JP2022167234A - 液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体供給量の不足を抑制可能な液体供給装置を提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る液体供給装置は、液体が送液される流路と、可動することにより、前記液体を送液させる可動部と、前記可動部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記流路内を送液される前記液体の送液量に応じて、前記送液量が多くなるように、前記可動部の可動速度又は可動時間の少なくとも一方を制御する。【選択図】図５

Description

本発明は、液体供給装置、液体吐出装置及び液体供給方法に関する。

従来、液体を吐出することにより記録媒体に画像を形成するインクジェットプリンタ等において、液体が送液される流路と、可動することにより、液体を送液させる可動部と、を有する液体供給装置が知られている。

また、流路内の気泡及び異物を排出する目的で、インクタンクとインクジェットヘッド間のインク流路にインクを強制的に供給して循環させ、循環開始からあるタイミングの第一期間のインク供給量を、第一期間の後の第二期間のインク供給量よりも少なくなるように供給制御する構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の装置では、流路等の構成部が経時劣化した場合等に、単位時間当たりの送液量が減少し、液体の供給量が不足する懸念がある。

本発明は、液体供給量の不足を抑制可能な液体供給装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る液体供給装置は、液体が送液される流路と、可動することにより、前記液体を送液させる可動部と、前記可動部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記流路内を送液される前記液体の送液量に応じて、前記送液量が多くなるように、前記可動部の可動速度又は可動時間の少なくとも一方を制御する。

本発明によれば、液体供給量の不足を抑制可能な液体供給装置を提供できる。

実施形態に係る画像形成装置の全体構成例を示す図である。 インク供給経路の一例を説明する図である。 インク供給経路の他の例を説明する図である。 残量検出フィラーと残量検出センサを例示する図であり、図４（ａ）はインク満杯時を示す図、図４（ｂ）はインク減少時を示す図である。 第１実施形態に係るインク供給装置の構成を例示する図である。 第１実施形態に係るインク供給装置の制御部の構成例の図である。 第１実施形態に係るインク供給装置の制御部の機能構成の図である。 比較例に送液量の制御結果を示す図である。 第１実施形態に係る送液量の制御結果の第１例の図である。 第１実施形態に係る送液量の制御結果の第２例の図である。 第１実施形態に係る送液量の制御結果の第３例の図である。 第１実施形態に係る送液量の制御結果の第４例の図である。 第１実施形態に係る送液量の制御結果の第５例の図である。 第２実施形態に係るインク供給装置の構成を例示する図であり、図１４（ａ）はインク吸込みの図、図１４（ｂ）はインク排出の図である。 第３実施形態に係るインク供給装置の構成を例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について詳細に説明する。各図面において、同一の構成部分には同一符号を付し、重複した説明を適宜省略する。

なお、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための液体供給装置及び液体吐出装置を例示するものであって、本発明を以下に示す実施形態に限定するものではない。以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、例示することを意図したものである。また図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張している場合がある。

実施形態に係る液体供給装置は、液体が送液される流路と、可動することにより、液体を送液させる可動部と、可動部を制御する制御部と、を有するものである。この液体供給装置は、例えば、インクジェットプリンタ等の液体吐出方式の画像形成装置において、液体の一例としてのインクを吐出する吐出ヘッドにインクを供給するインク供給装置等である。

このような液体供給装置を長期間使用すると、インクチューブ等の構成部が経時劣化することで、液体供給装置による単位時間当たりの液体の送液量が減少し、液体供給装置による液体供給量が不足する場合がある。

本実施形態では、流路内を送液される液体の送液量に応じて、送液量が多くなるように、可動部の可動速度又は可動時間の少なくとも一方を制御することにより、液体供給装置による液体供給量の不足を抑制可能にする。

以下、液体供給装置と、液体供給装置により供給される液体を吐出する液体吐出部と、を有し、液体吐出部により吐出された液体により記録媒体に画像を形成する液体吐出方式の画像形成装置を一例として実施形態を説明する。なお、実施形態の用語における、画像形成、記録、印字、印写、印刷は何れも同義語とする。

また、液体は、液体吐出部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、または加熱、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等を含む溶液、懸濁液、エマルジョン等である。これらは例えば、インクジェット用インク等の用途で用いることができる。

また液体吐出部は、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。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等を使用するものが含まれる。

［第１実施形態］
＜画像形成装置１０６の構成例＞
図１は、第１実施形態における画像形成装置１０６の概略構成を示す模式図である。画像形成装置１０６は、主に、給紙部４０１、画像形成部３０６、乾燥部４０２及び排紙部４０３等から構成されている。画像形成装置１０６においては、給紙部４０１から給紙されるシート材としての記録媒体である用紙Ｐに対し、画像形成部３０６で画像形成用の液体であるインクにより画像を形成する。そして、用紙上に付着したインクを乾燥部４０２において乾燥させた後、用紙を排紙部４０３から排紙する。

（給紙部）
給紙部４０１は、主に、複数の用紙Ｐが積載される給紙トレイ４１１と、給紙トレイ４１１から用紙を１枚ずつ分離して送り出す給送装置４１２と、用紙を画像形成部３０６へ送り込むレジストローラ対４１３とから構成されている。給送装置４１２には、ローラやコロを用いた装置や、エア吸引を利用した装置など、あらゆる給送装置を用いることが可能である。給送装置４１２により給紙トレイ４１１から送り出された用紙は、その先端がレジストローラ対４１３に到達した後、レジストローラ対４１３が所定のタイミングで駆動することにより、画像形成部３０６へ給紙される。なお、本実施形態において、給紙部４０１は、画像形成部３０６へ用紙Ｐを送り出すものであれば、その構成に制限はない。

また、給紙部４０１には、画像形成装置１０６の起動、画像形成装置１０６による画像形成の開始又は停止、或いは画像形成装置１０６の各種設定等のための操作を受け付ける操作部２００が設けられている。但し、操作部２００の設置位置は、給紙部４０１に限定されるものではなく、如何なる位置に設置されていてもよい。

（画像形成部）
画像形成部３０６は、主に、給紙された用紙Ｐを受け取る受け取り胴３６１と、受け取り胴３６１によって搬送された用紙Ｐを外周面に担持して搬送する用紙担持ドラム３６２と、用紙担持ドラム３６２に担持された用紙Ｐに向けてインクを吐出するインク吐出部３６４と、用紙担持ドラム３６２によって搬送された用紙Ｐを乾燥部４０２へ受け渡す受け渡し胴３６５とから構成されている。また、画像形成部３０６はインク供給装置２を有する。

給紙部４０１から画像形成部３０６へ搬送されてきた用紙Ｐは、受け取り胴３６１の表面に設けられた用紙グリッパによって先端が把持され、受け取り胴３６１の表面移動に伴って搬送される。受け取り胴３６１により搬送された用紙は、用紙担持ドラム３６２との対向位置で用紙担持ドラム３６２へ受け渡される。

用紙担持ドラム３６２の表面にも用紙グリッパが設けられており、用紙の先端が用紙グリッパによって把持される。また、用紙担持ドラム３６２の表面には、複数の吸引孔が分散して形成されており、各吸引孔には吸引装置３６３によって用紙担持ドラム３６２の内側へ向かう吸い込み気流が発生する。受け取り胴３６１から用紙担持ドラム３６２へ受け渡された用紙Ｐは、用紙グリッパによって先端が把持されるとともに、吸い込み気流によって用紙担持ドラム３６２の表面に吸着して、用紙担持ドラム３６２の表面移動に伴って搬送される。

インク供給装置２は、インク吐出部３６４にインクを供給する液体供給装置の一例である。インク供給装置２は供給制御部１００を有する。供給制御部１００は、インク供給装置２に含まれている可動部を制御する制御部の一例であり、可動部を制御することにより、インク供給装置２によるインクの供給を制御できる。

インク吐出部３６４は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の４色のインクを吐出して画像を形成するものであり、インクごとに個別の液体吐出ヘッド３６４Ｃ，３６４Ｍ，３６４Ｙ，３６４Ｋを備えている。液体吐出ヘッド３６４Ｃ，３６４Ｍ，３６４Ｙ，３６４Ｋは、液体を吐出するものであれば、その構成に制限はなく、あらゆる構成のものを採用することができる。必要に応じて、白色、金色、銀色などの特殊なインクを吐出する液体吐出ヘッドを設けたり、表面コート液などの画像を構成しない液体を吐出する液体吐出ヘッドを設けたりしてもよい。

インク吐出部３６４の液体吐出ヘッド３６４Ｃ，３６４Ｍ，３６４Ｙ，３６４Ｋは、画像情報に応じた駆動信号によりそれぞれ吐出動作が制御される。用紙担持ドラム３６２に担持された用紙Ｐがインク吐出部３６４との対向領域を通過する際に、液体吐出ヘッド３６４Ｃ，３６４Ｍ，３６４Ｙ，３６４Ｋから各色インクが吐出され、当該画像情報に応じた画像が形成される。なお、本実施形態において、画像形成部３０６は、用紙Ｐ上に液体を付着させて画像を形成するであれば、その構成に制限はない。また、以降の説明において、液体吐出ヘッド３６４Ｃ，３６４Ｍ，３６４Ｙ，３６４Ｋを特に区別しない場合には、インク吐出部３６４と総称表記する。

（乾燥部）
乾燥部４０２は、主に、画像形成部３０６で用紙Ｐ上に付着したインクを乾燥させるための乾燥機構４２１と、画像形成部３０６から搬送されてくる用紙Ｐを搬送する搬送機構４２２とから構成されている。画像形成部３０６から搬送されてきた用紙Ｐは、搬送機構４２２に受け取られた後、乾燥機構４２１を通過するように搬送され、排紙部４０３へ受け渡される。乾燥機構４２１を通過する際、用紙Ｐ上のインクには乾燥処理が施され、これによりインク中の水分等の液分が蒸発し、用紙Ｐ上にインクが固着するとともに、用紙Ｐのカールが抑制される。

（排紙部）
排紙部４０３は、主に、複数の用紙Ｐが積載される排紙トレイ４３１から構成されている。乾燥部４０２から搬送されてくる用紙Ｐは、排紙トレイ４３１上に順次積み重ねられて保持される。なお、本実施形態において、排紙部４０３は、用紙Ｐを排紙するものであれば、その構成に制限はない。

（その他の機能部）
本実施形態の画像形成装置１０６は、給紙部４０１、画像形成部３０６、乾燥部４０２、排紙部４０３から構成されているが、他の機能部を適宜追加してもよい。例えば、給紙部４０１と画像形成部３０６との間に画像形成の前処理を行う前処理部を追加したり、乾燥部４０２と排紙部４０３との間に画像形成の後処理を行う後処理部を追加したりすることができる。

前処理部としては、例えば、インクと反応して滲みを抑制するための処理液を用紙Ｐに塗布する処理液塗布処理を行うものなどが挙げられるが、前処理の内容については特に制限はない。また、後処理部としては、例えば、画像形成部３０６で画像が形成された用紙を反転させて再び画像形成部３０６へ送って用紙の両面に画像を形成するための用紙反転搬送処理や、画像が形成された複数枚の用紙を綴じる処理、または、用紙変形を矯正させる矯正機構や用紙を冷却させる冷却機構などが挙げられるが、後処理の内容についても特に制限はない。

（インク供給経路例）
図２は、画像形成装置１０６におけるインク供給経路の一例を説明する図である。インク供給経路は、画像形成部３０６におけるインクカートリッジから吐出ヘッドまでの間において、インクが送液されることで供給される経路を指す。

図２に示すように、画像形成部３０６は、インクカートリッジ１と、流速計測器１３と、インク供給装置２と、インク吐出部３６４と、吸引ポンプ４と、廃液タンク５と、を有する。また、インクカートリッジ１は、供給開閉ソレノイド１１と、インクエンド検知センサ１２と、を有する。インク吐出部３６４は、ヘッドタンク３１と、残量検出フィラー３２と、残量検出センサ３３と、吸引キャップ３４と、を有する。

インクカートリッジ１は、インクを貯留する貯留部の一例である。インクカートリッジ１は、交換可能に設けられており、インクカートリッジ１内のインクが空（インクエンド状態）又は空に近い状態（ニアエンド状態）になった際に、インクが満杯の状態である新品のインクカートリッジ１に交換される。インクカートリッジ１に貯留されているインクは、供給制御部１００の制御下で、インク供給装置２によってヘッド内貯留部の一例としてのヘッドタンク３１に送液されることで供給される。

流速計測器１３は、ヘッドタンク３１と、インクエンド検知センサ１２と、の間に設けられており、インク供給装置２から供給先であるインク吐出部３６４に供給されるインクの流速を計測する。流速計測器は、経路の外側から計測可能なものや、経路内で計測可能なものの何れを用いてもよい。

ヘッドタンク３１は、残量検出フィラー３２及び残量検出センサ３３を有し、これらを用いてヘッドタンク３１内のインク量（液体量）を検出可能である。またヘッドタンク３１は、インク吐出部３６４によりインクを正常に吐出させるために所定の負圧を形成する機能を有している。

インク吐出部３６４における用紙に向き合う部分には、複数のノズル孔が設けられており、インク吐出部３６４は、供給制御部１００の制御下で、ヘッドタンク３１内のインクをノズル孔からインク滴として吐出する。インク吐出部３６４により吐出されたインク滴が用紙Ｐ上に着弾し、用紙に付着することで、用紙上に画像が形成される。

ヘッドタンク３１内のインクが増粘したり、気泡を含んだりすると、インク吐出部３６４は適切にインクを吐出できなくなるため、インク吐出部３６４のメンテナンスが必要になる。メンテナンスを行う場合には、インク吐出部３６４のノズル孔が設けられている部分に吸引キャップ３４が取り付けられ、吸引ポンプ４によりノズル孔を通してヘッドタンク３１内のインクが吸い出される。これにより、気泡が含まれているインクや増粘したインク等が取り除かれ、インク吐出部３６４内のインクを新鮮なインクに置き換えられる。吸い出されたインクは廃液として廃液タンク５に送られる。

供給開閉ソレノイド１１及びインクエンド検知センサ１２は、インクカートリッジ１とインク供給装置２の間に設けられている。供給開閉ソレノイド１１は、供給制御部１００の制御下でソレノイドを開閉することにより、インクカートリッジ１からのインクの供給と供給の停止を切り替える。インクエンド検知センサ１２は、インクカートリッジ１内のインクが空になったことを検出し、検出結果を供給制御部１００に出力する。

インクカートリッジ１は、インク種類、色、製造年月日、インク残量、インクエンド状態の情報等が記憶されているＩＣチップを有している。例えば、インクカートリッジ１は、新品時におけるインク満杯の状態で画像形成部３０６に取り付けられる。画像形成においてインクが吐出され、インクが空になるインクエンド状態に達すると、インクカートリッジ１は新品に交換される。インクカートリッジ１の累積交換回数は、供給制御部１００により管理される。

インク吐出部３６４により吐出されるインク量は、カウントされたインク滴の累積吐出回数に基づき、供給制御部１００により管理可能である。

図３は、画像形成装置１０６におけるインク供給経路の他の例を説明する図である。図３に示すインク供給経路は、図２に示したインク供給経路に対し、インクを循環させるための循環経路６を加えたものである。

例えば、ホワイトインク等のインクの種類によっては、インク供給経路に顔料等のインク成分が沈降する場合がある。循環経路６は、このようなインク成分の沈降を防止するために所定の時間間隔でインク供給経路内のインクを循環させる。

循環経路６は、開閉弁６１を含んでいる。開閉弁６１は、循環経路６におけるインクの送液を制御するために、供給制御部１００により開閉が制御される。

循環経路６におけるインクの循環は、インク供給装置２とヘッドタンク３１との間で行われる。供給制御部１００は、供給開閉ソレノイド１１を閉じ、開閉弁６１を開いた状態でインク供給装置２を駆動させることで、インク供給装置２の下流の流路と、ヘッドタンク３１と、の間でインクを循環させる。

インク成分の沈降が生じやすく、インクの循環が必要なホワイトインク等のインクの種類では、所定間隔でインク供給装置２が駆動されるため、駆動頻度が多くなる。その結果、インク供給装置２に含まれるインクチューブ等が劣化しやすくなる。インクチューブ等の劣化により、送液量が減少する。

一方、インク成分の沈降が生じにくいインクの種類においては、インクの循環は不要である。インク成分の沈降のしやすさは、インクの種類により区別できるため、供給制御部１００は、インクの種類に基づいて、循環経路６を用いるか否かを制御することが好ましい。

ヘッドタンク３１に設けられている残量検出フィラー３２と残量検出センサ３３は、ヘッドタンク３１内のインクの残量を検出する。図４は、残量検出フィラー３２と残量検出センサ３３の構成及び動作の詳細を説明する図である。図４（ａ）はインク満杯時を、図４（ｂ）はインク減少時をそれぞれ示している。

図４に示すように、ヘッドタンク３１の表面の一部には可撓性のヘッドタンクフィルム３１ａが設けられている。ヘッドタンク３１内のインクが増加すると、図４（ａ）に示すようにヘッドタンクフィルム３１ａは膨らみ、ヘッドタンク３１内のインクが減少すると、図４（ａ）に示すようにヘッドタンクフィルム３１ａが縮む。

ヘッドタンクフィルム３１ａの表面には、残量検出フィラー３２が押し付けられている。残量検出フィラー３２は、帯状に形成されている軽量の樹脂片等であり、支点３２ａ側が固定端、残量検出センサ３３側が自由端となっている。

残量検出センサ３３は、上限側センサ３３ａと、下限側センサ３３ｂと、を含んでいる。上限側センサ３３ａ及び下限側センサ３３ｂの各々は、発光部と受光部を有する光学センサであり、発光部と受光部との間に残量検出フィラー３２が介在されたことを示す検出信号を出力する。

ヘッドタンクフィルム３１ａの膨張及び収縮に応じて、残量検出フィラー３２の自由端側が移動する。残量検出フィラー３２の自由端側が上限側センサ３３ａにおける発光部と受光部の間に介在された場合に出力される検出信号に基づき、ヘッドタンク３１内のインクが満杯であることが検出される。一方、残量検出フィラー３２の自由端側が下限側センサ３３ｂにおける発光部と受光部の間に介在された場合に出力される検出信号に基づき、ヘッドタンク３１内のインクが空であることが検出される。

（インク供給装置２の構成例）
図５は、インク供給装置２の構成の一例を示す図である。図５に示すように、インク供給装置２は、インクチューブ２１と、リング２２と、偏心カム２３と、ステッピングモータ１５０と、供給制御部１００と、を有する。本実施形態におけるインク供給装置２は、チューブポンプ方式を用いたものである。

インクチューブ２１は、インクが送液される流路の一例である。インクチューブ２１の材質は、例えば熱可塑性エラストマー系のものを使用できる。

リング２２は、所定の回転軸周りに回転可能な輪状の部材であり、リング２２の外周部分がインクチューブ２１に接触するように設けられている。リング２２は、回転することにより、インクを送液させる可動部の一例であり、回転体の一例である。回転は可動の一例である。

偏心カム２３は、自身の中心軸がリング２２の中心軸と略一致するようにリング２２に接続されている。また偏心カム２３は、自身の中心軸と、ステッピングモータ１５０の回転軸とが偏心するように、ステッピングモータ１５０の回転軸部材に取り付けられている。

ステッピングモータ１５０が回転駆動されることで、偏心カム２３が回転すると共にリング２２が回転する。偏心カム２３は、偏心カム２３の回転軸に対して自身の中心軸が偏心しているため、リング２２は偏心して回転し、リング２２によりインクチューブ２１を押圧する領域が回転に伴って移動する。これにより、インクチューブ２１内のインクを体積移動させ、インクを送液させることができる。

インク供給装置２は、リング２２の回転速度を速くすることで、送液する液体の量を増加させることができ、またリング２２の回転時間を長くすることで送液する液体の量を増加させることができる。回転速度は可動速度の一例であり、回転時間は可動時間の一例である。

リング２２及び偏心カム２３の各々の材質には樹脂材料等を使用できる。

ステッピングモータ１５０は、偏心カム２３を介してリング２２を回転させる駆動部である。供給制御部１００に電気的に接続されており、供給制御部１００による制御下で駆動される。但し、駆動部はステッピングモータに限定されるものではなく、ＤＣモータ等を用いることもできる。

（供給制御部１００のハードウェア構成例）
図６は、供給制御部１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図６に示すように、供給制御部１００は、コンピュータによって構築されており、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１０１と、ＲＯＭ(Read Only Memory)１０２と、ＲＡＭ(Random Access Memory)１０３と、ＨＤＤ(Hard Disk Drive)１０４と、外部機器接続Ｉ／Ｆ(Interface)１０５と、を有する。

ＣＰＵ１０１は、各種の演算処理を含む制御処理を実行する。ＲＯＭ１０２は、ＩＰＬ(Initial Program Loader)等のＣＰＵ１０１の駆動に用いられるプログラムを記憶する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ１０４は、プログラム等の各種データを記憶する。

外部機器接続Ｉ／Ｆ１０５は、各種の外部機器を接続するためのインターフェースである。この場合の外部機器は、例えば、インク吐出部３６４やインクエンド検知センサ１２、残量検出センサ３３等の機器である。

（供給制御部１００の機能構成例）
図７は、供給制御部１００の機能構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、供給制御部１００は、情報取得部１１０と、回転制御部１２０と、リセット部１３０と、を有する。情報取得部１１０は、累積回転回数情報取得部１１１と、累積供給時間情報取得部１１２と、累積交換回数情報取得部１１３と、流速情報取得部１１４と、累積吐出量情報取得部１１５と、インク種類情報取得部１１６と、選択値受付部１１７と、送液時間情報取得部１１８と、を有する。これらの機能は、何れも図６のＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２又はＨＤＤ１０４等に記憶されているプログラムを実行すること等により実現される。

累積回転回数情報取得部１１１は、リング２２の累積回転回数情報を取得する。例えば、累積回転回数情報取得部１１１は、ステッピングモータ１５０の回転情報に基づき、リング２２の累積回転回数情報を取得できる。

累積供給時間情報取得部１１２は、インク供給装置２がインク吐出部３６４にインクを供給する累積供給時間情報を取得する。例えば、累積供給時間情報取得部１１２は、インク供給装置２がインクを供給している際に、ＣＰＵ１０１のクロック数をカウントして経過時間を計測することで、累積供給時間情報を取得できる。

累積交換回数情報取得部１１３は、インクカートリッジ１の累積交換回数情報を取得する。例えば、累積交換回数情報取得部１１３は、インクカートリッジ１に設けられているＩＣチップを参照することで、インクカートリッジ１が交換されたことを検知し、検知した交換の回数をカウントすることで累積交換回数情報を取得できる。

流速情報取得部１１４は、インク供給装置２からインク吐出部３６４に供給されるインクの流速情報を取得する。例えば、流速情報取得部１１４は、流速計測器１３からインク流速の計測値を入力することでインクの流速情報を取得できる。

累積吐出量情報取得部１１５は、インク吐出部３６４による累積吐出量情報を取得する。例えば、累積吐出量情報取得部１１５は、インク吐出部３６４によるインクの吐出回数をカウントし、累積カウント数に１回当たりのインク量を乗じることにより、累積吐出量情報を取得できる。

インク種類情報取得部１１６は、インク供給装置２が供給するインクの種類情報を取得する。例えば、インク種類情報取得部１１６は、インクカートリッジ１に設けられているＩＣチップを参照することで、インク供給装置２が供給するインク種類情報を取得できる。

選択値受付部１１７は、インク供給装置２の操作者により選択されたリング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方の選択値を受け付ける。例えば、選択値受付部１１７は、インク供給装置２の操作者が操作部２００を用いて入力した選択値を受け付けることができる。なお、操作者とは、インク供給装置２を操作する者をいう。例えば操作者は、インク供給装置２又は画像形成装置１０６のユーザ、或いはインク供給装置２又は画像形成装置１０６のサービスマン等を含む。

送液時間情報取得部１１８は、インク供給装置２からの送液により、ヘッドタンク３１に貯留されているインク量が下限値から満杯になるまでの送液時間情報を取得する。例えば、送液時間情報取得部１１８は、残量検出センサ３３において、下限を示す検出信号が出力された時刻から上限を示す検出信号が出力された時刻までの時間を計測することで、上記の送液時間情報を取得できる。

回転制御部１２０は、インクチューブ２１を送液されるインクの送液量に応じて、送液量が多くなるように、或いは段階的に多くなるように、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御する。

例えば、回転制御部１２０は、インクの送液量に応じて情報取得部１１０により取得される各情報に基づき、送液量が多くなるように、或いは段階的に多くなるように、ステッピングモータ１５０の駆動を制御することで、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御できる。

リセット部１３０は、インク供給装置２が交換された場合に、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を初期状態に戻す。例えば、リセット部１３０は、操作者による操作部２００を用いた操作に基づき、インク供給装置２が交換されたことを示す情報が取得された場合に、インクの送液量に応じて、送液量が多くなるように制御されたリング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方をリセットし、初期状態に戻すことができる。

＜制御結果例＞
次に、図８乃至図１３を参照して、インク供給装置による送液量の制御結果について説明する。図８は比較例に係るインク供給装置２Ｘによる送液量の制御結果を示す図であり、図９乃至図１３は、本実施形態に係るインク供給装置２による送液量の制御結果の第１例乃至第５例を示す図である。

図８、９、１１乃至１３において、横軸はインク供給装置によるインクの累積供給時間をレベル単位で示し、左側の縦軸第１軸は送液量［ｍｌ／ｓ］を示し、右側の縦軸第２軸はリングの回転速度をレベル単位で示している。図１０の横軸はインク供給装置によるインクの累積供給時間をレベル単位で示し、左側の縦軸第１軸はリングの１回転当たりの送液量［ｍｌ］を示し、右側の縦軸第２軸はリングの回転時間［ｓ（秒）］を示している。

累積供給時間のレベルは、インク供給装置に要求される寿命期間（機械耐久期間）をレベル５としている。例えば、インク供給装置に要求される寿命期間は５年であり、累積供給時間の「１」レベルは１年に対応する。

また、図８乃至１３において、実線のグラフは送液量を示し、一点鎖線のグラフは最小必要送液量を示し、二点鎖線のグラフは上限送液量を示している。図８、９、１１乃至１３における破線のグラフはリングの回転速度を示し、図１０における破線のグラフはリングの回転時間を示している。最小必要送液量は、例えば０．０５［ｍｌ／ｓ］である。

図８に示すように、比較例に係るインク供給装置２Ｘでは、累積供給時間が長くなるにつれて送液量が減少していき、約レベル３の時点で送液量が最小必要送液量の線を下回っている。

長期間に亘ってインクの供給を行うことで、リングがインクチューブを繰り返し押し潰すことによって、インクチューブが劣化し、円筒状に戻ろうとする復元力が徐々に失われる。その結果、インクチューブ内のインクを体積移動させることができなくなり、インク供給装置によるインク供給量が減少する。

送液量が最小必要送液量を下回ると、インク吐出部３６４により面積比率が大きい画像を用紙Ｐに形成した場合にインク量が不足し、形成された画像にカスレ等が生じる懸念がある。

これに対し、図９に示す本実施形態に係るインク供給装置２による制御結果では、累積供給時間が長くなるにつれて送液量が減少していくが、累積供給時間のレベルが「１」上がるごとにリング２２の回転速度を「１」上げることで、送液量が増やしている。換言すると、インクチューブ２１を送液されるインクの送液量に応じて、送液量が多くなるように、リング２２の回転速度を段階的に速めている。また、図１０では、インクチューブ２１を送液されるインクの送液量に応じて、送液量が多くなるように、リング２２の回転時間を段階的に長くしている。

図９及び図１０に示す制御の結果、インク供給装置２に要求される全寿命期間に亘って、最小必要送液量が確保されている。なお、リング２２の回転速度を制御する際には、リング２２の回転時間を一定にし、リング２２の回転時間を制御する際には、リング２２の回転速度を一定にすると、制御のしやすさの観点では好ましい。但し、これに限定されるものではなく、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御してもよい。以下では、リング２２の回転速度を制御する場合を例示するが、回転時間を制御する場合においても同様である。

図１１は、インク供給装置２に要求される寿命期間内において、リング２２の回転速度を１回だけ速くした場合の制御結果である。リング２２の回転速度を速くする回数を１回だけにすることで、制御をより簡略化でき、供給制御部１００の開発工数及び開発費を低減できる。但し、リング２２の回転速度を速くする変更の回数は、１回に制限されるものではなく、インク供給装置２に要求される寿命期間内で１回以上であれば任意の回数でよい。

インク供給装置２におけるリング２２の回転時間を少なくとも２段階以上変化させる場合には、２段階以上のうちの前段の変化と比較して、後段の変化における回転時間を長くすることが好ましい。これにより、累積供給時間が長い方において、送液量を増加させることができるため、より確実に必要な送液量を確保できる。

図１２は、インク供給装置２に要求される寿命期間内において、インク供給装置２が故障し、新品のインク供給装置２に交換した場合の制御結果を例示している。図１２に示した時点Ｋは、インク供給装置２を新品に交換した時点を表している。

インク供給装置２を新品に交換した後において、図９乃至図１１に示したように累積供給時間のレベルが「１」上がるごとに送液量を増加させると、送液量が増えすぎる懸念がある。これに対し、インク供給装置２におけるリセット部１３０は、インク供給装置２が交換された場合には、時点Ｋにおいてリング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を初期状態に戻す。これにより、送液量が増えすぎることを防止できる。

図１３では、累積供給時間に応じて指数関数的にリング２２の回転速度を増加させた場合を例示している。累積供給時間が長くなるほど、インクチューブ２１の劣化が進行するため、所定の時間間隔で一定量の速度アップを行うよりも、指数関数的に速度アップさせる方が送液量の低下をより小さくすることができる。

図９乃至図１３では、供給制御部１００が自動でリング２２の回転速度を上げ、或いは回転時間を長くする制御結果を例示したが、操作者による選択値を選択値受付部１１７が受け付けることで、手動で回転速度又は回転時間を変化させることもできる。

例えば、上述した図９の制御結果では、累積供給時間のレベルが「１」上がるごとに、リング２２の回転速度のレベルを「０．５」増加させる例を示したが、この増加を手動により行ってもよい。例えば、以下の例１又は例２に示すようにリング２２の回転速度のレベルを増加させることができる。
（例１）累積供給時間のレベルが「１．５」上がるごとに、リング２２の回転速度のレベルを０．７増加させる。
（例２）累積供給時間のレベルが「０．５」上がるごとに、リング２２の回転速度のレベルを０．３増加させる。

なお、図１０の制御結果におけるリング２２の回転時間のレベル増加も同様に手動で行ってもよい。

＜インク供給装置２の作用効果＞
以上説明したように、本実施形態に係るインク供給装置２（液体供給装置）は、インク（液体）が送液されるインクチューブ２１（流路）と、回転（可動）することにより、インクを送液させるリング２２（可動部）と、リング２２を制御する供給制御部１００（制御部）と、を有する。供給制御部１００は、インクチューブ２１内を送液されるインクの送液量に応じて、送液量が多くなるように、リング２２の回転速度（可動速度）又は回転時間（可動時間）の少なくとも一方を制御する。

これにより、インク供給装置２を長期間使用し、インクチューブ等の流路等が経時劣化した場合にも、インクの送液量を増加させることで、インク供給装置２によるインク供給量の不足を抑制することができる。また、インクチューブ２１を劣化し難い材質に変更したり、劣化したインク供給装置２を交換したりしないため、開発工程の増加やまた開発コストの増大を防ぐことができる。

また、本実施形態では、供給制御部１００は、送液量に応じて、送液量が多くなるように、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を段階的に制御する。これにより、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を常時制御しないため、制御を簡略化しつつ、インク供給装置２によるインク供給量の不足を抑制することができる。

また、本実施形態では、リング２２の累積回転回数、インク供給装置２によるインクの累積供給時間、インクカートリッジ１の交換回数、又はインク吐出部３６４による累積吐出量の少なくとも１つに基づき、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御する。これらの各情報は、ソフトウェアによりカウントすることで取得できるため、部品コストをかけずに取得した情報に基づき、インク供給装置２によるインク供給量の不足を抑制することができる。

また、本実施形態では、インク供給装置２からインク吐出部３６４に供給されるインクの流速に基づき、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御する。送液量に直接関係するインクの流速に基づくため、送液量の低下を確実に検出し、インク供給装置２によるインク供給量の不足を抑制することができる。

また、本実施形態では、インク供給装置２の操作者により選択された回転速度又は回転時間の少なくとも一方の選択値を受け付け、受け付けた選択値に基づき、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御する。操作者の手動により、回転速度又は回転時間の少なくとも一方を選択できるため、インク供給装置２による送液量が最小必要送液量を下回った場合にも、送液量が最小必要送液量以上になるように確実に変更することができる。

また、本実施形態では、インク供給装置２が交換された場合には、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を初期状態に戻す。これにより、インク供給装置２を故障で新品に交換した場合にも送液量が過剰になることを防止できる。

また、本実施形態では、インク吐出部３６４により吐出されるインクの種類に基づき、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御する。インクの種類によっては、リング２２の回転速度又は回転時間を変化させなくても十分な送液量が得られるため、必要以上に複雑な制御を行わず、制御を簡略化できる。

また、本実施形態では、インク吐出部３６４は、インクを貯留するヘッドタンク３１を内部に有し、インク供給装置２からの送液により、ヘッドタンク３１に貯留されているインク量が下限値から満杯になるまでの送液時間に基づき、リング２２の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御する。このような送液時間情報は、ソフトウェアによりカウントすることで取得できるため、部品コストをかけずに取得した情報に基づき、インク供給装置２によるインク供給量の不足を抑制することができる。

［その他の好適な実施形態］
上述した第１実施形態では、チューブポンプ方式のインク供給装置２について述べたが、インク供給装置は、ダイヤフラム方式やピストンポンプ方式等の他の方式を用いたものであってもよい。

図１４は、第２実施形態に係るダイヤフラムポンプ方式のインク供給装置２ａの構成の一例を説明する図である。図１４（ａ）はインクの吸い込みを示す図、図１４（ｂ）はインクの排出を各々示している。図１４に示すように、インク供給装置２ａは、ダイヤフラム２４と、ポンプシャフト２５と、逆止弁２６ａ及び２６ｂと、吸込口２７と、排出口２８と、を有する。

モータ等を駆動源にしたポンプシャフト２５の往復並進に伴い、ダイヤフラム２４は膨張及び収縮を繰り返す。図１４（ａ）に示すように、ダイヤフラム２４が膨張した際にインク供給装置２ａ内の容積が増加し、逆止弁２６ａが閉じ、逆止弁２６ｂが開くことで、吸込口２７を通してインク供給装置２ａ内にインクが吸い込まれる。

また図１４（ｂ）に示すように、ダイヤフラム２４が収縮した際にインク供給装置２ａ内の容積が減少し、逆止弁２６ａが開き、逆止弁２６ｂが閉じることで、排出口２８を通してインク供給装置２ａ外にインクが排出される。

ダイヤフラム２４は可動部の一例、また並進体の一例に対応する。吸込口２７から排出口２８までの経路が流路の一例に対応する。

インク供給装置２ａは、上記の動作の繰り返しにより、吸込口２７側から排出口２８側にインクを送液することができる。ダイヤフラム２４の材質にはゴム材料等を適用できるが、ダイヤフラム２４を構成するゴムの経時劣化により送液量が低下する。この場合に、インクの送液量に応じて、送液量が多くなるように、ダイヤフラム２４の膨張及び収縮を行う並進速度又は並進時間の少なくとも一方を制御することで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１５は、第３実施形態に係るピストンポンプ方式のインク供給装置２ｂの構成の一例を説明する図である。図１５に示すように、インク供給装置２ｂは、シリンダ７１と、ピストン７２と、連接棒７３と、クランク軸７４を、駆動軸７５と、ボール７６ａ及び７６ｂと、吸込口７８と、排出口７９と、を有する。

ピストン７２は、連接棒７３を介してクランク軸７４に接続されている。駆動軸７５の回転によりクランク軸７４が回転することで、シリンダ７１内における下死点７２ａと上死点７２ｂとの間をピストン７２は往復並進する。

ピストン７２が下死点７２ａに到達した際に、ボール７６ａが開き、ボール７６ｂが閉じることで、吸込口７８を通ってインクがインク供給装置２ｂの内部に吸い込まれる。ピストン７２が上死点７２ｂに移動した際に、ボール７６ａが閉じ、ボール７６ｂが開くことで、排出口７９を通ってインクがインク供給装置２ｂの外部に排出される。

ピストン７２は可動部の一例、また並進体の一例に対応し、吸込口７８から排出口７９までの経路が流路の一例に対応する。

インク供給装置２ｂは、上記の動作の繰り返しにより、吸込口７８側から排出口７９側にインクを送液することができる。シリンダ７１とピストン７２の接触部にはゴム等のシール材が用いられており、シール材の摩耗による経時劣化により送液量が低下する。この場合に、インクの送液量に応じて、送液量が多くなるように、ピストン７２の並進速度又は並進時間の少なくとも一方を制御することで、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、実施形態を説明したが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

また、実施形態の説明で用いた序数、数量等の数字は、全て本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明は例示された数字に制限されない。また、構成要素間の接続関係は、本発明の技術を具体的に説明するために例示するものであり、本発明の機能を実現する接続関係はこれに限定されない。

また、実施形態は、液体供給方法も含む。例えば、液体供給方法は、液体が送液される流路と、可動することにより、前記液体を送液させる可動部と、を有する液体供給装置による液体供給方法であって、前記可動部を制御する制御工程を含み、前記制御工程では、前記流路内を送液される前記液体の送液量に応じて、前記送液量が多くなるように、前記可動部の可動速度又は可動時間の少なくとも一方を制御する。このような液体供給方法により、上述した液体供給装置と同様の効果を得ることができる。

上記で説明した実施形態の各機能は、一又は複数の処理回路によって実現することが可能である。ここで、本明細書における「処理回路」とは、電子回路により実装されるプロセッサのようにソフトウェアによって各機能を実行するようプログラミングされたプロセッサや、上記で説明した各機能を実行するよう設計されたASIC(Application Specific Integrated Circuit)、DSP（digital signal processor）、FPGA（field programmable gate array）や従来の回路モジュール等のデバイスを含むものとする。

１ インクカートリッジ（貯留部の一例）
１１ 供給開閉ソレノイド
１２ インクエンド検知センサ
１３ 流速計測器
２ インク供給装置（液体供給装置の一例）
２１ インクチューブ（流路の一例）
２２ リング（可動部の一例、回転体の一例）
２３ 偏心カム
２４ ダイヤフラム（可動部の一例、並進体の一例）
３１ ヘッドタンク（ヘッド内貯留部の一例）
３２ 残量検出フィラー
３３ 残量検出センサ
３４ 吸引キャップ
４ 吸引ポンプ
５ 廃液タンク
６ 循環経路
６１ 開閉弁
７２ ピストン（可動部の一例、回転体の一例）
１００ 供給制御部（制御部の一例）
１０６ 画像形成装置（液体吐出装置の一例）
１１０ 情報取得部
１１１ 累積回転回数情報取得部
１１２ 累積供給時間情報取得部
１１３ 累積交換回数情報取得部
１１４ 流速情報取得部
１１５ 累積吐出量情報取得部
１１６ インク種類情報取得部
１１７ 選択値受付部
１１８ 送液時間情報取得部
１２０ 回転制御部
１３０ リセット部
１５０ ステッピングモータ
２００ 操作部
３６４ インク吐出部（液体吐出部の一例）

特開２０１２－０３０４９２号公報

Claims (14)

1. 液体が送液される流路と、
   可動することにより、前記液体を送液させる可動部と、
   前記可動部を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記流路内を送液される前記液体の送液量に応じて、前記送液量が多くなるように、前記可動部の可動速度又は可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする液体供給装置。
2. 前記制御部は、前記送液量に応じて、前記送液量が多くなるように、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を段階的に制御することを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記可動部は、回転体であり、
   前記制御部は、前記回転体の回転速度又は回転時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体供給装置。
4. 前記制御部は、前記回転体の累積回転回数に基づき、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項３に記載の液体供給装置。
5. 前記可動部は、並進体であり、
   前記制御部は、前記並進体の並進速度又は並進時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体供給装置。
6. 前記制御部は、前記液体供給装置による累積供給時間の少なくとも一方に基づき、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体供給装置。
7. 前記液体供給装置は、前記液体を貯留する貯留部に貯留された前記液体を供給先に供給し、
   前記貯留部は、交換可能に設けられており、
   前記制御部は、前記貯留部の累積交換回数に基づき、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体供給装置。
8. 前記液体供給装置の操作者により選択された前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方の選択値を受け付ける選択値受付部を有し、
   前記制御部は、前記選択値に基づき、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の液体供給装置。
9. 前記制御部は、前記液体供給装置が交換された場合には、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を初期状態に戻すことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の液体供給装置。
10. 請求項１乃至７の何れか１項に記載の液体供給装置と、
    前記液体供給装置から供給された前記液体を吐出する液体吐出部と、を有することを特徴とする液体吐出装置。
11. 前記制御部は、前記液体供給装置から前記液体吐出部に供給される前記液体の流速に基づき、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１０に記載の液体吐出装置。
12. 前記制御部は、前記液体吐出部による累積吐出量、又は前記液体吐出部により吐出される前記液体の種類の少なくとも一方に基づき、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出装置。
13. 前記液体吐出部は、前記液体を貯留するヘッド内貯留部を内部に有し、
    前記制御部は、前記液体供給装置からの送液により、前記ヘッド内貯留部に貯留されている液体量が下限値から満杯になるまでの送液時間に基づき、前記可動速度又は前記可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の液体吐出装置。
14. 液体が送液される流路と、
    可動することにより、前記液体を送液させる可動部と、を有する液体供給装置による液体供給方法であって、
    前記可動部を制御する制御工程を含み、
    前記制御工程では、前記流路内を送液される前記液体の送液量に応じて、前記送液量が多くなるように、前記可動部の可動速度又は可動時間の少なくとも一方を制御することを特徴とする液体供給方法。

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