JP2011148101A - 液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サブタンク内にフィルタ部材を設けつつサブタンクの小型化、気泡排出性の向上を図ることが難しい。
で液体の澱みが生じて安定した滴吐出を行なうことができない。
【解決手段】サブタンク４のインク収容部２２は滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材２０７によって上流室３５と下流室３６に分けられ、インク収容部２２の下流室３６からインクをヘッド２の供給口部１４に供給する供給経路２０３と、ヘッド２の排出口部１５から排出されるインクを外部に排出する排出経路２５とが設けられ、上流室３６の最も高い部位と排出経路２５に通じる排出経路３９とを連通する排気経路４０を有し、排出経路３９には、排気経路４０との連通部位よりも上流側に、インクが排出経路２５から外部へ流れようとする方向には流れを許容し、外部から排出径路２５へ流れようとする方向には流れを遮断する逆止弁４１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は液体収容タンク、液体吐出ヘッドユニット及び画像形成装置

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えばインク液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてインクジェット記録装置などが知られている。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、液体吐出記録方式の「画像形成装置」は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に液体を吐出して画像形成を行う装置を意味し、また、「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与すること（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。また、「インク」とは、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を３次元的に造形して形成された像も含まれる。

このような、画像形成装置として用いられるインクジェット記録装置におけるインク供給方式として、記録ヘッド側にサブタンク（バッファタンク、ヘッドタンクなども同義とする。）を、装置本体側にメインタンクを配置して、メインタンクからサブタンクにインクを補充供給し、サブタンクから記録ヘッドにインクを供給する方式が知られている。

このようなインク供給方式においては、メインタンクからサブタンクへ供給チューブを介してインクを供給し、更にサブタンク内にはインク内の不純物を濾過するフィルタを設けたものがある（特許文献１）。この場合、インクはメインタンクからサブタンクを通過して記録ヘッドに供給され、記録ヘッドから吐出されるが、供給チューブが長いと流路抵抗が大きくなり、記録ヘッドへのインクの供給不足が発生して不吐出を引き起こすことになる。そこで、全体の流路抵抗を小さくするために、サブタンクに設けるフィルタの面積を大きくし、フィルタ抵抗を小さくすることが必要になる。

なお、フィルタとしては、円柱状に形成し、この上面部にフロートボールを収納した逆止弁を設けたフィルタユニットなども知られている（特許文献２）。

特開２００９−１２６０４４号公報 特開２００７−１５２８８４号公報

近年、画像形成装置は、より小型化が求められているが、高速印刷のためには、液体吐出ヘッドのノズル数は増加傾向にあり、ノズル数の増えた液体吐出ヘッド１個に供給するインク量も増加するため、サブタンクへ貯留しなければならないインク量が増加し、サブタンクの体積は大きくなる傾向にある。一方、液体吐出ヘッドユニットの小型化のためには、サブタンクをできるだけ有効的に設置し、サブタンク全体の体積を小さくする必要がある。

しかしながら、特許文献１に開示されているような構成にあってはサブタンクが水平方向に配置されているためにサブタンクが大型化し、しかも、前述したようにインク供給経路全体の流路抵抗を下げるためにフィルタ面積を大きくすることからサブタンクが極めて大きくなるという課題がある。

一方、サブタンク内には供給チューブやインク中の溶存気体によって経時的に気泡が侵入、発生する。この気泡を確実に排出しなければ、滴噴射曲がりや滴吐出不良が発生することになるため、サブタンク内の気泡を効率的に排出することが必要になる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、フィルタを内蔵するタンクの小型化を図り、かつ、気泡排出性を向上することを目的とする。

液体タンク
上記の課題を解決するため、本発明に係る液体収容タンクは、
液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
タンク本体には、前記ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、前記収容部の下流室から液体を前記ヘッドの供給口部に供給する供給経路と、前記ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、
前記収容部の上流室の最も高い部位と前記排出経路とを連通する排気経路を有し、
前記排出経路には、前記排気経路との連通部位よりも上流側に、前記液体が前記排出経路から外部へ流れようとする方向には前記液体の流れを許容し、外部から前記排出径路へ流れようとする方向には前記液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている
構成とした。

ここで、前記タンク本体の上流室の天面の最も高い部位に気泡溜まりが設けられている構成とできる。

また、前記タンク本体の前記下流室の天面の最も高い位置と、該天面の最も高い部位以上の前記排出径路の部位とを連通する前記フィルタの流路抵抗よりも小さい連通路が設けられている構成とできる。

本発明に係る液体吐出ヘッドユニットは、
液滴を吐出するヘッドと、前記ヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクとを備える液体吐出ヘッドユニットであって、
前記ヘッドには、供給口部と排出口部とを有する共通液室が設けられ、
前記液体収容タンクには、タンク本体に、前記ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、前記収容部の下流室から液体を前記ヘッドの供給口部に供給する供給経路と、前記ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、
前記収容部の上流室の最も高い部位と前記排出経路とを連通する排気経路を有し、
前記排出経路には、前記排気経路との連通部位よりも上流側に、前記液体が前記排出経路から外部へ流れようとする方向には前記液体の流れを許容し、外部から前記排出径路へ流れようとする方向には前記液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するヘッドと、前記ヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクと、前記液体収容タンクに供給する液体を収容する液体収容手段と、を備える画像形成装置において、
前記ヘッドには、供給口部と排出口部とを有する共通液室が設けられ、
前記液体収容タンクには、前記ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、前記収容部の下流室から液体を前記ヘッドの供給口部に供給する供給経路と、前記ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、
前記液体収容タンクの収容部の上流室の最も高い部位と前記液体収容タンクの排出経路と前記液体収容タンクとを通じる経路とを連通する排気経路を有し、
前記液体収容タンクの排出経路と前記液体収容タンクとを通じる経路には、前記排気経路との連通部位よりも上流側に、前記液体が前記排出経路から前記液体収容タンクへ流れようとする方向には前記液体の流れを許容し、前記排出径路へ流れようとする方向には前記液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている
構成とした。

本発明に係る液体収容タンクによれば、タンク本体には、ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、収容部の下流室から液体をヘッドの供給口部に供給する供給経路と、ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、収容部の上流室の最も高い部位と排出経路とを連通する排気経路を有し、排出経路には、排気経路との連通部位よりも上流側に、液体が排出経路から外部へ流れようとする方向には液体の流れを許容し、外部から排出径路へ流れようとする方向には液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている構成としたので、液体収容タンクの小型化を図りつつ気泡排出性を向上することができる。

本発明に係る液体吐出ヘッドユニットによれば、ヘッドには、供給口部と排出口部とを有する共通液室が設けられ、液体収容タンクには、タンク本体に、ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、収容部の下流室から液体をヘッドの供給口部に供給する供給経路と、ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、収容部の上流室の最も高い部位と排出経路とを連通する排気経路を有し、排出経路には、排気経路との連通部位よりも上流側に、液体が排出経路から外部へ流れようとする方向には液体の流れを許容し、外部から排出径路へ流れようとする方向には液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている構成としたので、液体収容タンクの小型化によるヘッドユニットの小型化を図りつつ気泡排出性を向上することができ、安定した滴吐出を行なうことができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、ヘッドには、供給口部と排出口部とを有する共通液室が設けられ、液体収容タンクには、ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、収容部の下流室から液体をヘッドの供給口部に供給する供給経路と、ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、液体収容タンクの収容部の上流室の最も高い部位と液体収容タンクの排出経路と液体収容タンクとを通じる経路とを連通する排気経路を有し、液体収容タンクの排出経路と液体収容タンクとを通じる経路には、排気経路との連通部位よりも上流側に、液体が排出経路から液体収容タンクへ流れようとする方向には液体の流れを許容し、排出径路へ流れようとする方向には液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている構成としたので、液体収容タンクの小型化を図りつつ気泡排出性を向上することができ、安定した滴吐出を行なって高画質画像を形成できる。

本発明の第１実施形態における画像形成装置のインク供給系の説明図である。 図１のＡ−Ａ線に沿うサブタンクの断面説明図である。 同インク供給系におけるヘッドにインクを充填する動作の説明に供するフロー図である。 同インク供給系内に混入した気泡を排出する気泡排出動作の説明に供するフロー図である。 本発明の第２実施形態における液体吐出ヘッドユニットの図２のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。 本発明に係る画像形成装置の全体構成の一例の説明に供する模式的説明図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。本発明の第１実施形態について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同実施形態における画像形成装置のインク供給系の説明図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うサブタンクの断面説明図である。
液体吐出ヘッドユニット１（以下、単に「ヘッドユニット」ともいう。）は、液滴を吐出するヘッド２と、ヘッド２に供給するインクを収容する本発明に係る液体収容タンクであるサブタンク４とを備えている。

ここで、ヘッド２は、液滴を吐出する複数のノズル１１と、各ノズル１１が連通する液室１２と、各液室１２にインクを供給する共通液室１３と、共通液室１３にインクを供給される供給口部（インク供給ポート）１４と、共通液室１３からインクを排出する排出口部（インク排出ポート）１５などを備えている。

タンク（サブタンク）４は、タンクケース（タンク本体）２１内に、側面に形成された凹部によってヘッド２に供給するインクを収容するインク収容部２２が形成されている。このインク収容部２２内には、滴吐出方向に沿う方向（縦方向：垂直方向）にインクをろ過するフィルタ部材２０７が配設されて、インク収容部２２はフィルタ上流室３５とフィルタ下流室３６とに分けられている。また、フィルタ下流室３６からインクをヘッド２のインク供給ポート１４に供給する供給ポート２４と、ヘッド２のインク排出ポート１５から排出されるインクを外部に排出する排出経路２５とを有している。

フィルタ上流室３５の上部にはタンクケース２１に上部に設けられるインク供給流路口部２７が臨み、また、フィルタ上流室３５の底面３５ｃから天面３５ａへ達する隔壁２０２が設けられて、供給ポート２４に通じる供給経路２０３へインク供給口部２７からのインクが直接流れ込まない構成としている。これにより、インク供給流路口部２７から供給されたインクは、フィルタ上流室３５に流入し、フィルタ２０７を通過してフィルタ下流室３６を通って、供給経路２０３へ流れ、供給ポート２４からヘッド２へ供給される。なお、フィルタ下流室３６と供給流路２０３とを連通する図示しない連通路が隔壁２０２の上部部分に形成されている。

また、インク収容部２２のフィルタ上流室３５の天面３５ａが中央部に向かって上方に傾斜する傾斜面とされ、天面３５ａの中央部の最も高い部位３５ｂに気泡をトラップする上流気泡溜り部３７が設けられている。さらに、上流気泡溜り部３７からフィルタ上流室３５と、サブタンク４の排出経路２５とメインタンク（液体収容手段）５とを連通するインク戻り流路５３の一部である排出経路３９とを連結する排気経路４０が設けられている。そして、排出経路３９には、インクが排出経路３９からインク戻り流路５３側へ流れようとする方向にはインクの流れを許容し、サブタンク４の排出径路２５へ流れようとする方向にはインクの流れを遮断する逆止弁４１が、排出径路２９における排気経路４０との連通部位（結合点）よりも上流側（サブタンク４側）に設けられている。

また、サブタンク４のタンクケース２１は一方が開口した部材であり、開口部には可撓性の弾性変形可能な部材としてのフィルム部材２３（図１中網掛けを付して示すもの）が貼り付けられて圧力変動を吸収する構成となっている。タンクケース２１は、隔壁２０２により仕切られたインク収容部２２と供給経路２０３にそれぞれの部位でインクの振動による圧力を吸収するダンパ効果を得られるようになっている。

一方、装置本体側には、サブタンク４にインクを補充供給する交換可能なメインタンク（インクカートリッジ）５が配置されている。そして、メインタンク５からインク供給経路５１を通じてインク供給用ポンプ５２によりサブタンク４に送液される。また、サブタンク４の排出経路２５はインク戻り経路５３を介してメインタンク５に接続され、インク戻り経路５３には開閉弁（バルブ）５４が介装されている。

また、このメインタンク５は、タンク５内のインクが外気へ長時間露出し、乾燥または凝固することを防止するための大気開放管５５が設けられている。この大気開放管５５の流路は、細長い管状の形状になっており、管内の湿度はその長さに沿って変化するため、メインタンク５内のインクが外気と直接接することを防止することができるため、インクの乾燥または増粘や凝固することを防止するようになっている。

このインク供給系においては、サブタンク４に収容されたインクは、供給ポート２４を通じてヘッド２の一端部のインク供給ポート１４から共通液室１３の一端部に供給され、共通液室１３に供給されたインクは、滴吐出に使用されない分がヘッド２の他端部のインク排出ポート１５を通り、サブタンク４の排出経路２６から排出経路２９を含むインク戻り経路５３を介してメインタンク５に戻る循環経路を構成する。この循環経路のインク戻り経路５３とメインタンク５の間を流れるインクの流路は開閉可能な開閉弁５４で止めることができる。

次に、このような循環経路を含むインク供給系において、ヘッド２のインクを充填する動作について図３に示すフロー図を参照して説明する。
まず、バルブ５４を開き、インク供給経路５１を通じてメインタンク５からインク供給用ポンプ５２を駆動（稼動）してサブタンク４へ送液する。このインクは、サブタンク４のインク供給流路口部２７からフィルタ上流室３５へ流れ込む。このとき、インク収容部２２内の空気は、フィルタ上流室３５と排出経路３９とを連結する排気経路４０を通して排出されるため、フィルタ上流室３５へのインク充填が開始される。

このフィルタ上流室３５へのインクは、フィルタ上流室３５の天面３５ａの最も高い部位（位置部分）３５ｂから上流気泡溜り部３７まで充填され、排気経路４０内を通り、排出経路３９へ達する。これにより、フィルタ上流室３５へ流れ込んだインクは、隔壁２０２によって、フィルタ上流室３５の底面３５ｃから天面３５ａへ下から溜まり、フィルタ２０７を通過しフィルタ下流室３６へ流れ込む。さらに、フィルタ下流室３６に流れ込んだインクは、供給経路２０３へ供給され、供給ポート２４を通ってヘッド２へ送られる。

なお、フィルタ上流室３５内の空気（気泡）を効率的に排出経路３９へ排出することができるように、フィルタ上流室３５の天面３５ａの最も高い部位（位置部分）３５ｂに上流気泡溜り部３７が設けられているので、この上流気泡溜り部３７の部分に気泡が集まりやすくなり、短時間に効率的に気泡を排出経路３９へ排出することができる。

次に、ヘッド２へ送液されたインクは、インク供給ポート１４を通じて共通液室１３へ送液される。共通液室１３へ流れ込んだインクの一部は、各ノズル１１から排出される。さらに、共通液室１３のインクは、インク排出ポート１５を通してインク排出経路２５から、排出経路３９へ排出され、排気経路４０から流れ出たインクと合流し、インク戻り経路５３からメインタンク５へ戻される。

ここで、インク戻り経路５３内にインクが送液され、バルブ５４を通過した後に、このバルブ５４を閉じる。ここでは、インクが、ポンプ５２によるサブタンク４へ送液の開始からバルブ５４へ通過するまでの時間を予め計測しておき、この時間の経過によりバルブ５４を閉じるタイミングを得ている。

その後、インク供給用ポンプ５２の圧力を調整し、ヘッド２のノズル１１からインクを外部へ排出させてノズル１１内の気泡を排出する。なお、このとき、記録ヘッド２のノズル面１１ａを図示しないキャップ部材にてキャッピングし、キャップ部材に接続された吸引手段を駆動してノズル１１からインクを吸引排出させてノズル１１内の気泡を排出することもできるし、これらの加圧排出と吸引排出とを併用することもできる。

そして、インク供給ポンプ５２を開放し、インクの流れを止め、メインタンク５とヘッド２のノズル１１との水頭差によって発生するインクの吐出に必要な負圧を作り出す。

その後、ここでは、図示しない弾性体、好ましくはシリコンゴム等のワイパ部材によりノズル表面をワイピングしてノズル面１１ａに垂れたインクを払拭し、ノズル１１のメニスカスを形成させ、インク充填を完了させる。

このようにして、ヘッド２へインクを充填させ、常にメインタンク５からサブタンク４を通じてヘッド２にインクを供給してインク吐出可能な状態とすることができる。

次に、インク供給系内に混入した気泡を排出する気泡排出動作について図４に示すフロー図を参照して説明する。
印刷などにより使用されたインクを補給するために行うメインタンク５の交換時やノズル１１等から、何らかの原因で各インク流路及びインク収容部２２に気泡が混入し、ノズル１１からの滴吐出に支障が生じた場合、これを解消するための気泡排出動作を行う。

まず、供給用ポンプ５２を稼動させサブタンク４へ送液させ、直ちにバルブ５４を開く。これにより、インクは、インク供給流路口部２７からフィルタ上流室３５へ流入し、インク供給路５１内に気泡が混入していた場合には、この気泡はフィルタ上流室３５内へ流れ込み、該フィルタ上流室３５上部へ溜まることになる。さらに、インクの送液によりインク収容部２２内は加圧され、フィルタ上流室３５の上部へ溜まった気泡は排気経路４０から排出経路３９へ排出される。また同時に、フィルタ下流室３６からヘッド２へもインクが送液され、共通液室１３内に気泡が混入していた場合には、該気泡は、インク排出経路２５へ排出される。このインク排出経路２５を経て排出経路３９で合流したインクは、さらにインク戻り経路５３に送られてメインタンク５に戻される。

こうして、バルブ５４の下流に混入した全気泡が送液によって排出された後、このバルブ５４を閉じる。このバルブ５４を閉じるタイミングは上記インク充填シーケンスで示した、ポンプ５２によるサブタンク４へ送液の開始からバルブ５４へ通過するまでの時間を用いることにより、流路内の気泡を確実に排出することができる。

その後、インク供給用ポンプ５２の圧力を調整しノズル１１からインクを外部へ排出し、ノズル１１内の気泡を排出する。なお、このときも、記録ヘッド２のノズル面１１ａを図示しないキャップ部材にてキャッピングし、キャップ部材に接続された吸引手段を駆動してノズル１１からインクを吸引排出させてノズル１１内の気泡を排出することもできるし、これらの加圧排出と吸引排出とを併用することもできる。

そして、インク供給ポンプ５２を開放し、インクの流れを止め、メインタンク５とヘッド２のノズル１１との水頭差によって発生するインクの吐出に必要な負圧を作り出す。

その後、ここでは、図示しない弾性体、好ましくはシリコンゴム等のワイパ部材によりノズル表面をワイピングしてノズル面１１ａに垂れたインクを払拭し、ノズル１１のメニスカスを形成させ、気泡排出動作を完了させる。

このようにして、各インク流路及びインク収容部２２に混入した気泡を排出することができ、インク滴吐出の回復を行うことができるようになる。

また、サブタンク４の上部にはインク収容部２２内のインク量が所定量以下になったことを検知するための２本の検知電極２９ａ、２９ｂを装着している。この検知電極２９ａ、２９ｂの先端には、図示しない検知信号を入力する制御部を備え、液量検知センサを構成している。この検知電極２９ａ、２９ｂが何れもインクに浸されている状態と少なくとも一方がインクに浸されていない状態とで検知電極２９ａ、２９ｂ間の導通状態が変化することによってインクが所定量以下になったことを検知することができるものである。

この液量検知センサを用いることにより、インク収容部２２内に気泡が溜まった状態を検知できる他、インク充填時、インク収容部２２内が空の状態からインクが充填された状態や、インク収容部２２内に気泡が溜まっている状態から気泡が排出されたことを確実に認識することができるようになる。

そして、前述した図３又は図４で説明した充填動作、気泡排出動作のシーケンスにおいて、バルブ５４を開いてからバルブ５４へインク通過する間を所定の時間を基に制御を行っていたが、この液量検知センサを用いることにより、インク収容部２２内のインクが充填されてから気泡がバルブ５４を通過するまでの短い時間で制御を行えばよく、インクの充填性や気泡排出によるインク吐出の回復性の信頼性を上げることができる。

このように、本実施形態においては、サブタンク４内のインク収容部２２にフィルタ部材２０７を滴吐出方向に沿う方向（縦方向）に設けることでサブタンク４の小型化を図っている。

そして、サブタンク４のフィルタ上流室３５内の気泡を排出するために排気経路４０を設け、サブタンク４からの排出経路３９とを連通させる構成としている。すなわち、サブタンク４のインク収容部２２内の気泡を排出するための排気経路４０の排出経路を新たに設けると、液体吐出ユニット及び画像形成装置の配管が複雑になり、コストアップとなる。そこで、排気経路４０と排出経路３９を連結させ、インク戻り流路５３への配管が１本で済むようにしている。

そして、上述したように、サブタンク４内にインクを初期充填するとき、排気経路４０内にもインクが侵入する。排出経路３９とインク戻り流路５３間にはバルブ５４を設けているが、該バルブ５４は排出経路３９と排気経路４０の連結部よりも下流側にあるため、排気経路４０から侵入してきたインクは、サブタンク４の排出経路２５へ逆流し、ヘッド２側へ流入するおそれがある。排気経路４０から流入するインクは、フィルタ２０７を通過する前のインクであり、インク内にノズル１１や流路を詰まらせる不純物を含んでいる可能性があり、このインクがヘッド２へ供給されると、ノズル１１や流路の詰まりを発生させ、ノズル１１から吐出するインクの吐出不良を生じることになる。

そのため、排出経路３９に、インクが排出経路２５からインク戻り経路５３側へ流れようとする方向にはインクの流れを許容し、インク戻り経路５３側から排出径路２５へ流れようとする方向にはインクの流れを遮断する逆止弁４１を、排出径路２５に通じる排出経路３９と排気経路４０の結合点（連通部位）よりも上流側（サブタンク４側）に設けている。

この逆止弁４１は、例えば一般に市販されているシンプルな構造で抵抗コストな小型のダイアフラム型逆止弁や，内部にあるボールにより動作するボール型逆止弁などを用いることができる。これにより、排気経路４０から排出されるインクは、排出経路２５方向へ逆流することがなくなるため、ヘッド２へはフィルタ２０７を通過しないインクが供給されることがなくなり、ノズル１１の詰まりなどによる吐出不良を防止できる。

次に、本発明の第２実施形態について図５を参照して説明する。図５は、同実施形態における液体吐出ヘッドユニットの図２のＢ−Ｂ線に沿う断面に相当する断面説明図である。
上記第１実施形態において、前述した図３に示すインク充填シーケンスや図４に示す気泡排出シーケンスを行うとき、インクは、サブタンク４のインク供給流路口部２７からフィルタ上流室３５へ流れ込み、フィルタ上流室３５の気泡は排気経路４０を通して排出経路３９へ排出されるが、フィルタ下流室３６の気泡は、フィルタ部材２０７がインクで濡れた状態になると、フィルタ部材２０７を構成する粒子や繊維等の間隙に液体のメニスカスが発生し、気泡がフィルタを通過せずに、フィルタ下流室３６に残留することになる。このインク収容部２２に気泡が溜まった状態では、縦方向に配置したフィルタ部材２０７を気泡が覆い、フィルタ部材２０７の実効面積を減らし、フィルタ抵抗を大きくし、ヘッド２へのインク供給を妨げ、ノズル１１から吐出するインクの供給不足となり不吐出を発生させるおそれがある。また、安定吐出性を上げるためインクに溶存する空気を低減させたインクをメインタンクから供給しても、フィルタ下流室３６に残留した気泡が、インク中に溶け込み、ノズル１１からの滴吐出を不良を発生させるおそれがある。

この場合、フィルタ下流室３６内の気泡を排出させるため、インク供給ポンプ５２の送液量を増やし、インク流量やインク圧力を上げて、気泡をフィルタ下流室３６から排出することで、この気泡は供給経路２０３を通り、ヘッド２の供給口１４から共通液室１３、排出口１５から排出経路２５へと排出することができる。ただし、共通液室１３内に気泡が入ることで、この気泡の一部が液室１２へも流れ込みノズル１１からの滴吐出不良を引き起こすことがある。

そこで、本実施形態では、インク収容部２２のフィルタ下流室３６の天面３６ａも中央部に向かって上方に傾斜する傾斜面とし、この天面３６ａの中央部の最も高い部位３６ｂに下流気泡溜り部３８を設け、更に下流気泡溜り部３８からフィルタ下流室３６と排出経路２５を連通する連通経路２６を設けている。このように、フィルタ下流室３６内の気泡を効率的に排出経路２５へ排出することができるようにフィルタ下流室の天面３６ａの最も高い部位（位置部分）３６ｂに下流気泡溜り部３８を設け、短時間に効率的に気泡を排出経路２５へ排出できるようにしている。

この場合、連通径路２６の流路抵抗は、ヘッド２の供給口１４からから排出口１５までの流路抵抗よりも大きくしている。これは、連通経路２６の流路抵抗の方が小さいと、インクの多くは連通経路２６を通してそのままインク排出経路２５へ流れ込み、排出経路３９へと排出されることになって、共通液室１３へ流れるインク量が少なくなり、ヘッド２の気泡を排出できなくなるためである。

さらに、この連通経路２６の流路抵抗は、インクが、インク充填時にフィルタ下流室３６から排出経路２５へ流出する時間と、フィルタ下流室３６から連通路２０４を経て供給流路２０３を通ってヘッド２へ供給された後排出経路２５と連通経路２６と連結する部分（連通する部位）に達する時間が、ほぼ同じくらいになる抵抗値とすると良い。

これは、図３で説明したインクの充填シーケンスにおいて、バルブ５４を閉じるタイミングをインク戻り経路５３内にインクが送液された時としているが、排出経路２５からインク戻り経路５３内へ送液されるインクは、排出経路３９からはヘッド２経由で流れてくるインクとフィルタ上流室３５経由で流れてくるインクの二つの経路があるため、一方が先に排出経路２５から排出経路３９へ流失してインク戻り経路５３内へ送液され、バルブ５４を閉じてしまうと、もう一方の経路中に気泡が残留した状態となってしまうためである。

なお、排出経路２５にインクが流出する時間は、ヘッド２やタンク4の各流路やフィルタ部材２０７の流路抵抗によって変わってくるため、連通経路２６の流路抵抗値は、上記の排出経路２５へインクが流出する時間から設定すると良い。

このように構成することで、フィルタ下流室３６内に残留する気泡は、フィルタ下流室３６の天面３６ａの最も高い部位（位置部分）３６ｂから、連通経路２６内を通り、排出経路２５へ排出され、さらに排出経路３９からインク戻り流路５３へ排出される。なお、連通経路２６を流れるインクは、フィルタ部材２０７を通過したインクであるため、排出経路２５を逆流してもノズル１１や流路を不純物で詰まらせるおそれがない。

このようにして、上記排気経路４０及び連通流路２６により、フィルタ上流室３５及びフィルタ下流室３６内の気泡はそれぞれの流路から排出されるようになり、滴吐出不良を生じることなく、安定した滴吐出を行なうことができる。

次に、上記各実施形態で説明したインク供給系を備える画像形成装置の全体構成の一例について図６を参照して説明する。
この画像形成装置は、上記液体吐出ヘッドユニット１からなる記録ヘッド１０１を、キャリッジ１０３に搭載して、左右の側板１００Ａ、１００Ｂ間に横架した主ガイドロッド１０４と図示しない副ガイド部材とで摺動自在に支持している。この記録ヘッド１０１は、タイミングベルト１０５を介して主走査モータ１０６によって主走査方向に移動走査される。一方、被記録媒体１０７は記録ヘッド１０１のノズル面１１ａと対向し、記録ヘッド１０１の移動方向と直交する方向に搬送ローラ１０９によって搬送され、記録ヘッド１０１から画像に応じて吐出されるインク滴が付着されて画像が形成される。

記録ヘッド１０１へのインクの供給は、メインタンク５や大気開放管５５等が納められたメインタンクユニット１０２からインク供給ポンプ５２を経由してフレキシブルなインク供給径路５１によってなされる。また、記録ヘッド１０１にはノズルから吐出又は排出されなかったインクをインク戻し径路５３を通じてメインタンクユニット１０２に戻される。

また、記録領域外に設けられたキャップ部材１１１は、複数のノズル１１を有するノズル面１０８キャッピングする弾性体、好ましくはシリコンゴム等からなる。非記録時には、記録ヘッド１０１がキャップ部材１１１の上方まで移動し、キャップ部材１１１が図示していないキャップ移動機構によって移動してノズル面１０８をキャッピングする。このキャップ部材１１１内には、インク吸引の際の吸引容易化、キャップ内雰囲気湿潤化等のため、インク吸収シート１１２が設けられている。

このキャップ部材１１１には、底面に２本のチューブ１１３、１１４が連結され、チューブ１１３は大気開放弁１１５を介して大気に連通される。チューブ１１４は吸引ポンプ１１６に接続され、キャップ部材１１１でノズル面１０８をキャッピングし、大気開放弁１１５を閉じた状態で、吸引ポンプ１１６を駆動してキャップ部材１１１内に負圧を発生させることで、記録ヘッド１０１のノズルからインクを吸引し、大気開放弁１１５を開放することでキャップ部材１１１内の空間１１７に溜まったインクを廃液タンク１１８に排出する。また、キャップ部材１１１は、大気開放弁１１５を閉じた状態でノズル面１０８に接触させ保持することで、記録ヘッド１０１のノズルの乾燥を防止する。

さらに、図示していないワイパ移動機構によってワイパーブレード（ワイパ部材）１１９を記録ヘッド１０１のノズル面１０８に接触する高さまで移動させ、記録ヘッド１０１を主走査方向に移動させてワイパーブレード１１９によりノズル面１０８に付着したインクや塵埃を払拭し、ノズル面１０８のメニスカスの生成やクリーニングを行うことができる。

なお、上記実施形態においては、本発明を画像形成装置に適用した例で説明しているが、上記実施形態における排気経路４０、排出経路３９、逆止弁４１をサブタンク４のタンクケースと一体で設けることによって本発明に係る液体収容タンクを構成することができ、また、本発明に係る液体収容タンクをヘッドと一体化することで本発明に係る液体吐出ヘッドユニットを構成することができる。

また、上記実施形態では本発明をプリンタ構成の画像形成装置に適用した例で説明したが、これに限るものではなく、前述したように、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができ、また、狭義のインク以外の液体や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

１ 液体吐出ヘッドユニット
２ ヘッド
４ サブタンク
５ メインタンク
１１ ノズル
１３ 共通液室
１４ 供給ポート
１５ 排出ポート
２１ タンクケース
２２ インク収容部
２３ ダンパ部材（フィルム部材）
２４ 供給ポート
２５ インク排出経路
２６ 連通経路
３９ 排出経路
４０ 排気経路
４１ 逆止弁
５３ インク戻り流路
１０１ 記録ヘッド（液体吐出ヘッドユニット）
２０２ 隔壁部
２０３ 供給流路
２０７ フィルタ部材

Claims (5)

1. 液滴を吐出するヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクであって、
   タンク本体には、前記ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、前記収容部の下流室から液体を前記ヘッドの供給口部に供給する供給経路と、前記ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、
   前記収容部の上流室の最も高い部位と前記排出経路とを連通する排気経路を有し、
   前記排出経路には、前記排気経路との連通部位よりも上流側に、前記液体が前記排出経路から外部へ流れようとする方向には前記液体の流れを許容し、外部から前記排出径路へ流れようとする方向には前記液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている
   ことを特徴とする液体収容タンク。
2. 前記タンク本体の上流室の天面の最も高い部位に気泡溜まりが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドユニット。
3. 前記タンク本体の前記下流室の天面の最も高い位置と、該天面の最も高い部位以上の前記排出径路の部位とを連通する前記フィルタの流路抵抗よりも小さい連通路が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出ヘッドユニット。
4. 液滴を吐出するヘッドと、前記ヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクとを備える液体吐出ヘッドユニットであって、
   前記ヘッドには、供給口部と排出口部とを有する共通液室が設けられ、
   前記液体収容タンクには、タンク本体に、前記ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、前記収容部の下流室から液体を前記ヘッドの供給口部に供給する供給経路と、前記ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、
   前記収容部の上流室の最も高い部位と前記排出経路とを連通する排気経路を有し、
   前記排出経路には、前記排気経路との連通部位よりも上流側に、前記液体が前記排出経路から外部へ流れようとする方向には前記液体の流れを許容し、外部から前記排出径路へ流れようとする方向には前記液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッドユニット。
5. 液滴を吐出するヘッドと、前記ヘッドに供給する液体を収容する液体収容タンクと、前記液体収容タンクに供給する液体を収容する液体収容手段と、を備える画像形成装置において、
   前記ヘッドには、供給口部と排出口部とを有する共通液室が設けられ、
   前記液体収容タンクには、前記ヘッドに供給する液体を収容する、滴吐出方向に沿う方向に配設されたフィルタ部材によって上流室と下流室に分けられた収容部と、前記収容部の下流室から液体を前記ヘッドの供給口部に供給する供給経路と、前記ヘッドの排出口部から排出される液体を外部に排出する排出経路とが設けられ、
   前記液体収容タンクの収容部の上流室の最も高い部位と前記液体収容タンクの排出経路と前記液体収容タンクとを通じる経路とを連通する排気経路を有し、
   前記液体収容タンクの排出経路と前記液体収容タンクとを通じる経路には、前記排気経路との連通部位よりも上流側に、前記液体が前記排出経路から前記液体収容タンクへ流れようとする方向には前記液体の流れを許容し、前記排出径路へ流れようとする方向には前記液体の流れを遮断する逆止弁が設けられている
   ことを特徴とする画像形成装置。

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