液体吐出装置を提供することができる。
【００２２】
好ましい本発明は、前記ヘッドタンクは、少なくとも一部の面が可とう性フィルムで形成され、前記ヘッドタンクの容積を増加させる方向に前記可とう性フィルムを付勢する弾性部材を備えていることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２３】
本発明により、可とう性フィルムと弾性部材でヘッドタンクに簡易に安定した負圧を形成させることができると共に、ヘッドタンクに液体を給送する給送手段の制御により、ヘッドタンクの負圧調整と空気排出を容易に行える液体吐出装置を提供することができる。
【００２４】
好ましい本発明は、前記給送手段は、大気開放自在なバッファータンクに接続されていることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２５】
本発明により、バッファータンクを用いて水頭差により簡易に安定した負圧を形成、維持できると共に、ヘッドタンクに液体を給送する給送手段の制御とバッファータンクの大気開放制御により、ヘッドタンクの負圧調整と空気排出を容易に行える液体吐出装置を提供することができる。
【００２６】
好ましい本発明は、前記空気排出管の他端は、前記空気排出容器の底部に開口してシール液に連通していることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２７】
本発明により、空気排出管の開口部は空気排出容器の底部に設けられるので、空気排出管はシール液中に開口し、ヘッドタンクはシール液により確実に大気と遮断される液体吐出装置を提供することができる。
【００２８】
好ましい本発明は、前記空気排出管は、前記空気排出容器中のシール液が前記ヘッドタンク中に流入することを防ぐ逆流防止手段を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２９】
本発明により、空気排出容器中の液体シール液は逆流防止手段によりヘッドタンクへの逆流を起こさず、ヘッドタンク内の液体の品質低下を防ぐ液体吐出装置を提供することができる。
【００３０】
好ましい本発明は、前記空気排出管は、前記シール液の液面よりも高い位置に拡張部を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００３１】
本発明により、簡易な逆流防止手段を有する液体吐出装置を提供することができる。
【００３２】
好ましい本発明は、前記空気排出管は、前記シール液との連通部近傍に収縮部を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００３３】
本発明により、簡易な逆流防止手段を有する液体吐出装置を提供することができる。
【００３４】
好ましい本発明は、前記空気排出管は、前記空気排出容器中のシール液が前記ヘッドタンク中に流入することを防ぐ逆止弁を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００３５】
本発明により、確実で簡易な逆流防止手段を有する液体吐出装置を提供することができる。
【００３６】
好ましい本発明は、前記ヘッドタンクは、前記液体の液位を検知する液位検知手段を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００３７】
本発明により、ヘッドタンクの液面を適正な位置に維持することができ、ヘッドタンクの負圧制御及び空気排出が容易な液体吐出装置を提供することができる。
【００３８】
本発明は、前記液体吐出装置を備えた画像形成装置である。
【００３９】
本発明により、それぞれ上記特徴を有する液体吐出装置備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、簡易な構成でヘッドタンク内の負圧を適正範囲に維持できると共に、ヘッドタンクからの排気が容易な液体吐出装置、及びこれを利用した画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（実施形態１）
本発明の一実施形態を、図１〜３を参照しながら説明する。図１は、本発明の画像形成装置の概略構成図であり、本発明の液体吐出装置を搭載している。図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は画像形成部の側面図、図１（ｃ）は平面図である。この画像形成装置は、液体としてインクを用いるインクジェットプリンタの一例である。このインクジェットプリンタは、左右の側板１２３Ｌ、１２３Ｒに横架したガイド部材であるガイドロッド１２２とガイドレールとでキャリッジ１２０を主走査方向（ガイドロッド長手方向）に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータとタイミングベルトによってガイドロッド１２２の長手方向（主走査方向）に走査することができる。このキャリッジ１２０には、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する記録ヘッド１を、複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００４２】
キャリッジ１２０の下方には、画像が形成される用紙８が主走査方向と垂直方向（副走査方向）に搬送される。図１（ｂ）に示すように、用紙８は、搬送ローラ１２５と押えコロ１２６で挟持されて印字部に搬送され、用紙ガイド部１２８に送られる。主走査方向へのキャリッジ１２０の走査と、記録ヘッド１からのインク吐出を画像データに即して適切なタイミングで同調させ、用紙８に１バンド分の画像を形成する。１バンド分の画像形成が完了した後、副走査方向に用紙を所定量送り、前述と同様の記録動作を行う。これらの動作を繰り返し行い、１ページ分の画像形成を行なう。一方で、記録ヘッド１の上部には、吐出するインクを一時的に収容するためのインク室が形成された、ヘッドタンク１０１が記録ヘッド１と一体的に接続されている。ここで言う一体的とは、記録ヘッド１とヘッドタンク１０１がチューブ、管等で接続されることも含んでおり、どちらも一緒にキャリッジ１２０に搭載されレいるという意味である。
【００４３】
インク室には、液体供給チューブ１６が接続され、インクカートリッジ７６と連通している。ヘッドタンク１０１の構成を図２に示す。図２（ａ）は、ヘッドタンク１０１の正面図（断面図）、図２（ｂ）はヘッドタンク１０１の側面図（断面図）である。なお、どちらの図も理解を助けるために適宜部品の記載を省略したり、部分的に概念図としたりしている。ヘッドタンク１０１の内部には、記録ヘッド１との接続部の近傍にフィルタ１０９が設けられ、インクをろ過して異物などを除去したインクを記録ヘッド１に供給する形態となっている。
【００４４】
ヘッドタンク１０１の一壁面には凸状に成型された可撓性のフィルム部材１０７が設けられ、ばね１０８によってヘッドタンク１０１の容積を拡大する方向に付勢されている。フィルム部材１０７にはフィラー１０６が接触して設けられ、フィラー１０６の位置をフォトセンサなどで検出することにより、フィルム部材１０７の変形状態や、ヘッドタンク１０１内のインクの量を検知できる構成としている。
【００４５】
ヘッドタンク１０１の上部には、インク液面の検知によりヘッドタンク１０１内空気量を検知する空気量検知センサ１０３と、ヘッドタンク１０１内の圧力を検知する圧力センサ１０４が設けられている。図２に示したヘッドタンク１０１では、空気量検知センサ１０３は液面計であり、その測定部が異なる位置に設けられて、複数の液面状態を検知することができるようになっている。
【００４６】
ヘッドタンク１０１には、インク供給ポート１１０と排気ポート１１１が設けられ、インク供給ポート１１０には液体供給チューブ１６、排気ポート１１１には排気チューブ１１２が接続される。液体供給チューブ１６の他端は、本体据え置きのカートリッジホルダ７７に接続され、カートリッジホルダ７７内の図示しない管路、ポンプを介して、インクカートリッジ７６と連通している。排気チューブ１１２の他端は、本体据え置きの空気排出容器としての排気タンク６０の内部に蓄えられた、高粘度のシール液６３中に開口している。
【００４７】
本プリンタのインク供給、及びヘッドタンク１０１内からの空気排出等について、図３も参照にして説明する。図３は、本発明の液体吐出装置におけるヘッドタンク１０１へのインク充填の工程を説明している。図３（ａ）はヘッドタンク１０１にインクが充填される前の図である。図３（ｂ）は、ヘッドタンク１０１にインクが充填されている状態を表す図である。図３（ｃ）ヘッドタンク１０１にインクが充填され終わった状態を表す図である。図３（ａ）のようにヘッドタンク１０１及び記録ヘッド１のいずれにもインクが入っていない状態でポンプ７８を駆動すると、インクカートリッジ７６内のインクはフィルタ７５でろ過され、液体供給チューブ１６、インク供給ポート１１０を経由してヘッドタンク１０１内部に流れる。この時、もともとヘッドタンク１０１内にあった空気は排気ポート１１１を経由して排気チューブ１１２から排出される。
【００４８】
インク充填初期は記録ヘッド１のノズルからも空気が押し出されるが、インクでヘッドタンク１０１内のフィルタ１０９が濡れてしまうと、フィルタ１０９は目が細かくメニスカス保持力が大きいため空気が通過しにくくなり、ヘッドタンク１０１内の空気はほとんど排気チューブ１１２経由で排気されるようになる。排気チューブ１１２の他端は、排気タンク６０の中に貯留された高粘度のシール液に浸漬されているので、ポンプ７８の圧力によって押し出された空気は、シール液中に一旦放出され、排気タンク６０上部の排気部６２から外部に排出される。
【００４９】
ヘッドタンク１０１内のインクの液面が上昇し、図３（ｂ）に示す状態を経て、図３（ｃ）に示すような状態になると、空気量検知センサ１０３がインクの液位を検知し、ポンプ７８を停止する。本実施形態では空気量検知センサ１０３としては電極対からなる液面センサを採用している。これは、電極対の間の抵抗値を検出するものであり、空気とインクで体積低効率が異なることで、インク液位を検知する。本実施形態では図３に示すように２つの異なる深さに空気量検知センサ１０３ａと１０３ｂが設けられている。したがって、まず図３（ｂ）に示す位置までインク液面が上昇して、深い位置に設けられた空気量検知センサ１０３ａの電極間抵抗が下がり液面を検知する。この時点でポンプ７８を停止させれば比較的ヘッドタンク内に多く空気層を形成した状態とすることができるが、本実施形態では、空気量検知センサ１０３ａの位置ではポンプを止めずに、更にインク液位が上がって、図３（ｃ）に示すように、空気量検知センサ１０３ｂにインク液面が触れた時点でポンプ７８を止める。この状態では、ヘッドタンク１０１内には、インク層と空気層が形成されるが、インク液面は排気ポート１１１よりも下の位置に形成されるようにしている。
【００５０】
次に、図３（ｃ）に示すように、キャップ８３で記録ヘッド１のノズル面を密閉し、キャップに接続したポンプ８４によってキャップ内の空気を吸引する。これにより、ヘッドタンク１０１内のインクが記録ヘッド１内に充填されると共に、ヘッドタンク１０１内のインクが吸引により外部に排出された分ヘッドタンク１０１の内容積が減少し、フィルム部材１０７がタンク内側に変形する。この時、フィルム部材１０７をばね１０８が押圧して、もとの状態に押し戻そうとするので、ヘッドタンク１０１内に負圧が形成される。本実施形態では、ヘッドタンク１０１内の圧力を圧力センサ１０４で検知できるので、所望の圧力（例えば、−２０ｍｍａｑ）となるようにキャップ吸引を制御することができる。圧力センサ１０４がない場合でも、予めインクの吸引量やポンプ駆動時間等の別の制御パラメータと負圧の関係が把握できていれば、負圧を直接検知する代わりに別の制御パラメータをもとに吸引を行い、負圧形成することもできる。
【００５１】
ポンプ８４によるインク吸引時には、排気チューブ１１２からヘッドタンク１０１に空気を逆流させる圧力がヘッドタンク内に形成されることになるが、排気チューブ１１２から空気を逆流させるには、排気タンク６０内のシール液６３を排気チューブ１１２で吸い上げることが条件となる。したがって、排気チューブ１１２を空気を排出する機能を損ねない程度に細くすれば、シール液６３を吸い上げずにヘッドタンク１０１内のインクを排出することができる。記録ヘッド１のノズルからインクを吸引する際に、排気チューブ１１２からの逆流を防止するには、排気チューブ１１２を細くする以外の方法としては、高粘度液体の粘度や比重を大きくすることも有効である。また、排気チューブ１１２の一部を排気タンク６０内のシール液６３の液面より十分高くして、シール液６３が逆流するための水頭差を大きくしてもよい。
【００５２】
インクジェットプリンタでは、インクを供給する配管部材やタンク部材に樹脂材料が多く用いられる。特に、本実施形態のようにキャリッジ１２０にヘッドタンク１０１を搭載し、本体据え置きのインクカートリッジ７６から液体供給チューブ１６を用いてインク供給するような構成の場合、樹脂チューブや樹脂フィルムを薄い材料とすることが一般的である。その場合、薄い肉厚の樹脂チューブや樹脂フィルムを通して、インクと外気とで水分や空気の行き来が行なわれ、その結果、時間の経過と共に図３（ｃ）に示すような、ヘッドタンク１０１内のインク液面が空気量検知センサ１０３ｂの位置から、図３（ｂ）に示すような、空気量検知センサ１０３ａの位置に変化することがある。ある程度のインク液面の変化はプリンタの機能を損ねないが、インク液面が下がりすぎて、空気層が多くなり過ぎると、温度変化に対するヘッドタンク１０１内の空気層容積の変化が大きくなり、適正負圧を維持できなくなったり、記録ヘッド１に空気が混入してインクの吐出不良となったりする。
【００５３】
本実施形態では、ヘッドタンク１０１へのインク充填時に、液位が所定値に達したことを検知する空気量検知センサ１０３ｂの他に、それよりも低い位置の液位を検知する空気量検知センサ１０３ａを設けているので、その位置をヘッドタンク１０１内に許容できる最大量の空気がある場合の水位に設定しておき、空気量検知センサ１０３ａよりも水位が下がった時にヘッドタンク１０１内の空気を排出する制御を行なえばよい。具体的には空気量検知センサ１０３ａの電極対間の抵抗が上がったらポンプ７８を駆動し、インクカートリッジ７６からインクを送ることで、ヘッドタンク１０１から空気を、排気チューブ１１２をとおして排気する。
【００５４】
排気チューブ１１２は細いチューブとし、空気は抵抗少なく滑らかに流れ、排気タンク６０内の高粘度のシール液中に排出する。排気中は、ヘッドタンク１０１内は正圧になるが、記録ヘッド１の中の流路は微細であるため、フィルタ１０９と流路の流体抵抗が高く、記録ヘッド１のノズルから染み出すインク量は少ない。また、排気中は、吸引キャップ８３で記録ヘッド１のノズル面を密閉状態にしておけば、更にノズルからのインクの染み出し量を少なくすることができる。ヘッドタンク１０１内の空気が排出され、インク液位が空気量検知センサ１０３ｂの位置まで上昇したら、ポンプ７８を停止する。その後、前述の初期充填時と同様にキャップ吸引により負圧を調整すれば、図３（ｃ）に示すように、ヘッドタンク１０１内の正常な液位までインクを満たし、かつ適正な負圧状態とし、記録ヘッド１からインクを吐出して画像を形成することができる。
【００５５】
本発明におけるシール液６３としては、前述したようにインクよりも粘度や比重が大きい以外に不揮発性、又は低揮発性であることが好ましい。排気タンク６０は、上部の排気部６２は大気と常に連通しているので、揮発性の高い液体では不適である。なお、不揮発性、又は低揮発性とは、同じような意味であり、液体吐出装置の通常の使用状態において、シール液が蒸発して減量し、液体吐出装置の使用に支障を来さない程度の蒸気圧以下であることをいう。このような点からシール液６３としては、油類やインクの湿潤剤として一般的に良く使用されるエチレングリコールやグリセリンなどの溶剤が適している。このような溶剤をインクに多く含有させ、通常のインクと組成比を変えた液体を用いることもできる。このように仮にインクに混入しても、インクジェットプリンタの印刷に支障を来しにくいシール液６３を用いることも好ましい。
【００５６】
シール液６３の蒸発をより低減するには、図３に示すように、排気タンク６０のシール液貯留部６１の開口部を狭くするようなことも有効である。また、シール液６３は、一種類の液体である必要はなく、相溶性のない複数種類の液体を用いて構成することもできる。例えば、お互い溶け合わない液体Ａと液体Ｂがあり、液体Ａには比重が重く粘度が大きい特性があり、液体Ｂには比重が軽く揮発性の小さい特性があれば、廃液タンク６０内で下層に液体Ａ、上層に液体Ｂが重なった２層状態で貯留されるので、液体Ａには揮発性を許容でき、液体Ｂには低粘度であることを許容でき、使用できる液体の幅を広げることができる。
【００５７】
（実施形態２）
図４、５を参照して、本発明の画像形成装置に適用可能な別の液体吐出装置の実施形態について説明する。図４に示す液体吐出装置のヘッドタンク８０は、先の実施形態の図１〜３において示した液体吐出装置のヘッドタンク１０１から、圧力センサ１０４、ばね１０８、フィラー１０６を除去し、小型軽量化したものである。また、インクカートリッジ８１は、上部に大気開放口７９が設けられている。図２に示したヘッドタンク１０１においては、一部の壁面をフィルム部材１０７で形成して容積が可変な構造とし、ばね１０８で容積を拡充するように付勢して負圧を得たが、本実施形態では図４に示すように、大気開放されたインクカートリッジ８１とヘッドタンク８０とを液体供給チューブ１６で連結し、インクカートリッジ８１内の液面と記録ヘッド１のノズル面の水頭差ｈで負圧を得るようにしている。
【００５８】
ヘッドタンク８０上部の空気層は排気チューブ１１２を介して排気タンク６０に連通しており、本実施形態の排気タンク６０には、液体貯留部６１の底面部と上面部に設けられるチューブ接続部６６とをつなぐ管路６７が設けられる。また管路６７には、液体貯留部６１との接続部近傍に管路断面が小さくなった収縮部６４が設けられる。さらに、管路６７のチューブ接続部６６近傍には、液体貯留部６１内のシール液６３の液面よりも高い位置に管路断面が大きくなった拡張部６５が設けられている。液体貯留部６１には、上部に空気層８２を残してグリセリンなどの高粘度のシール液６３が入れられ保持されている。更に、液体貯留部６１上部にはポンプ８８が接続され、空気層８２に連通して排気可能な構成としている。
【００５９】
図５（ａ）は、図４に示す液体吐出装置へのインク供給動作を示す説明図であり、図４（ａ）はヘッドタンク８０へのインク供給前、図４（ｂ）はインク供給後の状態を表す。図４（ａ）の状態では、排気タンク６０の管路６７内にもシール液６３が入っている。この状態からノズル面にキャップ８３を密着させ、ノズル面とキャップ８３の間を密閉状態にして、ポンプ８８を駆動して、排気タンク６０の空気層８２が負圧になるように排気する。そうすると、、管路６７内のシール液６３は液体貯留部６１側に吸引され液体貯留部６１でのシール液６３の液面を徐々に上昇する。シール液６３の管路６７内の液面が収縮部６４を通過し、液体貯留部６１の底面との接続部に達すると、シール液６３に引かれてきた空気が気泡となり、シール液６３中を浮上し空気層８２、ポンプ８８を経て外部に排気される。この状態では液体貯留部６１内のシール液６３の液面上昇は停止しており、ヘッドタンク８０内の空気のみが排気される。ポンプ８８を駆動し続けると、排気チューブ１１２を介してヘッドタンク８０中の空気が、シール液６３中に吸引され、ポンプ８８から排気される。
【００６０】
ヘッドタンク８０中の空気が排気されと、インクカートリッジ８１中のインクがヘッドタンク８０中に吸引され、図５（ｂ）に示すように、空気量検知センサ１０３ｂがヘッドタンク８０内のインクの液面を検知したところで、ポンプ８８を停止する。この時点では、ヘッドタンク８０内のフィルタ１０９の下部にはインクは充填されていない。そこで、ポンプ８４を駆動して記録ヘッド１のノズル側からインクを吸引する。その後、キャップ８３を移動して、図示しないワイパーでノズル面を払拭してワイピングを行い、ノズルにメニスカスを形成して、記録ヘッド１は画像形成することが可能な状態となる。
【００６１】
インク吐出時やノズル回復動作としてのキャップ吸引時には、ヘッドタンク８０内が負圧になり、排気タンク６０内のシール液６３に対してヘッドタンク８０側に逆流する力が作用するが、高粘度のシール液６３が収縮部６４を通過する抵抗よりもインクカートリッジ８１からインクがヘッドタンク８０に供給される流体抵抗が十分小さいので、シール液６３は逆流せず図４（ａ）又は（ｂ）に示すシール液６３の状態を維持する。シール液６３の粘度が小さい場合やキャップ８３からの吸引量が多い場合には、拡張部６５を設けることでキャップ吸引時等のシール液６３のヘッドタンク８０への逆流防止のバッファーとして機能させることができる。本実施形態では、シール液６３を用いてヘッドタンク８０の空気層を液体シールしているので、ポンプ８８の非駆動時にシール性を必要としないので、ポンプ８８を簡易で安価なものにすることができる。また、１つのポンプ８８のみで、ヘッドタンク８０とインクカートリッジ８１の水頭差により記録ヘッド１に安定な負圧を形成できると共に、空気排出も行えるので、簡単な構成で長期にわたり安定したインク吐出を実現することができる。
【００６２】
（実施形態３）
図６、７を参照にして、本プリンタに適用可能な別の液体吐出装置について説明する。図６に示す液体吐出装置のヘッドタンク８０は、図４に示した実施形態の液体吐出装置と同様の構成であるが、ヘッドタンク８０には、液体供給チューブ１６を介してバッファータンク７０が接続されている。バッファータンク７０には大気開放弁５１とインクの液位を管理するインク液位検知センサ７４が設けられ、バッファータンク７０の内部にフィルタ７５によってろ過されたインクがインクカートリッジ７６からポンプ７８により供給される。
【００６３】
大気開放弁５１は、常開の弁であり、先の図４に示した実施形態の液体吐出装置と同じように、バッファータンク７０内の液面と記録ヘッド１のノズル面との間の水頭差によって安定した負圧を形成している。ヘッドタンク７０の上部には排気チューブ１１２が接続される。排気チューブ１１２の他端には、排気タンク６０が接続されている。排気タンク６０は、図４に示した構成とほぼ同じであるが、空気層８２の空気を吸引するポンプ８８を備えず、多孔質体６２ａなどからなる排気部６２のみとし構成を簡略化している。排気チューブ１１２の途中には逆止弁８５を設けている。本実施形態の逆止弁８５は図７に示すように、内部にアンブレラ弁８６を有し、図７（ａ）に示すの矢印Ｅの流れに対しては、アンブレラ弁８６が連通孔８７を塞いで流れを停止し、図７（ｂ）に示す矢印Ｆの流れに対しては、アンブレラ弁８６が変形して連通孔８７を開放して流体を流す機能を有する。
【００６４】
本実施形態では、例えば、ヘッドタンク８０へのインク充填や、ヘッドタンク８０からの空気排出時には排気チューブ１１２を空気が容易に流れて行くことができる。また、記録ヘッド１へのインク充填や、記録ヘッド１が吐出不良となった場合の回復動作で、記録ヘッド１のノズル面をキャップで密閉してインク吸引する場合には、アンブレラ弁８６が排気チューブ１１２の逆流を閉鎖するので、効率よく記録ヘッド１にインクを供給することができる。なお、排気チューブ１１２の他端を排気タンク６０のシール液６３で液体シールしているので、逆止弁８５は簡易なものとすることができる。本実施形態では、逆止弁８５を設けているので、例えば、記録ヘッド１により多くのノズルが設けられ、ノズルからのインク吸引をより強力に行なわなければならない場合でも、排気チューブ１１２からの空気やシール液６３の逆流を防止することができる。
【００６５】
（実施形態４）
本発明の画像形成装置の実施形態を、図８〜１８を参照しながら説明する。図８は、搬送される最大の紙幅に対応した長さを有する液体吐出ヘッドとしてのヘッドアレイユニット１００（１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙ）が異なる４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）のインクごとに４つ設けられたラインプリンタを示す。４つのヘッドアレイユニット１００はヘッドフレーム３６に固定されており、図示しないヘッド昇降機構により４ヘッド同時に上下に移動可能な構成となっている。
【００６６】
ヘッドアレイユニット１００は、図９に示すヘッドアレイユニットのように、複数の短尺形態の記録ヘッド１（図９では１a〜１fの６ヘッド）を千鳥配列し、ヘッドタンクとしてのヘッド固定部材２０に位置決め固定して形成している。個々の記録ヘッド１は、先の実施形態と同様に図１０に示すようなサーマル方式の液体吐出ヘッドである。
【００６７】
記録ヘッド１は、図１０に示すように発熱体４の駆動によるインクの膜沸騰により吐出圧を得るサーマル方式のものであり、液室６内の吐出エネルギー作用部（発熱体部）へのインクの流れ方向とノズル５の開口中心軸とを直角となしたサイドシューター方式の構成のものである。記録ヘッド１としては、圧電素子を用いて振動板を変形させたり、静電力で振動板を変形させて吐出圧を得るものなど様々な方式があり、いずれの方式のものも本発明に適用することができるが、サーマルヘッド方式はノズル密度を高密度化しやすいという利点がある一方で原理上ヘッド内に空気を発生しやすく空気排出の問題が他の方式に比べて大きいので、本発明の効果が大きい。サーマルヘッド方式の中には、他にも吐出方向が異なるエッジシューター方式があるが、このエッジシューター方式においては空気が消滅する際の衝撃により発熱体４を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象の問題がある。サイドシューター方式においては空気が成長し、その空気がノズル５に達すれば空気が大気に通じることになり温度低下による空気の収縮が起こらない。そのため、記録ヘッドの寿命が長いという長所を有する。また、発熱体４からのエネルギーをより効率良くインク滴の形成とその飛行の運動エネルギーへと変換でき、またインクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有する。したがって、本装置においてはサイドシューター方式を採用している。
【００６８】
図９に示したヘッドアレイユニット１００の仮想平面Ａにおける断面図を図１１に示す。図１１は、図９の断面Ａを排気ポート１２側から見たもので、記録ヘッド１に液体供給口２２を介して、液体としてのインクを供給する液体供給路２１がヘッド固定部材２０内部に形成されている。また、液体供給路２１の上部には液体供給路２１内の空気量を検知する空気量検知センサ１０３が設けられている。図１１の空気量検知センサ１０３は電極対としており、その先端が異なる位置に設けられて、複数の液面状態を検知することができるようになっている。ヘッドアレイユニット１００の図１１のＨＨ断面における断面図を図１２（ａ）に、ＧＧ断面における断面図を図１２（ｂ）に示す。図１２に示すように液体供給路２１は、全ての記録ヘッド１に連通しており、一方の端部に液体供給ポート１３、もう一方の端部に排気ポート１２が設けられて、インクが外部から供給される形態となっている。液体供給ポート１３は液体供給路２１の底面近傍に設けられ、排気ポート１２は液体供給路２１の天面近傍に設けられた構成となっている。
【００６９】
本実施形態ではサーマル方式のヘッドを搭載しているので、ヘッド固定部材２０の材質としては、熱伝導性の良好な材質であることが好ましい。例えば、金属等の熱伝導率の大きな材質で形成すると、記録ヘッド１から発生する熱を効果的に奪って記録ヘッド１の蓄熱を防止することができる。熱伝導率が大きい材料として、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、マグネシア、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の熱伝導性フィラーが充填された樹脂も好適である。樹脂材料を用いると、各ポートや液体供給路等と一体的に形成することができ、生産性が向上する。また、ＳＵＳ等の発泡金属（例えば、予備径６００μｍ、気孔率９５％程度のもの）も温度調節液体との接触面積が大きくなるので、温度調節流体流路に使う材料として適している。更にヘッド固定部材２０の記録ヘッド１を固定する部分を構成する部分を金属等の高熱伝道材料で形成し、液体供給路２１を安価な樹脂成型品で形成して両者を積層する方法も有効である。
【００７０】
ヘッドアレイユニット１００へのインク供給形態について、図１３を用いて説明する。図１３において、バッファータンク７０はヘッドアレイユニット１００にインクを供給すると共に、空気を受け入れて外部に排出する機能を有するもので、上部に大気開放弁５１に接続した大気開放口７３を有するインク室７１が設けられている。また、インク室７１の上部には液位検知センサ７４が設けられている。液位検知センサ７４は、前述の実施形態の空気量検知センサ１０３と同様の構造のもので、高さの異なる２つの液面を検知可能な構成となっている。液位検知センサ７４は本実施形態の電極対方式に限らず、フロート部材を用いて液面検知する方法や光学的に液面検知する方法など、他の方式を用いることもできる。
【００７１】
インク室７１には、インクカートリッジ７６が接続されており、フィルタ７５によってろ過されたインクがポンプ７８によってバッファータンク７０のインク室７１に補充可能な構成となっている。インク室７１の底面にはインクポートが設けられ、ヘッドアレイユニット１００のヘッド固定部材２０の液体供給ポート１３に接続されている。インク室７１のインク量は、インク液面とヘッドアレイユニット１００の水頭差ｈが一定の値（およそ１０〜１５０ｍｍ）になるように液位検知センサ７４によって管理される。一方、ヘッド固定部材２０の排気ポート１２には、排気チューブ１１２が接続され、その他端は空気排出容器としての排気タンク６０のチューブ接続部６６に接続される。排気タンク６０の内部には、シール液６３が貯留された液体貯留部６１が設けられ、液体貯留部６１の底部とチューブ接続部６６は、排気タンク６０に一体的に形成された管路６７で連通した構造としている。管路６７には液体貯留部６１との接続部近傍に収縮部６４が設けられる。さらに、管路６７のチューブ接続部６６近傍には、液体貯留部６１内の高粘度液６３の液面よりも高い位置に拡張部６５が設けられる。
【００７２】
液体貯留部６１の上部は、例えば高発泡樹脂や多孔質樹脂フィルム、発泡金属、金属メッシュ、多孔質セラミクスのような多孔質体からなる排気部となっており、空気の出入りが自由に行なわれる。
【００７３】
ここで、排気タンク６０への高粘度液６３の充填方法について、図１４を参照しながら説明する。まず、図１４（ａ）に示すように、チューブ接続部６６を封止部材６８によってシールする。シール方法としては、ゴムなどの弾性部材を密着させる方法や粘着テープを貼る方法など様々な方法を用いることができる。次に、液体貯留部６１の上部の開口部６２からシール液６３を液体貯留部６１に注ぎ込む（図１４（ｂ）参照）。この時、チューブ接続部６６をシールしているので、高粘度液６３はタンク底部に設けられた管路６７の収縮部６４には流れない。次に図１４（ｃ）に示すように、液体貯留部６１の上部の開口部６２を多孔質体６２ａで蓋をし、さらにその上に封止部材６９を設けて多孔質体６２ａの上部をシールする。この封止部材６９としては、粘着テープが好適である。最後に図１４（ｄ）に示すように封止部材６８を除去する。封止部材６９は、後に除去する必要があるが、プリンタを稼働させる直前に除去することが好ましい。
【００７４】
次に、本実施形態のプリンタのインク供給及び空気排出等について、図１５も参照して説明する。図１５（ａ）は、バッファータンク７０及びヘッドアレイユニット１００のいずれにもインクが入っていない状態を示している。封止部材６９を排気タンク６０から除去し、バッファータンク７０に接続された大気開放弁５１を開いて、ポンプ７８を駆動すると、インクカートリッジ７６内のインクはフィルタ７５でろ過されて、バッファータンク７０に流入する。バッファータンク７０内のインク液面が上昇し、液位検知センサ７４ｂが、液面を検知する図１５（ｂ）の状態でポンプ７８を停止する。次に、大気開放弁５１を閉じ、排気弁５２を開いて再びポンプ７８を駆動すると、インクは液体供給チューブ１６を通って、ヘッドアレイユニット１００に供給される。この時、ヘッドアレイユニット１００内の液体流路２１内の空気は、排気チューブ１１２に押し出され、排気タンク６０内の高粘度液６３を通って排気部６２から排出される。液体流路２１内の空気量検知センサ１０３ｂが液面を検知した時点で排気弁５２を閉じる。この状態では、ポンプ７８の作用で液体流路２１内は正圧となり、液体流路２１内のインクは強制的に各記録ヘッド１に充填される。この充填状態を所定の時間行なった後、ポンプ７８を停止させる。その後、大気開放弁５１と排気弁５２を開き、ノズル面をワイピングしてノズルにメニスカスを形成すれば、図１３のｈで示す水頭差が得られ、ヘッドアレイユニット１００でインク吐出が可能となる。
【００７５】
本実施例のプリンタの記録紙の搬送に関して図８を参照して説明する。ヘッドアレイユニット１００のすぐ下方には、インクにより画像が記録される記録紙が搬送される。記録紙は、給紙トレイ３８に積載保持されており、図示しない分離給紙機構により１枚ずつ送り出され、紙搬送ベルト３０によって搬送され、記録完了後、排紙トレイ３９に排紙される。紙搬送ベルト３０はベルト搬送ローラ３１とテンションローラ３２によって張架されており、表層は樹脂材で構成された高抵抗層、裏層は樹脂材料にカーボンによる抵抗制御を行った中抵抗層の２層構造である。この紙搬送ベルト３０には、金属ローラの外層に中抵抗層が形成され最外層に薄い高抵抗層が形成された帯電ローラ３３が接触されており、帯電ローラ３３に高電圧を印加することにより、紙搬送ベルト３０と帯電ローラ３３のニップ部近傍のエアーギャップで放電が生じ、紙搬送ベルト上に電荷が付着する。帯電ローラ３３に印加する電圧を正負の交流電圧とすると、紙搬送ベルト上には正負の電荷が交互にストライプ状に付着する。このように帯電した紙搬送ベルト３０に記録紙を供給すると、静電力によって記録紙が紙搬送ベルト３０に吸着する。記録紙が強固に紙搬送ベルト３０に保持された状態で印字を行うことができるため、高速に用紙を搬送しながら印字を行う場合でも、安定した印字品質を得ることができる。なお、本実施例では静電吸着ベルトを用いて用紙搬送を行っているが、エアー吸着によって記録紙をベルトに吸着させて搬送する方式でも高速でかつ良好な画像形成を行うことができる。
【００７６】
印字により、消費されるインクはバッファータンク７０から自然に供給されるので、印字が進むにつれてバッファータンク７０内の液面が下降する。液位検知センサ７４aの先端よりも液面が下がったことを検知した場合には、大気開放弁５１を開いたままでポンプ７８を駆動し、バッファータンク７０にインクを補充する。このようにすることによって、常に水頭差ｈを所定の範囲に維持することができ、安定した画像形成ができる。なお、印字デューティーが大きく、記録ヘッド１からのインク吐出によるポンピング作用のみではインク供給が不足する場合には、大気開放弁５１、排気弁５２を閉じてポンプ７８を微駆動し、インク供給をサポートするようなこともできる。
【００７７】
画像形成時、記録ヘッド１の駆動に伴うポンピング作用により、液体供給チューブ１６からインクを供給するように作用する圧力は、排気チューブ１１２側にも作用し、空気を逆流させる向きに働く。しかしながら、排気経路はその先端がシール液６３によって液体シールされているため、空気が逆流するためにはシール液６３が液体供給チューブ１１２の方に向かって流れることが必要となる。排気タンク６０には収縮部６４が形成されており、液体シールしているシール液６３の粘度が高いため排気タンク６０からシール液６３が逆流する際の流体抵抗は液体供給チューブ１６を通してインクが供給される際の流体抵抗より遥かに大きいので、高粘度液６３が逆流することはない。
【００７８】
ヘッド目詰まり等により、所望の画質が得られなくなった場合の回復方法について説明する。ヘッドの目詰まりやインクの吐出曲がり等が生じた場合は、ヘッドアレイユニット１００の回復動作を行う。図８の状態からヘッドアレイユニット１００が上方に移動し、維持ユニット３５が水平方向に移動（図８の状態から図面の右方向に移動）してヘッドアレイユニット１００の真下に配置される。そして、ヘッドアレイユニット１００が少し下降して、図１６、図１７に示すように、維持ユニット３５のキャップ４０に密着した状態にする。この状態で、大気開放弁５１と排気弁５２を閉じてポンプ７８を駆動してインクを一定量ヘッドアレイユニット１００に送り込む。大気開放弁５１と排気弁５２が閉じているので、インクはヘッドアレイユニット１００のノズル５から排出される。この排出されるインクと一緒にヘッドの目詰まりの原因となっていた空気や異物が除去される。ポンプ７８を停止後、ヘッドアレイユニット１００をキャップと非接触状態になるレベルに上昇し、維持ユニット３５を水平方向に移動（図１７に示す状態から図面の右方向に移動）して、図１８に示すように、ヘッドアレイユニット１００のノズル面をワイパブレード４１でワイピングする。ワイピングにより、ノズル５にメニスカスが形成された後、大気開放弁５１と排気弁５２を開いて、ヘッドアレイユニット１００を水頭差ｈに相当する負圧状態に保持する。キャップ４０内には、ヘッドアレイユニット１００から排出されたインクが溜まるので、それをポンプで吸引して廃液タンク４４に廃出する。なお、キャップ内のインクを、フィルタを用いてろ過すれば、廃液タンク４４ではなくバッファータンク７０に戻すようにして、吸引したインクをも再利用することも可能である。その後、ヘッドアレイユニット１００の昇降、及び維持ユニット３５の水平移動により図８に示す状態で記録動作を行うか、図１６に示す状態で記録指示があるまで待機する。この回復動作により、目詰まりが解消し、ヘッドアレイユニット１００を良好な状態に維持することができる。
【００７９】
ヘッドアレイユニット１００の、液体供給路２１からの空気排出について説明する。インクを吐出して画像形成を行なう装置においては、液体供給経路を構成する部材の透気、透湿やカートリッジの着脱時の経路内への空気混入などにより、経時的にインク供給経路内に空気が蓄積する。本実施形態の場合においては、ヘッドアレイユニット１００の液体供給路２１に空気が蓄積する。蓄積空気量が一定量を超えると、前述したように温度変化による不具合や、記録ヘッド１への空気混入によるインク吐出不良の原因となるので排気する必要がある。本実施形態の場合は、図１３に示す液体供給路２１内の空気量検知センサ１０３ａ先端よりも液面が下がったことを検知した場合に、空気排出動作を行うようにしている。具体的には、バッファータンク７０の大気開放弁５１を閉じてポンプ７８を駆動する。これにより、インクカートリッジ７６から供給されるインクに液体供給路２１内の空気が排気チューブ１１２に押し出され、排気タンク６０から空気が排出される。液体供給路２１内の液面を空気量検知センサ１０３ｂが検知した時にポンプ７８を停止し、大気開放弁５１を開放する。これにより、液体供給路２１内の空気量を適量に戻し、安定した画像形成が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の画像形成装置（インクジェットプリンタ）の概略構成図；（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図２】ヘッドタンクの構造図；（ａ）は横方向断面図、（ｂ）は縦方向断面図である。
【図３】本発明の液体吐出装置の実施形態の概略図；（ａ）はインク供給前、（ｂ）はインク供給中、（ｃ）はインク供給完了状態を表す。
【図４】本発明の液体吐出装置の他の実施形態の概略図
【図５】図４に示す液体吐出装置へのインク供給動作説明図；（ａ）はインク供給前、（ｂ）はインク供給中を表す。
【図６】本発明の液体吐出装置の他の実施形態の概略図
【図７】逆止弁の作動説明図
【図８】本発明の画像形成装置であるラインプリンタの構成図
【図９】ヘッドアレイユニットの斜視図
【図１０】記録ヘッドの断面図
【図１１】図９に示したヘッドアレイユニットのＡ面断面図
【図１２】図９に示したヘッドアレイユニットの縦方向断面図；（ａ）は垂直断面図、（ｂ）は水平断面図である。
【図１３】図９に示したヘッドアレイユニットを含む本発明の液体吐出装置の概略図
【図１４】排気タンクへの高粘度液の充填方法説明図
【図１５】図１３に示した液体吐出装置におけるインク供給の説明図；（ａ）はインク供給前、（ｂ）はインク供給途中の状態を表す。
【図１６】図９に示したヘッドアレイユニットの回復操作の説明図
【図１７】記録ヘッドのキャッピングの説明図
【図１８】記録ヘッドのワイピングの説明図
【符号の説明】
【００８１】
１ ：記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
４ ：発熱体
５ ：ノズル
６ ：液室
８ ：用紙
１２ ：排気ポート
１３ ：液体供給ポート
１６ ：液体供給チューブ
２０ ：ヘッド固定部材
２１ ：液体供給路
２２ ：液体供給口
３０ ：紙搬送ベルト
３１ ：ベルト搬送ローラ
３２ ：テンションローラ
３３ ：帯電ローラ
３５ ：維持ユニット
３８ ：給紙トレイ
３９ ：排紙トレイ
４０ ：キャップ
４１ ：ワイパブレード
４４ ：廃液タンク
５１ ：大気開放弁
５２ ：排気弁
６０ ：排気タンク（空気排出容器）
６１ ：シール液貯留部
６２ ：排気部
６２ａ ：多孔質体
６３ ：シール液
６４ ：収縮部
６５ ：拡張部
６６ ：チューブ接続部
６７ ：管路
６８ ：封止部材
６９ ：封止部材
７０ ：バッファータンク
７１ ：インク室
７３ ：大気開放口
７４，７４ａ，７４ｂ ：液位検知センサ
７５ ：フィルタ
７６ ：インクカートリッジ
７７ ：カートリッジホルダ
７８ ：ポンプ
７９ ：大気開放口
８０ ：ヘッドタンク
８１ ：インクカートリッジ
８２ ：空気層
８３ ：キャップ
８４ ：ポンプ
８５ ：逆止弁
８６ ：アンブレラ弁
８７ ：連通孔
８８ ：ポンプ
１００，１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙ ：ヘッドアレイユニット
１０１ ：ヘッドタンク
１０３，１０３ａ，１０３ｂ ：空気量検知センサ
１０４ ：圧力センサ
１０６ ：フィラー
１０７ ：フィルム部材
１０８ ：ばね
１０９ ：フィルタ
１１０ ：インク供給ポート
１１１ ：排気ポート
１１２ ：排気チューブ
１２０ ：キャリッジ
１２２ ：ガイドロッド
１２３ ：側板
１２５ ：搬送ローラ
１２６ ：押さえコロ
１２８ ：用紙ガイド部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを用いた液体吐出装置は、プリンタ、コピア、ＦＡＸ等の画像形成装置に多く用いられている。また、インク以外の液体、例えばＤＮＡ試料やレジスト、パターン材料などを吐出する液体吐出装置、或いはこれらを備える画像形成装置なども知られている。
【０００３】
オンデマンド型のインクジェット（ＩＪ）記録装置用の液体吐出装置には、インクを充填した液室の壁の一部に振動板を設け、圧電アクチュエータ等により振動板を変位させ液室内の体積を変化させて圧力を高めインクを吐出する方式や、液室内に通電によって発熱する発熱体を設けて、発熱体の発熱により生じる空気によって液室内の圧力を高め、インクを吐出するものが広く知られている。近年ではＩＪプリンタの低価格化、高画質化、一般家庭へのパソコンの普及などによりＩＪプリンタが様々な用途で数多く使用されている。
【０００４】
ＩＪプリンタにおける大きな技術課題の一つとして高速化がある。通常、ノズル数、ヘッド数の増加などが行われると共に、大量の印字を安定して行なうためにヘッド上部にヘッドタンク（サブタンクとも言う）を設け、インクをスムーズにヘッドに供給する形態とすることが行なわれている。ヘッドタンクには、樹脂チューブを用いてインクカートリッジからインクが供給される構成にされることが多いが、ヘッドタンクの容積を常に１００％インクで満たすことは困難でヘッドタンク内の上部に空気層が形成される。ヘッドタンク内の空気の量は、樹脂チューブやヘッドタンク壁面からの透気やインクカートリッジの脱着時に混入する空気によって経時的に増加する傾向がある。ヘッドタンク内の空気の量が少量であれば何の問題もないが、多くなり過ぎると温度変化に対する空気の体積変化量が大きくなり、ある範囲内の負圧に維持されるべきのヘッドタンク内圧が許容範囲外となりヘッドからインクが染み出してきたり、正常に吐出しなくなったりする。また、ヘッドタンク内の空気が多いと、ヘッド内にインクと一緒に空気が混入してインクが吐出しなくなったりする不具合も生じる。
【０００５】
そこで、ヘッドタンク内の圧力を一定の負圧に保つと同時に、空気が所定量以上にならないようにする技術が検討されてきている。例えば、特許文献１には、ヘッドタンク（サブタンク）からヘッドに空気排出経路を設けてヘッドのノズル面に吸引キャップを密着させてインクと一緒に空気を排出する発明が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、ヘッドタンク（サブタンク）内の上部に逆止弁を設け、適宜逆止弁部に排気装置を接続してヘッドタンク内の空気を排出する発明が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、サブタンク内の空気層に接続した排気チューブを、２室構成で一方が大気開放された液体タンクに連通させて負圧を安定する構成とし、排気チューブの途中を分岐させ、弁とポンプによりサブタンク内の空気を排出する発明が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３０１７３２号公報
【特許文献２】特開平１１−３２０９０１号公報
【特許文献３】特開２００２−２４０３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、プリンタを始めとする広範な分野で使用されている液体吐出装置は、構造が簡単で、故障し難く、安価に製造できることが求められている。この点、特許文献１に開示されている発明は、空気排出経路としての細管をヘッド内に設けノズル面から吸引する方式であるので、細管が詰まると吸引できないという問題がある。顔料インクを使用して画像形成する場合には、インクが増粘しやすいので空気排出不良となりやすく、安定した性能を得ることができない恐れがある。
【０００９】
特許文献２に開示されている発明は、逆止弁でのリークが許容されないので、シール信頼性の高い逆止弁をサブタンクに設ける必要があり、構造が複雑で高価になりやすい。
【００１０】
特許文献３に開示されている発明は、排気チューブに接続した弁とポンプからリークがあるとサブタンク内の負圧が破壊されてしまうので、やはり、高信頼性の弁やポンプ装置が必要となり、低価格のプリンタに搭載することができない。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題点を踏まえ、簡易な構成でヘッドタンク内の負圧を適正範囲に維持できると共に、ヘッドタンクからの排気が容易な液体吐出装置、及びこれを利用した画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、ノズルを有し、前記ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体を収容し、下部が前記液体吐出ヘッドに連通しているヘッドタンクと、前記ヘッドタンクに前記液体を給送する給送手段とを備えた液体吐出装置であって、前記ヘッドタンク中の空気を、貯留するシール液を介して大気中に排出する空気排出容器と、一端が前記ヘッドタンク上部の空気層に開口し、他端が前記空気排出容器中のシール液中に開口する空気排出管と、を備えることを特徴とする液体吐出装置である。
【００１３】
本発明により、簡易な構成でヘッドタンク内の負圧を適正範囲に維持できる共に空気排出が容易とし、安定した液体の供給を行える液体吐出装置を提供することができる。
【００１４】
好ましい本発明は、前記空気排出容器の上部は、大気中に開放されていることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００１５】
本発明により、ヘッドタンクに液体を給送する給送手段の制御のみでヘッドタンクからの空気排出を容易に行る液体吐出装置を提供することができる。
【００１６】
好ましい本発明は、前記空気排出容器の上部は、多孔質体を介して大気中に開放されていることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００１７】
本発明により、空気排出機能を損ねずにシール液の外部への漏洩や乾燥、蒸発、ゴミ混入を防止して品質を維持し、安定した液体の供給を行える液体吐出装置を提供することができる。
【００１８】
好ましい本発明は、前記シール液は、前記液体よりも粘度又は密度が大きいことを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００１９】
本発明により、空気排出容器中のシール液のヘッドタンクへの逆流を簡単に防ぎ、ヘッドタンク内の液体の品質を安定に保つ液体吐出装置を提供することができる。
【００２０】
好ましい本発明は、前記シール液は、不揮発性又は低揮発性液体であることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２１】
本発明により、長期に安定してシール液の貯留を維持でき、安定したヘッドタンクの動作を維持できる液体吐出装置を提供することができる。
【００２２】
好ましい本発明は、前記ヘッドタンクは、少なくとも一部の面が可とう性フィルムで形成され、前記ヘッドタンクの容積を増加させる方向に前記可とう性フィルムを付勢する弾性部材を備えていることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２３】
本発明により、可とう性フィルムと弾性部材でヘッドタンクに簡易に安定した負圧を形成させることができると共に、ヘッドタンクに液体を給送する給送手段の制御により、ヘッドタンクの負圧調整と空気排出を容易に行える液体吐出装置を提供することができる。
【００２４】
好ましい本発明は、前記給送手段は、大気開放自在なバッファータンクに接続されていることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２５】
本発明により、バッファータンクを用いて水頭差により簡易に安定した負圧を形成、維持できると共に、ヘッドタンクに液体を給送する給送手段の制御とバッファータンクの大気開放制御により、ヘッドタンクの負圧調整と空気排出を容易に行える液体吐出装置を提供することができる。
【００２６】
好ましい本発明は、前記空気排出管の他端は、前記空気排出容器の底部に開口してシール液に連通していることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２７】
本発明により、空気排出管の開口部は空気排出容器の底部に設けられるので、空気排出管はシール液中に開口し、ヘッドタンクはシール液により確実に大気と遮断される液体吐出装置を提供することができる。
【００２８】
好ましい本発明は、前記空気排出管は、前記空気排出容器中のシール液が前記ヘッドタンク中に流入することを防ぐ逆流防止手段を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００２９】
本発明により、空気排出容器中の液体シール液は逆流防止手段によりヘッドタンクへの逆流を起こさず、ヘッドタンク内の液体の品質低下を防ぐ液体吐出装置を提供することができる。
【００３０】
好ましい本発明は、前記空気排出管は、前記シール液の液面よりも高い位置に拡張部を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００３１】
本発明により、簡易な逆流防止手段を有する液体吐出装置を提供することができる。
【００３２】
好ましい本発明は、前記空気排出管は、前記シール液との連通部近傍に収縮部を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００３３】
本発明により、簡易な逆流防止手段を有する液体吐出装置を提供することができる。
【００３４】
好ましい本発明は、前記空気排出管は、前記空気排出容器中のシール液が前記ヘッドタンク中に流入することを防ぐ逆止弁を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００３５】
本発明により、確実で簡易な逆流防止手段を有する液体吐出装置を提供することができる。
【００３６】
好ましい本発明は、前記ヘッドタンクは、前記液体の液位を検知する液位検知手段を備えることを特徴とする前記液体吐出装置である。
【００３７】
本発明により、ヘッドタンクの液面を適正な位置に維持することができ、ヘッドタンクの負圧制御及び空気排出が容易な液体吐出装置を提供することができる。
【００３８】
本発明は、前記液体吐出装置を備えた画像形成装置である。
【００３９】
本発明により、それぞれ上記特徴を有する液体吐出装置備えた画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、簡易な構成でヘッドタンク内の負圧を適正範囲に維持できると共に、ヘッドタンクからの排気が容易な液体吐出装置、及びこれを利用した画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（実施形態１）
本発明の一実施形態を、図１〜３を参照しながら説明する。図１は、本発明の画像形成装置の概略構成図であり、本発明の液体吐出装置を搭載している。図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は画像形成部の側面図、図１（ｃ）は平面図である。この画像形成装置は、液体としてインクを用いるインクジェットプリンタの一例である。このインクジェットプリンタは、左右の側板１２３Ｌ、１２３Ｒに横架したガイド部材であるガイドロッド１２２とガイドレールとでキャリッジ１２０を主走査方向（ガイドロッド長手方向）に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータとタイミングベルトによってガイドロッド１２２の長手方向（主走査方向）に走査することができる。このキャリッジ１２０には、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する記録ヘッド１を、複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００４２】
キャリッジ１２０の下方には、画像が形成される用紙８が主走査方向と垂直方向（副走査方向）に搬送される。図１（ｂ）に示すように、用紙８は、搬送ローラ１２５と押えコロ１２６で挟持されて印字部に搬送され、用紙ガイド部１２８に送られる。主走査方向へのキャリッジ１２０の走査と、記録ヘッド１からのインク吐出を画像データに即して適切なタイミングで同調させ、用紙８に１バンド分の画像を形成する。１バンド分の画像形成が完了した後、副走査方向に用紙を所定量送り、前述と同様の記録動作を行う。これらの動作を繰り返し行い、１ページ分の画像形成を行なう。一方で、記録ヘッド１の上部には、吐出するインクを一時的に収容するためのインク室が形成された、ヘッドタンク１０１が記録ヘッド１と一体的に接続されている。ここで言う一体的とは、記録ヘッド１とヘッドタンク１０１がチューブ、管等で接続されることも含んでおり、どちらも一緒にキャリッジ１２０に搭載されレいるという意味である。
【００４３】
インク室には、液体供給チューブ１６が接続され、インクカートリッジ７６と連通している。ヘッドタンク１０１の構成を図２に示す。図２（ａ）は、ヘッドタンク１０１の正面図（断面図）、図２（ｂ）はヘッドタンク１０１の側面図（断面図）である。なお、どちらの図も理解を助けるために適宜部品の記載を省略したり、部分的に概念図としたりしている。ヘッドタンク１０１の内部には、記録ヘッド１との接続部の近傍にフィルタ１０９が設けられ、インクをろ過して異物などを除去したインクを記録ヘッド１に供給する形態となっている。
【００４４】
ヘッドタンク１０１の一壁面には凸状に成型された可撓性のフィルム部材１０７が設けられ、ばね１０８によってヘッドタンク１０１の容積を拡大する方向に付勢されている。フィルム部材１０７にはフィラー１０６が接触して設けられ、フィラー１０６の位置をフォトセンサなどで検出することにより、フィルム部材１０７の変形状態や、ヘッドタンク１０１内のインクの量を検知できる構成としている。
【００４５】
ヘッドタンク１０１の上部には、インク液面の検知によりヘッドタンク１０１内空気量を検知する空気量検知センサ１０３と、ヘッドタンク１０１内の圧力を検知する圧力センサ１０４が設けられている。図２に示したヘッドタンク１０１では、空気量検知センサ１０３は液面計であり、その測定部が異なる位置に設けられて、複数の液面状態を検知することができるようになっている。
【００４６】
ヘッドタンク１０１には、インク供給ポート１１０と排気ポート１１１が設けられ、インク供給ポート１１０には液体供給チューブ１６、排気ポート１１１には排気チューブ１１２が接続される。液体供給チューブ１６の他端は、本体据え置きのカートリッジホルダ７７に接続され、カートリッジホルダ７７内の図示しない管路、ポンプを介して、インクカートリッジ７６と連通している。排気チューブ１１２の他端は、本体据え置きの空気排出容器としての排気タンク６０の内部に蓄えられた、高粘度のシール液６３中に開口している。
【００４７】
本プリンタのインク供給、及びヘッドタンク１０１内からの空気排出等について、図３も参照にして説明する。図３は、本発明の液体吐出装置におけるヘッドタンク１０１へのインク充填の工程を説明している。図３（ａ）はヘッドタンク１０１にインクが充填される前の図である。図３（ｂ）は、ヘッドタンク１０１にインクが充填されている状態を表す図である。図３（ｃ）ヘッドタンク１０１にインクが充填され終わった状態を表す図である。図３（ａ）のようにヘッドタンク１０１及び記録ヘッド１のいずれにもインクが入っていない状態でポンプ７８を駆動すると、インクカートリッジ７６内のインクはフィルタ７５でろ過され、液体供給チューブ１６、インク供給ポート１１０を経由してヘッドタンク１０１内部に流れる。この時、もともとヘッドタンク１０１内にあった空気は排気ポート１１１を経由して排気チューブ１１２から排出される。
【００４８】
インク充填初期は記録ヘッド１のノズルからも空気が押し出されるが、インクでヘッドタンク１０１内のフィルタ１０９が濡れてしまうと、フィルタ１０９は目が細かくメニスカス保持力が大きいため空気が通過しにくくなり、ヘッドタンク１０１内の空気はほとんど排気チューブ１１２経由で排気されるようになる。排気チューブ１１２の他端は、排気タンク６０の中に貯留された高粘度のシール液に浸漬されているので、ポンプ７８の圧力によって押し出された空気は、シール液中に一旦放出され、排気タンク６０上部の排気部６２から外部に排出される。
【００４９】
ヘッドタンク１０１内のインクの液面が上昇し、図３（ｂ）に示す状態を経て、図３（ｃ）に示すような状態になると、空気量検知センサ１０３がインクの液位を検知し、ポンプ７８を停止する。本実施形態では空気量検知センサ１０３としては電極対からなる液面センサを採用している。これは、電極対の間の抵抗値を検出するものであり、空気とインクで体積低効率が異なることで、インク液位を検知する。本実施形態では図３に示すように２つの異なる深さに空気量検知センサ１０３ａと１０３ｂが設けられている。したがって、まず図３（ｂ）に示す位置までインク液面が上昇して、深い位置に設けられた空気量検知センサ１０３ａの電極間抵抗が下がり液面を検知する。この時点でポンプ７８を停止させれば比較的ヘッドタンク内に多く空気層を形成した状態とすることができるが、本実施形態では、空気量検知センサ１０３ａの位置ではポンプを止めずに、更にインク液位が上がって、図３（ｃ）に示すように、空気量検知センサ１０３ｂにインク液面が触れた時点でポンプ７８を止める。この状態では、ヘッドタンク１０１内には、インク層と空気層が形成されるが、インク液面は排気ポート１１１よりも下の位置に形成されるようにしている。
【００５０】
次に、図３（ｃ）に示すように、キャップ８３で記録ヘッド１のノズル面を密閉し、キャップに接続したポンプ８４によってキャップ内の空気を吸引する。これにより、ヘッドタンク１０１内のインクが記録ヘッド１内に充填されると共に、ヘッドタンク１０１内のインクが吸引により外部に排出された分ヘッドタンク１０１の内容積が減少し、フィルム部材１０７がタンク内側に変形する。この時、フィルム部材１０７をばね１０８が押圧して、もとの状態に押し戻そうとするので、ヘッドタンク１０１内に負圧が形成される。本実施形態では、ヘッドタンク１０１内の圧力を圧力センサ１０４で検知できるので、所望の圧力（例えば、−２０ｍｍａｑ）となるようにキャップ吸引を制御することができる。圧力センサ１０４がない場合でも、予めインクの吸引量やポンプ駆動時間等の別の制御パラメータと負圧の関係が把握できていれば、負圧を直接検知する代わりに別の制御パラメータをもとに吸引を行い、負圧形成することもできる。
【００５１】
ポンプ８４によるインク吸引時には、排気チューブ１１２からヘッドタンク１０１に空気を逆流させる圧力がヘッドタンク内に形成されることになるが、排気チューブ１１２から空気を逆流させるには、排気タンク６０内のシール液６３を排気チューブ１１２で吸い上げることが条件となる。したがって、排気チューブ１１２を空気を排出する機能を損ねない程度に細くすれば、シール液６３を吸い上げずにヘッドタンク１０１内のインクを排出することができる。記録ヘッド１のノズルからインクを吸引する際に、排気チューブ１１２からの逆流を防止するには、排気チューブ１１２を細くする以外の方法としては、高粘度液体の粘度や比重を大きくすることも有効である。また、排気チューブ１１２の一部を排気タンク６０内のシール液６３の液面より十分高くして、シール液６３が逆流するための水頭差を大きくしてもよい。
【００５２】
インクジェットプリンタでは、インクを供給する配管部材やタンク部材に樹脂材料が多く用いられる。特に、本実施形態のようにキャリッジ１２０にヘッドタンク１０１を搭載し、本体据え置きのインクカートリッジ７６から液体供給チューブ１６を用いてインク供給するような構成の場合、樹脂チューブや樹脂フィルムを薄い材料とすることが一般的である。その場合、薄い肉厚の樹脂チューブや樹脂フィルムを通して、インクと外気とで水分や空気の行き来が行なわれ、その結果、時間の経過と共に図３（ｃ）に示すような、ヘッドタンク１０１内のインク液面が空気量検知センサ１０３ｂの位置から、図３（ｂ）に示すような、空気量検知センサ１０３ａの位置に変化することがある。ある程度のインク液面の変化はプリンタの機能を損ねないが、インク液面が下がりすぎて、空気層が多くなり過ぎると、温度変化に対するヘッドタンク１０１内の空気層容積の変化が大きくなり、適正負圧を維持できなくなったり、記録ヘッド１に空気が混入してインクの吐出不良となったりする。
【００５３】
本実施形態では、ヘッドタンク１０１へのインク充填時に、液位が所定値に達したことを検知する空気量検知センサ１０３ｂの他に、それよりも低い位置の液位を検知する空気量検知センサ１０３ａを設けているので、その位置をヘッドタンク１０１内に許容できる最大量の空気がある場合の水位に設定しておき、空気量検知センサ１０３ａよりも水位が下がった時にヘッドタンク１０１内の空気を排出する制御を行なえばよい。具体的には空気量検知センサ１０３ａの電極対間の抵抗が上がったらポンプ７８を駆動し、インクカートリッジ７６からインクを送ることで、ヘッドタンク１０１から空気を、排気チューブ１１２をとおして排気する。
【００５４】
排気チューブ１１２は細いチューブとし、空気は抵抗少なく滑らかに流れ、排気タンク６０内の高粘度のシール液中に排出する。排気中は、ヘッドタンク１０１内は正圧になるが、記録ヘッド１の中の流路は微細であるため、フィルタ１０９と流路の流体抵抗が高く、記録ヘッド１のノズルから染み出すインク量は少ない。また、排気中は、吸引キャップ８３で記録ヘッド１のノズル面を密閉状態にしておけば、更にノズルからのインクの染み出し量を少なくすることができる。ヘッドタンク１０１内の空気が排出され、インク液位が空気量検知センサ１０３ｂの位置まで上昇したら、ポンプ７８を停止する。その後、前述の初期充填時と同様にキャップ吸引により負圧を調整すれば、図３（ｃ）に示すように、ヘッドタンク１０１内の正常な液位までインクを満たし、かつ適正な負圧状態とし、記録ヘッド１からインクを吐出して画像を形成することができる。
【００５５】
本発明におけるシール液６３としては、前述したようにインクよりも粘度や比重が大きい以外に不揮発性、又は低揮発性であることが好ましい。排気タンク６０は、上部の排気部６２は大気と常に連通しているので、揮発性の高い液体では不適である。なお、不揮発性、又は低揮発性とは、同じような意味であり、液体吐出装置の通常の使用状態において、シール液が蒸発して減量し、液体吐出装置の使用に支障を来さない程度の蒸気圧以下であることをいう。このような点からシール液６３としては、油類やインクの湿潤剤として一般的に良く使用されるエチレングリコールやグリセリンなどの溶剤が適している。このような溶剤をインクに多く含有させ、通常のインクと組成比を変えた液体を用いることもできる。このように仮にインクに混入しても、インクジェットプリンタの印刷に支障を来しにくいシール液６３を用いることも好ましい。
【００５６】
シール液６３の蒸発をより低減するには、図３に示すように、排気タンク６０のシール液貯留部６１の開口部を狭くするようなことも有効である。また、シール液６３は、一種類の液体である必要はなく、相溶性のない複数種類の液体を用いて構成することもできる。例えば、お互い溶け合わない液体Ａと液体Ｂがあり、液体Ａには比重が重く粘度が大きい特性があり、液体Ｂには比重が軽く揮発性の小さい特性があれば、廃液タンク６０内で下層に液体Ａ、上層に液体Ｂが重なった２層状態で貯留されるので、液体Ａには揮発性を許容でき、液体Ｂには低粘度であることを許容でき、使用できる液体の幅を広げることができる。
【００５７】
（実施形態２）
図４、５を参照して、本発明の画像形成装置に適用可能な別の液体吐出装置の実施形態について説明する。図４に示す液体吐出装置のヘッドタンク８０は、先の実施形態の図１〜３において示した液体吐出装置のヘッドタンク１０１から、圧力センサ１０４、ばね１０８、フィラー１０６を除去し、小型軽量化したものである。また、インクカートリッジ８１は、上部に大気開放口７９が設けられている。図２に示したヘッドタンク１０１においては、一部の壁面をフィルム部材１０７で形成して容積が可変な構造とし、ばね１０８で容積を拡充するように付勢して負圧を得たが、本実施形態では図４に示すように、大気開放されたインクカートリッジ８１とヘッドタンク８０とを液体供給チューブ１６で連結し、インクカートリッジ８１内の液面と記録ヘッド１のノズル面の水頭差ｈで負圧を得るようにしている。
【００５８】
ヘッドタンク８０上部の空気層は排気チューブ１１２を介して排気タンク６０に連通しており、本実施形態の排気タンク６０には、液体貯留部６１の底面部と上面部に設けられるチューブ接続部６６とをつなぐ管路６７が設けられる。また管路６７には、液体貯留部６１との接続部近傍に管路断面が小さくなった収縮部６４が設けられる。さらに、管路６７のチューブ接続部６６近傍には、液体貯留部６１内のシール液６３の液面よりも高い位置に管路断面が大きくなった拡張部６５が設けられている。液体貯留部６１には、上部に空気層８２を残してグリセリンなどの高粘度のシール液６３が入れられ保持されている。更に、液体貯留部６１上部にはポンプ８８が接続され、空気層８２に連通して排気可能な構成としている。
【００５９】
図５（ａ）は、図４に示す液体吐出装置へのインク供給動作を示す説明図であり、図４（ａ）はヘッドタンク８０へのインク供給前、図４（ｂ）はインク供給後の状態を表す。図４（ａ）の状態では、排気タンク６０の管路６７内にもシール液６３が入っている。この状態からノズル面にキャップ８３を密着させ、ノズル面とキャップ８３の間を密閉状態にして、ポンプ８８を駆動して、排気タンク６０の空気層８２が負圧になるように排気する。そうすると、、管路６７内のシール液６３は液体貯留部６１側に吸引され液体貯留部６１でのシール液６３の液面を徐々に上昇する。シール液６３の管路６７内の液面が収縮部６４を通過し、液体貯留部６１の底面との接続部に達すると、シール液６３に引かれてきた空気が気泡となり、シール液６３中を浮上し空気層８２、ポンプ８８を経て外部に排気される。この状態では液体貯留部６１内のシール液６３の液面上昇は停止しており、ヘッドタンク８０内の空気のみが排気される。ポンプ８８を駆動し続けると、排気チューブ１１２を介してヘッドタンク８０中の空気が、シール液６３中に吸引され、ポンプ８８から排気される。
【００６０】
ヘッドタンク８０中の空気が排気されと、インクカートリッジ８１中のインクがヘッドタンク８０中に吸引され、図５（ｂ）に示すように、空気量検知センサ１０３ｂがヘッドタンク８０内のインクの液面を検知したところで、ポンプ８８を停止する。この時点では、ヘッドタンク８０内のフィルタ１０９の下部にはインクは充填されていない。そこで、ポンプ８４を駆動して記録ヘッド１のノズル側からインクを吸引する。その後、キャップ８３を移動して、図示しないワイパーでノズル面を払拭してワイピングを行い、ノズルにメニスカスを形成して、記録ヘッド１は画像形成することが可能な状態となる。
【００６１】
インク吐出時やノズル回復動作としてのキャップ吸引時には、ヘッドタンク８０内が負圧になり、排気タンク６０内のシール液６３に対してヘッドタンク８０側に逆流する力が作用するが、高粘度のシール液６３が収縮部６４を通過する抵抗よりもインクカートリッジ８１からインクがヘッドタンク８０に供給される流体抵抗が十分小さいので、シール液６３は逆流せず図４（ａ）又は（ｂ）に示すシール液６３の状態を維持する。シール液６３の粘度が小さい場合やキャップ８３からの吸引量が多い場合には、拡張部６５を設けることでキャップ吸引時等のシール液６３のヘッドタンク８０への逆流防止のバッファーとして機能させることができる。本実施形態では、シール液６３を用いてヘッドタンク８０の空気層を液体シールしているので、ポンプ８８の非駆動時にシール性を必要としないので、ポンプ８８を簡易で安価なものにすることができる。また、１つのポンプ８８のみで、ヘッドタンク８０とインクカートリッジ８１の水頭差により記録ヘッド１に安定な負圧を形成できると共に、空気排出も行えるので、簡単な構成で長期にわたり安定したインク吐出を実現することができる。
【００６２】
（実施形態３）
図６、７を参照にして、本プリンタに適用可能な別の液体吐出装置について説明する。図６に示す液体吐出装置のヘッドタンク８０は、図４に示した実施形態の液体吐出装置と同様の構成であるが、ヘッドタンク８０には、液体供給チューブ１６を介してバッファータンク７０が接続されている。バッファータンク７０には大気開放弁５１とインクの液位を管理するインク液位検知センサ７４が設けられ、バッファータンク７０の内部にフィルタ７５によってろ過されたインクがインクカートリッジ７６からポンプ７８により供給される。
【００６３】
大気開放弁５１は、常開の弁であり、先の図４に示した実施形態の液体吐出装置と同じように、バッファータンク７０内の液面と記録ヘッド１のノズル面との間の水頭差によって安定した負圧を形成している。ヘッドタンク７０の上部には排気チューブ１１２が接続される。排気チューブ１１２の他端には、排気タンク６０が接続されている。排気タンク６０は、図４に示した構成とほぼ同じであるが、空気層８２の空気を吸引するポンプ８８を備えず、多孔質体６２ａなどからなる排気部６２のみとし構成を簡略化している。排気チューブ１１２の途中には逆止弁８５を設けている。本実施形態の逆止弁８５は図７に示すように、内部にアンブレラ弁８６を有し、図７（ａ）に示すの矢印Ｅの流れに対しては、アンブレラ弁８６が連通孔８７を塞いで流れを停止し、図７（ｂ）に示す矢印Ｆの流れに対しては、アンブレラ弁８６が変形して連通孔８７を開放して流体を流す機能を有する。
【００６４】
本実施形態では、例えば、ヘッドタンク８０へのインク充填や、ヘッドタンク８０からの空気排出時には排気チューブ１１２を空気が容易に流れて行くことができる。また、記録ヘッド１へのインク充填や、記録ヘッド１が吐出不良となった場合の回復動作で、記録ヘッド１のノズル面をキャップで密閉してインク吸引する場合には、アンブレラ弁８６が排気チューブ１１２の逆流を閉鎖するので、効率よく記録ヘッド１にインクを供給することができる。なお、排気チューブ１１２の他端を排気タンク６０のシール液６３で液体シールしているので、逆止弁８５は簡易なものとすることができる。本実施形態では、逆止弁８５を設けているので、例えば、記録ヘッド１により多くのノズルが設けられ、ノズルからのインク吸引をより強力に行なわなければならない場合でも、排気チューブ１１２からの空気やシール液６３の逆流を防止することができる。
【００６５】
（実施形態４）
本発明の画像形成装置の実施形態を、図８〜１８を参照しながら説明する。図８は、搬送される最大の紙幅に対応した長さを有する液体吐出ヘッドとしてのヘッドアレイユニット１００（１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙ）が異なる４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）のインクごとに４つ設けられたラインプリンタを示す。４つのヘッドアレイユニット１００はヘッドフレーム３６に固定されており、図示しないヘッド昇降機構により４ヘッド同時に上下に移動可能な構成となっている。
【００６６】
ヘッドアレイユニット１００は、図９に示すヘッドアレイユニットのように、複数の短尺形態の記録ヘッド１（図９では１a〜１fの６ヘッド）を千鳥配列し、ヘッドタンクとしてのヘッド固定部材２０に位置決め固定して形成している。個々の記録ヘッド１は、先の実施形態と同様に図１０に示すようなサーマル方式の液体吐出ヘッドである。
【００６７】
記録ヘッド１は、図１０に示すように発熱体４の駆動によるインクの膜沸騰により吐出圧を得るサーマル方式のものであり、液室６内の吐出エネルギー作用部（発熱体部）へのインクの流れ方向とノズル５の開口中心軸とを直角となしたサイドシューター方式の構成のものである。記録ヘッド１としては、圧電素子を用いて振動板を変形させたり、静電力で振動板を変形させて吐出圧を得るものなど様々な方式があり、いずれの方式のものも本発明に適用することができるが、サーマルヘッド方式はノズル密度を高密度化しやすいという利点がある一方で原理上ヘッド内に空気を発生しやすく空気排出の問題が他の方式に比べて大きいので、本発明の効果が大きい。サーマルヘッド方式の中には、他にも吐出方向が異なるエッジシューター方式があるが、このエッジシューター方式においては空気が消滅する際の衝撃により発熱体４を徐々に破壊する、いわゆるキャビテーション現象の問題がある。サイドシューター方式においては空気が成長し、その空気がノズル５に達すれば空気が大気に通じることになり温度低下による空気の収縮が起こらない。そのため、記録ヘッドの寿命が長いという長所を有する。また、発熱体４からのエネルギーをより効率良くインク滴の形成とその飛行の運動エネルギーへと変換でき、またインクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有する。したがって、本装置においてはサイドシューター方式を採用している。
【００６８】
図９に示したヘッドアレイユニット１００の仮想平面Ａにおける断面図を図１１に示す。図１１は、図９の断面Ａを排気ポート１２側から見たもので、記録ヘッド１に液体供給口２２を介して、液体としてのインクを供給する液体供給路２１がヘッド固定部材２０内部に形成されている。また、液体供給路２１の上部には液体供給路２１内の空気量を検知する空気量検知センサ１０３が設けられている。図１１の空気量検知センサ１０３は電極対としており、その先端が異なる位置に設けられて、複数の液面状態を検知することができるようになっている。ヘッドアレイユニット１００の図１１のＨＨ断面における断面図を図１２（ａ）に、ＧＧ断面における断面図を図１２（ｂ）に示す。図１２に示すように液体供給路２１は、全ての記録ヘッド１に連通しており、一方の端部に液体供給ポート１３、もう一方の端部に排気ポート１２が設けられて、インクが外部から供給される形態となっている。液体供給ポート１３は液体供給路２１の底面近傍に設けられ、排気ポート１２は液体供給路２１の天面近傍に設けられた構成となっている。
【００６９】
本実施形態ではサーマル方式のヘッドを搭載しているので、ヘッド固定部材２０の材質としては、熱伝導性の良好な材質であることが好ましい。例えば、金属等の熱伝導率の大きな材質で形成すると、記録ヘッド１から発生する熱を効果的に奪って記録ヘッド１の蓄熱を防止することができる。熱伝導率が大きい材料として、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、マグネシア、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の熱伝導性フィラーが充填された樹脂も好適である。樹脂材料を用いると、各ポートや液体供給路等と一体的に形成することができ、生産性が向上する。また、ＳＵＳ等の発泡金属（例えば、予備径６００μｍ、気孔率９５％程度のもの）も温度調節液体との接触面積が大きくなるので、温度調節流体流路に使う材料として適している。更にヘッド固定部材２０の記録ヘッド１を固定する部分を構成する部分を金属等の高熱伝道材料で形成し、液体供給路２１を安価な樹脂成型品で形成して両者を積層する方法も有効である。
【００７０】
ヘッドアレイユニット１００へのインク供給形態について、図１３を用いて説明する。図１３において、バッファータンク７０はヘッドアレイユニット１００にインクを供給すると共に、空気を受け入れて外部に排出する機能を有するもので、上部に大気開放弁５１に接続した大気開放口７３を有するインク室７１が設けられている。また、インク室７１の上部には液位検知センサ７４が設けられている。液位検知センサ７４は、前述の実施形態の空気量検知センサ１０３と同様の構造のもので、高さの異なる２つの液面を検知可能な構成となっている。液位検知センサ７４は本実施形態の電極対方式に限らず、フロート部材を用いて液面検知する方法や光学的に液面検知する方法など、他の方式を用いることもできる。
【００７１】
インク室７１には、インクカートリッジ７６が接続されており、フィルタ７５によってろ過されたインクがポンプ７８によってバッファータンク７０のインク室７１に補充可能な構成となっている。インク室７１の底面にはインクポートが設けられ、ヘッドアレイユニット１００のヘッド固定部材２０の液体供給ポート１３に接続されている。インク室７１のインク量は、インク液面とヘッドアレイユニット１００の水頭差ｈが一定の値（およそ１０〜１５０ｍｍ）になるように液位検知センサ７４によって管理される。一方、ヘッド固定部材２０の排気ポート１２には、排気チューブ１１２が接続され、その他端は空気排出容器としての排気タンク６０のチューブ接続部６６に接続される。排気タンク６０の内部には、シール液６３が貯留された液体貯留部６１が設けられ、液体貯留部６１の底部とチューブ接続部６６は、排気タンク６０に一体的に形成された管路６７で連通した構造としている。管路６７には液体貯留部６１との接続部近傍に収縮部６４が設けられる。さらに、管路６７のチューブ接続部６６近傍には、液体貯留部６１内の高粘度液６３の液面よりも高い位置に拡張部６５が設けられる。
【００７２】
液体貯留部６１の上部は、例えば高発泡樹脂や多孔質樹脂フィルム、発泡金属、金属メッシュ、多孔質セラミクスのような多孔質体からなる排気部となっており、空気の出入りが自由に行なわれる。
【００７３】
ここで、排気タンク６０への高粘度液６３の充填方法について、図１４を参照しながら説明する。まず、図１４（ａ）に示すように、チューブ接続部６６を封止部材６８によってシールする。シール方法としては、ゴムなどの弾性部材を密着させる方法や粘着テープを貼る方法など様々な方法を用いることができる。次に、液体貯留部６１の上部の開口部６２からシール液６３を液体貯留部６１に注ぎ込む（図１４（ｂ）参照）。この時、チューブ接続部６６をシールしているので、高粘度液６３はタンク底部に設けられた管路６７の収縮部６４には流れない。次に図１４（ｃ）に示すように、液体貯留部６１の上部の開口部６２を多孔質体６２ａで蓋をし、さらにその上に封止部材６９を設けて多孔質体６２ａの上部をシールする。この封止部材６９としては、粘着テープが好適である。最後に図１４（ｄ）に示すように封止部材６８を除去する。封止部材６９は、後に除去する必要があるが、プリンタを稼働させる直前に除去することが好ましい。
【００７４】
次に、本実施形態のプリンタのインク供給及び空気排出等について、図１５も参照して説明する。図１５（ａ）は、バッファータンク７０及びヘッドアレイユニット１００のいずれにもインクが入っていない状態を示している。封止部材６９を排気タンク６０から除去し、バッファータンク７０に接続された大気開放弁５１を開いて、ポンプ７８を駆動すると、インクカートリッジ７６内のインクはフィルタ７５でろ過されて、バッファータンク７０に流入する。バッファータンク７０内のインク液面が上昇し、液位検知センサ７４ｂが、液面を検知する図１５（ｂ）の状態でポンプ７８を停止する。次に、大気開放弁５１を閉じ、排気弁５２を開いて再びポンプ７８を駆動すると、インクは液体供給チューブ１６を通って、ヘッドアレイユニット１００に供給される。この時、ヘッドアレイユニット１００内の液体流路２１内の空気は、排気チューブ１１２に押し出され、排気タンク６０内の高粘度液６３を通って排気部６２から排出される。液体流路２１内の空気量検知センサ１０３ｂが液面を検知した時点で排気弁５２を閉じる。この状態では、ポンプ７８の作用で液体流路２１内は正圧となり、液体流路２１内のインクは強制的に各記録ヘッド１に充填される。この充填状態を所定の時間行なった後、ポンプ７８を停止させる。その後、大気開放弁５１と排気弁５２を開き、ノズル面をワイピングしてノズルにメニスカスを形成すれば、図１３のｈで示す水頭差が得られ、ヘッドアレイユニット１００でインク吐出が可能となる。
【００７５】
本実施例のプリンタの記録紙の搬送に関して図８を参照して説明する。ヘッドアレイユニット１００のすぐ下方には、インクにより画像が記録される記録紙が搬送される。記録紙は、給紙トレイ３８に積載保持されており、図示しない分離給紙機構により１枚ずつ送り出され、紙搬送ベルト３０によって搬送され、記録完了後、排紙トレイ３９に排紙される。紙搬送ベルト３０はベルト搬送ローラ３１とテンションローラ３２によって張架されており、表層は樹脂材で構成された高抵抗層、裏層は樹脂材料にカーボンによる抵抗制御を行った中抵抗層の２層構造である。この紙搬送ベルト３０には、金属ローラの外層に中抵抗層が形成され最外層に薄い高抵抗層が形成された帯電ローラ３３が接触されており、帯電ローラ３３に高電圧を印加することにより、紙搬送ベルト３０と帯電ローラ３３のニップ部近傍のエアーギャップで放電が生じ、紙搬送ベルト上に電荷が付着する。帯電ローラ３３に印加する電圧を正負の交流電圧とすると、紙搬送ベルト上には正負の電荷が交互にストライプ状に付着する。このように帯電した紙搬送ベルト３０に記録紙を供給すると、静電力によって記録紙が紙搬送ベルト３０に吸着する。記録紙が強固に紙搬送ベルト３０に保持された状態で印字を行うことができるため、高速に用紙を搬送しながら印字を行う場合でも、安定した印字品質を得ることができる。なお、本実施例では静電吸着ベルトを用いて用紙搬送を行っているが、エアー吸着によって記録紙をベルトに吸着させて搬送する方式でも高速でかつ良好な画像形成を行うことができる。
【００７６】
印字により、消費されるインクはバッファータンク７０から自然に供給されるので、印字が進むにつれてバッファータンク７０内の液面が下降する。液位検知センサ７４aの先端よりも液面が下がったことを検知した場合には、大気開放弁５１を開いたままでポンプ７８を駆動し、バッファータンク７０にインクを補充する。このようにすることによって、常に水頭差ｈを所定の範囲に維持することができ、安定した画像形成ができる。なお、印字デューティーが大きく、記録ヘッド１からのインク吐出によるポンピング作用のみではインク供給が不足する場合には、大気開放弁５１、排気弁５２を閉じてポンプ７８を微駆動し、インク供給をサポートするようなこともできる。
【００７７】
画像形成時、記録ヘッド１の駆動に伴うポンピング作用により、液体供給チューブ１６からインクを供給するように作用する圧力は、排気チューブ１１２側にも作用し、空気を逆流させる向きに働く。しかしながら、排気経路はその先端がシール液６３によって液体シールされているため、空気が逆流するためにはシール液６３が液体供給チューブ１１２の方に向かって流れることが必要となる。排気タンク６０には収縮部６４が形成されており、液体シールしているシール液６３の粘度が高いため排気タンク６０からシール液６３が逆流する際の流体抵抗は液体供給チューブ１６を通してインクが供給される際の流体抵抗より遥かに大きいので、高粘度液６３が逆流することはない。
【００７８】
ヘッド目詰まり等により、所望の画質が得られなくなった場合の回復方法について説明する。ヘッドの目詰まりやインクの吐出曲がり等が生じた場合は、ヘッドアレイユニット１００の回復動作を行う。図８の状態からヘッドアレイユニット１００が上方に移動し、維持ユニット３５が水平方向に移動（図８の状態から図面の右方向に移動）してヘッドアレイユニット１００の真下に配置される。そして、ヘッドアレイユニット１００が少し下降して、図１６、図１７に示すように、維持ユニット３５のキャップ４０に密着した状態にする。この状態で、大気開放弁５１と排気弁５２を閉じてポンプ７８を駆動してインクを一定量ヘッドアレイユニット１００に送り込む。大気開放弁５１と排気弁５２が閉じているので、インクはヘッドアレイユニット１００のノズル５から排出される。この排出されるインクと一緒にヘッドの目詰まりの原因となっていた空気や異物が除去される。ポンプ７８を停止後、ヘッドアレイユニット１００をキャップと非接触状態になるレベルに上昇し、維持ユニット３５を水平方向に移動（図１７に示す状態から図面の右方向に移動）して、図１８に示すように、ヘッドアレイユニット１００のノズル面をワイパブレード４１でワイピングする。ワイピングにより、ノズル５にメニスカスが形成された後、大気開放弁５１と排気弁５２を開いて、ヘッドアレイユニット１００を水頭差ｈに相当する負圧状態に保持する。キャップ４０内には、ヘッドアレイユニット１００から排出されたインクが溜まるので、それをポンプで吸引して廃液タンク４４に廃出する。なお、キャップ内のインクを、フィルタを用いてろ過すれば、廃液タンク４４ではなくバッファータンク７０に戻すようにして、吸引したインクをも再利用することも可能である。その後、ヘッドアレイユニット１００の昇降、及び維持ユニット３５の水平移動により図８に示す状態で記録動作を行うか、図１６に示す状態で記録指示があるまで待機する。この回復動作により、目詰まりが解消し、ヘッドアレイユニット１００を良好な状態に維持することができる。
【００７９】
ヘッドアレイユニット１００の、液体供給路２１からの空気排出について説明する。インクを吐出して画像形成を行なう装置においては、液体供給経路を構成する部材の透気、透湿やカートリッジの着脱時の経路内への空気混入などにより、経時的にインク供給経路内に空気が蓄積する。本実施形態の場合においては、ヘッドアレイユニット１００の液体供給路２１に空気が蓄積する。蓄積空気量が一定量を超えると、前述したように温度変化による不具合や、記録ヘッド１への空気混入によるインク吐出不良の原因となるので排気する必要がある。本実施形態の場合は、図１３に示す液体供給路２１内の空気量検知センサ１０３ａ先端よりも液面が下がったことを検知した場合に、空気排出動作を行うようにしている。具体的には、バッファータンク７０の大気開放弁５１を閉じてポンプ７８を駆動する。これにより、インクカートリッジ７６から供給されるインクに液体供給路２１内の空気が排気チューブ１１２に押し出され、排気タンク６０から空気が排出される。液体供給路２１内の液面を空気量検知センサ１０３ｂが検知した時にポンプ７８を停止し、大気開放弁５１を開放する。これにより、液体供給路２１内の空気量を適量に戻し、安定した画像形成が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の画像形成装置（インクジェットプリンタ）の概略構成図；（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。
【図２】ヘッドタンクの構造図；（ａ）は横方向断面図、（ｂ）は縦方向断面図である。
【図３】本発明の液体吐出装置の実施形態の概略図；（ａ）はインク供給前、（ｂ）はインク供給中、（ｃ）はインク供給完了状態を表す。
【図４】本発明の液体吐出装置の他の実施形態の概略図
【図５】図４に示す液体吐出装置へのインク供給動作説明図；（ａ）はインク供給前、（ｂ）はインク供給中を表す。
【図６】本発明の液体吐出装置の他の実施形態の概略図
【図７】逆止弁の作動説明図
【図８】本発明の画像形成装置であるラインプリンタの構成図
【図９】ヘッドアレイユニットの斜視図
【図１０】記録ヘッドの断面図
【図１１】図９に示したヘッドアレイユニットのＡ面断面図
【図１２】図９に示したヘッドアレイユニットの縦方向断面図；（ａ）は垂直断面図、（ｂ）は水平断面図である。
【図１３】図９に示したヘッドアレイユニットを含む本発明の液体吐出装置の概略図
【図１４】排気タンクへの高粘度液の充填方法説明図
【図１５】図１３に示した液体吐出装置におけるインク供給の説明図；（ａ）はインク供給前、（ｂ）はインク供給途中の状態を表す。
【図１６】図９に示したヘッドアレイユニットの回復操作の説明図
【図１７】記録ヘッドのキャッピングの説明図
【図１８】記録ヘッドのワイピングの説明図
【符号の説明】
【００８１】
１ ：記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
４ ：発熱体
５ ：ノズル
６ ：液室
８ ：用紙
１２ ：排気ポート
１３ ：液体供給ポート
１６ ：液体供給チューブ
２０ ：ヘッド固定部材
２１ ：液体供給路
２２ ：液体供給口
３０ ：紙搬送ベルト
３１ ：ベルト搬送ローラ
３２ ：テンションローラ
３３ ：帯電ローラ
３５ ：維持ユニット
３８ ：給紙トレイ
３９ ：排紙トレイ
４０ ：キャップ
４１ ：ワイパブレード
４４ ：廃液タンク
５１ ：大気開放弁
５２ ：排気弁
６０ ：排気タンク（空気排出容器）
６１ ：シール液貯留部
６２ ：排気部
６２ａ ：多孔質体
６３ ：シール液
６４ ：収縮部
６５ ：拡張部
６６ ：チューブ接続部
６７ ：管路
６８ ：封止部材
６９ ：封止部材
７０ ：バッファータンク
７１ ：インク室
７３ ：大気開放口
７４，７４ａ，７４ｂ ：液位検知センサ
７５ ：フィルタ
７６ ：インクカートリッジ
７７ ：カートリッジホルダ
７８ ：ポンプ
７９ ：大気開放口
８０ ：ヘッドタンク
８１ ：インクカートリッジ
８２ ：空気層
８３ ：キャップ
８４ ：ポンプ
８５ ：逆止弁
８６ ：アンブレラ弁
８７ ：連通孔
８８ ：ポンプ
１００，１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙ ：ヘッドアレイユニット
１０１ ：ヘッドタンク
１０３，１０３ａ，１０３ｂ ：空気量検知センサ
１０４ ：圧力センサ
１０６ ：フィラー
１０７ ：フィルム部材
１０８ ：ばね
１０９ ：フィルタ
１１０ ：インク供給ポート
１１１ ：排気ポート
１１２ ：排気チューブ
１２０ ：キャリッジ
１２２ ：ガイドロッド
１２３ ：側板
１２５ ：搬送ローラ
１２６ ：押さえコロ
１２８ ：用紙ガイド部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを有し、前記ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体を収容し、下部が前記液体吐出ヘッドに連通しているヘッドタンクと、
前記ヘッドタンクに前記液体を給送する給送手段とを備えた液体吐出装置であって、
前記ヘッドタンク中の空気を、貯留するシール液を介して大気中に排出する空気排出容器と、
一端が前記ヘッドタンク上部の空気層に開口し、他端が前記空気排出容器中のシール液中に開口する空気排出管と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記空気排出容器の上部は、大気中に開放されていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記空気排出容器の上部は、多孔質体を介して大気中に開放されていることを特徴とする請求項２記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記シール液は、前記液体よりも粘度又は密度が大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記シール液は、不揮発性又は低揮発性液体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記ヘッドタンクは、少なくとも一部の面が可とう性フィルムで形成され、前記ヘッドタンクの容積を増加させる方向に前記可とう性フィルムを付勢する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記給送手段は、大気開放自在なバッファータンクに接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記空気排出管の他端は、前記空気排出容器の底部に開口してシール液に連通していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記空気排出管は、前記空気排出容器中のシール液が前記ヘッドタンク中に流入することを防ぐ逆流防止手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
前記空気排出管は、前記シール液の液面よりも高い位置に拡張部を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１１】
前記空気排出管は、前記シール液との連通部近傍に収縮部を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１２】
前記空気排出管は、前記空気排出容器中のシール液が前記ヘッドタンク中に流入することを防ぐ逆止弁を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１３】
前記ヘッドタンクは、前記液体の液位を検知する液位検知手段を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液体吐出装置を備えた画像形成装置。
【請求項１】
ノズルを有し、前記ノズルから液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
前記液体を収容し、下部が前記液体吐出ヘッドに連通しているヘッドタンクと、
前記ヘッドタンクに前記液体を給送する給送手段とを備えた液体吐出装置であって、
前記ヘッドタンク中の空気を、貯留するシール液を介して大気中に排出する空気排出容器と、
一端が前記ヘッドタンク上部の空気層に開口し、他端が前記空気排出容器中のシール液中に開口する空気排出管と、
を備えることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記空気排出容器の上部は、大気中に開放されていることを特徴とする請求項１記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記空気排出容器の上部は、多孔質体を介して大気中に開放されていることを特徴とする請求項２記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記シール液は、前記液体よりも粘度又は密度が大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記シール液は、不揮発性又は低揮発性液体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記ヘッドタンクは、少なくとも一部の面が可とう性フィルムで形成され、前記ヘッドタンクの容積を増加させる方向に前記可とう性フィルムを付勢する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記給送手段は、大気開放自在なバッファータンクに接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記空気排出管の他端は、前記空気排出容器の底部に開口してシール液に連通していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
前記空気排出管は、前記空気排出容器中のシール液が前記ヘッドタンク中に流入することを防ぐ逆流防止手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１０】
前記空気排出管は、前記シール液の液面よりも高い位置に拡張部を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１１】
前記空気排出管は、前記シール液との連通部近傍に収縮部を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１２】
前記空気排出管は、前記空気排出容器中のシール液が前記ヘッドタンク中に流入することを防ぐ逆止弁を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１３】
前記ヘッドタンクは、前記液体の液位を検知する液位検知手段を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体吐出装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の液体吐出装置を備えた画像形成装置。
【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】
【公開番号】特開２０１０−５８２９４（Ｐ２０１０−５８２９４Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２３９６１（Ｐ２００８−２２３９６１）
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１日（２００８．９．１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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