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JP2008143073A - 画像形成装置及び制御方法 - Google Patents

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JP2008143073A JP2006334354A JP2006334354A JP2008143073A JP 2008143073 A JP2008143073 A JP 2008143073A JP 2006334354 A JP2006334354 A JP 2006334354A JP 2006334354 A JP2006334354 A JP 2006334354A JP 2008143073 A JP2008143073 A JP 2008143073A
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Abstract

【課題】 本発明は、負圧状態表示手段の位置情報の検出精度を格段に向上させることができ、記録ヘッドの位置ずれを精密に判断できるため、インク過供給によるインク漏れや、インク不足による画像不良などの不具合をなくすことができる。
【解決手段】 本発明の画像形成装置は、ノズルから記録液の液滴を吐出する記録ヘッドに記録液を供給し、メインタンクから記録液が補充供給されるサブタンク(15)と、サブタンク内の負圧状態に応じて変位してサブタンクの負圧状態を表示する負圧状態表示手段(106)と、負圧状態表示手段の変位を位置情報として検出する位置検出手段とを有している。そして、本発明の画像形成装置は、位置検出手段により検出され、サブタンク内の負圧状態に応じて変位しないでサブタンクの位置を表示するサブタンク位置表示手段(304)を有することに特徴がある。
【選択図】 図5

Description

本発明は画像形成装置及び制御方法に関し、詳細には画像形成装置としてのインクジェット記録装置における記録ヘッドの主走査方向の位置ズレを検出する方法に関する。
インク容量が多いインクカートリッジを搭載したインクジェット記録装置において、キャリッジに搭載された記録ヘッドに直接インクカートリッジを搭載し記録ヘッドにインク供給を行なおうとすると、インクカートリッジの重さが原因でキャリッジ動作に支障を来たし、画像品質が下がってしまう。そこで、従来より、インクカートリッジを本体側に、キャリッジ内の記録ヘッドには印字に用いるインクを一時的に貯蔵しておくサブタンクを搭載させるようなインクジェット記録装置が存在している。
このサブタンクの構造に関する提案が従来からいくつか提案されている。その一つとして、特許文献1では、良好な吐出状態を維持する目的で、負圧を適切な範囲内に制御するために、種々の動作を実施している。例えば、サブタンク内に所定量以上の空気が混入することで負圧が崩れることがあるため、大気開放弁を開放状態でのインク供給により上部に溜まった空気を一定量まで排出し、その後、大気開放弁を閉じてから所定量のインクを排出することでサブタンク内の負圧発生機構を機能させて所定の負圧を形成する動作(この動作を大気開放充填と称する)を実施する。また、液滴吐出でサブタンク内のインク量が減少するのに伴って、サブタンク内の負圧が強くなるため、特許文献2では所定量のインクを消費したら、インクを補充(通常充填と称する)し、所定の負圧域からはずれることを回避していた。
また、特許文献1のように、サブタンクにはインクの容器を構成するフィルム状部材があり、このフィルム状部材の外面側に当接し、このフィルム状部材の変形に応じて変位可能な負圧レバーが設けられている。この負圧レバーを検出する大気開放充填を実施する際に、所定負圧を形成した後に負圧レバーの位置を学習し、通常充填を行う際には、学習した負圧レバー位置になるまでインク供給動作を実施する仕組みを設けていた。
特開2005−059274号公報 特開2005−059490号公報
一般的にサブタンク及び記録ヘッドを搭載するキャリッジは、本体サイズをコンパクトにするため小型であることが要求される。それに伴って負圧レバーの位置の変位幅もキャリッジ内に収まる変位量であることが求められ、故に負圧レバーの位置のわずかな変位がサブタンク内の負圧に大きな影響を及ぼす構成にならざるを得ない。
このような構成の場合、負圧レバーの位置の検知精度は記録ヘッドの吐出状態を著しく左右するため、従来でも起動時や省エネモード復帰時、あるいはメンテナンス動作直前にキャリブレーションを実行していた。ここで、キャリブレーションとして一般的な方法としては、キャリッジ位置を検出しているエンコーダ情報に基づいて行われる方法である。キャリッジを最大限走査した際の走査幅を検出し、設計上の寸法と比較すると言う方法である。設計上の寸法よりも短い幅しか検出されなかった場合、紙ジャムなどキャリッジ位置が本来の位置ではない理由が存在しているとして、原因排除に誘導する。設計上寸法よりも長い場合は、検知制御自体の故障と判断できる。設計上寸法通りであれば異常はなく、この状態で片側にキャリッジを突き当てた位置を原点として、キャリブレーションが完了する。走査可能範囲の全幅を走査するため、幾分時間を要し、実行は起動時に限られる場合が多い。全幅走査に対して、キャリブレーション効果としては部分的であるが、片側の走査限界まで走査し、そこを片側の原点として認識しなおす簡易的なキャリブレーション方法も存在する。
通常、このようなキャリブレーション方法の場合、厳格な寸法基準と比較する仕組みであると長期間使用したことによるエンコーダ汚れやキズなどにより紙ジャム誤検知を誘発する可能性があるため、それらを考慮して若干条件を緩和せざるを得ない。よって、上記特許文献1,2のようにサブタンクの負圧レバーなど負圧構成部の位置情報に対して求められる精度は非常に高く、それに対して現行のキャリブレーション方法では充分な精度が得られていないという課題を有していた。キャリブレーションによる精度が不十分の状態で、負圧レバー位置に基づいて充填動作を実施した際、過剰に充填をしてしまい、ノズルからインクが漏れ出し、用紙やプリンタ内部を汚染するなどの問題を生じていた。
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、負圧状態表示手段の位置情報の検出精度を格段に向上させることができ、記録ヘッドの位置ずれを精密に判断できるため、インク過供給によるインク漏れや、インク不足による画像不良などの不具合をなくすことができる、画像形成装置及び制御方法を提供することを目的とする。
前記問題点を解決するために、本発明の画像形成装置は、ノズルから記録液の液滴を吐出する記録ヘッドに記録液を供給し、メインタンクから記録液が補充供給されるサブタンクと、サブタンク内の負圧状態に応じて変位してサブタンクの負圧状態を表示する負圧状態表示手段と、負圧状態表示手段の変位を位置情報として検出する位置検出手段とを有している。そして、本発明の画像形成装置は、位置検出手段により検出され、サブタンク内の負圧状態に応じて変位しないでサブタンクの位置を表示するサブタンク位置表示手段を有することに特徴がある。よって、負圧状態表示手段の位置情報の検出精度を格段に向上させることができると共に、インク過供給によるインク漏れや、インク不足による画像不良などの不具合をなくすことができる。
また、サブタンク位置表示手段が記録ヘッドを搭載するキャリッジに設けられていることにより、装置全体の小型化及び部品点数の削減による安価を図ることができる。
更に、サブタンク位置表示手段と負圧状態表示手段における材質もしくは形状もしくは色のうち少なくとも一つが互いに異なることにより、簡易構成であっても各位置表示手段を明確に区別することができ、正確な位置把握を可能にする。
また、別の発明としての上記画像形成装置の制御方法によれば、負圧状態表示手段を位置検出手段により検出しながら、あるいは負圧状態表示手段を位置検出手段により検知するまで、メインタンクからサブタンクに記録液を供給する場合、位置検出手段によりサブタンク位置表示手段の位置を検出した後に負圧状態表示手段の位置を検出して、検出したサブタンク位置表示手段の位置情報に基づいて負圧状態表示手段の位置情報を補正し、補正した負圧状態表示手段の位置情報に基づいてサブタンクの負圧状態を検知する。よって、無駄のなく、精度良く負圧状態の管理が可能となる。
更に、通電した際に、位置検出手段によりサブタンク位置表示手段の位置を検出して検出したサブタンク位置表示手段の位置情報に基づいてキャリッジの位置ズレを検知する。よって、通電したときにサブタンク位置表示手段の位置を検出することで、装置コンディションが良好であるかどうかを確認することができる。
また、記録媒体のジャム処理後のとき、位置検出手段によりサブタンク位置表示手段の位置を検出して検出したサブタンク位置表示手段の位置情報に基づいてキャリッジの位置ズレを検知する。よって、位置ずれを起こしやすい記録媒体のジャム処理後に位置を検出することで、位置ずれのまま供給動作に入ることによる液漏れを未然に防ぐことができる。
更に、位置検出手段により検出されたサブタンクの位置が、予め記憶される位置情報と異なる場合、装置の異常として警告情報を発信することにより、適切な状態復帰がなされやすくなる。
本発明の画像形成装置によれば、位置検出手段により検出され、サブタンク内の負圧状態に応じて変位しないでサブタンクの位置を表示するサブタンク位置表示手段を有し、位置検出手段によりサブタンク位置表示手段の位置を検出して検出したサブタンク位置表示手段の位置情報に基づいてキャリッジの位置ズレを検知し、あるいは負圧状態表示手段の位置情報を補正することにより、負圧状態表示手段の位置情報の検出精度を格段に向上させることができると共に、インク過供給によるインク漏れや、インク不足による画像不良などの不具合をなくすことができる。
図1は本発明に係るインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。同図に示す本発明のインクジェット記録装置は、装置本体1と、装置本体1に装着した、記録媒体である用紙を装填するための給紙トレイ2と、装置本体1に装着され画像が記録(形成)された用紙をストックするための排紙トレイ3とを有している。更に、装置本体1の前面4の一端部側には、前面4から前方側に突き出し、上面5よりも低くなったカートリッジ装填部6を有し、このカートリッジ装填部6の上面に操作キーや表示器などの操作部7を配置している。カートリッジ装填部6には液体保管用タンク(メインタンク)であるインクカートリッジ10の脱着を行うための開閉可能な前カバー8を有している。
次に、本発明のインクジェット記録装置の機構部について図2及び図3を参照して説明する。なお、図2は本発明のインクジェット記録装置の機構部の全体構成を示す概略構成図、図3は本発明のインクジェット記録装置の機構部の要部を示す平面図である。両図において、図1と同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
両図において、キャリッジ13は左右の側板(図示せず)に横架したガイド部材であるガイドロッド11とステー12とで主走査方向に摺動自在に保持され、主走査モータ(図示せず)によって図3の矢示方向に移動走査する。このキャリッジ13には、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を吐出する4個のインクジェットヘッドからなる記録ヘッド14を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着されている。
そして、記録ヘッド14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液体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の、インク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を使用できるが、ここでは圧電アクチュエータ(圧電素子)をエネルギー発生手段に用いたヘッドを搭載している。また、記録ヘッド14としては各色の液滴を吐出するための複数のノズル列を有する1つのインクジェットヘッドで構成することもできる。
また、キャリッジ13には、記録ヘッド14に各色のインクを供給するための各色の液体容器であるサブタンク15を搭載している。このサブタンク15にはインク供給チューブ16を介して前述した各色のメインタンクであるインクカートリッジ10からインクが補充供給される。ここで、インクカートリッジ10は、それぞれ各色に対応してイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインクを収容しているが、ブラックインクを収容するインクカートリッジ10は、他のカラーインクを収容するインクカートリッジ10よりもインクの収容容量を大きくしている。
一方、給紙トレイ3の用紙積載部(圧板)21上に積載した用紙22を給紙するための給紙部として、用紙積載部21から用紙22を1枚づつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)23及び給紙コロ23に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド24を備え、この分離パッド24は給紙コロ23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22を記録ヘッド14の下方側で搬送するための搬送部として、用紙22を静電吸着して搬送するための搬送ベルト31と、給紙部からガイド25を介して送られる用紙22を搬送ベルト31との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ32と、略鉛直上方に送られる用紙22を略90°方向転換させて搬送ベルト31上に倣わせるための搬送ガイド33と、押さえ部材34で搬送ベルト31側に付勢された先端加圧コロ35とを備えている。また、搬送ベルト31表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ36を備えている。
ここで、搬送ベルト31は、無端状ベルトであり、搬送ローラ37とテンションローラ38との間に掛け渡されて、図3のベルト搬送方向に周回するように構成している。帯電ローラ36は、搬送ベルト31の表層に接触し、搬送ベルト31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各2.5Nをかけている。
また、搬送ベルト31の裏側には、記録ヘッド14による印写領域に対応してガイド部材41を配置している。このガイド部材41は、上面が搬送ベルト31を支持する2つのローラ(搬送ローラ37とテンションローラ38)の接線よりも記録ヘッド14側に突出している。これにより、搬送ベルト31は印写領域ではガイド部材41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。
更に、このガイド部材41の搬送ベルト31の裏面と接触する面側には、主走査方向、すなわち搬送方向と直交する方向に複数の溝を形成して、搬送ベルト31との接触面積を少なくし、搬送ベルト31がスムーズにガイド部材41表面に沿って移動できるようにしている。
また、記録ヘッド14で記録された用紙22を排紙するための排紙部として、搬送ベルト31から用紙22を分離するための分離爪51と、排紙ローラ52及び排紙コロ53とを備え、排紙ローラ52の下方に排紙トレイ3を備えている。ここで、排紙ローラ52と排紙コロ53との間から排紙トレイ3までの高さは排紙トレイ3にストックできる量を多くするためにある程度高くしている。
更に、装置本体1の背面部には両面給紙ユニット61が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット61は搬送ベルト31の逆方向回転で戻される用紙22を取り込んで反転させて再度カウンタローラ32と搬送ベルト11との間に給紙する。また、この両面給紙ユニット61の上面には手差し給紙部62を設けている。
また、図3に示すように、キャリッジ13の走査方向片側の非印字領域には、記録ヘッド14のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構(以下「サブシステム」という。)71が配置されている。このサブシステム71には、記録ヘッド14のノズル面をキャピングするためのキャップ部材72a、72b、72c、72dと、ノズル面をワイピングするためのワイパーブレード73等とを備えている。なお、このサブシステム71では、記録領域側に最も近いキャップ部材72aを図示しない吸引ポンプに接続した吸引及び保湿キャップとし、他のキャップ部材72b、72c、72dは単なる保湿キャップとしている。
更に、キャリッジ13の主走査方向の逆側非印字領域には、記録動作中に不使用ノズル内部のインクが乾燥し、吐出不良となることを未然に防ぐことを目的とした印字中空吐出動作の受け皿となり、記録ヘッド14の各ノズルに対応して設けられているスリット302を有する空吐出受け機構301が配置されている。
このように構成したインクジェット記録装置においては、給紙トレイ2から用紙22が1枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙22はガイド25で案内され、搬送ベルト31とカウンタローラ32との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド33で案内されて先端加圧コロ35で搬送ベルト31に押し付けられ、略90°搬送方向を転換される。
このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ36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31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31上に用紙22が給送されると、用紙22が搬送ベルト31に静電的に吸着され、搬送ベルト31の周回移動によって用紙22が副走査方向に搬送される。
そこで、キャリッジ13を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド14を駆動することにより、停止している用紙22にインク滴を吐出して1行分を記録し、用紙22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22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22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13はサブシステム71側に移動されて、キャップ72a〜72dで記録ヘッド14をキャッピングされ、ノズルを湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止し、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回復動作を行って安定した吐出性能を維持する。なお、この回復動作を行うときにはキャップ部材72aのみが吸引キャップであるので、このキャップ部材72aの位置に目的とする記録ヘッド14を移動してキャッピングする。
更に、負圧レバー位置検出センサ303は、サブタンク15の負圧状態を負圧状態表示手段としての負圧レバー106の変位として負圧レバー160の検知端106aを検出する。なお、負圧レバー位置検出センサ303はフォトインタラプタであってよく、これにより負圧レバー106の存在を検出することができる。この負圧レバー位置検出センサ303が負圧レバー106の位置を検出する仕組みは、以下の通りである。キャリッジ13の位置情報を検出する図示されていないシステム、すなわちエンコーダとフォトインタラプタなどの組合せによって、負圧レバー位置検出センサ303によって負圧レバー106の検知端106aを検出したときのキャリッジの位置情報に基づいて負圧レバー106の位置を検出することができる。
次に、この記録装置における液体供給装置であるインク供給装置の詳細について図4〜図7を参照して説明する。なお、図4はインク供給装置に係わる部分の分解斜視図、図5はサブタンクの分解斜視図、図6はサブタンクの側面図、図7は図6のA−A’線の概略断面図である。
このインク供給装置は、前述したようにキャリッジ13に搭載されて記録ヘッド14にインクを供給する液体容器であるサブタンク15と、このサブタンク15に供給チューブ16を介してインクを供給補充するためのメインタンクのインクカートリッジ10とによって構成される。サブタンク15は、インクを収容するインク収容部100を形成する容器本体(ケース本体)101に、インク収容部100の開口(サブタンク15の一面)を封止する可撓性を有するフィルム状部材(可撓性フィルム状部材)102を接着又は溶着などで貼り付け、更にインク収容部100内部にはケース本体101とフィルム状部材102との間にフィルム状部材102を外方に付勢するための弾性部材であるバネ(スプリング)103を設け、これらで液体を供給、排出することで負圧を発生させる負圧発生部を構成している。
ここで、フィルム状部材102は単層構成でもよいが、図8の(a)に示すように、種類の異なる第1層102aと第2層102b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状部材をラミネートした構成とし、あるいは同図の(b)に示すように、第1層102aにシリカ蒸着層102cを形成した構成とし、若しくは同図の(c)に示すように、第1層102aと第2層102bとの間にシリカ蒸着層102cを挟んだ構成とすることが好ましい。
フィルム状部材102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接液性及び機械的強度の向上を図れる。例えば、図8の(a)の例のようにポリエチレンとナイロンのフィルム状部材をラミネートした構成とした場合、ポリエチレンがインクに接する側となる。つまり、ポリエチレンは耐接液性に優れ、透湿性に優れている反面、透気性はやや劣り、機械的強度、伸縮性なども弱いので、これにナイロンを積層することでポリエチレンの弱い部分を補うことができる。また、フィルム状部材102にシリカ蒸着層を含むことフィルム状部材102の透湿透気性を向上することができる。
また、フィルム状部材102の厚さについて、10〜100μmであることが好ましい。10μm未満である場合には、経時的劣化による破損などが生じ易くなり、また100μmを越えると、可撓性が低下して負圧の効率的な発生が困難になる恐れがある。
更に、フィルム状部材102にはバネ103に対応して凸部形状となる膨らみ部102aを形成してその外面に補強部材104を貼り付けている。このように、可撓性フィルム状部材102に凸部を設けることでインクの消費とともに凹むことで容積変化が可能になる。この場合、可撓性フィルム状部材102は、シート状のフィルム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102の外面側にはフィルム状部材102の変形に応じて変位可能な負圧レバー106をケース本体101の側部に設けた支持部107,107に揺動可能に取り付けている。この負圧レバー106はケース本体101との間に設けるスプリング108によってフィルム状部材102に当接する側に付勢している。これにより、この負圧レバー106はフィルム状部材102の変形に応じて、つまり、サブタンク15内の容積変化に応じて変位することから、負圧レバー位置検出センサ303によって負圧レバー106の検知端106aの位置を検知することによってサブタンク15のインクの容量を検出できるようにしている。
また、ケース本体101にはインク収容部100にインクを補充するためのインク導入路部111を設け、このインク導入路部111とインクカートリッジ10に接続された供給チューブ16とを接続するための連結手段112を着脱自在に装着できるようにしている。なお、インクカートリッジ10とサブタンク15との間にはインクカートリッジ10からサブタンク15にインクを圧送するために後述するような送液ポンプを設けている。さらに、ケース本体101の下部にはインク収容部100から記録ヘッド14にインクを供給するための連結部材113を取り付け、この連結部材113には記録ヘッド14のインク供給路114を形成し、インク収容部100との間にはフィルタ115を介装している。
そして、ケース本体101の上部分にはインク収容部100から空気を出すための空気流路121を形成している。この空気流路121は、インク収容部100に開口が臨む入口流路部分122と、この入口流路部分122に続く流路部分(これを「直交流路部分」という。)123とを含み、下流側でケース本体101に設けた大気開放穴131に連通し、更に大気開放穴131よりも使用状態で下側になる部分に蓄積部126を連続して形成している。
この大気開放穴131にはサブタンク15内の密閉状態及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132を設けている。この大気開放弁機構132はホルダ133内に弁座134、弁体であるボール135及びこのボール135を弁座134側に付勢するスプリング136を収納して構成している。なお、蓄積部126の作用について説明すると、装置本体が傾けられたり、揺らされるなどしたときには、空気流路121内にインクが侵入する可能性が高くなる。そこで、空気流路121から侵入したインクを蓄積部126に蓄積できるようにして、輸送時に落下等されインクが侵入しても、大気解放口131及びこれを開閉する大気開放弁機構132内にインクが侵入して固まるなどして大気開放弁機構132が作動不良になることを防止している。
また、ケース本体101の上部にはサブタンク15内の気体の量が所定量以上になったことを検知するための2本の検知電極141、142を装着している。検知電極141、142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141、142間の導通状態が変化することによって気体の量を検知することができる。さらに、図4に示すように、サブタンク15の大気開放機構132のボール135をスプリング136に抗して押圧して大気開放するための大気開放ピン153を進退可能に配設している。そして、装置本体側には、大気開放ピン155を作動させるためのレバー161を備えた駆動ユニット162を配置している。
本発明の好ましい実施形態を図5、図6及び図9に示す。図5及び図6に示すように、サブタンク位置表示手段としての検知端304をサブタンクのケース本体101に設けることで、この検知端304を負圧レバー位置検出センサ303によって検出することができ、サブタンクの正確な位置検出を可能にする。装置に搭載される全て、あるいは一部のサブタンクのケース本体に検知端304を設けることが可能である。また、図9に示すように、記録ヘッドを搭載するキャリッジ13にサブタンク位置表示手段としての検知端304を設けることも可能である。キャリッジ13への記録ヘッドの搭載は記録品質を左右するため高精度の位置調整がなされているため、記録ヘッドと連結するサブタンクの位置を示すものとして、キャリッジの位置を代用しても実質的に同等効果が得られる。装置構成を簡素化するために、前述のように負圧レバー等の負圧レバー位置表示手段の有無を検知する負圧レバー位置検出センサ303とそのときのキャリッジ位置検出とを組み合わせて、各検知手段の位置検出を行う場合が多いが、この中で、検知センサ自体では、負圧状態表示手段としての検知端106aとサブタンク位置表示手段としての検知端304とを区別できない場合、複数の位置検出手段の検出を実施して、いずれかの位置検出手段かを区別するアルゴリズムを採用することが、誤検知を防止する上で有効である。
また、サブタンク位置表示手段と負圧レバー位置表示手段とを区別できるように、各表示手段の各検知端の主走査方向の幅を異なるように設定することが有効である。センシング領域を各表示手段の各検知端が遮ってから、どの程度遮断領域が続くかを検出することで、どちらの検知端を検知したかが明らかになる。同様に、負圧レバー位置検出センサの出力値が異なるように検知端の材質や色などを別にすることで位置検出手段がどちらの検知端を検出したかを区別できるようにすることも可能である。
更に、検知端の位置検出手段として、検知端の有無を検知するセンサとキャリッジエンコーダセンサとの組合せを説明したが、レーザ変位計など、検知端に照射し反射させて、直接的に変位量を測定することも可能である。
このようにしてサブタンク位置表示手段としての検知端の位置を検出し、これが当初の位置と異なっている場合、紙ジャムなどによってサブタンク(キャリッジ)の位置がずらされている可能性が考えられる。それゆえ、ズレを検出した後に、エラー表示とし、ジャム紙などの異物除去に誘導することで、正常状態への復帰が促される。仮に、このような誘導がなされない場合、記録画像の用紙内での位置ズレや負圧レバーの位置を誤って検出することによる過剰供給動作などを発生させる。過剰に供給されたサブタンクは負圧状態が不適切となり、ノズル面からのインク漏れ出しにつながる。
また、上記ジャム紙除去誘導のエラー表示とは別に、サブタンク位置表示手段の位置検出結果に基づいて、サブタンクの負圧レバー位置検出手段の位置情報を補正することにより、過剰供給を防止することができる。このあと、ジャム紙除去の誘導エラーを発信してもよいし、あるいは、ズレ量に応じてエラー発信の要否を定めるようにすれば、実質的に過剰供給によるインク漏れ出しを防ぎつつ、紙ジャム発生率をも抑制することが可能である。これらは、すなわちキャリッジ位置ズレ量に対する感度の差による。1〜2mm程度のずれ量であれば画像記録への影響は致命的ではないが、一般に小型化が進んだ記録装置の中で負圧状態表示手段での1〜2mm程度のズレ量は著しく影響が大きい。
ここで、インクカートリッジ10からサブタンク15にインクを送液する送液機構について図10を参照して説明する。
この送液機構にはピストンポンプ181を備えている。このピストンポンプ181はシリンダ182及びピストン183を備え、シリンダ182には前述したインクカートリッジ(メインタンク)10のインク排出口部に刺し込む中空針190の他端部が連結され、また供給チューブ16を連結する連結部184を備えている。また、このピストンポンプ181のピストン183は、駆動モータ186の回転によりウォームギヤ187を介してウォームホイール188が回転駆動されることで、このウォームホイール188に一体的に設けたカム189によって駆動(往復動)される。この送液機構では、インクカートリッジ10のインクはピストンポンプ181が動作するときに発生する負圧により差し込まれた中空針190を通ってシリンダ182内に導かれ、シリンダ182内に入ったインクはピストン183の往復動作により連結部184から供給チューブ16を介してサブタンク15へ送液される。
次に、この画像形成装置の制御部の概要について制御部のブロック図である図11を参照して説明する。この制御部200は、装置全体の制御を司るCPU201と、CPU201が実行するプログラム、その他の固定データを格納するROM202と、画像データ等を一時格納するRAM203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不揮発性メモリ(NVRAM)204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ASIC205とを備えている。
また、この制御部200は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのI/F206と、記録ヘッド14を駆動制御するためのヘッド駆動制御部207及びヘッドドライバ208と、主走査モータ209を駆動するための主走査モータ駆動部210と、搬送ベルト21を駆動制御するために副走査モータ211を駆動するための副走査モータ駆動部212、サブシステム71の吸引キャップ72aから吸引を行うための吸引ポンプを作動させるためのモータ213を駆動するためのサブシステム駆動部214と、サブタンク15の大気開放を行う大気開放弁132を駆動制御する駆動ユニット162を駆動するためのサブタンク駆動部215と、サブタンク15の検知電極141、142の検知信号、負圧レバー位置検出センサ303からの検出信号及び図示しない各種センサからの検出信号を入力するためのI/O216などを備えている。
なお、負圧レバー位置検出センサ303はサブタンク15の負圧レバー106の検知端106aが所定の位置にあることを検知することで、サブタンク15へのインク補充供給時にサブタンクにおけるインク収納量を検知するものである。また、この制御部200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217が接続されている。制御部200は、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取装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してI/F206で受信する。そして、CPU201は、I/F206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、ASIC205にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部207に画像データを転送する。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、例えばROM202にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。ヘッド駆動制御部207は、記録ヘッド14の1行分に相当する画像データ(ドットパターンデータ)を受け取ると、この1行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ208にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ208に送出する。このヘッド駆動制御部207は、駆動波形(駆動信号)のパターンデータを格納したROM(ROM202で構成することもできる。)と、このROMから読出される駆動波形のデータをD/A変換するD/A変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。また、ヘッドドライバ208は、ヘッド駆動制御部207からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部207からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路(レベルシフタ)と、このレベルシフタでオン/オフが制御されるアナログスイッチアレイ(スイッチ手段)等を含み、アナログスイッチアレイのオン/オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的に記録ヘッド14のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動する。ここで、CPU201は、記録ヘッド14から吐出する液滴の数をカウントすることによって消費される液量を計測する。この場合、吐出パターンに応じた滴吐出量を格納している場合には、各パターン別の吐出回数(滴数)をカウントすることによって消費される液量(インクの使用量)を計測する。すなわち、液吐出量及び吸引量に関する情報を予め保有している場合には、使用インク量(使用量V)を次の(1)式により算出して検出することができる。
使用インク量=Σ(滴吐出量×吐出回数)+Σ(吸引量×吸引回数) ・・・(1)
つまり、サブタンク15は可撓性フィルム状部材と弾性部材とを用いて塑性構造体であるためにサブタンク15自体に液量を正確に検出する手段を設けることが困難である。そこで、滴吐出量と吐出回数から得られる滴吐出に伴う使用量と回復動作(吸引)に伴う使用量とを加算すること消費されたインク量を、簡便に、かつ、精度良く計測することができる。なお、吐出量や吸引量が複数水準存在する場合は、個々の量と回数の積の総和を求めることになる。この場合、実際のヘッドでは、ヘッド間によって滴吐出量にばらつきがある。そこで、ヘッドの滴吐出特性を反映するパラメータに応じて予め設定された係数によって滴吐出量の算出値を補正することが好ましい。すなわち、大き目の滴が出るヘッドでは滴の数を少なくし、逆に小さ目の滴が出るヘッドでは滴の数を大きくする補正を行うことによって、装置間及び各色のヘッド間でのばらつきを低減して、均質な画像出力を行えるようにする。また、吐出パターン別の液吐出量及び吸引量に関する情報を予め保有している場合には、使用インク量を次の(2)式により算出して検出する。
使用インク量=Σ(パターン別滴吐出量×パターン別吐出回数)+Σ(吸引量×吸引回数) ・・・(2)
例えば、階調印刷を行う場合には階調パターンに応じた吐出量データをもともと保有しているので、その吐出量データと階調発生回数とを掛け合わせることで、滴吐出量と吐出回数とを掛け合わせるよりも、より精度の高い液量の検出(算出)を行うことができる。前述した(1)式と(2)式との違いは、(1)式では吐出量の周波数特性等により差異が生じやすいが、(2)式ではもともとデータとして差異を折り込み済みであるため、より精度の高い検出を行うことができるという点である。
次に、この画像形成装置におけるサブタンクに対するインクの補充供給動作について説明する。
この画像形成装置のインク供給装置において、サブタンク15にメインタンク10からインクを補充供給する場合の動作としては、サブタンク15を大気開放状態にしてインクを補充供給する大気開放充填と、大気開放状態にしないでインクを補充供給する通常充填とがある。はじめに、大気開放充填の動作について当該動作フローを示す図12に従って説明すると、駆動ユニット162で大気開放ピン153を作動させて、サブタンク15の大気開放弁機構132を開状態にすることにより、サブタンク15内を大気解放状態にする(ステップS101)。サブタンク15は大気開放されることで、バネ103の復元力によりフィルム状部材102が外方に押されるので、サブタンク15の容量が増加する(負圧発生部が膨張)する。この状態で、インクカートリッジ10から送液機構によってインクをサブタンク15に送液して補充供給する(ステップS102)。その後、大気開放弁機構132を閉状態にしてサブタンク15内を大気開放から遮断した状態にする(ステップS103)。そして、サブシステム71のキャップ部材72aで対応するヘッド14のノズル面をキャッピングしモータ208を駆動して図示しない吸引ポンプを作動させ、インクを供給したサブタンク15について、記録ヘッド14のノズル側から吸引を行って、所定量のインクを排出する(ステップS104)。これによって、サブタンク15のフィルム状部材102がスプリング103の付勢力に抗して内方に変形してサブタンク15の容積が減少(負圧発生部が収縮)し、初期負圧が発生する。その後、負圧レバー106の検知端106aの位置を負圧レバー位置検知センサ303によって検知して記憶する(ステップS105)。なお、大気開放充填の方法としては、この他の方法として、次のような動作も行える。例えば、サブタンク15内を大気開放した状態で、負圧レバー106によって可撓性フィルム状部材102をスプリング103に抗して内方側へ押圧してサブタンク15の容量を小さくした後、インクカートリッジ10から送液機構によってインクをサブタンク15に送液して補充供給し、その後、大気開放弁機構132を閉状態にしてサブタンク15内を大気開放から遮断した状態にし、負圧レバー106による押圧を解除することによってバネ103の付勢力で可撓性フィルム状部材102が外方に付勢され、サブタンク15内には負圧が発生する。このように可撓性フィルム状部材と弾性部材とによってサブタンク内に負圧を発生させることができるので、負圧発生機構が簡単になる。
次に、通常充填について説明すると、この場合には、前述したようにインクの消費量Vを検出(滴数カウントによる。)し、所要の消費量になったときに、サブタンク15内を大気開放することなく、インクカートリッジ10から送液機構によってインクをサブタンク15に送液して所要の充填量だけ補充供給する。なお、充填量はポンプ181の駆動時間で制御することができる。ここで、補充供給するインクの充填量は、消費量Vと同じことが望ましいことは明らかであるが、実際上は、消費量Vの算出で、1滴当たりの量や吸引量のバラツキにより誤差が生じる。また、供給について、ピストン往復による脈動のある供給であるため、タイミングによって供給量が異なることになる。インク消費と通常充填が繰り返された場合、これらの誤差によって実際のサブタンク15内のインク量は徐々にずれていくことになり、この結果、サブタンク15内の負圧値にもずれが生じる。そこで、前述したように、大気開放充填後、液体を所定量吸引することによって初期負圧を形成させたときに、負圧レバー106の位置を記憶する。サブタンク15内のインクが消費するに連れてフィルム状部材102がさらに凹むため、負圧レバー106もそれに連れてサブタンク15側に移動(変位)することになる。通常充填の際は、この負圧レバー106の位置が記憶した元の位置に来るのを負圧レバー位置検出センサ303で読み取って、そこで充填動作を停止するようにしている。これによって、前述したようなバラツキによる誤差が低減し、通常充填直後には元の初期負圧を維持することができるようになる。
上述したように、大気開放を行ってサブタンク15にインクを供給する動作(大気開放充填)は、サブタンク15のインクが消費される度に行う必要はなく、サブタンク15のインク消費量がある一定量以上になった場合にだけ行えばよく、それ以外の場合には、大気開放を行うことなくサブタンク15にインクを補充供給する動作(通常充填)を行うようにすることが好ましい。
このような制御の詳細について図13及び図14を参照して説明する。まず、図13に示すように、印刷処理中で(ステップS201;YES)、1枚印刷が完了したときに(ステップS202;YES)、前述したように計測している各色のインクの使用量Vを読み込んで、使用量Vを予め定めた第3の基準値V3と比較してV≧V3か否かを判別する(ステップS203)。なお、ここでいう「1枚印刷」とは1ページの意味であり、両面印刷の場合には片面1ページを意味する(以下同じである。)。そして、1以上の色のインクについて、判別結果がV≧V3であれば(ステップS203;YES)、該当色(V≧V3になった色)のサブタンク15については、メインタンクのインクカートリッジ10から大気開放充填を行い(ステップS204)、他の色(V≧V3になっていない色)のサブタンク15については、通常充填を行った後(ステップS205)、印刷処理を続行する(ステップS208)。これに対して、全ての色のインクについて、判別結果がV≧V3でなければ(ステップS203;NO)、使用量Vと第2の基準値V2(<V3)とを比較してV≧V2か否かを判別する(ステップS206)。そして、V≧V2となっている色のインクがあれば(ステップS206;YES)、全ての色のインクのサブタンク15について通常充填を行った後(ステップS207)、印刷処理を続行する(ステップS208)。
また、図14に示すように、印刷処理が終了したときには、印刷後所定時間を経過したときに(ステップS301;YES)、各色のインクの使用量Vを読み込んで、使用量Vを予め定めた第1の基準値V1と比較してV≧V1か否かを判別する(ステップS302)。そして、1以上の色のインクについて、判別結果がV≧V1であれば(ステップS302;YES)、該当色(V≧V1になった色)のサブタンク15については、キャッピング時(ノズル回復動作時)に通常充填を行う(ステップS303)。具体的には、インク消費量(使用量)V(ml)に対応したカウンタを有しており、第1の基準値V1を0.2、第2の基準値V2を0.9、第3の基準値V3を1.1に設定して、印刷後所定時間経過したときにV≧0.2であればキャッピング状態で該当色のみ通常充填を行い、1枚印刷完了時に、1.1>V≧0.9であれば全ての色について通常充填を行った後印刷を続行し、V≧1.1であれば、該当色については大気開放充填を、他の色については通常充填を行った後、印刷を続行するようにしている。
なお、上記実施の形態においては、本発明をインクジェット記録装置に適用した例で説明したが、プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ/ファックス/コピア複合機などにも適用することができ、また、インク以外の液体を用いた画像形成装置、それに用いる液体供給装置などにも適用することができる。
<実施例1>
図6に示すサブタンクを搭載した図1及び図2に示すインクジェットプリンタを用いて、紙ジャム評価を実施した。具体的には、画像記録中にキャリッジ右にあるサブシステム71の上にA4用紙を八つ折りにしたものを放置、画像記録が完了するとともに、キャリッジがサブシステム上に戻ろうとすると、八つ折りの用紙が障害物になって、キャリッジの位置がずれる状態を作り出した。10回実施したところ、10回ともサブタンクに設けられたサブタンクの位置表示手段としての検知端304が負圧レバー位置検出センサ303により本来の位置からずれていることが検出され、紙ジャム除去を誘導するエラー表示となった。
<実施例2>
図9に示すキャリッジに、通常の、つまりサブタンクの位置表示手段の検知端を持たないサブタンクを搭載した図1及び図2に示すインクジェットプリンタを用いて、実施例1と同様な評価を行ったところ、10回実施したところ10回とも、図9に示すようにキャリッジ13のケースに設けられた検知端304が負圧レバー位置検出センサ303により、本来の位置からずれていることが検出され、紙ジャム除去を誘導するエラー表示となった。
<実施例3>
実施例1と同様な構成で、画像チャートを用紙ほぼ全領域のベタ画像とし、これを5枚出力させた。すなわち、インク消費が進み、キャッピング前にインクの補給動作となるような条件で評価を行った。すると、検出したサブタンクの位置表示手段の位置情報を基準にして、適切負圧を保持しつつ補充可能なインク量が負圧レバー位置検出手段の位置情報として設定されることで、インクをサブタンク内に補充しすぎることなく正常終了した。その上で、本来の位置からずれている量から、あえて紙ジャム除去を誘導するエラー表示とはならなかった。
<実施例4>
実施例2と同様な構成で、電源を切った状態で、キャリッジと側板の横に八つ折り用紙を挟み込んだ。通電することでキャリッジが移動し、それに伴って、挟み込んだ八つ折り用紙がサブシステム71上に広がった。キャリッジ13のケースに設けられた検知端304の位置検出結果より大きくずれていることがわかり、紙ジャム除去を誘導するエラー表示となった。
<実施例5>
実施例2と同様な構成で、意図的に無数の折皺をつけた用紙を給紙トレイに入れて、印字評価を実施した。折皺のため数十枚に1回の割合で紙ジャムが発生し、さらにそのうち5回は搬送ベルト上でキャリッジとベルト間に用紙が挟まる以外に、ジャム時に破れた用紙がキャリッジのホームポジション(待機中など全ヘッドがキャッピングされる位置)よりも外側に用紙が挟まった。キャリッジと搬送ベルト間に挟まったジャム紙を除去し終えると、キャリッジ13のケースに設けられた検知端304を負圧レバー位置検出センサ303が読み取ることで、キャリッジ13がずれていることを検出し、さらに紙ジャム除去するような誘導エラーが表示された。
<比較例1>
搭載されているサブタンクに負圧レバー位置検出手段の検知端が設けられていないことを除いては、実施例1と同じ構成で、同一評価を行った。サブタンクの負圧レバー位置検出手段しかないため、プリンタ動作でキャリッジを全幅走査して、設計通りの幅が検出されるか否かという従来制御が実施された。ここで、キャリッジが全幅走査したものの、10回中3回で八つ折り用紙が1mm厚程度であり、検知精度不足のため検出されなかった。その後、通常充填動作でインクを入れすぎてしまい、搬送ベルト上に多量にインクが漏れ出すことになった。
<比較例2>
搭載されているキャリッジのケースに設けた検知端が設けられていないことを除いては、実施例2と同じ構成で、同一評価を行った。キャリッジの主走査幅での判断がなされたものの、10回中2回で八つ折り用紙の厚みが検知精度未満であったため検出されなかった。その後、通常充填動作でインクを入れすぎてしまい、搬送ベルト上に多量にインクが漏れ出すことになった。
<比較例3>
搭載されているキャリッジにサブタンク位置表示手段が設けられていないことを除いては、実施例4と同じ構成で、同一評価を行った。通電によりキャリッジが全幅走査したが、八つ折り用紙の厚みが検知精度未満であったため検出されなかった。その後、通常充填動作でインクを入れすぎてしまい、搬送ベルト上に多量にインクが漏れ出すことになった。
<比較例4>
搭載されているキャリッジにサブタンク位置表示手段が設けられていないことを除いては、実施例5と同じ構成で、同一評価を行った。キャリッジと搬送ベルト間の用紙を除去し終えると、キャリッジは横幅全域を走査した。このとき、紙ジャム中に発生しているノズル面へ付着したインクが搬送ベルト上を走査するときに零れ落ちたため、ベルトが汚染された。また、検知精度からキャリッジの横にまだ用紙が挟まっているにもかかわらず検出できないため、この状態で印刷実行したところ、ベルトに付着したインクが記録用紙の裏面に転写され、画像品質が落ちた。
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
本発明に係るインクジェット記録装置の構成を示す斜視図である。 本発明のインクジェット記録装置の機構部の全体構成を示す概略構成図である。 本発明のインクジェット記録装置の機構部の要部を示す平面図である。 インク供給装置に係わる部分の分解斜視図である。 サブタンクの分解斜視図である。 サブタンクの側面図である。 図6のA−A’線の概略断面図である。 サブタンクの可撓性フィルム状部材の単層構成を示す概略断面図である。 キャリッジのケースの構成を示す斜視図である。 サブタンクへの送液機構の構成を示す概略図である。 インクジェット記録装置の制御部の構成を示すブロック図である。 インクジェット記録装置におけるサブタンクへの大気開放充填動作を示すフローチャートである。 インクジェット記録装置におけるサブタンクへの充填供給動作を示すフローチャートである。 インクジェット記録装置におけるサブタンクへの補充供給動作を示すフローチャートである。
符号の説明
13;キャリッジ、15;サブタンク、106;負圧レバー、
106a,304;検知端、101;ケース本体、
303;負圧レバー位置検出センサ。

Claims (7)

  1. ノズルから記録液の液滴を吐出する記録ヘッドに前記記録液を供給し、メインタンクから記録液が補充供給されるサブタンクと、該サブタンク内の負圧状態に応じて変位して前記サブタンクの負圧状態を表示する負圧状態表示手段と、該負圧状態表示手段の変位を位置情報として検出する位置検出手段とを有する画像形成装置において、
    前記位置検出手段により検出され、前記サブタンク内の負圧状態に応じて変位しないで前記サブタンクの位置を表示するサブタンク位置表示手段を有することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記サブタンク位置表示手段が、前記記録ヘッドが搭載されるキャリッジに設けられていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記サブタンク位置表示手段と前記負圧状態表示手段における材質もしくは形状もしくは色のうち少なくとも一つが、互いに異なることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置の制御方法において、
    前記負圧状態表示手段を前記位置検出手段により検出しながら、あるいは前記負圧状態表示手段を前記位置検出手段により検知するまで、前記メインタンクから前記サブタンクに記録液を供給する場合、前記位置検出手段により前記サブタンク位置表示手段の位置を検出した後に前記負圧状態表示手段の位置を検出して、検出した前記サブタンク位置表示手段の位置情報に基づいて前記負圧状態表示手段の位置情報を補正し、補正した前記負圧状態表示手段の位置情報に基づいて前記サブタンクの負圧状態を検知することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置の制御方法において、
    通電した際に、前記位置検出手段により前記サブタンク位置表示手段の位置を検出して検出した前記サブタンク位置表示手段の位置情報に基づいて前記キャリッジの位置ズレを検知することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
  6. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成装置の制御方法において、
    記録媒体のジャム処理後のとき、前記位置検出手段により前記サブタンク位置表示手段の位置を検出して検出した前記サブタンク位置表示手段の位置情報に基づいて前記キャリッジの位置ズレを検知することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
  7. 前記位置検出手段により検出された前記サブタンクの位置が、予め記憶される位置情報と異なる場合、装置の異常として警告情報を発信することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の画像形成装置の制御方法。
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