JP2007160850A - 液体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の構造を簡単にして、装置の小型化、軽量化及び低コスト化を可能とする。
【解決手段】プリンタのインク吐出ヘッド６の上方に配設されたインクタンク１と、補給用インク９を貯留する交換可能な補給用インクタンク２と、インクタンク１のインク補給口１ａに一端部３ｂを接続し、他端部３ｃがインク補給口１０と同じか又はそれよりも高い位置で補給用インクタンク２の下端部に着脱可能に接続されたインク補給管３と、インク補給管３の中間部の位置を昇降させる昇降手段４と、インクタンク１内のインクの残量を検知するインク残量検知手段５と、インク残量検知手段５の検知出力に基づいて昇降手段４を駆動してインク補給管３の中間部の位置を昇降させ、補給用液体タンク２とインクタンク１との間に発生するインクの水頭差を利用して補給用インクタンク２からインクタンク１へ補給用インク９を補給させる制御手段６と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタの液体吐出ヘッドに液体を供給する液体タンクに対して液体を補給する補給用液体タンクを備えた液体供給装置に関し、詳しくは、装置の構造を簡単にして、装置の小型化、軽量化及び低コスト化を可能とした液体供給装置に係るものである。

従来の液体供給装置は、プリンタの往復運動をするキャリッジ外で液体を保有し、内部に液体残量検知手段を持つ補給用液体タンクを鉛直方向に上下させる駆動機構と該駆動機構の上下駆動の位置決め及びタイミング制御機構とを持つ外部液体供給部と、液体吐出ヘッドへ供給する液体を保有する液体タンク上面に上記補給用液体タンクからの液体を受容する液体補給口と、電気信号により開閉制御可能な気体流通弁を持つ大気連通口とを設置し、液体タンク内部の側面に上部液体残量検知手段および下部液体残量検知手段を持つプリントカートリッジと、上記補給用液体タンクと上記液体タンクの液体補給口とに接続され、電気信号により開閉制御可能な液体流通弁を設けたチューブと、を備えて構成され、吐出によって消費された液体の残量を上記補給用液体タンクの液体残量検知手段によって検出し、上記液体残量に応じて上記補給用液体タンクの位置をタイミング制御機構および位置制御機構によって任意のタイミングで鉛直方向に上下駆動する、かつ上記補給用液体タンク内の液体を使い切る前の任意の時期に、上記液体残量を検出する信号により上記チューブに接続された弁の閉鎖と上記大気連通口の弁の開放を同時に行ない、上記補給用液体タンク内に保持された液体の吐出から上記液体タンク内に保持された液体の吐出に切り替えるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３３４９６７号公報

しかし、このような従来の液体供給装置においては、補給用液体タンクを鉛直方向に上下動させて液体の補給動作を制御するようになっているため、補給用液体タンクの駆動機構部は、補給用液体で満たされた重い補給用液体タンクを昇降させることができるほどの大きなパワーが必要であり、駆動機構部が大型化する虞があった。特に、大量印刷に対応したプリンタに適用する場合には、印刷途中でインク切れが生じないように大量の補給用インクを貯留する大容量の補給用液体タンクを備える必要があり、駆動機構部はより大きなパワーを必要とし、より大型化する虞がある。したがって、従来の液体供給装置においては、装置が大型化し、重量が重くなり、高価となる虞があった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、装置の構造を簡単にして、装置の小型化、軽量化及び低コスト化を可能とした液体供給装置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、本発明による液体供給装置は、プリンタの液体吐出ヘッドの上方に配設され、該液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、前記液体タンクに補給する液体を貯留する交換可能な補給用液体タンクと、前記液体タンクの液体補給口に一端部を接続し、他端部が前記液体補給口と同じか又はそれよりも高い位置で前記補給用液体タンクの下端部に着脱可能に接続された液体補給管と、前記液体補給管の中間部の位置を昇降させる昇降手段と、前記液体タンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段と、前記液体残量検知手段の検知出力に基づいて前記昇降手段を駆動して前記液体補給管の中間部の位置を昇降させ、前記補給用液体タンクと液体タンクとの間に発生する液体の水頭差を利用して前記補給用液体タンクから前記液体タンクへ補給用の液体を補給させる制御手段と、を備えたものである。

このような構成により、液体残量検知手段で液体タンク内の液体の残量を検知し、該検知出力に基づいて昇降手段を駆動し、液体タンクの液体補給口に一端部を接続し、他端部を上記液体補給口と同じか又はそれよりも高い位置で交換可能な補給用液体タンクの下端部に着脱可能に接続した液体補給管の中間部の位置を上記昇降手段で昇降させ、該補給用液体タンクと液体タンクとの間に発生する液体の水頭差を利用して補給用液体タンクから液体タンクへ補給用の液体を補給させる。

請求項１に係る発明によれば、従来技術におけるような補給用液体タンクを上下動させる駆動機構部を必要とせず、液体の補給動作の制御機構を簡単にすることができる。したがって、装置の小型化、軽量化及び低コスト化を可能にすることができる。

また、請求項２又は３に係る発明によれば、補給用液体タンクを上下動することなく、液体の補給を制御することができる。

さらに、請求項４に係る発明によれば、一つの補給用液体タンクで液体タンクの液体を補給しながら大量印刷をすることができ、利便性が向上する。

そして、請求項５に係る発明によれば、補給用液体タンクにその液体残量を検知する検知手段を設ける必要がない。したがって、補給用液体タンクの構造が簡単となりコストを低減することができる。これにより、廃棄時の資源の無駄を削減することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明による液体供給装置の実施形態の概略構成を示す正面図である。この液体供給装置は、プリンタ装置本体内に装備されて記録媒体に対して液体を吐出する液体吐出ヘッドに液体を供給するもので、液体タンク１と、補給用液体タンク２と、インク補給管３と、昇降手段４と、液体残量検知手段５と、制御手段６（図３参照）とからなる。以下、上記液体がインクの場合について説明する。

上記液体タンク（以下、「インクタンク」と記載する）１は、上記液体吐出ヘッド（以下、「インク吐出ヘッド」と記載する）７にインク流路１８を介して供給するインク８を貯留するものであり、上記インク吐出ヘッド７の上方に配設されている。

上記インクタンク１の側方には、補給用液体タンク（以下、「補給用インクタンク」と記載する）２が配設されている。この補給用インクタンク２は、後述するインク補給管（液体補給管）３を介して上記インクタンク１に補給するインク（以下、「補給用インク」と記載する）９を貯留するものであり、上面に大気連通口３６を有し、容量が上記インクタンク１の容量よりも大きい形状に形成されて、図示省略の載置台上に載置されている。そして、補給用インク９が無くなると新品と交換できるようになっている。

上記インクタンク１と補給用インクタンク２との間には、インク補給管（液体補給管）３が設けられている。このインク補給管３は、補給用インクタンク２からインクタンク１への補給用インク９の補給路を形成するものであり、上記インクタンク１のインク補給口（液体補給口）１０に一端部３ｂを接続し、他端部３ｃを上記インク補給口１０と同じか又はそれよりも高い位置で上記補給用インクタンク２の下端部に着脱可能に接続している。そして、可撓性材料によりループ状に折り曲げ形成され、該ループ状の折り曲げ部の中間部３ａが後述する昇降手段４により上下方向の外力を受けて変形してその位置が昇降されるようになっている。

上記インク補給管３のループ状折り曲げ部の中間部３ａに対応したプリンタ装置本体の筐体１１には、昇降手段４が一端部を固定して設けられている。この昇降手段４は、インク補給管３の中間部３ａを支持し、該中間部３ａの位置を図１に矢印Ａ，Ｂで示すように昇降させるものであり、作動軸１２と、スクリューシャフト１３と、ガイドポール１４（図２参照）とからなる。

上記作動軸１２は、上記インク補給管３の中間部３ａを支持するものであり、例えば円柱状に形成され、図２に示すようにその上端部には中心軸に対して直交して上記インク補給管３を挟持する断面略Ｕ字状の溝１５が形成され、下端部には後述するスクリューシャフト１３と螺合するねじ孔１２ａが中心軸に沿って上方に延びて形成されている。また、上記作動軸１２の中心軸に直交し、且つ上記溝１５に対して直交する方向に延びてアーム１６が設けられ、その先端には上下方向に貫通して、後述するガイドポール１４と嵌合する嵌合孔１７が形成されている。

上記スクリューシャフト１３は、上記作動軸１２を昇降させるものであり、一端部を後述するモータ２６の回動軸と連結し、他端部を上記作動軸１２のねじ孔１２ａに螺合して回転するようになっている。

上記ガイドポール１４は、上記作動軸１２を鉛直方向に案内するものであり、一端部をプリンタ装置本体の筐体１１に固定し他端部を上記作動軸１２から延びるアーム１６の嵌合孔１７に嵌合させて、スクリューシャフト１３の回転を上記作動軸１２の鉛直方向の移動に変換するようになっている。

そして、上記昇降手段４の側方には、図３に示す位置検出手段２０が設けられている。この位置検出手段２０は、昇降手段４の作動軸１２の鉛直方向の位置を検知するものであり、上記作動軸１２の最下部の位置を検知する最下部検知センサー２８及び最上部の位置を検知する最上部検知センサー２９と、作動軸１２の昇降量を検知する変位量センサー３０とからなり、例えばそれぞれフォトセンサーである。

上記インクタンク１には、インク残量検知手段（液体残量検知手段）１８が設けられている。このインク残量検知手段５は、インクタンク１内のインク８の残量を検知するものであり、インクタンク１の側面に、例えば上下方向の三箇所に上限レベルセンサー２３、中位レベルセンサー２４、下限レベルセンサー２５としてそれぞれ一対の電極をその先端がインクタンク１内部に位置するように配設され、両電極間の抵抗値の変化からインク８の残量を検知するようになっており、公知の技術を適用することができる。

上記制御手段６は、上記インク残量検知手段５の検知出力に基づいて上記昇降手段４を駆動して上記インク補給管３の中間部３ａの位置を昇降させ、上記補給用インクタンク２とインクタンク１との間に発生するインクの水頭差を利用して補給用インク９を補給させるものであり、図３に示すように駆動手段１９と、計時部２１と、制御部２２とからなる。

上記駆動手段１９は、昇降手段４を駆動するものであり、モータ２６とモータ駆動回路２７とからなり、インクタンク１のインク８の残量が予め定められた所定の基準値以下となった場合に、モータ駆動回路２７が起動されてモータ２６が駆動するようになっている。

また、上記計時部２１は、上記補給用インクタンク２からインクタンク１への補給用インク９の補給時間を計測するものであり、タイマーである。

そして、上記制御部２２は、上記インク残量検知手段５と、駆動手段１９と、位置検知手段２０と、計時部２１とに接続して装置全体を適切に制御するものであり、上記インク残量検知手段５の検知信号を入力してインクタンク１内のインク８の残量が所定の基準値を下回ったことを検知すると上記モータ駆動回路２７を起動してモータ２６を駆動させ、作動軸１２を所定量だけ下降させる。これにより、インク補給管３の中間部３ａが補給用インクタンク２内の補給用インク９の液面９ａよりも下がり、補給用インクタンク２内の補給用インク９の液面９ａとインクタンク１内のインク８の液面８ａとの間の水頭差を利用して補給用インク９がインク補給管３を介してインクタンク１へ補給される。

また、制御部２２は、補給用インク９の補給によりインクタンク１内にインクが満たされたことを上記インク残量検知手段５の上限レベルセンサー２３の検知信号により検知すると、上記モータ駆動回路２７を起動してモータ２６を上述とは反対方向に駆動させ、作動軸１２を所定量だけ上昇させる。これにより、インク補給管３の中間部３ａが補給用インクタンク２内の補給用インク９の液面９ａよりも高くなり、インク補給管３内を流れる補給用インク９の流れが断たれ、補給が停止される。

さらに、制御部２２は、上記位置検知手段２０の最下部検知センサー２８の検知信号を入力して昇降手段４の作動軸１２が最下部の位置にあることを検知し、且つ、上記インク残量検知手段５の検知信号の入力により上記インクタンク１内のインク８の残量が所定の基準値以下であることを検知した場合には、上記補給用インクタンク２内の補給用インク９が無くなったと判断するようになっている。

次に、このように構成された液体供給装置におけるインク補給動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
先ず、ステップＳ１においては、インクタンク１の側面に設けられたインク残量検知手段５により、インクタンク１内のインク８の残量が検知される。ここで、インクタンク１内のインク８の残量が所定の基準値を下回った場合、例えば図５（ａ）に示すようにインク残量検知手段５の中位レベルセンサー２４が非導通状態となったときには、制御部２２は、インク８の残量が所定の基準値以下に減ったと判定（“ＹＥＳ”判定）してステップＳ２に進む。

ステップＳ２においては、制御部２２で位置検知手段２０の最下部検知センサー２８の検知信号に基づいて昇降手段４の作動軸１２が最下部の位置にあるか否かが判定される。ここで、作動軸１２の下降量が最大となって作動軸１２が最下部の位置にある場合には、“ＹＥＳ”判定となってステップＳ３に進む。

ステップＳ３においては、制御部２２は、補給用インクタンク２内の補給用インク９が無くなったと判断し、補給用インクタンク２が空であることを図示省略の表示部に表示させ、又は音声により補給用インクタンク２の交換を促す。同時に、作動軸１２を図１に示す矢印Ｂ方向に移動して最上部まで上昇させる。

一方、ステップＳ２おいて、作動軸１２の位置がまだ最下部まで達していない場合には、“ＮＯ”判定となってステップＳ４に進む。

ステップＳ４においては、制御部２２によって駆動手段１９のモータ駆動回路２７が起動されてモータ２６が回転される。モータ２６の回転に伴って、モータ２６の回転軸に連結されたスクリューシャフト１３が回転し、作動軸１２が図５（ａ）に示す矢印Ａ方向に移動され鉛直方向に下降する。この場合、作動軸１２は、変位量センサー３０の出力に基づいて制御部２２で制御されて、予め定められた所定量だけ下降する。これにより、同図（ｂ）に示すように、インク補給管３のループ状折り曲げ部の中間部３ａが補給用インクタンク２内の補給用インク９の液面９ａよりも低くなり、補給用インクタンク２内の補給用インク９の液面９ａとインクタンク１内のインク８の液面８ａとの間の水頭差により補給用インク９がインク補給管３を通ってインクタンク１へ補給される。

ステップＳ５においては、計時部２１で補給用インク９の補給時間の計測が開始される。
ステップＳ６においては、予め定められた所定時間が経過したか否かが制御部２２で判定される。ここで、所定時間が経過した場合には、“ＹＥＳ”判定となってステップＳ７に進む。

ステップＳ７においては、インク残量検知手段５により、インクタンク１内のインク８の貯留量が検知される。ここで、インク８の貯留量が所定の基準値を超えた場合、例えばインク残量検知手段５の上限レベルセンサー２３が導通状態となった場合には、制御部２２は、インクタンク１への補給が完了したと判定（“ＹＥＳ”判定）してステップＳ８に進む。

なお、ステップＳ７において、インク８の貯留量が所定の基準値を超えていない場合には、制御部２２はインク補給が未了と判定（“ＮＯ”判定）してステップＳ２に戻り、ステップＳ２〜Ｓ７が繰り返される。

ステップＳ８においては、制御部２２は、図示省略の表示部にインク補給の完了を示す表示を行なう。また、駆動手段１９のモータ駆動回路２７を起動してモータ２６を上述とは反対方向に駆動させ、作動軸１２を所定量だけ上昇させる。これにより、インク補給管３の中間部３ａが補給用インクタンク２内の補給用インク９の液面９ａよりも高くなり、インク補給管３内を流れる補給用インク９の流れが断たれ、補給が停止される。そして、ステップＳ１に戻って、ステップＳ１〜Ｓ８が繰り返し実行される。

図６は、インク補給管３の他の構成例を示す斜視図である。このインク補給管３は、可撓性材料により略Ｕ字状に折り曲げ形成され、該折り曲げ部の中間部３ａが昇降手段４の作動軸１２から上下方向の外力を受けてその位置が昇降されるようになっている。したがって、図７に示すように、インク補給管３の中間部３ａを昇降手段４で同図に示す矢印Ａ方向に引き下げれば、インク補給管３の中間部３ａが補給用インクタンク２内の補給用インク９の液面９ａよりも下がり、水頭差を利用して補給用インク９を補給用インクタンク２からインクタンク１へ補給することが可能となる。

図８は、インク補給管３の更に他の構成例を示す斜視図である。このインク補給管３は、硬質材料により略Ｕ字形状に折り曲げ形成され、その両端部３ｂ，３ｃが接続具３１によってそれぞれインクタンク１及び補給用インクタンク２に回動可能に接続され、昇降手段４から外力を受けて回動されて上記略Ｕ字形状の折り曲げ部の中間部３ａの位置が昇降されるようになっている。この場合、図８においては、昇降手段４は、補給用インクタンク２側の接続具３１の中心軸を中心にインク補給管３と共に回転する円形板状の第１のギア３２と、該第１のギア３２と噛み合って回転力を伝達する第２のギア３３を回転軸３４に連結して備えたステッピングモータ３５とで構成されている。なお、昇降手段４は、以上のように構成したものに限られず、インク補給管３の中間部３ａを挟持して昇降させるようにしたものであってもよい。

以上の説明においては、液体がインクの場合について説明したが、これに限られず、液体吐出ヘッドから吐出されるものであれば如何なる液体であってもよい。

本発明による液体供給装置の実施形態の概略構成を示す正面図である。 上記実施形態の昇降手段の構成例を示す断面図である。 上記実施形態の制御手段の構成を示すブロック図である。 上記実施形態におけるインク補給動作を説明するフローチャートである。 上記実施形態におけるインク補給動作を示す説明図である。 上記実施形態の液体補給管の他の構成例を示す斜視図である。 図６に示す液体補給管による補給用インクの補給動作を説明する斜視図である。 上記実施形態の液体補給管の更に他の構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１…インクタンク（液体タンク）
２…補給用インクタンク（補給用液体タンク）
３…インク補給管（液体補給管）
３ａ…インク補給管の中間部
３ｂ…インクタンク側の端部（一端部）
３ｃ…補給用インクタンク側の端部（他端部）
４…昇降手段
５…インク残量検知手段（液体残量検知手段）
６…制御手段
７…インク吐出ヘッド（液体吐出ヘッド）
８…インク
９…補給用インク（インクタンクへ補給する液体）
１０…インク補給口（液体補給口）

Claims (5)

1. プリンタの液体吐出ヘッドの上方に配設され、該液体吐出ヘッドに供給する液体を貯留する液体タンクと、
   前記液体タンクに補給する液体を貯留する交換可能な補給用液体タンクと、
   前記液体タンクの液体補給口に一端部を接続し、他端部が前記液体補給口と同じか又はそれよりも高い位置で前記補給用液体タンクの下端部に着脱可能に接続された液体補給管と、
   前記液体補給管の中間部の位置を昇降させる昇降手段と、
   前記液体タンク内の液体の残量を検知する液体残量検知手段と、
   前記液体残量検知手段の検知出力に基づいて前記昇降手段を駆動して前記液体補給管の中間部の位置を昇降させ、前記補給用液体タンクと液体タンクとの間に発生する液体の水頭差を利用して前記補給用液体タンクから前記液体タンクへ補給用の液体を補給させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする液体供給装置。
2. 前記液体補給管は、可撓性材料により折り曲げ形成され、該折り曲げ部の中間部が前記昇降手段により上下方向の外力を受けてその位置が昇降されることを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
3. 前記液体補給管は、硬質材料により折り曲げ形成され、その両端部がそれぞれ前記液体タンク及び補給用液体タンクに回動可能に接続され、前記昇降手段により外力を受けて回動されて前記折り曲げ部の中間部の位置が昇降されることを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
4. 前記補給用液体タンクの容量は、前記液体タンクの容量よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。
5. 前記制御手段は、前記昇降手段が最下部の位置にあり、且つ前記液体タンク内の液体残量が所定の基準値以下であることを検知した場合には、前記補給用液体タンク内の補給用の液体が無くなったと判断することを特徴とする請求項１記載の液体供給装置。

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