JP6011005B2 - 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及び記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンク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、例えばインク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インクジェット記録装置などが知られている。

このような画像形成装置において、記録ヘッドにインク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、記録ヘッドの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負圧を発生する負圧形成機能（機構）をヘッドタンクに持たせたものが知られている。

そして、従来、例えば、少なくとも一つの面を構成する撓むことが可能なフィルム状部材と、このフィルム状部材を外方へ押す弾性部材とを含み、液体の供給と排出により膨張、収縮することで内部に負圧を発生させる負圧発生部が設けられ、更にフィルム状部材の外面側に当って接触し、フィルム状部材の変形に応じて変位可能な変位部材を有し、内部を大気に開放する大気開放手段を備えるヘッドタンクと、ヘッドタンクに液体を供給するメインタンクと、ヘッドタンクの変位部材の位置を検知する満タン検知手段と、大気開放手段でヘッドタンク内を大気に開放した状態でメインタンクからヘッドタンクに液体を供給した後、大気開放手段を閉じ、ヘッドタンク内の液体の一部を排出することで負圧発生部を収縮させてヘッドタンク内に負圧を発生させたときの変位部材の位置（これを「通常充填フィラ位置」という。）を記憶し、ヘッドタンクを大気に開放することなくメインタンクからヘッドタンクに液体を供給するとき、変位部材の位置が記憶した通常充填フィラ位置に来たときに液体の供給を停止する制御をする手段を備えているものがある（特許文献１）。

特許第４１９０００１号公報

ところが、上述した特許文献１に開示されているように、ヘッドタンクの大気開放手段を閉じて、記憶された通常充填フィラ位置になるまでに充填（メインタンクからヘッドタンクへの送液）を制御する構成にあっては、変位部材の変位可能範囲を超えた位置に通常充填フィラ位置が来てしまった場合、ヘッドタンクの液体を消費しても変位部材が動かず、液体充填が行われなくなる（充填が完了していると判断して、充填を行わなくなる）という課題がある。

つまり、ヘッドタンクの大気開放手段を開いて液体を供給したときの満タン位置（満タンフィラ位置）は、フィルム部材の稼動回数や、外部環境によって変化することがあり、負圧形成用の排出量が一定であっても、変位部材の変位可能範囲を超えてしまうことがある。

このようになると、液体の補給（充填）が行われないまま、ヘッドタンクの液体が消費されて、ヘッドタンク内部の液体が無くなる、あるいは、ヘッドタンク内部の負圧が高くなりすぎて、吐出不良を引き起こしてしまうことになる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドタンクに充填を行えないまま液体が消費されることを防止できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容し、前記液体の残量に応じて変位する変位部材と、内部を大気に開放する大気開放手段とを有するヘッドタンクと、
前記ヘッドタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの液体供給を行う送液手段と、
装置本体側に設けられ、前記変位部材を検知する本体側検知手段と、
前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの送液を制御する供給制御手段と、を備え、
前記供給制御手段は、
前記大気開放手段を開放して前記ヘッドタンク内部を大気に開放した状態で、前記ヘッドタンクに送液した後、前記ヘッドタンク内から所定量の前記液体を排出させたときの前記変位部材の位置を前記本体側検知手段で検知し、検知した前記変位部材の位置を通常充填位置として保持する通常充填位置取得動作の制御と、
前記ヘッドタンクの液体消費量が予め定めた所定消費量になったとき、前記ヘッドタンクの前記大気開放手段を開放することなく、前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの前記液体の供給を開始し、前記変位部材が前記通常充填位置になったことを前記本体側検知手段で検知したときに供給停止する通常充填動作の制御と、を行い、
前記通常充填動作では、前記通常充填動作を開始段階で、前記本体側検知手段が前記変位部材を検知しているときには、前記記憶している前記通常充填位置を送液が可能な位置に補正する
構成とした。

本発明によれば、ヘッドタンクに充填を行えないまま液体が消費されることを防止できる。

本発明の第１実施形態の説明に供する画像形成装置の機構部の側面概略構成図である。 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の模式的正断面説明図である。 インク供給排出系の説明に供する模式的説明図である。 制御部の概要を説明するブロック説明図である。 ヘッドタンクの変位部材の変位の説明に供する模式的説明図である。 ヘッドタンクの変位部材の位置検知の説明に供する説明図である。 装置本体側センサを使用した通常充填位置の取得及び通常充填動作の説明に供する説明図である。 制御部による通常充填フィラ位置の取得動作の制御の一例の説明に供するフロー図である。 比較例における通常充填動作の制御の説明に供するフロー図である。 同比較例による問題の説明に供する説明図である。 本発明の第１実施形態における制御部による通常充填動作の制御の説明に供するフロー図である。 本発明の第２実施形態における制御部による通常充填動作の制御の説明に供するフロー図である。 本発明の第３実施形態における制御部による通常充填動作の制御の説明に供するフロー図である。 本発明の第４実施形態における制御部による通常充填動作の制御の説明に供するフロー図である。 図１６に続くフロー図である。 本発明の第５実施形態における制御部による通常充填位置取得動作の制御の説明に供するフロー図である。 同じく制御部による通常充填動作の制御の説明に供するフロー図である。

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。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係る画像形成装置は、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容し、前記液体の残量に応じて変位する変位部材と、内部を大気に開放する大気開放手段とを有するヘッドタンクと、
前記ヘッドタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの液体供給を行う送液手段と、
装置本体側に設けられ、前記変位部材を検知する本体側検知手段と、
前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの送液を制御する供給制御手段と、を備え、
前記供給制御手段は、
前記大気開放手段を開放して前記ヘッドタンク内部を大気に開放した状態で、前記ヘッドタンクに送液し、前記本体側検知手段で前記変位部材の位置を検知して大気開放位置として保持した後、
前記ヘッドタンク内から所定量の前記液体を排出させたときの前記変位部材の位置を前記本体側検知手段で検知し、検知した前記変位部材の位置を通常充填位置として保持する通常充填位置取得動作の制御と、
前記ヘッドタンクの液体消費量が予め定めた所定消費量になったとき、前記ヘッドタンクの前記大気開放手段を開放することなく、前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの前記液体の供給を開始し、前記変位部材が前記通常充填位置になったことを前記本体側検知手段で検知したときに供給停止する通常充填動作の制御と、を行い、
前記通常充填動作では、前記通常充填動作の開始段階で、前記本体側検知手段が前記変位部材を検知しているときには、前記記憶している前記通常充填位置を送液が可能な位置に補正し、
前記補正では、前記大気開放位置と前記記憶している前記通常充填位置との間の前記変位部材の変位量を第１変位量とするとき、前記第１変位量に係数を乗じて前記第１変位量よりも少ない第２変位量を算出し、前記第２変位量が予め定めた所定量以上であるときには、前記記憶している前記通常充填位置を、前記大気開放位置から前記第２変位量を減じた位置を前記通常充填位置とする
構成とした。

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、各色の記録液が補充供給される。

また、キャリッジ３３の主走査方向に沿ってエンコーダスケール９１が配設され、キャリッジ３３にはエンコーダスケール９１を読み取るエンコーダセンサ９２が設けられて、これらのエンコーダスケール９１とエンコーダセンサ９２によってリニアエンコーダ９０を構成し、このリニアエンコーダ９０の検出信号によってキャリッジ３３の主走査位置（キャリッジ位置）や移動量を検出するようにしている。

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、キャップ部材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３５の１つのノズル列分の模式的上面説明図、図４は同じく模式的正面説明図である。
ヘッドタンク３５は、インクを保持するための一側部が開口したインク収容部を形成するタンクケース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部材であるフィルム部材２０３で密閉してインク収容部２０２を形成し、タンクケース２０１内に配置した弾性部材としてバネ２０４の復元力によってフィルム部材２０３を常時外方へ付勢している。このように、タンクケース２０１のフィルム部材２０３にバネ２０４の復元力が作用していることで、タンクケース２０１のインク収容部２０２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、一端部側を支軸２０６で揺れ動くことが可能なように支持され、スプリング２１０によってタンクケース２０１側に向けて付勢されているフィラからなる変位部材（以下、単に「フィラ」とも表記することがある。）２０５がフィルム部材２０３に押し付けられ、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。この変位部材２０５を、後述するキャリッジ３３に配置されたキャリッジ側センサ２５１や装置本体側に配置された本体側センサ３０１などで検知することでヘッドタンク３５内のインク残量や負圧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、インク供給チューブ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内に連通する大気開放路２０７ａを開閉する弁体２０７ｂ及びこの弁体２０７ｂを閉弁状態に付勢するスプリング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内に大気開放状態（大気に連通した状態）になる。

また、ヘッドタンク３５内のインク液面高さを検出するための電極ピン２０８ａと２０８ｂ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ことを検出することができる。

次に、この画像形成装置におけるインク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（以下、「メインタンク」ともいう。）１０からヘッドタンク３５に対するインク供給は、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３６を介して行なわれる。なお、送液ポンプ２４１は、チューブポンプなどで構成した可逆ポンプであり、メインタンク１０からヘッドタンク３５にインクを供給する動作と、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、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、キャリッジ３３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キャリッジ側センサ２５１が設けられている。また、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。これらのキャリッジ側センサ２５１の検知結果、本体側センサ３０１の検知結果を使用してヘッドタンク３５に対するインク供給動作を制御することができる。

なお、上述した送液ポンプ２４１、大気開放ソレノイド３０２、吸引ポンプ８１２の駆動制御、本発明における供給制御動作は、制御部５００によって行なわれる。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図６を参照して説明する。図６は同制御部の全体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り、本発明における供給制御手段などの各種制御手段を兼ねるＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１が実行するプログラム、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を開閉する装置本体側に設けられた大気開放ソレノイド３０２、送液ポンプ２４１を駆動する供給系駆動部５１２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、ヘッドタンク３５に対するインク供給の制御などに使用する。

センサ群５１５は、前述したキャリッジ側センサ２５１、本体側センサ３０１、検知電極ピン２０８ａ、２０８ｂのほか、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（環境温度センサ、環境湿度センサ）、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。

次に、ヘッドタンク３５の変位部材２０５の位置検知について図７及び図８を参照して説明する。図７はヘッドタンクの変位部材の変位の説明に供する模式的説明図、図８は同位置検知の説明に供する模式的平面説明図である。なお、以下の図ではヘッドタンクは簡略化して図示する。

ヘッドタンク３５の変位部材２０５は、内部の液体残量に応じて例えば図７（ａ）の実線図示の位置と同図（ｂ）の破線図示の位置の間で変位する。

そこで、図８に示すように、装置本体側の本体側センサ３０１にてヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知したときのキャリッジ３３の位置をエンコーダ９０にて記憶しておき、ヘッドタンク３５の変位部材２０５が変位したときに、再度本体側センサ３０１にてヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知するまでキャリッジ３３を移動させて、その時のキャリッジ３３の位置をエンコーダ９０で読取ることで、変位部材２０５の位置ないし変位量をキャリッジ位置の差分として検知することができる。

このとき、変位部材２０５の初期位置に対応するヘッドタンク３５の液体残量と、変位部材２０５の変位量に対応する液体量を予め把握しておくことで、検出した変位部材２０５の変位量からヘッドタンク３５内の液体残量を把握することもできる。

そこで、例えば、本体側センサ３０１を使用してヘッドタンク３５の変位部材２０５を検知することでヘッドタンク３５に対する液体供給を制御するときには、印刷動作を停止して、本体側センサ３０１によって変位部材２０５が検知される位置までキャリッジ３３を移動させて液体供給動作を行う。

次に、装置本体側センサを使用した通常充填位置の取得及び通常充填動作の概要について図９を参照して説明する。図９は同説明に供する模式的説明図であり、（ａ１）ないし（ｆ６）は側面説明図、（ａ２）ないし（ｆ２）は平面説明図である。なお、図９（ａ１）及び（ａ２）を併せて単に図９（ａ）というように表記する（他も同様）。

まず、図９（ａ）のヘッドタンク３５が空の状態から、同図（ｂ）に示すように、大気開放機構２０７を開いてヘッドタンク３５内を大気開放状態にして、ヘッドタンク３５にインクを供給する。これにより、変位部材２０５は外方（タンクケース２０１から離れる方向）に変位する。そして、同図（ｃ）に示すように、電極ピン２０８によって液面が検知されたときにインク供給を停止し、大気開放機構２０７を閉じて、このときの変位部材２０５の位置を本体側センサ３０１で取得し、これを「大気開放満タン位置」（大気開放位置）とする。

次いで、同図（ｄ）に示すように、送液ポンプ２４１を逆転駆動して、ヘッドタンク３５内のインクをメインタンク１０に所定量逆送排出して負圧を形成する。このときの変位部材２０５の位置を本体側センサ３０１で取得して、この変位部材２０５の位置を「通常充填位置」として記憶保持する。

その後、同図（ｅ）に示すように、記録ヘッド３４から滴吐出が行われてヘッドタンク３５内のインクが消費されると、変位部材２０５が内方（タンクケース２０１に近づく方向）に変位する。

そこで、インク消費量が所定消費量になったときには、同図（ｆ）に示すように、変位部材２０５が通常充填位置になるまで、ヘッドタンク３５にインクを供給する（通常充填動作）。

ここで、インク消費量は、記録ヘッド３４のノズルから吐出される液滴量（液体消費量）をソフトカウントして得ている。ソフトカウントでは、吐出された液滴の滴量毎の滴数をカウントし、滴量×滴数で得られる滴の大きさ毎の滴量の合計値を合算してインク消費量とする。

そして、インク消費量が予め定めた所定消費量になったときには、キャリッジ３３を移動して通常充填位置として記憶しているキャリッジ位置にして、インク供給を行う。

次に、制御部による通常充填フィラ位置の取得動作の制御の一例について図１０のフロー図を参照して説明する。

まず、上述したように、ヘッドタンク３５を大気開放状態にして電極ピン２０８で液面を検知するまでメインタンク１０からインクを供給（充填）し、大気開放機構２０７を閉じ、この時の変位部材２０５の位置（フィラ位置）を大気開放満タン位置（＝「０」とする。）として記憶する。

そして、ヘッドタンク３５から排出量ａだけインクを排出（メインタンク１０に逆送）し、このときの変位部材２０５の位置を通常充填位置１として記憶する。その後、変位部材２０５の変位量を「大気開放満タン位置０―通常充填位置１」の演算をして算出し、これを「フィラ変位量１」として記憶する。

その後、フィラ変位量１が所定量（例えば１ｍｍ）未満か否かを判別し、所定量未満でなければ、正常に通常充填位置１が得られたものとして処理を終了する。これに対し、所定量未満であれば、通常充填位置１の取得が失敗したものとしてエラーを発信する。

次に、比較例としての通常充填動作の制御について図１１のフロー図を参照して説明する。

まず、インク消費量が所定消費量になったときには、通常充填動作（シーケンス）を開始し、キャリッジ３３を移動させることでヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動する。そして、本体側センサ３０１で変位部材２０５を検知した（フィラ検知）か否かを判別する。

このとき、変位部材２０５を検知したときには、通常充填シーケンスを終了する。

これに対し、変位部材２０５を検知しないときには、本体側センサ３０１が変位部材２０５を検知するまでヘッドタンク３５へのインク充填を開始する。そして、所定時間が経過したか否かを判別し、所定時間内に変位部材２０５を検知したときには、通常充填シーケンスを終了する。また、所定時間内に変位部材２０５を検知できないときには、インクエンドと判断する。

次に、この比較例の通常充填動作の制御を行った場合の不都合について説明する。

ヘッドタンク３５のフィルム部材２０３としては、内側（収容部２０２側）の層には耐インク性を確保するためにポリエチレン、外側の層には屈伸性を持たせるためにナイロンを用い、あるいは内側の層にバリア性を持たせるためにアルミなどの金属層が用いられている。

ここで、外側の層をなすナイロンは周囲環境の湿度変動により吸水→膨張したり、乾燥→収縮したりするために、前述した大気開放満タン位置が変動する。一方、負圧状態とするためのインク排出量ａは湿度変動によっては変化しないため、通常充填位置も大気開放満タン位置とともに変動してしまうことになる。

そのため、大気開放満タン位置がよりタンクケース２０１に近づいた場所（大気開放しにくい状態）になると、負圧状態とするためのインク排出を行うだけで、変位部材２０５タンクケース２０１に突き当り、それ以上のインク排出に伴う変位部材２０５の位置変化が生じなくなり、つまり、通常充填位置から変位部材２０５が動かない状態になってしまうことがある。

また、記憶した通常充填位置にて変位部材２０５を検知した場合、充填することができないため、実際にはインク消費が行われているにも関わらずインク再充填が行われないため、繰り返しインク消費を行うと、いずれヘッドタンク３５内からインクがなくなり、ノズル抜け（滴が吐出されない状態）が発生する。

この点について図１２を参照して具体的に説明する。図１２は図９と同様な説明図である。

まず、図１２（ａ）のヘッドタンク３５が空の状態から、同図（ｂ）に示すように、大気開放機構２０７を開いてヘッドタンク３５内を大気開放状態にして、ヘッドタンク３５にインクを供給する。

このとき、上述したようにフィルム部材２０３の状態によっては、大気開放機構２０７を開いても変位部材２０５が外方にあまり開かないことがある。ここでは、同図（ｂ１）の上側の変位部材２０５を開きが少ない「変位部材２０５Ａ」とする。

そのため、同図（ｃ）に示すように、電極ピン２０８によって液面が検知されたときにインク供給を停止し、大気開放機構２０７を閉じて、このときの変位部材２０５の位置を本体側センサ３０１で取得すると、変位部材２０５Ａが開いていない位置が大気開放満タン位置として取得される。

次いで、同図（ｄ）に示すように、ヘッドタンク３５から所定量のインクを排出して負圧を形成する。このときの変位部材２０５Ａの位置を本体側センサ３０１で取得して、この変位部材２０５Ａの位置を「通常充填位置１」として記憶するが、上述したように、上側の変位部材２０５Ａは元々開いていないため、変位部材２０５Ａがタンクケース２０１に突き当たった位置が通常充填位置１として記憶される。

その後、同図（ｅ）に示すように、記録ヘッド３４から滴吐出が行われてヘッドタンク３５内のインクが消費されても、変位部材２０５Ａはタンクケース２０１に突き当たっているために、それ以上は内方に変位することができないままである。

そして、インク消費量が所定消費量になったときには、前述したように通常充填動作を行うが、同図（ｆ）に示すように、変位部材２０５Ａは変位しておらず、通常充填位置１のままである（図１１で通常充填位置１に移動した状態で「フィラ検知」の状態になる）ので、通常充填シーケンスが終了してインクは充填されないことになる。

そこで、本発明の第１実施形態における制御部による通常充填動作の制御について図１３のフロー図を参照して説明する。

まず、インク消費量が所定消費量になったときには、通常充填動作（シーケンス）を開始し、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動する。

そして、本体側センサ３０１で変位部材２０５を検知したか否かを判別する。

このとき、変位部材２０５を検知しないときには、前述した図１１の比較例で説明したと同様に、本体側センサ３０１が変位部材２０５を検知するまでヘッドタンク３５へのインク充填を開始する。そして、所定時間が経過したか否かを判別し、所定時間内に変位部材２０５を検知したときには、通常充填シーケンスを終了する。また、所定時間内に変位部材２０５を検知できないときには、インクエンドと判断する。

一方、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動した段階で、変位部材２０５を検知したときには、フィラ変位量１を「フィラ変位量１×０．９」の値に書き換える（これを「フィラ変位量２」という。）。つまり、通常充填位置を液体供給が可能な位置に補正する。

そして、フィラ変位量２が予め定めた所定量（例えば、１ｍｍ）未満か否かを判別する。

ここで、フィラ変位量２が所定量未満でなければ、通常充填位置１を「大気開放満タン位置０−フィラ変位量２」の位置に書き換えて、書換え後の通常充填位置１にヘッドタンク３５を移動させる処理に戻る。

また、フィラ変位量２が所定量未満であれば、通常充填位置取得失敗として、エラーを発信する。

このように、通常充填を行うときに、変位部材２０５が検知された場合には通常充填位置を書き換える（補正する）制御をする。これにより、通常充填が行われないままヘッドタンク３５内のインクが消費されてノズル抜けが発生することを防止できる。

この場合、上述したように、書き換える値は固定値ではなく、最初に取得したフィラ変位量から算出するようにしている。これは、大気開放満タン位置や、フィラ変位量は装置間の差、環境変動によるばらつきがあるため、固定値は使用せずに、その時々での取得を行うことで、ばらつきによる影響を排除するようにしている。

また、フィラ変位量が少なすぎると、ヘッドタンク内の負圧が弱くなり、液垂れを起こすことがあるため、算出した（書き換えた）フィラ変位量に対しても予め定めた所定量と比較して異常判定は行うようにしている。

次に、本発明の第２実施形態における制御部による通常充填動作の制御について図１４のフロー図を参照して説明する。

本実施形態では、前記第１実施形態において、フィラ変位量２が予め定めた所定量未満であるときに、通常充填位置取得失敗としないで、前述した図１１で説明した通常充填位置１の取得動作を再度行うようにしている。

つまり、大気開放状態にして電極ピン２０８を使用したインク充填を行って、通常充填位置１を再取得する。

このようにしても、通常充填動作を行うときに、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動した段階で、変位部材２０５が検知された場合でも、通常充填動作が行えなくなることを防止でき、通常充填が行われないままヘッドタンク３５内のインクが消費されてノズル抜けが発生することを防止できる。

次に、本発明の第３実施形態における制御部による通常充填動作の制御について図１５のフロー図を参照して説明する。

本実施形態では、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動したときに変位部材２０５が検知された場合には、単純にエラーを発信するようにしている。

これにより、通常充填動作を行うときに、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動した段階で、変位部材２０５が検知された場合でも、通常充填動作が行えなくなることを防止でき、通常充填が行われないままヘッドタンク３５内のインクが消費されてノズル抜けが発生することを防止できる。

次に、本発明の第４実施形態における制御部による通常充填動作の制御について図１６及び図１７のフロー図を参照して説明する。

本実施形態では、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動したときに変位部材２０５が検知された場合には、通常充填位置１の取得を再度行うようにし、かつ、このとき負圧形成のためのインク排出量を少なく補正するようにしている。

つまり、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動し、変位部材２０５が検知されたときには、図１７に示すように、通常充填位置１の取得シーケンスを開始し、前記図１１で説明したと同様に、大気開放状態で、電極ピン２０８で液面を検知するまでインクを供給し、大気開放機構２０７を閉じた後、大気開放満タン位置０を記憶する。

そして、インク排出量を第１排出量ａから「ａ×０．９」の第２排出量に補正してヘッドタンク３５からインクを排出させ、そのときの変位部材２０５の位置（通常充填位置１´）を、記憶している通常充填位置１に書き換える。

その後、前記図１１で説明したと同様に、フィラ変位量１を記憶し、フィラ変位量１が所定量以上であれば、通常充填位置取得シーケンスを終了し、所定量未満であればエラーを発信する。

このように、通常充填位置の再取得を行うときには、インク排出量を少なく補正することで、より確実に通常充填を行うことが可能な通常充填位置を設定できる。

次に、本発明の第５実施形態における制御部による通常充填位置取得及び通常充填動作の制御について図１８及び図１９のフロー図を参照して説明する。

本実施形態では、前述した通常充填位置１とともに、変位部材２０５の最大変位量に対して予め定めた割合（中間位置）の変位量（例えば、最大変位量の１／２）の位置を通常充填位置２として予め記憶しておき、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動したときに変位部材２０５が検知された場合には、通常充填位置２による通常充填に切り替えるようにしている。

つまり、まず、図１８を参照して、通常充填位置２取得シーケンスでは、大気開放状態で、電極ピン２０８で液面を検知するまでインクを供給し、大気開放機構２０７を閉じた後、大気開放満タン位置０を記憶する。

その後、変位部材２０５の最大変位量を確認できる予め定めた排出量ｂでインク排出を行い、変位部材２０５の位置、即ち変位部材２０５の最大変位位置２を記憶する。

そして、「（大気開放満タン位置０−最大変位位置２）／２」の演算をして算出し、算出した位置を通常充填位置２として記憶する。

その後、通常充填位置２（フィラ変位量）が所定量（例えば１ｍｍ）未満か否かを判別し、所定量以上であれば、通常充填位置２取得シーケンスを終了し、所定量未満であればエラーを発信する。

次に、図１９を参照して、通常充填動作では、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動したときに変位部材２０５が検知された場合には、上述した通常充填位置２を通常充填位置として、インク供給を行う。

これにより、通常充填を行うときに、ヘッドタンク３５を通常充填位置１に移動した段階で変位部材２０５が検知された場合に、通常充填が行えないまま、ヘッドタンク３５のインクが消費されることを防止できる。

なお、ここでは、通常充填位置１と通常充填位置２を使用しているが、通常充填位置２のみで通常充填動作を行うようにすることもできる。

以上のヘッドタンクに対する供給動作を行うための各種制御（処理）は、ＲＯＭ５０２に格納されているプログラムによってコンピュータに実行させる。このプログラムは、情報処理装置（ホスト６００）側にダウンロードして画像形成装置にインストールすることができる。また、本発明に係る画像形成装置と情報処理装置又は画像形成装置と本発明に係る処理を行うプログラムを有する情報処理装置とを組み合わせて画像形成システムとして構成することもできる。

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
８１ 維持回復機構
２０１ タンクケース
２０３ フィルム部材
２０５ 変位部材（フィラ）
３０１…本体側センサ
５００…制御部

Claims (3)

1. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給する液体を収容し、前記液体の残量に応じて変位する変位部材と、内部を大気に開放する大気開放手段とを有するヘッドタンクと、
   前記ヘッドタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、
   前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの液体供給を行う送液手段と、
   装置本体側に設けられ、前記変位部材を検知する本体側検知手段と、
   前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの送液を制御する供給制御手段と、を備え、
   前記供給制御手段は、
   前記大気開放手段を開放して前記ヘッドタンク内部を大気に開放した状態で、前記ヘッドタンクに送液し、前記本体側検知手段で前記変位部材の位置を検知して大気開放位置として保持した後、
   前記ヘッドタンク内から所定量の前記液体を排出させたときの前記変位部材の位置を前記本体側検知手段で検知し、検知した前記変位部材の位置を通常充填位置として保持する通常充填位置取得動作の制御と、
   前記ヘッドタンクの液体消費量が予め定めた所定消費量になったとき、前記ヘッドタンクの前記大気開放手段を開放することなく、前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの前記液体の供給を開始し、前記変位部材が前記通常充填位置になったことを前記本体側検知手段で検知したときに供給停止する通常充填動作の制御と、を行い、
   前記通常充填動作では、前記通常充填動作の開始段階で、前記本体側検知手段が前記変位部材を検知しているときには、前記記憶している前記通常充填位置を送液が可能な位置に補正し、
   前記補正では、前記大気開放位置と前記記憶している前記通常充填位置との間の前記変位部材の変位量を第１変位量とするとき、前記第１変位量に係数を乗じて前記第１変位量よりも少ない第２変位量を算出し、前記第２変位量が予め定めた所定量以上であるときには、前記記憶している前記通常充填位置を、前記大気開放位置から前記第２変位量を減じた位置を前記通常充填位置とする
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給する液体を収容し、前記液体の残量に応じて変位する変位部材と、内部を大気に開放する大気開放手段とを有するヘッドタンクと、
   前記ヘッドタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、
   前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの液体供給を行う送液手段と、
   装置本体側に設けられ、前記変位部材を検知する本体側検知手段と、
   前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの送液を制御する供給制御手段と、を備え、
   前記供給制御手段は、
   前記大気開放手段を開放して前記ヘッドタンク内部を大気に開放した状態で、前記ヘッドタンクに送液した後、前記ヘッドタンク内から第１所定量の前記液体を排出させたときの前記変位部材の位置を前記本体側検知手段で検知し、検知した前記変位部材の位置を通常充填位置として保持する通常充填位置取得動作の制御と、
   前記ヘッドタンクの液体消費量が予め定めた所定消費量になったとき、前記ヘッドタンクの前記大気開放手段を開放することなく、前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの前記液体の供給を開始し、前記変位部材が前記通常充填位置になったことを前記本体側検知手段で検知したときに供給停止する通常充填動作の制御と、を行い、
   前記通常充填動作では、前記通常充填動作の開始段階で、前記本体側検知手段が前記変位部材を検知しているときには、前記通常充填位置を再取得する動作の制御を行い、
   前記通常充填位置を再取得する動作では、前記第１所定量よりも少ない第２所定量の前記液体を排出させる
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 液滴を吐出する記録ヘッドと、
   前記記録ヘッドに供給する液体を収容し、前記液体の残量に応じて変位する変位部材と、内部を大気に開放する大気開放手段とを有するヘッドタンクと、
   前記ヘッドタンクに供給する液体を収容するメインタンクと、
   前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの液体供給を行う送液手段と、
   装置本体側に設けられ、前記変位部材を検知する本体側検知手段と、
   前記送液手段を駆動して前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの送液を制御する供給制御手段と、を備え、
   前記供給制御手段は、
   前記大気開放手段を開放して前記ヘッドタンク内部を大気に開放した状態で、前記ヘッドタンクに送液し、前記本体側検知手段で前記変位部材の位置を検知して大気開放位置として保持した後、
   前記ヘッドタンク内から所定量の前記液体を排出させたときの前記変位部材の位置を前記本体側検知手段で検知し、検知した前記変位部材の位置を通常充填位置１として保持し、
   前記ヘッドタンク内から前記変位部材が変位不能になる位置まで前記液体を排出させたときの前記変位部材の位置を前記本体側検知手段で検知し、検知した前記変位部材の位置を変位限界位置とし、前記大気開放位置と前記変位限界位置との間の中間位置を、通常充填位置２として保持する通常充填位置取得動作の制御と、
   前記ヘッドタンクの液体消費量が予め定めた所定消費量になったとき、前記ヘッドタンクの前記大気開放手段を開放することなく、前記メインタンクから前記ヘッドタンクへの前記液体の供給を開始し、前記変位部材が通常充填位置になったことを前記本体側検知手段で検知したときに供給停止する通常充填動作の制御と、を行い、
   前記通常充填動作の制御では、前記通常充填動作の開始段階で、前記本体側検知手段が前記変位部材を検知していないときには、前記通常充填位置１を前記通常充填位置とし、前記本体側検知手段が前記変位部材を検知しているときには、前記通常充填位置２を前記通常充填位置として制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。

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