JP2010201663A - 液体供給装置及び液滴噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサ等による液体残量の検出において異常が生じた場合でも、液体容器の低残量状態を認識することのできる液体供給装置及び液滴噴射装置を提供すること。
【解決手段】 プリンタは、インクカートリッジ６と、インクカートリッジ６内の液体の残量を検出する光センサ５３と、インクジェットヘッド３におけるインク消費量からインクカートリッジ６内のインク残量を推測する残量推測部と、光センサ５３によりインク残量が所定の第１閾値以下になったことが検出されたときに、インクカートリッジ６が、残量の少ない低残量状態であると判定する残量判定部とを備えている。さらに、残量判定部は、光センサ５３によりインク残量が前記第１閾値以下になったことが検出されていないときでも、推測された残量が前記第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下になったときには、前記低残量状態であると判定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射ヘッドへ液体を供給する液体供給装置、及び、液滴噴射ヘッドを備えた液滴噴射装置に関する。

従来から、印刷媒体へインクの液滴を噴射するインクジェットヘッド等、様々な技術分野で用いられる液滴噴射ヘッド用の液体供給装置として、液体を貯留する液体容器を備えるとともに、この液体容器内の液体残量を検出することが可能に構成されたものがある。

液体容器内の液体残量を検出する手法としては、センサ等を用いて液体容器内の直接的に液量を検出する方法と、液滴噴射ヘッドにおける液体の使用量から液体容器の残量を推測する方法が、従来から知られている。例えば、特許文献１には、上記２つの方法を用いて、液体容器としてのインクカートリッジの残量検出を行うインクジェットプリンタが開示されている。

特許文献１のインクジェットプリンタは、ホルダに着脱自在に装着されるインクカートリッジと、このインクカートリッジのインク残量を検出する光学式センサを有する。インクカートリッジ内にはインク残量に応じて移動するフロートと、このフロートにアームを介して連結された遮光板とが配設されており、光学式センサは、インクカートリッジに向けて照射された光が、フロートに連動して移動する遮光板で遮断されるか否かによって、遮光板の位置を把握し、インクカートリッジ内のインクが所定量以上あるかどうかを検出する。また、これとは別に、インクジェットプリンタの制御部は、インクジェットヘッドの噴射液滴数の積算値、即ち、インク消費量に基づいて、インクカートリッジの残量を算出（推測）する。

ここで、インク消費量に基づくインク残量推測は、光学式センサによるインク残量検出と比べると、一般的に、残量検出の精度が低い（検出誤差が大きい）。そこで、特許文献１のインクジェットプリンタは、まず、インクカートリッジ内のインクが所定量以上あるか否かについては光学式センサの検出結果により判断し、光学式センサによりインクが所定量以下になったことが検出されたときには、その状態となってからのインクジェットヘッドの噴射液滴数の積算値から、エンプティ状態となるまでのインクカートリッジ内のインク残量を算出するようになっている。

特開２００５−２６２５６４号公報

ところで、前述したようなセンサ等による残量検出において、センサ自身に不具合が生じたり、あるいは、センサで検出される液体容器側の部材（前記特許文献１においてはフロートや遮光板）の部品不良や組付不良等に起因して、その部材に動作不良が生じたりした場合には、液体容器内の液体の有無を検出することができなくなる。従って、特許文献１に開示されているような、センサの検出結果のみによって液体残量の有無（液体残量が所定量以上か否か）を判定する構成では、センサによる残量検出に異常が生じたときに、液体残量が所定量以上か否かの判定が全く行われなくなることもあり得る。この場合には、液体容器内の液体残量がかなり少なくなっていても、その状態が認識されないまま、液滴噴射ヘッドの液滴噴射動作が許容されることになり、液滴噴射ヘッド内へエアが混入して不吐出を生じさせる虞があった。

本発明の目的は、センサ等による液体残量の検出において異常が生じた場合でも、液体容器の低残量状態を認識することのできる液体供給装置を提供することである。

第１の発明の液体供給装置は、液滴噴射ヘッドに液体を供給する液体供給装置であって、前記液体を貯留し、且つ、前記液滴噴射ヘッドに接続される液体容器と、前記液体容器内の液体の残量を検出する残量検出手段と、前記液滴噴射ヘッドにおける液体の消費量から前記液体容器内の液体の残量を推測する残量推測手段と、前記残量検出手段により液体残量が所定の第１閾値以下になったことが検出されたときに、前記液体容器が、残量の少ない低残量状態であると判定する判定手段を備え、
さらに、前記判定手段は、前記残量検出手段により液体残量が前記第１閾値以下になったことが検出されていないときでも、前記残量推測手段により推測された推測残量が前記第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下になったときには、前記液体容器が前記低残量状態であると判定することを特徴とするものである。

この構成によれば、残量検出手段による液体残量検出において異常が生じて、液体容器が実際には低残量状態であってもそれが残量検出手段では検出されない場合でも、残量推測手段により推測された残量によって低残量状態と判定される。従って、低残量状態となったことが認識されないまま、液滴噴射ヘッドにおいて液体が消費され続けて、液滴噴射ヘッドへのエア混入等が発生することが防止される。尚、本発明において、液体残量の推測に用いる「液滴噴射ヘッド」の消費量とは、液滴噴射ヘッドの通常動作中の消費量（噴射される液体量）に限られるものではなく、それ以外の消費量（例えば、フラッシング時やパージ時の消費量）をも含めた、液滴噴射ヘッドにおける総消費量であってもよい。

ここで、残量推測手段による残量推測は、液体の消費量に基づいた、ある意味、間接的な残量検出であり、残量検出手段による、より直接的な残量検出と比べて、一般的に検出精度は低い（誤差が大きい）と考えられる。従って、残量検出手段による残量検出が正常に行われる場合には、この残量検出手段の検出結果により低残量状態が判定されることが好ましい。そこで、本発明においては、残量検出手段の検出結果を用いて低残量状態を判定する場合の判定閾値（第１閾値）よりも、残量推測手段の推測結果を用いた場合の判定閾値（第２閾値）を低くする。これにより、残量検出手段による残量検出が正常である場合には、その結果に基づいて低残量状態が判定される。そして、残量検出手段の残量検出に異常が生じており、実際の残量が第１閾値以下となってもその状態が検出されない場合に限り、残量推測手段により推測された残量に基づいて（推測残量が第２閾値以下になったときに）低残量状態が判定される。

第２の発明の液体供給装置は、前記第１の発明において、前記残量推測手段により推測される残量と実際の残量との誤差である推測誤差を、所定の値に設定する誤差設定手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記第２閾値に前記推測誤差を足した値が、前記第１閾値と同じかそれ以下となるように、前記第２閾値を設定することを特徴とするものである。

この構成によれば、推測残量に基づく低残量状態の判定閾値（第２閾値）に残量推測手段の推測誤差を足した値、即ち、推測残量に基づいて低残量状態が判定されうる上限値が、残量検出手段の検出残量に基づく正規の判定閾値（第１閾値）と同じかそれよりも低くなっている。そのため、第１閾値よりも残量が多い状態にあり、残量検出手段の検出残量に基づいて低残量状態が判定されていないのに、それよりも精度の低い推測残量に基づいて、先に低残量状態と判定されてしまうことが確実に防止される。

第３の発明の液体供給装置は、前記第１又は第２の発明において、前記判定手段は、前記残量推測手段による推測残量が前記第２閾値以下になったことにより、前記液体容器が前記低残量状態であると判定した後で、前記残量検出手段により液体残量が前記第１閾値以下になったことが検出されたときには、前記残量検出手段の検出結果は無視することを特徴とするものである。

残量検出手段による残量検出に異常が発生している場合、残量が第１閾値以下になったときにその状態がすぐには検出されず、その第１閾値よりもかなり低い残量となったときに突然検出されてしまうことも考えられる。その際、既に、残量推測手段による推測残量が第２閾値以下となっていると、判定手段によって低残量状態であることが判定されていることになるが、その後で残量検出手段が第１閾値以下になったということが検出されても、それは残量検出手段の検出に異常が生じていると考えられることから、その検出結果は無視する。

第４の発明の液体供給装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記判定手段により前記液体容器が前記低残量状態になったと判定された後には、前記残量推測手段は、前記低残量状態となった直後における残量である所定の初期残量と、前記低残量状態の判定後からの前記液滴噴射ヘッドにおける液体の消費量から、低残量状態後の前記液体容器内の残量を推測するものであり、
前記判定手段が前記残量検出手段の検出結果に基づいて前記低残量状態を判定したときの前記初期残量よりも、前記残量推測手段の推測結果に基づいて前記低残量状態を判定したときの前記初期残量が、低く設定されていることを特徴とするものである。

残量推測手段の推測結果に基づいて低残量状態が判定されたときには、残量検出手段に基づく判定と比較して、判定の閾値（第２閾値）自体が低い上に、残量検出精度も劣っているため、完全に液体がなくなった状態を見過ごして使用を続けてしまうことがないように、低残量状態判定後に使用できる液体量（初期残量）は、少なめにしておくことが好ましい。

第５の発明の液体供給装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記残量検出手段は、前記液体容器に向けて光を照射する発光部と前記液体容器を透過した前記光を受光する受光部とを有する透過型光学式センサであり、前記液体容器は、その内部の液体量に応じて移動するフロートと、このフロートと一体的に設けられ、前記発光部から照射された光を遮断可能な遮光部とを有することを特徴とするものである。

この構成によれば、液体容器内において液体量の減少に応じてフロートが移動（下降）すると、それに伴って、フロートに一体的に設けられた遮光板が液体容器内で移動する。そして、透過型光学式センサからなる残量検出手段は、この遮光板の位置の変化から液体容器内の液体残量を検出する。

第６の発明の液滴噴射装置は、液滴を噴射する液滴噴射ヘッドと、前記液体を貯留し、且つ、前記液滴噴射ヘッドに接続される液体容器と、前記液体容器内の液体の残量を検出する残量検出手段と、前記液滴噴射ヘッドにおける液体の消費量から前記液体容器内の液体の残量を推測する残量推測手段と、前記残量検出手段により液体残量が所定の第１閾値以下になったことが検出されたときに、前記液体容器が、残量の少ない低残量状態であると判定する判定手段を備え、
さらに、前記判定手段は、前記残量検出手段により液体残量が前記第１閾値以下になったことが検出されていないときでも、前記残量推測手段により推測された推測残量が前記第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下になったときには、前記液体容器が前記低残量状態であると判定することを特徴とするものである。

この構成によれば、残量検出手段の検出において異常が生じて、液体容器の状態が実際には低残量状態であってもそれが残量検出手段では検出されない場合でも、残量推測手段により推測された残量によって低残量状態と判定される。従って、低残量状態となったことが認識されないまま、液滴噴射ヘッドにおいて液体が消費され続けて、液滴噴射ヘッドへのエア混入等が発生することが防止される。

本発明によれば、残量検出手段の検出において異常が生じて、液体容器の状態が実際には低残量状態であってもそれが残量検出手段では検出されない場合でも、残量推測手段により推測された残量によって低残量状態と判定される。従って、低残量状態となったことが認識されないまま、液滴噴射ヘッドにおいて液体が消費され続けて、液滴噴射ヘッドへのエア混入等が発生することが防止される。

本実施形態に係るプリンタの概略平面図である。 サブタンクとインクジェットヘッドの断面図である。 インクカートリッジの断面図である。 カートリッジ未装着状態のホルダの断面図である。 カートリッジ装着状態のホルダの断面図である。 プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 低残量状態判定における判定閾値の関係を示す図である。 インクカートリッジの残量検出に関する処理のフローチャートである。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、インクジェットヘッドから記録用紙に対してインクの液滴を噴射することにより、記録用紙に所望の文字や画像等を記録（印刷）するプリンタに、本発明を適用したものである。

図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成を示す平面図である。図１に示すように、プリンタ１（液滴噴射装置）は、一方向に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３（液滴噴射ヘッド）、及び、サブタンク４ａ〜４ｄと、インクを貯留するインクカートリッジ６ａ〜６ｄ（液体容器）を有するインク供給装置５と、エア混入等によってインクジェットヘッド３の液滴噴射性能が低下したときに、その性能を回復させるメンテナンス機構７と、プリンタ１の各部をそれぞれ制御する制御装置８（図６参照）等を備えている。

プリンタ１には、水平な一方向（図１の左右方向：走査方向）に平行に延びるとともに、走査方向と直交する紙送り方向に間隔を空けて配置された２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂが設けられており、これら２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂにキャリッジ２が取り付けられている。そして、キャリッジ２は、２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂによって案内されつつ、キャリッジ駆動機構１２によって走査方向に往復駆動される。尚、本実施形態においては、キャリッジ駆動機構１２は、キャリッジ２に連結された無端ベルト１８と、無端ベルト１８を走行させるキャリッジ駆動モータ１９を含んでいる。そして、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２が、無端ベルト１８の走行に伴って左右方向に移動するようになっている。

キャリッジ２には、インクジェットヘッド３と４つのサブタンク４ａ〜４ｄが搭載されている。図２は、サブタンク４とインクジェットヘッド３の鉛直断面図である。

４つのサブタンク４ａ〜４ｄは走査方向に沿って並べて配置され、これら４つのサブタンク４の下端にインクジェットヘッド３が設けられている。図２に示すように、各サブタンク４は、インクを貯留するインク室２２と、このインク室２２に連通するとともに鉛直下方に延びる連通流路２３とを有する。また、これら４つのサブタンク４ａ〜４ｄの端部にはチューブジョイント２１が一体的に設けられており、サブタンク４内のインク室２２は、チューブジョイント２１に連結された可撓性のチューブ１１ａ〜１１ｄを介して、インク供給装置５に接続されている。一方、連通流路２３の下端は、インクジェットヘッド３の上面に設けられたインク供給口（図示省略）に接続されている。これにより、インク供給装置５からチューブ１１を介して供給されたインクが、インク室２２で貯留され、さらに、インク室２２内のインクは連通流路２３を介してインクジェットヘッド３へ供給される。

インクジェットヘッド３は、その下面に（図１の紙面向こう側の面）に多数のノズルを有する。そして、このインクジェットヘッド３は、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動しつつ、給紙モータや排紙モータを含む搬送機構９（図６参照）により紙送り方向（図１の下方）に搬送される記録用紙Ｐに向けて、サブタンク４から供給されたインクを多数のノズルからそれぞれ噴射する。これにより、記録用紙Ｐに所望の文字や画像等が記録される。

インク供給装置５は、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクをそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ６と、４つのインクカートリッジ６が着脱自在に装着される４つのカートリッジ装着部２４を備えたホルダ１０とを備えている。そして、４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄに貯留された４色のインクは、ホルダ１０に接続されたチューブ１１ａ〜１１ｄを介してサブタンク４ａ〜４ｄに供給される。このインク供給装置５の詳細については、後ほど説明する。

メンテナンス機構７は、走査方向に関するキャリッジ２の移動範囲のうちの、記録用紙Ｐと対向する印刷領域よりも外側（図１における右側）の領域（メンテナンス位置）に配置されている。このメンテナンス機構７は、インクジェットヘッド３の下面（液滴噴射面）に密着可能なキャップ部材１３と、このキャップ部材１３に接続された吸引ポンプ１４と、インクジェットヘッド３の下面に付着したインクを拭き取るワイパー１６等を備えている。

インクジェットヘッド３の液滴噴射性能を回復させるために、メンテナンス位置にキャリッジ２が移動してきたときに、キャップ部材１３は、インクジェットヘッド３の下面（多数のノズルが開口した液滴噴射面）と対向する。さらに、キャップ部材１３は、図示しないキャップ駆動機構によって上方（図１の紙面手前側）に駆動されて、インクジェットヘッド３の下面に密着することで、多数のノズルを一度に覆うように構成されている。

また、このキャップ部材１３は、切り替えユニット１５を介して吸引ポンプ１４と接続されている。そして、キャップ部材１３がインクジェットヘッド３の下面に配置されたノズルを覆っている状態で、吸引ポンプ１４を作動させることにより、ノズルからインクを吸引して排出するように構成されている。これにより、乾燥によって粘度が高くなった（増粘した）ノズル内のインクやインクジェットヘッド３内に混入した気泡を、ノズルから排出すること（吸引パージ）が可能となっている。また、ノズルからインクが吸引排出された後に、キャップ部材１３が下降してインクジェットヘッド３の下面から離れた状態で、キャリッジ２とともにワイパー１６に対して走査方向に移動することで、インクジェットヘッド３の下面に付着したインクが、ワイパー１６によって拭き取られる。

尚、キャップ部材１３は、ブラックインク用ノズルを覆う第１キャップ部１３ａと、３色のカラーインク用ノズルを覆う第２キャップ部１３ｂとを備えている。そして、ブラックインク用ノズルとカラーインク用ノズルとで、別々に吸引パージを行うために、切り替えユニット１５によって、第１キャップ部１３ａと第２キャップ部１３ｂの何れか一方が選択的に吸引ポンプ１４に接続される。

次に、インクカートリッジ６とインクカートリッジ６が装着されるホルダ１０とを備えたインク供給装置５について詳細に説明する。

まず、インクカートリッジ６について説明する。尚、４色のインクをそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ６ａ〜６ｄは同じ構成を有するものであるため、以下では、それらのうちの１つについて説明する。図３はインクカートリッジ６の断面図である。尚、図３において、インクカートリッジ６のホルダ１０への装着方向を前方、装着方向と逆の方向（取り外し方向）を後方と定義する。

図３に示すように、インクカートリッジ６は、インクを貯留するとともにインク導出孔３７を有するカートリッジ本体３０と、カートリッジ本体３０内のインク残量を検出するためのセンサアーム３１と等を備えている。

カートリッジ本体３０は、合成樹脂材料等の光透過性材料により、ほぼ直方体形状に形成されている。このカートリッジ本体３０内には、インクを貯留するためのインク貯留室３３が形成されている。また、カートリッジ本体３０には、その内部にインク貯留室３３と連通するセンサ室３４を備えた突出部３５が、前壁部３６よりもさらに前方へ突出するように設けられ、この突出部３５内のセンサ室３４には、後述するセンサアーム３１の遮光板３１ｃが配置される。

カートリッジ本体３０の前壁部３６の下端部には、インク貯留室３３の下部空間と連通し、このインク貯留室３３からインクを導出するためのインク導出孔３７が設けられている。尚、前壁部３６のインク導出孔３７が設けられた部分には、ゴム等からなる環状のシール部材３９が取り付けられている。さらに、前壁部３６の上端部には、インク貯留室３３の上部空間と連通し、インク貯留室３３に大気を導入する大気連通孔３８が設けられている。

センサアーム３１は、インク貯留室３３内においてカートリッジ本体３０に回動自在に支持されたアーム部３１ａと、このアーム部３１ａの一端に設けられ、インク貯留室３３内のインク量に応じて上下に移動するフロート３１ｂと、アーム部３１ａの他端に設けられた遮光板３１ｃとを有する。遮光板３１ｃは、突出部３５内のセンサ室３４に収容されており、後述するカートリッジ装着部２４への装着状態において、センサ室３４の底面に当接した下限位置にあるときに、カートリッジ装着部２４に設けられた光センサ５３（図４参照）の光を遮断するように構成されている。

そして、センサアーム３１は、カートリッジ本体３０に形成されたインク貯留室３３のインク量に応じてフロート３１ｂが上下に移動したときには、このフロート３１ｂとアーム部３１ａを介して連結された遮光板３１ｃが、センサ室３４内においてカートリッジ本体３０に対して上下に移動（揺動）するように構成されている。より具体的には、インク貯留室３３内に十分なインクがある場合には、フロート３１ｂに大きな浮力が作用し、アーム部３１ａに図３の反時計回りの方向のモーメントが働くため、遮光板３１ｃはセンサ室３４の底面に当接する。一方、インク貯留室３３内のインク残量が少なくなってフロート３１ｂが液面から一部露出すると、フロート３１ｂに作用する浮力が小さくなり、アーム部３１ａは図３の時計回りの方向に回動して、フロート３１ｂがインク貯留室３３の底面に当接するとともに遮光板３１ｃがセンサ室３４の天井面に当接する。

次に、インクカートリッジ６が装着されるホルダ１０について説明する。図１に示すように、ホルダ１０は、一方向（図１では走査方向と平行な方向）に配列されて、４つのインクカートリッジ６が装着される４つのカートリッジ装着部２４を有する。尚、４つのカートリッジ装着部２４は同じ構成を有するものであるため、以下ではそれらのうちの１つについて説明する。

図４は、インクカートリッジ未装着状態のホルダ１０（カートリッジ装着部２４）の断面図である。図４に示すように、ホルダ１０の１つのカートリッジ装着部２４は、後方に開口したカートリッジ収容室５０と、カートリッジ収容室５０を形成するホルダ１０の前壁部５１に形成されたインク導出路５２と、前壁部５１に設けられた光センサ５３を備えている。

カートリッジ収容室５０には、開口した後方からインクカートリッジ６が挿入される。また、前壁部５１の下部はそれよりも上の部分と比べて後方へ張り出しており、この張出部分５１ａに、インク導出路５２が設けられている。このインク導出路５２は、図１に示すチューブ１１を介してインクジェットヘッド３と接続されている。光センサ５３は、前壁部５１の上下方向中央部に設けられており、図４の紙面垂直方向に関して所定間隔を空けて対向配置された発光部５３ａと受光部５３ｂとを備えた透過型光学式センサである。

光センサ５３は、センサアーム３１の遮光板３１ｃの位置からインクカートリッジ６のインクの有無（所定量以上のインクがあるか否か）を検出するものであり、本願発明の残量検出手段に相当する。図５は、インクカートリッジ装着状態のホルダ１０（カートリッジ装着部２４）の断面図であり、（ａ）はインクカートリッジのインク残量が十分にある状態、（ｂ）はインクカートリッジのインク残量が少ない状態をそれぞれ示している。

インクカートリッジ６のカートリッジ本体３０が、カートリッジ装着部２４のカートリッジ収容室５０に挿入されると、カートリッジ本体３０がシール部材３９を介して前壁部５１の張出部分５１ａと当接すると同時に、張出部分５１ａに形成されたインク導出路５２と、カートリッジ本体３０に形成されたインク導出孔３７とが連通する。このとき、カートリッジ本体３０に形成された大気連通孔３８は開放された状態となっており、その結果、大気連通孔３８からインク貯留室３３内に大気が導入されて、インク貯留室３３内のインクがインク導出孔３７から、ホルダ１０側のインク導出路５２へ導出されることになる。

また、インクカートリッジ６がカートリッジ装着部２４に装着されたときには、カートリッジ本体３０に設けられた突出部３５が、光センサ５３の発光部５３ａと受光部５３ｂの間に挿入される。ここで、図５（ａ）に示すように、インクカートリッジ６内に多くのインクがある場合には、インク中に存在するフロート３１ｂに作用する浮力が大きいことから、センサアーム３１の遮光板３１ｃはセンサ室３４の底面に当接した下限位置にあり、遮光板３１ｃは、光センサ５３の発光部５３ａから照射された光を遮断することから、受光部５３ｂで受光しなくなる。このとき、光センサ５３は制御装置８へＯＮの信号を出力し、インクカートリッジ６に所定量（フロート３１ｂが一部露出するインク量）以上のインクがあることが制御装置８側で認識される。尚、インクカートリッジ６の装着時に、光センサ５３の出力がＯＦＦ（光透過状態）→ＯＮ（遮光状態）に変化することで、インクカートリッジ６がカートリッジ装着部２４に装着された状態も同時に検出される。

一方、図５（ｂ）に示すように、インクカートリッジ６内にインクが少ない状態となると、フロート３１ｂの一部が露出して浮力が減少するためにフロート３１ｂが下降し、その結果、センサアーム３１の遮光板３１ｃは、図５（ａ）の下限位置から、センサ室３４の上面に当接した上限位置に移動する。このとき、遮光板３１ｃは、発光部５３ａから照射された光を遮断しなくなり、発光部５３ａからの光がインクカートリッジ６を透過して受光部５３ｂで受光される。このとき、光センサ５３は制御装置８へＯＦＦの信号を出力し、インクカートリッジ６内のインクが所定量以下の低残量状態（ニアエンプティ）となったことが制御装置８側で認識される。

次に、プリンタ１の制御系について、図６のブロック図を参照して説明する。図６に示されるプリンタ１の制御装置８は、例えば、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１の全体動作を制御する為の各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵで実行されることにより、以下に説明するような種々の制御を行う。あるいは、演算回路を含む各種回路が組み合わされたハードウェア的なものであってもよい。

制御装置８の記録制御部６１は、ＰＣ６０から入力された記録画像等に関するデータに基づいて、インクジェットヘッド３、キャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ１９、搬送機構９の給紙モータ２７及び排紙モータ２８等を制御して、記録用紙Ｐへの所望の画像等の記録を行わせる。

また、制御装置８は、光センサ５３（残量検出手段）の検出結果に基づいて、インクカートリッジ６内のインク残量が所定量以下の低残量状態（ニアエンプティ）であるか否かを判定する残量判定部６２（判定手段）と、インクジェットヘッド３におけるインクの消費量からインクカートリッジ６内のインクの残量を推測する残量推測部６３（残量推測手段）とを備えている。

残量判定部６２は、カートリッジ装着部２４に設けられた光センサ５３からＯＮ（センサアーム３１の遮光板３１ｃによる遮光状態）の信号が入力されたときには、カートリッジ装着部２４に新しいインクカートリッジ６が装着されたと判定する。また、光センサ５３の出力信号がＯＮである間は、カートリッジ装着部２４に装着されているインクカートリッジ６内のインクが、所定量（フロート３１ｂが一部露出するときのインク量）以上ある状態が継続していると判定する。その後、光センサ５３からＯＦＦ（光透過状態）の信号が入力されたときには、インクカートリッジ６内のインクが所定量以下になったと判定する。また、上記判定結果を残量推測部６３に逐次出力する。

残量推測部６３は、残量判定部６２から得た情報から、新しいインクカートリッジ６がカートリッジ装着部２４に装着されたことを認識したときには、予めＲＯＭに記憶されている、新品のインクカートリッジ６の初期貯留量と、装着を認識した時点からのインクジェットヘッド３におけるインク消費量から、インクカートリッジ６内のインクの残量を推測する。尚、インクジェットヘッド３のインク消費量とは、印刷動作中の記録用紙Ｐへの液滴噴射によるインク消費量はもちろんのこと、印刷動作以外でのインク消費量、例えば、メンテナンス機構７による吸引パージ時のインク排出量や、印刷動作中、または、印刷動作前後に行うフラッシング時のインク消費量を含む。より詳細には、残量推測部６３は、印刷動作における噴射液滴数、吸引パージの実行回数、フラッシング回数を積算するとともに、予めＲＯＭに記憶された、各液滴の体積、１回の吸引パージにおけるインク排出量、１回のフラッシングでのインク消費量を参照して、インクジェットヘッド３における総インク消費量を算出する。

尚、インクジェットヘッド３の総インク消費量から推測したインクカートリッジ６のインク残量は、別の言い方をすれば、間接的に検出されるインク残量とも言え、光センサ５３による、より直接的な残量検出と比べると、一般的に検出精度は低い（誤差が大きい）。そこで、前述したように、残量判定部６２における、インクカートリッジ６が低残量状態であるか否かの判定は、通常は、光センサ５３の出力信号に基づいて行う。一方、残量推測部６３で推測されたインク残量情報は、ユーザーにインク残量の目安を知らせるためにディスプレイ等に表示させることができるように、ＰＣ６０に出力される。

しかし、プリンタ１の使用中に、光センサ５３自身に不具合が生じたり、あるいは、光センサ５３で検出されるセンサアーム３１の部品不良や組付不良に起因して、センサアーム３１が正常に回動しなくなるなどの動作不良が生じたりした場合には、光センサ５３による残量検出を正常に行うことができなくなる。この場合、実際のインクカートリッジ６の残量はかなり少なくなっているのに、インクカートリッジ６が低残量状態であることが残量判定部６２で判定されないために、インクジェットヘッド３の液滴噴射動作が許容されることになり、インクジェットヘッド３内へエアが混入してノズルに不吐出を生じさせる虞があった。この場合には、ノズルの不吐出状態を解消するために、メンテナンス機構７による吸引パージを何度も行うことが必要となり、インクを無駄に消費することになってしまう。

そこで、本実施形態では、残量推測部６３で推測された残量の情報が、逐次、残量判定部６２に出力された上で、光センサ５３による残量検出が正常に行われない場合には、残量判定部６２は、残量推測部６３で推測した残量に基づいて、低残量状態か否かを判定する。但し、光センサ５３により正常に低残量状態の判定が行われる前に、検出精度の低い残量推測部６３による推測残量に基づいて、低残量状態の判定が行われてしまうのは好ましくない。そのためには、残量推測部６３の推測残量も判定に使用するとしても、光センサ５３の検出結果が優先されるように、低残量状態の判定閾値を設定する必要がある。

図７は、低残量状態判定における判定閾値の関係を示す図である。この図７において、“Ｖｍａｘ”は、新品のインクカートリッジ６のインク容量（初期貯留量）、“ｅｍｐｔｙ”はインク残量が０の状態を示す。その上で、光センサ５３の検出結果を用いて低残量状態を判定する場合の判定閾値Ｖ１（第１閾値）、即ち、フロート３１ｂが下降して遮光板３１ｃが光センサ５３の光を遮断しなくなるときのインク量よりも、残量推測部６３による推測結果を用いる場合の判定閾値Ｖ２（第２閾値）が、低く設定される。つまり、光センサ５３による残量検出を用いるときの判定閾値Ｖ１が、推測残量を用いるときの判定閾値Ｖ２よりも高いため、光センサ５３による残量検出が正常である場合には、これに基づいて低残量状態が判定される。そして、光センサ５３による残量検出に異常が生じており、実際の残量がＶ１以下となっているのにその状態が検出されない場合に限り、推測された残量に基づいて（推測残量がＶ２以下になったときに）低残量状態が判定される。

このように、インクカートリッジ６が実際には低残量状態であってもそれが光センサ５３では検出されない場合でも、残量推測部６３により推測された残量によって低残量状態と判定されることから、低残量状態となったことが認識されないままインクジェットヘッド３において液体が消費され続けて、インクジェットヘッド３へのエア混入等が発生することが防止される。

また、光センサ５３による残量検出とインク消費量に基づく残量推測には、それぞれ、ある程度の誤差が実際には存在する。光センサ５３による残量検出の場合には、例えば、光センサ５３の取付誤差、あるいは、センサアーム３１の寸法精度や組付精度等により、センサアーム３１が作動するときの残量が、所定量（閾値Ｖ１）から上下に若干振れる可能性がある。また、インク消費量に基づく残量推測の場合には、各液滴の体積や吸引パージにおけるインク排出量に関する設計値に対して、実際に噴射（排出）されたインク量がずれることにより、推測された残量と実際の残量との間に誤差が生じる可能性がある。

さらに、先にも少し述べたように、残量推測の精度は、光センサ５３による検出の精度よりも一般的に低いことが経験的に分かっている。即ち、推測された残量と実際の残量との間の誤差（推測誤差ΔＶ２）は、光センサ５３で検出された残量と実際の残量との間の誤差（検出誤差ΔＶ１）と比べて大きくなる。

そのため、実際は、光センサ５３により低残量状態が検出される正規の設定値（第１閾値）よりもインク残量が多く、光センサ５３の検出結果に基づいて低残量状態が判定されていないのに、残量推測の際の誤差によって、推測残量が第２閾値以下となったことが検出されて、かなり早めに低残量状態と判定されてしまう虞がある。そこで、実際の残量が第１閾値以下となるまで、推測残量に基づく低残量状態の判定が行われないように、第２閾値が決定されることが好ましい。

上記誤差を考慮した閾値Ｖ２の決定についてより詳細に説明する、まず、インク消費量に基づいて残量を推測する際の、実際の残量との誤差（推測誤差）ΔＶ２は、予め、制御装置８のＲＯＭに記憶されている（この場合、ＲＯＭが、本願発明の誤差設定手段に相当する）。あるいは、ＰＣ６０等の外部から誤差に関する情報が入力されて、その情報に基づいて検出誤差ΔＶ１や推測誤差ΔＶ２を設定するものであってもよい。尚、推測誤差ΔＶ２は、設計段階における検討、あるいは、経験的に決定されるものであり、通常、光センサ５３により残量を検出する際の誤差（検出誤差）ΔＶ１よりも大きくなる。

その上で、図７に示すように、残量判定部６２は、第２閾値Ｖ２に推測誤差ΔＶ２を足した値（即ち、推測残量に基づいて低残量状態が判定されうる範囲Ｂ２の上限値）が、光センサ５３の検出結果に基づく正規の判定閾値（第１閾値Ｖ１）と同じかそれ以下となるように、閾値Ｖ２を決定する。つまり、図７からわかるように、推測残量によって低残量状態が検出されるタイミングは、どんなに早くとも残量がＶ１の場合となるため、第１閾値Ｖ１よりも残量が多い状態にあるときに、光センサ５３の残量検出よりも精度の低い推測残量に基づいて、低残量状態と判定されてしまうことがない。

尚、実際の残量が、低残量状態の本来の判定基準である第１閾値Ｖ１よりも下回った場合に、光センサ５３の残量検出が正常であっても、検出誤差ΔＶ１の影響によりすぐに低残量状態と判定されないこともあり得る（残量がＶ１〜Ｖ１−ΔＶ１の間）。このようなときに、先に、推測残量に基づく低残量状態の判定がなされる可能性がある。しかし、実際の残量がＶ１以下になった状態では、できるだけ早期に低残量状態が判定されることが望ましいのであって、その判定が、光センサ５３の検出結果と推測残量のどちらに基づいて低残量状態が判定されるかについては特に重要ではない。

また、第２閾値Ｖ２に推測誤差ΔＶ２を足した値（範囲Ｂ２の上限値）は、第１閾値Ｖ１と同じではなく、第１閾値Ｖ１よりも低い値でもよいのであるが、その結果、第２閾値Ｖ２が、本来の低残量状態の判定基準である第１閾値Ｖ１よりもかなり低くなってしまうと、推測残量に基づいて低残量状態の判定を行う際には、実際の残量がかなり少なくなった状態で初めて行われることになり、低残量状態の判定が遅れてしまうことになる。この観点からは、範囲Ｂ２の上限値である、Ｖ２＋ΔＶ２が第１閾値Ｖ１にできるだけ近いことが好ましく、さらには、Ｖ２＋ΔＶ２とＶ１が等しいことが特に好ましい。

もう１つ補足すると、本実施形態では、推測残量に基づいて低残量状態が判定されるのは、光センサ５３による残量検出が正常な場合の閾値Ｖ１よりも、低い閾値Ｖ２で行われることになるため、閾値Ｖ２や誤差の設定によっては、低残量状態と判定されたときに、インクカートリッジ６が空になっている可能性を完全には否定できない。しかし、本実施形態のプリンタ１においては、インクジェットヘッド３の上流には、インクを一時的に貯留するサブタンク４が配置され、さらに、サブタンク４は長いチューブ１１を介してインクカートリッジ６と接続されている。そのため、万が一、インクカートリッジ６が空になったとしても、かなり大きな容積を有するチューブ１１及びサブタンク４がエアで完全に満たされるまでの間はインクジェットヘッド３にエアが入り込むことはない。逆に言えば、チューブ１１やサブタンク４等の、インクカートリッジ６からインクジェットヘッド３までのインク供給系統の容積をも考慮して、閾値Ｖ２の値を決定することも可能である。

また、光センサ５３の残量検出に異常が発生している場合、残量が第１閾値Ｖ１以下になったときにその状態がすぐには検出されず、その第１閾値Ｖ１よりもかなり低い残量となったときに初めて検出されてしまうことも考えられる。例えば、センサアーム３１がカートリッジ本体３０のインク貯留室３３内面に一時的にひっかかって回動しなくなっていたが、振動等が作用することにより突然回動しはじめた場合、あるいは、フロート３１ｂの下部に大きな気泡が存在して一時的にフロート３１ｂが下降できなくなっていた場合などが考えられる。このように、光センサ５３の残量検出に異常が生じている間に、残量推測部６３による推測残量が第２閾値Ｖ２以下となっていると、残量判定部６２によって低残量状態であることが既に判定されていることになるが、その後で光センサ５３によって残量が第１閾値Ｖ１以下になったということが検出されても、それは光センサ５３の残量検出に異常が生じていたからであると考えられることから、その検出結果は無視する。

以上のようにして、残量判定部６２において、インクカートリッジ６が低残量状態であることが判定されたときには、その情報は残量推測部６３に出力される。このとき、残量推測部６３は、低残量状態と判定された直後における残量である所定の初期残量と、その低残量状態（ニアエンプティ）の判定後からのインクジェットヘッド３におけるインク消費量から、改めて、低残量状態判定後のインクカートリッジ６の残量推測を開始し、この推測残量により、残量判定部６２は、インクカートリッジ６が完全に空（エンプティ状態）となったか否かを判定する。そして、インクカートリッジ６がエンプティ状態と判定されたときには、記録制御部６１は、インクジェットヘッド３による液滴噴射動作を禁止する。このように、低残量状態判定後に、残ったインク量を改めて算出（推測）し直すことで、完全なエンプティ状態となるまでインクを無駄なく使用できる。

但し、残量推測部６３の推測結果に基づいて、残量判定部６２で低残量状態が判定されたときには、光センサ５３の検出結果に基づく判定と比較して、判定の閾値Ｖ２（第２閾値）自体が低い上に、残量検出精度（推測誤差ΔＶ２）も劣っている。そのため、低残量状態と判定された後の残量推測における初期残量（即ち、低残量状態判定後に使用可能なインク量）を、光センサ５３の検出結果に基づいて低残量状態を判定したときと同じように設定していると、完全にインクがなくなった状態を見過ごして使用を続けてしまう虞がある。そこで、残量推測部６３の推測結果に基づいて低残量状態を判定したときの前記初期残量は、光センサ５３の検出結果に基づいて低残量状態を判定したときの初期残量よりも、低く設定されていることが好ましい。例えば、図７の例では、光センサ５３の検出結果に基づいて低残量状態を判定したときの前記初期残量Ｖｅ１は、範囲Ｂ１の下限値であるＶ１−ΔＶ１とする一方で、推測残量に基づいて低残量状態を判定したときの前記初期残量Ｖｅ２は、範囲Ｂ２の下限値であるＶ２−ΔＶ２とすることができる。

以上説明した、インクカートリッジ６の残量検出に関する処理内容を、図８のフローチャートを参照して整理すると、次のようになる。尚、図８におけるＳｉ（ｉ＝１０，１１，１２・・・）はステップ番号を示す。

まず、光センサ５３の出力信号がＯＦＦ（光透過）→ＯＮ（遮光）と変化して、カートリッジ装着部２４にインクカートリッジ６が装着されたことが検出された場合には（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、残量推測部６３はインクジェットヘッド３におけるインク消費量の積算を開始し、インクカートリッジ６の残量推測を行う（Ｓ１１）。

次に、光センサ５３の出力がＯＦＦとなってインク残量が第１閾値Ｖ１以下となったことが検出されたときには（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、残量判定部６２はインクカートリッジ６が低残量状態になったと判定する（Ｓ１３）。このとき、残量推測部６３は、低残量状態判定直後の初期残量を所定値Ｖｅ１に設定した上で（Ｓ１４）、低残量状態判定後の残量推測を開始する（Ｓ１５）。そして、推測された残量が０となったときには（Ｓ１６：Ｎｏ）、残量判定部６２は、インクカートリッジ６がエンプティとなったと判定する（Ｓ２２）。

一方、光センサ５３の出力がＯＮのままであるが（Ｓ１２：Ｎｏ）、推測された残量が第２閾値Ｖ２以下となった場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、残量判定部６２はインクカートリッジ６が低残量状態になったと判定する（Ｓ１８）。このとき、残量推測部６３は、低残量状態判定直後の初期残量を所定値Ｖｅ２に設定した上で（Ｓ１９）、低残量状態判定後の残量推測を開始する（Ｓ２０）。但し、ここでは、推測残量に基づいて低残量状態を判定していることを考慮して、このときの初期残量Ｖｅ２は、光センサ５３の検出結果に基づいて低残量状態を判定した場合の初期残量Ｖｅ１よりも低くする。そして、推測された残量が０となったときには（Ｓ２１：Ｎｏ）、残量判定部６２は、インクカートリッジ６がエンプティとなったと判定する（Ｓ２２）。

尚、以上説明したインク残量の判定処理においては、インク量に関する所定の初期値と、インクジェットヘッド３におけるインク消費量の積算値から、逐次インクカートリッジ６の残量を推測し、その推測残量と所定の閾値（Ｖ２やＶｅ２）とを比較するようになっている。しかし、積算したインク消費量と所定の許容使用量（低残量状態に達するまでのインク量）を比較して低残量状態を判定してもよい。これは、所定の初期インク量とインク消費量から求めた残量で判定するか、インク消費量そのもので判定するかの違いだけであり、実質的に内容は同じである。即ち、インク消費量を算出（推測）する手段が本願発明の残量推測手段に相当する。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］光センサ５３でインクの残量を検出するためにインクカートリッジ６に設けられる構成は、前記実施形態のセンサアーム３１には限られない。例えば、遮光材料で形成されたフロートのみの構成であってもよい。あるいは、インクが遮光性を有する場合には、光センサ５３から照射された光がインクそのもので遮断されるか否かによって残量の検出ができるため、インクカートリッジ６側に特別な構成を設ける必要はない。

さらに、インクの残量を検出する手段は光センサ５３には限られない。例えば、インクカートリッジ６側にインク残量に応じて移動するフロートに接続された移動部材が、インクカートリッジ６から突出するように設けられ、この突出した移動部材を、カートリッジ装着部２４側に設けられた、近接センサや接触センサで検出するように構成されてもよい。あるいは、カートリッジ装着部２４側とインクカートリッジ６側にそれぞれ電気接点が設けられ、インクカートリッジ６がカートリッジ装着部２４に装着されたときに両者の接点が導通した状態で、電気抵抗を測定することにより、インクの残量（有無）を検出するように構成されてもよい。

また、前記実施形態の光センサ５３は、インクカートリッジ６の残量が所定量以上あるかどうかを検出するものであったが、センサが複数設けられる、あるいは、センシング位置を変えることができるように構成されるなどして、インクカートリッジ６の残量を複数段階で検出、あるいは、連続的に検出できるものであってもよい。

２］前記実施形態では、光センサ５３の出力は、インクカートリッジ６の残量検出だけでなく、インクカートリッジ６の装着検出にも用いられているが、インクカートリッジ６の装着は、残量検出用のセンサとは別のセンサで検出されるように構成されてもよい。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、記録用紙Ｐにインクの液滴を噴射して画像等を形成するインクジェットプリンタに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用対象はこのようなインクジェットプリンタには限られず、様々な技術分野で用いられる液滴噴射ヘッド用の液体供給装置に適用することが可能である。

１ プリンタ
３ インクジェットヘッド
５ インク供給装置
６ インクカートリッジ
８ 制御装置
３１ｂ フロート
３１ｃ 遮光板
５３ 光センサ
５３ａ 発光部
５３ｂ 受光部
６２ 残量判定部
６３ 残量推測部

Claims (6)

1. 液滴噴射ヘッドに液体を供給する液体供給装置であって、
   前記液体を貯留し、且つ、前記液滴噴射ヘッドに接続される液体容器と、
   前記液体容器内の液体の残量を検出する残量検出手段と、
   前記液滴噴射ヘッドにおける液体の消費量から前記液体容器内の液体の残量を推測する残量推測手段と、
   前記残量検出手段により液体残量が所定の第１閾値以下になったことが検出されたときに、前記液体容器が、残量の少ない低残量状態であると判定する判定手段を備え、
   さらに、前記判定手段は、前記残量検出手段により液体残量が前記第１閾値以下になったことが検出されていないときでも、前記残量推測手段により推測された推測残量が前記第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下になったときには、前記液体容器が前記低残量状態であると判定することを特徴とする液体供給装置。
2. 前記残量推測手段により推測される残量と実際の残量との誤差である推測誤差を、所定の値に設定する誤差設定手段をさらに備え、
   前記判定手段は、
   前記第２閾値に前記推測誤差を足した値が、前記第１閾値と同じかそれ以下となるように、前記第２閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の液体供給装置。
3. 前記判定手段は、
   前記残量推測手段による推測残量が前記第２閾値以下になったことにより、前記液体容器が前記低残量状態であると判定した後で、前記残量検出手段により液体残量が前記第１閾値以下になったことが検出されたときには、前記残量検出手段の検出結果は無視することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体供給装置。
4. 前記判定手段により前記液体容器が前記低残量状態になったと判定された後には、前記残量推測手段は、前記低残量状態となった直後における残量である所定の初期残量と、前記低残量状態の判定後からの前記液滴噴射ヘッドにおける液体の消費量から、低残量状態後の前記液体容器内の残量を推測するものであり、
   前記判定手段が前記残量検出手段の検出結果に基づいて前記低残量状態を判定したときの前記初期残量よりも、前記残量推測手段の推測結果に基づいて前記低残量状態を判定したときの前記初期残量が、低く設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の液体供給装置。
5. 前記残量検出手段は、前記液体容器に向けて光を照射する発光部と前記液体容器を透過した前記光を受光する受光部とを有する透過型光学式センサであり、
   前記液体容器は、その内部の液体量に応じて移動するフロートと、このフロートと一体的に設けられ、前記発光部から照射された光を遮断可能な遮光部とを有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の液体供給装置。
6. 液滴を噴射する液滴噴射ヘッドと、
   前記液体を貯留し、且つ、前記液滴噴射ヘッドに接続される液体容器と、
   前記液体容器内の液体の残量を検出する残量検出手段と、
   前記液滴噴射ヘッドにおける液体の消費量から前記液体容器内の液体の残量を推測する残量推測手段と、
   前記残量検出手段により液体残量が所定の第１閾値以下になったことが検出されたときに、前記液体容器が、残量の少ない低残量状態であると判定する判定手段を備え、
   さらに、前記判定手段は、前記残量検出手段により液体残量が前記第１閾値以下になったことが検出されていないときでも、前記残量推測手段により推測された推測残量が前記第１閾値よりも低い所定の第２閾値以下になったときには、前記液体容器が前記低残量状態であると判定することを特徴とする液滴噴射装置。

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