JP5995187B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に液滴を吐出する記録ヘッドを備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ、これらの複合機等の画像形成装置として、例えば液滴を吐出する液体吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）からなる記録ヘッドを用いた液体吐出記録方式の画像形成装置としてのインクジェット記録装置が知られている。

このような画像形成装置において、記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンク（サブタンク、バッファタンクとも称される。）を備え、装置本体側に着脱自在（交換可能）に装着されるメインタンク（インクカートリッジ）からヘッドタンクに供給チューブを介して液体を供給する方式のものが知られている。

このようなインク供給システムにあっては、インクカートリッジが空になったにもかかわらず送液ポンプを駆動して送液動作が継続されると、インクカートリッジ内とインク供給経路内が負圧になり、インクカートリッジを交換するために取り外したとき供給経路内に空気が混入し、気泡となってヘッドタンクから記録ヘッドに送られて吐出不良を発生することになる。

そこで、例えば、送液ポンプとして可逆型ポンプを使用して、メインタンクの液体残量が不足した状態で送液ポンプによる送液動作を行ったときには、送液ポンプを逆転駆動することで、ヘッドタンクからメインタンクにインクを逆送して供給経路内に空気が混入しないようにすることが行われている（特許文献１、２参照）。

この場合、ヘッドタンク内の液体残量が少ないままポンプを逆転駆動すると、空気が供給経路内に吸い込まれることから、ヘッドタンク内のインク液面の高さを検知する液面検知部材を備え、メインタンクの液体残量が不足した状態で送液ポンプによる送液動作を行ったときでも、ヘッドタンク内の液面の高さが所定の高さ以下になっているとき、すなわち液面検知部材が液面を検知していないときには、ポンプによる逆転送液を行わないようにすることで、ヘッドタンクからメインタンクへの供給経路内に空気が吸い込まれないようにすることが知られている（上記特許文献１）。

特開２０１１−０５１２９４号公報 特開２０１０−１５５４４６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示されているように、液面検知部材が液面を検知していないときに逆送しないようにした場合には、ヘッドタンクの液面検知部材よりも液体供給口部が下方に位置している構成では、逆送できるにもかかわらず、逆送が行われないことになり、メインタンク交換時に気泡が混入するおそれが高くなるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、メインタンク交換時に気泡が混入するおそれをより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、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液し、前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する送液手段と、
前記記録ヘッドから排出される液体消費量を計測する消費量計測手段と、
前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクへの液体供給動作を制御する供給制御手段と、備え、
前記ヘッドタンクは、
タンク本体内に前記液体を収容する液体収容部と、
前記液体収容部内の前記液体の液面を検知する液面検知部材と、
液体供給経路を介して前記送液手段に接続され、前記液体収容部内に開口する供給口を有する液体供給口部と、
前記液体収容部を大気に開放する大気開放手段と、を有し、
前記液体供給口部の供給口は前記液面検知部材よりも下方に位置して設けられ、
前記供給制御手段は、
前記ヘッドタンクの前記大気開放手段を開放状態にし、前記送液手段で前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を供給するとき、
所定時間経過後も前記液面検知部材によって前記液体の液面が検知されないときには前記大気開放手段を閉状態にし、
前記消費量計測手段で計測した液体消費量の計測値が予め定めた第１所定値以下か否かを判別して、前記計測値が前記第１所定値以下であるときには、前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する制御をし、
前記第１所定値は、前記液体消費量が前記第１所定値以下であるときに前記液体供給口部の供給口に液面が接触するように設定された値である
構成とした。

本発明によれば、メインタンク交換時に気泡が混入するおそれをより低減することができる。

本発明に係る画像形成装置の一例の機構部を説明する側面説明図である。 同機構部の要部平面説明図である。 ヘッド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。 液体供給排出系の説明に供する模式的説明図である。 送液ポンプの一例を説明する模式的説明図である。 同装置の制御部の一例を説明する概略ブロック説明図である。 同ヘッドタンクの各動作における液面高さの変化とフィルムの挙動の説明に供する説明図である。 ヘッドタンクへのインク供給（充填）のタイミング及び供給動作の種類の説明に供するフロー図である。 通常充填シーケンスの説明に供するフロー図である。 大気開放充填シーケンスの説明に供するフロー図である。 本発明の第１実施形態における供給タイムアウト発生時処理シーケンスの説明に供するフロー図である。 本発明の第２実施形態における供給タイムアウト発生時処理シーケンスの説明に供するフロー図である。 同実施形態の作用説明に供する説明図である。

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、後述する主走査モータによってタイミングベルトを介して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、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。

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ヘッドタンク３５ａ、３５ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク３５」という。）を搭載している。このヘッドタンク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メインタンク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２４によって各色の供給チューブ３６を介して、各色のインクが補充供給される。

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、後述する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、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ッ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、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はガイド部材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、ヘッドタンク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は同ヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的上面説明図、図４は同ヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的正面説明図である。

ヘッドタンク３５は、インクを収容保持するための一側部が開口した液体収容部である収容部２０２を形成するタンクケース（タンク本体）２０１を有し、このタンクケース２０１の開口部は撓むことが可能なフィルム部材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のバネ２０４によってフィルム部材２０３を常時外方へ押している。これにより、タンクケース２０１のフィルム部材２０３がバネ２０４によって外方への加圧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、一端部を軸２０６で回転可能に支持され、タンクケース２０１側に向けて押し付けられている変位部材（以下、「フィラ」とも表記する。）２０５がフィルム部材２０３に押し付けられている。

これにより、フィルム部材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本体側センサ３０１によって変位部材２０５の変位量を検知することによりヘッドタンク３５内の液体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部２０９があり、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、ヘッドタンク３５内を大気に開放する大気開放機構（手段）２０７が設けられている。この大気開放機構２０７は、ヘッドタンク３５内に通じる大気開放路２０７ａを開閉する弁体２０７ｂ及びこの弁体２０７ｂを閉弁状態に加圧するスプリング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、ヘッドタンク３５内が大気開放状態（大気に通じた状態）なる。

また、タンクケース２０１の上部には、収容部２０２内の液面を検知する液面検知部材としての電極ピン２０８ａと２０８ｂ（区別しないときは、「電極ピン２０８」という。）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、ヘッドタンク３５の空気量が所定量以上になった、或いは、ヘッドタンク３５の液体残量が所定量以下になったことを検知することができる。

ここで、供給口部２０９は、収容部２０２の底部付近まで延び、最下端部の開口（供給口）２０９ａは、液面検知部材である電極ピン２０８よりも下方に位置するように設けられている。

次に、この画像形成装置における液体供給排出系について図５を参照して説明する。

まず、インクカートリッジ（メインタンク）１０からヘッドタンク３５に対するインク供給（液体供給）は、供給ポンプユニット２４の送液手段である送液ポンプ２４１によって供給チューブ（供給経路ともいう。）３６を介して行なわれる。

送液ポンプ２４１は、チューブポンプなどで構成した可逆型ポンプであり、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを供給する正転送液動作と、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０にインクを戻す逆転送液動作とを行なえるようにしている。

また、維持回復機構８１は、前述したように記録ヘッド３４のノズル面をキャッピングする吸引キャップ８２ａと、吸引キャップ８２ａに接続された吸引ポンプ８１２を有し、吸引キャップ８２ａでキャッピングした状態で吸引ポンプ８１２を駆動することで吸引チューブ８１１を介してノズルからインクを吸引することによってヘッドタンク３５内のインクを吸引することができる。なお、吸引された廃インクは廃液タンク１００に排出される。

また、装置本体側にはヘッドタンク３５の大気開放機構２０７を開閉する押圧部材である大気開放ソレノイド３０２が配設され、この大気開放ソレノイド３０２を作動させることで大気開放機構２０７を開放することができる。さらに、装置本体側にはヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知する光学センサからなる本体側センサ３０１が設けられている。

次に、可逆型ポンプとしての送液ポンプ２４１について図６を参照して説明する。なお、図６は同ポンプの模式的説明図である。

この送液ポンプ２４１は、チューブポンプであり、ポンプ内部には送液用のチューブ２４２が這いまわされ、ポンプ内部に配置した回転体２４３に保持されているコロ２４４でチューブ２４２を潰し、回転体２４３を回転させることによって潰したポイントを回転方向に移動させることで、コロ２４４の回転方向にインクが送液される。

具体的には、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５へインクを送液するときは、コロ２４４を矢印Ａの回転方向に回転させる。また、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０にインクを逆送するときには、コロ２４４を矢印Ａと反対方向の矢印Ｂ方向に回転させる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。なお、同図は同制御部の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ＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明に係る供給動作に関する制御及び液体消費量計測を実行させるプログラムを含むプログラム、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と、ヘッドタンク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と、送液ポンプ２４１を駆動するポンプ駆動部５１６と、インクカートリッジ１０に設けられて不揮発性メモリ（ここでは、ＥＥＰＲＯＭ）５２１に対するデータの読み出し及び書き込みのための通信を行うカートリッジ通信部５２２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３４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３４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やモータ駆動部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、前述したヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知する本体側センサ３０１、電極ピン２０８ａ、２０８ｂなどの信号も入力される。

また、この制御部５００は、時間を計測する計時手段５２０を備えている。

次に、ヘッドタンク３５の各動作における液面高さの変化とフィルムの挙動について図８の説明図を参照して説明する。

まず、図８（ａ）に示す状態は、ヘッドタンク３５内にインク３００が収容されて負圧が形成され、大気開放機構２０７が閉じた状態である。この状態から大気開放機構２０７を開放状態にすると、図８（ｃ）に示すように、フィルム部材２０３が外方向に変位して、インク液面が下がる。

図８（ｃ）の状態で、送液ポンプ２４１を正転駆動して、メインタンク１０からヘッドタンク３５にインクを送液することで、図８（ａ）に示すように、インク液面が上昇する。ここで、電極ピン２０８によって液面を検知したときに送液を停止し、大気開放機構２０７を閉じる（このときのヘッドタンク３５の状態を満タン状態とする）。

そして、図８（ａ）の満タン状態でヘッドタンク３５の液体を所要量排出することにより、フィルム部材２０３が内方へ移動して、図８（ｂ）のヘッドタンク３５内に負圧が形成された状態になる。この負圧形成のためのインク排出では、液面の高さは殆ど変化しない。

なお、ヘッドタンク３５からのインクの排出は、例えば、吸引キャップ８２ａでキャッピングして吸引ポンプ８１２を駆動することでノズルからインクを吸引排出させ、あるいは、送液ポンプ２４１を逆転駆動してヘッドタンク３５からメインタンク１０にインクを逆送して排出させ、あるいは記録ヘッド３４を駆動して液滴を吐出することで排出する。

次に、以下の説明で使用するパラメータや用語について説明する。

＜消費量系パラメータ＞
Ｖ：液体消費量カウント（又は液体消費量カウント値）
この画像形成装置では、インク消費量（液体消費量）の計測は、プログラムを用いたカウンタ（これを「ソフトカウンタ」という。）によって行っている。つまり、画像形成による液体消費量は、吐出させた液滴の体積×滴数の合計値として算出される。また、画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作による液体消費量も、同様に、吐出させた液滴の体積×滴数の合計値として算出される。さらに、維持回復動作における吸引キャップ８２ａ内への吸引による液体消費量（予め定めた設定量）も加算される。

この液体消費量カウントＶは、ヘッドタンク３５に対する液体充填完了のタイミングで、ゼロリセットする（同時にインクカートリッジ消費量に加算する。）。また、クリーニング動作終了のタイミングで、ゼロリセットする（同時にインクカートリッジ消費量に加算する。）。

Ｘ：液体消費量カウントを一時的に記憶したもの（ヘッドタンク内消費量）
この値Ｘは、ヘッドタンク３５の液面の高さを表す。また、液体供給タイムアウト後のヘッドタンク３５内の液体消費量カウントＶを記憶し、その後大気開放機構２０７を閉じた後の液体消費量は、ヘッドタンク３５の液面の高さにほとんど影響しない。したがって、液体供給タイムアウト後、大気開放機構２０７を閉じた後に液体消費した場合、記憶した値Ｘは、液体消費量カウントＶよりも精度の良いヘッドタンク３５内液面の高さ指標となる。

Ｙ：予め定めた値（第１所定値）
値Ｘｃｃが値Ｙｃｃ以下であるときには、ヘッドタンク３５の供給口部２０９の供給口２０９ａに液面が接触するように、値Ｙｃｃを設定する。この場合、値Ｘｃｃのバラツキを考慮し、バラツキが最大値でも成り立つように値Ｙｃｃを設定する。なお「ｃｃ」は単位符号であり、例えば「Ｘｃｃ」は「Ｘ」を「ｃｃ」で表したものである。

Ｚ：予め定めた値（第２所定値）
値Ｘｃｃが値Ｚｃｃ以上であるときには、ヘッドタンク３５の供給口部２０９の供給口２０９ａに液面が接触しないように、値Ｚｃｃを設定する。この場合、値Ｘｃｃのバラツキを考慮し、バラツキが最大値でも成り立つように値Ｚｃｃを設定する。

＜維持吸引系パラメータ＞
負圧形成用維持吸引：ヘッドタンク３５内に所定の負圧を形成するために、記録ヘッド３４から液体を排出させる吸引による液体消費量

ＣＬ（クリーニング）用維持吸引：ノズル面を清掃するために記録ヘッド３４のノズルから液体を排出させる吸引による液体消費量（負圧形成用維持吸引量よりも少ない。）。

＜液体供給充填系動作＞
通常充填：後述する通常充填シーケンスの通りの動作

過充填：基本的な動作は通常充填と同じであるが、通常充填よりも少しだけ充填量が多い。過充填量は、過充填後に行う「ＣＬ用維持吸引」、「空吐出」相当分程度、通常充填よりも充填量が多い。

次に、この画像形成装置におけるヘッドタンクへのインク供給（充填）のタイミング及び供給動作（充填動作）の種類について図９のフロー図を参照して説明する。

印刷動作を開始すると、キャップ８２による記録ヘッド３４のキャッピングを解除する。

そして、記録ヘッド３４から画像形成に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作を行い、空吐出動作で吐出した液体量を液体消費量カウントＶに加算する（Ｖ＝Ｖ＋吐出量）。

その後、画像形成動作に移行して、画像形成で吐出した液体量を液体消費量カウントＶに加算する（Ｖ＝Ｖ＋吐出量）。

そして、例えば、画像形成中のページ間のタイミングで、液体消費量カウントＶが予め定めた所定量Ｖ１（例えば０．５ｃｃ相当）以上になったか否かを判別する。

ここで、液体消費量カウントＶが予め定めた所定量Ｖ１以上になっていなければ、そのまま画像形成終了か否かの判別に移行する。

これに対し、液体消費量カウントＶが予め定めた所定量Ｖ１以上になっているときには、ヘッドタンク３５の電極ピン２０８がエアーを検知しているか否かを判別し、エアーを検知していないときには通常充填シーケンスを行い、また、エアーを検知しているときには大気開放充填シーケンスを行った後、画像形成終了か否かの判別に移行する。

そして、画像形成終了になるまで上記の処理を繰り返し、画像形成が終了したときには、液体消費量カウントＶが予め定めた所定量Ｖ２（例えば０．２ｃｃ相当、Ｖ２＞Ｖ１）以上になったか否かを判別する。

ここで、液体消費量カウントＶが予め定めた所定量Ｖ２以上になっていなければ、記録ヘッド３４をキャッピングして処理を終了する。

これに対し、液体消費量カウントＶが予め定めた所定量Ｖ２以上になっているときには、ヘッドタンク３５の電極ピン２０８がエアーを検知しているか否かを判別し、エアーを検知していないときには通常充填シーケンスを行い、また、エアーを検知しているときには大気開放充填シーケンスを行った後、記録ヘッド３４をキャッピングして処理を終了する。

なお、上記の処理において、画像形成中は、ヘッドタンク３５の大気開放機構２０７が閉じた状態にあるので、液体消費してもヘッドタンク３５内の液面高さは変わらず、エアーを検知することはあまりなく、通常充填シーケンスに入る場合が多い。

ただし、大気開放機構２０７を閉じた状態でも、インクカートリッジ（メインタンク）１０内に微量に存在する空気の充填の繰返しによってヘッドタンク３５に移動し、あるいは、ヘッドタンク３５内の液体消費量が増えるごとに、フィルム部材２０３が縮みきれなかった分、微妙に液面が下がることがある。ヘッドタンク３５の液面高さが下がることでエアー検知がなされると、大気開放充填シーケンスを実施する。

次に、通常充填シーケンスについて図１０のフロー図を参照して説明する。

まず、キャリッジ３３を通常充填満タン位置に移動し、大気開放機構２０７を閉じた状態で、送液ポンプ２４１を正転駆動して、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５に送液する。この場合には、本体側センサ３０１によってヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知したときに送液を停止する処理となる。

このとき、本体側センサ３０１によってヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知するまでに予め定めた所定時間経過（タイムアウト）したか否かを判別する。

ここで、タイムアウトすることなく本体側センサ３０１によってヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知したときには、送液ポンプ２４１を停止し、液体消費量カウントＶをリセットする（Ｖ＝０）。

これに対し、タイムアウトが生じたときには、インクカートリッジ１０内の液体残量不足が生じているので、供給タイムアウト発生時処理シーケンスに移行して、インクカートリッジ１０の交換待ち状態になる。

次に、大気開放充填シーケンスについて図１１のフロー図を参照して説明する。

まず、大気開放機構２０７を開放状態にした後、送液ポンプ２４１を正転駆動して、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５に送液する。この場合には、電極ピン２０８によってヘッドタンク３５内の液面を検知したときに送液を停止する処理となる。

このとき、電極ピン２０８によってヘッドタンク３５内の液面を検知するまでに予め定めた所定時間経過（タイムアウト）したか否かを判別する。

ここで、タイムアウトすることなく本体側センサ３０１によってヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知したときには、送液ポンプ２４１を停止し、液体消費量カウントＶをリセットする（Ｖ＝０）。

その後、大気開放機構２０７を閉状態する。そして、送液ポンプ２４１を逆転駆動して、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０に液体を逆転送液する。この場合には、本体側センサ３０１によってヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知したときに逆転送液を停止する処理となる。

この逆転送液によってヘッドタンク３５内に負圧が形成される。そして、クリーニング動作を行う。クリーニング動作では、過充填を行って液体消費量カウントＶをリセット（Ｖ＝０）し、クリーニング用（ＣＬ用）の維持吸引（ノズルからの吸引）を行って、吸引量を液体消費量カウントＶに加算し、ワイピングを行い、空吐出を行って、空吐出量を液体消費量カウントＶに加算し、動作完了後、液体消費量カウントＶをリセットする（Ｖ＝０）。

これに対し、タイムアウトが生じたときには、インクカートリッジ１０内の液体残量不足が生じているので、供給タイムアウト発生時処理シーケンスに移行して、インクカートリッジ１０の交換待ち状態になる。

次に、本発明の第１実施形態における供給タイムアウト発生時処理シーケンスについて図１２のフロー図を参照して説明する。

まず、電極ピン２０８による液面検知による充填中にタイムアウトが発生したか否かを判別する。

ここで、電極ピン２０８による液面検知による充填中にタイムアウトが発生したのでなければ、つまり、変位部材２０５を検知する充填中にタイムアウトが発生したときには、液面が下がっていないことが想定されるので、常に、送液ポンプ２４１を逆転駆動してヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０に液体を逆送する。

すなわち、逆送しなかった場合には、送液ポンプ２４１の部分が過負圧状態となり、この状態でインクカートリッジ１０を抜くと、抜いた瞬間に送液ポンプ２４１の部分に空気が吸い込まれ、ヘッドタンク３５に気泡が送り込まれることになり、吐出不良などを発生する。

これに対して、逆送を行うことで、送液ポンプ２４１部分の過負圧状態が解除され、インクカートリッジ１０を抜いても送液ポンプ２４１の部分に空気が吸い込まれことが防止される。

一方、電極ピン２０８で液面検知する充填中にタイムアウトが発生したのであれば、大気開放機構２０７を閉じる。

そして、ヘッドタンク内消費量Ｘｃｃ（Ｘｃｃ＝Ｖｃｃ）を記憶する。

その後、ヘッドタンク３５内の負圧回復動作を行う。この負圧回復動作では、負圧形成用維持吸引、ワイピング及び空吐出動作を行う（この場合、液体消費量カウントＶを更新する。）。

この場合、負圧形成に「逆転送液」ではなく、「維持吸引」を用いる理由は、負圧が出来ていないのでノズル面に液体が垂れているおそれがあり、この状態で逆転送液をすると、ノズル面についた液体がノズル内に入り込み、混色するおそれがあることによる。

このとき、上述したように大気開放機構２０７を閉じた状態であるので、この負圧回復動作による液体消費は、ヘッドタンク３５内の液面の高さには、ほとんど影響を与えない。

その後、ヘッドタンク内消費量Ｘｃｃを予め定めた値Ｙｃｃ（例えば１ｃｃ）と比較し、Ｘｃｃ≦Ｙｃｃか否かを判別する。

ここで、Ｘｃｃ≦Ｙｃｃであれば、ヘッドタンク３５の液面は下がっていないと判断し、逆転送液する。これに対し、Ｘｃｃ≦Ｙｃｃでなければ、つまり、Ｘｃｃ＞Ｙｃｃであれば、ヘッドタンク３５の液面は下がっていると判断し、逆転送液をせず、エアー混入フラグを立てる。

このように、電極ピンによる液面検知ではなく、ソフトカウンタによるカウント値（計測による液体消費量）が所定量（Ｙｃｃ）以下のときには、送液ポンプによる逆転送液を行うようにすることで、逆転送液が可能と判断する条件範囲を広くなり、メインタンク交換時に気泡が混入するおそれをより低減することができる。

この場合、ソフトカウンタによるカウントは、大気開放機構２０７を開放した状態から閉じた状態にした後のヘッドタンク３５内の液体消費量分の一部又は全部分を、カウントしない（計測しない）ことで、逆転送液可能と判断する条件範囲をより広くすることができる。

次に、本発明の第２実施形態における供給タイムアウト発生時処理シーケンスについて図１３のフロー図を参照して説明する。

本実施形態では、電極ピン２０８で液面検知する充填中にタイムアウトが発生した場合、ヘッドタンク内消費量Ｘｃｃを予め定めた値Ｙｃｃ（例えば１ｃｃ）以下である（Ｘｃｃ≦Ｙｃｃ）とき（第１実施形態と同じ）、又は、ヘッドタンク内消費量Ｘｃｃが予め定めた値Ｚｃｃ（例えば２．５ｃｃ）以上である（Ｘｃｃ≧Ｚｃｃ）ときには、逆転送液を行うようにしている。

このヘッドタンク内消費量Ｘｃｃが予め定めた値Ｚｃｃ以上である（Ｘｃｃ≧Ｚｃｃ）条件は、供給口部２０９の供給口２０９ａから液面が確実に離れている条件である。

つまり、図１４（ａ）に示すように、ヘッドタンク３５内の液面が供給口部２０９の供給口２０９ａから完全に離れているＸｃｃ≧Ｚｃｃ（例えばＸｃｃ＝３．０ｃｃ）の条件では、逆転送液しても、供給経路３６内では一直線上の空気となる。このような空気は、供給口２０９ａから離れた状態でヘッドタンク３５に送っても、気泡とならない（空気層部分にそのまま入る）ため、装置に悪影響を与えることがない。

これに対し、図１４（ｂ）に示すように、ヘッドタンク３５内の液面が供給口部２０９の供給口２０９ａに表面張力などでギリギリの状態で接触している場合（Ｙｃｃ＜Ｘｃｃ＜Ｚｃｃ：例えばＸｃｃ＝２．０ｃｃ））には、逆転送液した時に、供給経路３６内にまだら状に空気が吸い込まれる。この空気をヘッドタンク３５に送ると、気泡が発生し、吐出不良を招くことになる。

このように、ヘッドタンク内消費量Ｘｃｃが予め定めた値Ｚｃｃ（例えば２．５ｃｃ）以上である（Ｘｃｃ≧Ｚｃｃ）ときには逆転送液を行うこともできるので、逆転送液を行う条件をより広くすることができ、インタンク交換時に気泡が混入するおそれをより低減することができる。

次に、上述した予め定めた値である第１所定値Ｙｃｃ及び第２所定値Ｚｃｃの定め方について説明する。

ここでは、ヘッドタンク３５の構成上、大気開放状態で液体を供給したとき、液面が電極ピン２０８下までのヘッドタンク内液体量を４．８２２ｃｃ、供給口部２０９の供給口２０９ａ下までのヘッドタンク内液体量を２．５５５ｃｃとすると、両者の差は２．２６７ｃｃとなる。

液体消費量カウントＶについては、通常充填満タン状態（通常充填シーケンス終了後）の状態を基点として、Ｖｃｃを加算する。このとき、通常充填満タン位置は、電極ピン２０８で液面を検知した満タン状態よりも負圧形成消費量分（０．５〜０．７ｃｃ）減った位置である。

したがって、通常充填満タン状態から１．５６７〜１．７６７ｃｃ（１．５６７＝２．２６７−０．７、１．７６７＝２．２６７−０．５）減った状態で、ヘッドタンク３５内を大気開放した時が、供給口部２０９の供給口２０９ａに液面がちょうどついた状態となる。

また、液体消費量カウントＶは、滴吐出や維持吸引等で液体を排出するタイミングでカウントすることから、それらのバラツキを考慮する。ここでは、吐出バラツキ：±４０％以内のバラツキがあるとしている。

ここで、供給口部２０９の供給口２０９ａに確実に液面がついている条件として値Ｙｃｃを決める場合、値Ｙｃｃを１．１１９ｃｃ（約１．５６７÷１．４）以下の値にすれば供給口部２０９に液面がついている条件となることが分かる。

また、供給口部２０９の供給口２０９ａから確実に液面が離れている条件として値Ｚｃｃを決める場合、Ｚｃｃを２．４７３ｃｃ（約１．７６７×１．４）以上の値にすれば供給口部２０９の供給口２０９ａから液面が離れている条件となることが分かる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。

上述したように、液体消費量はソフトカウントで計測しているので、液体消費量カウントＶと実際の消費量が大幅にずれている場合も想定される。

特に、装置が長期間放置された場合、ヘッドタンク３５のタンクケース２０１やフィルム部材２０３の透湿性によって、ヘッドタンク３５内の水分が蒸発して、実際の液体量が大幅に減少していることが想定される。また、最初の充填動作で供給時タイムアウトを発生した場合には、逆転送液時に供給経路３６に空気を引き込むおそれがある。そこで、これらの場合には、逆送しない構成とする。

また、装置待機中の大量の液垂れが生じ場合にも液体消費量カウントＶと実際の消費量が大幅にずれることになる。例えば、装置待機中に、短時間で電極ピン２０８の検知状態が、液面検知状態から空気検知状態に移行した場合、その後大量の液垂れが生じて、実際の消費量が大幅に減少していることが想定される。

このような場合、最初の充填動作で供給時タイムアウトを発生した場合は、逆転送液時に供給経路３６に空気を引き込むおそれがあるので、逆送しない構成とする。

なお、装置が未使用状態のまま予め定めた期間放置されたか否か、あるいは、装置が待機中にあるか否かはＲＴＣ５２０を使用して計測すればよい。

また、装置待機中の大量の液垂れか否かは、次のように判定する。まず、大気開放充填終了時の時刻（時刻１）を記憶する。装置待機中は、定期的に電極ピン２０８の状態を検知し、「液面検知状態」→「エア検知状態」になった時の時刻（時刻２）を記憶する。ここで、「時刻２」−「時刻１」が予め定めた時間以内であれば、ヘッドタンク内への急激なエアリークが想定されるので、その後大量の液垂れが想定し、大量の液垂れが生じていると判定すれ良い。

なお、本願において、「用紙」とは材質を紙に限定するものではなく、ＯＨＰ、布、ガラス、基板などを含み、インク滴、その他の液体などが付着可能なものの意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものを含む。また、画像形成、記録、印字、印写、印刷はいずれも同義語とする。

また、「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こと（単に液滴を媒体に着弾させること）をも意味する。

また、「インク」とは、特に限定しない限り、インクと称されるものに限らず、記録液、定着処理液、液体などと称されるものなど、画像形成を行うことができるすべての液体の総称として用い、例えば、ＤＮＡ試料、レジスト、パターン材料、樹脂なども含まれる。

また、「画像」とは平面的なものに限らず、立体的に形成されたものに付与された画像、また立体自体を三次元的に造形して形成された像も含まれる。

また、画像形成装置には、特に限定しない限り、シリアル型画像形成装置及びライン型画像形成装置のいずれも含まれる。

１０ インクカートリッジ（メインタンク）
３３ キャリッジ
３４、３４ａ、３４ｂ 記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
３５ ヘッドタンク
３６ 供給チューブ（供給経路）
８１ 維持回復機構
２０１ タンクケース
２０２ 収容部
２０３ フィルム部材
２０４ ばね
２０８ 電極ピン（液面検知部材）
２０９ 供給口部
２４１ 送液ポンプ
４４１ 送液ポンプ
４４２ バイパス流路
５００ 制御部

Claims (4)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
   前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
   前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液し、前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する送液手段と、
   前記記録ヘッドから排出される液体消費量を計測する消費量計測手段と、
   前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクへの液体供給動作を制御する供給制御手段と、備え、
   前記ヘッドタンクは、
   タンク本体内に前記液体を収容する液体収容部と、
   前記液体収容部内の前記液体の液面を検知する液面検知部材と、
   液体供給経路を介して前記送液手段に接続され、前記液体収容部内に開口する供給口を有する液体供給口部と、
   前記液体収容部を大気に開放する大気開放手段と、を有し、
   前記液体供給口部の供給口は前記液面検知部材よりも下方に位置して設けられ、
   前記供給制御手段は、
   前記ヘッドタンクの前記大気開放手段を開放状態にし、前記送液手段で前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を供給するとき、
   所定時間経過後も前記液面検知部材によって前記液体の液面が検知されないときには前記大気開放手段を閉状態にし、
   前記消費量計測手段で計測した液体消費量の計測値が予め定めた第１所定値以下か否かを判別して、前記計測値が前記第１所定値以下であるときには、前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する制御をし、
   前記第１所定値は、前記液体消費量が前記第１所定値以下であるときに前記液体供給口部の供給口に液面が接触するように設定された値である
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記消費量計測手段は、前記ヘッドタンクの前記大気開放手段を閉状態にした後に前記記録ヘッドから排出される液体消費量の少なくとも一部を計測しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記供給制御手段は、前記消費量計測手段で計測した液体消費量の計測値が予め定めた第２所定値以上か否かを判別して、前記計測値が前記第２所定値以上であるときには、前記送液手段を駆動して前記ヘッドタンクから前記メインタンクに前記液体を逆送する制御し、
   前記第２所定値は、前記液体消費量が前記第２所定値以上であるときに前記液体供給口部の供給口に液面が接触しないように設定された値である
   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. 装置が未使用状態のまま予め定めた期間放置された後の最初の前記液体供給動作で、前記所定時間経過後も前記液面検知部材によって前記液体の液面が検知されないとき、及び、
   装置の待機中に前記ヘッドタンク内に空気が混入したことを検知した後の最初の前記液体供給動作で、前記所定時間経過後も前記液面検知部材によって前記液体の液面が検知されないとき、には、
   前記供給制御手段は、
   前記計測値が前記第１所定値以下であるときでも前記液体を逆送する制御を行わない
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。

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