特許 7463847 液吐出装置及び液供給方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-01

(45)【発行日】2024-04-09

(54)【発明の名称】液吐出装置及び液供給方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/175 20060101AFI20240402BHJP

   B41J 2/17 20060101ALI20240402BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20240402BHJP

   B41J 2/19 20060101ALI20240402BHJP

【ＦＩ】

B41J2/175 503

B41J2/175 301

B41J2/17 203

B41J2/01 401

B41J2/175 501

B41J2/19

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020091249

(22)【出願日】2020-05-26

(65)【公開番号】P2021186985

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-02-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000006747

【氏名又は名称】株式会社リコー

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100182453

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 英明

(72)【発明者】

【氏名】青山 純平

(72)【発明者】

【氏名】前田 博章

【審査官】佐藤 孝幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２７５６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４０７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９３０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５１１０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４７３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９５９１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１１０８５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４４３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００９７１８４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／１７５

Ｂ４１Ｊ ２／１７

Ｂ４１Ｊ ２／０１

Ｂ４１Ｊ ２／１９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液を吐出する液吐出部と、
液が収容されている第１液収容部と、
前記第１液収容部から送られた液が収容される第２液収容部と、
前記第２液収容部を経由して前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る第１流路と、
前記第２液収容部を経由することなく前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る第２流路と、
を備え、
前記第１液収容部に収容される液の量が所定量未満となった場合は、前記第２流路を経由して前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る液吐出装置。

【請求項2】

前記第１流路と前記第２流路とを切り換える流路切換部を備える請求項１に記載の液吐出装置。

【請求項3】

前記第２液収容部の送液方向下流に圧力調整部を備える請求項１又は２に記載の液吐出装置。

【請求項4】

前記第２流路は、前記第１流路よりも短い請求項１から３のいずれかに記載の液吐出装置。

【請求項5】

前記圧力調整部に収容される液の量が所定量未満となった場合は、前記圧力調整部から前記液吐出部への送液を停止して、前記第１液収容部から前記圧力調整部へ液を送り、
前記圧力調整部に収容される液の量が所定量以上となった場合に、前記第２流路を経由して前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る請求項３に記載の液吐出装置。

【請求項6】

前記第２流路を経由する前記液吐出部への送液の最中に、前記圧力調整部から液回収部へ液を排出する排液流路を備える請求項３又は５に記載の液吐出装置。

【請求項7】

前記第２流路を経由して行う前記液吐出部への送液が完了した後、再度、前記第２流路を経由して前記液吐出部へ液を供給する際に同時に前記排液流路を経由して前記液回収部へ液を排出する請求項６に記載の液吐出装置。

【請求項8】

前記第１流路及び前記第２流路は、前記液吐出部の送液方向上流で合流し、前記液吐出部へ連通する請求項１から７のいずれかに記載の液吐出装置。

【請求項9】

前記第２流路に、前記液吐出部への送液方向とは反対方向への液の逆流を防止する逆流防止部を有する請求項１から８のいずれかに記載の液吐出装置。

【請求項10】

液を吐出する液吐出部へ液を供給する液供給方法であって、
液が収容されている第１液収容部から第２液収容部を経由して前記液吐出部へ液を送る第１送液工程と、
前記第２液収容部を経由することなく前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る第２送液工程と、
を選択的に行い、
前記第１液収容部に収容される液の量が所定量未満となった場合は、前記第２送液工程によって前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る液供給方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液吐出装置及び液供給方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複写機、プリンタなどの画像形成装置として、用紙などのシートにインクを吐出して画像を形成するインクジェット式の画像形成装置が知られている。

【0003】

この種の画像形成装置においては、インクを液滴化してシートに吐出する液吐出装置が搭載されている。一般的に、液体吐出装置は、インクを吐出する液体吐出ヘッドのほか、インクを収容するメインタンクやサブタンク、及びこれらと液体吐出ヘッドを繋ぐインク供給チューブなどを備えている。

【0004】

メインタンクから液体吐出ヘッドへのインクの供給は、サブタンクやインク供給チューブを経由して行われる｛特許文献１（特開２００３－１５９８０９号公報）参照｝。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、サブタンクを経由するインク供給方法では、インクの供給時間が長くかかるという問題があった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、液を吐出する液吐出部と、液が収容されている第１液収容部と、前記第１液収容部から送られた液が収容される第２液収容部と、前記第２液収容部を経由して前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る第１流路と、前記第２液収容部を経由することなく前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る第２流路と、を備え、前記第１液収容部に収容される液の量が所定量未満となった場合は、前記第２流路を経由して前記第１液収容部から前記液吐出部へ液を送る液吐出装置である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、液の供給時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【図2】ライン型ヘッドの平面図である。

【図3】本実施形態に係る液吐出装置の概略構成図である。

【図4】液供給方法の一例を示すフローチャートである。

【図5】液供給方法の他の例を示すフローチャートである。

【図6】液供給方法のさらに別の例を示すフローチャートである。

【図7】本発明の他の実施形態に係る液吐出装置の概略構成図である。

【図8】本発明のさらに別の実施形態に係る液吐出装置の概略構成図である。

【図9】他の画像形成装置の構成を示す図である。

【図10】別の画像形成装置の構成を示す図である。

【図11】液吐出装置の他の例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。なお、本発明を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

【0010】

図１は、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略構成図である。

【0011】

図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、原稿搬送装置１と、画像読取装置２と、画像形成部３と、シート供給装置４と、カートリッジ装着部５と、乾燥装置６と、シート排出部７と、を備えている。また、画像形成装置１００の横には、後処理装置２００が配置されている。

【0012】

原稿搬送装置１は、原稿トレイ１１から原稿を１枚ずつ分離して画像読取装置２のコンタクトガラス１３に向けて搬送する装置である。原稿搬送装置１は、原稿を搬送する原稿搬送手段として複数の搬送ローラなどを備えている。

【0013】

画像読取装置２は、コンタクトガラス１３上に載置された原稿の画像や、コンタクトガラス１３上を通過する原稿の画像を読み取る装置である。画像読取装置２は、画像読取部としての光学走査ユニット１２を備えている。光学走査ユニット１２は、コンタクトガラス１３上の原稿に光を照射する光源や、原稿の反射光から画像を読み取る画像読取手段としてのＣＣＤ（電荷結合素子）などを有している。また、画像読取手段として、密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）などを用いてもよい。

【0014】

画像形成部３は、シートに液を吐出する液吐出部としての液体吐出ヘッド１４を有している。液体吐出ヘッド１４は、画像形成用の液体であるインクを吐出してシートに付与する。

【0015】

カートリッジ装着部５には、複数のインクカートリッジ１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｂｋが着脱可能に装着されている。各インクカートリッジ１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｂｋには、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの異なる色のインクが充填されている。各インクカートリッジ内のインクは、送液ポンプによって液体吐出ヘッド１４へ供給される。

【0016】

乾燥装置６は、シート上のインクを乾燥させるためにシートを加熱する装置（加熱装置）である。本実施形態に係る乾燥装置６は、ハロゲンヒータなどの加熱源によって加熱されるベルトと、ベルトに接触するローラなどを備えている。回転するローラとベルトとの間にシートが進入すると、ベルトとローラによってシートが挟持されながら加熱されることにより、シート上のインクが乾燥される。また、乾燥装置６は、シートに温風を吹き付けることによりインクを乾燥させる温風発生装置であってもよい。

【0017】

シート供給装置４は、シート収容部としての複数の給紙カセット１６を備えている。各給紙カセット１６には、画像が形成されるシートとして、Ａ４サイズやＢ４サイズなどのあらかじめ用紙搬送方向（シート搬送方向）に所定のサイズに裁断された用紙Ｐ、いわゆるカット紙が収容されている。また、各給紙カセット１６には、シート給送手段としての給紙ローラ１７と、シート分離手段としての分離パッド１８と、が設けられている。

【0018】

後処理装置２００は、画像形成装置１００から送られてきたシートに対して揃え処理などの後処理を行う装置である。後処理装置２００が備える後処理部は、複数枚のシートを揃えて排出するシート揃え部のほか、シートに孔をあける穿孔処理部や、複数枚のシートを綴じる綴じ処理部、シートを二つ折りや三つ折りなどにする折り処理部などであってもよい。

【0019】

図１を参照しつつ、本実施形態に係る画像形成装置の基本動作について説明する。

【0020】

印刷動作開始の指示があると、複数の給紙カセット１６のうちのいずれかの給紙カセット１６から用紙Ｐが給送される。詳しくは、給紙ローラ１７が回転することにより、給紙カセット１６に収容されている最上位の用紙Ｐが給紙ローラ１７と分離パッド１８とによって他の用紙（用紙束）と分離されて送り出される。

【0021】

用紙Ｐが画像形成部３と対向する水平方向の搬送路６０に搬送されると、画像形成部３によって用紙Ｐに画像が形成される。詳しくは、画像読取装置２によって読み取られた原稿の画像情報、あるいは端末からプリント指示されたプリント情報に応じて液体吐出ヘッド１４の吐出動作が制御されることにより、用紙Ｐの画像形成面（上面）にインクが吐出されて画像が形成される。なお、用紙Ｐに形成される画像は、文字、図形等の有意な画像のほか、それ自体意味を持たないパターンなどであってもよい。

【0022】

両面印刷を行う場合は、画像形成部３の用紙搬送方向下流側で、用紙Ｐを反対方向へ搬送することにより、用紙Ｐを反転搬送路６１へ案内する。詳しくは、用紙Ｐの後端が、画像形成部３の用紙搬送方向下流側に配置されている第１経路切換手段２６を通過した後、第１経路切換手段２６によって搬送路が反転搬送路６１に切り換えられ、用紙Ｐが反対方向に搬送される。これにより、用紙Ｐが反転搬送路６１へ案内される。そして、用紙Ｐが反転搬送路６１を通過することにより、用紙Ｐは表裏反転された状態で再び画像形成部３へ搬送され、上記と同様の画像形成部３の動作により用紙Ｐの裏面に画像が形成される。

【0023】

画像が形成された用紙Ｐは、第１経路切換手段２６よりも用紙搬送方向下流側にある第２経路切換手段２７によって、乾燥装置６を通過する搬送路６２か、乾燥装置６を通過しない搬送路６３かへ、選択的に案内される。用紙Ｐが乾燥装置６を通過する搬送路６２へ案内されると、乾燥装置６によって用紙Ｐ上のインクが乾燥される。一方、用紙Ｐが乾燥装置６を通過しない搬送路６３へ案内された場合は、用紙Ｐが、第３経路切換手段２８によって、シート排出部７へ向かう搬送路６４か、後処理装置２００へ向かう搬送路６５かへ、選択的に案内される。また、乾燥装置６を通過した用紙Ｐは、別の第４経路切換手段２９によって、シート排出部７へ向かう搬送路６６か、後処理装置２００へ向かう搬送路６７かへ、選択的に案内される。

【0024】

そして、用紙Ｐがシート排出部７へ向かう搬送路６４，６６へ案内された場合は、用紙Ｐがシート排出部７へ排出される。一方、用紙Ｐが後処理装置２００へ向かう搬送路６５，６７へ案内された場合は、用紙Ｐが後処理装置２００へ搬送され、用紙Ｐに所定の後処理が行われて排出される。なお、本実施形態では、用紙Ｐの片面のみに画像が形成されている場合、その画像形成面（インクが付与された液付与面）が下向きの状態で用紙Ｐがシート排出部７又は後処理装置２００へ送られる、いわゆるフェースダウン方式を採用しているが、反対に、画像形成面が上向きの状態で用紙Ｐが送られるフェースアップ方式であってもよい。

【0025】

以上のようにして、一連の印刷動作が完了する。

【0026】

次に、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１４の構成について説明する。

【0027】

図２は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド１４であるライン型ヘッドの平面図である。

【0028】

図２に示すように、画像形成部３のベース部には、用紙搬送方向Ａ（主走査方向Ｅと交差する方向）と用紙幅方向（主走査方向Ｅ）のそれぞれの方向に並んで配置された複数の液体吐出ヘッド１４が設けられている。各液体吐出ヘッド１４は、複数のノズルを配列したノズル列１９を有している。

【0029】

ライン型の液体吐出ヘッド１４においては、用紙Ｐが画像形成部３へ搬送されると、用紙Ｐが画像形成部３との対向領域を通過する際に、画像情報に基づく駆動信号によって各液体吐出ヘッド１４の吐出駆動が制御され、各液体吐出ヘッド１４から各色のインクが用紙Ｐに吐出される。これにより、用紙Ｐに対して画像情報に応じた画像が形成される。

【0030】

続いて、液体吐出ヘッド１４から液を吐出させる液吐出装置の構成について説明する。

【0031】

図３は、本実施形態に係る液体吐出装置の概略構成図である。

【0032】

図３に示すように、本実施形態に係る液吐出装置２０は、上述の液体吐出ヘッド１４のほか、メインタンクとしてのインクカートリッジ１５と、サブタンクとしてのバッファタンク３１と、圧力調整部としての供給側圧力調整タンク３２及び戻り側圧力調整タンク３３と、液回収部としての廃液タンク３４と、を備えている。

【0033】

インクカートリッジ１５は、上述の複数のインクカートリッジ１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｂｋ（図１参照）のうちの１つである。ここでは、１つのインクカートリッジ１５を例に液吐出装置２０の構成について説明する。インクカートリッジ１５は、カートリッジ装着部５（図１参照）に装着された状態で、図３に示す流路４１を介してバッファタンク３１に接続される。バッファタンク３１とインクカートリッジ１５とを繋ぐ流路４１には、インクカートリッジ１５からバッファタンクへ液を送る送液手段としての第１送液ポンプ５１が設けられている。

【0034】

廃液タンク３４は、排液流路２４を介して供給側圧力調整タンク３２と接続されている。排液流路２４には、供給側圧力調整タンク３２から廃液タンク３４へ液を排出する排液手段としての排液ポンプ５７が設けられている。また、廃液タンク３４は、液体吐出ヘッド１４から排出される余剰液も回収する。

【0035】

バッファタンク３１、供給側圧力調整タンク３２、戻り側圧力調整タンク３３、及び、液体吐出ヘッド１４は、液を循環させる循環流路２３を介して接続されている。バッファタンク３１と供給側圧力調整タンク３２とを繋ぐ流路４２、供給側圧力調整タンク３２と液体吐出ヘッド１４とを繋ぐ流路４３、液体吐出ヘッド１４と戻り側圧力調整タンク３３とを繋ぐ流路４４、及び、戻り側圧力調整タンク３３とバッファタンク３１とを繋ぐ流路４５には、それぞれ送液手段としての第２送液ポンプ５２、第３送液ポンプ５３、第４送液ポンプ５４、第５送液ポンプ５５が設けられている。各送液ポンプ５２～５５は、バッファタンク３１を起点として、供給側圧力調整タンク３２、液体吐出ヘッド１４、戻り側圧力調整タンク３３、バッファタンク３１の順に液を循環させる。

【0036】

供給側圧力調整タンク３２及び戻り側圧力調整タンク３３は、循環流路２３内で液を循環させる圧力差を調整するための液収容部（液体タンク）である。具体的には、循環流路２３に設けられた各送液ポンプ５２～５５の送液により、液体吐出ヘッド１４に対して供給側圧力調整タンク３２側が加圧側となり、反対に、戻り側圧力調整タンク３３側が負圧側となって、供給側圧力調整タンク３２と戻り側圧力調整タンク３３との間に圧力差が生じる。この圧力差によって、液が、供給側圧力調整タンク３２、液体吐出ヘッド１４、戻り側圧力調整タンク３３、バッファタンク３１の順に循環する。供給側圧力調整タンク３２と戻り側圧力調整タンク３３には、それぞれ、各圧力調整タンク３２，３３内の圧力を調整する圧力調整機構（レギュレータ）３５，３６が設けられている。

【0037】

インクカートリッジ１５が液体吐出ヘッド１４よりも重力方向下方に位置する場合は、インクカートリッジ１５と液体吐出ヘッド１４との間の水頭差によって、循環流路２３内で液を循環させる圧力差が得られるため、戻り側圧力調整タンク３３を省略することも可能である。一方、本実施形態においては、インクカートリッジ１５が液体吐出ヘッド１４よりも重力方向上方に配置されているため、戻り側圧力調整タンク３３を設け、循環流路２３内での圧力差が十分に得られるようにしている。また、このような戻り側圧力調整タンク３３を循環流路に備える構成は、循環流路２３内の送液量が多い場合にも有効である。従って、多数のノズルを有し、シートの幅方向に渡って一度にインクを吐出できる、いわゆるフルライン型の液体吐出ヘッドを備えるインクジェット画像形成装置においては、特に戻り側圧力調整タンク３３を備えることが望ましい。

【0038】

また、バッファタンク３１の上部には、大気開放口３７が設けられている。バッファタンク３１内の液面は、液体吐出ヘッド１４のノズル面よりも所定距離重力方向下方に配置されているため、バッファタンク３１の大気開放口３７を開放すると、液体吐出ヘッド１４に高低差に応じた水頭差が常時発生する。このため、液体循環停止時には、液体吐出ヘッド１４に生じる水頭差によって液体吐出ヘッド１４のノズルのメニスカスを安定維持することができる。

【0039】

ところで、インクカートリッジに収容される液（インク）には、気泡が混入しているものがある。このため、インクカートリッジから液体吐出ヘッドへ液を供給する際、液と一緒に液体吐出ヘッドへ気泡が流れ込むことがある。気泡が液体吐出ヘッド内に入ると、液体吐出ヘッドの液室内に加えられる吐出エネルギー（滴吐出圧力）が気泡によって吸収されて、最適な液滴吐出圧力が得られなくなり、液滴吐出不良の原因になる虞がある。そのため、液供給時においては、液中から気泡を排出する工程が必要になる。

【0040】

しかしながら、液体吐出ヘッドへ液を供給するにあたって、上述のバッファタンク３１や各圧力調整タンク３２などを繋ぐ循環流路２３を介して液を液体吐出ヘッド１４へ供給すると、液体吐出ヘッド１４への液の供給が完了し印刷開始可能な状態となるまでに時間を要することになる。特に、液体吐出ヘッド１４へ初めて液を充填する初期充填時においては、循環経路２３内に液が充填されていないため、液体吐出ヘッド１４への液供給（充填）が完了するまでに長い時間を要する。また、本実施形態のように、液体吐出ヘッド１４が複数のノズルを有する場合は、全てのノズルに対して気泡を排出しながら液を供給する必要があるため、より一層長い時間を要することになる。さらに、循環流路２３に戻り側圧力調整タンク３３が設けられていると、負圧調整を行う時間も必要になるため、液供給工程に要する時間がますます長くなる傾向にある。

【0041】

そこで、本実施形態に係る液吐出装置においては、上記のような液体吐出ヘッド１４への液供給時間が長くなる課題を改善するため、図３に示すように、インクカートリッジ１５から循環流路２３を経由せずに液体吐出ヘッド１４へ液を供給するための流路２２が設けられている。すなわち、本実施形態に係る液吐出装置２０は、インクカートリッジ１５からバッファタンク３１及び供給側圧力調整タンク３２を経由して液体吐出ヘッド１４へ液を送る第１流路２１のほかに、インクカートリッジ１５からバッファタンク３１や供給側圧力調整タンク３２を経由することなく液体吐出ヘッド１４へ液を送る第２流路２２を備えている。

【0042】

図３に示すように、第２流路２２は、第１流路２１上の第１送液ポンプ５１よりも送液方向上流（分岐部Ｘ）で第１流路２１から分岐し、第１流路２１上の第３送液ポンプ５３よりも送液方向下流（合流部Ｙ）で第１流路２１に合流している。第２流路２２の分岐部Ｘから合流部Ｙまでの部分以外は、第１流路２１と一部流路が共通している。また、第２流路２２の分岐部Ｘから合流部Ｙまでの流路４６上には、インクカートリッジ１５から液体吐出ヘッド１４へ液を送る送液手段としての第６送液ポンプ５６が設けられている。

【0043】

また、分岐部Ｘには、第１流路２１と第２流路２２とを切り換えるバルブなどの流路切換部３８が設けられている。このため、本実施形態では、インクカートリッジ１５から第１流路２１を経由して液体吐出ヘッド１４へ液を送る第１送液工程と、インクカートリッジ１５から第２流路２２を経由して液体吐出ヘッド１４へ液を送る第２送液工程と、を選択的に行うことが可能となっている。

【0044】

以下、図３及び図４のフローチャートを参照しつつ、液体吐出ヘッド１４に初めてインクを充填する際の初期充填方法（液供給方法）について説明する。

【0045】

初期充填を行うときは、まず、第２流路２２を経由してインクカートリッジ１５内のインクを液体吐出ヘッド１４へ供給する（図４のＳｔｅｐ１）。次に、循環流路２３内の空気又は気泡を排出するため、排液流路２４を経由して供給側圧力調整タンク３２から廃液タンク３４へインクを排出する（図４のＳｔｅｐ２）。そして、供給側圧力調整タンク３２から廃液タンク３４へのインクの排出を所定時間継続した後、インクの排出を停止し、第２流路２２に設けられた第６送液ポンプ５６と第１流路２１に設けられた第３送液ポンプ５３とによってインクを液体吐出ヘッド１４へ押し込み、インクを液体吐出ヘッド１４の隔壁になじませる（図４のＳｔｅｐ３）。そして、液体吐出ヘッド１４内に押し込まれたインクによって液体吐出ヘッド１４内にあらかじめ充填されていた充填液を廃液タンク３４へ排出すると共に、第２流路２２を経由して行うインクの供給を一旦停止する（図４のＳｔｅｐ４）。これにより、液体吐出ヘッド１４内の充填液が供給されたインクと置換される。

【0046】

その後、第２流路を経由して行うインクの供給を再開し（図４のＳｔｅｐ５）、液体吐出ヘッド１４内に気泡が無いことが確認されるまで、上述の各工程（図４のＳｔｅｐ１～Ｓｔｅｐ５）を繰り返し行う（図４のＳｔｅｐ６）。なお、液体吐出ヘッド１４内の充填液がインクに置換された後は、液体吐出ヘッド１４内へインクが供給されると、充填液の代わりに余剰インクが廃液タンク３４へ排出されることになる。液体吐出ヘッド１４内の気泡の有無を検知する気泡検知手段としては、例えば、超音波式あるいはレーザなどの発信部と受信部との間の信号受信状態に基づき気泡の有無を検知できる検知装置など、公知の手段を用いることができる。

【0047】

以上のように、本実施形態に係る液吐出装置２０においては、液体吐出ヘッド１４へインクを初期充填する際、第２流路２２を用いることにより、インクカートリッジ１５（第１液収容部）とは別の第２液収容部としてのバッファタンク３１や各圧力調整タンク３２，３３を経由することなく液を液体吐出ヘッド１４へ送ることができる。これにより、短い時間で液体吐出ヘッド１４へ液を供給できるようになり、印刷可能な状態となるまでの待ち時間を短縮できるようになる。従って、特に本実施形態のような複数のノズルや戻り側圧力調整タンク３３を有する構成（液体吐出ヘッド１４への液充時間が比較的長くかかる構成）においては、時間短縮による大きな効果が期待できる。

【0048】

また、第２流路２２を第１流路２１よりも短い流路とすることにより、液体吐出ヘッド１４への液の供給をより短い時間で行うことが可能となる。これにより、液充填時間のさらなる短縮を実現でき、早い段階で印刷を開始できるようになる。なお、ここで比較する流路の長さは、インクカートリッジ１５から液体吐出ヘッド１４までの第１流路２１及び第２流路２２のそれぞれの長さであってもよいし、分岐部Ｘから合流部Ｙまでの第１流路２１及び第２流路２２のそれぞれの長さであってもよい。

【0049】

上述の例では、第２流路２２を経由してインクを液体吐出ヘッド１４へ供給する工程（Ｓｔｅｐ１）と、排液流路２４を経由して供給側圧力調整タンク３２から廃液タンク３４へインクを排出する工程（Ｓｔｅｐ２）とが、別々のタイミングで行っているが、これらの工程を同じタイミングで行ってもよい。その場合、より一層の時間の短縮が可能となる。

【0050】

上述の例において、初期充填を行った後は、検知センサなどにより供給側圧力調整タンク３２内の液量が所定量以上であるか否かを確認すると共に、供給側圧力調整タンク３２内の圧力を調整するための循環経路２３内の液の循環を継続する。その後、供給側圧力調整タンク３２内の圧力が適切な状態となると、供給側圧力調整タンク３２から液体吐出ヘッド１４への液の供給が十分にできるようになる。また、本実施形態では、供給側圧力調整タンク３２から廃液タンク３４へ直接液を排出できる排液流路２４が設けられているため、液体吐出ヘッド１４を経由することなく液を排出して圧力調整が可能である。また、排液流路２４は、供給側圧力調整タンク３２に直接接続されている場合に限らず、供給側圧力調整タンク３２と液体吐出ヘッド１４とを繋ぐ流路４３に接続されていてもよい。すなわち、排液流路２４は、第１流路２１の途中に接続されていればよい。

【0051】

本実施形態では、液体吐出ヘッド１４への初期充填を行った後、印刷などを行うことにより消費された液は、基本的に第１流路２１を経由した供給側圧力調整タンク３２から液の供給によって補充される。ただし、これに限らず、第２流路２２を経由して、初期充填後の通常の液の補充を行ってもよい。その場合、第１流路２１を経由する液の供給と、第２流路２２を経由する液の供給を、同時に行ってもよいし、切り換えて別々のタイミングで行ってもよい。このように、第２流路２２を用いた液の供給を、初期充填後の通常の液の補充においても行えるようにすることにより、供給側圧力調整タンク３２から液体吐出ヘッド１４への液の供給が円滑に行えない場合などに対応できるようになる。

【0052】

また、インクカートリッジ１５内の液量が少なってくると、供給側圧力調整タンク３２から液体吐出ヘッド１４へ液を安定して供給するのに時間がかかる場合がある。そのような場合は、図５に示すフローチャートのように、第２流路２２を経由した液の供給を行うとよい。

【0053】

具体的には、まず、インクカートリッジ１５に収容されているインクの量が、あらかじめ設定された所定量Ｔｈ１以上であるか否かを確認し、インクの量が所定量Ｔｈ１以上であれば（図５のＳｔｅｐ１で「ＹＥＳ」の場合）、第１流路２１を経由して液体吐出ヘッド１４へ液を供給する（図５のＳｔｅｐ２）。そして、液体吐出ヘッド１４にインクが必要な量供給されるまで、第１流路２１を経由したインクの供給を行う（図５のＳｔｅｐ３）。

【0054】

しかしながら、液体吐出ヘッド１４へのインクの供給が完了していない状態で（図５のＳｔｅｐ３で「ＮＯ」の場合）、インクカートリッジ１５内のインクの量が上記所定量Ｔｈ１未満となったときは（図５のＳｔｅｐ１で「ＮＯ」の場合）、供給側圧力調整タンク３２から液体吐出ヘッド１４へ液を供給するのに時間がかかるようになる。従って、そのような場合は、第１流路２１から第２流路２２に切り換えてインクを液体吐出ヘッド１４へ供給する（図５のＳｔｅｐ４）。そして、液体吐出ヘッド１４にインクが必要な量供給されるまで、第２流路２２を経由したインクの供給を行う（図５のＳｔｅｐ６）。

【0055】

このように、インクカートリッジ１５内の液量が減少し、供給側圧力調整タンク３２から液を安定して供給するのに時間がかかる場合は、第２流路２２を経由した液の供給を行うことにより、液体吐出ヘッド１４への液の供給を短い時間で行うことが可能である。

【0056】

また、供給側圧力調整タンク３２内の液量が少なくなってきた場合も、圧力調整に時間がかかるため、供給側圧力調整タンク３２から液体吐出ヘッド１４へ液を供給するのに時間がかかる。従って、このよう場合も、第２流路２２を経由した液の供給を行うとよい。

【0057】

具体的には、図６のフローチャートに示すように、供給側圧力調整タンク３２に収容されているインクの量が、あらかじめ設定された所定量Ｔｈ２以上であるか否かを確認し、インクの量が所定量Ｔｈ２以上であれば（図６のＳｔｅｐ１で「ＹＥＳ」の場合）、第１流路２１を経由して液体吐出ヘッド１４へ液を供給する。そして、液体吐出ヘッド１４にインクが必要な量供給されるまで、第１流路２１を経由したインクの供給を行う（図６のＳｔｅｐ３）。

【0058】

しかしながら、液体吐出ヘッド１４へのインクの供給が完了していない状態で（図６のＳｔｅｐ３で「ＮＯ」の場合）、供給側圧力調整タンク３２内のインクの量が上記所定量Ｔｈ２未満となったときは（図６のＳｔｅｐ１で「ＮＯ」の場合）、供給側圧力調整タンク３２内の圧力調整に時間を要するため、供給側圧力調整タンク３２から液体吐出ヘッド１４へ液を供給するのに時間がかかるようになる。従って、そのような場合は、まず、供給側圧力調整タンク３２と液体吐出ヘッド１４とを繋ぐ流路４３（図３参照）を閉鎖し、第１流路２１を経由する（供給側圧力調整タンク３２からの）液体吐出ヘッド１４への送液を停止する（図６のＳｔｅｐ４）。そして、その状態で、インクカートリッジ１５から供給側圧力調整タンク３２へインクを送る（図６のＳｔｅｐ５）。その後、供給側圧力調整タンク３２内のインクの量が上記所定量Ｔｈ２以上となった場合に（図６のＳｔｅｐ６で「ＹＥＳ」の場合）、上記流路４３（第１流路２１）を開放し、第２流路２２を経由してインクを液体吐出ヘッド１４へ送る（図６のＳｔｅｐ７）。そして、液体吐出ヘッド１４にインクが必要な量供給されるまで、第２流路２２を経由したインクの供給を行う（図６のＳｔｅｐ８）。

【0059】

このように、供給側圧力調整タンク３２内の液量が減少し、供給側圧力調整タンク３２から液を供給するのに時間がかかる場合は、第２流路２２を経由した液の供給を行うことにより、液体吐出ヘッド１４への液の供給を短い時間で行うことが可能である。

【0060】

図７は、本発明の他の実施形態の構成を示す図面である。

【0061】

図７に示す実施形態では、液体吐出ヘッド１４に対して初期充填専用のインクカートリッジ４０が装着可能に構成されている。初期充填専用のインクカートリッジ４０は、第１流路２１とは別の流路４７（第２流路２２）を介して液体吐出ヘッド１４に接続される。このため、本実施形態では、図３に示す第１流路２１から分岐する第２流路２２は省略されている。また、初期充填専用のインクカートリッジ４０と液体吐出ヘッド１４とを繋ぐ流路４７には、初期充填専用のインクカートリッジ４０から液体吐出ヘッド１４へ液を送る送液手段としての送液ポンプ５８が設けられている。それ以外の構成は、基本的に上述の実施形態と同様である。

【0062】

この場合、初期充填専用のインクカートリッジ４０から液体吐出ヘッド１４へ直接液を供給することができ、第１流路２１（バッファタンク３１及び各圧力調整タンク３２，３３）を経由することなく液を供給することができる。このため、本実施形態においても、短い時間で液を液体吐出ヘッド１４へ供給することが可能である。しかも、初期充填専用のインクカートリッジ４０は、液体吐出ヘッド１４の近くに設置されるため、インクカートリッジ４０から液体吐出ヘッド１４へ液を供給するための流路４７（第２流路２２）を短くすることが可能である。また、初期充填が完了し、インクカートリッジ４０が空になった場合は、インクカートリッジ４０は不要となるので、ユーザなどに空になったインクカートリッジ４０の廃棄を促す通知を表示パネルなどにより行ってもよい。

【0063】

図８に、本発明のさらに別の実施形態を示す。

【0064】

図８に示す実施形態では、第２流路２２の分岐部Ｘから合流部Ｙの間に、液体吐出ヘッド１４への送液方向とは反対方向への液の逆流を防止する逆流防止部としての逆止弁３９が設けられている。それ以外は、図３に示す実施形態と同様である。

【0065】

この場合、第２流路２２に逆止弁３９が設けられているため、第２流路２２を経由して液体吐出ヘッド１４へ液を供給した後に、供給側圧力調整タンク３２から液体吐出ヘッド１４へ液を供給しても、液が第２流路２２の上流へ液が逆流することがない。このため、液体吐出ヘッド１４への液の供給を確実に行うことができる。また、第２流路２２への液の逆流を防止できるため、インクカートリッジ１５内の液が無くなった場合に、第２流路２２に設けられた第６送液ポンプ５６によって液を送り、第２流路２２内を空の状態にしておくことができる。すなわち、第２流路２２内に液が無い状態で供給側圧力調整タンク３２から液体吐出ヘッド１４へ液が供給されたとしても、液が第２流路２２の上流へ逆流することがない。このように、本実施形態においては、第２流路２２内を空にして液を無駄なく使用することができる。また、第２流路２２内に液が溜まったまま長時間放置された状態となるのを回避できるので、第２流路２２内で液が固まったり、その後劣化した古い液が第２流路２２から液体吐出ヘッド１４へ供給されたりすることも防止できる。

【0066】

以上、本発明の各実施形態について説明したが、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述の各実施形態の構成において、必要なければバッファタンク３１や戻り側圧力調整タンク３３を省略しても構わない。

【0067】

また、本発明に係る液吐出装置及び液供給方法は、図１に示すような構成の画像形成装置に限らず、図９や図１０に示すような画像形成装置にも搭載可能である。

【0068】

以下、図９及び図１０に示す各画像形成装置の構成について説明する。なお、以下の説明では、主に上述の実施形態とは異なる部分について説明し、その他の部分については上述の実施形態と同様であるので適宜説明を省略する。

【0069】

図９に示す画像形成装置１００は、上述の実施形態と同様の、原稿搬送装置１と、画像読取装置２と、画像形成部３と、シート供給装置４と、カートリッジ装着部５と、乾燥装置（加熱装置）６と、シート排出部７に加え、さらに手差しシート供給装置８を備えている。ただし、図９に示す画像形成部３は、図１に示す実施形態とは異なり、用紙Ｐが水平方向に対して斜めに搬送される搬送路８０に対向するように配置されている。

【0070】

手差しシート供給装置８は、用紙を載置する載置部としての手差しトレイ４８と、手差しトレイ４８から用紙を給送する給送手段としての給紙ローラ４９と、を有する。手差しトレイ４８は、画像形成装置本体に対して開閉可能（揺動可能）に取り付けられている。手差しトレイ４８が開いた状態（図９に示す状態）となることで、手差しトレイ４８上に用紙を載置し、給送することができる。

【0071】

図９に示す画像形成装置１００において、印刷動作開始の指示があると、シート供給装置４又は手差しシート供給装置８から用紙Ｐが供給され、用紙Ｐが画像形成部３へ搬送される。そして、用紙Ｐが画像形成部３へ搬送されると、液体吐出ヘッド１４から用紙Ｐにインクが吐出されて画像が形成される。

【0072】

両面印刷を行う場合は、用紙Ｐが画像形成部３を通過した後、用紙Ｐが反対方向に搬送され、第１経路切換手段７１により用紙Ｐが反転搬送路８１へ案内される。用紙Ｐは、反転搬送路８１を通過することにより、表裏反転された状態で再び画像形成部３へ搬送され、用紙Ｐの裏面に画像が形成される。

【0073】

片面あるいは両面に画像が形成された用紙Ｐは、乾燥装置６に搬送され、用紙Ｐ上のインクが乾燥される。なお、表面のインクの乾燥処理後に用紙Ｐの裏面に画像を形成する場合は、表面のインクの乾燥処理を行った後、乾燥装置６を迂回する搬送路を経由して用紙Ｐを乾燥装置６よりも用紙搬送方向上流側へスイッチバックさせ、反転搬送路８１を介して用紙Ｐを再び画像形成部３へ案内することが望ましい。乾燥装置６を通過した用紙Ｐは、第２経路切換手段７２によって、上段のシート排出部７へ向かう搬送路８２か、下段のシート排出部７へ向かう搬送路８３か、選択的に案内される。用紙Ｐが上段のシート排出部７へ向かう搬送路８２へ案内された場合は、用紙Ｐは上段のシート排出部７へ排出される。一方、用紙Ｐが下段のシート排出部７へ向かう搬送路８３へ案内された場合は、用紙Ｐが、第３経路切換手段７３によって、下段のシート排出部７へ向かう搬送路８４か、後処理装置２００へ向かう搬送路８５かへ、選択的に案内される。

【0074】

そして、用紙Ｐが下段のシート排出部７へ向かう搬送路８４へ案内された場合は、用紙Ｐが下段のシート排出部７へ排出される。一方、用紙Ｐが後処理装置２００へ向かう搬送路８５へ案内された場合は、用紙Ｐが後処理装置２００へ搬送され、用紙Ｐに後処理が行われる。

【0075】

続いて、図１０に示す画像形成装置１００は、図９に示す画像形成装置１００と同様に、原稿搬送装置１と、画像読取装置２と、画像形成部３と、シート供給装置４と、カートリッジ装着部５と、乾燥装置（加熱装置）６と、シート排出部７にと、手差しシート供給装置８と、を備えている。なお、この場合、画像形成部３は、図１に示す実施形態と同様に、用紙Ｐが水平方向に搬送される搬送路８６に対向するように配置されている。

【0076】

図１０に示す画像形成装置１００において、印刷動作開始の指示があると、シート供給装置４又は手差しシート供給装置８から用紙Ｐが供給され、用紙Ｐが画像形成部３へ搬送される。そして、用紙Ｐが画像形成部３へ搬送されると、液体吐出ヘッド１４から用紙Ｐにインクが吐出されて画像が形成される。

【0077】

両面印刷を行う場合は、用紙Ｐが画像形成部３を通過した後、用紙Ｐが反対方向に搬送され、第１経路切換手段７４により用紙Ｐが反転搬送路８７へ案内される。用紙Ｐは、反転搬送路８７を通過することにより、表裏反転された状態で再び画像形成部３へ搬送され、用紙Ｐの裏面に画像が形成される。

【0078】

片面あるいは両面に画像が形成された用紙Ｐは、第２経路切換手段７５によって、乾燥装置６へ向かう搬送路８８か、後処理装置２００へ向かう搬送路８９か、選択的に案内される。用紙Ｐが乾燥装置６へ向かう搬送路８８へ案内された場合は、用紙Ｐ上のインクが乾燥装置６によって乾燥される。なお、表面のインクの乾燥処理後に用紙Ｐの裏面に画像を形成する場合は、表面のインクの乾燥処理を行った後、乾燥装置６を迂回する搬送路を経由して用紙Ｐを搬送路８８の用紙搬送方向上流側（乾燥装置６よりも上流側）へスイッチバックさせ、反転搬送路８７を介して用紙Ｐを再び画像形成部３へ案内することが望ましい。乾燥装置６を通過した用紙Ｐはシート排出部７へ排出される。一方、用紙Ｐが後処理装置２００へ向かう搬送路８９へ案内された場合は、用紙Ｐが後処理装置２００へ搬送され、用紙Ｐに後処理が行われる。

【0079】

このような図９や図１０に示す画像形成装置１００においても、上述の画像形成装置と同様に、バッファタンク３１や各圧力調整タンク３２，３３を経由することなく液を液体吐出ヘッド１４へ送ることができる第２流路２２を備えることにより、短い時間で液体吐出ヘッド１４へ液を供給できるようになる。

【0080】

本発明において、吐出される「液体」は、液体吐出ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、又は加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液などの用途で用いることができる。

【0081】

また、「液体吐出ヘッド」には、液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータなどを使用するものが含まれる。

【0082】

また、「液吐出装置」には、液体吐出ヘッドを駆動させて液を吐出する装置が含まれる。液吐出装置には、液が付着可能なものに対して液を吐出することが可能な装置だけでなく、液を 気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

【0083】

また、「液吐出装置」には、液が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。

【0084】

例えば、「液吐出装置」として、インクを吐出して用紙に画像を形成する装置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出する立体造形装置（三次元造形装置）がある。

【0085】

また、「液吐出装置」は、吐出された液によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターンなどを形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

【0086】

上記「液が付着可能なもの」とは、液が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液が付着するすべてのものが含まれる。

【0087】

また、上記「液が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液が一時的でも付着可能であればよい。

【0088】

また、「液吐出装置」には、液体吐出ヘッドと液が付着可能なものとが相対的に移動する装置がある。具体例としては、上述のような液体吐出ヘッドを移動させずに液を吐出するライン型の液吐出装置のほか、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型の液吐出装置などが含まれる。

【0089】

また、「液吐出装置」は、ノズルから用紙へ直接液を吐出する方式に限らず、図１１に示すような、液体吐出ヘッド１４からドラム状の回転体５０にインクＩを吐出し、表面にインクＩが付着した回転体５０を用紙Ｐに接触させることにより液を用紙Ｐに間接的に付与する方式のものであってもよい。

【0090】

また、「液吐出装置」としては、他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液を、ノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

【0091】

なお、本明細書における、画像形成、記録、印字、印刷、造形などはいずれも同義語とする。

【符号の説明】

【0092】

１４ 液体吐出ヘッド（液吐出部）
１５ インクカートリッジ（第１液収容部）
２０ 液吐出装置
２１ 第１流路
２２ 第２流路
２３ 循環流路
２４ 排液流路
３１ バッファタンク（第２液収容部）
３２ 供給側圧力調整タンク（圧力調整部）
３３ 戻り側圧力調整タンク（圧力調整部）
３４ 廃液タンク（液回収部）
３８ 流路切換部
３９ 逆止弁（逆流防止部）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0093】

【文献】特開２００３－１５９８０９号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】