JP2015134433A - カートリッジ式インクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実装した溶剤カートリッジが空になったことを直接的に検知する。【解決手段】空検知ユニット本体710は、プリンタ本体200の内部配管の一部を構成する光透過管720と、投光器722と、受光器724とで構成されている。光透過管720は透明管、典型的にはガラス管、フッ素樹脂（ＰＦＡ）管で構成される。投光器722、受光器724は光透過管720に臨んで配置されている。溶剤カートリッジ500から供給される溶剤で光透過管720が満たされるが、溶剤カートリッジ500が空になると、光透過管720がガスで満たされる。この変化に伴う受光器724の受光量の変化によって溶剤カートリッジ500が空になったことを検知する。【選択図】図10

Description

本発明は、溶剤カートリッジからの溶剤によってインク液の粘度を調整するコンティニュアス方式のインクジェット記録装置に関し、より詳しくは、溶剤カートリッジが空になったことを検知する機能を備えたインクジェット記録装置に関する。

ワークの表面に文字や図形を印字するのにインクジェット記録装置が用いられている（特許文献１）。このインクジェット記録装置は、一般的にインクジェットプリンタと呼ばれている。インクジェットプリンタは、製造ライン上に配置されるヘッドと、ヘッドにインクを供給するコントローラ本体とを有し、インク液を帯電させると共に粒子化し、粒子化したインク粒を偏向させることでワーク表面に印字する。

特許文献１に開示のインクジェット記録装置は、ワークにインク粒を印字しないときもヘッドに対するインク液の供給が継続され、このインク液はインク受けであるガターを介して回収される。すなわち、特許文献１のインクジェット記録装置はコンティニュアス方式のインクジェットプリンタである。

インクジェット記録装置にインク又は溶剤を補充する方式として、インクジェット記録装置に予備タンクを設置する方式(特許文献１)が数多く採用されている。しかし予備タンクを設置する方式では、特にインクを予備タンクに充填するときに周囲を汚染する可能性がある。このことから、インクジェット記録装置に脱着可能なカートリッジを使うカートリッジ方式を採用したインクジェット記録装置が出現している（特許文献２）。

カートリッジ方式を採用する場合、ポンプでカートリッジ内の液体を吸い出すときに、カートリッジの内圧を大気圧状態に維持する方式と、密封状態のカートリッジから液体を吸い出す負圧方式とが考えられる。特許文献２は、後者つまり密封状態のカートリッジから液体を吸い出す方式を採用している。この負圧方式では、カートリッジから液体を吸い出すことに伴ってカートリッジの内圧は負圧になる。

カートリッジ方式を採用した場合、的確なカートリッジの交換のために、実装されているカートリッジが空になったことを検出する必要がある。この目的のために、特許文献２のインクジェットプリンタは、その本体内に設置したポンプつまりカートリッジ内の液体を吸い出すためのポンプを有し、このポンプとカートリッジとの間の管路に設置した圧力センサによってカートリッジが空になったか否かを検出する。特許文献２の記載によれば、カートリッジの容積が殆ど空になると、上記管路の圧力が急激に低下する。この現象を利用することで、カートリッジが空になったことを知ることができる。

特開２００７−１９０７２４号公報 特表２０１１−５００３５３号公報

カートリッジが空になったことを知るための手段として、例えば特許文献２に開示の手法つまりカートリッジに通じる管路の圧力を計測する手法を採用した場合、この手法は間接的であり、管路の圧力とカートリッジの残量とは必ずしも一致しない。カートリッジを構成する液体を収容するための容器は、ポンプによる吸い出しによって潰れて、その容積が小さくなる（減容化）。容器の潰れ易さの程度は多少なりとも個体差がある。そして、この個体差によって、上記管路の圧力は変化する。このことからも分かるように、特許文献２の手法は、カートリッジが殆ど空になったことを知るには有効であるが、カートリッジが本当に空になったことをより的確に検出することは事実上不可能である。

本発明は、溶剤カートリッジを備えたインクジェット記録装置を前提として、実装した溶剤カートリッジが空になったことを直接的に検知することのできるインクジェット記録装置を提供することにある。

上記の技術的課題は、本発明によれば、
溶剤カートリッジを脱着可能に受け入れるリザーバを有し、該溶剤カートリッジからの溶剤の補充によってインク液の粘度を調整するコンティニュアス方式のインクジェット記録装置であって、
インク液を蓄えるメインタンクと、
前記リザーバに接続され、前記リザーバに取り付けられた前記溶剤カートリッジの溶剤が流れる溶剤流通管と、
前記リザーバに取り付けられた前記溶剤カートリッジの溶剤を吸い込んで、前記溶剤流通管を介して前記メインタンクに供給するポンプと、
前記溶剤流通管の管路途中に設けられた光学式空検知機構とを有し、
前記光学式空検知機構は、
前記溶剤流通管と連通する光透過管と、
該光透過管に臨んで配置され、該光透過管に向けて光を投光する投光器と、
該光透過管からの反射光又は透過光を受光し、受光量に基づく信号を出力する受光器とを有し、
前記受光器からの出力信号に基づいて、前記リザーバに取り付けられた前記溶剤カートリッジの空検知が行われることを特徴とするインクジェット記録装置を提供することにより達成される。

本発明の好ましい実施形態では、溶剤カートリッジはその残量の減少に応じて変形して減容化する。この溶剤カートリッジには予めガスが入れられている。溶剤カートリッジの中の溶剤の残量がゼロになると空気が光透過管に入る。光透過管の中に溶剤が存在しているときと、光透過管の中に空気が存在しているときとでは、投光器から出射される光の光路が変化する。この変化は、受光器が受け取る光の量の変化を招く。したがって、受光器の受光量の変化によって溶剤カートリッジが空になったことを検知することができる。

前記投光器及び前記受光器は、一つの典型的な配置例として、前記光透過管の中に溶剤が存在しているときに、前記投光器から出射された光が前記受光器によって受け止められるように配置されている。他の典型的な配置例として、前記投光器及び前記受光器は、前記光透過管の中に気体が存在しているときに、前記投光器から出射された光が前記受光器によって受け止められるように配置されている。

本発明の作用効果、他の目的は、以下の本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。

実施例のカートリッジ式インクジェットプリンタを含む自動印字システムの全体構成図である。 インクジェットプリンタの全体構成図である。 インクカートリッジ、溶剤カートリッジの容器本体を構成するボトルの斜視図である。 カートリッジを受け入れるためにプリンタ本体に設置されたリザーバの中央部分の深部を説明するための断面図である。 リザーバに設置された中空針を示す図である。 溶剤カートリッジが空になったことを検知するための光学式空検知機構の基本構造を説明するための図である。 光学式空検知機構の主要部を構成する光学式空検知ユニットの斜視図である。 光学式空検知ユニットからホルダを取り外して光透過管を露出した状態を示す図である。 図７のＸ９−Ｘ９線に沿って切断した断面図である。 溶剤カートリッジが空になったことを光学的に検知する一つの態様を説明するための図であり、（Ａ）は光透過管の中が空気で満たされた状態を示し、（Ｂ）は光透過管の中が溶剤で満たされた状態を示す。 溶剤カートリッジが空になったことを光学的に検知する他の態様を説明するための図であり、（Ａ）は光透過管の中が空気で満たされた状態を示し、（Ｂ）は光透過管の中が溶剤で満たされた状態を示す。 溶剤カートリッジが空になったことを光学的に検知する更に別の態様を説明するための図であり、（Ａ）は光透過管の中が空気で満たされた状態を示し、（Ｂ）は光透過管の中が溶剤で満たされた状態を示す。 実施例のインクジェットプリンタの制御ブロック図である。 溶剤カートリッジが空になったことを光学的に検知するための手順の一例を説明するためのフローチャートである。 図１４のステップＳ２の負圧発生動作の手順を説明するためのフローチャートである。 図１４のステップＳ７の空検知リトライ処理の手順を説明するためのフローチャートである。

以下に、添付の図面に基づいて本発明の好ましい実施例を説明する。

自動印字システム及びインクジェットプリンタ：
図１は、カートリッジ式インクジェット記録装置を含む自動印字システムの一例の概略を示す図である。図示の自動印字システム１は、実施例のインクジェット記録装置２、ワーク検出センサ４、搬送速度センサ６及びディスプレイ装置８などで構成されている。

インクジェット記録装置２は一般的に「インクジェットプリンタ」と呼ばれていることから、このインクジェットプリンタという用語を使って説明すると、このインクジェットプリンタ２はインクを連続的に噴射するコンティニュアス方式のプリンタである。実施例のインクジェットプリンタ２は、ワーク搬送ライン１０に設置されてワーク搬送ライン１０を流れるワークＷに文字や図形を印字するのに用いられる。印字対象物であるワークＷは、例えば電子部品、プラスチック袋などである。ワーク検出センサ４は、ワークＷの有無を検出して印字を開始するトリガを出力し、このトリガ信号を受けてワークＷに対する印字が開始される。

インクジェットプリンタ２は、ワーク搬送ライン１０の近傍に設置されるプリンタ本体２００と、ワーク搬送ライン１０に設置されるヘッド３００とを有し、プリンタ本体２００とヘッド３００とは可撓性ホース１２によって連結されている。プリンタ本体２００とヘッド３００とは、これらの間で速乾性のインク液が循環され、そして、ヘッド３００は、次々と搬送されてくるワークＷに対してドット印字を実行する。図１の矢印はワークＷの搬送方向を示す。

回路構成（図２）：
図２は、カートリッジ式インクジェットプリンタ２での液流れの回路図である。図２を参照して、その概要を説明すると、プリンタ本体２００はメインタンク２０２及びコンディショニングタンク２０４を有し、このメインタンク２０２及びコンディショニングタンク２０４に充満した気体は排気管２０６を介して大気中に排出される。

メインタンク２０２内のインク液はインク循環管２０８によって循環される。このインク循環管２０８には、インク液の流れ方向に順に、メイン経路切替弁２１０、循環ポンプ２１２などが介装され、循環ポンプ２１２によってメインタンク２０２内のインク液がインク循環管２０８を通じて循環される。図中、Ｆはフィルタである。また、Ｖ１、Ｖ３〜Ｖ６などはダイアフラム式の電磁弁を示す。

また、インク循環管２０８には、このインク循環管２０８を流れるインク液の一部を取り込んで、そのインク液の粘度を検出するための粘度計２１４が介装されている。この粘度計２１４で検出されるインク液の粘度によってメインタンク２０２内のインク液の濃度が監視される。

メインタンク２０２へのインク液の補充はインクカートリッジ４００によって行われる。インクカートリッジ４００はインク補給管２２０を介して上記メイン経路切替弁２１０に接続され、このメイン経路切替弁２１０を制御することにより、インクカートリッジ４００のインクがメインタンク２０２に供給される。

メインタンク２０２への溶剤の補充は溶剤カートリッジ５００によって行われる。溶剤カートリッジ５００には、インク液の粘度を一定に保持するための溶剤である例えばメチルエチルケトン（ＭＥＫ）が収容されている。

プリンタ本体２００は、溶剤カートリッジ５００の近傍に光学式空検知機構７００を有する。この光学式空検知機構７００は後に詳しく説明する。図示の例では、溶剤カートリッジ５００は、光学式空検知機構７００及び「溶剤流通管」である溶剤補給管２２２を介して上記メイン経路切替弁２１０に接続されている。そして、このメイン経路切替弁２１０を制御することにより、溶剤カートリッジ５００の溶剤がメインタンク２０２に供給され、この溶剤によってメインタンク２０２内のインクの濃度調整が行われる。すなわち、メインタンク２０２内のインクを、インク循環管２０８を通じて循環させながら粘度計２１４によってインクの濃度を検出し、この検出した濃度に対応した量の溶剤を溶剤カートリッジ５００からメインタンク２０２に供給することにより、メインタンク２０２内のインクの濃度調整が行われる。

メインタンク２０２はインク供給管２３０を通じてヘッド３００に接続されている。インク供給管２３０にはインクポンプ２３２が介装され、このインクポンプ２３２によってメインタンク２０２のインクがヘッド３００に供給される。

ヘッド３００は、周知のように、キャノン（加圧器）、ピエゾ素子、ノズル、帯電電極、偏向電極などの機構部品３０２を備え、この機構部品３０２によって帯電イオン粒の着弾位置が偏向されることによりワークＷに対する印字が行われる。

インク供給管２３０には、インクポンプ２３２の下流側に、インクの流れ方向に順に、減圧弁２３４、圧力計２３６が介装され、圧力計２３６で検出される圧力に応じてインクポンプ２３２の吐出圧が調整される。

ヘッド３００は、インク粒を受け入れるためのガター３０４を有している。ガター３０４はインク回収管２４０を通じてメインタンク２０２に接続され、このインク回収管２４０にはガターポンプ２４２が介装されている。ガター３０４で受け止められたインクはガターポンプ２４２によってプリンタ本体２００に回収される。

溶剤カートリッジ５００は、図示の例では、上述した光学式空検知機構７００及び「溶剤流通管」であるヘッド洗浄管２５０を通じてヘッド３００に接続され、このヘッド洗浄管２５０には洗浄ポンプ２５２が介装されている。変形例として、洗浄ポンプ２５２の下流側に、上記光学式空検知機構７００を配置してもよい。

インクジェットプリンタ２の立ち上げ時や立ち下げ時には溶剤カートリッジ５００からヘッド３００に溶剤が供給され、この溶剤によってノズル、帯電電極、偏向電極などのヘッド３００内の各部が洗浄される。洗浄に用いられた溶剤はガター３０４で受け止められ、インク回収管２４０を介してプリンタ本体２００に回収される。

ガター３０４で受け止められたインク又は溶剤は、インク回収管２４０に介装された第２の経路切替弁２６０によってメインタンク２０２又はコンディショニングタンク２０４に回収される。コンディショニングタンク２０４には回収した溶剤が蓄えられ、このコンディショニングタンク２０４の溶剤は、溶剤カートリッジ５００内の溶剤よりも優先してメインタンク２０２に供給され、インクの濃度調整に使用される。

プリンタ本体２００とヘッド３００との間のインク液の循環、メインタンク２０２に対する溶媒の補充つまりメインタンク２０２内のインク液の粘度の調整、メインタンク２０２内のインク液の循環、ヘッド３００の構成、プリンタ本体２００の回路の詳細に関して特許文献１（特開２００７−１９０７２４号公報）に詳しく説明されていることから、この特許文献１の記載を本明細書に援用することにより、これ以上の詳しい説明は省略する。

インクカートリッジ４００、溶剤カートリッジ５００のボトル（図３）：
図３は、インクカートリッジ４００、溶剤カートリッジ５００の容器部分を構成するボトル８００を示す。ボトル８００は合成樹脂で作られた成型品である。ボトル８００は、有底のボトル本体８０２と、このボトル本体８０２の一端面の中心部分から軸線方向に突出する突出部８０４とを有している。ボトル８００の説明において、図示のように突出部８０４を上にしてボトル８００を立てた状態で説明する。勿論、ボトル８００は、たとえば図６の状態のように上下反転させて、突出部８０４を下にした状態でプリンタ本体２００に装着される。

ボトル本体８０２は、４つの側面８０２ａと、底面（作図上の理由で図に現れていない）と、頂面８０２ｃとを有し、この頂面８０２ｃの中央部分に突出部８０４が位置決めされている。そして、ボトル本体８０２は、隣接する各側面８０２ａ、８０２ａとの間を面取りした形状の４つの側部コーナ部分８０２ｄを有している。また、上述したボトル底面と、各側面８０２ａの下端及び側部コーナ部分８０２ｄの下端とは底部傾斜面８０２ｅで連結されている。同様に、頂面８０２ｃと、各側面８０２ａの上端及び側部コーナ部分８０２ｄの上端とは上部傾斜面８０２ｆで連結されている。

ボトル８００は、その内容物である液体（インク又は溶剤）を吸い出すと、これに対応してボトル８００が潰れて容積が小さくなる。ボトル８００の頂面８０２ｃの中央部分及び突出部８０４が、変形に対して抵抗力を有するリジッド部分８０６を構成し、上記頂面８０２ｃの中央部分を除くボトル本体８０２が、内容物である液体が減少するのに対応して変形して容積が小さくなる減容化部分８０８を構成している。

実施例では、側面８０２ａと側部コーナ部分８０２ｄとが薄肉であるのに対して、上部傾斜面８０２ｆ、底部傾斜面８０２ｅ、底面８０２ｂが相対的に肉厚である。後述するように、ボトル８００をブロー成形で作ると、ボトル８００の口部８１２の中央を通る軸線から離れるに従って肉厚が薄くなるため、軸線から最も離れた側部コーナ部分８０２ｄは薄肉になる。この肉厚を調整することにより、ボトル本体８０２はその高さ方向の寸法の変化が殆ど無く、幅方向の寸法が小さくなることで減容化するように設計されている。すなわち、上部傾斜面８０２ｆ、底部傾斜面８０２ｅの部分の肉厚を調整することで、ボトル本体８０２が規定された態様で幅方向に小さくなるように設計されている。勿論、ボトル本体８０２の減容化部分８０８をアルミニウムパウチ又は薄肉の可撓性樹脂材料で作り、この減容化部分８０８を比較的硬質の例えば合成樹脂成型品からなる外皮で覆うようにしてもよい。

ボトル本体８０２の頂面８０２ｃの中央部分から軸線方向に突出する突出部８０４は、ボトル頂面８０２ｃから僅かに上方に延びた後に拡径した比較的大径の首部８１０と、この首部８１０の上端から上方に延びる比較的小径の口部８１２とで構成されている。ボトル８００に内容物を充填した後に口部８１２にゴム栓（図４に示す参照符号８１４）を挿入することでボトル８００が封止される。

リザーバ６００（図４、図５）：
プリンタ本体２００は、インクカートリッジ４００、溶剤カートリッジ５００を脱着可能に受け入れるためのリザーバ６００を備えている。リザーバ６００は、ボトル８００の口部８１２を密に受け入れる凹所６１０を有し、この凹所６１０の底の中央に中空針６１２が起立している（図４）。この凹所６１０にボトル口部８１２が密に嵌入することにより、ボトル８００はリザーバ６００の凹所６１０によって保持された状態になる。中空針６１２は、ボトル口部８１２を密止するゴム栓８１４を貫通して、その先端部分がボトル８００の内部に露出する。中空針６１２は、図５から分かるように、その先端部に開口６１２ａを有し、この開口６１２ａを通じてボトル８００の中の液体が吸い出される。

光学式空検知機構７００（図６〜図１２）：
まず、インクカートリッジ４００が空になったことを検知する方法について、簡単に説明する。例えば、インクが流れる経路に電極を設け、インクの導電性を利用する方法がある（方法１）。具体的には、インク供給経路に一又は複数個の電極を設けたとき、導電性インクの有無によって、電極から得られる信号が変化する。この信号変化に基づいて、インク流路にインクが存在する／存在しないを検知する。ポンプを所定時間駆動してもインク流路にインクが存在しない場合、インクカートリッジ４００が空になったと判断することができる。他にも例えば、メインタンクに液面レベル計を設ける方法がある（方法２）。具体的には、インク供給ポンプを所定時間駆動しても、その液面レベル計によりメインタンク内のインク増量が検知されないとき（タイムアウトしたとき）、インクカートリッジ４００が空になったと判断することができる。このように、インクカートリッジ４００の空検知については、幾つか方法が挙げられる。

しかしながら、溶剤カートリッジ５００が空になったことを検知することは、インクカートリッジ４００の場合と比べて容易ではない。例えば、上述した方法１は使用できない。溶剤は、インクと異なる導電性を有しない場合がほとんどだからである。また、上述した方法２も使用できない。溶剤カートリッジ５００から吸い出される溶剤は、メインタンク２０２以外に、コンディショニングタンク２０４に供給（貯留）される場合もあり、ポンプを駆動したからといって必ずしもメインタンク内の溶剤が増えるわけではないからである。

なお、他にも例えば、単位時間あたりに溶剤カートリッジ５００から吸い出される溶剤量が既知の場合において、ポンプ駆動時間を測定することにより、溶剤使用量をある程度推定することは可能である（溶剤使用量＝単位時間あたりの吸出量×ポンプ駆動時間）。しかし、この方法は、溶剤カートリッジ５００内の凡その残量を知るためには好ましいが、溶剤カートリッジ５００が空になったか否かをより的確に把握することは困難である。

そこで、本実施形態に係るインクジェットプリンタ２では、光学式空検知機構７００を搭載するようにしている。これにより、溶剤カートリッジ５００が空になったことをより的確に検知することができる。以下、図面を用いて詳述する。

図６〜図１２は光学式空検知機構７００を説明するための図である。図６は光学式空検知機構７００の配置位置を説明するための図である。図６を参照して、溶剤カートリッジ５００の中の溶剤Ｓは、図２を参照して前述したように循環ポンプ２１２又は洗浄ポンプ２５２によって吸い出される。この溶剤カートリッジ５００は密封状態が維持されていることから、循環ポンプ２１２又は洗浄ポンプ２５２の吸い出しに伴って溶剤カートリッジ５００のボトル８００は潰れて、その容積が小さくなる（減容化）。溶剤カートリッジ５００は、これを製造する過程で、溶剤Ｓを充填したボトル８００をゴム栓８１４（図４）で密封した後で所定量のガス、典型的には空気Ａrがボトル８００の中に存在するように、ボトル８００の中に充填する溶剤Ｓの量が規定される。光学式空検知機構７００は、光学式空検知ユニット７０２と、好ましくは電磁開閉弁７０４とを含む。

図７は光学式検知ユニット７０２の斜視図である。光学式検知ユニット７０２はユニット本体７１０とホルダ７１２とで構成されている。図８は、光学式検知ユニット７０２からホルダ７１２を取り外した状態つまりユニット本体７１０の斜視図である。図９は、図７のＸ９―Ｘ９線に沿って断面した図である。

図８を参照して、ユニット本体７１０は、プリンタ本体２００の内部配管の一部を構成する光透過管７２０と、投光器７２２と、受光器７２４とで構成されている。光透過管７２０は透明管、典型的にはガラス管、フッ素樹脂（ＰＦＡ）管で構成される。投光器７２２、受光器７２４は光透過管７２０に臨んで配置されている（図９）。この光透過管７２０に臨む投光器７２２、受光器７２４は、その投光部及び受光部が光ファイバを主体に構成されており、この光ファイバの基端に投光器本体、受光器本体が接続される。この種の投受光器は従来から既知であるので、その詳しい説明は省略する。

図１０、図１１は光透過管７２０を透過する光を使って溶剤カートリッジ５００が空になったことを検知する本発明の原理を説明するための図である。つまり透過方式の検知である。

図１０、図１１の（Ａ）は、光透過管７２０にエアが入ったときの光の屈折を示し、（Ｂ）は、光透過管７２０が溶剤Ｓで満たされたときの光の屈折を示す。図１２は反射型投受光器を採用したときの本発明の原理を説明するための図である。図１２の（Ａ）は、光透過管７２０にエアが入ったときの光の屈折を示し、（Ｂ）は、光透過管７２０が溶剤Ｓで満たされたときの光の屈折を示す。

光透過管７２０の材料としてガラスを採用したときには、ガラスの屈折率は1.45である。光透過管７２０の材料としてフッ素樹脂（ＰＦＡ）を採用したときには、ＰＦＡの屈折率は1.35である。

溶剤カートリッジ５００には、一般的にメチルエチルケトン（ＭＥＫ）やエタノールが用いられる。ＭＥＫの屈折率は1.38であり、エタノールの屈折率は1.35である。これに対して空気の屈折率は1.0003であり、この値は、ＭＥＫやエタノールの上述した屈折率とは大きく異なる。

溶剤と空気の屈折率の違いを利用したのが本発明の一つの特徴である。図１０に図示の例では、光透過管７２０がガス（典型的には空気）で満たされたときに、光透過管７２０の軸線に対して傾斜した姿勢で配置した投光器７２２からの光を受光器７２４が受け入れるように、投光器７２２及び受光器７２４の傾斜角度及び相対的な配置が規定されている（図１０（Ａ））。したがって、光透過管７２０に溶剤Ｓが存在しているときには、その屈折率の違いによって、投光器７２２からの光を受光器７２４で受け止めることはできない（図１０（Ｂ））。

前述したように、溶剤カートリッジ５００には、その内部に所定量の空気が封入してある。このことは、溶剤カートリッジ５００が潰れて減容化するボトル８００で構成されていることに関連している。ボトル８００が減容化しないボトルつまり形態を維持した状態で溶剤を取り出す形式のボトルの場合には、溶剤を取り出す際に空気をボトル内に入れることから、予めボトル内に所定量のエアを封入する必要はない。

溶剤カートリッジ５００のボトル８００の残量が少なくなるとボトル８００は潰れて減容化する。ボトル８００の残量がゼロになると、ボトル８００の中の空気（エア）が光透過管７２０に入り込む。光透過管７２０の中に空気が入り込むと、投光器７２２からの投光が徐々に受光器７２４で受け止められるようになる。どの程度の光を受光器７２４が受け取ったときに受光器７２４の出力を反転させるかは受光器７２４のしきい値を調整すればよい。これにより、溶剤カートリッジ５００が空になったことを直接的に検知することができる。

なお、図１０には、投光器７２２と受光器７２４とが光透過管７２０の周方向に離間して配置した例が開示されているが、投光器７２２と受光器７２４とを光透過管７２０の軸線方向に離間して配置してもよいのは勿論である。

図１０に図示の例では、光透過管７２０を縦置きに配置してもよいし、横置きに配置してもよい。また、光透過管７２０の断面形状は任意であり、断面円形でもよいし、矩形でもよいし、楕円や扁平な断面形状であってもよい。変形例として、光透過管７２０が溶剤で満たされたときに投光器７２２からの光を受光器７２４が受け入れるように、光透過管７２０の軸線に対する投光器７２２及び受光器７２４の傾斜角度及び相対的な配置を規定してもよい。

図１１の例は非透明の有色の溶剤に好適に適用可能である。この図１１の例は、光透過管７２０の中にガス（典型的には空気）が存在するときと有色の溶剤が存在するときとで、光透過管７２０を横断して通過する光の減衰度合いの違いを利用している。これが本発明の他の一つの特徴である。

図１１を参照して、詳しく説明すると、投光器７２２と受光器７２４は、光透過管７２０を挟んで互いに対面して配置されると共に、投光器７２２及び受光器７２４の光軸が光透過管７２０の軸線に対して直交するように位置決めされている。図１１の（Ａ）は、光透過管７２０の中に空気が存在するときを示す。この図１１（Ａ）の状態では、投光器７２２から出射した光は光透過管７２０を横断して受光器７２４によって受け止められる。

図１１の（Ｂ）は、光透過管７２０の中に有色の溶剤が存在するときを示す。この図１１（Ｂ）の状態では、投光器７２２から出射した光は光透過管７２０の中に存在する有色の溶剤によって減衰され、受光器７２４によって受け止められる光の量は、ゼロ又は図１１の（Ａ）のときに比べて相対的に小さくなる。どの程度の光を受光器７２４が受け取ったときに受光器７２４の出力を反転させるかは受光器７２４のしきい値を調整すればよい。これにより、溶剤カートリッジ５００が空になったことを直接的に検知することができる。

図１２は、光透過管７２０で反射する光を使って溶剤カートリッジ５００が空になったことを検知する本発明の他の原理を説明するための図である。つまり反射方式の検知である。この検知方法は、光透過管７２０の材料の屈折率と溶剤の屈折率が近似している場合に効果的である。図１２の（Ａ）は光透過管７２０の中に空気が存在するときを示す。図１２の（Ｂ）は光透過管７２０の中に溶剤が存在するときを示す。

図１２に図示の例では、光透過管７２０がエアで満たされたときに、投光器７２２から出射された光が、光透過管７２０と、その中の空気との境界面で反射された光を、受光器７２４が受け入れるように、投光器７２２及び受光器７２４の傾斜角度及び相対的な配置が規定されている（図１２（Ａ））。したがって、光透過管７２０に溶剤Ｓが存在しているときには、光透過管７２０と、その中の溶剤Ｓとの境界面での反射が少なくなるため投光器７２２からの光を受光器７２４で受け止めることはできない（図１２（Ｂ））。

投光器７２２と受光器７２４の配置に関する変形例として、光透過管７２０が溶剤Ｓで満たされたときに、投光器７２２から出射された光が受光器７２４で受け入れられるように、投光器７２２及び受光器７２４の傾斜角度及び相対的な配置を規定してもよい。

なお、本実施形態では、図８に示す光透過管７２０は、溶剤補給管２２２やヘッド洗浄管２５０など溶剤が流れる溶剤流通管よりも径が大きい管となっている。これにより、溶剤が光透過管７２０の内部で溜まりやすくなり、光学式空検知ユニット７０２による空検知の精度を高めることができる。但し、本発明はこれに限られず、光透過管７２０として、溶剤流通管と同径の管を用いてもよいことは勿論である。なお、「溶剤流通管」は、リザーバ６００に接続され、リザーバ６００に取り付けられた溶剤カートリッジ５００の溶剤が流れるものであり、溶剤補給管２２２やヘッド洗浄管２５０を含む概念である。ヘッド洗浄管２５０を流れる溶剤は、機構部品３０２から吐出され、ガター３０４で回収され、インク回収管２４０を流れて、メインタンク２０２又はコンディショニングタンク２０４に供給される。

また、本実施形態では、光透過管７２０を溶剤流通管と別部材にし、投光器７２２、受光器７２４及び光透過管７２０を、光学式空検知ユニット７０２としてユニット化しているので、投光器７２２や受光器７２４に不具合があった場合、光学式空検知ユニット７０２だけを容易に交換することができるので、メンテナンス性がよい。但し、本発明はこれに限られず、光透過管７２０と溶剤流通管とが同一部材からなっていてもよいことは言うまでもない。

溶剤カートリッジ５００の空検知（図１３〜図１６）：
光学式空検知機構７００によって溶剤カートリッジ５００が空になったことを検知する具体的な制御例を説明する。図１３は、インクジェットプリンタ２の制御に関連したブロック図である。インクジェットプリンタ２に含まれる各種の電磁弁、ポンプ、バルブ（図２）は信号処理部９００によって制御される。信号処理部９００は、既知のように、ＣＰＵやＭＰＵなどのプロセッサと、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのメモリなどで構成されている。上記の光学式空検知機構７００の信号は信号処理部９００に入力される。信号処理部９００には、ディスプレイ装置８や後に説明するカートリッジの交換を促す報知部９０２が電気的に接続されている。

溶剤カートリッジ５００の溶剤が空になったか否かの空検知処理の手順の一例を図１４〜図１６のフローチャートに基づいて説明する。図１４はメインフローであり、図１５、図１６はサブフローである。図１４〜図１６の処理は上記信号処理部９００によって行われる。

図１４のメインフローは、溶剤カートリッジ５００からメインタンク２０２に溶剤を供給して、メインタンク２０２のインク液の粘度調整を行うときに実行される。溶剤カートリッジ５００を使用したメインタンク２０２の粘度調整を行う信号が生成されると（Ｓ１）、プリンタ本体２００内に溶剤カートリッジ５００の負圧よりも大きな負圧を発生させるための動作が開始される（負圧発生動作：Ｓ２）。

負圧発生動作処理（図１５）：
図１５のステップＳ２０１において、プリンタ本体２００の各種のバルブが制御されて、溶剤カートリッジ５００から溶剤をメインタンク２０２（図２）に取り込むための経路が作られる。そして、電磁開閉弁７０４（図６）を閉じる（Ｓ２０２）。循環ポンプ２１２（図２）の動作によって、電磁開閉弁７０４から循環ポンプ２１２に至る経路の負圧が溶剤カートリッジ５００内の負圧よりも大きくなるのに十分な時間、電磁開閉弁７０４は閉じ状態が継続される。

溶剤タンク５００の空検知処理：
図１４に戻って、ステップＳ３で電磁開閉弁７０４（図６）が開弁される。この電磁開閉弁７０４の開放によって溶剤カートリッジ５００の溶剤の吸い込みが開始される。この電磁開閉弁７０４の開弁状態は、メインタンク２０２（図２）のインク液の粘度が目標粘度から乖離しているその度合いに応じた時間、継続される。そして、このメインタンク２０２内のインク液の粘度調整が完了すると電磁開閉弁７０４が閉弁される（Ｓ４）。

次のステップＳ５において、光学式空検知機構７００によって溶剤カートリッジ５００の空状態が検知されたか否かを判断する。具体的には受光器７２４からの信号に基づいてステップＳ５の判断が行われる。受光器７２４からの「受光信号」は、受光量を示すアナログ信号であってもよいし、アナログ信号に所定の処理（ノイズ除去等）を施した信号であってもよいし、デジタル化した信号であってもよい。ステップＳ５において、ＮＯつまり溶剤カートリッジ５００に残量が存在すると判別されたときには、ステップＳ６に進んで空検知処理を終える。

前記ステップＳ５においてＹＥＳつまり溶剤カートリッジ５００の残量がゼロと判別されたときには、次の念のための確認処理（空検知リトライ処理）が実行される（Ｓ７）。

空検知リトライ処理（図１６）：
この空検知リトライ処理は、先ず、負圧発生動作を実行する（Ｓ７０１）。すなわち、電磁開閉弁７０４（図６）が短時間、開弁される（Ｓ７０２）。この電磁開閉弁７０４の開弁時間は、溶剤カートリッジ５００の溶剤を光学式空検知ユニット７０２（光透過管７２０）まで引き込むのに足りる時間である。そして、この所定時間が経過したら電磁開閉弁７０４を閉じる（Ｓ７０３）。そして次のステップＳ７０４に進んで、光学式空検知機構７００によって溶剤カートリッジ５００の空状態が検知されたか否かを判断し、ＮＯつまり溶剤カートリッジ５００に残量が存在すると判別されたときには、ステップＳ７０５に進んで、溶剤カートリッジ５００は空ではない、つまり溶剤の残量があると判定して、後に説明するステップＳ８（図１４）に進む。

前記ステップＳ７０４においてＹＥＳつまり溶剤カートリッジ５００の残量がゼロと判別されたときには、次のステップＳ７０６で空検知回数をインクリメントした後にステップＳ７０７で、この空検知回数が規定回数に達したか否かを判別する。上記の空検知の回数が規定の回数に達したらステップＳ７０８に進んで、溶剤カートリッジ５００は空であると判定して、後に説明するステップＳ８(図１４)に進む。

図１４に戻って、上記の空検知リトライ処理が完了したら次のステップＳ８に進んで空判定の有無が判別され、ＹＥＳであれば、ステップＳ９で溶剤カートリッジ５００の残量がゼロつまりカートリッジ５００には溶剤が残存していないと判定して、これに対応した処理が実行される。空判定に伴う処理を例示すれば、ディスプレイ装置８においてカートリッジの交換を促す警告を発したり、溶剤カートリッジ５００が記録媒体を備えている場合には、この記録媒体に残量ゼロを書き込む等を挙げることができる。

上記ステップＳ８においてＮＯ、つまり溶剤カートリッジ５００には溶剤が残っているとの判定であれば、ステップＳ１０に進んで、プリンタ本体２００の通常の動作に移行する。

２ インクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）
２００ プリンタ本体
２０２ メインタンク
２０４ コンディショニングタンク
２１２ 循環ポンプ
４００ インクカートリッジ
５００ 溶剤カートリッジ
６００ カートリッジを受け入れるリザーバ
７００ 光学式空検知機構
７０２ 光学式空検知ユニット
７０４ 電磁開閉弁
７１０ ユニット本体
７１２ ホルダ
７２０ 光透過管
７２２ 投光器
７２４ 受光器
８００ カートリッジに含まれるボトル
９００ 信号処理部

Claims (10)

1. 溶剤カートリッジを脱着可能に受け入れるリザーバを有し、該溶剤カートリッジからの溶剤の補充によってインク液の粘度を調整するコンティニュアス方式のインクジェット記録装置であって、
   インク液を蓄えるメインタンクと、
   前記リザーバに接続され、前記リザーバに取り付けられた前記溶剤カートリッジの溶剤が流れる溶剤流通管と、
   前記リザーバに取り付けられた前記溶剤カートリッジの溶剤を吸い込んで、前記溶剤流通管を介して前記メインタンクに供給するポンプと、
   前記溶剤流通管の管路途中に設けられた光学式空検知機構とを有し、
   前記光学式空検知機構は、
   前記溶剤流通管と連通する光透過管と、
   該光透過管に臨んで配置され、該光透過管に向けて光を投光する投光器と、
   該光透過管からの反射光又は透過光を受光し、受光量に基づく信号を出力する受光器とを有し、
   前記受光器からの出力信号に基づいて、前記リザーバに取り付けられた前記溶剤カートリッジの空検知が行われることを特徴とするインクジェット記録装置。
2. 前記光学式空検知機構に電気的に接続され、前記受光器からの出力信号に基づいて、前記リザーバに取り付けられた前記溶剤カートリッジの空検知を行う信号処理部を備えている、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
3. 前記信号処理部により前記溶剤カートリッジが空になったことが検知されたとき、前記溶剤カートリッジの空を報知する報知部を備えている、請求項２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記光学式空検知機構が前記ポンプと前記リザーバとの間に介装されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
5. 前記光透過管と前記溶剤流通管とが別部材で構成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記光透過管が前記溶剤流通管よりも大径である、請求項５に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記溶剤カートリッジは予め気体を入れた状態で密封され、前記溶剤カートリッジの溶剤が前記ポンプによって吸い込まれると、これに応じて前記溶剤カートリッジが潰れて容積が小さくなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記光透過管と前記ポンプとの間に介装された電磁開閉弁を更に有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記投光器及び前記受光器が、前記光透過管の中に溶剤が存在しているときに、前記投光器から出射された光が前記受光器によって受け止められるように配置されている、請求項１に記載のインクジェット記録装置。
10. 前記投光器及び前記受光器が、前記光透過管の中に気体が存在しているときに、前記投光器から出射された光が前記受光器によって受け止められるように配置されている、請求項１に記載のインクジェット記録装置。

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