JP2014177033A - インクジェット記録装置及びインク量検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サブタンクを有しているインクジェット記録装置において、インク供給中にサブタンク内のインク量を正確に測定することである。
【解決手段】サブタンクと接続された金属製の中空管とそのサブタンク上部に設けられた電極部との間に定電流を流した際の電圧値、または、定電圧を印加した際に流れる電流値を検知する。サブタンクにインクを充填する際に、インク検知手段の実行間隔がインク供給手段の実行間隔の整数倍と異なるように制御する。そして、検知された電圧値または電圧値の変化からサブタンクのインク量を判断する。
【選択図】 図１３

Description

本発明は記録装置及びインク量検知方法に関する。本発明は、特に、例えば、インクを貯留するインクタンクとサブタンクとを備えたインクジェット記録装置及びそのサブタンクのインク量検知方法に関する。

近年、Ａ１やＡ０といった大きなサイズの記録媒体への記録にインクジェット記録装置が用いられてきている。その用途は黒単色の線画から写真調の画像の記録に至るまで幅広い。中でも写真調の画像のような比較的高いデューティの画像を記録する場合、一枚の記録には多量のインクを消費する。その結果、インクタンクの交換は高い頻度になってしまう。インクタンク交換頻度が増加すると、記録動作中断に伴う時間のロスが増加するばかりでなく、記録動作中断による時間差によって生じる色ムラといった画像品質の劣化につながってしまうことがある。

そこで、記録動作中断を伴うインクタンク交換を避けるために、例えば、特許文献１に開示されているように、インクタンクとは別のサブタンクを搭載するインクジェット記録装置が提案されている。特許文献１によるとインクタンクからサブタンクにインクを移動させ（以下、サブタンク充填）、サブタンクより記録ヘッドにインクを供給し記録動作を行っている。このような構成により、インクタンク内のインクを使いきった場合であってもサブタンク内のインクにより記録を継続することが可能となる。

サブタンク内のインクを消費して記録している間にインクタンクの交換を行えば、記録動作を中断することがないため、時間のロスや画像品質が劣化することを防ぐことができる。さらに、引用文献１によれば、サブタンクと記録ヘッドの間に流路を遮断する弁を兼ねた容積変化部材（ダイヤフラム弁）を設け、サブタンク内のインクの消費後には、サブタンク内を負圧にすることでインクタンクからサブタンクにインクを供給している。

特開２０１０−２０８１５１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたのとは別の構成のサブタンクを用いようとすると、インクタンクからサブタンクへのインク供給中にサブタンク内のインク量が正確に測定できない問題がある。具体的には、センサがサブタンク内がインクで満たされたと検知しても、実際にはサブタンク内がインクで満たされていないということが生じる。

つまり、特許文献１に開示された構成では、サブタンクの選択に自由度がなく、その形状や構成が異なる構成のサブタンクを用いることができないと問題がある。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、別の構成のサブタンクを用いる場合にもインク供給中にサブタンク内のインク量を正確に測定可能なインクジェット記録装置及びインク量検知方法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のインクジェット記録装置は、次のような構成からなる。

即ち、インクを貯留する脱着可能なインクタンクと、前記インクタンクから供給されたインクを貯留するサブタンクとを備え、前記サブタンクから供給されたインクを用いて記録ヘッドにより記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、前記インクタンクと前記サブタンクとの間のインクの流路として機能するように、前記インクタンクの底部と、前記サブタンクの上部とに接続される金属でできた第１の中空管と、前記インクタンクから前記サブタンクに予め定められた量のインクを供給させる供給手段と、前記サブタンクの上部に設けられた電極部と、前記サブタンクと接続された前記第１の中空管と前記電極部との間に定電流を流した際の電圧値或いは定電圧を印加した際に流れる電流値を検知する検知する検知手段と、前記供給手段によるインク供給動作の実行のタイミングと前記検知手段による前記サブタンクのインク量検知動作の実行のタイミングとを異ならせるよう制御する制御手段と、前記検知手段により検知された前記電圧値或いは前記電流値の変化から前記サブタンクのインク量を判断する判断手段とを有することを特徴とする。

また本発明を別の側面から見れば、インクを貯留する脱着可能なインクタンクと、前記インクタンクから供給されたインクを貯留するサブタンクと、前記インクタンクと前記サブタンクとの間のインクの流路として機能するように、前記インクタンクの底部と前記サブタンクの上部とに接続される金属でできた中空管と、前記インクタンクから前記サブタンクに予め定められた量のインクを供給させる供給手段と、前記サブタンクの上部に設けられた電極部とを備え、前記サブタンクから供給されたインクを用いて記録ヘッドにより記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置におけるインク充填方法であって、前記サブタンクと接続された前記中空管と前記電極部との間に定電流を流した際の電圧値或いは定電圧を印加した際に流れる電流値を検知する検知する検知工程と、前記供給手段によるインク供給動作の実行のタイミングと、前記検知工程における前記サブタンクのインク量検知動作の実行のタイミングとを異ならせるよう制御する制御工程と、前記検知工程において検知された前記電圧値或いは前記電流値の変化から前記サブタンクのインク量を判断する判断工程とを有することを特徴とするインク量検知方法を備える。

従って本発明によれば、サブタンクへのインク供給とサブタンクのインク量検知の実行タイミングを異ならせることで正確にサブタンク内のインク量を測定することができるという効果がある。

本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の構成概略を示す部分破断斜視図である。 図１に示した記録装置のインク供給系の構成を示す図である。 図１に示す記録装置の制御構成を示すブロック図である。 インクタンク内のインクを使い切り、サブタンク内のインクを使用して記録動作を実行している（ストップレス記録）状況でのインク供給系の状態を示す図である。 ストップレス記録の制御シーケンスを示す図である。 インクタンクを交換後のインク供給系の状態を示す図である。 ストップレス記録制御中に必要となるサブタンク充填制御の詳細な処理シーケンスを示すフローチャートである。 サブタンク内のインク量検知の測定電圧とサブタンク充填時間との関係を示す図である。 図８（ａ）に示す３つの領域それぞれに対応するサブタンク４内のインク量の変化を示す図である。 設定条件を説明する図である。 電圧の時間変化の具体例を示す図である。 インク供給動作及びインク量検知動作とサブタンク充填時間との関係を示す図とサブタンク内のインク量検知による測定電圧とサブタンク充填時間との関係を示す図である。 インク供給動作のタイミングとインク量検知のタイミングを異ならせる様子を示す図である。

以下添付図面を参照して本発明の好適な実施例について、さらに具体的かつ詳細に説明する。なお、既に説明した部分には同一符号を付し重複説明を省略する。

なお、この明細書において、「記録」（「プリント」という場合もある）とは、文字、図形等有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わない。また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わず、広く記録媒体上に画像、模様、パターン等を形成する、または媒体の加工を行う場合も表すものとする。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、広く、布、プラスチック・フィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革等、インクを受容可能なものも表すものとする。

さらに、「インク」（「液体」と言う場合もある）とは、上記「記録（プリント）」の定義と同様広く解釈されるべきものである。従って、記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成または記録媒体の加工、或いはインクの処理（例えば記録媒体に付与されるインク中の色剤の凝固または不溶化）に供され得る液体を表すものとする。

またさらに、「ノズル」とは、特にことわらない限り吐出口ないしこれに連通する液路およびインク吐出に利用されるエネルギーを発生する素子を総括して言うものとする。

以下に用いる記録ヘッド用基板（ヘッド基板）とは、シリコン半導体からなる単なる基体を指し示すものではなく、各素子や配線等が設けられた構成を差し示すものである。

さらに、基板上とは、単に素子基板の上を指し示すだけでなく、素子基板の表面、表面近傍の素子基板内部側をも示すものである。また、本発明でいう「作り込み（built-in）」とは、別体の各素子を単に基体表面上に別体として配置することを指し示している言葉ではなく、各素子を半導体回路の製造工程等によって素子板上に一体的に形成、製造することを示すものである。

次に、インクジェット記録装置の実施例について説明する。この記録装置は、ロール状に巻かれた連続シート（記録媒体）を使用し、そのシートにＢ０やＡ０サイズの画像を記録する大判プリントを行う装置である。なお、使用する記録媒体にカット紙を用いても良いことは言うまでもない。

図１は、本発明の代表的な実施例であるインクジェット記録装置の構成概略を示す部分破断斜視図である。

図１に示すように、インクジェット記録装置（以下、記録装置）５０は互いに向き合った２つの脚部５５の上端部に跨るように固定されている。キャリッジ６０には、記録ヘッド１が搭載されている。記録時は搬送ロールホルダユニット５２にセットされた記録媒体を記録位置まで給紙し、キャリッジ６０がキャリッジモータ（不図示）及びベルト６２より矢印Ｂで示す方向（主走査方向）に往復移動しながら、記録ヘッド１の各ノズルからインク滴が吐出される。キャリッジ６０が記録媒体の一端まで移動すると、搬送ローラ５１が所定量だけ記録媒体を矢印Ａで示す方向（副走査方向）へ搬送する。このように記録動作と搬送動作とを交互に繰り返すことにより記録媒体全体に画像を形成する。画像形成後は、カッタ（不図示）によって記録媒体をカットし、カットされた記録媒体はスタッカ５３に積載されていく。

インク供給ユニット６３には、黒、シアン、マゼンタ、イエロなどといったインク色ごとに分かれた（装置に脱着可能な）インクタンク５が備えられており、インクタンク５は供給チューブ２に接続されている。また、供給チューブ２はキャリッジ６０の往復運動の際に暴れることのないように、チューブガイド６１によって束ねられている。

記録ヘッド１の記録媒体に対向した面には主走査方向と略直交した方向に複数のノズル列（不図示）を持ち、ノズル列単位で供給チューブ２と接続している。

さらに回復ユニット７０が主走査方向に記録媒体範囲外で、かつ記録ヘッド１のノズル面に対向する位置に設けられている。回復ユニット７０は、必要に応じて記録ヘッド１のノズル面からインク又は空気を吸い出すノズルのクリーニングや記録ヘッド内部に溜まった空気を強制的に吸い出す吸引動作を実行する。

記録装置５０の右側には操作パネル５４が設けられており、インクタンク５内のインクが空になった際に警告メッセージを表示してユーザにその旨を通知し、インクタンク５の交換を促すことができる。

図２に図１に示した記録装置のインク供給系の構成を示す図である。前述のように、記録装置５０は複数の色のインクを使用するがインク供給系の構成は、複数のインクにわたって共通な構成なので、ここでは一色のインクの供給系について示す。

図２に示すように、記録装置に脱着可能な容積一定のインクタンク５は底部に２か所のジョイント部を有しており、そのジョイント部が装置の第１の中空管８及び第２の中空管９と連結している。第１の中空管８及び第２の中空管９は中空の金属針で構成されている。インクタンク５内の第２の中空管９の周囲にインクタンク底面から立ち壁４２が形成されている。この構造により、第１の中空管と第２の中空管との間に微小電流（定電流）を流した場合、立ち壁４２よりも貯留したインク残量の高さが低くなっていると、インクを介した電流の流れが妨げられ、２つの中空管の間の抵抗値が増加する。これによって、インクタンク５内のインク切れが近いことを検出可能にしている。

また、インクタンク５が記録装置から外された場合にも、２つの中空管の間の抵抗値が増加し、新たなインクタンク５と交換された後には、２つの中空管の間の抵抗値が低下するので、このような抵抗値の変化からもインクタンクの脱着を検出可能である。

第２の中空管９は大気連通室６に連通しており、大気連通室６内の大気連通路７を介して、インクタンク５は大気と連通する。また、インクタンク５の底面４５と容積一定のサブタンク４の天面４６とを第１の中空管８で連通し、サブタンク４と記録ヘッド１は供給チューブ２を介して連通している。サブタンク４は天面の略全域を垂直方向下側にいくほど断面積が広がる傾斜面４９で構成し、最も高い位置（即ち、天面４６）で第１の中空管８と接続している。そして、サブタンク４内の上部には、金属によって構成された電極部（中実管）１０が設けてある。第１の中空管８と電極部１０との間に微小電流（定電流）を流した際、これらの間の抵抗値により、サブタンク内のインクが満タンかどうかを検知している。

サブタンク４からのインク流出口は側面４７の最も低い位置４８に設けている。サブタンク４と供給チューブ２との間には供給流路を開放／閉塞することが可能な容積変化可能な可撓性部材によって構成された開閉弁３が設けてある。開閉弁３は圧縮バネ３８で常時開放方向に付勢されており、カム３７によってレバー３９が押され、中心軸４０を中心に回転することで閉塞する。カム３７はフォトセンサ４１によって位置出し可能に構成しており、駆動源であるＤＣモータ３５によりギア３６を介して回転制御している。なお、ここでは開閉弁３がサブタンク４に具え付けられている構成を示しているが、サブタンク４と記録ヘッド１との間のインク供給チューブ２に開閉弁３を設けてもよい。

図３は図１に示す記録装置の制御構成を示すブロック図である。

図３に示すように、記録装置５０には装置全体を制御するＣＰＵ１１、ユーザが操作するキーや情報を表示する操作パネルを含むユーザインタフェース１２、制御ソフトウエアを内蔵するＲＯＭ１３を備える。さらに、記録装置５０は制御ソフトウエアを動作させる際に一時的に使用するＲＡＭ１４、制御信号やセンサ信号や記録信号などを入出力するＩ／Ｏポート１５、図１で言及したような駆動部１６、インクタンクの残量を検出するインク残量センサ１７を備える。

インク残量センサ１７は、上述した第１の中空管８と第２の中空管９との間に微小電流を流したときの、これらの間の抵抗値を監視し、インク切れが近いことを検出する。インクタンク５の脱着を検出するインクタンク装着センサ１８は、インクタンク５に備えられたＥＥＰＲＯＭ２０から読込値で、その脱着を判断している。また、インクタンク装着センサ１８を介してＥＥＰＲＯＭ２０の内容は書き換えられる。

図４はインクタンク５内のインクを使い切り、サブタンク４内のインクを使用して記録動作を実行している（ストップレス記録）状況でのインク供給系の状態を示す図である。なお、図４において、図２を参照して既に説明した構成要素には同じ参照番号を付し、その説明は省略する。

図５はストップレス記録の制御シーケンスを示す図である。

記録装置５０はインクタンク５内のインクを使い切った際は、サブタンク４内のインクを用いて画像形成を継続可能であり、サブタンク４内のインクを消費すると、大気連通路７からインクタンク５を経由して空気がサブタンク４に導入される。図４に示すように、導入された空気はサブタンク４の上方に溜まる。このような状態でされたにサブタンク４内のインクをさらに消費すると、サブタンク４内のインク面が低下し、第１の中空管８と電極部１０とがインクを介して電気的に接続されなくなる。その結果、これらの間に電流が流れにくくなる。

従って、ステップＳ２０１では、第１の中空管８と電極部１０との間に微小電流を流し、これらの間の電圧値を測定することで、サブタンク４内のインクが消費されている（即ち、サブタンクが満タンではない）ことを検知することができる。ここで、サブタンク４内のインクを消費されていると判断されることは、インクタンク５が空になったことを示しており、処理はステップＳ２０２に進み、ユーザにインクタンク５が空であることを操作パネルを通じて通知し、インクタンクの交換を促す。

インクタンク５が交換されるまでの間、サブタンク４内のインク使用許容量までは画像形成を許容し、続行する。この実施例では、その許容量は約１１ｍｌであり、記録装置５０では記録可能な最大サイズの用紙に１００％の濃度で記録した場合に最低１枚は記録可能なインク量に相当する。インク使用許容量を使用しきったかどうかは次の方法で判定する。即ち、サブタンク４内のインク使用許容量を予め記録装置に記憶させておき、記録ヘッド１からのインク液滴吐出数をカウントすることでインク消費量を計算する。次に、その消費量と許容量を比較して、消費量が許容量以下であれば、記録を許容し、許容量を超えた場合は、画像形成を停止させて、インクタンク５が空であることを通知しながらインクタンク５の交換を待つ。ここでは、サブタンク４のインク残量をその検知手段を設けずに、インクの吐出量に換算する方法を用いたが、サブタンク４内にインク残量検知手段を設けても良い。

ステップＳ２０３では、サブタンク４内のインク使用許容量を消費しきる前にインクタンクを交換したかどうかを調べ、交換がなされたと判断した場合、処理はステップＳ２０４に進み、画像形成中であるかどうかを調べる。そして、画像形成中であると判断された場合には、その画像形成の終了を待ち合わせる。そして、画像形成の停止を確認して、処理はステップＳ２０５に進み、次の画像形成の開始前にサブタンク４内にインクを充填する。なお、サブタンクへのインク充填制御の詳細については後述する。充填後に次の画像形成を開始する。このようにして、画像形成の間（例えば、あるページとその次のページの記録の間など）に、サブタンクへのインク充填を行う。

これに対して、ステップＳ２０３において、インクタンク５の交換がまだなされていないと判断された場合、処理はステップＳ２０７に進み、さらにサブタンク４内のインク使用許容量を消化しきったかどうかを調べる。ここで、その許容量を消化したと判断された場合、処理はステップＳ２０７に進み、直ちに記録動作を停止する。これは、記録を停止しないと、サブタンク４からインク供給流路を経由して記録ヘッド１へ空気が混入し、結果、インク吐出不良が発生し、記録画像の品位が低下するためである。そして、ステップＳ２０８では、インクタンク５の交換を促すメッセージを表示する。

図６はインクタンク５を交換後のインク供給系の状態を示す図である。

図６において、（ａ）は開閉弁３を閉塞から開放にした状態を示し、（ｂ）は開閉弁３を開放から閉塞にした状態を示している。この実施例では、開閉弁３の容積をＶ１、第１の中空管の容積をＶ２とした際に、Ｖ１＞Ｖ２の関係が成り立つようにしている。この実施例では、Ｖ１＝約０．４５ｍｌ、Ｖ２＝約０．０９ｍｌである。従って、図６（ａ）に示すように、開閉弁３を閉塞状態から開放状態にすると、容積Ｖ１―Ｖ２（約０．３６ｍｌ）分のインクをインクタンク５からサブタンク４へ引き込むことができる（インクの流入）。この容積をＶ３（＝Ｖ１−Ｖ２）とする。その際、インクタンク５へは大気連通室６から空気が容積Ｖ３分引き込まれる（空気の流出）。

その後、図６（ｂ）に示すように、ＤＣモータ３５によってカム３７を回転させてレバー３９により開閉弁３を押圧させ、開放状態から閉塞状態にすることで、サブタンク４内の空気が容積Ｖ３分だけサブタンク４からインクタンク５へ押し出される。この際、インクタンク５から容積Ｖ３分のインクが大気連通室６へ押し出される。この時、開閉弁３から記録ヘッド１までのインク供給流路の圧損が開閉弁３からインクタンク５までの圧損に比べてはるかに大きいため、インクは記録ヘッド１側には殆ど流れない。

その後、再び図６（ａ）に示すように、ＤＣモータ３５によってカム３７を回転させて、圧縮バネ３８でレバー３９を付勢すると、開閉弁３は閉塞状態から開放状態になる。その際、大気連通室６からインクをＶ３分インクタンク５へ引き込むと当時にインクタンク５からサブタンク４へＶ３分インクを引き込む。その後、再びＤＣモータ３５を回転させて図６（ｂ）に示すように開閉弁３を開放状態から閉塞状態にする。即ち、１回の開閉弁３の開閉動作により所定量のインクがインクタンク５からサブタンク４に充填される。

図７はストップレス記録制御中に必要となるサブタンク充填制御の詳細な処理シーケンスを示すフローチャートである。

この実施例では、ステップＳ３０１において、開閉弁３の開閉動作（充填用）を繰り返し制御する。そして、ステップＳ３０２ではその開閉動作毎にサブタンク４がインクで満たされたかどうかを確認する。これは、上述のように第１の中空管８とサブタンク４に設けた電極部１０との間に微小電流を流し、その結果得られる、第１の中空管８と電極部１０との間の電圧値を測定することによって確認することができる。

ここで、インクで満たされていないと判断された場合、処理はステップＳ３０３に進み、インクタンク５内にインクがあるかどうかを確認する。ここで、インクがあると判断された場合は、処理はステップＳ３０１に戻り、開閉弁３の開閉動作（充填用）を繰り返す。これに対して、インクタンク５内にインクがないと判断された場合、処理はステップＳ３０４に進み、インクタンク５の交換を促し、ステップＳ３０５においてインクタンクの交換完了を待ち合わせる。そして、インクタンク５の交換が確認されたなら、処理はステップＳ３０１に戻り、再び開閉弁３の開閉動作（充填用）を繰り返す。

なお、インクタンク５内にインクがあるかどうかは、第１の中空管８と第２の中空管９との間に微小電流を流した際にこれらの間の電圧値を測定することによってインク切れが近いことを判断する。また、インク切れが近く、残量がゼロにちかい（ニアエンド）場合の判断は、インクタンク５のＥＥＰＲＯＭ２０に格納されている残量の情報に基づいて行う。即ち、開閉弁３の一回の開閉動作によりＶ３の容量（約０．３６ｍｌ）をインクタンク５からサブタンク４へ導入可能なので、ＥＥＰＲＯＭ２０に格納されている残量を示す情報から計算することで判断する。

さて、ステップＳ３０２により、サブタンク４がインクで満たされたことが確認されると、処理は終了する。

なお、この実施例では、インク供給のためにインク溜まりとしても機能する開閉弁を用いるとしたが、そのインク供給手段と開閉弁を分けてもよい。その場合は、そのインク供給手段をサブタンクと開閉弁の間に設けた方が望ましい。また、インク供給手段は蛇腹形態でもダイアフラム形態でも良く、容積変化可能な可撓性部材で形成された物でよい。

さて、図７に示すサブタンク充填制御において、この実施例では、サブタンク４にインクを充填する開閉弁３の開閉動作の実行間隔に対して、サブタンク４内のインク量を検知する検知間隔は別に制御する。即ち、サブタンク充填制御が開始されると開閉弁３の開閉動作とサブタンク４内のインク量検知をそれぞれの間隔で連続的に実行する。

図８はサブタンク内のインク量検知の測定電圧とサブタンク充填時間との関係を示す図である。

図８において、（ａ）はサブタンク充填制御を実行した際に、サブタンク４内のインク量検知の測定結果（中空管８と電極部（中実管）１０の間に微弱な電流を流した際の電圧値の測定結果）の時間変化を示している。図８（ａ）において、検知電圧の時間変化は３つの領域に分けられる。即ち、領域１はサブタンク充填動作開始からの電圧が高い値から電圧が下がり始めるまでの領域、領域２は電圧が変動しながら低下している領域、領域３は電圧が低下して安定している領域である。

図９は、図８（ａ）に示す３つの領域それぞれに対応するサブタンク４内のインク量の変化を示す図である。各領域におけるサブタンク４内のインクの状態は、次のように説明できる。

即ち、領域１は図９（ａ）に示すように中実管１０の高さまでインクが供給されていない状態である。領域２は図９（ｂ）に示すように中実管１０の高さまでインクが供給されて開閉弁３の開閉動作の度にインクが矢印のように流れて中空管８と中実管１０との間の電圧値が変動している状態である。そして、領域３は図９（ｂ）に示すようにサブタンク４内がインクで満たされている状態である。

このように図２に示すようなインク流路構成の場合、サブタンク充填中の中空管８と中実管１０との間の電圧値の挙動から、サブタンク４内がインクで満たされた領域３を検出する条件が設定される。

図１０は設定条件を説明する図である。即ち、図１０に示すように、条件１として領域１での検知電圧が所定の電圧以下（この実施例では２．１Ｖ以下）の値であることを設定する。また、条件２として前回測定電圧との差の絶対値が所定の閾値以下（この実施例では０．１Ｖ以下）であることを所定回数（この実施例では５回）連続で検出することを設定する。そして、これら２つの条件の両方が満たされた場合にサブタンク４内がインクで満たされたと判定する。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した電圧変化の挙動に対して図１０に示した２つの条件を用いて判定した結果を示す図である。図８（ｂ）によれば、領域１では図１０に示す条件１を満たさず、領域２では図１０に示す条件２を満たさないが、領域３では条件１、２の両方を満たすため矢印Ｃの時点でサブタンク４内がインクで満たされたと判定される。

しかしながら、発明者は、実際にはサブタンク内がインクで満たされていないにもかかわらず、インクが満たされたと判定されてしまう場合があることを発見した。

図１１はその具体例を示す電圧の時間変化を示す図である。

図１１に示すように、図１０に示す２つの条件を用いて判定を行ってもサブタンク４内がインクで満たされたとの判定が不正確になっている。図１１に示す領域２では、今回の測定電圧値と前回の測定電圧値との差が小さいため、条件２を矢印Ｄの時点で満たしてしまう。しかしながら、実際にサブタンク内がインクで満たされるのは矢印Ｅで示す時点のため、矢印Ｄのタイミングではサブタンク４内がインクで満たされていない。

ここで、サブタンク４内のインク量検知を実行したタイミングにおける開閉弁３の開閉状態をフォトセンサ４１で検出したところ、開閉弁３は同じ状態を繰り返していた。

図１２はインク供給動作及びインク量検知動作とサブタンク充填時間との関係を示す図とサブタンク内のインク量検知による測定電圧とサブタンク充填時間との関係を示す図である。

図１２において、（ａ）は図１１に示す測定を行った時のインク量検知動作の検知間隔とインク供給動作の実行間隔を示している。図１２（ａ）に示す場合、フォトセンサ４１の結果（即ち、インク供給のタイミング）とインク量検知タイミングとは、矢印と●との位置が示唆するように揃っている。これは、サブタンク内がインクで満たされていないにも係らず、サブタンク内のインクの流れ等を介して中空管８と中実管１０との間で電流が流れてしまったことによると考えられる。さらに全てのインク量検知動作のタイミングが、開閉弁３の開閉状態が同じ状態となるタイミングで実行しているため、中空管８と中実管１０との間のインクの流れ方が毎回類似する。このため、毎回ほぼ同じ量の電流が流れてしまうため、電圧値の変動が小さくなったと考えられる。

発明者らはこの点について考察し、サブタンク４内のインク量検知動作を実行したタイミングにおける開閉弁３の開閉状態を毎回異なる状態となるように制御することで、回避できることを見出した。

具体的には、図７に示したサブタンク充填制御において、サブタンク４にインクを充填する開閉弁３の開閉動作の実行間隔に対して、サブタンク４内のインク量検知動作の検知間隔は別に制御する。そして、インク量検知動作の検知間隔が開閉弁３の開閉動作の実行間隔の整数倍と異なるように制御することで、サブタンク４内のインク量検知動作を実行したタイミングにおける開閉弁３の開閉状態を異ならせる。

例えば、図１２（ｂ）に示すように、インク量検知動作の検知間隔（Ｔｐ）を２．３１秒、インク供給動作の実行間隔（Ｔｓ）を０．３２秒に設定することにより、ＴｐはＴｓの７．２倍で整数倍とならないように設定する。これにより、インク量検知のタイミング毎に開閉弁３の開閉状態が異なるようになる。従って、サブタンク内にインクの流れ等があり、たとえ中空管８と中実管１０との間に電流が流れたとしても、毎回同じ量の電流が流れることを回避することができ、電圧値に変動を生じさせることができる。

図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）に示すように、インク量検知動作とインク供給動作の実行間隔をそれぞれ制御した場合のインク量検知により測定される電圧変化を示している。図１２（ｃ）に示されるように、領域２においても電圧が０．１Ｖより大きく変動しているため条件２は満たされず、領域３の矢印Ｆのタイミングで図１０に示した２つの条件が満たされたと判定される。つまり、サブタンク４内にインクは満たされた時点で正しく判定がなされるのである。

さて、以上説明した実施例では、サブタンク４内のインク量検知を１色のインクに対してのみ実行する例を用いて説明したが、本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、インク量検知動作の検知間隔の間に、検知対象とするインクを切り替えて測定を行ったり、インクタンクとサブタンクを切り替えて測定を行ってもよい。

このように、この実施例では図７に示すサブタンク充填制御中に図１０に示す条件でサブタンク４内がインクで満たされているかを判定する場合に、インク量検知動作の検知間隔が開閉弁３の開閉動作の実行間隔の整数倍とは異なるように制御している。この結果、図１０に示す条件で判定を行った際に、サブタンク充填中におけるサブタンク内のインク量の測定を正確に行うことが可能になる。

次に、サブタンク４内のインク量検知動作の検知間隔が開閉弁３の開閉動作の実行間隔の整数倍と異なるように制御する場合に、其々の間隔の設定方法について説明する。

それぞれの間隔の設定により、インク量検知タイミングにおける開閉弁３の開閉状態を異ならせることができる。この開閉状態の変動により、インク量検知タイミングでの電圧値が変動する。そこで、この実施例では其々の間隔の設定範囲を規定することにより、開閉状態の変動を最大にすることでサブタンク内のインク量測定をより正確にする。

インク量検知動作の検知間隔が開閉弁３の開閉動作の実行間隔よりも長い場合、インク量検知タイミング毎に開閉弁３の開閉状態が異なるようにするために、インク量検知間隔（Ｔｐ）が開閉弁３の開閉動作の実行間隔（Ｔｓ）の整数（Ｎ）倍でない必要がある。

即ち、
Ｔｐ≠（Ｔｓ×Ｎ）……（１）
の関係を満たす必要がある。ここで、ＮはＴｐ割るＴｓの整商である。

図１３はインク供給動作のタイミングとインク量検知のタイミングを異ならせる様子を示す図である。図１３において、インク量検知するタイミング毎における開閉弁３の開閉状態の違いは●と矢印の位置（タイミング）の差であり、（Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）の分だけ開閉状態が遅れている。この遅延時間（Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）によってサブタンク４内の中空管８と中実管１０間のインクの流れ方が変わり、測定値の変動度合いが変わってくる。

サブタンク４内のインクが満たされた判定は図１０に示した条件を用いるので、インク量検知を連続的にＣｒ回、実行する間の開閉弁３の開閉状態の遅れ時間の合計は（Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）×Ｃｒになる。この合計（Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）×Ｃｒが式（２）が示す条件のように開閉弁３の開閉動作の実行間隔（Ｔｓ）以上になると、開閉弁３の開閉状態の遅延時間が開閉弁３の開閉動作の１周期以上となる。つまり、サブタンク４内の中空管８と中実管１０との間のインクの流れ方の変動が最大となる開閉弁３の開状態と閉状態がＣｒ回のインク量検知測定中に含まれることになる。式（２）が示す条件とは以下の通りである。即ち、
（Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）×Ｃｒ≧Ｔｓ ……（２）
である。

サブタンク４内がインクで満たされていなければ、Ｃｒ回のインク量検知測定中に電圧値が変動して図１０に示した条件が満足されず、サブタンク充填制御が継続される。

さて、式（２）の両辺をＣｒで割ると式（３）が得られる。即ち、
（Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）≧（Ｔｓ／Ｃｒ） ……（３）
である。式（３）は、インク量検知タイミング毎に生じる開閉弁３の開閉状態の遅延時間（Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）は開閉弁３の開閉動作の実行間隔を連続測定回数のＣｒで割った値（Ｔｓ／Ｃｒ）以上になることが望ましいことを示している。

これを考慮し、この実施例では、開閉弁３の開閉動作の実行間隔（Ｔｓ）がＴｓ＝０．３２秒、連続測定回数（Ｃｒ）が５回、Ｎ＝７の場合、式（３）よりサブタンク４内のインク量検知の検知間隔（Ｔｐ）を２．３０４秒以上に設定した。

なお、インク供給動作の実行間隔（Ｔｓ）が式（２）が示唆するように、ある範囲の装置ばらつきを持っている場合、インク量を検知する検知間隔（Ｔｐ）はＴｓのばらつき上限値（Ｔｓ１）よりも大きな値に設定することが望ましい。なお、式（２）に示す装置ばらつきは、モータ等の影響によるものであるため、検知間隔が最大となる構成を意図的に作り出して測定することで、ばらつき上限値（Ｔｓ１）を求めることができる。

以上説明したように、インク量検知動作の検知間隔が開閉弁の開閉動作の実行間隔の整数倍と異なるように制御する場合に、その検知間隔（Ｔｐ）と実行間隔（Ｔｓ）が連続測定回数（Ｃｒ）と整数（Ｎ）を用いて、式（３）の関係になるよう制御している。なお、連続測定回数（Ｃｒ）は１０以下の方が測定時間の短縮のためにも望ましい。

従って以上説明した実施例に従えば、Ｃｒ回のインク量検知タイミングにおいて、開閉弁３の開閉動作の１周期以上で測定を行え、測定電圧の変動を最大することができるため、サブタンク内のインク量測定を正確に行うことができる。

なお、この実施例では第１の中空間８と電極部１０との間に微小電流（定電流）を流したときの電圧値を検知し、検知された電圧値の変化からインクを介した通電を検知してインク量を判断している。しかしながら、本発明はこれによって限定されるものではない。例えば、第１の中空間８と電極部１０との間に一定電圧を印加した時に流れる電流値を検知し、検知された電流値の変化からインク量を判断してもよい。この場合には、検知された電流値が予め定められた電流以上であり、かつ、連続して２つの電流値の差の絶対値が予め定められた電流値以下であることが予め定められた回数、連続して検出された場合にサブタンクがインクで満たされたと判断することができる。

Claims (16)

1. インクを貯留する脱着可能なインクタンクと、前記インクタンクから供給されたインクを貯留するサブタンクとを備え、前記サブタンクから供給されたインクを用いて記録ヘッドにより記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、
   前記インクタンクと前記サブタンクとの間のインクの流路として機能するように、前記インクタンクの底部と、前記サブタンクの上部とに接続される金属でできた第１の中空管と、
   前記インクタンクから前記サブタンクに予め定められた量のインクを供給させる供給手段と、
   前記サブタンクの上部に設けられた電極部と、
   前記サブタンクと接続された前記第１の中空管と前記電極部との間に定電流を流した際の電圧値を検知する検知する検知手段と、
   前記供給手段によるインク供給動作の実行のタイミングと前記検知手段による前記サブタンクのインク量検知動作の実行のタイミングとを異ならせるよう制御する制御手段と、
   前記検知手段により検知された前記電圧値の変化から前記サブタンクのインク量を判断する判断手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記インク量検知動作の検知間隔が前記インク供給動作の実行間隔より長い場合に、前記インク供給動作の実行間隔の整数倍と前記インク量検知の検知間隔とが異なることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記判断手段は、前記検知手段により検知された電圧値が予め定められた電圧以下であり、かつ、前記検出手段により連続して２つの電圧値の差の絶対値が予め定められた閾値以下であることが予め定められた回数、連続して検出された場合に前記サブタンクがインクで満たされたと判断することを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記インク量検知動作の検知間隔をＴｐとし、
   前記インク供給動作の実行間隔をＴｓとし、
   前記予め定められた回数をＣｒとし、
   前記整数倍をＴｐをＴｓで割った際の整商、Ｎとした場合に、
   （Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）≧（Ｔｓ／Ｃｒ）
   となる関係があることを特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録装置。
5. インクを貯留する脱着可能なインクタンクと、前記インクタンクから供給されたインクを貯留するサブタンクとを備え、前記サブタンクから供給されたインクを用いて記録ヘッドにより記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置であって、
   前記インクタンクと前記サブタンクとの間のインクの流路として機能するように、前記インクタンクと、前記サブタンクの上部とに接続される金属でできた第１の中空管と、
   前記インクタンクから前記サブタンクに所定量のインクを供給させる供給手段と、
   前記サブタンクの上部に設けられた電極部と、
   前記サブタンクと接続された前記第１の中空管と前記電極部との間に定電圧を印加した際に流れる電流値を検知する検知する検知手段と、
   前記供給手段によるインク供給動作の実行のタイミングと前記検知手段による前記サブタンクのインク量検知動作の実行のタイミングとを異ならせるよう制御する制御手段と、
   前記検知手段により検知された前記電流値の変化から前記サブタンクのインク量を判断する判断手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
6. 前記インク量検知動作の検知間隔が前記インク供給動作の実行間隔より長い場合に、前記インク供給動作の実行間隔の整数倍と前記インク量検知の検知間隔とが異なることを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記判断手段は、前記検知手段により検知された電流値が予め定められた電流値以下であり、かつ、前記検知手段により連続して２つの電流値の差の絶対値が予め定められた閾値以下であることが予め定められた回数、連続して検出された場合に前記サブタンクがインクで満たされたと判断することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記インク量検知動作の検知間隔をＴｐとし、
   前記インク供給動作の実行間隔をＴｓとし、
   前記予め定められた回数をＣｒとし、
   前記整数倍をＴｐをＴｓで割った際の整商、Ｎとした場合に、
   （Ｔｐ−Ｔｓ×Ｎ）≧（Ｔｓ／Ｃｒ）
   となる関係があることを特徴とする請求項７に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記供給手段は、前記サブタンクと前記記録ヘッドとの間若しくは前記サブタンクに設けられ、前記サブタンクと前記インクタンクとの間で、空気或いはインクの流入と流出とを制御する開閉弁であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記インクタンクから前記サブタンクにインクを充填するために、前記サブタンクの空気を前記インクタンクに流出させるよう前記開閉弁を開放状態から閉塞状態し、さらに、前記インクタンクのインクを前記サブタンクに流入させるために前記開閉弁を閉塞状態から開放状態にすることで、前記インク供給動作が行われることを特徴とする請求項９に記載のインクジェット記録装置。
11. 前記開閉弁の開閉動作に従って、前記空気或いはインクの流入と流出とにより容積が変化するインク溜まり部とをさらに有することを特徴とする請求項９又は１０に記載のインクジェット記録装置。
12. 前記開閉弁は前記インク溜まり部としても機能することを特徴とする請求項１１に記載のインクジェット記録装置。
13. 前記制御手段は、前記インクタンクが装着されており、前記判断手段が前記サブタンクがインクでまだ満されていないとを判断した場合に、前記供給手段を制御して前記インクタンクから前記サブタンクにインクを充填することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
14. 前記判断手段により前記サブタンクがインクで満たされていないとを判断した場合でも前記サブタンクからのインクの供給により前記記録ヘッドによる記録を続行するよう制御する記録制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
15. インクを貯留する脱着可能なインクタンクと、前記インクタンクから供給されたインクを貯留するサブタンクと、前記インクタンクと前記サブタンクとの間のインクの流路として機能するように、前記インクタンクの底部と前記サブタンクの上部とに接続される金属でできた中空管と、前記インクタンクから前記サブタンクに予め定められた量のインクを供給させる供給手段と、前記サブタンクの上部に設けられた電極部とを備え、前記サブタンクから供給されたインクを用いて記録ヘッドにより記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置におけるインク量検知方法であって、
    前記サブタンクと接続された前記中空管と前記電極部との間に定電流を流した際の電圧値を検知する検知する検知工程と、
    前記供給手段によるインク供給動作の実行のタイミングと、前記検知工程における前記サブタンクのインク量検知動作の実行のタイミングとを異ならせるよう制御する制御工程と、
    前記検知工程において検知された前記電圧値の変化から前記サブタンクのインク量を判断する判断工程とを有することを特徴とするインク量検知方法。
16. インクを貯留する脱着可能なインクタンクと、前記インクタンクから供給されたインクを貯留するサブタンクと、前記インクタンクと前記サブタンクとの間のインクの流路として機能するように、前記インクタンクの底部と前記サブタンクの上部とに接続される金属でできた中空管と、前記インクタンクから前記サブタンクに予め定められた量のインクを供給させる供給手段と、前記サブタンクの上部に設けられた電極部とを備え、前記サブタンクから供給されたインクを用いて記録ヘッドにより記録媒体に記録を行うインクジェット記録装置におけるインク量検知方法であって、
    前記サブタンクと接続された前記中空管と前記電極部との間に定電圧を印加した際に流れる電流値を検知する検知する検知工程と、
    前記供給手段によるインク供給動作の実行のタイミングと、前記検知工程における前記サブタンクのインク量検知動作の実行のタイミングとを異ならせるよう制御する制御工程と、
    前記検知工程において検知された前記電流値の変化から前記サブタンクのインク量を判断する判断工程とを有することを特徴とするインク量検知方法。

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