JP2009023092A - 画像形成装置、画像形成方法、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】満タン検知手段を備えないサブタンクでは印刷を中断して所定の位置のサブタンクに対するインク補充供給を行うために印刷速度、生産性が低下する。
【解決手段】インク消費量が第１の所定値である所定量Ｙ［ｍｌ］以上になったときには、サブタンク３５に対するインク補充供給を行うが、印刷中の補充供給量に相関する情報である印刷中のインク補充供給回数が予め定めた第２の所定値以下であるときにはインク補充供給を行い、印刷中インク補充供給回数が予め定めた第２の所定値を超えるときには印刷動作の中断が必要なインク補充供給（満タン検知位置にキャリッジ３３を移動するインク補充供給）を行う。
【選択図】図１２

Description

本発明は画像形成装置、画像形成方法、プログラムに関し、特に記録ヘッドに記録液を供給するサブタンクに対するメインタンクからの記録液の供給制御に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液（液体）の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッドを含む液体吐出装置を用いて、媒体（以下「用紙」ともいうが材質を限定するものではなく、また、被記録媒体、記録媒体、転写材、記録紙なども同義で使用する。）を搬送しながら、液体としての記録液（以下、単に「インク」という。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうものがある。

なお、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インク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をも意味する。また、インクとは上記画像形成を行うことができる液体であれば特に限定されるものではない。

このような液体吐出装置を備えて画像を形成する画像形成装置においては、キャリッジ上に記録ヘッドにインクを供給する小容量の液体容器であるサブタンク（ヘッドタンク、バッファタンクとも称される。）を搭載し、大容量のメインタンク（メインカートリッジ、インクカートリッジとも称される）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供給（この供給を、区別するため「補充供給」という。）するようにした装置が知られている。
特開２００７−１３６７６９号公報

ここで、サブタンクのインク残量が所定量以下になった場合にはメインタンクからサブタンクへのインクの補充供給を行わなければならないことから、特許文献２に記載されているように、サブタンクにインク残量を検出する手段を備え、印刷中（キャリッジ移動中）はメインタンクからサブタンクへのインク供給路を遮断してインクの補充供給を行わないようにしたものが知られている。
特許第３２１９３２６号公報

また、サブタンクには満タンになったことを検知する満タン検知手段を有しないで、サブタンクを所定の位置（満タン検知位置）に移動させた状態でメインタンクからのサブタンクに対するインクの補充供給を行う画像形成装置も知られている。

上述したサブタンクには満タンになったことを検知する満タン検知手段を有しないで、サブタンクを所定の位置（満タン検知位置）に移動させた状態でメインタンクからのサブタンクに対するインクの補充供給を行う画像形成装置は、例えば、サブタンクへのインク補充が必要と判断されると、印刷を中断し、キャリッジを満タン検知位置（インク補充開始位置）へ移動させ、インクの補充供給を開始して、サブタンクに設けられた内容量に応じて変位するフィラが装置本体側の満タン検知手段で検知されたときに満タンと判断して補充供給を停止し、印刷を再開する、ように構成される。

このように、サブタンクに満タン検知手段を有しない場合には、印刷中であっても、サブタンクへのインクの補充供給が必要になったときには、一旦印刷動作を中断し、キャリッジを満タン検出位置まで移動してからインク補充動作を行わなければならないため、印刷速度が低下し、生産性が低下してしまうという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、満タン検知手段を備えないサブタンクに対して印刷中でもインクの補充供給を行えるようにして印刷速度の向上を図ることを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出する記録ヘッドに対して記録液を供給するサブタンクと、このサブタンクに記録液を供給するメインタンクとを備え、サブタンクの満タン検知を所定の位置で行う画像形成装置において、印刷中の記録液の消費量が予め定めた第１の所定値以上のとき、印刷中にメインタンクからサブタンクに対して供給した記録液の供給量に相関する情報に基づき、供給量が予め定めた第２の所定値以下のときにはメインタンクからサブタンクに対して記録液の供給を行い、供給量が第２の所定値を超えているときにはメインタンクからサブタンクに対して記録液の供給を行わない手段を備えている構成とした。

ここで、記録液の供給量に相関する情報が時間情報である構成、或いは、記録液の供給量に相関する情報が供給回数情報である構成とすることができる。

また、第１の所定値は外部から入力される構成とでき、この場合、入力された第１の所定値が予め定めた範囲外のときには予め定めた値に設定する構成、或いは、入力された第１の所定値が予め定めた範囲外のときには再設定入力を促す通知をする構成とできる。

本発明に係る画像形成方法は、液滴を吐出する記録ヘッドに対して記録液を供給するサブタンクと、このサブタンクに記録液を供給するメインタンクとを備え、サブタンクの満タンを所定の位置で行う画像形成装置によって画像を形成する画像形成方法において、印刷中の記録液の消費量が予め定めた第１の所定値以上のとき、印刷中にメインタンクからサブタンクに対して供給した記録液の供給量に相関する情報に基づき、供給量が予め定めた第２の所定値以下のときにはメインタンクからサブタンクに対して記録液の供給を行い、供給量が第２の所定値を超えているときにはメインタンクからサブタンクに対して記録液の供給を行わない構成とした。

本発明に係るプログラムは、液滴を吐出する記録ヘッドに対して記録液を供給するサブタンクと、このサブタンクに記録液を供給するメインタンクとを備え、サブタンクの満タンを所定の位置で行う画像形成装置に対し、サブタンクに対するメインタンクからの記録液の供給を行う制御を指示する処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、印刷中の記録液の消費量が予め定めた第１の所定値以上のとき、印刷中にメインタンクからサブタンクに対して供給した記録液の供給量に相関する情報に基づき、供給量が予め定めた第２の所定値以下のときにはメインタンクからサブタンクに対して記録液の供給を行い、供給量が第２の所定値を超えているときにはメインタンクからサブタンクに対して記録液の供給を行わない指示を与える処理をコンピュータに行わせる構成とした。

本発明に係る画像形成装置、画像形成方法、プログラムによれば、印刷中の記録液の消費量が予め定めた第１の所定値以上のとき、印刷中にメインタンクからサブタンクに対して供給した記録液の供給量に相関する情報に基づき、供給量が予め定めた第２の所定値以下のときにはメインタンクからサブタンクに対して記録液の供給を行い、供給量が第２の所定値を超えているときにはメインタンクからサブタンクに対して記録液の供給を行わない構成とすることで、満タン検知手段を備えないサブタンクに対して印刷中でもインクの補充供給を行うことができ、印刷中に印刷を中断して満タン検知を伴う補充供給を行う頻度が少なくなり、印刷速度の向上、生産性の向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、本発明に係る画像形成装置の一例について図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を説明する側面説明図、図２は同装置の要部平面説明図である。
この画像形成装置はシリアル型画像形成装置であり、装置本体１の左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材である主従のガイドロッド３１、３２でキャリッジ３３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タイミングベルトを介して図２で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ３３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインク滴を吐出するための本発明に係る液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド３４ａ、３４ｂ（区別しないときは「記録ヘッド３４」という。）を複数のノズルからなるノズル列を主走査方向と直交する副走査方向に配列し、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３４は、それぞれ２つのノズル列を有し、記録ヘッド３４ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）の液滴を、他方のノズル列はシアン（Ｃ）の液滴を、記録ヘッド３４ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）の液滴を、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）の液滴を、それぞれ吐出する。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４のノズル列に対応して各色のインクを供給するためのサブタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「サブタンク３５」という。）を搭載している。サブタンク３５ａは、マゼンタ用のサブタンク３５ｍとイエロー用のサブタンク３５ｙを一体に形成したもの、サブタンク３５ｂは、シアン用のサブタンク３５ｃとブラック用のサブタンク３５ｋを一体に形成したものである。このサブタンク３５には、カートリッジ装填部４に着脱自在に装着される各色のメインタンクである記録液カートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、インク供給部５によって各色の供給チューブ３６を介して、各色の記録液が補充供給される。

一方、給紙トレイ２の用紙積載部（圧板）４１上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部４１から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）４３及び給紙コロ４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド４４を備え、この分離パッド４４は給紙コロ４３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４２を記録ヘッド３４の下方側に送り込むために、用紙４２を案内するガイド部材４５と、カウンタローラ４６と、搬送ガイド部材４７と、先端加圧コロ４９を有する押さえ部材４８とを備えるとともに、給送された用紙４２を静電吸着して記録ヘッド３４に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト５１を備えている。

この搬送ベルト５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ５２とテンションローラ５３との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。また、この搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ５６を備えている。この帯電ローラ５６は、搬送ベルト５１の表層に接触し、搬送ベルト５１の回動に従動して回転するように配置されている。この搬送ベルト５１は、図示しない副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ５２が回転駆動されることによって図２のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド３４で記録された用紙４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト５１から用紙４２を分離するための分離爪６１と、排紙ローラ６２及び排紙コロである拍車６３とを備え、排紙ローラ６２の下方に排紙トレイ３を備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット７１は搬送ベルト５１の逆方向回転で戻される用紙４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ４６と搬送ベルト５１との間に給紙する。また、この両面ユニット７１の上面は手差しトレイ７２としている。

さらに、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド３４のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含む維持回復機構８１を配置している。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３４の各ノズル面をキャピングするための各キャップ部材（以下「キャップ」という。）８２ａ、８２ｂ（区別しないときは「キャップ８２」という。）と、ノズル面をワイピングするためのブレード部材であるワイパーブレード８３と、増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４などを備えている。

また、図２に示すように、キャリッジ３３の走査方向他方側の非印字領域には、記録中などに増粘した記録液を排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる空吐出を行うときの液滴を受ける液体回収容器である回収ユニット（空吐出受け）８８を配置し、この空吐出受け８８には記録ヘッド３４のノズル列方向に沿った開口部８９などを備えている。

このように構成したこの画像形成装置においては、給紙トレイ２から用紙４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２はガイド４５で案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラ４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド３７で案内されて先端加圧コロ４９で搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、帯電ローラ５６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５１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５１上に用紙４２が給送されると、用紙４２が搬送ベルト５１に吸着され、搬送ベルト５１の周回移動によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ３３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３４を駆動することにより、停止している用紙４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙４２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４２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４２を排紙トレイ３に排紙する。

ここで、サブタンク３５の一例について図３及び図４を参照して説明する。なお、図３は同サブタンクの外観斜視説明図、図４は同じく模式的平面説明図である。
このサブタンク３５は、容器本体（ケース本体）１０１に、容器本体１０１の開口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て内部にインク収容部１００を形成し、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図示しない弾性部材であるバネ（スプリング）を設けている。

そして、容器本体１０１にはインク収容部１００の膨張状態（可撓性フィル状部材１０２の膨出状態）に応じて変位するフィラ１０３を揺動可能に取り付け、このフィラ１０３の先端にはセンサ片１０３ａが形成されている。このフィラ１０３のセンサ片１０３ａを、図４に示すように装置本体のキャリッジホーム位置側に配置される透過型フォトセンサからなる満タン検知センサ１０５によって検出することで、サブタンク３５の満タン（インクが満タン状態になったこと）を検知する。

次に、この画像形成装置における制御部の概要について図５のブロック図を参照して説明する。
この制御部は、この画像形成装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１、ＣＰＵ５０１が実行するプログラムなどを格納したＲＯＭ５０２と、ワーキングメモリなどとして使用するＲＡＭ５０３と、ホスト（外部情報処理装置）との間の通信を司るホストＩ／Ｆ５０４と、ＡＳＩＣ５０５と、モータを駆動するモータ駆動部５０６などとを備えている。

ＡＳＩＣ５０５は、キャリッジ３３に搭載された記録ヘッド３４に対するデータ転送を司るＤＭＡＣ５１１及び画像データ転送部５１２と、記録ヘッド３４に対する駆動波形を与えるヘッド駆動部５１３と、キャリッジ３３の移動量及び位置を検出する図示しないリニアエンコーダ５２０からのエンコーダ信号を解析するエンコーダ解析部５１４と、キャリッジホーム位置側に配置された満タン検知センサ１０５からの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡＤ変換部５１５などを含む特定用途向け集積回路である。なお、インク消費量を検出するハードウエアで検出する場合には、ＡＳＩＣ５０５には、画像データのドットサイズを判定する画像データ判定部５１６、判定したドットサイズの画像データ数を積算する画像データ加算部５１７を付加する。

モータ駆動部５０６は、キャリッジ３３を主走査方向に移動させる主走査モータ５２１、搬送ローラ５２を回転駆動して搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ５２２、インク供給部５の供給ポンプを駆動する供給モータ５２３を駆動する。

ここで、記録ヘッド３３に対するインク供給は、インク供給部５の供給モータ５２３を駆動することにより、記録液カートリッジ１０からインク供給部５、供給チューブ３６を介してサブタンク３５に対してインクが補充供給され、サブタンク３５から記録ヘッド３４に対してインクが供給される。

この制御部は、画像データ加算部５１７の加算結果に基づいてサブタンク３５のインク消費量を検出し、このインク消費量が一定の閾値を越えると、モータ駆動部５０６により供給モータ５２３を駆動し、カートリッジ１０からサブタンク３５へインクを補充供給する。

次に、この画像形成装置におけるインク消費量の検出処理の第１例について説明する。
この第１例では、インク消費量をソフトウェアによって算出している。具体的には、次のような推定インク消費量計算式によって導き出される。なお、この消費量計算式では、ドットサイズ（滴サイズ）を階調に合わせて可変できる圧電素子型ヘッドの例で説明しているが、２値のドットとなる電気熱変換素子を用いるサーマル型ヘッドでも同様である。

〈推定インク消費量計算式〉
ドットサイズ大のインク量＝ＰｉＬ（ｍｌ）
ドットサイズ中のインク量＝ＰｉＭ（ｍｌ）
ドットサイズ小のインク量＝ＰｉＳ（ｍｌ）
インク色毎の特性の違い＝インク補整係数
温度、湿度等の環境による補整係数＝環境補整係数
としたとき、ある画像印刷時の推定インク消費量は、次の（１）式で与えられる。

次に、インク消費量の検出処理の第２例について説明する。
ここでは、上述した図５に破線図示で示す、画像データの種類を判断する画像データ判定部５１６、判断した画像データの種類を加算する画像データ加算部５１７を用いてインク消費量をハードウエアで算出する。
画像データ転送部５１２から記録ヘッド３４に与えられる画像データ信号は、画像データのドットサイズを判定する画像データ判定部５１６にて、ドット径毎の画像データに分解され、各ドットの画素数をカウントする画像データ加算部５１７にて積算される。

そこで、この画像データ加算部５１７の加算結果をＣＰＵ５０１によって読み出し、記録ヘッド３４に送信したドットサイズ毎のドット数を判定して、上述した（１）式の推定インク消費量計算式によりインク消費量を算出（検出）する。

ただし、上述したこれらのインク消費量検出方法では、印刷のために記録ヘッドに送信した画像データから推定インク消費量を算出する（検出する）ために、ノズル詰まり、ノズル破損などにより、吐出できなかったインク量は計測することはできないことから、ノズル詰まり、ノズル破損があるヘッドではインク消費量の計測値と実際の消費量に誤差が発生する。なお、記録ヘッドのノズルを監視するセンサにより、実際のインク吐出状態を確認する方法も考えられているが、多数のノズルを持つヘッドではセンサの必要数が膨大になって画像印刷中に常時全てのノズルの吐出状態を検出することはできない。

次に、サブタンク３５の満タン検知について図６をも参照して説明する。
サブタンク３５の満タン検知を行いながらサブタンク３５にインクの補充供給を行う場合には、図６（ａ）に示すように、キャリッジ３３をキャリッジホーム位置側に移動させ、インク補充供給を行うサブタンク３５（ここでは、マゼンタ用サブタンク３５ｍとする。）を、満タン検知センサ１０５による満タン検知位置へ移動する。

そして、供給部５を駆動してインクカートリッジ１０からサブタンク３５ｍにインクを補充供給する。この補充供給によって、図６（ｂ）に示すように、サブタンク３５ｍのフィラ１０３が変位し、満タン検知センサ１０５によってフィラ１０３が検知されたときを満タン状態として検知する。

このように、サブタンク３５側に満タン検知手段を持たないで、キャリッジホーム位置側に満タン検知センサ１０５を配置する構成では、サブタンク３５に対してインクの補充供給を行う場合、キャリッジ３３をいったん満タン検知位置まで移動走査しなければならないので、印刷中であれば、印刷を中断しなければならなくなる。

次に、本発明に係る画像形成装置の他の例について図７ないし図９を参照して説明する。なお、図７（ａ）は同画像形成装置におけるサブタンクのインクが消費された状態の斜視説明図、（ｂ）は同じく平面説明図、図８（ａ）は同じくサブタンクのインクが満タン状態の斜視説明図、（ｂ）は同じく平面説明図、図９は同じく制御部の概要を示すブロック説明図である。

この画像形成装置では、前記サブタンク３５のフィラ１０３の先端部に磁石１１１を取り付け、フィラ１１１の動作延長線上に、満タン検知手段としてのホール素子１１２を配置している。このホール素子１１２は、図９に示すように、キャリッジ３３上に配置されている。

そして、制御部には、図９に示すように、ＡＳＩＣ５０５に、キャリッジ３３に配置されたサブタンク３５のフィラ１０３の位置を読取るためのホール素子１１２からの検知信号をＡＤ変換部５１５に入力する構成とし、ホール素子１１２の出力をＡＳＩＣ５０５のＡＤ変換部５１５により量子化を行ない、電圧値によりサブタンク３５のインク消費量を検出し、このインク消費量が一定の閾値を越えると、モータ駆動部５０６により供給モータ５２３を駆動し、カートリッジ１０からサブタンク３５へインクを補充供給する。

ここで、サブタンク３５のインク消費量の検出処理動作について図１０を参照して説明すると、同図（ａ）に示すように、サブタンク３５にインクを補充供給して満タン（ニア満タンを含む意味である。）になったときには可撓性フィルム状部材１０２が膨出してフィラ１０３を押し出し、フィラ１０３先端の永久磁石１１１とホール素子１１２が最も接近した位置関係になる。このとき、フィラ１０３先端の永久磁石１１１には磁束１１３が発生しているので、ホール素子１１２は強い磁束を検知している。

そして、サブタンク３５のインクが消費されると、同図（ｂ）に示すように、インク残量に応じてフィラ１０３が変位して永久磁石１１１がホール素子１１２から離れるので、ホール素子１１２が検知する磁束１１３は減少する。

さらに、インクが消費され続け、サブタンク３５がエンプティ状態になると、同図（ｃ）に示すように、フィラ１０３の永久磁石１１１とホール素子１１２の距離は大きくなり、ホール素子１１２が検知する磁束１１３は非常に小さくなる。

この結果、ホール素子１１２は、検知した磁束密度によって出力電圧を変動するので、図１１に示すように、検知した磁束密度が大きい程出力電圧は高くなり、検知した磁束密度が小さくなるに従って出力電圧は低くなり、このときの磁束密度と出力電圧の傾きはリニアな一次曲線となる。

そこで、ホール素子１１２の出力電圧に対し、インク満タンか否かを判定するインク満タン閾値、インク補充供給を行うか否かを判定するインク補充供給閾値を設定し、ホール素子１１２の出力電圧がインク補充供給閾値以下になったときにインク補充供給を開始し、インク満タン閾値以上になったときにインク補充供給を停止する等の制御を行なうことができる。

この例の画像形成装置では、キャリッジ３３上にサブタンク３５毎に満タン検知手段を備えているので、印刷中でも印刷動作を停止することなくサブタンク３５に対してインクを補充供給することができるが、後述する本発明を適用してインク補充供給に関する情報が第２の所定値を超えたときにだけ満タン検知手段による満タン検知を伴うインク補充供給を行う構成とすることができる。

そこで、本発明におけるサブタンク３５に対するインク補充供給制御について図１２のフロー図を参照して説明する。
先ず、インクカートリッジ１０からサブタンク３５へ補充供給するときのインク供給量は、供給一回当たりにばらつきがあり、最大供給量誤差をＡ［ｍｌ／回］とする。また、サブタンク３５が満タン検知されたときの容量（インク補充供給時の容量）もばらつきがあり、最小サブタンク満タン容量をＸ［ｍｌ］とする。また、画像かすれ、ノズルダウンを発生させないようにするために、サブタンク３５には最低限必要な最小インク残量Ｚｍｉｎ［ｍｌ］以上のインクが入った状態を維持しなければならない。

そこで、ここでは、印刷中に、インク消費量が第１の所定値である所定量Ｙ［ｍｌ］以上になったときには、サブタンク３５に対するインク補充供給を行うが、印刷中の補充供給量に相関する情報である印刷中のインク補充供給回数（以下「印刷中インク補充供給回数」という。）が予め定めた第２の所定値以下であるときにはインク補充供給を行い、印刷中インク補充供給回数が予め定めた第２の所定値（印刷中インク補充供給回数閾値）を超えるときには印刷動作の中断が必要なインク補充供給（満タン検知位置にキャリッジ３３を移動するインク補充供給）を行うようにしている。

つまり、図１２を参照して、スキャン（印写）が終了すると、この処理がエントリイされて、インク消費量ｃ［ｍｌ］が第１の所定値である所定量Ｙ［ｍｌ］以上のサブタンク３５があるか否かを判別する。そして、インク消費量ｃ［ｍｌ］が所定量Ｙ［ｍｌ］以上のサブタンク３５があれば、対象となるサブタンク３５に対する印刷中のインク補充供給回数が第２の所定値である所定回数（印刷中インク補充供給回数閾値）を超えている否かを判別する。

ここで、印刷中のインク補充供給回数が所定回数を超えていなければ（所定回数以下であれば）、対象となるサブタンク３５へインク補充供給を行い、印刷中インク補充供給回数をカウントアップ（＋１）する。これに対して、印刷中のインク補充供給回数が所定回数を超えていれば、印刷中インク補充供給を行わないで、印刷動作を中断し、キャリッジ３３をキャリッジホーム位置側の満タン検知位置に移動させて、満タン検知センサ１０５によって対象となるサブタンク３５の満タン検知を行いながらインク補充供給を行い、その後、当該サブタンク３５についての印刷中インク補充供給回数をクリア（リセット）する。

また、前記他の画像形成装置の構成では、満タン検知センサであるホール素子１１２はキャリッジ３３に配置されているので、キャリッジ３３をキャリッジホーム位置側に移動することなく、対象となるサブタンク３５の満タン検知を行いながらインク補充供給を行うことができる。この場合、個々のサブタンク３５にインクが満タンであることを検知する満タン検知手段が備えられた構成であるので、特に、印刷中でも印刷中断をすることなく、満タン検知を行いながらサブタンク３５に対するインク補充供給を行う構成とすることもできる。

次に、印刷中インク補充供給回数と比較する第２の所定値である所定回数（印刷中インク補充供給回数閾値）の設定の第１例について図１３をも参照して説明する。
まず、ここでは、インク消費量が所定量Ｙ［ｍｌ］以上になったときには所定量Ｙ［ｍｌ］のインク補充供給を行うものとする。ただし、前述したように、供給量には最大でＡ［ｍｌ］の誤差があり、所定量Ｙ［ｍｌ］を供給する供給動作を行っても（供給ポンプを駆動しても）、最小で供給量（Ｙ−Ａ）［ｍｌ］しか供給されないことがある。

このときの実際の供給量は消費量よりも少なくなるため、消費と所定量の補充供給を繰り返すと、いずれサブタンク３５の残量は最小インク残量Ｚ［ｍｌ］を下回ってしまうことになる。

したがって、最小インク残量Ｚ［ｍｉｎ］を下まわらない印刷中インク補充供給閾値（所定回数）を求める。インク補充供給１回当たりのインク供給量誤差はＡ［ｍｌ］である。つまり、一回の補充供給で最大Ａ［ｍｌ］残量が減り、ｎ回のインク補充供給後の残量は初期状態のインク量Ｘ［ｍｌ］に対し、最大で、ｎ×Ａ［ｍｌ］減ることになる。このときのインク残量は最小で（Ｘ−ｎ×Ａ）［ｍｌ］となる。

ここで、ｎ回のインク補充供給後のインク消費量Ｙ［ｍｌ］で最小インク残量Ｚ［ｍｌ］を下回ってはいけないので、次の（２）式の関係が成り立たなければならない。

したがって、この（２）式を満足する最大の「ｎ」をインク補充供給回数閾値とする。

このように１回当たりの供給量に誤差が生じる場合には、上記で算出したインク補充供給閾値を第２の所定値として設定することで、サブタンク３５のインク残量が最小インク残量より少なくなる前に、満タン検知センサによる満タン検知を伴ったインク補充供給を行うことができる。

以下、具体的な例で印刷中インク補充供給とインク残量の推移について説明する。
なお、次のとおりとする。
最大供給量誤差 ：Ａ［ｍｌ／回］＝１［ｍｌ／回］
最小サブタンク容量：Ｘ［ｍｌ］ ＝ １０［ｍｌ］
インク消費量閾値 ：Ｙ［ｍｌ］ ＝ ５［ｍｌ］
最小インク残量 ：Ｚ［ｍｌ］ ＝ １［ｍｌ］

インク供給速度が最小速度で供給された場合、表１に示すようにインク残量が推移する。この結果、最小インク残量は１［ｍｌ］であるので、４回まで印刷中インク供給が可能となる。

以上はインク消費量ｃ［ｍｌ］が所定量Ｙ［ｍｌ］とほぼ等しいとして設定したが、補充供給の判断時に消費量が消費量閾値（所定量）より十分に大きくなることがあるような装置の場合、インク残量が最小インク残量Ｚ［ｍｌ］を下回るおそれがある。

この場合にはマージン量α［ｍｌ］を持たせて、次の（３）式を満足するような（所定回数ｎを設定する。

次に、印刷中インク補充供給回数と比較する第２の所定値である所定回数（印刷中インク補充供給回数閾値）の設定の第２例について説明する。
上記第１例では一回当たりの供給量にばらつきがある場合の例で説明しているが、この第２例ではカートリッジ１０からサブタンク３５へ供給するときのインク供給速度にばらつきがあり、最大供給速度：Ｃ［ｍｌ／ｓ］、最小供給速度：Ｄ［ｍｌ／ｓ］とする。

また、第１例と同様に、
最小サブタンク満タン容量：Ｘ［ｍｌ］
最小インク残量 ：Ｚ［ｍｌ］
とする。

ここでは、印刷中にインク消費量が所定量Ｙ［ｍｌ］以上になると印刷中にインク補充供給を行い、印刷中インク補充供給回数が所定回数を超えたときには印刷動作の中断を伴うインク補充供給を行う。

この場合のインク補充供給回数の閾値となる所定値について説明する。
ここで、所定量Ｙ［ｍｌ］消費したらｔ秒間補給を行うものとする。この、時間「ｔ」は、最大インク供給速度Ｃでインク供給しても供給量が所定量Ｙを超えない時間（インクがあふれない）にする必要があるので、ｔ＝Ｙ／Ｃ、となる。

供給速度には誤差があるため、一回当たりの供給量誤差は、（Ｃ−Ｄ）ｔ＝（Ｃ−Ｄ）×Ｙ／Ｃ［ｍｌ］となる。

つまり、所定量Ｙ［ｍｌ］の供給動作を行っても、最小で{Ｙ−(Ｃ−Ｄ)×Ｙ／Ｃ}[ｍｌ]しか供給されないことがある。

供給量は消費量よりも少ないため、消費、供給を繰り返すと、いずれサブタンク３５の残量は最小インク残量Ｚ［ｍｌ］を下回ってしまうおそれがある。

そこで、最小インク残量Ｚ［ｍｌ］を下まわらないインク補充供給回数を求める。インク補充供給１回あたりのインク供給量誤差は、（Ｃ−Ｄ）×Ｙ／Ｃ［ｍｌ］である。つまり、一回の供給で最大（Ｃ−Ｄ）×Ｙ／Ｃ［ｍｌ］残量が減り、ｎ回のインク補充供給後の残量は、初期状態のインク量（Ｘ［ｍｌ］）から、ｎ｛（Ｃ−Ｄ）×Ｙ／Ｃ｝［ｍｌ］減っていることになる。

このときの残量は、最小で、Ｘ−ｎ｛（Ｃ−Ｄ）×Ｙ／Ｃ｝［ｍｌ］、となる。

ここで、ｎ回インク補充供給後のインク消費量Ｙ［ｍｌ］で最小インク残量Ｚ［ｍｌ］を下回ってはいけないので、次の（４）式の関係が成り立たなければならない。

この（４）式を満足する最大の「ｎ」をインク補充供給回数閾値とすることができる。

以上のように、供給速度に誤差が生じる場合においては、このインク補充供給回数閾値を設定することで、最小インク供給量で供給され続けた場合にサブタンク３５のインク残量が最小インク残量Ｚより少なくなる前に、満タン検知センサによる満タン検知を伴うインク補充供給を行うことができる。

次に、具体例でインク補充供給回数と残量の推移について説明する。
ここでは、
最大供給速度 ：Ｃ［ｍｌ／ｓ］＝ ５［ｍｌ／ｓ］
最小供給速度 ：Ｄ［ｍｌ／ｓ］＝ ３［ｍｌ／ｓ］
最小サブタンク容量：Ｘ［ｍｌ］ ＝ １０［ｍｌ］
インク消費量閾値 ：Ｙ［ｍｌ］ ＝５［ｍｌ］
最小インク残量 ：Ｚ［ｍｌ］ ＝１［ｍｌ］
インク供給時間 ：Ｙ／Ｃ ＝１［ｓ］
とする。

インク供給速度が最小速度で供給された場合、表２に示すように残量が推移する。このとき、最小インク残量Ｚは１［ｍｌ］であるので、２回まで印刷中インク補充供給が可能となる。

以上のように印刷インク補充供給回数閾値が分かれば、次の（５）式で求められる印刷中インク補充供給時間を閾値（第２の所定値）とすることもでき。

また、次に（６）式で求められる累積インク消費量を閾値（第２の所定値）とすることもできる。

次に、インク消費量と比較する第１の所定値（インク消費量閾値）の設定について説明する。
上述した例では、インク消費量閾値は固定値としていたが、外部からの入力によってユーザが任意に設定する構成とすることもできる。

前述したる第２の所定値である所定回数（印刷中インク補充供給回数閾値）の設定の第１例の具体例において、
最大供給速度 ：Ｃ[ｍｌ／ｓ]＝ ５[ｍｌ／ｓ]
最小供給速度 ：Ｄ[ｍｌ／ｓ]＝ ３[ｍｌ／ｓ]
最小サブタンク容量：Ｘ[ｍｌ] ＝１０[ｍｌ]
インク消費量閾値 ：Ｙ[ｍｌ] ＝ ５[ｍｌ]
最小インク残量 ：Ｚ[ｍｌ] ＝ １[ｍｌ]
とし、インク消費量閾値Ｙを５[ｍｌ]とすることで、印刷中インク補充供給を２回実施することが可能であり、印刷中断によるインク補充供給をする前に、１５［ｍｌ］分のインク消費を伴う印刷を行うことが可能であった。

ここで、インク消費量閾値Ｙを２[ｍｌ]とすると、次の表３に示すようにインク残量が推移する。

前記（３）式より印刷中インク補充供給は８回実施可能となり、この間に、消費可能なインクは１８ｍｌとなり、インク消費量閾値Ｙを５[ｍｌ]としたときよりも多くの枚数を印刷することが可能となる。

そこで、例えば、印刷中インク補充供給に時間がかかる場合には、印刷を中断してインク補充供給を行い場合に比べて十分に短いものの、生産性低下の要因となるので、一回の印刷で少量の印刷しか行わないユーザにとっては印刷中インク補充供給に要する時間ですら無駄であることから、インク消費量閾値（第１の所定値）を大きくすることで、印刷中インク補充供給を行う頻度を減らすことができる。逆に、大量の印刷を行うユーザにとってはインク消費量閾値を小さくすることで、印刷中断によるインク補充供給の頻度を減らすことができる。

また、インク消費量閾値の設定可能範囲（上限値及び下限値）を設けておき、ユーザが入力した値が設定可能範囲以外であればエラーを表示（通知）して再入力を促すようにすることもできる。また、入力された値が設定範囲外であるときには、強制的に予め定めた上限値、下限値のいずれか近いほうに設定するようにすることもでき、あるいは、推奨される値に設定することもできる。

次に、インク補充供給を誤差なく行うことができる画像形成装置の例について説明する。
上述したように、本発明に係る画像形成装置ではインク補充供給を行う場合の供給量に誤差が生じることから、最小インク残量を下回る前に正確な残量を把握できるようにするため、印刷中断し（あるいは印刷中断しないで）、満タン検知手段を使用したインク補充供給を行ってサブタンク３５を満タンにする動作を行っている。これに対し、インク供給量が誤差なく正確にできる場合には、印刷を中断することなく印刷中のインク補充供給を行うことができる。例えば、前記他の画像形成装置で説明したようにキャリッジ搭載したホール素子でインク残量を検出できる場合には、インク残量に応じた供給を行うことができる。

この例について図１４を参照して説明すると、スキャン（印写）が終了したときにエントリイされて、インク消費量ｃ［ｍｌ］が所定量Ｙ［ｍｌ］以上のサブタンクがあるか否かを判別し、消費量ｃ［ｍｌ］が所定量Ｙ［ｍｌ］以上のサブタンクがあれば、対象となるサブタンクへインク消費量分のインク補充供給を行う。

このようにインク消費量と同量のインクを補充供給することで、最小インク残量を下回ることがなくなり、印刷中断によるインク補充供給をする必要がなくなる。

また、本発明においては、画像形成装置で検知を行う、インク残量、インク供給量を、ホスト側のプログラム（例えばプリンタドライバ）にて情報取得を行うようにし、プリンタドライバ側において、画像形成装置に対して印刷中インク補充供給、印刷中断を伴うインク補充供給を指示する処理を行うようにすることもできる。このような、プログラム（プリンタドライバ）を記憶媒体に格納しておくことができ、あるいはダウンロードで提供する構成とすることもできる。

なお、本発明に係る画像形成装置は、プリンタ単機能構成のものに限らず、プリンタ／ファクシミリ／複写などの複合機能を有する画像形成装置であってもよい。

本発明に係る画像形成装置の一例の全体構成を説明する側面説明図である。 同画像形成装置の要部平面説明図である。 同画像形成装置のサブタンクの斜視説明図である。 同サブタンクの模式的平面説明図である。 同じく制御部の概要の説明に供するブロック図である。 同画像形成装置におけるサブタンクの満タン検知の説明に供する模式的説明図である。 （ａ）は本発明に係る画像形成装置の他の例におけるサブタンクのインクが消費された状態の斜視説明図、（ｂ）は同じく平面説明図である。 （ａ）は同じくサブタンクのインクが満タン状態の斜視説明図、（ｂ）は同じく平面説明図である。 同じく制御部の概要を示すブロック説明図である。 同じくサブタンクの満タン検知及びインク消費量検知の説明に供する説明図である。 同じくホール素子の出力電圧とインク残量の関係の一例を説明する説明図である。 本発明におけるサブタンクに対するインク補充供給処理の一例の説明に供するフロー図である。 印刷中インク補充供給回数の閾値の設定の説明に供する説明図である。 インク補充供給を誤差なく行うことができる画像形成装置におけるサブタンクに対するインク補充供給処理の一例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（メインタンク）
３３…キャリッジ
３４…記録ヘッド
３５…サブタンク（液体容器）
１０３…フィラ
１０５…満タン検知センサ
１１１…永久磁石
１１２…ホール素子

Claims (8)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドに対して記録液を供給するサブタンクと、このサブタンクに記録液を供給するメインタンクとを備え、前記サブタンクの満タン検知を所定の位置で行う画像形成装置において、
   印刷中の記録液の消費量が予め定めた第１の所定値以上のとき、印刷中に前記メインタンクから前記サブタンクに対して供給した記録液の供給量に相関する情報に基づき、前記供給量が予め定めた第２の所定値以下のときには前記メインタンクから前記サブタンクに対して記録液の供給を行い、前記供給量が前記第２の所定値を超えているときには前記メインタンクから前記サブタンクに対して記録液の供給を行わない手段を備えている
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記記録液の供給量に相関する情報が時間情報であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記記録液の供給量に相関する情報が供給回数情報であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記第１の所定値は外部から入力されることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、前記入力された第１の所定値が予め定めた範囲外のときには予め定めた値に設定することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４に記載の画像形成装置において、前記入力された第１の所定値が予め定めた範囲外のときには再設定入力を促す通知をすることを特徴とする画像形成装置。
7. 液滴を吐出する記録ヘッドに対して記録液を供給するサブタンクと、このサブタンクに記録液を供給するメインタンクとを備え、前記サブタンクの満タンを所定の位置で行う画像形成装置によって画像を形成する画像形成方法において、
   印刷中の記録液の消費量が予め定めた第１の所定値以上のとき、印刷中に前記メインタンクから前記サブタンクに対して供給した記録液の供給量に相関する情報に基づき、前記供給量が予め定めた第２の所定値以下のときには前記メインタンクから前記サブタンクに対して記録液の供給を行い、前記供給量が前記第２の所定値を超えているときには前記メインタンクから前記サブタンクに対して記録液の供給を行わない
   ことを特徴とする画像形成装置における画像形成方法。
8. 液滴を吐出する記録ヘッドに対して記録液を供給するサブタンクと、このサブタンクに記録液を供給するメインタンクとを備え、前記サブタンクの満タンを所定の位置で行う画像形成装置に対し、前記サブタンクに対する前記メインタンクからの記録液の供給を行う制御を指示する処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
   印刷中の記録液の消費量が予め定めた第１の所定値以上のとき、印刷中に前記メインタンクから前記サブタンクに対して供給した記録液の供給量に相関する情報に基づき、前記供給量が予め定めた第２の所定値以下のときには前記メインタンクから前記サブタンクに対して記録液の供給を行い、前記供給量が前記第２の所定値を超えているときには前記メインタンクから前記サブタンクに対して記録液の供給を行わない指示を与える処理をコンピュータに行わせる
   ことを特徴とするプログラム。

Images