JP4768290B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、インク液を吐出して画像を形成する記録ヘッドを備えた画像形成装置、より詳細には、記録ヘッドへのインク供給にサブタンク方式を採用するインクジェット記録装置に関し、例えば、画像形成装置としてインクジェット記録装置を実装する機器類、具体的には、プリンタ、スキャナ、コピー機、ファクシミリ、印刷機等に応用可能なものである。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の画像形成装置として知られているインクジェット記録装置は、記録ヘッドから被記録媒体（以下、用紙というが、材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰなどを含み、また、記録媒体、記録紙などとも称されるものを含む。）に、記録液であるインクを吐出して記録を行うものであり、特に、多色のインクを使用してカラー画像を記録するのが容易なものである。

このようなインクジェット記録装置においては、液滴を吐出する記録ヘッドに対する記録液の供給系として、記録ヘッドを搭載したキャリッジに直接インクを供給するインクカートリッジを着脱自在に装着する方式のもの、記録ヘッドを搭載したキャリッジには記録ヘッドにインクを供給するサブタンクを搭載し、装置本体側に交換可能に装填されるメインタンク（インクカートリッジ）と前記サブタンクとを可撓性チューブ（パイプを含む）などで連結し、前記サブタンクのインク容量が減少したときに前記メインタンクから前記サブタンクにインクを供給（補給）する方式のものがある。

そして、後者のサブタンク方式のインクジェット記録装置としては、特開２００４−２７６４７２号公報（特許文献１）に記載されているように、装置本体の前面側にカートリッジ装填部を設け、このカートリッジ装填部内に装置本体の前面側から後方に向って異なる記録液を収容した複数の記録液カートリッジを装填するようにして操作性を向上し、また、カートリッジ装填部の前面側には開閉可能な前カバーを設けるとともに、カートリッジ装填部の上面側には表示器を配置したものが知られている。

ところで、カートリッジが交換されたときには、カートリッジに収容されているインクの種類や保管期間、記録ヘッドのノズル（吐出ノズル）の状況等によって記録ヘッドの回復動作が必要になる。これは、カートリッジの交換によって、種類の異なるインクが供給されたり、長期間保管され特性が変化したインクが供給されたり、または、ノズル内の圧力変化が発生するためである。

このような記録ヘッドの性能低下につながる事象が発生した場合には、記録ヘッドに対して、ノズル吸引、空吐出、インク供給、ワイピングなどの処理を、必要に応じて組み合わせた回復処理を実行することで、記録ヘッドの性能の回復を行なう。この回復動作によって、カートリッジ交換作業時に発生する記録ヘッドの性能低下を回復させることができる。

従来のインクジェット記録装置にあっては、印刷中にカートリッジを抜き取った場合、即座に印刷処理を停止し、再度カートリッジが装着された際には、即座に印刷を再開する構成となっている。これは、補給用インクを内包するカートリッジがない状態で印刷を続けた場合、記録ヘッドの状態が悪化しても、使用するインクを確保できないために回復動作が実行できず、吐出不良や記録ヘッドの故障を招く恐れがあるためで、常にカートリッジが装着された状態で印刷を行うようにしている。

しかし、カートリッジ交換の際に実行される回復動作は、交換直後に実施することはせず、中断された印刷処理を再開して一連の印刷処理が終了した後に実施するようになっている。これは、１つのページを印刷中にインク供給処理が入ると、その前後で画質が異なってしまう可能性を避ける為である。

また、インク残量によって、印刷処理を主走査の１スキャンの単位で中断させ、その後、インクが供給されるか、カートリッジが交換されることで印刷の中断を解除する構成になっているものが知られている。この場合、印刷の中断が解除された時、印刷を再開する前に、記録ヘッドの回復動作を実行する構成になっている。

これによって、インク残量が少なくなった場合には自動的に印刷を停止し、カートリッジ交換後に自動的に印刷が再開されるため、記録ヘッドの状態を良好に保つことが出来る。しかし、この方法では、１ページ内で使用するインクの品質が異なる可能性があり、ページの最初と最後で印刷品質が異なる可能性がある。
特開２００４−２７６４７２号公報

上述したように、従来の画像形成装置にあっては、印刷中にインクカートリッジが交換されたという条件で、記録ヘッドの性能回復、インク充填を目的とした回復動作が行なわれる。その起動時期には二種類あり、何れの方法も、それぞれの利点を優先させたものである。一方は、記録ヘッドの速やかな性能回復、インク充填を目的としてカートリッジ交換の直後に実施する方法であるが、印刷品質の一貫性を欠く結果となってしまう。他方は、印刷品質の一貫性を目的として印刷処理の後に実行する方法で、この方法は、記録ヘッドの性能回復の遅延を招き、その結果、長期的な意味で記録ヘッドの性能や印刷品質を劣化させてしまう。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたものであり、インクカートリッジの交換に伴う回復動作の実施時期を最適に設定する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決し、上記目的を達成するため、
請求項１の発明は、記録液を吐出する記録ヘッドと、前記記録液を収容して画像形成装置本体に交換可能に具備されるカートリッジと、該カートリッジから補給される前記記録液を前記記録ヘッドに供給するサブタンクとを備える画像形成装置において、前記カートリッジの画像形成装置本体への装填有無を検出することにより、前記カートリッジが使用可能な状態であるか否かを判定するカートリッジ使用可否判定手段と、前記サブタンク内の記録液の残量を検出して前記サブタンク内の記録液の残量が一定値以上であるか否かを判断することにより、前記記録ヘッドの吐出の可否を判定する吐出可否判定手段と、前記記録ヘッドが前記記録液を吐出する記録媒体の終端を検出して前記記録媒体の終端の検出回数が一定値となったか否かを判定する枚数判定手段と、前記カートリッジ使用可否判定手段と前記吐出可否判定手段と前記枚数判定手段からの情報を元に前記記録ヘッドの吐出の制御を行う吐出制御手段と、前記記録ヘッドの性能を回復させる回復手段と、を備え、前記吐出制御手段は、前記記録ヘッドの吐出による印刷処理の過程において、前記吐出可否判定手段によって前記サブタンク内の記録液の残量が一定値以上であって前記記録ヘッドの吐出が可能と判定され、前記カートリッジ使用可否判定手段によって前記カートリッジが装填されておらず使用不可能な状態と判定された場合に、前記枚数判定手段によって前記記録媒体の終端の検出回数が一定値となっていないと判定されると、前記記録ヘッドの吐出を継続させ、前記枚数判定手段によって前記記録媒体の終端の検出回数が一定値となったと判定されると、前記記録ヘッドの吐出を禁止し、前記カートリッジ使用可否判定手段によって前記カートリッジが装填されて使用可能な状態と判定されると、前記回復手段による回復動作を実行した後に前記記録ヘッドの吐出を許可することを特徴とする。

また、請求項１に記載の発明において、前記カートリッジ内の記録液の残量を検出するカートリッジ残量検出手段を備え、前記カートリッジ使用可否判定手段は、前記カートリッジ内の記録液の残量によって前記カートリッジの使用可否を判定するようにして、カートリッジが空であることを検出して、カートリッジが使用不可となったことを判断するようにしてもよい。

また、請求項１に記載の発明において、前記カートリッジを画像形成装置本体の外部から着脱可能に装填可能なカートリッジ装填部と、前記カートリッジが装填されていることを検出するカートリッジ装填検出手段とを備え、前記カートリッジ使用可否判定手段は、前記カートリッジ装填検出手段を元に前記カートリッジの使用可否を判定するようにし、カートリッジを抜きとることによって、カートリッジが使用不可となったことを判断するようにしてもよい。

また、前記カートリッジ装填部に前記カートリッジを着脱するために開閉可能なカバーと前記カバーの開閉を検出するカバー開閉検出手段とを備え、前記カートリッジ使用可否判定手段は、前記カバー開閉検出手段を元に前記カートリッジの使用可否を判定するようにし、カートリッジカバーを開けることにより、カートリッジの使用不可を判断するようにしてもよい。

また、前記カートリッジ使用可否判定手段は、前記カートリッジ装填検出手段とカバー開閉検出手段を元にカートリッジの使用可否を判定するようにし、カートリッジが装填されてカバーが閉じられていることにより、カートリッジの使用不可を判断するようにしてもよい。

また、前記吐出制御手段は、前記カートリッジ使用可否判定手段によってカートリッジが使用可能な状態と判定された場合には、前記記録ヘッドの吐出を許可するようにし、カートリッジが使用可能になったら、印刷の再開を許可するようにしてもよい。

また、前記回復手段の起動を判定する回復起動判定手段を備え、前記回復起動判定手段は、前記吐出制御手段による記録ヘッドの吐出可否判定を元に前記回復手段の起動を判定するようにし、印刷の再開が許可された時点で、記録ヘッドの回復動作（メンテナンス）を実行するようにしてもよい。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、画像形成装置本体に前記カートリッジが装填されると、画像形成装置本体の記憶装置に保存しておいた前回装填時のカートリッジを特定する情報を用意し、今回装填されたカートリッジに設けられている記憶手段から今回装填されたカートリッジを特定する情報を読み取り、前回装填時のカートリッジの特定情報と今回装填されたカートリッジの特定情報とを比べて、前回装填時のカートリッジと今回装填されたカートリッジとが異なるか否かを判断する交換検出手段を備え、前記交換検出手段が前回装着時のカートリッジと今回装着のカートリッジとが異なると判断すると、該カートリッジに対応する記録ヘッドについて前記回復手段による回復動作が実行されるようにし、ヘッド回復動作（メンテナンス）は、交換されたカートリッジのみに実行するようにしたものである。また、カートリッジの交換検出はカートリッジに付属する記憶媒体（ＩＤチップ）の情報を元に検出するようにしたものである。

また、前記回復手段は、複数の回復方法を選択可能に実行でき、前記回復起動判定手段は、前記吐出制御手段による吐出可否判定と前記交換検出手段による前記カートリッジの交換判定を元に前記回復手段の種類と起動を判定するようにし、交換されたカートリッジの回復動作（メンテナンス）は内容を変更して実行するようにしてもよい。

また、前記交換検出手段は、前記カートリッジ使用可否判定手段の情報を元に交換の検出を行うようにし、カートリッジの交換を、カートリッジの脱着のみで検出するようにしてもよい。

また、前記記録ヘッドから印刷と無関係な吐出を行う空吐出手段と、前記記録ヘッドの吐出口から強制的に前記記録液を吸引して排出する吸引手段と、前記記録ヘッドの吐出口付近に付着した余剰な前記記録液を拭い取るワイピング手段とを備え、前記回復手段は、前記空吐出手段、または、前記吸引手段、または、前記ワイピング手段、または、これら手段の複数の組合せを含むようにし、回復動作（メンテナンス）を、空吐出、ヘッド吸引、ワイピングの何れか、または、その複数の組合せにより実現するようにしてもよい。

また、前記記録ヘッドから吐出される前記記録液の量を検出する吐出量検出手段を備え、前記サブタンク内の記録液の残量を検出するサブタンク残量検出手段は、前記吐出量検出手段の情報を元に前記サブタンク内の記録液の残量を算出するようにし、サブタンクの残量検出を、記録ヘッドからの吐出量の累積から検出することで実現するようにしてもよい。

また、前記サブタンク内の液面を検出する液面検出手段を具備し、前記サブタンク残量検出手段は、前記液面検出手段の情報を元に前記サブタンク内の記録液の残量を算出するようにし、サブタンク内の残量検出をサブタンク内の液面の検出によって実現するようにしてもよい。

また、前記液面検出手段は、電極間の抵抗値から液面の高さを検出する電極センサであるようにし、液面の検出を電極センサで行うようにしてもよい。

本発明に係る画像形成装置によれば、印刷中に、サブタンクのインク残量が少なくなったり、カートリッジが交換されたりして、記録ヘッドの回復動作（供給動作を含む）を起動させる必要がある場合に、任意のページ間のタイミングまで回復動作をさせない、サブタンクの容量に合わせて適切なタイミングのページ間で回復動作を起動させる等によって、ページ内で印刷品質が変化することを避けて印刷品質の一貫性を保ちつつ、比較的速やかな記録ヘッドの性能回復が可能になる。

図１は、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を前方側から見た斜視説明図、図２は、図１に示したインクジェット記録装置のカートリッジ装填部の前カバーを開いた状態の斜視説明図で、このインクジェット記録装置は、画像形成装置本体１と、該装置本体１に装着された用紙を装填するための給紙トレイ２と、装置本体１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。さらに、装置本体１の前面の一端部側（排紙トレイ３の側方）には、前面から装置本体１の前方側に突き出し、上面よりも低くなった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４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は操作ボタンや表示器などを設けた操作／表示部５となっている。

カートリッジ装填部４には、色の異なる記録液（インク）、例えば、黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した複数の記録液カートリッジであるインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１０」という）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。また、インクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙは縦置き状態で横方向に並べて装填する構成としている。

また、操作／表示部５には、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する配置位置で、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの残量がニアエンド及びエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙを配置している。さらに、この操作／表示部５には、電源ボタン１２、用紙送り／印刷再開ボタン１３、キャンセルボタン１４も配置している。

さらに、カートリッジ装填部４の前カバー６は、全体が、この前カバー６を閉じた状態で、カートリッジ装填部４内に装填されている複数のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙを外部から視認することができる透明又は半透明の部材で形成されている。なお、インクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙを外部から視認することができれば一部が透明又は半透明の部材で形成されている構成とすることもできる。

また、前カバー６の上側一端部には前カバー６の開閉を検知するためにカートリッジ装填部４の内部に設けられた図示しない開閉検知手段である検知センサによって検知される突起部（センサ片）１６を設けている。

次に、図３乃至図６を参照して、このインクジェット記録装置の内部構成の概要及び機構部について説明する。なお、図３は同内部構成の概要を示す側面模式的説明図、図４は同じく平面模式的説明図、図５は同機構部の全体構成を説明する側面概略構成図、図６は同機構部の要部平面説明図である。

図５及び図６を参照して、フレーム２１を構成する左右の側板２１Ａ、２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド３１とステー３２とでキャリッジ３３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ２２（図４）によってタイミングベルト２３を介して図６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、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３４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３４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３４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）２４を介して接続している。

また、キャリッジ３３には、記録ヘッド３４に各色のインクを供給するための各色のサブタンク３５を搭載している。この各色のサブタンク３５には各色のインク供給チューブ３６を介して、前述したように、カートリッジ装填部４に装着された各色のインクカートリッジ１０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４にはインクカートリッジ１０内のインクを送液するための供給ポンプユニットが設けられ、また、インク供給チューブ３６は這い回しの途中でフレーム２１を構成する後板２１Ｃに係止部材２５にて保持されている。

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及び該給紙コロ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。この搬送ベルト５１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えば、ＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。

そして、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、加圧力として軸の両端に所定の押圧力をかけている。なお、搬送ローラ５２はアースローラの役目も担っており、搬送ベルト５１の中抵抗層（裏層）と接触配置され接地している。

また、搬送ベルト５１の裏側には、記録ヘッド３４による印写領域に対応してガイド部材５７を配置している。このガイド部材５７は、上面が搬送ベルト５１を支持する２つのローラ（搬送ローラ５２とテンションローラ５３）の接線よりも記録ヘッド３４側に突出させることで搬送ベルト５１の高精度な平面性を維持するようにしている。

この搬送ベルト５１は、副走査モータ２７（図４）によって駆動ベルト２８が駆動されて搬送ローラ５２が回転駆動されることによって搬送ベルト５１が図６のベルト搬送方向（副走査方向）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。ここで、排紙ローラ６２と排紙コロ６３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６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〜８２ｄ（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。ここでは、キャップ８２ａを吸引及び保湿用キャップとし、他のキャップ８２ｂ〜８２ｄは保湿用キャップとしている。

そして、この維持回復機構８１による維持回復動作で生じる記録液の廃液、キャップ８２に排出されたインク、あるいはワイパーブレード８３に付着してワイパークリーナで除去されたインク、空吐出受け８４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６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８９などを備えている。

さらに、図３及び図４に示すように、装置本体１の内部後方側にはホストとの間でデータを送受するためのＵＳＢなどの通信回路部（インタフェース）２９が設けられるとともに、この画像形成装置全体の制御を司る制御部を構成する制御回路基板３０が設けられている。

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４７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、図示しない制御回路によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ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。

また、印字（記録）待機中にはキャリッジ３３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ８２で記録ヘッド３４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８２で記録ヘッド３４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３４の安定した吐出性能を維持する。

次に、図７を参照して記録ヘッドのヘッド構成の他の例について説明する。なお、図７は、記録ヘッドをノズル面側からみた図である。この記録ヘッド１３４は、ブラック（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクの各色の液滴を吐出するための、複数のノズル１３４ｎからなる４つのノズル列１３４ｋ、１３４ｃ、１３４ｍ、１３４ｙ（以下、区別しないときは「ノズル列１３４Ｎ」という）を１つのノズル面１３４ａに形成したヘッドである。

次に、この図７に示すヘッド構成の記録ヘッド１３４を用いた場合の維持回復機構について図８及び図９を参照して説明する。なお、図８及び図９は同維持回復機構の異なる状態を示す模式的説明図である。この維持回復機構８１は、記録ヘッド１３４のノズル面１３４ａの各ノズル列１３４ｋ、１３４ｃ、１３４ｍ、１３４ｙをそれぞれキャッピングする専用のキャップ１８２ｋ、１８２ｃ、１８２ｍ、１８２ｙを備え、これらのキャップ１８２ｋ、１８２ｃ、１８２ｍ、１８２ｙは１つのキャップホルダ１８５に保持されている。また、記録ヘッド１３４のノズル面１３４ａをワイピング（清掃）するためのワイパーブレード１８３を備えている。

そして、キャップホルダ１８５及びワイパーブレード１８３を昇降させるために、維持回復機構駆動用モータ１９１と、このモータ１９１で回転されるカム軸１９２と、カム軸１９２に取り付けたキャップカム１９３及びワイパーカム１９４とを備えている。

この維持回復機構においては、記録ヘッド１３４のノズル面１３４ａに付着したインクや不純物を取り除くときには、維持回復機構駆動用モータ１９１を回転させ、図８に示すように、ワイパーカム１９４を介してワイパーブレード１８３を上昇させる。この状態で、キャリッジ３３を主走査方向に移動させることにより、ワイパーブレード１８３によって記録ヘッド１３４のノズル面１３４ａをワイピングして、不純物などを払拭する。

また、記録ヘッド１３４のノズル１３４ｎを外気に露呈した状態のまま放置すると、内部のインクが乾燥して増粘、固着し、インク吐出性能が低下してしまうことから、これを防ぐために、記録ヘッド１３４のノズル面１３４ａをキャップ１８２で覆うときには、維持回復機構駆動用モータ１９１を回転させ、図９に示すように、キャップカム１９３を介してキャップ１８２を上昇させる。これにより、各色のキャップ１８２が対応するノズル面１３４ａのノズル列１３４Ｎを覆うことができ、ノズル１３４ｎの乾燥を抑えることが出来る。

さらに、図８及び図９に示す状態から、維持回復機構駆動用モータ１９１を１／４回転させることで、キャリッジ３３が走査可能となり、印刷開始の準備ができる。
なお、この維持回復機構は前述した複数ヘッド構成の場合にも同様に適用することができる。

次に、図１０を参照して、インクカートリッジ１０の一例について説明する。このインクカートリッジ１０は、インクを充填したインク袋１１１と、このインク袋１１１を着脱可能に装着する筐体１１２を備えている。この筐体１１２は、少なくとも２分割可能な第１筐体１１２Ａと第２筐体１１２Ｂとを備え、これらによってインク袋１１１の側面を保護する保護カバーとなる筐体部分を構成している。すなわち、筐体１１２はインク供給方向（インク排出方向）に平行な面でインク袋１１１を収納する第１筐体１１２Ａと第２筐体１１２Ｂとに分割している。

そして、インク袋１１１には、装置本体１のカートリッジ装填部４に装填されたときに、カートリッジ装填部４の奥側に設けられて供給針と連結されるインク排出口部１１４が設けられている。また、筐体１１２のインク供給口部１１４側の面（背面）にはこのインクカートリッジ１０に関する情報、例えば、インク色、インク種、使用期限、ＩＤ番号などに関する固有の情報を記憶した記憶手段である不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）１１５が設けられ、カートリッジ装填部４に装填されたときに、カートリッジ装填部４の奥側に設けられた装置本体１側の電極と電気的に接続されて、不揮発性メモリ１１５に記憶されている情報が装置本体１側の制御部に取り込まれる。

次に、図１１を参照して、この画像形成装置の制御部の概要について説明する。なお、図１１は、同制御部の全体ブロック説明図である。この制御部は、この画像形成装置全体の制御を司る、本発明に係る判定手段及び回復動作を制御する手段などを兼ねたマイクロコンピュータで構成した主制御部３０１及び印刷制御を司るマイクロコンピュータで構成した印刷制御部３０２とを備えている。

主制御部３０１は、通信回路２９から入力される印刷処理の情報に基づいて用紙４２に画像を形成するために、前述したように、主走査モータ２２や副走査モータ２７を主走査モータ駆動回路３０３及び副走査モータ駆動回路３０４を介して駆動制御するとともに、印刷制御部３０２に対して印刷用データを送出するなどの制御を行なう。

主制御部３０１には、キャリッジ３３の位置を検出するキャリッジ位置検出回路３０５からの検出信号が入力され、主制御部３０１はこの検出信号に基づいてキャリッジ３３の移動位置及び移動速度を制御する。キャリッジ位置検出回路３０５は、例えば、キャリッジ３３の走査方向に配置されたエンコーダシートのスリット数を、キャリッジ３３に搭載されたフォトセンサで読み取って計数することで、キャリッジ３３の位置を検出する。主走査モータ駆動回路３０３は、主制御部３０１から入力されるキャリッジ移動量に応じて主走査モータ２２を回転駆動させて、キャリッジ３３を所定の位置に所定の速度で移動させる。

主制御部３０１には搬送ベルト５１の移動量を検出する搬送量検出回路３０６からの検出信号が入力され、主制御部３０１はこの検出信号に基づいて搬送ベルト５１の移動量及び移動速度を制御する。搬送量検出回路３０６は、例えば、搬送ローラ５２の回転軸に取り付けられた回転エンコーダシートのスリット数を、フォトセンサで読み取って計数することで搬送量を検出する。副走査モータ駆動回路３０４は、主制御部３０１から入力される搬送量に応じて副走査モータ２７を回転駆動させて、搬送ローラ５２を回転駆動して搬送ベルト５１を所定の位置に所定の速度で移動させる。

主制御部３０１は、給紙コロ駆動回路３０７に給紙コロ駆動指令を与えることによって給紙コロ４３を一回転させる。主制御部３０１は、維持回復機構駆動用モータ駆動回路３０８を介してモータ１９１を回転駆動することにより、キャップ１８２（キャップ８２）の昇降、ワイパーブレード１８３（ワイパーブレード８３）の昇降を行なわせる。

主制御部３０１は、インク供給モータ駆動回路３１１を介して供給ユニット２４のポンプを駆動するためのインク供給モータを駆動制御し、カートリッジ装填部４に装填されたインクカートリッジ１０からサブタンク３５に対してインクを補充供給する。

主制御部３０１には、サブタンク３５が満タン状態にあることを検知するサブタンク満タンセンサ３１２からの検知信号、カートリッジ装填部４の前カバー６の開閉を検知するカートリッジカバーセンサ３１３からの検知信号などが入力される。

また、主制御部３０１は、カートリッジ通信回路３１４を通じて、カートリッジ装填部４に装着された各インクカートリッジ１０に設けられる記憶手段である不揮発性メモリ１１５ｋ、１１５ｃ、１１５ｍ、１１５ｙに記憶されている情報を取り込んで、所要の処理を行なって、本体記憶手段である不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）３１５に格納保持する。

印刷制御部３０２は、主制御部３０１からの信号とキャリッジ位置検出回路３０５及び搬送量検出回路３０６などからのキャリッジ位置や搬送量に基づいて、記録ヘッド３４（記録ヘッド１３４）の液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成して、ヘッド駆動回路３１０に与える。

ヘッド駆動回路３１０は、印刷制御部３０２からの印刷データに基づいて記録ヘッド３４（記録ヘッド１３４）の圧力発生手段（ピエゾ型ヘッドであれば圧電素子）を駆動して、所要のノズルから液滴を吐出させる。

次に、図１２を参照して、上述のように構成した画像形成装置における印刷処理について説明する。このフローチャートは主制御部３０１に格納され、通信回路２９を経由して印刷要求を受信した際に実行される印刷処理プログラムである。
まず、キャップ８２を下降させ（Ｓ４０２）、印刷の準備をする。その後、キャリッジ３３を印刷位置まで移動させ（Ｓ４０３）、それと同時に搬送用モータ２７の駆動を開始する（Ｓ４０４）。この状態で給紙コロ４３を起動させることで給紙トレイ２にある用紙が給紙され搬送路を移動する（Ｓ４０５）。

用紙が印刷位置に到達したら（Ｓ４０６）、搬送用モータ２７を停止させる（Ｓ４０７）。このときに、後述する回復動作起動処理を実行し（Ｓ４０８）、必要に応じて回復動作を実行させる。その後、通信回路２９を経由して受信した（Ｓ４０９）画像データを印刷制御部３０２にセットして描画の準備をする（Ｓ４１０）。この状態でキャリッジ３３を走査させると（Ｓ４１１）、インクの吐出が開始され（Ｓ４１２）、キャリッジ３３の走査が終了したら（Ｓ４１３）、キャリッジ３３の走査を停止し（Ｓ４１４）ページ内の印刷終了を判定し（Ｓ４１５）、未だ印刷終了でない場合は再度用紙を搬送させ（Ｓ４１６）、印刷位置到達の判定（Ｓ４０６）から繰り返す。

印刷が終了である場合は、排紙トレイ３に向けて用紙を搬送し（Ｓ４１７）、排紙する（Ｓ４１８）。未処理のページがある場合（Ｓ４１９）は、給紙（Ｓ４０５）から繰り返し、全ページの印刷が終了した時点で搬送用モータ２７を停止（Ｓ４２０）して印刷を終了させ、キャッピングを行う（Ｓ４２１）。

次に、図１３を参照して、前記印刷処理の過程で実行される回復動作起動処理（Ｓ４０８）について説明する。まず、サブタンク３５内のインク残量の検出（Ｓ５０２）と、カートリッジ１０の使用可否を検出し（Ｓ５０５）、インク残量が一定値Ｍ以上（Ｓ５０３）でカートリッジ１０が使用可能である場合（Ｓ５０６）には、回復動作不要として処理を終了する。インク残量が一定値Ｍよりも少なかったり、インク残量が多くてもカートリッジ１０が使用不可と判定された場合は、ページ間の判定処理（Ｓ５０６）を実行する。判定処理（Ｓ５０６）以降の処理は、Ｎ回目のページ間で印刷を停止するようにしている（Ｓ５０７）。

ここで、ページ間の検出回数Ｎは、サブタンク３５のサイズが１ページ分のインクを蓄えられるものであればＮ＝１を、２ページ分以上のインクを蓄えられるものであればＮ＞２を設定することが出来る。また、一定値Ｍとしては、本画像形成装置がＮページの印刷で使用するインク量の最大量や平均量などを設定することが出来る。

印刷停止中（Ｓ５０７）は、再度カートリッジの使用可否を検出し（Ｓ５０８）、カートリッジが使用不可であれば印刷停止を継続する。カートリッジが使用可能になった時点で、回復動作（Ｓ５１０）を実行し、印刷の再開を許可する（Ｓ５１１）。

次に、図１４を参照して、前記回復動作起動処理（Ｓ５０１）で起動される処理について説明する。
まず、図１４を参照して、吐出量の累積によってサブタンク３５内のインク残量を検出する（Ｓ６０１）方法について説明する。
図１２で示したインク吐出（Ｓ４１２）で吐出したインクの量を保持しておき、インク消費量累積値として積算していく（Ｓ６０２）、予め決められたサブタンク３５のインク容量からインク消費量累積値を減算する（Ｓ６０３）ことによって、サブタンク３５内に残っているインク量を算出することが出来る。
尚、このとき使用したインク消費量累積値は、図１３に示した回復動作（Ｓ５１０）において、サブタンク３５にインクが供給されて満タンになる度に、０にリセットされる。

次に、図１５を参照して、電極センサ（サブタンク満タンセンサ）３１２を利用してサブタンク３５内のインク残量を検出する（Ｓ７０１）方法について説明する。
サブタンク３５内部に配置された電極センサ３１２の電極間抵抗値を検出（Ｓ７０２）し、電極センサ３１２によって得られる電極間抵抗値を段階的に検出（Ｓ７０３），（Ｓ７０５），（Ｓ７０７）し、サブタンク内のインク残量が満レベル（Ｓ７０４）、または、中レベル（印刷継続可能レベル）（Ｓ７０６）、少レベル（印刷継続不可能レベル）（Ｓ７０７）の何れであるかを検出する。ここで、電極間抵抗値Ｒｂの値は、図１３におけるサブタンク内インク残量判定処理（Ｓ５０３）における一定値Ｍに相当する量をサブタンク残量＝少レベルとなるように決定することで、電極でのインク残量検出の結果を判定処理５０３でそのまま使用することも出来る。

次に、図１６を参照して、カートリッジ１０の装着を検出することによってカートリッジの使用可否を判定する（Ｓ８０１）方法について説明する。
カートリッジ装填部４に、カートリッジ１０が装填されていることを検出する（Ｓ８０２）装填検知センサ（例えばマイクロスイッチなど）を配置する。この検出信号を主制御部３０１に接続することで、カートリッジの有無を検知することが出来る。このカートリッジの有無情報をそのままカートリッジの使用可否判定結果（Ｓ８０３），（Ｓ８０４）に反映させることが出来る。

また、ここで、カートリッジ通信回路３１４を介して実際にインクカートリッジ１０の不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１１５と通信を試行することで、通信不成立であれば、カートリッジ非装着であると判定することもできる。あるいは、インクカートリッジ１０の不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１１５の特定箇所の特定情報を読み込むことでも装着／非装着を判定することができる。

次に、図１７を参照して、カートリッジ装填部４にカートリッジカバー６が設けられている場合にカートリッジ１０の使用可否を判定する（Ｓ９０１）方法について説明する。
カートリッジ装填部４に、図１６の場合と同様の装着検知センサと、カートリッジカバー６が開閉可能に設けられており、この装着センサとカバーの開閉を検知するカートリッジカバーセンサ３１３（例えば、マイクロスイッチや、フォトトランジスタ）の信号を元に（Ｓ９０２）、次のようにカートリッジの使用可否を判定する。カートリッジカバー６が開いている場合にはカートリッジ使用不可能とする（Ｓ９０３）。また、カートリッジカバー６が閉じている場合にもカートリッジの装着が検出されなかったらカートリッジ使用不可能とする（Ｓ９０６）。つまり、カートリッジカバーが閉まっており、カートリッジの装着が検出された場合のみカートリッジ使用可能となる（Ｓ９０５）。

次に、図１８を参照して、交換されたカートリッジを特定して、そのカートリッジのみに対して回復動作を行う処理について説明する。
まず、処理対象のカートリッジに対して（Ｓ１００２）、本体記憶装置に保存しておいた前回装着時のカートリッジ情報（製造番号、色情報、インク種類など）を用意（Ｓ１００３）し、今回装着されているカートリッジ１０のＥＥＰＲＯＭ１１５から同様の情報を読取る（Ｓ１００４）。これら前回装着時の情報と、今回装着時の情報を比べて（Ｓ１００５）、異なる場合に回復処理を実行する（Ｓ１００６）。ここで回復動作とは、カートリッジからサブタンクへのインク供給や、吐出ヘッドに対する吸引動作、印刷に関与しない吐出である空吐出、吐出口付近に付着した余剰インクを払拭するワイピングなどの処理を組み合わせて、全カートリッジについて実行する（Ｓ１００７），（Ｓ１００８）。

次に、図１９を参照して、交換されたカートリッジを特定して、そのカートリッジに対しては交換されていないカートリッジとは異なる回復動作を行う処理について説明する。
まず、処理対象のカートリッジに対して（Ｓ１１０２）、本体記憶装置に保存しておいた前回装着時のカートリッジ情報（製造番号、色情報、インク種類など）を用意し（Ｓ１１０３）、今回装着されているカートリッジ１０のＥＥＰＲＯＭ１１５から同様の情報を読取る（Ｓ１１０４）。これら前回装着時の情報と、今回装着時の情報を比べて（Ｓ１１０５）、同じである場合には回復動作１（Ｓ１１０６）を、異なる場合に回復処理２（Ｓ１１０７）を、それぞれ実行する。ここで回復動作１とは、空吐出やワイピングなどの処理を組み合わせて実行する動作であり、回復動作２とはインク供給や、ヘッド吸引動作、空吐出、ワイピングなどの処理を組み合わせて実行する動作とすることができる。この回復動作を全カートリッジについて実行する（（Ｓ１１０８），（Ｓ１１０９））。

このように制御することによって、印刷中の回復動作においては、サブタンク内のインク残量とカートリッジの使用可否の判定結果に応じて回復動作の実施の如何を決定し、更には、回復動作の起動タイミングを任意のページ間で適切に行うように出来る。

画像形成装置としての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。 図１に示したインクジェット記録装置のカートリッジ装填部の前カバーを開いた状態の斜視説明図である。 図１に示したインクジェット記録装置の内部構成の概要を示す側面模式的説明図である。 図１に示したインクジェット記録装置の平面模式的説明図である。 図１に示したインクジェット記録装置の機構部の全体構成を説明する側面概略構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の機構部の要部平面説明図である。 記録ヘッドのヘッド構成の他の例をノズル面側からみた図である。 記録ヘッドの維持回復機構の一状態を示す模式的説明図である。 図８に示した維持回復機構の異なる状態を示す模式的説明図である。 インクカートリッジの例について説明するための図である。 画像形成装置の制御部の概要について説明するための全体ブロック図である。 本発明による画像形成装置における印刷処理について説明するためのフロー図である。 印刷処理の過程で実行される回復動作起動処理について説明するためのフロー図である。 回復動作起動処理で起動される処理について説明するためのフロー図である。 電極センサを利用してサブタンク内のインク残量を検出する方法について説明するためのフロー図である。 カートリッジの装着を検出することによってカートリッジの使用可否を判定する方法について説明するためのフロー図である。 カートリッジ装填部にカートリッジカバーが設けられている場合にカートリッジの使用可否を判定する方法について説明するためのフロー図である。 交換されたカートリッジを特定して、そのカートリッジのみに対して回復動作を行う処理について説明するためのフロー図である。 交換されたカートリッジを特定して、そのカートリッジに対しては交換されていないカートリッジとは異なる回復動作を行う処理について説明するためのフロー図である。

符号の説明

１…画像形成装置本体、２…給紙トレイ、３…排紙トレイ、４…カートリッジ装填部、５…操作／表示部、６…前カバー（カートリッジカバー）、１０…インクカートリッジ、２１…フレーム、２２…主走査モータ、２３…タイミングベルト、２４…ハーネス、３１…ガイドロッド、３２…ステー、３３…キャリッジ、３４…記録ヘッド、３５…サブタンク、３６…インク供給チューブ、４１…用紙積載部（圧板）、４２…用紙、４３…半月コロ（給紙コロ）、４５…ガイド部材、４６…カウンタローラ、４７…搬送ガイド部材、４８…押さえ部材、４９…先端加圧コロ、５１…搬送ベルト、５２…搬送ローラ、５３…テンションローラ、５６…帯電ローラ、５７…ガイド部材、６１…分離爪、６２…排紙ローラ、６３…排紙コロ、８１…維持回復機構、８２…キャップ、８３，１８３…ワイパーブレード、８４，８８…空吐出受け、８９…開口、１１１…インク袋、１１２…筐体、１３４…記録ヘッド、１８５…キャップホルダ、１９１…維持回復機構駆動用モータ、１９２…カム軸、１９３…キャップカム、１９４…ワイパーカム。

Claims (2)

1. 記録液を吐出する記録ヘッドと、前記記録液を収容して画像形成装置本体に交換可能に具備されるカートリッジと、該カートリッジから補給される前記記録液を前記記録ヘッドに供給するサブタンクとを備える画像形成装置において、
   前記カートリッジの画像形成装置本体への装填有無を検出することにより、前記カートリッジが使用可能な状態であるか否かを判定するカートリッジ使用可否判定手段と、
   前記サブタンク内の記録液の残量を検出して前記サブタンク内の記録液の残量が一定値以上であるか否かを判断することにより、前記記録ヘッドの吐出の可否を判定する吐出可否判定手段と、
   前記記録ヘッドが前記記録液を吐出する記録媒体の終端を検出して前記記録媒体の終端の検出回数が一定値となったか否かを判定する枚数判定手段と、
   前記カートリッジ使用可否判定手段と前記吐出可否判定手段と前記枚数判定手段からの情報を元に前記記録ヘッドの吐出の制御を行う吐出制御手段と、
   前記記録ヘッドの性能を回復させる回復手段と、
   を備え、
   前記吐出制御手段は、
   前記記録ヘッドの吐出による印刷処理の過程において、前記吐出可否判定手段によって前記サブタンク内の記録液の残量が一定値以上であって前記記録ヘッドの吐出が可能と判定され、前記カートリッジ使用可否判定手段によって前記カートリッジが装填されておらず使用不可能な状態と判定された場合に、
   前記枚数判定手段によって前記記録媒体の終端の検出回数が一定値となっていないと判定されると、前記記録ヘッドの吐出を継続させ、
   前記枚数判定手段によって前記記録媒体の終端の検出回数が一定値となったと判定されると、前記記録ヘッドの吐出を禁止し、前記カートリッジ使用可否判定手段によって前記カートリッジが装填されて使用可能な状態と判定されると、前記回復手段による回復動作を実行した後に前記記録ヘッドの吐出を許可することを特徴とする画像形成装置。
2. 画像形成装置本体に前記カートリッジが装填されると、画像形成装置本体の記憶装置に保存しておいた前回装填時のカートリッジを特定する情報を用意し、今回装填されたカートリッジに設けられている記憶手段から今回装填されたカートリッジを特定する情報を読み取り、前回装填時のカートリッジの特定情報と今回装填されたカートリッジの特定情報とを比べて、前回装填時のカートリッジと今回装填されたカートリッジとが異なるか否かを判断する交換検出手段を備え、
   前記交換検出手段が前回装着時のカートリッジと今回装着のカートリッジとが異なると判断すると、該カートリッジに対応する記録ヘッドについて前記回復手段による回復動作が実行されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。