JP5246585B2 - 画像形成装置及び画像形成装置における負圧再形成方法 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置及び画像形成装置における負圧再形成方法に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッド及び記録ヘッドにインクを供給するサブタンクを備える画像形成装置及びこの画像形成装置における負圧再形成方法に関する。

一般に、プリンタ、ファックス、コピア、プロッタ、或いはこれらの内の複数の機能を複合した画像形成装置としては、例えば、インク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備え、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、インク滴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（単に液滴を吐出する）ことをも意味する。また、「インク」とは、所謂インクに限るものではなく、吐出されるときに液体となるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料なども含まれる液体の総称として用いる。

このような画像形成装置において、記録ヘッドにインクを供給するサブタンク（ヘッドタンク、バッファタンクとも称される。）を備え、記録ヘッドのノズルからのインクの染み出しやダレを防止するために負圧を発生する負圧形成機能（機構）をサブタンクに持たせ、サブタンク内の負圧の異常を検知したときには当該負圧を正常な状態に戻す負圧回復動作（負圧再形成動作）を行うようにしたものが知られている。
特開２００７−０１５１５３号公報

上記特許文献１に記載のサブタンクは、側壁部が開口したケースと、そのケースの開口部を覆うフィルムと、そのフィルムを内側から押圧する弾性部材とから構成され、弾性部材の復元力によって負圧を発生維持するようにしている。

また、特許文献２、３にも、同様な構成のサブタンクを使用して、サブタンク内の空気量が所定量以上になったとき、あるいは、サブタンク内のインク量が所定量未満になったときに負圧再形成を行うことが記載されている。
特開２００５−５９２７４号公報 特開２００５−５９４９１号公報

上述したように、サブタンクに記録ヘッドのノズルからのインクの染み出しやダレを防止するために、常にある一定以上の負圧の状態を維持させておく必要があり、サブタンク内に空気が流入すると、記録ヘッド内が正圧になり、液滴吐出性能の低下による画像品質の低下や、インクの自重による記録ヘッドからのインクの流出が発生してしまうことになることから、空気が流入した場合には負圧回復動作を行うようにしている。

ところで、上述した構成のサブタンクの負圧再形成には、内部のインクを外部に排出することで、弾性部材を変位させ、弾性部材の復元力によって負圧を発生するため、負圧再形成（負圧回復同再）ではインクを消費することになり、負圧再形成の頻度が高くなると、そのために消費されるインク量が多くなるという課題がある。

本発明者らが鋭意検討した結果、上述したようにサブタンク内の空気量が所定量以上になったときでもサブタンク内の負圧が適正に保たれている場合があり、これを空気量以外の他の特性により把握可能であることを見出した。

本発明は上記の課題と知見に基づいてなされたものであり、可撓性部材と弾性部材を有するサブタンクを備える場合に、負圧再形成によるインク消費量を低減す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、
インクを収容するインク収容部の一面を形成する可撓性部材と、前記可撓性部材を外方に付勢する弾性部材とを含む負圧形成手段を有するとともに、前記インク収容部内を大気に開放する開閉可能な大気開放機構を有して、前記インク収容部から前記記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、
前記サブタンクの前記インク収容部内の気体の量を検出する気体量検出手段と、
前記サブタンクの前記弾性部材の変位量を検出する変位量検出手段と、
前記サブタンクの前記大気開放機構を通じて前記インク収容部を大気に開放した状態で前記サブタンク内にインクを供給した後負圧形成動作を行う大気開放充填の制御をする制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記検出された気体量と、前記大気開放充填を行った状態での前記弾性部材の位置を基準とする前記弾性部材の変位量とに基づいて、前記気体量が所定気体量以上で前記変位量が所定変位量未満であるときには、前記負圧形成動作を行い、前記気体量が所定気体量以上で、前記変位量が所定変位量以上であるときには、前記負圧形成動作を行わない制御をする
構成とした。

本発明に係る画像形成装置における負圧再形成方法は、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
インクを収容するインク収容部の一面を形成する可撓性部材と、前記可撓性部材を外方に付勢する弾性部材とを含む負圧形成手段を有するとともに、前記インク収容部内を大気に開放する開閉可能な大気開放機構を有して、前記インク収容部から前記記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、
前記サブタンクの前記インク収容部内の気体の量を検出する気体量検出手段と、
前記サブタンクの前記弾性部材の変位量を検出する変位量検出手段と、
前記サブタンクの前記大気開放機構を通じて前記インク収容部を大気に開放した状態で前記サブタンク内にインクを供給した後負圧形成動作を行う大気開放充填の制御をする制御手段と、を備えた画像形成装置における負圧再形成方法において、
前記検出された気体量と、前記大気開放充填を行った状態での前記弾性部材の位置を基準とする前記弾性部材の変位量とに基づいて、前記気体量が所定気体量以上で前記変位量が所定変位量未満であるときには、前記負圧形成動作を行い、前記気体量が所定気体量以上で、前記変位量が所定変位量以上であるときには、前記負圧形成動作を行わない
構成とした。

本発明によれば、サブタンク内の気体量が所定量以上になっても負圧が適正であるときには負圧再形成を行わず、負圧再形成動作の回数を低減してインクの無駄な消費を低減することができる。

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、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。

なお、記録ヘッド３４としては、図３に示すように、１つのノズル面３４Ｎにノズル３４ｎを並べた各色のノズル列３４Ｋ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｙを備えるものなどを用いることもできる。

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第２インク供給部としてのサブタンクであるサブタンク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。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第１インク供給部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、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、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１つのヘッド分の模式的上面説明図、図４は同サブタンクの１つのヘッド分の模式的正面説明図である。
サブタンク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、一端部を揺動可能に支持されたフィラからなる変位部材２０５がフィルム２０３に接着などで固定され、フィルム２０３の動きに連動して変位部材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満タン検知センサ３０１によって変位部材２０５の変位量を検知することによりサブタンク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２０９があり、インク供給チューブ３６に接続されている。また、タンクケース２０１の側部には、サブタンク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、サブタンク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、サブタンク３５内に大気開放状態（大気に連通した状態）になる。

また、サブタンク３５内のインク液面高さ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、サブタンク３５の空気量が所定量以上になったことを検出することができる。この電極ピン２０８ａ、２０８ｂで気体量検出手段を構成している。

ここで、サブタンク３５の負圧形成についてインク供給排出系の概要を示す図５を参照して説明する。
インクカートリッジ１０から供給ユニット２４の供給ポンプ２４１によって供給チューブ３６を介してサブタンク３５にインクが供給される。また、維持回復機構８１の吸引キャップ８２ａで記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングした、維持回復機構８１の吸引ポンプ８１１を駆動することで吸引チューブ８１２を介してノズルからインクを吸引することによってサブタンク３５内のインクを吸引することができ、弾性部材２０４が可撓性フィルム２０３を外方に押すことによってサブタンク３５内に負圧が形成される。なお、吸引された廃インクは廃液タンク８１３に排出される。

次に、サブタンク３５の弾性部材２０４の変位量の検出について図６及び図７を参照して説明する。
ここでは、弾性部材２０４の変位量は変位部材２０５の開き量として検出するようにしている。 先ず、例えば、図６に示すように、装置本体側には、キャリッジ３３が主走査方向に移動するときに各サブタンク３５の変位部材２０５の先端部が通過する位置に、前述した透過型光センサである満タン検知センサ３０１が設置されている。ここで、キャリッジ３３の主走査方向の位置は、エンコーダセンサ３３１によってキャリッジ主走査方向に沿って配置されたエンコーダスケール３３２を読み取ることで検出している。

したがって、図７（ａ）に示すように、サブタンク３５の負圧が正常であるときには、実線図示の所定の位置から矢印方向にキャリッジ３３を移動させてサブタンク３５を距離Ｌ１だけ移動させることで、満タン検知センサ３０１によって変位部材２０５を検知することができる。

これに対して、図７（ｂ）に示すように、サブタンク３５の負圧が異常であると、本来サブタンク３５側に移動しているべき変位部材２０５がサブタンク３５から離れている（弾性部材２０４の復元力で外方に押されている状態になっている）ので、同様に実線図示の所定の位置から矢印方向にキャリッジ３３を移動させたとき、負圧が正常なときの移動距離Ｌ１よりも短い距離Ｌ２だけ移動した時に満タン検知センサ３０１によって変位部材２０５が検知されることになる。

このようにして、変位部材２０５が検知されたときのサブタンク３５の位置（移動距離）を検知することで、変位部材２０５の変位量（サブタンク３５内部の弾性部材２０４の変位量に対応する）を検出することができる。

なお、サブタンク３５内部の弾性部材２０４の変位量を変位部材２０５の変位量として検出をしているが、主走査方向からレーザー変位計などで直接変位量を検出するなどの構成とすることもできる。この場合は、単一の光軸にて複数のサブタンク３５内の弾性部材の変位量が計測できるように、複数のサブタンク３５間のレイアウトを工夫したり、レーザー変位計を計測対象のサブタンク３５に合わせて位置変更できるような機構を設けてもよい。また、サブタンク３５の可撓性部材の表面にひずみ計を搭載し、変位量を測定するなどの構成も可能である。ただし、変位部材２０５の変位量を検出する構成の方が圧力センサなどを用いる場合よりも構成が簡単でコストも低減できる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図８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本発明に係る制御を行う手段を兼ねるＣＰＵ５１１と、ＣＰＵ５１１が実行するプログラム、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、サブタンク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７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７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、前述したサブタンク３５の変位部材２０５を検知する満タン検知センサ３０１、検知電極ピン２０８ａ、２０８ｂなどの信号も入力される。

この制御部５００は、前述したように、サブタンク３５の電極ピン２０８ａ、２０８ｂの検知信号によってサブタンク３５内の空気量が所定量以上になったことを検出する気体量検出手段、満タン検知センサ３０１の検知信号によって変位部材２０５（弾性部材２０４）の変位量を検出する変位量検出手段を構成し、また、センサ群５１５に含まれる温度センサ、湿度センサの検知信号から検出される温度、湿度などを記憶する記憶手段として、装置電源遮断時でも記憶状態を保持できるメモリ、例えばバッテリバックアップＲＡＭやＮＶＲＡＭ５０４などの書換え可能な記憶手段（メモリ）を使用している。

次に、本発明が前提とするサブタンク３５の気体量検知による負圧再形成動作について図９のフロー図を参照して説明する。
先ず、サブタンク３５の検知電極ピン２０８ａ、２０８ｂ（以下、単に「検知電極２０８」という。）の検知信号によってインク液面が所定の高さ以下に下降することでサブタンク３５内の気体量が所定量以上になったことが検知されると、サブタンク３５に対して大気開放充填を行なって負圧を正常状態に回復する（負圧再形成動作）。これは、本来許容された量よりも過剰にサブタンク３５内に気体が侵入すると、侵入量だけサブタンク３５の内容積が増加することになり、内部の弾性部材２０４の変位量が減少し、その復元力から発生するサブタンク内負圧も緩和されると判断されるからである。

ここで、負圧回復（負圧再形成）動作は、大気開放ソレノイド３０２を作動させてサブタンク３５の大気開放機構２０７を開状態にすることで、サブタンク３５内を大気開放する。そして、この状態で、供給ポンプ２４１を作動させてインクカートリッジ１０からサブタンク３５内にインクを補充供給（大気開放充填）し、サブタンク３５内の検知電極２０８がインクに接することで生じる電気特性上の変化を検知したときにインク充填を終了する。その後、大気開放機構２０７を閉状態にした上で、キャップ８２ａで記録ヘッド３４をキャッピングした状態で吸引ポンプ８１２を作動させてノズルから所要量のインク吸引を行うことで、弾性部材２０４の復元力によってサブタンク３５内を所要の負圧状態にする。これによって、負圧異常が生じたサブタンク３５の負圧を正常な状態に回復することができる。このように、サブタンク内の負圧値が異常であった場合に、大気開放充填を行って所望の負圧値を最初から作り直すことができるので、正常な負圧値を維持（回復）することができる。

ところが、本発明者らの検討によると、サブタンク３５の検知電極２０８によって気体量が所定気体量以上になったことが検知されたとき、必ずしもサブタンク３５内部の負圧が壊れていない場合にあることが見出された。

つまり、図１０（ａ）に示す負圧が正常な状態で装置が放置された場合、サブタンク３５がまったく使用されない状態であるため、大気開放機構２０７からのエアーリーク（大気の侵入）が生じていると、同図（ｂ）に示すようにサブタンク３５内に気体が侵入し、インク液面２５１が下降するので、検知電極２０８によって気体量が所定気体量以上になったことが検知された時には弾性部材２０４が伸びて負圧が破壊されていることになる。このときには、サブタンク３５内部への気体侵入は即ちサブタンク３５内部の弾性部材２０４の変形量の減少に他ならない。

これに対し、図１１（ａ）に示す負圧が正常な状態で、大気開放機構２０７からのエアーリークが生じた場合、同図（ｂ）に示すように、検知電極２０８によって気体量が所定気体量以上になったことが検知される前に、印字が行われることでサブタンク３５内のインク残量が減少することで、気体の流入によるサブタンク３５の容積増加を打ち消す方向に作用するため、弾性部材２０４の変形量の減少が低減されるようになる。更に、同図（ｃ）に示すように変位部材２０５による満タン検知までインク供給（補充）が行われると、弾性部材２０４が変位することになり、同図（ｄ）に示すように、弾性部材２０４の変位量があたかも目標とする変位量になるものの、内部の気体量は過剰なままとなりうる。つまり、エアーリークによって気体が侵入してインク液面が検知電極２０８の高さ以下になってもなお弾性部材２０４による負圧が維持されている場合がある。

そこで、本発明では、サブタンク３５の検知電極２０８にて気体が検知された（気体量が所定気体量以上になったことが検知された）とき、変位部材２０５の開き量（弾性部材２０４の変位量）を満タン検知センサ３０１で検知して、変位部材２０５の開き量に応じて、サブタンク３５内の負圧に異常があるか否かを判別するようにしている。つまり、変位部材２０５の開き量が所定の値よりも大きい（すなわち、内部の弾性部材２９５の変位量が予め定めた所定変位量Ｌａ未満）場合、負圧が過剰に緩和状態にあるとして、負圧を正常状態に回復する。逆に、変位部材２０５の開き量が所定の値以下（すなわち、内部の弾性部材２０４の変位量が所定変位量Ｌａ以上）の場合、負圧は正常範囲内にあるとして、負圧を回復（再形成）する動作を実施しないようにしている。

そこで、本発明の第１実施形態について図１２に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、サブタンク３５の検知電極２０８の検知信号によってインク液面が所定の高さ以下に下降することでサブタンク３５内の気体量が所定気体量ＶＧａ以上になったことが検知されたときには、弾性部材２０４の変位量の検出を行う。この変位量の検出は、前述したように、キャリッジ３３を所定の位置から移動させて、この所定の位置と満タン検知センサ３０１が変位部材２０５を検知した時のキャリッジ位置との差分によって得られる変位部材２０５の開き量として検出する。

そして、弾性部材２０４の変位量が予め定めた所定変位量Ｌａ未満か否かを判別し、変位量が予め定めた所定変位量Ｌａ未満であるときには図９で説明したと同様な大気開放充填を行って負圧を形成する負圧再形成動作を実施し、変位量が予め定めた所定変位量Ｌａ未満でないとき（所定変位量Ｌａ以上である）ときには気体量は所定気体量ＶＧａ以上であるが負圧再形成動作を実施しない。

このように、サブタンク内の検出された気体量と弾性部材の変位量に基づいて、気体量が所定気体量以上で変位量が所定変位量未満であるときには負圧形成動作を行い、気体量が所定気体量以上で変位量が所定変位量以上であるときには負圧形成動作を行わない構成とすることによって、サブタンク内の気体量が所定量以上になっても負圧が適正であるときには負圧再形成を行わず、負圧再形成動作の回数を低減してインクの無駄な消費を低減することができる。それとともに、負圧再形成動作に伴う印刷速度の低下や装置の立上げ時間が不要に長くなることを防止できる。

次に、本発明の第２実施形態について図１３に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、後述するように、サブタンク３５内の気体量が第１の所定気体量ＶＧａよりも多い第２の所定気体量ＶＧｂ（ＶＧｂ＞ＶＧａ）以上か否かを検出できるようにした上で、上記第１実施形態の処理において、弾性部材２０４の変位量が予め定めた所定変位量Ｌａ未満か否かを判別し、変位量が予め定めた所定変位量Ｌａ未満でないとき（所定変位量Ｌａ以上である）とき、更にサブタンク３５内の気体量が予め定めた第２の所定気体量ＶＧｂ以上か否かを判別し、サブタンク３５内の気体量が予め定めた第２の所定気体量ＶＧｂ以上であるときには負圧再形成動作を実施するようにしている。

これは、サブタンク３５内の弾性部材２０４の変位量が同程度であっても、気体量が多い、すなわち、サブタンク３５内のインク液量が少ない場合、サブタンク３５内の負圧が強い方向にシフトしているためである。

これを具体的に説明すると、記録ヘッド３４のノズルに対する液面高さ分の圧力がサブタンク３５内の負圧（ノズルにおいて上向きの圧力）を緩和する（減少する）方向に働いており、インク液面高さが低くなることで負圧緩和幅が小さくなり、結果として弾性部材２０４の変位量が同程度であっても、気体量が多いほど負圧が強い方向に変化することになる。

例えば、図１４には、サブタンク内の気体量ごとに、サブタンク内インク使用量とサブタンク内負圧の大きさの関係の一例を示している。ここで、サブタンク内の気体量が気体量ＶＧ１、ＶＧ２、ＶＧ３（ＶＧ３＞ＶＧ２＞ＶＧ１）であるとき、気体量ＶＧ１、ＶＧ２ではインク使用量の増加に伴う負圧の変化量はほぼ同一であるのに対して、気体量ＶＧ３になるとインク使用量の増加に伴って負圧は強い方向にシフトしている。なお、気体量ＶＧ２未満の気体量でほぼ同一の負圧曲線（負圧変化）となるのは、推測の域は出ないものの、サブタンク３５を構成する可撓性部材の変形が微小レベルながら圧力ダンパーとして作用するためと考えられる。

このように、負圧が強い方向にシフトすると、サブタンク３５内のインクについて同程度のインク消費量に対して到達負圧が強くなり、気体量が正常状態であれば正常負圧範囲であるサブタンク３５内のインク消費量に対して、負圧過多の状態になる場合が生じ、吐出不良を引き起こす場合がある。

そこで、実質的にサブタンク３５内への負圧の影響がない気体量を第２の所定気体量ＶＧｂ（例えば上記図１４の例の気体量ＶＧ２）とし、サブタンク３５へ侵入する気体量が第２の所定気体量ＶＧｂ未満であるときには負圧再形成動作を実施しないこととしている。

ここで、サブタンク３５の気体量が第２の所定気体量ＶＧｂ以下になったことを検出する構成について説明する。
例えば、前記実施形態のように検知電極ピンを用いて２つの水準（基準）の気体量検出を行う場合には、アース用及び信号用の２本の検知電極ピン２０８ａ、２０８ｂに、さらに別な長さの信号用検知電極ピンを追加し、３本構成とする方法などがある。別な方法としては、２本の検知電極ピンのまま、気体量（すなわち、ピンのインク浸漬量）に応じて、電気特性の差として検知することも可能である。この場合には、電極ピンに対するインクの濡れ性が影響を及ぼしやすいため、撥液性を向上する処置などを施すことが検知精度の向上を図る上で好ましい。

なお、サブタンク３５の気体量が多くなったことを検知するために新たな電極ピンを設ける構成で説明しているが、新たな電極ピンを設けないで、例えば、負圧形成動作実施後の経過時間を気体量の代用と使用することができる。つまり、一般的に、空気が混入する現象は、サブタンク３５や供給ポンプ２４１、供給チューブ３６及びそれらのインターフェース部（接続部分）からなる構造体のシール不良によるものと考えられる。

ここで、この構造体の内で最もシール性が低くなる可能性が高い箇所は可動部、即ち負圧形成動作によって開閉される大気開放弁２０７の部分である。その他のシール箇所は、可動部ではないため、個体としては良い悪いは別として一定のシール性であると考えられる。可動部である大気開放弁２０７は、弁閉鎖時にシール性が決定され、その他非可動部のシール性を含めても、大気開放弁２０７の閉鎖後の気体の流入速度は略一定であると考えられる。したがって、気体量を実際に測定する代わりに、負圧形成動作によりシールした時点からの経過時間を計測することで、流入する気体量を概ね把握できる。

次に、本発明の第３実施形態について図１５に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、上記第２実施形態において、弾性部材２０４の変位量が予め定めた所定変位量Ｌａ未満でないとき（所定変位量Ｌａ以上である）とき、第２の所定気体量ＶＧｂの検出に代えて、第１の所定気体量ＶＧａ検出後の累積インク使用量を検出するようにし、当該累積インク使用量が予め定めた所定使用量ＶＬ以上であるか否かを判別し、当該累積インク使用量が予め定めた所定使用量ＶＬ以上であるときには負圧再形成動作を行うようにしている。

つまり、第２の所定気体量ＶＧｂを検出する代替手段として、サブタンク３５内のインク使用量に閾値を設定している。サブタンク３５内に第１の所定気体量ＶＧａの気体を検出した時点を起点として、以降消費された累積インク使用量を計測し、累積インク使用量が予め定めた所定閾値（使用量）ＶＬ以上になった場合に第２の所定気体量ＶＧｂになったものとして、負圧再形成動作を実施する。

サブタンク３５内のインク使用量は、吐出や吸引動作による消費の総和であり、理論的に把握することが容易であり、部品や部品加工の追加などを伴わないため、コストを抑えることができる。所定閾値（所定使用量）ＶＬについては、ユニット性能等に応じて任意に設定が可能であるが、一例を示すと、インク消費分が全て気体に置き換わるケースが気体侵入量として最悪の場合と考え、ＶＬをＶＧｂ−ＶＧａに対応する値として設定することが可能である。実際には、意図しない気体侵入速度を見越して、（ＶＧ２−ＶＧ１）の所定倍数として設定することも可能である。

本発明の第４実施形態について図１６に示すフロー図を参照して説明する。
ここでは、上記第３実施形態（第１、第２実施形態に適用することもできる。）において、弾性部材２０４の変位量が予め定めた所定変位量Ｌａ未満でないとき（所定変位量Ｌａ以上である）ときは、第１の所定気体量ＶＧａ検出後の累積インク使用量を検出して、当該累積インク使用量が予め定めた所定使用量ＶＬ以上でないとき、更に温度又は湿度の変化幅が所定量以上か否かを判別し、温度又は湿度の変化幅が所定量以上であるときには負圧再形成動作を行うようにしている。

つまり、サブタンク３５の内圧は温度によって変化する。ここで、図１７にサブタンク内のインク液量（サブタンク容量から気体量を減じた量）ごとに、常温から５０度に昇温した際のサブタンク内圧の上昇の計測結果例を示している。この場合、当然ながら、気体量が多くなるにつれ、昇温による圧力増加幅が大きくなっている。本発明のように、サブタンク内の空気量（気体量）上限を緩和した場合（気体量が所定量以上でも変位量が所定量以上であるときには負圧再形成を行わない場合）、このような昇温による圧力増加の影響を受けるおそれがあることから、第１の所定気体量ＶＧａ以上の気体を許容してからの温度の変化幅が所定幅以上であれば、負圧を再形成するようにしている。

そこで、サブタンク３５を大気に開放した時の環境温度又は湿度を記憶しておき、記憶した環境温度又は湿度と現在温度又は湿度との差（変化幅）が所定値以上であるときには負圧形成動作を行うようにすることで、昇温による圧力増加の影響を抑えるようにしている。

以上のサブタンクの気体量検出、変位量検出及び負圧再形成動作に係る制御（負圧再形成処理）は、ＲＯＭ５０２に格納されているプログラムで実行することができる。このプログラムは、情報処理装置（ホスト６００）側にダウンロードして画像形成装置にインストールすることができる。また、上記負圧再形成処理は、情報処理装置（ホスト６００）側のプリンタドライバで行う構成とすることもできる。

また、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機構部の全体構成を説明する側面概略構成図である。 同機構部の要部平面説明図である。 サブ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。 サブタンクの弾性部材の変位量の検出の説明に供するキャリッジと満タン検知センサの要部説明図である。 同じくサブタンクの弾性部材の変位量の検出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。 本発明が前提とするサブタンク気体量の検出に基づく負圧再形成処理の説明に供するフロー図である。 同じくサブタンクへの空気の侵入と負圧の破壊が一致する場合の説明に供する説明図である。 同じくサブタンクへの空気の侵入と負圧の破壊が一致しない場合の説明に供する説明図である。 本発明の第１実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第２実施形態の説明に供するフロー図である。 同実施形態の説明に供するサブタンク内のインク使用量と気体量及び負圧の変化の説明に供する説明図である。 本発明の第３実施形態の説明に供するフロー図である。 本発明の第４実施形態の説明に供するフロー図である。 同実施形態の説明に供する温度変化とサブタンク内圧変化の説明に供する説明図である。

符号の説明

１０…インクカートリッジ
３３…キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ…記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
３５…サブタンク
８１…維持回復機構
２０１…タンクケース（インク収容部）
２０３…可撓性部材（可撓性フィルム）
２０４…変位部材
２０８ａ、２０８ｂ…検知電極ピン
３０１…満タン検知センサ
５００…制御部
６００…ホスト（情報処理装置）

Claims (6)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   インクを収容するインク収容部の一面を形成する可撓性部材と、前記可撓性部材を外方に付勢する弾性部材とを含む負圧形成手段を有するとともに、前記インク収容部内を大気に開放する開閉可能な大気開放機構を有して、前記インク収容部から前記記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、
   前記サブタンクの前記インク収容部内の気体の量を検出する気体量検出手段と、
   前記サブタンクの前記弾性部材の変位量を検出する変位量検出手段と、
   前記サブタンクの前記大気開放機構を通じて前記インク収容部を大気に開放した状態で前記サブタンク内にインクを供給した後負圧形成動作を行う大気開放充填の制御をする制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記検出された気体量と、前記大気開放充填を行った状態での前記弾性部材の位置を基準とする前記弾性部材の変位量とに基づいて、前記気体量が所定気体量以上で前記変位量が所定変位量未満であるときには、前記負圧形成動作を行い、前記気体量が所定気体量以上で、前記変位量が所定変位量以上であるときには、前記負圧形成動作を行わない制御をする
   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、前記制御手段は、前記気体量が所定気体量以上で前記変位量が所定変位量以上であるとき、前記気体量が前記所定気体量よりも多い予め定めた第２の所定気体量以上であるときには前記負圧形成動作を行う制御をす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、前記制御手段は、前記気体量が所定気体量以上で前記変位量が所定変位量以上であるとき、前記気体量が所定気体量以上になった後の前記インク使用量が予め定めた所定使用量以上であるときには前記負圧形成動作を行う制御をす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、前記サブタンクの前記インク収容部を大気に開放した時の環境温度を記憶する手段を有し、前記制御手段は、前記気体量が所定気体量以上で前記変位量が所定変位量以上であるとき、前記記憶した環境温度と現在温度との差が所定温度以上であるときには前記負圧形成動作を行い、前記記憶した環境温度と現在温度との差が前記所定温度未満であるときには前記負圧形成動作を行わない制御をすることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記サブタンクの前記インク収容部を大気に開放した時の環境湿度を記憶する手段を有し、前記制御手段は、前記気体量が所定気体量以上で前記変位量が所定変位量以上であるとき、前記記憶した環境湿度と現在湿度との差が所定湿度以上であるときには前記負圧形成動作を行い、前記記憶した環境湿度と現在湿度との差が前記所定湿度未満であるときには前記負圧形成動作を行わない制御をすることを特徴とする画像形成装置。
6. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   インクを収容するインク収容部の一面を形成する可撓性部材と、前記可撓性部材を外方に付勢する弾性部材とを含む負圧形成手段を有するとともに、前記インク収容部内を大気に開放する開閉可能な大気開放機構を有して、前記インク収容部から前記記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、
   前記サブタンクの前記インク収容部内の気体の量を検出する気体量検出手段と、
   前記サブタンクの前記弾性部材の変位量を検出する変位量検出手段と、
   前記サブタンクの前記大気開放機構を通じて前記インク収容部を大気に開放した状態で前記サブタンク内にインクを供給した後負圧形成動作を行う大気開放充填の制御をする制御手段と、を備えた画像形成装置における負圧再形成方法において、
   前記検出された気体量と、前記大気開放充填を行った状態での前記弾性部材の位置を基準とする前記弾性部材の変位量とに基づいて、前記気体量が所定気体量以上で前記変位量が所定変位量未満であるときには、前記負圧形成動作を行い、前記気体量が所定気体量以上で、前記変位量が所定変位量以上であるときには、前記負圧形成動作を行わない
   ことを特徴とする画像形成装置における負圧再形成方法。

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