JP2005059274A - サブタンク、液体供給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体保管タンクとサブタンクとを用いる場合にサブタンクの負圧発生機構が複雑になる。
【解決手段】 サブタンク１５は、インクを収容するインク収容部１００を形成するケース本体１０１に、サブタンク１５の一面となるインク収容部１００の開口を封止する可撓性を有するフィルム状部材１０２を接着又は溶着などで貼り付け、インク収容部１００内にはケース本体１０１とフィルム状部材１０２との間にフィルム状部材１０２を外方に付勢するための弾性部材であるバネ１０３を配設した。
【選択図】 図７

Description

本発明はサブタンク、液体供給装置及び画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の各種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いて、キャリッジ上には液滴吐出ヘッドであるインクジェットヘッドに液体であるインクを供給するための小容量のサブタンク（液体容器）を搭載し、液体保管タンクである大容量のインクカートリッジ（メインタンク）を装置本体側に設置し、サブタンクに装置本体側のメインタンクからインクを補充供給するようにした装置が知られている。

このようなサブタンク及びサブタンクを含む液体供給装置としては、サブタンク内部に流体の供給と排出により膨張、収縮する負圧発生部を設け、更にサブタンク内部を大気に開放する大気開放部と、インクを供給するインク供給部とを設け、メインタンクからサブタンクに液体を供給するときに大気開放部でサブタンク内を大気に開放し、流体を供給して負圧発生部を膨張させてサブタンクに液体を供給し、サブタンクに液体を補充した後に大気開放部を遮断して負圧発生部を収縮させてサブタンク内に負圧を発生させるようにしたものがある。
特開２００３−１８４６号公報

また、インクの負圧を維持しながらインク容量に応じて変形するインク室と、インク室の上部に設けられたインク導入部と排気部と、インク室の下部に設けられたインク供給部とを有し、インク導入部には、弾性体で形成され、インク導入路を有する弁座と弁体及び弁体を弁座に圧接してインク導入路を遮断する弾性部材からなる補給弁を有し、排気部には、弾性体で形成され、中央に閉じられたスリットが設けられたシール部を有するものが知られている。
特開２００２−８６７４８号公報

上述した特許文献１のサブタンクにあっては、サブタンク内部に流体の供給、排出で膨張、収縮する負圧発生部を設けるために、負圧を発生させるためにサブタンク内部に供給する液体とは別に負圧発生部を膨張、収縮させるための流体の供給、排出が必要になって構造が複雑になる。

また、特許文献２のサブタンクにあっても、ケース内にインクを収容する可撓性容器を収納し、ケース内を吸引／大気開放することで可撓性容器の膨張、収縮を行うので、同様に負圧発生部の構成が複雑になる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で負圧を発生できるサブタンク、このサブタンクを用いた液体供給装置、これらのサブタンク及び／又は液体供給装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係るサブタンクは、少なくとも一つの面を構成する可撓性フィルム状部材と、この可撓性フィルム状部材を外方へ付勢する弾性部材とを含み、液体の供給と排出により膨張、収縮することでサブタンク内に負圧を発生させる負圧発生部を設けた構成とした。

ここで、可撓性フィルム状部材の厚さが、１０〜１００μｍであることが好ましい。また、可撓性フィルム状部材は、２種以上のフィルム状部材をラミネートしたものであることが好ましく、この場合、可撓性フィルム状部材は少なくともポリエチレンとナイロンの各フィルム状部材を含むことが好ましい。さらに、可撓性フィルム状部材が、シリカ蒸着層を含むことが好ましい。

また、可撓性フィルム状部材は凸部を有していることが好ましく、この場合、可撓性フィルム状部材が、シート状のフィルム部材を凸形状に成形したものであることが好ましい。

さらに、弾性部材がスプリングであることが好ましい。また、サブタンクのケースにはフィルム状部材の外面側に当接し、フィルム状部材の変形に応じて変位可能な負圧レバーが設けられていることが好ましい。さらに、サブタンク内を大気に開放する大気開放手段を備えていることが好ましい。

本発明に係る液体供給装置は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに液体を供給する本発明に係るサブタンクのうちの大気開放手段を備えたサブタンクを有し、メインタンクからサブタンクに液体を供給するとき、大気開放手段でサブタンク内を大気に開放し、負圧発生部を膨張させてサブタンク内に液体を供給した後、大気開放手段を閉じ、サブタンク内の液体の一部を排出することで負圧発生部を収縮させてサブタンク内に負圧を発生させる構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、記録媒体に対して液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに液体を供するための本発明に係るサブタンク、又は本発明に係る液体供給装置を備えたものである。

本発明に係るサブタンクによれば、可撓性フィルム状部材と弾性部材によって負圧を発生させることができ、サブタンク内に供給する液体によって負圧を発生させることができるので、負圧発生機構が簡単になる。これにより、本発明に係る液体供給装置、画像形成装置の構成も簡単になる。

本発明に係るサブタンクを含む本発明に係る液体供給装置を含む本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置について説明する。図1は同インクジェット記録装置を前方側から見た斜視説明図である。

このインクジェット記録装置は、装置本体１と、装置本体１に装着した、記録媒体である用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に装着され画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備え、さらに、装置本体１の前面４の一端部側には、前面４から前方側に突き出し、上面５よりも低くなったカートリッジ装填部６を有し、このカートリッジ装填部６の上面に操作キーや表示器などの操作部７を配置している。カートリッジ装填部６には液体保管用タンク（メインタンク）であるインクカートリッジ１０の脱着を行うための開閉可能な前カバー８を有している。

次に、このインクジェット記録装置の機構部について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の全体構成を説明する概略構成図、図３は同機構部の要部平面説明図である。

図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１１とステー１２とでキャリッジ１３を主走査方向に摺動自在に保持し、図示しない主走査モータによって図３で矢示方向に移動走査する。

このキャリッジ１３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド１４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド１４を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインクを吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できるが、ここでは圧電アクチュエータ（圧電素子）をエネルギー発生手段に用いたヘッドを搭載している。また、記録ヘッド１４としては各色の液滴を吐出するための複数のノズル列を有する１つのインクジェットヘッドで構成することもできる。

また、キャリッジ１３には、記録ヘッド１４に各色のインクを供給するための各色の液体容器であるサブタンク１５を搭載している。このサブタンク１５にはインク供給チューブ１６を介して前述した各色のメインタンク（インクカートリッジ）１０からインクが補充供給される。ここで、メインタンク１０は、それぞれ各色に対応してイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインクを収容しているが、ブラックインクを収容するメインタンク１０は、他のカラーインクを収容するメインタンク１０よりもインクの収容容量を大きくしている。

一方、給紙トレイ３の用紙積載部（圧板）２１上に積載した用紙２２を給紙するための給紙部として、用紙積載部２１から用紙２２を１枚づつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）２３及び給紙コロ２３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド２４を備え、この分離パッド２４は給紙コロ２３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙２２を記録ヘッド１４の下方側で搬送するための搬送部として、用紙２２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト３１と、給紙部からガイド２５を介して送られる用紙２２を搬送ベルト３１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ３２と、略鉛直上方に送られる用紙２２を略９０°方向転換させて搬送ベルト３１上に倣わせるための搬送ガイド３３と、押さえ部材３４で搬送ベルト３１側に付勢された先端加圧コロ３５とを備えている。また、搬送ベルト３１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ３６を備えている。

ここで、搬送ベルト３１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ３７とテンションローラ３８との間に掛け渡されて、図３のベルト搬送方向に周回するように構成している。帯電ローラ３６は、搬送ベルト３１の表層に接触し、搬送ベルト３１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

また、搬送ベルト３１の裏側には、記録ヘッド１４による印写領域に対応してガイド部材４１を配置している。このガイド部材４１は、上面が搬送ベルト３１を支持する２つのローラ（搬送ローラ３７とテンションローラ３８）の接線よりも記録ヘッド１４側に突出している。これにより、搬送ベルト３１は印写領域ではガイド部材４１の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性を維持される。

さらに、このガイド部材４１の搬送ベルト３１の裏面と接触する面側には、主走査方向、すなわち搬送方向と直交する方向に複数の溝を形成して、搬送ベルト３１との接触面積を少なくし、搬送ベルト３１がスムーズにガイド部材４１表面に沿って移動できるようにしている。

さらに、記録ヘッド１４で記録された用紙２２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト３１から用紙２２を分離するための分離爪５１と、排紙ローラ５２及び排紙コロ５３とを備え、排紙ローラ５２の下方に排紙トレイ３を備えている。ここで、排紙ローラ５２と排紙コロ５３との間から排紙トレイ３までの高さは排紙トレイ３にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。

また、装置本体１の背面部には両面給紙ユニット６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット６１は搬送ベルト３１の逆方向回転で戻される用紙２２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ３２と搬送ベルト１１との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット６１の上面には手差し給紙部６２を設けている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ１３の走査方向両側の非印字領域には、記録ヘッド１４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構（以下「サブシステム」という。）７１、７１を配置している。このサブシステム７１、７２には、記録ヘッド１４のノズル面をキャピングするためのキャップ部材７２ａ、７２ｂ、７２ｃ、７２ｄと、ノズル面をワイピングするためのワイパーブレード７３等とを備えている。なお、このサブシステム７１、７２では、記録領域側に最も近いキャップ部材７２ａを図示しない吸引ポンプに接続した吸引及び保湿キャップとし、他のキャップ部材７２ｂ、７２ｃ、７２ｄは単なる保湿キャップとしている。

このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ２から用紙２２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙２２はガイド２５で案内され、搬送ベルト３１とカウンタローラ３２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３３で案内されて先端加圧コロ３５で搬送ベルト３１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ３６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト３１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト３１上に用紙２２が給送されると、用紙２２が搬送ベルト３１に静電的に吸着され、搬送ベルト３１の周回移動によって用紙２２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１４を駆動することにより、停止している用紙２２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙２２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙２２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙２２を排紙トレイ３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１３はサブシステム３７側に移動されて、キャップ７２ａ〜７２ｄで記録ヘッド１４をキャッピングされ、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止し、また、記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する回復動作を行って安定した吐出性能を維持する。なお、この回復動作を行うときにはキャップ部材７２ａのみが吸引キャップであるので、このキャップ部材７２ａの位置に目的とする記録ヘッド１４を移動してキャッピングする。

次に、この記録装置における液体供給装置であるインク供給装置の詳細について図４ないし図７をも参照して説明する。なお、図４は同インク供給装置に係わる部分の分解斜視説明図、図５はサブタンクの分解斜視説明図、図６は同サブタンクの模式的側面説明図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿う概略断面説明図である。

このインク供給装置は、前述したようにキャリッジ１３に搭載されて記録ヘッド１４にインクを供給する液体容器であるサブタンク１５と、このサブタンク１５に供給チューブ１６を介してインクを供給補充するためのメインタンク（インクカートリッジ）１０とによって構成される。

サブタンク１５は、インクを収容するインク収容部１００を形成する容器本体（ケース本体）１０１に、インク収容部１００の開口（サブタンク１５の一面）を封止する可撓性を有するフィルム状部材（可撓性フィルム状部材）１０２を接着又は溶着などで貼り付け、更にインク収容部１００内部にはケース本体１０１とフィルム状部材１０２との間にフィルム状部材１０２を外方に付勢するための弾性部材であるバネ（スプリング）１０３を設け、これらで液体を供給、排出することで負圧を発生させる負圧発生部を構成している。

ここで、フィルム状部材１０２は単層構成でもよいが、図８（ａ）に示すように、種類の異なる第１層１０２ａと第２層１０２ｂとをラミネートした二層構成、例えばポリエチレンとナイロンのフィルム状部材をラミネートした構成とし、あるいは、同図（ｂ）に示すように、第１層１０２ａにシリカ蒸着層１０２ｃを形成した構成とし、若しくは、同図（ｃ）に示すように、第１層１０２ａと第２層１０２ｂとの間にシリカ蒸着層１０２ｃを挟んだ構成とすることが好ましい。

フィルム状部材１０２を種類の異なる２層以上の構成とすることで、収容するインクに対する耐接液性及び機械的強度の向上を図れる。例えば、この図８（ａ）の例のようにポリエチレンとナイロンのフィルム状部材をラミネートした構成とした場合、ポリエチレンがインクに接する側となる。つまり、ポリエチレンは耐接液性に優れ、透湿性に優れている反面、透気性はやや劣り、機械的強度、伸縮性なども弱いので、これにナイロンを積層することでポリエチレンの弱い部分を補うことができる。

また、フィルム状部材１０２にシリカ蒸着層を含むことフィルム状部材１０２の透湿透気性を向上することができる。

また、フィルム状部材１０２の厚さについて、１０〜１００μｍであることが好ましい。１０μｍ未満である場合には、経時的劣化による破損などが生じ易くなり、また１００μｍを越えると、可撓性が低下して負圧の効率的な発生が困難になるおそれがある。

さらに、フィルム状部材１０２にはバネ１０３に対応して凸部形状となる膨らみ部１０２ａを形成してその外面に補強部材１０４を貼り付けている。このように、可撓性フィルム状部材１０２に凸部を設けることでインクの消費とともに凹むことで容積変化が可能になる。この場合、可撓性フィルム状部材１０２は、シート状のフィルム部材を凸形状に成形して作製することで、容易に凸部を形成することができる。

そして、フィルム状部材１０２の外面側にはフィルム状部材１０２の変形に応じて変位可能な負圧レバー１０６をケース１０１の側部に設けた支持部１０７，１０７に揺動可能に取り付けている。この負圧レバー１０６はケース１０１との間に設けるスプリング１０８によってフィルム状部材１０２に当接する側に付勢している。

これにより、この負圧レバー１０６はフィルム状部材１０２の変形に応じて、つまり、サブタンク１５内の容積変化に応じて変位することから、後述するように、負圧レバー１０６の検知端１０６の位置を検知することによってサブタンク１５のインクの容量を検出できるようにしている。

また、ケース１０１にはインク収容部１００にインクを補充するためのインク導入路部１１１を設け、このインク導入路部１１１とインクカートリッジ１０に接続された供給チューブ１６とを接続するための連結手段１１２を着脱自在に装着できるようにしている。なお、インクカートリッジ１０とサブタンク１５との間にはインクカートリッジ１０からサブタンク１５にインクを圧送するために後述するような送液ポンプを設けている。

さらに、ケース１０１の下部にはインク収容部１００から記録ヘッド１４にインクを供給するための連結部材１１３を取り付け、この連結部材１１３には記録ヘッド１４のインク供給路１１４を形成し、インク収容部１００との間にはフィルタ１１５を介装している。

そして、ケース１０１の上部分にはインク収容部１００から空気を出すための空気流路１２１を形成している。この空気流路１２１は、インク収容部１００に開口が臨む入口流路部分１２２と、この入口流路部分１２２に続く流路部分（これを「直交流路部分」という。）１２３とを含み、下流側でケース１０１に設けた大気開放穴１３１に連通し、更に大気開放穴１３１よりも使用状態で下側になる部分に蓄積部１２６を連続して形成している。

この大気開放穴１３１にはサブタンク１５内の密閉状態及び大気開放状態を切り替えるための大気開放手段である大気開放弁機構１３２を設けている。この大気開放弁機構１３２はホルダ１３３内に弁座１３４、弁体であるボール１３５及びこのボール１３５を弁座１３４側に付勢するスプリング１３６を収納して構成している。

なお、蓄積部１２６の作用について説明すると、装置本体が傾けられたり、揺らされるなどしたときには、空気流路１２１内にインクが侵入する可能性が高くなる。そこで、空気流路１２１から侵入したインクを蓄積部１２６に蓄積できるようにして、輸送時に落下等されインクが侵入しても、大気解放口１３１及びこれを開閉する大気開放弁機構１３２内にインクが侵入して固まるなどして大気開放弁機構１３２が作動不良になることを防止している。

また、ケース１０１の上部にはサブタンク１５内の気体の量が所定量以上になったことを検知するための２本の検知電極１４１、１４２を装着している。検知電極１４１、１４２がいず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１４１、１４２間の導通状態が変化することによって気体の量を検知することができる。

さらに、図４に示すように、サブタンク１５の大気開放機構１３２のボール１３５をスプリング１３６に抗して押圧して大気開放するための大気開放ピン１５３を進退可能に配設している。そして、装置本体側には、大気開放ピン１５５を作動させるためのレバー１６１を備えた駆動ユニット１６２を配置している。

ここで、インクカートリッジ１０からサブタンク１５にインクを送液する送液機構について図９を参照して説明する。
この送液機構にはピストンポンプ１８１を備えている。このピストンポンプ１８１はシリンダ１８２及びピストン１８３を備え、シリンダ１８２には前述したインクカートリッジ（メインタンク）１０のインク排出口部に刺し込む中空針１９０の他端部が連結され、また供給チューブ１６を連結する連結部１８４を備えている。

また、このピストンポンプ１８１のピストン１８３は、駆動モータ１８６の回転によりウォームギヤ１８７を介してウォームホイール１８８が回転駆動されることで、このウォームホイール１８８に一体的に設けたカム１８９によって駆動（往復動）される。

この送液機構では、インクカートリッジ１０のインクはピストンポンプ１８１が動作するときに発生する負圧により差し込まれた中空針１９０を通ってシリンダ１８２内に導かれ、シリンダ１８２内に入ったインクはピストン１８３の往復動作により連結部１８４から供給チューブ１６を介してサブタンク１５へ送液される。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図１１のブロック図を参照して説明する。
この制御部２８０は、装置全体の制御を司るＣＰＵ２８１と、ＣＰＵ２８１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２８２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２８３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不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）２８４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ＡＳＩＣ２８５とを備えている。

また、この制御部２８０は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ２８６と、記録ヘッド１４を駆動制御するためのヘッド駆動制御部２８７及びヘッドドライバ２８８と、主走査モータ２９０を駆動するための主走査モータ駆動部２９１と、副走査モータ２９２を駆動するための副走査モータ駆動部２９３、サブシステム７１の吸引キャップ７２ａから吸引を行うための吸引ポンプを作動させるためのモータ２９８を駆動するためのサブシステム駆動部２９４と、サブタンク１５の大気開放を行う駆動ユニット１６２を駆動するためのサブタンク駆動部２９５と、サブタンク１５の検知電極１４１、１４２の検知信号、満タン検知センサ２９８からの検知信号及び図示しない各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２９６などを備えている。

なお、満タン検知センサ２９８はサブタンク１５の負圧レバー１０６の検知端１０６ａが所定の位置にあることを検知することで、サブタンク１５へのインク補充供給時にサブタンクが満タンになったことを検知するものである。

また、この制御部２８０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２９７が接続されている。

制御部２８０は、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側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２８６で受信する。

そして、ＣＰＵ２８１は、Ｉ／Ｆ２８６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、ＡＳＩＣ２８５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部２８７に画像データを転送する。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、例えばＲＯＭ２８２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。

ヘッド駆動制御部２８７は、記録ヘッド１４の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を受け取ると、この１行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ２８８にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ２８８に送出する。

このヘッド駆動制御部２８７は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ２８２で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。

また、ヘッドドライバ２８８は、ヘッド駆動制御部２８７からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部２８７からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）等を含み、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的に記録ヘッド１４のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動する。

ここで、ＣＰＵ２８１は、記録ヘッド１４から吐出する液滴の数をカウントすることによって消費される液量を計測する。この場合、吐出パターンに応じた滴吐出量を格納している場合には、各パターン別の吐出回数（滴数）をカウントすることによって消費される液量（インクの使用量）を計測する。

すなわち、液吐出量及び吸引量に関する情報を予め保有している場合には、使用インク量（使用量Ｖ）を次の（１）式により算出して検出することができる。

つまり、サブタンク１５は可撓性フィルム状部材と弾性部材とを用いて塑性構造体であるためにサブタンク１５自体に液量を正確に検出する手段を設けることが困難である。そこで、滴吐出量と吐出回数から得られる滴吐出に伴う使用量と回復動作（吸引）に伴う使用量とを加算すること消費されたインク量を、簡便に、かつ、精度良く計測することができる。なお、吐出量や吸引量が複数水準存在する場合は、個々の量と回数の積の総和を求めることになる。

この場合、実際のヘッドでは、ヘッド間によって滴吐出量にばらつきがある。そこで、ヘッドの滴吐出特性を反映するパラメータに応じて予め設定された係数によって滴吐出量の算出値を補正することが好ましい。すなわち、大き目の滴が出るヘッドでは滴の数を少なくし、逆に小さ目の滴が出るヘッドでは滴の数を大きくする補正を行うことによって、装置間及び各色のヘッド間でのばらつきを低減して、均質な画像出力を行えるようにする。

また、吐出パターン別の液吐出量及び吸引量に関する情報を予め保有している場合には、使用インク量を次の（２）式により算出して検出する。

例えば、階調印刷を行う場合には階調パターンに応じた吐出量データをもともと保有しているので、その吐出量データと階調発生回数とを掛け合わせることで、滴吐出量と吐出回数とを掛け合わせるよりも、より精度の高い液量の検出（算出）を行うことができる。前述した（１）式とこの（２）式との違いは、（１）式では吐出量の周波数特性等により差異が生じやすいが、（２）式ではもともとデータとして差異を折り込み済みであるため、より精度の高い検出を行うことができるという点である。

次に、この画像形成装置におけるサブタンクに対するインクの補充供給動作について図１１以降をも参照して説明する。
この画像形成装置のインク供給装置において、サブタンク１５にメインタンク１０からインクを補充供給する場合の動作としては、サブタンク１５を大気開放状態にしてインクを補充供給する大気開放充填と、大気開放状態にしないでインクを補充供給する通常充填とがある。

ここで、大気開放充填の動作について図１１を参照して説明すると、駆動ユニット１６２で大気開放ピン１５３を作動させて、サブタンク１５の大気開放弁機構１３２を開状態にすることにより、サブタンク１５内を大気解放状態にする。サブタンク１５は待機開放されることで、バネ１０３の復元力によりフィルム状部材１０２が外方に押されるので、サブタンク１５の容量が増加する（負圧発生部が膨張）する。

この状態で、インクカートリッジ１０から送液機構によってインクをサブタンク１５に送液して補充供給する。その後、大気開放弁機構１３２を閉状態にしてサブタンク１５内を大気開放から遮断した状態にする。そして、サブシステム７１のキャップ部材７２ａで対応するヘッド１４のノズル面をキャッピングしモータ２９８を駆動して図示しない吸引ポンプを作動させ、インクを供給したサブタンク１５について、記録ヘッド１４のノズル側から吸引を行って、所定量のインクを排出する。これによって、サブタンク１５のフィルム状部材１０２がスプリング１０３の付勢力に抗して内方に変形してサブタンク１５の容積が減少（負圧発生部が収縮）し、初期負圧が発生する。

その後、負圧レバー１０６の検知端１０６ａの位置を満タン検知センサ２９８によって検知して記憶する。

なお、大気開放充填の方法としては、この他の方法として、次のような動作も行える。例えば、サブタンク１５内を大気開放した状態で、負圧レバー１０６によって可撓性フィルム状部材１０２をスプリング１０３に抗して内方側へ押圧してサブタンク１５の容量を小さくした後、インクカートリッジ１０から送液機構によってインクをサブタンク１５に送液して補充供給し、その後、大気開放弁機構１３２を閉状態にしてサブタンク１５内を大気開放から遮断した状態にし、負圧レバー１０６による押圧を解除することによってバネ１０３の付勢力で可撓性フィルム状部材１０２が外方に付勢され、サブタンク１５内には負圧が発生する。

このように可撓性フィルム状部材と弾性部材とによってサブタンク内に負圧を発生させることができるので、負圧発生機構が簡単になる。

次に、通常充填について説明すると、この場合には、前述したようにインクの消費量Ｖを検出（滴数カウントによる。）し、所要の消費量になったときに、サブタンク１５内を大気開放することなく、インクカートリッジ１０から送液機構によってインクをサブタンク１５に送液して所要の充填量だけ補充供給する。なお、充填量はポンプ１８１の駆動時間で制御することができる。

ここで、補充供給するインクの充填量は、消費量Ｖと同じことが望ましいことは明らかであるが、実際上は、消費量Ｖの算出で、１滴当たりの量や吸引量のバラツキにより誤差が生じる。また、供給について、ピストン往復による脈動のある供給であるため、タイミングによって供給量が異なることになる。インク消費と通常充填が繰り返された場合、これらの誤差によって実際のサブタンク１５内のインク量は徐々にずれていくことになり、この結果、サブタンク１５内の負圧値にもずれが生じる。

そこで、前述したように、大気開放充填後、液体を所定量吸引することによって初期負圧を形成させたときに、負圧レバー１０６の位置を記憶する。サブタンク１５内のインクが消費するに連れてフィルム状部材１０２がさらに凹むため、負圧レバー１０６もそれに連れてサブタンク１５側に移動（変位）することになる。通常充填の際は、この負圧レバー１０６の位置が記憶した元の位置に来るのを満タン検知センサ２９８で読み取って、そこで充填動作を停止するようにしている。これによって、前述したようなバラツキによる誤差が低減し、通常充填直後には元の初期負圧を維持することができるようになる。

上述したように、大気開放を行ってサブタンク１５にインクを供給する動作（大気開放充填）は、サブタンク１５のインクが消費される度に行う必要はなく、サブタンク１５のインク消費量がある一定量以上になった場合にだけ行えばよく、それ以外の場合には、大気開放を行うことなくサブタンク１５にインクを補充供給する動作（通常充填）を行うようにすることが好ましい。

このような制御の詳細について図１２及び図１３をも参照して説明する。
まず、図１２に示すように、印刷処理中で、１枚印刷が完了したときに、前述したように計測している各色のインクの使用量Ｖを読み込んで、使用量Ｖを予め定めた第３基準値Ｖ３と比較してＶ≧Ｖ３か否かを判別する。なお、ここでいう「１枚印刷」とは1ページの意味であり、両面印刷の場合には片面1ページを意味する（以下同じである。）。

そして、１以上の色のインクについて、判別結果がＶ≧Ｖ３であれば、該当色（Ｖ≧Ｖ３になった色）のサブタンク１５については、メインタンク（インクカートリッジ）１０から大気開放充填を行い、他の色（Ｖ≧Ｖ３になっていない色）のサブタンク１５については、通常充填を行った後、印刷処理を続行する。

これに対して、すべての色のインクについて、判別結果がＶ≧Ｖ３でなければ、使用量Ｖと第２基準値（Ｖ２＜Ｖ３）とを比較してＶ≧Ｖ２か否かを判別する。そして、Ｖ≧Ｖ２となっている色のインクがあれば、すべての色のインクのサブタンク１５について通常充填を行った後、印刷処理を続行する。

また、図１３に示すように、印刷処理が終了したときには、印刷後所定時間を経過したときに、各色のインクの使用量Ｖを読み込んで、使用量Ｖを予め定めた第１基準値Ｖ１と比較してＶ≧Ｖ１か否かを判別する。

そして、１以上の色のインクについて、判別結果がＶ≧Ｖ１であれば、該当色（Ｖ≧Ｖ１になった色）のサブタンク１５については、キャッピング時（ノズル回復動作時）に通常充填を行う。

具体的には、インク消費量（使用量）Ｖ（ｍｌ）に対応したカウンタを有しており、第１基準値Ｖ１を０．２、第２基準値Ｖ２を０．９、第３基準値Ｖ３を１．１に設定して、印刷後所定時間経過したときにＶ≧０．２であればキャッピング状態で該当色のみ通常充填を行い、１枚印刷完了時に、１．１＞Ｖ≧０．９であれば全ての色について通常充填を行った後印刷を続行し、Ｖ≧１．１であれば、該当色については大気開放充填を、他の色については通常充填を行った後、印刷を続行するようにしている。

なお、上記実施形態においては、本発明をインクジェット記録装置に適用した例で説明したが、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機などにも適用することができ、また、インク以外の液体を用いた画像形成装置、それに用いる液体供給装置などにも適用することができる。

本発明に係るサブタンクを含む本発明に係る液体供給装置を含む本発明に係る画像形成装置の実施形態としてのインクジェット記録装置の前方側から見た斜視説明図である。 同記録装置の機構部の概略を示す構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 インク供給装置に係わる部分の分解斜視説明図である。 サブタンクの分解斜視説明図である。 同サブタンクの模式的側面説明図である。 図６のＡ−Ａ線に沿う概略断面説明図である。 可撓性フィルム状部材の説明図である。 サブタンクへの送液機構の説明図である。 同記録装置の制御部の概略ブロック説明図である。 同記録装置におけるサブタンクへの大気開放充填動作の説明に供するフロー図である。 同記録装置におけるサブタンクへの補充供給動作の説明に供するフロー図である。 同じくサブタンクへの補充供給動作の説明に供するフロー図である。

符号の説明

１０…インクカートリッジ
１３…キャリッジ
１４…記録ヘッド
１５…サブタンク
１００…インク収容部
１０２…可撓性フィルム状部材
１０３…弾性部材
１３２…大気開放弁機構

Claims (12)

1. メインタンクから供給された液体を、液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに供給するためのサブタンクにおいて、このサブタンクは、少なくとも一つの面を構成する可撓性フィルム状部材と、この可撓性フィルム状部材を外方へ付勢する弾性部材とを含み、前記液体の供給と排出により膨張、収縮することでサブタンク内に負圧を発生させる負圧発生部を設けたことを特徴とするサブタンク。
2. 請求項１に記載のサブタンクにおいて、前記可撓性フィルム状部材の厚さが、１０〜１００μｍであることを特徴とするサブタンク。
3. 請求項１又は２に記載のサブタンクにおいて、前記可撓性フィルム状部材は、２種以上のフィルム状部材をラミネートしたものであることを特徴とするサブタンク。
4. 請求項３に記載のサブタンクにおいて、前記可撓性フィルム状部材は少なくともポリエチレンとナイロンの各フィルム状部材を含むことを特徴とするサブタンク。
5. 請求項２ないし４のいずれかに記載のサブタンクにおいて、前記可撓性フィルム状部材が、シリカ蒸着層を含むことを特徴とするサブタンク。
6. 請求項２ないし５のいずれかに記載のサブタンクにおいて、前記可撓性フィルム状部材は凸部を有していることを特徴とするサブタンク。
7. 請求項６に記載のサブタンクにおいて、前記可撓性フィルム状部材が、シート状のフィルム部材を凸形状に成形したものであることを特徴とするサブタンク。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のサブタンクにおいて、前記弾性部材がスプリングであることを特徴とするサブタンク。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のサブタンクにおいて、サブタンクのケースには前記フィルム状部材の外面側に当接し、前記フィルム状部材の変形に応じて変位可能な負圧レバーが設けられていることを特徴とするサブタンク。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載のサブタンクにおいて、サブタンク内を大気に開放する大気開放手段を備えていることを特徴とするサブタンク。
11. 液滴を吐出する液滴吐出ヘッドに液体を供給するサブタンクと、このサブタンクに液体を供給するメインタンクとを備えた液体供給装置において、前記サブタンクが前記請求項１０に記載のサブタンクであり、前記メインタンクから前記サブタンクに液体を供給するとき、前記大気開放手段で前記サブタンク内を大気に開放し、前記負圧発生部を膨張させてサブタンク内に液体を供給した後、前記大気開放手段を閉じ、前記サブタンク内の液体の一部を排出することで前記負圧発生部を収縮させて前記サブタンク内に負圧を発生させることを特徴とする液体供給装置。
12. 記録媒体に対して液滴吐出ヘッドから液滴を吐出して画像を形成する画像形成装置において、前記液滴吐出ヘッドに液体を供給するための請求項１ないし１０のいずれかに記載のサブタンク、又は請求項１１に記載の液体供給装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
    
    

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