画像形成装置
【課題】ノズル列が重力方向に沿う方向に配列される形態の画像形成装置において、滴吐出状態の均一化を図り、画像品質を向上する。
【解決手段】ノズル２０５から液滴を水平方向に向けて吐出するように配置された記録ヘッド２４を備え、メインタンクからインクが供給されるサブタンクと、記録ヘッド２４の共通液室２０７の上端部に通じる供給ポート２０８はヘッドタンク２９の液収容部２３１及び供給チューブ３０６を介して接続され、共通液室２０７の下端部に通じる帰還ポート２０９はヘッドタンク２９の帰還経路２３６及び帰還チューブ３０８を介して接続され、帰還チューブ３０８には帰還ポンプが設けられ、記録ヘッド２４から滴を吐出させるときに、帰還ポンプを駆動して、共通液室２０７内のインクに、共通液室２０７の上端部側から下端部側に向かう流れを生じさせる。
【解決手段】ノズル２０５から液滴を水平方向に向けて吐出するように配置された記録ヘッド２４を備え、メインタンクからインクが供給されるサブタンクと、記録ヘッド２４の共通液室２０７の上端部に通じる供給ポート２０８はヘッドタンク２９の液収容部２３１及び供給チューブ３０６を介して接続され、共通液室２０７の下端部に通じる帰還ポート２０９はヘッドタンク２９の帰還経路２３６及び帰還チューブ３０８を介して接続され、帰還チューブ３０８には帰還ポンプが設けられ、記録ヘッド２４から滴を吐出させるときに、帰還ポンプを駆動して、共通液室２０７内のインクに、共通液室２０７の上端部側から下端部側に向かう流れを生じさせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を水平方向に向けて吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）を記録ヘッドとして用いた液体吐出記録方式の画像形成装置として例えばインクジェット記録装置などが知られている。
【０００３】
液体吐出方式の画像形成装置として、被記録媒体を水平方向に搬送し、被記録媒体に対して液滴を垂直方向下方に向けて吐出する記録ヘッドを備える構成（これを「垂直印刷方式」という。）のものと、被記録媒体を垂直方向に搬送し、被記録媒体に対して液滴を水平方向に向けて吐出する記録ヘッドを備える構成（これを「水平印刷方式」という。）のものが知られている（特許文献１、２）。
【０００４】
ここで、垂直印刷方式の画像形成装置にあっては、滴吐出方向が重力方向であるため画像に与える個々の画素の影響を最小限にできるという利点があり、水平印刷方式の画像形成装置にあっては、被記録媒体の印字面を下側にして排紙するいわゆるフェイスダウン排紙が容易にでき、あるいは、用紙の両面に対向して記録ヘッドを配置して、両面を同時に印字することも容易にできるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１８６５５７号公報
【特許文献２】特開平０９−２５４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した水平印刷方式の画像形成装置にあっては、水平方向に液滴を吐出する関係で、ノズル列が重力方向に沿う方向に配列される形態となるため、ノズルの位置に高低差が生じることになる。この高低差に伴って、各ノズルの静水圧が異なるため、滴吐出状態が均一にならず、ドット径が不均一になったり、着弾位置がずれたりするという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴吐出状態の均一化を図り、画像品質を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列と、前記複数のノズルが通じる複数の個別液室と、前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室とを有し、前記液滴を水平方向に向けて吐出するように配置された記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する前記液体が収容されたインクタンクと、
前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間で前記液体を循環させる送液手段と、を備え、
前記送液手段は、前記記録ヘッドの前記共通液室の上端部側及び下端部側にそれぞれ接続され、
前記記録ヘッドから滴を吐出させるときに、前記送液手段を駆動して、前記共通液室内の液体に、前記共通液室の上端部側から下端部側に向かう流れを生じさせる制御をする制御手段を有している
構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置によれば、滴吐出状態の均一化を図り、画像品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【図２】図１を矢示Ａ方向から見た説明図である。
【図３】記録ヘッドのノズル面の説明図である。
【図４】同記録ヘッドの一例を説明する断面説明図である。
【図５】同装置におけるインク供給循環系の説明図である。
【図６】記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【図８】制御部のブロック説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【図１２】本発明の第４実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は同画像形成装置の機構部の側面説明図、図２は図１を矢示Ａ方向から見た説明図である。
【００１２】
この画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、装置本体の内部に画像形成部２、搬送機構部５等を有し、装置本体の下方側に被記録媒体である用紙１０を積載可能な給紙トレイ（給紙カセットを含み、給紙部の意味で使用する。）４を備え、この給紙トレイ４から給紙される用紙１０を取り込み、搬送機構部５によって用紙１０を垂直方向（鉛直方向に沿う方向）に間歇的に搬送しながら、画像形成部２によって水平方向に液滴を吐出させて所要の画像を記録した後、排紙部６を通じて画像が形成された用紙１０を更に上方向に搬送して、装置本体の上方側に設けられた排紙トレイ７に用紙１０を排紙する。
【００１３】
また、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、排紙部６から反転部８内に用紙１０を取り込み、搬送機構部５によって用紙１０を逆方向（下方向）に搬送しながら反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構部に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ７に用紙１０を排紙する。
【００１４】
ここで、画像形成部２は、左右の側板１０１Ｌ、１０１Ｒ間に架け渡した主ガイド部材２１及び従ガイド部材２２で、記録ヘッド２４を搭載したキャリッジ２３を移動可能に保持し、主走査モータ２５によって、駆動プーリ２６と従動プーリ２７間に渡したタイミングベルト２８を介して主走査方向に移動走査する。
【００１５】
キャリッジ２３には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ａ、２４ｂ（区別しないときは上記のとおり「記録ヘッド２４」という。）を、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、滴吐出方向を水平方向に向けて装着している。つまり、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル面が垂直方向に配置され、水平方向に向けて液滴を吐出する記録ヘッド２４を備える水平印刷方式を採用している。
【００１６】
ここで、記録ヘッド２４は、例えば、図３に示すように、それぞれ複数の液滴を吐出するノズル２０５が列設された２つのノズル列Ｎａ、Ｎｂを有し、記録ヘッド２４ａの一方のノズル列Ｎａはイエロー（Ｙ）の液滴を、他方のノズル列Ｎｂはマゼンタ（Ｙ）の液滴を、記録ヘッド２４ｂの一方のノズル列Ｎａはブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列Ｎｂはシアン（Ｃ）の液滴を、それぞれ吐出する。
【００１７】
また、記録ヘッド２４は、例えば、図４に示すように、発熱体基板２０２と液室形成部材２０３から構成され、共通液室２０７に供給された液体は個別液室２０６に導かれ、発熱体２０４が駆動されることにより、液体が膜沸騰して、ノズル２０５から液滴が吐出されるサーマル方式のものを使用している。
【００１８】
なお、記録ヘッドとしては、圧電素子を用いて振動板を変形させ、また、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係る画像形成装置に適用することができる。
【００１９】
また、キャリッジ２３には、記録ヘッド２４の各ノズル列Ｎａ、Ｎｂに対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２９が搭載されている。後述するように、このヘッドタンク２９には、装置本体に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ（メインタンク）からの液体が供給されるインクタンクであるサブタンクを介して液体としてのインクが供給される。
【００２０】
また、キャリッジ２３の主走査方向に沿って両側板１０１Ｌ、１０１Ｒ間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール１２１を張り渡し、キャリッジ２３にはエンコーダスケール１２１のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２２を設け、これらのエンコーダスケール１２１とエンコーダセンサ１２２によってキャリッジ２３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）１２３を構成している。
【００２１】
また、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２４のノズル２０５の状態を維持し、回復するための維持回復機構９を配置している。この維持回復機構９には、フレーム９０にて、記録ヘッド２４の各ノズル面１２４（図３参照）をキャピングするための吸引キャップ９２ａ及びキャップ９２ｂ（区別しないときは「キャップ９２」という。）と、矢示方向に移動してノズル面１２４をワイピング（払拭）するワイパ部材（ワイパブレード）９３が保持され、また増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる予備吐出（空吐出）を行うときの液滴を受ける空吐出受け９４などを備えている。吸引キャップ９２ａには吸引手段としての吸引ポンプ９６が接続され、吸引ポンプ９６は廃液タンク９７に通じている。また、吸引キャップ９２ａには、吸引キャップ９２ａで記録ヘッド２４のノズル面をキャッピングしたときに形成される密閉空間を大気に開放する開閉可能な大気開放弁９８を設けている。
【００２２】
給紙トレイ４の用紙１０は、給紙コロ（半月コロ）４３と分離パッド４４によって１枚ずつ分離されて装置本体内に給紙され、搬送ガイド部材４５に沿って、搬送機構部５の搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に送り込まれ、搬送ベルト５１に吸着されて搬送される。
【００２３】
搬送機構部５は、駆動ローラである搬送ローラ５２と従動ローラ５３との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト５１と、この搬送ベルト５１を帯電させるための帯電ローラ５４と、画像形成部２に対向する部分で搬送ベルト５１の平面性を維持するプラテン部材５５となどを有している。
【００２４】
搬送ベルト５１は、副走査モータ１５１によってタイミングベルト１５２及びタイミングプーリ１５３を介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって、ベルト搬送方向（副走査方向、用紙搬送方向）に周回移動する。この搬送ベルト５１のうち、画像形成部２に対向して用紙１０を吸着する搬送ローラ５２から従動ローラ５３までの領域を正搬送部分５１ａとし、従動ローラ５３から搬送ローラ５２までの領域を逆搬送部分５１ｂという。
【００２５】
また、搬送ローラ５２の軸５２ａにはコードホイール１５４を取り付け、このコードホイール１５４に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１５５を設けて、これらのコードホイール１５４とエンコーダセンサ１５５によって搬送ベルト５１の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）１５６を構成している。
【００２６】
排紙部６は、排紙ガイド部材６１と、排紙搬送ローラ６２及び拍車６３と、排紙ローラ６４及び拍車６５とが配置され、画像が形成された用紙１０を排紙ローラ６４及び拍車６５間から排紙トレイ７上にフェイスダウンで排紙する。
【００２７】
また、反転部８は、排紙トレイ７に一部を排出した用紙１０をスイッチバック方式で反転して搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に送り込むため、排紙経路と反転経路を切り替える切替爪８１と、反転ガイド部材８２と、反転ローラ８３及び反転コロである拍車８４と、従動ローラ５３に対向する搬送補助ローラ８５と、搬送ベルト５１の逆搬送部分５１ｂと、搬送ベルト５１の逆搬送部分５１ｂから分離された用紙１０を、帯電ローラ５４を迂回させて、搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に案内する迂回ガイド部材８６などを備えている。
【００２８】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ４から用紙１０が１枚ずつ分離給紙され、帯電された搬送ベルト５１に用紙１０が静電吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙１０が垂直方向に搬送される。そこで、キャリッジ２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２４を駆動することにより、停止している用紙１０にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１０を所定量搬送後、次の行の記録を行い、記録が終了した用紙１０を排紙トレイ７に排紙する。
【００２９】
そして、記録ヘッド２４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ２３をホーム位置である維持回復機構９に対向する位置に移動して、吸引キャップ９２ａによるキャッピングを行ってノズル２０５からの吸引排出を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。
【００３０】
また、両面印刷を行う場合には、第１面印刷は上述したとおりの動作を行い、用紙１０の後端が反転部分岐（切替爪８１）を通過すると、排紙ローラ６４が反転駆動されて用紙１０がスイッチバックされ、反転ガイド部材８２側に案内され、反転ローラ８３と拍車８４の間で搬送され、搬送ベルト５１の逆搬送部分５１ｂと搬送補助ローラ８５との間へと用紙１０が送り込まれる。
【００３１】
これにより、用紙１０は搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって搬送され、搬送ローラ５２側で搬送ベルト５１から分離されて、迂回ガイド部材８６で案内され（迂回パスを経由し）、再度搬送ベルト５１の正搬送部分５１ａと押圧コロ４８との間に送り込まれて搬送ベルト５１に吸着され、再度記録ヘッド２４による画像形成領域に吸着搬送されることで第２面印刷が行われた後、排紙トレイ７に排紙される。
【００３２】
次に、この画像形成装置におけるインク循環系について図５の説明図を参照して説明する。
【００３３】
メインタンク３０１は、記録ヘッド２４に供給する液体であるインク３００が収容されている。メインタンク３０１内のインク３００は、供給ポンプ３０２によって装置本体に据え置きされるインクタンクであるサブタンク３０３に送液される。
【００３４】
サブタンク３０３は、上部に設けられた大気連通口３０４によって内部が大気に連通しており、内部の液面が記録ヘッド２４よりも下方に保持され、記録ヘッド２４の静水圧を所定の負圧に保持している。
【００３５】
このサブタンク３０３には、液面を検知する液面検知手段３０５が備えられており、液面が下がったことが検知された場合には、供給ポンプ３０２を作動させて、メインタンク３０１からインクが補充される。なお、ここでは、液面検知手段３０５として、電極対を使用し、両者の間の電気抵抗の変化で液面を検知する構成としているが、フロートセンサや光学的に液面を検知する方式も用いることができる。
【００３６】
そして、サブタンク３０３は、供給チューブ３０６を介してヘッドタンク２９に接続されている。また、サブタンク３０３は、循環ポンプ３０７及び帰還チューブ３０８を介してヘッドタンク２９に接続されている。
【００３７】
ヘッドタンク２９からは記録ヘッド２４の共通液室２０７の上端部側から共通液室２０７内にインクが供給され、共通液室２０７の下端部側からヘッドタンク２９内の帰還経路を通じて帰還チューブ３０８にインクが排出される。
【００３８】
これにより、循環ポンプ３０７を駆動することで、サブタンク３０３から供給チューブ３０６及びヘッドタンク２９を介して記録ヘッド２４の共通液室２０７内にインク３００が供給され、記録ヘッド２４の共通液室２０７からヘッドタンク２９及び帰還チューブ３０８を介してサブタンク３０３にインク３００が戻されることで、インク３００が循環される。
【００３９】
次に、記録ヘッド及びヘッドタンクの詳細について図６及び図７を参照して説明する。図６は記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【００４０】
記録ヘッド２４には、共通液室２０７の上端部に通じる供給口部（供給ポート）２０８が設けられるとともに、共通液室２０７の下端部に通じる帰還口部（帰還ポート）２０９が設けられている。なお、共通液室２０７はノズル配列方向（上下方向）と直交する方向の断面の断面積が一定である。
【００４１】
ヘッドタンク２９には、内部に液収容部２３１を形成したタンクケース２３０を有し、タンクケース２３０の一部には液収容部２３１の壁面を形成する撓むことが可能なフィルム部材２３２が設けられている。また、液収容部２３１内にはフィルム部材２３２を復元力で外方（液収容部２３１の容積を拡大する方向）に押すスプリング２３３が設けられている。さらに、液収容部２３１内にはフィルタ部材２３４が設けられている。
【００４２】
そして、ヘッドタンク２９の液収容部２３１には供給チューブ３０６に接続されてインク３００が供給される。ヘッドタンク２９の液収容部２３１はフィルタ部材２３４の下流側が供給口２３５を介して記録ヘッド２４の共通液室２０７の上端部の供給ポート２０８に通じている。
【００４３】
また、ヘッドタンク２９には記録ヘッド２４の共通液室２０７の下端部の帰還ポート２０９に通じる帰還経路２３６が設けられ、帰還経路２３６には帰還チューブ３０８が接続されている。
【００４４】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図８のブロック説明図を参照して説明する。
【００４５】
この制御部５００は、この装置全体の制御を司る本発明に係る制御手段を兼ねるＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に実行させる本発明における制御に必要なプログラムを含む各種プログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ５０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５などを備えている。
【００４６】
また、記録ヘッド２４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部５０８と、キャリッジ２３側に設けた記録ヘッド２４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、キャリッジ２３を移動走査する主走査モータ２５、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ１５１を駆動するためのモータ駆動部５１０、５１１と、帯電ローラ５４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１２などを備えている。
【００４７】
また、制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。
【００４８】
そして、制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。
【００４９】
そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行うことができる。
【００５０】
印刷制御部５０８は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ５０９に対して出力する。
【００５１】
ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド２４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８から与えられる駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド２４の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド２４を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など滴量の異なる液滴を吐出させて大きさの異なるドットを印刷分けることができる。
【００５２】
Ｉ／Ｏ部５１３は、主走査エンコーダ１２３、副走査エンコーダ１５６、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ駆動部５１０、５１１、ＡＣバイアス供給部５１２の制御に使用する。センサ群５１５は、用紙の位置を検出するためのキャリッジ２３に設けられた光学センサ（用紙センサ）や、機内の温度、湿度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、Ｉ／Ｏ部５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。
【００５３】
例えば、ＣＰＵ５０１は、主走査エンコーダ１２３を構成するエンコーダセンサ１２２からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて主走査モータ２５に対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部５１０を介して主走査モータ２５を駆動する。同様に、副走査エンコーダ１５６を構成するエンコーダセンサ１５５からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて副走査モータ１５１対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部５１１を介して副走査モータ１５１を駆動する。
【００５４】
また、制御部５００は、維持回復駆動部５３４を介して、キャップ９２を記録ヘッド２４のノズル面に対して進退移動させるキャップ移動機構５３１を駆動制御し、ワイパ部材９４を移動させるワイパ移動機構５３２を駆動制御し、吸引ポンプ９６、大気開放弁９８を駆動制御して、維持回復動作の制御を行う。
【００５５】
また、制御部５００は、供給系駆動部５３５を介して、供給ポンプ３０２、循環ポンプ３０７の駆動制御を行う。このとき、サブタンク３０３の液面検知手段３０５によるサブタンク３０３の液残量の検出結果やセンサ群５１５に含まれる温度センサで検出したインクの温度などの検出結果を利用する。
【００５６】
次に、この画像形成装置におけるインクの循環制御に関して説明する。
【００５７】
前述したように、この画像形成装置では、記録ヘッド２４からインクの液滴を水平方向に吐出して画像を形成する。したがって、記録ヘッド２４に複数設けられたノズル２０５が重力方向（上下方向）に配列される形態となるため、図６に示すように、ノズル２０５の位置に高低差ｈが生じる。この高低差ｈに伴って、各ノズル２０５の静水圧が異なると、液滴の吐出状態が均一にならない。
【００５８】
そこで、本実施形態では、図６に矢印Ｑで示すように、インクを循環させることで、記録ヘッド２４の各ノズル２０５の静水圧を等しい状態に調整する。すなわち、記録ヘッド２４から液滴を吐出させて画像を形成する画像形成時には、循環ポンプ３０７を駆動して、インクをサブタンク３０３と記録ヘッド２４の間で循環させる。
【００５９】
このとき、記録ヘッド２４の共通液室２０７内で上端部側から下端部側に向かう方向のインクの流れを生じさせる。つまり、インクの流れの方向を記録ヘッド２４の上方側のノズル２０５から下方側のノズル２０５に向かうようにする。
【００６０】
これにより、インクの流れが生じている共通液室２０７内では、上流側よりも下流側の方が、圧力が低下するので、この圧力差をノズル２０５の配置の水頭差に等しくなるようにすることで、全てのノズル２０５の圧力は等しくなり、チャンネル間（ノズル間）での滴吐出特性のばらつきを低減することができる。
【００６１】
ここで、各ノズル２０５間での水頭差を同じにするためには、図６に示すように最上端のノズル２０５から最下端のノズル２０５の間までの高低差をｈ、最上端のノズル２０５と最下端のノズル２０５の間の共通液室２０７の部分における流体抵抗をＲとするとき、インク循環の流量Ｑは、Ｑ＝ｈ／Ｒ、とすると良い。
【００６２】
なお、本実施形態では、インク循環による圧力損失を利用して各ノズル２０５の水頭差の調整を行うので、共通液室２０７の流体抵抗Ｒは、少なくともインクを吐出するノズル２０５、個別液室２０６の近傍においては一定であることが好ましい。
【００６３】
次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。図９は同実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図、図１０は図９のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。
【００６４】
本実施形態では、記録ヘッド２４の共通液室２０７内にフィルタ部材２３４を配置し、共通液室２０７を、フィルタ上流室２０７ｂとフィルタ下流室２０７ａに分割している。ここで、フィルタ下流室２０７ａは個別液室２０６に通じ、フィルタ上流室２０７ｂは供給ポート２０８及び帰還ポート２０９に通じる。
【００６５】
このように構成することで、循環ポンプ３０７によって形成されるインクの流れは、ほぼフィルタ上流室２０７ｂ内のみになる。これにより、循環ポンプ３０７の送液のばらつきが生じた場合でも、フィルタ部材２３４によって主に高周波の圧力変動はカットされるので、ノズル２０５の圧力をより安定化することができる。また、循環ポンプ３０７は脈動を生じるものであってもよくなり、簡易なポンプを使用することができる。
【００６６】
次に、本発明の第３実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【００６７】
本実施形態では、前記第１実施形態において、ヘッドタンク２９に、液収容部２３１内のインクの温度を検出する温度センサ２４６が備えられている。
【００６８】
インクは一般的に温度によって粘度が変化するが、粘度が変化すると共通液室２０７を流れた時の圧力損失も変化する。具体的には、粘度が小さいと、インク循環によって発生する共通液室２０７内での圧力差が水頭差に対して小さくなり、下方位置のノズル２０５が上方位置のノズル２０５よりも負圧が小さくなる。逆に、粘度が大きいと、インク循環によって発生する共通液室２０７内での圧力差が水頭差に対して大きくなり、下方位置のノズル２０５が上方位置のノズル２０５よりも負圧が大きくなる。
【００６９】
そこで、ヘッドタンク２９内のインクの温度を温度センサ２４６によって検出し、制御部５００によって、検出されたインク温度に応じて循環する流量Ｑを制御することで、インクの温度、粘度によらずに、循環によって形成する圧力差を各ノズル位置（上下方向位置）の水頭差に等しくすることができ、全てのノズル２０５の圧力を同じにすることができる。
【００７０】
次に、本発明の第４実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は同実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【００７１】
本実施形態では、前記第２実施形態において、ヘッドタンク２９の液収容部２３１内の天面２４５を、供給チューブ３０６を接続する流入口部２３７から供給口２３５に向かって下がる方向の傾斜面としている。また、本実施形態では、循環ポンプ３０７として、チューブポンプやギヤポンプなどの双方向に送液可能なもの（可逆型ポンプ）を使用している。
【００７２】
このように構成することで、共通液室２０７内に侵入した気泡４００の排出性が向上する。
【００７３】
つまり、インクジェット記録装置では、経時的に記録ヘッド２４内に気泡が蓄積し、一定量以上の空気が溜まると、吐出不良の原因になる。個別液室２０６やノズル２０５内の空気はノズル２０５から吸引するなどして容易に排出することができるが、共通液室２０７内の空気は、共通液室２０７内の容積が大きいことから、ノズル２０５からは排出が困難である。
【００７４】
ここで、本実施形態に係る画像形成装置においては、前述したように複数のノズル２０５が重力方向（上下方向）に配列される水平印刷方式としているので、共通液室２０７の上部（供給ポート２０８近傍）に空気（気泡４００）が溜まることになる。
【００７５】
前述したように、印字中は、矢印Ｑ方向にインクを循環させるので、浮力の小さい気泡はインクの流れに乗って個別液室２０６に入って吐出不良を起こしたり、フィルタ部材２３４に付着して流体抵抗を増大させたりする不具合を起こすことになる。
【００７６】
そこで、本実施形態では、制御部５００は、印字していないときには、可逆型の循環ポンプ３０７を逆転駆動して、記録ヘッド２４の共通液室２０７内に、共通液室２０７の下端部（帰還ポート２０９）側から上端部（供給ポート２０８）側に向かう矢印Ｓ方向の流れを生じさせるようにインクを循環させる。
【００７７】
これにより、共通液室２０７内の空気（気泡４００）はヘッドタンク２９内の傾斜面である天面２４５を伝って供給チューブ３０６に入り、サブタンク３０３の大気連通口３０４から排出される。
【００７８】
このように、非印字時には、インクを印字時とは逆方向に循環させて、共通液室内の空気を容易に排出でき、記録ヘッドの吐出安定性を向上させることができる。
【００７９】
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【００８０】
また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
【００８１】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
【００８２】
また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【００８３】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
２ 画像形成部
４ 給紙部
５ 搬送機構部
６ 排紙部
７ 排紙トレイ
８ 反転部
９ 維持回復機構
１０ 用紙（被記録媒体）
２３ キャリッジ
２４ 記録ヘッド
２９ ヘッドタンク
５１ 搬送ベルト
２０５ ノズル
２０７ 共通液室
３００ インク
３０１ インクカートリッジ（メインタンク）
３０２ 供給ポンプ
３０３ サブタンク
３０６ 供給チューブ
３０７ 循環ポンプ
３０８ 帰還チューブ
５００ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を水平方向に向けて吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）を記録ヘッドとして用いた液体吐出記録方式の画像形成装置として例えばインクジェット記録装置などが知られている。
【０００３】
液体吐出方式の画像形成装置として、被記録媒体を水平方向に搬送し、被記録媒体に対して液滴を垂直方向下方に向けて吐出する記録ヘッドを備える構成（これを「垂直印刷方式」という。）のものと、被記録媒体を垂直方向に搬送し、被記録媒体に対して液滴を水平方向に向けて吐出する記録ヘッドを備える構成（これを「水平印刷方式」という。）のものが知られている（特許文献１、２）。
【０００４】
ここで、垂直印刷方式の画像形成装置にあっては、滴吐出方向が重力方向であるため画像に与える個々の画素の影響を最小限にできるという利点があり、水平印刷方式の画像形成装置にあっては、被記録媒体の印字面を下側にして排紙するいわゆるフェイスダウン排紙が容易にでき、あるいは、用紙の両面に対向して記録ヘッドを配置して、両面を同時に印字することも容易にできるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１８６５５７号公報
【特許文献２】特開平０９−２５４４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した水平印刷方式の画像形成装置にあっては、水平方向に液滴を吐出する関係で、ノズル列が重力方向に沿う方向に配列される形態となるため、ノズルの位置に高低差が生じることになる。この高低差に伴って、各ノズルの静水圧が異なるため、滴吐出状態が均一にならず、ドット径が不均一になったり、着弾位置がずれたりするという課題がある。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、滴吐出状態の均一化を図り、画像品質を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列と、前記複数のノズルが通じる複数の個別液室と、前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室とを有し、前記液滴を水平方向に向けて吐出するように配置された記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する前記液体が収容されたインクタンクと、
前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間で前記液体を循環させる送液手段と、を備え、
前記送液手段は、前記記録ヘッドの前記共通液室の上端部側及び下端部側にそれぞれ接続され、
前記記録ヘッドから滴を吐出させるときに、前記送液手段を駆動して、前記共通液室内の液体に、前記共通液室の上端部側から下端部側に向かう流れを生じさせる制御をする制御手段を有している
構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る画像形成装置によれば、滴吐出状態の均一化を図り、画像品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の機構部の側面説明図である。
【図２】図１を矢示Ａ方向から見た説明図である。
【図３】記録ヘッドのノズル面の説明図である。
【図４】同記録ヘッドの一例を説明する断面説明図である。
【図５】同装置におけるインク供給循環系の説明図である。
【図６】記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【図８】制御部のブロック説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【図１０】図９のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。
【図１１】本発明の第３実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【図１２】本発明の第４実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は同画像形成装置の機構部の側面説明図、図２は図１を矢示Ａ方向から見た説明図である。
【００１２】
この画像形成装置は、シリアル型画像形成装置であり、装置本体の内部に画像形成部２、搬送機構部５等を有し、装置本体の下方側に被記録媒体である用紙１０を積載可能な給紙トレイ（給紙カセットを含み、給紙部の意味で使用する。）４を備え、この給紙トレイ４から給紙される用紙１０を取り込み、搬送機構部５によって用紙１０を垂直方向（鉛直方向に沿う方向）に間歇的に搬送しながら、画像形成部２によって水平方向に液滴を吐出させて所要の画像を記録した後、排紙部６を通じて画像が形成された用紙１０を更に上方向に搬送して、装置本体の上方側に設けられた排紙トレイ７に用紙１０を排紙する。
【００１３】
また、両面印刷を行うときには、一面（表面）印刷終了後、排紙部６から反転部８内に用紙１０を取り込み、搬送機構部５によって用紙１０を逆方向（下方向）に搬送しながら反転させて他面（裏面）を印刷可能面として再度搬送機構部に送り込み、他面（裏面）印刷終了後排紙トレイ７に用紙１０を排紙する。
【００１４】
ここで、画像形成部２は、左右の側板１０１Ｌ、１０１Ｒ間に架け渡した主ガイド部材２１及び従ガイド部材２２で、記録ヘッド２４を搭載したキャリッジ２３を移動可能に保持し、主走査モータ２５によって、駆動プーリ２６と従動プーリ２７間に渡したタイミングベルト２８を介して主走査方向に移動走査する。
【００１５】
キャリッジ２３には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ａ、２４ｂ（区別しないときは上記のとおり「記録ヘッド２４」という。）を、複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、滴吐出方向を水平方向に向けて装着している。つまり、液滴を吐出するノズルが形成されたノズル面が垂直方向に配置され、水平方向に向けて液滴を吐出する記録ヘッド２４を備える水平印刷方式を採用している。
【００１６】
ここで、記録ヘッド２４は、例えば、図３に示すように、それぞれ複数の液滴を吐出するノズル２０５が列設された２つのノズル列Ｎａ、Ｎｂを有し、記録ヘッド２４ａの一方のノズル列Ｎａはイエロー（Ｙ）の液滴を、他方のノズル列Ｎｂはマゼンタ（Ｙ）の液滴を、記録ヘッド２４ｂの一方のノズル列Ｎａはブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列Ｎｂはシアン（Ｃ）の液滴を、それぞれ吐出する。
【００１７】
また、記録ヘッド２４は、例えば、図４に示すように、発熱体基板２０２と液室形成部材２０３から構成され、共通液室２０７に供給された液体は個別液室２０６に導かれ、発熱体２０４が駆動されることにより、液体が膜沸騰して、ノズル２０５から液滴が吐出されるサーマル方式のものを使用している。
【００１８】
なお、記録ヘッドとしては、圧電素子を用いて振動板を変形させ、また、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係る画像形成装置に適用することができる。
【００１９】
また、キャリッジ２３には、記録ヘッド２４の各ノズル列Ｎａ、Ｎｂに対応して各色のインクを供給するためのヘッドタンク２９が搭載されている。後述するように、このヘッドタンク２９には、装置本体に着脱自在に装着される各色のインクカートリッジ（メインタンク）からの液体が供給されるインクタンクであるサブタンクを介して液体としてのインクが供給される。
【００２０】
また、キャリッジ２３の主走査方向に沿って両側板１０１Ｌ、１０１Ｒ間に、所定のパターンを形成したエンコーダスケール１２１を張り渡し、キャリッジ２３にはエンコーダスケール１２１のパターンを読取る透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１２２を設け、これらのエンコーダスケール１２１とエンコーダセンサ１２２によってキャリッジ２３の移動を検知するリニアエンコーダ（主走査エンコーダ）１２３を構成している。
【００２１】
また、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド２４のノズル２０５の状態を維持し、回復するための維持回復機構９を配置している。この維持回復機構９には、フレーム９０にて、記録ヘッド２４の各ノズル面１２４（図３参照）をキャピングするための吸引キャップ９２ａ及びキャップ９２ｂ（区別しないときは「キャップ９２」という。）と、矢示方向に移動してノズル面１２４をワイピング（払拭）するワイパ部材（ワイパブレード）９３が保持され、また増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる予備吐出（空吐出）を行うときの液滴を受ける空吐出受け９４などを備えている。吸引キャップ９２ａには吸引手段としての吸引ポンプ９６が接続され、吸引ポンプ９６は廃液タンク９７に通じている。また、吸引キャップ９２ａには、吸引キャップ９２ａで記録ヘッド２４のノズル面をキャッピングしたときに形成される密閉空間を大気に開放する開閉可能な大気開放弁９８を設けている。
【００２２】
給紙トレイ４の用紙１０は、給紙コロ（半月コロ）４３と分離パッド４４によって１枚ずつ分離されて装置本体内に給紙され、搬送ガイド部材４５に沿って、搬送機構部５の搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に送り込まれ、搬送ベルト５１に吸着されて搬送される。
【００２３】
搬送機構部５は、駆動ローラである搬送ローラ５２と従動ローラ５３との間に掛け渡した無端状の搬送ベルト５１と、この搬送ベルト５１を帯電させるための帯電ローラ５４と、画像形成部２に対向する部分で搬送ベルト５１の平面性を維持するプラテン部材５５となどを有している。
【００２４】
搬送ベルト５１は、副走査モータ１５１によってタイミングベルト１５２及びタイミングプーリ１５３を介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって、ベルト搬送方向（副走査方向、用紙搬送方向）に周回移動する。この搬送ベルト５１のうち、画像形成部２に対向して用紙１０を吸着する搬送ローラ５２から従動ローラ５３までの領域を正搬送部分５１ａとし、従動ローラ５３から搬送ローラ５２までの領域を逆搬送部分５１ｂという。
【００２５】
また、搬送ローラ５２の軸５２ａにはコードホイール１５４を取り付け、このコードホイール１５４に形成したパターンを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１５５を設けて、これらのコードホイール１５４とエンコーダセンサ１５５によって搬送ベルト５１の移動量及び移動位置を検出するロータリエンコーダ（副走査エンコーダ）１５６を構成している。
【００２６】
排紙部６は、排紙ガイド部材６１と、排紙搬送ローラ６２及び拍車６３と、排紙ローラ６４及び拍車６５とが配置され、画像が形成された用紙１０を排紙ローラ６４及び拍車６５間から排紙トレイ７上にフェイスダウンで排紙する。
【００２７】
また、反転部８は、排紙トレイ７に一部を排出した用紙１０をスイッチバック方式で反転して搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に送り込むため、排紙経路と反転経路を切り替える切替爪８１と、反転ガイド部材８２と、反転ローラ８３及び反転コロである拍車８４と、従動ローラ５３に対向する搬送補助ローラ８５と、搬送ベルト５１の逆搬送部分５１ｂと、搬送ベルト５１の逆搬送部分５１ｂから分離された用紙１０を、帯電ローラ５４を迂回させて、搬送ベルト５１と押えコロ４８との間に案内する迂回ガイド部材８６などを備えている。
【００２８】
このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ４から用紙１０が１枚ずつ分離給紙され、帯電された搬送ベルト５１に用紙１０が静電吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙１０が垂直方向に搬送される。そこで、キャリッジ２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド２４を駆動することにより、停止している用紙１０にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１０を所定量搬送後、次の行の記録を行い、記録が終了した用紙１０を排紙トレイ７に排紙する。
【００２９】
そして、記録ヘッド２４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ２３をホーム位置である維持回復機構９に対向する位置に移動して、吸引キャップ９２ａによるキャッピングを行ってノズル２０５からの吸引排出を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。
【００３０】
また、両面印刷を行う場合には、第１面印刷は上述したとおりの動作を行い、用紙１０の後端が反転部分岐（切替爪８１）を通過すると、排紙ローラ６４が反転駆動されて用紙１０がスイッチバックされ、反転ガイド部材８２側に案内され、反転ローラ８３と拍車８４の間で搬送され、搬送ベルト５１の逆搬送部分５１ｂと搬送補助ローラ８５との間へと用紙１０が送り込まれる。
【００３１】
これにより、用紙１０は搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって搬送され、搬送ローラ５２側で搬送ベルト５１から分離されて、迂回ガイド部材８６で案内され（迂回パスを経由し）、再度搬送ベルト５１の正搬送部分５１ａと押圧コロ４８との間に送り込まれて搬送ベルト５１に吸着され、再度記録ヘッド２４による画像形成領域に吸着搬送されることで第２面印刷が行われた後、排紙トレイ７に排紙される。
【００３２】
次に、この画像形成装置におけるインク循環系について図５の説明図を参照して説明する。
【００３３】
メインタンク３０１は、記録ヘッド２４に供給する液体であるインク３００が収容されている。メインタンク３０１内のインク３００は、供給ポンプ３０２によって装置本体に据え置きされるインクタンクであるサブタンク３０３に送液される。
【００３４】
サブタンク３０３は、上部に設けられた大気連通口３０４によって内部が大気に連通しており、内部の液面が記録ヘッド２４よりも下方に保持され、記録ヘッド２４の静水圧を所定の負圧に保持している。
【００３５】
このサブタンク３０３には、液面を検知する液面検知手段３０５が備えられており、液面が下がったことが検知された場合には、供給ポンプ３０２を作動させて、メインタンク３０１からインクが補充される。なお、ここでは、液面検知手段３０５として、電極対を使用し、両者の間の電気抵抗の変化で液面を検知する構成としているが、フロートセンサや光学的に液面を検知する方式も用いることができる。
【００３６】
そして、サブタンク３０３は、供給チューブ３０６を介してヘッドタンク２９に接続されている。また、サブタンク３０３は、循環ポンプ３０７及び帰還チューブ３０８を介してヘッドタンク２９に接続されている。
【００３７】
ヘッドタンク２９からは記録ヘッド２４の共通液室２０７の上端部側から共通液室２０７内にインクが供給され、共通液室２０７の下端部側からヘッドタンク２９内の帰還経路を通じて帰還チューブ３０８にインクが排出される。
【００３８】
これにより、循環ポンプ３０７を駆動することで、サブタンク３０３から供給チューブ３０６及びヘッドタンク２９を介して記録ヘッド２４の共通液室２０７内にインク３００が供給され、記録ヘッド２４の共通液室２０７からヘッドタンク２９及び帰還チューブ３０８を介してサブタンク３０３にインク３００が戻されることで、インク３００が循環される。
【００３９】
次に、記録ヘッド及びヘッドタンクの詳細について図６及び図７を参照して説明する。図６は記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図である。
【００４０】
記録ヘッド２４には、共通液室２０７の上端部に通じる供給口部（供給ポート）２０８が設けられるとともに、共通液室２０７の下端部に通じる帰還口部（帰還ポート）２０９が設けられている。なお、共通液室２０７はノズル配列方向（上下方向）と直交する方向の断面の断面積が一定である。
【００４１】
ヘッドタンク２９には、内部に液収容部２３１を形成したタンクケース２３０を有し、タンクケース２３０の一部には液収容部２３１の壁面を形成する撓むことが可能なフィルム部材２３２が設けられている。また、液収容部２３１内にはフィルム部材２３２を復元力で外方（液収容部２３１の容積を拡大する方向）に押すスプリング２３３が設けられている。さらに、液収容部２３１内にはフィルタ部材２３４が設けられている。
【００４２】
そして、ヘッドタンク２９の液収容部２３１には供給チューブ３０６に接続されてインク３００が供給される。ヘッドタンク２９の液収容部２３１はフィルタ部材２３４の下流側が供給口２３５を介して記録ヘッド２４の共通液室２０７の上端部の供給ポート２０８に通じている。
【００４３】
また、ヘッドタンク２９には記録ヘッド２４の共通液室２０７の下端部の帰還ポート２０９に通じる帰還経路２３６が設けられ、帰還経路２３６には帰還チューブ３０８が接続されている。
【００４４】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図８のブロック説明図を参照して説明する。
【００４５】
この制御部５００は、この装置全体の制御を司る本発明に係る制御手段を兼ねるＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に実行させる本発明における制御に必要なプログラムを含む各種プログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能な不揮発性メモリ５０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ５０５などを備えている。
【００４６】
また、記録ヘッド２４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部５０８と、キャリッジ２３側に設けた記録ヘッド２４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、キャリッジ２３を移動走査する主走査モータ２５、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ１５１を駆動するためのモータ駆動部５１０、５１１と、帯電ローラ５４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１２などを備えている。
【００４７】
また、制御部５００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル５１４が接続されている。
【００４８】
そして、制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。
【００４９】
そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成はホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行うことができる。
【００５０】
印刷制御部５０８は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ５０９に対して出力する。
【００５１】
ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド２４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８から与えられる駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド２４の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド２４を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など滴量の異なる液滴を吐出させて大きさの異なるドットを印刷分けることができる。
【００５２】
Ｉ／Ｏ部５１３は、主走査エンコーダ１２３、副走査エンコーダ１５６、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ駆動部５１０、５１１、ＡＣバイアス供給部５１２の制御に使用する。センサ群５１５は、用紙の位置を検出するためのキャリッジ２３に設けられた光学センサ（用紙センサ）や、機内の温度、湿度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、Ｉ／Ｏ部５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。
【００５３】
例えば、ＣＰＵ５０１は、主走査エンコーダ１２３を構成するエンコーダセンサ１２２からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて主走査モータ２５に対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部５１０を介して主走査モータ２５を駆動する。同様に、副走査エンコーダ１５６を構成するエンコーダセンサ１５５からの検出パルスをサンプリングして得られる速度検出値及び位置検出値と、予め格納した速度・位置プロファイルから得られる速度目標値及び位置目標値とに基づいて副走査モータ１５１対する駆動出力値（制御値）を算出してモータ駆動部５１１を介して副走査モータ１５１を駆動する。
【００５４】
また、制御部５００は、維持回復駆動部５３４を介して、キャップ９２を記録ヘッド２４のノズル面に対して進退移動させるキャップ移動機構５３１を駆動制御し、ワイパ部材９４を移動させるワイパ移動機構５３２を駆動制御し、吸引ポンプ９６、大気開放弁９８を駆動制御して、維持回復動作の制御を行う。
【００５５】
また、制御部５００は、供給系駆動部５３５を介して、供給ポンプ３０２、循環ポンプ３０７の駆動制御を行う。このとき、サブタンク３０３の液面検知手段３０５によるサブタンク３０３の液残量の検出結果やセンサ群５１５に含まれる温度センサで検出したインクの温度などの検出結果を利用する。
【００５６】
次に、この画像形成装置におけるインクの循環制御に関して説明する。
【００５７】
前述したように、この画像形成装置では、記録ヘッド２４からインクの液滴を水平方向に吐出して画像を形成する。したがって、記録ヘッド２４に複数設けられたノズル２０５が重力方向（上下方向）に配列される形態となるため、図６に示すように、ノズル２０５の位置に高低差ｈが生じる。この高低差ｈに伴って、各ノズル２０５の静水圧が異なると、液滴の吐出状態が均一にならない。
【００５８】
そこで、本実施形態では、図６に矢印Ｑで示すように、インクを循環させることで、記録ヘッド２４の各ノズル２０５の静水圧を等しい状態に調整する。すなわち、記録ヘッド２４から液滴を吐出させて画像を形成する画像形成時には、循環ポンプ３０７を駆動して、インクをサブタンク３０３と記録ヘッド２４の間で循環させる。
【００５９】
このとき、記録ヘッド２４の共通液室２０７内で上端部側から下端部側に向かう方向のインクの流れを生じさせる。つまり、インクの流れの方向を記録ヘッド２４の上方側のノズル２０５から下方側のノズル２０５に向かうようにする。
【００６０】
これにより、インクの流れが生じている共通液室２０７内では、上流側よりも下流側の方が、圧力が低下するので、この圧力差をノズル２０５の配置の水頭差に等しくなるようにすることで、全てのノズル２０５の圧力は等しくなり、チャンネル間（ノズル間）での滴吐出特性のばらつきを低減することができる。
【００６１】
ここで、各ノズル２０５間での水頭差を同じにするためには、図６に示すように最上端のノズル２０５から最下端のノズル２０５の間までの高低差をｈ、最上端のノズル２０５と最下端のノズル２０５の間の共通液室２０７の部分における流体抵抗をＲとするとき、インク循環の流量Ｑは、Ｑ＝ｈ／Ｒ、とすると良い。
【００６２】
なお、本実施形態では、インク循環による圧力損失を利用して各ノズル２０５の水頭差の調整を行うので、共通液室２０７の流体抵抗Ｒは、少なくともインクを吐出するノズル２０５、個別液室２０６の近傍においては一定であることが好ましい。
【００６３】
次に、本発明の第２実施形態について図９及び図１０を参照して説明する。図９は同実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図、図１０は図９のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図である。
【００６４】
本実施形態では、記録ヘッド２４の共通液室２０７内にフィルタ部材２３４を配置し、共通液室２０７を、フィルタ上流室２０７ｂとフィルタ下流室２０７ａに分割している。ここで、フィルタ下流室２０７ａは個別液室２０６に通じ、フィルタ上流室２０７ｂは供給ポート２０８及び帰還ポート２０９に通じる。
【００６５】
このように構成することで、循環ポンプ３０７によって形成されるインクの流れは、ほぼフィルタ上流室２０７ｂ内のみになる。これにより、循環ポンプ３０７の送液のばらつきが生じた場合でも、フィルタ部材２３４によって主に高周波の圧力変動はカットされるので、ノズル２０５の圧力をより安定化することができる。また、循環ポンプ３０７は脈動を生じるものであってもよくなり、簡易なポンプを使用することができる。
【００６６】
次に、本発明の第３実施形態について図１１を参照して説明する。図１１は同実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【００６７】
本実施形態では、前記第１実施形態において、ヘッドタンク２９に、液収容部２３１内のインクの温度を検出する温度センサ２４６が備えられている。
【００６８】
インクは一般的に温度によって粘度が変化するが、粘度が変化すると共通液室２０７を流れた時の圧力損失も変化する。具体的には、粘度が小さいと、インク循環によって発生する共通液室２０７内での圧力差が水頭差に対して小さくなり、下方位置のノズル２０５が上方位置のノズル２０５よりも負圧が小さくなる。逆に、粘度が大きいと、インク循環によって発生する共通液室２０７内での圧力差が水頭差に対して大きくなり、下方位置のノズル２０５が上方位置のノズル２０５よりも負圧が大きくなる。
【００６９】
そこで、ヘッドタンク２９内のインクの温度を温度センサ２４６によって検出し、制御部５００によって、検出されたインク温度に応じて循環する流量Ｑを制御することで、インクの温度、粘度によらずに、循環によって形成する圧力差を各ノズル位置（上下方向位置）の水頭差に等しくすることができ、全てのノズル２０５の圧力を同じにすることができる。
【００７０】
次に、本発明の第４実施形態について図１２を参照して説明する。図１２は同実施形態における記録ヘッド及びヘッドタンク部分の断面説明図である。
【００７１】
本実施形態では、前記第２実施形態において、ヘッドタンク２９の液収容部２３１内の天面２４５を、供給チューブ３０６を接続する流入口部２３７から供給口２３５に向かって下がる方向の傾斜面としている。また、本実施形態では、循環ポンプ３０７として、チューブポンプやギヤポンプなどの双方向に送液可能なもの（可逆型ポンプ）を使用している。
【００７２】
このように構成することで、共通液室２０７内に侵入した気泡４００の排出性が向上する。
【００７３】
つまり、インクジェット記録装置では、経時的に記録ヘッド２４内に気泡が蓄積し、一定量以上の空気が溜まると、吐出不良の原因になる。個別液室２０６やノズル２０５内の空気はノズル２０５から吸引するなどして容易に排出することができるが、共通液室２０７内の空気は、共通液室２０７内の容積が大きいことから、ノズル２０５からは排出が困難である。
【００７４】
ここで、本実施形態に係る画像形成装置においては、前述したように複数のノズル２０５が重力方向（上下方向）に配列される水平印刷方式としているので、共通液室２０７の上部（供給ポート２０８近傍）に空気（気泡４００）が溜まることになる。
【００７５】
前述したように、印字中は、矢印Ｑ方向にインクを循環させるので、浮力の小さい気泡はインクの流れに乗って個別液室２０６に入って吐出不良を起こしたり、フィルタ部材２３４に付着して流体抵抗を増大させたりする不具合を起こすことになる。
【００７６】
そこで、本実施形態では、制御部５００は、印字していないときには、可逆型の循環ポンプ３０７を逆転駆動して、記録ヘッド２４の共通液室２０７内に、共通液室２０７の下端部（帰還ポート２０９）側から上端部（供給ポート２０８）側に向かう矢印Ｓ方向の流れを生じさせるようにインクを循環させる。
【００７７】
これにより、共通液室２０７内の空気（気泡４００）はヘッドタンク２９内の傾斜面である天面２４５を伝って供給チューブ３０６に入り、サブタンク３０３の大気連通口３０４から排出される。
【００７８】
このように、非印字時には、インクを印字時とは逆方向に循環させて、共通液室内の空気を容易に排出でき、記録ヘッドの吐出安定性を向上させることができる。
【００７９】
なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。
【００８０】
また、「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。
【００８１】
また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。
【００８２】
また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。
【００８３】
また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
２ 画像形成部
４ 給紙部
５ 搬送機構部
６ 排紙部
７ 排紙トレイ
８ 反転部
９ 維持回復機構
１０ 用紙（被記録媒体）
２３ キャリッジ
２４ 記録ヘッド
２９ ヘッドタンク
５１ 搬送ベルト
２０５ ノズル
２０７ 共通液室
３００ インク
３０１ インクカートリッジ（メインタンク）
３０２ 供給ポンプ
３０３ サブタンク
３０６ 供給チューブ
３０７ 循環ポンプ
３０８ 帰還チューブ
５００ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列と、前記複数のノズルが通じる複数の個別液室と、前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室とを有し、前記液滴を水平方向に向けて吐出するように配置された記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する前記液体が収容されるインクタンクと、
前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間で前記液体を循環させる送液手段と、を備え、
前記送液手段は、前記記録ヘッドの前記共通液室の上端部側及び下端部側にそれぞれ接続され、
前記記録ヘッドから滴を吐出させるときに、前記送液手段を駆動して、前記共通液室内の液体に、前記共通液室の上端部側から下端部側に向かう流れを生じさせる制御をする制御手段を有している
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記共通液室の上端部から下端部までの高低差をｈ、流体抵抗をＲとしたとき、前記共通液室内に生じる液体の流れの流量Ｑは、Ｑ＝ｈ／Ｒ、であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記共通液室は、液体の流れの方向と直交する方向の断面の断面積が、液体の流れの方向で一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記共通液室と前記個別液室との間に液体の異物をろ過するフィルタ部材を有し、前記フィルタ部材より上流側で液体の流れを生じさせることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記液体の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された液体の温度に応じて前記共通液室内の液体の流れの速度を変更することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記送液手段は双方向に送液可能であり、
前記制御手段は、前記記録ヘッドから液滴を吐出させないときには、前記共通液室内の液体に、前記共通液室の下端部側から上端部側に向かう流れを生じさせる制御をする
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１】
液滴を吐出する複数のノズルを配列したノズル列と、前記複数のノズルが通じる複数の個別液室と、前記複数の個別液室に液体を供給する共通液室とを有し、前記液滴を水平方向に向けて吐出するように配置された記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する前記液体が収容されるインクタンクと、
前記インクタンクと前記記録ヘッドとの間で前記液体を循環させる送液手段と、を備え、
前記送液手段は、前記記録ヘッドの前記共通液室の上端部側及び下端部側にそれぞれ接続され、
前記記録ヘッドから滴を吐出させるときに、前記送液手段を駆動して、前記共通液室内の液体に、前記共通液室の上端部側から下端部側に向かう流れを生じさせる制御をする制御手段を有している
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記共通液室の上端部から下端部までの高低差をｈ、流体抵抗をＲとしたとき、前記共通液室内に生じる液体の流れの流量Ｑは、Ｑ＝ｈ／Ｒ、であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記共通液室は、液体の流れの方向と直交する方向の断面の断面積が、液体の流れの方向で一定であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記共通液室と前記個別液室との間に液体の異物をろ過するフィルタ部材を有し、前記フィルタ部材より上流側で液体の流れを生じさせることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記液体の温度を検出する温度検出手段を有し、
前記制御手段は、前記温度検出手段で検出された液体の温度に応じて前記共通液室内の液体の流れの速度を変更することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記送液手段は双方向に送液可能であり、
前記制御手段は、前記記録ヘッドから液滴を吐出させないときには、前記共通液室内の液体に、前記共通液室の下端部側から上端部側に向かう流れを生じさせる制御をする
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１０３４８５（Ｐ２０１３−１０３４８５Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１１２３（Ｐ２０１１−２５１１２３）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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