JP4935351B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出して被記録体に画像を形成するための液体吐出装置に関し、特に、メインタンクから吐出ヘッドと共に移動するサブタンクへ適宜液体を補充するステーション供給方式の液体吐出装置に関する。

例えばインクジェットプリンタなどの液体吐出装置におけるインク供給方式の１つとして、ステーション供給方式（オンデマンド方式ともいう）というものがある。この方式の記録装置は、吐出ヘッドと共に移動するサブタンクと、該サブタンクへインクを補充するインク補充部とを備え、所定のタイミングでインク補充部を動作させ、サブタンクへのインク補充を行なうようになっている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された液体吐出装置の場合、吐出した液滴数を積算するカウント手段（ソフトカウント手段）を有し、該カウント手段の結果に応じてサブタンク内の液体残量を管理するような構成となっている（特許文献１の段落００８３参照）。
特開２００５−４７０５８号公報

ところで、上記カウント手段によって液体残量を管理する場合、液体の吐出以外の原因（例えば、蒸発）による液体の消費量は考慮されないため、液体残量を正確に取得することは困難である。残量を正確に取得できなければ、吐出ヘッドへサブタンクから空気が吸引されるのを回避するためには、余裕をみて液体残量が多い状態で液体補充をしなければならない。すると、液体補充処理が頻繁に行われることとなるため、これを避けて液体補充回数を低減のためにはサブタンクが大型化してしまう。

また、液体残量を正確に取得できないため、サブタンクでのオーバーフローを避けるため、実際より少なめにしか液体を補充することができず、補充後のサブタンク内の液体充填率を高めるのが困難である。一方、サブタンクに光学センサを設けて液体残量を正確に検出することも可能ではあるが、この場合は、サブタンクが重量化して駆動機構の大型化を招来すると共に、液滴吐出装置の大型化・重量化・高コスト化が避けられなくなる。

そこで本発明は、ステーション方式の液体吐出装置において、サブタンクに液体残量を検出するセンサを設けずとも、液体補充後のサブタンクの充填率を向上させることができ、更に、サブタンクの大型化や、液滴吐出装置の大型化・重量化・高コスト化を抑制することができる液滴吐出装置を提供することを目的とする。

本発明は上述したような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る液体吐出装置は、液体を吐出して被記録体に画像を形成する吐出ヘッドと、該吐出ヘッドと共に移動して該吐出ヘッドへ供給する液体を貯蔵するサブタンクと、メインタンクを有して該メインタンク内の液体を前記サブタンクへ補充する液体補充部と、該液体補充部の動作を制御する制御部とを備え、該制御部は、前記サブタンクへの液体補充の際には、前記メインタンクを前記サブタンクに連通させ、該サブタンク内の残留液体を前記メインタンクへ一旦回収してから、該メインタンクから前記サブタンクへ液体を補充するよう前記液体補充部を動作させるべく構成され、前記サブタンクは、前記メインタンクからの液体補充の際に該メインタンクに連通する第１連通口と、前記吐出ヘッドに連通する第２連通口と、前記第１連通口及び前記第２連通口の間において、前記サブタンクの内底面から上方に向けて立設されると共に前記サブタンクの一の内側面から他の内側面にかけて延在する立設部とを有し、前記第１連通口及び前記第２連通口は、前記立設部の上端よりも前記サブタンクの内底面側にて開口し、前記立設部と前記サブタンクの内側面とで仕切られた前記第２連通口側の空間は、前記サブタンクから前記メインタンクへ残留液体が回収されたときに、前記第２連通口及びその近傍に所定量の液体を残存させる液体残存部を成している。

このような構成により、事前にサブタンク内の残留液体を回収してから改めて液体を補充するため、サブタンクに液量を測るセンサを設けずとも、液体補充部から所定量の液体を補充することによって補充後におけるサブタンク内の液体の充填率を高めることができる。また、サブタンクの大型化や、液滴吐出装置の大型化・重量化・高コスト化を抑制することができる。

また、このような構成とすることにより、液体補充処理に際して残留液体が回収されても、第２連通口及びその近傍に所定量の液体が残存するため、吐出ヘッドへエアが侵入するのを防止することができる。

また、このような構成とすることにより、簡易な構成によって液体残存部を形成することができる。また、立設部がない場合と比べると、液体残存部の面積を小さくすることができるため、サブタンク内に一定量の液体を残存させた場合の残存液体の深さが大きくなる。従って、第１連通口から吐出ヘッド側へのエアの侵入をより一層防止しやすくなる。

また、前記第１連通口は、内定面にて開口するよう形成されていてもよい。例えば、メインタンクに連通する第１連通口は、サブタンクの内定面に開口を有するように形成されていてもよいし、サブタンクの内側面下部に開口を有して該開口が内底面に接するように形成されていてもよい。このような構成とすることにより、第１連通口を通じてサブタンク内の液体を回収する際、回収漏れを極力低減することができる。

また、前記第２連通口は、内底面にて開口するよう形成されていてもよい。例えば、上記第１連通口と同様に、第２連通口は、サブタンクの内定面に開口を有するように形成されていてもよいし、サブタンクの内側面下部に開口を有して該開口が内底面に接するように形成されていてもよい。このような構成とすることにより、液体残留部に残留した液体に没しやすくなるため、第２連通口から吐出ヘッドへの液体の侵入を効果的に防止することができると共に、液体残留部に残留させる液体量を低減させることも可能である。残留液体量を低減した場合には、液体補充処理を実行する時期までに、より多くの液体を吐出することができるため、液体補充処理の頻度を低減することができる。

また、前記液体補充部は、前記サブタンク内の液体を前記メインタンクに向けて移動させる吸引動作と、前記メインタンク内の液体を前記サブタンクに向けて移動させる加圧動作とを実行可能なポンプ手段を有していてもよい。このような構成とすることにより、液体回収処理と液体補充処理とを、１つのポンプ手段による吸引動作と加圧動作とによって実現することができる。

また、前記ポンプ手段はピストンであってもよい。このような構成とすることにより、特に液体補充処理において、簡易な構成のポンプ手段によって所定量の液体を正確に補充することができる。

本発明に係る液体吐出装置によれば、サブタンクに液体残量を検出するセンサを設けずとも、液体補充後のサブタンクの充填率を向上させることができ、更に、サブタンクの大型化や、液滴吐出装置の大型化・重量化・高コスト化を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る液体吐出装置について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

［記録装置の構成］
図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出装置を備えた記録装置１の外観構成を示す斜視図であり、本実施の形態では記録装置１として所謂複合機を図示している。図１に示すように記録装置１は、インクジェット方式によって画像を記録すべく液体吐出装置を成すプリンタ部２を、略直方体形状の筐体１ａの下部に備え、且つスキャナ部３を筐体１ａの上部に備えて構成された多機能装置であり、プリンタ機能、スキャナ機能、コピー機能、ファクシミリ機能を有している。

記録装置１は、パーソナルコンピュータ等の外部情報機器と接続されて、該コンピュータ等から送信されたデータに基づき、被記録体としての記録用紙に画像を記録する。また、記録装置１は、デジタルカメラ等が接続されることにより、該デジタルカメラ等から出力されるデータに基づいて写真を記録用紙に記録したり、メモリカード等の各種記憶媒体が装填されることにより、該記憶媒体に記録されたデータに基づいて画像を記録用紙に記録したりすることも可能になっている。

図１に示すように記録装置１は、下部のプリンタ部（液体吐出装置）２の正面（前側）に開口４を有しており、この開口４の内側には、下側の給紙トレイ５と上側の排紙トレイ６とが２段にして設けられている。給紙トレイ５には複数枚の記録用紙が収容でき、例えば、Ａ４サイズ以下の各種サイズの記録用紙が複数枚収容できるようになっている。

プリンタ部２の正面の右下部分には扉７が開閉自在に設けられ、該扉７の内方にはメインタンク搭載部８（図３参照）が設けられている。従って、扉７が開かれるとメインタンク搭載部８が正面側に露出し、メインタンク（インクカートリッジ）９（図３参照）が着脱可能になる。メインタンク搭載部８は、使用されるインク色に対応した収容室が備えられている。本プリンタ部２では、５色のカラーインク、すなわち、染料インクであるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、フォトブラック（ＰＢｋ）と、顔料インクであるブラック（Ｂｋ）とが使用される。したがって、メインタンク搭載部８には５つの収容室が区画されており、各収容室に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、フォトブラック（ＰＢｋ）、ブラック（Ｂｋ）の各色インクを貯留するメインタンク９が収容される。

記録装置１の上部に設けられたスキャナ部３は、所謂フラットベッドスキャナとして構成されている。即ち、図１に示されるように記録装置１の上面には、該記録装置１の天板として開閉自在に設けられた原稿カバー１０が備えられている。そして、原稿カバー１０の下側に、原稿が載置されるプラテンガラスや原稿の画像を読み取るイメージセンサなどが配設されている。

記録装置１の正面上部には、プリンタ部２やスキャナ部３を操作するための操作パネル１１が設けられている。操作パネル１１は、各種操作ボタンや液晶ディスプレイから構成されており、記録装置１は、ユーザによる操作パネル１１の操作の結果、該操作パネル１１から出力される指示に基づいて動作可能になっている。また、記録装置１が外部のコンピュータに接続されている場合には、該コンピュータからプリンタドライバ又はスキャナドライバを介して送信される指示に基づいても記録装置１は動作する。

記録装置１の正面の左上部分にはスロット部１２が設けられている。スロット部１２には、記憶媒体である各種小型メモリカードが装填可能であり、操作パネル１１において所定の操作を行うことにより、スロット部１２に装填された小型メモリカードに記憶されたデータが読み出し可能となっている。

図２は、プリンタ部２の構成を示す模式的断面図である。図２に示すように、記録装置１の底部近傍には給紙トレイ５が設けられており、該給紙トレイ５の上方にはプラテン１８が設けられている。このプラテン１８の更に上方には、後に詳述するが記録ヘッド２０及びサブタンク２１等がキャリッジ１９に搭載されて成る画像記録ユニット２２が設けられている。また、給紙トレイ５の奥側部分からは用紙搬送経路２３が延設されている。該用紙搬送経路２３は、給紙トレイ５の奥側部分から上方へ向かい更に正面側へ向かうように湾曲した湾曲パス２４と、該湾曲パス２４の終点から前方へ延びるストレートパス２５とから成り、画像記録ユニット２２の配設箇所以外の部分では、所定間隔で対向する外側ガイド面と内側ガイド面とで構成されている。

給紙トレイ５の直上には、該給紙トレイ５内の記録用紙を用紙搬送経路２３へ供給する給紙ローラ２６が設けられている。また、用紙搬送経路２３における湾曲パス２４の下流部分近傍には、搬送ローラ２７及びピンチローラ２８から成る一対の搬送ローラ対２９が、両ローラ２７，２８によって用紙搬送経路２３を上下から挟むようにして設けられている。更に、用紙搬送経路２３におけるストレートパス２５の下流部分近傍には、排紙ローラ３０及びピンチローラ３１から成る一対の排紙ローラ対３２が、両ローラ３０，３１によって用紙搬送経路２３を上下から挟むようにして設けられている。上述した記録ヘッド２０とプラテン１８とは、搬送ローラ対２９と排紙ローラ対３２との間にて、ストレートパス２５を上下から挟むようにして設けられている。

従って、給紙トレイ５内の記録用紙は、給紙ローラ２６によって用紙搬送経路２３へ供給され、続いて搬送ローラ対２９によって用紙搬送経路２３上を湾曲パス２４からストレートパス２５へと搬送される。ストレートパス２５に到達した記録用紙は、ここで記録ヘッド２０から吐出するインクにより画像が記録され、記録が完了すると排紙ローラ対３２によってストレートパス２５から排出されて排紙トレイ６（図１参照）へ収容されるようになっている。

また、記録装置１は記録用紙への画像の記録の他、後述するようにサブタンク２１へのインク補充処理を実行可能であり、記録ヘッド２０のメンテナンス処理も実行可能になっている。そして、画像記録ユニット２２の前方には、後述するインク補充部（液体補充部）８８が設けられている。

図３は、プリンタ部２の主要構成を示す平面図であり、画像記録ユニット２２がインクを補充するための所定のポジション（インク補充ポジション５０）に位置している状態を実線で、画像記録ユニット２２がメンテナンスをするための所定のポジション（パージポジション５１）に位置している状態を二点鎖線で示している。図３に示すように、用紙搬送経路２３のストレートパス２５の上方には、左右（記録用紙の搬送方向に直交する方向）に長寸の平板状を成す一対のガイドレール３８，３９が配置されている。これらガイドレール３８，３９は、前後方向（記録用紙の搬送方向）に所定距離を隔てて、ガイドレール３８がガイドレール３９の後方に位置するようにして設けられている。これらのガイドレール３８，３９は、記録装置１（図１参照）の筐体１ａ内に設けられて、プリンタ部２を構成する各構成要素を支持するフレームの一部をなしている。ガイドレール３８，３９には、画像記録ユニット２２を構成するキャリッジ１９が、ガイドレール３８，３９の延設方向（左右方向）に往復して摺動可能に支持されている。

図３に示すように、ガイドレール３９の上面には、ベルト駆動機構４０が配設されている。ベルト駆動機構４０は、用紙搬送経路２３の幅方向の両端付近にそれぞれ設けられた駆動プーリ（図示せず）と従動プーリ４３との間に、内側に歯が設けられた無端環状のタイミングベルト４４が張架されて構成されている。駆動プーリ４２の軸にはキャリッジモータ４５が連結されており、該キャリッジモータ４５から駆動力が入力されることで駆動プーリが回転される。この回転を受けて、タイミングベルト４４が駆動プーリと従動プーリ４３との間で周回運動する。

キャリッジ１９は、その底部においてタイミングベルト４４に固着されているため、タイミングベルト４４の周回運動に従ってガイドレール３８，３９上を左右へ往復移動する。また、キャリッジ１９には記録ヘッド２０及びサブタンク２１が搭載されているため（図２参照）、キャリッジ１９の移動と共に記録ヘッド２０は左右方向たる主走査方向に往復移動することとなる。

図３に示すように、平面視でガイドレール３８，３９の左端近傍はインク補充ポジション５０となっており、該インク補充ポジション５０にはメインタンク９がメインタンク搭載部８に装填された状態で配置されている。そして、ガイドレール３８，３９に沿って移動するキャリッジ１９がこのインク補充ポジション５０に位置すると（図３の状態）、後述するようにメインタンク９からサブタンク２１へのインク補充処理が実行可能となっている。また、平面視でガイドレール３８，３９の右端近傍、即ち、用紙搬送経路２３を挟んでインク補充ポジション５０の反対側は、パージポジション５１となっており、該パージポジション５１にはメンテナンス機構（パージ部）５５が配設されている。従って、キャリッジ１９がこのパージポジション５１に位置すると（図３にて二点鎖線で示す状態）、メンテナンス機構５５によって記録ヘッド２０がパージ処理され、インク流路のメンテナンスが実行可能となっている。

［画像記録ユニット及びインク補充部の構成］
次に、画像記録ユニット２２及びインク補充部８８の構成について説明する。図４は、主として画像記録ユニット２２及びインク補充部８８の構成を示す断面図であり、図３に示すプリンタ部２の一部を切断線IV−IVによって切断したときの構成を示している。

図４に示すように画像記録ユニット２２は、矩形筐体を成すキャリッジ１９に記録ヘッド２０及びサブタンク２１等が搭載されて構成されている。記録ヘッド２０は複数のプレート（図示せず）が積層されて成り、内部にインク流路（図示せず）が形成され、該インク流路の下流側開口がインクを吐出するノズル孔２０ａを成している。

サブタンク２１は左右方向寸法が前後方向寸法に比して小さい直方体形状を成し、各色に１つずつ合計５つ用意されている。図４に示すようにサブタンク２１は所定容量のサブインク室２１Ａを有し、内底部の前側部分に設けられた第１連通口６１と、内底部の後側部分に設けられた第２連通口６２とを有している。サブタンク２１は、第２連通口６２を介して記録ヘッド２０が有するインク流路の上流側開口に連通しており、サブインク室２１Ａ内のインクを記録ヘッド２０へ供給可能となっている。

図５を用いてサブタンク２１の構成について更に詳説する。図５は、図４に示す画像記録ユニット２２のうち、主としてサブタンク２１を拡大して示す図面であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は図５（ａ）のサブタンク２１を切断線Va−Vaによって切断したときの構成を夫々示している。

図５（ａ）に示すように、サブタンク２１は合成樹脂製であって側面視で横長の矩形状を成しており、上下方向の略中央位置にて上下に分割される上側筐体２１ｂと下側筐体２１ｃとが、互いに接合されて構成されている。サブタンク２１の内底面５７は多段状になっており、前後方向の略中央位置にて左右方向へ延びる高さｈの立設部５７ａが形成されている（図５（ｂ）も参照）。該立設部５７ａは側面視で矩形状を成し、外面が窪んだ底上げ形状となっている。また、サブタンク２１の内底面５７において、立設部５７ａの前側は、下側筐体２１ｃに形成された開口にフィルム５７ｄが貼付された構成となっており、このフィルム５７ｄの内面が内底面５７の前側部分を成す第１内底面５７ｂとなっている。立設部５７ａの後側は、下側筐体２１ｃと一体的に形成された平坦な第２内底面５７ｃとなっている。

記録ヘッド２０へ通じる上記第２連通口６２は、第２内底面５７ｃにて開口している。即ち、第２連通口６２は、第２内底面５７ｃの後端部にて上方へ向かって開口するように形成され、その開口面は第２内底面５７ｃと面一になっている。また、立設部５７ａと第２内底面５７ｃとサブタンク２１の側面とで形成されるスペースはインク残存部（液体残存部）５８を成しており、サブタンク２１内のインク残量が減少した場合であっても、第２連通口６２及びその近傍にインクを残存させるスペースとなっている。

サブタンク２１の前部には、サブタンク２１内をサブインク室２１Ａとリフィル室６３とに仕切る仕切板５９が配設されている。この仕切板５９は、左右方向寸法がサブタンク２１の内側の左右方向寸法と同一であり、上側筐体２１ｂの前側内面から後方へ向かって延び（図５（ｂ）も参照）、途中で屈曲してサブタンク２１の内底面近傍まで下方へ延びている。そして、仕切板５９の下方への延設部の下端とサブタンク２１の内底面（第１内底面５７ｂ）との隙間が、上述した第１連通口６１を成している。従って、この第１連通口６１は、第１内底面５７ｂにて開口し、第１連通口６１の内縁下部と第１内底面５７ｂとは面一になっている。

第１連通口６１と仕切板５９の内方に位置するリフィル室６３とは、第１連通口６１から上方へ向かって延びる接続通路６０を介して連通している。そして、リフィル室６３内には、インク補充時にサブインク室２１Ａとメインタンク９のメインインク室９Ａとを連通させるリフィルポート弁６４が設けられている。該リフィル室６３の下部には外部と連通するリフィルポート６３Ａが形成されている。そして、リフィルポート弁６４は、リフィル室６３内に収容されており、リフィルポート６３Ａに挿通されて上下動可能な弁体６４Ａと、リフィルポート６３Ａを閉じる方向（図４における下方）へ向けて弁体６４Ａを付勢するコイルスプリング６４Ｂと、シール部材６４Ｃとから構成されている。このリフィルポート弁６４は、弁体６４Ａに外力が働かない状態ではコイルスプリング６４Ｂの付勢力によりリフィルポート６３Ａを閉ざす一方、弁体６４Ａを上方（リフィル室６３の内側）へ移動させるよう外力を付与すると、リフィルポート６３Ａを開放して外部とサブインク室２１Ａとを連通させる。

また、サブタンク２１の前部には圧力調整部７０が設けられている。この圧力調整部７０は、サブタンク２１の上側壁部の上面に形成されたラビリンス構造６５を介してサブインク室２１Ａに連通する負圧調整室７１と、該負圧調整室７１の上方に位置する正圧調整室７２とを有している。また圧力調整部７０は、パージ時に負圧調整室７１を介して外部とサブインク室２１Ａとを連通する負圧調整弁７３と、正圧調整室７２及び負圧調整室７１を介して外部とサブインク室２１Ａとを連通す正圧調整弁７４とを有している。負圧調整弁７３は、リフィルポート弁６４と同様の構成を有しており、負圧調整室７１と外部とを連通する連通孔７１Ａに挿通されて上下動可能な弁体７３Ａと、連通孔７１Ａを閉じる方向へ弁体７３Ａを付勢するコイルスプリング７３Ｂと、シール部材７３Ｃとから構成されている。そして、この負圧調整弁７３は、弁体７３Ａに外力が働かない状態ではコイルスプリング７３Ｂの付勢力により連通孔７１Ａを閉ざす一方、弁体７３Ａを上方（負圧調整室７１の内側）へ移動させるよう外力を付与すると、連通孔７１Ａを開放して外部と負圧調整室７１とを連通させる。

一方、メインタンク９はインク補充部８８を構成するものであり、図３に示すように左右方向寸法が前後方向寸法に比して小さい直方体形状を成し、各色に１つずつ合計５つ用意されている。また、図４に示すように、メインタンク９は所定容量のメインインク室９Ａを有し、底部近傍にはこのメインインク室９Ａに連通するインク供給口８０が設けられ、上部には正圧調整弁８１とポンプ８２とが設けられている。

この正圧調整弁８１は弁体８１Ａとこれを付勢するコイルスプリング８１Ｂとを有し、メインインク室９Ａの内圧を所定の正圧値以下に維持する。即ち、メインインク室９Ａの内圧が所定の正圧値以下の状態ではメインインク室９Ａと外部とを遮断し、内圧が所定の正圧値を超えると、メインインク室９Ａと外部とを連通させる。また、正圧調整弁８１が有する弁体８１Ａの端面からは、長寸棒状のプッシュロッド８１Ｃが後方へ向かってポンプ８２側へ延設されている。

ポンプ８２は、後述するようにサブインク室２１Ａへのインク補充およびサブインク室２１Ａからのインク回収のため、メインインク室９Ａの容積を変更するものであり、シリンダ８３と、該シリンダ８３内に収容された長寸棒状のピストン８４と、該ピストン８４を駆動するピニオンギヤ８５とから構成されている。より詳しくは、ポンプ８２を構成するピストン８４は、その上部に形成されたラックギヤ８４Ａと、先端に設けられたピストンクラウン８４Ｂとから構成されている。

ラックギヤ８４Ａはピニオンギヤ８５と噛合し、ピストン８４はピニオンギヤ８５の回転駆動に伴ってシリンダ８３内を前後方向へ往復動する。その際、ピストンクラウン８４Ｂは、シリンダ８３の内壁面に気密的に摺接しながら往復動する。また、シリンダ８３の一端側の壁部には小径の孔が形成されており、正圧調整弁８１が有するプッシュロッド８１Ｃはこの孔を貫通してシリンダ８３内まで延びている。従って、ピストン８４が前方へ移動すると、ピストンクラウン８４Ｂがプッシュロッド８１Ｃを介して弁体８１Ａを前方へ押動し、正圧調整弁８１は開放される。

メインタンク９の底部近傍に設けられたインク供給口８０は、メインタンク９外に配設されたチューブ８６を介し、サブタンク２１に設けられたリフィルポート弁６４にジョイントされるジョイント弁８７が取り付けられている。このジョイント弁８７は、上下方向へ可動な弁体８７Ａ、及び該弁体８７Ａを上方へ付勢するコイルスプリング８７Ｂ等から構成されている。そしてジョイント弁８７は、弁体８７Ａに外力が働いていない状態ではコイルスプリング８７Ｂの付勢力により閉じられ、弁体８７Ａに下方向きの外力が働いてコイルスプリング８７Ｂの付勢力に抗って弁体８７Ａが下方へ移動すると、メインインク室９Ａはチューブ８６及びジョイント弁８７を通じて外部と連通する。

このようなジョイント弁８７は、昇降機構１０４によって上下動されるようになっている。従って、画像記録ユニット２２がインク補充ポジション５０に位置するときに、この昇降機構１０４によりジョイント弁８７を上昇させると、ジョイント弁８７の弁体８７Ａとリフィルポート弁６４の弁体６４Ａとが互いに押動し合い、両弁６４，８７は共に開放される。その結果、メインタンク９のメインインク室９Ａとサブタンク２１のサブインク室２１Ａとは、弁６４，８７を介して互いに連通する。

本実施の形態では、上述した構成のうち、メインインク室９Ａ及びポンプ８２等を備えるメインタンク９、チューブ８６、ジョイント弁８７、昇降機構１０４、ポンプ８２と噛合するピニオンギヤ８５、及び該ピニオンギヤ８５を駆動するためのピニオンギヤ駆動回路１０５（図５参照）等により、インク補充部８８が構成されている。

［記録装置の機能説明］
図６は、上述したような構成の記録装置１が有する機能を説明するためのブロック図である。図６に示すように、記録装置１は制御部１００を備え、該制御部１００は図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random-Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、及び入出力インタフェース等から構成されている。制御部１００には、既に説明したスキャナ部３、操作パネル１１、及びスロット部１２（図１参照）が接続されている。また制御部１００には、搬送機構駆動回路１０１、記録ヘッド駆動回路１０２、キャリッジ駆動回路１０３、昇降機構１０４、及びピニオンギヤ駆動回路１０５が接続されており、このうち昇降機構１０４及びピニオンギヤ駆動回路１０５はインク補充部８８を構成している。制御部１００に接続されたこれらの各モジュールは、制御部１００からの指示信号に基づき、以下に説明するような動作を実行する。

搬送機構駆動回路１０１は、図示しないモータを駆動して該モータの出力軸に接続された搬送ローラ対２９及び排紙ローラ対３２（図２も参照）を回転させ、用紙搬送経路２３に沿って記録用紙を搬送させる。記録ヘッド駆動回路１０２は、制御部１００からの信号に基づいて決定されるインク量及び吐出タイミングで、記録ヘッド２０から記録用紙へ向けてインクを吐出させる。また、制御部１００は、記録ヘッド駆動回路１０２へ出力した上述したような指示信号に基づき、サブタンク２１のインク残量をソフトカウントする。即ち、各色のインクの吐出量の累積値（吐出されたインクの総量）を算出し、サブタンク２１に収容できるインクの満タン量からこの値を差し引くことにより、サブタンク２１の各色のインク残量を個別に算出する。

キャリッジ駆動回路１０３は、キャリッジモータ４５（図３参照）に接続されており、該キャリッジモータ４５を回転駆動させることによってキャリッジ１９を左右方向へ移動させる。昇降機構１０４は、制御部１００からの信号に基づいて駆動し、ジョイント弁８７を昇降動させる。また、ピニオンギヤ駆動回路１０５は、図示しないモータを駆動して該モータの出力軸に接続されたピニオンギヤ８５を回転させ、ポンプ８２を駆動してメインインク室９Ａの容積を変更する。

更に制御部１００は、外部情報機器としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ：以下、「コンピュータ」と略称する）１０６に接続されている。そして、コンピュータ１０６又は操作パネル１１からの信号に基づいて指示信号を出力するようになっている。

次に、上述したような記録装置１のメインタンク９からサブタンク２１へのインク補充処理に係る動作について説明する。

［インク補充処理］
記録装置１は、サブタンク２１のサブインク室２１Ａ内のインク残量が所定の閾値以下に減ると制御部１００によりインク補充部８８を駆動し、インク補充処理を実行するが、本実施の形態に係る記録装置１はステーション供給方式を採用しており、この処理の実行に際して、サブタンク２１からメインタンク９へ残留インクを一旦回収し、その後、メインタンク９からサブタンク２１へインクを補充するという下記に詳説する一連のインク補充動作を行う。

図７は、インク補充処理に係る記録装置１の動作を説明するためのフローチャートである。図８は、インク補充処理中の画像記録ユニット２２及びインク補充部８８の状態変化を示す模式図であり、（ａ）はインク補充前のメインタンク９とサブタンク２１とを連通した状態、（ｂ）はサブタンク２１からインクを一旦回収した状態、（ｃ）はサブタンク２１へインクを補充した状態を夫々示している。なお、既に示した図４は、インク補充前であってメインタンク９とサブタンク２１とを連通させていない状態が示されている。

図７に示すように記録装置１は、記録用紙への画像の記録を行い（ステップ１）、１枚分の記録が完了した時点で（ステップ２）、サブタンク２１内のインク残量が所定の閾値以下になったか否かを判断する（ステップ３）。インク残量が閾値を超える値であれば（ステップ３：ＮＯ）ステップ１に戻って次の記録用紙への記録を行い、インク残量が閾値以下であると判断した場合は（ステップ３：ＹＥＳ）、キャリッジモータ４５（図５参照）を駆動してキャリッジ１９をインク補充ポジション５０に位置させる（ステップ４）。このときメインタンク９とサブタンク２１とは、図４に示す位置関係となっている。

次に、インク補充部８８を駆動してメインタンク９とサブタンク２１とをジョイントする。即ち、昇降機構１０４を駆動してジョイント弁８７を上昇させ、図８（ａ）に示すように該ジョイント弁８７及びリフィルポート弁６４を介してサブインク室２１Ａとメインインク室９Ａとを連通させる（ステップ５）。

両インク室９Ａ，２１Ａが連通すると、ピニオンギヤ８５を回転させてピストン８４を後方へ移動させ、メインインク室９Ａ内を負圧にすることにより、図８（ｂ）に示すようにサブインク室２１Ａ内の残留インクをメインインク室９Ａへ一旦回収する吸引動作を行なう（ステップ６）。

続いて、回収処理の完了後、ピニオンギヤ８５を逆回転させてピストン８４を前方へ移動させ、メインインク室９Ａ内を正圧とすることにより、図８（ｃ）に示すようにメインインク室９Ａからサブインク室２１Ａへインクを補充する加圧動作を行なう（ステップ７）。そして、ピニオンギヤ８５を所定角度（回転数）だけ回転させることによりインクの補充が完了すると、ステップ１に戻って次の記録用紙への記録を再開する。

このように、本実施の形態に係る記録装置１のインク補充処理においては、サブインク室２１Ａ内の残留インクを一旦回収するため、メインインク室９Ａからのインクの補充時には、サブインク室２１Ａ内の空き容量が常に略一定となる。従って、サブタンク２１にインク量を検出するためのセンサを設けなくても、サブインク室２１Ａの最大容量まで精度よくインクを補充することができる。

また、図８（ｂ）に示すように、吸引動作（ステップ６）によりサブインク室２１Ａ内の残留インクがメインインク室９Ａに回収されたとき、サブタンク２１内では、インク残存部５８に所定量のインクが残存した状態となっている。従って、第２連通口６２に存在するインクの乾燥を抑制でき、また、第２連通口６２から記録ヘッド２０へのエアの侵入を防止できるようになっている。

［従来の構成との対比］
上述したようにサブタンク２１内に立設部５７ａが設けられた記録装置１の場合、該立設部５７ａのない従来の構成に比べて、下記のような優れた作用効果を奏する。図９は、本実施の形態に係る記録装置１が備えるサブタンク２１のインク残存状態を示す断面図、図１０は、立設部５７ａを有さない従来のサブタンク１２１のインク残存状態を示す断面図であり、それぞれ、（ａ）は記録装置１が水平に設置されたときの状態、（ｂ）は角度αだけ前上がりに傾斜して設置されたときの状態、（ｃ）は角度αだけ前下がりに傾斜して設置されたときの状態を示している。また、図９及び図１０において、（ａ）は、インクのほとんどが消費されてインク補充処理を実行する直前の状態（回収処理（図７のステップ６はまだ実行していない状態）を示しており、（ｂ），（ｃ）は、インク補充に際してインク回収処理（図７のステップ６）が実行された直後の状態を示している。なお、図１０に示す従来のサブタンク１２１において、本実施の形態に係るサブタンク２１が有する構成に対応する部分には、同じ符号を付している。

図９（ａ）に示すサブタンク２１では、インク補充直前のサブタンク２１内には、インク残存部５８にのみ、その容量に等しい所定量Ｒ₀₁のインクが残存し、立設部５７ａより前側の第１内底面５７ｂにはほとんどインクは残存していない。一方、図１０（ａ）に示す従来のサブタンク１２１では、内底面５７の全体が平坦なため、第２連通口６２に存在するインクの増粘を防止すると共に記録ヘッド２０へのエアの侵入を防止するために、所定量Ｒ₁₁のインクが残存されている。

ところで、本実施の形態に係る記録装置１のように、インク残量を制御部１００がソフトカウントする場合、蒸発によるインク消費を考慮することが困難であるため、実際のインク残量とソフトカウントにより取得したインク残量との差にはバラツキが生じる。従って、インク補充直前にサブタンク２１内に残存しておくインク量は、若干多めに設定しておく必要がある。また、一般に第２連通口６２の上方の液面には窪みが生じ、第２連通口６２へエアが侵入しやすい状態となるため、このようなエアの侵入を適切に防止するためには、深度が比較的大きくなるようにインクを残留しておく必要がある。

ここで、サブタンク２１では、このような深度を確保できる高さｈの立設部５７ａが設けられ、インク残存部５８に残されたインクは、第２連通口６２へのエアの侵入を適切に防止できる深度を有している。一方、従来のサブタンク１２１では、サブタンク２１のような立設部５７ａがないため、内底面５７の全面に亘って所定の深度を有するようにインクを残存させておく必要がある。従って、図９（ａ）に示すインク残量Ｒ₀₁は、図１０（ａ）に示すインク残量Ｒ₁₁よりも少なくて済んでいる。その結果、まだ多くのインクが残存している状態でインク補充処理をする必要がなく、サブタンク２１内のインクを極力使用した後にインク補充処理をすればよいので、インク補充処理の実行頻度を低減することができる。

次に、記録装置１は、通常は水平面上に載置されることが前提となっているものであるが、場合によっては若干の傾斜面上に載置されてしまうこともある。そして、本実施の形態に係るサブタンク２１は、傾斜面上に載置された場合に、インク回収後の残存インク量のバラツキ（即ち、残存インク量の最大値と最小値との差）が、従来のサブタンク１２１よりも小さくなる。

即ち、図９（ｂ）に示す前上がり状態のとき、サブタンク２１内には、第１連通口６１の高さを液面として所定量Ｖ₀₂のインクが残留する。一方、図１０（ｂ）に示す従来のサブタンク１２１においても、第１連通口６１の高さを液面として所定量Ｖ₁₂のインクが残留する。しかしながら、本実施の形態に係るサブタンク２１には立設部５７ａが設けられているため、少なくとも立設部５７ａの突出容積分だけは、残量Ｖ₀₂は残量Ｖ₁₂よりも少ない値となっている。

一方、図９（ｃ）に示す前下がり状態のとき、サブタンク２１内には、立設部５７ａが堰き止めるようにしてインク残存部５８に若干量Ｖ₀₃のインクが残存するが、図１０（ｃ）に示す従来のサブタンク１２１においては、堰き止めるものが存在しないので全てのインクが第１連通口６１から回収されることとなる。

このように、記録装置１が前後に各５度だけ傾斜する場合を比較すると、本実施の形態に係るサブタンク２１では、最大で残量Ｖ₀₂のインクが残存し、最小では残量Ｖ₀₃のインクが残存するため、その差はＶ₀₂−Ｖ₀₃となる。そして、従来のサブタンク１２１では、最大で残量Ｖ₁₂（＞Ｖ₀₂）のインクが残存し、最小では残量がゼロとなるため、その差はＶ₁₂となって、本実施の形態に係るサブタンク２１での残量差Ｖ₀₂−Ｖ₀₃の方が小さくなる。

従って、サブタンク２１内のインクを回収した後のインク補充処理において、本実施の形態に係るインク補充部８８は、ピストン８４の駆動により一定量Ｖのインクを供給することとなるが、回収後のインク残量にバラツキが少ないため、従来に比してより満タンに近い状態にまでインクを補充することができるように、補充量Ｖを設定することができる。なお、一定のインク補充量Ｖとしては、サブタンク２１のサブインク室２１Ａの容量から、想定される最大のインク残量Ｖ₀₂を差し引いた値を設定しておけばよい。

本発明は、サブタンクに液体残量を検出するセンサを設けずとも、液体補充後のサブタンクの充填率を向上させることができ、更に、サブタンクの大型化や、液滴吐出装置の大型化・重量化・高コスト化を抑制することができる液体吐出装置に適用することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る液体吐出装置を備えた記録装置の外観構成を示す斜視図である。 図１に示す記録装置が備えるプリンタ部（液体吐出装置）の構成を示す模式的断面図である。 図２に示すプリンタ部の主要構成を示す平面図であり、画像記録ユニットがインクを補充するための所定のポジション（インク補充ポジション）に位置している状態を実線で、画像記録ユニットがメンテナンスをするための所定のポジション（パージポジション）に位置している状態を二点鎖線で示している。 主として画像記録ユニット及びメインタンクの構成を示す断面図であり、図３に示すプリンタ部の一部を切断線IV−IVによって切断したときの構成を示している。 図４に示す画像記録ユニットのうち、主としてサブタンクを拡大して示す図面であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は図５（ａ）のサブタンクを切断線Va−Vaによって切断したときの構成を夫々示している。 図１に示す記録装置が有する機能を説明するためのブロック図である。 インク補充処理に係る記録装置の動作を説明するためのフローチャートである。 インク補充処理中の画像記録ユニット及びインク補充部の状態変化を示す模式図であり、（ａ）はインク補充前のカートリッジとサブタンクとを連通した状態、（ｂ）はサブタンクからインクを一旦回収した状態、（ｃ）はサブタンクへインクを補充した状態を夫々示している。 本実施の形態に係る記録装置が備えるサブタンクのインク残存状態を示す断面図であり、（ａ）は記録装置が水平に設置されたときの状態、（ｂ）は約５度だけ前上がりに傾斜して設置されたときの状態、（ｃ）は約５度だけ前下がりに傾斜して設置されたときの状態を示している。 立設部を有さない従来のサブタンクのインク残存状態を示す断面図であり、それぞれ、（ａ）は記録装置が水平に設置されたときの状態、（ｂ）は約５度だけ前上がりに傾斜して設置されたときの状態、（ｃ）は約５度だけ前下がりに傾斜して設置されたときの状態を示している。

符号の説明

１ 記録装置
２ プリンタ部（液体吐出装置）
９ メインタンク
９Ａ メインインク室
２０ 記録ヘッド
２０ａ ノズル孔
２１ サブタンク
２１Ａ サブインク室
２１ｂ 上側筐体
２１ｃ 下側筐体
２２ 画像記録ユニット
５０ インク補充ポジション
５１ パージポジション
５７ 内底面
５７ａ 立設部
５７ｂ 第１内底面
５７ｃ 第２内底面
５８ インク残存部（液体残存部）
５９ 仕切板
６１ 第１連通口
６２ 第２連通口
６３ リフィル室
６４ リフィルポート弁
８２ ポンプ
８４ ピストン
８８ インク補充部（液体補充部）
１００ 制御部

Claims (4)

1. 液体を吐出して被記録体に画像を形成する吐出ヘッドと、該吐出ヘッドと共に移動して該吐出ヘッドへ供給する液体を貯蔵するサブタンクと、メインタンクを有して該メインタンク内の液体を前記サブタンクへ補充する液体補充部と、該液体補充部の動作を制御する制御部とを備え、
   該制御部は、前記サブタンクへの液体補充の際には、前記メインタンクを前記サブタンクに連通させ、該サブタンク内の残留液体を前記メインタンクへ一旦回収してから、該メインタンクから前記サブタンクへ液体を補充するよう前記液体補充部を動作させるべく構成され、
   前記サブタンクは、前記メインタンクからの液体補充の際に該メインタンクに連通する第１連通口と、前記吐出ヘッドに連通する第２連通口と、前記第１連通口及び前記第２連通口の間において、前記サブタンクの内底面から上方に向けて立設されると共に前記サブタンクの一の内側面から他の内側面にかけて延在する立設部とを有し、
   前記第１連通口及び前記第２連通口は、前記立設部の上端よりも前記サブタンクの内底面側にて開口し、
   前記立設部と前記サブタンクの内側面とで仕切られた前記第２連通口側の空間は、前記サブタンクから前記メインタンクへ残留液体が回収されたときに、前記第２連通口及びその近傍に所定量の液体を残存させる液体残存部を成していることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第１連通口及び前記第２連通口のうち何れか一方又は両方は、前記サブタンクの内底面にて開口するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出装置。
3. 前記液体補充部は、前記サブタンク内の液体を前記メインタンクに向けて移動させる吸引動作と、前記メインタンク内の液体を前記サブタンクに向けて移動させる加圧動作とを実行可能なポンプ手段を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体吐出装置。
4. 前記ポンプ手段はピストンであることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出装置。
   

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