JP2006297779A - 液滴吐出ユニット、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 印字時だけではなくメンテナンス時に液滴吐出ヘッドが上昇した際にも、液滴吐出ヘッド内の液体の背圧を所定範囲に維持することを目的とする。
【解決手段】 インクジェット記録ヘッドユニット１０では、記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０によって画像形成位置Ｈ１とメンテナンス位置Ｈ２との間で昇降される。記録ヘッド３２には、支持板５８によってリザーブタンク６０が支持されており、リザーブタンク６０が記録ヘッド３２と一緒に昇降される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、液滴をノズルから記録媒体へ吐出する液滴吐出ユニット、及びこの液滴吐出ユニットを備える画像形成装置に関する。

ノズルから記録媒体へインク滴を吐出するインクジェット記録ヘッドユニット等の液滴吐出ユニットとして、メインタンクに貯留された液体がリザーブタンクに供給されて一旦貯留されてから液滴吐出ヘッドへ供給される方式のものがある。この方式の液滴吐出ユニットでは、リザーブタンク内の液面をノズルよりも低くすることで、液滴吐出ヘッド内の液体に背圧（負圧）を発生させている。また、リザーブタンク内の液面のノズルとの相対高さを所定範囲に維持することで、液滴吐出ヘッド内の液体の背圧を所定範囲に維持し、液滴の吐出性能を安定させようとしている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

しかしながら、記録媒体の全幅に亘る長尺の液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出ユニットでは、液滴吐出ヘッドのメンテナンス動作を、液滴吐出ヘッドをメンテナンス位置へ上昇させて液滴吐出ヘッドの下にメンテナンスユニットを移動させてから行っており、液滴吐出ヘッドが上記所定範囲を超えて上昇する場合がある。この場合、液滴吐出ヘッド内の液体に作用する背圧が許容範囲を超えてしまい、ノズルから気泡等が混入してしまう。このため、ノズルからの液体の吸引やダミージェット等の回復動作を実行しなければならなくなり、液体の消費量が増大する。また、メンテナンス位置が、上記所定範囲を超えた位置であるために、回復動作を実行した後に再びノズルから気泡が混入されてしまう場合があり、液滴の吐出性能を安定させることができず、画質維持が困難になるという問題があった。
特開平１１−３４８３００号公報 特開平１１−２７７７６８号公報 特開２００３−３４１０２８号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、液滴吐出ヘッドがメンテナンスのために上昇した際の、ノズルから液滴吐出ヘッド内への気泡等の混入を抑制することを目的とする。

請求項１に記載の液滴吐出ユニットは、ノズルから記録媒体へ液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、画像形成位置と前記画像形成位置の上方のメンテナンス位置との間で前記液滴吐出ヘッドを昇降させるヘッド昇降手段と、前記液滴吐出ヘッドへ供給される液体を貯留するタンクと、前記液滴吐出ヘッドが前記画像形成位置に位置する際、前記タンク内の液面の前記ノズルとの相対高さを前記ノズルより低い所定範囲に維持する相対高さ維持手段と、を備える液滴吐出ユニットであって、前記相対高さ維持手段は、前記液滴吐出ヘッドが前記ヘッド昇降手段によって前記メンテナンス位置へ上昇される際、前記タンク内の液面の前記ノズルとの相対高さを前記所定範囲に維持することを特徴とする。

請求項１に記載の液滴吐出ユニットでは、タンクに貯留された液体が液滴吐出ヘッドに供給されてノズルから記録媒体へ液滴が吐出される。この液滴吐出ヘッドは、ヘッド昇降手段によって、画像形成位置と画像形成位置の上方のメンテナンス位置との間で昇降されるが、液滴吐出ユニットが画像形成位置に位置する際、タンク内の液面のノズルとの相対高さが、相対高さ維持手段によってノズルより低い所定範囲に維持される。これによって、画像形成位置に位置する液滴吐出ユニット内の液体の背圧が所定範囲に維持される。

ここで、液滴吐出ヘッドがヘッド昇降手段によってメンテナンス位置へ上昇される際にも、タンク内の液面のノズルとの相対高さが、相対高さ維持手段によって、画像形成位置での所定範囲に維持される。これによって、液滴吐出ヘッドがメンテナンス位置へ上昇する際にも、液滴吐出ヘッド内の液体に作用する背圧を画像形成位置での所定範囲に維持することができ、ノズルから液滴吐出ヘッド内への気泡等の混入を抑制できる。

請求項２に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１に記載の液滴吐出ユニットであって、前記相対高さ維持手段が、前記タンクの前記液滴吐出ヘッドとの相対高さが不変となるように、前記タンクを前記液滴吐出ヘッドに支持するタンク支持手段を有することを特徴とする。

請求項２に記載の液滴吐出ユニットでは、タンクがタンク支持手段によって液滴吐出ヘッドに支持されて、タンクの液滴吐出ヘッドとの相対高さが不変となっている。これによって、液滴吐出ヘッドがヘッド昇降手段によって昇降される際、タンク内の液面のノズルとの相対高さが画像形成位置での所定範囲に維持される。

請求項３に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１に記載の液滴吐出ユニットであって、前記相対高さ維持手段が、前記液滴吐出ヘッドが前記ヘッド昇降手段によって昇降される際に、前記タンクを昇降させるタンク昇降手段を有することを特徴とする。

請求項３に記載の液滴吐出ユニットでは、液滴吐出ヘッドがヘッド昇降手段によって昇降される際に、タンクがタンク昇降手段によって昇降される。これによって、液滴吐出ヘッドがメンテナンス位置へ上昇される際にも、タンク内の液面のノズルとの相対高さが、画像形成位置での所定範囲に維持される。

請求項４に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１に記載の液滴吐出ユニットであって、前記相対高さ維持手段が、前記タンク内に摺動自在に設けられた摺動部材と、前記液滴吐出ヘッドが前記ヘッド昇降手段によって昇降される際に、前記摺動部材を前記タンク内で摺動させる駆動手段と、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の液滴吐出ユニットでは、摺動部材がタンク内に摺動自在に設けられており、液滴吐出ヘッドがヘッド昇降手段によって昇降される際に、摺動部材が駆動手段によってタンク内で摺動される。これによって、液滴吐出ヘッドがメンテナンス位置へ上昇される際にも、タンク内の液面のノズルとの相対高さが、画像形成位置での所定範囲に維持される。

請求項５に記載の液滴吐出ユニットは、請求項１に記載の液滴吐出ユニットであって、前記相対高さ維持手段が、前記液滴吐出ヘッドが前記ヘッド昇降手段によって昇降される際に、前記タンク内の液量を増減する液量調整手段を有することを特徴とする。

請求項５に記載の液滴吐出ユニットでは、液滴吐出ヘッドがヘッド昇降手段によって昇降される際に、タンク内の液量が液量調整手段によって増減される。これによって、液滴吐出ヘッドがメンテナンス位置へ上昇される際にも、タンク内の液面のノズルとの相対高さが、画像形成位置での所定範囲に維持される。

請求項６に記載の液滴吐出ユニットは、請求項４に記載の液滴吐出ユニットであって、前記液量調整手段が、前記タンクに連通され、液体を貯留する可撓性容器と、前記可撓性容器を圧縮又は展開して、前記可撓性容器と前記タンクとの間で液体を往来させる圧縮展開手段と、を有することを特徴とする。

請求項６に記載の液滴吐出ユニットでは、タンクに連通された可撓性容器に液体が貯留されており、この可撓性容器が、圧縮展開手段によって圧縮又は展開されて、可撓性容器とタンクとの間で液体が往来する。これによって、タンク内の液量が増減されてタンク内の液面が上下し、タンク内の液面のノズルとの相対高さが画像形成位置での所定範囲に維持される。

請求項７に記載の液滴吐出ユニットは、請求項４乃至６の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットであって、前記タンクは、前記液滴吐出ヘッドが前記メンテナンス位置に位置する際に、前記タンク内の液面の前記ノズルとの相対高さが前記所定範囲に入る高さまで液体を貯留可能であることを特徴とする。

請求項７に記載の液滴吐出ユニットでは、液滴吐出ヘッドがメンテナンス位置に位置する際に、タンク内の液面のノズルとの相対高さが画像形成位置での所定範囲に入る高さまで、タンク内に液体を貯留可能となっている。これによって、液滴吐出ヘッドがヘッド昇降手段によってメンテナンス位置へ上昇される際に、タンク内の液面のノズルとの相対高さを、画像形成位置での所定範囲に維持することが可能となる。

請求項８に記載の液滴吐出ユニットは、請求項４乃至６の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットであって、前記タンクから上方へ延びて前記タンク内を大気に連通する大気連通管を備え、前記大気連通管は、前記液滴吐出ヘッドが前記メンテナンス位置に位置する際に、前記大気連通管内の液面の前記ノズルとの相対高さが前記所定範囲に入る高さまで液体を貯留可能であることを特徴とする。

請求項８に記載の液滴吐出ユニットでは、大気連通管がタンクから上方へ延びてタンク内を大気に連通している。ここで、大気連通管内には、液滴吐出ヘッドがメンテナンス位置に位置する際に、大気連通管内の液面のノズルとの相対高さが画像形成位置での所定範囲に入る高さまで、液体を貯留可能となっている。これによって、液滴吐出ヘッドがヘッド昇降手段によってメンテナンス位置へ上昇される際に、大気連通管内の液面のノズルとの相対高さを、画像形成位置での所定範囲に維持することが可能となる。

請求項９に記載の液滴吐出ユニットは、請求項８に記載の液滴吐出ユニットであって、前記大気連通管が可撓性材料で形成されたことを特徴とする。

請求項９に記載の液滴吐出ユニットでは、大気連通管が可撓性材料で形成されており、大気連通管を撓ませて装置内に収容することが可能となるので、大気連通管の設置スペースの制約が少なくなり、装置の小型化に繋がる。

請求項１０に記載の画像形成装置は、請求項１乃至９の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットを備えることを特徴とする。

請求項１０に記載の画像形成装置では、液滴吐出ヘッドをメンテナンスのためにメンテナンス位置へ上昇させた際にも、液滴吐出ヘッド内の背圧が所定範囲に維持され、ノズルから液滴吐出ヘッド内への気泡等の混入が抑制される。このため、ノズルからの液体の吸引やダミージェット等の回復動作の回数を低減でき、液体の消費量を従来と比して低減できる。また、回復動作を実行した後に再びノズルから混入される気泡の量も従来と比して低減できる。従って、従来と比して、液滴の吐出性能を安定させることができ、画質を向上できる。

本発明は上記構成にしたので、液滴吐出ヘッドがメンテナンスのために上昇した際の、ノズルから液滴吐出ヘッド内への気泡等の混入を抑制できる。

以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。

図１には、本実施形態のインクジェット記録装置１２が示されている。インクジェット記録装置１２の筐体１４内の下部には給紙トレイ１６が備えられており、給紙トレイ１６内に積層された用紙Ｐをピックアップロール１８で１枚ずつ取り出すことができる。取り出された用紙Ｐは、所定の搬送経路２２を構成する複数の搬送ローラ対２０で搬送される。

給紙トレイ１６の上方には、駆動ロール２４及び従動ロール２６に張架された無端状の搬送ベルト２８が配置されている。搬送ベルト２８の上方には記録ヘッドアレイ３０が配置されており、搬送ベルト２８の平坦部分２８Ｆに対向している。この対向した領域が、記録ヘッドアレイ３０からインク滴が吐出される吐出領域ＳＥとなっている。搬送経路２２を搬送された用紙Ｐは、搬送ベルト２８で保持されてこの吐出領域ＳＥに至り、記録ヘッドアレイ３０に対向した状態で、記録ヘッドアレイ３０から画像情報に応じたインク滴が付着される。

記録ヘッドアレイ３０は、本実施形態では、有効な記録領域が用紙Ｐの幅（搬送方向と直交する方向の長さ）以上とされた長尺状とされ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、サイアン（Ｓ）、及びブラック（Ｋ）の４色それぞれに対応した４つのインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）３２が搬送方向に沿って配置されており、フルカラーの画像を記録可能になっている。

各記録ヘッド３２は、図示しない記録ヘッド制御手段によって制御される。記録ヘッド制御手段は、たとえば、画像情報に応じてインク滴の吐出タイミングや使用するインク吐出口（ノズル）を決め、駆動信号を記録ヘッド３２に送る構成である。

また、記録ヘッドアレイ３０は、搬送方向と直交する方向に不動とされていてもよいが、必要に応じて移動するように構成しておくと、マルチパスによる画像記録で、より解像度の高い画像を記録したり、記録ヘッド３２の不具合を記録結果に反映させないようにしたりできる。

記録ヘッドアレイ３０の両側には、それぞれの記録ヘッド３２に対応した４つのメンテナンスユニット３４が配置されている。図２に示すように、記録ヘッド３２に対してメンテナンスを行う場合に、各記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０（図４参照）によって上方へ移動され、搬送ベルト２８との間に構成された間隙にメンテナンスユニット３４が移動して入り込む。そして、ノズル面３２Ｎ（図３参照）に対向した状態で、所定のメンテナンス動作（吸引、ワイピング、キャッピング等）を行う。

図３に示すように、記録ヘッドアレイ３０の上流側には、電源３８が接続された帯電ロール３６が配置されている。帯電ロール３６は、従動ロール２６との間で搬送ベルト２８及び用紙Ｐを挟みつつ従動し、用紙Ｐを搬送ベルト２８に押圧する押圧位置と、搬送ベルト２８から離間した離間位置との間を移動可能とされている。押圧位置では、接地された従動ロール２６との間に所定の電位差が生じるため、用紙Ｐに電荷を与えて搬送ベルト２８に静電吸着させることができる。

記録ヘッドアレイ３０の下流側には、剥離プレート４０が配置されており、用紙Ｐを搬送ベルト２８から剥離させる。剥離された用紙Ｐは、剥離プレート４０の下流側で排出経路４４を構成する複数の排出ローラ対４２で搬送され、筐体１４の上部に設けられた排紙トレイ４６に排出される。

また、記録ヘッドアレイ３０の上方には、各色のインクを貯留するメインインクタンク５４が配置されている。図４に示すように、各メインインクタンク５４には、各記録ヘッド３２を備えるインクジェット記録ヘッドユニット（以下、ヘッドユニットという）１０が接続されている。

以下、ヘッドユニット１０の構成について説明する。なお、ここでは、１つのヘッドユニット１０について説明するが、その他のヘッドユニット１０も同様の構成である。
［第１実施形態］
ヘッドユニット１０では、記録ヘッド３２が、ヘッド昇降機構５０によって画像形成位置Ｈ１と画像形成位置Ｈ１の上方のメンテナンス位置Ｈ２との間で昇降される。ヘッド昇降機構５０は、ヘッド昇降用モータ５２と、ヘッド昇降用モータ５２の回転軸に形成され、記録ヘッド３２の長手方向の一端側で上下方向に延びるボールネジ５３と、記録ヘッド３２の長手方向の他端側で上下方向に延びるガイドシャフト５６を備える。

記録ヘッド３２の側壁には支持板５８が取付けられている。支持板５８の長手方向の一端部にはボールネジ５３に螺合するネジ穴が形成され、支持板５８の長手方向の中央部には、ガイドシャフト５６と摺動自在に連結される円孔が形成されており、ヘッド昇降用モータ５２によってボールネジ５３が回転されると支持板５８がボールネジ５３、ガイドシャフト５６に沿って移動する。これによって、記録ヘッド３２が、画像形成位置Ｈ１とメンテナンス位置Ｈ２との間で昇降する。

また、ヘッドユニット１０では、リザーブタンク６０が、インク供給路６２によって記録ヘッド３２に連通されている。このリザーブタンク６０は、支持板５８の長手方向の他端部に設置されており、記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０によって昇降されるとリザーブタンク６０も一緒に昇降される。また、支持板５８は、長手方向の中央部で下側にＬ字状に屈折されており、支持板５８の長手方向の他端部に設置されたリザーブタンク６０の位置が、記録ヘッド３２のノズルよりも低くなっている。また、リザーブタンク６０の上部にはリザーブタンク６０内を大気に連通する大気連通口６４が設けられている。

また、記録ヘッド３２とリザーブタンク６０は、インク循環路６６によって連通されている。このインク循環路６６には一方向弁６８とインク循環用ポンプ７０が設けられている。一方向弁６８は、記録ヘッド３２からリザーブタンク６０へのインクの流れのみを許容する。また、インク循環用ポンプ７０は、制御部１００によって制御されており、必要に応じて駆動されて記録ヘッド３２とリザーブタンク６０との間でインクを循環させ、記録ヘッド３２内に混入した気泡やゴミ等を記録ヘッド３２内から除去する。

また、インク循環路６６には、一方向弁６８、インク循環用ポンプ７０の両側をバイパスするバイパス路７２が接続されている。このバイパス路７２には開閉弁７４が設けられている。開閉弁７４は、制御部１００によって制御されており、必要に応じて開閉される。

また、リザーブタンク６０とメインインクタンク５４は、インク供給路７６によって連通されている。このインク供給路７６には、リザーブタンク補充用ポンプ７８が設けられている。このリザーブタンク補充用ポンプ７８は、制御部１００によって制御されており、必要に応じて駆動されてメインインクタンク５４からリザーブタンク６０へインクを補充する。

ところで、リザーブタンク６０は記録ヘッド３２のノズルより下側に配設され、リザーブタンク６０内のインクレベル（液面）がノズルより低くなっていることから、記録ヘッド３２内に充填されたインクには背圧（負圧）が発生している。

この背圧には許容範囲があり、この許容範囲を超えると、ノズルから記録ヘッド３２内へ気泡が混入する等して記録ヘッド３２がノズルからインク滴を良好に吐出することができなくなる。記録ヘッド３２内のインクに作用する背圧を許容範囲に維持するためには、リザーブタンク６０内のインクレベルを許容範囲に維持する必要がある。

このため、リザーブタンク６０には、上限インクレベルセンサ７９Ａと下限インクレベルセンサ７９Ｂが設けられている。上限インクレベルセンサ７９Ａは、リザーブタンク６０内のインクレベルの許容範囲の上限の高さに光線を通過させて、インクを検出する。また、下限インクレベルセンサ７９Ｂは、リザーブタンク６０内のインクレベルの許容範囲の下限の高さに光線を通過させて、インクを検出する。

制御部１００は、上限インクレベルセンサ７９Ａによってインクが検出されると、リザーブタンク補充用ポンプ７８を停止させて、メインインクタンク５４からリザーブタンク６０へのインクの補充を停止させる。また、制御部１００は、下限インクレベルセンサ７９Ｂによってインクが検出されなくなると、リザーブタンク補充用ポンプ７８を駆動させて、メインインクタンク５４からリザーブタンク６０へインクを補充させる。

ここで、上述したように、リザーブタンク６０は支持板５８によって記録ヘッド３２に支持されており、リザーブタンク６０の記録ヘッド３２との相対高さが不変になっている。このため、図中鎖線で示すように、メンテナンス時に、記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０によって画像形成位置Ｈ１からメンテナンス位置Ｈ２へ上昇される際、リザーブタンク６０内のインクレベルのノズルとの相対高さは変化せずに、許容範囲に維持される。これによって、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇する際にも、記録ヘッド３２内のインクに作用する背圧を許容範囲に維持することができ、ノズルから記録ヘッド３２内への気泡等の混入を抑制できる。

このため、ノズルからのインクの吸引やダミージェット等の回復動作の回数を低減でき、インクの消費量を従来と比して低減できる。また、回復動作を実行した後に再びノズルから混入される気泡の量も従来と比して低減できる。従って、従来と比して、インク滴の吐出性能を安定させることができ、画質を向上できる。
［第２実施形態］
次に、ヘッドユニットの第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図５に示すように、ヘッドユニット８０では、記録ヘッド３２がヘッド支持板８２によってボールネジ５３、ガイドシャフト５６に支持されている。また、リザーブタンク６０は、タンク昇降機構８４によって昇降される。

このタンク昇降機構８４は、タンク昇降用モータ８６と、タンク昇降用モータ８６の回転軸に形成され、上下方向に延びるボールネジ８８と、ボールネジ８８に螺合するネジ穴が形成され、リザーブタンク６０を支持するタンク支持板９０と、タンク支持板９０が摺動するガイド枠９２を備える。

また、ヘッドユニット８０には、タンク昇降用モータ８６、ヘッド昇降用モータ５２、インク循環用ポンプ７０、開閉弁７４、リザーブタンク補充用ポンプ７８を制御する制御部２００が設けられている。

リザーブタンク６０は、記録ヘッド３２に対する相対高さが所定値となるように設置されている。また、ボールネジ８８はボールネジ５３と同径で、同一のピッチでネジ溝が形成されている。さらに、タンク昇降用モータ８６は、ヘッド昇降用モータ５２の制御信号と同一の制御信号で駆動され、リザーブタンク６０が、記録ヘッド３２の昇降に同期して昇降される。

このため、図中鎖線で示すように、メンテナンス時に、記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０によって画像形成位置Ｈ１からメンテナンス位置Ｈ２へ上昇される際には、第１実施形態と同様、リザーブタンク６０内のインクレベルのノズルとの相対高さは変化せずに、許容範囲に維持される。これによって、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇する際にも、記録ヘッド３２内のインクに作用する背圧を許容範囲に維持することができる。
［第３実施形態］
次に、ヘッドユニットの第３実施形態について説明する。なお、第１、第２実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図６に示すように、ヘッドユニット１１０には、第１、第２実施形態のヘッドユニットに備えられたリザーブタンク６０よりも深く、貯留できる高さが高いリザーブタンク９４が備えられている。このリザーブタンク９４には、上限インクレベルセンサ７９Ａ、下限インクレベルセンサ７９Ｂが備えられている。上限インクレベルセンサ７９Ａ、下限インクレベルセンサ７９Ｂは、画像形成位置Ｈ１に位置する記録ヘッド３２のノズルに対する相対高さが、第１、第２実施形態と同一となるように設置されており、画像形成位置Ｈ１に位置する記録ヘッド３２のノズルと上限インクレベルセンサ７９Ａとの高低差が高さｈとなっている。

また、リザーブタンク９４は、メンテナンス位置Ｈ２に位置する記録ヘッド３２のノズルの高さから上記高さｈを引いた高さＨ３の上側まで延びており、リザーブタンク９４の高さＨ３までインクを貯留可能となっている。

また、ヘッドユニット１１０には、リザーブタンク９４内のインクの量を調整するインク量調整機構１１１が備えられている。このインク量調整機構１１１は、上限インクレベルセンサ７９Ａ、下限インクレベルセンサ７９Ｂ、上限インクレベルセンサ９６、リザーブタンク補充用ポンプ７８、制御部３００を備える。

上限インクレベルセンサ９６は、リザーブタンク９４の高さＨ３に設置されており、リザーブタンク９４の高さＨ３に光線を通過させて高さＨ３まで貯留されたインクを検出する。また、制御部３００は、ヘッド昇降用モータ５２、インク循環用ポンプ７０、開閉弁７４、リザーブタンク補充用ポンプ７８を制御する。

ここで、ヘッドユニット１１０の動作について説明する。

図中鎖線で示すように、メンテナンス時には、制御部３００が、ヘッド昇降用モータ５２を制御して記録ヘッド３２をメンテナンス位置Ｈ２へ上昇させると共に、リザーブタンク循環用ポンプ７８を正回転させてメインインクタンク５４からリザーブタンク９４へインクを補充する。この際、インクレベルが、記録ヘッド３２と同じ速度で上昇するように、リザーブタンク循環用ポンプ７８が制御される。そして、上限インクレベルセンサ９６によってインクが検出されるとリザーブタンク循環用ポンプ７８の駆動が停止される。

また、図中実線で示すように、画像形成時には、制御部３００が、ヘッド昇降用モータ５２を制御して記録ヘッド３２を画像形成位置Ｈ１へ下降させると共に、リザーブタンク循環用ポンプ７８を逆回転させてリザーブタンク９４からメインインクタンク５４へインクを戻す。この際、インクレベルが、記録ヘッド３２と同じ速度で下降するように、リザーブタンク循環用ポンプ７８が制御される。そして、上限インクレベルセンサ７９Ａによってインクが検出されなくなるとリザーブタンク循環用ポンプ７８の駆動が停止される。

このように、記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０によって昇降される際に、リザーブタンク９４内のインク量がインク量調整機構１１１によって増減されることで、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇される際にも、リザーブタンク９４内のインクレベルのノズルとの相対高さが、許容範囲に維持される。

従って、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇する際にも、記録ヘッド３２内のインクに作用する背圧を許容範囲に維持することができる。
［第４実施形態］
次に、ヘッドユニットの第４実施形態について説明する。なお、第１乃至第３実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図７に示すように、ヘッドユニット１２０では、リザーブタンク６０の上端部に大気連通管９８が取付けられている。この大気連通管９８は、リザーブタンク６０の上端部から上方へ延びて、リザーブタンク６０内を大気に連通させている。また、大気連通管９８は、メンテナンス位置Ｈ２に位置する記録ヘッド３２のノズルの高さから上記高さｈを引いた高さＨ３の上側まで延びており、大気連通管９８の高さＨ３までインクを貯留可能となっている。

また、上限インクレベルセンサ９６が、大気連通管９８の高さＨ３に設置されており、大気連通管９８の高さＨ３に光線を通過させて高さＨ３まで貯留されたインクを検出する。

また、ヘッドユニット１２０には、第３実施形態と同様のインク量調整機構１１１が備えられており、記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０によって昇降される際に、リザーブタンク６０及び大気連通管９８内のインク量がインク量調整機構１１１によって増減される。これによって、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇される際にも、リザーブタンク６０及び大気連通管９８内のインクレベルのノズルとの相対高さが、許容範囲に維持される。従って、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇する際にも、記録ヘッド３２内のインクに作用する背圧を許容範囲に維持することができる。

なお、大気連通管９８は、リザーブタンク６０と同一の材料で形成しても良いし、可撓性材料等の他の材料で形成しても良い。ここで、大気連通管９８を可撓性材料で形成する場合には、大気連通管９８を撓ませて装置内に収容することが可能となるので、大気連通管９８の設置スペースの制約が少なくなり、装置の小型化に繋がる。
［第５実施形態］
次に、ヘッドユニットの第５実施形態について説明する。なお、第１乃至第４実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図８に示すように、ヘッドユニット１３０では、リザーブタンク６０及び大気連通管９８内のインクの量が、インク量調整機構１３１によって増減される。インク量調整機構１３１は、上限インクレベルセンサ７９Ａ、下限インクレベルセンサ７９Ｂ、上限インクレベルセンサ９６、インクバッグ１０２、圧縮展開機構１０４、制御部４００を備える。

インクバック１０２は、インクが充填された可撓性の容器で、インク供給路１０５によってリザーブタンク６０に連通されている。また、圧縮展開機構１０４は、リザーブタンク６０を保持するベースプレート１０６と、ベースプレート１０６にヒンジ１０８を介して支持された圧縮プレート１１２と、圧縮展開用モータ１１４を備える。

インクバック１０２は、ベースプレート１０６と圧縮プレート１１２との間に配設されている。また、圧縮プレート１１２は、長手方向の一端部をヒンジ１０８を介してベースプレート１０６に支持されて回動可能になっており、図示しない捩じりコイルバネによってベースプレート１０６側へ付勢されている。また、圧縮展開用モータ１１４の回転軸に形成されたボールネジ１１６が、上方の圧縮プレート１１２の長手方向他端側へ延びている。このボールネジ１１６には移動体１１８が螺合しており、圧縮プレート１１２が捩じりコイルバネの付勢力で移動体１１８に当接している。

即ち、圧縮展開用モータ１１４が駆動されて移動体１１８が上昇すると圧縮プレート１１２が捩じりコイルバネの付勢力に抗して押上げられて、インクバッグ１０２が展開状態（圧縮状態を開放した状態）になる。これによって、インクバッグ１０２内が負圧になって、リザーブタンク６０内のインクがインクバッグ１０２によって吸出される。また、圧縮展開用モータ１１４が駆動されて移動体１１８が下降すると圧縮プレート１１２が捩じりコイルバネの付勢力で下がって、インクバッグ１０２が圧縮される。これによって、インクバッグ１０２内が正圧になって、インクバッグ１０２からリザーブタンク６０へインクが送出される。

ここで、ヘッドユニット１３０の動作について説明する。

図中鎖線で示すように、メンテナンス時には、制御部４００が、ヘッド昇降用モータ５２を制御して記録ヘッド３２をメンテナンス位置Ｈ２へ上昇させると共に、圧縮展開用モータ１１４を正回転させて圧縮プレート１１２にインクバッグ１０２を圧縮させ、インクバッグ１０２からリザーブタンク６０へインクを補充させる。この際、インクレベルが、記録ヘッド３２と同じ速度で上昇するように、圧縮展開用モータ１１４が制御される。そして、上限インクレベルセンサ９６によってインクが検出されると圧縮展開用モータ１１４の駆動が停止される。

また、図中実線で示すように、画像形成時には、制御部４００が、ヘッド昇降用モータ５２を制御して記録ヘッド３２を画像形成位置Ｈ１へ下降させると共に、圧縮展開用モータ１１４を逆回転させて圧縮プレート１１２にインクバッグ１０２を展開させ、リザーブタンク６０からインクバッグ１０２へインクを戻させる。この際、インクレベルが、記録ヘッド３２と同じ速度で下降するように、圧縮展開用モータ１１４が制御される。そして、上限インクレベルセンサ７９Ａによってインクが検出されなくなると圧縮展開用モータ１１４の駆動が停止される。

このように、記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０によって昇降される際に、リザーブタンク９４内のインク量がインク量調整機構１３１によって増減されることで、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇される際にも、リザーブタンク６０及び大気連通管９８内のインクレベルのノズルとの相対高さが、画像形成位置Ｈ１での許容範囲に維持される。従って、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇する際にも、記録ヘッド３２内のインクに作用する背圧を許容範囲に維持することができる。
［第６実施形態］
次に、ヘッドユニットの第６実施形態について説明する。なお、第１乃至第５実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。

図９に示すように、ヘッドユニット１４０では、リザーブタンク６０及び大気連通管９８内のインクの量が、インク量調整機構１４１によって増減される。インク量調整機構１４１は、上限インクレベルセンサ７９Ａ、下限インクレベルセンサ７９Ｂ、上限インクレベルセンサ９６、ピストン１２２、ピストン駆動部１２４、制御部５００を備える。

ピストン１２２は、リザーブタンク６０内に摺動自在に設けられた板材で、リザーブタンク６０内を２室に水密状態で仕切っており、ピストン駆動部１２４によってリザーブタンク６０内で摺動される。

ここで、ヘッドユニット１４０の動作について説明する。

図中鎖線で示すように、メンテナンス時には、制御部５００が、ヘッド昇降用モータ５２を制御して記録ヘッド３２をメンテナンス位置Ｈ２へ上昇させると共に、ピストン駆動部１２４を制御してピストンを上昇させ、リザーブタンク６０内及び大気連通管９８内のインクレベルを上昇させる。この際、インクレベルが、記録ヘッド３２と同じ速度で上昇するように、ピストン駆動部１２４が制御される。そして、上限インクレベルセンサ９６によってインクが検出されるとピストン駆動部１２４の駆動が停止される。

また、図中実線で示すように、画像形成時には、制御部５００が、ヘッド昇降用モータ５２を制御して記録ヘッド３２を画像形成位置Ｈ１へ下降させると共に、ピストン駆動部１２４を制御してピストン１２２を下降させて、リザーブタンク６０内及び大気連通管９８内のインクレベルを下降させる。この際、インクレベルが、記録ヘッド３２と同じ速度で下降するように、ピストン駆動部１２４が制御される。そして、上限インクレベルセンサ７９Ａによってインクが検出されなくなるとピストン駆動部１２４の駆動が停止される。

このように、記録ヘッド３２がヘッド昇降機構５０によって昇降される際に、リザーブタンク６０内のインク量がインク量調整機構１４１によって増減されることで、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇される際にも、リザーブタンク６０内及び大気連通管９８内のインクレベルのノズルとの相対高さが、許容範囲に維持される。

従って、記録ヘッド３２がメンテナンス位置Ｈ２へ上昇する際にも、記録ヘッド３２内のインクに作用する背圧を許容範囲に維持することができる。

なお、第１乃至第６実施形態では、インクジェット記録装置を例に取って本発明を説明したが、本発明の液滴吐出ユニットは、インクジェット記録ヘッドユニットに限らず、高分子フィルムやガラス上に着色インクを吐出して行うディスプレイ用のカラーフィルターの作製、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う部品実装用のバンプの形成、有機ＥＬ溶液を基板上に吐出させて行うＥＬディスプレイパネルの形成、溶融状態のハンダを基板上に吐出して行う電気実装用のバンプの形成など、様々な工業的用途を対象とした液滴吐出ユニット一般に対して、適用可能である。

また、本発明の液滴吐出ユニット及び画像形成装置において画像記録の対象となる「記録媒体」には、液滴吐出ユニットが液滴を吐出する対象物であれば広く含まれる。したがって、記録媒体には、記録用紙やＯＨＰシートなどが含まれるのはもちろんであるが、これら以外にも、たとえば、配線パターン等が形成される基板などが含まれる。

さらに、本発明の液滴吐出ユニットにおける相対高さ維持手段は、第１乃至第６実施形態の構成に限らず、液滴吐出ユニットが画像形成位置からメンテナンス位置で上昇される際に、タンク内の液面のノズルとの相対高さを所定範囲に維持することを可能とする構成であれば、適用可能である。

本発明の実施形態のインクジェット記録装置の概略を示す図である。 本発明の実施形態のインクジェット記録装置の概略を示す図である。 本発明の実施形態のインクジェット記録装置の印字部の概略を示す図である。 本発明の第１実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットの概略を示す図である。 本発明の第２実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットの概略を示す図である。 本発明の第３実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットの概略を示す図である。 本発明の第４実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットの概略を示す図である。 本発明の第５実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットの概略を示す図である。 本発明の第６実施形態のインクジェット記録ヘッドユニットの概略を示す図である。

符号の説明

１０ インクジェット記録ヘッドユニット（液滴吐出ユニット）
１２ インクジェット記録装置（画像形成装置）
３２ インクジェット記録ヘッド（液滴吐出ヘッド）
５０ ヘッド昇降機構（ヘッド昇降手段）
５８ 支持板（相対高さ維持手段、タンク支持手段）
６０ リザーブタンク（タンク）
８０ インクジェット記録ヘッドユニット（液滴吐出ユニット）
８４ タンク昇降機構（相対高さ維持手段、タンク昇降手段）
９８ 大気連通管
１０２ インクバッグ（可撓性容器）
１０４ 圧縮展開機構（圧縮展開手段）
１１０ インクジェット記録ヘッドユニット（液滴吐出ユニット）
１１１ インク量調整機構（相対高さ維持手段、液量調整手段）
１２０ インクジェット記録ヘッドユニット（液滴吐出ユニット）
１２２ ピストン（移動体）
１２４ ピストン駆動部（駆動手段）
１３０ インクジェット記録ヘッドユニット（液滴吐出ユニット）
１３１ インク量調整機構（相対高さ維持手段、液量調整手段）
１４０ インクジェット記録ヘッドユニット（液滴吐出ユニット）
１４１ インク量調整機構（相対高さ維持手段、液量調整手段）
Ｐ 用紙（記録媒体）

Claims (10)

1. ノズルから記録媒体へ液滴を吐出する液滴吐出ヘッドと、
   画像形成位置と前記画像形成位置の上方のメンテナンス位置との間で前記液滴吐出ヘッドを昇降させるヘッド昇降手段と、
   前記液滴吐出ヘッドへ供給される液体を貯留するタンクと、
   前記液滴吐出ヘッドが前記画像形成位置に位置する際、前記タンク内の液面の前記ノズルとの相対高さを前記ノズルより低い所定範囲に維持する相対高さ維持手段と、
   を備える液滴吐出ユニットであって、
   前記相対高さ維持手段は、前記液滴吐出ヘッドが前記ヘッド昇降手段によって前記メンテナンス位置へ上昇される際、前記タンク内の液面の前記ノズルとの相対高さを前記所定範囲に維持することを特徴とする液滴吐出ユニット。
2. 前記相対高さ維持手段が、
   前記タンクの前記液滴吐出ヘッドとの相対高さが不変となるように、前記タンクを前記液滴吐出ヘッドに支持するタンク支持手段を有することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ユニット。
3. 前記相対高さ維持手段が、
   前記液滴吐出ヘッドが前記ヘッド昇降手段によって昇降される際に、前記タンクを昇降させるタンク昇降手段を有することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ユニット。
4. 前記相対高さ維持手段が、
   前記タンク内に摺動自在に設けられた摺動部材と、
   前記液滴吐出ヘッドが前記ヘッド昇降手段によって昇降される際に、前記摺動部材を前記タンク内で摺動させる駆動手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ユニット。
5. 前記相対高さ維持手段が、
   前記液滴吐出ヘッドが前記ヘッド昇降手段によって昇降される際に、前記タンク内の液量を増減する液量調整手段を有することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ユニット。
6. 前記液量調整手段が、
   前記タンクに連通され、液体を貯留する可撓性容器と、
   前記可撓性容器を圧縮又は展開して、前記可撓性容器と前記タンクとの間で液体を往来させる圧縮展開手段と、
   を有することを特徴とする請求項４に記載の液滴吐出ユニット。
7. 前記タンクは、前記液滴吐出ヘッドが前記メンテナンス位置に位置する際に、前記タンク内の液面の前記ノズルとの相対高さが前記所定範囲に入る高さまで液体を貯留可能であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の液滴吐出ユニット。
8. 前記タンクから上方へ延びて前記タンク内を大気に連通する大気連通管を備え、
   前記大気連通管は、前記液滴吐出ヘッドが前記メンテナンス位置に位置する際に、前記大気連通管内の液面の前記ノズルとの相対高さが前記所定範囲に入る高さまで液体を貯留可能であることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１項に記載の液滴吐出ユニット。
9. 前記大気連通管が可撓性材料で形成されたことを特徴とする請求項８に記載の液滴吐出ユニット。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載の液滴吐出ユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。

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