JP5248816B2 - 液体吐出装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は液体吐出装置および画像形成装置、液体貯留量判定方法に係り、特にインクジェット式記録装置に用いられる液体吐出装置に関する。

従来より、記録ヘッドのノズルからのインク漏れを防止するために、ノズル部分に負圧を印加して背圧制御を行う技術が存在する。そこで、記録ヘッドの背圧制御を行うための装置として、以下の発明が開示されている。

特許文献１に開示される発明は、記録ヘッドに連通するインク袋と、インク袋を密閉するための密閉手段と、密閉手段とインク袋の間の空間を負圧吸引する吸引手段と、密閉手段とインク袋の間の空間の圧力を検出する負圧検出手段を有する。

そして、吸引手段で負圧吸引をしたときの密閉手段とインク袋との間の空間の負圧変化状態を負圧検出手段で検出することで、インク袋のインク残留量を検出し、この検出したインク残留量をもとに記録ヘッドの背圧制御を行う、としている。

また、記録ヘッド内のインクの液圧や残留量を検出する手段として、以下の発明が開示されている。

特許文献２に開示される発明は、記録ヘッド内のインク供給路の壁の一部を可撓膜で構成し、この可撓膜の変位を検出することにより、記録ヘッド内のインクの液圧や残留量を検出する、としている。
特開２００３−３００３３１号公報 特開昭５９−１０４９４７号公報

しかしながら、特許文献１に開示される発明は、負圧検出手段により密閉手段とインク袋の間の空間の圧力を検出しているが、インク袋内のインクの圧力は検出していない。そのため、インクの残留量を検出する時には、記録ヘッドからのインクの吐出を停止してインク袋内のインクの圧力を一定にする必要がある。したがって、記録ヘッドからインクの吐出を行っている時には、インクの残留量の検出精度が低下してしまい、安定した記録ヘッドの背圧制御を行うことができないおそれがある。

また、特許文献２に開示される発明は、可撓膜に繰り返し変位を与えることにより、可撓膜が劣化してしまう。そして、可撓膜が劣化すると、インクの液圧の検出や残留量の検出精度が低下してしまう。特に、大量のインクを消費するような記録装置に備わる記録ヘッドの場合には、可撓膜の変形量や変形回数が多くなり、可撓膜にかかる負担が大きくなって劣化が早まることが懸念される。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、液体室の液体の貯留量の判定精度を向上させて安定した背圧制御を行うことができる液体吐出装置を提供すること、を目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る発明は、液体を貯留する液体室と気体を充填する気体室と前記液体室と前記気体室の間を仕切る可撓膜を備えるサブタンクと、前記液体室に連通し液体を貯留する液体タンクと、前記液体室と前記液体タンクの間で液体を搬送する液体搬送手段と、前記液体室に連通する吐出ヘッドと、前記気体室の圧力を制御して前記吐出ヘッド内の液体の背圧制御を行う制御手段と、前記液体室の圧力を検出する液体圧検出手段と、前記気体室の圧力を検出する気体圧検出手段と、前記液体圧検出手段により検出した前記液体室の圧力と前記気体圧検出手段により検出した前記気体室の圧力の差である気液圧力差をもとに前記液体室に貯留する液体の量について前記背圧制御が可能な許容範囲内にあるか否か、を判定する液体貯留量判定手段と、を有し、前記液体貯留量判定手段は、前記気液圧力差について前記可撓膜が自由に撓むことができる範囲を定め、前記範囲の限界値を超えた時に前記液体室に貯留する液体の量について前記背圧制御が可能な許容範囲の限界値に達したと判定し、前記可撓膜が自由に撓むことができる範囲は、前記液体室の圧力をＰ _１ 、前記気体室の圧力をＰ _２ とした時、前記気液圧力差（Ｐ _１ −Ｐ _２ ）が、Ｐ _ｍｉｎ ≦（Ｐ _１ −Ｐ _２ ）≦Ｐ _ｍａｘ （Ｐ _ｍｉｎ ：気体室の圧力が大きくなり可撓膜が張って自由に撓むことができなくなる限界値、Ｐ _ｍａｘ ：インク室のインク量が増加し、可撓膜が張って自由に撓むことができなくなる限界値）であり、前記制御手段は、前記液体搬送手段により前記液体タンクから前記液体室への液体を搬送する補給搬送を行い、前記液体貯留量判定手段にて前記液体室の液体の貯留量について前記背圧制御が可能な許容範囲の上限値に達したと判定したときに前記補給搬送を停止し、前記液体搬送手段により前記液体室から前記液体タンクへ液体を搬送する戻し搬送を行うように制御し、前記補給搬送を行うことにより前記液体室の液体の貯留量について前記背圧制御が可能な許容範囲の下限値から上限値まで達するために要する時間である液体補給時間を検出し、検出した前記液体補給時間をもとに前記可撓膜の劣化状態を判定する可撓膜劣化判定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、液体室と気体室のそれぞれの圧力を検出し、液体室と気体室の圧力差から液体室の液体の貯留量について背圧制御が可能な許容範囲内にあるか否かの判定に用いるので、液体補給中および液体消費中といった液体室の液体の貯留量が変化する状況においても、液体室の液体の貯留量についての判定精度を向上させることができる。

また、液体補給中および液体消費中といった液体室の液体の貯留量が変化する状況においても、液体室の液体の貯留量について前記背圧制御が可能な許容範囲の限界値に達したことを判定することができる。

また、可撓膜に加わる負荷を緩和して可撓膜の長寿命化を図りつつ、安定した背圧制御を行うことができる。さらに、可撓膜の劣化を検出することができる。

前記目的を達成するために請求項２に係る発明は、請求項１の液体吐出装置において、前記制御手段は、前記補給搬送を行うときの速度を、一定に制御すること、または、周期的に変化させるように制御すること、を特徴とする。

本発明によれば、安定した液体タンクから液体室への液体の搬送を行うことができる。また、周期的に変化させるように制御することにより、可撓膜に周期変動を与えて付着している気泡や異物を剥がれ易くすることができる。

前記目的を達成するために請求項３に係る発明は、請求項１または２の液体吐出装置において、前記可撓膜劣化判定手段は、前記液体補給時間が所定値Ｔ_Ｌを超えたときに、前記可撓膜の劣化状態として使用不可能な状態にある、と判定すること、を特徴とする。

本発明によれば、可撓膜の寿命を検出することができる。

前記目的を達成するために請求項４に係る発明は、請求項３の液体吐出装置において、前記可撓膜劣化判定手段が前記可撓膜の劣化状態として使用不可能な状態にあると判定した時に、前記可撓膜の交換時期であることを報知する報知手段と、を有することを特徴とする。

前記目的を達成するために請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか１つの液体吐出装置において、前記制御手段は、前記液体補給時間に応じて前記戻し搬送における液体の搬送量を制御すること、を特徴とする。

本発明によれば、可撓膜にかかる負荷を軽減し長寿命化を図りつつ、液体室の液体量を一定にすることができる。

前記目的を達成するために請求項６に係る発明は、画像形成装置において、請求項１乃至５のいずれか１つの液体吐出装置を有すること、を特徴とする。

本発明によれば、液体室の液体の貯留量の判定精度を向上させて安定した背圧制御を行うことができる。

以下添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔液体吐出装置の説明〕
図１は、本発明の液体吐出装置の概要図である。図１に示すように、本発明の液体吐出装置１１は、記録ヘッド１２（吐出ヘッド）、サブタンク１３、インクタンク１４（液体タンク）、インクポンプ１６（液体搬送手段）、気体ポンプ１７、インク室圧力計１８（液体圧検出手段）、気体室圧力計１９（気体圧検出手段）、液体貯留量判定手段２１、コントローラ２２（制御手段）、駆動手段２３、可撓膜劣化判定手段２４、報知手段２６などから構成される。

記録ヘッド１２には、後述するノズル１５１が形成され、当該ノズル１５１からインクを吐出する。詳しくは後述する。

サブタンク１３は、密閉容器であるタンク内に可撓膜２７を備え、当該可撓膜２７によりタンク内はインク室２８（液体室）と気体室２９に分割されている。可撓膜２７としては、フィルム膜や弾性膜などが考えられる。インク室２８は、バルブ３１を介して連通路３２により記録ヘッド１２に連通し、インクポンプ１６とバルブ３３を介して連通路３４によりインクタンク１４にも連通している。また、インク室２８内のインクの圧力は、インク室圧力計１８により検出される。気体室２９は、連通路３６を介して気体ポンプ１７に連通している。また、気体室２９内の気体の圧力は、気体室圧力計１９により検出される。

そして、インク室圧力計１８によりインク室２８の圧力Ｐ_１を検出して、気体ポンプ１７による気体室２９への気体の出し入れを制御して、インク室２８の圧力Ｐ_１を所定の背圧値になるように背圧制御を行う。これにより、記録ヘッド１２内のインクに背圧を付与する。なお、サブタンク１３の圧力は調整可能なため、サブタンク１３を記録ヘッド１２の上部に設けてサブタンク１３と記録ヘッド１２間の連通路３２を短くすることが可能であり、流路の圧力損失変動に起因する背圧変動を低減できる。

インクタンク１４は、サブタンク１３のインク室２８に補給するためのインクを貯留している。

液体貯留量判定手段２１は、インク室圧力計１８によるインクの圧力の検出データと気体室圧力計１９による気体の圧力の検出データをもとに、サブタンク１３のインク室２８内に貯留するインクの量を判定するための手段である。

コントローラ２２は、気体室２９の圧力を制御して記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行う。また、液体貯留量判定手段２１により判定されたサブタンク１３のインク室２８内に貯留するインクの量のデータをもとに、駆動手段２３に供給する駆動データを作成してインクポンプ１６と気体ポンプ１７の駆動を制御する。また、作成したインクポンプ１６の駆動データを可撓膜劣化判定手段２４へ供給する。

可撓膜劣化判定手段２４は、コントローラ２２で作成され駆動手段２３に供給されるインクポンプ１６の駆動データをもとに可撓膜２７の劣化状態を判定するための手段であり、判定結果のデータを報知手段２６に供給する。報知手段２６は、可撓膜２７の交換時期を報知する手段であり、表示手段や警告音発生手段などが考えられる。

〔液体貯留量の判定〕
図２は、サブタンク１３のインク室２８におけるインク貯留量の判定についてのフローチャート図である。図２に示すように、スタートすると、まず、インク室圧力計１８によりインク室２８内の圧力Ｐ_１を検出し、気体室圧力計１９により気体室２９内の圧力Ｐ_２を検出する（ステップＳ２−１）。

次に、液体貯留量判定手段２１において、インク室２８内の圧力Ｐ_１の検出データと気体室２９内の圧力Ｐ_２の検出データをもとに、気液圧力差である圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求める。

ここで、図３は、可撓膜２７としてフィルム膜を使用したときの、インク室２８内のインク量と圧力Ｐ_１および気体室２９内の圧力Ｐ_２の関係を示す図である。そして、図３のようにインク量の変化に対して変化する圧力Ｐ_１と圧力Ｐ_２について、圧力差の様子を求めると図４のように示される。本発明では、この圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）をもとに、判定を行う。具体的には、可撓膜２７が負荷なく張られた状態からインク量が変化して可撓膜２７の張力が増大し、可撓膜２７が張って自由に撓むことが出来なくなる限界の状態（気体室２９の圧力を制御して自由に可撓膜２７を撓ませて記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる限界の状態）として、「インクエンプティ」や「インクフル」を判定する。なお、圧力差は（Ｐ_２−Ｐ_１）としてもよい。

そこで、求めた圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）について、（Ｐ_１−Ｐ_２）≦Ｐ_ｍｉｎの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２−２）。Ｐ_ｍｉｎは、可撓膜２７が張って自由に撓むことが出来なくなる限界値であり、インク室２８のインク量について、記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる許容範囲の下限値を示す。

そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）≦Ｐ_ｍｉｎの条件を満たす場合には、インク室２８のインク量について、記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる許容範囲の下限値を下回っており、「インクエンプティ」と判定する（ステップＳ２−３）。この「インクエンプティ」と判定された時のサブタンク１３内の可撓膜２７の様子は、図４のＡ_１，Ｂ_１のように表される。このように図４のＡ_１，Ｂ_１に表されるように、気体室２９の圧力が大きくなってインク室２８内のインクの量が減少している。可撓膜２７は、インク室２８側に押されて張り自由に撓むことが出来なくなっている。

一方、（Ｐ_１−Ｐ_２）≦Ｐ_ｍｉｎの条件を満たさない場合には、さらに、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２−４）。Ｐ_ｍａｘは、可撓膜２７が張って自由に撓むことが出来なくなる限界値であり、インク室２８のインク量について、記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる許容範囲の上限値を示す。

（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たす場合には、記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる許容範囲の上限値を上回っており、「インクフル」と判定する（ステップＳ２−５）。この「インクフル」と判定された時のサブタンク１３内の可撓膜２７の様子は、図４のＤ_１，Ｅ_１のように表される。このように図４のＤ_１，Ｅ_１に表されるように、気体室２９の圧力が小さくなってインク室２８内のインクの量が増加している。可撓膜２７は、気体室２９側に押されて張り自由に撓むことが出来なくなっている。

（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たさない場合には、「記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる許容範囲内にある」と判定する（ステップＳ２−６）。この「記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる許容範囲内にある」と判定された時のサブタンク１３内の可撓膜２７の様子は、図４のＣ_１のように表される。このように図４のＣ_１に表されるように、インク室２８内のインク量が記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる量となるように、可撓膜２７によりインク室２８と気体室２９が分割されている。

ここで、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求めて判定することのメリットについて説明する。図３に示すように、背圧制御を行う時の背圧設定値として所定の負圧値を定めたときに、インク室２８内の圧力Ｐ_１および気体室２９内の圧力Ｐ_２はそれぞれ、インク量によって図示するような変化をする。

具体的には、インク室２８内の圧力Ｐ_１および気体室２９内の圧力Ｐ_２が背圧設定値となっているインク量の値の範囲を許容範囲とすると、許容範囲よりも少ないインク量では、インク室２８内の圧力Ｐ_１および気体室２９内の圧力Ｐ_２を背圧設定値に制御することができず、インク室２８内の圧力Ｐ_１は背圧設定値よりも大きな負圧値となる一方、気体室２９内の圧力Ｐ_２は背圧設定値よりも正圧側の値となってしまう。また、許容範囲よりも多いインク量では、インク室２８内の圧力Ｐ_１および気体室２９内の圧力Ｐ_２を背圧設定値に制御することができず、インク室２８内の圧力Ｐ_１は背圧設定値よりも正圧側の値となる一方、気体室２９内の圧力Ｐ_２は背圧設定値よりも大きな負圧値となってしまう。

ここで、図３に示すように、許容範囲よりも少ないインク量および許容範囲よりも多いインク量において、インク室２８内の圧力Ｐ_１のインク量に対する変化量（グラフの傾き）よりも気体室２９内の圧力Ｐ_２のインク量に対する変化量（グラフの傾き）のほうが大きい。これは、所定の圧力値に調整される側のインク室２８内の圧力Ｐ_１に比べ、調整する側の気体室２９の圧力Ｐ_２は可撓膜２７の張力に抗するため、より大きく立ち上がることによるものである。そこで、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を使用するほうが検出の感度が良く判定精度が向上すると考え、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求めて判定することにしている。

また、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求めて判定することのメリットについては、以下のことも考えられる。例えば、図５に示すように、インクポンプ１６の脈動等の外乱により、インク室２８内の圧力Ｐ_１について急峻な圧力変化が発生した場合（図５（ａ））、気体室２９にも伝播して気体室２９内の圧力Ｐ_２も急峻な圧力変化が発生する（図５（ｂ））。このとき、インク室２８内の圧力Ｐ_１単独または気体室２９内の圧力Ｐ_２単独で、サブタンク１３のインク室２８におけるインク貯留量の判定を行う場合には、図５（ａ）や（ｂ）に示すように、インク室２８内の圧力Ｐ_１や気体室２９内の圧力Ｐ_２の値が許容範囲の限界値（Ｐ_{１_ｍａｘ}，Ｐ_{２_ｍａｘ}）を超えて、「インクエンプティ」や「インクフル」と誤判定するおそれがある。

これに対し、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求めて判定すれば、前記の急峻な圧力変化が相殺されて誤判定するおそれがなくなる（図５（ｃ））。以上のように、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求めて判定することのメリットが存在する。

また、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求めて判定するにあたっては、インク室２８内の圧力Ｐ_１をその都度検出する。そのため、インクタンク１４からインク室２８へのインクの補給中や、インク室２８からのインクの消費中など、インク室２８内のインク量が変化する状況においても、「インクエンプティ」や「インクフル」、「インクの背圧制御を行うことができる許容範囲内にある」と判定することができるメリットがある。

なお、図２に示すインク室２８内のインク貯留量の判定は、当該液体吐出装置を備える画像形成装置の装置起動時や画像形成時（印刷時）、メンテナンス時に行う。

また、可撓膜２７として、フィルム膜以外に弾性膜を使用してもよい。図６は、可撓膜２７として弾性膜を使用したときの、インク室２８内のインク量とインク室２８内の圧力Ｐ_１および気体室２９内の圧力Ｐ_２の関係を示す図である。そして、図６のようにインク量の変化に対して変化する圧力Ｐ_１と圧力Ｐ_２について、圧力差の様子を求めると図７のように示される。なお、サブタンク１３のインク室２８におけるインク貯留量の判定方法は、可撓膜２７としてフィルム膜を使用したときと同様に、図２で示される。

そして、図６に示すように、可撓膜２７として弾性膜を使用したときには、可撓膜２７は弾性変形し易いので、気体室２９の圧力Ｐ_２はインク室２８内のインク量の変化に対し、より顕著に変化させて制御する必要がある。そして、インク室２８内のインク量が「背圧制御を行うことができる許容範囲」内にあれば、気体室２９の圧力Ｐ_２をインク室２８内のインク量の変化に対しより顕著に変化させて制御することにより、インク室２８の圧力Ｐ_１を背圧設定値に一定に制御することができる。

また、可撓膜２７として弾性膜を使用したときには、「インクエンプティ」と判定された時のサブタンク１３内の可撓膜２７の様子は、図７のＡ_２，Ｂ_２のように表される。このように図７のＡ_２，Ｂ_２に表されるように、気体室２９の圧力が大きくなってインク室２８内のインクの量が減少している。可撓膜２７は、インク室２８側に押されて張り自由に撓むことが出来なくなっている。

また、可撓膜２７として弾性膜を使用したときには、「インクフル」と判定された時のサブタンク１３内の可撓膜２７の様子は、図７のＤ_２，Ｅ_２のように表される。このように図７のＤ_２，Ｅ_２に表されるように、気体室２９の圧力が小さくなりインク室２８内のインクの量が増加している。可撓膜２７は、気体室２９側に押されて張り自由に撓むことが出来なくなっている。

また、可撓膜２７として弾性膜を使用したときには、「記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる許容範囲内にある」と判定された時のサブタンク１３内の可撓膜２７の様子は、図７のＣ_２のように表される。このように図７のＣ_２に表されるように、インク室２８内のインク量が記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うことができる量となるように、可撓膜２７によりインク室２８と気体室２９が分割されている。

その他は、可撓膜２７としてフィルム膜を使用したときと同様である。

〔液体貯留量の制御〕
図８は、液体貯留量判定手段２１により「インクエンプティ」と判定されたときの、インク室２８のインク量を制御する方法についてのフローチャート図である。また、図９は、インク室２８のインク量を制御する手順を圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）とインク室２８内のインク量との関係とともに示す図である。

図８に示すように、スタートして、液体貯留量判定手段２１により「インクエンプティ」と判定された（ステップＳ８−１）場合を考える。このとき、インクポンプ１６の正転駆動を行い、インクタンク１４からサブタンク１３のインク室２８内へインクを搬送する（補給搬送）（ステップＳ８−２）。この搬送を行うときの速度は、一定に制御してもよく、または、周期的に変化させるように制御してもよい。速度を一定に制御することにより、インクタンク１４からインク室２８へ安定したインクの搬送を行うことができる。また、速度を周期的に変化させるように制御することにより、可撓膜２７に周期変動を与えて付着している気泡や異物を剥がれ易くすることができる。

次に、インク室圧力計１８によりインク室２８内の圧力Ｐ_１を、気体室圧力計１９により気体室２９内の圧力Ｐ_２を検出する（ステップＳ８−３）。

次に、液体貯留量判定手段２１において、インク室２８内の圧力Ｐ_１の検出データと気体室２９内の圧力Ｐ_２の検出データをもとに、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求める。そして、求めた圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）について、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ８−４）。

そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たさない場合には、さらにインクポンプ１６の正転駆動を行い、インクタンク１４からサブタンク１３のインク室２８内へインクを搬送し、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たすまでこの動作を繰り返す。以上のステップは、図９のａで示される手順に相当する。

そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たした場合には、インクポンプ１６の逆転駆動を行い、サブタンク１３のインク室２８からインクタンク１４へインクを所定量だけ戻す（戻し搬送）（ステップＳ８−５）。このステップＳ８−５は、図９のｃで示される手順に相当する。このように、サブタンク１３のインク室２８からインクタンク１４へインクを所定量だけ戻すことにより、可撓膜２７に加わる負荷を緩和して可撓膜２７の長寿命化を図ることができる。

ここで、「所定量」とは、可撓膜２７がフィルム膜か弾性膜かを問わず、本発明の液体吐出装置を備える画像形成装置の装置起動時・画像形成時（印刷時）・メンテナンス時においてインク消費量との関係から決定されるインク室２８の必要なインク量をＶ_０、（Ｐ_１−Ｐ_２）＝Ｐ_ｍａｘの時のインク室２８のインク量をＶ_{Ｐ_ｍａｘ}とすると、（Ｖ_{Ｐ_ｍａｘ}−Ｖ_０）で表わされるものである。特に、可撓膜２７がフィルム膜の場合には、インク室２８の必要なインク量Ｖ_０は、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）＝０の条件を満たすインク量の範囲における最大のインク量であることが望ましい（図９参照）。

また、図１０は、大量にインクを消費する動作（画像形成、メンテナンス動作等）の前における場合の、インク室２８のインク量を制御する方法についてのフローチャート図である。

図１０に示すように、スタートして、インク室圧力計１８によりインク室２８内の圧力Ｐ_１を、気体室圧力計１９により気体室２９内の圧力Ｐ_２を検出する（ステップＳ１０−１）。

次に、液体貯留量判定手段２１において、インク室２８内の圧力Ｐ_１の検出データと気体室２９内の圧力Ｐ_２の検出データをもとに、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求める。そして、求めた圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）について、（Ｐ_１−Ｐ_２）＜Ｐ_ｍａｘの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０−２）。

ここで、（Ｐ_１−Ｐ_２）＜Ｐ_ｍａｘの条件を満たさない場合には、インクポンプ１６の逆転駆動を行い、サブタンク１３からインクタンク１４へインクを戻し、（Ｐ_１−Ｐ_２）＜Ｐ_ｍａｘの条件を満たすまでこの動作を繰り返す（ステップＳ１０−３）。

そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）＜Ｐ_ｍａｘの条件を満たすと、インクポンプ１６の正転駆動を行い、インクタンク１４からサブタンク１３へインクを搬送する（ステップＳ１０−４）。

次に、インク室圧力計１８によりインク室２８内の圧力Ｐ_１を、気体室圧力計１９により気体室２９内の圧力Ｐ_２を検出する（ステップＳ１０−５）。

次に、液体貯留量判定手段２１において、インク室２８内の圧力Ｐ_１の検出データと気体室２９内の圧力Ｐ_２の検出データをもとに、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求める。そして、求めた圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）について、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１０−６）。

そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たさない場合には、さらにインクポンプ１６の正転駆動を行い、インクタンク１４からサブタンク１３のインク室２８内へインクを搬送し、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たすまでこの動作を繰り返す。以上のステップは、図９のｂで示される手順に相当する。

そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たした場合には、インクポンプ１６の逆転駆動を行い、サブタンク１３のインク室２８からインクタンク１４へインクを所定量だけ戻す（ステップＳ１０−７）。このステップＳ１０−７は、図９のｃで示される手順に相当する。

ここで、「所定量」は前記と同様に定義される。

〔可撓膜の劣化状態の判定〕
図１１は、可撓膜２７の劣化状態の判定方法についてのフローチャート図である。図１１に示すように、スタートすると、インク室圧力計１８によりインク室２８内の圧力Ｐ_１を、気体室圧力計１９により気体室２９内の圧力Ｐ_２を検出する（ステップＳ１１−１）。

次に、液体貯留量判定手段２１において、インク室２８内の圧力Ｐ_１の検出データと気体室２９内の圧力Ｐ_２の検出データをもとに、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求める。そして、求めた圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）について、（Ｐ_１−Ｐ_２）＜Ｐ_ｍｉｎの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１−２）。

そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）＜Ｐ_ｍｉｎの条件を満たさない場合には、インクポンプ１６の逆転駆動を行い、サブタンク１３のインク室２８からインクタンク１４へインクを搬送し、（Ｐ_１−Ｐ_２）＜Ｐ_ｍｉｎの条件を満たすまでこの動作を繰り返す（ステップＳ１１−３）。

このステップＳ１１−２，３の一連のフロー（図１１のＩで表す領域）の様子は、図１２の圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）とインク室２８内のインク量との関係図においては、Ｉのように表すことが出来る。

一方、（Ｐ_１−Ｐ_２）＜Ｐ_ｍｉｎの条件を満たす場合には、インクポンプ１６の正転駆動を開始し、インクタンク１４からサブタンク１３へのインクの搬送を開始する（ステップＳ１１−４）。

次に、インク室圧力計１８によりインク室２８内の圧力Ｐ_１を、気体室圧力計１９により気体室２９内の圧力Ｐ_２を検出する（ステップＳ１１−５）。

次に、液体貯留量判定手段２１において、インク室２８内の圧力Ｐ_１の検出データと気体室２９内の圧力Ｐ_２の検出データをもとに、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求める。そして、求めた圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）について、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍｉｎの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１−６）。そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍｉｎの条件を満たすまでこのフローを繰り返す。

その結果、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍｉｎの条件を満たした場合には、液体貯留量判定手段２１に備わるタイマーをスタートさせて時間の計測を開始する（ステップＳ１１−７）。

次に、インク室圧力計１８によりインク室２８内の圧力Ｐ_１を、気体室圧力計１９により気体室２９内の圧力Ｐ_２を検出する（ステップＳ１１−８）。

次に、液体貯留量判定手段２１において、インク室２８内の圧力Ｐ_１の検出データと気体室２９内の圧力Ｐ_２の検出データをもとに、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求める。そして、求めた圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）について、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１−９）。そして、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たすまでこのフローを繰り返す。

その結果、（Ｐ_１−Ｐ_２）≧Ｐ_ｍａｘの条件を満たした場合には、タイマーをストップさせて時間の計測を停止する（ステップＳ１１−１０）。

次に、インクポンプ１６の駆動を停止させる（Ｓ１１−１１）。

このステップＳ１０−４〜１１の一連のフロー（図１１のIIで表す領域）の様子は、図１２の圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）とインク室２８内のインク量との関係図においては、IIのように表すことが出来る。

次に、タイマーによる計測時間ｔを可撓膜劣化判定手段２４に備わるメモリ（不図示）に記録する（ステップＳ１１−１２）。

次に、インクポンプ１６の逆転駆動を行い、サブタンク１３のインク室２８からインクタンク１４へインクを所定量だけ戻す（ステップＳ１１−１３）。このステップＳ１１−１３のフロー（図１１のIIIで表す領域）の様子は、図１２の圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）とインク室２８内のインク量との関係図においては、IIIのように表すことが出来る。

次に、可撓膜劣化判定手段２４により計測時間ｔが所定値Ｔ_Ｌ以上か否かを判定する（ステップＳ１１−１４）。ここで、図１３に示すように、可撓膜２７の劣化状態によって図１２のIIに対応するインクの補給量が変化する。そのため、単位時間当たりのインクポンプ１６によるインクの補給量が一定であれば、可撓膜２７の劣化状態によって図１２のIIに対応するインクの補給量を補給するために必要とする時間（計測時間ｔ）が変化する。図１３においては、可撓膜２７の劣化状態があまり進んでいない場合のインクの補給量Ｓ_０よりも、可撓膜２７の劣化状態が進んでいる場合のインクの補給量Ｓ_１のほうが多く、計測時間ｔが長くなる。本発明では、この計測時間ｔをもとに可撓膜２７の劣化状態を判定する。

具体的には、計測時間ｔが所定値Ｔ_Ｌ以上である場合には、可撓膜２７の寿命と判定し交換時期であることを報知手段２６により報知し（ステップＳ１１−１５）、終了する。一方、計測時間ｔが所定値Ｔ_Ｌ未満である場合には、可撓膜２７の寿命前と判定し（ステップＳ１１−１６）、終了する。

ここで所定値Ｔ_Ｌは、可撓膜２７がフィルム膜の場合には、５％〜２０％伸びた状態における計測時間ｔの値、可撓膜２７が弾性膜の場合には、引張強さが５％〜５０％低下した状態における計測時間ｔの値である。

このように、計測時間ｔより可撓膜２７の劣化状態が分かる。そこで、ステップＳ１１−１３に示すようにインクポンプ１６の逆転駆動を行い、サブタンク１３のインク室２８からインクタンク１４へインクを所定量戻すときにおいて、図１４のＲ_０,Ｒ_１,Ｒ_２のように所定量を変化させることが望ましい。具体的には、可撓膜２７の劣化が進むにつれて当該所定量を多くして、可撓膜２７にかかる負荷を軽減することが望ましい。これにより、可撓膜２７への負荷を軽減でき、長寿命化を図ることができる。また、インク室２８のインク残量を一定にできる。

また、可撓膜２７の劣化が進むにつれて、インクエンプティやインクフルを検出する際の圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）の上限値Ｐ_ｍａｘおよび下限値Ｐ_ｍｉｎを小さくする（０に近づける）よう変更してもよい。これにより、可撓膜２７の負荷を軽減し、長寿命化を図ることができる。

なお、図１１に示す可撓膜２７の劣化状態の判定は、当該液体吐出装置を備える画像形成装置の装置起動時、メンテナンス時に行う。

以上のような本発明の液体吐出装置１１の実施形態により、以下の効果を得ることができる。

インクを貯留するインク室２８と気体を充填する気体室２９とインク室２８と気体室２９の間を仕切る可撓膜２７を備えるサブタンク１３と、インク室２８に連通しインクを貯留するインクタンク１４と、インク室２８とインクタンク１４の間でインクを搬送するインクポンプ１６と、インク室２８に連通する記録ヘッド１２と、気体室２９の圧力を制御して記録ヘッド１２内のインクの背圧制御を行うコントローラ２２と、インク室２８の圧力Ｐ_１を検出するインク室圧力計１８と、気体室２９の圧力Ｐ_２を検出する気体室圧力計１９と、インク室圧力計１８により検出したインク室２８の圧力Ｐ_１と気体室圧力計１９により検出した気体室２９の圧力の差である圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）をもとにインク室２８のインクの貯留量について記録ヘッド１２における背圧制御が可能な許容範囲内にあるか否か、を判定する液体貯留量判定手段２１と、を有するので、インクタンク１４からサブタンク１３のインク室２８へのインク補給中、および記録ヘッド１２から吐出するインク消費中といったインク室２８のインクの貯留量が変化する状況においても、インク室２８のインクの貯留量について判定精度を維持しつつ、記録ヘッド１２の背圧制御が可能な範囲内にあるか否か、を判定することができる。

また、液体貯留量判定手段２１は、圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）について可撓膜２７が自由に撓むことができる範囲（Ｐ_ｍｉｎ〜Ｐ_ｍａｘ）を定め、範囲（Ｐ_ｍｉｎ〜Ｐ_ｍａｘ）の限界値（Ｐ_ｍｉｎ，Ｐ_ｍａｘ）を超えた時にインク室２８に貯留するインクの量について背圧制御が可能な許容範囲の限界値「インクエンプティ」，「インクフル」に達したと判定することもできる。

また、コントローラ２２は、インクポンプ１６によりインクタンク１４からインク室２８へのインクを搬送する補給搬送を行い、液体貯留量判定手段２１にてインク室２８のインクの貯留量について背圧制御が可能な許容範囲の上限値に達したと判定したときに補給搬送を停止し、インクポンプ１６によりインク室２８からインクタンク１４へインクを搬送する戻し搬送を行うように制御することにより、可撓膜２７に加わる負荷を緩和して可撓膜２７の長寿命化を図りつつ、安定した背圧制御を行うことができる。

また、コントローラ２２は、補給搬送を行うときの速度を、一定に制御することにより、インクタンク１４からインク室２８へインクの安定した搬送を行うことができる。また、周期的に変化させるように制御することにより、可撓膜２７に周期変動を与えて付着している気泡や異物を剥がれ易くすることができる。

また、補給搬送を行うことによりインク室２８のインクの貯留量について背圧制御が可能な許容範囲の下限値から上限値まで達するために要する時間である計測時間ｔを検出し、検出した計測時間ｔをもとに可撓膜２７の劣化状態を判定する可撓膜劣化判定手段２４を有することにより、可撓膜２７の劣化を検出することができる。

また、可撓膜劣化判定手段２４は、計測時間ｔが所定値Ｔ_Ｌを超えたときに、可撓膜２７の劣化状態として使用不可能な状態にある、と判定することにより、可撓膜２７の寿命を検出することができる。

また、可撓膜劣化判定手段２４が可撓膜２７の劣化状態として使用不可能な状態にあると判定したときに、可撓膜２７の交換時期であることを報知する報知手段２６と、を有することもできる。

また、コントローラ２２は、計測時間ｔに応じて戻し搬送におけるインクの所定量（Ｒ_０，Ｒ_１，Ｒ_２）を制御することにより、可撓膜２７にかかる負荷を軽減し長寿命化を図りつつ、インク室２８のインク量を一定にすることができる。

〔インクジェット記録装置の構成〕
次に、本発明の液体吐出装置を備える画像形成装置の具体的な適用例としてのインクジェット記録装置について説明する。

図１５は、インクジェット記録装置の全体構成図である。このインクジェット記録装置１１０は、本発明の液体吐出装置１１を有している。図１５では、本発明の液体吐出装置１１のうち、ブラック（Ｋ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）の各インクに対応して設けられた複数の記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと、各記録ヘッドに対応して設けられた複数のサブタンク１３Ｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙと、各サブタンクに供給するインクを貯蔵しておくインクタンク１４を表している。なお、記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙと、サブタンク１３Ｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙをまとめて、印字部１１２と総称する。

また、インクジェット記録装置１１０は、被記録媒体の一例として記録紙１１６を供給する給紙部１１８と、記録紙１１６のカールを除去するデカール処理部１２０と、前記印字部１１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１１６の平面性を保持しながら記録紙１１６を搬送するベルト搬送部１２２と、印字部１１２による印字結果を読み取る印字検出部１２４と、記録済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部１２６とを備えている。

インクタンク１４は、各サブタンク１３Ｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙに対応する色のインクを貯蔵し、各タンクは所要の流路を介してサブタンク１３Ｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙと連通されている。また、インクタンク１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

図１５では、給紙部１１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

給紙部１１８から送り出される記録紙１１６はマガジンに装填されていたことによる巻きクセが残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部１２０においてマガジンの巻きクセ方向と逆方向に加熱ドラム１３０で記録紙１１６に熱を与える。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１５のように、裁断用のカッター（第１のカッター）１２８が設けられており、該カッター１２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。なお、カット紙を使用する場合には、カッター１２８は不要である。

デカール処理後、カットされた記録紙１１６は、ベルト搬送部１２２へと送られる。ベルト搬送部１２２は、ローラ１３１、１３２間に無端状のベルト１３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する部分が水平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト１３３は、記録紙１１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引穴（不図示）が形成されている。図１５に示したとおり、ローラ１３１、１３２間に掛け渡されたベルト１３３の内側において印字部１１２のノズル面及び印字検出部１２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバ１３４が設けられており、この吸着チャンバ１３４をファン１３５で吸引して負圧にすることによって記録紙１１６がベルト１３３上に吸着保持される。なお、吸引吸着方式に代えて、静電吸着方式を採用してもよい。

ベルト１３３が巻かれているローラ１３１、１３２の少なくとも一方にモータ（図２０中符号１８８）の動力が伝達されることにより、ベルト１３３は図１５上の時計回り方向に駆動され、ベルト１３３上に保持された記録紙１１６は図１６の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト１３３上にもインクが付着するので、ベルト１３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部１３６が設けられている。

ベルト搬送部１２２により形成される用紙搬送路上において印字部１１２の上流側には、加熱ファン１４０が設けられている。加熱ファン１４０は、印字前の記録紙１１６に加熱空気を吹き付け、記録紙１１６を加熱する。印字直前に記録紙１１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１１２の各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、当該インクジェット記録装置１１０が対象とする記録紙１１６の最大紙幅に対応する長さを有し、そのノズル面には最大サイズの被記録媒体の少なくとも一辺を超える長さ（描画可能範囲の全幅）にわたりインク吐出用のノズルが複数配列されたフルライン型の記録ヘッドとなっている。

記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙは、記録紙１１６の送り方向に沿って上流側から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の色順に配置され、それぞれの記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが記録紙１１６の搬送方向と略直交する方向に沿って延在するように固定設置される。

ベルト搬送部１２２により記録紙１１６を搬送しつつ各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙからそれぞれ異色のインクを吐出することにより記録紙１１６上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするノズル列を有するフルライン型の記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙを色別に設ける構成によれば、紙送り方向（副走査方向）について記録紙１１６と印字部１１２を相対的に移動させる動作を１回行うだけで（すなわち１回の副走査で）、記録紙１１６の全面に画像を記録することができる。これにより、記録ヘッドが紙搬送方向と直交する方向に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組合せについては本実施形態に限定されず、必要に応じて淡インク、濃インク、特別色インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタなどのライト系インクを吐出するインクジェットヘッドを追加する構成も可能である。また、各色ヘッドの配置順序も特に限定はない。

図１５に示した印字検出部１２４は、印字部１１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ又はエリアセンサ）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりや着弾位置誤差などの吐出特性をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部１２４には、受光面に複数の受光素子（光電変換素子）が２次元配列されてなるＣＣＤエリアセンサを好適に用いることができる。エリアセンサは、少なくとも各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）の全域を撮像できる撮像範囲を有しているものとする。

また、エリアセンサに代えてラインセンサを用いることも可能である。この場合、ラインセンサは、少なくとも各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列（光電変換素子列）を有する構成が好ましい。各色の記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにより印字されたテストパターン又は実技画像が印字検出部１２４により読み取られ、各記録ヘッドの吐出判定が行われる。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定などで構成される。

印字検出部１２４の後段には後乾燥部１４２が設けられている。後乾燥部１４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。

後乾燥部１４２の後段には、加熱・加圧部１４４が設けられている。加熱・加圧部１４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラ１４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

こうして生成されたプリント物は排紙部１２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部１２６Ａ、１２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える不図示の選別手段が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）１４８によってテスト印字の部分を切り離す。

〔記録ヘッドの構造〕
次に、記録ヘッドの構造について説明する。色別の各記録ヘッド１２Ｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの構造は共通しているので、これらを代表して符号１５０によって記録ヘッドを示すものとする。

図１７（ａ）は記録ヘッド１５０の構造例を示す平面透視図であり、図１７（ｂ）はその一部の拡大図である。また、図１７（ｃ）は記録ヘッド１５０の他の構造例を示す平面透視図、図１８は１つの液滴吐出素子（１つのノズル１５１に対応したインク室ユニット）の立体的構成を示す断面図（図１７（ａ）中の１８−１８線に沿う断面図）である。

記録紙１１６上に印字されるドットピッチを高密度化するためには、記録ヘッド１５０におけるノズルピッチを高密度化する必要がある。本例の記録ヘッド１５０は、図１７（ａ）,（ｂ）に示したように、インク吐出口であるノズル１５１と、各ノズル１５１に対応する圧力室１５２等からなる複数のインク室ユニット１５３を千鳥でマトリクス状に（２次元的に）配置させた構造を有し、これにより、記録ヘッド長手方向（紙送り方向と直交する方向）に沿って並ぶように投影される実質的なノズル間隔（投影ノズルピッチ）の高密度化を達成している。

記録紙１１６の送り方向と略直交する方向に記録紙１１６の全幅に対応する長さにわたり１列以上のノズル列を構成する形態は本例に限定されない。例えば、図１７（ａ）の構成に代えて、図１７（ｃ）に示すように、複数のノズル１５１が２次元に配列された短尺のヘッドモジュール１５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するラインヘッドを構成してもよい。

各ノズル１５１に対応して設けられている圧力室１５２は、その平面形状が概略正方形となっており（図１７（ａ）,（ｂ）参照）、対角線上の両隅部の一方にノズル１５１への流出口が設けられ、他方に供給インクの流入口である供給口１５４が設けられている。なお、圧力室１５２の形状は、本例に限定されず、平面形状が四角形（菱形、長方形など）、五角形、六角形その他の多角形、円形、楕円形など、多様な形態があり得る。

インク室ユニット１５３は、供給口１５４、圧力室１５２、ノズル１５１、加圧板１５６、個別電極１５７、アクチュエータ１５８などから構成される。そして、複数のインク室ユニット１５３の各圧力室１５２は共通流路１５５に連通する。図１８に示したように、各圧力室１５２は供給口１５４を介して共通流路１５５と連通されている。共通流路１５５はインク供給源たるインクタンクと連通しており、インクタンクから供給されるインクは共通流路１５５を介して各圧力室１５２に分配供給される。

圧力室１５２の一部の面（図１８において天面）を構成している加圧板（共通電極と兼用される振動板）１５６には個別電極１５７を備えたアクチュエータ１５８が接合されている。個別電極１５７と共通電極間に駆動電圧を印加することによってアクチュエータ１５８が変形して圧力室１５２の容積が変化し、これに伴う圧力変化によりノズル１５１からインクが吐出される。なお、アクチュエータ１５８には、チタン酸ジルコン酸鉛やチタン酸バリウムなどの圧電体を用いた圧電素子が好適に用いられる。インク吐出後、アクチュエータ１５８の変位が元に戻る際に、共通流路１５５から供給口１５４を通って新しいインクが圧力室１５２に再充填される。

上述した構造を有するインク室ユニット１５３を図１９に示す如く主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に多数配列させることにより、本例の高密度ノズルヘッドが実現されている。

すなわち、主走査方向に対してある角度θの方向に沿ってインク室ユニット１５３を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなり、主走査方向については、各ノズル１５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図１９に示すようなマトリクス状に配置されたノズル１５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル１５１-11 、１５１-12 、１５１-13 、１５１-14 、１５１-15 、１５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル１５１-21 、…、１５１-26 を１つのブロック、ノズル１５１-31 、…、１５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１１６の搬送速度に応じてノズル１５１-11 、１５１-12 、…、１５１-16 を順次駆動することで記録紙１１６の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットから成るライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

そして、上述の主走査によって記録される１ライン（或いは帯状領域の長手方向）の示す方向を主走査方向といい、上述の副走査を行う方向を副走査方向という。すなわち、本実施形態では、記録紙１１６の搬送方向が副走査方向であり、それに直交する方向が主走査方向ということになる。

本発明の実施に際してノズルの配置構造は図示の例に限定されない。また、本実施形態では、ピエゾ素子（圧電素子）に代表されるアクチュエータ１５８の変形によってインク滴を飛ばす方式が採用されているが、本発明の実施に際して、インクを吐出させる方式は特に限定されず、ピエゾジェット方式に代えて、ヒータなどの発熱体によってインクを加熱して気泡を発生させ、その圧力でインク滴を飛ばすサーマルジェット方式など、各種方式を適用できる。

〔制御系の説明〕
図２０は、インクジェット記録装置１１０のシステム構成を示すブロック図である。同図に示したように、インクジェット記録装置１１０は、通信インターフェース１７０、システムコントローラ１７２、画像メモリ１７４、ＲＯＭ１７５、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８、プリント制御部１８０、画像バッファメモリ１８２、ヘッドドライバ１８４等を備えている。

通信インターフェース１７０は、ホストコンピュータ１８６から送られてくる画像データを受信する画像入力手段として機能するインターフェース部（画像入力部）である。通信インターフェース１７０にはＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット（登録商標）、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。

ホストコンピュータ１８６から送出された画像データは通信インターフェース１７０を介してインクジェット記録装置１１０に取り込まれ、一旦画像メモリ１７４に記憶される。画像メモリ１７４は、通信インターフェース１７０を介して入力された画像を格納する記憶手段であり、システムコントローラ１７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ１７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなど磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ１７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、所定のプログラムに従ってインクジェット記録装置１１０の全体を制御する制御装置として機能するとともに、各種演算を行う演算装置として機能する。すなわち、システムコントローラ１７２は、通信インターフェース１７０、画像メモリ１７４、モータドライバ１７６、ヒータドライバ１７８等の各部を制御し、ホストコンピュータ１８６との間の通信制御、画像メモリ１７４及びＲＯＭ１７５の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ１８８やヒータ１８９を制御する制御信号を生成する。

また、システムコントローラ１７２は、内部に前記の液体貯留量判定手段２１、コントローラ２２、可撓膜劣化判定手段２４を構成し、駆動手段２３、報知手段２６を制御する。

ＲＯＭ１７５には、システムコントローラ１７２のＣＰＵが実行するプログラム及び制御に必要な各種データなどが格納されている。ＲＯＭ１７５は、書換不能な記憶手段であってもよいし、ＥＥＰＲＯＭのような書換可能な記憶手段であってもよい。

画像メモリ１７４は、画像データの一時記憶領域として利用されるとともに、プログラムの展開領域及びＣＰＵの演算作業領域としても利用される。

モータドライバ１７６は、システムコントローラ１７２からの指示に従って搬送系のモータ１８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ１７８は、システムコントローラ１７２からの指示に従って後乾燥部１４２等のヒータ１８９を駆動するドライバである。

プリント制御部１８０は、システムコントローラ１７２の制御に従い、画像メモリ１７４内の画像データ（多値の入力画像のデータ） から打滴制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理手段として機能するとともに、生成したインク吐出データをヘッドドライバ１８４に供給して記録ヘッド１５０の吐出駆動を制御する駆動制御手段として機能する。

プリント制御部１８０には画像バッファメモリ１８２が備えられており、プリント制御部１８０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ１８２に一時的に格納される。なお、図２０において画像バッファメモリ１８２はプリント制御部１８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ１７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部１８０とシステムコントローラ１７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

画像入力から印字出力までの処理の流れを概説すると、印刷すべき画像のデータは、通信インターフェース１７０を介して外部から入力され、画像メモリ１７４に蓄えられる。この段階では、例えば、ＲＧＢの多値の画像データが画像メモリ１７４に記憶される。

プリント制御部１８０は、入力されたＲＧＢ画像データをＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの４色のドットデータに変換する処理を行う。こうして、プリント制御部１８０で生成されたドットデータは、画像バッファメモリ１８２に蓄えられる。この色別ドットデータは、記録ヘッド１５０のノズルからインクを吐出するためのＣＭＹＫ打滴データに変換され、印字されるインク吐出データが確定する。

ヘッドドライバ１８４は、プリント制御部１８０から与えられるインク吐出データ及び駆動波形の信号に基づき、印字内容に応じて記録ヘッド１５０の各ノズル１５１に対応するアクチュエータ１５８を駆動するための駆動信号を出力する。ヘッドドライバ１８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

こうして、ヘッドドライバ１８４から出力された駆動信号が記録ヘッド１５０に加えられることによって、該当するノズル１５１からインクが吐出される。記録紙１１６の搬送速度に同期して記録ヘッド１５０からのインク吐出を制御することにより、記録紙１１６上に画像が形成される。

上記のように、プリント制御部１８０における所要の信号処理を経て生成されたインク吐出データ及び駆動信号波形に基づき、ヘッドドライバ１８４を介して各ノズルからのインク液滴の記録量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

印字検出部１２４は、図１５で説明したように、イメージセンサを含むブロックであり、記録紙１１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつき、光学濃度など）を検出し、その検出結果をプリント制御部１８０に提供する。

プリント制御部１８０は、必要に応じて印字検出部１２４から得られる情報に基づいて記録ヘッド１５０に対する各種補正を行うとともに、必要に応じて予備吐出や吸引、ワイピング等のクリーニング動作（ノズル回復動作）を実施する制御を行う。

以上、本発明の液滴吐出装置および画像形成装置、液体貯留量判定方法について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明の液体吐出装置の概要図である。 サブタンクのインク室におけるインク貯留量の判定についてのフローチャート図である。 可撓膜としてフィルム膜を使用したときの、インク室内のインク量と圧力および気体室内の圧力の関係を示す図である。 可撓膜としてフィルム膜を使用したときの、圧力差とインク量の関係図である。 圧力差（Ｐ_１−Ｐ_２）を求めて判定することのメリットについての説明図である。 可撓膜として弾性膜を使用したときの、インク室内のインク量とインク室内の圧力および気体室内の圧力の関係を示す図である。 可撓膜として弾性膜を使用したときの、圧力差とインク量の関係図である。 液体貯留量判定手段により「インクエンプティ」と判定されたときの、インク室のインク量を制御する方法についてのフローチャート図である。 インク室のインク量を制御する手順を圧力差とインク室内のインク量との関係とともに示す図である。 大量にインクを消費する動作（画像形成、メンテナンス動作等）の前における場合の、インク室のインク量を制御する方法についてのフローチャート図である。 可撓膜の劣化状態の判定方法についてのフローチャート図である。 圧力差とインク室内のインク量との関係図である。 可撓膜の劣化状態とインク補給量との関係を示す図である。 可撓膜の劣化状態と、サブタンクからインクタンクへ戻すインク量と、の関係を示す図である。 インクジェット記録装置の全体構成図である。 図１５に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 記録ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 図１７(a) 中の１８−１８線に沿う断面図である。 記録ヘッドのノズル配列を示す拡大図である。 インクジェット記録装置のシステム構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１…液体吐出装置、１２…記録ヘッド、１３…サブタンク、１４…インクタンク、１８…インク室圧力計、１９…気体室圧力計、２１…液体貯留量判定手段、２７…可撓膜、２８…インク室、２９…気体室

Claims (6)

1. 液体を貯留する液体室と気体を充填する気体室と前記液体室と前記気体室の間を仕切る可撓膜を備えるサブタンクと、
   前記液体室に連通し液体を貯留する液体タンクと、
   前記液体室と前記液体タンクの間で液体を搬送する液体搬送手段と、
   前記液体室に連通する吐出ヘッドと、
   前記気体室の圧力を制御して前記吐出ヘッド内の液体の背圧制御を行う制御手段と、
   前記液体室の圧力を検出する液体圧検出手段と、
   前記気体室の圧力を検出する気体圧検出手段と、
   前記液体圧検出手段により検出した前記液体室の圧力と前記気体圧検出手段により検出した前記気体室の圧力の差である気液圧力差をもとに前記液体室に貯留する液体の量について前記背圧制御が可能な許容範囲内にあるか否か、を判定する液体貯留量判定手段と、
   を有し、
   前記液体貯留量判定手段は、前記気液圧力差について前記可撓膜が自由に撓むことができる範囲を定め、前記範囲の限界値を超えた時に前記液体室に貯留する液体の量について前記背圧制御が可能な許容範囲の限界値に達したと判定し、
   前記可撓膜が自由に撓むことができる範囲は、前記液体室の圧力をＰ _１ 、前記気体室の圧力をＰ _２ とした時、前記気液圧力差（Ｐ _１ −Ｐ _２ ）が、Ｐ _ｍｉｎ ≦（Ｐ _１ −Ｐ _２ ）≦Ｐ _ｍａｘ （Ｐ _ｍｉｎ ：気体室の圧力が大きくなり可撓膜が張って自由に撓むことができなくなる限界値、Ｐ _ｍａｘ ：インク室のインク量が増加し、可撓膜が張って自由に撓むことができなくなる限界値）であり、
   前記制御手段は、前記液体搬送手段により前記液体タンクから前記液体室への液体を搬送する補給搬送を行い、前記液体貯留量判定手段にて前記液体室の液体の貯留量について前記背圧制御が可能な許容範囲の上限値に達したと判定したときに前記補給搬送を停止し、前記液体搬送手段により前記液体室から前記液体タンクへ液体を搬送する戻し搬送を行うように制御し、
   前記補給搬送を行うことにより前記液体室の液体の貯留量について前記背圧制御が可能な許容範囲の下限値から上限値まで達するために要する時間である液体補給時間を検出し、検出した前記液体補給時間をもとに前記可撓膜の劣化状態を判定する可撓膜劣化判定手段と、
   を有することを特徴とする液体吐出装置。
2. 請求項１の液体吐出装置において、
   前記制御手段は、前記補給搬送を行うときの速度を、一定に制御すること、または、周期的に変化させるように制御すること、を特徴とする液体吐出装置。
3. 請求項１または２の液体吐出装置において、
   前記可撓膜劣化判定手段は、前記液体補給時間が所定値Ｔ_Ｌを超えたときに、前記可撓膜の劣化状態として寿命時期の状態にある、と判定すること、
   を特徴とする液体吐出装置。
4. 請求項３の液体吐出装置において、
   前記可撓膜劣化判定手段が前記可撓膜の劣化状態として寿命時期の状態にあると判定した時に、前記可撓膜の交換時期であることを報知する報知手段と、
   を有することを特徴とする液体吐出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つの液体吐出装置において、
   前記制御手段は、前記液体補給時間に応じて前記戻し搬送における液体の搬送量を制御すること、
   を特徴とする液体吐出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つの液体吐出装置を有すること、を特徴とする画像形成装置。

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