JP7537232B2 - 液体吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置及び画像形成装置に関する。

液体吐出装置の一種として、インクを貯留するインクカートリッジと、インクを吐出するノズルが形成された吐出ヘッドと、送液チューブを通じてインクカートリッジから吐出ヘッドへインクを送液する送液ポンプとを備えるインクジェット記録装置が知られている。

また、送液チューブ内の圧力の低下に伴うバッファ室の容積変化によって、インクカートリッジ内のインク量が閾値量以下になったこと（以下、「インクエンド」と表記する。）を検知するセンサが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

上記構成のインクジェット記録装置において、インクエンドになったインクカートリッジの内部は、負圧になっている。そして、負圧状態のインクカートリッジをインクジェット記録装置から取り外すと、送液チューブ内に空気が混入する。送液チューブ内に混入した空気は、インクを劣化させたり、吐出ヘッドの吐出不良を引き起こす可能性がある。そこで、インクカートリッジを取り外すのに先立って、送液ポンプを逆回転させることによって、インクカートリッジ内の負圧を解消する処理（以下、「負圧解消処理」と表記する。）を実行するインクジェット記録装置がある。

しかしながら、特許文献１に記載のセンサを備えるインクジェット記録装置で負圧解消処理を実行した場合において、送液ポンプの逆回転量が少ないと、吐出ヘッド側から還流したインクは、バッファ室に流入して容積を増加させるだけで、インクカートリッジに流入しない。一方、バッファ室の容積を元に戻したうえでインクカートリッジの負圧を解消するほどのインクを還流させようとすると、ノズルから空気が流入してしまうという新たな課題を生じる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ノズルへの空気の流入を防止しつつ、カートリッジ内の負圧を解消することができる液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、液体を貯留したカートリッジが装填されるカートリッジ装填部と、一端が前記カートリッジ装填部に接続された供給流路と、前記供給流路の他端に接続され、前記カートリッジ装填部に装填された前記カートリッジから前記供給流路を通じて供給された液体を吐出するノズルが形成された吐出ヘッドと、前記供給流路内の液体を、前記カートリッジ装填部側から前記吐出ヘッド側に送液する正回転、及び前記吐出ヘッド側から前記カートリッジ装填部側に送液する逆回転が可能な送液ポンプと、前記供給流路の前記カートリッジ装填部及び前記送液ポンプの間に配置され、前記供給流路内の圧力変動に伴う容積変化によって、前記カートリッジ装填部に装填された前記カートリッジ内の液体の量が閾値量以下になったことを検知するセンサと、前記センサ及び前記送液ポンプの間の分岐位置で前記供給流路から分岐し、前記カートリッジ装填部及び前記センサの間の合流位置で前記供給流路に合流する戻り流路と、前記供給流路の前記センサ及び前記分岐位置の間に配置され、前記センサ側から前記分岐位置側への液体の流通を許容し、前記分岐位置側から前記センサ側への液体の流通を阻止する第１ワンウェイバルブと、前記戻り流路に配置され、前記分岐位置側から前記合流位置側への液体の流通を許容し、前記合流位置側から前記分岐位置側への液体の流通を阻止する第２ワンウェイバルブと、前記センサの検知結果に基づいて、前記送液ポンプを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記送液ポンプを正回転させ、前記カートリッジ内の液体の量が前記閾値量以下になったことを前記センサが検知したことに応じて、所定の回転量だけ前記送液ポンプを逆回転させることを特徴とする。

本発明によれば、ノズルへの空気の流入を防止しつつ、カートリッジ内の負圧を解消することができる。

本実施形態に係る画像形成装置を前方から見た斜視図。 画像形成装置の機構部の概要を示す側面図。 画像形成装置の機構部の概要を示す要部平面図。 インク吐出装置の概略図。 エンド検知センサの概略構成を示す図。 画像形成装置のハードウェア構成図。 画像形成処理のフローチャート。 インク循環処理のフローチャート。

図１は本実施形態の画像形成装置を前方から見た斜視図である。画像形成装置１００は、装置本体１０１と、装置本体１０１に装着された用紙（シート）を装填するための給紙トレイ１０２と、装置本体１０１に着脱自在に装着されて画像が記録（形成）された用紙をストックするための排紙トレイ１０３とを備えている。また、装置本体１０１の前面の一端部側（給排紙トレイ部の側方）には、前面から装置本体１０１の前方側に突き出し、上面よりも低くなったインクカートリッジを装填するためのカートリッジ装填部１０４が設けられている。さらに、カートリッジ装填部１０４の上面には、操作ボタンや表示器などの操作表示装置１０５が設けられている。

カートリッジ装填部１０４は、色の異なる色材であるインク（液体）、例えば黒（Ｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容したインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙ（色を区別しないときは「インクカートリッジ１１０」と表記する。）を、装置本体１０１の前面側から後方側に向って装填することができる。カートリッジ装填部１０４の前面側には、インクカートリッジ１１０を着脱するときに開く前カバー１０６が開閉可能に設けられている。

操作表示装置１０５には、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの装着位置に対応する位置に、各色のインクカートリッジ１１０ｋ、１１０ｃ、１１０ｍ、１１０ｙの残量が無くなった、もしくは不足した状態になったことを表示する各色の残量表示部１１１ｋ、１１１ｃ、１１１ｍ、１１１ｙ（色を区別しないときは「残量表示部１１１」と表記する。）を配置している。また、操作表示装置１０５には、画像形成装置１００の状態をテキスト情報やビープ音などにより利用者に通知するディスプレイやスピーカなども有している。

次に、画像形成装置１００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は同機構部の概要を示す側面図である。図３は要部平面図である。画像形成装置１００の機構部において、フレーム１２１を構成する左右の側板１２１Ａ、１２１Ｂに横架したガイド部材であるガイドロッド１３１とステー１３２とでキャリッジ１３３を主走査方向に摺動自在に保持している。キャリッジ１３３は、図示しない主走査モータによってタイミングベルトを介して図３の主走査方向に移動走査する。

キャリッジ１３３は、前述したようにイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインクを吐出するノズルが形成された吐出ヘッド１３４ｋ、１３４ｃ、１３４ｍ、１３４ｙ（色を区別しないときは「吐出ヘッド１３４」と表記する。）を有する。吐出ヘッド１３４ｋ、１３４ｃ、１３４ｍ、１３４ｙは、ノズルの先端下方に向けた状態で、キャリッジ１３３の下面に配列されている。

吐出ヘッド１３４を構成するインクジェットヘッドとして、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を圧力発生手段として備えたものを使用することができる。

この吐出ヘッド１３４はドライバＩＣを搭載しており、コントローラ２００との間でハーネス（フレキシブルプリントケーブル）１２２を介して接続している。また、キャリッジ１３３は、インクを一時貯留するとともに、吐出ヘッド１３４に各色のインクを供給するための各色のヘッドタンク１３５ｋ、１３５ｃ、１３５ｍ、１３５ｙ（色を区別しないときは「ヘッドタンク１３５」と表記する。）を搭載している。この各色のヘッドタンク１３５には各色の供給チューブＬ１を介して、前述したように、カートリッジ装填部１０４に装着された各色のインクカートリッジ１１０から各色のインクが補充供給される。

また、画像形成装置１００は、用紙積載部１４１からキャリッジ１３３に対面する位置を経由して排紙トレイ１０３に用紙１４２を搬送する搬送装置１４０を備えている。搬送装置１４０は、例えば、給紙部と、搬送部と、排紙部とで構成される。

給紙トレイ１０２の用紙積載部（圧板）１４１上に積載した用紙１４２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１４１から用紙１４２を１枚ずつ分離給送する給紙コロ１４３、及び当該給紙コロ１４３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１４４が備えられ、この分離パッド１４４は給紙コロ１４３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１４２を吐出ヘッド１３４の下方側に送り込む搬送部として、用紙１４２を案内するガイド部材１４５と、カウンタローラ１４６と、搬送ガイド部材１４７と、先端加圧コロ１４９を有する押さえ部材１４８と、給送された用紙１４２を静電吸着して吐出ヘッド１３４に対向する位置で搬送する搬送ベルト１５１を備えている。

この搬送ベルト１５１は無端状ベルトであり、搬送ローラ１５２とテンションローラ１５３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１５１の表面を帯電させる帯電ローラ１５６を備えている。この帯電ローラ１５６は、搬送ベルト１５１の表層に接触し、搬送ベルト１５１の回動に従動して回転するように配置されている。更に、搬送ベルト１５１の裏面側には、吐出ヘッド１３４による印写領域に対応してガイド部材１５７が配置されている。この搬送ベルト１５１は、副走査モータによってタイミングを介して搬送ローラ１５２が回転駆動されることによって、図３のベルト搬送方向に周回移動する。

さらに、吐出ヘッド１３４で記録された用紙１４２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１５１から用紙１４２を分離するための分離爪１６１と、排紙ローラ１６２及び排紙コロ１６３とを備える。そして、排紙ローラ１６２の下方に排紙トレイ１０３が配置されている。

このように構成した画像形成装置１００においては、給紙トレイ１０２から用紙１４２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１４２はガイド部材１４５で案内され、搬送ベルト１５１とカウンタローラ１４６との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド部材１４７で案内されて先端加圧コロ１４９で搬送ベルト１５１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、コントローラ２００から帯電ローラ１５６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電圧が印加され、搬送ベルト１５１が帯電電圧パターン、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１５１上に用紙１４２が給送されると、用紙１４２が搬送ベルト１５１に吸着され、搬送ベルト１５１の周回移動によって用紙１４２が副走査方向に搬送される。

そこで、リニアエンコーダ１３７による主走査位置情報に基づいてキャリッジ１３３を主走査方向に移動させながら画像信号に応じて吐出ヘッド１３４を駆動することにより、停止している用紙１４２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１４２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１４２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１４２を排紙トレイ１０３に排紙する。

次に、図４を参照して、インクカートリッジ１１０に貯留されたインクを、吐出ヘッド１３４のノズルから吐出させるインク吐出装置（液体吐出装置）１７０について説明する。図４は、インク吐出装置１７０の概略図である。なお、画像形成装置１００は、吐出可能なインクの色（例えば、黒、シアン、マゼンタ、イエロー）それぞれに対応する複数のインク吐出装置１７０を備える。

図４に示すように、インク吐出装置１７０は、実線で示す供給チューブ（供給流路）Ｌ１と、破線で示す戻りチューブ（戻り流路）Ｌ２と、カートリッジ装填部１０４と、吐出ヘッド１３４と、ヘッドタンク１３５と、送液ポンプ１７１と、エンド検知センサ（センサ）１７２と、第１ＳＯＬ（第１ソレノイドバルブ）１７３と、第２ＳＯＬ（第２ソレノイドバルブ）１７４と、第１ワンウェイバルブ１７５と、第２ワンウェイバルブ１７６とを主に備える。

供給チューブＬ１は、カートリッジ装填部１０４に装填されたインクカートリッジから吐出ヘッド１３４にインクを供給する流路である。すなわち、供給チューブＬ１は、第１ＳＯＬ１７３、エンド検知センサ１７２、第１ワンウェイバルブ１７５、送液ポンプ１７１、第２ＳＯＬ１７４、ヘッドタンク１３５を介して、カートリッジ装填部１０４と吐出ヘッド１３４とを接続している。なお、供給チューブＬ１は、隣接する構成要素同士を接続する複数のチューブによって構成されている。

戻りチューブＬ２は、分岐位置Ｐ１で供給チューブＬ１から分岐し、合流位置Ｐ２で供給チューブＬ１に合流する流路である。より詳細には、戻りチューブＬ２は、分岐位置Ｐ１と第２ワンウェイバルブ１７６とを接続するチューブと、第２ワンウェイバルブ１７６と合流位置Ｐ２とを接続するチューブとで構成されている。供給チューブＬ１及び戻りチューブＬ２は、例えば、分岐位置Ｐ１及び合流位置Ｐ２に設けられた三方弁によって接続される。

分岐位置Ｐ１は、供給チューブＬ１のうち、エンド検知センサ１７２及び送液ポンプ１７１（より詳細には、第１ワンウェイバルブ１７５及び送液ポンプ１７１）の間の位置である。合流位置Ｐ２は、供給チューブＬ１のうち、カートリッジ装填部１０４及びエンド検知センサ１７２（より詳細には、カートリッジ装填部１０４と第１ＳＯＬ１７３）の間の位置である。

送液ポンプ１７１は、供給チューブＬ１の第１ワンウェイバルブ１７５及び第２ＳＯＬ１７４の間に配置されている。送液ポンプ１７１は、コントローラ２００によって駆動されるモータの駆動力が伝達されて、正回転及び逆回転が可能に構成されている。「正回転」とは、供給チューブＬ１内のインクを、カートリッジ装填部１０４側から吐出ヘッド１３４側に送液する回転方向である。「逆回転」とは、供給チューブＬ１内のインクを、吐出ヘッド１３４側からカートリッジ装填部１０４側に送液する回転方向である。

エンド検知センサ１７２は、供給チューブＬ１のカートリッジ装填部１０４及び送液ポンプ１７１（より詳細には、第１ＳＯＬ１７３及び第１ワンウェイバルブ１７５）の間に配置されている。エンド検知センサ１７２は、カートリッジ装填部１０４に装填されたインクカートリッジ１１０内のインクの量が閾値量以下になったこと（以下、「インクエンド」と表記する。）を検知するセンサである。

図５は、エンド検知センサ１７２の概略構成を示す図である。エンド検知センサ１７２は、バッファ室１８１と、押圧ロッド１８２と、コイルバネ（付勢部材）１８３と、フィラ１８４と、検知部１８５とを主に備える。但し、エンド検知センサ１７２は、供給チューブＬ１内の圧力変動に伴う容積変化によってインクエンドを検知するものであれば、具体的な構成は特に限定されない。

バッファ室１８１は、インクを貯留する内部空間を有する。そして、バッファ室１８１は、供給チューブＬ１を通じて第１ＳＯＬ１７３及び第１ワンウェイバルブ１７５に接続されている。すなわち、バッファ室１８１は、供給チューブＬ１を通じて第１ＳＯＬ１７３側から供給されたインクを内部空間に一時的に貯留し、供給チューブＬ１を通じて第１ワンウェイバルブ１７５側に排出する。

バッファ室１８１は、固定壁１８６と、可動壁１８７とで構成されている。固定壁１８６は、供給チューブＬ１内の圧力が変化しても実質的に変形しない壁である。また、固定壁１８６には、供給チューブＬ１が接続される。可動壁１８７は、供給チューブＬ１の圧力変化によって変形する壁である。より詳細には、図５（Ｂ）に示すように、可動壁１８７は、供給チューブＬ１内の圧力の低下に伴って、バッファ室１８１の容積を減じる向きにへこむように構成されている。可動壁１８７は、例えば、ゴムなどの弾性部材で構成される。

押圧ロッド１８２は、可動壁１８７の外面に取り付けられて、可動壁１８７の変形に伴って移動する。コイルバネ１８３は、可動壁１８７をへこませる（すなわち、バッファ室１８１の容積を減じる）向きに、押圧ロッド１８２を付勢している。フィラ１８４は、押圧ロッド１８２に取り付けられて、押圧ロッド１８２と共に移動する。

検知部１８５は、フィラ１８４の移動範囲の一部に対面して配置されている。検知部１８５は、例えば、光を照射する照射部（ＬＥＤ）と、照射部から照射された光を受光する受光部（フォトダイオード）とを備える透過型の光学センサである。そして、照射部及び受光部は、フィラ１８４の移動範囲の一部を挟んで対面している。但し、検知部１８５の具体的な構成は前述の例に限定されず、反射型の光学センサや近接センサなどでもよい。

インクカートリッジ１１０内にインクが残っているとき、バッファ室１８１内はインクで満たされている。この状態で送液ポンプ１７１が正回転すると、バッファ室１８１内のインクが供給チューブＬ１を通じて吐出ヘッド１３４側に排出されると共に、インクカートリッジ１１０内のインクが供給チューブＬ１を通じてバッファ室１８１に流入する。このとき、図５（Ａ）に示すように、バッファ室１８１内の圧力を受ける可動壁１８７は、コイルバネ１８３の付勢力に抗して、へこまない状態を維持する。また、フィラ１８４は、照射部及び受光部の間の光路と異なる位置に配置される。すなわち、照射部から照射された光は、フィラ１８４で遮られることなく、受光部で受光される。

次に、インクカートリッジ１１０内のインクがなくなった後も送液ポンプ１７１の正回転を継続すると、バッファ室１８１内のインクが徐々に少なくなる。これにより、バッファ室１８１内、バッファ室１８１よりカートリッジ装填部１０４側の供給チューブＬ１、及びインクカートリッジ１１０内の圧力が低下する。その結果、可動壁１８７がコイルバネ１８３の付勢力によって徐々にへこんで、バッファ室１８１の容積が減少する。

そして、バッファ室１８１の容積が閾値容積以下になると、図５（Ｂ）に示すように、フィラ１８４は、発光部及び受光部の間の光路を遮る。すなわち、照射部から照射された光は、フィラ１８４で遮られて受光部で受光されない。そして、検知部１８５は、照射部から照射された光が受光部で受光されないことに応じてインクエンドを検知し、検知結果を示すエンド信号をコントローラ２００に出力する。

図４に戻って、第１ＳＯＬ１７３及び第２ＳＯＬ１７４は、コントローラ２００の制御に従って開閉される。より詳細には、第１ＳＯＬ１７３及び第２ＳＯＬ１７４は、コントローラ２００から制御電圧が印加されると閉塞し、コントローラ２００からの制御電圧の印加が停止すると開放される。

第１ＳＯＬ１７３は、供給チューブＬ１のカートリッジ装填部１０４及びエンド検知センサ１７２（より詳細には、合流位置Ｐ２及びエンド検知センサ１７２）の間に配置されている。すなわち、第１ＳＯＬ１７３が開くと、合流位置Ｐ２及びエンド検知センサ１７２の間の供給チューブＬ１をインクが流通可能になる。一方、第１ＳＯＬ１７３が閉じると、合流位置Ｐ２及びエンド検知センサ１７２の間の供給チューブＬ１をインクが流通不能になる。

第２ＳＯＬ１７４は、供給チューブＬ１の送液ポンプ１７１及びヘッドタンク１３５の間に配置されている。すなわち、第２ＳＯＬ１７４が開くと、送液ポンプ１７１及びヘッドタンク１３５の間の供給チューブＬ１をインクが流通可能になる。一方、第２ＳＯＬ１７４が閉じると、送液ポンプ１７１及びヘッドタンク１３５の間の供給チューブＬ１をインクが流通不能になる。

第１ワンウェイバルブ１７５は、供給チューブＬ１のエンド検知センサ１７２及び分岐位置Ｐ１の間に配置されている。第１ワンウェイバルブ１７５は、エンド検知センサ１７２側から分岐位置Ｐ１側へのインクの流通を許容し、分岐位置Ｐ１側からエンド検知センサ１７２側へのインクの流通を阻止する。第２ワンウェイバルブ１７６は、戻りチューブＬ２に配置されている。第２ワンウェイバルブ１７６は、分岐位置Ｐ１側から合流位置Ｐ２側へのインクの流通を許容し、合流位置Ｐ２側から分岐位置Ｐ１側へのインクの流通を阻止する。

図６は、画像形成装置１００のハードウェア構成図である。図６に示すように、画像形成装置１００は、制御手段としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１、記憶手段としてのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０２、記憶手段としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２０３、記憶手段としてのＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）２０４、及びインタフェースとしてのＩ／Ｆ２０５が通信手段としての共通バス２０６を介して接続されている構成を備える。ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、ＨＤＤ２０４は、コントローラ２００の一例である。

ＣＰＵ２０１は演算手段であり、画像形成装置１００全体の動作を制御する。ＲＡＭ２０２は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、ＣＰＵ２０１が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ＲＯＭ２０３は、読み出し専用の不揮発性の記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。ＨＤＤ２０４は、情報の読み書きが可能であって記憶容量が大きい不揮発性の記憶媒体であり、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）や各種の制御プログラム、アプリケーションプログラム等が格納される。

画像形成装置１００は、ＲＯＭ２０３やＨＤＤ２０４からＲＡＭ２０２にロードされた各種プログラムをＣＰＵ２０１が備える演算機能によって処理する。その処理によって、画像形成装置１００の種々の機能モジュールを含むソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、画像形成装置１００に搭載されるハードウェア資源との組み合わせによって、画像形成装置１００の機能を実現する機能ブロックが構成される。

Ｉ／Ｆ２０５は、操作表示装置１０５、搬送装置１４０、及びインク吐出装置１７０を、共通バス２０６に接続するインタフェースである。すなわち、コントローラ２００は、Ｉ／Ｆ２０５を通じて、操作表示装置１０５、搬送装置１４０、及びインク吐出装置１７０を制御する。

図７は、画像形成処理のフローチャートである。コントローラ２００は、例えば、操作表示装置１０５または外部装置から画像形成指示を取得したことに応じて、図７に示す画像形成処理を実行する。なお、画像形成処理の開始時点において、インクが貯留されたインクカートリッジ１１０がカートリッジ装填部１０４に装填され、エンド検知センサ１７２はインクエンドを検知しておらず、第１ＳＯＬ１７３及び第２ＳＯＬ１７４は開放されているものとする。

まず、コントローラ２００は、送液ポンプ１７１の正回転を開始する（Ｓ７０１）。これにより、ヘッドタンク１３５内のインクが吐出ヘッド１３４に供給され、バッファ室１８１内のインクがヘッドタンク１３５に供給され、インクカートリッジ１１０内のインクがバッファ室１８１に供給される。また、送液ポンプ１７１の正回転は、後述するステップＳ７０５、Ｓ７０６のいずれかが実行されるまで継続する。

次に、コントローラ２００は、取得した画像形成指示に従って、用紙１４２に画像を形成する（Ｓ７０２）。すなわち、コントローラ２００は、搬送装置１４０に用紙１４２を搬送させ、キャリッジ１３３を主走査方向に往復移動させ、所定のタイミングで吐出ヘッド１３４にノズルからインクを吐出させる。これにより、用紙１４２に画像が形成される。なお、ステップＳ７０２の処理は既に周知の処理なので、詳細な説明は省略する。

また、コントローラ２００は、画像の形成が終了する前にエンド検知センサ１７２がインクエンドを検知するか（Ｓ７０３：Ｙｅｓ＆Ｓ７０４：Ｎｏ）、エンド検知センサ１７２がインクエンドを検知する前に画像の形成が終了するまで（Ｓ７０３：Ｎｏ＆Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、以降の処理の実行を待機する。そして、コントローラ２００は、エンド検知センサ１７２がインクエンドを検知する前に画像の形成が終了したことに応じて（Ｓ７０３：Ｎｏ＆Ｓ７０４：Ｙｅｓ）、送液ポンプ１７１の正回転を停止し（Ｓ７０５）、ステップＳ７０６以降の処理を実行せずに画像形成処理を終了する。

一方、画像を形成する過程でインクカートリッジ１１０内のインクがなくなると、バッファ室１８１内のインクが消費されて、バッファ室１８１の容積が徐々に減少する。そして、検知部１８５の光路がフィラ１８４で遮られると、エンド検知センサ１７２がエンド信号をコントローラ２００に出力する。そして、コントローラ２００は、画像の形成が終了する前にエンド検知センサ１７２がインクエンドを検知したことに応じて（Ｓ７０３：Ｙｅｓ＆Ｓ７０４：Ｎｏ）、送液ポンプ１７１の正回転を停止して（Ｓ７０６）、用紙１４２に対する画像形成を一時中断する。

ここで、用紙１４２に対する画像形成を再開するには、空のインクカートリッジ１１０をカートリッジ装填部１０４から取り外し、インクが貯留された新たなインクカートリッジ１１０をカートリッジ装填部１０４に取り付ける必要がある。しかしながら、インクがなくなって内部が負圧になったインクカートリッジ１１０をカートリッジ装填部１０４から取り外すと、カートリッジ装填部１０４からエンド検知センサ１７２に至る供給チューブＬ１内に空気が混入する。そこで、コントローラ２００は、インクカートリッジ１１０の交換時に供給チューブＬ１に空気が混入するのを阻止するために、ステップＳ７０７以降の処理を実行する。

まず、コントローラ２００は、第１ＳＯＬ１７３を閉塞し、第２ＳＯＬ１７４を開放する（Ｓ７０７）。次に、コントローラ２００は、所定の回転量だけ送液ポンプ１７１を逆回転させる（Ｓ７０８）。これにより、ヘッドタンク１３５に貯留されたインクは、分岐位置Ｐ１で供給チューブＬ１から戻りチューブＬ２に進入し、合流位置Ｐ２で再び戻りチューブＬ２から供給チューブＬ１に進入し、カートリッジ装填部１０４に装着されたインクカートリッジに流入する。

一方、送液ポンプ１７１を通過したインクは、第１ワンウェイバルブ１７５に遮られて、エンド検知センサ１７２に流入しない。また、合流位置Ｐ２で供給チューブＬ１に進入したインクは、閉塞した第１ＳＯＬ１７３に遮られて、エンド検知センサ１７２に流入しない。すなわち、ステップＳ７０８で送液ポンプ１７１を逆回転させても、バッファ室１８１の容積は増加しない。

なお、ステップＳ７０８における送液ポンプ１７１の逆回転量は、ヘッドタンク１３５に貯留されたインクの一部のみをカートリッジ装填部１０４に還流させる量に設定される。すなわち、ステップＳ７０８の実行後にもヘッドタンク１３５にインクが貯留されている状態が維持される。

次に、コントローラ２００は、所定の回転量だけ逆回転した送液ポンプ１７１を停止し、その後に操作表示装置１０５を通じてインクエンドを報知する（Ｓ７０９）。一例として、コントローラ２００は、インクエンドになったインクカートリッジ１１０に対応する残量表示部１１１を点灯させてもよい。他の例として、コントローラ２００は、インクカートリッジ１１０の交換をディスプレイやスピーカを通じて促してもよい。残量表示部１１１、ディスプレイ、スピーカは、報知装置の一例である。

次に、コントローラ２００は、インクエンドになったインクカートリッジ１１０が交換されるまで（Ｓ７１０：Ｎｏ）、以降の処理の実行を待機する。一例として、コントローラ２００は、カートリッジ装填部１０４に設けられたセンサによって、インクカートリッジ１１０が交換されたことを検知してもよい。他の例として、コントローラ２００は、インクカートリッジ１１０が交換されたことを示す操作を、操作表示装置１０５を通じて受け付けてもよい。

次に、コントローラ２００は、インクカートリッジ１１０が交換されたことに応じて（Ｓ７１０：Ｙｅｓ）、第１ＳＯＬ１７３を開放する（Ｓ７１１）。そして、コントローラ２００は、ステップＳ７０１に戻って、中断していた画像の形成を再開する。

一方、ステップＳ７０２で送液ポンプ１７１が正回転しているとき、分岐位置Ｐ１を通じて供給チューブＬ１から戻りチューブＬ２に移動するインク、及び合流位置Ｐ２を通じて戻りチューブＬ２から供給チューブＬ１に移動するインクは、極めて少ない。そのため、送液ポンプ１７１が正回転または停止しているとき、戻りチューブＬ２内にはインクが滞留している。

また、画像形成装置１００が使用可能なインクのうち、粒状成分（例えば、顔料、酸化チタンなど）を含むインク（例えば、ＡＲインク（登録商標））は、長時間に亘って戻りチューブＬ２内に滞留すると粒状成分が沈殿する。この沈殿した粒状成分がノズルに到達すると、吐出不良や目詰まりを生じる可能性がある。そこで、コントローラ２００は、分岐位置Ｐ１及び合流位置Ｐ２の間において、供給チューブＬ１及び戻りチューブＬ２内のインクを循環させる必要がある。

図８は、インク循環処理のフローチャートである。コントローラ２００は、例えば、所定の時間間隔毎に図８に示すインク循環処理を実行する。なお、インク循環処理の開始時点において、インクが貯留されたインクカートリッジ１１０がカートリッジ装填部１０４に装填され、エンド検知センサ１７２はインクエンドを検知しておらず、第１ＳＯＬ１７３及び第２ＳＯＬ１７４は開放されているものとする。

まず、コントローラ２００は、所定の時間の到来を検知するためのタイマをスタートする（Ｓ８０１）。そして、コントローラ２００は、ステップＳ８０１でスタートしたタイマがタイムアウトするまで（Ｓ８０２：Ｎｏ）、以降の処理の実行を待機する。「所定の時間」は、例えば、インクに含まれる粒状成分が吐出不良などを引き起こす程度に沈殿するより短い時間に設定される。

次に、コントローラ２００は、タイマがタイムアウトしたことに応じて（Ｓ８０２：Ｙｅｓ）、第１ＳＯＬ１７３を開放し、第２ＳＯＬ１７４を閉塞する（Ｓ８０３）。そして、コントローラ２００は、所定の回転量だけ送液ポンプ１７１を逆回転させる（Ｓ８０４）。「所定の回転量」は、戻りチューブＬ２内に滞留したインクの粒状成分が液体成分に再び溶解するのに必要な値に設定される。ステップＳ７０８、Ｓ８０４の「所定の回転量」は、同一でもよいし、異なっていてもよい。

これにより、分岐位置Ｐ１を通じて供給チューブＬ１から戻りチューブＬ２にインクが移動し、合流位置Ｐ２を通じて戻りチューブＬ２から供給チューブＬ１にインクが移動する。すなわち、分岐位置Ｐ１及び合流位置Ｐ２の間において、供給チューブＬ１及び戻りチューブＬ２内のインクが循環する。一方、第２ＳＯＬ１７４を閉塞することによって、送液ポンプ１７１を逆回転させても、ヘッドタンク１３５に貯留されたインクが送液ポンプ１７１に還流されることはない。

そして、コントローラ２００は、所定の回転量だけ逆回転した送液ポンプ１７１を停止し、第２ＳＯＬ１５４を開放する（Ｓ８０５）。さらに、コントローラ２００は、ステップＳ８０１以降の処理を再び実行する。なお、用紙１４２に画像を形成している期間中（Ｓ７０２）にタイマがタイムアウトした場合、コントローラ２００は、ステップＳ８０３～Ｓ８０５の実行を待機し、画像形成が終了した後（Ｓ７０４：Ｙｅｓ→Ｓ７０５）に、ステップＳ８０３～Ｓ８０５を実行する。

上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

上記の実施形態によれば、インクエンドを検知した後に送液ポンプ１７１を逆回転させることによって、インクカートリッジ１１０内の負圧を解消することができる。ここで、第１ワンウェイバルブ１７５を設けると共に第１ＳＯＬ１７３を閉じた状態で送液ポンプ１７１を逆回転させることによって、ヘッドタンク１３５から還流したインクがエンド検知センサ１７２に流入するのを阻止することができる。その結果、インクカートリッジ１１０の負圧を解消するために必要なインク量が少なくなるので、ノズルへの空気の混入も防止できる。

なお、第１ＳＯＬ１７３を省略した場合、合流位置Ｐ２を通じて戻りチューブＬ２から供給チューブＬ１に還流したインクが、インクカートリッジ１１０及びエンド検知センサ１７２に分配される。そのため、インクカートリッジ１１０の負圧を解消するために必要なインク量は、第１ＳＯＬ１７３を設けた場合と比較すれば増加するものの、第１ワンウェイバルブ１７５を設けるだけでも少なくなる。

また、上記の実施形態によれば、インクカートリッジ１１０内の負圧を解消した後に、当該インクカートリッジ１１０の交換を報知するので、供給チューブＬ１内に空気が混入することを、さらに適切に防止することができる。

さらに、上記の実施形態によれば、戻りチューブＬ２内のインクを所定の時間間隔毎に循環させるので、戻りチューブＬ２内にインクの粒状成分が沈殿するのを防止できる。なお、コントローラ２００は、インク循環処理を、全てのインク吐出装置１７０に対して実行してもよいし、特定の（例えば、白インクを貯留したインクカートリッジ１１０が装着される）インク吐出装置１７０に対してのみ実行してもよい。また、インク循環処理を実装しない場合、第２ＳＯＬ１６３は省略可能である。

なお、液体吐出装置に着脱可能なカートリッジは、画像を記録するのに用いるインク（液体）を貯留したインクカートリッジに限定されず、前処理液、後処理液、その他の液体を貯留するカートリッジであってもよい。また、本実施形態に係るインク吐出装置１７０を搭載可能な画像形成装置１００の具体的な構成は図１～図３の例に限定されず、例えば、大判の用紙に画像を形成するものであってもよい。

さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１００ ：画像形成装置
１０４ ：カートリッジ装填部
１０５ ：操作表示装置
１１０ ：インクカートリッジ（カートリッジ）
１１１ ：残量表示部
１３３ ：キャリッジ
１３４ ：吐出ヘッド
１３５ ：ヘッドタンク
１３７ ：リニアエンコーダ
１４０ ：搬送装置
１７０ ：インク吐出装置（液体吐出装置）
１７１ ：送液ポンプ
１７２ ：エンド検知センサ（センサ）
１７３ ：第１ＳＯＬ（第１ソレノイドバルブ）
１７４ ：第２ＳＯＬ（第２ソレノイドバルブ）
１７５ ：第１ワンウェイバルブ
１７６ ：第２ワンウェイバルブ
１８１ ：バッファ室
１８２ ：押圧ロッド
１８３ ：コイルバネ
１８４ ：フィラ
１８５ ：検知部
１８６ ：固定壁
１８７ ：可動壁
２００ ：コントローラ

特開２０１０－２０８０８２号公報

Claims (7)

1. 液体を貯留したカートリッジが装填されるカートリッジ装填部と、
   一端が前記カートリッジ装填部に接続された供給流路と、
   前記供給流路の他端に接続され、前記カートリッジ装填部に装填された前記カートリッジから前記供給流路を通じて供給された液体を吐出するノズルが形成された吐出ヘッドと、
   前記供給流路内の液体を、前記カートリッジ装填部側から前記吐出ヘッド側に送液する正回転、及び前記吐出ヘッド側から前記カートリッジ装填部側に送液する逆回転が可能な送液ポンプと、
   前記供給流路の前記カートリッジ装填部及び前記送液ポンプの間に配置され、前記供給流路内の圧力変動に伴う容積変化によって、前記カートリッジ装填部に装填された前記カートリッジ内の液体の量が閾値量以下になったことを検知するセンサと、
   前記センサ及び前記送液ポンプの間の分岐位置で前記供給流路から分岐し、前記カートリッジ装填部及び前記センサの間の合流位置で前記供給流路に合流する戻り流路と、
   前記供給流路の前記センサ及び前記分岐位置の間に配置され、前記センサ側から前記分岐位置側への液体の流通を許容し、前記分岐位置側から前記センサ側への液体の流通を阻止する第１ワンウェイバルブと、
   前記戻り流路に配置され、前記分岐位置側から前記合流位置側への液体の流通を許容し、前記合流位置側から前記分岐位置側への液体の流通を阻止する第２ワンウェイバルブと、
   前記センサの検知結果に基づいて、前記送液ポンプを制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記送液ポンプを正回転させ、
   前記カートリッジ内の液体の量が前記閾値量以下になったことを前記センサが検知したことに応じて、所定の回転量だけ前記送液ポンプを逆回転させることを特徴とする液体吐出装置。
2. 情報を報知する報知装置を備え、
   前記コントローラは、前記所定の回転量だけ前記送液ポンプを逆回転させた後に、前記カートリッジ内の液体の量が前記閾値量以下になったことを、前記報知装置を通じて報知することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記供給流路の前記カートリッジ装填部及びセンサの間に配置され、前記コントローラの制御に従って開閉される第１ソレノイドバルブを備え、
   前記コントローラは、
   前記第１ソレノイドバルブを開いた状態で、前記送液ポンプを正回転させ、
   前記第１ソレノイドバルブを閉じた状態で、前記所定の回転量だけ前記送液ポンプを逆回転させることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出装置。
4. 前記コントローラは、所定の時間間隔毎に、前記第１ソレノイドバルブを開いた状態で、前記送液ポンプを逆回転させることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
5. 前記供給流路の前記送液ポンプ及び前記吐出ヘッドの間に配置され、前記コントローラの制御に従って開閉される第２ソレノイドバルブを備え、
   前記コントローラは、所定の時間間隔毎に、前記第１ソレノイドバルブを開き且つ前記第２ソレノイドバルブを閉じた状態で、前記送液ポンプを逆回転させることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出装置。
6. 前記センサは、
   前記供給流路内の圧力の低下に伴って容積が減少するバッファ室と、
   前記バッファ室の容積が閾値容積以下になったことに応じて、前記カートリッジ内の液体の量が前記閾値量になったことを検知する検知部とを備えることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
7. シートを搬送する搬送装置と、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の液体吐出装置とを備え、
   前記搬送装置によって搬送されたシートに向けて前記吐出ヘッドから液体を吐出することによって、当該シートに画像を形成することを特徴とする画像形成装置。