JP5004771B2

JP5004771B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5004771B2
Application number: JP2007303157A
Authority: JP
Inventors: 一喜鈴木; 保宏川嶋; 勇久保
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2027-11-22
Also published as: EP2209643B1; CN101754860B; JP2009126049A; EP2209643A4; EP2209643A1; WO2009066540A1; US8177313B2; US20100321426A1; ATE553931T1; CN101754860A

Description

本発明は液滴を吐出する記録ヘッド及びこの記録ヘッドにインクを供給するサブ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。この液体吐出記録方式の画像形成装置は、記録ヘッドからインク滴を、搬送される用紙（紙に限定するものではなく、ＯＨＰ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、被記録媒体あるいは記録媒体、記録紙、記録用紙などとも称される。）に対して吐出して、画像形成（記録、印字、印写、印刷も同義語で使用する。）を行なうものであり、記録ヘッドが主走査方向に移動しながら液滴を吐出して画像を形成するシリアル型画像形成装置と、記録ヘッドが移動しない状態で液滴を吐出して画像を形成するライン型ヘッドを用いるライン型画像形成装置がある。

なお、本願において、「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、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る。

このような液体吐出方式の画像形成装置においては、キャリッジ上に記録ヘッドにインクを供給する小容量の液体容器であるサブタンク（ヘッドタンク、バッファタンクとも称される。）を搭載し、大容量のメインタンク（メインカートリッジ、インクカートリッジとも称される）を装置本体側に設置し、サブタンクに装置本体側のメインタンクからインクを供給（補充供給）するようにした装置が知られている。

このようなサブタンク方式のインク供給装置を備える画像形成装置において、例えば特許文献１には少なくとも一つの面をフィルム部材で構成し、内部にスプリングを備えたサブタンクを備え、大気開放弁を開いた状態でインクを供給し、大気開放弁を閉じて吸引して負圧を形成することが記載されている。
特開２００５−０５９２７４号公報

特許文献２には、サブタンクに負圧に応じて変位する負圧検知レバーを変位可能に備え、サブタンクに対してインク充填（補充供給）動作を行なうときに、負圧検知レバーの開きを光学センサで検知し、負圧検知レバーを検知したときにメインタンクからサブタンクにインクを送液する供給ポンプを停止することでインク供給量を制御することが記載されている。
特開２００７−０１５１５３号公報

特許文献３にはヘッドタンクに対してインクカートリッジからインクを供給するとき、検知手段からの検知信号に基づいて供給ポンプ用駆動回路を介して駆動モータの回転駆動及び停止を制御し、また、供給ポンプの負荷を駆動モータの負荷として検出する負荷検出手段の検出信号に基づいて、駆動モータの停止を制御することが記載されている。
特開２００７−１０５９３５号公報

特許文献４にはインク袋から記録ヘッドへ至るインク供給路上にインク供給路を開閉するバルブユニットが設けられ、バルブ制御部は、記録動作中において、記録ヘッドのインク吐出量に応じてそれに見合った量のインクが供給されるようにバルブの開き時間を決めることが記載されている。
特開２００７−０５０５６５号公報

特許文献５にはインクを送出するためのポンプと、ポンプを駆動するためのモータとを備え、ポンプの各周期内におけるポンプの可動部材の運動速度が一定になるよう、ポンプの可動部材の可動領域内での位置に応じて、値が変動する入力電流をモータに供給する入力電流供給手段を有することが記載されている。
特開２００６−２６４２３９号公報

特許文献６にはサブタンクの液面検知にて、所定の回数検知したらインク有りと判断し、所定の回数以上検知しない場合にインク無しと判断することが記載されている。
特開２００６−１２３３６５号公報

ところで、上述した特許文献２に記載のようにインクが供給されるとそれに伴って変位する負圧検知レバーを用いて、供給量の目標値に設置された光学センサが負圧検知レバーを遮蔽したところで供給ポンプを駆動する供給モータを停止させてインク供給をストップすることでインク供給量を制御するようにした場合、供給モータに対して駆動停止の指令が与えられてから実際に供給モータが停止するまでに、数ｍｓｅｃから数１００ｍｓｅｃ程度の応答遅れが生じる。そのため、停止時間の間に目標値よりも多くインクがサブタンクに供給されてしまうという課題が生じている。

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、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
この記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、
このサブタンクにインクを供給するメインタンクと、
このメインタンクから前記サブタンクに対してインクを送液する供給ポンプと、
この供給ポンプを駆動するポンプ駆動モータと、
前記サブタンク内のインク容量を検知する容量検知手段と、
前記ポンプ駆動モータを駆動制御する手段と、を備え、
前記ポンプ駆動モータを駆動制御する手段は、前記ポンプ駆動モータによって前記供給ポンプを駆動して前記メインタンクから前記サブタンクにインクを送液するとき、
前記容量検知手段が前記サブタンク内のインク容量が所定量であることを検知するまでは前記ポンプ駆動モータを回転数Ｎ１で駆動させ、
所定量を検知したときに前記ポンプ駆動モータの回転数を回転数Ｎ２（Ｎ２＜Ｎ１）に切り替え、所定量を検知したときから予め定めた時間は前記ポンプ駆動モータを回転数Ｎ２で駆動させ、
前記予め定めた時間が経過した時に前記ポンプ駆動モータを停止させる
構成とした。

一方、図２９に示すように、供給ポンプを駆動する駆動モータに対する印加電圧（駆動電圧）と送液速度（供給速度：サブタンクに送液する速度）及び供給ポンプが実際に停止するまでに要する停止時間との関係は、駆動モータに対する印加電圧（駆動電圧）を高くして送液速度を上げると、それに伴って停止時間が長くなり、停止時間を短くするために印加電圧を下げると所要（送液量下限値）の送液速度が得られない（送液に時間がかかる）ことになる。

また、駆動モータの速度についても、図３０に示すように、駆動モータに対する駆動電圧を相対的に高く（この例ではデューティを大きく）した場合に駆動電圧の印加を停止してからモータ速度がゼロになるまでの時間ｔｄｌは、図３１に示すように、駆動モータに対する駆動電圧を相対的に低く（この例ではデューティを小さく）した場合に駆動電圧の印加を停止してからモータ速度がゼロになるまでの時間ｔｄｓよりも長くなる（モータの停止までの時間も変動する。））。

このように、供給ポンプが停止するまでの時間にサブタンクに目標値よりも多くインクが供給され（過供給）、更に過供給量は、実際に供給ポンプが停止するまでの時間のばらつきによって変動し、更に、供給ポンプとしてピストンポンプを使用している場合、供給量に脈動があるため、一定値ではなく、目標値に対して大きな値でばらつくという課題がある。

この場合、上述したように供給速度を遅くすることによりばらつきを抑えることができるが、遅くした分供給時間が長くなってしまい、記録速度の低下を招くことになる。また、供給量のバラツキが大きい場合、サブタンクの大気開放部からインクが外部に流出するおそれがあるので、これを避けるために余裕を見て早く供給を停止しようとすると、常に余裕を持った供給量で供給することになり、サブタンクの容量を効率良く使えないという不都合も生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、サブタンクに対するメインタンクからの供給時間を長くすることなく供給量を安定化させることを目的とする。

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、
液滴を吐出する記録ヘッドと、
この記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、
このサブタンクにインクを供給するメインタンクと、
このメインタンクから前記サブタンクに対してインクを送液する供給ポンプと、
この供給ポンプを駆動するポンプ駆動手段と、
前記サブタンク内のインク容量を検知する容量検知手段と、
前記ポンプ駆動手段によって前記供給ポンプを駆動して前記メインタンクから前記サブタンクにインクを送液するとき、前記容量検知手段の検知結果に基づいて前記サブタンク内のインク容量が所定量になった後前記供給ポンプによる送液速度を減速し、前記インク容量が所定量になった時から予め定めた時間が経過した時に前記供給ポンプによる送液を停止するように、前記ポンプ駆動手段を駆動制御する手段と
を備えている構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、サブタンクに対するメインタンクからの供給時間を長くすることなく、供給量のバラツキを低減して供給量を安定化させることができる。

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。本発明に係る画像形成装置の一例について図１ないし図４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図、図２は図１の右側面説明図、図３は同装置の記録部の斜視説明図、図４は同装置のキャリッジの底面から見た斜視説明図である。

この画像形成装置は複写装置であり、装置本体１は原稿画像を読取るスキャナなどの画像読み取り部２と、被記録媒体（以下「用紙」という。）Ｐに画像を形成する記録部３と、記録部３に用紙Ｐを給紙する給紙カセット部４とを備えている。そして、給紙カセット部４に収納された用紙Ｐが給紙コロ５及び分離パッドで１枚ずつ分離されて給送され、搬送路７を通じて印字部１０に搬送されて所要の画像が記録され、画像が形成された用紙Ｐは排紙経路８を通って排紙スタック部９に排紙されてスタックされる。

ここで、印字部１０は、図３にも示すように、キャリッジガイド（ガイドロッド）２１と図示しないガイドステーで、キャリッジ２３を主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８と従動プーリ２９間に架け渡したタイミングベルト３０を介して主走査方向に移動走査する。

そして、このキャリッジ２３上には、それぞれブラック（Ｋ）インクを吐出する液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｋと、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクを吐出するそれぞれ１個の液体吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙ（色を区別しないとき及び総称するときは「記録ヘッド２４」という。）と、各記録ヘッド２４に所要のインクを供給するサブタンク２５を搭載している。

各記録ヘッド２４は、図４にも示すように、液滴を吐出する複数のノズル３１が列状に並べられたノズル列３２を２列有し、ノズル列３２が主走査方向（キャリッジ２３の移動方向）と直交する方向になるようにキャリッジ２３にノズル３１が形成された面（ノズルノズル面３１ａという。）を下方に向けて搭載されている。

また、各記録ヘッド２４に対応するサブタンク２５に対してインクを補充供給するメインタンクであるインクカートリッジ２６が装置本体１に対して着脱自在に装着され、インクカートリッジ２６からサブタンク２５に対するインクの供給が行われる。

なお、記録ヘッド２４としては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどを用いることができる。

また、キャリッジ２３の下方には、用紙Ｐを静電吸着などして搬送する無端状の搬送ベルト３５が配置されている。この搬送ベルト３５は駆動ローラ３６と従動ローラ３７との間に掛け回されて周回移動することで用紙Ｐを主走査方向と直交する方向に搬送する。また、搬送ベルト３５を帯電させる帯電ローラ３９が搬送ベルト３５に従動して回転するように配置されている。

さらに、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、図２及び図３に示すように、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復機構（装置）３８を配置し、走査方向他方側の非印字領域には空吐出を行うための空吐出受け部材３９を配置している。

維持回復機構３８は、記録ヘッド２４の各ノズル面３１ａをキャッピングする複数のキャップ部材４１（吸引キャップ４１ａと３個の保湿キャップ４２ｂ）と、記録ヘッド２４のノズル面３１ａをワイピングするためのワイピング部材であるワイパーブレード４２と、空吐出受け４３とが配置されている。吸引キャップ４１ａには本発明に係るチューブポンプを用いた吸引ポンプ４５を接続し、吸引ポンプ４５から排出チューブ４６を介して下側に配置される廃棄インクを収容する廃液容器４０に排出するようにしている。また、空吐出受け部材３９には４つの開口部３９ａが形成されている。

次に、この画像形成装置におけるインク供給系（インク供給装置）について図５の模式的説明図を参照して説明する。
メインタンクであるインクカートリッジ２６は、カートリッジケース５１内にインクを収容した可撓性を有するインク袋５２を収納してなり、このインク袋５２には内部のインクを供給するためのインク供給口部５３を備えている。このインク供給口部５３は内部にゴムなどの弾性部材を有している。

このインクカートリッジ２６から供給チューブ２７を介して、供給ポンプユニット２８を駆動／停止することによってサブタンク２５に対してインクを補充供給する。このサブタンク２５から記録ヘッド２４に対してインクが供給され、滴吐出動作によってインクが消費される。

供給ポンプユニット２８は、ピストンポンプで構成された供給ポンプ３０１と、このピストンポンプ３０１のピストン３０２を往復移動させるためのカム３０３、カム３０３を回転させるギヤ３０４及びこのギヤ３０４を回転駆動させるギヤ３０７をモータ軸３０５ａに取り付けたポンプ駆動手段であるポンプ駆動モータ３０５などとを備え、供給ポンプ３０１に設けた中空針３０６をインクカートリッジ２６のインク袋５２のインク供給口部５３内の弾性部材（例えばゴム栓）に差し込むことによって、供給ポンプ３０１内とインク袋５２内とをジョイントする。

次に、サブタンク２５の一例について図６及び図７をも参照して説明する。なお、図６は同サブタンクの模式的平面説明図、図７は同サブタンクのインク残量の検出動作の説明に供する説明図である。
サブタンク２５は、インクを保持するための一側部が開口したタンクケース２０１を有し、このタンクケース２０１の開口部は可撓性部材である可撓性フィルム２０３で密閉し、タンクケース２０１内に配置した弾性部材としてバネ２０４によってフィルム２０３を常時外方へ付勢している。これにより、タンクケース２０１のフィルム２０３にバネ２０４による外方への付勢力が作用しているので、タンクケース２０１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、一端部を支軸（支点）２０２で揺動可能に支持され、かつ図示しない回転バネによってフィルム２０３の膨らみ部２０３ａに押圧接触するように、変位部材としての検知フィラ（負圧検知レバー）２０５が設けられている。したがって、サブタンク２５内のインク量が増減することにより、検知フィラ２０５の先端検知片２０５ａは主走査方向に移動することになるので、所定の位置でこの検知フィラ２０５の位置を検出することによってサブタンク２５の負圧状態やインク残量（サブタンク内インク容量）を検出することができる。

例えば、図７に示すように、装置本体側には、キャリッジ２３が主走査方向に移動するときに各サブタンク２５の検知フィラ２０５の先端検知片２０５ａが通過する位置に、透過型光センサである満タン検知手段を兼ねるフィラ検知センサ３１５が設置されている。ここで、キャリッジ２３の主走査方向の位置は、エンコーダセンサ３１３によってキャリッジ主走査方向に沿って配置されたエンコーダスケール３１４を読み取ることで検出している。

そこで、フィラ検知センサ３１５で検知フィラ２０５の先端検知片２０５ａを検知したときの主走査位置から、サブタンク２５内のインク残容量（インク残量）や満タンを検出することができる。例えば、サブタンク２５が満タンになったときにフィラ検知センサ３１５が検知フィラ２０５を検知する位置でキャリッジ２３を停止させ、サブタンク２５にインクを供給することによってサブタンク２５内インク容量に応じて検知フィラ２０５が変位するので、フィラ検知センサ３１５が検知フィラ２０５を検知したときに所要量のインク供給を行ったとして供給ポンプユニット２８の作動を停止する。

また、このサブタンク２５には、前述した図５にも示すように、タンクケース２０１内のインクの液面を検知する２本（３本とすることもできる。）の検知電極２１０、２１０が設けられ、２つの検知電極２１０、２１０間にインクがある場合とない場合とで抵抗値が異なることから、サブタンク２５内のインク容量が所定量になったことを検知することができる。

さらに、このサブタンク２５には、タンクケース２０１内を大気に開放する大気開放機構２１１が設けられ、図示しないキャリッジ２３側の作動ピン部材などによって大気開放機構２１１が開閉されるようになっている。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図８を参照して説明する。なお、同図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る本発明に係る制御手段を兼ねるＣＰＵ５１１と、ＣＰＵ５１１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２４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２３側に設けた記録ヘッド２４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２３を移動走査する主走査モータ５５４、搬送ベルト３５を周回移動させる副走査モータ５８１、維持回復機構３８の図示しない維持回復モータ、供給ポンプ３０１を駆動するポンプ駆動モータ３０５を駆動するためのモータ駆動部５１０、維持回復機構３８の維持回復モータ４７を駆動すると、帯電ローラ３９６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部５１１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５１２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。

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２４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２４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２４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からの情報を取得し、各種の制御に必要な情報を抽出し、印刷制御部５０８やモータ制御部５１０、ＡＣバイアス供給部５１１の制御に使用する。センサとしては、例えば、用紙の位置を検出するための光学センサや、機内の温度を監視するためのサーミスタなどの温度センサ５１５、帯電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、前述したサブタンク２５の検知フィラ２０５などを検知するフィラ検知センサ３１５、サブタンク２５の検知電極２１０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。

また、画像読取部２を制御するスキャナ制御部５１６も備えている。

次に、この画像形成装置に適用した本発明の第１実施形態について図９のタイミングチャートを参照して説明する。
まず、インクカートリッジ２６からサブタンク２５へのインク供給が必要になったときに、制御部は、同図（ａ）に示すようにポンプ駆動モータ３０５に駆動電圧Ｖｉｎ１を印加して回転駆動させる。これにより、ポンプ駆動モータ３０５は同図（ｂ）に示すように回転数Ｎ１で回転を開始し、また、供給ポンプ３０１は動作速度Ｖｐ１で動作を開始し、インクカートリッジ２６からサブタンク２５にインクが補充供給される。

そして、サブタンク２５内のインク容量が増加することで負圧検知レバー（検知フィラ２０５）が変位し、インク容量が予め定めた所定量に達したときにフィラ検知センサ３１５が検知フィラ２０５を検知し、同図（ｃ）に示すように容量検知手段としてのフィラ検知センサ３１５からの検知信号が出力される（ＯＮになる）。

そこで、制御部は、センサ３１５（容量検知手段）の検知信号がＯＮとなった時からポンプ駆動モータ３０５に対して印加する駆動電圧を電圧Ｖｉｎ１から電圧Ｖｉｎ２（Ｖｉｎ２＜Ｖｉｎ１）に下げる。これにより、ポンプ駆動モータ３０５の回転数はＮ１からＮ２（Ｎ２＜Ｎ１）に減少し、供給ポンプ３０１の動作速度もＶｐ１からＶｐ２（Ｖｐ２＜Ｖｐ１）に減速される。そして、予め定めた許容時間Ｔｔ１の間、ポンプ駆動モータ３１５を回転数Ｎ２で駆動し供給ポンプ３０５を動作速度Ｖｐ２で減速した状態で駆動し、許容時間Ｔｔ１が経過した時にポンプ駆動モータ３０５の駆動電圧の印加を停止して供給ポンプ３０１を停止する。

ここで、前述したようにポンプ駆動モータ３０５に対する印加電圧（駆動電圧）を下げるほど、つまり、供給ポンプ３０１の動作速度を下げるほど、ポンプ駆動モータ３０５を停止してから供給ポンプ３０１が実際に停止するまでの停止時間は短くなる。供給ポンプ３０１の停止時間が短くなることで、供給量のバラツキが低減し、供給量が安定して、目標供給量を供給することができる。

なお、フィラ検知センサ３１５による検知フィラ２０５の位置検知では、サブタンク２５へ供給する目標供給量に対して供給ポンプ３０１の動作速度Ｖｐ２で許容時間Ｔｔ１だけ駆動したときに送液されるインク容量分少なめに（速めに）容量検知する（センサがＯＮする）よう設定している。

このように、ポンプ駆動手段によって供給ポンプを駆動してメインタンクからサブタンクにインクを送液するとき、容量検知手段の検知結果に基づいてサブタンク内のインク容量が所定量になった後供給による送液速度を減速し、インク容量が所定量になった時から予め定めた時間（許容時間Ｔｔ１）が経過した時に供給ポンプによる送液を停止するように、ポンプ駆動手段を駆動制御することで、供給ポンプが停止するまでに要する時間（停止時間）が短くなって短時間で停止させることができ、サブタンクに対するメインタンクからの供給時間を長くすることなく、供給量のバラツキを低減して供給量を安定化させることができる。

次に、本発明の第２実施形態について図１０のタイミングチャートを参照して説明する。
まず、インクカートリッジ２６からサブタンク２５へのインク供給が必要になったときに、制御部は、同図（ａ）に示すようにポンプ駆動モータ３０５に駆動電圧Ｖｉｎ１を印加して回転駆動させる。これにより、ポンプ駆動モータ３０５は同図（ｂ）に示すように回転数Ｎ１で回転を開始し、また、供給ポンプ３０１は動作速度Ｖｐ１で動作を開始し、インクカートリッジ２６からサブタンク２５にインクが補充供給される。

そして、サブタンク２５内のインク容量が増加することで負圧検知レバー（検知フィラ２０５）が変位し、インク容量が予め定めた所定量に達したときにフィラ検知センサ３１５が検知フィラ２０５を検知し、同図（ｃ）に示すようにフィラ検知センサ３１５から検知信号が出力される。

そこで、制御部は、フィラ検知センサ３１５（容量検知手段）の検知信号がＯＮとなった時からポンプ駆動モータ３０５に対する駆動電圧を電圧Ｖｉｎ１から電圧Ｖｉｎ３（Ｖｉｎ３＜Ｖｉｎ２＜Ｖｉｎ１）に下げる。これにより、ポンプ駆動モータ３０５の回転数はＮ１からＮ３（Ｎ３＜Ｎ２＜Ｎ１）に減少し、供給ポンプ３０１の動作速度もＶｐ１からＶｐ３（Ｖｐ３＜Ｖｐ２＜Ｖｐ１）に減速される。そして、予め定めた許容時間Ｔｔ１の間、ポンプ駆動モータ３１５を回転数Ｎ３で駆動し供給ポンプ３０５を動作速度Ｖｐ３で減速した状態で駆動し、許容時間Ｔｔ１が経過した時にポンプ駆動モータ３０５の駆動電圧の印加を停止して供給ポンプ３０１を停止する。

ここで、停動トルクが供給ポンプ３０１の駆動負荷より小さくなるように減速時にポンプ駆動モータ３０５に印加する駆動電圧Ｖｉｎ３を設定すると、ポンプ駆動モータ３０５の回転数Ｎ３はほぼゼロとなり、供給ポンプ３０１の動作速度Ｖｐ３もほぼゼロとなる。急激に電圧Ｖｉｎ１からＶｉｎ３に印加電圧を下げることで、ポンプ駆動モータ３０５には逆起電流が流れ、制動作用が発生し、許容時間Ｔｔ１内に送液を停止することができる。なお、「停動トルク」とは、回転中のモータの負荷を増加させて、モータの回転が停止した時のトルクで、例えば図１１に示す印加電圧１Ｖ、５Ｖ、１０Ｖ、１５Ｖに対するトルクＴｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓ３、Ｔｓ４である。この図１１はトルクと回転数及びトルクと電流値の関係の一例を示す説明図である。

次に、本発明の第３実施形態について図１２を参照して説明する。なお、図１２は同実施形態におけるポンプユニットの模式的説明図である。
ここでは、各色のサブタンク２５にそれぞれ対応する色のインクを供給するインクカートリッジ２６を備えるとともに、そのうちの２つのインクカートリッジ２６、２６からそれぞれサブタンク２５、２５にインクを送液する供給ポンプ３０１ａ、３０１ｂを１つのポンプ駆動手段であるポンプ駆動モータ３０５で駆動するようにしている。

つまり、供給ポンプ３０１ａ、３０１ｂと、各供給ポンプ３０１ａ、３０１ｂの各ピストン３０２ａ、３０２ｂを往復運動させるためのカム３０３ａ、３０３ｂを１方向にのみ回転させるワンウェイクラッチ３０８ａ、３０８ｂ、カム３０３ａ、３０３ｂを回転させるホイールギヤ３０４及びこのホイールギヤ３０４を回転駆動させるウォームギヤ３０７をモータ軸に取り付けたポンプ駆動手段の駆動源であるポンプ駆動モータ３０５を備えている。

そして、ポンプ駆動モータ３０５が正転する時にはカム３０３ａのみ回転し、ポンプ駆動モータ３０５が逆転する時にはカム３０３ｂのみ回転するようにそれぞれにワンウェイクラッチ３０８ａ、３０８ｂが作動する。

このように、２つの供給ポンプ３０１ａ、３０１ｂを共通のポンプ駆動モータ３０５で駆動する場合、ポンプ駆動モータ３０５を停止させるときに、逆電流を流してポンプ駆動モータ３０５に逆転ブレーキを掛けて停止時間を短くすることができない。そこで、上述した第１実施形態や第２実施形態を適用することによって、供給ポンプ３０１が停止するまでに要する時間（停止時間）が短くなって短時間で停止させることができ、サブタンク２５に対するメインタンク２６からの供給時間を長くすることなく、供給量のバラツキを低減して供給量を安定化させることができる。

次に、本発明の第４実施形態について図１３及び図１４を参照して説明する。なお、図１３は温度−インク粘度特性の説明図、図１４は温度−印加電圧の関係の一例を示す説明図である。
インク粘度μとインク温度Ｔｎの間には、図１３に示すように、低温ではインク粘度μが上昇する。インク粘度μが上昇すると、同一の印加電圧Ｖｉｎでは相対的に送液速度が下がってしまうことになる。

そこで、この実施形態では、インク送液速度が目標値となるよう、図１４に示すように、温度Ｔｎによって印加電圧Ｖｉｎを設定する、つまり、温度Ｔｎが相対的に低くなるほどポンプ駆動モータ３０５に与える印加電圧Ｖｉｎを大きくすることで、温度低下によるインク粘度の上昇に伴う送液速度の低下を補うようにしている。

次に、本発明の第５実施形態について図１５のタイミングチャートを参照して説明する。
ここでは、ポンプ駆動モータ３０５に印加する電圧をパルス電圧とし、容量検知手段の検知信号がＯＮとなるまではデューティ（Ｄｕｔｙ）１で電圧Ｖｉｎ１の駆動電圧を印加し、容量検知手段の検知信号がＯＮとなった時にデューティ（Ｄｕｔｙ）２（Ｄｕｔｙ１＞Ｄｕｔｙ２）に変更することで、供給ポンプ３０１の動作速度を減速し、許容時間Ｔｔ１が経過した時に供給ポンプ３０１を停止するように制御している。

次に、本発明の第６実施形態について図１６を参照して説明する。なお、図１６は同実施形態の説明に供する送液速度の段階的減速を説明する説明図である。
ここでは、容量検知手段の検知信号がＯＮとなるまで（フィラ検知センサ３１５が負圧検知レバー２０５を検知するまで）は供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１１になるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動し、容量検知手段の検知信号がＯＮとなった時には供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１２（Ｖｐ１２＜Ｖｐ１１）に減速されるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動し、更に、容量検知手段の検知信号がＯＮとなった時から所定時間Ｔｔ１１経過後に供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１３（Ｖｐ１３＜Ｖｐ１２）になるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動し、更に所定時間Ｔｔ１１経過した時から所定時間Ｔｔ２経過後で許容時間Ｔｔ１が経過した時に供給ポンプ３０１を停止するようにポンプ駆動モータ３０５を駆動制御する。

このように、供給ポンプ３０１による送液速度を複数段階に減速することによって、より確実に目標供給量になる位置で供給ポンプ３０１を停止させることができる。

次に、本発明の第７実施形態について図１７及び図１８を参照して説明する。なお、図１７は同実施形態における負圧検知レバー（検知フィラ）の２段階検知の説明に供する説明図、図１８は同じく送液速度の変化を示す説明図である。
ここでは、図１７に示すように、サブタンク２５へのインク補充供給によって検知フィラ２０５が矢示方向に変位するとき、検知フィラ２０５を第１の位置で検知するフィラ検知センサ３１５ａと、検知フィラ２０５を第１の位置よりも満タン状態に近い第２の位置で検知するフィラ検知センサ３１５ｂとを配置している。

そして、図１８に示すように、第１のフィラ検知センサ３１５ａ（第１センサ）の検知信号がＯＮとなるまでは供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１１になるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動し、第１のフィラ検知センサ３１５ａの検知信号がＯＮとなった時には供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１２（Ｖｐ１２＜Ｖｐ１１）に減速されるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動し、更に、第２のフィラ検知センサ３１５ｂ（第２センサ）の検知信号がＯＮとなった時から所定時間経過後に供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１３（Ｖｐ１３＜Ｖｐ１２）になるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動して、第１センサがＯＮになった時から許容時間Ｔｔ１が経過した時に供給ポンプ３０１を停止するようにポンプ駆動モータ３０５を駆動制御する。

なお、この実施形態において、２つのフィラ検知センサ３１５ａ、３１５ｂは、図１９に示すように、ベース部材３２１に取付けられてユニット化され、ベース部材３２１に設けた爪部３２２を装置本体側の保持部材３２３に形成した穴部３２４に着脱自在に係合させることで配置している。ユニット化することで、組立、交換が容易になる。

次に、本発明の第８実施形態について図２０の説明図を参照して説明する。
この実施形態は、上記第６、第７実施形態で説明したように複数段階で減速を行う場合に、第５実施形態と同様に、ポンプ駆動モータ３０５に印加する駆動電圧をパルス電圧としてデューティを変化させる（Ｄｕｔｕ１＞Ｄｕｔｙ２＞Ｄｕｔｙ３）ことによって供給ポンプ３０１を駆動し、送液速度の減速を行うようにしたものである。

次に、本発明の第９実施形態について図２１のブロック説明図を参照して説明する。
この実施形態は、ポンプ駆動モータ３０５にロータリエンコーダなどの速度センサ３３１を備え、この速度センサ３３１の検出信号に基づいてＰＷＭ制御回路３３２によってポンプ駆動モータ３０５をＰＷＭ制御で駆動制御するようにしたものである。

前述したように、供給ポンプ３０１としてピストンポンプを使用している場合、位置サイクルにポンプ駆動モータ３０５の負荷変動がある。したがって、一定のデューテイ（Ｄｕｔｙ）でポンプ駆動モータ３０５を駆動させると回転数がばらつき供給速度を一定にすることが困難である。そこで、速度センサを用いて駆動モータ３０５をＰＷＭ制御することによって回転数を一定に保つことが可能となり、供給量安定化につながる。

次に、本発明の第９実施形態について図２２及び図２３を参照して説明する。なお、図２２は同実施形態に説明に供するタイミングチャート、図２３は速度切り替えタイミングの説明に供するサブタンクの説明図である。
この実施形態では、サブタンク２５内のインク液面を検知する検知電極３１０を容量検知手段として使用している。そして、図２３に示すように、インク２００の液面が検知電極３１０、３１０に接触したときのインク液面位置を位置Ｐ１、満タン状態の液面位置を位置Ｐ２とし、位置Ｐ１になったタイミングで送液速度の減速を行うようにしている。

つまり、図２２に示すように、インクカートリッジ２６からサブタンク２５へのインク供給が必要になったときに、制御部は、同図（ａ）に示すようにポンプ駆動モータ３０５に駆動電圧Ｖｉｎ１を印加して回転駆動させる。これにより、ポンプ駆動モータ３０５は同図（ｂ）に示すように回転数Ｎ１で回転を開始し、また、供給ポンプ３０１は動作速度Ｖｐ１で動作を開始し、インクカートリッジ２６からサブタンク２５にインクが補充供給される。

そして、サブタンク２５内のインク容量が増加し、インク液面が検知電極３１０、３１０に接触した（位置Ｐ１まで上昇した）とき、即ちインク容量が予め定めた所定量に達したときに検知電極３１０、３１０間の抵抗値が変化して、同図（ｃ）に示すように容量検知手段としての検知電極３１０による検知信号がＯＮになる。

そこで、制御部は、検知電極３１０，３１０による検知信号がＯＮとなった（液面が位置Ｐ１になった）時から予め定めた第１の所定時間Ｔｔ２が経過した時に、ポンプ駆動モータ３０５に対する駆動電圧を電圧Ｖｉｎ１から電圧Ｖｉｎ２（Ｖｉｎ２＜Ｖｉｎ１）に下げる。これにより、ポンプ駆動モータ３０５の回転数はＮ１からＮ２（Ｎ２＜Ｎ１）に減少し、供給ポンプ３０１の動作速度もＶｐ１からＶｐ２（Ｖｐ２＜Ｖｐ１）に減速される。そして、予め定めた時間（Ｔｔ１−ｔｔ２）の間、ポンプ駆動モータ３０５を回転数Ｎ２で駆動し供給ポンプ３０１を動作速度Ｖｐ２に減速した状態で駆動し、サブタンク２５のインク容量が所定量になった時から許容時間Ｔｔ１が経過した時にポンプ駆動モータ３０５の駆動電圧の印加を停止して、供給ポンプ３０１を停止する。

このように、ポンプ駆動手段によって供給ポンプを駆動してメインタンクからサブタンクにインクを送液するとき、容量検知手段の検知結果に基づいてサブタンク内のインク容量が所定量になった時から予め定めた所定時間が経過した時に供給ポンプによる送液速度を減速し、インク容量が所定量になった時から予め定めた時間が経過した時に供給ポンプによる送液を停止するように、ポンプ駆動手段を駆動制御することでも、サブタンクに対するメインタンクからの供給時間を長くすることなく供給量のバラツキを低減して供給量を安定化させることができる。

なお、このように検知電極３１０、３１０の検知信号で減速制御を行う場合、所定時間Ｔｔ２を設けてこの間は減速を行っていないが、検知電極３１０で検知する液面位置Ｐ１が満タン位置Ｐ２と近ければ、所定時間Ｔｔ２は「０」でもよく、この場合には前記第１実施などと同様な減速駆動を行うことになる。

次に、本発明の第１０実施形態について図２４のタイミングチャートを参照して説明する。
この実施形態は、前記第２実施形態におけるフィラ検知センサ３１５に代えて容量検知手段として第９実施形態と同様に検知電極３１０を使用し、第９実施形態の所定時間Ｔｔ２は「０」とした例であるので、その詳細な説明は省略する。

次に、本発明の第１１実施形態について図２５及び図２６を参照して説明する。なお、図２５は同実施形態に説明に供するタイミングチャート、図２６は速度切り替えタイミングの説明に供するサブタンクの説明図である。
この実施形態では、サブタンク２５内のインク液面を検知する検知電極３１０を容量検知手段として使用し、前記第６実施形態と同様に、段階的減速を行うようにしている。この場合、図２６に示すように、インク液面が検知電極３１０、３１０に接触したときのインク液面位置を位置Ｐ１、満タン状態の液面位置を位置Ｐ２とし、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の位置を位置Ｐ３とし、液面が位置Ｐ１になったタイミング、位置Ｐ３に相当するタイミングで送液速度をそれぞれ減速するようにしている。

つまり、検知電極３１０による検知信号がＯＮとなるまでは供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１１になるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動し、検知電極３１０による検知信号がＯＮとなった時には供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１２（Ｖｐ１２＜Ｖｐ１１）に減速されるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動し、更に、検知電極３１０による検知信号がＯＮとなった時から所定時間Ｔｔ２（液面位置Ｐ３になるまでに相当する時間）経過後に供給ポンプ３０１による送液速度が速度Ｖｐ１３（Ｖｐ１３＜Ｖｐ１２）になるようにポンプ駆動モータ３０５を駆動して、サブタンク２５のインク容量が所定になった時から許容時間Ｔｔ１が経過した時に供給ポンプ３０１を停止するようにポンプ駆動モータ３０５を駆動制御する。

このように、供給ポンプによる送液速度を複数段階に減速することによって、より確実に目標供給量になる位置で供給ポンプを停止させることができる。特に、送液速度が速いほど目標供給量を供給するために要する時間が短縮できるため、できるだけ速い速度で充填したいが、速度が速すぎると一段階の減速で停止させても、バラツキはあまり小さくできないことから、複数回、段階的に速度を落とすことで、停止バラツキを低減させることができる。

本発明を適用する画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。図１の左側面説明図である、同装置の印字部の斜視説明図である。同装置のキャリッジの底面から見た斜視説明図である。同装置におけるインク供給系の説明に供する模式的説明図である。サブタンクの一例を示す模式的平面説明図である。インク容量検知の説明に供する模式的平面説明図である。同装置の制御部の概要を示す全体ブロック説明図である。本発明の第１実施形態の説明に供するタイミングチャートである。本発明の第２実施形態の説明に供するタイミングチャートである。停動トルクの説明に供するモータのトルクと回転数及び電流値の関係の一例を示す説明図である。本発明の第３実施形態における供給ポンプユニットの模式的説明図である。本発明の第４実施形態の説明に供する温度とインク粘度の関係の一例を示す説明図である。同じく温度とポンプ駆動モータに印加する印加電圧の関係の一例を示す説明図である。本発明の第５実施形態の説明に供するタイミングチャートである。本発明の第６実施形態の説明に供する送液速度の段階的減速を説明する説明図である。本発明の第７実施形態の説明に供する検知センサユニットの模式的斜視説明図である。同じく送液速度の段階的減速を説明する説明図である。同じく検知センサユニットの構成の一例を示す斜視説明図である。本発明の第８実施形態の説明に供するポンプ駆動モータへの印加電圧の説明に供する説明図である。本発明の第９実施形態の説明に供するブロック説明図である。本発明の第１０実施形態の説明に供するタイミングチャートである。同じく速度切替えタイミングの説明に供するサブタンクの模式的説明図である。本発明の第１１実施形態の説明に供するタイミングチャートである。本発明の第１２実施形態の説明に供するタイミングチャートである。同じく速度切替えタイミングの説明に供するサブタンクの模式的説明図である。比較例１の説明に供するタイミングチャートである。比較例２の説明に供するタイミングチャートである。駆動モータに対する印加電圧、送液速度及び停止時間の関係の説明に供する説明図である。駆動モータに対する印加電圧とモータの停止時間の関係の説明に供する説明図である。同じく駆動モータに対する印加電圧とモータの停止時間の関係の説明に供する説明図である。

符号の説明

１…装置本体
２…画像読取部
３…記録部
４…給紙カセット部
Ｐ…用紙（被記録媒体）
１０…印字部（エンジンユニット）
２３…キャリッジ
２４…記録ヘッド
２５…サブタンク
２６…インクカートリッジ（メインタンク）
２７…供給チューブ
２８…供給ポンプユニット
３１…ノズル
３１ａ…ノズル面
３５…搬送ベルト
３８…維持回復機構部
２０５…検知フィラ
３０１…供給ポンプ
３０５…ポンプ駆動モータ
３１０…検知電極
３１５…フィラ検知センサ（容量検知手段）
５００…主制御部

Claims

液滴を吐出する記録ヘッドと、
この記録ヘッドにインクを供給するサブタンクと、
このサブタンクにインクを供給するメインタンクと、
このメインタンクから前記サブタンクに対してインクを送液する供給ポンプと、
この供給ポンプを駆動するポンプ駆動モータと、
前記サブタンク内のインク容量を検知する容量検知手段と、
前記ポンプ駆動モータを駆動制御する手段と、を備え、
前記ポンプ駆動モータを駆動制御する手段は、前記ポンプ駆動モータによって前記供給ポンプを駆動して前記メインタンクから前記サブタンクにインクを送液するとき、
前記容量検知手段が前記サブタンク内のインク容量が所定量であることを検知するまでは前記ポンプ駆動モータを回転数Ｎ１で駆動させ、
所定量を検知したときに前記ポンプ駆動モータの回転数を回転数Ｎ２（Ｎ２＜Ｎ１）に切り替え、所定量を検知したときから予め定めた時間は前記ポンプ駆動モータを回転数Ｎ２で駆動させ、
前記予め定めた時間が経過した時に前記ポンプ駆動モータを停止させる
ことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記所定量は、前記サブタンクに送液する目標供給量に対して、前記ポンプ駆動モータを回転数Ｎ２で駆動させたときの供給ポンプの動作速度Ｖｐ２で前記予め定めた時間だけ該供給ポンプを駆動したときに送液されるインク容量分少なく設定していることを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記供給ポンプによる送液速度の減速を前記容量検知手段の検知結果に基づいて前記サブタンク内のインク容量が所定量になった時から予め定めた時間が経過した後に、前記ポンプ駆動モータの回転数を回転数Ｎ１から回転数Ｎ２に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ポンプ駆動モータの停動トルクが前記供給ポンプの駆動負荷より小さくなるように前記ポンプ駆動モータに対する駆動電圧を低減することを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置において、２つの前記供給ポンプに共通のポンプ駆動モータを備え、このポンプ駆動モータは正転時に一方の供給ポンプを駆動し、逆転時に他方の供給ポンプを駆動することを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記ポンプ駆動モータの回転数を小さい回転数に切り替えるとき、少なくとも２段階の減速を行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項６に記載の画像形成装置において、前記容量検知手段が第１の所定量及びこの第１の所定量よりも満タン状態に近い第２の所定量を検知し、前記第１の所定量、第２の所定量を検知する毎に、前記ポンプ駆動モータの回転数を小さい回転数に切り替えることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記容量検知手段は、前記サブタンク内のインク容量に応じて変位する部材と、この変位する部材を検知するセンサ手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、前記容量検知手段は、前記サブタンク内のインクの液面を検知する手段を備えていることを特徴とする画像形成装置。