JP7383966B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、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オフィス用の画像形成装置として、液体を吐出する液体吐出ヘッドを用いて画像形成するものが知られている。

また、このような画像形成装置では、液体吐出ヘッドの制御、主走査方向における液体吐出ヘッドの移動制御、及び液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給部の制御等を行うヘッドユニット制御部を備えるヘッドユニットを、オフィス用の画像形成装置以外の他の分野にも転用可能にするものが知られている。この場合、画像形成装置を制御するシステム制御部が上記のヘッドユニットと、用紙等の記録媒体の副走査方向への搬送ユニットとを制御することで画像形成が行われる。

しかし、もともとオフィス用に構成されているヘッドユニットでは、ヘッドユニット制御部は、１頁毎に液体吐出ヘッドに液体を供給させるため、記録媒体の１頁に画像形成している途中に液体を供給できない場合がある。このような場合に、システム制御部が液体供給部を制御して液体を供給させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の技術では、システム制御部が液体を供給させている場合に、ヘッドユニットがホーム位置に配置されている時等に、ヘッドユニット制御部が重複して液体を供給させると、液体吐出ヘッドに液体を過剰供給し、液体の溢れや、液体の溢れに伴う装置の故障等を生じさせる場合があった。

本発明は、ヘッドへの液体の過剰供給を防止することを課題とする。

本発明の一態様に係る画像形成装置は、液体を吐出する液体吐出ヘッドと、前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体供給部と、前記液体吐出ヘッドと、前記液体供給部と、を制御するヘッドユニット制御部と、画像形成装置と、前記液体供給部と、を制御するシステム制御部と、を備え、前記液体供給部は、前記ヘッドユニット制御部、又は前記システム制御部の何れか一方のみから制御信号を受け付ける。

本発明によれば、ヘッドへの液体の過剰供給を防止できる。

第１実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す側面図である。 第１実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す平面図である。 ヘッドタンク周辺の構成例を示す図である。 ヘッドタンクの負圧発生機構の構成例を示す図であり、（ａ）は吸引前のヘッドタンクの側面図、（ｂ）は吸引後のヘッドタンクの側面図である。 ヘッドタンク内の負圧とインク量との関係例を示す図である。 インク充填満タン位置の設定方法例を示す図であり、（ａ）は設定前のヘッドタンクを示す図、（ｂ）は大気開放弁を開いた時のヘッドタンクを示す図、（ｃ）は大気開放弁を閉じた時のヘッドタンクを示す図である。 ヘッドタンクにおける可撓性部材の変位量検出方法例を示す図であり、（ａ）は可撓性部材の変位前を示す図、（ｂ）は可撓性部材の変位後を示す図である。 透過型フォトセンサの構成例を示す図である。 システム制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。 ヘッドユニットの構成例を示すブロック図である。 システム制御部の機能構成例を示すブロック図である。 ヘッドユニット制御部の機能構成例を示すブロック図である。 ヘッドユニット制御部の動作例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一の構成部には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

以下、用紙を記録媒体の一例とし、インクを液体の一例とし、シリアル型インクジェット方式の画像形成装置を例に、実施形態を説明する。

［第１実施形態］
＜画像形成装置１の全体構成＞
第１実施形態に係る画像形成装置１について、図１及び図２を参照して説明する。図１は画像形成装置１の全体構成の一例を説明する側面図、図２は同装置の要部平面図である。

画像形成装置１は、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１０３を主走査方向に移動可能に保持する。そして、後述する主走査モータによりタイミングベルトを介して、キャリッジ１０３を主走査方向に移動（走査）させる。

キャリッジ１０３には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色のインクを吐出するためのインク吐出ヘッドからなるヘッド１０１ａ、１０１ｂ（区別しないときは「ヘッド１０１」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、インク吐出方向を下方に向けて装着している。ここで、ヘッド１０１は液体吐出ヘッドの一例である。

ヘッド１０１は、それぞれ２つのノズル列を有し、ヘッド１０１ａの一方のノズル列はブラック（Ｋ）のインクを、他方のノズル列はシアン（Ｃ）のインクを吐出する。また、ヘッド１０１ｂの一方のノズル列はマゼンタ（Ｍ）のインクを、他方のノズル列はイエロー（Ｙ）のインクを、それぞれ吐出する。

キャリッジ１０３は、ヘッド１０１のノズル列に対応した各色のインクを、ヘッド１０１に供給する前に一時的に貯留するためのヘッドタンク１０２ａ、１０２ｂ（区別しないときは「ヘッドタンク１０２」という。）を搭載している。ヘッドタンク１０２には、カートリッジ装填部４に着脱可能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１０６ｙ、１０６ｍ、１０６ｃ、１０６ｋ（区別しないときは「インクカートリッジ１０６」という。）から、供給ポンプ１０８によって各色のインク供給路１０７を介して、各色のインクが補充供給される。ここで、ヘッドタンク１０２は貯留部の一例であり、供給ポンプ１０８は液体供給部の一例である。

キャリッジ１０３の主走査方向に沿ってエンコーダスケール１０４が設けられ、キャリッジ１０３にはエンコーダスケール１０４を読み取るエンコーダセンサ１０５が設けられている。エンコーダスケール１０４とエンコーダセンサ１０５がリニアエンコーダ９０を構成し、リニアエンコーダ９０の検出信号によってキャリッジ１０３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を備えている。分離パッド４４は給紙コロ４３側に付勢されている。

そして、給紙部から給紙された用紙４２をヘッド１０１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とを備えている。また、給送された用紙４２を静電吸着してヘッド１０１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。

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）に周回走行するように構成されている。また、画像形成装置１は、搬送ベルト５１の表面を帯電させるための帯電ローラ５６を備えている。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に従動回転するように配置されている。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走行する。

さらに、ヘッド１０１で画像形成された用紙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、画像形成装置１の背面部には両面ユニット７１が着脱可能に装着されている。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、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１０３の走査方向一方側の非印字領域には、ヘッド１０１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。維持回復機構８１には、ヘッド１０１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「キャップ部材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、増粘したインクを排出するために画像形成に寄与しないインクを吐出させる空吐出を行う時のインクを受ける空吐出受け８４と、キャリッジ１０３をロックするキャリッジロック８７とを備えている。

また、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、画像形成装置１に対して交換可能に装着される。

また、キャリッジ１０３の走査方向他方側の非印字領域には、画像形成中等に増粘したインクを排出するために、画像形成に寄与しないインクを吐出させる空吐出を行う時のインクを受ける空吐出受け８８を配置し、この空吐出受け８８にはヘッド１０１のノズル列方向に沿った開口部８９等を備えている。

画像形成装置１では、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の周回走行によって用紙４２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じてヘッド１０１を駆動させることにより、停止している用紙４２にインクを吐出して１行分を画像形成し、用紙４２を所定量搬送後、次の行の画像形成を行う。画像形成終了信号又は用紙４２の後端が画像形成領域に到達した信号を受けることにより、画像形成動作を終了して、用紙４２を排紙トレイ３に排紙する。

そして、ヘッド１０１のノズルの維持回復を行うときには、キャリッジ１０３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インクを吐出する空吐出等の維持回復動作を行うことにより、安定したインク吐出による画像形成を行うことができる。

＜ヘッドタンク１０２の構成例＞
次に、ヘッドタンク１０２の構成について、図３～図４を参照して説明する。図３は、ヘッドタンク１０２周辺の構成の一例を説明する図である。また、図４はヘッドタンク１０２の負圧発生機構の構成例を説明する図であり、（ａ）は吸引前のヘッドタンク１０２の側面図、（ｂ）は吸引後のヘッドタンク１０２の側面図である。

図３において、キャリッジ１０３は、ヘッド１０１と、ヘッドタンク１０２を搭載しており、図３に白抜き矢印で示した主走査方向に移動（走査）可能である。エンコーダスケール１０４とエンコーダセンサ１０５による検出信号に基づき、主走査方向におけるキャリッジ１０３の位置が制御される。

インクカートリッジ１０６は、チューブ等で構成されるインク供給路１０７を介して、ヘッドタンク１０２に連通している。また、インク供給路１０７の経路内に供給ポンプ１０８が設けられている。

供給ポンプ１０８はチューブポンプであり、正転動作によりインクカートリッジ１０６に貯留されているインクを送液し、インク供給路１０７を通じてヘッドタンク１０２に供給する。また、供給ポンプ１０８は、逆転動作によりヘッドタンク１０２に貯留されているインクを吸引し、インク供給路１０７を通じてインクカートリッジ１０６に送液できる。

図４において、ヘッドタンク１０２内には、供給口１３０を介してインクが供給される。また、ヘッドタンク１０２に貯留したインクが、ヘッドタンク１０２に連通するヘッド１０１のノズルから漏液しないように、ヘッドタンク１０２の内部は負圧状態を維持している。

負圧状態を維持するために、ヘッドタンク１０２は、撓むことが可能なフィルム等の可撓性部材１１０で一側部を構成し、ヘッドタンク１０２内に弾性部材としての負圧発生バネ１０９を配置している。図４（ａ）に示すように、負圧発生バネ１０９の復元力によって、可撓性部材１１０は常時外側に向けて付勢される。このように、ヘッドタンク１０２の可撓性部材１１０に負圧発生バネ１０９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して負圧が発生する。

また、供給ポンプ１０８により吸引することで、可撓性部材１１０がヘッドタンク１０２の内側に向けて引き込まれ、負圧発生バネ１０９が圧縮されて負圧をより増加させることができる。

負圧が発生した状態で、ヘッドタンク１０２内にインクを供給すると、可撓性部材１１０がヘッドタンク１０２の外側に向けて押し出され、負圧発生バネ１０９が伸びて負圧が減少する。このように負圧が増加及び減少することで、ヘッドタンク１０２内の負圧が所定の範囲に維持されるようになっている。

＜ヘッドタンク１０２内のインク量及び負圧の設定例＞
ここで、図５は、ヘッドタンク１０２内の負圧とインク量との関係の一例を説明する図である。図５の横軸は、ヘッドタンク１０２内のインク量を示し、縦軸はヘッドタンク１０２内の負圧を示している。

図５に示すように、ヘッドタンク内のインク量が多いほどヘッドタンク１０２内の負圧は小さくなり、インク量が少ないほどヘッドタンク１０２内の負圧は大きくなる。ヘッドタンク１０２内の負圧が小さすぎると、ヘッド１０１のノズルからインクが漏液する場合がある。また、負圧が大きすぎるとノズルを通じて外部の空気や塵をヘッド１０１内に引き込み、気泡や塵による不吐出や吐出曲がり等の吐出異常を生じさせる場合がある。

そのため、負圧を考慮したインク充填満タン位置からインク空位置までに該当する負圧範囲Ａ内に収まるように、ヘッドタンク１０２内の負圧を設定することが好ましく、また、インク量範囲Ｂ内に収まるように、ヘッドタンク１０２内のインク量を設定することが好ましい。

図６は、インク充填満タン位置の設定方法の一例を説明する図であり、（ａ）は設定前のヘッドタンク１０２を示す図、（ｂ）は大気開放弁を開いた時のヘッドタンク１０２を示す図、（ｃ）は大気開放弁を閉じた時のヘッドタンク１０２を示す図である。何れもヘッドタンク１０２を正面から見た図である。

図６に示すように、ヘッドタンク１０２は、インク液面を検知可能な電極ピン１１１と、ヘッドタンク１０２内を外部と連通させるための大気連通路１１２と、大気連通路１１２を開放又は閉鎖するための大気開放弁１１３とを備えている。

図６（ｂ）に示すように、大気開放弁１１３を開放させると、ヘッドタンク１０２内の負圧が開放され、ヘッドタンク１０２内のインク液面が低下する。この時、インク液面より上方に供給口１３０が位置すると、供給口１３０からインク供給路１０７内に空気が侵入し、次にヘッドタンク１０２にインクを供給した時に、供給口１３０からインクと共に気泡がヘッドタンク１０２内に入り込む場合がある。

そして、そのまま供給を続けると、気泡が大気連通路１１２を通って大気開放弁１１３に気泡を付着させ、大気開放弁１１３における弁の固着、又は液漏れの原因になる場合もある。そのため、供給口１３０はインク液面より下方に位置することが好ましい。

図６（ｂ）に示すように、負圧が開放され、液面が下がった後でヘッドタンク１０２内にインクを供給する。インクを供給すると、図６（ｃ）のようにインク液面が上昇する。電極ピン１１１によりインク液面の位置を監視しながら、所定の液面位置までインクを供給することができる。

インク液面が所定の位置まで上昇した後、再び大気開放弁１１３を閉状態にし、インクを所定量吸引することで、所定の負圧状態になる。このようにして、ヘッドタンク１０２内を、負圧を考慮したインク充填満タン位置に設定することができる。

＜可撓性部材１１０の変位量の検出方法例＞
次に、ヘッドタンク１０２内のインクの量を検出するための、可撓性部材１１０の変位量の検出方法について、図７を参照して説明する。図７は、ヘッドタンク１０２における可撓性部材１１０の変位量検出方法の一例を説明する図であり、（ａ）は可撓性部材１１０の変位前を示す図、（ｂ）は可撓性部材１１０の変位後を示す図である。

図７に示すように、ヘッドタンク１０２の外側には、フィラー１１４が、支軸部１１６を回転軸として揺動可能に一端部側を支持され、付勢バネ１１５によって可撓性部材１１０を押圧するように付勢されて、可撓性部材１１０に接着等により固定されている。可撓性部材１１０の動きに連動してフィラー１１４は変位する。

また、キャリッジ１０３には搭載されずに、画像形成装置１の所定の位置に、フィラー１１４を検知するための透過型フォトセンサ１１７が設けられている。透過型フォトセンサ１１７は、発光素子と受光素子を１セットにして対向して配置したセンサである。キャリッジ１０３により移動されるフィラー１１４が、発光素子と受光素子の間に介在して光を遮ることで、透過型フォトセンサ１１７はフィラー１１４を検知し、検知信号を出力する。ここで、フィラー１１４は、ヘッドタンク１０２（貯留部）に貯留されているインクの量を検出する検出部材の一例であり、透過型フォトセンサ１１７は、検出部材検知部の一例である。

但し、検知部は透過型フォトセンサ１１７に限定されるものではなく、反射型フォトセンサや静電容量センサ、渦電流式センサ等の近接センサを用いることもできる。静電容量センサや渦電流式センサを用いる場合には、フィラー１１４を導電性材料で構成することが好ましい。

キャリッジ１０３を移動させて、所定タイミングで透過型フォトセンサ１１７がフィラー１１４を検知した時のキャリッジ１０３の位置を記憶しておき、次に透過型フォトセンサ１１７がフィラー１１４を検知した時のキャリッジ１０３の位置を取得する。取得した位置の記憶した位置に対する変化量を求めることで、可撓性部材１１０の変位量を検出できる。そして、可撓性部材１１０の変位量に基づき、ヘッドタンク１０２内のインク量や負圧等を検出することができる。

図６で説明したように、負圧を考慮したインク充填満タン位置に設定する場合、大気開放弁１１３を開放し、ヘッドタンク１０２内を大気圧にした後、電極ピン１１１でインク液面位置を監視しながら所定の液面位置までインクを供給する。インク液面が所定の液面位置まで上昇したら、大気開放弁１１３を閉鎖する。

この時、キャリッジ１０３を移動させてフィラー１１４を透過型フォトセンサ１１７に検知させ、検知した時のキャリッジ１０３の位置を大気開放位置として記憶する。そして、ヘッドタンク１０２内のインクを所定量だけ吸引することで、負圧を考慮した充填満タン位置に設定することができる。

但し、このままでは、可撓性部材１１０の変位量を検知する必要がある度に、透過型フォトセンサ１１７が検知可能な位置に、キャリッジ１０３によりフィラー１１４を移動させる必要がある。

ここで、図８は、画像形成装置１の本体側に設けられた透過型フォトセンサ１１７と、キャリッジ１０３に搭載された透過型フォトセンサ１１８とを備える構成の一例を示す図である。

ヘッドタンク１０２内を、負圧を考慮したインク充填満タン位置に設定する場合、透過型フォトセンサ１１７による検知位置１１７ａから、考慮されたインク充填満タン位置の検知位置１１７ｂにキャリッジ１０３を移動させる（図８（ｂ）参照）。

フィラー１１４が透過型フォトセンサ１１８を通過するまで、供給ポンプ１０８を逆転動作させてインクを吸引し、再び供給ポンプ１０８でインク充填満タン位置までインクを供給する。この時、フィラー１１４を透過型フォトセンサ１１８が検知した時からインク充填満タン位置となる検知位置１１７ｂを検知するまでの供給ポンプ１０８の供給量を検知する。これにより、透過型フォトセンサ１１８から検知位置１１７ｂまでにおける可撓性部材１１０の変位量Ｃを検出でき（図８（ｄ）参照）、ヘッドタンク１０２内のインク量を検出できる。また、透過型フォトセンサ１１８から検知位置１１７ｂまでにおける経過時間を検出することでも、変位量Ｃを検出できる。

図８の構成により、キャリッジ１０３が移動中でも、インクを所定量吐出した後、ヘッドタンク１０２内にインクを供給し、透過型フォトセンサ１１８でフィラー１１４を検知した後、先に検知した変位量Ｃに対応する量のインクを供給することで、負圧を考慮した充填満タン位置までインクを供給できる。

透過型フォトセンサ１１８は位置検知センサであるため、インク吐出量の検出誤差や、供給ポンプ１０８による供給量の検出誤差等、検出誤差の積み上げが透過型フォトセンサ１１８で検知した時にキャンセルされ、検出誤差を積み上げることなく、インク吐出及びインク供給を繰返し行うことができる。

＜システム制御部１４０のハードウェア構成例＞
次に、画像形成装置１の備えるシステム制御部１４０のハードウェア構成について、図９を参照して説明する。図９は、システム制御部１４０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

システム制御部１４０は、画像形成装置１のシステム制御、ヘッドユニット２００の制御、操作部制御、副走査方向への用紙の搬送制御、一部のインク供給制御を行う。

図９に示すように、システム制御部１４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１４２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１４３と、ＮＶＲＡＭ（Non-Volatile Random Access Memory）１４４と、Ｉ／Ｏ（Input/Output）１４５と、Host ＩＦ１４７とを備えている。これらは、システムバスＢ１を介して相互に電気的に接続されている。

ＣＰＵ１４１は、プロセッサ等で構成され、システム制御部１４０の各部の動作及び全体動作を制御する。

ＲＯＭ１４２は不揮発性半導体記憶装置等で構成され、システム制御部１４０で動作する各種プログラム及び各種パラメータを記憶する。

ＲＡＭ１４３は揮発性半導体記憶装置等で構成され、ＣＰＵ１４１のワークエリアとして使用される。ＲＡＭ１４３は、各種信号処理及び画像処理を施す際にデータを一時的に保存する記憶領域を提供する。

ＮＶＲＡＭ１４４は、画像形成装置１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で構成され、各種プログラムで利用されるデータ等の種々の情報を記憶する。

Ｉ／Ｏ１４５は、装置に装着されている各種のセンサ群１５０からの情報を取得し、供給ポンプ１０８の制御等に使用される情報を提供する。

また、システム制御部１４０は、副走査方向に用紙を搬送する副走査モータ１３７を駆動させるモータ駆動部１３３と、供給ポンプ１０８を駆動させる供給駆動部１３４とを制御する。

Host ＩＦ１４７は、ＰＣ（Personal Computer）１６０から画像データを受信し、また、ヘッドユニット制御部１２０とのデータ及び信号の送受を行い、ヘッド１０１の制御状態を監視及び指示する。

システム制御部１４０は、Host ＩＦ１４７とケーブル又はネットワークを介してヘッドユニット制御部１２０側に画像データを送信する。また、画像データに基づき、ヘッドユニット制御部１２０を介したヘッドユニット２００の制御と、副走査方向への用紙の搬送制御を行う。

また、システム制御部１４０は、画像形成装置からの印刷枚数などの情報を受け取り、インクの供給制御を行う。

さらに、システム制御部１４０は、画像形成装置１に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル１７０に接続されており、操作パネル１７０による操作情報を入力し、操作パネル１７０に表示情報を出力できる。

＜ヘッドユニット２００の構成例＞
次に、画像形成装置１におけるヘッドユニット２００の構成について、図１０を参照して説明する。図１０は、ヘッドユニット２００の構成の一例を示すブロック図である。

図１０に示すように、ヘッドユニット２００は、ヘッドユニット制御部１２０と、透過型フォトセンサ１１７と、センサ群１５０と、印刷制御部１３１と、モータ駆動部１３３と、キャリッジ１０３と、主走査モータ１３５と、維持回復モータ１３６と、大気開放ソレノイド１１９と、供給ポンプ１０８とを備えている。

これらのうち、ヘッドユニット制御部１２０は、画像形成装置１のヘッド１０１による吐出制御、キャリッジ１０３の主走査方向への移動制御、ヘッド１０１の吐出状態の維持、及び供給ポンプ１０８によるインクの供給制御を行う。

図１０に示すように、ヘッドユニット制御部１２０は、ＣＰＵ１２１と、ＲＯＭ１２１と、ＲＡＭ１２３と、ＮＶＲＡＭ１２４と、Ｉ／Ｏ１２５と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１２６と、Host ＩＦ１２７とを備えている。これらは、システムバスＢ２を介して相互に電気的に接続されている。

ＣＰＵ１２１は、プロセッサ等で構成され、ヘッドユニット制御部１２０の各部の動作及び全体動作を制御する。

ＲＯＭ１２２は不揮発性半導体記憶装置等で構成され、ヘッドユニット制御部１２０で動作する各種プログラム及び各種パラメータを記憶する。

ＲＡＭ１２３は揮発性半導体記憶装置等で構成され、ＣＰＵ１２１のワークエリアとして使用される。ＲＡＭ１２３は、各種信号処理及び画像処理を施す際にデータを一時的に保存する記憶領域を提供する。

ＮＶＲＡＭ１２４は、画像形成装置１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で構成され、各種プログラムで利用されるデータ等の種々の情報を記憶する。

Ｉ／Ｏ１２５は、画像形成装置１に装着されている各種のセンサ群１５０からの情報を取得し、ヘッドユニット制御部１２０の制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部１３１やモータ駆動部１３３、供給ポンプ１０８の制御等に使用する。

ＡＳＩＣ１２６は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ヘッドユニット制御部１２０全体を制御するための入出力信号を処理する。

Host ＩＦ１２７は、システム制御部１４０とのデータ及び信号の送受を行う。ヘッドユニット制御部１２０は、Host ＩＦ１２７とケーブル又はネットワークを介して、システム制御部１４０側から画像データを受信する。

ＣＰＵ１２１は、Host IF１２７に含まれる受信バッファ内の画像データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ１２６で必要な画像処理、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１３１からヘッドドライバ１３２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システム制御部１４０に接続されるホストＰＣ側のプリンタドライバ、或いはＲＩＰ（Raster image processor）で行っている。

また、ヘッドユニット制御部１２０は、ヘッド１０１を駆動制御するためのデータ転送部と駆動信号発生部とを含む印刷制御部１３１と、キャリッジ１０３側に設けたヘッド１０１を駆動するヘッドドライバ（ドライバＩＣ）１３２とを制御する。さらに、キャリッジ１０３を移動させる主走査モータ１３５と、維持回復機構の駆動源となる維持回復モータ１３６とを駆動させるモータ駆動部１３３を制御し、画像形成装置１の本体側に設けられ、ヘッドタンク１０２の大気開放機構を開閉する大気開放ソレノイド１１９と、供給ポンプ１０８とを制御する。

印刷制御部１３１は、画像データをシリアルデータで転送するとともに、画像データの転送及び転送の確定等に必要な転送クロックやラッチ信号、制御信号等をヘッドドライバ１３２に出力する。またこれ以外にも、ＲＯＭ１２１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１３２に対して出力する。

ヘッドドライバ１３２は、シリアルに入力される記録ヘッドの１行分に相当する画像データに基づいて印刷制御部１３１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ヘッド１０１のインク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ヘッド１０１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、小滴等、大きさの異なるドットを打ち分けることができる。

センサ群１５０は、キャリッジ１０３のフィラー１１４を検知するためのセンサ、ヘッドタンク１０２の電極ピン１１１のほか、画像形成装置１内の温度及び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）、搬送ベルト５１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等があり、Ｉ／Ｏ１２５は様々のセンサ情報を処理することができる。

透過型フォトセンサ１１７は、フィラー１１４を検知した検知信号を、Ｉ／Ｏ１２５を介してヘッドユニット制御部１２０に出力する。

＜機能構成例＞
次に、システム制御部１４０及びヘッドユニット制御部１２０のそれぞれの機能構成について、図１１～図１２を参照して説明する。図１１はシステム制御部１４０の機能構成の一例を示すブロック図、図１２はヘッドユニット制御部１２０の機能構成の一例を示すブロック図である。

図１１に示すように、システム制御部１４０は、供給要否判定部１４８と、システム側供給制御部１４９とを備えている。これらの機能は何れもＣＰＵ１４１（図９参照）が所定のプログラムを実行することで実現される。

ここで、ヘッド１０１による吐出、主走査方向におけるヘッド１０１の移動制御、及びヘッド１０１へのインク供給等の機能を備えるヘッドユニット２００を、オフィス用の画像形成装置以外の他の分野にも転用可能に製作した場合、供給ポンプ１０８によりインクカートリッジ１０６内のインクをヘッドタンク１０２に供給するための制御は、ヘッドユニット制御部１２０により行われる。

しかし、ヘッドユニット制御部１２０は、もともとオフィス用の画像形成装置向けに製作されているため、ヘッドユニット制御部１２０は１頁毎にヘッドにインクを供給するようになっている。そのため、用紙の１頁に画像形成している途中に、ヘッドタンク１０２にインクを供給できない場合がある。

供給要否判定部１４８は、このような場合に、システム制御部１４０によるインク供給制御の要否を判定し、判定結果をシステム側供給制御部１４９に出力する。

システム側供給制御部１４９は、供給要否判定部１４８によりインク供給が必要と判定された場合に、ヘッドユニット制御部１２０にインクの供給を知らせるとともに、ヘッドユニット２００を介さずに供給ポンプ１０８を制御し、インクカートリッジ１０６内のインクをヘッドタンク１０２に供給させる。これにより、用紙の１頁に画像形成している途中であっても、ヘッドタンク１０２にインクを供給することができる。 次に、図１２に示すように、ヘッドユニット制御部１２０は、制御状態検知部１２８と、ヘッド側供給制御部１２９とを備えている。これらの機能は何れもＣＰＵ１２１（図１０参照）が所定のプログラムを実行することで実現される。

制御状態検知部１２８は、システム制御部１４０によるインク供給を検知するとともに、透過型フォトセンサ１１７（図１０参照）による検知状態に基づき、供給ポンプ１０８によるインク供給の必要性を検知する。より具体的には、制御状態検知部１２８は、所定の期間内に透過型フォトセンサ１１７がフィラー１１４を検知した場合、供給ポンプ１０８に対してインク供給が必要であることを検知する。

例えば制御状態検知部１２８は、フィラー１１４の検知信号がない状態から、透過型フォトセンサ１１７がフィラー１１４の検知信号を出力する状態に変化した場合に、供給ポンプ１０８に対してインク供給が必要であることを検知する。

或いは、所定の期間内に、透過型フォトセンサ１１７がフィラー１１４の検知信号を出力している状態から、検知信号がない状態に変化した場合に、供給ポンプ１０８に対してインク供給が必要であることを検知することもできる。

換言すると、制御状態検知部１２８は、所定の期間内において、透過型フォトセンサ１１７によるフィラー１１４の検知信号の変化から、供給ポンプ１０８に対してインク供給が必要であることを検知できる。

なお、ヘッドタンク１０２が複数のヘッドタンクで構成される場合、制御状態検知部１２８は、ヘッドタンク毎でフィラー１１４の検知信号に基づき、供給ポンプ１０８に対してインク供給が必要であることを検知できる。

制御状態検知部１２８は、検知結果をヘッド側供給制御部１２９に出力する。ヘッド側供給制御部１２９は、システム制御部１４０が供給ポンプ１０８の制御を行っている場合には、供給ポンプ１０８に、インクカートリッジ１０６内のインクをヘッドタンク１０２に供給させないようにする。

つまり、供給ポンプ１０８は、ヘッドユニット制御部１２０、又はシステム制御部１４０の何れか一方のみから制御信号を受け付ける。

これにより、システム制御部１４０によるインクの供給と、ヘッドユニット制御部１２０によるインクの供給が重複することを防止する。

＜ヘッドユニット制御部１２０の動作例＞
次に、図１３は、ヘッドユニット制御部１２０の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１３１において、ヘッドユニット制御部１２０は、システム制御部１４０からのインク供給の有無を検知して、ヘッドタンク１０２へのインク供給のタイミング（ヘッドユニット制御部１２０によるインク供給必要性の判断）であるか否かを判定し、インク供給タイミングであると判定した場合は（ステップＳ１３１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１３２に移行する。一方、インク供給タイミングでないと判定した場合は（ステップＳ１３１、Ｎｏ）、ステップＳ１３１を再度繰り返す。

続いて、ステップＳ１３２において、制御状態検知部１２８は、所定の間隔でポーリングして、透過型フォトセンサ１１７によるフィラー１１４の検知信号を入力する。

そして、所定の期間内で、入力した検知信号に変化があった場合（ステップＳ１３１、Ｙｅｓ）は、動作はステップＳ１３１に戻る。一方、所定の期間内で、入力した検知信号に変化がなかった場合（ステップＳ１３１、Ｎｏ）は、動作はステップＳ１３３に移行する。

ステップＳ１３３において、ヘッド側供給制御部１２９は、供給駆動部１３４により、インクカートリッジ１０６内のインクをヘッドタンク１０２に供給させる。

つまり、ヘッド側供給制御部１２９は、所定の期間内で、フィラー１１４の検知信号に変化があった場合には、ヘッドタンク１０２にインクを供給させず、変化がなかった場合には、ヘッドタンク１０２にインクを供給させる。

ここで、検知信号に変化があったか否かを判定する際に、チャタリングで判定精度が低下する場合には、複数回にわたって入力した検知信号で変化が認められた時に検知信号に変化があったものと判定することで、チャタリングの影響を除去すると好適である。

このようにして、ヘッドユニット制御部１２０は、供給駆動部１３４によるヘッドタンク１０２へのインクの供給を制御することができる。

＜作用効果＞
以上説明してきたように、本実施形態では、供給ポンプ１０８は、ヘッドユニット制御部１２０、又はシステム制御部１４０の何れか一方のみから制御信号を受け付ける。これにより、用紙の１頁に画像形成している途中で、システム制御部１４０が供給ポンプ１０８を制御してインクを供給している時に、ヘッドユニット制御部１２０が重複してインクを供給することを防止できる。そして、インク供給の重複によるインクの過剰供給を防ぎ、ヘッド１０１におけるインクの溢れや、インク溢れに伴う画像形成装置１の故障を防ぐことができる。

［他の実施形態］
第１実施形態では、ヘッドタンク１０２を介してヘッド１０１にインクを供給する例を示したが、ヘッド１０１がインクの貯留部を備え、ヘッド１０１に直接インクを供給する場合においても、実施形態を適用可能である。

また、第１実施形態では、システム制御部１４０による供給ポンプ１０８の制御状態の検知方法として、透過型フォトセンサ１１７によるフィラー１１４の検知信号を利用する例を示したが、これに限定されるものではない。透過型フォトセンサ１１８によるフィラー１１４の検知信号を利用してもよい。

また、透過型フォトセンサによる検知信号に代え、ヘッドタンク１０２内のインクの量を検出する光学式等のインク残量センサの出力信号を利用して、システム制御部１４０による供給ポンプ１０８の制御状態を検知してもよい。

以上、実施形態を説明したが、本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

なお、実施形態における「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、等を含む溶液、懸濁液、エマルジョン等であり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体吐出ヘッド」とは、ノズルから液体を吐出・噴射する機能部品である。

液体を吐出するエネルギー発生源として、圧電アクチュエータ（積層型圧電素子及び薄膜型圧電素子）、発熱抵抗体等の電気熱変換素子を用いるサーマルアクチュエータ、振動板と対向電極からなる静電アクチュエータ等を使用するものが含まれる。

１ 画像形成装置
１０１ ヘッド（液体吐出ヘッドの一例）
１０２ ヘッドタンク（貯留部の一例）
１０３ キャリッジ
１０６ インクカートリッジ
１０７ インク供給路
１０８ 供給ポンプ（液体供給部の一例）
１１０ 可撓性部材
１１４ フィラー（検出部材の一例）
１１７ 透過型フォトセンサ（検出部材検知部の一例）
１２０ ヘッドユニット制御部
１２８ 制御状態検知部
１２９ ヘッド側供給制御部
１３０ 供給口
１４０ システム制御部
１４８ 供給要否判定部
１４９ システム側供給制御部
２００ ヘッドユニット

特許５８９９８６９号公報

Claims (4)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドと、
   前記液体吐出ヘッドに前記液体を供給する液体供給部と、
   前記液体吐出ヘッドと、前記液体供給部と、を制御するヘッドユニット制御部と、
   画像形成装置と、前記液体供給部と、を制御するシステム制御部と、を備え、
   前記液体供給部は、前記ヘッドユニット制御部、又は前記システム制御部の何れか一方のみから制御信号を受け付ける
   画像形成装置。
2. 前記ヘッドユニット制御部は、前記システム制御部による前記液体供給部の制御状態を検知する制御状態検知部を備え、前記制御状態の検知結果に基づき、前記液体供給部を制御する
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記液体供給部と、前記ヘッドユニット制御部と、を含むヘッドユニットを備え、
   前記ヘッドユニット制御部は、前記システム制御部による前記液体供給部の制御状態を検知する制御状態検知部を備え、主走査方向における前記液体吐出ヘッドの移動と、前記液体供給部による前記液体の供給と、を制御し、
   前記ヘッドユニットは、
   前記液体を貯留する貯留部と、
   前記貯留部に貯留されている前記液体の量を検出するための検出部材を検知する検出部材検知部と、をさらに備え、
   前記制御状態検知部は、所定の期間内における前記検出部材の検知結果の変化に基づき、前記貯留部の前記液体の量を検知する
   請求項１、又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記システム制御部は、前記液体供給部を制御して前記制御信号を受け付けさせて前記液体を供給し、
   前記ヘッドユニット制御部は、前記システム制御部による前記液体の供給を検知し、
   前記液体供給部は、前記ヘッドユニット制御部による前記液体の供給の検知結果に基づき、前記制御信号を受け付ける
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。

Images