JP6564341B2 - インクジェット記録装置及びインク残量検出方法 - Google Patents

Description

本発明は記録装置及びインク残量検出方法に関する。本発明は、特に、例えば、インクを貯留する脱着可能なインクタンクから記録ヘッドへインクが供給されるインクジェット記録装置及びそのインクタンクのインク残量検出方法に関する。

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（以下、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、一枚の記録に多量のインクを消費する。従って、インクタンクの大容量化が求められている。そうした要望に応えるため、キャリッジ等に搭載されて移動する記録ヘッドと装置本体に対して搭載される大容量のインクタンクとをチューブ等を介して接続し、そのインクタンクからインクを供給するように構成された記録装置がある。

また、一枚の記録媒体への記録に多量のインクを消費すると、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、インクタンク内のインク残量を精確に検知すること、特に、交換タイミングに近づいたインクタンク内のインク残量が少ない状態での検知精度の向上が求められている。特許文献１は、インクタンク内に一対の電極を設けて電極間に電流を流し、電極の高さよりもインクが少なくなった場合に電流値が上昇するのを測定することで、インクタンク内のインク残量を検知する方法を提案している。特許文献１によれば、一対の電極をインクタンクの底部に設けることで、交換タイミングに近づいた残量の少ない所定量を正確に検知することができるのである。

特開２００２−２３４１８２号公報

特許文献１が提案する方法では、インクタンクの底部に一対の電極を設ける構成となっているので、インク残量が少なくなり、電極高さよりもインク高さが低くなったことを検出することができる。しかしながら、この方法では、検出精度は高いものの、検出可能なインク高さが一つのため、インク消費中の残量の変化を検出することができないという課題がある。この課題を解決するために、インクタンク内に電極対を複数設け、検出可能な高さを複数にすることが考えられる、その場合には、インク残量の検出の構成が複雑かつ大型化し、コストアップに繋がるという別の課題が生じてしまう。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、簡単な構成でインク残量を複数段階で検出可能なインクジェット記録装置及びインク残量検出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、インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、を備えるインクジェット記録装置であって、前記インクタンクからのインクを退避して貯留する、容積の変化が可能な貯留部と、前記貯留部の容積を変化させる容積変化手段と、前記インクタンクのインク残量が所定量以上であるかを検出する検出手段と、前記容積変化手段を動作させて前記貯留部の容積を拡大し前記インクタンクから前記貯留部に第１の量のインクを移動させた状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合、前記貯留部の容積を縮小し前記貯留部から前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻すよう制御する制御手段と、前記貯留部に前記第１の量のインクを移動させた状態で前記検出手段により前記インク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合と、前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻した状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合と、にメッセージを表示する表示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、インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクからインクを退避して貯留する、予め定められた量の容積の変化が可能な貯留部と、前記貯留部の容積を変化させる容積変化手段と、前記インクタンクのインク残量が所定量以上であるかを検出する検出手段と、を備えるインクジェット記録装置におけるインク残量検出方法であって、前記容積変化手段を動作させて前記貯留部の容積を拡大し前記インクタンクから前記貯留部に第１の量のインクを移動させた状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合、前記貯留部の容積を縮小し前記貯留部から前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻すよう制御し、前記貯留部に前記第１の量のインクを移動させた状態で前記インク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合と、前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻した状態で前記インク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合と、にメッセージを表示することを特徴とするインク残量検出方法を備える。

従って本発明によれば、より簡単な構成で多段階でインク残量を正確に検出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に示す記録装置の制御構成を示すブロック図である。 実施例１に従うインク供給系の構成を示す図である。 図３に示す構成のインク供給系を備えた記録装置における画像形成中のインク残量検出処理を示すフローチャートである。 インクタンクのインクが消費されてニアエンドとなった状況を示す図である。 インク供給系において液面制御部材の容積変化とインクタンク内の液面レベルの変化との関係を示す図である。 ニアエンド手前の多段階のインク残量検出処理を示すフローチャートである。 実施例２に従うインク供給系の構成を示す図である。 図８に示す構成のインク供給系を備えた記録装置における画像形成中のインク残量検出処理を示すフローチャートである。 図８に示したインク供給系において液面制御部材の容積変化の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Ｂ０やＡ０サイズの連続シート（記録媒体）を使用し、そのシートに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。

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インクタンク５が装置本体に着脱可能に備えられている。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の往復移動の際に暴れることのないように、チューブガイド６１によって保持されている。

記録ヘッド１の記録媒体に対向した吐出面には主走査方向と略直交した方向に配列された吐出口列（不図示）は複数設けられている。吐出口列単位で供給チューブ２（インク流路）と接続している。

さらに回復ユニット７０が、主走査方向において記録媒体が通過する領域の外側であって、かつ吐出口面と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の吐出口面に付着したインクを清掃するワイピング動作や記録ヘッドの吐出口内のインクや気泡を強制的に吸引する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インクタンク５の交換を促すことができる。

図２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２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、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（ニアエンド）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からの読込値によって、インクタンク５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。

次に以上の構成の記録装置５０が実行するインクタンクのインク残量検出について幾つかの実施例を説明する。

図３は図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３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いる。そのジョイント部が装置本体の第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３１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。これは測定される電圧値の上昇となって現われる。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（ニアエンド）を検出可能にしている。

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の底面と記録ヘッドへインクを供給するための接続路４の天面とを第１の中空管８で連通し、接続路４と供給チューブ２は開閉弁３を介して連通している。また、接続路４において、供給チューブ２に繋がる側と反対側の端部からは分岐した流路があって、その流路には容積変化可能な可撓性部材によって構成された液面制御部材１０が設けられる。液面制御部材１０は一時的にインクを貯留する貯留部として作用するが、その貯留量は容積変化によって変動する。

液面制御部材１０はレバーがバネ３０で付勢されることによって閉塞方向に付勢されており、カム（不図示）によってバネの付勢力に抗してレバーが押し上げられることで解放する。そのカムはフォトセンサによってその位置が検出可能に構成されており、ＤＣモータ（駆動源）からの駆動力によりギア（不図示）を介して回転制御される。このようにして、バネ３０の伸縮に連動して液面制御部材１０はその容積が変化する。

複数のインクタンクのレバーは連結しており、１つのモータにより複数のインクタンクの液面制御部材が同時に開閉制御される。これにより、インクタンク内のインクを液面制御部材１０の容積変化により移動させることでインクタンク内のインクが撹拌される。

この実施例の記録装置は、上述のように、インクタンクを装置本体のジョイント部に装着可能な構成となっており、ジョイント部に連結している第１の中空管８及び第２の中空管９を用いてインク液面の検出を行うことができる。このため、記録動作などによってインクを消費することによりインクタンクの残量がニアエンドになったことを検出することで、インクタンクのインクが完全になくなる前に交換するインクタンクの準備を促すことができる。

図４は図３に示す構成のインク供給系を備えた記録装置における画像形成中のインク残量検出処理を示すフローチャートである。

図４において、（ａ）はニアエンド検出処理を示すフローチャートであり、（ｂ）はニアエンド前の状態を検出する処理を示すフローチャートである。

図５はインクタンク５のインクが消費されてニアエンドとなった状況を示す図である。

既に説明したように、インクタンク５のインクが消費してインク量が減少し液面が中空管９の周囲の立ち壁３１よりも下がると、第１の中空管８と第２の中空管９との間で電流が流れにくくなる。その結果、電圧値が上昇し、インクタンク５のインクのニアエンドを検出することができる。このような状態におけるニアエンド検出処理を図４（ａ）のフローチャートを参照して説明する。

・ニアエンド検出処理（図４（ａ））
記録装置５０にＰＣなどのホスト（不図示）から画像形成指示が送られてくると、ステップＳ２０１ではキャリッジを移動させながら記録ヘッド１からインクを吐出して記録媒体に画像の形成を開始する。さらにこのとき、ステップＳ２０２で経過時間の測定を開始する。そして、ステップＳ２０３では１秒毎に経過時間を格納するカウンタ（Ｔ１）の値をカウントアップ（＋１）する。さらに、ステップＳ２０４では経過時間が所定時間ＴＬ（ＴＬ＝３）に達したかどうかを調べ、経過時間が所定時間に達するまで、ステップＳ２０３〜Ｓ２０４の処理を繰り返す。

ここで、経過時間が所定時間に達した（Ｔ１＝ＴＬ）と判断された場合、処理はステップＳ２０５に進み、インクタンクのインクがニアエンドの状態かどうかを調べる。この検出原理は上述の通りである。ここで、インクタンクのインクがニアエンドに達していないと判断された場合、処理はステップＳ２０６に進み、さらに画像形成動作が終了しているかを確認する。ここで、画像形成動作を継続していると判断された場合、処理はステップＳ２０７に進み、カウンタ（Ｔ１）の経過時間をゼロ（０）にリセットし、処理はステップＳ２０３に戻る。これに対して、画像形成動作が終了したと判断された場合、ニアエンド検出処理は終了する。

さて、ステップＳ２０５において、インクタンクのインクがニアエンドであると判断された場合、処理はステップＳ２０８に進み、ユーザにインクタンクの残量が少ないことを操作パネル５４を通じて通知し、インクタンクの交換準備を促す。その後、ステップＳ２０９では、ニアエンド検出後に記録ヘッドから吐出されたインク液滴数をカウントすることでインク消費量（ＣＳＭＰ）を計算する。さらに、そのインク消費量と予め記録装置のメモリに格納されているニアエンド後のインクの消費許容量（以下、エンド量（ＥＮＤ））とを比較する。ここで、そのインク消費量がエンド量内（ＣＳＭＰ＜ＥＮＤ）である場合は、画像形成動作を許容し、処理はステップＳ２０８に戻る。インク消費量がエンド量を超えた（ＣＳＭＰ≧ＥＮＤ）場合は、インクタンクのインクが空になったと判断し、処理はステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、画像形成動作を停止し、操作パネル５４にインクタンク交換を促すメッセージを表示する。このように、画像形成動作中に所定のタイミング（ここでは３秒毎）でニアエンドがどうかの判断を行うことでインクタンクの交換準備を適切なタイミングでユーザに通知することができる。

次に、インクタンクのインクがニアエンドの状態となる前の状態を検出する処理を図４（ｂ）のフローチャートを参照して説明する。なお、図４（ｂ）のフローチャートにおいて、図４（ａ）に示したのと同じ処理ステップには同じステップ参照番号を付し、その説明は省略する。

・ニアエンド手前検出処理（図４（ｂ））
この処理は第１の中空管８と第２の中空管９を用いたインクタンクのインクの液面検出による電極による残量検出動作と液面制御部材１０の容積変化動作を組み合せて実現する。

まず、ステップＳ１０１で記録装置にホストから画像形成指示が送られてくると、ステップＳ１０２では、液面制御部材１０の容積を拡大することで、インクタンク５のインク液面を液面制御部材１０の容積に相当する分、降下させる。

図６はインク供給系において液面制御部材の容積変化とインクタンク内の液面レベルの変化との関係を示す図である。

図６（ａ）は液面制御部材１０の容積が縮小している状態におけるインクタンク５内のインク液面を示す。図６（ｂ）は液面制御部材１０の容積が拡大している状態におけるインクタンク５内の液面を示す。ここで、図６（ａ）と図６（ｂ）におけるインクタンク５内のインク残量は同じであるとする。上述したように、液面制御部材１０の容積が拡大することでその容積変化分のインクがインクタンク５から液面制御部材１０の方に移動する。その結果、インクタンク内のインク液面は図６（ｂ）のように図６（ａ）における状態を示す点線から実線に低下する。

その後、図４（ａ）を参照して説明したように、受信した画像形成指示に基いて画像形成を開始しステップＳ２０１〜Ｓ２０７を実行する。なお、この処理では、ステップＳ２０５において、インクタンク５のインクがニアエンドであると判断された場合、ステップＳ２１１に進み、液面制御部材１０の容積を縮小する。これにより、図６（ａ）に示したように、インクタンク５には液面制御部材１０の容積縮小分のインクが戻るので、インクタンク内の残量はニアエンド容量（ＮＥＮＤ）に液面制御部材１０の容積縮小分（Ｖ）を加えた量（ＮＥＮＤ＋Ｖ）になる。ステップＳ２１２では、このため、操作パネル５４を通じてインクタンクの残量が少なく、上記インク残量（ＮＥＮＤ＋Ｖ）になっている旨を示すメッセージを表示してユーザにニアエンドが近いことを通知する。

なお、この時点でのインク残量はニアエンドに近づきつつある状態なので、図４（ａ）のステップＳ２０３に移動して画像形成動作を継続し、その後は、電極による残量検出処理を実行する。

このように電極による残量検出動作と液面制御部材１０の容積変化動作を組み合せた処理を行うことでインクタンクのインク残量がニアエンドにならないと把握不可能な状態からニアエンド量に液面制御部材１０の容積変化量を加えた量を検出することができる。例えば、ニアエンド量が５ｃｃ（既知）、液面制御部材１０の容積変化量が５ｃｃ（既知）の場合、ユーザにはインクタンクのインク残量が５ｃｃと１０ｃｃの２段階の残量表示が可能となる。このようにして、インクタンクの交換準備などを十分に前もったタイミングで通知することが可能である。

また、液面制御部材１０の容積変化量を複数段階に制御する構成にすることで、ニアエンド検出までのインク残量を多段階に検出することができる。例えば、ニアエンド量が５ｃｃ、液面制御部材１０の容積変化量が５ｃｃで容積変化量を１ｃｃ毎に制御した場合、インクタンク内の残量を１０ｃｃから５ｃｃまで１ｃｃ毎に検出可能になる。

次に、ニアエンド検出と液面制御部材１０の容積変化の多段階制御を組み合せることで実現するエアエンド手前での多段階でのインク残量検出について、図７のフローチャートを参照して説明する。なお、図７のフローチャートにおいて、図４（ａ）と図４（ｂ）とを参照して既に説明したのと同じ処理ステップには同じステップ処理番号を付し、その説明は省略する。

・ニアエンド手前の多段階のインク残量検出処理（図７）
まず、図４（ｂ）で説明したように、ステップＳ１０１でホストからの画像形成指示を受信すると、ステップＳ１０２’では液面制御部材１０の容積を５ｃｃに拡大して、インクタンク内のインク液面を液面制御部材１０の拡大容積分に相当する量、降下させる。その後、図４（ａ）で説明したように、受信した画像形成指示に基いて画像形成動作を開始しステップＳ２０１〜Ｓ２０７を実行する。なお、この処理では、ステップＳ２０５において、インクタンク５のインクがニアエンドであると判断された場合、ステップＳ２１１ａに進み、液面制御部材１０の容積を調べる。

具体的には、ステップＳ２１１ａでは、液面制御部材１０の容積が５ｃｃであるかどうかを調べ、５ｃｃであると判断された場合、処理はステップＳ２１１ａ’に進み、液面制御部材１０の容積を４ｃｃに縮小する。この時、インクタンク５には液面制御部材の容積変更分の１ｃｃのインクが戻るので、インクタンク５内のインク残量はニアエンド量に１ｃｃ加えた量になる。そして、ステップＳ２１２ａでは、インクタンクの残量を操作パネル５４で９ｃｃと表示し、その後、処理はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２１１ａで液面制御部材１０の容積が５ｃｃではないと判断された場合、処理はステップＳ２１１ｂに進む。そして、液面制御部材１０の容積が４ｃｃであるかどうかを調べ、４ｃｃであると判断された場合、処理はステップＳ２１１ｂ’に進み、液面制御部材１０の容積を３ｃｃに縮小する。この時、インクタンク５には液面制御部材の容積変更分の１ｃｃのインクが戻るので、インクタンク５内のインク残量はニアエンド量に１ｃｃ加えた量になる。そして、ステップＳ２１２ａでは、インクタンクの残量を操作パネル５４で８ｃｃと表示し、その後、処理はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２１１ｂで液面制御部材１０の容積が４ｃｃではないと判断された場合、処理はステップＳ２１１ｃに進む。そして、液面制御部材１０の容積が３ｃｃであるかどうかを調べ、３ｃｃであると判断された場合、処理はステップＳ２１１ｃ’に進み、液面制御部材１０の容積を２ｃｃに縮小する。この時、インクタンク５には液面制御部材の容積変更分の１ｃｃのインクが戻るので、インクタンク５内のインク残量はニアエンド量に１ｃｃ加えた量になる。そして、ステップＳ２１２ｃでは、インクタンクの残量を操作パネル５４で７ｃｃと表示し、その後、処理はステップＳ２０６に進む。

ステップＳ２１１ｃで液面制御部材１０の容積が３ｃｃではないと判断された場合、処理はステップＳ２１１ｄに進む。そして、液面制御部材１０の容積が２ｃｃであるかどうかを調べ、２ｃｃであると判断された場合、処理はステップＳ２１１ｄ’に進み、液面制御部材１０の容積を１ｃｃに縮小する。この時、インクタンク５には液面制御部材の容積変更分の１ｃｃのインクが戻るので、インクタンク５内のインク残量はニアエンド量に１ｃｃ加えた量になる。そして、ステップＳ２１２ｄでは、インクタンクの残量を操作パネル５４で６ｃｃと表示し、その後、処理はステップＳ２０６に進む。

さらにステップＳ２１１ｄで液面制御部材１０の容積が２ｃｃではないと判断された場合、処理はステップＳ２１１ｅ’に進み、液面制御部材１０の容積を０ｃｃに縮小、つまり、縮小限度に最大にする。この時、インクタンク５には液面制御部材の容積変更分の１ｃｃのインクが戻るので、インクタンク５内のインク残量はニアエンド量に１ｃｃ加えた量になる。そして、ステップＳ２１２ｅでは、インクタンクの残量を操作パネル５４で５ｃｃと表示する。この時点で、インクタンクのインク残量は本当にニアエンド量の直前の状態に達したので、その後、処理は図４（ａ）のステップＳ２０３に進み、ニアエンド検出処理に移行する。

以上のように、図７に示す処理を実行することでインクタンク内の残量が９ｃｃから５ｃｃまでの消費経過を１ｃｃ毎に操作パネル等を通じてユーザに通知することが可能となる。なお、液面制御部材の容積変化は、上述のように、ＤＣモータからの駆動力によりギア（不図示）を介してカムを回転制御することで、バネ３０を伸縮させることで実現している。

従って以上説明した実施例に従えば、インクタンク内のインクを適量ずつ複数段階で一時的に退避させる構成を設けることで、インクタンク内に複数の電極を設けることなく、インク残量を複数段階で正確に検知することができる。

この実施例では実施例１で説明した図３に示したインク供給系とは別のインク供給系を用いた場合のインク残量検出の例について説明する。

図８は実施例２に従う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。また、実施例１において、既に図３を参照して説明したのと同じ構成要素については、同じ参照番号を付し、その説明は省略する。この実施例において特徴的な構成は、インクタンク５と記録ヘッド１との間にサブタンクを設け、サブタンクを介して記録ヘッドにインクを供給する構成とした点にある。

図８（ａ）に示すように、装置に着脱可能な容積不変のインクタンク５は、その内部にバネで閉塞方向に付勢した球状部材からなるジョイント部３６を備え、ジョイント部３６が装置の中空管３４と連結している。この構成により装置にインクタンク５が接続されていない場合には閉塞方向に付勢したジョイント部３６によりインクがインクタンク外に漏出しないようになっている。

ジョイント部３６に連結している中空管３４内は２系統に分かれていて、１系統は大気連通室６に接続しており、大気連通室内の大気連通路７を介して、インクタンク５は大気と連通している。もう一系統はサブタンク４１に接続していて、インクタンク５のインクはサブタンク４１に供給される。サブタンク４１と供給チューブ２は開閉弁３を介して連通している。また、サブタンク４１には容積変化可能な可撓性部材によって構成された液面制御部材１０が設けてある。液面制御部材１０は実施例１において図３を参照したのと同様の構成である。

サブタンクにインクが満たされていない場合に液面制御部材１０の容積を変化させ、容積が拡大するとインクタンクのインクがサブタンクに引き込まれ、容積が縮小するとサブタンクの空気がインクタンクに移動する。このような容積変化を繰り返すことでインクタンクからサブタンクへのインク供給動作が実行される。また、サブタンクにインクが満たされている場合に液面制御部材１０の容積を変化させると、２つのタンクの間をインクが移動し、これによりインク撹拌動作が実行される。

サブタンク４１内には一対の金属針３９と４０を設けており、金属針３９の下端よりもインク残量の高さが低くなった場合に電流を流した際の電圧値が上昇することによって、サブタンク内のインクのニアエンドを検出可能にしている。

以上のように、この実施例に従うインク供給系によれば、インクタンク５のインクが消費され、図８（ｂ）に示すようにインクタンク５のインクが空になっても、サブタンク４１内のインクを使用することができるため、記録動作を継続することができる。また、一対の金属針３９と４０を用いた残量インクの検出手段をインクタンク５内には設けず、サブタンク４１内のみに設けている。これはサブタンク４１内のインク液面を検出した時点ではインクタンク５内のインクが空になっていることが分かるためである。

図９は図８に示す構成のインク供給系を備えた記録装置における画像形成中のインク残量検出処理を示すフローチャートである。

図９において、（ａ）はニアエンド検出処理を示すフローチャートであり、（ｂ）はニアエンド前の状態を検出する処理を示すフローチャートである。なお、図９におけるフローチャートにおいて、実施例１において既に図４を参照して説明したのと同じ処理ステップについては同じステップ参照番号を付し、その説明は省略する。

図５はインクタンク５のインクが消費されてニアエンドとなった状況を示す図である。

既に説明したように、インクタンク５のインクが消費してインク量が減少し液面が中空管９の周囲の立ち壁３１よりも下がると、第１の中空管８と第２の中空管９との間で電流が流れにくくなる。その結果、測定電圧値が上昇し、インクタンク５のインクのニアエンドを検出することができる。このような状態におけるニアエンド検出処理を図４（ａ）のフローチャートを参照して説明する。

・ニアエンド検出処理（図９（ａ））
このフローチャートに示す処理は基本的には図４（ａ）で説明したものと同じであり、異なる点は、ステップＳ２０４において、Ｔ１＝ＴＬと判断された場合、処理はステップＳ２０５’に進む点と、ステップＳ２０８の後のステップＳ２０９’である。

即ち、ステップＳ２０５’ではサブタンク４１のインクがニアエンドの状態にあるかを調べる。ここで、サブタンクのインクがニアエンドの状態に達していないと判断された場合、処理はステップＳ２０６に進むが、サブタンクのインクがニアエンドの状態に達したと判断された場合、処理はステップＳ２０８に進む。

また、ステップＳ２０９’では、ニアエンド検出後に記録ヘッドから吐出されたインク液滴数をカウントすることでインク消費量（ＣＳＭＰ）を計算する。さらに、そのインク消費量と予め記録装置のメモリに格納したサブタンク４１のニアエンド後のインクの消費許容量（以下、エンド量（ＳＥＮＤ））とを比較する。ここで、そのインク消費量がエンド量内（ＣＳＭＰ＜ＳＥＮＤ）であれば、画像形成を許容し、処理はステップＳ２０８に戻るが、エンド量を超えた（ＣＳＭＰ≧ＳＥＮＤ）であれば、サブタンクのインクが空になったと判断し、処理はステップＳ２１０に進む。

このように、この実施例でも画像形成中に所定のタイミング（ここでは３秒毎）でサブタンクがニアエンドかどうかの判断を行うことでインクタンクの交換準備を適切なタイミングでユーザに通知することができる。

次に、サブタンクのインクがニアエンドの状態となる前の状態を検出する処理を図９（ｂ）のフローチャートを参照して説明する。

・ニアエンド手前検出処理（図９（ｂ））
この処理は図８で示した一対の金属針３９と４０を用いたサブタンクのインクの液面検出によるニアエンド検出と液面制御部材１０の容積変化を組み合せて実現する。

このフローチャートに示す処理は基本的には図４（ｂ）で説明したものと同じであり、異なる点はステップＳ２０４でＴ１＝ＴＬと判断された場合、処理はステップＳ２０５’に進む点と、ステップＳ２１２の後、図９（ａ）のステップＳ２０３に進む点である。

図１０は図８に示したインク供給系において液面制御部材の容積変化の様子を示す図である。図１０において、（ａ）は液面制御部材１０の容積が縮小している状態を示すのに対し、（ｂ）は液面制御部材１０の容積が拡大している状態を示している。

図９（ｂ）に示す処理では、ステップＳ１０２で図１０（ｂ）に示すように液面制御部材１０の容積を拡大すると、その容積変化分だけインクがサブタンク４１から液面制御部材１０の方に移動し、サブタンク４１内のインク液面が下降する。このことは、図１０（ｂ）において、サブタンク４１内のインク液面が実線で示されているように満タン状態から低下ことで図示されている。

さて、ステップＳ２０５’ではサブタンク４１のインクがニアエンドの状態にあるかどうかを調べる。ここで、サブタンクのインクがニアエンドの状態に達していないと判断された場合、処理はステップＳ２０６に進むが、サブタンクのインクがニアエンドの状態に達したと判断された場合、処理はステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１では、図１０（ａ）に示すように液面制御部材１０の容積を縮小すると、その容積変化分だけインクがサブタンク４１に戻る。その結果、サブタンク４１内の残量はニアエンド容量に液面制御部材１０の容積分を加えた量になる。

このように、ニアエンド検出と液面制御部材１０の容積変化を組み合せた制御を行うことで、サブタンク内の残量がニアエンド量まで使用しないと把握できない状態から、ニアエンド量に液面制御部材１０の容積変化量を加えた量を検出することができる。

例えば、サブタンク４１の容積が１２ｃｃ、ニアエンド量が１０ｃｃ、液面制御部材１０の容積変化量が５ｃｃ、インクタンクとサブタンク間の中空管３４の容積が２ｃｃの場合について考える。この場合、ニアエンド検出の検出精度でサブタンク４１内のインク残量が１０ｃｃと１５ｃｃを下回った２段階でのインク残量が検出可能である。インク残量が１５ｃｃの場合、サブタンクの容積１２ｃｃに中空管の容積２ｃｃを加えた１４ｃｃよりも１ｃｃ多くなるので、インクタンク５内にインクが１ｃｃ残っていることになる。このため、インク残量が１５ｃｃの場合はインクタンク５が空になる直前であり、インク残量が１０ｃｃの場合はサブタンク４１がニアエンドにあることを表示ができる。

このようにして、インクタンク５の交換準備タイミングを正確に通知することが可能となる。また、液面制御部材１０の容積変化量をサブタンク４１の容積１２ｃｃとニアエンド量１０ｃｃの差である２ｃｃに中空管３４の容積２ｃｃに加えた量４ｃｃに設定することで、インクタンク５の空の状態が検出可能になる。

実施例１で説明したように、液面制御部材１０の容積変化量を複数段階に制御することで、ニアエンド量までのインク残量を正確に検出することができる。上記例と同様に、ニアエンド量が１０ｃｃ、液面制御部材１０の容積変化量が５ｃｃで容積変化量を１ｃｃ毎に制御した場合、サブタンク４１内の残量を１４ｃｃから１０ｃｃまで１ｃｃ毎に検出可能になる。

従って以上説明した実施例に従えば、サブタンク内のインクを適量ずつ複数段階で一時的に退避させる構成を設けることで、インクタンク内に複数の電極を設けることなく、インク残量を複数段階で正確に検知することができる。

なお以上説明した２つの実施例では、液面制御部材１０の容積を画像形成開始前に変化してインクタンク又はサブタンクのインク液面の高さを下げているが、これをインクのニアエンドを判定するタイミングの直前に行ってもよい。

また、ニアエンド判定の実行タイミングを決定するために画像形成開始時に時間計測を開始しているが、インクタンクのインク残量がニアエンド量以上の所定量に達してからその時間計測を開始してもよい。例えば、インクタンク５内のインク容量を予め記録装置のメモリまたはＥＥＰＲＯＭ２０に格納しておき、記録ヘッドからのインク吐出数と吸引回数をカウントすることでインク消費量を計算する。そして、インク消費量とインクタンクのインク容量からインクタンク内のインク残量を計算し、そのインク残量がニアエンド量以上の所定量を下回った場合に、時間計測を開始するようにしてもよい。

さらに、ニアエンド検出処理は、ニアエンド手前検知処理後に実行しているが、これを交互に行ってもよい。

なお、この実施例では第１の中空管８と第２の中空管９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のニアエンドを判断している。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の中空管８と第２の中空管９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のニアエンドを判断してもよい。

１ 記録ヘッド、２ 供給チューブ（インク流路）、３ 開閉弁、４ 接続路、５ インクタンク、６ 大気連通室、８ 第１の中空管、９ 第２の中空管、１０ 液面制御部材、１８ インク装着センサ、２０ ＥＥＰＲＯＭ、５０ インクジェット記録装置

Claims (12)

1. インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、前記記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、を備えるインクジェット記録装置であって、
   前記インクタンクからのインクを退避して貯留する、容積の変化が可能な貯留部と、
   前記貯留部の容積を変化させる容積変化手段と、
   前記インクタンクのインク残量が所定量以上であるかを検出する検出手段と、
   前記容積変化手段を動作させて前記貯留部の容積を拡大し前記インクタンクから前記貯留部に第１の量のインクを移動させた状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合、前記貯留部の容積を縮小し前記貯留部から前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻すよう制御する制御手段と、
   前記貯留部に前記第１の量のインクを移動させた状態で前記検出手段により前記インク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合と、前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻した状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合と、にメッセージを表示する表示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. 前記インクタンクの底部から前記記録ヘッドへインクを供給するインク流路をさらに有し、
   前記インク流路から分岐した流路により前記インクタンクから前記貯留部にインクが移動し、
   前記制御手段は、ホストからの画像形成指示に応じた画像形成動作の間に、前記容積変化手段を動作させ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. 前記表示手段は、前記貯留部に前記第１の量のインクを移動させた状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合は、インク残量が少なくなっていることを示す第１のメッセージを表示し、前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻した状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合は、インクタンクの交換準備を促す第２のメッセージを表示することを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェット記録装置。
4. 前記容積変化手段は前記貯留部の容積を前記第１の量より少ない第２の量ずつ変化させることが可能であり、
   前記制御手段は、前記インクタンクから前記貯留部に前記第１の量のインクを移動させた状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量よりも少ないと判断された場合は、前記容積変化手段を動作させて前記貯留部から前記インクタンクに前記第２の量のインクを戻す制御を繰り返し、
   前記表示手段は、前記インクタンクに前記第２の量のインクを戻す毎にメッセージを表示す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。
5. 前記検出手段は所定時間が経過するたびに検出動作を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
6. 前記貯留部は可撓性部材によって構成され、
   前記容積変化手段は、
   前記可撓性部材を前記貯留部の容積を縮小させる方向に付勢するバネと、
   前記バネを伸縮させるレバーと、
   前記レバーを動作させる駆動源とを含み、
   前記駆動源を駆動させ前記レバーを介した前記バネの伸縮を制御することにより前記貯留部の容積を変化させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
7. 前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻した状態でインク残量が前記所定量より少ないと判断された後に、前記記録ヘッドから吐出されるインク液滴数をカウントするカウント手段と、
   前記カウント手段によってカウントされたインク液滴数に基いて計算されるインク消費量がインクの消費許容量を超えたと判断された場合は、画像形成動作を停止し、前記表示手段はインクタンクの交換準備を促すメッセージを表示することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
8. 前記検出手段は、前記インクタンクの底部に設けられた２つの電極を有し、前記２つの電極の間に定電流を流すか定電圧を印加したときの前記２つの電極の間の抵抗値を測定することにより、前記インクタンクのインク残量が前記所定量以上であるかを検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
9. 前記２つの電極はそれぞれ、インクの流路となる金属でできた中空管であることを特徴とする請求項８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記録ヘッドへのインク流路と前記貯留部との間に配されたサブタンクをさらに有し、
    前記検出手段は、前記サブタンクに設けられた２つの電極を有し、前記２つの電極の間に定電流を流すか定電圧を印加したときの前記２つの電極の間の抵抗値を測定することにより、前記サブタンクのインク残量が前記所定量以上であるかを検出することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のインクジェット記録装置。
11. 前記２つの電極は、前記サブタンクに設けられた長さの異なる金属針であることを特徴とする請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
12. インクを吐出して記録媒体に記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドへ供給されるインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクからインクを退避して貯留する、予め定められた量の容積の変化が可能な貯留部と、前記貯留部の容積を変化させる容積変化手段と、前記インクタンクのインク残量が所定量以上であるかを検出する検出手段と、を備えるインクジェット記録装置におけるインク残量検出方法であって、
    前記容積変化手段を動作させて前記貯留部の容積を拡大し前記インクタンクから前記貯留部に第１の量のインクを移動させた状態で前記検出手段によりインク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合、前記貯留部の容積を縮小し前記貯留部から前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻すよう制御し、
    前記貯留部に前記第１の量のインクを移動させた状態で前記インク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合と、前記インクタンクに前記第１の量のインクを戻した状態で前記インク残量が前記所定量より少ないことが検出された場合と、にメッセージを表示することを特徴とするインク残量検出方法。

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