JP5390795B2 - 画像記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク循環経路を有する画像記録装置に関する。

従来、インクジェット方式の画像記録装置が知られている。このようなインクジェット方式の画像記録装置では、記録媒体搬送装置により搬送される例えば記録紙やＯＨＰ用紙等の記録媒体に対して、記録ヘッドに設けられた複数のノズルからインク滴を吐出して、高速且つ高画質の画像を形成することが公知である。

このような画像記録装置において、記録ヘッドのインク供給方法としては、記録ヘッドとサブインクタンクの高低差により発生する水頭圧を利用して記録ヘッドのノズル部を負圧に保ち、これによりノズル口にメニスカスを形成する方法がある。

また、他の方法としては、特許文献１に見られるように、記録ヘッドとサブインクタンクとの間のインクを循環させて記録ヘッドのノズル部を負圧に保ち、これによりノズル口にメニスカスを形成する方法もある。

特許文献１の図５に示されるインク循環経路においては、インクジェットヘッドの近傍において、インクジェットヘッドのノズルに負圧を生成するための差圧弁を具備し、リザーバタンク、循環用供給ライン、循環用帰還ラインを介してポンプによりインクを循環させている。

つまりポンプの差圧を差圧弁で調整するだけでインクジェットヘッドのノズルに負圧を発生させている。このインク循環方法により、インクジェットヘッドのノズルから気泡を引き込むことのない状態を作り出し、これによりリザーバタンクの配置位置の自由度を上げている。
特開２００６−８８５６４号公報

しかしながら、上記特許文献１のインク循環方法では、ノズルの負圧を調整する差圧弁がインクジェットヘッドの近傍に設けられているため、ノズルの圧力変動が大きく、インクジェットヘッドからのインク滴射出速度や液滴量に、ばらつきが発生してしまい、高画質を得ることができないという虞が多分にあって問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するために、簡素な構成でインクジェットヘッドのノズルの圧力変動が少なく、且つ小型で安価な画像記録装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像記録装置は、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドに供給するためのインクを貯留し、且つ鉛直方向においてインクジェットヘッドより高い位置に配置されている第１のタンクと、インクジェットヘッドで吐出されなかったインクを貯留する第２のタンクと、第１のタンク、インクジェットヘッド及び第２のタンクとの間でインクを循環させるためのポンプとでインク循環経路を形成し、第２のタンクには、インク循環経路内の内圧を調整するための圧力調整部が連通していることを特徴とする。

本発明によれば、簡素な構成でインクジェットヘッドのノズルの圧力変動が少なく、且つ小型で安価な画像記録装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、図中、記録媒体の搬送方向をＸ軸方向又は副走査方向とし、この搬送方向と直交する方向をＹ軸方向又は主走査方向又は記録媒体の幅方向としている。また、Ｘ軸及びＹ軸方向に直交する方向をＺ軸方向又は上下方向とする。
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態における画像記録装置の概略断面図である。図１に示すように画像記録装置１は、給紙部２、用紙搬送部３、画像形成部４、メンテナンスユニット５、インクボトルユニット６、第１のタンク部７、熱交換部８、第２のタンク部９、圧力調整部１０、循環ポンプ部１１、廃液ボトル１２、排紙部１３、及び制御部１４で構成されている。

なお、画像記録装置１は、画像形成部４、第１のタンク部７、熱交換部８、第２タンク部９、圧力調整部１０、循環ポンプ部１１及びそれぞれを接続する不図示のチューブにより、インクを循環させるインク循環系を形成している。

給紙部２は、給紙台１５とピックアップローラ１６から構成されている。給紙台１５には、記録媒体１７としての例えばカットシートが積載されている。ピックアップローラ１６は、給紙台１５に積載された記録媒体１７を１枚ずつピックアップし、用紙搬送部３へと給送する。

用紙搬送部３は、用紙ガイド１８と、レジストローラ１９と、従動ローラ２１、テンションロ−ラ２２と、駆動ローラ２３と、搬送ベルト２４と、プラテン２５と、吸引フアン２６と、から構成されている。

レジストローラ１９は、ピックアップローラ１６により給送された記録媒体１７は、用紙ガイド１８を介してレジストローラ１９へと搬送される。このレジストローラ１９は、記録媒体１７の搬送を一時停止させ、その搬送姿勢を矯正すると共に、搬送開始のタイミングを調整して搬送ベルト２４へと記録媒体１７を搬送する。

搬送ベルト２４は、帯状の無端ベルトであり、不図示の多数の孔が設けられている。この搬送ベルト２４は、例えば従動ローラ２１、２つのテンションローラ２２、駆動ローラ２３の４つのローラによって、テンションが掛けられた状態で保持されている。

なお、駆動ローラ２３には不図示のモータが接続されており、モータを駆動させることにより搬送ベルト２４は図の時計回り方向に回転する。
また、搬送ベルト２４の下方にはプラテン２５と吸引フアン２６が設けられている。プラテン２５は、少なくとも画像形成部４と対向する領域が平面となるように加工されており、不図示の多数の孔が形成されている。吸引フアン２６は、プラテン２５の多数の孔及び搬送ベルト２４の多数の孔から空気を吸引する。

これにより、レジストローラ１９から搬送された記録媒体１７は、搬送ベルト２４上に吸着され、所定の搬送速度で下流側へと搬送される。
画像形成部４は、用紙搬送部３に対向して設けられている。この画像形成部４は、ヘッドユニット２７、２８、２９、３１（以後、それぞれＫ色ヘッドユニット２７、Ｃ色ヘッドユニット２８、Ｍ色ヘッドユニット２９、Ｙ色ヘッドユニット３１とする）と、インク分配器３２、３３、３４、３５（以後、それぞれＫ色インク分配器３２、Ｃ色インク分配器３３、Ｍ色インク分配器３４、Ｙ色インク分配器３５とする）と、インク回収器３６、３７、３８、３９（以後、それぞれＫ色インク回収器３６、Ｃ色インク回収器３７、Ｍ色インク回収器３８、Ｙ色インク回収器３９とする）と、ヘッドユニット保持部材４２と、から構成されている。

各ヘッドユニット（２７、２８、２９、３１）は、搬送方向と直交する方向に記録媒体１７の幅以上となるように構成されて、ヘッドユニット保持部材４２によって保持されている。

本実施の形態では、各ヘッドユニット（２７、２８、２９、３１）は、６個のインクジェットヘッド（短尺ヘッド）を、搬送方向と直交する方向に、千鳥状に配置することで、全体として記録媒体の幅以上となるように構成されている。

図２は、ヘッドユニットに千鳥状に配置される短尺ヘッドの構成を示す図である。図２は上から下へ短尺ヘッドの斜視図、そのノズル面、及びノズル近傍の構造を示している。なお、図２には、Ｋ色ヘッドユニット２７の１つの短尺ヘッド５１のみを示しているが、他の短尺ヘッド及び他のヘッドユニットの短尺ヘッドにおいても同様な構成をしている。

図２に示すように、短尺ヘッド５１は、上部にインク流入パイプ５２とインク流出パイプ５３を備え、下部には多数のノズル５４が形成されたノズルプレート５５と、このノズルプレート５５を保護するためのマスクプレート５６を具えている。

短尺ヘッド５１の内部は、図２の下に示すように、ノズルプレート５５と圧電素子５７とで囲まれて、ノズル５４に連通するインク室５８が形成されている。インク室５８に収容されているインク５９は、ヘッドユニットを介して短尺ヘッド５１に加わる負圧によって、ノズル５４のインク吐出口にメニスカス６１を形成している。

短尺ヘッド５１は、圧電素子５７に通電されることにより、インク室５８の内容積が変動し、ノズル５４からインク滴６２を吐出する。
図１に示したＫ色インク分配器３２は、Ｋ色ヘッドユニット２７を構成する６個の短尺ヘッド５１のそれぞれにインクを分配する分配器である。つまり、Ｋ色インク分配器３２は、短尺ヘッド５１のインク流入パイプ５２と接続されている。なお、Ｃ色インク分配器３３、Ｍ色インク分配器３４、Ｙ色インク分配器３５についても同様である。また、Ｋ色インク回収器３６は、Ｋ色ヘッドユニット２７を構成する６個の短尺ヘッド５１から吐出されなかったインクを一旦一箇所に回収するための回収器である。つまり、Ｋ色インク回収器３６は、短尺ヘッド５１のインク流出パイプ５３と接続されている。なお、Ｃ色インク回収器３７、Ｍ色インク回収器３８、Ｙ色インク回収器３９についても同様である。

図１のメンテナンスユニット５は、各ヘッドユニット（２７、２８、２９、３１）に対応して設けられ、記録実行時には、図１に示すように、４つのヘッドユニット（２７、２８、２９、３１）のそれぞれ記録媒体搬送方向下流側で、各ヘッドユニットと平行に並んで退避位置に配置される。

メンテナンスユニット５は、ヘッドユニットの短尺ヘッドをクリーニングするために設けられている。このメンテナンスユニット５は、特には図示しないが、短尺ヘッド５１のノズルプレート５５を払拭するブレード部材や、ノズルプレート５５をキャッピングするキャップ部材など、画像記録装置における周知の部材で構成されている。

インクボトルユニット６は、各短尺ヘッドから吐出されるインク５９を供給するために、インク５９を貯留するメインタンクであり、インク色毎にＫ色インクカートリッジ４３、Ｃ色インクカートリッジ４４、Ｍ色インクカートリッジ４５、Ｙ色インクカートリッジ４６を備えている。

これらのインクカートリッジ４３〜４６内のインクは、後述する第２のタンク部９に供給される。そして、第２のタンク部９から熱交換部８、第１のタンク部７、インク分配器３２〜３５を介して、それぞれ対応する色の短尺ヘッドにインクが供給される。

第１のタンク部７は、インク色毎に第１のＫ色タンク４７、第１のＣ色タンク４８、第１のＭ色タンク４９、第１のＹ色タンク５０を有している。これら各第１のタンク４７〜５０内には、フィルタ及び液面検出器が備えられている。また、これら各第１のタンク４７〜５０は、大気開放が可能な構成となっている。

熱交換部８は、インク色毎に熱交換器６３〜６６を備えている。図３は、熱交換部８の構成を一部切り欠いて示す斜視図である。図３に示す矢印Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、それぞれ、Ｋ色、Ｃ色、Ｍ色、Ｙ色のインクが流れる方向を示している。図１では各色の熱交換器６３〜６６を独立した構成のように示しているが、実際には図３に示すように、インク流路部６７のみが個別であり、インク流路部６７以外の構成部位であるヒータ部６８、ヒートシンク部６９、及び、冷却フアン７１は、全色のインク流路に対して共用する構成である。

図３には、Ｍ色の熱交換器６５としてのインク流路部６７、及びＹ色の熱交換器６６としてのインク流路部６７の上端部を、構成が分かりやすいように露出した状態で示し、Ｋ色の熱交換器６３としてのインク流路とＣ色の熱交換器６４としてのインク流路の上端部は、蓋７２で覆われて隠れた状態の本来の構成で示している。

この熱交換部８において、インク流路部６７は、色ごとに外形が板形状に形成され、板形状の内部が複数の壁により仕切られていて、中を流れるインクに対して熱が伝達しやすくなるように構成されている。

このインク流路部６７を両側から挟み、直接接するように、ヒータ部６８とヒートシンク部６９とが設けられている。ヒートシンク部６９は、板状の基材７０の上に鉛直方向で平行に林立するように複数のフィン８５が形成されている。

これらのフィン８５の先端側に、装置外部の空気を各フィン８５に吹き付けて、冷却能力にムラが出ないように冷却フアン７１が取り付けられている。
このように、インク流路部６７に対して、両側の面にヒータ部６８とヒートシンク部８５とを配置することによって、インクを冷却するときのヒートシンク部８５とインク間の熱抵抗、加熱する時のヒータ部６８とインク間の熱抵抗を最小とすることができ、効率よく熱交換を行うことができる。

すなわち、インクを冷却する場合は、インクの熱がインク流路部６７からヒートシンク部６９へ熱伝導され、冷却ファン７１によって、空気中に排熱される。
一方、インクを加熱する場合は、ヒータ部６８に通電して温度を上げる。その熱がインク流路部６７を介してインクに加えられることによって、インクが加熱される。また、インクの目標温度と実際の温度との差を検出して熱交換部８を制御するために、各ヘッドユニット２７〜３１、又はその近傍のインク流路には、温度センサが配置される。

この熱交換部８は、温度センサで常にヘッドユニット２７〜３１内を流れるインクの温度を監視し、インク温度があらかじめ設定してある許容範囲を外れた場合には、インク温度が許容範囲内に収まるように温度調節を行う。これにより、最適なインク温度での画像記録が可能となる。

第２のタンク部９は、インク色毎に第２のＫ色タンク７３、第２のＣ色タンク７４、第２のＭ色タンク７５、及び第２のＹ色タンク７６を備えている。これら各第２のタンク７３〜７６内には、詳しくは後述する液面調整器が設けられている。

これらの第２のタンク７３〜７６には、それぞれ循環ポンプ部１１のＫ色の循環ポンプ７７、Ｃ色の循環ポンプ７８、Ｍ色の循環ポンプ７９、及びＹ色の循環ポンプ８１が連結されている。

図４は、循環ポンプ部１１の構成を示す斜視図である。循環ポンプ部１１は、ポンプ駆動源としてのモータ８２と、このモータ８２に駆動軸を直列に連結された上記４個の循環ポンプ７７〜８１とで構成される。これら４個の循環ポンプ７７〜８１は、いずれもギアポンプで構成さている。

本例では、このように色毎に４個のギアポンプを用い、これら４個のギアポンプを連結して、１つのモータ８２で４個全てのギアポンプ（循環ポンプ７７〜８１）を動作させることができる。また、クラッチ等を用いることにより、ポンプ毎に個別に駆動させることも可能である。

廃液タンク１２は、メンテナンスユニット５等で回収した廃インクを回収するためのタンクである。なお、廃液タンク１２は大気開放されている。
制御部１４は、本画像記録装置１全体を制御している。

このように構成された画像記録装置１において、画像形成部４は、Ｋ色ヘッドユニット２７、Ｃ色ヘッドユニット２８、Ｍ色ヘッドユニット２９、Ｙ色ヘッドユニット３１の下方に記録媒体１７が搬送されると、各短尺ヘッドからインクを吐出して、記録媒体１７上に画像形成を行う。

画像形成部４によって画像形成された記録媒体１７は、排紙部１３の排紙ローラ８３によって排紙台８４へと排出される。
次にインク循環系の構成について説明する。インク循環系は、画像形成部４、第１のタンク部７、熱交換部８、第２のタンク部９、圧力調整部１０、循環ポンプ１１、及びそれぞれを接続するチューブで構成されている。なお、画像形成部４、熱交換部８、及び循環ポンプ部１１の構成については前述した通りである。

図５は、画像記録装置１におけるインク循環系を示す模式図である。なお、図５には代表的にＫ色インクのインク経路を示している。他の色Ｃ、Ｍ、Ｙも同様な構成であるので図５に示すＫ色インクのインク経路についてのみ説明し、他の色Ｃ、Ｍ、Ｙインクのインク経路については説明を省略する。また、図５には図１に示したと同一の構成部分または同一の機能部分には図１と同一の番号を付与して示している。

図１に示したインクボトルユニット６のＫ色インクカートリッジ４３は、図５に示すように、インク経路８６、インク供給弁８７を介し第２のＫ色タンク７３に連通されており、インク供給弁８７を開閉することにより第２のＫ色タンク７３にインクを供給する。

第２のＫ色タンク７３に供給されたインクは、Ｋ色循環ポンプ７７によりインク経路８８、熱交換器６３を介して第１のＫ色タンク４７に汲み上げられる。
この第２のＫ色タンク７３は液面調整器８９を具備している。液面調整器８９は、フロート部材９１と、フロート部材９１から下方に延出する下端突起部材９２とで構成されている。下端突起部材９２は、第２のＫ色タンク７３の底面から立設された筒状のインク流路９３に緩やかに嵌入している。

液面調整器８９のフロート部材９１は、インク液面の上下動に従って浮動することにより、Ｋ色循環ポンプ部７７によって第１のＫ色タンク４７に汲み上げられるインク量を第２のＫ色タンク４７内のインク面の高さによって自己調整する。

この自己調整では、第２のＫ色タンク７３内でインク液面が一定位置まで低下した場合には、フロート部材９１が下降して、図５に示すように、Ｋ色循環ポンプ７７へのインク流路９３のインク流出口が閉鎖されて、Ｋ色循環ポンプ７７に供給されるインクが遮断され、Ｋ色循環ポンプ７７によるインクの汲み上げを停止する。

なお、本実施例では、第２のタンク部９の第２のＫ色タンク７３の液面が、ヘッドユニット２７の短尺ヘッド５１のノズルプレート５５の面よりも高さＢだけ重力方向で下方になるように第２のＫ色タンク７３が配置されている。

図１に示した圧力調整部１０は、図５に示すように、共通気室９４と、圧力ベローズ９５と、錘９６と、位置調整部材９７と、駆動源９８とを備えている。
圧力ベローズ９５は、弾性部材で形成され、上端開口部が共通気室９４に連通し、下端封止部に錘９６が取り付けられている。位置調整部材９７は、圧力ベローズ９５の下端部の錘９６の位置、つまり圧力ベローズ９５の位置を調整するために設けられている。

位置調整部材９７は、駆動源９８により上下に駆動され、画像記録装置１の非稼動時には、圧力ベローズ９５を上方の最大収縮位置に圧縮する初期位置と、図５に示すように圧力ベローズ９５の下端の動きを自由解放する開放位置とに移動する。

圧力ベローズ９５は、錘９６により引き下げられて圧力ベローズ９５内に負圧を発生させる。すなわち共通気室９４に負圧を発生させる。共通気室９４には第２のＫ色タンク７３がチューブ９９を介して連通しているので、第２のＫ色タンク７３内も同様に負圧になる。

この圧力調整部１０は、錘９６の重さと弾性部材の弾性により、Ｋ色ヘッドユニット２７の短尺ヘッド５１の印字による負圧変動とＫ色インク循環ポンプ７７による圧力変動とに応答可能に構成されている。この応答の適正度は、組み立て時における錘９６の重さの変更と弾性部材の弾性の変更により調整可能である。

この圧力調整部１０の共通気室９４は、一方ではチューブ９９を介して第２のＫ色タンク７３と連通し、他方では他のチューブ１０１と大気開放弁１０２とを介して、廃液タンク１０３に連通している。廃液タンク１０３は上部に立設された筒状体１０４により大気開放されている。すなわち、大気開放弁１０２は、第２のＫ色タンク７３の大気開放弁である。

圧力調整部１０及び第２のＫ色タンク７３、Ｋ色循環ポンプ７７、モータ８２により全体として圧力発生部１０５が形成されている。
本実施形態では、Ｋ色循環ポンプ７７の送液能力は、第２のＫ色タンク７３に流入してくるインク量よりも多くのインクを第１のＫ色タンク４７に送液可能に設計されている。これは、第２のＫ色タンク７３のオーバーフローを防止するためである。

すなわち、通常の使用状態で第２のＫ色タンク７３に流入するインク流量よりも、Ｋ色循環ポンプ７７で汲み出し可能なインク流量を多くすることで、第２のＫ色タンク７３が溢れないようにする。

前述した第２のＫ色タンク７３に設けられている液面調整器８９は、Ｋ色循環ポンプ７７で汲み出すインク量を制御するために設けられている。
そして、圧力発生部１０５は、非インク循環時では、大気開放弁１０２を開放することで第２のＫ色タンク７３内を大気開放状態にし、インク循環時では、大気開放弁１０２を閉鎖して第２のＫ色タンク７３内を密閉状態で負圧となるように設定されている。

これにより、インク循環時には、第２のＫ色タンク７３は、Ｋ色ヘッドユニット２７の短尺ヘッド５１に対し、インク排出路１０６、Ｋ色インク回収器３６、インク流出パイプ５３を介して負圧を与えることになる。

Ｋ色インク熱交換器６３を経由して第１のＫ色タンク４７へ汲み上げられるインクは、短尺ヘッド５１からの射出に適した温度に調整されている。この第１のＫ色タンク４７はフィルタ１０７と、液面検知器１０８とを具備している。

本実施例では、第１のＫ色タンク４７（第１のタンク部７）の液面が、Ｋ色ヘッドユニット２７のノズルプレート５５の面よりも高さＡだけ重力方向上方になるように第１のＫ色タンク４７が配置されている。

第２のＫ色タンク７３から熱交換器６３を経由して汲み上げられたインクは、フィルタ１０７を通過してクリーンなインクとなり、インク経路１０９、Ｋ色インク分配器３２、インク流入パイプ５２を介して短尺ヘッド５１へと流れ込む。

ここで、液面検知器１０８が一定時間オフとなった場合は、制御部１４に信号が送られて、インク供給弁８７が開かれ、必要量のインクが第２のＫ色タンク７３に供給される。
また、第１のＫ色タンク４７には、大気開放経路１１２を介して大気開放弁１１３が設けられている。

本実施例では、非インク循環時では大気開放弁１１３は閉状態で、第１のＫ色タンク４７は密閉状態である。そしてインク循環時では大気開放弁１１３が開かれて、第１のＫ色タンク４７は、大気開放状態となるように設定されている。

これにより、インク循環時には、第１のＫ色タンク４７は、Ｋ色ヘッドユニット２７の短尺ヘッド５１に対して正圧を与えることになる。
大気開放経路１１２は、廃液タンク１０３に連通しているので、万が一、第１のＫ色タンク４７内のインクが過多になった場合は、そのインクは大気開放経路１１２を介して廃液タンク１０３に回収される。

ここで、Ｋ色循環ポンプ７７は、上述したインク循環経路の最下部近傍に位置している。これは、インク循環系に初めてインクを導入する時は、Ｋ色インクカートリッジ４３から、インク経路８６、インク供給弁８７、第２のＫ色タンク７３を介してＫ色循環ポンプ７７に自重でインクを導入し、その後、Ｋ色循環ポンプ７７を駆動することでインク循環系全体にインクを導入するようにしているからである。

このようにすることで、Ｋ色循環ポンプ７７に必要とされる能力を最小限にしている。更にＫ色循環ポンプ７７は、図４で説明したように、ギアポンプ方式を採用しており、これによって、インク循環系に与える脈動を最小限にしている。

更にインク循環経路について説明すると、第２のＫ色タンク７３から第１のＫ色タンク４７に汲み上げられたインクは、インク経路１０９、Ｋ色インク分配器３２、インク流入パイプ５２を介して短尺ヘッド５１に連通している。更に短尺ヘッド５１からは、インク流出パイプ５３、Ｋ色インク回収器３６、インク経路１０６を介して第２のＫ色タンク７３に戻る。

尚、ヘッドメンテナンス時は、大気開放弁１０２及び１１３を閉状態にし、圧力調整部１０の位置調整部材９７を上昇させることにより圧力ベローズ９５を圧縮して、インク循環経路内を正圧にし、短尺ヘッド５１のノズル５４からインクをメンテナンスユニット５に押し出す。押し出されたインクは廃液経路１１４を介して廃液タンク１０３に回収される。

図６は、上記画像記録装置１におけるインク循環の動作を説明するフローチャートである。なお、この処理の説明おいても、代表的にＫ色のインク循環を例にとって説明する。
図１に示した制御部１４は、外部の不図示のホスト機器から印字信号を受け取ると（ステップＳ０）、先ず、循環ポンプを駆動する（ステップＳ１）。この処理では、Ｋ色の循環ポンプ７７が駆動される。

次に制御部１４は、大気開放弁１１３を開状態にし（ステップＳ２）、これと共に大気開放弁１０２を閉状態とする（ステップＳ３）。この処理では、第１のＫ色タンク４７内を大気開放状態とし、第２のＫ色タンク７３内を密閉状態とする。

続いて制御部１４は、圧力ベローズ９５により負圧を生成する（ステップＳ４）。この処理では、非印字状態のときに圧力調整部１０の圧力ベローズ９５を圧縮していた位置調整部材９７を降下させて、錘９６を自由解放する。これにより、錘９６の重みで圧力ベローズ９５が引き下げられ、前述したように短尺ヘッド５１に負圧が掛かる。

続いて制御部１４は、インク循環を定状態にする（ステップＳ５）。この処理では、第２のＫ色タンク７３からＫ色循環ポンプ７７により熱交換器６３を介して第１のＫ色タンク４７にインクが汲み上げられ、第１のＫ色タンク４７から、インク経路１０９、インク分配器３２、インク流入パイプ５２を介して短尺ヘッド５１にインクが供給される。

そして、その短尺ヘッド５１からは、インク流出パイプ５３、Ｋ色インク回収器３６、インク経路１０６を介してインクが第２のＫ色タンク７３に戻される。
この状態で、制御部１４は、印字を開始する（ステップＳ６）。この処理では、給紙台１５から記録媒体１７を搬出し、搬送ベルト２４によって下流方向へと搬送しながら、記録媒体１７に対し、Ｋ色ヘッドユニット２７の短尺ヘッド５１からインクを射出するように制御する。

そして、印字が終了すると（ステップＳ７）、まず、制御部１４は、循環ポンプを停止させる（ステップＳ８）。これにより、Ｋ色循環ポンプ７７の駆動が停止する。
続いて、制御部１４は、大気開放弁１１３を閉状態とする（ステップＳ９）。これにより、第１のＫ色タンク４７が大気から密封される。

次に、制御部１４は、大気開放弁１０２を開状態とする（ステップＳ１０）。これにより、第２のＫ色タンク７３が大気開放される。
更に、制御部１４は、圧力ベローズ位置の初期化を実行する（ステップＳ１１）。この処理では、位置調整部材９７が最上部まで上昇して、圧力ベローズ９５を上方の最大収縮位置に圧縮して、その状態を維持する。

その後、制御部１４は、待機状態に移行する（ステップＳ１２）。
なお、前述したように、Ｋ色ヘッドユニット２７の短尺ヘッド５１のノズルプレート５５の面から第２のＫ色タンク７３の液面までの高さを高さＢだけ重力方向下方になるようにしているが、この高さＢの位置は、非インク循環時に短尺ヘッド５１に所定のノズル圧がかかるような位置となっている。

つまり、非インク循環時では、大気開放弁１１３を閉状態とし、大気開放弁１０２を開状態としているため、短尺ヘッド５１にかかる圧力は、短尺ヘッド５１のノズルプレート５５の面と第２のＫ色タンク７３内のインクとの水頭差で決まる。

そのため、高さＢは、短尺ヘッド５１からインクが垂れ落ちないノズル圧力となるように設定されている。
ここで、インク循環時の短尺ヘッド５１のノズル圧について詳細に説明する。なお、以下の説明では、短尺ヘッド５１というときは、短尺ヘッド５１が千鳥状に配置された各色ヘッドユニット２７〜３１全ての短尺ヘッド５１について述べている。

また、循環ポンプ、その他の構成について、構成の名称の頭から「Ｋ色」の用語は取っているが、説明の都合上付与している番号は上述してきたＫ色の構成の番号を付与している。これは、代表的にＫ色の構成を取り上げて説明してきた図１ないし図６までの説明を参照しやすくするためである。

先ず、短尺ヘッド５１による記録媒体１７へのインクの吐出によって、記録媒体１７に高画質な画像を得るためには、インク室５８における適正なノズル圧を安定して生成する必要がある。

ノズル圧の変動要因としては、主に循環ポンプ７７による脈動、短尺ヘッド５１からインク５９を射出する時の背圧、圧力発生部１０５による圧力変動がある。本実施例においては、上記ノズル圧の変動を圧力ベローズ９５の伸縮により吸収している。

例えば、循環ポンプ７７により、インク経路内が正圧となった場合は、圧力ベローズ９５は伸び、インク経路内が負圧になった場合は圧力ベローズ９５が縮むことで、ノズル圧を安定して生成している。

短尺ヘッド５１のノズル圧は、第１のタンク４７のインク液面と短尺ヘッド５１のノズルプレート５５の面までの水頭差Ａによる正圧と、短尺ヘッド５１のノズルプレート５５の面から第２のタンク７３のインク液面までの水頭差Ｂによる負圧と、更に、圧力ベローズ９５の負圧と、循環ポンプ７７と液面調整器８９により作られる負圧、及び第２のタンク７３に戻るインクによる正圧を合算した圧力（水頭差に換算した値をＣとする）により生成される。

本実施例では、インク室５８に適正なノズル圧を形成するために要求される水頭差Ｈは、−１９０ｍｍ〜−３１０ｍｍとなっている。この水頭差を生成するために、水頭差Ａ、Ｂ及び負圧Ｃを設定する。

つまり「Ｈ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ」で示す式のように、上記の水頭差Ａ，Ｂ，Ｃを合算した値が、適正なノズル圧を形成するために要求される水頭差Ｈになれば、良質な吐出精度を得ることができる。

なお、本実施例では、水頭差Ａを２１０ｍｍ〜２２０ｍｍ、水頭差Ｂを−１１０ｍｍ〜−１２０ｍｍ、負圧Ｃを−３００ｍｍ〜−４００ｍｍ（負圧Ｃは水頭差に換算した値であり、錘の重さを変更することにより負圧Ｃを変化させることができる）としている。

よって、水頭差Ａ、水頭差Ｂ、負圧Ｃは上記の式を満足するものであれば、第２のタンク７３、第１のタンク４７、短尺ヘッド５１の設置位置を自在に設定できる。
本実施例では圧力調整部１０を第２のタンク７３に接続することで第２のタンク７３がバッファとなり、ノズル圧を安定化させることができる。

圧力調整部１０の圧力ベローズ９５は、圧力変動にリニアに追従できる弾性体を用いている。本実施例では弾性体のゴム硬度を３０〜５０°としている。
以上のように、水頭差による正圧、負圧を生成することで安定した圧力を、ノズル圧としてインク室５８に供給でき、圧力ベローズ９５による負圧は圧力ベローズ９５を弾性部材で構成することで圧力変動を最小限に抑えられる。

また、循環ポンプ７７にギアポンプ方式を採用しているため脈動を低く抑えられる構成としている。更には水頭差のみでなく、圧力調整部１０のような負圧源を併用することによって、第２タンク７３、第１タンク４７、短尺ヘッド５１の位置の自由度が上がるため、高画質な画像を形成でき且つ小型化が可能なインク循環経路を提供することができる。

なお、本実施例では、第１のタンク４７を短尺ヘッド５１よりも上方に配置し、第２のタンク７３を短尺ヘッド５１よりも下方に配置したが、圧力調整部１０を備えた本発明のような画像記録装置１では、第２のタンク７３を短尺ヘッド５１よりも上方に配置してもよい。

このとき、インク循環時にノズルにかかる圧力が所定のノズル圧となるように圧力調整部１０によって発生させる負圧を大きくすればよい。
さらに、第２のタンク７３を短尺ヘッド５１よりも上方に配置した場合、非インク循環時において、大気開放弁１０２及び大気開放弁１１３を共に閉鎖し、循環系内を密閉状態とし、ノズルに所定の圧力がかかるように圧力調整部１０の圧力を調整すれば短尺ヘッド５１のノズルからインクが垂れることがない。

また、循環ポンプ７７をギアポンプとしているが、圧力ベローズ９５で脈動を吸収できる範囲であれば通常のダイヤフラム/ピストン方式のポンプであっても良い。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。

第１の実施の形態における画像記録装置の概略断面図である。 第１の実施の形態における画像記録装置のヘッドユニットに千鳥状に配置される短尺ヘッドの構成を示す図である。 第１の実施の形態における画像記録装置の熱交換部の構成を一部切り欠いて示す斜視図である。 第１の実施の形態における画像記録装置の循環ポンプ部の構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態における画像記録装置のインク循環系を示す模式図である。 第１の実施の形態における画像記録装置のインク循環の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 画像記録装置
２ 給紙部
３ 用紙搬送部
４ 画像形成部
５ メンテナンスユニット
６ インクボトルユニット
７ 第１のタンク部
８ 熱交換部
９ 第２のタンク部
１０ 圧力調整部
１１ 循環ポンプ部
１２ 廃液ボトル
１３ 排紙部
１４ 制御部
１５ 給紙台
１６ ピックアップローラ
１７ 記録媒体
１８ 用紙ガイド
１９ レジストローラ
２１ 従動ローラ
２２ テンションロ−ラ
２３ 駆動ローラ
２４ 搬送ベルト
２５ プラテン
２６ 吸引フアン
２７ Ｋ色ヘッドユニット
２８ Ｃ色ヘッドユニット
２９ Ｍ色ヘッドユニット
３１ Ｙ色ヘッドユニット
３２ Ｋ色インク分配器
３３ Ｃ色インク分配器
３４ Ｍ色インク分配器
３５ Ｙ色インク分配器
３６ Ｋ色インク回収器
３７ Ｃ色インク回収器
３８ Ｍ色インク回収器
３９ Ｙ色インク回収器
４２ ヘッドユニット保持部材
４３ Ｋ色インクカートリッジ
４４ Ｃ色インクカートリッジ
４５ Ｍ色インクカートリッジ
４６ Ｙ色インクカートリッジ
４７ 第１のＫ色タンク
４８ 第１のＣ色タンク
４９ 第１のＭ色タンク
５０ 第１のＹ色タンク
５１ 短尺ヘッド
５２ インク流入パイプ
５３ インク流出パイプ
５４ ノズル
５５ ノズルプレート
５６ マスクプレート
５７ 圧電素子
５８ インク室
５９ インク
６１ メニスカス
６２ インク滴
６３ Ｋ色インクの熱交換器
６４ Ｃ色インクの熱交換器
６５ Ｍ色インクの熱交換器
６６ Ｙ色インクの熱交換器
６７ インク流路部
６８ ヒータ部
６９ ヒートシンク部
７０ 板状基材
７１ 冷却フアン
７２ 蓋
７３ 第２のＫ色タンク
７４ 第２のＣ色タンク
７５ 第２のＭ色タンク
７６ 第２のＹ色タンク
７７ Ｋ色の循環ポンプ
７８ Ｃ色の循環ポンプ
７９ Ｍ色の循環ポンプ
８１ Ｙ色の循環ポンプ
８２ モータ
８３ 排紙ローラ
８４ 排紙台
８５ フィン
８６ インク経路
８７ インク供給路
８８ インク経路
８９ 液面調整器
９１ フロート部材
９２ 下端突起部材
９３ 筒状インク流路
９４ 共通気室
９５ 圧力ベローズ
９６ 錘
９７ 位置調整部材
９８ 駆動源
９９、１０１ チューブ
１０２ 大気開放弁
１０３ 廃液タンク
１０４ 筒状体
１０５ 圧力発生部
１０６ インク経路
１０７ フィルタ
１０８ 液面検知器
１０９ インク経路
１１２ 大気開放経路
１１３ 大気開放弁

Claims (7)

1. ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドに供給するための前記インクを貯留し、且つ鉛直方向において前記インクジェットヘッドより高い位置に配置されている第１のタンクと、
   前記インクジェットヘッドで吐出されなかった前記インクを貯留する第２のタンクと、
   前記第１のタンク、前記インクジェットヘッド及び前記第２のタンクとの間で前記インクを循環させるためのポンプとでインク循環経路を形成し、
   前記第２のタンクには、前記インク循環経路内の内圧を調整するための圧力調整部が連通しており、
   前記圧力調整部は、前記インク循環経路内の内圧変動を吸収する弾性部材により構成され、前記弾性部材には錘が取り付けられており、前記インク循環時、前記錘の重さと前記弾性部材の弾性力により前記インク循環経路内の内圧変動を吸収すること、
   を特徴とする画像記録装置。
2. 前記インク循環経路内において前記インクを循環させる際、前記第１のタンクを大気開放状態とし、前記第２のタンクを密閉状態とし、
   前記圧力調整部は、負圧を生成し、前記第２のタンク内の内圧を負圧状態にし、
   前記第２のタンクは、鉛直方向において前記インクジェットヘッドより低い位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
3. 前記インクジェットヘッドと前記第１のタンクとの水頭差を水頭差Ａとし、
   前記インクジェットヘッドと前記第２のタンクとの水頭差を水頭差Ｂとし、
   前記第２のタンク内の内圧を水頭差に換算した値を水頭差Ｃとし、
   前記インクジェットヘッドの前記ノズルに対して適正なノズル圧を形成するために要求される水頭差を水頭差Ｈとすると、
   Ｈ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃとなるように、前記圧力調整部は、前記第２のタンク内の内圧を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像記録装置。
4. 前記第２のタンク内の内圧は、前記圧力調整部による負圧、前記ポンプによる負圧及び
   前記インクジェットヘッドから前記第２のタンクに戻る前記インクによる正圧を合算した
   圧力であることを特徴とする請求項３に記載の画像記録装置。
5. 前記圧力調整部は、共通気室と、前記弾性部材と、を備え、
   前記弾性部材は、上端開口部が共通気室に連通し、下端封止部に前記錘が取り付けられ、前記共通気室は前記第２のタンクに連通していること、
   を特徴とする請求項４に記載の画像記録装置。
6. 前記圧力調整部は、位置調整部材と、駆動源と、を備え、
   前記位置調整部材は、前記弾性部材の下端部の前記錘の位置を調整すること、
   を特徴とする請求項５に記載の画像記録装置。
7. 前記位置調整部材は、駆動源により上下に駆動され、
   前記画像記録装置の非稼動時には、前記弾性部材を上方の最大収縮位置に圧縮する初期位置と、前記弾性部材の下端の動きを自由解放する開放位置とに移動すること、
   を特徴とする請求項６に記載の画像記録装置。