JP5394773B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録メディア上にインクの液滴を吐出することにより所望する画像を記録メディア上に形成するインクジェット記録方式の画像形成装置に関する。

従来から、記録メディアを断続的に搬送しつつ記録ヘッドを同記録メディアの搬送方向（副走査方向）に直交する方向（主走査方向）に変位させながら記録ヘッドからインクの液滴を吐出させて画像を形成するインクジェット記録方式の画像形成装置、所謂インクジェットプリンタが知られている。

このようなインクジェットプリンタにおいては、記録メディアに対する画像形成途中にインクタンク内のインクを使い果たすと画像形成処理が中断して画像形成の処理効率が低下するとともに画像の形成精度が低下する。このため、例えば、下記特許文献１および下記特許文献２に示すように、インクを貯蔵するインクタンクを複数備えるとともに各インクタンク内のインク残量を監視して、インクタンク内のインクが所定量以下になるごとにインクが貯蔵されているインクタンクに切り替えながら画像の形成を連続的に行なうインクジェットプリンタがある。

特開平０８−２１６４２６号公報 特開２００２−２９０４１号公報

しかしながら、上記各特許文献１，２に示されたインクジェットプリンタにおいては、複数の各インクタンクごとにインクタンク内のインク残量を検出するための検出手段が設けられている。このため、インクジェットプリンタの構成の複雑化により製造効率およびメンテナンス効率が低下するとともに、製造コストおよびメンテナンスコストが増大するという問題がある。特に、Ａ０版以上の大きな記録メディアに画像形成を行なうインクジェットプリンタにおいては、インクの消費量が大きいためより多くのインクタンクを装備する必要があり、この問題に対する影響は大きい。

また、嫌気性インク（特定の気体に接することにより変質するインク）、嫌光性インク（特定の光に接することにより変質するインク）およびカラーインクを貯蔵するインクタンクにおいては、インクタンク内のインク残量を検出する方法として、インクタンク内のインクの液面を検出する方法、インクタンクの重量を検出する方法、または可撓性を有するインクタンクの変形を利用して検出する方法などが採用されている。しかし、これらのインク残量の検出方法においては、インク容量が大きいインクタンクほどインク残量の検出精度が低くなるため廃棄されるインク量が増大して不経済であるとともに、検出レンジの広範な検出手段が必要となり構成の複雑化および製造コストを増大させるという問題がある。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、複数のインクタンクにおける各インク残量を簡単な構成で精度良く検出することができ、結果として、画像形成装置の構成を簡単して製造コストおよびメンテナンスコストを低減することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、記録メディア上にインクの液滴を吐出することにより所望する画像を記録メディア上に形成するインクジェット記録方式の画像形成装置において、インクを貯蔵するとともに画像形成装置に対して着脱自在にセットされる複数のインクタンクと、インクタンクに貯蔵されたインクを記録メディアに向けて吐出する記録ヘッドと、前記複数のインクタンクから記録ヘッドに導かれるインクが共通して流れる共通流路と、インクタンクから記録ヘッドに導かれるインクの流れを調節する調節手段と、共通流路上に設けられてインクタンクから記録ヘッドに導かれるインクを一時的に貯留するダンパーと、ダンパー内に貯留されたインクに基づく物理量を検出する物理量検出手段と、物理量検出手段にて検出された物理量に応じて調節手段を制御することによりダンパー内にインクを供給する制御手段とを備え、調節手段は、記録ヘッドにインクを供給する前記複数のインクタンクを選択的に切り替えるインクタンク切替手段を有し、制御手段は、物理量検出手段にて検出された物理量に応じてインクタンク切替手段を制御する切替制御手段を有することにある。この場合、前記画像形成装置において、切替制御手段は、物理量検出手段にて検出された物理量に基づいて記録ヘッドにインクを供給するインクタンクのインク残量を検出するとともに、同検出したインク残量に応じてインクタンク切替手段を制御するとよい。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、インクを貯蔵する複数のインクタンクと、インクタンクに貯蔵されたインクを記録メディアに向けて吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドにインクを供給する前記複数のインクタンクを選択的に切り替えるインクタンク切替手段と、前記複数のインクタンクから記録ヘッドに導かれるインクが共通して流れる共通流路と、共通流路上に設けられ、記録ヘッドに導かれるインクに基づく物理量を検出する物理量検出手段と、物理量検出手段にて検出された物理量に応じてインクタンク切替手段を制御する切替制御手段とを備えることもできる。この場合、前記画像形成装置において、切替制御手段は、物理量検出手段にて検出された物理量に基づいて記録ヘッドにインクを供給するインクタンクのインク残量を検出するとともに、同検出したインク残量に応じてインクタンク切替手段を制御するとよい。

このように構成した本発明の特徴によれば、複数のインクタンクを備えた画像形成装置は、記録ヘッドにインクを供給するための複数のインクタンクを選択的に切り替えるインクタンク切替手段と、複数のインクタンクから流出して記録ヘッドに導かれるインクが共通して流れる共通流路上にインクに基づく物理量を検出する物理量検出手段とを備え、同物理量検出手段により検出した物理量に応じて切替制御手段によりインクタンク切替手段を制御して記録ヘッドにインクを供給するインクタンクを切り替えている。すなわち、本発明に係る画像形成装置は、複数のインクタンクに対してインク切れを検出する物理量検出手段を共用している。

また、この場合、物理量検出手段は、共通流路上において記録ヘッドに供給されるインクに基づく物理量を検出している。すなわち、記録ヘッドに供給される共通流路上のインクに基づく物理量の変化量の範囲は、従来技術におけるインクタンク内に貯蔵された大量のインクに基づく物理量の変化量の範囲に比べて狭い。これにより、検出レンジが小さいとともに物理的構成が簡易の検出手段によりインクタンク内のインク残量を精度良く検出することができる。これらの結果、複数のインクタンクにおける各インク残量を簡単な構成で精度良く検出することができ、結果として、画像形成装置の構成を簡単して製造コストおよびメンテナンスコストを低減することができる。

なお、本発明に係る画像形成装置においては、物理量検出手段により検出した物理量を用いて記録ヘッドにインクを供給中のインクタンク内のインクの残量を検出する他に、何らかの事情によりインクタンク内のインクが流出しなくなった状態も同時に検出することができる。すなわち、従来技術におけるインクタンク内におけるインクの液面やインクタンクの重量に基づいてインク残量を検出するなどのインク残量の方法においては、何らかの事情によりインクタンク内のインクが流出しなくなった状態を検出することはできなかった。しかし、本発明によれば、インクタンクにおける所謂インク切れ以外の理由によるインクタンクからのインク流出不良からも画像形成の中断を防止することができ、連続的な画像形成の信頼性が向上する。

また、本発明の他の特徴は、画像形成装置において、さらに、インクタンクに貯蔵されたインクを記録ヘッドに送るための送液ポンプを備え、インクタンク切替手段は、インクタンクから流出するインクの流通を調節する弁で構成され、切替制御手段は、物理量検出手段にて検出された物理量に応じて送液ポンプの作動を制御することにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、インクタンク内のインクが送液ポンプにより記録ヘッドに供給される。これにより、インクタンクと記録ヘッドとの上下方向に関する位置関係や、インクタンク内におけるインクの残量に関係なく精度良くインクタンク内のインクを記録ヘッドに供給することができる。

また、本発明の他の特徴は、画像形成装置において、さらに、共通流路上に記録ヘッドに導かれるインクを一時的に貯留する一時貯留手段を備え、物理量検出手段は、一時貯留手段に貯留されたインクに基づく物理量を検出することにある。

この場合、一時貯留手段は、インクの貯留可能な容量が５０ｃｃ以下であるとよい。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、物理量検出手段は、記録ヘッドに導かれるインクを一時的に貯留する一時貯留手段に設けられている。この場合、一時貯留手段は、インクタンク内のインク量の変化に応じて生じる圧力変化を吸収する目的や、記録ヘッドからのインクの漏れを防止する目的のために設けられるものである。この一時貯留手段に物理量検出手段を設けることにより、一時貯留手段に貯留されるインクを用いて物理量を検出することができ、共通流路上に別途物理量検出手段を設けるよりもコンパクトに画像形成装置を構成できる。また、共通流路内を流れるインクを直接検出するよりも検出方法のバリエーションが広がるとともに検出精度も向上させることができる。

また、本発明の他の特徴は、画像形成装置において、さらに、ユーザに対して画像形成装置の作動状態を認識させるための報知手段を備え、切替制御手段は、物理量検出手段にて検出されたインクに基づく物理量に応じて前記複数のインクタンクの使用状況を報知手段により報知させることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、切替制御手段は、物理量検出手段にて検出されたインクに基づく物理量に応じて複数のインクタンクの使用状況を報知手段を介してユーザに対して報知する。これにより、画像形成装置を使用するユーザは、記録ヘッドにインクを供給しているインクタンクを認識することができるとともに、インク切れのインクタンクを認識することができる。すなわち、ユーザは、総てのインクタンクのインクが消耗する前に順次インク切れのインクタンクを交換することができる。この結果、インク切れによる画像形成の中断を生じさせることなく連続して画像形成を実行することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体を示す外観斜視図である。 図１に示す画像形成装置の作動を制御する制御システムのブロック図である。 図１に示す画像形成装置が備えるインクタンクから記録ヘッドまでの構成を説明するための模式図である。 図３に示す記録ヘッドが備えるダンパーおよび膜面センサー構成を模式的に示す図であり、（Ａ）はダンパーの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＡ−Ａ線から見たダンパーおよび膜面センサーの断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は図４に示す膜面センサーの動作状態を説明するためのダンパーおよび膜面センサーの断面図である。 本発明の変形例に係るインクタンクから記録ヘッドまでの構成を説明するための模式図である。 本発明の他の変形例に係るインクタンクから記録ヘッドまでの構成を説明するための模式図である。 本発明の他の変形例に係るインクタンクから記録ヘッドまでの構成を説明するための模式図である。

（画像形成装置１００の構成）
以下、本発明に係る画像形成装置の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置１００の全体を示す概略斜視図である。また、図２は、同画像形成装置１００の作動を制御するための制御システムのブロック図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この画像形成装置１００は、画像の形成対象であるシート状の記録メディアＷＫの表面にインクを付着させることにより所望する文字、記号または図形などの画像を形成する所謂インクジェットプリンタである。

画像形成装置１００は、平面部が水平状態に配置されたプラテン１０１を備えている。プラテン１０１は、前記平面部上に記録メディアＷＫを載置する載置台であり、図示左右方向に延びて形成されている。プラテン１０１の中央部には、図示左右方向に沿って円筒状のグリッドローラ１０２がその上面部を露出させた状態で設けられている。このグリッドローラ１０２は、後述するコントローラ１５０によって作動が制御されるＸ軸方向フィードモータ１０３によって回転駆動される。

プラテン１０１の上方には、プラテン１０１と平行な状態で長尺状のガイドレール１０４が設けられている。ガイドレール１０４の下部には、グリッドローラ１０２に対向した状態で円筒部を有する４つのピンチローラ１０５が略等間隔にそれぞれ設けられている。これらのグリッドローラ１０２およびピンチローラ１０５は、シート状の記録メディアＷＫを図示上下方向から挟持しながら図示前後方向に搬送する。なお、記録メディアＷＫを搬送する図示前後方向（Ｘ軸方向）を副走査方向、同Ｘ軸方向に直交する図示左右方向（Ｙ軸方向）を主走査方向とする。

ガイドレール１０４は、直動レール１０６および直動ブロック１０７を介して記録ヘッドユニット１２０を支持する。直動レール１０６は、主走査方向（図示Ｙ軸方向）に沿ってガイドレール１０４に固定された１本のレールである。また、直動ブロック１０７は、直動レール１０６に沿って摺動する移動体であり、記録ヘッドユニット１２０の背面に固定されている。すなわち、記録ヘッドユニット１２０は、直動レール１０６（ガイドレール１０４）に沿って主走査方向に案内される。

記録ヘッドユニット１２０の背面上部には、主走査方向（図示Ｙ軸方向）に架設された駆動ベルト１０８の一部が固定されている。駆動ベルト１０８は、コントローラ１５０によって駆動が制御されるＹ軸方向スキャンモータ１０９に接続されており、同Ｙ軸方向スキャンモータ１０９の回転駆動によって主走査方向に変位する。すなわち、記録ヘッドユニット１２０は、駆動ベルト１０８を介してＹ軸方向スキャンモータ１０９の駆動により主走査方向に変位する。

なお、図１において、記録ヘッドユニット１２０は、Ｙ軸方向における待機位置に位置した状態を示している。この記録ヘッドユニット１２０のＹ軸方向における待機位置は、記録ヘッドユニット１２０のＹ軸方向の変位の基準となる原点位置である。したがって、画像形成装置１００の起動時や記録メディアＷＫに対する印刷が行われない場合には、記録ヘッドユニット１２０は、この待機位置にて待機する。

一方、記録ヘッドユニット１２０の上方には、画像形成装置１００の上側の筐体を構成する長尺状の上カバー１１０が設けられている。また、プラテン１０１および上カバー１１０の両側には、画像形成装置１００の両側の筐体を構成するサイドカバー１１１Ｒ，１１１Ｌがそれぞれ設けられている。これらのうち、サイドカバー１１１Ｒの前面には、画像形成装置１００（コントローラ１５０）に指示を与えるとともに、画像形成装置１００（コントローラ１５０）からの情報を表示するための操作パネル１１２が設けられている。さらに、プラテン１０１の下方には、画像形成装置１００を支持するとともに、同画像形成装置１００をユーザの所望する位置に移動させることができるスタンド１１３が設けられている。

記録ヘッドユニット１２０は、箱型に形成された記録ヘッドケース１２１内に互いに異なる４つの色（シアン色（Ｃ）、マゼンタ色（Ｍ）、イエロー色（Ｙ）、ブラック（Ｂ））の各インクを記録メディアＷＫに向けて吐出する４つの記録ヘッド１２２ａ〜１２２ｄを備えている。これらの各記録ヘッド１２２ａ〜１２２ｄは、互いに同様の構成であるため、以後、これらをまとめて記録ヘッド１２２として説明する。

記録ヘッド１２２は、図３に示すように、インク滴を記録メディアＷＫに向けて吐出するノズル部１２３と、記録ヘッド１２２に供給されるインクを一時的に貯留するダンパー１２４とを備えている。これらのうち、ノズル部１２３は、インク滴を吐出するための孔が記録メディアＷＫの副走査方向に沿って直線的に配列された略直方体状の部品であり記録ヘッド１２２の下面に設けられている。なお、図３においては、記録メディアＷＫ、プラテン１０１、グリッドローラ１０２および記録ヘッドケース１２１を参考のため二点差線で示している。

ダンパー１２４は、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、本体部１２５にダンパー膜１２６、バネ体１２７および押圧板１２８がそれぞれ組み付けられて構成されている。これらのうち、本体部１２５は、樹脂製の方形板状体の内部にインク貯留部１２５ａが形成されて構成されている。インク貯留部１２５ａは、本体部１２５の図示上面が開口した凹状に形成されており、インク貯留部１２５ａにおける図示上側側面および図示下側側面に本体部１２５を貫通した状態でインク導入口１２５ｂおよびインク排出口１２５ｃがそれぞれ設けられている。

この本体部１２５における図示上面には、インク貯留部１２５ａの開口部を覆う状態でダンパー膜１２６が張られている。ダンパー膜１２６は、可撓性を有する樹脂製の透明フィルムによって構成されており、インク貯留部１２５ａの内側および外側にそれぞれ撓むことができる程度の張力で本体部１２５の縁部に沿って貼り付けられている。これにより、ダンパー１２４におけるインク貯留部１２５ａ内は約３０ｃｃのインクが貯留可能な液密状態で形成されている。また、この本体部１２５におけるインク貯留部１２５ａの中央部には、バネ体１２７を介して押圧板１２８が設けられている。

バネ体１２７は、押圧板１２８をダンパー膜１２６側に押圧するためのコイルバネである。押圧板１２８は、バネ体１２７による弾性力によってダンパー膜１２６の略全面を略均等に押圧する形状（本実施形態においては略田字形状）に形成されたステンレス製の板体である。これらにより、本体部１２５におけるインク貯留部１２５ａの開口部上に張られたダンパー膜１２６は、バネ体１２７および押圧体１２８により、常に、インク貯留部１２５ａの外側に向けて押圧された状態となっている。

このダンパー１２４におけるダンパー膜１２６の外側には、カバー体１２９を介して膜面センサー１３０が設けられている。膜面センサー１３０は、ダンパー膜１２６の位置を機械的に検出するための検出器である。この膜面センサー１３０は、棒状の検出ピン１３１と、同検出ピン１３１を軸線方向に摺動可能に保持するハウジング１３２と、同ハウジング１３２内において検出ピン１３１を挟んで互いに対向した向きで配置された発光素子１３３および受光素子１３４とで構成されている。なお、図４（Ａ）においては、膜面センサー１３０を２点鎖線で示している。

これらのうち、検出ピン１３１は、一方の先端部がダンパー膜１２６の中央部に接着固定されており、ダンパー膜１２６の外側および内側への撓み変形によってハウジング内を軸線方向に沿って摺動変位する。また、発光素子１３３は、赤外線光を出射する光源であり、受光素子１３４は、発光素子１３３から出射された赤外線光を受光して電気信号を出力するフォトディテクタである。すなわち、膜面センサー１３０は、発光素子１３３から出射された光が検出ピン１３１の位置に応じて受光素子１３４に受光または遮られることを利用してダンパー膜１２６の位置を検出する。この膜面センサー１３０は、ダンパー１２４のダンパー膜１２６の外側を覆う図示しないハウジング内に収納されてダンパー１２４と一体的に構成されている。この膜面センサー１３０が、本発明に係る物理量検出手段に相当する。

このダンパー１２４には、互いに同じ色のインクを充填した２つのインクタンク１４１ａ，１４１ｂが切替弁１４３および送液ポンプ１４５を介して接続されている。インクタンク１４１ａ，１４１ｂは、記録ヘッド１２２から吐出するインクを貯蔵するための容器であり、画像形成装置１００における背面部に着脱自在な状態で各色ごとにそれぞれセットされる。これらのインクタンク１４１ａ，１４１ｂは、個別配管１４２ａ，１４２ｂを介してそれぞれ切替弁１４３に接続されている。

切替弁１４３は、三方電磁弁で構成されており、インクタンク１４１ａ，１４１ｂの他に、共通配管１４４ａを介して送液ポンプ１４５に接続されている。この切替弁１４３は、コントローラ１５０によって作動が制御されて共通配管１４４ａに対して個別配管１４２ａと個別配管１４２ｂとを選択的に連通させる。すなわち、切替弁１４３は、インクタンク１４１ａ，１４１ｂのうちの一方に貯蔵されているインクを送液ポンプ１４５側に選択的に流す。なお、切替弁１４３は、インクタンク１４１ａ，１４１ｂのうちの一方に貯蔵されているインクを送液ポンプ１４５側に選択的に流すものであれば、どうような形態のものであってもよい。すなわち、本実施形態に係る切替弁１４３が、本発明に係るインクタンク切替手段としての弁に相当する。

送液ポンプ１４５は、所謂チューブポンプで構成されており、コントローラ１５０によって作動が制御されて切替弁１４３を介して接続されたインクタンク１４１ａまたはインクタンク１４１ｂに貯蔵されたインクを吸引して共通配管１４４ｂを介して記録ヘッド１２２のダンパー１２４に送る。なお、送液ポンプ１４５は、インクタンク１４１ａまたはインクタンク１４１ｂに貯蔵されたインクを吸引して記録ヘッド１２２側に送るものであれば、どうような形態のものであってもよい。また、共通配管１４４ａ，１４４ｂが、本発明に係る共通流路に相当する。

コントローラ１５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、ユーザからの指示、またはインターフェース１５１を介して接続される外部コンピュータ装置１６０からの指示に従って、ＲＯＭなどの記憶装置に予め記憶されたプログラムを実行することにより、画像形成装置１００の各種作動を制御する。具体的には、このコントローラ１５０は、Ｘ軸方向フィードモータ１０３、Ｙ軸方向スキャンモータ１０９、記録ヘッドユニット１２０（記録ヘッド１２２）、切替弁１４３および送液ポンプ１４５の各作動をそれぞれ制御する。外部コンピュータ装置１６０は、キーボードおよびマウスからなる入力装置１６１および液晶ディスプレイからなる表示装置１６２を備えるパーソナルコンピュータ（所謂パソコン）である。

（画像形成装置１００の作動）
次に、上記のように構成した画像形成装置１００の作動について説明する。なお、本作動説明においては、本発明に関わるインクタンク１４１ａ，１４１ｂの切り替え処理について説明し、記録メディアＷＫに対する画像形成処理における本発明に直接関わらない部分については従来技術と同様でもあるため、その説明は適宜省略する。なお、本作動説明においては、前提として、インクタンク１４１ａ，１４１ｂには当初十分な量のインクが貯蔵されているものとする。

ユーザは、シート状の記録メディアＷＫをプラテン１０１上にセットした後、外部コンピュータ装置１６０の入力装置１６１を操作して、画像形成装置１００に画像の印刷を指示する。この指示に応答して画像形成装置１００は、外部コンピュータ装置１６０から出力される画像データに基づいて記録メディアＷＫに対して画像の印刷を開始する。具体的には、画像形成装置１００に内蔵されるコントローラ１５０は、Ｘ軸方向フィードモータ１０３およびＹ軸方向スキャンモータ１０９の作動をそれぞれ制御することにより記録ヘッドユニット１２０と記録メディアＷＫの相対的な位置関係を変化させながら、記録ヘッド１２２、切替弁１４３および送液ポンプ１４５の作動をそれぞれ制御して同記録メディアＷＫに向けてインクの液滴を出射させる。

この場合、コントローラ１５０は、切替弁１４３の作動を制御してインクタンク１４１ｂと送液ポンプ１４５との連通を遮断するとともにインクタンク１４１ａと送液ポンプ１４５とを連通させた状態で送液ポンプ１４５を作動させる。これにより、ダンパー１２４におけるインク貯留部１２５ａには、インクタンク１４１ａに貯留されているインクが供給される。そして、画像形成中においては、コントローラ１５０は、図５（Ａ）に示すように、ダンパー１２４のインク貯留部１２５ａ内の水頭圧が所定の圧力、本実施形態においては、−４０ｍｍＨ_２Ｏ程度の負圧状態を維持するように送液ポンプ１４５の作動を制御する。すなわち、コントローラ１５０は、記録メディアＷＫに対する画像形成により消耗するインク貯留部１２５ａ内のインクをインクタンク１４１ａから補給する。

このダンパー１２４のインク貯留部１２５ａ内における水頭圧の維持は、膜面センサー１３０によるダンパー膜１２６の位置検出に基づいて行われる。具体的には、コントローラ１５０は、図５（Ｂ）に示すように、記録メディアＷＫへの画像形成に先駆けて、送液ポンプ１４５を正転させることによりインク貯留部１２５ａ内に所定量のインクを供給する。この場合、インク貯留部１２５ａ内には、膜面センサー１３０における検出ピン１３１が変位して受光素子１３４により発光素子１３３からの出射光Ｌが検出されなくなるまでインクが供給される。この処理は、画像形成に際してインク貯留部１２５ａ内のインクの残量が不明であるため、一旦インク貯留部１２５ａにインクを補給するものである。

次に、コントローラ１５０は、コントローラ１５０は、図５（Ｃ）に示すように、送液ポンプ１４５を逆転させてインク貯留部１２５ａ内のインクを吸引してインクタンク１４０ａに戻してインク貯留部１２５ａ内を減圧する。この場合、コントローラ１５０は、膜面センサー１３０における検出ピン１３１の変位により受光素子１３４が発光素子１３３からの出射光Ｌを検出するまでインク貯留部１２５ａ内を減圧する。本実施形態においては、インク貯留部１２５ａ内の水頭圧を約−８０ｍｍＨ_２Ｏまで減圧した状態で受光素子１３４が発光素子１３３からの出射光Ｌを検出するように検出ピン１３１の長さが設定されている。

次に、コントローラ１５０は、送液ポンプ１４５を正転させることによりインク貯留部１２５ａ内にインクタンク１４１ａ内のインクを供給する（図５（Ａ）参照）。この場合、コントローラ１５０は、膜面センサー１３０における検出ピン１３１が変位して受光素子１３４により発光素子１３３からの出射光Ｌが検出されなくなるまでインク貯留部１２５ａ内にインクを供給する。これにより、インク貯留部１２５ａ内の水頭圧は、再び約−４０ｍｍＨ_２Ｏとなる。したがって、コントローラ１５０は、記録メディアＷＫに対する画像形成によるインクの消費によってインク貯留部１２５ａ内の水頭圧が減少して受光素子１３４により発光素子１３３からの出射光Ｌが検出されるごとに送液ポンプ１４５を作動させてインク貯留部１２５ａ内にインクタンク１４１ａ内のインクを補給する。これにより、画像形成中において、ダンパー１２４のインク貯留部１２５ａ内の水頭圧が略一定の圧力（本実施形態においては、−４０ｍｍＨ_２Ｏ程度）の負圧状態に維持される。

そして、記録メディアＷＫに対する画像の形成途中においてインクタンク１４１ａ内のインクがなくなった場合には、送液ポンプ１４５によるインクの供給動作が実行されているにも関わらず、ダンパー１２４のインク貯留部１２５ａ内にインクが供給されない状態となる。すなわち、ダンパー１２４のインク貯留部１２５ａ内は、画像形成によるインクの消費とともに水頭圧が低下して水頭圧が−８０ｍｍＨ_２Ｏ以下の負圧状態が連続的に継続する状態となる。

したがって、コントローラ１５０は、送液ポンプ１４５を作動させた状態で膜面センサー１３０における受光素子１３４による発光素子１３３からの出射光Ｌの検出が続く場合には、ダンパー１２４にインクを供給するインクタンク１４１ａのインクがなくなったものと判定する。本実施形態においては、送液ポンプ１４５を所定回数正転させても受光素子１３４による発光素子１３３からの出射光Ｌの検出が続く状態をダンパー１２４にインクを供給するインクタンク１４１ａのインク切れとして検出する。

インクタンク１４１ａのインク切れを検出した場合、コントローラ１５０は、切替弁１４３の作動を制御してインクタンク１４１ａと送液ポンプ１４５との連通を遮断するとともに、インクタンク１４１ｂと送液ポンプ１４５とを連通させることによりダンパー１２４のインク貯留部１２５ａにインクを供給するインクタンクをインクタンク１４１ｂに切り替える。これにより、ダンパー１２４におけるインク貯留部１２５ａには、インクタンク１４１ｂに貯留されているインクが供給される。すなわち、切替弁１４３の作動を制御するコントローラ１５０が、本発明に係る切替制御手段に相当する。

この場合、コントローラ１５０は、送液ポンプ１４５を正転させることにより膜面センサー１３０における検出ピン１３１が変位して受光素子１３４により発光素子１３３からの出射光Ｌが検出されなくなるまでインクタンク１４１ｂからインク貯留部１２５ａ内にインクを供給する（図５（Ａ）参照）。これにより、ダンパー１２４におけるインク貯留部１２５ａ内は、インクタンク１４１ａのインク切れが生じる前と同じインク量および水頭圧（本実施形態においては、−４０ｍｍＨ_２Ｏ程度）の負圧状態に復帰する。

そして、コントローラ１５０は、前記と同様にして、受光素子１３４により発光素子１３３からの出射光が検出されるごとに送液ポンプ１４５を作動させてインク貯留部１２５ａ内にインクタンク１４１ｂ内のインクを補給して記録メディアＷＫに対する画像形成を続行する。また、コントローラ１５０は、ダンパー１２４にインクを供給するインクタンク１４１ａがインクタンク１４１ｂに切り替わった場合には、現在画像形成に用いているインクタンク１４１ｂを操作パネル１１２上に表示させる。これにより、画像形成装置１００を使用しているユーザは、現在使用中のインクタンク１４１ａ，１４１ｂを知ることができ、必要に応じてインク切れのインクタンク１４０ａを新規なものに交換することができる。

そして、インクタンク１４１ｂからインクを供給して画像を形成している途中において、インクタンク１４１ｂがインク切れとなった場合には、前記インクタンク１４１ａのインク切れの場合と同様な処理過程でインクタンク１４１ｂのインク切れが検出される。この場合、コントローラ１５０は、インクタンク１４１ａからインクタンク１４１ｂへの切り替え処理と同様の処理によってダンパー１２４のインク貯留部１２５ａへインクを供給するインクタンクをインクタンク１４１ｂからインクタンク１４１ａに切り替える。これにより、画像形成を中断させることなく連続的に画像形成を行なうことができる。

なお、切り替えられたインクタンク１４１ａ，１４１ｂにインクがない場合には、コントローラ１５０は、画像形成の実行を中断してその旨を操作パネル１１２に表示させる。これにより、ユーザは、２つのインクタンク１４１ａ，１４１ｂにインク切れが生じていることを理由に画像が中断していることを容易に認識することができる。また、本実施形態に係る画像形成装置１００においては、インクタンク１４１ａ，１４１ｂにおけるインク切れが生じた場合のほか、何らかの事情によりインクタンク１４１ａ，１４１ｂからインクが流出しなくなった場合においても、インク切れの場合と同様にインクタンク１４１ａ，１４１ｂの切り替え処理が実行される。これにより、画像形成の連続的な処理の信頼性が向上する。

上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、各色ごとに２つずつのインクタンク１４１ａ，１４１ｂを備えた画像形成装置１００は、記録ヘッド１２２にインクを供給するためのインクタンク１４１ａ，１４１ｂを選択的に切り替える切替弁１４３と、インクタンク１４１ａ，１４１ｂから流出して記録ヘッド１２２に導かれるインクが共通して流れる共通配管１４４ａ，１４４ｂ上のダンパー１２４にインクに基づく物理量を検出する膜面センサー１３０とを備え、同膜面センサー１３０による物理量の検出を介してインクタンク１４１ａ，１４１ｂのインク切れを検出してコントローラ１５０により切替弁１４３を制御して記録ヘッド１２２にインクを供給するインクタンク１４１ａ，１４１ｂを切り替えている。すなわち、本発明に係る画像形成装置１００は、複数のインクタンク１４１ａ，１４１ｂに対してインク切れを検出する膜面センサー１３０を共用している。

また、この場合、膜面センサー１３０は、共通配管１４４ａ，１４４ｂ上に設けられたダンパー１２４において記録ヘッド１２２に供給されるインクに基づく物理量を検出している。すなわち、記録ヘッド１２２に供給されるダンパー１２４のインク貯留部１２５ａ内のインクに基づく物理量の変化量の範囲は、従来技術におけるインクタンク内に貯蔵された大量のインクに基づく物理量の変化量の範囲に比べて狭い。これにより、検出レンジが小さいとともに物理的構成が簡易の検出手段によりインクタンク１４１ａ，１４１ｂ内のインク残量を精度良く検出することができる。これらの結果、複数のインクタンク１４１ａ，１４１ｂにおける各インク残量を簡単な構成で精度良く検出することができ、結果として、画像形成装置１００の構成を簡単して製造コストおよびメンテナンスコストを低減することができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、インクの各色ごとに２つずつのインクタンク１４１ａ，１４１ｂを切り替えて使用する構成とした。しかし、インクタンクの数は２つ以上の複数で構成されていれば、上記実施形態に限定されるものではない。この場合、インクタンクの数が多いほど、画像生成装置１００における画像の連続的な形成の信頼性が向上する。特に、Ａ０版以上の大きな記録メディアＷＫに画像形成する場合においては、インクの消費量が大きいとともに画像形成時間が長くなるため、複数のインクタンクを切り替えながら連続的に画像形成できる効果は大きい。一方、インクタンク１４１ａ，１４１ｂの数を増やしても、ダンパー１２４や共通配管１４４ａ，１４４ｂに物理量検出手段を設置することにより構成の複雑化やコストアップを抑えることがきる。

また、上記実施形態においては、２つのインクタンク１４１ａ，１４１ｂから記録ヘッド１２２にインクを選択的に供給するために１つの切替弁１４３および送液ポンプ１４５を用いた。しかし、切替弁１４３および送液ポンプ１４５を設置する位置や数は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、個別配管１４２ａ，１４２ｂごとに切替弁１４６を設ける構成としてもよい。この場合、切替弁１４６は、コントローラ１５０に制御されて個別配管１４２ａ，１４２ｂ内のインクの流通を調節する弁である。なお、切替弁１４６は、インクタンク１４１ａ，１４１ｂに一体的に設ける構成でもよい。

また、例えば、図７に示すように、切替弁１４３を使用せず個別配管１４２ａ，１４２ｂごとに送液ポンプ１４５を設ける構成としてもよい。この場合、コントローラ１５０は、膜面センサー１３０による検出結果に応じて送液ポンプ１４５の作動をそれぞれ制御することにより、ダンパー１２４にインクを供給するインクタンク１４１ａ，１４１ｂを選択的に切り替える。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、例えば、図８に示すように、送液ポンプ１４５を使用せず切替弁１４３のみによってインクタンク１４１ａ，１４１ｂからインクを記録ヘッド１２２に供給することもできる。この場合、インクタンク１４１ａ，１４１ｂは、記録ヘッド１２２によりも高い位置に配置する。これによれば、画像形成装置１００の構成を簡単にすることができる。なお、図６〜８においては、上記実施形態と同様の構成部分については同じ符号を付している。

また、上記実施形態においては、ダンパー１２４におけるダンパー膜１２６の位置の変化をダンパー膜１２６に接触させてダンパー膜１２６の変位とともに変位する検出ピン１３１を備えた膜面センサー１３０によって検出するようにした。しかし、ダンパー膜１２６の位置の検出は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ダンパー膜１２６にレーザ光を照射するとともに、同ダンパー膜１２６からの反射光を受光することにより反射光の光量や受光位置に応じてダンパー膜１２６の位置を検出するようにしてもよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、ダンパー１２４におけるインク貯留部１２５ａに貯留されたインク量により位置が変化するダンパー膜１２６を検出対象とした。しかし、ダンパー膜１２６の位置以外の物理量を検出するようにしてもよいことは当然である。例えば、
ダンパー膜１２６の変位の検出に代えて、インク貯留部１２５ａに貯留されているインクの重量の変化を検出するようにしてもよいし、インク貯留部１２５ａ内の圧力の変化を検出するようにしてもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、インクに基づく物理量の検出を共通流路の一部を構成するダンパー１２４におけるインク貯留部１２５ａに貯留されたインクに基づいて検出するようにした。しかし、インクに基づく物理量の検出は、インクタンク１４１ａ，１４１ｂから流出したインクが共通して流れる共通流路、本実施形態においては共通配管１４４ａ，１４４ｂにおいて検出するようにすれば、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、共通配管１４４ａ，１４４ｂを柔軟性に富む素材、例えばビニル樹脂などで構成することにより同ビニル樹脂からなる共通配管１４４ａ，１４４ｂ内を流れるインクの圧力を検出するようにしてもよい。また、共通配管１４４ａ，１４４ｂを透明な素材（例えば、ビニル樹脂など）で構成することにより同ビニル樹脂からなる共通配管１４４ａ，１４４ｂ内を流れるインクの存在を光学的に検出するようにしてもよい。さらには、共通配管１４４ａ，１４４ｂの管路においてインクの流量を測定するための流量計を設けることにより同共通配管１４４ａ，１４４ｂ内を流れるインクの流量を検出するようにしてもよい。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、インクタンク１４１ａ，１４１ｂ内のインク量の変化に応じて生じる圧力変化を吸収するとともに、記録ヘッド１２２からのインクの漏れを防止する目的のためにダンパー１２４を用いた。しかし、ダンパー１２４に代表されるインクの一時貯留手段は、上記実施形態以外の構成であってもよいし、前記目的が無視できるならば必ずしも必要ではない。例えば、インクタンク１４１ａ，１４１ｂと記録ヘッド１２２との間の共通配管１４４ａ，１４４ｂ上にダンパー１２４よりもインク容量の大きいサブタンクを設け、このサブタンクにインクに基づく物理量（例えば、液面高さ、重さ、圧力など）を検出する物理量検出手段を設けることもできる。

なお、上記実施形態においては、ダンパー１２４におけるインク貯留部１２５ａのインクの容量は約３０ｃｃである。本発明者による実験によれば、インク容量が５０ｃｃ以下の容積内に貯留されたインクに基づく物理量を検出することにより、インクタンク１４１ａ，１４１ｂの切り替えに処理に適した精度の高い物理量検出ができることを確認している。

また、本実施形態に係る画像形成装置１００においては、インクタンク１４１ａ，１４１ｂにおけるインク切れが生じた場合のほか、何らかの事情によりインクタンク１４１ａ，１４１ｂからインクが流出しなくなった場合においても、インク切れの場合と同様にインクタンク１４１ａ，１４１ｂの切り替え処理が実行される。したがって、本発明は、必ずしも膜面センサー１３０による検出結果を用いてインクタンク１４１ａ，１４１ｂ内のインク切れを判定する必要はなく、インクタンク１４１ａ，１４１ｂ内からのインクの流出不良に広く対応できるものである。これにより、画像形成の連続的な処理の信頼性が向上する。

また、上記実施形態においては、記録ヘッド１２２にインクを供給するインクタンク１４１ａ，１４１ｂが切り替えられた際、操作パネル１１２に使用中のインクタンク１４１ａ，１４１ｂを表示するように構成した。しかし、使用中のインクタンク１４１ａ，１４１ｂの報知の方法は、操作パネル１１２上への表示以外の方法でもよいことは当然である。例えば、音や声などの音声でユーザに対して報知する方法を採用することもできるし、ランプの点灯や点滅によって報知することもできる。これらによっても、上記実施形態と同様の効果が期待できる。なお、使用中のインクタンク１４１ａ，１４１ｂの報知が不必要な場合には、報知のための構成を省略することもできる。

ＷＫ…記録メディア、１００…画像形成装置、１０１…プラテン、１０２…グリッドロール、１０４…ガイドレール、１０５…ピンチローラ、１２０…記録ヘッドユニット、１２１…記録ヘッドケース、１２２…記録ヘッド、１２３…ノズル部、１２４…ダンパー、１２５…本体部、１２５ａ…インク貯留部、１２６…ダンパー膜、１２７…バネ体、１２８…押圧体、１３０…膜面センサー、１３１…検出ピン、１３２…ハウジング、１３３…発行素子、１３４…受光素子、１４１ａ，１４１ｂ…インクタンク、１４２ａ，１４２ｂ…個別配管、１４３，１４６…切替弁、１４４ａ，１４４ｂ…共通配管、１４５…送液ポンプ、１５０…コントローラ、１６０…外部コンピュータ装置。

Claims (4)

1. 記録メディア上にインクの液滴を吐出することにより所望する画像を記録メディア上に形成するインクジェット記録方式の画像形成装置において、
   インクを貯蔵するとともに前記画像形成装置に対して着脱自在にセットされる複数のインクタンクと、
   前記インクタンクに貯蔵されたインクを記録メディアに向けて吐出する記録ヘッドと、
   前記複数のインクタンクから前記記録ヘッドに導かれるインクが共通して流れる共通流路と、
   前記インクタンクから前記記録ヘッドに導かれるインクの流れを調節する調節手段と、
   前記共通流路上で前記記録ヘッドに設けられて前記インクタンクから前記記録ヘッドに導かれるインクを一時的に貯留するダンパーと、
   前記ダンパー内に貯留されたインクに基づく物理量を検出する物理量検出手段と、
   前記物理量検出手段にて検出された前記物理量に応じて前記調節手段を制御することにより前記ダンパー内にインクを供給する制御手段と、
   前記インクタンクに貯蔵されたインクを前記記録ヘッドに送るための送液ポンプとを備え、
   前記調節手段は、
   前記インクタンクから流出するインクの流通を調節して前記記録ヘッドにインクを供給する前記複数のインクタンクを選択的に切り替える弁で構成されたインクタンク切替手段を有し、
   前記制御手段は、
   前記物理量検出手段にて検出された前記物理量に応じて前記インクタンク切替手段を制御する切替制御手段を有し、
   前記切替制御手段は、
   前記物理量検出手段にて検出された前記物理量が所定値に達しているか否かに基づいて前記記録ヘッドにインクを供給する前記インクタンクのインクの有無を検出するとともに、同検出したインクの有無に応じて前記インクタンク切替手段および前記送液ポンプの作動をそれぞれ制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載した画像形成装置において、
   前記ダンパーは、インクの貯留可能な容量が５０ｃｃ以下であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載した画像形成装置において、さらに、
   ユーザに対して画像形成装置の作動状態を認識させるための報知手段を備え、
   前記切替制御手段は、前記物理量検出手段にて検出されたインクに基づく物理量に応じて前記複数のインクタンクの使用状況を前記報知手段により報知させることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した画像形成装置において、
   前記物理量検出手段は、前記ダンパーに取り付けられていることを特徴とする画像形成装置。
   
   

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