JP2011189615A - 画像形成装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インク漏れや、ノズルからの空気巻き込みを防止することで、高品質な画像形成を実現する。
【解決手段】インクジェット記録ヘッドに付設されるヘッドタンク（サブタンク）内の圧力を検知する圧力検知機能が正常に機能しているかどうかをＳ２〜Ｓ７で判断する。正常と判断した（Ｓ４）場合は狙いの負圧値までカートリッジ側に逆転送液を行う（Ｓ８〜Ｓ１３）。正常に機能していないと判断した（Ｓ７）場合は逆転送液を行わない。圧力検知機能が正常に機能していないと判断した場合にメニスカス保持できる状態で機器を停止させることで、過負圧によるノズル内からの空気巻き込みを防止できる。
【選択図】図８

Description

本発明は、インクジェット記録方式の画像形成装置及びその制御方法に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置として、インク液滴を吐出する記録ヘッドを用いたインクジェット記録方式のものが知られている。このような液体吐出記録方式の画像形成装置は記録ヘッドからインク滴を、搬送される記録媒体（以下、単に「用紙」と呼ぶ場合がある）に対して吐出して画像形成を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

このような画像形成装置（以下、単に「インクジェット記録装置」ともいう）において、例えば記録ヘッドを搭載したキャリッジ上に、記録ヘッドにインクを供給するヘッドタンク（サブタンク）を搭載し、インクカートリッジ（メインタンク）を装置本体側に着脱自在に装着し、ヘッドタンクに装置本体側のインクカートリッジからインクを補充供給するようにしたものが知られている。

このような装置に用いられるヘッドタンクは、インク漏れや、ノズル内からの空気巻き込みを防ぐため、ヘッドタンク内の圧力を正常な圧力に保持する必要がある。ヘッドタンク内圧力検知手段による圧力検知機能を用いて、ヘッドタンク内圧力を正常な圧力に保持しながらインク充填、及び負圧形成する制御技術が既に知られている。

しかし、今までのインク充填、及び負圧形成時のインク排出方法では、ヘッドタンク内圧力検知機能が圧力検知レバーの故障などで機能しなかった際、狙いのヘッドタンク内圧力が狙いの圧力値になってもマシン動作は停止されず、インク充填、及びインク排出をし続ける。狙いの負圧値になってもインク充填された際には、インクは過供給され、ヘッドタンク内からインクが漏れ出すという問題があった。また、狙いの負圧値になってもインク排出をし続けた際は、ヘッドタンク内圧力が過負圧になり、ノズル内から空気を巻き込み、インクの吐出不良になるという問題があった。

なお、圧力検知機能が機能しない要因としては、１：ヘッドタンクの大気開放機構不良、２：フィラー貼りつき、３：満タン検知センサ異常、などがある。
１の「ヘッドタンクの大気開放機構不良」は、大気開放弁を押しても大気開放機構が機能しない、というものであり、例えば、（１−１）大気開放部に液が進入し大気開放機構不良となる、（１−２）キャリッジ位置ズレが起こった状態で大気開放弁を押し、大気開放機構不良となる、などがある。

上記（１−１）は、大気開放部に液体が進入し、大気開放機構が機能しにくくなる場合がある。そういう状況では、大気開放弁を押しても大気開放に時間がかかり、フィラーは閉じ気味のままの状態となる場合がある。というものである。

上記（１−２）は、主走査部エンコーダー読み飛ばしなどにより、キャリッジ位置ズレが起こることがある。キャリッジ位置ズレのケースで大気開放弁を押しても、大気開放が機能されず、フィラーは閉じ気味の状態となる場合がある。というものである。

２の「フィラー貼りつき」は、フィラーがどこかへ貼りついており、フィラーが動かず圧力検知機能が機能しない、というものであり、例えば、（２−１）ヘッド仕切りに貼りつき、（２−２）ヘッドタンクに貼りつき、などがある。

上記（２−１）は、キャリッジ内の複数のヘッドはヘッドごとに仕切りで分けられており、大気開放時などにフィラーが開いた際、フィラーはヘッド仕切りに接触することがあり、接触部が「静電気力による貼りつき」「液体または固体などがついており、表面張力、または粘着力による貼りつき」により貼り付く可能性がある。というものである。

上記（２−２）は、インク消費時フィラーは閉じ、フィラーがヘッドタンクに接触することがあり、接触部が「静電気力による貼りつき」「液体または固体などがついており、表面張力、または粘着力による貼りつき」により貼り付く可能性がある。この状態でインク充填をしても、フィラーは動かない。また、大気開放を押してもフィラーは動かない。というものである。

３の「満タン検知センサ異常」は、満タン検知センサに異常がり、フィラーを正確に検知することができず、圧力検知機能が機能しないというものであり、センサがフィラーではないものに誤検知する場合があり、例えば「紙粉」「ミスト」「インク滴」などにセンサが誤検知してしまい、フィラーが機能しない状態となる。というものである。

インク漏れや、ノズル内からの空気巻き込み防止に対して、例えば、特開２００８−１４３０７３号公報（特許文献１）には、インク過供給によるインク漏れを防ぐ目的で、圧力検知レバーを用いた圧力検知機能を用いて狙いの負圧値へインク充填する仕組みが開示されている。

また、特開２００５−１２５６６７号公報（特許文献２）には、インクタンクからインクヘッドへインクを供給するインク供給管路と、インクヘッドからインクタンクへインクを戻すインク還流管路とを設けて、インクヘッドとインクタンクの間でインクを循環させて、ノズルからのインク漏れを防止する液体吐出装置が提案されている。

また、特開２００３−３４１０２８号公報（特許文献３）には、インクカートリッジと記録ヘッドの間に中間インクタンクとその中間インクタンクから離れた場所に圧力センサを搭載させ、記録ヘッド内部の負圧状態をセンスし、必要に応じて中間インクタンクを上下動させることにより、所望の負圧を維持するインクジェットプリンタが提案されている。

また、特許第２８９８７４６号公報（特許文献４）には、密閉したインクタンク内にインクを充填し、このインクタンクに一端が大気に開放された小穴を設け、インクタンク内のインクが消費されると、小穴を通じて空気がインクタンク内に供給されインクタンク内を所望の負圧に保つインクジェットペンが提案されている。

しかしながら、これらの各文献に記載の技術では、ヘッドタンク内圧力を検知する圧力検知レバーが故障などで圧力検知機能が機能していない状態での「インク漏れ」および「ヘッドタンク内圧力が過負圧になる」という問題は解消できない。

本発明は、従来のインクジェット記録方式の画像形成装置における上述の問題を解決し、インク漏れや、ノズルからの空気巻き込みを防止することができ、高品質な画像を形成することのできる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記の課題は、本発明により、液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに供給する液体を一時貯留するサブタンクと、液体を貯留するメインタンクと、該メインタンクから前記サブタンクへの液体の正転送液および前記サブタンクから前記メインタンクへの液体の逆転送液が可能な送液ポンプと、前記サブタンク内の圧力を検知する圧力検知手段とを有する画像形成装置の制御方法であって、 前記送液ポンプによる正転送液または逆転送液を行って前記サブタンク内の圧力が狙いの負圧力値になるように送液する際、当該狙いの負圧力値にするための送液前に、前記ノズル内に形成される液体のメニスカスが維持される範囲内の負圧で送液を行って前記圧力検知手段による圧力検知機能が正常に機能しているか否かを判断し、圧力検知機能が正常に機能していないと判断した場合は前記狙いの負圧力値にするための送液を実行しないよう制御することを特徴とする画像形成装置制御方法により解決される。

また、前記ノズル内に形成される液体のメニスカスが維持される範囲内での所定時間以下の送液を行い、該送液による前記サブタンク圧力変位量が、前記送液ポンプの実力値から計算される変位量よりも理論上可能性のない変位量以下の場合に、前記圧力検知機能が正常に機能していないと判断すると好適である。

また、前記圧力検知手段が、前記サブタンクに収納する液体の量に応じて変位する負圧レバーと、該レバーの変位を位置情報として検出する位置検知手段とを有し、該位置検知手段の検知結果に基づいて前記サブタンク内の圧力を検知する機能を備え、前記負圧レバーは、異なる位置情報を示す複数のレバーを有し、前記複数のレバーのうちの少なくとも一つのレバーを前記圧力検知手段による圧力検知機能が正常に機能しているか否かの判断に用いると好適である。

また、前記圧力検知手段が、前記サブタンクに収納する液体の量に応じて変位する負圧レバーと、該レバーの変位を位置情報として検出する位置検知手段とを有し、該位置検知手段の検知結果に基づいて前記サブタンク内の圧力を検知する機能を備え、前記液滴吐出ヘッドが移動する方向に移動可能に設けられた前記位置検知手段によって前記負圧レバーを検知すると好適である。

また、前記圧力検知機能が正常に機能していないと判断した場合、前記サブタンク内の圧力に応じて、圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断を再度実施可能であると好適である。

また、前記圧力検知機能が正常に機能していると判断した後に、圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断を再度実施する制御を含むと好適である。
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御方法が適用されることを特徴とする画像形成装置により解決される。

本発明の画像形成装置制御方法及び画像形成装置によれば、圧力検知機能が異常な時でも、メニスカス保持できる負圧値範囲内で圧力検知機能が正常に機能しているかどうか判断することができ、正常に機能していないと判断した場合はメニスカス保持できる状態で機器を停止させるので、ノズル内からの空気巻き込み及びノズル内からのインク漏れを防止できる。

請求項２の方法により、メニスカス保持できる負圧値範囲内で圧力検知機能が正常に機能しているかどうかを的確に判断でき、ノズル内からの空気巻き込み及びノズル内からのインク漏れを防止できる。

請求項３の方法により、制御中のキャリッジ移動回数を減らし、圧力検知機能が正常に機能しているかの判断機構を用いた負圧形成メンテナンスにおけるメンテナンス時間を短縮することができる。

請求項４の方法により、制御中のキャリッジ移動回数を減らし、圧力検知機能が正常に機能しているかの判断機構を用いた負圧形成メンテナンスにおけるメンテナンス時間を短縮することができる。

請求項５の方法により、圧力検知機能が正常に機能していないと判断した場合でも圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断を繰り返すことができるため、それによって圧力検知機能が正常に機能する可能性が高くなり、負圧形成を成功させる可能性を高めることができる。

請求項６の方法により、圧力検知機能が正常と判断した後に、圧力検知機能が正常かどうかの判断を再度実施することで精度が高まり、より安全に負圧形成することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例であるインクジェット記録装置を斜め前方から見た斜視図である。 そのインクジェット記録装置の機構部の概要を示す側面図である。 同じく要部平面図である。 インク供給配管の構成を示す概略構成図である。 ヘッドタンクの構造を示す斜視図である。 ヘッドタンクの負圧レバーとその位置を検知するセンサの位置関係を表す模式図である。 送液ポンプの構成について説明する模式図である。 逆転送液による負圧形成制御を示すフローチャートである。 正転送液によるインク充填制御を示すフローチャートである。 負圧レバーの別例を示す斜視図である。 負圧レバーの位置を検知する移動可能なセンサを用いた構成例を示す模式図である。 負圧形成制御の異なる制御例を示すフローチャートである。 負圧形成制御の更に別の制御例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるインクジェット記録装置を斜め前方から見た斜視図である。この図に示す本実施形態のインクジェット記録装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に着脱自在に装着されて画像が形成された用紙をストックするための排紙トレイ１０３とを備えている。また、装置本体１０１の前面の一方側には、給排紙トレイ部に隣接するように、インクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部１０４が設けられている。このカートリッジ装填部１０４の上面には、操作ボタンや表示器などを配置した操作／表示部１０５が設けられている。

上記カートリッジ装填部１０４には４つのインクカートリッジ１１０がセットされる。各インクカートリッジ１１０には、色の異なる色材である記録液（インク）、例えば黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色インクが収容される。これらのインクカートリッジ１１０は、装置本体１０１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能となっている。各インクカートリッジ１１０は、縦置き状態で横方向に並べて装填する構成となっている。カートリッジ装填部１０４の前面側には、インクカートリッジ１１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）１０６が開閉可能に設けられている。

操作／表示部１０５には、各色のインクカートリッジ１１０の装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色インクカートリッジの残量がニアーエンド及びエンドになったことを表示するための４つの残量表示部１１１が配置されている。さらに、この操作／表示部１０５には、電源ボタン１１２、用紙送り／印刷再開ボタン１１３、キャンセルボタン１１４が配置されている。

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は同機構部の概要を示す側面図、図３は同じく要部平面図である。
インクジェット記録装置の機構部において、フレーム１２１を構成する左右の側板１２１Ａ、１２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３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３で矢示方向（キャリッジ主走査方向）に移動走査する。本実施形態のインクジェット記録装置は、記録ヘッドが主走査方向に移動しながらインクを吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置である。

上記キャリッジ１３３には、前述したようにイエロー（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個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１３４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１３４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、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。

この記録ヘッド１３４にはドライバＩＣを搭載し、図示しない制御部との間でハーネス（フレキシブルプリントケーブル）１２２を介して接続している。また、キャリッジ１３３には、記録ヘッド１３４に各色のインクを供給するための各色のヘッドタンク１３５を搭載している。この各色のヘッドタンク１３５には各色のインク供給チューブ１３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部１０４に装着された各色のインクカートリッジ１１０から各色のインクが補充供給される。なお、このカートリッジ装填１０４にはインクカートリッジ１１０内のインクを送液するための供給ポンプユニット１２４が設けられ、またインク供給チューブ１３６は這い回しの途中でフレーム１２１を構成する後板１２１Ｃに係止部材１２５にて保持されている。

一方、給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）１４３及び給紙コロ１４３に対向し摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４を備え、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３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１４２を記録ヘッド１３４の下方側に送り込むために、用紙１４２を案内するガイド部材１４５と、カウンタローラ１４６と、搬送ガイド部材１４７と、先端加圧コロ１４９を有する押さえ部材１４８とを備えるとともに、給送された用紙１４２を静電吸着して記録ヘッド１３４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１５１を備えている。

この搬送ベルト１５１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１５２とテンションローラ１５３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１５１の表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１５６を備えている。この帯電ローラ１５６は、搬送ベルト１５１の表層に接触し、搬送ベルト１５１の回動に従動して回転するように配置されている。更に、搬送ベルト１５１の裏側には、記録ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１５７が配置されている。

搬送ベルト１５１は、図示しない副走査モータによってタイミングベルトを介して搬送ローラ１５２が回転駆動されることによって図３のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、記録ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１６１と、排紙ローラ１６２及び排紙コロ１６３とを備え、排紙ローラ１６２の下方に排紙トレイ１０３を備えている。

また、装置本体１０１の背面部には両面ユニット１７１が着脱自在に装着されている。この両面ユニット１７１は搬送ベルト１５１の逆方向回転で戻される用紙１４２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ１４６と搬送ベルト１５１との間に給紙する。また、この両面ユニット１７１の上面は手差しトレイ１７２としている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ１３３の走査方向一方側の非印字領域には、記録ヘッド１３４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１８１を配置している。

この維持回復機構１８１には、記録ヘッド１３４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。）１８２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１８３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１８４などを備えている。ここでは、左端の１つのキャップ１８２を吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ１８２は保湿用キャップとしている。

そして、この維持回復機構１８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ１８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード１８３に付着してワイパークリーナ１８５で除去されたインク、空吐出受け１８４に空吐出されたインクは図示しない廃液タンクに排出されて収容される。

また、図３に示すように、維持回復機構１８１と反対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空吐出受け１８８を配置し、この空吐出受け１８８には記録ヘッド１３４のノズル列方向に沿った開口１８９などを備えている。

このように構成した本実施形態のインクジェット記録装置においては、給紙トレイ１０２から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２はガイド１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１３７で案内されて先端加圧コロ１４９で搬送ベルト１５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、後述する制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ１５６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１５１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１５１上に用紙１４２が給送されると、用紙１４２が搬送ベルト１５１に吸着され、搬送ベルト１５１の周回移動によって用紙１４２が副走査方向に搬送される。

そして、リニアエンコーダ１３７（図２）による主走査位置情報に基づいてキャリッジ１３３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２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１４２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１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ１３３は維持回復機構１８１側に移動されて、キャップ１８２で記録ヘッド１３４がキャッピングされて、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する。また、キャップ１８２で記録ヘッド１３４をキャッピングした状態で図示しない吸引ポンプによってノズルから記録液を吸引し（「ノズル吸引」又は「ヘッド吸引」という）し、増粘した記録液や気泡を排出する回復動作を行う。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空吐出動作を行う。これによって、記録ヘッド１３４の安定した吐出性能を維持する。

図４は、本実施形態のインクジェット記録装置のインク供給配管の構成を示す概略構成図である。この図に示すように、本実施形態のインクジェット記録装置では、ヘッドタンク１３５内のインクをノズル面から排出して廃液タンクに回収するのではなく、ヘッドタンク１３５内のインクを送液ポンプ（供給ポンプ）１２４によりインクカートリッジ１１０に戻す（逆流させる）ことで、負圧作成時に使用するインクの再利用を可能としたものである。

図５は本実施形態のインクジェット記録装置のヘッドタンクの構造を示す斜視図である。同図において、負圧レバー１９１は、ヘッドタンク内部に設けられ、フィルム１９２に付勢を与えるバネ（図示せず）によって負圧を生じているヘッドタンク内に収納されるインクの消費量に応じて変位するフィルム１９２に追随して動作するレバーである。供給口１９３はインクカートリッジ１１０からインク供給チューブ１３６を経てインクが供給される供給口である。大気開放ピン１９４はヘッドタンク内部を必要に応じて大気状態に開放するピンである。また、インク又は空気を検知する検知機構１９５が設けられている。更に、このようなヘッドタンク１３５の下方にはインク滴を噴射する記録ヘッド１３４が取り付けられている。

図６は、ヘッドタンクの負圧レバー１９１とレバーの位置を検知するセンサ３１２の位置関係を表す模式図である。図５で説明したようなヘッドタンク構造および負圧レバーを検知するセンサを用いることで、ヘッドタンク１３５内のインクの消費量（ヘッドタンク内排水量）に応じて負圧レバーは動き、そのレバーの変位量を見ることでヘッドタンク内のヘッドタンク内排水量検知機能及び圧力検知機能を持たせることが可能となる。

ヘッドタンク内排水量と負圧レバーの変位量の関係はある程度決まっているので、送液の際の送液量の調整が可能となる。具体的には、送液前に負圧レバーを読み取り、キャリッジを送液したい量に対応するフィラーの変位量分だけキャリッジ移動させ、送液を行いレバーが変異し、センサがレバーを検知した瞬間に送液を停止させるという方法がある。

図７は、送液ポンプ（供給ポンプ）の構成について説明する模式図である。本実施形態で使用する送液ポンプ１２４としては、ポンプ構造が複雑ではなく、インクの正逆送が駆動モータの回転方向を変えることにより可能な、図７に示すようなチューブポンプを採用している。このチューブポンプ３０のポンプ内部には送液用のゴムチューブ３１が這いまわされ、ゴムチューブ３１をポンプ内部に内蔵されているポンプロータ３２でゴムチューブ３１を局所的に潰し、ポンプロータ３２を回転させることにより潰したポイントを回転方向に移動させることで、ポンプロータ３２の回転方向にインクが送液される。具体的には、インクカートリッジ１１０からヘッドタンク１３５へインクを正転送液するときは、ポンプロータ３２を矢印Ａの回転方向に回転させる。逆に、ヘッドタンク１３５からインクカートリッジ１１０へ逆転送液するときは、ポンプロータ３２を矢印Ｂの回転方向に回転させる。ここで、ポンプロータ３２の回転において矢印Ａの回転方向の回転を正回転と称し、矢印Ｂの回転方向の回転を逆回転と称する。よって、ポンプロータ３２の回転を正逆転制御することで、インク送液方向を制御できる。また、送液ポンプに、構成が単純なチューブポンプを使用することにより、小スペースなポンプ構成にしている。更に、送液方向を制御することに対して、ポンプ駆動モータの正逆制御により可能なので、配管がシンプルになる。なお、チューブポンプの構造は図７に示すような回転コロタイプ以外の変心カムタイプなどでも構わない。

本実施形態の画像形成装置では、ヘッドタンク内に設けた圧力検知手段による圧力検知機能を用いて、ヘッドタンク内圧力を正常な圧力に保持しながらインク充填、及び負圧形成する制御を行う。次に、本発明の特徴である、逆転送液による負圧形成制御について図８のフローチャートを参照して説明する。

ここでは、下記のように条件を定義し、各種Ｍｄ設計値がわかっているものとする。
ｖ：供給ポンプ送液速度（可変）
ｖ＿ｍｉｎ：０．１５ｃｃ／ｓ：供給ポンプの送液速度最小値
ｖ＿ｍａｘ：０．６０ｃｃ／ｓ：供給ポンプの送液速度最大値
Ａ：ヘッドタンク内排水量（可変）
０〜２．２ｃｃ：メニスカス保持できる負圧値であるためのヘッドタンク内排水量
ｔ：供給ポンプ逆転秒数（可変）

例として狙いの負圧値（ヘッドタンク内排水量を狙い値０．６ｃｃ）まで逆転送液する制御について説明する。
はじめにヘッドタンク内排水量Ａを０ｃｃに調整する（Ｓ１）。

ヘッドタンク内排水量を０ｃｃにする方法としては、従来技術でも紹介されているように大気開放弁を押して、電極ピンが液面検知するまでインク充填し、大気開放弁を閉じる方法を例えば用いる。なお、ヘッドタンク内排水量を定義すると、ヘッドタンク内圧力が外大気圧と同じ状態になりその状態からヘッドタンク内液排水量がｐ［ｃｃ］の状態、をヘッドタンク内排水量ｐ［ｃｃ］と表現するものとする。

次に、Ｓ２〜Ｓ７で圧力検知機能が正常に機能しているかどうかを判断する。この部分が「圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断機構」に相当する。
すなわち、供給ポンプ逆転送液を行い、規定秒数（１秒）以内で、ｖ＿ｍｉｎの送液速度１秒間で排水出きる量０．１５ｃｃに到達した場合は圧力検知機能は正常に機能していると判断する（Ｓ４）。圧力検知機能が正常の判断後、狙いの負圧値（０．６ｃｃ）まで逆転送液を行う（Ｓ８〜Ｓ１３）。

一方、供給ポンプ逆転送液を行い、規定秒数（１秒）以内で、ｖ＿ｍｉｎの送液速度１秒間の逆転送液できる量０．１５ｃｃに到達しなかった場合は、圧力検知機能は正常に機能していないと判断する（Ｓ７）。圧力検知機能が正常に機能していないと判断後はＳ１３に進み、狙いの負圧値（０．６ｃｃ）までの逆転送液を行わない制御方法を用いる。

このような制御により、圧力検知機能が異常時でも、メニスカス保持できる負圧値範囲内で圧力検知機能が正常に機能しているかどうか判断することができ、正常に機能していないと判断した場合は、メニスカス保持できる状態で機器を停止させ、過負圧によるノズル内からの空気巻き込みを防止できる。

ここで、本発明による上記制御を用いたときと用いなかった時の差異について説明する。図８で説明した制御を用いた場合、１秒間以内の逆転送液秒数であれば、圧力検知機能が異常な時でも排水量は最大０．６ｃｃであり、メニスカス保持範囲内で圧力検知機能が正常に機能しているか判断できる。本発明を用いなかった場合は、圧力検知機能異常時は８秒間の逆転送液が行われ、最大排水量は４．８ｃｃ（０．６ｃｃ／ｓ×８ｓ）に到達する。その場合はメニスカス保持できる負圧値範囲を越え、ヘッドタンク内は過負圧になり、ノズル内から空気を巻き込む危険性がある。

次に、正転送液によるインク充填制御について図９のフローチャートを参照して説明する。
ここでは、下記のように条件を定義し、各種Ｍｄ設計値がわかっているものとする。
ｖ：供給ポンプ送液速度（可変）
ｖ＿ｍｉｎ：０．１５ｃｃ／ｓ：供給ポンプの送液速度最小値
ｖ＿ｍａｘ：０．６０ｃｃ／ｓ：供給ポンプの送液速度最大値
Ａ：ヘッドタンク内排水量（可変）
Ａ１：開始前のヘッドタンク内排水量
０〜２．２ｃｃ：メニスカス保持できる負圧値であるためのヘッドタンク内排水量
ｕ：供給ポンプ正転秒数（可変）

例としてヘッドタンク内排水量ＡがＡ１（≧１．１ｃｃ）になった場合、狙いの負圧値（ヘッドタンク内排水量０．６ｃｃ）まで正転送液する制御について説明する。ヘッドタンク内排水量Ａの検知手段は、未大気開放状態でインク消費された量累積した結果をソフトカウントとして記録しておく方法を例えば用いる。

図９の制御では、Ｓ２１〜Ｓ２６で圧力検知機能が正常に機能しているかどうかを判断しており、この部分が「圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断機構」に相当する。

すなわち、供給ポンプ正転送液を行い、規定秒数（１秒）以内で、ｖ＿ｍｉｎの送液速度１秒間でインク充填できる量０．１５ｃｃに到達した場合は圧力検知機能は正常に機能していると判断する（Ｓ２３）。圧力検知機能が正常の判断後、狙いの負圧値（０．６ｃｃ）まで正転送液を行う（Ｓ２７〜Ｓ３２）。

一方、供給ポンプ正転送液を行い、規定秒数（１秒）以内で、ｖ＿ｍｉｎの送液速度１秒間のインク充填できる量０．１５ｃｃに到達しなかった場合は、圧力検知機能は正常に機能していないと判断する（Ｓ２６）。圧力検知機能が正常に機能していないと判断後はＳ３２に進み、狙いの負圧値（０．６ｃｃ）までのインク充填を行わない制御方法を用いる。

このような制御により、圧力検知機能が異常時でも、メニスカス保持できる負圧値範囲内で圧力検知機能が正常に機能しているかどうか判断でき、過負圧によるノズル内からのインク漏れを防止できる。

ここで、本発明による上記制御を用いたときと用いなかった時の差異について説明する。図９で説明した制御を用いた場合、１秒間以内の正転送液であれば、初期排水量初期値Ａ１が例えば１．１ｃｃであった場合、圧力検知機能が異常時インク充填量は０．１５〜０．６ｃｃであり、排水量は０．５〜０．９５ｃｃとなり、メニスカス形成保持できる範囲内で圧力検知機能が正常に機能しているか判断でき、マシンをメニスカス形成保持可能状態のままマシンを停止させることができる。そのため、ノズルからのインク漏れを防止することができる。本発明を用いなかった場合は、圧力検知異常時は８秒間の逆転送液が行われ、排水量は最悪マイナス値（−３．７ｃｃ＝１．１ｃｃ−０．６ｃｃ／ｓ×８ｓ、マイナス値は大気圧以上の圧力を表す）となり、メニスカス保持できる負圧値範囲を越え、ヘッドタンク内は大気圧以上となり、ノズルからインクが漏れる。

図１０は、ヘッドタンクに用いられる負圧レバーの別例を示す斜視図である。
この図に示す負圧レバー１９１−２は、先端部が複数、本例では２本の先端部１９１ａ，１９１ｂを有するものである。２本の先端部１９１ａ，１９１ｂはある程度の長さをもって並行（平行）であり、その距離（両者間の距離）は０．１５ｃｃヘッドタンク内液量を排水した時のレバーの変位量に相当する距離を有しているとする。複数のレバー先端のうち少なくとも一つは、圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断用に用いる。例えば、一方の先端部１９１ａを圧力検知機能が正常に機能しているかの判断用に用いて、他方の先端部１９１ｂを狙いの圧力値まで送液する用に用いることができる。
負圧形成制御は、図８で説明した制御を用いることができる。

図１０の負圧レバーを用いた時の効果について説明する。
効果１：ノズル内からの空気巻き込みを防止できる。
効果２：制御中のキャリッジ移動回数を減らし、圧力検知機能が正常に機能しているかの判断機構を用いた負圧形成メンテナンスにおけるメンテナンス時間を短縮することができる。

図５の負圧レバー１９１を用いた時と、図１０の負圧レバー１９１−２を用いた時の差異について説明する。
図５の負圧レバー１９１を用いた場合の制御
「１）キャリッジ移動をして、負圧レバー位置をセンサで見る」
「２）送液量調整のためキャリッジを移動する」
「３）１秒以内の送液をして、圧力検知機能が正常に機能しているか判断する」
「４）送液量調整のためキャリッジ移動する」
「５）８秒以内の送液をして、狙いの排水量０．６ｃｃまで送液する」

図１０の負圧レバー１９１−２を用いた場合の制御
「１）キャリッジ移動をして、負圧レバー位置をセンサで見る」
「２）送液量調整のためキャリッジを移動する」
「３）１秒以内の送液をして、圧力検知機能が正常に機能しているか判断する」
「４）動作不要」
「５）８秒以内の送液をして、狙いの排水量０．６ｃｃまで送液する」

このように、図１０の負圧レバー１９１−２を用いた場合、４）の動作が不要となり、圧力検知機能が正常に機能しているかの判断機構を用いた負圧形成メンテナンスにおけるメンテナンス時間を短縮することができる。

図１１は、負圧レバーの位置を検知するセンサとして、移動可能なセンサを用いた構成例を示す模式図である。センサ３１２−２が主走査方向に（キャリッジと平行に）移動可能に構成されていること以外は、図６の構成と同じである。センサ３１２−２を動かす構成は、キャリッジ１３３を動かす構成と同じ構成を用いる。負圧レバーは図５のレバー１９１でも、図１０の１９１−２でも構わない。

通常は、センサ３１２−２をキャリッジ１３３と密着状態で並行移動させて動かし、送液量調整時などの必要な時にセンサを移動させることができる。
負圧形成制御は、図８で説明した制御を用いることができる。

移動可能なセンサ３１２−２を用いる効果について説明する。
効果１：ノズル内からの空気巻き込みを防止できる。
効果２：制御中のキャリッジ移動回数を減らし、圧力検知機能が正常に機能しているかの判断機構を用いた負圧形成メンテナンスにおけるメンテナンス時間を短縮することができる。

固定式センサ３１２と移動可能なセンサ３１２−２を用いた場合の差異について説明する。
固定式センサ３１２を用いた場合
「１）キャリッジ移動をして、負圧レバー位置をセンサで見る。」
「２）送液量調整のためキャリッジを移動する。」
「３）１秒以内の送液をして、圧力検知機能が正常に機能しているか判断する」
「４）送液量調整のためキャリッジ移動する」
「５）８秒以内の送液をして、狙いの排水量０．６ｃｃまで送液する」

移動可能なセンサ３１２−２を用いた場合
「１）キャリッジ移動をして、負圧レバー位置をセンサで見る。」
「２）送液量調整のためセンサを移動する。」
「３）１秒以内の送液をして、圧力検知機能が正常に機能しているか判断する」
「４）送液量調整のためセンサ移動する」
「５）８秒以内の送液をして、狙いの排水量０．６ｃｃまで送液する」

センサ３１２−２はキャリッジ１３３よりも小型で重量が軽いため、キャリッジよりも高速に移動することができ、移動可能センサを用いることで、圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断機構を用いた負圧形成メンテナンスにおけるメンテナンス時間を短縮することができる。

次に、負圧形成制御の異なる制御例について図１２を参照して説明する。本制御例は、圧力検知機構が正常に機能していないと判断した後の部分に特徴を有するものである。

図１２のフローチャートにおいて、まずリトライ回数ｎを０にリセットし（Ｓ４０）、ヘッドタンク内排水量Ａを０ｃｃに調整する（Ｓ４２）。続くＳ４２〜Ｓ４７の部分は「圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断機構」に相当し、図８のフローチャートにおけるＳ２〜Ｓ７の「判断機構」と同様に作用するため、説明が重複するので省略する。また、上記判断機構で正常と判断後のＳ４８〜Ｓ５３の部分は、図８の制御におけるＳ８〜Ｓ１３と同様であるため、重複する説明を省略する。

さて、Ｓ４７へ進んできて上記判断機構で正常に機能していないと判断された後、ヘッドタンク排水量Ａが０．１０ｃｃに達したかどうかを見て（Ｓ５４）、達していなければＳ５３に進んで負圧形成失敗と判断する。一方、０．１０ｃｃに達した場合はＳ５５に進んでリトライ回数が２回以下であるかどうかを判断する。リトライ回数が２回よりも多い（３回以上）の場合はＳ５３に進む。リトライ回数が２回以下であればＳ５６に進み、リトライ回数をインクリメントし、Ｓ４１に戻って再び圧力検知機能が正常かどうかを見る。

例えば送液ポンプの送液速度実力値が０．１５〜０．６０ｃｃ／ｓ相当でも、放置時のチュービングポンプのポンプつぶれやチュービングポンプのコロのバラツキなどによって、偶発的に実力値が最悪０．１０ｃｃ／ｓまでしか出ないことがある。しかし、ポンプを回しているうちにチューブ送液速度は０．１５ｃｃ〜０．６０ｃｃ／ｓ次第に治る。

このような想定でも、図１２の制御を用いて圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断を繰り返すことで、圧力検知機能が正常に機能している可能性が高くなり、負圧形成を成功させる可能性を高めることができる。

次に、負圧形成制御の更に別の制御例について図１３を参照して説明する。本制御例は、圧力検知機構が正常に機能していると判断した後の部分に特徴を有するものである。

図１３のフローチャートにおいて、まずヘッドタンク内排水量Ａを０ｃｃに調整し（Ｓ６０）、負圧形成時逆転処理開始回数ｍを１にセットする（Ｓ６１）。続くＳ６２〜Ｓ６７の部分は「圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断機構」に相当し、図８のフローチャートにおけるＳ２〜Ｓ７の「判断機構」と同様に作用するため、説明が重複するので省略する。

圧力検知機能が正常に機能しているとの判断（Ｓ６４）後、圧力が狙いの負圧値（０．６ｃｃ）未満かどうかを見て（Ｓ６８）、Ｎｏの場合は（Ａが０．６ｃｃ以上になったら）負圧形成成功と判断する（Ｓ６９）。Ｓ６８でＹｅｓの場合（Ａが０．６ｃｃ未満）はＳ７０に進み、上記ｍの値をインクリメントしてＳ６２に戻り、再度圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断を行う。

一方、圧力検知機能が正常に機能していないと判断された（Ｓ６７）場合は、負圧形成失敗と判断する（Ｓ７１）。
このように本制御例では、上記「判断機構」で圧力検知機能が正常と判断した後に、再び判断機構の逆転送液を実施して判定を繰り返すことで、「判断機構」の精度が高まり、より安全に負圧形成することができる。

以上、本発明を説明したが、本発明は図示の構成や制御例に限定されるものではない。例えば、負圧形成制御およびインク充填制御における各種数値は、ヘッドタンクその他の構成に応じて適宜設定できるものである。また、画像形成装置の全体的な構成やインクジェットエンジン部の構成、更にはヘッドタンクの構成や、ヘッドタンク内の排水量及び圧力を検知する構成、あるいはインクカートリッジからのインク供給機構なども、本発明を適用できる範囲で適宜変更可能である。

また、本発明はシリアル型画像形成装置に限らず、記録ヘッドが移動しないライン型画像形成装置にも適用することができる。インクの色数や、インクカートリッジの個数等も任意である。また、カラー画像形成装置に限らず、モノクロ装置にも本発明は適用可能である。そして、画像形成装置としてはプリンタに限らず、複写機やファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機等、任意の形態を採用可能である。

３０ チューブポンプ（送液ポンプ）
１００ インクジェット記録装置
１０４ カートリッジ装填部
１１０ インクカートリッジ（メインタック）
１２４ 供給ポンプユニット（送液ポンプ）
１３３ キャリッジ
１３４ 記録ヘッド
１３５ ヘッドタンク（サブタンク）
１３６ インク供給チューブ
１５１ 搬送ベルト
１９１ 負圧レバー
３１２ レバー位置検知センサ

特開２００８−１４３０７３号公報 特開２００５−１２５６６７号公報 特開２００３−３４１０２８号公報 特許第２８９８７４６号号公報

Claims (7)

1. 液滴を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、該液滴吐出ヘッドに供給する液体を一時貯留するサブタンクと、液体を貯留するメインタンクと、該メインタンクから前記サブタンクへの液体の正転送液および前記サブタンクから前記メインタンクへの液体の逆転送液が可能な送液ポンプと、前記サブタンク内の圧力を検知する圧力検知手段とを有する画像形成装置の制御方法であって、
   前記送液ポンプによる正転送液または逆転送液を行って前記サブタンク内の圧力が狙いの負圧力値になるように送液する際、当該狙いの負圧力値にするための送液前に、前記ノズル内に形成される液体のメニスカスが維持される範囲内の負圧で送液を行って前記圧力検知手段による圧力検知機能が正常に機能しているか否かを判断し、圧力検知機能が正常に機能していないと判断した場合は前記狙いの負圧力値にするための送液を実行しないよう制御することを特徴とする画像形成装置制御方法。
2. 前記ノズル内に形成される液体のメニスカスが維持される範囲内での所定時間以下の送液を行い、該送液による前記サブタンク圧力変位量が、前記送液ポンプの実力値から計算される変位量よりも理論上可能性のない変位量以下の場合に、前記圧力検知機能が正常に機能していないと判断することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置制御方法。
3. 前記圧力検知手段が、前記サブタンクに収納する液体の量に応じて変位する負圧レバーと、該レバーの変位を位置情報として検出する位置検知手段とを有し、該位置検知手段の検知結果に基づいて前記サブタンク内の圧力を検知する機能を備え、
   前記負圧レバーは、異なる位置情報を示す複数のレバーを有し、
   前記複数のレバーのうちの少なくとも一つのレバーを前記圧力検知手段による圧力検知機能が正常に機能しているか否かの判断に用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置制御方法。
4. 前記圧力検知手段が、前記サブタンクに収納する液体の量に応じて変位する負圧レバーと、該レバーの変位を位置情報として検出する位置検知手段とを有し、該位置検知手段の検知結果に基づいて前記サブタンク内の圧力を検知する機能を備え、
   前記液滴吐出ヘッドが移動する方向に移動可能に設けられた前記位置検知手段によって前記負圧レバーを検知することを特徴とする、請求項１又は３に記載の画像形成装置制御方法。
5. 前記圧力検知機能が正常に機能していないと判断した場合、前記サブタンク内の圧力に応じて、圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断を再度実施可能なことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置制御方法。
6. 前記圧力検知機能が正常に機能していると判断した後に、圧力検知機能が正常に機能しているかどうかの判断を再度実施する制御を含むことを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置制御方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御方法が適用されることを特徴とする画像形成装置。
   

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