JP2005246713A - 液体供給装置及びそれを備えた液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリントヘッドにインクを供給するインク供給装置を備えたインクジェットプリンタにおいて、インクタンク内の液体残量を正確に算出する。
【解決手段】 インク吐出ノズル１０からインクを吐出するプリントヘッド１と、このプリントヘッド１にインク７を供給するインク供給装置とを備えたインクジェットプリンタにおいて、上記インク供給装置は、インク７を収容したインクタンク６と、そこから補充されたインク７を一時的に蓄えておき、該インク７をプリントヘッド１に供給する補助タンク３と、この補助タンク３内のインク７の量を検出する液体量検出装置４とを備えて成り、この液体量検出装置４を用いてインクタンク６から補助タンク３に補充されたインク７の量を検出し、この補充液体量に基づいてインクタンク６内のインク７の残量を算出するようにしたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ノズル部材に形成された液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドに所定の液体を供給する液体供給装置及びそれを備えた液体吐出装置に関し、詳しくは、液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出して上記液体タンク内の液体残量を算出可能とする液体供給装置及び液体吐出装置に関するものである。

従来の液体吐出装置、例えばインクジェットプリンタは、プリントヘッドのノズル面に形成されたインク吐出ノズルからインク滴を吐出し、それを記録紙に付着させて印画を行うもので、装置単価が安いと共に、ランニングコストが低く、高画質且つ小型であることから、一般に広く普及している。このようなインクジェットプリンタのプリントヘッドにインクを供給するインクタンク内に収容されたインクの残量を検出する装置として、例えば電極を利用するものや、光学的検出手段を利用するもの、或いは、プリントヘッドのインク吐出ノズルから吐出されたインクの液滴数をカウントするもの、などが提案されている。

一方、プリントヘッドに供給するインクを収容しておく手段として、袋状のインクタンクがある。この袋状のインクタンクは、例えば金属薄膜と樹脂フィルムとを貼り合わせてできた多層フィルムの袋の内部にインクを収容しておくもので、箱型に成型された樹脂の容器内にインクを吸収するスポンジを収容したものと比べて、インクの容積率が大きくなると共に、インクをプリントヘッドに供給する際に発生する圧力損失（いわゆる動負圧）が少なくなるので大流量供給に対応でき、また内部のインクと大気とを遮断してインクの蒸発や空気の溶け込みを抑制できる、という利点がある。このような袋状のインクタンク内に残存するインクを検出する装置として、例えば電極を利用するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭５９−１９４８５６号公報

しかし、上記特許文献１に記載のインク残存検知装置においては、袋状のインクタンクの内部に一組の電極を挿入し、この電極でインクが無くなったときの抵抗値の上昇を検知し、インクの有無を検出するようになっていたので、その構造上、インクタンク内のインクが減少していく途中経過を把握できず、インクの残量を検出することができなかった。また、このような袋状のインクタンクは、例えばアルミニウムのような金属薄膜と樹脂フィルムとが貼り合わされた多層フィルムでできており、内部のインクの蒸発や紫外線による変質を防止するようになっているが、不透明であるため光学的検出手段を利用してインク残量を検出することが困難であった。さらに、プリントヘッドのインク吐出ノズルから吐出されたインクの液滴数をカウントする方法によれば、袋状のインクタンクでも、その内部のインク残量を予測することが可能であるが、吐出される液滴の平均体積を設定して計算するようになっていたため、多少の誤差があり、正確にインク残量を把握することができないという問題点があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出して上記液体タンク内の液体残量を算出可能とする液体供給装置及び液体吐出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明による液体供給装置は、ノズル部材に形成された液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドに所定の液体を供給する液体供給装置であって、上記液体を収容した液体タンクと、この液体タンクから補充された液体を一時的に蓄えておき、該液体を上記液体吐出ヘッドに供給する補助タンクと、この補助タンク内の液体の量を検出する液体量検出装置とを備えて成り、上記液体量検出装置を用いて上記液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出し、この補充液体量に基づいて上記液体タンク内の液体の残量を算出するようにしたものである。

このような構成により、上記液体吐出ヘッドに供給する液体を液体タンク内に収容しておき、この液体タンク内の液体を上記補助タンクに補充して一時的に蓄えて、上記液体量検出装置で補助タンク内の液体の量を検出するようにし、この液体量検出装置を用いて上記液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出し、この補充液体量に基づいて液体タンク内の液体の残量を算出する。

また、本発明による液体吐出装置は、ノズル部材に形成された液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに所定の液体を供給する液体供給装置とを備えた液体吐出装置において、上記液体供給装置は、上記液体を収容した液体タンクと、この液体タンクから補充された液体を一時的に蓄えておき、該液体を上記液体吐出ヘッドに供給する補助タンクと、この補助タンク内の液体の量を検出する液体量検出装置とを備えて成り、上記液体量検出装置を用いて上記液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出し、この補充液体量に基づいて上記液体タンク内の液体の残量を算出するようにしたものである。

このような構成により、上記液体吐出ヘッドに供給する液体を液体タンク内に収容しておき、この液体タンク内の液体を上記補助タンクに補充して一時的に蓄えて、上記液体量検出装置で補助タンク内の液体の量を検出するようにし、この液体量検出装置を用いて上記液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出し、この補充液体量に基づいて液体タンク内の液体の残量を算出する。

請求項１に係る液体供給装置によれば、所定の液体を収容した液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を液体量検出装置で検出し、この補充液体量に基づいて上記液体タンク内の液体の残量を算出することができる。したがって、液体タンクの利点、すなわち大容量で且つ圧力損失が少ないため液体吐出ヘッドに大流量の液体を供給でき、またインクの大気遮断性が高いという利点を生かしながら、該液体タンク内の液体残量を容易に検出することができる。

ここで、請求項２に係る発明によれば、上記液体タンク内の液体残量の算出は、上記補助タンクから液体吐出ヘッドに供給された液体が液体吐出ノズルから吐出されて所定の単位容積が消費されるごとに、上記液体タンクから補助タンクに所定の単位容積の液体を補充し、該液体タンク内に収容された液体の全容積から上記補充した単位容積を順次減算して算出することができる。したがって、上記補助タンクに設けられた液体検出装置を用いて、上記液体タンク内の液体の残量を算出することができる。

また、請求項３に係る発明によれば、上記液体量検出装置は、補助タンク内の液体の異なる水位を検出する複数の電極を備えて成る電気的検出手段であることにより、各電極間に電流が流れるかどうかで、上記補助タンク内の液体の液面のレベルを多段階に判断することができる。また、多数本の電極を備えた場合には、上記補助タンク内の液体の液面のレベルをさらに高精度に検出することができる。

さらに、請求項４に係る発明によれば、上記液体量検出装置は、上記複数の電極を用いて補助タンク内の所定の単位容積を検出することにより、上記液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出し、この補充液体量に基づいて液体タンク内の液体の残量を容易に算出することができる。

さらにまた、請求項５に係る発明によれば、上記液体吐出ヘッドに供給された液体を上記補助タンクに戻す液体還流管路を両者の間に設けておき、この両者の間で液体を循環させることにより、上記液体吐出ヘッドの液体吐出不良を回復する動作を行うときに、液体が廃棄されず、液体を無駄に消費しないようにすることができる。

また、請求項６に係る液体吐出装置によれば、所定の液体を収容した液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を液体量検出装置で検出し、この補充液体量に基づいて上記液体タンク内の液体の残量を算出することができる。したがって、液体タンクの利点、すなわち大容量で且つ圧力損失が少ないため液体吐出ヘッドに大流量の液体を供給でき、またインクの大気遮断性が高いという利点を生かしながら、該液体タンク内の液体残量を容易に検出することができる。

ここで、請求項７に係る発明によれば、上記液体タンク内の液体残量の算出は、上記補助タンクから液体吐出ヘッドに供給された液体が液体吐出ノズルから吐出されて所定の単位容積が消費されるごとに、上記液体タンクから補助タンクに所定の単位容積の液体を補充し、該液体タンク内に収容された液体の全容積から上記補充した単位容積を順次減算して算出することができる。したがって、上記補助タンクに設けられた液体検出装置を用いて、上記液体タンク内の液体の残量を算出することができる。

また、請求項８に係る発明によれば、上記液体量検出装置は、補助タンク内の液体の異なる水位を検出する複数の電極を備えて成る電気的検出手段であることにより、各電極間に電流が流れるかどうかで、上記補助タンク内の液体の液面のレベルを多段階に判断することができる。また、多数本の電極を備えた場合には、上記補助タンク内の液体の液面のレベルをさらに高精度に検出することができる。

さらに、請求項９に係る発明によれば、上記液体量検出装置は、上記複数の電極を用いて補助タンク内の所定の単位容積を検出することにより、上記液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出し、この補充液体量に基づいて液体タンク内の液体の残量を容易に算出することができる。

そして、請求項１０に係る発明によれば、上記液体吐出ヘッドに供給された液体を上記補助タンクに戻す液体還流管路を両者の間に設けておき、この両者の間で液体を循環させることにより、上記液体吐出ヘッドの液体吐出不良を回復する動作を行うときに、液体が廃棄されず、液体を無駄に消費しないようにすることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による液体供給装置及びそれを備えた液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタの実施形態を示す概要図である。このインクジェットプリンタは、吐出対象物である記録紙にインク滴を吐出する装置となるもので、プリントヘッド１と、インク供給管路２と、補助タンク３と、液体量検出装置４と、送液ポンプ５と、インクタンク６とを備えて成る。

上記プリントヘッド１は、記録紙にインク（所定の液体）を吐出する液体吐出ヘッドとなるもので、内部に吐出すべきインク７を収容する共通液室８が構成されており、ノズル面を構成する薄板状のノズル部材９には、多数のインク吐出ノズル１０が列状に形成されている。ここでは、一例として記録紙（例えばＡ４判）の一辺の幅にわたってノズル部材９が長尺に形成されたフルラインタイプのプリントヘッド１を示しており、その上面の一方の端部にインク供給口１１を備え、このインク供給口１１にジョイント１２が取り付けられている。

そして、このプリントヘッド１のジョイント１２には、インク供給管路２が接続されている。このインク供給管路２は、後述する補助タンク３内のインク７をプリントヘッド１に供給する液体供給管路となるもので、例えば柔軟性を有するポリエチレンなどの樹脂チューブ、或いはステンレスなどの金属パイプから成る。そして、このインク供給管路２を上記ジョイント１２から取り外すことによって、プリントヘッド１をインクジェットプリンタ本体から取り外すことができる。したがって、プリントヘッド１のメンテナンスを容易に行うことができる。

このようなプリントヘッド１のノズル部材９の下面は、ヘッドキャップ１５で閉じられている。このヘッドキャップ１５は、上記プリントヘッド１のノズル部材９を保護するもので、印刷待機時にはノズル部材９のノズル面９ａを覆って各インク吐出ノズル１０からのインクの蒸発を抑えて、インクの乾燥によるインク吐出ノズルの目詰まりを防止するようになっている。このヘッドキャップ１５の略中央部には、チューブ１６が連結されており、このチューブ１６の途中にポンプ１７が設けられると共に、その他端部にはドレイン１８が配設されている。そして、例えばプリントヘッド１が長時間放置された場合や、印刷に欠落が発生した場合には、図１に示すように、プリントヘッド１にヘッドキャップ１５を被せた状態でポンプ１７を駆動する。これにより、インク吐出ノズル１０内で増粘したインクや、プリントヘッド１の共通液室内に混入した気泡ｂがインク吐出ノズル１０から吸引されるので、インク吐出ノズル１０の吐出不良を回復して正常な印刷ができる状態に復帰することができる。このようにポンプ１７で吸引された廃インクは、チューブ１６を介してドレイン１８に捨てられる。なお、ドレイン１８内には、インク吸収体１８ａが収容されている。このインク吸収体１８ａには発泡ウレタンスポンジやパルプ系の材料を用いた不織布などが使用可能である。

また、上記インク供給管２の他端部には、補助タンク３が接続されている。この補助タンク３は、プリントヘッド１に供給するインク７を一時的に蓄えておく補助タンクとなるもので、プリントヘッド１の下方に配置されており、樹脂により箱型に成型され、所定の容積のインク７を収容可能とされている。この補助タンク３の天板には大気連通孔１９が形成されている。また、補助タンク３の左側壁の底板近傍にインク供給口２０が設けられており、上記インク供給管路２が接続されている。さらに、この補助タンク３の右側壁の天板近傍にはインク補充口２１が設けられており、後述するインク補充管路２２が接続されている。

この補助タンク３は、図１に示すように、プリントヘッド１のインク吐出ノズル１０よりも下方に配置されているので、補助タンク３内に収容されたインク７の液面の位置と、プリントヘッド１のノズル部材９の位置との高さの差Ｈにより、ノズル部材９に形成されたインク吐出ノズル１０には補助タンク３からの負の水頭圧が常にかかった状態となる。したがって、この負の水頭圧の作用により、プリントヘッド１の共通液室８内に収容されたインク７が各インク吐出ノズル１０から自然に流れ出るのを防止することができる。また、インク吐出ノズル１０には毛細管力が働くため、上記負の水頭圧によって各インク吐出ノズル１０から空気を引き込んでしまうこともない。

また、上記プリントヘッド１は、紙幅の記録範囲を有したフルラインタイプのものであるので、印刷速度が速く、短時間に大量のインクを共通液室８内に供給しなければならない。本実施例のように、補助タンク３を下方に設けて水頭圧で必要な負圧をとる構成は、インクタンク内にスポンジなどの多孔質材を内蔵して負圧を発生させる方法に比べ、インク供給系に発生する圧力損失を少なくすることが出来るため大流量供給に対応でき、フルラインタイプのプリントヘッド１を備えたインクジェットプリンタには好適である。

さらに、上記補助タンク３の内部には、液体量検出装置４が設けられている。この液体量検出装置４は、補助タンク３の内部に収容されたインク７の異なる水位を検出する複数の電極を備えて成るものであって、本実施例では長さの異なる４本の電極４ａ〜４ｄを備えて成る。図１において最も長い電極４ａがコモン電極であり、他の３本の電極４ｂ，４ｃ，４ｄが補助タンク３内のインク７の液面Ｌ₁〜Ｌ₃の位置に対応した電極である。コモン電極４ａと他の３つの電極４ｂ〜４ｄとの間に電流が流れるかどうかで、インク７の液面のレベルを３段階に判断することができ、この複数の電極４ａ〜４ｄを用いて補助タンク３内の所定の単位容積を検出することができる。なお、上記の説明においては、液体量検出装置４は、４本の電極４ａ〜４ｄを備えたものとしたが、本発明はこれに限られず、長さの異なる３本の電極、或いは５本以上の電極を備えて成るものでもよい。特に、５本より多くの電極を備えた場合には、インク７の液面のレベルをさらに高精度に検出することができる。

なお、上記補助タンク３の底面には、インク供給口２０に向かって下降する傾斜がつけてある。これにより、上記液体量検出装置４がインク７を検知しなくなった時点における補助タンク３内のインク残量が少なくなるようにすることができる。また、図１に示すインクジェットプリンタが傾斜して設置された場合であっても、補助タンク３内に収容されたインク７がインク供給管路２を介してプリントヘッド１に供給されるようになり、インク供給口２０から空気が排出され難くなる。

さらにまた、上記補助タンク３のインク補充口２１には、インク補充管路２２が接続されている。このインク補充管路２２は、後述のインクタンク６内に収容されたインク７を補助タンク３に補充する管路となるもので、例えば柔軟性を有するポリエチレンなどの樹脂チューブ、或いはステンレスなどの金属パイプが使用可能である。このインク補充管路２２の途中には、送液ポンプ５が設けられている。この送液ポンプ５は、後述のインクタンク６から補助タンク３にインク７を補充する際に使用されるもので、例えばダイアフラムポンプから成る。この送液ポンプ５は、様々な形式のポンプが使用できるが、インク７との接液性から、チューブ式ポンプ又はダイアフラム式ポンプ、ピストンポンプなどが好適である。

そして、上記インク補充管路２２の他端部には、インクタンク６が接続されている。このインクタンク６は、上記補助タンク３に補充するためのインク７を収容した袋状の液体タンクであって、例えば金属薄膜と樹脂フィルムとを貼り合わせた多層フィルムから成る気密性の高い収容袋６ａの内部にインク７を収容するようになっており、その外側の筐体が樹脂でできている。また、インクタンク６をインク補充管路２２に接続するジョイント２３はニードル方式のものであり、インクタンク６側はシリコンゴムなどの弾性体でシールされるようになっていて、これに中空の針を刺し込むことで上記インク補充管路２２と連通されるようになっている。

また、インクタンク６のジョイント２３の直後にてインク補充管路２２の途中には、バルブ２４が設けられている。このバルブ２４は電磁バルブであり、実施例では、通常時は閉じており、電流を流すと開くタイプのものが使用される。逆に、通常時は開いており、電流を流すと閉じるタイプも使用可能である。なお、上記補助タンク３と、液体量検出装置４と、送液ポンプ５と、インクタンク６とで、プリントヘッド１内にインク７を供給する液体供給装置を構成している。

次に、このように構成されたインクジェットプリンタにおいて、上記液体供給装置（３〜６）によりプリントヘッド１にインク７を供給する動作について、図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１に示すインクジェットプリンタを使用開始する前の初期状態においては、プリントヘッド１及びインク供給管路２、補助タンク３、送液ポンプ５の内部にインク７が蓄えられていない。そこで、まずインクタンク６から補助タンク３にインクを補充して一時的に蓄えておく。すなわち、動作開始時にバルブ２４を開き、送液ポンプ５を駆動してインクタンク６から補助タンク３にインクを移送する。この補助タンク３内に補充されたインク７のレベルは、液体量検出装置４によって検出される。本実施例においては、補助タンク３内のインク７の液面がＬ₁となるまで補充し続け、電極４ｄでインク７が検知されると同時に送液ポンプ５を停止し、バルブ２４を閉じる。このとき、上記インクタンク６から減ったインク７の量は、補助タンク３に補充されたインク７の量と等しく、その量は既知の容積Ａである。

次に、プリントヘッド１のノズル部材９にヘッドキャップ１５を密着させた状態でポンプ１７を駆動する。これにより、プリントヘッド１の共通液室８内の空気が吸引され、補助タンク３内のインク７がプリントヘッド１内に充填される。そして、補助タンク３内のインク７の液面がＬ₂となるまで下がって、電極４ｃでインク７を検知しなくなった時点で、ポンプ１７を停止する。この電極４ｃは、プリントヘッド１内にインク７が充填されるのに必要充分なインク量となる位置に設定されている。例えば、補助タンク３内にインク７の液面がＬ₁となるまで補充されたときにおけるインク供給管路２内のインク７の液面から、プリントヘッド１の共通液室８までの容積（最低必要充填量）の１．１〜１．５倍程度の容量に相当する位置に設定されている。上記プリントヘッド１にインク７を充填する動作が終了したところで、印刷可能となる。このとき、図２に示すように、プリントヘッド１の各インク吐出ノズル１０には、補助タンク３内のインク７の液面Ｌ₂からノズル面９ａまでの高さの差Hに相当する水頭圧（負圧）がかかった状態となる。

そして、図２に示すように、プリントヘッド１で印刷をする時には、プリントヘッド１からヘッドキャップ１５を外し、プリントヘッド１のインク吐出ノズル１０からインク滴２５，２５，…を吐出して印刷を行う。このとき、上記液体量検出装置４を用いてインクタンク６から補助タンク３に補充されたインク７の量を検出し、このインク７の量に基づいてインクタンク６内のインク７の残量を算出する。この液体量検出装置４を用いて補助タンク３内のインク量を検出する動作は、本実施例においては、１枚の記録紙に対する印刷動作が終了する毎に行われる。

さらに、印刷動作を続けると、上記補助タンク３内のインク７は減っていき、インク７の液面がＬ₃となったときに電極４ｂがインク７を検知しなくなる。この電極４ｂがインク７を検知しなくなった時点で、バルブ２４を開いて送液ポンプ５を駆動し、インクタンク６から補助タンク３にインクを補充する動作を開始する。補助タンク３内に補充されたインク７の液面がＬ₂となるまで上昇して、インク７が電極４ｃに達したところで送液ポンプ５の駆動を止め、バルブ２４を閉じる。このとき、上記インクタンク６から減ったインク７の量は、補助タンク３内にインク７を補充して液面がＬ₃からＬ₂まで上昇する量と等しく、その量は既知の単位容積Ｂである。

このようにして、補助タンク３内にインク７が補充されたので、図２に示すように、プリントヘッド１からインク滴２５を吐出して、再び印刷動作を開始することができる。そして、上記補助タンク３からプリントヘッド１に供給されたインク７がインク吐出ノズル１０からインク滴２５として所定の量だけ吐出されるごとに、上記インクタンク６から補助タンク３に所定の単位容積Ｂのインク７を補充し、インクタンク６の収容袋６ａ内に収容されたインク７の容積から上記補充した単位容積Ｂを減算してインク残量を算出する。すなわち、上記印刷動作及びインク補充動作をｎ回行った後におけるインクタンク６内のインク残量Ｖｎは、インクタンク６のインク収容袋６ａ内に元々収容されていたインク容量をＶとし、前述したように、上記インクタンク６から補助タンク３に最初に補充したインク７の量を既知の容積Ａとすれば、
Ｖｎ＝Ｖ−Ａ−ｎ×Ｂ…（１）
となる。

したがって、インクタンク６の内のインク７の残量は、インク７を補充した回数ｎにより容易に算出できるので、この回数ｎをカウントしてインクタンク６の交換のタイミングを管理することができる。上記印刷動作とインク補充の動作を繰り返し、インクタンク６内のインク残量Ｖｎが、上記単位容積Ｂより少なくなったところで、印刷を停止し、インクタンク６の交換を促すメッセージを出す。メッセージは、図示省略のパーソナル・コンピュータのモニター上に表示してもよいし、プリンタに設けられた表示デバイスに出してもよい。そして、インク７が空となったインクタンク６を新しいものと交換する。なお、上記印刷停止のタイミングは、インクタンク６内のインク残量Ｖｎが単位容積Ｂより少なくなったときに限られず、インクタンク６内のインク残量がほとんど無くなったときの既知の容積Ｃとなったときでもよい。また、上記（１）式において、インク補充を行う回数ｎは、上記Ｖ，Ａ，Ｂの設計により決めることができる。

図３は、本発明の第２の実施形態を示す概要図である。この実施形態は、上記プリントヘッド１’に供給されたインク７を補助タンク３に戻すインク還流管路２６を両者の間に設けておき、この両者の間でインク７を循環させるように構成したものである。上記インク還流管路２６は、上記プリントヘッド１’から補助タンク３にインク７を戻す液体の流路となるもので、例えば柔軟性を有するポリエチレンなどの樹脂チューブ、或いはステンレスなどの金属パイプから成る。また、インク還流管路２６の途中には、バルブ２７が設けられている。このバルブ２７は、電磁バルブであり、上記バルブ２４と同様のタイプのものが使用される。この場合は、補助タンク３からプリントヘッド１’に供給されたインク７が送液ポンプ５で吸引され、インク還流管路２６を介して補助タンク３に戻されるので、インク７がプリントヘッド１’と補助タンク３との間で循環し、プリントヘッド１’内に発生する気泡ｂや、インク吐出ノズル１０内のインク７が乾燥して増粘、固化することによる吐出不良を回復し、もしくは予防することができる。すなわち、インク７を循環させることにより、プリントヘッド１’内のインク７に混入した気泡ｂは、上記インク還流管路２６を介してインク７と共に補助タンク３に還流され、補助タンク３の大気連通口１９から逃がされる。インクの吐出不良を回復する動作を行うときに、インク７が廃棄されないので、無駄にインクを消費することがない。

図３に示すプリントヘッド１’は、図１に示すと同様に、列状に形成されたインク吐出ノズル１０からインクを吐出するフルラインタイプのもので、その上面の一方の端部にインク供給口１１を備え、他方の端部にはインク排出口１３を備えている。そして、一方のインク供給口１１に取り付けられたジョイント１２にインク供給管路２が接続され、他方のインク排出口１３に取り付けられたジョイント１４には、インク還流管路２６が接続されている。そして、上記インク供給管路２をジョイント１２から取り外すと共に、上記インク還流管路２６をジョイント１４から取り外すことによって、プリントヘッド１’をインクジェットプリンタ本体から取り外すことができる。したがって、プリントヘッド１’のメンテナンスを容易に行うことができる。なお、このようなプリントヘッド１’の下面は、インクの乾燥によるインク吐出ノズルの目詰まりを防止するヘッドキャップ１５で閉じられている。

次に、このように構成された第２の実施形態によるインクジェットプリンタにおいて、プリントヘッド１’にインク７を供給する動作について、図３及び図４を参照して説明する。ここで、上記インクジェットプリンタを使用開始する前の初期状態においては、プリントヘッド１’及びインク供給管路２、補助タンク３、送液ポンプ５、インク還流管路２６、バルブ２７の内部にインク７が蓄えられていないので、まずインクタンク６から補助タンク３にインクを補充する。このとき、上記インクタンク６から減ったインク７の量は、補助タンク３に補充されたインクの量と等しく、その量は既知の容積Ａである。

次に、プリントヘッド１’内にインク７を充填する。すなわち、バルブ２４を閉じると共にバルブ２７を開いてから、送液ポンプ５を駆動して、プリントヘッド１’にインク７を充填する。そして、液体量検出装置４の電極４ｃでインク７を検知しなくなった時点から所定時間経ったことろで、送液ポンプ５を停止する。この電極４ｃは、プリントヘッド１’内にインク７が充填されてからさらにインク還流管路２６を介してバルブ２７及び送液ポンプ５内にまでインクが充填されるのに必要十分なインク量となる位置に設定されている。このとき、補助タンク３内のインク７の液面の液面は、Ｌ₂の位置まで下がっている。このように、プリントヘッド１’にインク７を充填する動作が終了したところで、印刷可能となる。このとき、図４に示すように、上記プリントヘッド１’の各インク吐出ノズル１０には、補助タンク３内のインク７の液面Ｌ₂からノズル面９ａまでの高さの差Hに相当する水頭圧（負圧）がかかった状態となる。

そして、図４に示すように、プリントヘッド１’で印刷をする時には、プリントヘッド１’からヘッドキャップ１５を外し、プリントヘッド１’のインク吐出ノズル１０からインク滴２５，２５，…を吐出して印刷を行う。このとき、上記液体量検出装置４を用いてインクタンク６から補助タンク３に補充されたインク７の量を検出し、このインク７の量に基づいてインクタンク６内のインク７の残量を算出する。上記液体量検出装置４を用いて補助タンク３内のインク量を検出する動作は、本実施例においては、１枚の記録紙に対する印刷動作が終了する毎に行われる。

そして、印刷動作を続けると、上記補助タンク３内のインク７は減っていき、インク７の液面がＬ₃となったときに電極４ｂがインク７を検知しなくなる。この電極４ｂがインク７を検知しなくなった時点で、バルブ２７を閉じると共にバルブ２４を開いて送液ポンプ５を駆動し、インクタンク６から補助タンク３にインクを補充する動作を開始する。補助タンク３内に補充されたインク７の液面がＬ₂となるまで上昇して、インク７の液面が電極４ｃに達したところで送液ポンプ５の駆動を止め、バルブ２４を閉じる。このとき、上記インクタンク６から減ったインク７の量は、補助タンク３内にインク７を補充して液面がＬ₃からＬ₂まで上昇する量と等しく、その量は既知の単位容積Ｂである。

このようにして、補助タンク３内にインク７が補充されたので、図４に示すように、プリントヘッド１’からインク滴２５を吐出して、再び印刷動作を開始することができる。そして、上記補助タンク３からプリントヘッド１’に供給されたインク７がインク吐出ノズル１０からインク滴２５として所定の量だけ吐出されるごとに、上記インクタンク６から補助タンク３に所定の単位容積Ｂのインク７を補充し、該インクタンク６の収容袋６ａ内に収容されたインク７の容積から上記補充した単位容積Ｂを減算してインク残量を算出する。上記印刷動作及びインク補充動作をｎ回行った後におけるインクタンク６内のインク残量Ｖｎは、上記（１）式で表される。したがって、上記インク７残量Ｖｎを、インクを補充した回数ｎにより容易に算出できるので、この補充回数ｎをカウントしてインクタンク６の交換のタイミングを管理することができる。

なお、以上の説明においては、液体供給装置からプリントヘッド１に供給されるインク７の色数を１色として説明したが、本発明はこれに限られず、色数については様々なケースがある。例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のインク、或いはそれ以上の色数のインクを用いたインクジェットプリンタの場合、プリントヘッド１へのインク充填は、ＹＭＣＫの４色同時に行ってもよいし、各色独立に制御してもよい。４色同時に吸引してインク充填する場合、４色のインクとも電極４ｃで検知しなくなったところでポンプ１７による吸引を止める。この場合、プリンタ本体に各色に対応するポンプを設けなくてよいので、製造コストの面で有利であるが、色毎のインク流量のばらつきはゼロではないため、インクに無駄が生じる可能性がある。なお、送液ポンプ５については、各色独立に設ける。

また、以上の説明においては、プリントヘッド１は、記録紙の一辺の幅にわたってノズルの列が形成されたフルラインタイプのものとしたが、本発明はこれに限られず、記録紙の幅方向にヘッドキャリッジを往復走査するいわゆるシリアルタイプのものでもよい。また、インク吐出方式はサーマルインクジェット方式であってもピエゾ方式であっても構わない。

さらに、以上の説明においては、インクジェットプリンタに適用された例について述べたが、本発明はこれに限らず、液体吐出ヘッドの液体吐出ノズルから液体を吐出するものであればどのようなものでもよい。例えば、記録方式がインクジェット方式のファクシミリ装置や複写機等についても適用可能である。

そして、液体吐出装置の液体吐出ヘッドのノズルから吐出される液体はインクに限られず、液室内の液体を吐出してドット列又はドットを形成するものであれば、他の液体の吐出装置にも適用することができる。例えば、ＤＮＡ鑑定などにおいてＤＮＡ含有溶液をパレット上に吐出するための液体吐出装置や、プリント配線基板の配線パターンを形成するための導電性粒子を含む液体を吐出する液体吐出装置にも適用することができる。

本発明による液体供給装置及びそれを備えた液体吐出装置の一例としてのインクジェットプリンタの実施形態を示す概要図である。 図１に示すインクジェットプリンタのプリントヘッドのインク吐出ノズルからインクを吐出し、補助タンク内のインクが減少した状態を示す概要図である。 上記インクジェットプリンタの第２の実施形態を示す概要図であり、上記プリントヘッドとインクタンクとの間でインクを循環させるように構成したものである。 図３に示すインクジェットプリンタのプリントヘッドのインク吐出ノズルからインクを吐出し、補助タンク内のインクが減少した状態を示す概要図である。

符号の説明

１，１’…プリントヘッド
２…インク供給管路
３…補助タンク
４…液体量検出装置
４ａ〜４ｄ…電極
５…送液ポンプ
６…インクタンク
７…インク
９…ノズル部材
９ａ…ノズル面
１０…インク吐出ノズル
１５…ヘッドキャップ
１７…ポンプ
１８…ドレイン
１９…大気連通孔
２２…インク補充管路
２４…バルブ
２５…インク滴
２６…インク還流管路
２７…バルブ
Ｌ₁〜Ｌ₃…インクの液面

Claims (10)

1. ノズル部材に形成された液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドに所定の液体を供給する液体供給装置であって、
   上記液体を収容した液体タンクと、
   この液体タンクから補充された液体を一時的に蓄えておき、該液体を上記液体吐出ヘッドに供給する補助タンクと、
   この補助タンク内の液体の量を検出する液体量検出装置とを備えて成り、
   上記液体量検出装置を用いて上記液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出し、この補充液体量に基づいて上記液体タンク内の液体の残量を算出することを特徴とする液体供給装置。
2. 上記液体タンク内の液体残量の算出は、上記補助タンクから液体吐出ヘッドに供給された液体が液体吐出ノズルから吐出されて所定の単位容積が消費されるごとに、上記液体タンクから補助タンクに所定の単位容積の液体を補充し、該液体タンク内に収容された液体の全容積から上記補充した単位容積を順次減算して算出することを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
3. 上記液体量検出装置は、補助タンク内の液体の異なる水位を検出する複数の電極を備えて成る電気的検出手段であることを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
4. 上記液体量検出装置は、上記複数の電極を用いて補助タンク内の所定の単位容積を検出することを特徴とする請求項３記載の液体供給装置。
5. 上記液体吐出ヘッドに供給された液体を上記補助タンクに戻す液体還流管路を両者の間に設けておき、この両者の間で液体を循環させることを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
6. ノズル部材に形成された液体吐出ノズルから所定の液体を吐出する液体吐出ヘッドと、この液体吐出ヘッドに所定の液体を供給する液体供給装置とを備えた液体吐出装置において、
   上記液体供給装置は、上記液体を収容した液体タンクと、この液体タンクから補充された液体を一時的に蓄えておき、該液体を上記液体吐出ヘッドに供給する補助タンクと、この補助タンク内の液体の量を検出する液体量検出装置とを備えて成り、上記液体量検出装置を用いて上記液体タンクから補助タンクに補充された液体の量を検出し、この補充液体量に基づいて上記液体タンク内の液体の残量を算出することを特徴とする液体吐出装置。
7. 上記液体タンク内の液体残量の算出は、上記補助タンクから液体吐出ヘッドに供給された液体が液体吐出ノズルから吐出されて所定の単位容積が消費されるごとに、上記液体タンクから補助タンクに所定の単位容積の液体を補充し、該液体タンク内に収容された液体の全容積から上記補充した単位容積を順次減算して算出することを特徴とする請求項６記載の液体吐出装置。
8. 上記液体量検出装置は、補助タンク内の液体の異なる水位を検出する複数の電極を備えて成る電気的検出手段であることを特徴とする請求項６記載の液体吐出装置。
9. 上記液体量検出装置は、上記複数の電極を用いて補助タンク内の所定の単位容積を検出することを特徴とする請求項８記載の液体吐出装置。
10. 上記液体吐出ヘッドに供給された液体を上記補助タンクに戻す液体還流管路を両者の間に設けておき、この両者の間で液体を循環させることを特徴とする請求項６記載の液体吐出装置。

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