JP5316341B2 - 画像形成装置、画像形成プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置が備えるヘッドタンクの負圧を再形成させる動作において、不要なインク消費を抑える技術に関する。

画像形成装置のキャリッジ上の記録ヘッドに記録液を供給する記録液収容手段である小容量のヘッドタンク（サブタンクともいう。）を搭載し、記録液収容手段である大容量のインクカートリッジ（メインタンク）を装置本体側に設置する方式が知られている（以下、ヘッドタンク方式という。）。このヘッドタンク方式においては、ヘッドタンクに装置本体側のインクカートリッジから記録液（インク）を補充供給する。

ヘッドタンクは、記録ヘッドのノズルからの記録液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る。そして、ヘッドタンク方式では、記録液カートリッジを直接記録ヘッドに搭載する機構に比べ、装置本体側からの記録液供給のためのチューブの連結部等が存在するために空気が流入する可能性が高くなる。さらに、ヘッド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、記録液の自重による記録ヘッドからの記録液の流出が発生してしまうことになる。

このようにヘッドタンク内への空気の流入を検出した時に負圧を再形成させる動作を実行することは既に知られている（特許文献１等）。

しかし、ヘッドタンク内への空気の流入を検出した時に負圧を再形成させる動作を行う装置では、ヘッドタンクの初期不良や経時劣化によりヘッドタンクへ空気が流入し易くなったときに、負圧を再形成させる動作を実行させる頻度が高くなる。そして、負圧を再形成させる動作ではインクを大量に使用するため、インクの消費が早くなるという問題点がある。

そこで、本発明では、ヘッドタンク内の負圧を再形成させる動作を必要最小限の範囲で行い、該負圧再形成動作に伴うインクの消費量を低減させる画像形成装置および画像形成プログラムを提供することを目的とする。

開示の画像形成装置の一形態では、当該画像形成装置が備えるヘッドタンク内への空気の混入を検出した際、以前に空気の混入検知状態で負圧が形成されている状態になったときからの経過日数と、ヘッドタンクに取り付けられた負圧形成検知レバーと、負圧形成検知レバーによる負圧形成検知に影響を与える湿度とを考慮し負圧再形成動作の要否を判断するので、負圧再形成動作を必要最小限に留めることができるため、インクの消費を抑えることができる。

開示の画像形成装置では、ヘッドタンク内の負圧を再形成させる動作を必要最小限の範囲で行い、該負圧再形成動作に伴うインクの消費量を低減させることができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略図である。 本実施の形態に係る画像形成装置の制御部の概要を示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置が備えるヘッドタンクの模式的側面説明図である。 本実施の形態に係る負圧発生箇所と負圧発生手段との組合せを示す図である。 本実施の形態に係る負圧発生箇所と負圧発生手段との組合せの一例を示す図である。 本実施の形態に係る負圧発生箇所と負圧発生手段との組合せの一例を示す図である。 本実施の形態に係る負圧発生箇所と負圧発生手段との組合せの一例を示す図である。 本実施の形態に係る負圧発生箇所と負圧発生手段との組合せの一例を示す図である。 本実施の形態に係る画像形成装置によるエア検知時の大気開放充填実行判定制御処理のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減機能の有効性判定制御処理（その２）のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減機能の有効性判定制御処理（その３）のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減機能の有効性判定制御処理（その４）のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減制御処理のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置の機能ブロック図である。 本実施の形態に係る画像形成装置が備えるヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的上面説明図である。 本実施の形態に係る画像形成装置が備えるヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的正面説明図である。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減機能の有効性判定制御処理（その５）のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減機能の有効性判定制御処理（その６）のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減機能の有効性判定制御処理（その７）のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減機能の有効性判定制御処理（その８）のフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成装置による大気開放充填低減機能の有効性判定制御処理（その９）のフローチャートである。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１の概略図である。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、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１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（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）２２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ヘッドタンク３５を搭載している。この各色のヘッドタンク３５には各色のインク供給チューブ３６を介して、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２４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）上に積載した用紙４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部から用紙４２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙コロ）及び給紙コロに対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッドを備え、この分離パッドは給紙コロ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と、カウンタローラと、搬送ガイド部材と、先端加圧コロを有する押さえ部材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を備えている。この帯電ローラは、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。さらに、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を配置している。

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１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と、排紙ローラ及び排紙コロとを備え、排紙ローラの下方に排紙トレイを備えている。

また、装置本体１の背面部には両面ユニットが着脱自在に装着されている。この両面ユニットは搬送ベルト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、この両面ユニットの上面は手差しトレイとしている。

さらに、図１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１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。

このように構成したインクジェット記録装置１においては、給紙トレイから用紙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はガイドで案内され、搬送ベルト５１とカウンタローラとの間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイドで案内されて先端加圧コロで搬送ベルト５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、後述する制御部のＡＣバイアス供給部から帯電ローラ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。

図２を参照して、画像形成装置１の制御部の概要について説明する。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供給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。

図３を用いて、画像形成装置１が備えるヘッドタンク３５について説明する。ヘッドタンク３５は、記録液であるインクを収容するインク収容部１００を形成する容器本体（ケース本体）１０１に、インク収容部１００の開口（ヘッドタンク３５の一面）を封止する可撓性を有するフィルム状部材（可撓性フィルム状部材）を接着又は溶着などで貼り付け、更にインク収容部１００内部にはケース本体１０１とフィルム状部材との間にフィルム状部材を外方に付勢するための弾性部材であるバネ（スプリング）１０３を設けている。

ここで、フィルム状部材は単層構成でもよいが、種類の異なる第１層と第２層とをラミネートした二層構成、例えばポリエチレンとナイロンのフィルム状部材をラミネートした構成としたり、第１層にシリカ蒸着層を形成した構成とすることができる。フィルム状部材を種類の異なる２層以上の構成とすることで、収容するインクに対する耐液性の向上を図れる。この場合、ポリエチレンとナイロンの積層構成とすることによって、インクに対する耐液性を確実に確保することができる。また、フィルム状部材にシリカ蒸着層を含むことでも収容するインクに対する耐液性の向上を図れる。

また、ケース１０１にはインク収容部１００にインクを補充するためのインク導入路部１１１を設け、このインク導入路部１１１とインクカートリッジ１０に接続された供給チューブ３６とを接続するための連結手段１１２を着脱自在に装着できるようにしている。さらに、ケース１０１の下部にはインク収容部１００から記録ヘッド３４にインクを供給するための連結部材１１３を取り付け、この連結部材１１３には記録ヘッド３４のインク供給路１１４を形成し、インク収容部１００との間にはフィルタ１１５を介装している。

そして、ケース１０１の上部分にはインク収容部１００から空気を出すための空気流路１２１を形成している。この空気流路１２１は、インク収容部１００に開口が臨む入口流路部分１２２と、この入口流路部分１２２に続く流路部分１２３とを含み、下流側でケース１０１に設けた大気開放穴１３１に連通し、更に大気開放穴１３１よりも使用状態で下側になる部分に蓄積部１２６を連続して形成している。

この大気開放穴１３１にはヘッドタンク３５内の密閉状態及び大気開放状態を切り替えるための大気開放手段である大気開放弁機構１３２を設けている。この大気開放弁機構１３２はホルダ１３３内に弁座１３４、弁体であるボール１３５及びこのボール１３５を弁座１３４側に付勢するスプリング１３６を収納して構成している。

また、ケース１０１の上部にはヘッドタンク３５内の気体（空気）の量が所定量以上になったこと（又はインク残量が所定量以下になったこと）を検知するための２本の検知電極１４１、１４２を装着している。検知電極１４１、１４２がいずれもインクに浸されている状態と少なくとも一方がインクに浸されていない状態とで検知電極１４１、１４２間の導通状態が変化することによって気体の量（又はインクの量）を検知することができる。

ここで、画像形成装置１で用いることができるインク収容部は大きく分けて以下で説明する４つのタイプがあり、いずれも用いることができる。図４で示すように、負圧発生箇所と負圧発生手段の組み合わせによって、４つのタイプに分かれる。負圧発生箇所はインクタンクと「一体化している」か「分離している」かであり、負圧発生手段は負圧発生手段が「吸収体」か「バネなど取り付けられた袋」かである。以下、順に説明する。

（１）Ａタイプ（負圧発生部分とタンクが分離／負圧発生は吸収体）
図５にＡタイプの一例を示す。図５のインクタンクは、毛管力発生部材を収納する負圧発生部５０１と、インク５１０を収納する液体供給部５０２により構成されている。液体供給部５０２は気液交換通路５０３ａ、５０３ｂを介して負圧発生部５０１と結合する構成となっている。

負圧発生部５０１は、液体を吐出口から吐出して記録を行なう記録ヘッド部等の外部へインク（処理液などの液体を含む）を供給するインク供給口５０４を有する筺体５０５と、筺体５０５の内部に収納されるポリプロピレンとポリエチレン等の混紡繊維により構成される毛管力発生部材５０６を備えている。

筺体５０５はさらに、内部に収納した毛管力発生部材５０６と外気とを連通させるための大気連通口５０７を備えており、この大気連通口５０７の近傍には筺体５０５内面から突出したリブにより形成されたバッファ空間５０８が設けられている。一方、液体供給部５０２は、筺体５０９内に直接インクを収容しており、負圧発生部５０１と接続し、インクを負圧発生部１に供給する。

（２）Ｂタイプ（負圧発生部分とタンクが一体型／負圧発生は吸収体）
図６にＢタイプの一例を示す。図６のインクタンクは、Ａタイプの負圧発生部と液体供給部が１つの筐体に含まれる構成をとる。毛管力発生部材を収納する負圧発生部６０１と、インク６１０を収納する液体供給部６０２により構成されており、液体供給部６０２は気液交換通路６０３を介して負圧発生部６０１と通じる構成となっている。

負圧発生部６０１は、液体を吐出口から吐出して記録を行なう記録ヘッド部等の外部へインク（処理液などの液体を含む）を供給するインク供給口６０４を有し、筺体６０５の内部に収納されるポリプロピレンとポリエチレン等の混紡繊維により構成される毛管力発生部材６０６を備えている。筺体６０５はさらに、内部に収納した毛管力発生部材６０６と外気とを連通させるための大気連通口６０７を備えており、この大気連通口６０７の近傍には筺体６０５内面から突出したリブにより形成されたバッファ空間６０８が設けられている。一方、液体供給部６０２は、直接インクを収容しており、気液交換通路６０３を介してインクを負圧発生部６０１に供給する。

（３）Ｃタイプ（負圧発生部分とタンクが分離／負圧発生はバネ）
図７にＣタイプの一例を示す。図７のインクタンクは、バネ７０３を収納する負圧発生部７０１と、インク７１０を収納する液体供給部７０２により構成されている。液体供給部７０２は液体供給路７０４を介して負圧発生部７０１と結合する構成となっている。

負圧発生部７０１は、液体を吐出口から吐出して記録を行なう記録ヘッド部等の外部へインク（処理液などの液体を含む）を供給するインク供給口７０５を有する筺体７０６と、筺体７０６の内部に収納される負圧を発生するバネ７０３、インク７１０を収納する内袋７０７を備えている。筺体７０６はさらに、筐体内部と外気とを連通させるための大気連通口７０８が設けられている。一方、液体供給部７０２は、筺体７０９内に直接インクを収容しており、液体供給路７０４を介して負圧発生部７０１にインク７１０を供給する。

（４）Ｄタイプ（負圧発生部分とタンクが一体型／負圧発生はバネ）
図８にＤタイプの一例を示す。図８のインクタンクは、筐体８０１、負圧を発生するバネ８０２、インク８０３を収納する液体収納袋８０４で構成される。

液体収納袋８０４は可撓性を有しており、内部に収納されたインクの導出に伴い変形可能である。インクが消費されると液体収納袋８０４は徐々につぶれた状態になっていくが、その際、バネ８０２によってつぶれが妨げられて、抗力が働く。そのため、液体収納袋８０４内に負圧が発生する。

筐体８０１はインク供給口８０５を備えており、さらに、筐体内部と外気とを連通させるための大気連通口８０６を備えている。液体収納袋８０４は、その内側から順に、耐インク性を有する接液層、弾性率支配層、ガスバリア性に優れたガスバリア層が積層された３重構造である。

本実施の形態においては、液体収納袋８０４を構成する最も内側の接液層の材質としてポリプロピレンあるいはポリエチレン、中間の弾性率支配層として環状オレフィンコポリマ、最も外側のガスバリア層の材質としてＥＶＯＨ（ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂）のけん化物）が用いられている。ここで、弾性率支配層に機能性接着樹脂材料を含ませることで、互いの層間に接着層を特別に備える必要がないため、液体収納袋８０４の厚みを薄くすることができ、好ましい。

（本実施の形態に係る画像形成装置による処理例）
図１４で示すように、画像形成装置１は、ヘッドタンク３５、大気開放充填手段１４０１、空気流入検知手段１４０２、容易性判定手段１４０３、実行要否判定手段１４０４を有する。そして、画像形成装置１は、ホストＰＣ等である情報処理装置２と通信ネットワークを介して接続されている。また、本実施の形態においては、画像形成装置１と情報処理装置２とを含めて画像形成システムという。そして、情報処理装置２において、以下で説明する処理を実行するか否かの選択を行うことができる形態であっても良い。例えば、情報処理装置（ホストＰＣ）２のプリンタドライバ画面からチェックボックスやプルダウンメニュー等を用いて、以下で説明する大気開放充填の有効性判断を選択可能な構成が考えられる。

図９はエア検知時の大気開放充填実行判定制御のフローチャートである。図９を用いて、エア検知時の大気開放充填実行判定制御について説明する。Ｓ９０１で空気流入検知手段１４０２が、ヘッドタンク３５内に空気が混入しているかを確認し、空気が混入されている場合、Ｓ９０２以降で大気開放充填低減機能が有効かどうかを判定する。

Ｓ９０１におけるエア検知の方法としては、図３に示す２本の検知電極１４１、１４２を用いる。インクは電導性を持っており、検知電極１４１と１４２の所までインクが到達すると、検知電極１４１と１４２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。エア検知の回数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、例えば図２に示すＥＥＰＲＯＭ３１５やバッテリバックアップＲＡＭやＮＶＲＡＭなどの書換え可能な記憶手段（メモリ）を使用する。

Ｓ９０２における大気開放充填低減機能の有効性判定処理については、後で、図１０乃至１２、１７乃至２１を用いて詳述する。Ｓ９０３で容易性判定手段１４０３により大気開放充填低減機能が有効であると判定された場合（Ｓ９０３でＹｅｓ）、Ｓ９０４で実行要否判定手段１４０４が大気開放充填の要否判定を行い、実行要否判定手段１４０４により大気開放充填が必要と判定された場合(Ｓ９０５でＹｅｓ)、Ｓ９０６で大気開放充填手段１４０１が大気開放充填を実行する。

（１）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その１）（Ｓ９０２における処理）
大気開放充填低減機能の有効性判定（Ｓ９０２）において、容易性判定手段１４０３は、無条件に低減機能を有効と判定する。こうすることにより、必要最小限な回数だけ大気開放充填（大気開放充填手段１４０１による動作）を行うため、余分な負圧再形成によるインク消費を抑えることができる。

（２）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その２）（Ｓ９０２における処理）
図１０は、大気開放充填低減機能の有効性を判定するフローチャートである。空気流入検知手段１４０２によりヘッドタンク３５内に空気が混入された回数をヘッドタンク３５毎に不揮発性メモリ等に記録しておき、再びヘッドタンク３５内に空気が検知された場合、Ｓ１００１で容易性判定手段１４０３が、その回数を取得する。

そして、その空気検知頻度が所定の閾値以上であれば（Ｓ１００２でＹｅｓ）、Ｓ１００３で容易性判定手段１４０３が、大気開放充填低減機能を有効と判定する。つまり、Ｓ１００３で容易性判定手段１４０３は、ヘッドタンク３５内に空気流入が起こり易くなっていると判定する。

ここで、エア検知頻度が高いときに大気開放充填低減機能を有効にする（空気流入が起こり易くなっていると判定する）のは、ヘッドタンク３５の初期不良もしくは経時劣化により、ヘッドタンク内に空気が流入し易くなっていることが考えられるため、大気開放充填低減機能を有効にしなければ、大気開放充填を頻繁に行うこととなり、インクの消費が著しく多くなるためである。

（３）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その３）（Ｓ９０２における処理）
図１１は、別形態の大気開放充填低減機能の有効性を判定するフローチャートである。プリンタ本体１が稼動を開始した日時をヘッドタンク３５毎に不揮発性メモリ等に記録しておき、ヘッドタンク３５内に空気が検知された場合、Ｓ１１０１で容易性判定手段１４０３が、現在の日時から本体稼動時間を計算する。

そして、本体稼動時間が所定の閾値以上であれば（Ｓ１１０２でＹｅｓ）、Ｓ１１０３で容易性判定手段１４０３が大気開放充填低減機能を有効と判定する。つまり、Ｓ１１０３で容易性判定手段１４０３は、ヘッドタンク３５内に空気流入が起こり易くなっていると判定する。

ここで、本体稼動時間が高いときに大気開放充填低減機能を有効にする（空気流入が起こり易くなっていると判定する）のは、本体の長期稼動を原因とするヘッドタンク３５の経時劣化により、ヘッドタンク内に空気が流入し易くなっていることが考えられるため、大気開放充填低減機能を有効にすることで、今後起こり得る空気混入による大気開放充填の頻発化を予防し、インクの消費を抑える。

（４）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その４）（Ｓ９０２における処理）
図１２は、別形態の大気開放充填低減機能の有効性を判定するフローチャートである。ヘッドタンク３５内に供給された累積インク量をヘッドタンク３５毎に不揮発性メモリ等に記録しておき、ヘッドタンク３５内に空気が検知された場合、Ｓ１２０１で容易性判定手段１４０３が、その累積インク供給量を取得する。

そして、累積インク供給量が所定の閾値以上であれば（Ｓ１２０２でＹｅｓ）、Ｓ１２０３で容易性判定手段１４０３が、大気開放充填低減機能を有効と判定する。つまり、Ｓ１２０３で容易性判定手段１４０３は、ヘッドタンク３５内に空気流入が起こり易くなっていると判定する。

ここで、累積インク供給量が多いときに大気開放充填低減機能を有効にする（空気流入が起こり易くなっていると判定する）のは、数多くのインク供給によりヘッドタンク３５のインク収納袋の収縮が繰り返され、シール性が劣化することにより、ヘッドタンク３５内に空気が流入し易くなっていることが考えられるため、大気開放充填低減機能を有効にすることで、今後起こり得る空気混入による大気開放充填の頻発化を予防し、インクの消費を抑える。

（５）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その５）（Ｓ９０２における処理）
図１７は、別形態の大気開放充填低減機能の有効性を判定するフローチャートである。ヘッドタンク３５内にインクを供給した回数の累積値である累積供給回数をヘッドタンク３５毎に不揮発性メモリ等に記録しておき、ヘッドタンク３５内に空気が検知された場合、Ｓ１７０１で容易性判定手段１４０３が、その累積供給回数を取得する。

そして、累積供給回数が所定の閾値以上であれば（Ｓ１７０２でＹｅｓ）、Ｓ１７０３で容易性判定手段１４０３が、大気開放充填低減機能を有効と判定する。つまり、Ｓ１７０３で容易性判定手段１４０３は、ヘッドタンク３５内に空気流入が起こり易くなっていると判定する。

ここで、累積供給回数が多いときに大気開放充填低減機能を有効にするのは、数多くのインク供給によりヘッドタンクのインク収納袋の収縮が繰り返され、シール性が劣化することにより、ヘッドタンク内に空気が流入し易くなっていると考えられるからである。そのため、大気開放充填低減機能を有効にすることで、今後起こり得る空気混入による大気開放充填の頻発化を予防し、インクの消費を抑えることが出来る。

（６）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その６）（Ｓ９０２における処理）
図１８は、別形態の大気開放充填低減機能の有効性を判定するフローチャートである。画像形成装置１が推奨使用環境外の状態に置かれていた時間の累積値である推奨外累積時間を不揮発性メモリ等に記録しておき、ヘッドタンク３５内に空気が検知された場合、Ｓ１８０１で容易性判定手段１４０３が、その推奨外累積時間を取得する。

そして、推奨外累積時間が所定の閾値以上であれば（Ｓ１８０２でＹｅｓ）、Ｓ１８０３で容易性判定手段１４０３が、大気開放充填低減機能を有効と判定する。つまり、Ｓ１８０３で容易性判定手段１４０３は、ヘッドタンク３５内に空気流入が起こり易くなっていると判定する。

ここで、推奨外累積時間が多いときに大気開放充填低減機能を有効にするのは、プリンタ本体が推奨使用環境外の状態に長時間あったことでヘッドタンクのインク収納袋が劣化し、シール性が低下することによりヘッドタンク内に空気が流入し易くなっていると考えられるからである。そのため、大気開放充填低減機能を有効にすることで、今後起こり得る空気混入による大気開放充填の頻発化を予防し、インクの消費を抑えることが出来る。

また、上記の推奨使用環境の一例として、温度が１５乃至２５℃、湿度が３０乃至７０％の範囲とすることが考えられ、推奨使用環境外とはそれ以外の範囲である。当該推奨使用環境は、温度・湿度のどちらか一方を使用して規定する形態であっても良く、また、これらとは別の指標を使用して規定する形態であっても良い。

（７）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その７）（Ｓ９０２における処理）
図１９は、別形態の大気開放充填低減機能の有効性を判定するフローチャートである。画像形成装置１の電源がＯＮされた回数の累積値である電源ＯＮ累積回数を不揮発性メモリ等に記録しておき、ヘッドタンク３５内に空気が検知された場合、Ｓ１９０１で容易性判定手段１４０３が、その電源ＯＮ累積回数を取得する。

そして、電源ＯＮ累積回数が所定の閾値以上であれば（Ｓ１９０２でＹｅｓ）、Ｓ１９０３で容易性判定手段１４０３が、大気開放充填低減機能を有効と判定する。つまり、Ｓ１９０３で容易性判定手段１４０３は、ヘッドタンク３５内に空気流入が起こり易くなっていると判定する。

ここで、電源ＯＮ回数が多いときに大気開放充填低減機能を有効にするのは、電源ＯＮ時には、印刷を受け付ける前にキャリッジの走査線上に異物がないかを検知するためにキャリッジが走査線上を１往復するが、そのとき、キャリッジに取り付けられているヘッドタンクとインク供給チューブのつなぎ目に応力が掛かるため、数多く電源をＯＮにすることで、ヘッドタンクと供給チューブのつなぎ目のシール性が劣化し、ヘッドタンク内に空気が流入し易くなっていると考えられるためである。そのため、電源ＯＮの回数が閾値以上である場合に大気開放充填低減機能を有効にすることで、今後起こり得る空気混入による大気開放充填の頻発化を予防し、インクの消費を抑えることが出来る。

（８）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その８）（Ｓ９０２における処理）
図２０は、別形態の大気開放充填低減機能の有効性を判定するフローチャートである。キャリッジ３３が走査線上を走査した回数の累計である走査累計回数を不揮発性メモリ等に記録しておき、ヘッドタンク３５内に空気が検知された場合、Ｓ２００１で容易性判定手段１４０３が、その走査累計回数を取得する。

そして、走査累計回数が所定の閾値以上であれば（Ｓ２００２でＹｅｓ）、Ｓ２００３で容易性判定手段１４０３が、大気開放充填低減機能を有効と判定する。つまり、Ｓ２００３で容易性判定手段１４０３は、ヘッドタンク３５内に空気流入が起こり易くなっていると判定する。

ここで、走査回数が多いときに大気開放充填低減機能を有効にするのは、キャリッジが走査線上を走査するとき、ヘッドタンクと供給チューブのつなぎ目に応力が掛かるため、数多くの走査によりヘッドタンクと供給チューブのつなぎ目のシール性が劣化し、ヘッドタンク内に空気が流入し易くなっていると考えられるためである。そのため、キャリッジの走査回数が閾値以上である場合に大気開放充填低減機能を有効にすることで、今後起こり得る空気混入による大気開放充填の頻発化を予防し、インクの消費を抑えることが出来る。

（９）大気開放充填低減機能の有効性判定処理（その９）（Ｓ９０２における処理）
図２１は、別形態の大気開放充填低減機能の有効性を判定するフローチャートである。画像形成装置１の電源がＯＮ状態になっていた時間の累計である累積経過時間を不揮発性メモリ等に記録しておき、ヘッドタンク３５内に空気が検知された場合、Ｓ２１０１で容易性判定手段１４０３が、その累積経過時間を取得する。

そして、累積経過時間が所定の閾値以上であれば（Ｓ２１０２でＹｅｓ）、Ｓ２１０３で容易性判定手段１４０３が、大気開放充填低減機能を有効と判定する。つまり、Ｓ２１０３で容易性判定手段１４０３は、ヘッドタンク３５内に空気流入が起こり易くなっていると判定する。

ここで、電源ＯＮの累積経過時間が多いときに大気開放充填低減機能を有効にするのは、本体の長期稼動を原因とするヘッドタンクの経時劣化により、ヘッドタンク内に空気が流入し易くなっていると考えられるである。そのため、大気開放充填低減機能を有効にすることで、今後起こり得る空気混入による大気開放充填の頻発化を予防し、インクの消費を抑えることが出来る。

（１０）大気開放充填要否判定処理（Ｓ９０４における処理）
図１３は、画像形成装置１による大気開放充填低減制御のフローチャートである。はじめに、Ｓ１３０１で実行要否判定手段１４０４が、前回実行した負圧再形成の成功可否を判定する。この処理は、前回の大気開放充填動作実行中に本体カバー開等のエラーが発生した場合は、負圧回復動作の中断により、ヘッドタンク内の負圧が正常に形成されている保証がないため、無条件に大気開放充填を必要と判定するというフェイルセーフの意味合いを持つ。

前回の負圧再形成が正常に行われていた場合（Ｓ１３０１でＹｅｓ）、次に、Ｓ１３０２で実行要否判定手段１４０４が、ヘッドタンク３５内のインク液面位置を判定する。これは、エア検知後、無条件に大気開放充填を実施しないとなると、ヘッドタンク３５はエアリークしているが、エア混入量がインク消費量と同等又はそれ以下である場合、ヘッドタンク３５内は負圧を保ちつつ液面が低下することとなる。このような状態が長く続くと、液面が徐々に低下し、ヘッドタンク３５内のインク枯渇、液面低下の影響によるヘッドクリーニング成功率の低下が懸念されるため、液面の高さを判定し、液面の高さが低くなっているようであれば大気開放充填を実行する。例えば、液面の高さはエア検知時の判定にて、スローリークが開始したと考えられる日からの経過日数で管理することが考えられる。つまり、スローリークが開始したと考えられる日(空気流入検知手段１４０２によるエア検知開始日)より所定の日数（例えば、１５日間）が経過しているとき、液面を正常値に戻すため、大気開放充填が必要と判定する。

液面の低下がないと判定された場合（Ｓ１３０２でＹｅｓ）、次に、Ｓ１３０３で実行要否判定手段１４０４が、前回の大気開放充填時の湿度と現在の湿度との差が所定の範囲内であるかを確認する。これは、湿度の上昇下降により、ヘッドタンク３５のフィルムが膨潤し、その影響でフィラーの絶対位置が変化することが確認されているためである。

ここで、ヘッドタンク制御では、ヘッドタンク３５へのインク充填時には、負圧形成後に学習したフィラー位置に達するまでインクを充填するため、湿度差が大きいとインク過充填によるインク漏れ等の副作用が発生する可能性が考えられる。例えば、高湿環境で負圧形成後にフィラー位置を学習した後、低湿環境でインクを充填すると低湿によりフィラーが開き難くなるため、フィラー学習位置に達するまでにインクが過充填され、インク漏れが発生する可能性がある。そのため、本制御では、前回大気開放充填実行時の湿度より３０％以上湿度が低下している場合、実行要否判定手段１４０４はフィラー位置を学習し直すために大気開放充填が必要と判定する。

湿度差が所定の範囲内であると判定された場合（Ｓ１３０３でＹｅｓ）、次に、Ｓ１３０４で実行要否判定手段１４０４が、ヘッドタンク３５内に負圧が形成されているかを判定する。ヘッドタンク制御では、ヘッドタンク３５に取り付けられたフィラーの位置でタンク３５内の負圧状態を把握する。フィラーはインクが消費されるとヘッドタンク３５の内側に移動し、インクが充填またはタンク３５内に空気が混入するとヘッドタンク３５の外側に移動する。そのため、実行要否判定手段１４０４は、フィラーの絶対位置が狙いの位置よりもヘッドタンク３５の内側である場合は負圧正常でるため大気開放充填は不要と判定し、フィラーの絶対位置が狙いの位置よりヘッドタンク３５の外側である場合は負圧異常であるため大気開放充填を必要と判定する。

ここで、サブタンク３５の一例について図１５及び図１６を参照して説明する。なお、図１５はサブタンク３５の１つのヘッド分の模式的上面説明図であり、図４はサブタンク３５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タンクケース１５０１を有し、このタンクケース１５０１の開口部は可撓性フィルム１５０３で密閉し、タンクケース１５０１内に配置した弾性部材としてバネ１５０４によってフィルム１５０３を常時外方へ付勢している。これにより、タンクケース１５０１のフィルム１５０３がバネ１５０４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１５０１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１５０１の外側には、一端部を揺動可能に支持されたフィラーからなる変位部材１５０５がフィルム１５０３に接着などで固定され、フィルム１５０３の動きに連動して変位部材１５０５が変位するので、装置１本体側に配置された光学センサ１５０６によって変位部材１５０５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、ヘッドタンク３５は記録ヘッド３４の上部にあるため、タンク内が正圧だとタンク下部の記録ヘッドへインクが漏れてしまう。そのため、タンク内を負圧にさせることで、インク漏れを防いでいる。

（総括）
本発明を実施する形態については、上記処理例で説明した各処理を、画像形成装置１に実行させるための画像形成プログラムとして実施する形態であっても良い。また、本発明を実施する別の形態として、当該画像形成プログラムを記録した記録媒体を画像形成装置１に読み取らせ、読み取らせた画像形成プログラムを画像形成装置１に実行させても良い。
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲において、種々の変形・変更が可能である。

１ 画像形成装置
３５ ヘッドタンク
１４０１ 大気開放充填手段
１４０２ 空気流入検知手段
１４０３ 容易性判定手段
１４０４ 実行要否判定手段

特開２００７−０１５１５３号公報

Claims (11)

1. キャリッジ上の記録ヘッドに供給するための印刷用インクを充填するヘッドタンクを備える画像形成装置であって、
   前記ヘッドタンク内を大気開放し、該ヘッドタンクに前記インクを充填すると共に、該ヘッドタンク内の負圧形成を行う大気開放充填手段と、
   前記ヘッドタンク内に空気が流入したことを検知する空気流入検知手段と、
   前記空気流入検知手段により前記空気の流入が検知された場合、所定時点を基準に、当該画像形成装置の状態を計測した結果に基づいて、前記ヘッドタンク内に空気の流入が起こり易くなっているか否かの判定を行う容易性判定手段と、
   前記容易性判定手段により前記空気の流入が起こり易くなっていると判定された場合、前記大気開放充填手段による前記負圧形成動作の成否、前記ヘッドタンク内における液面の高さ、当該画像形成装置周辺の湿度、および該ヘッドタンク内の圧力に基づいて、前記大気開放充填手段による動作を実行させるか否かを判定する実行要否判定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記実行要否判定手段は、前記大気開放充填手段による前記負圧形成動作が成功しなかったこと、前記空気流入検知手段により前記空気の流入が検知されてからの経過時間が所定時間以上となったこと、前記大気開放充填手段による前記負圧形成動作時の前記湿度に比し、該湿度が所定値以上に低下していること、および前記ヘッドタンク内の圧力が負圧ではないことのうち何れか１つの状態を検知された場合に、前記大気開放充填手段による動作を実行させる旨の判定を行うことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記容易性判定手段は、前記空気流入検知手段による検知の頻度が所定の閾値以上となった場合に、前記空気の流入が起こり易くなっていると判定す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。
4. 前記容易性判定手段は、当該画像形成装置が動作を開始してからの経過時間が所定の閾値以上となった場合に、前記空気の流入が起こり易くなっていると判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一に記載の画像形成装置。
5. 前記容易性判定手段は、前記ヘッドタンクに供給された前記インクの量が所定の閾値以上となった場合に、前記空気の流入が起こり易くなっていると判定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一に記載の画像形成装置。
6. 前記容易性判定手段は、前記ヘッドタンクに前記インクが供給された回数の累計が所定の閾値以上となった場合に、前記空気の流入が起こり易くなっていると判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一に記載の画像形成装置。
7. 前記容易性判定手段は、当該画像形成装置が推奨使用環境外の状態になった時間の累計が所定の閾値以上となった場合に、前記空気の流入が起こり易くなっていると判定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一に記載の画像形成装置。
8. 前記容易性判定手段は、当該画像形成装置の電源が入れられた回数の累計が所定の閾値以上となった場合に、前記空気の流入が起こり易くなっていると判定することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一に記載の画像形成装置。
9. 前記容易性判定手段は、前記キャリッジが走査線上を走査した回数の累計が所定の閾値以上となった場合に、前記空気の流入が起こり易くなっていると判定することを特徴とする請求項１乃至８の何れか一に記載の画像形成装置。
10. 前記容易性判定手段は、当該画像形成装置の電源が入れられている時間の累計が所定の閾値以上となった場合に、前記空気の流入が起こり易くなっていると判定することを特徴とする請求項１乃至９の何れか一に記載の画像形成装置。
11. キャリッジ上の記録ヘッドに供給するための印刷用インクを充填するヘッドタンクを備える画像形成装置に、
    大気開放充填手段が、前記ヘッドタンク内を大気開放し、該ヘッドタンクに前記インクを充填すると共に、該ヘッドタンク内の負圧形成を行うステップと、
    空気流入検知手段が、前記ヘッドタンク内に空気が流入したことを検知するステップと、
    容易性判定手段が、前記空気流入検知手段により前記空気の流入が検知された場合、所定時点を基準に、前記画像形成装置の状態を計測した結果に基づいて、前記ヘッドタンク内に空気の流入が起こり易くなっているか否かの判定を行うステップと、
    実行要否判定手段が、前記容易性判定手段により前記空気の流入が起こり易くなっていると判定された場合、前記大気開放充填手段による前記負圧形成動作の成否、前記ヘッドタンク内における液面の高さ、当該画像形成装置周辺の湿度、および該ヘッドタンク内の圧力に基づいて、前記大気開放充填手段による動作を実行させるか否かを判定するステップと、を実行させるための画像形成プログラム。

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