JP5929366B2

JP5929366B2 - インクジェット記録装置

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Publication number: JP5929366B2
Application number: JP2012060054A
Authority: JP
Inventors: 得能敏郎; 小林壯行; 升永傑
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2012-03-16
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: JP2013193246A

Description

本発明は、インクジェット記録装置に関するものである。

記録ヘッドからインク滴を吐出して記録を行うインクジェット記録装置では、インクカートリッジとして交換可能なメインタンクと、記録ヘッドに付設されたヘッドタンクを送液手段と送液経路を介して接続し、記録によって消費されたヘッドタンクに適時メインタンクからインクを補充する供給システムが知られている。

メインタンクのインク残量を検知する方法としては、インクジェットヘッドからの吐出回数およびメンテナンス等吐出以外で消費された回数をカウントし、それぞれの消費されるインク量を乗じて算出する方法、カートリッジにエンドセンサを装備する方法、あるいは所定の時間ポンプによる送液動作を行ってもヘッドタンクに送られないと判断することで、当該メインタンクは完全にインクエンドとなったと判断する方法などが用いられている。

カートリッジがインクエンドと判断されるとカートリッジを交換することになるが、送液ポンプによって完全にカートリッジ内のインクがヘッドタンク側に送られると、カートリッジから送液ポンプまでの供給経路は真空状態となっており、そのままエンドになったカートリッジを抜き取ると空気が入り込むことになり、その後に不具合を生じるという問題があった。

これを解決するために、インクカートリッジを交換する際に、前記送液ポンプによる逆転送液を行い前記ヘッドタンクから前記インクカートリッジへインクを戻すことを特徴とするインクジェット記録装置が特開２０１０−１５５４４６号公報（特許文献１）に開示されている。

しかしながら、従来のインクジェット記録装置では、インクカートリッジ内のインク不足でカートリッジからヘッドタンクにインクが送液できない状態で送液ポンプによる正転送液を実行した場合には、正転送液と逆転送液の送液量の関係は正転送液≧逆転送液とする必要があり、正転送液量が不明の場合は送液ポンプによる逆転送液を行わないようにしているため、インクエンドにより正転送液量がゼロに近いような場合には、正転送液量≧逆転送液量とならず、逆転送液が行われないため、上記逆転送液による空気進入の抑制を行うことができなかった。

また従来は、逆転送液を、送液ポンプの稼働時間で制御しているため、ポンプの状態やインクの粘度などにより逆転送液量が不安定であると言う問題もある。

本発明は、従来のインクジェット記録装置における上述の問題を解決し、インクカートリッジのインクエンドを検知した時点で、正転送液量またはヘッドタンクのインク残量にかかわらず逆転送液を可能とし、インク供給系への空気進入を防止するとともに、逆転送液の量を所望の量に安定化させることのできるインクジェット記録装置を提供することを課題とする。

この課題を解決するため、本発明は、記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に走行させて記録を行うインクジェット記録装置において、前記記録ヘッドに付設されたヘッドタンクと、該ヘッドタンクに供給する液体を収容する着脱可能なカートリッジと、該カートリッジと前記ヘッドタンク間で液体を送液させる送液手段とを備え、前記ヘッドタンクには液体残量に応じて変位する変位部材が設けられており、該変位部材を検知する前記キャリッジに搭載された第１の検知手段と、装置本体側に配置されて前記変位部材を検知する第２の検知手段を有し、前記ヘッドタンクへの液体供給開始後所定の時間内に前記第１の検知手段が前記変位部材を検知しなかった場合は前記カートリッジ内の液体残量が不足と判断し、前記ヘッドタンクを大気開放してタンク内の負圧を解除するとともに、その状態で前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ所定量の液体を逆転送液したときの前記変位部材の変位量を算出し、該算出した位置に変位したときの前記変位部材を前記第２の検知手段が検知するべき位置に前記キャリッジを移動させ、前記第２の検知手段が前記変位部材を検知するまで前記送液手段により前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ送液させ、前記ヘッドタンク内の液体量は、負圧を考慮した充填満タン位置から負圧を考慮したインク空位置までの範囲で制御されるものであり、前記所定量を、前記ヘッドタンクにおける前記負圧を考慮したインク空位置での液体残量よりも少ない値に設定することを特徴とする。

本発明によれば、インクカートリッジのインクエンドを検知した時点で、正転送液量またはヘッドタンクのインク残量にかかわらず逆転送液を行うことが可能となり、インク供給系への空気進入を防止するとともに、逆転送液の量を所望の量に安定化させることができる。

本発明に係るインクジェット記録装置の一部として機能する画像形成部の構成例を模式的に示す図である。ヘッドタンク内の負圧発生機構について説明する図である。ヘッドタンク１０２内の負圧とインク量の関係を示すグラフである。ヘッドタンク内のインク量を充填満タン位置に設定する方法について説明する図である。ヘッドタンクの可撓性部材の変位量を検知する構成の一例について説明する図である。可撓性部材の変位量を検知する他の構成例を示すものである。可撓性部材の変位量を検知するさらに他の構成例を示すものである。図６の構成の側面図である。２つの被検知部が側面方向から見て同位置にある構成例を示す側面図である。環境条件により可撓性部材が変位することについて説明する図である。フィラーの各位置について説明する図である。キャリッジ走査中のヘッドタンク内の圧力変動について説明する図である。キャリッジ走査中にインク供給するときのキャリッジ走査方向による影響ついて説明する図である。キャリッジに複数の吐出ヘッド及びヘッドタンクを搭載した画像形成部の構成例を模式的に示す図である。本実施形態における逆転送液制御を示すフローチャートである。大気開放を行わずに逆転送液を行う制御例を示すフローチャートである。カートリッジ交換時送液制御の一例を示すフローチャートである。カートリッジ交換時送液制御の他の例を示すフローチャートである。カートリッジ交換時送液制御の更に他の例を示すフローチャートである。カートリッジ交換時送液制御の更に他の例を示すフローチャートである。逆転送液制御の他の例を示すフローチャートである。逆転送液制御の更に他の例を示すフローチャートである。フィラーの位置について説明する図である。確実な逆転送液を行なえるヘッドタンクについて説明する図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るインクジェット記録装置の一部として機能する画像形成部の構成例を模式的に示す、主走査方向と直交する方向から見た正面図である。なお、主走査方向は、キャリッジ１０３の移動方向であり、図１の左右方向である。

本実施例の画像形成部を構成する要素として、インクを滴下し、記録媒体に記録する為にインクを吐出する吐出ヘッド（記録ヘッド）１０１と、インクを吐出ヘッド１０１に送る前に一時的に貯蔵するヘッドタンク１０２が有り、これらはキャリッジ１０３に搭載されている。キャリッジ１０３は図の左右方向に走査可能となっており、キャリッジ１０３の位置を測定する走査範囲に設置したエンコーダ１０４と、キャリッジ１０３の位置を検知するキャリッジ位置検知センサ１０５が有り、キャリッジ位置検知センサ１０５がエンコーダ１０４のスリット数を検知することで、キャリッジ１０３の走査位置を制御することが可能となる。また、ヘッドタンク１０２に供給されるインクを貯蔵するメインタンク１０６と、メインタンク１０６とヘッドタンク１０２を連通するインク供給路１０７が有り、インク供給路１０７の経路中にはインクタンク１０６からヘッドタンク１０２へインクを送るための送液ポンプ１０８がある。送液ポンプ１０８は例えばチューブポンプであり、正転及び逆転動作によりインク送液及び吸引が可能である。

図２は、ヘッドタンク（ザブタンク）１０２内の負圧発生機構について説明する平面図である。
ヘッドタンク１０２内は貯蔵したインクが吐出ヘッド１０１から漏液しないようにするために、負圧状態を保つ必要がある。負圧状態を作る為には例えば、ヘッドタンク１０２の一側面に可撓性部材１１０を有し、可撓性部材１１０を外側へ付勢する負圧発生バネ１０９を有し、ヘッドタンク１０２内へインクが供給される供給口１０２ａからインクが供給されたのち、ヘッドタンク１０２からインクを吸引、又は排出することでヘッドタンク１０２内に負圧が発生する。さらにインクを吸引可能な送液ポンプ１０８（図１）にて吸引することで、可撓性部材１１０がヘッドタンク１０２内方向に引き込まれ、負圧発生バネ１０９が圧縮されて負圧が高まる。そこからヘッドタンク内へインクを供給すると、可撓性部材１１０がヘッドタンク１０２外方向に押し出され、負圧発生バネ１０９が伸びることで負圧が弱まる。これらを繰り返すことでヘッドタンク１０２内の負圧を一定内に保つよう制御することができる。

図３は、ヘッドタンク１０２内の負圧とインク量の関係を示すグラフである。ヘッドタンク１０２内のインク量が多いとき、ヘッドタンク１０２内の負圧は小さく弱い状態であり、インク量が少ないとき、ヘッドタンク１０２内の負圧は大きく強くなる。

ヘッドタンク１０２内の負圧は弱すぎると吐出ヘッド１０１からインクが漏液する問題があり、負圧が強すぎると吐出ヘッド１０１から空気や塵を混入してしまい、吐出不良や空気混入による障害が問題となる。このため、ヘッドタンク１０２内は負圧を考慮した充填満タン位置から負圧を考慮したインク空位置までである負圧制御範囲Ａの範囲で制御する必要があり、これはヘッドタンク１０２内のインク量をインク量制御範囲Ｂの範囲で制御する必要がある。

図４は、ヘッドタンク１０２内のインク量を充填満タン位置（以下、ファイラー位置やキャリッジの位置との混同を避けるため、「充填満タン量」と記す）に設定する方法について、ヘッドタンク１０２の側面方向から見て説明するものである。

ヘッドタンク１０２には、液面を検知する手段として、例えば電極ピン１１１が設けられている。また、ヘッドタンク１０２内を大気と連通するための大気連通路１１２を有し、大気連通路１１２には大気との連通と遮蔽が可能な大気開閉弁１１３を有する構成である。

充填満タン量に設定する１例として、まず大気開閉弁１１３を開放することで、ヘッドタンク１０２内の負圧が開放され、ヘッドタンク１０２内の液面が下がる。この時、供給口１０２ａは液面下にあることが望ましい。液面上にあると、供給口１０２ａからインク経路１０７に空気が混入し、次にインクを供給したとき、供給口１０２ａからインクと共に気泡が排出されることがあり、そのまま供給を続けると、気泡が大気連通路１１２を通り、大気開閉弁１１３へ気泡を付着させ、弁の固着、または液漏れの障害になることもある。

負圧が開放され、液面が下がった後インクを供給する。インクを供給することで液面が上昇し、液面を検知する電極ピン１１１が検知することで所定の位置（量）までインクを供給することが可能となる。その後再び大気開閉弁１１３を閉状態にし、そこからインクを所定量吸引することで所定の負圧値となり、ヘッドタンク１０２内の負圧を考慮した充填満タン量に設定することができる。

図５は、ヘッドタンク１０２の可撓性部材１１０の変位量を検知する構成例について説明する平面図である。
本例においては、走査位置を検知・制御可能なキャリッジ１０３に搭載されたヘッドタンク１０２に備わる可撓性部材１１０の変位量検知を行うためにフィラー１１４が備えられている。このフィラー１１４はヘッドタンク１０２との接続部となる支軸部１１６を回転軸とし、揺動可能な状態に設けられている。そして、フィラー１１４の端部とヘッドタンク１０２との間に付勢バネ１１５が配設されている。この付勢バネ１１５がフィラー１１４の端部を図の上方向に付勢することにより、フィラー１１４は、支軸部１１６を支点として可撓性部材１１０に押圧接触する方向に付勢される。フィラー１１４を検出する検知センサ１１７（例えば透過型フォトセンサ）はキャリッジ１０３には搭載せず、所定位置に設置されている。

このような構成において、ある時点でフィラー１１４を検知センサ１１７が検知したときのキャリッジ１０３の位置を記憶し、その記憶した位置と、次時点でフィラー１１４を検知センサ１１７が検知したときのキャリッジ１０３位置との変位を検出することで、可撓性部材１１０の変位量を測定することができる。

すなわち、ヘッドタンク１０２を搭載したキャリッジ１０３は記録動作のために図の左右方向に往復移動するものであるが、（ａ）図において、キャリッジ１０３の位置がＸ１のときに検知センサ１１７がフィラー１１４を検知したとする。もし、フィラー１１４の位置が変わっていなければ（可撓性部材１１０が変位していなければ）、キャリッジ１０３が往復移動したとしても、次に検知センサ１１７がフィラー１１４を検知する位置はＸ１であり、同じキャリッジ位置（Ｘ１）で検知センサ１１７がフィラー１１４を検知したことによって、フィラー１１４の位置が変化していない（可撓性部材１１０が変位していない）ことが分かる。

一方、（ｂ）図に実線で示すようにフィラー１１４の位置が変わっていた場合、Ｘ１のキャリッジ位置ではフィラー１１４は検知されず、Ｘ１よりも左のＸ２のキャリッジ位置で検知センサ１１７がフィラー１１４を検知することになる。したがって、位置Ｘ１とＸ２の差分だけフィラー１１４すなわち可撓性部材１１０が変位したことが分かる。仮に、Ｘ０をキャリッジのホーム位置とすると、可撓性部材１１０の変位量はＸ２−Ｘ１となる。フィラー１１４の変位量を可撓性部材１１０の変位量とみなすことは、実際上問題はない。

図４にて説明したように負圧を考慮した充填満タン量に設定する場合、大気開閉弁１１３を開状態にし、ヘッドタンク１０２内を大気圧にした後、インクを電極ピン１１１が検知することで所定の量までインク供給し、再び大気開閉弁１１３を閉状態にする。この状態でキャリッジ１０３を走査することでフィラー１１４を検知センサ１１７に検知させ、検知したキャリッジ位置を大気開放位置として記憶する。そして、そこから所定量だけインクを吸引することで、負圧を考慮した充填満タン量にヘッドタンク内のインク量を設定することができる。

ただし本構成例では、可撓性部材１１０の変位量を検知する必要がある度に、検知センサ１１７の検知可能位置に合わせて、考慮した位置にキャリッジ１０３に搭載したフィラー１１４を移動する必要がある。

図６は、可撓性部材１１０の変位量を検知する他の構成例を示すものである。
図６の構成は、キャリッジ１０３に搭載されない検知センサ１１７に加えて、キャリッジ１０３に搭載された検知センサ１１８を有する構成である。検知センサ１１８も検知センサ１１７と同じく、フィラー１１４を検知する検知手段であり、例えば透過型フォトセンサを用いることができる。なお、キャリッジに搭載された検知センサ１１８を第１の検知手段、本体側に配置された検知センサ１１７を第２の検知手段とする。

このような構成において、例えばヘッドタンク１０２内の負圧を考慮した充填満タン量に設定する場合、検知センサ１１７によりフィラー１１４を検出した大気開放位置Ｘａから、充填満タン位置Ｘｂにキャリッジ１０３を移動させる。このとき、キャリッジに搭載されている第１の検知手段である検知センサ１１８とフィラー１１４の関係は変化しないが、キャリッジに搭載されていない第２の検知手段である検知センサ１１７とフィラー１１４の関係は変化する。

そして、そのキャリッジ位置Ｘｂにてフィラー１１４が第１の検知手段である検知センサ１１８にて検知される位置を通過するまで送液ポンプ１０８を逆転動作させてインクを吸引（逆転送液）する。さらに再び送液ポンプ１０８によりフィラー１１４が検知センサ１１７にて検知されるまでインク供給を行う。このとき（このインク供給時に）、検知センサ１１８がフィラー１１４を検知した時点から充填満タン検出位置となる検知センサ１１７がフィラー１１４を検知するまでの供給ポンプ１０８の送液量を検出（算出）することで、検知センサ１１８による検知位置から検知センサ１１７による検知位置までのフィラー１１４の変位量すなわち可撓性部材１１０の変位量Ｃを測定することが可能であり、ヘッドタンク１０２内の液体容量を検知することができる。なお、変位量Ｃの検知方法としては、検知センサ１１８による検知から検知センサ１１７による検知までの時間を測定することでも可能である。

図６の構成においては、キャリッジ１０３が走査中でも、インクを所定量吐出検知した後（所定量消費したことを検知した後）、ヘッドタンク１０２内にインクを供給し、キャリッジ１０３に搭載された検知センサ１１８にてフィラー１１４を検知した後、先に検知した変位量Ｃ分をインク供給することで、負圧を考慮した充填満タン量までインク供給することが可能となる。検知センサ１１８による検知は位置検知センサであるため、インクの吐出量の検知誤差や、送液ポンプ１０８の送液量の検知誤差など、検知誤差の積み上がりが検知センサ１１８にて検知した時点で無くなり、検知誤差が積み上がることなく、インク吐出及びインク供給を繰返し行うことができる。

これら一連の動作を繰り返すことにより、印刷動作を途中で中断することなく、常にヘッドタンク１０２内にインクを供給することができるので、印刷効率が向上する。

検知した変位量Ｃに応じて印字中に送液する供給量として、供給ポンプ１０８が殆ど駆動しないような微量である場合（所定下限値以下の場合）、印字中に送液する量は検知センサ１１８がフィラー１１４を検知してから所定下限値分を送液するものとする。また、検知した変位量Ｃが所定上限値以上の場合は、印字中に送液する量は検知センサ１１８がフィラー１１４を検知してから所定上限値分を送液するものとする。

図７は、可撓性部材１１０の変位量を検知するさらに他の構成例を示すものである。
図７の構成は、フィラー１１４にエンコーダ１１９が備えられており、エンコーダ１１９のスリット数を検知する検知センサ１２０が設けられた構成である。このような構成において、検知センサ１１７がフィラー１１４を検知するまでの変位距離（エンコーダスリットのカウント数）を測定することで、可撓性部材１１０の変位による変位量Ｃを計測でき、ヘッドタンク１０２内のインク容量を検知することも可能である。

また、大気開放位置Ｘａ（大気開放状態で電極ピン１１１が液面を検知するまでインクを供給した状態でのフィラー１１４を検知センサ１１７が検知するキャリッジ位置）、あるいは充填満タン検出位置Ｘｂ（大気開放状態で電極ピン１１１が液面を検知するまでインクを供給した状態から大気開閉弁１１３を閉じ、そこからインクを所定量吸引した状態でのフィラー１１４を検知センサ１１７が検知するキャリッジ位置）にキャリッジ１０３を移動させ、送液ポンプ１０８逆転動作にて検知センサ１１８がフィラー１１４を検知するまでインク吸引することで、大気開放位置Ｘａ、又は充填満タン検出位置Ｘｂから検知センサ１１８がフィラー１１４を検知するまでの供給ポンプ１０８による吸引量、または吸引時間、または吸引による可撓性部材１１０の変位量をキャリッジ移動距離によって検知することで、ヘッドタンク１０２内のインク容量を検出（算出）することも可能である。

図８は図６の構成の側面図である。フィラー１１４を検知する検知手段として第１の検知センサ１１８及び第２の検知センサ１１７を有する構成である。第１の検知センサ１１８はキャリッジ１０３に搭載され、第２の検知センサ１１７はキャリッジ１０３には搭載されていない（本体側に配置される）。

図９は、側面方向から見て検知センサ１１７と検知センサ１１８の検知位置がフィラー１１４の変位支点である支軸部１１６から同寸法となるような構成例を示すものである。この構成においても、第１の検知センサ１１８はキャリッジ１０３に搭載され、第２の検知センサ１１７はキャリッジ１０３には搭載されていない（本体側に配置される）。

ここで、図１０および図１１を参照して、環境条件により可撓性部材１１０が変位することについて説明する。
環境の変化、例えば湿度の変化により可撓性部材１１０が伸縮することが知られている。図１０（ａ）のグラフに示すように、低湿度１０％ＲＨの時の充填満タン位置であるフィラー１１４の位置をＤとした場合、そのまま湿度を高湿度８０％ＲＨまで上昇させると可撓性部材１１０が伸びることで、フィラー１１４も同様にＥの位置に変位する。このことから、周囲環境の変化により、フィラー１１４の大気開放位置Ｆや負圧を考慮した充填満タン位置Ｇが変位することとなる。なお、フィラー位置Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉについては図１１を参照。

図６あるいは図８,９の構成では、検知センサ１１８の設置位置は、可撓性部材１１０が所定の環境下で最も収縮するときの所定の検知位置に設置したものであり、例えば検知センサ１１８を最低湿環境時にフィラー１１４がインク充填満タン位置Ｄにて検知可能な位置に設置する。こうすることで、最低湿環境時にはインク充填満タン位置Ｄに設定する際、インク供給により変位するフィラ−１１４がインク充填満タン位置Ｄまで変位したとき、検知センサ１１８にて検知するとともに、検知センサ１１７も検知し（変位量Ｃ＝０）、最高湿環境時にインク充填満タン位置Ｅに設定する場合では、検知センサ１１８が必ず先にフィラー１１４を検知し、その後、検知センサ１１７がフィラーを検知し、検知センサ１１８の検知から検知センサ１１７の検知までの変位量Ｃ（ｍａｘ）を記憶することで、印字走査中でも検知センサ１１８の検知位置Ｈから変位量Ｃ分をインク供給することで各環境に適したインク充填満タン位置を設定することが可能となる。

本実施形態では変位量Ｃを再測定するときとして、周囲環境を検知する湿度計を備えた構成において、ある時点での変位量Ｃを記憶した湿度から所定値以上の湿度差を検知したとき、変位量Ｃを再測定し、記憶し直すものとする。

また、環境温度変化により可撓性部材１１０が伸縮する場合、可撓性部材１１０が所定温度環境で最も収縮する位置に検知センサ１１８を設置してもよい。その場合、周囲環境を検知する温度計を備えた構成において、ある時点での変位量Ｃを記憶した温度から所定値以上の温度差を検知したとき、変位量Ｃを再測定し、記憶し直すものとする。

印字中に急激な環境変化による影響や、インク吐出量検知の所定以上の検知誤差や送液ポンプ１０８の所定以上の送液量検知誤差など、予期せぬ誤差により、検知センサ１１８の検知位置Ｈと吐出量検知による所定量消費検知位置Ｉとが逆転したとき、所定量消費検知後にインク充填満タン位置までインク供給すると検知センサ１１８が検知することなくインク供給を続けるため、ヘッドタンク１０２内のインク容量が過多状態となり、ヘッドタンク１０２の破損やインク漏れの原因となる。このため、本実施形態では吐出量検知による所定量消費検知位置Ｉに到達したとき、それまでに検知センサ１１８を通過せず、フィラーを検知していないときは、検知センサ１１８が検知するまでインクを吐出し、検知センサ１１８による検知後、変位量Ｃ分のインク供給を行う。また、これらの動作を所定回数行ったことを検知したとき、印字動作を中断し、再度負圧を考慮した充填満タン位置に設定し、変位量Ｃを再測定する。

図１２は、キャリッジ１０３走査中のヘッドタンク１０２内の圧力変動について説明するグラフである。このグラフに示すように、キャリッジ１０３が等速度で走査しているときのヘッドタンク１０２内の圧力変動よりも、キャリッジ１０３が加速及び減速するときのヘッドタンク１０２内の圧力変動のほうが大きい。

キャリッジ１０３が往復走査するとき、往路から復路へ、復路から往路への切り返しの際、キャリッジ１０３が加速及び減速することで、ヘッドタンク１０２内は圧力変動が起こる。このとき、送液ポンプ１０８からヘッドタンク１０２へインクを供給すると、インク供給圧とキャリッジ駆動圧が同時にヘッドタンク１０２内に加わることで、ヘッドタンク１０２内の負圧の安定を崩すことがある。このため、キャリッジ１０３走査中にヘッドタンク１０２内へインク供給するときは、キャリッジ駆動圧の影響の少ないキャリッジ１０３が等速度で走査しているときに行うと好適である。また、等速度でのインク供給は加減速時に比べフィラー１１４の挙動が小さいため、検知センサ１１８が誤検知しにくい。

図１３は、キャリッジ１０３走査中にインク供給するときのキャリッジ１０３走査方向による影響ついて説明するものである。
可撓性部材１１０に押圧接触しているフィラー１１４はキャリッジ１０３の走査方向により、挙動が変化する。キャリッジ１０３走査時、キャリッジ１０３の走査方向側にあるときのフィラー１１４は、押圧接触している可撓性部材１１０に圧縮方向に付勢されることで挙動が小さいが、キャリッジ１０３の走査方向と反対側にあるときのフィラー１１４は可撓性部材１１０から離れる方向に付勢されることで挙動が大きくなる。このため、走査中にヘッドタンク１０２内にインク供給するときは、キャリッジ１０３の走査方向側に可撓性部材１１０があるヘッドタンクにインクを供給する。これにより、走査中でもヘッドタンク１０２内の負圧を安定させてインク供給を行うことが出来る。

図１４は、キャリッジに複数の吐出ヘッド及びヘッドタンクを搭載した画像形成部の構成例を模式的に示す図である。
図１４に示す形態では、キャリッジ１０３に、各色ごとに分かれた複数の吐出ヘッド１０１とヘッドタンク１０２を搭載しており、これに対応するインク供給系、すなわち複数のメインタンク１０６、複数のインク経路１０７、複数の送液ポンプ１０８を備える構成で、各色系統ごとに同時に送液ポンプ１０８を駆動することで、複数のインク供給動作を同時に行うことが出来る。なおここでは、２系統の（２色の）もので説明したが、４系統（例えばシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色）によりフルカラー画像を形成可能な形態の場合も同様に可能である。

図１５は、本実施形態における逆転送液制御を示すフローチャートである。インク充填開始（Ｓ１）後、カートリッジ内のインクが不足した状態で送液ポンプの正転送液動作を実施したかどうかを判断する（Ｓ２）。なお、カートリッジのインク不足は、インク供給開始後所定の時間内に検知センサ１１８（第１の検知手段）がフィラー１１４を検知しなかった場合にカートリッジの残量不足と判断する。Ｓ２で「Ｙｅｓ」の場合はカートリッジ交換前にヘッドタンク１０２の大気開放を行うことで負圧を解除する（Ｓ３）。この状態ではヘッドタンクのフィラー１１４は大気開放位置に位置しているので、ここから逆転送液の目標値である、たとえば０．４ｃｃ分のインクをヘッドタンクから吸引した場合のフィラー位置を計算し、その位置に変位後のフィラーを検知できる（検知センサ１１７で検知できる）ようキャリッジ１０３をセンサ１１７と相対的に移動する（Ｓ４）。そして、ヘッドタンクの送液ポンプの逆転送液動作をフィラーが（検知センサ１１７により）検知されるまで実施する（Ｓ５〜Ｓ７）。
Ｓ７での逆転送液が終了したら、送液ポンプ１０８を正転動作させてヘッドタンクにインクを供給する。このインク充填が終了（Ｓ８）したら、インクカートリッジの交換をユーザに報知する（Ｓ９）。

上記報知を見てユーザがインクカートリッジを交換する際には、大気開放を行った後の逆転送液が実施されているので、インク供給系への空気進入の恐れがない。また、逆転送液を位置検知センサである検知センサ１１７（第２の検知手段）の検知に基づいて行う制御であるため、逆転送液の量を正確なものとすることができる。

なお、ヘッドタンク内のインク残量によっては大気開放を行わずに逆転送液を行うことが可能な場合もあるので、そのような場合に対応可能な制御例を図１６により説明する。

図１６のフローチャートにおいて、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作開始（Ｓ１１）後、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施したか否かをチェックする（Ｓ１２）。インク不足状態で正転送液動作が実施された場合は、キャリッジ１０３を移動させてフィラー１１４を第２の検知手段である検知センサ１１７で検知し、その検知したときのキャリッジ位置と、ヘッドタンク内のインク量を予め所定のインク量（例えば負圧を考慮した充填満タン量）に設定したときのフィラー１１４を検知センサ１１７で検知したキャリッジ位置とに基づきヘッドタンク１０２内のインク量を算出する（Ｓ１３）。なお、図では簡略的に「現在のフィラー位置検出」と記してある。そしてそのインク量により逆転送液が実施可能かどうか判断する（Ｓ１４）。

大気開放を行わずに逆転送液が実施可能であれば（逆転送液が実施可能な規定量以上ヘッドタンク内にインクが残っていれば）Ｓ１５〜Ｓ１９の処理を行った後、Ｓ２６に進んでインクカートリッジの交換をユーザに報知する。この流れでの処理においてはヘッドタンクの大気開放を実施しないので、その後の空気抜きの動作が必要ないため、より簡単な制御となる。

一方、Ｓ１４で大気開放を行わずに逆転送液が実施不可と判断された（逆転送液が実施可能なだけヘッドタンク内にインクが残っていない）場合は、図１５のフローにおけるＳ３〜Ｓ８と同じ内容であるＳ２０〜Ｓ２５の処理を行い、Ｓ２６に進んでインクカートリッジの交換をユーザに報知する。この流れでの処理は、ヘッドタンクのインク残量にかかわらず逆転送液を実施することでインク供給系への空気進入を防止する制御である。

次に、カートリッジ内のインクがなくなる場合について説明する。
本実施形態の構成のように、インクカートリッジ（メインタンク）から供給されたインク等の記録液を一時的に貯蔵しておくヘッドタンク（サブタンク）を搭載している場合、インクカートリッジが空である場合に不必要にインク等記録液の送液動作（メインタンクからサブタンクへの送液）を行った場合、インクカートリッジと送液ポンプの連結部が強い負圧状態になる。

その状態でインクカートリッジを挿抜（脱着）すると、送液ポンプの供給経路に気泡が入り込み、次の供給動作で気泡がヘッドタンク内に送られることとなる。ヘッドタンク内に過度の気泡が入り込むと、例えばヘッドタンクの大気開放弁等、大気に開放する機構が備わっていた場合、当該機構から気泡だけでなく、インク等記録液も漏出し、記録ヘッド等の破損、あるいは、当該ヘッドタンクに気泡が混入しその気泡が記録ヘッドの液室に入り込むことによるノズル抜けや、負圧制御異常等の不具合につながる。

そこで、図１７〜図２０にフローチャートで示すインクカートリッジ交換時送液制御を行うことによって、インクカートリッジを交換する際のインク送液経路内に気泡が入り込むことを防止でき、ノズル抜け、記録ヘッドの破損等の障害を防止することができる。

以下、図１７〜図２０のフローチャートに従ってインクカートリッジ交換時送液制御について説明する。
図１７は本実施形態で実施可能なインクカートリッジ交換時送液制御の一例を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作開始（Ｓ２０１）後、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施したか否かをチェックする（Ｓ２０２）。インク不足状態での正転送液動作が実施された場合は、送液ポンプの逆転送液動作を行い（Ｓ２０３）、その後に、インクカートリッジの交換をユーザに報知して（Ｓ２０４）、ヘッドタンクへのインク充填を終了する（Ｓ２０５）。Ｓ２０２で正転送液動作を実施していなければ、そのままヘッドタンクへのインク充填を終了する（Ｓ２０５）。

このようなインクカートリッジ交換時送液制御により、インクカートリッジを交換する際のインク送液経路内に気泡が入り込むことを防止でき、ノズル抜け、記録ヘッドの破損等の障害を防止することができる。

図１８は本実施形態で実施可能なインクカートリッジ交換時送液制御の他の例を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作開始（Ｓ３０１）後、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施したか否かをチェックする（Ｓ３０２）。インク不足状態での正転送液動作が実施された場合は、送液ポンプの正転送液動作を実施した時間に応じた所定の時間だけ送液ポンプの逆転送液動作を行い（Ｓ３０３）、その後に、インクカートリッジの交換をユーザに報知して（Ｓ３０４）、ヘッドタンクへのインク充填を終了する（Ｓ３０５）。Ｓ３０２で正転送液動作を実施していなければ、そのままヘッドタンクへのインク充填を終了する（Ｓ３０５）。

図１９は本実施形態で実施可能なインクカートリッジ交換時送液制御の更に他の例を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作開始（Ｓ４０１）後、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施したか否かをチェックする（Ｓ４０２）。インク不足状態での正転送液動作が実施された場合は、その正転送液動作すなわちインク充填動作がヘッドタンクに搭載した電極ピン間の出力電圧を検出しながら充填したか度かをチェックする（Ｓ４０３）。出力電圧を検出しながら充填した場合はインクカートリッジの交換をユーザに報知し（Ｓ４０５）、そうでない場合は、送液ポンプの正転送液動作を実施した時間に応じた所定の時間だけ送液ポンプの逆転送液動作を実施して（Ｓ４０４）、インクカートリッジの交換をユーザに報知する（Ｓ４０５）。そして、ヘッドタンクへのインク充填を終了する（Ｓ４０６）。Ｓ４０２で正転送液動作を実施していなければ、そのままヘッドタンクへのインク充填を終了する（Ｓ４０６）。

図２０は本実施形態で実施可能なインクカートリッジ交換時送液制御の更に他の例を示すフローチャートである。このフローチャートにおいて、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作開始（Ｓ４０１）後、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施したか否かをチェックする（Ｓ４０２）。インク不足状態での正転送液動作が実施された場合は、その正転送液動作すなわちインク充填動作がフィラー位置を検出しながらの充填動作かどうかを判断する。フィラー位置を検出しながらの充填動作であればインクカートリッジの交換をユーザに報知し（Ｓ５０５）、そうでない場合は、送液ポンプの正転送液動作を実施した時間に応じた所定の時間だけ送液ポンプの逆転送液動作を実施して（Ｓ５０４）、インクカートリッジの交換をユーザに報知する（Ｓ５０５）。そして、ヘッドタンクへのインク充填を終了する（Ｓ５０６）。Ｓ５０２で正転送液動作を実施していなければ、そのままヘッドタンクへのインク充填を終了する（Ｓ５０６）。

上記した送液ポンプの逆転送液動作を実施する所定の時間は、インク粘度や経時によって変わるが、送液ポンプを空回りした時のエアー流入量の最大値は例えば０．４ｃｃであることがわかっている。つまり送液ポンプを空回りした直後は少なくとも０．４ｃｃをインクカーリッジ側に戻し、インクカートリッジ側の負圧を解除する必要がある。

実施形態で用いている送液ポンプの送液量実力値は０．３〜０．６ｃｃ／ｓｅｃであるので、最も遅い送液量で送液した場合であって、負圧レバー（フィラー１１４）を検出しながら充填した場合に正転送液動作が８秒であれば送液ポンプの逆転送液動作を実施する所定の時間は１．３秒とする。

よって、図１７〜図２０に示すそれぞれのインクタンク交換時送液制御を行うことによって、例えばインクカートリッジ内のインクが不足していた状態で送液ポンプを回し続けることにより送液経路内に強い負圧が形成され、その後インクカートリッジを交換した際に送液経路内に気泡が入り込むことを防止することができ、ノズル抜けや記録ヘッドの破損等の障害を防止することができる。

しかしながら、送液ポンプの送液量が０．６ｃｃ／ｓｅｃであった場合、逆転送液動作の実施時間が１．３秒であれば逆転送液量は０．７８ｃｃとなり、０．３８ｃｃ分は過剰に逆転送液することになる。インクエンドとなったカートリッジに戻されたインクは廃棄することになり、結果的に０．３８ｃｃ分のインクは無駄になってしまう。

また、図２０のフローチャートにおいて、ヘッドタンクへインクを充填するためのインク供給動作時に、ヘッドタンクに搭載の負圧レバー（フィラー１１４）を検出しながら充填した場合（ステップＳ５０３でＹＥＳ）は送液ポンプの逆転送液動作を実施せずにインクカートリッジの交換をユーザに報知している（ステップＳ５０５）。

一方、ヘッドタンクに搭載の負圧レバーを検出しながら充填しなかった場合（ステップＳ５０３でＮＯ）は、送液ポンプの正転送液動作を実施した時間に応じた所定の時間、送液ポンプの逆転送液動作を実施している（ステップＳ５０４）。すなわち、正転送液と逆転送液の送液量の関係は正転送液≧逆転送液の関係を満たすように逆転送液動作を制限する。

すなわち、ヘッドタンクのインク量が少ないと判断される場合においては、逆転送液動作を行うことによってヘッドタンクのインク量がさらに少なくなることになり、ヘッドタンク内の負圧が増大してノズルからの空気吸い込み等の懸念があるので、これを回避するため、逆転送液を実施しないという動作をしている。このような場合は、カートリッジ交換のために脱着した際に空気が混入してしまうため、カートリッジ交換後に混入した空気を排出する処理のための動作が必要となる。

そこで、図２１又は図２２に示すような制御を行なうとよい。
図２１のフローチャートにおいて、ヘッドタンク１０２へインクを充填するためのインク供給動作時に、カートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施した場合（Ｓ６０１、Ｓ６０２；ＹＥＳ）、インク充填動作を開始するにあたり、現在のヘッドタンクのインク残量を調べるためヘッドタンクに装着したフィラー位置を検出する（Ｓ６０３）。次に、ここから逆転送液の目標値である、たとえば０．４ｃｃ分のインクをヘッドタンクから吸引した場合のフィラー位置を計算し、逆転してもヘッドタンクの過負圧によりノズルからの空気吸い込みの懸念があるのか無いのかを判断する（Ｓ６０４）。ここで逆転送液可能と判断した場合、算出した逆転送液後のフィラー変位位置でフィラーを検出できる（検知センサ１１７が検出できる）位置へキャリッジ１０３をセンサと相対的に移動する（Ｓ６０５）。この状態でヘッドタンクの送液ポンプの逆転送液動作をフィラーが検知されるまで（検知センサ１１７が検出するまで）実施することによって、正確な量を逆転送液することができる（ステップ６０６〜６０８）。その後インクカートリッジ交換を促す警告を表示して終了する（ステップ６０９〜６１０）。この逆転送液動作によりカートリッジ側の負圧が解除されインクカートリッジ交換の際に空気が混入するのを防止できるとともに、逆転量を正確に制御することによりヘッドタンクの負圧が適切に管理され、ノズルからの空気混入も防止できる。

図２２のフローチャートにおいて、ヘッドタンク１０２へインクを充填するためのインク供給動作時に、ヘッドカートリッジ内のインクが不足していた状態において送液ポンプの正転送液動作を実施した場合に（Ｓ７０１、Ｓ７０２；ＹＥＳ）、一旦ヘッドタンク１０２の大気開放弁１１３を開閉してヘッドタンク内に空気を取り込んで負圧を解除する（Ｓ７０３）。この状態ではヘッドタンクのフィラー１１４は大気開放位置に位置しているので、ここから逆転送液の目標値である、たとえば０．４ｃｃ分のインクをヘッドタンクから吸引した場合のフィラー位置を計算し、その位置に変位後のフィラーを検知できる（検知センサ１１７で検知できる）ようキャリッジ１０３をセンサと相対的に移動する（Ｓ７０４）。

この状態でヘッドタンクの送液ポンプの逆転送液動作をフィラーが検知されるまで実施することによって、正確な量を逆転送液することができる（Ｓ７０５〜Ｓ７０７）。

このときのフィラー１１４の位置を図２３を用いて説明する。
通常インク補充動作は、図１１にも示したようにフィラーの位置はＨ，もしくはＩの位置で開始される。この充填動作によりＧ位置を目標に供給されるが、途中でインクカートリッジのインクが枯渇すると、図２３（ａ）に示すように（ここではＩ位置から開始されたと想定）、所定時間の送液動作でＧ位置に達することなく、フィラー位置Ｉ‘で止まってしまう。この状態から逆転動作が入るとフィラー位置はＩ位置よりもさらにタンク内容量が少ない側、即ち負圧が大きい側にシフトしまう。これを回避するため、一旦大気開放弁を開閉する（Ｓ７０３）。この時点でフィラーはＦ位置となる。

次にこのＦ位置から、所定量の逆転送液量例えば０．４ｃｃ分を排出した場合のフィラー位置Ｈを算出する（図２３（ｂ））。
次に、Ｈ位置に変位後のフィラーをセンサ１１７が検知できるようキャリッジを移動してから、送液ポンプを逆転動作し、フィラーをセンサで検出した時点で逆転送液を停止する（図２３（ｃ））。

この動作により、インクエンドとなったカートリッジの負圧を解除するのに必要最小限量の目標値、例えば０．４ｃｃ分を比較的正確に逆転送液することが可能となる。

ところで、ヘッドタンク１０２から逆転送液する際に、確実にインクをインクカートリッジ側に送液するには、ヘッドタンク内のインク供給口１０２ａが、インク液面より下に位置している必要がある。

ここで、図２４の（ａ）図に示すように、ヘッドタンク内のインク液面が電極ピン１１１の検知によりインクありと判定している状態で、インク使用によるインク量最下限すなわち、フィラーによるインク消費最下限値Ｉの状態（フィラー１１４がヘッドタンク壁面に密着した状態）で、大気開放により空気を入れると負圧が解除され、（ｂ）図のように可撓性部材１１０が膨らみ、液面が下がるとともに、フィラー１１４がＦの位置に変位する。

そこで、本実施形態では、ヘッドタンク１０２として、フィラー１１４の位置がインク消費最下限値に位置している状態でヘッドタンク内の負圧を解除した場合でもインク供給口１０２ａがインク液面より下に位置するように構成されたヘッドタンクを用いるものとする。このようなヘッドタンクを用いることで、逆転送液時に空気を送ることなく、確実にインクを逆送することができる。

以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。記録ヘッド（吐出ヘッド）は適宜な構成が可能であり、例えば、圧力発生手段としてはサーマル方式、圧電方式、静電方式など任意の方式を採用可能である。フィラーの形状や、フィラーを検知する検知手段の構成なども任意である。また、インクジェット記録装置としての画像形成装置は、各部の構成や形態等も本発明の範囲内で適宜変更可能である。

１０１吐出ヘッド（記録ヘッド）
１０２ヘッドタンク（ザブタンク）
１０２ａ供給口
１０３キャリッジ
１０５キャリッジ位置検知センサ
１０６メインタンク（インクカートリッジ）
１０７インク供給路
１０８送液ポンプ
１０９負圧発生バネ
１１０可撓性部材
１１１電極ピン
１１２大気連通路
１１３大気開閉弁
１１４フィラー
１１５付勢バネ
１１６支軸部
１１７検知センサ（第２の検知手段）
１１８検知センサ（第１の検知手段）

特開２０１０−１５５４４６号公報

Claims

記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に走行させて記録を行うインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドに付設されたヘッドタンクと、該ヘッドタンクに供給する液体を収容する着脱可能なカートリッジと、該カートリッジと前記ヘッドタンク間で液体を送液させる送液手段とを備え、
前記ヘッドタンクには液体残量に応じて変位する変位部材が設けられており、該変位部材を検知する前記キャリッジに搭載された第１の検知手段と、装置本体側に配置されて前記変位部材を検知する第２の検知手段を有し、
前記ヘッドタンクへの液体供給開始後所定の時間内に前記第１の検知手段が前記変位部材を検知しなかった場合は前記カートリッジ内の液体残量が不足と判断し、前記ヘッドタンクを大気開放してタンク内の負圧を解除するとともに、その状態で前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ所定量の液体を逆転送液したときの前記変位部材の変位量を算出し、該算出した位置に変位したときの前記変位部材を前記第２の検知手段が検知するべき位置に前記キャリッジを移動させ、前記第２の検知手段が前記変位部材を検知するまで前記送液手段により前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ送液させ、
前記ヘッドタンク内の液体量は、負圧を考慮した充填満タン位置から負圧を考慮したインク空位置までの範囲で制御されるものであり、
前記所定量を、前記ヘッドタンクにおける前記負圧を考慮したインク空位置での液体残量よりも少ない値に設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
記録ヘッドを搭載したキャリッジを主走査方向に走行させて記録を行うインクジェット記録装置において、
前記記録ヘッドに付設されたヘッドタンクと、該ヘッドタンクに供給する液体を収容する着脱可能なカートリッジと、該カートリッジと前記ヘッドタンク間で液体を送液させる送液手段とを備え、
前記ヘッドタンクには液体残量に応じて変位する変位部材が設けられており、該変位部材を検知する前記キャリッジに搭載された第１の検知手段と、装置本体側に配置されて前記変位部材を検知する第２の検知手段を有し、
前記ヘッドタンクへの液体供給開始後所定の時間内に前記第１の検知手段が前記変位部材を検知しなかった場合は前記カートリッジ内の液体残量が不足と判断し、
前記ヘッドタンク内の液体量を予め所定の液体量に設定したときの前記変位部材を前記第２の検知手段で検知したキャリッジ位置と、現在の前記変位部材を前記第２の検知手段で検知させたキャリッジ位置とに基づいて前記ヘッドタンク内の液体量を算出し、
前記算出した液体量が規定量以上の場合は、前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ所定量の液体を逆転送液したときの前記変位部材の変位量を算出し、該算出した位置に変位したときの前記変位部材を前記第２の検知手段が検知するべき位置に前記キャリッジを移動させ、前記第２の検知手段が前記変位部材を検知するまで前記送液手段により前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ送液させ、
前記算出した液体量が前記規定量未満の場合は、前記ヘッドタンクを大気開放してタンク内の負圧を解除するとともに、その状態で前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ所定量の液体を逆転送液したときの前記変位部材の変位量を算出し、該算出した位置に変位したときの前記変位部材を前記第２の検知手段が検知するべき位置に前記キャリッジを移動させ、前記第２の検知手段が前記変位部材を検知するまで前記送液手段により前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ送液させ、
前記ヘッドタンク内の液体量は、負圧を考慮した充填満タン位置から負圧を考慮したインク空位置までの範囲で制御されるものであり、
前記所定量を、前記ヘッドタンクにおける前記負圧を考慮したインク空位置での液体残量よりも少ない値に設定することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記カートリッジの交換を報知する手段を備え、
前記第２の検知手段が前記変位部材を検知するまで前記送液手段により前記ヘッドタンクから前記カートリッジへ送液させた後、所定量の液体を前記送液手段により前記カートリッジから前記ヘッドタンクへ送液させ、前記カートリッジの交換を報知することを特徴とする、請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
前記変位部材が所定のインク消費最下限値に位置している状態で前記ヘッドタンク内の負圧を解除した場合でも、前記ヘッドタンクへの液体供給口先端が液面より下に位置するように構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。