(57)【要約】【課題】  インク供給時間をできるだけ長時間化させることなく、過供給によるノズルからのインク漏れを抑えた液体供給方法を提供する。【解決手段】  負圧発生手段が発生する負圧の大きさを制御する手段を有し、液体を供給するときに発生する負圧はそれ以外のときに発生する負圧より大きくなるように制御を行ない、液体の消費量を検出する手段を具え、その検出結果から第一の液体タンクへ供給する量をそれぞれ個別に求めて、この第一の液体タンクへ供給する量に応じて負圧発生手段が発生する負圧の大きさをそれぞれ個別に制御する。【選択図】  図１
2006035850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録時に液体吐出手段とともに動き、吐出する液体を保持し負圧発生手段を有する第一の液体タンクと、前記第一の液体タンクに供給するための液体を保持する第二の液体タンクと、をそれぞれ複数具え、
記第一の液体タンクの前記負圧発生手段が発生する圧力により第二の液体タンクから第一の液体タンクへ液体を供給する液体供給方法において、
前記負圧発生手段が発生する負圧の大きさを制御する手段を有し、液体を供給するときに発生する負圧はそれ以外のときに発生する負圧より大きくなるように制御を行ない、前記液体の消費量を検出する手段を具え、その検出結果から前記第一の液体タンクへ供給する量をそれぞれ個別に求めて、前記第一の液体タンクへ供給する量に応じて前記負圧発生手段が発生する負圧の大きさをそれぞれ個別に制御することを特徴とする液体供給方法。
【請求項２】
前記第一もしくは第二の液体タンクもしくはそれらを具えた記録装置の姿勢を検出する手段を有し、前記第二の液体タンクから前記第一の液体タンクへ液体を供給するのは前記姿勢検出手段の検出結果が所定範囲内であるときとしたことを特徴とする請求項１記載の液体供給方法。
【請求項３】
前記第二の液体タンクから前記第一の液体タンクへ液体を供給するときに前記負圧発生手段が発生する負圧は、前記液体吐出手段の吐出口付近の液体が吐出方向と反対側に流れない範囲であることを特徴とする請求項1に記載の液体供給方法。
【請求項４】
前記複数の第一の液体タンクへ液体を供給するとき、前記第一の液体タンクへ供給する量によってかならずしもすべての前記第一の液体タンクの負圧発生手段が発生する負圧を大きくしないことを特徴とする請求項１に記載の液体供給方法。
【請求項５】
前記負圧発生手段は形状記憶材料で構成し、液体を供給するときに通電することを特徴とする請求項1に記載の液体供給方法。
【請求項６】
前記第一および第二の液体タンクをそれぞれ複数具え、前記第一の液体タンクへ供給する量に応じて前記負圧発生手段に通電する量を個別に制御することを特徴とする請求項５に記載の液体供給方法。
【請求項７】
前記負圧発生手段は形状記憶材料で構成し、液体を供給するときに加熱することを特徴とする請求項1に記載の液体供給方法。
【請求項８】
記録時に液体吐出手段とともに動き、吐出する液体を保持し負圧発生手段を有する第一の液体タンクと、前記第一の液体タンクに供給するための液体を保持する第二の液体タンクと、を具え
前記第一の液体タンクの前記負圧発生手段が発生する圧力により第二の液体タンクから第一の液体タンクへ液体を供給する液体供給方法において、
前記負圧発生手段が発生する負圧の大きさを制御する手段を有し、液体を供給するときに発生する負圧はそれ以外のときに発生する負圧より大きくなるように制御することを特徴とする液体供給方法。
【請求項９】
前記第一および第二の液体タンクをそれぞれ複数具え、前記液体の消費量を検出する手段を具え、その検出結果から前記第一の液体タンクへ供給する量をそれぞれ個別に求めて、前記第一の液体タンクへ供給する量に応じて前記負圧発生手段が発生する負圧の大きさをそれぞれ個別に制御することを特徴とする請求項８記載の液体供給方法。
【請求項１０】
前記第一もしくは第二の液体タンクもしくはそれらを具えた記録装置の姿勢を検出する手段を有し、前記第二の液体タンクから前記第一の液体タンクへ液体を供給するのは前記姿勢検出手段の検出結果が所定範囲内であるときとしたことを特徴とする請求項８に記載の液体供給方法。
【請求項１１】
前記第二の液体タンクから前記第一の液体タンクへ液体を供給するときに前記負圧発生手段が発生する負圧は、前記液体吐出手段の吐出口付近の液体が吐出方向と反対側に流れない範囲であることを特徴とする請求項８に記載の液体供給方法。
【請求項１２】
前記複数の第一の液体タンクへ液体を供給するとき、前記第一の液体タンクへ供給する量によってかならずしもすべての前記第一の液体タンクの負圧発生手段が発生する負圧を大きくしないことを特徴とする請求項８に記載の液体供給方法。
【請求項１３】
前記負圧発生手段は形状記憶材料で構成し、液体を供給するときに通電することを特徴とする請求項８に記載の液体供給方法。
【請求項１４】
前記第一および第二の液体タンクをそれぞれ複数具え、前記第一の液体タンクへ供給する量に応じて前記負圧発生手段に通電する量を個別に制御することを特徴とする請求項１３記載の液体供給方法。
【請求項１５】
前記負圧発生手段は形状記憶材料で構成し、液体を供給するときに加熱することを特徴とする請求項８に記載の液体供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被記録媒体に画像を形成するためのインクやプリント媒体に対するインクのプリント性を調整するための処理液を供給する液体供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクを吐出して画像を形成するインクジェット記録装置の一形態として、インクを吐出する記録ヘッドとインクタンクとを着脱可能に組み合わせたカートリッジをキャリッジに搭載し、主走査方向にキャリッジを駆動し、副走査方向に印刷用紙を搬送することによって印刷を行なうシリアルスキャン方式のものが普及している。
【０００３】
シリアルスキャン方式ではインクタンク内のインクを使い切るごとにインクタンクを交換しなければならない。交換頻度を下げるためにインクタンクの容量を大きくするとキャリッジが大型になり、印刷時の騒音や振動が増加してしまうという問題があった。
【０００４】
こういった問題を防ぐために特許文献１ではキャリッジ上には比較的小型のサブタンクを具え、このサブタンクと弁を介してチューブで接続された大型のインクタンク（以降メインタンク）を具え、サブタンク内のインクが減少して負圧が大きくなると弁を開放しメインタンクと連通し、サブタンクとメインタンクの圧力差によりサブタンクへインクが供給される構成が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３２３９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の構成ではサブタンクとメインタンクを上下に配置しなければならず、記録装置の小型化は困難である。また、インクを供給する際の駆動源がサブタンク内の負圧発生手段であり、その発生できる駆動力は吐出口を適正状態に維持できる範囲に限られるのでインクを供給する時間が長くなってしまう。また、メインタンクのインクをサブタンクへ供給する形態として、記録時にはメインタンクとサブタンクとが分離された状態とされ、サブタンクに対してインクを供給する必要が生じた場合にメインタンクとサブタンクとを接続してインクを供給する間欠供給方式（以下では便宜的に「ピットイン供給方式」と称する。）が知られているが、このインク供給形態に特許文献１に開示される構成を採用する場合、インク供給時間が長いと印刷停止時間が長くなってしまう。また記録装置を傾けた場合、その角度によってはインクがサブタンクへ供給できなかったり、過供給によるノズルからのインク漏れ等が発生したりするという課題が発生し得る。
【０００７】
本発明は、特許文献１に開示されるような弾性部材を利用した負圧発生手段の構成を改善し、ピットイン供給方式を利用したインクの補充を速やかに行なえ、円滑且つ確実なインク供給を達成できる液体供給システム及び液体供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液体供給方法は、記録時に液体吐出手段とともに動き、吐出する液体を保持し負圧発生手段を有する第一の液体タンクと、前記第一の液体タンクに供給するための液体を保持する第二の液体タンクと、をそれぞれ複数具え、前記第一の液体タンクの前記負圧発生手段が発生する圧力により第二の液体タンクから第一の液体タンクへ液体を供給する液体供給方法において、前記負圧発生手段が発生する負圧の大きさを制御する手段を有し、液体を供給するときに発生する負圧はそれ以外のときに発生する負圧より大きく制御することにより液体を供給するときの第一および第二の液体タンク間の圧力差を大きくすることができる。
【０００９】
また、前記第一の液体タンクへ供給する量に応じて前記負圧発生手段が発生する負圧の大きさをそれぞれ個別に制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の液体供給方法は、前記第一もしくは第二の液体タンクもしくはそれらを具えた記録装置の姿勢を検出する手段を有し、前記第二の液体タンクから前記第一の液体タンクへ液体を供給するのは前記姿勢検出手段の検出結果が所定範囲内であるときとすれば、第一および第二の液体タンク間の圧力差が適正な状態で液体の供給が可能である。
【００１１】
また、前記第二の液体タンクから前記第一の液体タンクへ液体を供給するときに前記負圧発生手段が発生する負圧は、前記液体吐出手段の吐出口付近の液体が吐出方向と反対側に流れない範囲とすれば、液体を常に吐出可能な状態に維持することが可能である。
【００１２】
また、前記複数の第一の液体タンクへ液体を供給するとき、かならずしもすべての前記第一の液体タンクの負圧発生手段が発生する負圧を大きくしないように制御しても良い。
【００１３】
また、前記負圧発生手段は形状記憶材料で構成し、液体を供給するときに通電すれば、弾性係数が大きくなり負圧が大きくなる。
【００１４】
また、前記第一および第二の液体タンクをそれぞれ複数具え、前記第一の液体タンクへ供給する量に応じて形状記憶材料に通電する量を個別に制御すれば、液体の消費量に応じて発生する負圧の大きさを個別に制御することができる。
【発明の効果】
【００１５】
液体を供給するときに発生する負圧はそれ以外のときに発生する負圧より大きく制御することにより液体を供給するときの第一および第二の液体タンク間の圧力差を大きくすることができるので液体を供給する時間を短縮できる。
【００１６】
また、前記第一の液体タンクへ供給する量に応じて前記負圧発生手段が発生する負圧の大きさをそれぞれ個別に制御することにより液体の消費量に応じた供給が可能となる。
【００１７】
液体を供給するのは前記姿勢検出手段の検出結果が所定範囲内であるときとしたので、第一および第二の液体タンク間の圧力差が適正な状態で液体の供給が可能であり、吐出口から液体が漏れたり、第一の液体タンクへ液体が供給できなかったり、といったことを防ぐことができる。
【００１８】
液体を供給するときに前記負圧発生手段が発生する負圧は、前記液体吐出手段の吐出口付近の液体が吐出方向と反対側に流れない範囲としたので、液体を常に吐出可能な状態に維持することが可能であり、回復処理が不要で液体をむだに廃棄する必要がない。
【００１９】
前記複数の第一の液体タンクへ液体を供給するとき、かならずしもすべての前記第一の液体タンクの負圧発生手段が発生する負圧を大きくしないように制御することにより液体の消費量に応じた供給が可能となる。
【００２０】
前記負圧発生手段は形状記憶材料で構成し、液体を供給するときに通電することにより弾性係数が大きくなり負圧が大きくなる。
【００２１】
前記第一および第二の液体タンクをそれぞれ複数具え、前記第一の液体タンクへ供給する量に応じて形状記憶材料に通電する量を個別に制御することにより液体の消費量に応じて発生する負圧の大きさを個別に制御することができるので液体の消費量に応じた供給が可能となり、消費電力を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明をインクジェットプリンタに適用した実施形態を具体的な実施例に基き説明するが、本発明は、このような実施例に限らず、これらをさらに組み合わせたり、この明細書の特許請求の範囲に記載された本発明の概念に包含されるべき他の技術にも応用したりすることができる。
【００２３】
（実施例１）
本実施例では、メインタンクからサブタンクへインクを供給するときのみ供給路を接続するピットイン供給方式のプリンタに適用した構成例によって説明する。
【００２４】
図１および図２は、本発明の一実施例に係るインクジェットプリンタの概略構造を表す断面図であり、本実施例の画像形成装置は、液体吐出ヘッドが主走査方向に移動するシリアルスキャン方式としての適用例である。図１において、プリンタ本体は、プリント媒体Ｓを給送する媒体給送部１と、プリント動作をするプリント部２と、インクを補給するインク補給部３などから構成されている。
【００２５】
４は、プリンタ本体の外側に具えられたカバー、５は、複数のプリント媒体Ｓを積載する設置台である。プリント媒体Ｓは、カバー４に設けられた挿入口４ａに挿入され、排出口４ｂから排出される。カバー４内に設けられた側板６の内側には、搭載台８、給送ローラ９およびガイド部材１１が設けられている。搭載台８は、プリント媒体Ｓを搭載する手段を構成するものであり、ばね７によって上方の給送ローラ９方向に付勢されている。給送ローラ９は、媒体給送手段を構成するものであり、搭載台８上における複数のプリント媒体Ｓの最上位置にあるものに当接する。ガイド部材１１は、分離手段１０によって分離された一枚のプリント媒体Ｓをプリント部２に向けて誘導する。
【００２６】
１２は、ガイド部材１１の下流側を通過するプリント媒体Ｓを検出するためのフォトセンサである。１３は、給送されたプリント媒体Ｓを一定速度で搬送する一対の搬送ローラであり、１４は、画像をプリントした後のプリント媒体Ｓを搬出する一対の搬出ローラである。１９は、キャリッジであり、ガイド部材１５、１６によって図２中の矢印２８、２９の主走査方向（プリント媒体Ｓの幅方向）に移動自在に案内されている。キャリッジ１９は、一対のプーリ１７の間に掛け渡されたベルト１８を介し、キャリッジモータ(不図示)から伝達される駆動力によって、主走査方向に移動する。２０は、キャリッジ１９に交換可能に搭載される貯溜液体タンク、つまりサブタンクである。２０ａは、本発明の液体吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド（以下、プリントヘッドと記述する）であり、サブタンク２０から供給されるインクを画像情報に基づいて吐出する。
【００２７】
本実施例の場合、サブタンク２０とプリントヘッド２０ａとは、一体的に結合したヘッドカートリッジを構成している。これらサブタンク２０とプリントヘッド２０ａとを個別に構成し、相互に着脱可能に結合させるようにしてもよく、またキャリッジ１９に対して個別に装着可能としてもよい。
【００２８】
図１において、２４は、カバー４の内側に配置された電気配線基板であり、カバー４を貫通してその表面から突出する複数の操作ボタン２３が設けられている。２５は、制御手段であり、カバー４の内側に配置された制御用電気配線基板に、マイクロコンピュータやメモリなどが搭載されている。この制御手段２５は、ホストコンピュータと通信をしながら本プリンタを制御する。
【００２９】
本実施例のメインタンク２２は、図２に示すように、収容するインクの色毎に、黄色インク用のメインタンク２２Ｙ、マゼンタ色インク用のメインタンク２２Ｍ、シアン色インク用のメインタンク２２Ｃおよび黒色インク用のメインタンク２２Ｂに分かれている。それぞれのメインタンク２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｂ（以下、これらを一括して２２と表記する場合がある）は、対応する配管（不図示）を介してインクの色毎に対応する供給ジョイントに連結されている（詳細は後述）。図２のサブタンク２０は、不図示のプリント媒体Ｓに印刷をしているときの位置にある。
【００３０】
本実施例におけるヘッドカートリッジの分解斜視図を図３に示す。以降の説明はサブタンク２０Ｙについて進めるが、他の３色のサブタンクも構成は同一である。プリントヘッド２０ａは、インク色毎に独立した複数のヘッド部からなり、それぞれのヘッド部には、対応するサブタンク２０のインク供給口３０に連通する共通インク室３１と、それぞれインク滴を吐出する複数の吐出口３２とが設けられている。共通インク室３１と吐出口３２とを連通するインク通路部分には、吐出口３２からインクを吐出するためのエネルギーを発生する図示しない吐出エネルギー発生部が設けられている。４３は、ゴム材料で構成された密閉部材でインク供給時以外はサブタンクのインク取入口を密閉している。３３、３４は、図１、２で説明したガイド部材１５、１６の軸受部である。
【００３１】
サブタンク２０は、樹脂製の天板３５、底板３６およびその間に構成されたインク袋３７、その内部に板ばね３８が配置されている。板ばね３８は、形状記憶機能を有するチタン−ニッケル系の合金であり打ち抜きで図のような形状としたものである。曲げ部分を弾性変形させ、通電で生じる抵抗熱によって弾性係数が変動し弾性力が変化することを利用して弾性力を制御している。
【００３２】
形状記憶材料としては、通常の温度では柔軟性を持ち、制御により剛性を獲得しうる材料ならばどのようなものでも用いられる。Ｔｉ−Ｎｉ系合金の他に、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系、Ｃｕ−Ａｕ−Ｎｉ系等のＣｕ系合金等、高分子を含む材料などがある。また、その制御は通電以外では加熱手段によって形状記憶材料を加熱することも可能である。
【００３３】
なお、本図および関連する図面において、板ばね３８の電気的な配線部分は省略している。天板３５には排気弁３９、底板３６にはインク取入口４０が、それぞれ備えられている。可撓性を有する排気チューブ４１が、天板３５から吐出口３２近傍に接続される。具体的には、排気弁３９から天板３５内部の流通路（点線）を経由して排気チューブ４１に接続され、プリントヘッド２０ａの流通路を介して排気口４２に到達する空気除去のための通路が形成される。排気口４２は、吐出口３２と同一面にあり各色ごとに１つ配置されている。サブタンク２０内部に空気が蓄積した場合に、排気弁３９を開放し、排気口４２にキャップ部材４７（図７〜９参照）を当接させ、吸引ポンプを駆動し空気を除去する。プリントヘッド２０ａ内部で排気口４２までの流通路を１本にまとめて排気口４２を１つにしても良い。天板３５には、サブタンク２０内部に向けて電極（詳細は後述）が配置されており、インクを検出する。６０は、電極からの信号線や排気弁３９および板ばね３８を制御するためにまとめられたフレキシブルケーブルである。
【００３４】
図４は、板ばね３８の斜視図である。排気弁３９、インク供給口３０に対応する部分に開口３８ａ、３８ｂ、通電するための配線との接続部として板ばね３８の開口３８ａを９０度折曲げた３８ｃが形成されている。通電するための配線は、当然、インクが外部に漏れないようにシール剤、接着剤、ゴムパッキン等を介して接続される。
【００３５】
図５、６は、サブタンクの正面図を示すものである。  
図５は、サブタンク２０内にインクが満タンになっている状態である。板ばね３８は、天板３５と底板３６間を広げようとする方向に付勢しており、その力によって吐出口３２からインクが漏れないようにかつ印刷の際に必要な負圧を得られる。側面のインク袋３７は、アルミフィルムと樹脂フィルムをラミネートしたもの、複数の樹脂フィルムをラミネートしたもの、フィルム材料の表面にガス透過を妨げるコーティングを施したもの、薄いゴム材料等のいずれで構成しても良い。吐出口３２からインクを吐出してサブタンク２０のインクが消費されると、板ばね３８の力に逆らって天板３５が底板３６方向に下降し、インク袋３７は折りたたまれてサブタンク２０が薄くなり、インクを最後まで使い切ると図６のような状態になる。このとき、排気チューブ４１は、柔軟性があるので図６の紙面垂直方向にＵ字状に変形している。
【００３６】
次に、インクジェットプリンタ内で実際に動作している状態について説明する。各サブタンク２０のインク取入口４０に接続可能な供給ジョイントは、密閉部材４４、供給管４５、バネ４６および不図示の駆動系で構成されている。供給ジョイントの一端は、メインタンク２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｂに接続され、メインタンク２２内のインクをサブタンク２０内に補給することができる。
【００３７】
供給管４５は、先端付近の側面にインク供給口４５ａを有する形状となっており、ゴムで構成された密閉部材４４が、バネ４６で上方向に付勢されていて、インク供給時以外ではインク供給口４５ａは密閉されている。供給管４５の先端は閉塞されており、その基端側は、メインタンク２２に連結されている。４７は、上下動可能に設けられたキャップ部材であり、吸引ポンプ４８を介して不図示の廃インク吸収体に連結されている。４９は、プリントヘッド２０ａによる画像のプリント位置にプリント媒体をガイドするためのプラテンである。
【００３８】
図７は、印刷時、図８は、待機および電源オフの状態、図９は、インク供給状態、の状態である。以下に各位置における詳細を説明する。
【００３９】
図７は、印刷中の状態を示し、一点鎖線は、サブタンク２０のインクが満タン時のサブタンクの形状であり、吐出口３２からインクを吐出してサブタンク２０内のインクが減少していくと、天板３５がじょじょに下降し、実線のような状態になる。印刷中、排気弁３９は閉じたままである。
【００４０】
図８は、プリントヘッド２０ａがそのホームポジションに移動した状態を示す。キャップ部材４７が上昇し、プリントヘッド２０ａの吐出口がキャップされる。この場合、密閉部材４４は、配管４５のインク供給口４５ａを閉じたままである。
【００４１】
基本的には、サブタンク２０内部のほとんどはインクであり空気は少ないので、周囲温度の変化にともなうサブタンク２０内の圧力変動による膨張、収縮は考慮しなくても良い。ただし、内部に空気が存在する場合、その膨張、収縮にともない、サブタンク２０の容積は変動するが、それはフィルムもしくはゴム材料で構成されたインク袋３７が変形することにより吸収し、排気弁３９は閉じたままである。サブタンク２０内部にある程度の容積の空気が蓄積した場合、前述の通り排気弁３９を開放し、排気口４２にキャップ部材４７（図７〜９参照）を当接させ吸引ポンプを駆動し空気を除去する。
【００４２】
ホームポジションにおけるプリントヘッド２０ａに対しては、画像のプリントに寄与しないインクを排出させるヘッド吐出回復処理（以下、単に回復処理と略称する）によって、インクの吐出状態を良好に保つことができる。この回復処理としては、吸引ポンプ４８によって発生させた負圧をキャップ部材４７内に導入し、プリントヘッド２０ａの吐出口３２からインクを強制的に吸引排出させる処理や、吐出口３２からキャップ部材４７内に向けてインクを吐出させる処理などが含まれる。ホームポジションでは、吐出口３２とともに排気口４２もキャップ部材４７にキャップされているが、排気弁４７は閉じたままなので、回復処理のときに排気弁４７を経由してインクが吸引されることはない。
【００４３】
図９は、メインタンク２２からサブタンク２０へインクを供給している状態を示す。４色のインクのうちいずれか１色でもサブタンク２０内のインク量が所定量を下回った時点でインクを供給する。吐出したドット数を各色個別にカウントしておき、いずれか１色が所定ドット数に到達した時点をインク供給の時期と設定しても良いし、フォトセンサを用いサブタンクの天板の位置が所定位置まで下がったこと検出し、それをインク供給の時期と設定しても良い。図中の一点鎖線が供給前のサブタンク２０の形状である。
【００４４】
プリントヘッド２０ａがインク補給位置に移動した場合、キャップ部材４７が上昇してプリントヘッド２０ａの吐出口が覆われる。密閉部材４４がインク供給口４５ａを閉じたまま、不図示の昇降機構により供給管４５、密閉部材４４、バネ４６を上昇させる。サブタンク２０のインク取入口４０の密閉部材４３（図３参照）と密閉部材４４が接すると、それ以降はバネ４６が圧縮され密閉部材４４が供給管４５に対して相対的に下がりはじめ、供給管４５は密閉部材４３を貫通し、サブタンク２０内部でインク供給口４５ａが開放される。これがサブタンク２０とメインタンク２２との間にインク供給路が形成された状態である。なお、このときサブタンク２０がガイド部材１６を支点に回転しないように不図示のストッパが設けられている。
【００４５】
本実施例の構成では、図９のようにインク供給口４５ａがサブタンク２０内で開放された時点でインクの供給が始まる。その駆動源は、通常サブタンク２０内で所定の負圧を発生している形状記憶材料で構成された板ばね３８である。メインタンク２２内部の圧力が大気圧であるのに対し、ヘッドの吐出能力や板ばね３８の仕様にもよるがサブタンク２０内は、−５０（インクが満タンのとき）〜−２００（インクが空に近いとき）ｍｍＡｑ程度の圧力になっている。ここで板ばね３８に通電すると、生じる抵抗熱により板ばね３８の縦弾性係数（ヤング率Ｅ）は、２〜３倍大きくなる。すなわち、サブタンク２０内の負圧が２〜３倍大きくなり、天板３５を上方へ付勢する力が大きくなる。本構成においては、メインタンク２２とサブタンク２０間にインク供給路が形成されると、その圧力差によってインクがサブタンク２０へ供給されるので、圧力差が大きいほど、すなわち、サブタンク２０の負圧が大きいほど、インクはより短時間で供給されることになる。板ばね３８の縦弾性係数が２〜３倍大きくなると、サブタンク２０の負圧も２〜３倍大きくなり、インクをサブタンク２０へ供給する時間は、板ばねをステンレス等の金属材料で構成したときの１／３〜１／２に短縮できる。つまり、板ばねは、印字、待機および電源オフ状態においては、インクが漏れず印字品位に影響を与えない範囲の負圧発生源として作用し、インクをサブタンク２０へ供給するときは、高速供給するための駆動源として作用する。板ばね３８を形状記憶材料で構成することにより、状況に応じて適切な力を発生させることが可能となっている。
【００４６】
例えば、板ばね３８の弾性係数を通電時２倍になるようにし、サブタンク２０内の負圧が−２００ｍｍＡｑになったとき、板ばね３８に通電したとすると、サブタンク２０内部は、−４００ｍｍＡｑとなる。メインタンク２２の圧力は大気圧であるから、圧力差４００ｍｍＡｑでインクが流れることになる。この圧力差と、メインタンク２２からサブタンク２０間の流路径、流路長、インクの粘度等によりハーゲンポアズイユの法則からインクが供給される時間が決定される。実際にはどの程度のインク量をどの程度の時間で供給するかを決めて、メインタンク２２とサブタンク２０の位置関係、流路径、流路長、板ばね３８の強さを決定する。板ばね３８の強さ（弾性係数）は、インク供給時に吐出口付近のインクが吐出方向の反対方向へ流れないような範囲の負圧を発生するようにも考慮されている。
【００４７】
インクが供給されると、インク袋３７が復元し天板３５が上昇する。このとき天板３５の上部にはストッパ５０があり天板３５はこの位置で止まる構成となっている。ストッパ５０は、通常図９の一点鎖線の位置にありインク供給時以外は天板３５とは接しない位置にあり、インク供給時は不図示の昇降機構によって実線の位置まで下降する。この昇降機構は駆動源を供給管４５の昇降機構の駆動源と同じにしても良い。インクが供給されて天板３５がストッパ５０に接したことを不図示の検出手段により検出されたサブタンクは、板ばね３８の通電をオフにし、すべてのサブタンクの天板３５がストッパに到達したら不図示の昇降機構により供給管４５を下降させ図８の状態に戻し、メインタンク２２とサブタンク２０のインク供給路を遮断する。このとき、所定時間内に天板３５がストッパ５０に到達しない、言い換えれば、板ばね３８の通電をオフにできなかったサブタンク２０があった場合、所定時間経過後に板ばね３８の通電をオフにし、供給管４５を下降させメインタンク２２とサブタンク２０のインク供給路を遮断する。所定時間とは後述するプリンタの姿勢を含めてインク供給に要する最長時間（場合によってはマージンも含む）であり、メインタンク２２に十分なインクが残っている場合は必ず所定時間内にインク供給が可能となっている。
【００４８】
このような場合、通電をオフにできなかった色は、メインタンク２２のインクをすべて使い切ったことが考えられる。またメインタンク２２が装着されているかどうか検出できない構成の場合には、メインタンク２２がプリンタ本体に装着されていないことも考えられる。いずれの場合も、プリンタ本体からアラームでユーザーに警告するか、プリンタが接続されているコンピュータの画面上に警告を表示する。ユーザーがメインタンクを装着したら再度、インク供給を行なう。
【００４９】
また、通常インクジェットプリンタでは４色や６色といった複数色で印刷可能に構成されているが、印刷する内容によってインクの消費量には差があることが多い。例えば、モノクロの文書を多数印刷した場合は、黒のインクを著しく消費し、写真などを印刷する場合はカラーインクを消費し、印刷する内容によって各色の消費量は異なる。したがって、メインタンク２２からサブタンク２０へ供給するインク量は色ごとに異なる。供給する際は、板ばね３８を色ごとに個別制御してもよい。例えば、黒インクを大量に消費しインク供給が必要なレベルに到達したときに他色のインクがそれほど減っていない場合は、黒インクのサブタンク２０Ｂの板ばね３８のみに通電し、その他のサブタンク２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃの板ばね３８には通電しない、という制御も可能である。このときサブタンク２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃは印刷時と同レベルではあるが負圧を発生しているためメインタンク２２からのインク供給は可能である。サブタンク２０Ｂへの供給が終わる前にサブタンク２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃへの供給を終了できるのであれば、すなわちインク供給時間が長くならない範囲においてはこのように制御してもよい。本実施例においては、通電時とそれ以外で板ばね３８が発生する負圧は２倍なので、もっとも消費した色よりもインク消費量が１／２以下の色は、供給時に板ばね３８に通電しなくても、要する供給時間はもっとも消費した色と同等以下となる。インク供給の際に、前述のような方法で各色の残量を検出し、その結果を比較すればこのような制御も可能である。このような制御により消費電力を少なくできるというメリットがある。
【００５０】
本実施例では、板ばね３８は、サブタンク２０の各色に1つずつ配置されているが、複数に分割してもよい。複数とした場合、通電する個数によって発生する負圧が異なるので上記のようなインク消費量に応じた負圧制御をさらに細かくできることになる。例えば、各色に２つの板ばねを配置した場合、インクの消費量に応じて２つとも通電する、１つだけ通電する、まったく通電しない、という３通りの制御が可能である。
【００５１】
サブタンク２０の各色に板ばね３８を１つずつ配置する場合は、通電量を変えることによって発生する負圧を制御してもよい。考え方は上記と同様でインク供給時間が長くならない範囲でそれぞれ制御を行なう。通電量が多いほど発生する力は大きくなるのでインクの供給量が多いほど通電量を増やせばよい。
【００５２】
以上のような構成としたので、インクタンクごとに板ばね３８の個別制御が可能であり、インクの過供給が発生しない。
【００５３】
天板３５がストッパ５０に接した時点で、サブタンク２０内の圧力は、ほぼ大気圧となっており、この状態からストッパ５０を上昇させ、該ストッパ５０が天板３５から離れると、板ばね３８が発生する力により天板３５は若干上昇し、釣り合った位置で所定の負圧を発生する。なおこの間、排気弁３９は閉じたままである。
【００５４】
また、プリンタは、炎天下の車中等の高温下に放置されることも考えられる。このときの温度が板ばね３８の弾性係数が変化する温度と同等の場合、プリンタの電源を入れていなくても板ばね３８に通電したのと同じ状態となり、サブタンク２０内の負圧が増加する。そのときの板ばね３８の弾性係数（板ばねの強さ）は、前述の通り、吐出口付近のインクが逆流しない範囲に設定されているので温度が急激に上昇しても、温度が元に戻ればすぐに吐出可能な状態に復帰可能である。
【００５５】
内部に空気が存在する場合、その膨張、収縮にともないサブタンク２０の容積は変動するがそれはフィルムもしくはゴム材料で構成されたインク袋３７が変形することにより吸収し排気弁３９は閉じたままである。
【００５６】
プリンタの姿勢によっては供給に影響がある。例えば、通常使用時の姿勢においてサブタンク２０とメインタンク２２の水平方向内の位置が３００ｍｍ離れており、板ばね３８の設定を非通電時−５０〜−２００ｍｍＡｑ、通電時−１００〜−４００ｍｍＡｑ（非通電時の２倍）の負圧発生可能に構成したとする。インクが空になり非通電時−１５０ｍｍＡｑになったときにインク供給するために通電したとすると負圧は−３００ｍｍＡｑとなる。このときプリンタがサブタンク２０を上、メインタンク２２を下にして９０度立てられた状態でメインタンク２２とサブタンク２０を接続すると、サブタンク２０の負圧−３００ｍｍＡｑがサブタンク２０とメインタンク２２の水頭差でキャンセルされてしまいサブタンク２０へのインクの供給ができなくなってしまう。インクの消費量は色によって異なるのでサブタンク２０の負圧が−３００ｍｍＡｑ（非通電時−１５０ｍｍＡｑ）に到達していないものがあった場合、その色はサブタンク２０からメインタンク２２へインクが逆流することもありえる。反対に、サブタンク２０を下、メインタンク２２を上にされた場合はサブタンク２０とメインタンク２２の圧力差が大きくなり、より高速に供給されることになる。一見問題はなさそうであるが、場合によってはサブタンク２０へインクが一気に供給されて過供給になり、ストッパ２０が天板３５から離れてもサブタンク２０内が負圧にならず、吐出口からインクが漏れてしまうことも考えられる。
【００５７】
こういったことを防ぐためにサブタンク２０とメインタンク２２の水平方向内の位置をなるべく近く配置することももちろんであるが、様々な制限によりある程度の距離が離れてしまうことがある。
【００５８】
そこでプリンタ内に角度、姿勢を検出するセンサを備え、その検出結果がある範囲を超えているときは供給が必要な時期になってもメインタンク２２とサブタンク２０を接続しないように構成した。センサの検出結果によってプリンタ本体からアラームでユーザーに警告するかプリンタが接続されているコンピュータの画面上に警告を表示する。いずれの場合もプリンタ上もしくは画面上に出た警告をユーザーが操作することにより解除されたら再度、センサによりプリンタの角度、姿勢を検出するステップに戻る。
【００５９】
また供給中もプリンタの姿勢を検出しておき、姿勢が急に変化してある範囲を超えた場合はその時点で板ばね３８の通電をオフにし、不図示の昇降機構により供給管４５を下降させ図８の状態に戻し、メインタンク２２とサブタンク２０のインク供給路を遮断する。
【００６０】
センサの検出基準は、例えば、供給時間の許容範囲を通常使用時の姿勢を基準として±Ｎ％以内とし、その範囲内ならメインタンク２２とサブタンク２０を接続する、というものでよい。供給時間はサブタンク２０とメインタンク２２間の圧力差に反比例するので、サブタンク２０の供給時（板ばね３８に通電時）の負圧を−ＰｍｍＡｑ、サブタンク２０とメインタンク２２の同一平面状の距離をＬｍｍ、同一平面内でのプリンタの姿勢（角度）をθ（サブタンク２０が上のときθ＞０）として考えると基本的には以下のような関係が成立すればよい。  
Ｐ÷｛（１００−Ｎ）／１００｝＞Ｐ＋ＬＳｉｎθ＞Ｐ÷｛（１００＋Ｎ）／１００｝
（数１）
Ｐ＝４００ｍｍＡｑ、Ｎ＝２０％（供給時間の許容範囲を通常姿勢の±２０％以内とする）、Ｌ＝２００ｍｍとしたとき３０°＞θ＞−２０°となり、プリンタの姿勢がこの間であれば供給する。
【００６１】
すべての方向に対して上記計算式から算出されるθを適用し制御しても問題はないが、傾ける方向ごとにより細かく制御しても良い。実際には、プリンタは、いろいろな方向に傾けられ、同じ角度でもその方向によってサブタンク２０とメインタンク２２の水頭差は異なる。例えば、サブタンク２０とメインタンク２２を結ぶ仮想線を回転軸として傾けられたときは、両タンクの上下関係（水頭差）はほとんど変わらないため供給時間は通常姿勢とほとんど変わらない。このように、θが許容範囲外でもサブタンクへのインク供給は可能である。したがってサブタンク２０とメインタンク２２の位置関係も考慮した制御を行なってもよい。
【００６２】
メインタンク２２からサブタンク２０へインクを供給するときの流れを図１４に示す。
プリンタの電源をＯＮする（Ｓ１）と、サブタンク２０に対してインクの供給が必要か否かをセンサによって検出する（Ｓ２）。Ｓ２の検出によって、インク供給が不要と判断された場合には、印刷ジョブがあるか否かを確認する（Ｓ１６）。印刷ジョブがある場合には印刷を開始し（Ｓ１８）、印刷ジョブがない場合にはキャリッジをホームポジションに移動しヘッドをキャッピングして待機する（Ｓ１７）。
【００６３】
一方、Ｓ２においてサブタンクへのインク供給が必要と判断された場合には、インクが安全に補充できる状態にあるか否か、すなわちプリンタの姿勢が所定の範囲内にあるか否かを検出する（Ｓ３）。プリンタの姿勢が所定の範囲内である場合、キャリッジを移動してサブタンクをインク供給ポジションに位置させて、サブタンクとメインタンクとを接続する（Ｓ４）。そして、サブタンクの板バネ３８に対して、天板３５とストッパ５０が接触するまで通電を行う（Ｓ５）。この通電はインクタンクのインク残量によって時間が異なるが、各色のサブタンクの天板３５がストッパ５０に接触したところで通電をオフにする（Ｓ６）。この時、所定の時間内に全色の天板３５がストッパ５０に接触し、通電がオフにされたか否かを確認する（Ｓ７）。全色の通電がオフにされたことが検出された場合には、サブタンクとメインタンクとの接続を解除し、インク供給路の連通を遮断する（Ｓ９）。その後は、印刷ジョブの有無を確認する（Ｓ１６）。
【００６４】
Ｓ３の工程において、プリンタの姿勢がインクの補充にとって不適切であると判断された場合には、アラームで警告を発するか、あるいはパソコン上のモニターに警告を表示して（Ｓ１０）、ユーザーに認識させる。ユーザーが警告を解除（Ｓ１１）した後、Ｓ３の工程に移行して、プリンタの姿勢がインク補充に適切な姿勢か否かを判断する。
【００６５】
また、Ｓ７の工程において、全色の天板３５がストッパ５０に接触したことが検出されなかった場合、一端、全色の板ばね３５への通電をオフにする（Ｓ１２）。そして、サブタンクとメインタンクとの連結を解除する（Ｓ１３）。所定時間内に天板３５がストッパ５０に接触しない状態は、その色について、メインタンクが取り付けられていないかあるいはメインタンクが空になっておりインク補充ができないことを意味しており、その旨をアラームで警告を発するか、あるいはパソコン上のモニターに警告を表示し、ユーザーに知らせる（Ｓ１４）。ユーザーが該当する色のインクタンクを取り付けるか、交換する（Ｓ１５）。インクタンクの取り付け、交換が検出されるとＳ３の工程に移行する。
【００６６】
（実施例２）
上記実施例１においては、板ばね３８が板状の形状記憶材料で曲げ加工されたものをサブタンク２０内部に配置したが、コイルバネをサブタンク２０外部に配置しても良い。特にインクと形状記憶材料との相性が問題となる場合は有効な構成である。
【００６７】
図１０〜１３はその斜視図を示すもので電気的な配線は省略してある。図１０、１２はサブタンクにインクが満タンの時、図１１と１３はインクをある程度消費した状態を示す。圧縮コイルバネ８０は、天板３５と底板３６の両側の凸部間に配置され、ねじりコイルバネ８１は、２ヶ所の腕の先端部分を天板３５と底板３６の側面に固定され、いずれも天板３５を上方へ付勢している。圧縮コイルバネ８０、ねじりコイルバネ８１は、いずれもサブタンクの両側に各１個ずつ配置されており通電により弾性係数が大きくなるのは上記実施例と同様であり、制御方法も同様である。
【００６８】
（実施例３）
上記実施例１において、プリンタのインク供給系はピットイン供給方式であったが、サブタンクとメインタンクを常時チューブで接続したチューブ供給方式についても本発明は適用可能である。
【００６９】
図１５に示すように、キャリッジ１００１にインクジェット記録ヘッド１００２およびサブタンク１０１０を配置し、メインタンク１００３からチューブ１００４を介してサブタンク１０１０にインクを供給する方式がある。１００７は記録紙、１００８は、電源をオフにしたときや待機状態においてインクジェット記録ヘッド１００２の吐出口を密閉し乾燥を防ぐキャップ部材である。チューブ１００４とサブタンク１０１０を接続する部分には不図示の弁があり、メインタンク１００３からサブタンク１０１０へインクを供給するとき以外は閉じている。インクを供給するときは弁を開放し板ばね３８に通電する。サブタンク１０１０、キャップ部材１００８および排気弁、吸引ポンプの構成、配置は上記実施例と同様である。
【００７０】
板ばね３８の構造、配置および動作は実施例１および実施例２と同じである。
【００７１】
（実施例４）
上記実施例においては、板ばね３８を形状記憶材料で構成し、通電することにより弾性係数を変化させて負圧を制御したが、ステンレス等の金属材料で構成したばね部材と電磁石の組み合わせでも同様な制御が可能である。
【００７２】
図１６〜１８はその実施例を示すものである。特に、図１８は分解斜視図であり、構成を理解しやすくする。２００１は、ステンレスで構成したコイルバネ、２００２は、天板、２００３は、コイルバネ２００１の天板２００２側端部に固定された金属製の可動板、２００４は、天板２００２にネジもしくは接着等の不図示の固定手段で取り付けられた電磁石で中央部に穴が形成されておりコイルバネ２００１が貫通している。電磁石２００４への配線は省略してある。その他の部分で上記実施例と同じものは同じ符号とし説明は省略する。
【００７３】
図１６は、インク袋３７内にインクが十分存在し、印刷中、待機中、電源オフ時の状態、すなわちインク供給以外のサブタンク２０の状態を示す。このときはコイルバネ２００１の弾性力により可動板２００３は天板２００２側に付勢されて当接しており、天板２００２が上方へ付勢されている。
【００７４】
図１７は、インクが消費されて天板２００２が下降し、コイルバネ２００１が圧縮された状態を示す。図中、点線が供給時以外のコイルバネ２００１の位置である。インクをサブタンクに供給するときは、不図示の供給管をサブタンク２０内に進入させ、上記実施例１と同様、図９のメインタンクとサブタンクが連通した状態にする。このとき、電磁石２００４に通電し可動板２００３をひきつけて、コイルバネ２００１を実線のように圧縮する。天板２００２の位置はそのままでコイルバネ２００１が圧縮されるため天板２００２が受ける力が増大、すなわち負圧が大きくなる。これで上記実施例１において形状記憶材料に通電したのと同じ状態になる。上記実施例１と同様、サブタンクとメインタンクの圧力差でサブタンク２０へインクが供給されて天板２００２が上昇し、図１７から図１６の位置へ近づいていく。天板２００２が不図示のストッパに当接したとき、サブタンク２０の電磁石２００４への通電を止めて供給管をサブタンク２０から抜く。電磁石２００４への通電を止めると可動板２００３を保持できなくなるので可動板２００３は図１６のようにコイルバネ２００１によって天板２００２の下面に付勢される。インクが供給されて天板２００２がストッパに接したときは、サブタンク２０内の圧力はほぼ大気圧となっており、この状態からストッパを退避させるとコイルバネ２００１が発生する力により天板２００２は若干上昇し、釣り合った位置で所定の負圧を発生する。
【００７５】
このようにインク供給時のみ電磁石２００４に通電し負圧を制御することも可能である。また、この構成においても実施例１と同様にインク供給時間が長くならない範囲内で、インクの消費量が少ないサブタンクは電磁石２００４に通電しないで、その状態における負圧でインクをメインタンクから供給することも可能である。
【００７６】
なお、可動板、コイルバネ、板バネ等弾性を制御される被制御部材は、形状記憶合金の替わりにゾル−ゲル転移可能な高分子（常温ではゾル状で、温度を上げるとゲル化するもの）を含んだ物質をシート状の袋に入れた構成も可能である。
【００７７】
このシートを上記実施例におけるインク袋３７として構成してもよい。また、板ばね３８のような形状に成形して板ばね３８と同様な機能を持たせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施例１として画像形成装置をシリアルタイプのインクジェットプリンタに応用した例の断面図である。
【図２】図１中のII−II矢視断面図である。
【図３】図１に示した実施例におけるサブタンクおよびヘッドの分解斜視図である。
【図４】サブタンク内の板ばねの斜視図である。
【図５】サブタンクの正面図である。
【図６】サブタンクの正面図である。
【図７】印刷中の状態を示す図である。
【図８】サブタンクおよびヘッドが待機および電源オフの状態を示す図である。
【図９】メインタンクからサブタンクへインクを供給している状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施例２を説明するサブタンクの斜視図である。
【図１１】本発明の実施例２を説明するサブタンクの斜視図である。
【図１２】本発明の実施例２を説明するサブタンクの斜視図である。
【図１３】本発明の実施例２を説明するサブタンクの斜視図である。
【図１４】インク供給のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例３を説明するチューブ供給方式の構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明の実施例３を説明するチューブ供給方式の構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施例４を説明するサブタンクの正面図である。
【図１８】本発明の実施例４を説明するサブタンクの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
Ｓ  プリント媒体
１  媒体給送部
２  プリント部
３  インク補給部
４  カバー
４ａ  挿入口
４ｂ  排出口
５  設置台
６  側板
７  ばね
８  搭載台
９  給送ローラ
１０  分離手段
１１  ガイド部材
１２  フォトセンサ
１３  搬送ローラ
１４  搬出ローラ
１５，１６  ガイド部材
１７  プーリ
１８  ベルト
１９  キャリッジ
２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂ）  サブタンク
２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｂ）  メインタンク
２３  操作ボタン
２４  電気配線基板
２５  制御手段
３５  天板
３６  底板
３７  インク袋
３８  板ばね
３９  排気弁
４０  インク取り入れ口
４１  排気チューブ
４２  排気口
４７  キャップ部材
８０  圧縮コイルバネ
８１  ねじりコイルバネ
【図１】
2006035850.tif 000003
【図２】
2006035850.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006035850.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2006035850.tif 000009
【図８】
2006035850.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2006035850.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2006035850.tif 000014
【図１３】
2006035850.tif 000015
【図１４】
2006035850.tif 000016
【図１５】
2006035850.tif 000017
【図１６】
2006035850.tif 000018
【図１７】
2006035850.tif 000019
【図１８】
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