画像形成装置
【課題】ヘッドタンクを大型化することなく気泡排出性を高めることのできる画像形成装置の提供。
【解決手段】バッファタンク９０は、ヘッドタンクの液体収容部２０２に流路９０１を介して通じるバッファ室９０２を形成するタンクケース９００と、タンクケース９００内に移動可能に設けられ、バッファ室９０２の一部の壁面を形成する壁部材９０３と、壁部材９０３がバッファ室９０２の容量が増加する方向に移動するときに逆方向に復元力を作用させるばね９０４とを有し、ばね９０４のばね定数は、ヘッドタンク内の負圧発生用のばねのばね定数よりも大きくすることで、加圧供給時にヘッドタンク内を加圧する。
【解決手段】バッファタンク９０は、ヘッドタンクの液体収容部２０２に流路９０１を介して通じるバッファ室９０２を形成するタンクケース９００と、タンクケース９００内に移動可能に設けられ、バッファ室９０２の一部の壁面を形成する壁部材９０３と、壁部材９０３がバッファ室９０２の容量が増加する方向に移動するときに逆方向に復元力を作用させるばね９０４とを有し、ばね９０４のばね定数は、ヘッドタンク内の負圧発生用のばねのばね定数よりも大きくすることで、加圧供給時にヘッドタンク内を加圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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のインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置において、記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクを備え、装置本体側に着脱自在（交換可能）に装着されるメインタンクであるインクカートリッジからヘッドタンクに供給チューブなどを介して液体を供給する方式のものが知られている。
【０００４】
ところで、液体吐出ヘッドにあっては、ヘッド内に気泡が流入すると吐出する液滴の吐出方向が曲がり、あるいは、所要量の液滴を吐出できず、また吐出そのものが不可能になるなどの吐出不良が発生する。
【０００５】
そこで、ヘッドの性能を維持回復するために、例えば、ヘッドのノズル面を吸引手段が接続された吸引キャップで密閉して、ノズルから液体を吸引排出させる吸引方式、あるいは、ヘッドに加圧した液体を供給してノズルから排出させる加圧方式、これらを併用した吸引加圧方式などによって、ヘッド内の気泡やその他の異物をノズルから液体とともに排出させることが行われている。
【０００６】
従来、例えば、ヘッドにバッファタンク（ヘッドタンク）を介して接続されたインクタンク（メインタンク）を加圧する加圧ポンプと、吸引ポンプが接続された吸引キャップを備え、加圧ポンプによる加圧と吸引ポンプによる吸引を行うことでヘッドから液体を排出させるものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−７０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ヘッドタンクとして、液体を収容する液体収容部の一部の壁面を形成する撓むことが可能なフィルム状部材と、フィルム状部材が液体残量の減少によって撓む方向とは逆方向に復元力を作用させるばねと、を含む負圧発生手段を有する構成を採用した場合、ヘッドタンク内を加圧しようとすると、ばねの自由長を長くする必要があり、ヘッドタンクが大型化するという課題がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドタンクを大型化することなく気泡排出性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液する送液手段と、
吸引手段が接続され、前記記録ヘッドのノズル面を密封する吸引キャップと、
前記ヘッドタンクに接続された、前記ヘッドタンクより容量の小さなバッファタンクと、を備え、
前記ヘッドタンクは、
前記液体を収容する液体収容部の一部の壁面を形成する撓むことが可能なフィルム状部材と、前記フィルム状部材が液体残量の減少によって撓む方向とは逆方向に復元力を作用させるばねと、を含む負圧発生手段を有し、
前記バッファタンクは、
前記ヘッドタンクの液体収容部に流路を介して通じるバッファ室を形成するタンクケースと、
前記タンクケース内に移動可能に設けられ、前記バッファ室の一部の壁面を形成する壁部材と、
前記壁部材が前記バッファ室の容量が増加する方向に移動するときに逆方向に復元力を作用させるばねと、を有し、
前記バッファタンクのばねのばね定数は、前記ヘッドタンクのばねのばね定数よりも大きく、
前記ヘッドタンクが大気圧又は負圧であるときには前記バッファタンクは前記ヘッドタンク内を加圧せず、前記ヘッドタンク内に前記液体が加圧供給されたときに前記バッファタンクが前記ヘッドタンク内を加圧する
ことを特徴とする画像形成装置。
構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置によれば、ヘッドタンクを大型化することなく気泡排出性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部を説明する側面説明図である。
【図２】同機構部の要部平面説明図である。
【図３】ヘッドタンクの一例を示す模式的平面説明図である。
【図４】同じく図３の模式的正面説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけ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。
【図６】同実施形態のバッファタンクの一例を示す模式的説明図である。
【図７】同装置の制御部を説明する概略ブロック説明図である。
【図８】同実施形態における気泡排出動作の制御の説明に供するフロー図である。
【図９】同実施形態におけるヘッド配置の他の第１例を説明する模式的説明図である。
【図１０】同じく他の第２例を説明する模式的説明図である。
【図１１】同実施形態の送液ポンプの一例を説明する模式的説明図である。
【図１２】本発明の第２実施形態におけるインク供給排出系の第１例の説明に供する模式的説明図である。
【図１３】同じくインク供給排出系の第２例の説明に供する模式的説明図である。
【図１４】同実施形態における気泡排出動作の制御の説明に供するフロー図である。
【図１５】本発明の第３実施形態におけ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。
【図１６】同実施形態におけるヘッドタンクの液面検知を説明する模式的説明図である。
【図１７】同実施形態における気泡排出動作の制御の説明に供するフロー図である。
【図１８】同実施形態におけるヘッド配置及びバッファタンク配置の他の第１例の説明に供する模式的説明図である。
【図１９】同じく他の第２例の説明に供する模式的説明図である。
【図２０】本発明の第４実施形態におけるヘッドタンクの説明に供する模式的平面説明図である。
【図２１】本発明の第５実施形態におけ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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板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３３を主走査方向に摺動自在に保持し、後述する主走査モータによってタイミングベルトを介してキャリッジ主走査方向に移動走査する。
【００１５】
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、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００１６】
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。
【００１７】
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、各色のインクが補充供給される。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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は同ヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的上面説明図、図４は同ヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的正面説明図である。
【００３０】
ヘッドタンク３５は、液体を保持するための一側部が開口した液体収容部２０２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フィルム状部材２０３で密閉している。タンクケース２０１内には、弾性部材としてのばね２０４を配置し、フィルム状部材２０３が液体残量の減少に従って撓む方向とは逆方向に復元力を作用させている。これにより、タンクケース２０１内の液体残量が減少することによって負圧が発生する負圧発生手段を構成している。
【００３１】
また、タンクケース２０１の外側には、変位部材である検知フィラ２０５が一端部を軸２０６に揺れ動くことが可能に支持された状態で設けられている。この検知フィラ２０５は、フィルム状部材２０３に接着などで固定され、図示しないばねによってタンクケース２０１側に向けて勢いを付されている。
【００３２】
これにより、フィルム状部材２０３の動きに連動して検知フィラ２０５が変位するので、装置本体側に配置された光学センサからなるセンサ３０１によって検知フィラ２０５の変位量を検知することによりヘッドタンク３５内のインク残量などを検知することができる。
【００３３】
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、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内に連なって通じる大気開放路２０７ａを開閉する弁体２０７ｂ及びこの弁体２０７ｂを閉弁状態に勢いを付けるスプリング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を押すことで開かれて、ヘッドタンク３５内を大気開放状態（大気に連通した状態）する。
【００３４】
また、ヘッドタンク３５内のインク残量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、或いは、ヘッドタンク３５の液体残量が所定量以下になったことを検出することができる。
【００３５】
次に、本発明の第１実施形態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。
【００３６】
まず、インクカートリッジ（メインタンク）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型ポンプであり、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを供給する送液動作と、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０にインクを戻す逆送動作とを行なえるようにしている。
【００３７】
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に接続された吸引手段である吸引ポンプ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(ヘッド吸引又はノズル吸引という。)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。
【００３８】
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、装置本体側にはヘッドタンク３５の検知フィラ２０５を検知する光学センサからなるセンサ３０１が設けられている。
【００３９】
また、ヘッドタンク３５には、ヘッドタンク３５内の液体収容部２０２の底部側とのみ通じ、外気とは閉ざされている本発明におけるバッファタンク９０が接続されている。
【００４０】
ここで、バッファタンクの一例について図６を参照して説明する。なお、図６は同バッファタンクの模式的断面説明図である。
【００４１】
バッファタンク９０は、ヘッドタンク３５の液体収容部２０２に流路９０１を介して通じるバッファ室９０２を形成するタンクケース９００と、タンクケース９００内に移動可能に設けられ、バッファ室９０２の一部の壁面を形成する壁部材９０３と、壁部材９０３がバッファ室９０２の容量が増加する方向に移動するときに逆方向に復元力を作用させるばね９０４と、バッファ室９０２内の圧力を検出する検出手段である圧力センサ９０５と、を有している。
【００４２】
タンクケース９００はヘッドタンク３５のタンクケース２０１と一体に形成されることで、流路９０１及びバッファ室９０２は大気から遮断されている。また、流路９０１はヘッドタンク３５の底部側で液体収容部２０２に通じている。
【００４３】
このバッファタンク９０のばね９０４のばね定数は、ヘッドタンク３５内の負圧発生用のばね２０４のばね定数よりも大きくしている。
【００４４】
このように構成したバッファタンク９０は、ヘッドタンク３５から流路９０１を介してバッファ室９０２内に液体（インク）が流入することで、壁部材９０３がバッファ室９０２の容積を大きくする方向（図６で矢印Ａ方向）に移動するが、ばね９０４によって壁部材９０３は逆方向（矢印Ｂ方向）への力を受けて、バッファ室９０２の容積を元に戻そうとするように働く。
【００４５】
ここで、ばね９０４のばね定数は、ヘッドタンク３５のばね２０４のばね定数に比べ大きいため、ヘッドタンク３５内の圧力が、大気圧とき、又は負圧のときには、ばね２０４が主に伸び縮みするため、ばね９０４は動作せず、バッファ室９０２の容積はほとんど変化しない。つまり、壁部材９０３はほとんど移動しない。
【００４６】
これに対し、ヘッドタンク３５内にインクが加圧供給されると、バッファタンク９０内にインクが流入することで、バッファ室９０２の容積が増加する方向に壁部材９０３が押され、ばね９０４の復元力が壁部材９０３に作用して逆方向に押し返される結果、ヘッドタンク３５内のインクが加圧される。
【００４７】
このとき、ヘッドタンク３５の内圧はフィルム状部材２０３がすでに張っていて動かないため、フィルム状部材２０３の動き、すなわち、検知フィラ２０５の動きで圧力変化ないし容積変化を検知することができない。そこで、バッファタンク９０のバッファ室９０２内の圧力を検知する圧力センサ９０５を設けて、ヘッドタンク９０の内圧を検出できるようにしている。
【００４８】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。なお、同図は同制御部のブロック説明図である。
【００４９】
この制御部５００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明における制御を実行させるプログラムを含むプログラム、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。
【００５０】
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を開閉する大気開放ソレノイド３０２を駆動するソレノイド駆動部５１２と、送液ポンプ２４１を駆動するポンプ駆動部５１６と、インクカートリッジ１０に設けられて不揮発性メモリ（ここでは、ＥＥＰＲＯＭ）５２１に対するデータの読み出し及び書き込みのための通信を行うカートリッジ通信部５２２などを備えている。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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の制御に使用する。センサ群５１５は、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、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。
【００５７】
このＩ／Ｏ部５１３に入力されるセンサ群５１５には、前述したヘッドタンク３５の検知フィラ２０５を検知するセンサ３０１、検知電極ピン２０８ａ、２０８ｂなどの信号、バッファタンク９０の圧力センサ９０５の信号なども入力される。
【００５８】
また、この制御部５００は、時間を計測する計時手段５２０を備えている。
【００５９】
次に、本発明の第１実施形態における気泡排出動作の制御について図８のフロー図を参照して説明する。
【００６０】
この気泡排出動作（気泡抜き動作）では、液体供給動作及び吸引動作を行う。まず、記録ヘッド３４のノズル面を吸引キャップ８２ａでキャッピング（密閉）する。これにより、この後ヘッドタンク３５が加圧されたときにノズルから排出される廃液となるインクを吸引キャップ８２ａ内で処理することができ、また、ノズル面を吸引キャップ８２ａで押さえることで、ノズル面が加圧されることによるノズル面の剥離を防止できる。
【００６１】
その後、気泡抜きを開始し、送液ポンプ２４１を正転駆動して、ヘッドタンク３５にインクを供給する。このとき、ヘッドタンク３５の満タン位置よりもさらにインクを供給することで、ヘッドタンク３５内にはインクが加圧供給される。
【００６２】
これにより、ヘッドタンク３５からバッファタンク９０のバッファ室９０２内にインクが流れ込み、壁部材９０３がばね９４で押されることで、バッファタンク９０のバッファ室９０２及びヘッドタンク３５内の液体収容部２０２内が加圧される。
【００６３】
この場合、ヘッドタンク３５内の圧力はバッファタンク９０のバッファ室９０２内の圧力と等しく、バッファタンク９０に設けた圧力センサ９０５によってモニタすることができる。
【００６４】
そこで、圧力センサ９０５で検出されるヘッドタンク３５の内圧（圧力値）が、予め設定した供給終了閾値（第１所定値）に達したか否かを判別する。そして、ヘッドタンク３５の圧力値が供給終了閾値に達したときに、送液ポンプ２４１の動作を停止して、液体供給動作を終わる。この供給終了閾値は、記録ヘッド３４を加圧することでノズルから排出されるインク流量が、吸引ポンプ８１２で吸引できるインク流量を超えないような条件に設定している。
【００６５】
次に、吸引ポンプ８１２を動作させて吸引キャップ８２ａとノズル面との間に形成されている密閉空間を負圧にすることでノズルからインクを吸引排出させるヘッド吸引を行い、ノズルからインクを吸引キャップ８２ａ内に排出させる。
【００６６】
ヘッド吸引を開始するとき、ヘッドタンク３５内は正圧であり、吸引による気泡の膨張を防ぎ、気泡を収縮させ、記録ヘッド３４内の流路を通りやすくすることができる。また、ヘッドタンク３５内を正圧にしておくことで、インク吸引時の流速を高め、気泡を流そうとする力を大きくすることができるので気泡排出性が向上する。
【００６７】
ここで、ヘッドタンク３５内の圧力はヘッド吸引を行うにつれて下がる。
【００６８】
そこで、圧力センサ９０５で検出されるヘッドタンク３５の内圧（圧力値）が、予め設定した吸引終了閾値（第２所定値）に達したか否かを判別する。そして、ヘッドタンク３５の圧力値が吸引終了閾値に達したときに、吸引ポンプ８１２の動作を停止して、吸引動作を終わる。この吸引終了閾値は、ヘッドタンク３５が過負圧になり、気泡をノズルから吸い込んでしまわないような条件に設定している。
【００６９】
そして、気泡抜き動作を終了し、負圧形成動作により、ヘッドタンク３５内に正常な負圧を形成する。
【００７０】
上述したように、気泡の除去を吸引動作だけで行うと、吸引によって気泡が膨張し、ヘッドのインク流路内に引っかかってしまうが、加圧を併用することで、気泡を収縮させ、流路内を通りやすくすることができる。また、ヘッドタンク内を正圧にしておくことで、ヘッド吸引時のインク流速を高め、気泡を流そうとする力を大きくすることができるので気泡排出性を向上することができる。
【００７１】
ここで、ヘッドタンクへのインクの加圧供給は送液ポンプで行うことによって、別途、例えばメインタンクを加圧する加圧ポンプなどの気体の圧入装置が不要になる。
【００７２】
しかしながら、上述したように、ヘッドタンクとして、撓むことが可能なフィルム状部材とばねの変形によって負圧を発生させる（ヘッドタンク内圧を制御する）構成を採用した場合、送液ポンプによるインク供給でヘッドタンク内を加圧しようとすると、ヘッドタンク内のばねを自由長よりも長くできるようにする必要があり、結果としてヘッドタンクが大きくなる。
【００７３】
そこで、本実施形態においては、ヘッドタンク内の加圧を、送液ポンプによる送液と、ヘッドタンクに連結したバッファタンク（加圧用ユニット）によって行うようにしている。このバッファタンクは、バッファ室内の容積が増加する方向に壁部材が移動しようとするときに逆方向に復元力を作用させるばねを有していることで、バッファ室及びヘッドタンク内の液体収容部のインクに対して圧力を与えることができる。
【００７４】
したがって、送液ポンプによってヘッドタンクの満タンよりも多くのインクが送液された場合には、インクがバッファタンクに流入し、バッファ室の容積が増加しようとするが、容積を元に戻そうとする力により、ヘッドタンク内が加圧される。
【００７５】
このように、ヘッドタンクを大きくするのではなく、上述したようなバッファタンクを設けることで、ヘッドタンクを大型化することなくヘッドタンク内を加圧することができ、加圧と吸引による気泡排出性を向上することができる。
【００７６】
次に、本発明の第１実施形態における記録ヘッドの配置の他の異なる例について図９及び図１０を参照して説明する。
【００７７】
まず、図９に示す第１例は、垂直方向に搬送される用紙に対して、液滴を水平方向に向けて吐出させる状態で記録ヘッド３４を配置したものである。また、図１０に示す第２例は、液滴を垂直方向上方に向けて吐出させる状態で記録ヘッド３４を配置し、水平方向に搬送される用紙に下方から画像形成を行うようにしたものである。
【００７８】
これらのヘッド配置であっても、上述した気泡抜き動作時に吸引キャップ８２ａでキャッピングすることで液垂れによるヘッドの汚れを防止できる。
【００７９】
次に、本発明の第１実施形態で使用している送液ポンプ２４１について図１１を参照して説明する。
【００８０】
本実施形態では、送液ポンプ２４１として、流路を閉じない状態を有しないチューブポンプを使用している。この送液ポンプ２４１は、例えば、図１１に示すように、軸７１０によって回転する回転部材７１１に設けられた複数（この例は３個）のコロ７１２を備え、回転部材７１１を回転することによってコロ７１２で供給チューブ３６を扱くことで送液及び逆送を行うことができるチューブポンプであり、常にいずれかのコロ７１２が供給チューブ３６を押圧して潰しているため、流路を閉じない状態を採ることができない。
【００８１】
そのため、送液ポンプ２４１が停止しているときであっても、液体はポンプ２４１内を自由に流れることはできない。
【００８２】
本実施形態では、送液ポンプ２４１の送液動作によってヘッドタンク３５の加圧を行うが、送液動作を終え、ポンプ２４１が停止した後もポンプ２４１内の流路が閉じられているため、ポンプ２４１内をインクが逆流することはない。なお、このチューブポンプの替わりに、他の逆流しないポンプを用いても良い。
【００８３】
次に、本発明の第２実施形態の異なる例について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２及び図１３は同実施形態におけるインク供給排出系の模式的説明図である。
【００８４】
本実施形態では、送液ポンプ２４１として、停止時に流路を閉じることができないポンプを用いている。そのため、ポンプ２４１を停止した時にはインクが自由に流れることができ、加圧後送液ポンプ２４１を停止すると、ヘッドタンク３５からメインタンク１０にインクが逆流するおそれがある。
【００８５】
そこで、図１２の第１例では、メインタンク１０を上流側、ヘッドタンク３５を下流側とするとき、送液ポンプ２４１の下流側に流路を開閉する電磁弁２４２を設け、制御部５００によって電磁弁２４２を開閉制御することで、加圧後にヘッドタンク３５からメインタンク１０へ圧力が抜けないようにしている。
【００８６】
また、図１３の第２例では、メインタンク１０を上流側、ヘッドタンク３５を下流側とするとき、送液ポンプ２４１の上流側に流路を開閉する電磁弁２４３を設け、制御部５００によって電磁弁２４２を開閉制御することで、加圧後にヘッドタンク３５からメインタンク１０へ圧力が抜けないようにしている。
【００８７】
次に、本発明の第２実施形態における気泡排出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。
【００８８】
ここでは、前記図８で説明した第１実施形態の気泡排出動作の制御において、送液ポンプ２４１の動作を開始する前に、上述した電磁弁２４２又は２４３を開いてメインタンク１０からヘッドタンク３５への流路を開く処理を行う。また、送液ポンプ２４１の動作を停止した後に、上述した電磁弁２４２又は２４３を閉じてメインタンク１０からヘッドタンク３５への流路を閉じる処理を行う。その他は、図８と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
次に、本発明の第３実施形態について図１５を参照して説明する。なお、図１５は同実施形態におけるインク供給排出系の説明図である。
【００９０】
まず、前記第１、第２実施形態では、バッファタンク９０のバッファ室９０２がヘッドタンク３５内の底部側に連なって通じるように配置している。これは、加圧時にバッファタンク９０のバッファ室９０２内に空気が入ると、ヘッドタンク３５内の空気容積が減ってしまい、液面が上がり、結果として大気開放機構２０７にインクが侵入するおそれがあることから、これを防止するためである。
【００９１】
これに対し、本実施形態では、バッファタンク９０のバッファ室９０２が流路９０１を介してヘッドタンク３５の液体収容部２０２の上部側に連なって通じるように配置している。
【００９２】
この場合、バッファタンク９０のバッファ室９０２には空気又は液体がヘッドタンク３５から侵入する。上述したとおり、加圧時にバッファタンク９０内に空気が入ると、ヘッドタンク３５内の空気容積が減ってしまい、液面が上がり、結果として大気開放機構２０７に液体が侵入するおそれがある。そのため、本実施形態では、以下で説明するような気泡排出動作の制御を行っている。
【００９３】
まず、ヘッドタンク３５の液面検出について図１６を参照して説明する。
【００９４】
前述したように、ヘッドタンク３５には電極ピン２０８ａ、２０８ｂが設けられている。ここで、図１６（ａ）に示すように、インク３００が２つの電極ピン２０８ａ、２０８ｂ（２０８で図示）に接触しているときには電流が流れて液面が検知され、図１６（ｂ）に示すように、インク３００が２つの電極ピン２０８ａ、２０８ｂ（２０８で図示）に接触していないときには電流が流れないので液面が検知されない。
【００９５】
次に、本発明の第３実施形態における気泡排出動作の制御について図１７のフロー図を参照して説明する。
【００９６】
この気泡排出動作（気泡抜き動作）では、液体供給動作及び吸引動作、大気開放機構の開閉動作を行う。まず、記録ヘッド３４のノズル面を吸引キャップ８２ａでキャッピング（密閉）する。
【００９７】
その後、気泡抜きを開始し、大気開放機構２０７を開ける。大気開放機構２０７を開けることにより、負圧だったヘッドタンク３５内に空気が入る。空気が入り、フィルム状部材２０３が負圧時よりも膨らむことで、液面が下がり、電極ピン２０８は液面を検知しなくなる。この状態で、大気開放機構２０７を閉じる。
【００９８】
そして、送液ポンプ２４１を正転駆動して、ヘッドタンク３５に液体供給を行う。このとき、ヘッドタンク３５の満タン位置よりもさらに液体を供給する。
【００９９】
これにより、ヘッドタンク３５からバッファタンク９０内に液体が流れ込み、壁部材９０３がばね９４で押されることで、バッファ室９０２及びヘッドタンク３５内の液体収容部２０２内が加圧される。
【０１００】
このとき、電極ピン２０８が液面を検知したか否かの判別を行って、液面が上昇し、電極ピン２０８が液面を検知した場合には、その時点で送液ポンプ２４１を停止し、供給動作を停止することで、大気開放機構２０７への液体の侵入を未然に防止する。
【０１０１】
また、電極ピン２０８が液面を検知していないときには、前記実施形態と同様に、圧力センサ９０５で検出されるヘッドタンク３５の内圧（圧力値）が、予め設定した供給終了閾値に達したか否かを判別する。そして、ヘッドタンク３５の圧力値が供給終了閾値に達したときに、送液ポンプ２４１の動作を停止して、液体供給動作を終わる。
【０１０２】
次に、吸引ポンプ８１２を動作させてヘッド吸引を行い、ノズルから液体を吸引排出させる。
【０１０３】
ここで、ヘッドタンク３５内の圧力はヘッド吸引を行うにつれて下がるので、圧力センサ９０５で検出されるヘッドタンク３５の内圧（圧力値）が、予め設定した吸引終了閾値に達したか否かを判別する。そして、ヘッドタンク３５の圧力値が吸引終了閾値に達したときに、吸引ポンプ８１２の動作を停止して、吸引動作を終わる。
【０１０４】
そして、気泡抜き動作を終了し、負圧形成動作により、ヘッドタンク３５内に正常な負圧を形成する。
【０１０５】
次に、本実施形態におけるヘッド配置（滴吐出方向）とバッファタンクの設置位置について図１８及び図１９を参照して説明する。
【０１０６】
まず、図１８に示すように、水平方向に向けて液滴を吐出するように記録ヘッド３４を配置した場合、ヘッドタンク３５内の気泡が、ヘッド３４の上部にあるノズルに侵入してノズル抜け（吐出不良）を生じるおそれがある。仮に、バッファ室９０２に気泡が侵入すると、ヘッド吸引時にバッファタンク９０の容積が縮まり、バッファ室９０２から気泡がヘッドタンク３５内に入り、その気泡がヘッド３４のノズルに侵入してノズル抜けの原因となる。
【０１０７】
したがって、前述した図９に示すように、バッファタンク９０は、記録ヘッド３４のノズル列の最も下側になるノズルよりも下に設置することで、気泡を侵入させないようにすることが好ましい。
【０１０８】
これに対し、レイアウト上の問題などで、ヘッドタンク３５の下部にバッファタンク９０を通じさせることができない場合は、図１８に示すように、本実施形態のように、バッファタンク９０のバッファ室９０２をヘッドタンク３５の上部で液体収容部２０２に通じさせるとともに、バッファタンク９０は、流路９０１が斜め下方向に向けて傾斜するように配置する。
【０１０９】
これにより、ヘッドタンク３５の上部にバッファタンク９０を通じさせる場合でも、ヘッドタンク３５からバッファタンク９０に気泡が侵入するおそれを低減することができる。
【０１１０】
次に、図１９に示すように、垂直方向上方に向けて液滴を吐出するように記録ヘッド３４を配置した場合、ヘッドタンク３５内の気泡が、上方にあるヘッド３４のノズルに侵入してノズル抜け（吐出不良）を生じるおそれがある。
【０１１１】
したがって、前述した図１０に示すように、バッファタンク９０は、記録ヘッド３４のノズル列よりも下方に設置することで、気泡を侵入させないようにすることが好ましい。
【０１１２】
これに対し、レイアウト上の問題などで、ヘッドタンク３５の下部にバッファタンク９０を通じさせることができない場合は、図１９に示すように、本実施形態のように、バッファタンク９０のバッファ室９０２をヘッドタンク３５の上部で液体収容部２０２に通じさせるとともに、バッファタンク９０は、流路９０１が斜め下方向に向けて傾斜するように配置する。
【０１１３】
これにより、ヘッドタンク３５の上部にバッファタンク９０を通じさせる場合でも、ヘッドタンク３５からバッファタンク９０に気泡が侵入するおそれを低減することができる。
【０１１４】
次に、本発明の第４実施形態について図２０を参照して説明する。なお、図２０は同実施形態におけるバッファタンクの圧力検知方法の説明に供する説明図である。
【０１１５】
ここでは、バッファタンク９０の壁部材９０３と連動するようにロッド部材９０６を設けている。このロッド部材９０６は壁部材９０３の動きと連動し、検知フィラ２０５を広げることができる。ヘッドタンク３５が満タンになり、フィルム状部材２０３が張った状態からでも、バッファタンク９０の壁部材９０３と連動して動く検知フィラ２０５の位置によって圧力を検知することができる。
【０１１６】
壁部材９０３はばね９０４によって液体流入によって動いた壁部材９０３の変位量にばね９０４のばね定数を乗じただけの力で押し戻されようとする。したがって、バッファタンク９０の内圧、すなわちヘッドタンク３５の内圧は検知フィラ２０５の変位に比例しているので、検知フィラ２０５の位置をセンサ３０１で検知することで圧力値を算出することができる。
【０１１７】
なお、ヘッドタンク３５の向きは図の状態に限定されるものではなく、また、ロッド部材９０６の形状も特に限定されるものはない。さらに、壁部材と連動するフィラを新たに設け、既存の又は新規のセンサで読み取るようにすることもできる。
【０１１８】
次に、本発明の第５実施形態について図２１を参照して説明する。なお、図２１は同実施形態におけるインク供給排出系の説明図である。
【０１１９】
本実施形態は、加圧供給と吸引排出を並行して行う構成としている。
【０１２０】
ここでは、送液ポンプ２４１で送るインク流量をＱ１、ノズル面からヘッドタンク３５の正圧によって押し出されるインク流量をＱ２、そして、吸引ポンプ８１２によって吸引するインク流量をＱ３とし、送液ポンプ２４１でインク供給を行うと同時に、吸引ポンプ８１２でヘッド吸引を行うものとする。
【０１２１】
この場合、必ず、Ｑ３≧Ｑ２でなければ、いずれ吸引キャップ８２ａからインクが溢れてしまうことになる。一時的にＱ３＜Ｑ２となっても、Ｑ３≧Ｑ２となるように、吸引ポンプ８１２の吸引量や、ヘッドタンク３５内の圧力を制御する。
【０１２２】
次に、Ｑ２≧Ｑ１でなければ、ヘッドタンク３５にインクが流入しすぎて、ヘッドタンク３５の内圧が上がりすぎて、いずれ、流量Ｑ２が流量Ｑ３を超えることになる。一時的にＱ２＜Ｑ１となっても、Ｑ２≧Ｑ１となるように、吸引ポンプ８１２の吸引量やヘッドタンク３５内の圧力を制御する。
【０１２３】
上述した流量Ｑ１ないしＱ３は、直接流量を測定しても良いが、ポンプ２４１、８１４の駆動モータの回転数や、ヘッドタンク３５の圧力、フィラ２０５の位置などから算出するようにしてもよい。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【符号の説明】
【０１２９】
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
３６ 供給チューブ
８１ 維持回復機構
８２ａ 吸引キャップ
９０ バッファタンク
２４１ 送液ポンプ
５００ 制御部
【技術分野】
【０００１】
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を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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のインクジェット記録装置が知られている。
【０００３】
このような画像形成装置において、記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクを備え、装置本体側に着脱自在（交換可能）に装着されるメインタンクであるインクカートリッジからヘッドタンクに供給チューブなどを介して液体を供給する方式のものが知られている。
【０００４】
ところで、液体吐出ヘッドにあっては、ヘッド内に気泡が流入すると吐出する液滴の吐出方向が曲がり、あるいは、所要量の液滴を吐出できず、また吐出そのものが不可能になるなどの吐出不良が発生する。
【０００５】
そこで、ヘッドの性能を維持回復するために、例えば、ヘッドのノズル面を吸引手段が接続された吸引キャップで密閉して、ノズルから液体を吸引排出させる吸引方式、あるいは、ヘッドに加圧した液体を供給してノズルから排出させる加圧方式、これらを併用した吸引加圧方式などによって、ヘッド内の気泡やその他の異物をノズルから液体とともに排出させることが行われている。
【０００６】
従来、例えば、ヘッドにバッファタンク（ヘッドタンク）を介して接続されたインクタンク（メインタンク）を加圧する加圧ポンプと、吸引ポンプが接続された吸引キャップを備え、加圧ポンプによる加圧と吸引ポンプによる吸引を行うことでヘッドから液体を排出させるものがある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平４−７０３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ヘッドタンクとして、液体を収容する液体収容部の一部の壁面を形成する撓むことが可能なフィルム状部材と、フィルム状部材が液体残量の減少によって撓む方向とは逆方向に復元力を作用させるばねと、を含む負圧発生手段を有する構成を採用した場合、ヘッドタンク内を加圧しようとすると、ばねの自由長を長くする必要があり、ヘッドタンクが大型化するという課題がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、ヘッドタンクを大型化することなく気泡排出性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液する送液手段と、
吸引手段が接続され、前記記録ヘッドのノズル面を密封する吸引キャップと、
前記ヘッドタンクに接続された、前記ヘッドタンクより容量の小さなバッファタンクと、を備え、
前記ヘッドタンクは、
前記液体を収容する液体収容部の一部の壁面を形成する撓むことが可能なフィルム状部材と、前記フィルム状部材が液体残量の減少によって撓む方向とは逆方向に復元力を作用させるばねと、を含む負圧発生手段を有し、
前記バッファタンクは、
前記ヘッドタンクの液体収容部に流路を介して通じるバッファ室を形成するタンクケースと、
前記タンクケース内に移動可能に設けられ、前記バッファ室の一部の壁面を形成する壁部材と、
前記壁部材が前記バッファ室の容量が増加する方向に移動するときに逆方向に復元力を作用させるばねと、を有し、
前記バッファタンクのばねのばね定数は、前記ヘッドタンクのばねのばね定数よりも大きく、
前記ヘッドタンクが大気圧又は負圧であるときには前記バッファタンクは前記ヘッドタンク内を加圧せず、前記ヘッドタンク内に前記液体が加圧供給されたときに前記バッファタンクが前記ヘッドタンク内を加圧する
ことを特徴とする画像形成装置。
構成とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る画像形成装置によれば、ヘッドタンクを大型化することなく気泡排出性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例の機構部を説明する側面説明図である。
【図２】同機構部の要部平面説明図である。
【図３】ヘッドタンクの一例を示す模式的平面説明図である。
【図４】同じく図３の模式的正面説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけ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。
【図６】同実施形態のバッファタンクの一例を示す模式的説明図である。
【図７】同装置の制御部を説明する概略ブロック説明図である。
【図８】同実施形態における気泡排出動作の制御の説明に供するフロー図である。
【図９】同実施形態におけるヘッド配置の他の第１例を説明する模式的説明図である。
【図１０】同じく他の第２例を説明する模式的説明図である。
【図１１】同実施形態の送液ポンプの一例を説明する模式的説明図である。
【図１２】本発明の第２実施形態におけるインク供給排出系の第１例の説明に供する模式的説明図である。
【図１３】同じくインク供給排出系の第２例の説明に供する模式的説明図である。
【図１４】同実施形態における気泡排出動作の制御の説明に供するフロー図である。
【図１５】本発明の第３実施形態におけ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。
【図１６】同実施形態におけるヘッドタンクの液面検知を説明する模式的説明図である。
【図１７】同実施形態における気泡排出動作の制御の説明に供するフロー図である。
【図１８】同実施形態におけるヘッド配置及びバッファタンク配置の他の第１例の説明に供する模式的説明図である。
【図１９】同じく他の第２例の説明に供する模式的説明図である。
【図２０】本発明の第４実施形態におけるヘッドタンクの説明に供する模式的平面説明図である。
【図２１】本発明の第５実施形態におけ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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
この画像形成装置はシリアル型インクジェット記録装置であり、装置本体１の左右の側板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３３を主走査方向に摺動自在に保持し、後述する主走査モータによってタイミングベルトを介してキャリッジ主走査方向に移動走査する。
【００１５】
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、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。
【００１６】
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。
【００１７】
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、各色のインクが補充供給される。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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は同ヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的上面説明図、図４は同ヘッドタンクの１つのヘッド分の模式的正面説明図である。
【００３０】
ヘッドタンク３５は、液体を保持するための一側部が開口した液体収容部２０２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フィルム状部材２０３で密閉している。タンクケース２０１内には、弾性部材としてのばね２０４を配置し、フィルム状部材２０３が液体残量の減少に従って撓む方向とは逆方向に復元力を作用させている。これにより、タンクケース２０１内の液体残量が減少することによって負圧が発生する負圧発生手段を構成している。
【００３１】
また、タンクケース２０１の外側には、変位部材である検知フィラ２０５が一端部を軸２０６に揺れ動くことが可能に支持された状態で設けられている。この検知フィラ２０５は、フィルム状部材２０３に接着などで固定され、図示しないばねによってタンクケース２０１側に向けて勢いを付されている。
【００３２】
これにより、フィルム状部材２０３の動きに連動して検知フィラ２０５が変位するので、装置本体側に配置された光学センサからなるセンサ３０１によって検知フィラ２０５の変位量を検知することによりヘッドタンク３５内のインク残量などを検知することができる。
【００３３】
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、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内に連なって通じる大気開放路２０７ａを開閉する弁体２０７ｂ及びこの弁体２０７ｂを閉弁状態に勢いを付けるスプリング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を押すことで開かれて、ヘッドタンク３５内を大気開放状態（大気に連通した状態）する。
【００３４】
また、ヘッドタンク３５内のインク残量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、或いは、ヘッドタンク３５の液体残量が所定量以下になったことを検出することができる。
【００３５】
次に、本発明の第１実施形態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。
【００３６】
まず、インクカートリッジ（メインタンク）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型ポンプであり、インクカートリッジ１０からヘッドタンク３５にインクを供給する送液動作と、ヘッドタンク３５からインクカートリッジ１０にインクを戻す逆送動作とを行なえるようにしている。
【００３７】
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に接続された吸引手段である吸引ポンプ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(ヘッド吸引又はノズル吸引という。)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。
【００３８】
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、装置本体側にはヘッドタンク３５の検知フィラ２０５を検知する光学センサからなるセンサ３０１が設けられている。
【００３９】
また、ヘッドタンク３５には、ヘッドタンク３５内の液体収容部２０２の底部側とのみ通じ、外気とは閉ざされている本発明におけるバッファタンク９０が接続されている。
【００４０】
ここで、バッファタンクの一例について図６を参照して説明する。なお、図６は同バッファタンクの模式的断面説明図である。
【００４１】
バッファタンク９０は、ヘッドタンク３５の液体収容部２０２に流路９０１を介して通じるバッファ室９０２を形成するタンクケース９００と、タンクケース９００内に移動可能に設けられ、バッファ室９０２の一部の壁面を形成する壁部材９０３と、壁部材９０３がバッファ室９０２の容量が増加する方向に移動するときに逆方向に復元力を作用させるばね９０４と、バッファ室９０２内の圧力を検出する検出手段である圧力センサ９０５と、を有している。
【００４２】
タンクケース９００はヘッドタンク３５のタンクケース２０１と一体に形成されることで、流路９０１及びバッファ室９０２は大気から遮断されている。また、流路９０１はヘッドタンク３５の底部側で液体収容部２０２に通じている。
【００４３】
このバッファタンク９０のばね９０４のばね定数は、ヘッドタンク３５内の負圧発生用のばね２０４のばね定数よりも大きくしている。
【００４４】
このように構成したバッファタンク９０は、ヘッドタンク３５から流路９０１を介してバッファ室９０２内に液体（インク）が流入することで、壁部材９０３がバッファ室９０２の容積を大きくする方向（図６で矢印Ａ方向）に移動するが、ばね９０４によって壁部材９０３は逆方向（矢印Ｂ方向）への力を受けて、バッファ室９０２の容積を元に戻そうとするように働く。
【００４５】
ここで、ばね９０４のばね定数は、ヘッドタンク３５のばね２０４のばね定数に比べ大きいため、ヘッドタンク３５内の圧力が、大気圧とき、又は負圧のときには、ばね２０４が主に伸び縮みするため、ばね９０４は動作せず、バッファ室９０２の容積はほとんど変化しない。つまり、壁部材９０３はほとんど移動しない。
【００４６】
これに対し、ヘッドタンク３５内にインクが加圧供給されると、バッファタンク９０内にインクが流入することで、バッファ室９０２の容積が増加する方向に壁部材９０３が押され、ばね９０４の復元力が壁部材９０３に作用して逆方向に押し返される結果、ヘッドタンク３５内のインクが加圧される。
【００４７】
このとき、ヘッドタンク３５の内圧はフィルム状部材２０３がすでに張っていて動かないため、フィルム状部材２０３の動き、すなわち、検知フィラ２０５の動きで圧力変化ないし容積変化を検知することができない。そこで、バッファタンク９０のバッファ室９０２内の圧力を検知する圧力センサ９０５を設けて、ヘッドタンク９０の内圧を検出できるようにしている。
【００４８】
次に、この画像形成装置の制御部の概要について図７を参照して説明する。なお、同図は同制御部のブロック説明図である。
【００４９】
この制御部５００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ５０１と、ＣＰＵ５０１に本発明における制御を実行させるプログラムを含むプログラム、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。
【００５０】
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を開閉する大気開放ソレノイド３０２を駆動するソレノイド駆動部５１２と、送液ポンプ２４１を駆動するポンプ駆動部５１６と、インクカートリッジ１０に設けられて不揮発性メモリ（ここでは、ＥＥＰＲＯＭ）５２１に対するデータの読み出し及び書き込みのための通信を行うカートリッジ通信部５２２などを備えている。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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の制御に使用する。センサ群５１５は、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、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。
【００５７】
このＩ／Ｏ部５１３に入力されるセンサ群５１５には、前述したヘッドタンク３５の検知フィラ２０５を検知するセンサ３０１、検知電極ピン２０８ａ、２０８ｂなどの信号、バッファタンク９０の圧力センサ９０５の信号なども入力される。
【００５８】
また、この制御部５００は、時間を計測する計時手段５２０を備えている。
【００５９】
次に、本発明の第１実施形態における気泡排出動作の制御について図８のフロー図を参照して説明する。
【００６０】
この気泡排出動作（気泡抜き動作）では、液体供給動作及び吸引動作を行う。まず、記録ヘッド３４のノズル面を吸引キャップ８２ａでキャッピング（密閉）する。これにより、この後ヘッドタンク３５が加圧されたときにノズルから排出される廃液となるインクを吸引キャップ８２ａ内で処理することができ、また、ノズル面を吸引キャップ８２ａで押さえることで、ノズル面が加圧されることによるノズル面の剥離を防止できる。
【００６１】
その後、気泡抜きを開始し、送液ポンプ２４１を正転駆動して、ヘッドタンク３５にインクを供給する。このとき、ヘッドタンク３５の満タン位置よりもさらにインクを供給することで、ヘッドタンク３５内にはインクが加圧供給される。
【００６２】
これにより、ヘッドタンク３５からバッファタンク９０のバッファ室９０２内にインクが流れ込み、壁部材９０３がばね９４で押されることで、バッファタンク９０のバッファ室９０２及びヘッドタンク３５内の液体収容部２０２内が加圧される。
【００６３】
この場合、ヘッドタンク３５内の圧力はバッファタンク９０のバッファ室９０２内の圧力と等しく、バッファタンク９０に設けた圧力センサ９０５によってモニタすることができる。
【００６４】
そこで、圧力センサ９０５で検出されるヘッドタンク３５の内圧（圧力値）が、予め設定した供給終了閾値（第１所定値）に達したか否かを判別する。そして、ヘッドタンク３５の圧力値が供給終了閾値に達したときに、送液ポンプ２４１の動作を停止して、液体供給動作を終わる。この供給終了閾値は、記録ヘッド３４を加圧することでノズルから排出されるインク流量が、吸引ポンプ８１２で吸引できるインク流量を超えないような条件に設定している。
【００６５】
次に、吸引ポンプ８１２を動作させて吸引キャップ８２ａとノズル面との間に形成されている密閉空間を負圧にすることでノズルからインクを吸引排出させるヘッド吸引を行い、ノズルからインクを吸引キャップ８２ａ内に排出させる。
【００６６】
ヘッド吸引を開始するとき、ヘッドタンク３５内は正圧であり、吸引による気泡の膨張を防ぎ、気泡を収縮させ、記録ヘッド３４内の流路を通りやすくすることができる。また、ヘッドタンク３５内を正圧にしておくことで、インク吸引時の流速を高め、気泡を流そうとする力を大きくすることができるので気泡排出性が向上する。
【００６７】
ここで、ヘッドタンク３５内の圧力はヘッド吸引を行うにつれて下がる。
【００６８】
そこで、圧力センサ９０５で検出されるヘッドタンク３５の内圧（圧力値）が、予め設定した吸引終了閾値（第２所定値）に達したか否かを判別する。そして、ヘッドタンク３５の圧力値が吸引終了閾値に達したときに、吸引ポンプ８１２の動作を停止して、吸引動作を終わる。この吸引終了閾値は、ヘッドタンク３５が過負圧になり、気泡をノズルから吸い込んでしまわないような条件に設定している。
【００６９】
そして、気泡抜き動作を終了し、負圧形成動作により、ヘッドタンク３５内に正常な負圧を形成する。
【００７０】
上述したように、気泡の除去を吸引動作だけで行うと、吸引によって気泡が膨張し、ヘッドのインク流路内に引っかかってしまうが、加圧を併用することで、気泡を収縮させ、流路内を通りやすくすることができる。また、ヘッドタンク内を正圧にしておくことで、ヘッド吸引時のインク流速を高め、気泡を流そうとする力を大きくすることができるので気泡排出性を向上することができる。
【００７１】
ここで、ヘッドタンクへのインクの加圧供給は送液ポンプで行うことによって、別途、例えばメインタンクを加圧する加圧ポンプなどの気体の圧入装置が不要になる。
【００７２】
しかしながら、上述したように、ヘッドタンクとして、撓むことが可能なフィルム状部材とばねの変形によって負圧を発生させる（ヘッドタンク内圧を制御する）構成を採用した場合、送液ポンプによるインク供給でヘッドタンク内を加圧しようとすると、ヘッドタンク内のばねを自由長よりも長くできるようにする必要があり、結果としてヘッドタンクが大きくなる。
【００７３】
そこで、本実施形態においては、ヘッドタンク内の加圧を、送液ポンプによる送液と、ヘッドタンクに連結したバッファタンク（加圧用ユニット）によって行うようにしている。このバッファタンクは、バッファ室内の容積が増加する方向に壁部材が移動しようとするときに逆方向に復元力を作用させるばねを有していることで、バッファ室及びヘッドタンク内の液体収容部のインクに対して圧力を与えることができる。
【００７４】
したがって、送液ポンプによってヘッドタンクの満タンよりも多くのインクが送液された場合には、インクがバッファタンクに流入し、バッファ室の容積が増加しようとするが、容積を元に戻そうとする力により、ヘッドタンク内が加圧される。
【００７５】
このように、ヘッドタンクを大きくするのではなく、上述したようなバッファタンクを設けることで、ヘッドタンクを大型化することなくヘッドタンク内を加圧することができ、加圧と吸引による気泡排出性を向上することができる。
【００７６】
次に、本発明の第１実施形態における記録ヘッドの配置の他の異なる例について図９及び図１０を参照して説明する。
【００７７】
まず、図９に示す第１例は、垂直方向に搬送される用紙に対して、液滴を水平方向に向けて吐出させる状態で記録ヘッド３４を配置したものである。また、図１０に示す第２例は、液滴を垂直方向上方に向けて吐出させる状態で記録ヘッド３４を配置し、水平方向に搬送される用紙に下方から画像形成を行うようにしたものである。
【００７８】
これらのヘッド配置であっても、上述した気泡抜き動作時に吸引キャップ８２ａでキャッピングすることで液垂れによるヘッドの汚れを防止できる。
【００７９】
次に、本発明の第１実施形態で使用している送液ポンプ２４１について図１１を参照して説明する。
【００８０】
本実施形態では、送液ポンプ２４１として、流路を閉じない状態を有しないチューブポンプを使用している。この送液ポンプ２４１は、例えば、図１１に示すように、軸７１０によって回転する回転部材７１１に設けられた複数（この例は３個）のコロ７１２を備え、回転部材７１１を回転することによってコロ７１２で供給チューブ３６を扱くことで送液及び逆送を行うことができるチューブポンプであり、常にいずれかのコロ７１２が供給チューブ３６を押圧して潰しているため、流路を閉じない状態を採ることができない。
【００８１】
そのため、送液ポンプ２４１が停止しているときであっても、液体はポンプ２４１内を自由に流れることはできない。
【００８２】
本実施形態では、送液ポンプ２４１の送液動作によってヘッドタンク３５の加圧を行うが、送液動作を終え、ポンプ２４１が停止した後もポンプ２４１内の流路が閉じられているため、ポンプ２４１内をインクが逆流することはない。なお、このチューブポンプの替わりに、他の逆流しないポンプを用いても良い。
【００８３】
次に、本発明の第２実施形態の異なる例について図１２及び図１３を参照して説明する。なお、図１２及び図１３は同実施形態におけるインク供給排出系の模式的説明図である。
【００８４】
本実施形態では、送液ポンプ２４１として、停止時に流路を閉じることができないポンプを用いている。そのため、ポンプ２４１を停止した時にはインクが自由に流れることができ、加圧後送液ポンプ２４１を停止すると、ヘッドタンク３５からメインタンク１０にインクが逆流するおそれがある。
【００８５】
そこで、図１２の第１例では、メインタンク１０を上流側、ヘッドタンク３５を下流側とするとき、送液ポンプ２４１の下流側に流路を開閉する電磁弁２４２を設け、制御部５００によって電磁弁２４２を開閉制御することで、加圧後にヘッドタンク３５からメインタンク１０へ圧力が抜けないようにしている。
【００８６】
また、図１３の第２例では、メインタンク１０を上流側、ヘッドタンク３５を下流側とするとき、送液ポンプ２４１の上流側に流路を開閉する電磁弁２４３を設け、制御部５００によって電磁弁２４２を開閉制御することで、加圧後にヘッドタンク３５からメインタンク１０へ圧力が抜けないようにしている。
【００８７】
次に、本発明の第２実施形態における気泡排出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。
【００８８】
ここでは、前記図８で説明した第１実施形態の気泡排出動作の制御において、送液ポンプ２４１の動作を開始する前に、上述した電磁弁２４２又は２４３を開いてメインタンク１０からヘッドタンク３５への流路を開く処理を行う。また、送液ポンプ２４１の動作を停止した後に、上述した電磁弁２４２又は２４３を閉じてメインタンク１０からヘッドタンク３５への流路を閉じる処理を行う。その他は、図８と同様であるので説明を省略する。
【００８９】
次に、本発明の第３実施形態について図１５を参照して説明する。なお、図１５は同実施形態におけるインク供給排出系の説明図である。
【００９０】
まず、前記第１、第２実施形態では、バッファタンク９０のバッファ室９０２がヘッドタンク３５内の底部側に連なって通じるように配置している。これは、加圧時にバッファタンク９０のバッファ室９０２内に空気が入ると、ヘッドタンク３５内の空気容積が減ってしまい、液面が上がり、結果として大気開放機構２０７にインクが侵入するおそれがあることから、これを防止するためである。
【００９１】
これに対し、本実施形態では、バッファタンク９０のバッファ室９０２が流路９０１を介してヘッドタンク３５の液体収容部２０２の上部側に連なって通じるように配置している。
【００９２】
この場合、バッファタンク９０のバッファ室９０２には空気又は液体がヘッドタンク３５から侵入する。上述したとおり、加圧時にバッファタンク９０内に空気が入ると、ヘッドタンク３５内の空気容積が減ってしまい、液面が上がり、結果として大気開放機構２０７に液体が侵入するおそれがある。そのため、本実施形態では、以下で説明するような気泡排出動作の制御を行っている。
【００９３】
まず、ヘッドタンク３５の液面検出について図１６を参照して説明する。
【００９４】
前述したように、ヘッドタンク３５には電極ピン２０８ａ、２０８ｂが設けられている。ここで、図１６（ａ）に示すように、インク３００が２つの電極ピン２０８ａ、２０８ｂ（２０８で図示）に接触しているときには電流が流れて液面が検知され、図１６（ｂ）に示すように、インク３００が２つの電極ピン２０８ａ、２０８ｂ（２０８で図示）に接触していないときには電流が流れないので液面が検知されない。
【００９５】
次に、本発明の第３実施形態における気泡排出動作の制御について図１７のフロー図を参照して説明する。
【００９６】
この気泡排出動作（気泡抜き動作）では、液体供給動作及び吸引動作、大気開放機構の開閉動作を行う。まず、記録ヘッド３４のノズル面を吸引キャップ８２ａでキャッピング（密閉）する。
【００９７】
その後、気泡抜きを開始し、大気開放機構２０７を開ける。大気開放機構２０７を開けることにより、負圧だったヘッドタンク３５内に空気が入る。空気が入り、フィルム状部材２０３が負圧時よりも膨らむことで、液面が下がり、電極ピン２０８は液面を検知しなくなる。この状態で、大気開放機構２０７を閉じる。
【００９８】
そして、送液ポンプ２４１を正転駆動して、ヘッドタンク３５に液体供給を行う。このとき、ヘッドタンク３５の満タン位置よりもさらに液体を供給する。
【００９９】
これにより、ヘッドタンク３５からバッファタンク９０内に液体が流れ込み、壁部材９０３がばね９４で押されることで、バッファ室９０２及びヘッドタンク３５内の液体収容部２０２内が加圧される。
【０１００】
このとき、電極ピン２０８が液面を検知したか否かの判別を行って、液面が上昇し、電極ピン２０８が液面を検知した場合には、その時点で送液ポンプ２４１を停止し、供給動作を停止することで、大気開放機構２０７への液体の侵入を未然に防止する。
【０１０１】
また、電極ピン２０８が液面を検知していないときには、前記実施形態と同様に、圧力センサ９０５で検出されるヘッドタンク３５の内圧（圧力値）が、予め設定した供給終了閾値に達したか否かを判別する。そして、ヘッドタンク３５の圧力値が供給終了閾値に達したときに、送液ポンプ２４１の動作を停止して、液体供給動作を終わる。
【０１０２】
次に、吸引ポンプ８１２を動作させてヘッド吸引を行い、ノズルから液体を吸引排出させる。
【０１０３】
ここで、ヘッドタンク３５内の圧力はヘッド吸引を行うにつれて下がるので、圧力センサ９０５で検出されるヘッドタンク３５の内圧（圧力値）が、予め設定した吸引終了閾値に達したか否かを判別する。そして、ヘッドタンク３５の圧力値が吸引終了閾値に達したときに、吸引ポンプ８１２の動作を停止して、吸引動作を終わる。
【０１０４】
そして、気泡抜き動作を終了し、負圧形成動作により、ヘッドタンク３５内に正常な負圧を形成する。
【０１０５】
次に、本実施形態におけるヘッド配置（滴吐出方向）とバッファタンクの設置位置について図１８及び図１９を参照して説明する。
【０１０６】
まず、図１８に示すように、水平方向に向けて液滴を吐出するように記録ヘッド３４を配置した場合、ヘッドタンク３５内の気泡が、ヘッド３４の上部にあるノズルに侵入してノズル抜け（吐出不良）を生じるおそれがある。仮に、バッファ室９０２に気泡が侵入すると、ヘッド吸引時にバッファタンク９０の容積が縮まり、バッファ室９０２から気泡がヘッドタンク３５内に入り、その気泡がヘッド３４のノズルに侵入してノズル抜けの原因となる。
【０１０７】
したがって、前述した図９に示すように、バッファタンク９０は、記録ヘッド３４のノズル列の最も下側になるノズルよりも下に設置することで、気泡を侵入させないようにすることが好ましい。
【０１０８】
これに対し、レイアウト上の問題などで、ヘッドタンク３５の下部にバッファタンク９０を通じさせることができない場合は、図１８に示すように、本実施形態のように、バッファタンク９０のバッファ室９０２をヘッドタンク３５の上部で液体収容部２０２に通じさせるとともに、バッファタンク９０は、流路９０１が斜め下方向に向けて傾斜するように配置する。
【０１０９】
これにより、ヘッドタンク３５の上部にバッファタンク９０を通じさせる場合でも、ヘッドタンク３５からバッファタンク９０に気泡が侵入するおそれを低減することができる。
【０１１０】
次に、図１９に示すように、垂直方向上方に向けて液滴を吐出するように記録ヘッド３４を配置した場合、ヘッドタンク３５内の気泡が、上方にあるヘッド３４のノズルに侵入してノズル抜け（吐出不良）を生じるおそれがある。
【０１１１】
したがって、前述した図１０に示すように、バッファタンク９０は、記録ヘッド３４のノズル列よりも下方に設置することで、気泡を侵入させないようにすることが好ましい。
【０１１２】
これに対し、レイアウト上の問題などで、ヘッドタンク３５の下部にバッファタンク９０を通じさせることができない場合は、図１９に示すように、本実施形態のように、バッファタンク９０のバッファ室９０２をヘッドタンク３５の上部で液体収容部２０２に通じさせるとともに、バッファタンク９０は、流路９０１が斜め下方向に向けて傾斜するように配置する。
【０１１３】
これにより、ヘッドタンク３５の上部にバッファタンク９０を通じさせる場合でも、ヘッドタンク３５からバッファタンク９０に気泡が侵入するおそれを低減することができる。
【０１１４】
次に、本発明の第４実施形態について図２０を参照して説明する。なお、図２０は同実施形態におけるバッファタンクの圧力検知方法の説明に供する説明図である。
【０１１５】
ここでは、バッファタンク９０の壁部材９０３と連動するようにロッド部材９０６を設けている。このロッド部材９０６は壁部材９０３の動きと連動し、検知フィラ２０５を広げることができる。ヘッドタンク３５が満タンになり、フィルム状部材２０３が張った状態からでも、バッファタンク９０の壁部材９０３と連動して動く検知フィラ２０５の位置によって圧力を検知することができる。
【０１１６】
壁部材９０３はばね９０４によって液体流入によって動いた壁部材９０３の変位量にばね９０４のばね定数を乗じただけの力で押し戻されようとする。したがって、バッファタンク９０の内圧、すなわちヘッドタンク３５の内圧は検知フィラ２０５の変位に比例しているので、検知フィラ２０５の位置をセンサ３０１で検知することで圧力値を算出することができる。
【０１１７】
なお、ヘッドタンク３５の向きは図の状態に限定されるものではなく、また、ロッド部材９０６の形状も特に限定されるものはない。さらに、壁部材と連動するフィラを新たに設け、既存の又は新規のセンサで読み取るようにすることもできる。
【０１１８】
次に、本発明の第５実施形態について図２１を参照して説明する。なお、図２１は同実施形態におけるインク供給排出系の説明図である。
【０１１９】
本実施形態は、加圧供給と吸引排出を並行して行う構成としている。
【０１２０】
ここでは、送液ポンプ２４１で送るインク流量をＱ１、ノズル面からヘッドタンク３５の正圧によって押し出されるインク流量をＱ２、そして、吸引ポンプ８１２によって吸引するインク流量をＱ３とし、送液ポンプ２４１でインク供給を行うと同時に、吸引ポンプ８１２でヘッド吸引を行うものとする。
【０１２１】
この場合、必ず、Ｑ３≧Ｑ２でなければ、いずれ吸引キャップ８２ａからインクが溢れてしまうことになる。一時的にＱ３＜Ｑ２となっても、Ｑ３≧Ｑ２となるように、吸引ポンプ８１２の吸引量や、ヘッドタンク３５内の圧力を制御する。
【０１２２】
次に、Ｑ２≧Ｑ１でなければ、ヘッドタンク３５にインクが流入しすぎて、ヘッドタンク３５の内圧が上がりすぎて、いずれ、流量Ｑ２が流量Ｑ３を超えることになる。一時的にＱ２＜Ｑ１となっても、Ｑ２≧Ｑ１となるように、吸引ポンプ８１２の吸引量やヘッドタンク３５内の圧力を制御する。
【０１２３】
上述した流量Ｑ１ないしＱ３は、直接流量を測定しても良いが、ポンプ２４１、８１４の駆動モータの回転数や、ヘッドタンク３５の圧力、フィラ２０５の位置などから算出するようにしてもよい。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【符号の説明】
【０１２９】
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
３６ 供給チューブ
８１ 維持回復機構
８２ａ 吸引キャップ
９０ バッファタンク
２４１ 送液ポンプ
５００ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液する送液手段と、
吸引手段が接続され、前記記録ヘッドのノズル面を密封する吸引キャップと、
前記ヘッドタンクに接続された、前記ヘッドタンクより容量の小さなバッファタンクと、を備え、
前記ヘッドタンクは、
前記液体を収容する液体収容部の一部の壁面を形成する撓むことが可能なフィルム状部材と、前記フィルム状部材が液体残量の減少によって撓む方向とは逆方向に復元力を作用させるばねと、を含む負圧発生手段を有し、
前記バッファタンクは、
前記ヘッドタンクの液体収容部に流路を介して通じるバッファ室を形成するタンクケースと、
前記タンクケース内に移動可能に設けられ、前記バッファ室の一部の壁面を形成する壁部材と、
前記壁部材が前記バッファ室の容量が増加する方向に移動するときに逆方向に復元力を作用させるばねと、を有し、
前記バッファタンクのばねのばね定数は、前記ヘッドタンクのばねのばね定数よりも大きく、
前記ヘッドタンクが大気圧又は負圧であるときには前記バッファタンクは前記ヘッドタンク内を加圧せず、前記ヘッドタンク内に前記液体が加圧供給されたときに前記バッファタンクが前記ヘッドタンク内を加圧する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記バッファタンクの流路は、前記ヘッドタンクの底部側で前記液体収容部に通じていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記バッファタンクの流路は、前記ヘッドタンクの上部側で前記液体収容部に通じていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記バッファタンクの流路は、斜め下方に向けて傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記バッファタンク内の圧力を検出する検出手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記記録ヘッドの維持回復動作を行うとき、前記送液ポンプで前記ヘッドタンクに前記液体を加圧供給し、前記吸引キャップで前記記録ヘッドのノズルから液体を吸引排出させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加圧供給時に前記ヘッドタンク内の圧力が第１所定値以上になったときに加圧供給動作を停止し、前記吸引排出時に前記ヘッドタンク内の圧力が第２所定値以下になったときに吸引排出動作を停止することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記加圧供給と前記吸引排出を並行して行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１】
液滴を吐出するノズルを有する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに液体を供給するヘッドタンクと、
前記記録ヘッドに供給する液体を収容する交換可能なメインタンクと、
前記メインタンクから前記ヘッドタンクに前記液体を送液する送液手段と、
吸引手段が接続され、前記記録ヘッドのノズル面を密封する吸引キャップと、
前記ヘッドタンクに接続された、前記ヘッドタンクより容量の小さなバッファタンクと、を備え、
前記ヘッドタンクは、
前記液体を収容する液体収容部の一部の壁面を形成する撓むことが可能なフィルム状部材と、前記フィルム状部材が液体残量の減少によって撓む方向とは逆方向に復元力を作用させるばねと、を含む負圧発生手段を有し、
前記バッファタンクは、
前記ヘッドタンクの液体収容部に流路を介して通じるバッファ室を形成するタンクケースと、
前記タンクケース内に移動可能に設けられ、前記バッファ室の一部の壁面を形成する壁部材と、
前記壁部材が前記バッファ室の容量が増加する方向に移動するときに逆方向に復元力を作用させるばねと、を有し、
前記バッファタンクのばねのばね定数は、前記ヘッドタンクのばねのばね定数よりも大きく、
前記ヘッドタンクが大気圧又は負圧であるときには前記バッファタンクは前記ヘッドタンク内を加圧せず、前記ヘッドタンク内に前記液体が加圧供給されたときに前記バッファタンクが前記ヘッドタンク内を加圧する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記バッファタンクの流路は、前記ヘッドタンクの底部側で前記液体収容部に通じていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記バッファタンクの流路は、前記ヘッドタンクの上部側で前記液体収容部に通じていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記バッファタンクの流路は、斜め下方に向けて傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記バッファタンク内の圧力を検出する検出手段を備えていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記記録ヘッドの維持回復動作を行うとき、前記送液ポンプで前記ヘッドタンクに前記液体を加圧供給し、前記吸引キャップで前記記録ヘッドのノズルから液体を吸引排出させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記加圧供給時に前記ヘッドタンク内の圧力が第１所定値以上になったときに加圧供給動作を停止し、前記吸引排出時に前記ヘッドタンク内の圧力が第２所定値以下になったときに吸引排出動作を停止することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記加圧供給と前記吸引排出を並行して行うことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−５６４８３（Ｐ２０１３−５６４８３Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９６５４２（Ｐ２０１１−１９６５４２）
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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