JP5304562B2 - インクジェット方式画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録液（以下、インクという）を記録媒体（以下、用紙ともいうが材質を限定するものではなく、インクが付着する対象物の意味であり、被記録媒体、記録紙、転写材なども同義で使用する）に吐出して画像を形成するインクジェット方式画像形成装置に関するものである。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、あるいはこれらの機能を兼ね備えた複合機、若しくはプロッタ等の画像形成装置の画像形成方法として、インクの液滴（以下、インク滴ともいう）を吐出する液滴吐出ノズルを複数個有して構成された記録ヘッドを用いて、用紙を搬送しながら、インク滴を用紙に付着して文字や図形などの画像を形成（記録、印刷、印写、記録も同義語で用いる）することが知られている。

このようなインクジェット記録方式の画像形成装置において、例えば、記録ヘッドへインクを供給する小容量のインク容器であるサブタンクをキャリッジ上に搭載し、大容量のメインカートリッジ（以下、メインタンクともいう）を装置本体側に設置し、サブタンクに装置本体側のメインカートリッジからインクを補充供給する構成も知られている。サブタンクは、記録ヘッドの液滴吐出ノズルからのインクの染み出しやダレを防止するために、そして画像形成を正常に実施するために、常に或る一定以上の負圧の状態を維持し、記録ヘッドにメニスカスを形成させておく必要がある。しかしながら、サブタンクを介在させる構成は、インクカートリッジを直接記録ヘッドに搭載する機構に比べて、装置本体側からのインク供給のためのチューブ連結部などが存在するために、空気が流入する可能性が高くなる。サブタンク内に空気が流入すると、記録ヘッド内が正圧になり、液滴を正常に吐出することができず（液滴吐出性能の低下）、画像品質の低下を生じたり、あるいはインクの自重による記録ヘッドからの漏れが発生してしまうことになる。

そのため、所望の負圧を維持するための構成が過去に多く提案されてきたが、何らかの要因でタンク自体がリークした場合、その不具合に対処できないとか、構成が複雑で大型化するといった問題があった。本出願人は、そのような問題に対して、簡単な構成でサブタンク内の負圧の異常を検知したときにその負圧異常を正常な状態に回復する負圧維持制御に関する提案を特許文献１において行った。

上記提案ではサブタンクに対するインク充填動作を開始するときに負圧維持制御動作も開始することになっているが、いったん印刷を終了してから次の印刷までの経過時間が長い場合、つまり印刷を実施しない期間が長いと、その間に負圧が維持できない事態が想定され、いざ印刷しようとする際、印刷を実施する前に負圧の状態を正常に戻すために負圧再形成動作を実施せざるを得ない。そのため、印刷結果がなかなか出てこないことになり、使用者の満足を得ることができなくなる。

前回の印刷終了時からの経過時間が長いと、負圧が保持できない可能性が高くなり、負圧再形成のため、印刷前のメンテナンス動作を実施するために時間を要してしまい、画像出力に時間がかかるという、従来の問題に鑑み、本発明は、印刷前の負圧再形成動作を低減して、画像出力に時間を要しないようにすることを課題とする。

本発明によれば、インクを吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、当該液滴吐出ヘッドに付設され内部に負圧を形成した記録液収容ヘッドタンクと、上記ノズルを覆うキャップ部材とを備えたインクジェット記録機構において、キャップ部材によりノズルが覆われる動作の実施時からの時間を計測する手段を備え、当該計測手段により計測される時間が所定値に達すると上記ヘッドタンク内の負圧の異常診断を実施する判断手段を備え、負圧異常であると診断された場合には上記ヘッドタンク内の負圧を再形成する回復動作を行うことによって、上記課題を解決する。本発明の骨子は、前回キャッピング後からの経過時間を累積し、経過時間が一定時間を超えたら印刷指令によらず、定期的に負圧異常診断を実施することにある。つまり、印刷前にはじめて負圧再形成動作を実施するのではなく、定期的に負圧異常かどうかを診断しておけば、いざ印刷しようとした時には負圧再形成動作が不要であり、印刷結果がなかなか出てこないということにはならない。

上記負圧異常診断は、キャップ部材でノズルを覆った状態で実施する場合と、キャップ部材でノズルを覆っていない状態で実施する場合とがある。ノズルを覆わないアンキャッピングで診断実施する場合には、負圧を再形成する回復動作に先立って必要に応じて、即ち、乾燥度合いに応じて、ノズルの吐出性能を維持する動作を実施するのが好適である。吐出性能維持動作は、ノズルからインクが漏出しない程度の振動を与える微動作であることが想定される。空吐出を行ってもよい。上記負圧異常診断の終了後に計測動作のリセットを行うことが目的に適っている。

上記インクジェット記録機構を備えた画像形成装置にあっては、上記負圧異常診断を、画像形成処理の前にも実施するのが合理的である。吐出性能維持動作は、画像形成領域外でインク吐出される空吐出動作であることが想定される。上記負圧異常診断の設定をオンオフ切換できるように構成していれば、好都合である。

キャップ部材によりノズルが覆われる動作の実施時からの時間を計測する計測手段により計測される時間が所定値に達するとヘッドタンク内の負圧の異常診断を実施して、負圧異常であると診断された場合にはヘッドタンク内の負圧を再形成する回復動作を行うことによって、定期的に負圧異常診断を実施し、いつでも正常にインクを吐出できる状態を維持できるので、画像形成処理間隔が長くなる場合にも、画像形成処理前に負圧異常を検知して負圧再形成動作を実施する可能性が低くなり、画像形成指令が出てから画像出力までに時間が長くなる事態を回避できる。

キャップ部材でノズルを覆った状態で負圧異常診断を実施する場合、乾燥によるノズル内のインクの増粘に起因する吐出不良を防ぐことができる。また吐出不良回避のための空吐出を実施する必要がなく、無駄なインク消費を抑えることができる。

キャップ部材でノズルを覆っていない状態で負圧異常診断を実施する場合には、診断の結果にかかわらず、負圧異常ありの判断の場合には負圧を再形成する回復動作に先立って、ノズルの吐出性能を維持する動作を実施して、乾燥によるノズル内のインクの増粘に起因する吐出不良を防ぐことができる。吐出性能維持動作が、ノズルからインクが漏出しない程度の振動を与える微動作であれば、空吐出を実施する必要がなく、無駄なインク消費を抑えることができる。負圧異常診断の終了後に計測動作のリセットを行えば、複雑な制御を実施することなく、正確にキャッピング後からの経過時間を計測できる。

インクジェット記録機構を備えた画像形成装置にあっては、負圧異常診断を、画像形成処理の前にも実施すれば、想定外の負圧異常が発生した場合にも対応することができ、印刷品質を保つことができる。吐出性能維持動作を、画像形成領域外でインク吐出される空吐出動作であれば、微振動でも吐出不良を防ぐことができないほど乾燥している場合にも、吐出不良を防ぐことができる。負圧異常診断の設定をオンオフ切換できるように構成していれば、素早く出力したいユーザーとエコ意識の高いユーザーのいずれにも対応することができる。

本発明に係るインクジェットプリンタを前方から見た斜視図である。 図１のプリンタの機構部の概要を示す側面概略図である。 図１のプリンタの機構部の要部平面図である。 維持回復機構を一部展開した状態で示す模式的構成図である。 制御部の全体ブロック図である。 印刷制御部とヘッド駆動回路の関係を示すブロック図である。 サブタンクの斜視図である。 サブタンクの分解斜視図である。 サブタンクの模式的側面図である。 負圧形成動作のシーケンスを示すフローである。 負圧異常診断の全体フローである。 図１１の全体フローにおけるＡ部分の詳細フローである。 所定時間を５時間と設定する場合の想定され得る定期的な診断と印刷動作に関する経時的な関係を示す説明図である。 検知電極で負圧異常診断ができない場合の制御フローを示すチャートである。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェットプリンタを、添付図面を参照して説明する。
図１はインクジェットプリンタを前方側から見た斜視図である。カラー印刷用に構成されたインクジェットプリンタは、装置本体１に対して、用紙を装填するための給紙トレイ２と、画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ３とを備えている。これら給紙トレイ２や排紙トレイ３は装置本体１に対して着脱自在である。さらに、装置本体１の前面の一端側で給・排紙トレイ２，３の側方には、前面から前方側に突き出し、装置本体上面よりも低くなったカートリッジ装填部４を有し、このカートリッジ装填部４の上面は、操作ボタンや表示器などの操作／表示部５となっている。カートリッジ装填部４には、色の異なるインク、例えば黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各インクをそれぞれ収容した複数のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙ（色を区別しないときはインクカートリッジ１０という）を、装置本体１の前面側から後方側に向って挿入して装填可能とし、このカートリッジ装填部４の前面側には、インクカートリッジ１０を着脱するときに開く前カバー（カートリッジカバー）６を開閉可能に設けている。

操作／表示部５には、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの装着位置（配置位置）に対応する位置に、各色のインクカートリッジ１０ｋ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｙの残量がニアーエンドおよびエンドになったことを表示するための各色の残量表示部１１ｋ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｙを配している。さらに、この操作／表示部５には、電源ボタン１２、用紙送り／印刷再開ボタン１３、キャンセルボタン１４も配している。

次に、このインクジェットプリンタの機構部について図２および図３を参照して説明する。なお、図２は同機構部の全体構成を説明する概略構成を示し、図３は同機構部の要部を平面で示すものである。装置本体のフレームを構成する左右の側板（図示せず）に横架されたガイド部材であるガイドロッド２１とステー２２とで、キャリッジ２３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ２４によって駆動プーリ２５と従動プーリ２６の間に掛け渡したタイミングベルト２７を介して図３における矢示方向（キャリッジ走査方向：主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ２３には、各色のインク滴を吐出するための液滴吐出ヘッドである記録ヘッド３１ｋ、３１ｃ、３１ｍ、３１ｙ（色の区別をしないときは記録ヘッド３１という）が、複数のノズルを、主走査方向と交差する方向に配列し、そのインク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド３１を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いてインクの膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどが使用できる。また、インクジェットヘッドとしては、複数のノズルを並べてノズル列を複数列有し、各ノズル列から同じ色の液滴を吐出する構成であっても、異なる色の液滴を吐出する構成であってもよい。

またキャリッジ２３には、各記録ヘッド３１にそれぞれ各色のインクを供給するための各色のサブタンク（ヘッドタンク）３２が搭載されている。このサブタンク３２には、各色のインク供給チューブ３７を介して前述した各色のインクカートリッジ１０から各色のインクが補充供給されるようになっている。

一方、図２に示すように、給紙トレイ２の底板（用紙積載部）４１上に積載された用紙４２を給紙するための給紙部として、底板４１から用紙４２を一枚ずつ分離給送する給紙コロ（半月コロ）４３、および給紙コロ４３に対向し摩擦係数の大きな材質から成る分離パッド４４を備え、この分離パッド４４が給紙コロ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３１の下方側に搬送するために、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３１に対向する位置で搬送するための搬送ベルト５１を備えている。ここで、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、副走査モータ５８によって駆動ベルト５９およびプーリ６０を介して搬送ローラ５２が回転駆動されることで、図３に示したベルト搬送方向（副走査方向、図２で見て時計回り）に回るように構成されている。この搬送ベルト５１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な厚さ４０μｍ程度の樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）とを有している。

そして、搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電ローラ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、加圧力として軸の両端に所定の押圧力をかけている。また搬送ベルト５１の内周側には、記録ヘッド３１による印写領域に対応してガイド部材５７が配置されている。このガイド部材５７は、上面が搬送ベルト５１を支持する二本のローラ（搬送ローラ５２とテンションローラ５３）の共通接線よりも記録ヘッド３１の側に突出している。これにより、搬送ベルト５１は印写領域ではガイド部材５７の上面にて押し上げられてガイドされるので、高精度な平面性を維持される。

さらに、記録ヘッド３１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、排紙ローラ６２および排紙コロ６３、前述の排紙トレイ３が備えられている。ここで、排紙ローラ６２と排紙コロ６３の挟持部から排紙トレイ３までの高さは、排紙トレイ３にストックできる用紙量を多くするためにある程度の大きさに設定されている。

また装置本体１の背面部には、図２に示すように、両面給紙ユニット７１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット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、この両面給紙ユニット７１の上面には手差し給紙部７２が設けられている。

さらに、図３に示すように、キャリッジ走査方向の一方側の非印字領域には、記録ヘッド３１のノズルの状態を維持し、回復するための回復手段を含むインク吐出装置用維持回復機構８１が配置されている。この維持回復機構８１には、記録ヘッド３１の各ノズル面を覆った（以下、キャッピングという）状態とするための各キャップ部材（以下、キャップという）８２ａ〜８２ｄ（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ブレード部材であるワイパーブレード８３と、空吐出（増粘したインクを排出するために記録に寄与しない液滴を吐出させる動作）を行うときの液滴を受ける空吐出受け８４などが備えられている。ここでは、説明の都合上、キャップ８２ａを吸引および保湿用キャップとし、他のキャップ８２ｂ〜８２ｄは保湿用キャップとしている。また、キャリッジ走査方向の他方側の非印字領域には、記録中などに空吐出を行うときの液滴を受ける空吐出受け８８が配され、この空吐出受け８８には記録ヘッド３１のノズル列方向に沿った開口８９ａ〜８９ｄが備えられている。

このように構成されたインクジェットプリンタにおいては、給紙トレイ２から用紙４２が一枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙４２がガイド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、さら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、後述する制御部によってＡＣバイアス供給部から帯電ローラ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、ベルト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に静電的に吸着され、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２３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３１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行分を記録して、しかる後に用紙４２を所定量搬送して、次の行の記録を行う。記録終了信号または用紙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。

また印字（記録）待機中には、キャリッジ２３は維持回復機構８１側に移動されて、キャップ８２で記録ヘッド３１がキャッピングされて、ノズルを湿潤状態に保って、インク乾燥による吐出不良を防止する。また、キャップ８２で記録ヘッド３１をキャッピングした状態で不図示の吸引ポンプによってノズルからインクを吸引し（ノズル吸引またはヘッド吸引という）、増粘したインクや気泡を排出する回復動作を行う。また記録開始前、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出する空吐出を行う。これによって、記録ヘッド３１の安定した吐出性能を維持する。

次に、維持回復機構８１の概要について図４を参照して説明する。なお、同図は維持回復機構を一部展開した状態で示す模式的説明図である。この維持回復機構８１には、前述したように、キャップ８２ａ、８２ｂを保持する保持機構を含むキャップホルダ２０１Ａと、キャップ８２ｃ、８２ｄを保持する保持機構を含むキャップホルダ２０１Ｂと、記録ヘッド３１のノズル面を清浄化する（拭き取る）ための弾性体から成るワイパーブレード８３を保持するブレードホルダ２０３と、記録ヘッド３１から印字に寄与しない液滴を吐出する空吐出動作（予備吐出動作）を行うための空吐出受け８４が配置されている。

ここで、印字領域に最も近い側のキャップ８２ａには、可撓性チューブ２１０を介して吸引手段であるチュービングポンプ（吸引ポンプ）２１１が接続している。したがって、記録ヘッド３１の維持回復動作を行うときには、回復動作を行う記録ヘッド３１をキャップ８２ａによってキャッピング可能な位置に選択的に移動させる。

また、キャップホルダ２０１Ａ、２０１Ｂの下方にはフレーム２１２に回転自在に支持されたカム軸２１３が配され、このカム軸２１３には、キャップホルダ２０１Ａ、２０１Ｂを昇降させるためのキャップカム２１４Ａ、２１４Ｂと、ブレードホルダ２０３を昇降させるためのワイパーカム２１５がそれぞれ設けられている。

そして、チュービングポンプ２１１およびカム軸２１３を回転駆動するために、モータ軸２２１ａに設けたモータギヤ２２２に、チュービングポンプ２１１のポンプ軸２１１ａに設けたポンプギヤ２２３を噛み合わせ、さらにこのポンプギヤ２２３と一体の中間ギヤ２２４に、中間ギヤ２３５を介して一方向クラッチ２３７付きの中間ギヤ２３６を噛み合わせ、この中間ギヤ２３６と同軸の中間ギヤ２２８に、中間ギヤ２２９を介してカム軸２１３に固定したカムギヤ２３０を噛み合わせて、モータ２２１の回転を伝達している。

この維持回復機構８１においては、モータ２２１が正転すると、モータギヤ２２２、ポンプギヤ２２３、中間ギヤ２２４、２３５、２３６までが回転し、チュービングポンプ２１１の軸２１１ａが回転することでチュービングポンプ２１１が作動して、キャップ８２ａ内を吸引する（この動作をキャップ内吸引またはヘッド吸引という）。その他のギヤ２２８以降は一方向クラッチ２３７によって回転が遮断され、回転（作動）しないようになっている。また、モータ２２１が逆転すると、一方向クラッチ２３７が連結されることになるので、モータ２２１の回転が、モータギヤ２２２、ポンプギヤ２２３、中間ギヤ２２４、２３５、２３６、２２８、２２９を経てカムギヤ２３０に伝達され、カム軸２１３が回転する。このとき、チュービングポンプ２１１はポンプ軸２１１ａの逆転では作動しない構造となっている。カム軸２１３の回転によってキャップカム２１４Ａ、２１４Ｂおよびワイパーカム２１５がそれぞれ所定のタイミングで上昇、下降する。ちなみに、記録ヘッド３１のノズル面３１ａを清掃するときにはワイパーブレード８３を上昇させた状態にして、記録ヘッド３１をワイパーブレード８３に相対的に移動させることによってノズル面３１ａをワイピングする。

次に、このインクジェットプリンタの制御部の概要について図５を参照して説明する。なお、同図は制御部の全体ブロック説明図である。この制御部は、インクジェットプリンタ全体の制御を司り、回復動作（メンテナンス動作）に関する制御をする手段などを兼ねたマイクロコンピュータで構成された主制御部３０１、および印刷制御を司るマイクロコンピュータで構成された印刷制御部３０２とを備えている。

そして、主制御部３０１は、通信回路３００から入力される印刷処理の情報に基づいて用紙４２に画像を形成するために、前述したように、主走査モータ２４や副走査モータ５８を主走査モータ駆動回路３０３、副走査モータ３０４を介して駆動制御するとともに、印刷制御部３０２に対して印刷用データを送出するなどの制御を行う。

主制御部３０１には、キャリッジ２３の位置を検出するキャリッジ位置検出回路３０５からの検出信号が入力され、この検出信号に基づいて主制御部３０１はキャリッジ２３の移動位置および移動速度を制御する。キャリッジ位置検出回路３０５は、例えばキャリッジ２３の走査方向に配置されたエンコーダシートのスリット数を、キャリッジ２３に搭載されたフォトセンサで読み取って計数することで、キャリッジ２３の位置を検出する。主走査モータ駆動回路３０３は、主制御部３０１から入力されるキャリッジ移動量に応じて主走査モータ２４を回転駆動させて、キャリッジ２３を所定の位置に所定の速度で移動させる。

また主制御部３０１には、搬送ベルト５１の移動量を検出する搬送量検出回路３０６からの検出信号が入力され、この検出信号に基づいて主制御部３０１は搬送ベルト５１の移動量および移動速度を制御する。搬送量検出回路３０６は、例えば搬送ローラ５２の回転軸に取り付けられた回転エンコーダシートのスリット数を、フォトセンサで読み取って計数することで搬送量を検出する。副走査モータ駆動回路３０４は、主制御部３０１から入力される搬送量に応じて副走査モータ５８を回転駆動させて、搬送ローラ５２を回転駆動して搬送ベルト５１を所定の位置に所定の速度で移動させる。

主制御部３０１は、給紙コロ駆動回路３０７に給紙コロ駆動指令を与えることによって給紙コロ４３を一回転させる。主制御部３０１は、維持回復機構駆動用モータ駆動回路３０８を介して維持回復機構８１のモータ２２１を回転駆動することにより、前述したようにキャップ８２の昇降、ワイパーブレード８３の昇降、吸引ポンプ２１１の駆動などを行わせる。主制御部３０１は、インク供給モータ駆動回路３１１を介して供給ユニットのポンプを駆動するためのインク供給モータを駆動制御し、カートリッジ装填部４に装填されたインクカートリッジ１０からサブタンク３２に対してインクを補充供給する。このとき、サブタンク３２が満タン状態にあることを検知するサブタンク満タンセンサ３１２からの検知信号に基づいて補充供給を制御する。

また主制御部３０１は、カートリッジ通信回路３１４を通じて、カートリッジ装填部４に装着された各インクカートリッジ１０に設けられる不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）３１６に記憶されている情報を取り込んで、所要の処理を行って、本体記憶手段である不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）３１５に格納保持する。さらに、主制御部３０１には、環境温度、環境湿度を検知する環境センサ３１３からの検知信号が入力される。

一方、印刷制御部３０２は、主制御部３０１からの信号とキャリッジ位置検出回路３０５および搬送量検出回路３０６からのキャリッジ位置や搬送量に基づいて、記録ヘッド３１の液滴を吐出させるための圧力発生手段を駆動するためのデータを生成して、上述した画像データをシリアルデータでヘッド駆動回路３１０に転送するとともに、この画像データの転送および転送の確定などに必要な転送クロックやラッチ信号、滴制御信号（マスク信号）などをヘッド駆動回路３１０に出力する以外にも、ＲＯＭに格納されている駆動信号のパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器および電圧増幅器、電流増幅器などで構成される駆動波形生成部およびヘッドドライバに与える駆動波形選択手段を含み、一つの駆動パルス（駆動信号）或いは複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形を生成してヘッド駆動回路３１０に対して出力する。

ヘッド駆動回路３１０は、シリアルに入力される記録ヘッド３１の１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部３０２から与えられる駆動波形を構成する駆動信号を選択的に記録ヘッド３１の液滴を吐出させるエネルギーを発生する駆動素子（例えば前述したような圧電素子）に対して印加することで記録ヘッド３１を駆動する。このとき、駆動波形を構成する駆動パルスを選択することによって、大滴（大ドット）、中滴（中ドット）、小滴（小ドット）など、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

次に、印刷制御部３０２およびヘッド駆動回路（ヘッドドライバ）３１０の一例について図６を参照して説明する。印刷制御部３０２は、上述したように、１印刷周期内に複数の駆動パルス（駆動信号）で構成される駆動波形（共通駆動波形）を生成して出力する駆動波形生成部４０１と、印刷画像に応じた２ビットの画像データ（階調信号０、１）、クロック信号、ラッチ信号（ＬＡＴ）、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３を出力するデータ転送部４０２とを備えている。なお、滴制御信号Ｍ０〜Ｍ３は、ヘッド駆動回路３１０の後述するスイッチ手段であるアナログスイッチ４１５の開閉を滴毎に指示する２ビットの信号であり、共通駆動波形の印刷周期に合わせて選択すべき波形でＨレベル（ＯＮ）に状態遷移し、非選択時にはＬレベル（ＯＦＦ）に状態遷移する。

ヘッド駆動回路３１０は、データ転送部４０２からの転送クロック（シフトクロック）およびシリアル画像データ（階調データ：２ビット／ＣＨ）を入力するシフトレジスタ４１１と、シフトレジスタ４１１の各レジスト値をラッチ信号によってラッチするためのラッチ回路４１２と、階調データと制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコードして結果を出力するデコーダ４１３と、デコーダ４１３のロジックレベル電圧信号をアナログスイッチ４１５が動作可能なレベルにレベル変換するレベルシフタ４１４と、レベルシフタ４１４を介して与えられるデコーダ４１３の出力でオン／オフ（開閉）されるアナログスイッチ４１５とを備えている。アナログスイッチ４１５は、記録ヘッドの各圧電素子の選択電極（個別電極）に接続され、駆動波形生成部４０１からの共通駆動波形が入力される。したがって、シリアル転送された画像データ（階調データ）と制御信号Ｍ０〜Ｍ３をデコーダ４１３でデコードした結果に応じてアナログスイッチ４１５がオンにすることにより、共通駆動波形を構成する所要の駆動信号が通過して（選択されて）圧電素子に印加される。

次に、サブタンク構成の一例について図７〜９を参照して説明する。なお、図７はサブタンクの概観斜視図、図８はサブタンクの分解斜視図、図９はサブタンクの模式的側面図である。サブタンク３２は、インクを収容するインク収容部５００を形成する容器本体（ケース本体）５０１に、インク収容部５００の開口（サブタンク３２の一面）を封止する可撓性フィルム状部材５０２を接着、溶着などで貼り付け、さらにインク収容部５００内部にはケース本体５０１とフィルム状部材５０２との間に、フィルム状部材５０２を外方に付勢するためのバネ５０３が設けられている。ここで、フィルム状部材５０２は単層構成でもよいが、種類の異なる第１層と第２層とをラミネートした二層構成、例えばポリエチレンとナイロンのフィルムをラミネートした構成としたり、第１層にシリカ蒸着層を形成した構成とすることができる。フィルム状部材５０２を種類の異なる２層以上の構成とすることで、収容するインクに対する耐液性の向上を図ることができる。この場合、ポリエチレンとナイロンの積層構成とすることによって、インクに対する耐液性を確実に確保することができる。また、フィルム状部材５０２にシリカ蒸着層を含むことでも収容するインクに対する耐液性の向上を図ることができる。

さらに、フィルム状部材５０２にはバネ５０３に対応して凸部形状となる膨らみ部５０２ａを形成してその外面に補強部材５０４が貼り付けられている。このように、可撓性フィルム状部材５０２に凸部を設けることで弾性部材たるバネ５０３を安定して保持することができる。この場合、可撓性フィルム状部材５０２は、シート状の部材を凸形状に成形して作製することで、容易に凸部を形成することができる。

そして、フィルム状部材５０２の変位に応じて変位する負圧検知レバー５０６が、ケース５０１の側部に設けた支持部５０７に揺動可能に取り付けられている。この負圧検知レバー５０６はスプリング５０８によってフィルム状部材５０２側に押し付けられている。

またケース５０１には、インク収容部５００にインクを補充するためのインク導入路５１１を設け、このインク導入路５１１とインクカートリッジ１０に接続された供給チューブ４９９とを接続するための連結手段５１２が着脱自在に装着できるようになっている。さらに、ケース５０１の下部にはインク収容部５００から記録ヘッド３１にインクを供給するための連結部材５１３が取り付けられ、この連結部材５１３には記録ヘッド３１のインク供給路を形成し、インク収容部５００との間にはフィルタ５１５を介装している。

そして、ケース５０１の上部にはインク収容部５００から空気を出すための空気流路５２１が形成されている。この空気流路５２１は、インク収容部５００に開口が臨む入口流路部分５２２と、この入口流路部分５２２に続く流路部分５２３とを含み、下流側でケース５０１に設けた大気開放穴５３１に連通し、さらに大気開放穴５３１よりも使用状態で下側になる部分に蓄積部５２６を連続して形成している。この大気開放穴５３１にはサブタンク３２内の密閉状態および大気開放状態を切り替えるための大気開放手段である大気開放弁機構５３２が設けられている。この大気開放弁機構５３２は、ホルダ５３３内に弁座５３４、弁体であるボール５３５、およびこのボール５３５を弁座５３４側に付勢するスプリング５３６を収納して構成されている。

また、ケース５０１の上面部にはサブタンク３２内の気体（空気）の量が所定量以上に なったこと（またはインク残量が所定量以下になったこと）を検知するための２本の検知電極５４１、５４２が装着されている。検知電極５４１、５４２がいずれもインクに浸されている状態と少なくとも一方がインクに浸されていない状態とで検知電極５４１、５４２間の導通状態が変化することによって気体の量（またはインクの量）を検知することができる。

記録ヘッド３１の性能を維持、回復するメンテナンス動作を行う場合には、主制御部３０１は維持回復機構８１を駆動制御するとともに、主制御部３０１から駆動波形生成部４０１に対してメンテナンス用駆動波形を生成させる制御をするとともに、記録ヘッド３１の各圧力発生手段を駆動する画像データをデータ転送部４０２に与えることで、メンテナンス用駆動波形で記録ヘッド３１の各圧電素子１２１を駆動して液室１０６内に圧力変化を生じさせる制御を行う。

そこで、このインクジェットプリンタにおける記録ヘッド３１の回復動作について詳細に説明する。まず、図４、図８を参照して回復動作におけるインク吸引動作について説明する。インク吸引動作では、前述したように、吸引用キャップ８２ａによって記録ヘッド３１のノズル面を覆ったキャッピング状態で吸引ポンプ２１１を作動させることによって、記録ヘッド３１のノズルからインクを吸引し、ノズル面に付着したインクをワイパーブレード８３によって拭き取り、吸引用キャップ８２ａ内のインクを吸引して排出することで、記録ヘッド３１のノズルの吐出性能を維持する。また、負圧再形成動作では、まず大気開放弁機構５３２によりサブタンク３２内を開放状態とし、検知電極５４１、５４２によりインク量が所定量以上になったことを検知するまでインク収容部５００にインクカートリッジ１０からインクを補充し、しかる後に大気開放弁機構５３２によりサブタンク３２内を密閉状態として、負圧再形成動作のシーケンスを表す図１０に示すように、吸引用キャップ８２ａで記録ヘッド３１内のインクを所定量吸引することでサブタンク３２内の負圧を形成し、キャップ８２ａを外した後にワイパーブレードによる拭き取りを行って、微振動若しくは空吐出する。なお、所定量吸引した時の負圧検知レバー５０６の位置を記憶しておき、用紙への吐出によりインクが消費された場合、この記憶した位置までインクを補充し、印刷を維持できるようにする。

負圧が保持できていない状態では、ノズルのメニスカスが正常に形成できず、記録ヘッド３１の各圧電素子に吐出信号を印加させ、圧力発生室内を膨張、収縮させてメニスカス制御しても、メニスカスは吐出信号に応答せず、用紙へインク滴を吐出することができない。そのため、負圧が保持できているかどうか確認する必要があり、負圧が保持できていなかった場合は、負圧を再形成する動作が実施される。

図１１、図１２に負圧異常に関する診断についてのフローを示す。図１１は全体フローであり、図１２は図１１のＡ部分を具体的に記載するものである。負圧が保持されているかどうかを印刷前だけ確認するのではなく、キャッピング終了時点からの経過時間を計測し、経過時間をＥＥＰＲＯＭ３１５に記憶させ、その経過時間が所定時間を経過したかどうかを印刷命令によらず定期的に確認する。それによって、従来の処理にあっては、印刷間隔が長期にわたっていれば負圧を保持できずに負圧異常が発生し、それゆえに印刷前に負圧再形成動作の作業をまず実施せざるをえなかった可能性を考えると、定期的に負圧異常有無診断を実施しておくことで、印刷前に負圧異常の診断を実施するにあたっても、負圧再形成動作がまず不要となる。

なお、所定時間の閾値は、その所定時間内であれば負圧が少なくとも正常に保持できるような時間が選択される。例えば所定時間を５時間と設定する。その場合の想定され得る定期的な診断と印刷動作に関する経時的な関係を図１３に示す。また本例にあっては、負圧異常有無診断は本体操作／表示部５にて機能をＯＦＦできるようになっており、ＯＦＦすれば定期的に負圧異常有無診断による回復動作を実施しなくなる。長期間印刷をしない環境下にあっても、出力される際の時間を特に気にせず、むしろエコに関心があるユーザにとっては、定期的な回復動作を実施しない方がインクを多く消費せず、電力消費なども少なくてすむので、設定をＯＦＦする方が有効な場合もあり、状況に応じて設定変更するのが望ましい。

負圧異常有無の診断方法には、キャッピング状態のまま診断する場合と、キャップ８２ａ〜８２ｄで記録ヘッド３１を覆わない（以下、アンキャッピングという）状態で診断する場合がある。キャッピング状態で診断する場合は、図８のサブタンク３２上面部に備えられインクの液面を検知する検知電極５４１、５４２がインクの液面を検知するか否かで負圧異常有無を診断する。インクの液面を検知しない場合、空気が混入し、負圧が正常に保持できていないものと判断する。また図には描写しない構成であるが、圧力センサを備え、負圧異常有無をその圧力センサ値で診断することも可能である。

キャッピング状態にあっても、図１４のフローのように、インクカートリッジ１０からサブタンク３２内にインクを充填する際に、インク供給モータを駆動させても、一定時間内に検知電極５４１、５４２にてインクを検知できない場合、インクカートリッジ交換時に気泡が混入してしまい、インクと気泡を供給している状況が生じていると考えられ、検知電極５４１、５４２にて負圧異常有無診断ができないことを示すフラグをＥＥＰＲＯＭ３１５に記憶させる。この場合、負圧異常有無を負圧検知レバー５０６で診断することとなる。キャリッジ２３を主走査方向に移動させ、サブタンク３２内部の負圧状況を検知する負圧検知レバー５０６の位置をレバー読取りセンサ６４（図２）にて読み取り、負圧検知レバー５０６が所定の範囲内にあるか否かで負圧異常有無を診断する。負圧検知レバー５０６で診断する場合には、負圧検知レバー５０６をセンシングするレバー読取りセンサ６４の位置まで移動する必要があり、アンキャッピング状態となる。

経過時間を、図１１、図１２に示すように、負圧異常有無の診断を実施し、場合によっては負圧再形成動作した後にリセットする。経過時間をリセットすることでキャッピングしてからの経過時間を正確に把握することができる。また、印刷終了後にも負圧異常有無の診断を実施すれば、印刷終了後に経過時間がリセットされ、無駄に負圧異常有無の診断を実施しなくてすむようになる。

負圧異常有無の診断をアンキャッピングして実施する場合、アンキャッピング状態ではノズル面がキャップ８２から外れており、ノズル内のインクが乾燥し、インクが増粘して、吐出不良を発生させてしまう可能性がある。そこで、記録ヘッド３１の各圧電素子に吐出しない程度の微振動信号を与え、記録ヘッド３１の全ノズルに対してノズル内の増粘したインクを攪拌し、記録ヘッド３１のノズルの吐出性能を維持する。なお、低湿度になるほどインクは乾燥しやすいので、環境センサ３１３の値により微駆動条件を変更し、低湿度では微駆動回数を増加させ、高湿度では微駆動回数を減少させることもできる。なお、乾燥度合いが大きくなると、微振動では吐出性能を回復できなくなるので、記録ヘッド３１の全ノズルからノズル内の増粘したインクを空吐出受け８４内またはキャップ内８２に吐出させ、キャップ８２内に吐出した場合はキャップ８２内のインクを吸引して排出することで、記録ヘッド３１のノズルの吐出性能を維持するようにしてもよい。

なお上記の形態では本発明に係る画像形成装置としてプリンタ構成で説明したが、これに限るものではなく、例えば、プリンタ／ファックス／コピア複合機などの画像形成装置に適用することができる。また、インク以外の液体である記録液や定着処理液などを用いる画像形成装置にも適用することができる。

１ 装置本体
２ 給紙トレイ
３ 排紙トレイ
４ カートリッジ装填部
５ 操作／表示部
１０ インクカートリッジ
１２ 電源ボタン
２３ キャリッジ
３１ 記録ヘッド
３２ サブタンク
５１ 搬送ベルト

特開２００７−１５１５３号公報

Claims (9)

1. 記録液を吐出するノズルを有する液滴吐出ヘッドと、当該液滴吐出ヘッドに付設され内部に負圧を形成した記録液収容ヘッドタンクと、上記ノズルを覆うキャップ部材とを備えたインクジェット記録機構において、キャップ部材によりノズルが覆われる動作の実施時からの時間を計測する手段を備え、当該計測手段により計測される時間が所定値に達すると上記ヘッドタンク内の負圧の異常診断を実施する判断手段を備え、負圧異常であると診断された場合には上記ヘッドタンク内の負圧を再形成する回復動作を行うことを特徴とするインクジェット記録機構。
2. 上記負圧異常診断は、キャップ部材でノズルを覆った状態で実施することを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット記録機構。
3. 上記負圧異常診断は、キャップ部材でノズルを覆っていない状態で実施し、しかる後に必要に応じてノズルの吐出性能を維持する動作を実施することを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット記録機構。
4. 吐出性能維持動作が、ノズルから記録液が漏出しない程度の振動を与える微動作であることを特徴とする、請求項３に記載のインクジェット記録機構。
5. 上記負圧異常診断の終了後に計測動作のリセットを行うことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット記録機構。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクジェット記録機構を備えた画像形成装置。
7. 上記負圧異常診断を、画像形成処理の前にも実施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. 吐出性能維持動作が、画像形成領域外で記録液吐出される空吐出動作であることを特徴とする、請求項６または７に記載の画像形成装置。
9. 上記負圧異常診断の設定をオンオフ切換できるように構成されたことを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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