JP4380712B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタ等のような液滴吐出装置に関するものである。

従来より、インクを貯留するカートリッジ型のメインタンクが着脱されるインクジェットプリンタとして、メインタンク内のインク残量を検出するセンサが設けられているものがある。このようなインク残量センサとしては、例えば、メインタンク内にフロートを設け、インク液面とともに降下するフロートの位置を光学的に検出することでインク残量を検出する方法等がある。これによれば、精度良くインク残量を検出できるが、未だインクが残っている段階でフロートがタンク底面に当接してしまうため、インク残量がゼロの状態を検出することができず、インクを使い切ることができない。

一方、インク残量を検出する別の方法として、インクジェットヘッドから吐出されたインク量をソフトウェアにより累積計算することにより、メインタンク内のインク残量を検出するものもある。これによれば、インク残量がゼロの状態を検出することが可能となるが、吐出液量には微小な誤差が発生しうるため、メインタンク内のインクを使い切る頃にはその誤差が累積され、精度良くインク残量を検出することができない。

そこで、特開２００５−２４６７８１号公報（特許文献１）では、前者のフロートを用いた光学的なインク残量検出方法と、後者のソフトウェアによるインク残量検出方法とを組み合わせることにより、インクを使い切りながらも精度良くインク残量を検出することを可能としている。具体的には、シーソー状のフロートがインク充填時には光学センサの受光部を遮断しており、インク消費による液面降下にともなってフロートが揺動して光学センサの受光部を開放することで、インクが所定水位以下に減ったことが一次的に検出される（残量検出）。次いで、その残量検出時点から、ソフトウェアによりインクジェットヘッドから吐出されたインク液滴数が累積計算されることにより、インク残量がゼロとなったことが二次的に演算検出される（残量演算）。即ち、メインタンク内のインクが少なくなってからソフトウェアによるインク残量の演算を開始するため、誤差があまり累積されずインク残量を正確に検出することが可能となる。

ところで、メインタンク内のインクを使い切ってから新品のメインタンクと交換を行う場合、インクジェットヘッドまでのインク供給路にエアが混入するおそれがある。そこで、特開２００５−６６９０６号公報（特許文献２）に開示されたチューブ供給方式のインクジェットプリンタでは、カートリッジ型のメインタンク内のインクを使い切ったとしてもインク供給チューブにエアが混入しないように、メインタンクとインク供給チューブとの間に大気開放されたサブタンクが設けられている。この構成によれば、メインタンク内のインクを使い切ったとしても、サブタンクにインクが残っているためインク供給チューブにエアが混入することがない。さらに、メインタンクの交換時にメインタンクとサブタンクとの間の接続部分にエアが侵入したとしても、そのエアはサブタンクにおいて浮力によりインクから分離されてインク供給チューブへの混入が防止される。
特開２００５−２４６７８１号公報 特開２００５−６６９０６号公報

しかしながら、特許文献２に開示された構成において特許文献１のインク残量検出方法を適用しようとした場合、サブタンク内のインク残量が少ない時には、メインタンクを新品に交換すると水頭圧でサブタンク内にインクが一気に流れ込み、交換直後からメインタンク内のインク液面が大幅に降下してしまう。そうすると、メインタンクを交換しただけで光学センサで残量検出がなされる所定水位を下回ることも考えられる。ソフトウェアによる残量演算はそこから直ぐに開始されることになるが、残量演算の初期水位は前記所定水位にプログラムされているため、実際のインク液面が初めから前記所定水位より低い場合には、インク残量が実際よりも多く計算されてしまうこととなる。

そこで、本発明は、メインタンクから水頭圧により液体が流入するサブタンクが設けられた構成において、メインタンクの液体を極力使い切りながらもメインタンクの液体残量を精度良く検出できるようにすることを目的としている。

本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る液滴吐出装置は、 液体を貯留するメインタンクと、前記メインタンクが着脱されるメインタンク装着部と、前記メインタンク装着部に隣接配置され、前記メインタンク装着部に前記メインタンクが装着された状態でメインタンクと連通する流入口を有するサブタンクと、前記サブタンクの流出口からチューブを介して供給される液体をノズルより吐出させる吐出ヘッドと、前記メインタンク内の液体が、その液面が所定水位となる液量以下に減少したことを検出する残量検出手段と、前記残量検出手段の検出時から前記吐出ヘッドで吐出される液体量を求めることにより前記メインタンクの液体残量を計算する残量演算手段と、を備え、前記メインタンク装着部に装着された前記メインタンクの液体貯留室と、前記サブタンクの液体貯留室とは、ともに大気開放され、前記サブタンクは、前記メインタンク装着部に装着された前記メインタンクの水平方向に隣接する位置に設けられ、液体がフル充填されたメインタンクが前記メインタンク装着部に装着されると、前記メインタンクの液体貯留室の液面と前記サブタンクの液体貯留室の液面とが、互いの水頭圧により同一高さに揃う均衡状態となるよう構成されており、液体がフル充填されたメインタンクが前記メインタンク装着部に装着されて液体が水頭圧により前記サブタンク内に流入した均衡状態における前記サブタンク内の液量をＳ_Ｈ、前記サブタンクの前記流出口に液面が位置する状態における前記サブタンク内の液量をＳ_Ｌ、前記メインタンクのフル充填状態における前記メインタンク内の液量をＭ_Ｈ、前記所定水位に液面が位置する状態における前記メインタンク内の液量をＭ_Ｎとすると、Ｓ_Ｈ−Ｓ_Ｌ≦Ｍ_Ｈ−Ｍ_Ｎが成立する構成であることを特徴とする。

前記構成によれば、液体がフル充填されたメインタンクがメインタンク装着部に装着されてメインタンク内の液体が水頭圧によりサブタンク内に流入し、メインタンクとサブタンクの液面が同一高さに揃った均衡状態において、その液面が残量検出手段の検出閾値となる前記所定水位を下回ることがない。そうすると、吐出ヘッドにより液体が消費されてメインタンク内の液体が徐々に減ることにより、メインタンク内の液体の液面が前記所定水位に達することとなる。つまり、残量演算手段による計算はメインタンク内の液面が前記所定水位に一致した時点から開始され、残量演算手段による計算の液体残量初期値は実際の液体残量と一致する。したがって、残量検出手段及び残量演算手段を用いてメインタンクの液体の使い切り性を向上させながらも、メインタンクの液体残量を精度良く検出することが可能となる。

前記サブタンクの前記流出口は前記流入口よりも低い位置に設けられていてもよい。

仮に残量検出手段による検出に誤差が生じて前記所定水位よりも若干低い水位で残量検出手段による検出がなされた場合、メインタンク内の液体が無くなっても残量演算手段は未だ液体が残っていると判断することが考えられる。しかし、前記構成によれば、流出口が流入口より低い位置にあるので、サブタンクに残存する液体が吐出ヘッドに供給され、吐出ヘッド側に空気が供給されるのを防止することが可能となる。

前記残量検出手段で検出される前記所定水位は、製造バラツキによる上限値及び下限値を有し、前記サブタンクの前記流入口に液面が位置する状態における前記サブタンク内の液量をＳ_Ｍ、前記残量検出手段の上限値の検出時における前記メインタンク内の液量をＭ_Ｎ１、前記残量検出手段の下限値の検出時における前記メインタンク内の液量をＭ_Ｎ２とすると、Ｓ_Ｍ−Ｓ_Ｌ≧Ｍ_Ｎ１−Ｍ_Ｎ２が成立する構成であってもよい。

前記構成によれば、残量検出手段に装置毎の製造バラツキによる公差が存在しても、流入口と流出口の高低差をその公差を考慮して大きく設定しているので、メインタンク内の液体がなくなっても吐出ヘッド側に供給する液体をサブタンクに十分残すことが可能となる。

前記サブタンク内の液体貯留空間は、下部領域と上部領域とを有し、前記下部領域には前記流入口及び前記流出口が開口しており、前記上部領域の水平断面積が、前記下部領域の水平断面積よりも小さくなっていてもよい。

前記構成によれば、サブタンクの上部領域の水平断面積が小さいので、メインタンク内の液体が水頭圧によりサブタンク内に流入する際に、少ない流入量でメインタンクとサブタンクの液面が同一高さに揃うこととなる。よって、水平断面積の大きい下部領域で、吐出ヘッド側に供給する液体容量に十分確保しながらも、メインタンク交換時にメインタンク内の液体が残量検出手段の検出閾値である前記所定水位を下回ることを好適に防止することができる。

前記下部領域の上端を閉鎖する上壁部の一部に連通孔が形成されており、前記連通孔の周囲から前記上部領域を形成する筒状部が上方に向けて突出していてもよい。

前記構成によれば、簡素な構成でありながら上部領域の水平断面積を下部領域の水平断面積よりも小さくすることができる。

前記残量検出手段は、前記メインタンク内の液面の水位を光学的に検出する構成であってもよい。

前記構成によれば、メインタンク内の液面の水位を非接触で簡単に検出することが可能となる。なお、液面検出に際しては、液面を直接検出してもよいし、浮きやシーソー状のセンサーアームなどを用いて間接的に検出してもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、残量検出手段及び残量演算手段を用いてメインタンクの液体の使い切り性を向上させながらも、メインタンクの液体残量を精度良く検出することが可能となる。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ３（液滴吐出装置）を有する複合機１を示す斜視図である。図１に示すように、複合機１は、プリンタ機能やスキャナ機能やコピー機能やファクシミリ機能を有するものであり、その筐体２の下部にインクジェットプリンタ３を有すると共にその筐体２の上部にスキャナ４を有している。筐体２の正面には開口５が形成されており、その開口５の下段にインクジェットプリンタ３の給紙トレイ６が設けられ、上段にインクジェットプリンタ３の排紙トレイ７が設けられている。インクジェットプリンタ３の正面側の右下部には開閉蓋８が設けられており、開閉蓋８の内側にはメインタンク装着部２８（図２参照）が設けられている。複合機１の上部正面側には、インクジェットプリンタ３やスキャナ４などを操作するためのオペレーションパネル１０が設けられている。また、複合機１は、外部のパーソナルコンピュータ１１（図２参照）に接続されており、そのパーソナルコンピュータ１１からドライバを介して送信される指示に基づいて動作可能となっている。

図２は図１に示す複合機１のインクジェットプリンタ３を模式的に説明する一部断面図である。図２に示すように、複合機１の底側には給紙トレイ６が配置されている。給紙トレイ６の上側には、給紙トレイ６に積載された記録用紙１２のうち最上層のものを搬送路１３へ供給する給紙駆動ローラ１４が設けられている。搬送路１３は、給紙トレイ６の背面側から上方へ向かった後に正面側へ向けてＵターンし、印刷領域１５を通過して排紙トレイ７（図１参照）へと導かれている。

印刷領域１５には、画像記録ユニット１６が設けられている。画像記録ユニット１６の下方には、用紙サイズより大きいプラテン１７が配設されている。画像記録ユニット１６の上流側には、搬送路１３を流れる記録用紙１２を狭持してプラテン１７上へ搬送する搬送ローラ１８及びピンチローラ１９が設けられている。画像記録ユニット１６の下流側には、印刷が行われた記録用紙１２を狭持して排紙トレイ７（図１参照）へ搬送する排紙ローラ２０及びピンチローラ２１が設けられている。

画像記録ユニット１６は、多数のノズルからインク（液体）をプラテン１７に向けて吐出する公知の圧電駆動式のインクジェットヘッド２２（吐出ヘッド）と、インクジェットヘッド２２へ供給するインクを貯留するバッファタンク２３と、インクジェットヘッド２２を駆動制御するヘッド制御基板２４と、これらを搭載するキャリッジ２５とを有している。バッファタンク２３には、後述するサブタンク２７がインク供給チューブ２６を介して接続されている。サブタンク２７に隣接する位置にはメインタンク２９が着脱されるメインタンク装着部２８が設けられており、そのメインタンク装着部２８には前述した開閉蓋８が取り付けられている。また、メインタンク装着部２８には、メインタンク２９が装着された状態でメインタンク２９のインク残量を光学的に検出する残量検出センサ３０（残量検出手段）が設けられている。

さらに、残量検出センサ３０には、制御装置３１（残量演算手段）が接続されている。制御装置３１は、メインタンク２９のインク残量の検出作業を行うほかに、インクジェットヘッド２２のインク吐出動作や記録用紙１２の給排紙動作などのようなインクジェットプリンタ３の各種作業の制御を実行する。制御装置３１は、演算処理装置であるＣＰＵや、ＣＰＵが実行するプログラム及びプログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭや、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭや、書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ等のメモリや、入出力インターフェース等で構成されている。インク残量検出機能に着目すれば、制御装置３１は、所要の演算制御を行う演算部３２と、パーソナルコンピュータ１１から印刷データを受信する印刷データ受信部３３と、インクジェットヘッド２２におけるインク吐出量からメインタンク２９内のインク残量を累積計算（残量演算）する残量カウント部３４と、メインタンク２９のインク残量をパーソナルコンピュータ１１に送信する残量送信部３５とを有している。

図３は図２に示すインクジェットプリンタ３のメインタンク２９及びサブタンク２７の垂直断面図である。図３に示すように、メインタンク２９は、インク１００を貯留するインク貯留室４３を有している。図３に示すように、メインタンク２９のサブタンク２７と対向する面（図３右側）の下部には、開口部４４と、その開口部４４に連続する筒状のバルブ収容室４５とが設けられている。バルブ収容室４５は、開口部４４からメインタンク２９の内部に向かって延設されており、そのバルブ収容室４５にはインク供給バルブ４６が収容されている。バルブ収容室４５の奥面にはバルブ孔４７が形成されており、そのバルブ孔４７の周囲からメインタンク２９の内部に向かって中空円錐状のカバー部４８が突設されている。

カバー部４８の下部には流入孔４８ａが形成されており、バルブ収容室４５はバルブ孔４７及び流入孔４８ａを介してインク貯留室４３に連通している。バルブ孔４７には逆止弁４９が設けられており、この逆止弁４９はバルブ収容室４５に対してインク貯留室４３が正圧となったときにバルブ孔４７を開放し、バルブ収容室４５に対してインク貯留室４３が負圧となったときにバルブ孔４７を閉鎖する。また、開口部４４には環状のシール部材５０が設けられており、シール部材５０の中心には無負荷時に弾性により縮径するインク流出孔５０ａが形成されている。

メインタンク２９のサブタンク２７と対向する面（図３右側）の上部には、開口部６０と、その開口部６０に連続する筒状のバルブ収容室６１とが設けられている。開口部６０には環状のシール部材６２が設けられており、シール部材６２の中心には大気開放孔６２ａが形成されている。バルブ収容室６１は開口部６０からメインタンク２９の内部に向かって延設されており、そのバルブ収容室６１には大気開放バルブ６３が収容されている。大気開放バルブ６３は、大気開放孔６２ａを貫通してサブタンク２７側に向けて突出するロッド部６３ａと、ロッド部６３ａの奥端部から径方向外側に突出するフランジ部６３ｂとを有している。大気開放バルブ６３は、フランジ部６３ｂが大気開放孔６２ａを封止すべくシール部材６２に接触するように付勢されている。ロッド部６３ａには、その延在方向に沿って溝部６３ｃが設けられており、フランジ部６３ｂがシール部材６２から離反した状態では溝部６３ｃを介してバルブ収容室６１が大気開放される。バルブ収容室６１の奥面には連通孔６４が形成されており、バルブ収容室６１は連通孔６４を介してインク貯留室４３の上層に形成される空気層に連通している。

メインタンク２９には、サブタンク２７側の部分にインク貯留室４３に連続する凹部４２が形成されている。その凹部４２の両側壁には、インク貯留室４３に貯留されているインクの残量を検出するための半透明材からなる光透過部５１が設けられている。また、メインタンク２９は、センサーアーム５３を揺動可能に支持するための支持部５２を有している。センサーアーム５３は、支持部５２に軸支される連結軸５４ａを有する連結部５４と、連結部５４の一方側（図３左側）に延在するフロート部５５と、連結部５４の他方側（図３右側）に延在するアーム部５６とを備えている。

フロート部５５は、その平均比重がインクの比重よりも軽くなるように中空状に成形されている。アーム部５６は、第１アーム５６ａと、第２アーム５６ｂと、遮蔽部５６ｃとを有している。第１アーム５６ａは、連結部５４からフロート部５５に対して略垂直をなす上方に向けて延びている。第１アーム５６ａの先端からはフロート部５５から遠ざかる方向へ第２アーム部５６ｂが延びている。第２アーム部５６ｂの先端には、凹部４２に位置する遮蔽部５６ｃが形成されている。

アーム部５６はフロート部５５よりも重量が小さく、インク貯留室４３にインクが入っていない状態では、センサーアーム５３は連結軸５４ａを中心にフロート部５５が降下する方向に回動する。その際、センサーアーム５３の遮蔽部５６ｃは、凹部４２から斜め上方に退くように移動する。一方、インク貯留室４３にインクが十分充填された状態では、フロート部５５がインクに浸漬され、浮力によってフロート部５５とアーム部５６との重量の均衡が逆転し、センサーアーム５３は連結軸５４ａを中心にフロート部５５が上昇する方向に回動する。その際、センサーアーム５３の遮蔽部５６ｃは、凹部４２に進入するように斜め下方に移動する。

図４は図３に示すメインタンク２９及び残量検出センサ３０の要部水平断面図である。図４に示すように、メインタンク装着部２８（図２参照）には、残量検出センサ３０が設けられている。残量検出センサ３０は、発光部３０ａと受光部３０ｂとを有し、発光部３０ａから受光部３０ｂへ出射された光の輝度に基づいて所定の電気信号を出力するものであり、具体的には透過型のフォトインタラプタが用いられている。残量検出センサ３０は、その発光部３０ａと受光部３０ｂとの間の検出領域に、メインタンク２９の凹部４２の壁面の光透過部５１が位置するように設けられている。

即ち、センサーアーム５３の遮蔽部５６ｃが、凹部４２に進入して両側壁の光透過部５１に挟まれる状態では、発光部３０ａから出射された光は遮蔽部５６ｃで遮断されて受光部３０ｂで感知されない。このとき、制御装置３１（図２参照）では、「インクが所定水位以上」と判断される。一方、遮蔽部５６ｃが凹部４２から退避して両側壁の光透過部５１に挟まれない状態では、発光部３０ａから出射された光は、遮蔽部５６ｃで遮断されずに光透過部５１を介して受光部３０ｂで感知される。このとき、制御装置３１（図２参照）では、「インクが所定水位以下」と判断される。

図３に示すように、サブタンク２７は、その内部にインク貯留空間７０（液体貯留空間）として下部領域７０ａと上部領域７０ｂとを有している。下部領域７０ａは、その上部が上壁部７１で終端しており、上壁部７１の一部に連通孔７１ａが形成されている。連通孔７１ａの周囲からは上部領域７０ｂを形成する筒状部７２が上方に向けて突出している。即ち、上部領域７０ｂの水平断面積は、下部領域７０ａの水平断面積よりも大幅に小さくなっている。

サブタンク２７の外壁にはメインタンク２９側に向かって筒状のニードル部７３が突設されており、ニードル部７３は下部領域７０ａに向かって開口する流入口７３ａを有している。そして、ニードル部７３がメインタンク２９のシール部材５０のインク流出孔５０ａに挿入されることで、サブタンク２７のインク貯留空間７０の下部領域７０ａがメインタンク２９のインク貯留室４３と連通される構成となっている。また、流入口７３ａと対向する位置には上壁部７１から下方に流路壁７４が垂設されている。さらに、サブタンク２７の外壁にはメインタンク２９と離反する方向に向かって突出部７５が突設されている。突出部７５は、その内部に下部領域７０ａの一部を構成する空間を有しており、その空間に連通する筒状のチューブ取付部７６が突出部７５の上壁から突出している。

チューブ取付部７６は下部領域７０ａに向かって開口する流出口７６ａを有しており、流出口７６ａは流入口７３ａよりも低い位置に設けられている。インク供給チューブ２６がチューブ取付部７６に接続されることで、サブタンク２７のインク貯留空間７０の下部領域７０ａがインク供給チューブ２６を介して画像記録ユニット１６のバッファタンク２３（図２参照）に連通される構成となっている。また、サブタンク２７は、筒状部７２の上端に連続して上部領域７０ｂに連通するラビリンス流路７７を有している。このラビリンス流路７７はサブタンク２７の上部に形成された大気開放孔７８に連通している。

次に、残量検出センサ３０で検出されるメインタンク２９の所定水位とサブタンク２７の容積との関係について説明する。図３に示すように、フル充填状態（新品時）におけるメインタンク２９内のインク量をＭ_Ｈとする。センサーアーム５３のフロート部５５が降下することにより残量検出センサ３０からの信号により制御装置３１（図２参照）で「インクが所定水位以下」と判断される時点におけるメインタンク２９内のインク量をＭ_Ｎ（図６も参照）とする。インクがフル充填状態（新品）であるメインタンク２９がメインタンク装着部２８（図２参照）に装着されてインクが水頭圧によりサブタンク２７内に流入した均衡状態（図８参照）におけるサブタンク２７内のインク量をＳ_Ｈとする。サブタンク２７の流出口７６ａにインク液面が位置する状態（液面が降下して流出口７６ａに空気が触れる直前の状態）におけるサブタンク２７内のインク量をＳ_Ｌとする。そうすると、残量検出センサ３０で検出されるメインタンク２９の前記所定水位とサブタンク２７の容積とは、Ｓ_Ｈ−Ｓ_Ｌ≦Ｍ_Ｈ−Ｍ_Ｎの関係が成立するように設定されている。

また、残量検出センサ３０で検出される前記所定水位は、製造バラツキによる公差（上限値及び下限値）を有するため、それを考慮してサブタンク２７の流入口７３ａ及び流出口７６ａの位置が設定されている。具体的には、サブタンク２７の流入口７３ａの下縁部分にインク液面が位置する状態におけるサブタンク２７内のインク量をＳ_Ｍ、残量検出センサ３０の上限値の検出時におけるメインタンク２９内のインク量をＭ_Ｎ１、残量検出センサ３０の下限値の検出時におけるメインタンク２９内の液量をＭ_Ｎ２とすると、Ｓ_Ｍ−Ｓ_Ｌ≧Ｍ_Ｎ１−Ｍ_Ｎ２の関係が成立するように設定されている。なお、ここでいう上限値及び下限値は、相当数のインクジェットプリンタ３をサンプリング調査して得られる残量検出センサ３０の検出バラツキの上限値及び下限値を意味している。

次に、インクジェットプリンタ３の動作について図５乃至図８を参照しながら説明する。図５は通常使用中のメインタンク２９及びサブタンク２７を示す垂直断面図である。図５に示すように、メインタンク２９の装着状態では、サブタンク２７のニードル部７３がメインタンク２９のインク流出孔５０ａに挿入されてインク供給バルブ４６が開放され、メインタンク２９とサブタンク２７とが互いに連通している。また、メインタンク２９の装着状態では、大気開放バルブ６３のロッド部６３ａがサブタンク２７の外壁に押圧されてバルブ収容室６１内に後退し、インク貯留室４３が大気開放されている。さらに、サブタンク２７のインク貯留空間７０は大気開放孔７８を介して常に大気開放されている。よって、メインタンク２９内のインク液面とサブタンク２７内のインク液面とが、互いの水頭圧により同一高さに揃う均衡状態となっている。

また、図５の状態ではインク貯留室４３にインクが十分に貯留されており、センサーアーム５３のフロート部５５が上昇しているので、センサーアーム５３の遮蔽部５６ｃが凹部４２に進入して両側壁の光透過部５１に挟まれている、よって、残量検出センサ３０の発光部３０ａ（図４参照）から出射された光は遮蔽部５６ｃで遮断されて受光部３０ｂ（図４参照）で感知されず、制御装置３１（図２参照）では、「インクが所定水位以上」と判断されている。

図６は残量検出時におけるメインタンク２９及びサブタンク２７を示す垂直断面図である。図６に示すように、メインタンク２９内のインクが所定水位Ｍ_Ｎまで減ると、センサーアーム５３のフロート部５５が降下するとともに遮蔽部５６ｃが凹部４２の上壁面に当接して停止する。この状態になると、残量検出センサ３０の発光部３０ａ（図４参照）から出射された光は、遮蔽部５６ｃで遮断されずに光透過部５１（図４参照）を介して受光部３０ｂ（図４参照）で感知される。よって、制御装置３１（図２参照）では、「インクが所定水位以下」であると一次的に判断される（残量検出）。この残量検出時点から、図２に示すように、制御装置３１の残量カウント部３４では、印刷データ受信部３３でパーソナルコンピュータ１１から受信する印刷データをもとにしてインクジェットヘッド２２で吐出されるインク量を累積計算し、メインタンク２９内のインク残量を二次的に演算する（残量演算）。そして、残量カウント部３４で計算されるインク残量が、メインタンク２９内のインク液面が流入孔４８ａに達する量まで減った時点で、制御装置３１は「インク残量がゼロ」と判断し、その情報を残量送信部３５からパーソナルコンピュータ１１に送信する。

図７はメインタンク交換直後におけるメインタンク２９及びサブタンク２７を示す垂直断面図である。図８はメインタンク交換後の均衡状態におけるメインタンク２９及びサブタンク２７を示す垂直断面図である。パーソナルコンピュータ１１で「インク残量がゼロ」と表示されると、ユーザはそれを受けてメインタンク２９を新品と交換する。そうすると、図７に示すように、交換前のメインタンク２９でインク液面がかなり下がっていたために、メインタンク２９とサブタンク２７との間の流路、即ち、ニードル部７３内の流路に空気２００が混入することとなる。しかし、メインタンク２９が新品と交換されると直ぐに、メインタンク２９内のインクの水頭圧によりメインタンク２９からサブタンク２７にインクが流れ込み、図８の均衡状態となる。その際、空気２００は、その浮力によりサブタンク２７の下部領域７０ａで気液分離され、上部領域７０ｂ及びラビリンス流路７７を通って大気開放孔７８より放出される。

以上に説明した構成によれば、インクがフル充填された新品のメインタンク２９がメインタンク装着部２８に装着されてメインタンク２９内のインクが水頭圧によりサブタンク２７内に流入し、メインタンク２９とサブタンク２７のインク液面が同一高さに揃った均衡状態において、そのインク液面が残量検出センサ３０の検出閾値となる前記所定水位を下回ることがない。そうすると、インクジェットヘッド２２によりインクが消費されてメインタンク２９内のインクが徐々に減ることで初めて、メインタンク２９内のインクの液面が前記所定水位に達することとなる。つまり、制御装置３１の残量カウント部３４によるソフトウェア上の残量演算はメインタンク２９内のインク液面が前記所定水位に一致した時点から開始され、残量演算のインク残量初期値は実際のインク残量と一致する。したがって、残量検出及び残量演算を用いてメインタンク２９のインクの使い切り性を向上させながらも、メインタンク２９のインク残量を精度良く検出することが可能となる。

さらに、残量検出センサ３０による検出に誤差が生じて前記所定水位よりも若干低い水位で残量検出センサ３０による検出がなされた場合、メインタンク２９内のインクが無くなっても制御装置３１の残量カウント部３４は未だインクが残っていると判断することが考えられる。しかし、サブタンク２７の流出口７６ａは流入口７３ａよりも低い位置にあるので、サブタンク２７に残存するインクがインクジェットヘッド２２に供給され、インクジェットヘッド２２側に空気が供給されることが防止される。

また、サブタンク２７の流入口７３ａと流出口７６ａの高低差を、残量検出センサ３０の製造バラツキによる公差を考慮して大きく設定しているので、メインタンク２９内のインクが無くなってもインクジェットヘッド２２側に供給するインクをサブタンク２７に十分残すことが可能となる。

さらには、サブタンク２７の上部領域７０ｂの水平断面積は、下部領域７０ａの水平断面積よりも大幅に小さいので、メインタンク２９内のインクが水頭圧によりサブタンク２７内に流入する際に、少ない流入量でメインタンク２９とサブタンク２７のインク液面が同一高さに揃うこととなる。よって、下部領域７０ａでインクジェットヘッド２２側に供給するインク容量に十分確保しながらも、メインタンク２９交換時にメインタンク２９内のインクが残量検出センサ３０の検出閾値である前記所定水位を下回ることが好適に防止される。なお、前述した実施形態は本発明をインクジェットプリンタに適用したものであるが、インク以外の液体を吐出する液滴吐出装置に適用してもよい。

以上のように、本発明に係る液滴吐出装置は、残量検出手段及び残量演算手段を用いてメインタンクの液体の使い切り性を向上させながらも、メインタンクの液体残量を精度良く検出できる優れた効果を有し、この効果の意義を発揮できるインクジェットプリンタ等に適用すると有益である。

本発明の実施形態に係るインクジェットプリンタ（液滴吐出装置）を有する複合機を示す斜視図である。 図１に示す複合機のインクジェットプリンタを模式的に説明する一部断面図である。 図２に示すインクジェットプリンタのメインタンク及びサブタンクの垂直断面図である。 図３に示すメインタンク及び残量検出センサの要部水平断面図である。 通常使用中のメインタンク及びサブタンクを示す垂直断面図である。 残量検出時におけるメインタンク及びサブタンクを示す垂直断面図である。 メインタンク交換直後におけるメインタンク及びサブタンクを示す垂直断面図である。 メインタンク交換後の均衡状態におけるメインタンク及びサブタンクを示す垂直断面図である。

符号の説明

３ インクジェットプリンタ（液滴吐出装置）
２２ インクジェットヘッド（吐出ヘッド）
２６ インク供給チューブ
２７ サブタンク
２８ メインタンク装着部
２９ メインタンク
３０ 残量検出センサ（残量検出手段）
３１ 制御装置（残量演算手段）
７０ インク貯留空間（液体貯留空間）
７０ａ 下部領域
７０ｂ 上部領域
７１ 上壁部
７１ａ 連通孔
７２ 筒状部
７３ａ 流入口
７６ａ 流出口
１００ インク

Claims (6)

1. 液体を貯留するメインタンクと、
   前記メインタンクが着脱されるメインタンク装着部と、
   前記メインタンク装着部に隣接配置され、前記メインタンク装着部に前記メインタンクが装着された状態でメインタンクと連通する流入口を有するサブタンクと、
   前記サブタンクの流出口からチューブを介して供給される液体をノズルより吐出させる吐出ヘッドと、
   前記メインタンク内の液体が、その液面が所定水位となる液量以下に減少したことを検出する残量検出手段と、
   前記残量検出手段の検出時から前記吐出ヘッドで吐出される液体量を求めることにより前記メインタンクの液体残量を計算する残量演算手段と、を備え、
   前記メインタンク装着部に装着された前記メインタンクの液体貯留室と、前記サブタンクの液体貯留室とは、ともに大気開放され、
   前記サブタンクは、前記メインタンク装着部に装着された前記メインタンクの水平方向に隣接する位置に設けられ、
   液体がフル充填されたメインタンクが前記メインタンク装着部に装着されると、前記メインタンクの液体貯留室の液面と前記サブタンクの液体貯留室の液面とが、互いの水頭圧により同一高さに揃う均衡状態となるよう構成されており、
   前記液体がフル充填されたメインタンクが前記メインタンク装着部に装着されて液体が水頭圧により前記サブタンク内に流入した均衡状態における前記サブタンク内の液量をＳ_Ｈ、前記サブタンクの前記流出口に液面が位置する状態における前記サブタンク内の液量をＳ_Ｌ、前記メインタンクのフル充填状態における前記メインタンク内の液量をＭ_Ｈ、前記所定水位に液面が位置する状態における前記メインタンク内の液量をＭ_Ｎとすると、
   Ｓ_Ｈ−Ｓ_Ｌ≦Ｍ_Ｈ−Ｍ_Ｎ
   が成立する構成であることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 前記サブタンクの前記流出口は前記流入口よりも低い位置に設けられている請求項１に記載の液滴吐出装置。
3. 前記残量検出手段で検出される前記所定水位は、製造バラツキによる上限値及び下限値を有し、
   前記サブタンクの前記流入口に液面が位置する状態における前記サブタンク内の液量をＳ_Ｍ、前記残量検出手段の上限値の検出時における前記メインタンク内の液量をＭ_Ｎ１、前記残量検出手段の下限値の検出時における前記メインタンク内の液量をＭ_Ｎ２とすると、
   Ｓ_Ｍ−Ｓ_Ｌ≧Ｍ_Ｎ１−Ｍ_Ｎ２
   が成立する構成である請求項２に記載の液滴吐出装置。
4. 前記サブタンク内の液体貯留空間は、下部領域と上部領域とを有し、
   前記下部領域には前記流入口及び前記流出口が開口しており、
   前記上部領域の水平断面積が、前記下部領域の水平断面積よりも小さくなっている請求項１乃至３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
5. 前記下部領域の上端を閉鎖する上壁部の一部に連通孔が形成されており、前記連通孔の周囲から前記上部領域を形成する筒状部が上方に向けて突出している請求項４に記載の液滴吐出装置。
6. 前記残量検出手段は、前記メインタンク内の液面の水位を光学的に検出する構成である請求項１乃至５のいずれに記載の液滴吐出装置。

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