JP2009045919A - 画像形成装置およびインク吐出の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクの変質を防止しつつ、インクジェットヘッド内にインクを循環させることができる画像形成装置およびインク吐出の制御方法を提供する。
【解決手段】画像形成装置１０は、インクジェットヘッド３２、第１のタンク２０２および第２のタンク２０７、第１の流路２０３、第２の流路２０５、第３の流路２０８、および第１のタンク２０２および第２のタンク２０７の負圧を管理する負圧管理機構２２２、を具備する。負圧管理機構２２２は、第１の流路２０３、インクジェットヘッド３２および第２の流路２０５を経由して、第１のタンク２０２から第２のタンク２０７にインクを送る第１のフェーズと、第２のタンク２０７を大気に開放し、第３の流路２０８を経由して、第２のタンク２０７から第１のタンク２０２にインクを送る第２のフェーズと、を交互に切り替える。インクジェットヘッド３２は、第１のフェーズと第２のフェーズとの両方でインクを吐出する。
【選択図】図５

Description

本発明は、インクジェットヘッドを用いた画像形成装置のインク循環に関する。

従来、インクジェットヘッドを用いたインクジェットプリンタ等において、ヘッドのインク吐出口周りから気泡や異物を排除する回復手段として、循環させたインクをインクジェットヘッドに供給する方式が用いられていた。この循環方式は、例えば特許文献１などに記載されている。また、例えば特許文献２に、チューブ内の気泡を抜く目的でインクを循環させる機構が記載されている。
特開２００６−２８９９５５号公報 特開平１１−１９２７１７号公報

しかしながら、特許文献１の方式では、インクを直接ポンプで加圧するため、インクが変質したりキャビテーションが発生したりしやすい。また、上記の変質したインクがまたインクジェットヘッドに戻って、画像が不安定になるという欠点がある。また、特許文献２の方式では、印字中に循環することができない。このため、一旦気泡がインクジェットヘッド内部に発生または侵入すると、この気泡をインクジェットヘッドから抜くことができないという欠点がある。

本発明の目的は、インクの変質を防止しつつ、インクジェットヘッド内にインクを循環させることができる画像形成装置およびインク吐出の制御方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る画像形成装置は、ノズルからインクを吐出することが可能なインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドとは独立に設けられ、内部にそれぞれインクを貯留するとともに、前記インクジェットヘッドにインクを供給する第１の貯留手段および第２の貯留手段と、前記インクジェットヘッドと前記第１の貯留手段とを接続する第１の流路と、前記インクジェットヘッドと前記第２の貯留手段とを接続する第２の流路と、前記第１の貯留手段と前記第２の貯留手段とを接続する第３の流路と、前記第１の貯留手段および第２の貯留手段の負圧を管理する負圧管理手段と、を具備し、前記負圧管理手段は、前記第２の貯留手段を負圧にするとともに、前記第１の貯留手段を大気に開放し、前記第１の流路、前記インクジェットヘッドおよび前記第２の流路を経由して、前記第１の貯留手段から前記第２の貯留手段にインクを送る第１のフェーズと、前記第１の貯留手段を負圧にするとともに、前記第２の貯留手段を大気に開放し、前記第３の流路を経由して、前記第２の貯留手段から前記第１の貯留手段にインクを送る第２のフェーズと、を交互に切り替えるとともに、前記インクジェットヘッドは、前記第１のフェーズと前記第２のフェーズとの両方でインクを吐出する。

前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係るインク吐出の制御方法は、インクを吐出することが可能なインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドとは独立に設けられ、内部にそれぞれインクを貯留するとともに、前記インクジェットヘッドにインクを供給する第１のタンクおよび第２のタンクと、前記インクジェットヘッドと前記第１のタンクとを接続する第１の流路と、前記インクジェットヘッドと前記第２のタンクとを接続する第２の流路と、前記第１のタンクと前記第２のタンクとを接続する第３の流路と、を具備する画像形成装置に用いられるインク吐出の制御方法であって、前記第２のタンクを負圧にするとともに前記第１のタンクを大気に開放し、前記第１の流路、前記インクジェットヘッド、前記第２の流路を経由して、前記第１のタンクから前記第２のタンクにインクを送るとともに、前記インクジェットヘッドからインクを吐出させる第１の工程と、前記第１のタンクを負圧にするとともに前記第２のタンクを大気に開放し、前記第３の流路を経由して、前記第２のタンクから前記第１のタンクにインクを送るとともに、前記インクジェットヘッドからインクを吐出させる第２の工程と、を具備し、前記第１の工程と前記第２の工程とは、交互に切り替えられる。

本発明によれば、インクの変質を防止しつつ、インクジェットヘッド内にインクを循環させることができる画像形成装置およびインク吐出の制御方法を提供できる。

以下図面を参照して、この発明の実施例について説明する。図１〜３に本画像形成装置全体の構成を示す。

画像形成装置１０は、装置本体１１を備え、この装置本体１１の後部には第1の供給トレイ１３、前部には排出トレイ１４が設けられている。装置本体１１の下部には第２の供給トレイ１５が設けられている。

図２は画像形成装置１０の内部構成を模式的に示すものである。装置本体１１内には、搬送デバイスとしての用紙搬送機構２１と、水平方向のガイド面２２ａを有する媒体ガイドとしての用紙ガイド２２と、図３に示されるヘッドクリーニング機構２４などが含まれている。

用紙ガイド２２の上部側には、キャリッジ３０と、このキャリッジ３０を駆動するためのキャリッジ駆動機構３１と、キャリッジ３０に搭載されたインクジェット方式の記録デバイスとしてのインクジェットヘッド３２などが配置されている。

図２に示すようにインクジェットヘッド３２は、用紙ガイド２２のガイド面２２ａに対向するノズル３２ａと，このノズル３２ａからインクを吐出させるインク吐出機構（図示せず）を有している。インクジェットヘッド３２はこのインクによって、図３に示す用紙Ｓに画像を形成する。図３中の矢印Ａは用紙Ｓの搬送方向を示している。

インク吐出機構の一例はサーマル方式（thermal type）である。サーマル方式は、インクジェットヘッド３２に内蔵されたヒータによってインクに熱を与えることにより、インクを沸騰させる。この沸騰による気泡の成長により、インクに圧力変化が生じる。この圧力変化によって前記ノズル３２ａからインクを吐出させることにより、用紙Ｓ上に画像を形成する。

前記サーマル方式以外に、例えば圧電効果を有する素子（例えばピエゾ素子）を用いるインク吐出機構が採用されてもよい。例えば電流によってピエゾ素子を変形させ、その変形に基くポンピング作用により、ノズル部からインクを吐出させる。

図３に示されるようにキャリッジ駆動機構３１は、水平方向に延びるキャリッジガイド４０と、ステッピングモータ等のモータ４１と、タイミングベルト４２およびスプロケット４３，４４等の動力伝達部材と、キャリッジ３０の位置を制御するためのセンサ部４５などを備えている。

キャリッジガイド４０は、用紙Ｓの搬送方向に対して直交する方向Ｂに延びている。キャリッジガイド４０は、装置本体１１のフレームに支持されている。インクジェットヘッド３２は、キャリッジ３０と共に、キャリッジガイド４０に沿って、用紙Ｓの搬送方向と直角な方向（矢印Ｂ方向）に往復移動される。

モータ４１の回転はタイミングベルト４２を介してキャリッジ３０に伝達される。このためインクジェットヘッド３２は、キャリッジガイド４０に沿って往復移動する。キャリッジ３０の位置を制御するためのセンサ部４５は、例えばエンコーダセンサ４６と、被検知部としてのラダープレート４７を備えている。ラダープレート４７は、キャリッジガイド４０と平行な方向に延びている。ラダープレート４７は、等ピッチで形成されたラダーパターンを有している。キャリッジ３０の位置に応じて、ラダープレート４７のラダーパターンがエンコーダセンサ４６によって光学的に検出されることにより、キャリッジ３０の位置が検出される。検出された位置信号は、フレキシブルハーネス４８を介して制御部５０に入力される。

図２に示されるように、用紙搬送機構２１は、第１の搬送部６１と、第２の搬送部６２と、両面印刷を行なう際に使用される両面印刷搬送部６３と、排出機構６４などを含んでいる。

第１の搬送部６１は、第１の供給トレイ１３から取出された用紙を、インクジェットヘッド３２に向かって搬送する。第２の搬送部６２は、第２の供給トレイ１５から取出された用紙を、インクジェットヘッド３２に向かって搬送する。排出機構６４は、印刷された用紙を排出トレイ１４上に排出する機能を担っている。

第１の供給トレイ１３に、複数枚の用紙（例えば印刷用紙）を厚み方向に重ねて載置することができる。図１に示すように、第１の供給トレイ１３に可動ガイド６５が設けられている。可動ガイド６５は、用紙Ｓのサイズに合わせて用紙Ｓの幅方向に移動可能である。この可動ガイド６５を用紙Ｓの幅方向に移動させることにより、第１の供給トレイ１３上の用紙Ｓの幅方向の位置を規制することができる。

第１の搬送部６１は、供給ローラ７０と、供給ローラ７０の下方に位置する分離ローラ７１と、分離パッドを含む分離ユニット７２などを含んでいる。供給ローラ７０は、第１の供給トレイ１３の下端から取出された用紙を、インクジェットヘッド３２に向けて供給する。

分離ローラ７１にはトルクリミッタが設けられている。分離ローラ７１は、前記トルクリミッタの機能により、供給ローラ７０との間に用紙が１枚のみ存在する場合には、供給ローラ７０と同一の方向に回転する。供給ローラ７０と分離ローラ７１との間に用紙が２枚以上存在する場合には、分離ローラ７１は供給ローラ７０と逆方向に回転する。従って、第１の供給トレイ１３から用紙が複数枚取り出されて供給ローラ７０と分離ローラ７１との間に送り込まれた場合には、最上部の用紙とそれ以外の用紙とが分離され、最上部の用紙のみがインクジェットヘッド３２に供給される。これら供給ローラ７０と、分離ローラ７１と、分離ユニット７２などにより、第１の供給トレイ１３から用紙を１枚ずつ取出すための用紙分離機構が構成されている。

分離ローラ７１はホルダ７３によって保持されている。ホルダ７３は、水平方向に延びる軸７４を中心に上下方向に移動可能である。分離ローラ７１は、ばねによって供給ローラ７０に所定の荷重で当接され、図示しないカムによって供給ローラ７０から離される。分離ユニット７２は、図示しないカムによって供給ローラ７０に近付いたり離れたりする方向に移動させることができる。

分離ローラ７１と分離ユニット７２は、用紙を供給したのちは、供給ローラ７０からそれぞれ離されて待機位置へ移動し、次の用紙供給時まで待機する。第１の供給トレイ１３の下端付近にリターンレバー７５が回動可能に配置されている。リターンレバー７５は、第１の供給トレイ１３から取出された用紙が供給ローラ７０に向けて搬送される際に、ばねによって用紙の搬送を妨げない位置に退避する。このリターンレバー７５は、分離ローラ７１と分離ユニット７２とが待機位置に移動するのに同期して回動し、残留する用紙を第１の供給トレイ１３へ戻す。

第１の搬送部６１は、搬送ローラ８０と、この搬送ローラ８０と対向するピンチローラ８１と、用紙センサ８２と、メディアセンサ８３と、切換部材８４などを備えている。搬送ローラ８０は、用紙を用紙ガイド２２とインクジェットヘッド３２との間に供給する。用紙センサ８２は、用紙の前端と後端の位置を検出可能なセンサアームを有している。

メディアセンサ８３は、用紙の質（例えば紙質）を検出する機能を有している。例えば用紙の表面が吸湿性のある材質の場合には、インクジェットヘッド３２から吐出するインクを増量させる信号を制御部５０に出力する。また、用紙の表面が光沢のある用紙、例えばコート紙（coat paper）の場合には、インクジェットヘッド３２から吐出するインクを減量させる信号を制御部５０に出力するといった制御がなされる。また、カラー印刷の場合に、メディアセンサ８３からの信号に基いて、複数の色要素の吐出割合を調整してもよい。

図４に示されるように搬送ローラ８０は、軸９０に取り付けられている。軸９０はステッピングモータ等の制御可能なモータ９１によって回転する。搬送ローラ８０と対向するピンチローラ８１は、図示しないばねによって、搬送ローラ８０に当接している。搬送ローラ８０の軸９０に、円板状のラダーホィール９２が取り付けられている。ラダーホィール９２には円周方向に一定のピッチでラダーパターンが形成されている。このラダーホィール９２をセンサ９３によって検出し、制御部５０に入力する。このことにより、搬送ローラ８０の回転が制御され、画像形成時に用紙の搬送が制御される。

供給ローラ７０によって第１の供給トレイ１３から取出された用紙は、図２中に矢印Ｆ１で示すように、第１の搬送部６１を通って、搬送ローラ８０とピンチローラ８１との間に搬送される。用紙の先端は用紙センサ８２によって検出され、画像形成のための位置決めがなされる。この用紙は、搬送ローラ８０が回転することにより、用紙ガイド２２の上面（ガイド面２２ａ）とインクジェットヘッド３２との間を通る。その際にインクジェットヘッド３２によって用紙Ｓに画像形成がなされる。用紙ガイド２２のガイド面２２ａには、搬送基準面として機能するリブが形成されている。これらのリブは、用紙の高さを適正に保ちかつ用紙が波打つことを抑制する。画像が形成された用紙は、排出機構６４に向けて搬送される。

第２の搬送部６２は、カセット式の第２の供給トレイ１５から用紙を取出すためのローラ１００、１０１と、切換部材１０２と、取出された用紙を案内するためのガイド部材１０３、１０４と、ガイド部材１０３、１０４の途中に設けられた搬送ローラ１０５と、搬送ローラ１０５に対向するピンチローラ１０６を備えている。ピンチローラ１０６は、ばねによって搬送ローラ１０５に押付けられている。第２の供給トレイ１５には複数枚の用紙（例えば印刷用紙）を厚み方向に重ねて収容することができる。第２の搬送部６２のローラ１００、１０１は、第２の供給トレイ１５から用紙を１枚ずつ取出すための用紙分離機構として機能する。

第２の供給トレイ１５から取出された用紙は、図２中に矢印Ｆ２で示すように、切換部材１０２を経て、第２の搬送部６２のガイド部材１０３、１０４を通る。さらにこの用紙はローラ１０５、１０６によって搬送ローラ８０に向けて搬送され、インクジェットヘッド３２と用紙ガイド２２との間に供給される。

両面印刷搬送部６３は、ガイド部材１１０、１１１と、ガイド部材１１０、１１１の途中に設けられた搬送ローラ１１２と、搬送ローラ１１２に対向するピンチローラ１１３などを備えている。ピンチローラ１１３は、ばねによって搬送ローラ１１２に押付けられている。ガイド部材１１０、１１１は、第１の搬送部６１の切換部材８４と第２の搬送部６２の切換部材１０２との間に配置されている。両面印刷時に、図２中の矢印Ｆ３方向に用紙が通される。搬送ローラ８０、１０５、１１２は金属シャフトにＥＰＤＭ等のゴム状樹脂を設けたものであり、摩擦によって用紙Sを搬送する機能を有している。

両面印刷をする場合には、用紙の一方の面がインクジェットヘッド３２によって印刷されたのち、この用紙の後端が用紙センサ８２によって検出される。その直後に搬送ローラ８０が逆回転するとともに、切換部材８４の位置が切り換わる。このことにより、用紙は図２中に矢印Ｆ３で示すように両面印刷搬送部６３に送られる。さらにこの用紙はローラ１１２、１１３によって搬送され、切換部材１０２を経て第２の搬送部６２のガイド部材１０３、１０４を通る。こうして用紙の表裏が反転し、再びこの用紙が搬送ローラ８０によってインクジェットヘッド３２に送られることにより、用紙の他方の面が印刷される。

排出機構６４は、排出ローラ１２０と、スターホイール１２１と、搬送ローラ８０の回転を排出ローラ１２０およびスターホィール１２１に伝えるための伝達機構（図示せず）などを有している。スターホィール１２１は、ステンレス鋼などの薄板からなる歯車状のホィールである。インクジェットヘッド３２によって印刷された用紙は、スターホィール１２１によって排出ローラ１２０に押付けられながら、排出トレイ１４に向けて矢印Ｆ４で示す方向に搬送される。このスターホィール１２１によって、印刷後の用紙が排出ローラ１２０から浮き上がることが防止される。

図３に示されるヘッドクリーニング機構２４は、インクジェットヘッド３２のクリーニングを行なうための吸引ポンプ１４０と、インクジェットヘッド３２の乾燥を防ぐためのキャップ１４１と、インクジェットヘッド３２のノズル３２ａをクリーニングするためのブレード部材１４２などを備えている。吸引ポンプ１４０の一例は、回転体１４３によってチューブ１４４を矢印Ｃで示す方向にしごくことにより、キャップ１４１の内側に負圧を発生させる。

キャップ１４１は、駆動機構１４５によって、上下方向（図３中の矢印Ｄ方向）に移動させることができる。駆動機構１４５は、例えばソレノイド等の図示しない電動アクチュエータを、駆動源として、キャップ１４１を上下させる。なお、モータの回転をカムあるいはリンク機構などによって直線運動に変換することにより、キャップ１４１を上下させてもよい。インクジェットヘッド３２をメンテナンスする際に、キャップ１４１をインクジェットヘッド３２に向かって上昇させることにより、キャップ１４１をインクジェットヘッド３２に密接させる。この状態で、吸引ポンプ１４０を作動させることにより、インクジェットヘッド３２のノズル３２ａに付着している余剰インクを吸引する。吸引された廃インクは、廃インクタンク１４６内に排出される。その後、キャップ１４１がインクジェットヘッド３２から離間し、さらにブレード部材１４２によってインクジェットヘッド３２のノズル３２ａがクリーニングされる。

以下、図５を用いて画像形成装置のインク循環系について説明する。図５は、本発明のインク循環系の接続状態を示した系統図である。画像形成装置１０は、インクを貯留するメイン貯留手段であるメインタンク２０１と、メインタンク２０１からインクが供給され、インクジェットヘッド３２に供給される前に一時的に内部にインクが貯留される第１の貯留手段である第１のタンク２０２と、インクジェットヘッド３２から排出されたインクを一時的に内部に貯留する第２の貯留手段である第２のタンク２０７と、第１のタンク２０２および第２のタンク２０７の負圧を管理する負圧管理手段である負圧管理機構２２２と、第１のタンク２０２内に貯留されたインクの液量を感知する第１のセンサ手段である第１のセンサ機構２２６と、第２のタンク２０７内に貯留されたインクの液量を感知する第２のセンサ手段である第２のセンサ機構２２７と、を備えている。

画像形成装置１０は、さらに、インクジェットヘッド３２と第１のタンク２０２とを接続する第１の流路２０３と、インクジェットヘッド３２と第２のタンク２０７とを接続する第２の流路２０５と、第１のタンク２０２と第２のタンク２０７とを接続する第３の流路２０８と、メインタンク２０１と第１のタンク２０２とを接続する第４の流路２２１と、を備えている。第１から第４の流路２０３、２０５、２０８、２２１は、それぞれチューブ状をなした管によって形成されている。

画像形成装置１０は、第４の流路２２１の途中に設けられたインク供給弁２２３と、第３の流路２０８に設けられた逆流防止弁２０９と、第１の流路２０３の途中に設けられた第１のフィルタ２０４と、第３の流路２０８の途中に設けられた第２のフィルタ２２４と、第４の流路２２１の途中に設けられた第３のフィルタ２２５と、を備えている。

第１のセンサ機構２２６は、第１のタンク２０２内のインクが上限のしきい値を上回ったことを感知する第１の上限センサ２２６Ａと、第１のタンク２０２内のインクが下限のしきい値を下回ったことを感知する第１の下限センサ２２６Ｂと、を有している。第２のセンサ機構２２７は、第２のタンク２０７内のインクが上限のしきい値を上回ったことを感知する第２の上限センサ２２７Ａと、第２のタンク２０７内のインクが下限のしきい値を下回ったことを感知する第２の下限センサ２２７Ｂと、を有している。

負圧管理機構２２２は、第１のタンク２０２からの空気を排出する第１の排気手段である第１のポンプ２１０と、第１のタンク２０２に設けられた第１の大気開放手段である第１の大気開放弁２１２と、第２のタンク２０７からの空気を排出する第２の排気手段である第２のポンプ２１１と、第２のタンク２０７に設けられた第２の大気開放手段である第２の大気開放弁２１３と、第１のポンプ２１０、第１の大気開放弁２１２、第２のポンプ２１１、および第２の大気開放弁２１３を制御する制御手段である前記制御部５０と、を有している。第１、第２のポンプ２１０、２１１は、チューブポンプやダイヤフラムポンプなど、種類は問わない。また、第１、第２のポンプ２１０、２１１に接続された管のチャンバ内の開放端は、液面に触れないようになっている。第１の大気開放弁２１２、第２の大気開放弁２１３は、制御部５０の制御によって開閉が制御される電磁弁で構成される。

図６のタイミングチャートを参照して、画像形成装置１０のインク吐出の制御方法について説明する。このインク吐出の制御方法では、第１のタンク２０２から第２のタンク２０７にインクを送る第１のフェーズ（第１の工程）と、第２のタンク２０７から第１のタンク２０２にインクを送る第２のフェーズ（第２の工程）と、がある。当該制御方法において、第１のフェーズおよび第２のフェーズは、交互に切り替えられる。

本実施形態のインク吐出の制御方法では、第１のフェーズおよび第２のフェーズに先立つ初期充填工程がある。初期充填工程では、第１の大気開放弁２１２を開き、第１のタンク２０２の内部を大気圧にする。このとき、同時にインク供給弁２２３が開放され、メインタンク２０１から第１のタンク２０２にインクが供給される。このインクの供給は、メインタンク２０１と第１のタンク２０２との間の水頭差を利用する。

第１のタンク２０２内のインクの液量が適量に達したことを第１のセンサ機構２２６の第１の上限センサ２２６Ａで検知すると、制御部５０（負圧管理機構２２２）は、第２のポンプ２１１を動作させてインクを吸引させる。このとき、逆流防止弁２０９が設けられるため、第３の流路２０８を経由してインクが第１のタンク２０２から第２のタンク２０７に流れることはない。インクはインクジェットヘッド３２内を通過し、インクジェットヘッド３２内にインクが充填される。第２のタンク２０７内のインクが適量に達したことが第２のセンサ機構２２７の第２の下限センサ２２７Ｂで検知されると、インクの初期充填は完了し待機状態になる。

続いて、第１のフェーズが開始され、第１の大気開放弁２１２が開放され第２のポンプ２１１が駆動する。これによって、第１のタンク２０２からインクジェットヘッド３２を通して第２のタンク２０７にインクが流れる。同時にインクジェットヘッド３２において印字動作が開始され、用紙Ｓに対して画像が形成される。なお、第１のタンク２０２は大気に開放されているため、インクジェットヘッド３２内の負圧は適正に保たれる。これにより、印字に大きく影響を与えることはない。また、インクジェットヘッド３２に侵入した微細な塵埃や気泡は、インクの循環とともにインクジェットヘッド３２外に流しだされる。これにより、塵埃や気泡に起因する印字抜けが発生したとしても、間もなく回復する。

第２のタンク２０７内のインクの液量が所定の上限しきい値を上回ったことが第２の上限センサ２２７Ａによって感知されると、制御部５０（負圧管理機構２２２）は、第２のポンプ２１１を停止させる。第１の大気開放弁２１２が閉じられ、第２の大気開放弁２１３が開放されて第１のフェーズが終了する。続いて、第２のフェーズが開始し、制御部５０は、第１のポンプ２１０を駆動し、第１のタンク２０２内の空気を外部に排出する。第１のタンク２０２内の負圧が大きくなると、第３の流路２０８、逆流防止弁２０９を通して、第２のタンク２０７から第１のタンク２０２にインクが還流する。同時にインクジェットヘッド３２において印字動作が開始され、用紙Ｓに対して画像が形成される。このとき、第１のフィルタ２０４の管路抵抗によってインクジェットヘッド３２からインクが逆流することはない。同じ機能を果たすため、第１のフィルタ２０４の代わりに逆流防止弁を用いてもよい。また、第２の大気開放弁２１３が開放されているため、インクジェットヘッド３２内の負圧はインクジェットヘッド３２と第２のタンク２０７との間の水頭差で決定され、印字に影響はない。

第２のタンク２０７内のインクの液量が所定の下限しきい値を上回ったことが第２の下限センサ２２７Ｂによって感知されると、制御部５０（負圧管理機構２２２）は、第１のポンプ２１０を停止させる。これによって第２のフェーズが終了する。続いて、第１の大気開放弁２１２は開放され、第２の大気開放弁２１３が閉じられて、再び第１のフェーズが開始する。このとき、第１のタンク２０２内のインクの液量が所定の下限しきい値を下回ることが第１の下限センサ２２６Ｂで感知されたとき、適宜メインタンク２０１からインクが補給される。以後、第１のフェーズ（第１の工程）と第２のフェーズ（第２の工程）とが交互に切り替えられ、インク循環および印刷が行われる。

本実施形態によれば、印字中のヘッド内の塵埃や気泡による画像不良を解消する目的で、インクジェットヘッド３２を通してインクを循環させるときに、インクが第１、第２のポンプ２１０、２１１内を通過しないため、第１、第２のポンプ２１０、２１１の圧力および圧力変動によるインクの劣化がない。また、第１、第２のポンプ２１０、２１１は空気の排気にのみ用いられるため、外部から塵埃が侵入するのを防止できる。

続いて、図７を参照して、画像形成装置の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態の画像形成装置は、ポンプ２３１が第１のタンク２０２と第２のタンク２０７で共用されている点で第１の実施形態と異なっているが、他の部分は共通している。このため、主として第１の実施形態と異なる部分について説明し、第１の実施形態と共通する箇所については共通の符号を付して説明を省略する。

図７に示すように、第２の実施形態の画像形成装置２３０は、第１のタンク２０２および第２のタンク２０７に共通で使用される排気手段であるポンプ２３１と、ポンプ２３１と第１のタンク２０２および第２のタンク２０７の接続状態を切り替える切り替え弁（切り替え手段）である三方弁２３２と、を有している。三方弁２３２は、ポンプ２３１と第１のタンク２０２が接続している状態と、ポンプ２３１と第２のタンク２０７が接続している状態と、を切り替えることができる。三方弁２３２は、制御手段である制御部５０の制御によって開閉が制御される電磁弁で構成される。制御手段である制御部５０は、ポンプ２３１、三方弁２３２、第１の大気開放弁２１２、第２の大気開放弁２１３の動作を制御している。

第２の実施形態の画像形成装置２３０に用いられるインク吐出の制御方法について簡単に説明する。

初期充填工程では、第１の大気開放弁２１２を開き、第１のタンク２０２の内部を大気圧にする。このとき、同時にインク供給弁２２３が開放され、メインタンク２０１から第１のタンク２０２にインクが供給される。このインクの供給は、メインタンク２０１と第１のタンク２０２との間の水頭差を利用する。

第１のタンク２０２内のインクの液量が適量に達したことを第１のセンサ機構２２６の第１の上限センサ２２６Ａで検知すると、制御部５０は、ポンプ２３１を動作させるとともに、三方弁２３２を切り替えてポンプ２３１と第２のタンク２０７とが接続した状態にしてインクを吸引させる。インクはインクジェットヘッド３２内を通過し、インクジェットヘッド３２内にインクが充填される。第２のタンク２０７内のインクが適量に達したことが第２のセンサ機構２２７の第２の下限センサ２２７Ｂで検知されると、インクの初期充填は完了し待機状態になる。

続いて、第１のフェーズが開始し、第１の大気開放弁２１２が開放され、ポンプ２３１を駆動する。これによって、第１のタンク２０２からインクジェットヘッド３２を通して第２のタンク２０７にインクが流れる。同時にインクジェットヘッド３２において印字動作が開始され、用紙Ｓに対して画像が形成される。なお、第１のタンク２０２は大気に開放されているため、インクジェットヘッド３２内の負圧は適正に保たれる。これにより、印字に大きく影響を与えることはない。また、インクジェットヘッド３２に侵入した微細な塵埃や気泡は、インクの循環とともにインクジェットヘッド３２外に流しだされる。これにより、塵埃や気泡に起因する印字抜けが発生したとしても、間もなく回復する。

第２のタンク２０７内のインクの液量が所定の上限しきい値を上回ったことが第２の上限センサ２２７Ａによって感知されると、制御部５０は、ポンプ２３１を停止させる。第１の大気開放弁２１２が閉じられ、第２の大気開放弁２１３が開放されて第１のフェーズが終了する。続いて、第２のフェーズが開始し、制御部５０は、ポンプ２３１を駆動するとともに三方弁２３２をポンプ２３１と第１のタンク２０２とが接続した状態に切り替える。これによって、第１のタンク２０２内の空気を外部に排出する。第１のタンク２０２内の負圧が大きくなると、第３の流路２０８、逆流防止弁２０９を通して、第２のタンク２０７から第１のタンク２０２にインクが還流する。このとき、第１のフィルタ２０４の管路抵抗によってインクジェットヘッド３２からインクが逆流することはない。このとき、第２の大気開放弁２１３が開放されているため、インクジェットヘッド３２内の負圧はインクジェットヘッド３２と第２のタンク２０７との間の水頭差で決定され、印字に影響はない。

第２のタンク２０７内のインク量が適量であることが検知されると、ポンプ２３１は停止する。続いて、第１の大気開放弁２１２は開放され、第２の大気開放弁２１３が閉じられる。このとき、第１のタンク２０２内のインクの液量が所定の下限しきい値を下回ることが第１の下限センサ２２６Ｂで感知されたとき、適宜メインタンク２０１からインクが補給される。以後、第１のフェーズ（第１の工程）と第２のフェーズ（第２の工程）とが交互に切り替えられ、インク循環および印刷が行われる。

第２の実施形態によれば、ポンプ２３１を第１のタンク２０２と第２のタンク２０７とで共用できるため、ポンプの数を少なくして、インク循環系の構成を簡略化することができる。

本発明の画像形成装置は、上記実施の形態のものに限定されるものではない。その他、画像形成装置は、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の斜視図。 図１に示す画像形成装置を横方向から示す側面模式図。 図１に示す画像形成装置のインクジェットヘッドの周囲の構造を示す斜視図。 図１に示す画像形成装置の搬送ローラの周囲の構造を拡大して示す斜視図。 図１に示す画像形成装置のインク循環系の接続状態を示した系統図。 図１に示す画像形成装置のインク吐出の制御方法を示したタイミングチャート。 第２の実施形態に係る画像形成装置の系統図。

符号の説明

３２…インクジェットヘッド、５０…制御部、２０１…メインタンク、２０２…第１のタンク、２０３…第１の流路、２０５…第２の流路、２０７…第２のタンク、２０８…第３の流路、２１０…第１のポンプ、２１１…第２のポンプ、２１２…第１の大気開放弁、２１３…第２の大気開放弁、２２２…負圧管理機構、２２６…第１のセンサ機構、２２７…第２のセンサ機構、２３１…ポンプ、２３２…三方弁

Claims (10)

1. ノズルからインクを吐出することが可能なインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドとは独立に設けられ、内部にそれぞれインクを貯留するとともに、前記インクジェットヘッドにインクを供給する第１の貯留手段および第２の貯留手段と、
   前記インクジェットヘッドと前記第１の貯留手段とを接続する第１の流路と、
   前記インクジェットヘッドと前記第２の貯留手段とを接続する第２の流路と、
   前記第１の貯留手段と前記第２の貯留手段とを接続する第３の流路と、
   前記第１の貯留手段および第２の貯留手段の負圧を管理する負圧管理手段と、
   を具備し、
   前記負圧管理手段は、
   前記第２の貯留手段を負圧にするとともに、前記第１の貯留手段を大気に開放し、前記第１の流路、前記インクジェットヘッドおよび前記第２の流路を経由して、前記第１の貯留手段から前記第２の貯留手段にインクを送る第１のフェーズと、
   前記第１の貯留手段を負圧にするとともに、前記第２の貯留手段を大気に開放し、前記第３の流路を経由して、前記第２の貯留手段から前記第１の貯留手段にインクを送る第２のフェーズと、
   を交互に切り替えるとともに、
   前記インクジェットヘッドは、前記第１のフェーズと前記第２のフェーズとの両方でインクを吐出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記負圧管理手段は、
   内部から排気を行って前記第１の貯留手段を負圧にする第１の排気手段と、
   前記第１の貯留手段を大気に開放するための第１の大気開放手段と、
   内部から排気を行って前記第２の貯留手段を負圧にする第２の排気手段と、
   前記第２の貯留手段を大気に開放するための第２の大気開放手段と、
   前記第１の排気手段、前記第１の大気開放手段、前記第２の排気手段、および前記第２の大気開放手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の貯留手段内に貯留されたインクの液量を感知する第２のセンサ手段をさらに具備し、
   前記制御手段は、
   前記第１のフェーズにあるときに、前記第２の貯留手段の内のインクの液量が所定の上限しきい値を上回るとき、前記第２のフェーズに切り替えるとともに、
   前記第２のフェーズにあるときに、前記第２の貯留手段内のインクの液量が所定の下限しきい値を下回るとき、前記第１のフェーズに切り替えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の貯留手段内に貯留されたインクの液量を感知する第１のセンサ手段と、
   前記第１の貯留手段に接続されるとともに、内部にインクを貯留するメイン貯留手段と、
   をさらに具備し、
   前記制御手段は、前記第１の貯留手段内のインクの液量が所定の下限しきい値を下回るとき、前記メイン貯留手段から前記第１の貯留手段にインクを供給することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記負圧管理手段は、
   内部から排気を行って前記第１の貯留手段および前記第２の貯留手段を負圧にする排気手段と、
   前記第１の貯留手段と前記排気手段とが接続している第１の状態と、前記第２の貯留手段と前記排気手段とが接続している第２の状態と、を切り替える切り替え手段と、
   前記第１の貯留手段を大気に開放するための第１の大気開放手段と、
   前記第２の貯留手段を大気に開放するための第２の大気開放手段と、
   前記排気手段、前記切り替え手段、前記第１の大気開放手段、および前記第２の大気開放手段を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記第２の貯留手段内に貯留されたインクの液量を感知する第２のセンサ手段をさらに具備し、
   前記制御手段は、
   前記第１のフェーズにあるときに、前記第２の貯留手段内のインクの液量が上限しきい値を上回るとき、前記第２のフェーズに切り替えるとともに、
   前記第２のフェーズにあるときに、前記第２の貯留手段内のインクの液量が下限しきい値を下回るとき、前記第１のフェーズに切り替えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記第１の貯留手段内に貯留されたインクの液量を感知する第１のセンサ手段と、
   前記第１の貯留手段に接続されるとともに、内部にインクを貯留するメイン貯留手段と、
   をさらに具備し、
   前記制御手段は、前記第１の貯留手段の所定の下限しきい値を下回るとき、前記メイン貯留手段から前記第１の貯留手段にインクを供給することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. インクを吐出することが可能なインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドとは独立に設けられ、内部にそれぞれインクを貯留するとともに、前記インクジェットヘッドにインクを供給する第１のタンクおよび第２のタンクと、
   前記インクジェットヘッドと前記第１のタンクとを接続する第１の流路と、
   前記インクジェットヘッドと前記第２のタンクとを接続する第２の流路と、
   前記第１のタンクと前記第２のタンクとを接続する第３の流路と、
   を具備する画像形成装置に用いられるインク吐出の制御方法であって、
   前記第２のタンクを負圧にするとともに前記第１のタンクを大気に開放し、前記第１の流路、前記インクジェットヘッド、前記第２の流路を経由して、前記第１のタンクから前記第２のタンクにインクを送るとともに、前記インクジェットヘッドからインクを吐出させる第１の工程と、
   前記第１のタンクを負圧にするとともに前記第２のタンクを大気に開放し、前記第３の流路を経由して、前記第２のタンクから前記第１のタンクにインクを送るとともに、前記インクジェットヘッドからインクを吐出させる第２の工程と、
   を具備し、
   前記第１の工程と前記第２の工程とは、交互に切り替えられることを特徴とするインク吐出の制御方法。
9. 前記第１の工程にあるときに、前記第２のタンク内のインクの液量が所定の上限しきい値を上回るとき、前記第１の工程から前記第２の工程に切り替えられるとともに、
   前記第２の工程にあるときに、前記第２のタンク内のインクの液量が所定の下限しきい値を下回るとき、前記第２の工程から前記第１の工程に切り替えられることを特徴とする請求項８に記載のインク吐出の制御方法。
10. 前記第１のタンクに接続されるとともに、内部にインクを貯留するメインタンクをさらに具備する画像形成装置に用いられるインク吐出の制御方法であって、
    前記第１のタンク内のインクの液量が所定の下限しきい値を下回るとき、前記メインタンクから前記第１のタンクにインクが供給されることを特徴とする請求項９に記載のインク吐出の制御方法。

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