JP2012201064A - 液体残量不足検出方法、液体供給装置、ならびに液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く、且つ、低コストで実現可能なインクエンド検出方法を提案すること。
【解決手段】インクジェットプリンター１の制御部５０は、各サブタンク１１ａ〜１１ｄに設けられたインク残量検出センサー５４ａ〜５４ｄの出力に基づいてインク補給タイミングを判定し、インク補給動作を行う。各インク補給タイミングにおいて、制御部５０は、インクエンド検出処理を行う。インクエンド検出処理のステップＳ１では、前回のインク補給タイミングから今回のインク補給タイミングまでの各インクの吐出ショット数の累積値を吐出ショット数累積部５１のカウント値に基づいて把握する。そして、この累積値が閾値より少ない場合、言い換えれば、前回のインク補給動作において通常の補給量よりも少ない量しか補給できなかった場合には、インクエンド（インクカートリッジ９ａ〜９ｄ内が空に近い状態）と判断する。
【選択図】図９

Description

本発明は、インクカートリッジなどのメインタンクの液体を一旦サブタンクに補給したのち、サブタンクから液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置およびこれを備える液体吐出装置に関し、特に、液体供給源であるメインタンク内における残量不足を検出するための液体残量不足検出方法に関する。

インクジェットプリンターのインク供給系としては、プリンター本体に搭載されているインクカートリッジなどのメインタンクと、インクジェットヘッドと共にキャリッジに搭載されているサブタンクとを備え、印刷を行う際にはサブタンクからインクジェットヘッドにインクが供給され、インクジェットヘッドがホームポジションに停止している間などに所定の補給動作が行われることにより、メインタンクからサブタンクにインクが補給されるものが知られている。特許文献１には、この種のインク供給系を備えるインクジェットプリンターが開示されている。

特許文献１では、サブタンクへのインク補給動作はダイヤフラム式のインクポンプにより行われる。このインクポンプは、揺動式のレバーによってダイヤフラムを変位させてインクを吸引するものである。インクジェットヘッドおよびサブタンクを搭載したキャリッジがホームポジションに移動すると、ホームポジション側の固定部材がレバーの自由端に当接し、さらにキャリッジが移動すると、レバーが固定部材に押し付けられて揺動し、これによってダイヤフラムが引き上げられてインク室が拡張し、インク室内に負圧が形成されてメインタンク側からインクが吸引される。

特許文献１では、このように、インク補給動作を行うときには、キャリッジの駆動力によってインクポンプのレバーを固定部材に押し付けて揺動させ、これによって吸引に必要な負圧をインク室内に形成している。そのため、メインタンク内のインク残量が少なくなると、負圧形成方向にレバーを動かすための駆動力、すなわち、キャリッジの駆動負荷が増大する。そこで、特許文献１では、このことを考慮して、キャリッジの駆動負荷の変動（キャリッジモーターの電流値）に基づき、インクカートリッジ内のインク残量不足（インクエンド）を検出している。

また、インクカートリッジ内のインク残量不足を検出するための他の構成が、特許文献２に開示されている。特許文献２では、サブタンクにインク補給完了（インク満タン）を検出するためのセンサーが設けられており、サブタンクへのインク補給を開始した後、所定時間が経過してもセンサーからの出力がインク補給完了に切り換わらない場合には、インク残量不足（インクエンド）であると推定する。

特開２０１０−９４９７０号公報 特開２００１−２３２８０６号公報

特許文献２のインク残量不足検出方法は、インク補給完了をセンサーの出力に基づいて検出しており、サブタンクにインク満タンを検出するためだけにセンサーを設ける必要がある。つまり、この構成では、補給タイミングの検出用のセンサー（サブタンク内のインクが少ないことを検出するセンサー）と満タンの検出用のセンサーとの２種類をサブタンクに設ける必要がある。従って、部品点数が増加し、コスト高になってしまうという問題点がある。

一方、特許文献１のインク残量不足検出方法は、追加のセンサーを必要としないものの、インク補給機構のメカ構成に起因するインク補給動作時のキャリッジ駆動負荷のバラツキが誤差要因となってしまい、このため、誤判定しない設定が難しいという問題点がある。

また、他の方法として、インクカートリッジの使用開始時からのインクの吐出ショット数を累積して、累積ショット数に基づいてインク残量不足を判定する方法がある。しかしながら、この方法では、判定精度がショット重量のバラツキの影響を受けてしまうため、累積ショット数が多いほど判定精度が低下し、検出精度が低下するという問題点がある。

本発明の課題は、このような点に鑑みて、液体供給装置およびこれを備える液体吐出装置におけるメインタンクの液体残量不足検出方法において、インク補給機構のメカ構成上のバラツキ、あるいは、ショット重量のバラツキの影響が少なく、精度良く残量不足を検出でき、且つ、部品点数を増加させることなく低コストで実現できる構成を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は、
メインタンクからサブタンクに液体を吸引し、当該サブタンクから圧力調整室を経由して液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置における前記メインタンクの液体残量不足検出方法であって、
前記サブタンク内の液体残量が基準量を下回ったか否かを検出し、当該検出結果に基づいて前記サブタンクへの液体の補給タイミングを判定して、前記サブタンクへの液体補給動作を行い、
各補給タイミングから次の補給タイミングまでの各単位期間における前記液体吐出ヘッドからの吐出ショット数を把握し、
前記単位期間における前記吐出ショット数が予め設定した閾値よりも少ない場合に、前記メインタンク内の液体残量が不足していると判定することを特徴としている。

本発明では、このように、各液体補給動作による液体補給量を吐出ショット数のカウント値に基づいて把握できる。そして、吐出ショット数が閾値より少ない場合、すなわち、通常の補給量よりも少ない量しか補給できなかった場合には、メインタンク内の液体残量が少ないと判断できるため、この方法によりメインタンク内の残量不足を検出することができる。

このような方法では、判定に用いる吐出ショット数が、各補給タイミングから次の補給タイミングまでの短い期間の吐出ショット数であるため、メインタンクの使用開始時（メインタンクの満タン時）からの吐出ショット数をカウントする方法に比べて、ショット重量のバラツキの影響が少ない。また、サブタンク内の液体残量検出および液体吐出ヘッドからの吐出ショット数のカウント値に基づいて判定を行うため、液体補給機構のメカ構成上のバラツキが判定精度に与える影響が少ない。従って、精度良く残量不足を検出できる。また、サブタンクの満タンを検出するセンサーを必要としないため、部品点数の増加やコスト高を抑制できる。

ここで、本発明を、前記液体は印刷用のインクであり、前記メインタンクはインクカートリッジであり、前記液体吐出ヘッドはインクジェットヘッドである構成（インクジェットプリンターのインク供給装置）に適用することができる。この場合には、インクジェットプリンターにおけるインクカートリッジ内の残量不足（インクエンド）を精度良く検出でき、且つ、そのために部品点数やコストを増大させることもない。

また、本発明の液体供給装置は、
液体吐出ヘッドに液体を供給するサブタンクと、
当該サブタンクから前記液体吐出ヘッドへ向かう液体流路に設けられた圧力調整室と、
メインタンクから前記サブタンクに液体を補給するための液体補給手段とを有する液体供給装置であって、
前記サブタンク内の液体残量を検出するためのセンサーと、
当該センサーの出力に基づいて前記サブタンクへの液体の補給タイミングを判定して、当該補給タイミングに基づいて前記液体補給手段を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、
各補給タイミングから次の補給タイミングまでの各単位期間における前記液体吐出ヘッドからの液体の吐出ショット数を把握し、
前記単位期間における前記吐出ショット数が予め設定した閾値よりも少ない場合に、前記メインタンク内の液体残量が不足していると判定することを特徴としている。

本発明は、このような構成により、上記の液体供給装置におけるメインタンク内の残量不足検出方法を実現できる。従って、ショット重量のバラツキや、液体補給手段のメカ構成上のバラツキが判定精度に与える影響が少なく、精度良く残量不足を検出できる。また、サブタンクの満タンを検出するセンサーを必要としないため、部品点数の増加やコスト高を抑制できる。

本発明において、前記液体流路における前記圧力調整室の上流側に設けられた逆止弁を有し、前記液体補給手段は、前記サブタンク内に負圧を形成して前記メインタンクから前記サブタンク内に液体を吸引することにより、前記サブタンクへの液体補給を行うように構成されており、前記サブタンクへの液体補給動作のために前記サブタンクから前記圧力調整室への液体の供給が行われない間は、前記圧力調整室内の液体を前記液体吐出ヘッドに供給し、前記サブタンクから前記圧力調整室への液体の供給が行われるときには、前記サブタンク内の液体を前記圧力調整室に補給しながら、当該圧力調整室内の液体を前記液体吐出ヘッドに供給するように構成されている。このような構成では、液体補給動作中には逆支弁によって圧力調整室側からサブタンクへの液体の戻りを防止してサブタンクに負圧を形成し、メインタンク側から液体を吸引できる。また、液体補給動作中にサブタンクから液体を供給できなくとも、圧力調整室内の液体を液体吐出ヘッドに供給し続けることができるため、液体補給のために液体吐出動作を中断する必要がない。よって、サブタンクへの液体補給に起因する液体吐出動作のスループットの低下を抑制できる。

本発明において、前記液体補給手段は、前記サブタンクの中心軸線方向に変位して前記サブタンクの容積を増減させるダイヤフラムと、当該ダイヤフラムに連結された弾性変形部材と、当該弾性変形部材を介して前記ダイヤフラムに一端が連結され、前記弾性変形部材を介して前記ダイヤフラムを前記サブタンクの容積増大側に引っ張るための所定の揺動方向およびその逆方向に揺動可能に支持されているレバーと、前記ダイヤフラムを前記サブタンクの容積減少方向に付勢するための付勢部材と、モーターと、当該モーターの出力回転に基づき、前記レバーの他端を前記所定の揺動方向に押圧する押圧機構とを備えている。このような構成では、モーターを駆動してサブタンクの容積を増大させ、これによってサブタンク内に負圧を形成して液体を吸引する液体補給動作を任意のタイミングで実行することができる。従って、液体吐出ヘッドを搭載するキャリッジのホームポジションとは無関係に液体補給動作を行うことができ、サブタンクへの液体補給に起因する液体吐出動作のスループットの低下を抑制できる。

ここで、前記センサーとして、前記ダイヤフラムの前記中心軸線方向への変位を検出するものを用い、前記制御部は、前記センサーの出力に基づき、前記ダイヤフラムが予め設定した基準位置よりも前記サブタンクの容積減少側に移動したことを検出し、当該検出結果に基づき、前記補給タイミングを判定することができる。上記構成では、サブタンク内の液体量が減少すると、これに伴ってダイヤフラムが変位してサブタンクの容積が変化する。従って、ダイヤフラムの変位検出により、サブタンク内の液体不足を確実に検出できる。

次に、本発明の液体吐出装置は、
液体吐出ヘッドと、
当該液体吐出ヘッドから吐出するための液体を貯留するメインタンクと、
当該メインタンクと前記液体吐出ヘッドとを接続する液体流路と、
上記の液体供給装置とを有することを特徴としている。

また、本発明において、前記液体は印刷用のインクであり、前記メインタンクはインクカートリッジであり、前記液体吐出ヘッドはインクジェットヘッドである。このように、インクジェットプリンターなどのインク吐出装置に本発明を適用すると、この装置におけるインクカートリッジ内の残量不足（インクエンド）を精度良く検出でき、且つ、そのために部品点数やコストを増大させることもない。

本発明によれば、ショット重量のバラツキや、液体補給手段のメカ構成上のバラツキが判定精度に与える影響が少なく、精度良く残量不足を検出できる。また、サブタンクの満タンを検出するセンサーを必要としないため、部品点数の増加やコスト高を抑制できる。

インクジェットプリンターの概略構成を示す説明図である。 インクジェットプリンターのインク供給系およびその制御系の概略構成を示す説明図である。 ダイヤフラムポンプユニットおよびダンパーユニットの斜視図である。 ダイヤフラムポンプユニットの平面図である。 ダイヤフラムポンプユニットの要部の断面構成を示す説明図（図４のＸ−Ｘ断面図）である。 ダンパーユニットの部分平面図である。 ダンパーユニットの断面構成を示す説明図（図６のＹ−Ｙ断面図）である。 連続印刷中のサブタンクおよび圧力調整室のインク量の変動およびローラーの回転位置を示すタイミングチャートである。 インクエンド検出処理のフローチャートである。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したインクジェットプリンターおよびそのインク供給機構、ならびに、インクカートリッジにおけるインクエンド検出方法を説明する。

（インクジェットプリンターの全体構成）
図１は本実施形態のインクジェットプリンターの概略構成を示す説明図である。インクジェットプリンター１（液体吐出装置：以下、プリンター１という）は、複数種類のカラーインクを用いてロール紙から繰り出される長尺状の記録紙に印刷を行うものである。プリンター１は、全体として直方体状のプリンターケース２を備えており、プリンターケース２の前面には記録紙排出口３が形成されている。プリンターケース２内のプリンター後端寄りの位置にはロール紙装填部４が設けられている。ロール紙装填部４に装填されたロール紙から引き出された記録紙は、記録紙排出口３のすぐ後方に設けられたプラテン５の表面を経由する記録紙搬送経路に沿って水平に搬送される。

プラテン５の上方には、キャリッジ６およびこれに搭載されたインクジェットヘッド７（液体吐出ヘッド）が配置されている。キャリッジ６は、図示しないキャリッジガイド機構によって上下方向に移動可能に支持されている。インクジェットヘッド７は、インク吐出ノズルが開口しているヘッド面を下向きにして配置されている。インクジェットヘッド７は、キャリッジ６の上下動に基づき、プラテン５の表面を通過する記録紙とヘッド面との間に所定のギャップが形成された印刷位置、および、当該印刷位置の上方に退避した退避位置に移動可能に構成されている。

プラテン５の下方にはインクカートリッジ装着部８が設けられている。インクカートリッジ装着部８には、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のインクのそれぞれを貯留するインクカートリッジ９ａ〜９ｄ（メインタンク）が装着される。インクカートリッジ装着部８にインクカートリッジ９ａ〜９ｄを装着すると、インクカートリッジ装着部８の最奥部に設けられている図示しないインク供給針が、各インクカートリッジ９ａ〜９ｄの後端に設けられている図示しないインク供給口に挿入される。これにより、インクジェットヘッド７にインクを供給するためのインク供給路１０（図２参照）の上流端に各インクカートリッジ９ａ〜９ｄが接続される。

キャリッジ６およびインクジェットヘッド７のプリンター後方側には、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のインクのそれぞれを貯留するサブタンク１１ａ〜１１ｄ（図２、図３参照）を備えるダイヤフラムポンプユニット１２が配置されている。また、インクジェットヘッド７の上方には、圧力調整室１３ａ〜１３ｄ（図２、図３参照）が設けられたダンパーユニット１４が配置されている。

図２はインクジェットプリンター１のインク供給系およびその制御系の概略構成を示す説明図である。インク供給路１０の上流側部分は、インクカートリッジ９ａ〜９ｄとサブタンク１１ａ〜１１ｄとを接続する４系統のインク流路１５ａ〜１５ｄによって構成されている。インクカートリッジ９ａ〜９ｄ内のインクは、ダイヤフラムポンプユニット１２のインク吸引動作により、インク流路１５ａ〜１５ｄを通って各サブタンク１１ａ〜１１ｄ内に吸引される。そして、インクジェットヘッド７側に送り出されるまでは、一旦各サブタンク１１ａ〜１１ｄ内に貯留される。一方、インク供給路１０の下流側部分は、サブタンク１１ａ〜１１ｄとヘッド内流路７ａ〜７ｄとを接続する４系統のインク流路１６ａ〜１６ｄ（液体流路）によって構成されている。

ダンパーユニット１４は、インク流路１６ａ〜１６ｄの流路途中に設けられている。各サブタンク１１ａ〜１１ｄに貯留されたインクは、逆止弁１７を通ってダンパーユニット１４の圧力調整室１３ａ〜１３ｄに供給され、ここからもう１つの逆止弁１８を通ってインクジェットヘッド７のヘッド内流路７ａ〜７ｄに供給される。このように、ダイヤフラムポンプユニット１２およびダンパーユニット１４、ならびに、これらを経由するインク流路に設けられた逆止弁１７、１８により、インクカートリッジ９ａ〜９ｄ内のインクをインクジェットヘッド７に供給するためのインク供給機構１９（液体供給装置）が構成されている。

プリンター１の制御系は、ＣＰＵおよびＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えた制御部５０を中心に構成されている。制御部５０はホスト装置（図示省略）と接続されており、ホスト装置から受信する印刷データに基づいてプリンター１の各部を制御する。制御部５０は、印刷データを受信すると、不図示の記録紙搬送機構を制御して、ロール紙から繰り出した記録紙をプラテン５の表面に沿って搬送する。そして、搬送動作と連動して記録紙に向けてインクジェットヘッド７からインク液滴を吐出することにより、記録紙への印刷を行う。

制御部５０は、吐出ショット数累積部５１と、補給タイミング判定部５２と、インクエンド判定部５３を備えている。吐出ショット数累積部５１は、印刷あるいはフラッシングなどのインク吐出動作を行うときに、インクジェットヘッド７から吐出される各色のインクの吐出ショット数（吐出した液滴数）をそれぞれカウントして累積する。吐出ショット数累積部５１は、ダイヤフラムポンプユニット１２において、後述する各サブタンク１１ａ〜１１ｄへのインク補給動作を実行する毎に、各色のインクの吐出ショット数の累積値をリセットする。

補給タイミング判定部５２は、各サブタンク１１ａ〜１１ｄ内に設けられたインク残量検出センサー５４ａ〜５４ｄ（センサー）の出力に基づき、各サブタンク１１ａ〜１１ｄへのインク補給の要否を判定する。インク残量検出センサー５４ａ〜５４ｄは、後述するように、各サブタンク１１ａ〜１１ｄ内の容積変化に応じて出力が変動する。補給タイミング判定部５２は、各サブタンク１１ａ〜１１ｄ内の容積すなわちインク残量が予め設定した基準量を下回った場合には、そのことをインク残量検出センサー５４ａ〜５４ｄの出力に基づいて検出することにより、インクの補給タイミングを判定する。

インクエンド判定部５３は、インクカートリッジ９ａ〜９ｄが空に近く、そのためにインクを適正に吸引できない状態（インクエンド）か否かの判定を行う。すなわち、インクエンド判定部５３は、インクの補給タイミングごとに、上記の吐出ショット数累積部５１によってカウントしている前回のインク補給動作以降の吐出ショット数の累積値を取得し、この累積値と予め設定した閾値との比較判定を行う。そして、比較判定の結果に基づき、インクエンドか否かの判定を行う。インクエンド判定処理については後述する。

（ダイヤフラムポンプユニットおよびダンパーユニット）
図３はダイヤフラムポンプユニット１２およびダンパーユニット１４の斜視図である。また、図４はダイヤフラムポンプユニット１２の平面図であり、図５はダイヤフラムポンプユニット１２の要部の断面構成を示す説明図（図４のＸ−Ｘ断面図）である。図３に示すように、ダイヤフラムポンプユニット１２は、各サブタンク１１ａ〜１１ｄの上部に、それぞれ、各サブタンク１１ａ〜１１ｄにインクを吸引するためのインク吸引機構２０（液体補給手段の一部）を設けると共に、各サブタンク１１ａ〜１１ｄに隣接する位置に、インク吸引機構２０を駆動するための駆動機構３０（液体補給手段の一部）を付設した構成となっている。

図５に示すように、サブタンク１１ａ（１１ｂ〜１１ｄ）は、上下方向に延びる筒状のシリンダー２１を備えており、このシリンダー２１の底部にインク室２２が設けられている。シリンダー２１には、インク室２２の上部を塞ぐようにダイヤフラム２３が取り付けられている。ダイヤフラム２３の中央部分には厚肉部が形成されており、この厚肉部に、シリンダー２１内を上下方向に往復移動可能なピストン部材２４が連結されている。

インク吸引機構２０は、シリンダー２１内に設けられた上記のダイヤフラム２３およびピストン部材２４と、ピストン部材２４の上部に取り付けられているコイルバネ２５（弾性変形部材）と、コイルバネ２５の上方からシリンダー２１の側方にＬ字型に屈曲して延びている吸引用レバー２６（レバー）とを備えている。吸引用レバー２６は、シリンダー２１よりもプリンター後方側の上方に設けられた支軸２７を中心に揺動可能に支持されている。吸引用レバー２６は、支軸２７からシリンダー２１の上方に向かって横向きに延びている第１腕部２６ａと、支軸２７から下向きに延びている第２腕部２６ｂとを備えている。第１腕部２６ａの先端にはフックが形成され、このフックにコイルバネ２５の上端が係止されている。また、第２腕部２６ｂの先端部分２６ｃは、シリンダー２１とは反対側に突出している。

吸引用レバー２６を、第１腕部２６ａが上昇する揺動方向（図５の矢印Ａで示す方向：所定の揺動方向）に揺動させると、これに連結されているピストン部材２４が上方に移動してコイルバネ２５を伸張させるので、当該コイルバネ２５の弾性復帰力により、ダイヤフラム２３が上方に引っ張られる。この結果、インク室２２の容積が増加してインク室２２内が負圧状態になり、インクカートリッジ９ａ（９ｂ〜９ｄ）からインクが吸引されてインク室２２内に補給される。なお、このとき、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）に連通するインク流路１６ａ（１６ｂ〜１６ｄ）には逆止弁１７が設けられているため、インク補給動作の間は、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）からのインクの逆流が阻止されている。

インク室２２には、インク残量検出センサー５４ａ（５４ｂ〜５４ｄ）が設けられている。インク残量検出センサー５４ａ（５４ｂ〜５４ｄ）は、シリンダー２１内の底部寄りの位置に設けられたレバー等の検出部を備えており、この検出部によってダイヤフラム２３の上下方向への変位を検出することができる。インク残量検出センサー５４ａ（５４ｂ〜５４ｄ）の検出部よりも上方にダイヤフラム２３が位置する状態では、インク残量検出センサー５４ａ（５４ｂ〜５４ｄ）の出力はＯＦＦとなっている。一方、ダイヤフラム２３がこの検出部の高さまで下降して検出部に接触すると、インク残量検出センサー５４ａ（５４ｂ〜５４ｄ）の出力はＯＮに切り換わる。つまり、インク残量検出センサー５４ａ（５４ｂ〜５４ｄ）は、ダイヤフラム２３が予め設定した基準位置よりもインク室２２の容積減少側に移動したこと、言い換えれば、インク室２２内のインク残量が基準値を下回ったことを検出可能な構成となっている。

図４に示すように、サブタンク１１ａ〜１１ｄは一列に配列されており、各サブタンク１１ａ〜１１ｄに設けられた４組のインク吸引機構２０も同様に一列に配列されている。駆動機構３０は、同一方向に延びている４本の第２腕部２６ｂの先端部分２６ｃと対峙する位置に配置された押圧レバー３１を備えている。押圧レバー３１は、その上端に沿って延びる支軸３２を中心に揺動可能に支持されている。また、駆動機構３０は、押圧レバー３１の下方において回転自在に支持された円盤状の歯車３３およびその外周寄りの部分に取り付けられたローラー３４を備えている。この歯車３３に隣接する位置には、モーター３５の出力軸に連結されたウォーム３６およびこれに噛み合うウォームホイール３７が配置され、このウォームホイール３７と歯車３３とが噛み合っている。これらの押圧レバー３１、支軸３２、歯車３３、ウォーム３６、ウォームホイール３７等により、モーター３５の出力回転に基づいて吸引用レバー２６の第２腕部２６ｂを押圧するための押圧機構３８が構成されている。

歯車３３には、モーター３５の出力回転がウォーム３６およびウォームホイール３７を介して所定の減速比で伝達される。歯車３３が回転すると、その外周縁に配置されたローラー３４が円弧状の軌道に沿って移動する。モーター３５の回転を制御することにより、吸引用レバー２６に最も接近した駆動位置Ｃ１と、この駆動位置Ｃ１から時計周りに９０度回転した退避位置Ｃ２との間でローラー３４を移動させることができる。このため、歯車３３には、歯車３３の回転位置を検出するための回転検出センサー３９が設けられている。

ローラー３４は、駆動位置Ｃ１から退避位置Ｃ２に移動するとき、押圧レバー３１の下端３１ａに当接して、下端３１ａを第２腕部２６ｂの側（図５の矢印Ｂ方向）に移動させる方向に押圧レバー３１を揺動させる。このとき、押圧レバー３１は、吸引用レバー２６における第２腕部２６ｂの先端部分２６ｃをシリンダー２１側に押圧し、吸引用レバー２６を矢印Ａの方向に強制的に揺動させる。ローラー３４を駆動位置Ｃ１に保持すると、押圧レバー３１を介して、第１腕部２６ａが最も高い位置に上昇した状態で吸引用レバー２６が保持されるため、インク室２２へのインク補給が行われる。インク補給が終了したタイミングでローラー３４を退避位置Ｃ２に戻すと、押圧レバー３１および吸引用レバー２６がローラー３４による保持位置から移動可能になる。

ダイヤフラムポンプユニット１２は、各ピストン部材２４の上部に取り付けられた加圧バネ２８（付勢部材）を備えている。加圧バネ２８は、コイルバネ２５の外周側に取り付けられ、ピストン部材２４を介してダイヤフラム２３を下向きに付勢している。インク室２２へのインク補給の終了後にローラー３４を退避位置Ｃ２に戻すと、吸引用レバー２６の保持状態が解除されて揺動可能となるため、加圧バネ２８の加圧力とダイヤフラム２３に加わるインク圧が釣り合う位置までダイヤフラム２３が下降する。このとき、サブタンク１１ａ（１１ｂ〜１１ｄ）のインク室２２に吸引されたインクの一部がインク流路１６ａ（１６ｂ〜１６ｄ）へ押し出され、逆止弁１７を通って圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）に供給される。これにより、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）へのインク補給が行われる。

図６はダンパーユニット１４の一部分（圧力調整室１３ａ、１３ｂが設けられた部分）を示す部分平面図であり、図７はダンパーユニット１４の断面構成を示す説明図（図６のＹ−Ｙ断面図）である。圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）は、所定の容積の凹部４０を設けて、その上部をダイヤフラム４１によって塞ぐことによって形成されている。凹部４０の底部中央には、サブタンク１１ａ（１１ｂ〜１１ｄ）からのインク流路１６ａ（１６ｂ〜１６ｄ）に連通するインク流入口４２が形成されている。インク流入口４２には圧力調整用バネ４３の下端が取り付けられており、圧力調整用バネ４３の上端はダイヤフラム４１の下面中央部に取り付けられている。また、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）の底部には図示しないインク流出口が設けられており、このインク流出口を介して、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）とヘッド内流路７ａ（７ｂ〜７ｄ）が連通している。このインク流出口あるいはその下流側の流路に逆止弁１８（図２参照）が設けられ、インクジェットヘッド７側からのインクの逆流を阻止している。

圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）内のインク量が少ないときは、ダイヤフラム４１が下降しており、圧力調整用バネ４３が圧縮状態となっている。このとき、圧力調整用バネ４３の伸長方向の弾性復帰力によってダイヤフラム４１が上方に付勢されている。従って、サブタンク１１ａ（１１ｂ〜１１ｄ）からのインク供給が可能な場合には、インク流入口４２からインクが吸引され、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）内のインク量が増加してゆく。圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）内のインク量が所定量になると、インク圧と圧力調整用バネ４３の弾性復帰力が釣り合うため、以後は、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）からヘッド内流路７ａ（７ｂ〜７ｄ）側へのインクの流出に応じた量のインクを吸引することとなり、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）の容積は一定に維持される。そして、この状態では、圧力調整用バネ４３の弾性復帰力により、圧力調整室１３ａ（１３ｂ〜１３ｄ）の上流側におけるインク圧の急激な変動を緩和することができる。

ダイヤフラムポンプユニット１２は、上述したインク吸引機構２０および駆動機構３０の動作によってサブタンク１１ａ〜１１ｄに負圧を形成し、サブタンク１１ａ〜１１ｄへのインク補給を行っている間は、サブタンク１１ａ〜１１ｄからインクジェットヘッド７側にインクを供給することはできない。しかしながら、この間にインクジェットヘッド７側でインクが消費されると、ヘッド内流路７ａ〜７ｄ側の負圧に応じて、圧力調整室１３ａ〜１３ｄのダイヤフラム４１および圧力調整用バネ４３が変位し、インクがヘッド内流路７ａ〜７ｄ側へ流出される。つまり、プリンター１では、サブタンク１１ａ〜１１ｄからのインク補給がなくても、圧力調整室１３ａ〜１３ｄからのインク供給により、インクジェットヘッド７のインク吐出動作を継続することができる構成となっている。

（印刷中のインク補給動作およびこれに伴うインク供給系の状態変化）
図８は、印刷中のインク補給動作およびこれに伴うインク供給系の各部の状態変化を示すタイミングチャートである。制御部５０は、補給タイミング判定部５２により、各サブタンク１１ａ〜１１ｄへのインクの補給タイミング（すなわち、各サブタンク１１ａ〜１１ｄのインク残量が基準量よりも少なく、インク補給動作が必要と推測される状態）となった場合にはそのことを検出し、インク吸引機構２０および駆動機構３０による各サブタンク１１ａ〜１１ｄへのインク補給動作を行う。図８において、補給タイミング判定部５２により判定されたインクの補給タイミングを符号Ｔ１で示す。

まず、インク補給動作について説明する。制御部５０は、補給タイミング判定部５２による判定結果に基づき、Ｔ１のタイミングにおいて、駆動機構３０のモーター３５の正回転を開始する。そして、回転検出センサー３９によってローラー３４が駆動位置Ｃ１に到達したことを検出したとき（図８のＴ２のタイミング）、モーター３５を停止させる。これにより、吸引用レバー２６が揺動して各インク室２２に負圧が形成され、インクカートリッジ９ａ〜９ｄからのインクの吸引が開始される。

制御部５０は、予め設定したインク補給時間ｔ０の間はローラー３４を駆動位置Ｃ１に保持し、この間にサブタンク１１ａ〜１１ｄへのインクの吸引を完了させる。そして、インク補給時間ｔ０が経過したタイミング（図８のＴ３のタイミング）においてモーター３５の逆回転を開始する。続いて、回転検出センサー３９によってローラー３４が退避位置Ｃ２に戻ったことを検出したとき（図８のＴ４のタイミング）、モーター３５を停止させる。これにより、インク補給動作が終了する。

次に、このインク補給動作に伴うインク供給系の状態変化について説明する。Ｔ１の直前の期間（インク補給動作の直前）には、各サブタンク１１ａ〜１１ｄ内のインク残量が基準量よりも多いため、インクジェットヘッド７でのインク吐出に伴い、各サブタンク１１ａ〜１１ｄから圧力調整室１３ａ〜１３ｄを経由してヘッド内流路７ａ〜７ｄにインクが供給されている。このとき、圧力調整室１３ａ〜１３ｄのインク量は変動せず、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内のインク量のみが減少する。従って、圧力調整室１３ａ〜１３ｄの容積は変動せず、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内の容積のみが減少している。

インク補給動作の開始後、Ｔ１からＴ２の期間では、吸引用レバー２６の揺動によってサブタンク１１ａ〜１１ｄ内が徐々に減圧されるため、この期間中の所定の時点まではサブタンク１１ａ〜１１ｄから圧力調整室１３ａ〜１３ｄへのインクの供給がわずかに続くものの、以降はサブタンク１１ａ〜１１ｄの負圧が大きくなって圧力調整室１３ａ〜１３ｄへのインクの供給が停止される。一方、インクジェットヘッド７へのインク供給は続くため、サブタンク１１ａ〜１１ｄからのインク供給量の減少に伴って圧力調整室１３ａ〜１３ｄの容積（圧力調整室１３ａ〜１３ｄ内のインク量）の減少が始まる。

続いて、Ｔ２からＴ３の期間では、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内へのインクの流入に伴ってその容積が増大してゆく一方で、圧力調整室１３ａ〜１３ｄのインクのみがインクジェットヘッド７に供給される。このため、この期間では、インクの流出に伴って圧力調整室１３ａ〜１３ｄの容積は減少してゆく。サブタンク１１ａ〜１１ｄへのインクの流入は、サブタンク１１ａ〜１１ｄが基準容積Ｖ０になった時点（図８のＴ５のタイミング）で停止する。一方で、インクジェットヘッド７からのインク吐出の継続により、圧力調整室１３ａ〜１３ｄの容積減少は、Ｔ３の時点まで続いている。

インク補給時間ｔ０の終了に伴い、Ｔ３からＴ４の期間では、吸引用レバー２６が元の位置に戻る動作が行われる。このとき、コイルバネ２５による上向きの付勢力が徐々に減少するのに伴い、所定の時点で加圧バネ２８の加圧力によってダイヤフラム２３が下向きに付勢された状態に転じ、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内に吸引されたインクが圧力調整室１３ａ〜１３ｄ側に押し出され始める。従って、この期間中の所定の時点でサブタンク１１ａ〜１１ｄ内の容積減少が始まると共に、圧力調整室１３ａ〜１３ｄの容積減少が徐々に小さくなって容積増大に切り換わる。

Ｔ４のタイミングでインク補給動作が終了した以降も、上述した加圧バネ２８の加圧力により、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内に吸引したインクの一部が圧力調整室１３ａ〜１３ｄに押し出され続ける。そして、圧力調整室１３ａ〜１３ｄの容積がインク補給動作を実施する前の容積Ｖ１と同一になった時点（図８のＴ６のタイミング）で圧力調整室１３ａ〜１３ｄの容積増大が止まる。そして、これ以降は、次の補給タイミングＴ１の検出に伴って次のインク補給動作が開始されるまでは、圧力調整室１３ａ〜１３ｄの容積は一定に維持され、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内の容積が減少してゆく。

（インクエンド検出処理）
図８に示すように、インクカートリッジ９ａ〜９ｄは、インク補給動作を行う毎にインク量が減少し、これに伴って内圧が減少してゆく。本実施形態のインク供給系では、この内圧減少に伴い、インク室２２に形成した負圧によるインクの吸引が徐々に困難となり、インク吸引に要する時間が徐々に増大してゆく。そして、インクカートリッジ９ａ〜９ｄが空に近い状態（インクエンド）になると、インク補給時間ｔ０内に規定量のインクの吸引を終えられず、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内へのインクの吸引を完了できないという状況が生じる。

すなわち、インクカートリッジ９ａ〜９ｄ内のインク量が十分多いときは、インク補給時間ｔ０の終了よりも前（図８のＴ５のタイミング）にサブタンク１１ａ〜１１ｄが基準容積Ｖ０となり、規定量のインクの吸引が完了する。そして、このように、正常な量のインクをサブタンク１１ａ〜１１ｄに補給できた場合には、上述したように、次のインク補給動作までに圧力調整室１３ａ〜１３ｄ内に正常な量のインクが供給されるような構成となっている。

しかしながら、インクカートリッジ９ａ〜９ｄ内のインクが少なくなると、これに伴い、インク補給動作におけるインクの吸引完了タイミングは徐々に遅くなってゆく。そして、インクエンドになると、インク補給時間ｔ０の終了時点（図８のＴ８のタイミング）になってもサブタンク１１ａ〜１１ｄ内のインク量が基準容積Ｖ０にならず、インク補給が完了しないままサブタンク１１ａ〜１１ｄからのインク供給によるインク吐出動作が開始されることになる。この場合、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内のインク量が通常よりも少ないため、インクの吐出ショット数の累積値が通常よりも少ない段階（図８のＴ９のタイミング）で、インク残量検出センサー５４ａ〜５４ｄによって次回のインク補給タイミングが検出される。

本実施形態では、インク残量検出センサー５４ａ〜５４ｄの出力に基づいてインク補給タイミングを判定し、各インク補給タイミングから次のインク補給タイミングまでの各単位期間（図８におけるＬ１、Ｌ２の期間）におけるインクの吐出ショット数をカウントする。このカウント値（吐出ショット数の累積値）は、直前のインク補給動作によって吸引できたインク量に対応する値となるため、この値と予め設定した閾値（規定のインク吸引量に相当する吐出ショット数−誤差などを考慮した所定のマージン）との比較判定を行うことにより、インクエンドか否かを判定することができる。

図９はインクエンド検出処理のフローチャートである。制御部５０は、補給タイミング判定部５２が補給タイミングであると判定する毎に、図９のフローチャートの処理を開始する。まず、ステップＳ１において、インクエンド判定部５３により、吐出ショット数累積部５１が保持している前回のインク補給動作以降の各インクの吐出ショット数のカウント値（前回のインク補給動作以降の累積吐出ショット数）を取得する。そして、取得した値と、予め設定した閾値との比較判定を行う。

各インクに対する累積吐出ショット数がいずれも閾値以上の場合には（ステップＳ１：Ｎｏ）、インクエンド判定部５３は、インクエンドではないと判定する。制御部５０は、この判定に基づき、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、吐出ショット数累積部５１によるカウント値をリセットし、この時点から新たに各インクの吐出ショット数のカウントを開始する。続いて、ステップＳ３に進み、各サブタンク１１ａ〜１１ｄへのインク補給動作を行う。

いずれかのインクに対する累積吐出ショット数が閾値未満の場合には（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、インクエンド判定部５３は、そのインクがインクエンドになったと判定する。制御部５０は、この判定に基づき、ステップＳ４に進む。ステップＳ４では、制御部５０は、インクエンドフラグをセットする処理を行う。制御部５０は、このインクエンドフラグに基づき、インク切れが近いことをユーザーに知らせるための警告表示などの各種の処理を行うことができる。

以上のように、本実施形態では、各インク補給動作によって補給できたインク量を吐出ショット数の累積値に基づいて把握し、吐出ショット数の累積値が閾値より少ない場合、すなわち、通常の補給量よりも少ない量しか補給できなかった場合には、インクカートリッジ９ａ〜９ｄ内のインク残量が少ないと判断してインクエンドを検出することができる。

このようなインクエンド検出方法では、各補給タイミングから次の補給タイミングまでの短い期間の吐出ショット数のみを検出するため、インクカートリッジ９ａ〜９ｄの使用開始時からの吐出ショット数をカウントする方法に比べて、ショット重量のバラツキの影響が少ない。また、サブタンク１１ａ〜１１ｄ内のインク残量検出およびインクジェットヘッド７からの吐出ショット数のカウント値に基づいて判定を行うため、インク供給系のメカ構成上のバラツキが判定精度に与える影響が少ない。従って、精度良くインクエンドを検出できる。また、サブタンク１１ａ〜１１ｄの満タンを検出するセンサーを必要としないため、部品点数の増加やコスト高を抑制できる。

なお、累積吐出ショット数をインク補給タイミング毎にリセットすることなく、インクカートリッジ９ａ〜９ｄの使用開始時点からの累積値をカウントするものとしておき、インク補給タイミング毎に累積値を取得して、この値から直前のインク補給タイミングの際に取得した累積値を減算することにより、各単位期間における吐出ショット数を把握することもできる。

（他の実施形態）
上記実施形態は、本発明をプリンター１およびそのインクジェットヘッド７にインクを供給するためのインク供給機構１９、ならびに、インクカートリッジ９ａ〜９ｄのインクエンド検出方法に適用した例であったが、本発明は、インク以外の液体を吐出する他の液体吐出装置および液体供給機構、ならびに、液体吐出ヘッドへの液体供給方法にも適用できる。例えば、試薬溶液や液状の試料などを液体吐出ヘッドから吐出するための液体吐出装置、液状塗料や液状材料を液体吐出ヘッドから吐出して印刷により塗布するための液体吐出装置、などにも適用可能である。

１…インクジェットプリンター（プリンター／液体吐出装置）、２…プリンターケース、３…記録紙排出口、４…ロール紙装填部、５…プラテン、６…キャリッジ、７…インクジェットヘッド（液体吐出ヘッド）、７ａ〜７ｄ…ヘッド内流路、８…インクカートリッジ装着部、９ａ〜９ｄ…インクカートリッジ（メインタンク）、１０…インク供給路、１１ａ〜１１ｄ…サブタンク、１２…ダイヤフラムポンプユニット、１３ａ〜１３ｄ…圧力調整室、１４…ダンパーユニット、１５ａ〜１５ｄ…インク流路、１６ａ〜１６ｄ…インク流路（液体流路）、１７…逆止弁、１８…逆止弁、１９…インク供給機構（液体供給装置）、２０…インク吸引機構（液体補給手段の一部）、２１…シリンダー、２２…インク室、２３…ダイヤフラム、２４…ピストン部材、２５…コイルバネ（弾性変形部材）、２６…吸引用レバー（レバー）、２６ａ…第１腕部、２６ｂ…第２腕部、２６ｃ…先端部分、２７…支軸、２８…加圧バネ（付勢部材）、３０…駆動機構（液体補給手段の一部）、３１…押圧レバー、３１ａ…下端、３２…支軸、３３…歯車、３４…ローラー、３５…モーター、３６…ウォーム、３７…ウォームホイール、３８…押圧機構、３９…回転検出センサー、４０…凹部、４１…ダイヤフラム、４２…インク流入口、４３…圧力調整用バネ、５０…制御部、５１…吐出ショット数累積部、５２…補給タイミング判定部、５３…インクエンド判定部、５４ａ〜５４ｄ…インク残量検出センサー（センサー）、Ｃ１…駆動位置、Ｃ２…退避位置、Ｌ１、Ｌ２…単位期間、ｔ０…インク補給時間

Claims (8)

1. メインタンクからサブタンクに液体を吸引し、当該サブタンクから圧力調整室を経由して液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置における前記メインタンクの液体残量不足検出方法であって、
   前記サブタンク内の液体残量が基準量を下回ったか否かを検出し、当該検出結果に基づいて前記サブタンクへの液体の補給タイミングを判定して、前記サブタンクへの液体補給動作を行い、
   各補給タイミングから次の補給タイミングまでの各単位期間における前記液体吐出ヘッドからの吐出ショット数を把握し、
   前記単位期間における前記吐出ショット数が予め設定した閾値よりも少ない場合に、前記メインタンク内の液体残量が不足していると判定することを特徴とする液体残量不足検出方法。
2. 請求項１において、
   前記液体は印刷用のインクであり、
   前記メインタンクはインクカートリッジであり、
   前記液体吐出ヘッドはインクジェットヘッドであることを特徴とする液体残量不足検出方法。
3. 液体吐出ヘッドに液体を供給するサブタンクと、
   当該サブタンクから前記液体吐出ヘッドへ向かう液体流路に設けられた圧力調整室と、
   メインタンクから前記サブタンクに液体を補給するための液体補給手段とを有する液体供給装置であって、
   前記サブタンク内の液体残量を検出するためのセンサーと、
   当該センサーの出力に基づいて前記サブタンクへの液体の補給タイミングを判定して、当該補給タイミングに基づいて前記液体補給手段を制御する制御部とを有し、
   前記制御部は、
   各補給タイミングから次の補給タイミングまでの各単位期間における前記液体吐出ヘッドからの液体の吐出ショット数を把握し、
   前記単位期間における前記吐出ショット数が予め設定した閾値よりも少ない場合に、前記メインタンク内の液体残量が不足していると判定することを特徴とする液体供給装置。
4. 請求項３において、
   前記液体流路における前記圧力調整室の上流側に設けられた逆止弁を有し、
   前記液体補給手段は、前記サブタンク内に負圧を形成して前記メインタンクから前記サブタンク内に液体を吸引することにより、前記サブタンクへの液体補給を行うように構成されており、
   前記サブタンクへの液体補給動作のために前記サブタンクから前記圧力調整室への液体の供給が行われない間は、前記圧力調整室内の液体を前記液体吐出ヘッドに供給し、
   前記サブタンクから前記圧力調整室への液体の供給が行われるときには、前記サブタンク内の液体を前記圧力調整室に補給しながら、当該圧力調整室内の液体を前記液体吐出ヘッドに供給することを特徴とする液体供給装置。
5. 請求項４において、
   前記液体補給手段は、
   前記サブタンクの中心軸線方向に変位して前記サブタンクの容積を増減させるダイヤフラムと、
   当該ダイヤフラムに連結された弾性変形部材と、
   当該弾性変形部材を介して前記ダイヤフラムに一端が連結され、前記弾性変形部材を介して前記ダイヤフラムを前記サブタンクの容積増大側に引っ張るための所定の揺動方向およびその逆方向に揺動可能に支持されているレバーと、
   前記ダイヤフラムを前記サブタンクの容積減少方向に付勢するための付勢部材と、
   モーターと、
   当該モーターの出力回転に基づき、前記レバーの他端を前記所定の揺動方向に押圧する押圧機構とを備えることを特徴とする液体供給装置。
6. 請求項５において、
   前記センサーは、前記ダイヤフラムの前記中心軸線方向への変位を検出するものであり、
   前記制御部は、前記センサーの出力に基づき、前記ダイヤフラムが予め設定した基準位置よりも前記サブタンクの容積減少側に移動したことを検出し、当該検出結果に基づき、前記補給タイミングを判定することを特徴とする液体供給装置。
7. 液体吐出ヘッドと、
   当該液体吐出ヘッドから吐出するための液体を貯留するメインタンクと、
   当該メインタンクと前記液体吐出ヘッドとを接続する液体流路と、
   請求項３ないし６のいずれかの項に記載の液体供給装置とを有することを特徴とする液体吐出装置。
8. 請求項７において、
   前記液体は印刷用のインクであり、
   前記メインタンクはインクカートリッジであり、
   前記液体吐出ヘッドはインクジェットヘッドであることを特徴とする液体吐出装置。
   

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