JP2012240284A

JP2012240284A - 画像形成装置

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Publication number: JP2012240284A
Application number: JP2011111990A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Tokuno; 敏郎得能
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: JP5811322B2

Abstract

【課題】ヘッドタンク内のインクを十分に攪拌することができず、供給チューブ及びヘッドタンク内のインクの均質化を図れない。
【解決手段】計時手段５２０をチェックして送液ポンプ２４１の非稼動時間が予め定めた所定時間以上になったか否かを判別し、送液ポンプ２４１の非稼動時間が予め定めた所定時間以上になったときには、送液ポンプ２４１を逆転駆動して、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０に予め設定した設定量のインクを一気に逆送した後、送液ポンプ２４１を正転駆動してインクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にヘッドタンク３５が所定量になるまでインクを一気に送液する。
【選択図】図９

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える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、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてのインクジェット記録装置が知られている。

このような画像形成装置において、記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンク（サブタンク、バッファタンクとも称される。）を備え、装置本体側に着脱自在（交換可能）に装着されるメインタンクであるインクカートリッジからヘッドタンクに１本の供給チューブを介して液体を供給する方式のものが知られている。

一方、液体の種類としては、例えば染料系インクや顔料系インクがある。また、プリント回路基板に部品の配置や種類を明示するために所要のマークや文字などを印刷する装置にあっては、例えば酸化チタンを顔料として溶剤に懸垂させた液体が用いられている。

ところが、これまでのインク供給システムにあっては、供給チューブの材質が透湿性のために、長期間使用しない場合、チューブ内のインクが次第に増粘し、次に使用するときにヘッドに増粘したインクが供給され、正常な吐出が得られないという問題がある。

また、顔料系インクは、優れた耐候性を有するが、一方で、色材が溶液に拡散しているために長時間放置する等した場合にはインク中の色材が沈降し、ヘッドタンク内で濃度差が生じるという課題がある。しかも、特に白色系インクの顔料として使用される酸化チタンなどの無機顔料の場合においては、インクが流動していない期間（休止期間）に沈降しやすいという問題がある。

そこで、従来、ポンプの正逆転によって液体貯蔵部と液体保持部とを連通する第１及び第２の流路のインクを揺動し、流路の内壁に付着した粘度の高い生成物を再溶解させ又はインク中に回収することが知られている（特許文献１）。

特開２０１０−８２５００号公報

しかしながら、ポンプを正逆転して液体貯蔵部と液体保持部とを連通する第１及び第２の流路のインクを揺動するだけでは、ヘッドタンク内のインクを十分に攪拌することができず、供給チューブ及びヘッドタンク内のインクの均質化を図れないという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、長期間使用されなかった供給チューブやヘッドタンク内の液体の均質化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と、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液し、前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する可逆型の送液手段と、を備え、
前記メインタンクと前記ヘッドタンクとは１つの供給路で接続され、
前記送液手段を駆動して前記液体の送液したときから前記送液手段を駆動することなく所定の時間が経過したときには、前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクから前記メインタンクに予め設定した設定量の前記液体を一気に逆送した後、前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記ヘッドタンクが所定量になるまで前記液体を一気に送液する動作を制御する手段を有している
構成とした。

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と、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液し、前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する可逆型の送液手段と、を備え、
前記メインタンクと前記ヘッドタンクとは１つの供給路で接続され、
前記送液手段を駆動して前記液体の送液したときから前記送液手段を駆動することなく所定の時間が経過したときには、前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記ヘッドタンクが所定量になるまで前記液体を一気に送液した後、前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクから前記メインタンクに予め設定した設定量の前記液体を一気に逆送する動作を制御する手段を有している
構成とした。

ここで、前記所定量及び前記設定量は、前記ヘッドタンク内の圧力が前記記録ヘッドのメニスカスを保持できる圧力範囲内に収まる量である構成とできる。

また、前記ヘッドタンクには液量を検出する液量検出手段を有し、
前記制御する手段は、前記液量検出手段の検出結果に基づいて前記送液及び逆送の動作を制御する
構成とできる。

また、前記所定量及び前記設定量は、前記供給チューブの容量よりも多い構成とできる。

また、前記ヘッドタンク内には、前記供給チューブからの液体供給口付近に、前記液体の対流を促進する部材を有している構成とできる。

また、前記ヘッドタンク内には、前記供給チューブから供給される前記液体の対流を促進する案内流路が設けられている構成とできる。

また、前記送液するときの送液速度は、前記メインタンクから前記ヘッドタンクの前記液体を補充供給するときの送液速度よりも速い構成とできる。

また、前記送液及び逆送の動作を複数回行う構成とできる。

また、前記供給チューブから前記ヘッドタンク内への前記液体の供給口部の液体の流れの方向と直交する方向の断面積は前記供給チューブの液体の流れの方向と直交する方向の断面積より小さい構成とできる。

本発明に係る画像形成装置によれば、送液手段を駆動して液体の送液したときから送液手段を駆動することなく所定の時間が経過したときには、送液手段を駆動してヘッドタンクからメインタンクに予め設定した設定量の液体を一気に逆送した後、送液手段を駆動してメインタンクからヘッドタンクにヘッドタンクが所定量になるまで液体を一気に送液する動作を制御する手段を有している構成としたので、ヘッドタンク内を含めて増粘した液体を確実に流動化させることができ、長期間使用されなかった供給チューブやヘッドタンク内の液体の均質化を図ることができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、送液手段を駆動して液体の送液したときから送液手段を駆動することなく所定の時間が経過したときには、送液手段を駆動してメインタンクからヘッドタンクにヘッドタンクが所定量になるまで液体を一気に送液した後、送液手段を駆動してヘッドタンクからメインタンクに予め設定した設定量の液体を一気に逆送する動作を制御する手段を有している構成としたので、ヘッドタンク内を含めて増粘した液体を確実に流動化させることができ、長期間使用されなかった供給チューブやヘッドタンク内の液体の均質化を図ることができる。

本発明に係る画像形成装置の一例の機構部を説明する側面説明図である。同機構部の要部平面説明図である。ヘッドタンクの一例を示す模式的平面説明図である。同じく図３の模式的正面説明図である。インク供給排出系の説明に供する模式的説明図である。同装置の制御部を説明する概略ブロック説明図である。ヘッドタンクのインク残量又は負圧に応じた異なる状態の説明に供する模式的説明図である。ヘッドタンクのインク残量と負圧の関係の一例の説明に供する説明図である。本発明の第１実施形態における液体流動化制御（処理）の説明に供するフロー図である。本発明の第２実施形態における液体流動化制御（処理）の説明に供するフロー図である。本発明を適用した具体的事例の第１例の説明に供する説明図である。本発明を適用した具体的事例の第２例の説明に供する説明図である。本発明を適用した具体的事例の第３例の説明に供する説明図である。本発明を適用した具体的事例の第４例の説明に供する説明図である。本発明の作用効果の説明に供する模式的説明図である。ヘッドタンク内の流動化を促進する構成の異なる例の説明に供する模式的説明図である。インクカートリッジ内の流動化を促進する構成の異なる例の説明に供する模式的説明図である。

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インクジェット記録装置であり、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、後述する主走査モータによってタイミングベルトを介して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ヘッドタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このヘッドタンク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インクカートリッジ１０ｙ、１０ｍ、１０ｃ、１０ｋから、供給ポンプユニット２４によって各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクが補充供給される。

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、後述する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、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ワイパ部材（ワイパブレード）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と、キャリッジ３３をロックするキャリッジロック８７などとを備えている。また、このヘッドの維持回復機構８１の下方側には維持回復動作によって生じる廃液を収容するための廃液タンク１００が装置本体に対して交換可能に装着される。

また、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。

そして、記録ヘッド３４のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ３３をホーム位置である維持回復機構８１に対向する位置に移動して、キャップ部材８２によるキャッピングを行ってノズルからの吸引を行うノズル吸引、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出などの維持回復動作を行うことにより、安定した液滴吐出による画像形成を行うことができる。

次に、ヘッドタンク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は同ヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的上面説明図、図４は同ヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的正面説明図である。
ヘッドタンク３５は、インクを保持するための一側部が開口したインク収容部２０２を形成するタンクケース２０１を有し、このタンクケース２０１の開口部は可撓性フィルム２０３で密閉し、タンクケース２０１内に配置した弾性部材としてのバネ２０４によってフィルム２０３を常時外方へ付勢している。これにより、タンクケース２０１のフィルム２０３がバネ２０４によって外方への付勢力が作用しているので、タンクケース２０１内のインク残量が減少することによって負圧が発生する。

また、タンクケース２０１の外側には、一端部を支軸２０２で揺動可能に支持され、タンクケース２０１側に向けて付勢されている変位部材である検知フィラ２０５がフィルム状部材２０３に接着などで固定されている。

これにより、フィルム状部材２０３の動きに連動して検知フィラ２０５が変位するので、装置本体側に配置された光学センサからなる検知センサ３０１によって検知フィラ２０５の変位量を検知することによりヘッドタンク３５内のインク残量などを検知することができる。

また、タンクケース２０１の上部には、インクカートリッジ１０からインクを供給するための供給口部２０９があり、供給チューブ３６に接続されている。また、タンクケース２０１の側部には、ヘッドタンク３５内を大気に開放する大気開放機構２０７が設けられている。この大気開放機構２０７は、ヘッドタンク３５内に連通する大気開放路２０７ａを開閉する弁体２０７ｂ及びこの弁体２０７ｂを閉弁状態に付勢するスプリング２０７ｃなどを備え、装置本体側の大気開放ソレノイド３０２によって弁体２０７ｂを押すことで開弁されて、ヘッドタンク３５内に大気開放状態（大気に連通した状態）になる。

また、ヘッドタンク３５内のインク残量を検出するための電極ピン２０８ａと２０８ｂが取り付けられている。インクは電導性を持っており、電極ピン２０８ａと２０８ｂの所までインクが到達すると、電極ピン２０８ａと２０８ｂ間に電流が流れて両者の抵抗値が変化するため、インク液面高さが所定高さ以下になった、すなわち、ヘッドタンク３５の空気量が所定量以上になった、或いは、ヘッドタンク３５の液体残量が所定量以下になったことを検出することができる。

次に、この画像形成装置におけるインク供給排出系について図５を参照して説明する。
まず、インクカートリッジ（メインタンク）１０からヘッドタンク３５に対するインク供給は、供給ユニット２４の送液手段である送液ポンプ２４１によって供給チューブ３６を介して行なわれる。なお、供給ポンプ２４１は、チューブポンプなどで構成した可逆型ポンプであり、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを供給する送液動作と、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０にインクを戻す逆送動作とを行なえるようにしている。

また、維持回復機構８１は、前述したように記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングする吸引キャップ８２ａと、吸引キャップ８２ａに接続された吸引ポンプ８１２を有し、キャップ８２ａでキャッピングした状態で吸引ポンプ８１２を駆動することで吸引チューブ８１１を介してノズルからインクを吸引することによってヘッドタンク３５内のインクを吸引することができる。なお、吸引された廃インクは廃液タンク１００に排出される。

また、装置本体側にはヘッドタンク３５の大気解放機構２０７を開閉する押圧部材である大気開放ソレノイド３０２が配設され、この大気開放ソレノイド３０２を作動させることで大気解放機構２０７を開放することができる。さらに、装置本体側にはヘッドタンク３５の検知フィラ２０５を検知する光学センサからなるセンサ３０１が設けられている。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。なお、同図は同制御部の全体ブロック説明図である。
この制御部５００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係る送液及び逆送の制御を実行させるプログラムを含むプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ５０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ５０３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書き換え可能な不揮発性メモリ５０４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ＡＳＩＣ５０５とを備えている。

また、記録ヘッド３４を駆動制御するためのデータ転送手段、駆動信号発生手段を含む印刷制御部５０８と、キャリッジ３３側に設けた記録ヘッド３４を駆動するためのヘッドドライバ（ドライバＩＣ）５０９と、キャリッジ３３を移動走査する主走査モータ５５４、搬送ベルト５１を周回移動させる副走査モータ５５５、維持回復機構８１の維持回復モータ５５６を駆動するためのモータ駆動部５１０と、帯電ローラ５６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１１と、ヘッドタンク３５の大気開放機構２０７を開閉する大気開放ソレノイド３０２を駆動するソレノイド駆動部５１２と、送液ポンプ２４１を駆動するポンプ駆動部５１６と、インクカートリッジ１０に設けられて不揮発性メモリ（ここでは、ＥＥＰＲＯＭ）５２１に対するデータの読み出し及び書き込みのための通信を行うカートリッジ通信部５２２などを備えている。

また、この制御部５００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５１４が接続されている。

この制御部５００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ５０６を持っていて、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６００側から、ケーブル或いはネットワークを介してＩ／Ｆ５０６で受信する。

そして、制御部５００のＣＰＵ５０１は、Ｉ／Ｆ５０６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、ＡＳＩＣ５０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行い、この画像データを印刷制御部５０８からヘッドドライバ５０９に転送する。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ホスト６００側のプリンタドライバ６０１で行っている。

印刷制御部５０８は、上述した画像データをシリアルデータで転送するとともに、この画像データの転送及び転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号などをヘッドドライバ５０９に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器及び電圧増幅器、電流増幅器等で構成される駆動信号生成部を含み、１の駆動パルス或いは複数の駆動パルスで構成される駆動信号をヘッドドライバ５０９に対して出力する。

ヘッドドライバ５０９は、シリアルに入力される記録ヘッド３４の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部５０８から与えられる駆動信号を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド３３の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド３３を駆動する。このとき、駆動信号を構成する駆動パルスを選択することによって、例えば、大滴、中滴、小滴など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

Ｉ／Ｏ部５１３は、装置に装着されている各種のセンサ群５１５からの情報を取得し、プリンタの制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ制御部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１の制御に使用する。センサ群５１５は、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温度、湿度を監視するためのサーミスタ、帯電ベルトの電圧を監視するセンサ、カバーの開閉を検出するためのインターロックスイッチなどがあり、Ｉ／Ｏ部５１３は様々のセンサ情報を処理することができる。このＩ／Ｏ部５１３に入力されるセンサ群５１５には、前述したヘッドタンク３５の検知フィラ２０５を検知する検知センサ３０１、検知電極ピン２０８ａ、２０８ｂなどの信号も入力される。

また、この制御部５００は、送液ポンプ２４１の非稼働時間を計測する計時手段５２０を備えている。

次に、この画像形成装置におけるインク補充動作について説明する。
この画像形成装置では、ヘッドタンク３５を大気開放状態にしてインクカートリッジ１０から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を行うことができる。

まず、大気開放充填動作では、ヘッドタンク３５の大気開放機構２０７を開放状態にする。これにより、ヘッドタンク３５は大気開放されることで、バネ１２０４の復元力によりフィルム状部材２０３が外方に押されるので、ヘッドタンク３５の容量が増加する（負圧発生部が膨張）する。この状態で、送液ポンプ２４１を正転駆動して、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを送液して補充供給し、電極ピン２０８ａ、２０８ｂの先端に液面が触れたことを検出して送液を停止する。その後、大気開放弁機構２０７を閉じてヘッドタンク３５内を大気開放から遮断した状態にする。

そして、吸引キャップ８２ａで所要の記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングして吸引ポンプ８１２を駆動し、記録ヘッド３４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。あるいは、送液ポンプ２４１を逆転駆動してヘッドタンク３５から所要量のインクをインクカートリッジ１０に戻す。これにより、ヘッドタンク３５のフィルム状部材２０３がバネ２０４の付勢力に抗して内方に変形してヘッドタンク３５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、検知フィラ２０５の位置をセンサ３０１によって検知して記憶する。

また、大気開放充填動作としては、例えば、ヘッドタンク３５内を大気開放した状態で、検知フィラ２０５によってフィルム状部材２０３をバネ２０４に抗して内方側へ押圧してヘッドタンク３５の容量を小さくした後、インクカートリッジ１０からインクをヘッドタンク３５に送液して補充供給する。

その後、大気開放弁機構２０７を閉状態にしてヘッドタンク３５内を大気開放から遮断した状態にし、検知フィラ２０５による押圧を解除することによって、バネ２０４の付勢力でフィルム状部材２０３が外方に付勢され、ヘッドタンク３５内には負圧が発生する。

次に、通常充填動作では、記録ヘッド３４から吐出した滴数をソフトカウントしてインク消費量Ｖを検出する。そして、検出したインク消費量が所要の消費量になったときに、ヘッドタンク３５内を大気開放することなく、インクカートリッジ１０からインクをヘッドタンク３５に送液して所要の充填量だけ補充供給する。なお、このときの充填量は送液ポンプ２４１の駆動時間で管理することで制御することができる。

その後、ヘッドタンク３５内のインクが消費するに連れてフィルム状部材２０３がさらに凹むため、検知フィラ２０５もそれに連れてヘッドタンク３５側に移動（変位）することになる。

そこで、通常充填の場合は、この変位レバー２０４の位置が記憶した元の位置に来たことをセンサ３０１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、ヘッドタンク３５内の容量をほぼ一定にし、通常充填動作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。

上述した大気開放充填動作はヘッドタンク３５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い、それ以外の場合には通常充填動作を行うようにしている。

次に、ヘッドタンク３５内のインクの増減による負圧変動について図７及び図８を参照して説明する。
図７（ａ）はヘッドタンク３５が大気開放されて圧力が大気圧（負圧＝０）となった状態である。図７（ｂ）は所要量のインクを排出してヘッドタンク３５内部が負圧値（−ａ）となった状態である。図７（ｃ）は、所定のカウント分のインクが消費されてヘッドタンク３５内部が負圧値（−ｂ）となった状態である。なお、図７におけるスケール７００は、キャリッジ３３の位置を検出するエンコーダスケールとエンコーダスケールを読み取るエンコーダセンサからなるリニアエンコーダを模式的に表したものである。

図８は大気開放状態からインクの排出量（または、変位レバーの位置）に対するヘッドタンク３５内の圧力状態を示している。
記録ヘッド３５の滴吐出特性から、適切な負圧値の範囲である（−ａ〜−ｂ）を設定し、初期負圧形成に必要な排出量、および、通常充電動作が必要となるインク消費量Ｖ（滴数カウント値）を設定し、ヘッドタンク３５内のインク量Ａ状態からインク量Ｂ状態の範囲に保てばよいことが分かる。

次に、本発明の第１実施形態における液体流動化処理について図９のフロー図を参照して説明する。
まず、計時手段５２０をチェックして送液ポンプ２４１の非稼動時間が予め定めた所定時間以上になったか否かを判別し、送液ポンプ２４１の非稼動時間が予め定めた所定時間以上になったときには、送液ポンプ２４１を逆転駆動して、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０に予め設定した設定量のインクを一気に逆送した後、送液ポンプ２４１を正転駆動してインクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にヘッドタンク３５が所定量になるまでインクを一気に送液する。なお、「一気に」とは「途切れなく連続的に」という意味である。

このとき、ヘッドタンク３５の検知フィラ２０５が図７（ｂ）に示す位置になるまでインクカートリッジ１０からヘッドタンク３５に一旦インクを補充した後、送液ポンプ２４１を逆回転駆動して設定量のインクをヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０に一気に逆送し、その後、送液ポンプ２４１を正転駆動してインクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にヘッドタンク３５が所定量になるまでインクを一気に送液する。

あるいは、ヘッドタンク３５の検知フィラ２０５が図７（ｃ）に示す位置になるまでヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０に一旦インクを逆送して、そこからインクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを所定量になるまで一気に送液し、さらに所定量までインクカートリッジ１０にインクを逆送する。

ここで、送液時の「所定量」及び逆送時の「設定量」は、いずれも、前記ヘッドタンク内の圧力が前記記録ヘッドのメニスカス保持できる圧力範囲内に収まる量とすることで、印刷中の送液、逆送動作を行うこともできる。また、所定量及び設定量は、供給チューブ３６の容量よりも多い量とすることで、増粘したインクを確実に流動化することができる。なお、所定量と設定量とは、これらの条件を満たしていれば、同じで量であっても、異なる量であってもよい。

そして、この逆送及び送液動作を予め定めた設定回数（１回以上複数回でもよい。）繰り返したか否かを判別し、設定回数分繰り返したときには、送液ポンプ２４１の非稼動時間を計測する計時手段５２０をリセットし、非稼働時間の計測を再開する。

このように、送液手段を駆動して液体の送液したときから送液手段を駆動することなく所定の時間が経過したときには、送液手段を駆動してヘッドタンクからメインタンクに予め設定した設定量の液体を一気に逆送した後、送液手段を駆動してメインタンクからヘッドタンクにヘッドタンクが所定量になるまで液体を一気に送液する動作を制御する手段を有している構成とすることで、ヘッドタンク内を含めて増粘した液体を確実に流動化させることができ、長期間使用されなかった供給チューブやヘッドタンク内の液体の均質化を図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態における液体流動化処理について図１０のフロー図を参照して説明する。
まず、計時手段５２０をチェックして送液ポンプ２４１の非稼動時間が予め定めた所定時間以上になったか否かを判別し、送液ポンプ２４１の非稼動時間が予め定めた所定時間以上になったときには、送液ポンプ２４１を正転駆動して、インクカートリッジ１０からヘッドタンク１０に所定量のインクを一気に送液した後、送液ポンプ２４１を逆転駆動してヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０に予め設定した設定量のインクを一気に逆送する。

このように、送液手段を駆動して液体の送液したときから送液手段を駆動することなく所定の時間が経過したときには、送液手段を駆動してメインタンクからヘッドタンクに所定量の液体を一気に送液した後、送液手段を駆動してヘッドタンクからメインタンクに予め設定した設定量の液体を一気に逆送する動作を制御する手段を有している構成とすることで、ヘッドタンク内を含めて増粘した液体を確実に流動化させることができ、長期間使用されなかった供給チューブやヘッドタンク内の液体の均質化を図ることができる。

ここで、供給ポンプ２４１の非稼動時間の閾値となる所定時間は例えば１ヶ月であるが、所定時間は、インクや供給チューブ３６、ヘッドタンク３５の耐乾燥性に応じて設定することが好ましい。また、インクの乾燥度合いは外部環境（特に、温度や相対湿度）によっても影響を受けるため、ポンプ非稼働時間として、環境に応じて重み付けた時間を用いることも有効である。また、装置内部の計時手段５２０は、装置の電源状態（電源オン、オフ）にかかわらず常時供給ポンプ２４１の非稼動時間を計測する、あるいは、装置の電源がオン状態のとき（通電時）の供給ポンプの非稼動時間を計測してこれを累積した値が所定時間を経過したか否かを判別するようにすることもできる。

次に、上記の処理を適用した場合の具体的な事例について図１１ないし図１４を参照して説明する。
先ず、図１１に示す第１例は、放置が所定期間（所定時間、ここでは１ヶ月とする。）未満である場合の例である。つまり、印字指示が与えられて印字が行なわれ印字が終了し、供給ポンプ２４１による供給動作を行った後、次に印字指示が１ヶ月を経過する前に与えられた場合であり、このときには、ヘッドタンク３５内のインクを流動させるための供給ポンプ２４１による送液及び逆送動作は行われない。

次に、図１２に示す第２例は、放置が所定期間（所定時間、ここでは１ヶ月とする。）以上である場合の例である。つまり、印字指示が与えられて印字が行なわれ印字が終了し、供給ポンプ２４１による供給動作を行った後、そのまま放置されて１ヶ月を経過したことから供給ポンプ２４１を駆動して送液及び逆送動作を行わせて流路内のインクを流動させ、その後１ヶ月経過前に印字指示が与えられた場合である。

次に、図１３に示す第３例は、インクの補充供給が所定期間（所定時間、ここでは１ヶ月とする。）以上停止した場合の例である。つまり、印字指示が与えられて印字が行なわれ、印字中に供給ポンプ２４１による供給動作を行ない、印字が終了し、その後、印字が何度か行なわれたが供給ポンプ２４１による供給動作が行われないまま１ヶ月が経過したことから、供給ポンプ２４１を駆動して送液及び逆送動作を行わせて流路内のインクを流動させ、その後１ヶ月経過前に印字指示が与えられた場合である。

次に、図１４に示す第４例は、インクの補充供給が所定期間（所定時間、ここでは１ヶ月とする。）以上停止した場合で、電源オン中の供給ポンプの非稼動時間を計測する場合の例である。つまり、印字指示が与えられて印字が行なわれ、印字中に供給ポンプ２４１による供給動作を行ない、印字が終了し、その後、印字が何度か行なわれ、最終的には電源がオフ状態にされた。そして、その後、再度、電源がオン状態にされて印字が行われたが、供給ポンプ２４１による供給動作が行われないまま、電源オン中で供給ポンプ２４１を停止している時間を累積した累積時間が１ヶ月を経過したことから、供給ポンプ２４１を駆動して送液及び逆送動作を行わせて流路内のインクを流動させ、その後１ヶ月経過前に印字指示が与えられた場合である。

このように、この実施形態においては、ヘッドタンク３５や供給チューブ３６などのインク供給経路内でのインクの滞留時間を供給ポンプ２４１の非稼動時間として計測し、この計測結果が所定時間以上になったときには、供給ポンプ２４１を駆動して流路内のインクを流動させるようにしているので、流路内で乾燥などによって粘度が上昇したインクを流動化することができて、供給不全の発生を低減ないし抑制することができるようになる。

次に、メインタンクからヘッドタンクに送液する所定量について供給経路内におけるインクの増粘現象と併せて図１５を参照して説明する。
まず、通常の使用状態では、図１５（ａ）に示すようにインク６００はインクカートリッジ１０からヘッドタンク３５に至る供給経路内で均一（均質）な状態にある。

しかしながら、長期間使用せずに放置された場合に、図１５（ｂ）に示すように、供給チューブ３６の透湿性などによりインクの水分が蒸発し、インク６００は供給チューブ３６内で粘度が上昇して増粘したインク６０１となる。このままの状態で使用すると、供給チューブ３６内の増粘したインク６０１がヘッドタンク３５内に入り、それがヘッド３４から吐出ことによって吐出特性に影響を及ぼしたり画像濃度が変化したりする。

また、長期間使用せずに放置した場合に、図１５（ｃ）に示すように、インク６００の顔料成分が沈降して濃度分布ができた状態のインク６０２となる。顔料の沈降は、ヘッドタンク３５内、インクカートリッジ１０及び供給チューブ３６内で発生する。このままの状態で使用すると、ヘッド３４から吐出されるインクの顔料濃度が高く、目詰まりする可能性が高くなる。また、インクカートリッジ１０から供給は、供給チューブ３６が接続された部分に近い領域、即ちこの例ではインクカートリッジ１０上部から供給されるため、顔料濃度の低いインクが優先的に補給され、インクカートリッジ１０内のインクの顔料濃度は上昇し、結果的に得られる画像濃度が変化する。

そこで、上述した実施形態のように供給ポンプ２４１による送液及び逆送を実行することで、供給経路内のインクは攪拌されて、均一な濃度となり、図１５（ｂ）、（ｃ）の状態を同図（ａ）の状態に戻すことが可能できる。

このとき、供給チューブ３６内のインク全体が一旦インクカートリッジ１０内部に入り、インクカートリッジ１０側から新鮮なインクが供給チューブ３６に供給されることが必要である。したがって、送液及び逆送を行うときのストローク（インク体積：所定量）を供給経路の内容積以上の量に設定することが好ましい。これにより、供給チューブ内のインクを新鮮なインクに置換することができる。

次に、送液ポンプによる送液及び逆送動作とヘッドタンクの圧力範囲との関係について説明する。
まず、前述したようにメインタンク１０とヘッドタンク３５との間でインクを送液及び逆送することによって、ヘッドタンク３５の負圧値が変動する。このとき、ヘッド３４のメニスカスを破壊しない圧力範囲であること、つまり、メニスカスを保持できる圧力範囲であることが必要である。

メニスカスを破壊しない圧力範囲は、インクの特性やノズル径、ノズル面の溌インク性によって左右されるが、通常は、±３ｋＰａほどであり、その範囲で送液及び逆送を行う。より好ましくは、図８で説明した適正負圧範囲（−ａ〜−ｂ）で送液及び逆送を行う。このようにすれば、ヘッド３４の滴吐出特性が一定条件化で実施されるので、たとえば印刷中に実行することも可能になる。

したがって、前述したように、送液時の「所定量」及び逆送時の「設定量」は、いずれも、前記ヘッドタンク内の圧力が前記記録ヘッドのメニスカス保持できる圧力範囲内に収まる量とすることが好ましい。

次に、上述した送液及び逆送動作を実施することによる他の作用効果について説明する。
例えば、画像形成装置の製造から出荷段階では装置内にインクは充填されないが、ヘッド３４内部の濡れ性を上げて使用前のインクを初期充填を行うときの充填性を向上するため、ヘッドタンク３５内に無色の液体（充填液）を充填した状態で出荷される場合が多い。

そして、使用前にインクの初期充填動作を実行するが、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを供給しつつ記録ヘッド３４のノズルから充填液を排出する。このとき、十分に充填液を排出しないとインクの濃度が薄くなるため、複数回繰り返す必要があり、インクを無駄に排出してしまうことになる。

ここで、本発明のような送液及び逆送動作を実施することで、充填液はインクカートリッジ１０内のインクも含む多量のインクと混合することが可能であり、完全にノズルから排出しなくてもインク濃度の低下を抑えることができ、無駄にインクを排出する必要が無くなる。

また、別の効果として、前述したように、通常使用状態においては、ヘッドタンク３５からインクが消費された分をインクタンク３５から間欠的に補充することで、ヘッドタンク３５内のインク量を一定にしているが、インクカートリッジ１０から補充動作を行ってもヘッドタンク３５内に所定量のインクが補充されないときインクカートリッジ１０のインクエンド（又はインクニアーエンド）と判定することが行われる。

ここで、送液の目標をヘッドタンク３５の通常満タン状態よりも過剰な状態に設定して実行すれば、同様にインクタンク３５内のインクがなくなったことを検知して、その後一定量のインクを逆送してヘッドタンク３５内を通常満タン状態にすれば、インクタンク３５内には若干のインクを保有したまま、まもなくエンド状態になることを予め検知することが可能となり、ユーザーが新しいインクカートリッジ１０を準備する時間的余裕ができるという利点もある。

次に、ヘッドタンク３５内におけるインク流動性を高める構成について図１６を参照して説明する。
図１６（ａ）に示すように、ヘッドタンク３５の供給チューブ３６からの供給口部２０９や、ヘッドタンク３５内の液面より下方（ヘッド３４側）で、ヘッドタンク３５の中心ではなく端部に配置している。これにより、ヘッドタンク３５に送液したときにヘッドタンク３５の収容部２０２ないで矢印８０１で示すような渦流が形成され、ヘッドタンク３５内のインクを効率的に攪拌することができる。

この場合、図１６（ｂ）に示すように、供給口部２０９の収容部２０２に開口する開口部２０９ａ付近に攪拌を促す攪拌促進手段としての円弧状に湾曲した整流板８０２を設けることによって更に渦流８０１が発生し易くなる。この整流板８０２はヘッドタンク３５の中心からの同心円の一部の形状を有することが好ましい。

また、図１６（ｃ）に示すように、供給口部２０９の収容部２０２に開口する開口部２０９ａを先細る形状、特に供給チューブ３６より細くする。つまり、液体の供給口部の液体の流れの方向と直交する方向の断面積は供給チューブの液体の流れの方向と直交する方向の断面積より小さくすることで、流速が加速され、より強い渦流を発生させることができて、撹拌効率をさらに向上できる。

次に、メインタンクであるインクカートリッジ１０内におけるインク流動性を高める構成について図１７を参照して説明する。
上述したようにヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０にインクを逆送する構成においては、インクカートリッジ１０側も上述したヘッドタンク３５と同様に撹拌効率を向上させることが好ましい。

例えば、図１７（ａ）に示すように、インクカートリッジ１０内に供給口部２４０から天面１０ａに沿って延びて供給口部２４０が設けられた側壁面に対向する側壁面に沿って下方に湾曲したインク供給経路２２１を設けることで、インクを逆送したときにインクカートリッジ１０内でインクの対流を促進することができる。

また、図１７（ｂ）に示すように、インクカートリッジ１０内に供給口部２４０から供給口部２４０が設けられた側壁面から内底面に向かって湾曲したインク供給経路２２１を設けることでも、インクを逆送したときにインクカートリッジ１０内でインクの対流を促進することができる。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

「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液体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（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１０インクカートリッジ（メインタンク）
３３キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
３５ヘッドタンク
３６供給チューブ
８１維持回復機構
２４１送液ポンプ
５００制御部
６００ホスト（情報処理装置）

Claims

液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液し、前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する可逆型の送液手段と、を備え、
前記メインタンクと前記ヘッドタンクとは１つの供給路で接続され、
前記送液手段を駆動して前記液体の送液したときから前記送液手段を駆動することなく所定の時間が経過したときには、前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクから前記メインタンクに予め設定した設定量の前記液体を一気に逆送した後、前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記ヘッドタンクが所定量になるまで前記液体を一気に送液する動作を制御する手段を有している
ことを特徴とする画像形成装置。
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液し、前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する可逆型の送液手段と、を備え、
前記メインタンクと前記ヘッドタンクとは１つの供給路で接続され、
前記送液手段を駆動して前記液体の送液したときから前記送液手段を駆動することなく所定の時間が経過したときには、前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記ヘッドタンクが所定量になるまで前記液体を一気に送液した後、前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクから前記メインタンクに予め設定した設定量の前記液体を一気に逆送する動作を制御する手段を有している
ことを特徴とする画像形成装置。
前記所定量及び前記設定量は、前記ヘッドタンク内の圧力が前記記録ヘッドのメニスカス保持できる圧力範囲内に収まる量であ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。
前記ヘッドタンクには液量を検出する液量検出手段を有し、
前記制御する手段は、前記液量検出手段の検出結果に基づいて前記送液及び逆送の動作を制御する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
前記所定量及び前記設定量は、前記供給チューブの容量よりも多いことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
前記ヘッドタンク内には、前記供給チューブからの液体供給口付近に、前記液体の対流を促進する部材を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
前記ヘッドタンク内には、前記供給チューブから供給される前記液体の対流を促進する案内流路が設けられていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
前記送液するときの送液速度は、前記メインタンクから前記ヘッドタンクの前記液体を補充供給するときの送液速度よりも速いことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
前記送液及び逆送の動作を複数回行うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
前記供給チューブから前記ヘッドタンク内への前記液体の供給口部の液体の流れの方向と直交する方向の断面積は前記供給チューブの液体の流れの方向と直交する方向の断面積より小さいことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。