JP5229030B2 - 液滴噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、液滴を噴射する液滴噴射装置に関する。

従来から、液滴噴射装置として、液滴噴射ヘッドで使用する液体を貯留する液体カートリッジが着脱自在に装着されるように構成されたものがある。例えば、様々な記録媒体にインクを噴射して所望の文字や画像を記録するインクジェットプリンタは、一般的に、複数色のインクを貯留した複数のインクカートリッジがそれぞれ着脱自在に装着されるように構成されている。

また、特許文献１にも記載されているように、インクジェットプリンタに装着されるインクカートリッジとしては、インクジェットプリンタの購入時にプリンタと一緒に同梱されているインクカートリッジと、ユーザーが販売店の店頭などで別途購入するインクカートリッジの、２種類のカートリッジが一般的に存在する。ここで、プリンタに同梱されているインクカートリッジは、インクジェットプリンタを使用する前にインクジェットヘッド内のインク流路等に初期導入するインクを含む、初期導入用のインクカートリッジである。また、ユーザーが別途購入するインクカートリッジは、現在装着されているインクカートリッジの残量が無くなったときに、替わりに装着される交換用のインクカートリッジである。尚、初期導入用カートリッジは、前述した初期導入用インクを含む分、交換用カートリッジよりも多いインクが貯留されているのが普通である。

特開２００１−３５３８８０号公報（段落００１９等）

ところで、一度、インクジェットプリンタなどの液滴噴射装置に液体の初期導入が行われた後に、交換用カートリッジではなく、初期導入用カートリッジが再び装着されることは、そう頻繁に起こることではないが、全く起こりえないとも言えない。例えば、本来はプリンタに同梱される初期導入用カートリッジが、製造元から流通過程に流れる可能性があり、この場合に、ユーザーが販売店の店頭などにおいて交換用カートリッジを購入するつもりが、初期導入用カートリッジを購入してしまい、それをプリンタに装着することは十分に考えられる。

このように、液滴噴射装置への液体の初期導入後に、交換用カートリッジではなく、それよりも初期貯留量の多い初期導入用カートリッジが装着されると、その貯留量の違いから、装置に不具合が生じる虞がある。例えば、貯留量の多い初期導入用カートリッジが誤って装着されたときに、交換用カートリッジが装着されたときと比べてカートリッジ内液面が高くなることによって、液滴噴射ヘッドのノズルに作用する圧力（水頭圧）が設計値よりも高くなり、ノズル内のメニスカスがブレイクしてしまうことなどが考えられる。

本発明の目的は、液体の初期導入が完了した状態で、液体貯留量の多い初期導入用カートリッジが再び装着されてしまうことを防止可能な、液滴噴射装置を提供することである。

第１の発明の液滴噴射装置は、液体を貯留する液体カートリッジが着脱自在に装着されるカートリッジ装着部と、前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジから供給された液体を噴射する液滴噴射ヘッドを備えた液滴噴射装置であって、
前記カートリッジ装着部には、装置使用前に前記液滴噴射ヘッドに初期導入される液体を含む初期導入用カートリッジと、前記初期導入するための液体を含まない分だけ前記初期導入用カートリッジよりも液量の少ない交換用カートリッジの、２種類の前記液体カートリッジが装着可能であり、
前記カートリッジ装着部への前記液体カートリッジの装着を検出するカートリッジ装着検出手段と、前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジが、前記初期導入用カートリッジと前記交換用カートリッジの何れであるかを判別するカートリッジ判別手段と、前記液滴噴射ヘッドへの液体の初期導入の有無を検出する初期導入検出手段を有し、
前記カートリッジ判別手段は、前記初期導入が完了している状態で前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジが、前記初期導入用カートリッジであると判別したときには、その液体カートリッジの使用を禁止する、あるいは、誤った前記液体カートリッジが装着されている旨の警告を行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、液滴噴射ヘッドへの液体の初期導入が完了している状態で、初期導入用カートリッジの装着が検出されたときには、その使用を禁止する、あるいは、誤ったカートリッジが装着されたことを警告してユーザーに知らせる。これにより、初期貯留量の多い初期導入用カートリッジが装着されることにより生じる不具合を防止できる。

第２の発明の液滴噴射装置は、前記第１の発明において、前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジの残量を、予め設定された初期貯留量と前記液滴噴射ヘッドにおける液体の消費量とから推測する残量推測手段を有することを特徴とするものである。

液体カートリッジの液体残量を液滴噴射ヘッドにおける液体消費量から推測するように構成されている場合に、本来装着されるべき交換用カートリッジとは異なる、初期導入用カートリッジが装着されたために、カートリッジの初期貯留量が予め設定された初期貯留量（交換用カートリッジの初期貯留量）と異なっていると、液体残量を正確に推測することはできない。従って、カートリッジ内の液体残量を正確に推測するという観点からも、液体の初期導入後に、貯留量の多い、初期導入用カートリッジが装着されてしまうのを防止することは意義がある。

第３の発明の液滴噴射装置は、前記第２の発明において、前記残量推測手段は、前記液体カートリッジの残量を表示する表示部に対して、推測した前記液体カートリッジの残量の情報を送信し、
前記カートリッジ判別手段により、前記初期導入が完了している状態で前記カートリッジ装着部に前記初期導入用カートリッジが装着されたことが検出されたときには、前記残量推測手段における推測残量に基づいて前記表示部に表示される前記液体カートリッジの残量は正常でないことを報知する、報知手段を有することを特徴とするものである。

初期導入後に、誤って初期導入用カートリッジが装着されたときには、残量推測手段により推測される残量は、実際の残量からずれた値となる。しかし、本発明では、その誤った推測残量に基づいて表示部に残量表示が行われたとしても、それは正常ではないと報知されるため、ユーザーが誤った残量を認識してしまうことが防止される。

本発明によれば、液滴噴射ヘッドへの液体の初期導入が完了したことが検出されている状態で、初期導入用カートリッジの装着が検出されたときには、その使用を禁止する、あるいは、誤ったカートリッジが装着されたことを警告してユーザーに知らせる。これにより、初期貯留量の多い初期導入用カートリッジが装着されることにより、液滴噴射ヘッドに不具合が生じるのを防止できる。

本実施形態に係るプリンタの概略平面図である。 サブタンクとインクジェットヘッド、及び、インク供給装置の鉛直断面図である。 （ａ）は初期導入用カートリッジの断面図、（ｂ）は交換用カートリッジの断面図である。 カートリッジ未装着状態のホルダの断面図である。 （ａ）はカートリッジ装着途中のホルダの断面図、（ｂ）はカートリッジ装着完了状態のホルダの断面図である。 光センサの出力波形を示す図であり、（ａ）は初期導入用カートリッジ装着時、（ｂ）は交換用カートリッジの装着時をそれぞれ示す。 プリンタの電気的構成を概略的に示すブロック図である。 インクカートリッジの種類判別、及び、インクジェットヘッド３への初期導入に関する処理のフローチャートである。 変更形態に係る、カートリッジ装着状態におけるホルダの断面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、インクジェットヘッドから記録用紙に対してインクの液滴を噴射することにより、記録用紙に所望の文字や画像等を記録（印刷）するプリンタに、本発明を適用したものである。

図１は、本実施形態に係るプリンタの概略構成を示す平面図である。図１に示すように、プリンタ１（液滴噴射装置）は、一方向に沿って往復移動可能に構成されたキャリッジ２と、このキャリッジ２に搭載されたインクジェットヘッド３（液滴噴射ヘッド）、及び、サブタンク４と、インクを貯留するインクカートリッジ６（液体カートリッジ）が着脱自在に装着されるインク供給装置５と、エア混入等によってインクジェットヘッド３の液滴噴射性能が低下したときに、その性能を回復させるメンテナンス機構７と、プリンタ１の各部をそれぞれ制御する制御装置８（図７参照）等を備えている。

プリンタ１には、水平な一方向（図１の左右方向：走査方向）に平行に延びるとともに、走査方向と直交する紙送り方向に間隔を空けて配置された２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂが設けられており、これら２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂにキャリッジ２が取り付けられている。そして、キャリッジ２は、２本のガイドフレーム１７ａ，１７ｂによって案内されつつ、キャリッジ駆動機構１２によって走査方向に往復駆動される。尚、本実施形態においては、キャリッジ駆動機構１２は、キャリッジ２に連結された無端ベルト１８と、無端ベルト１８を走行させるキャリッジ駆動モータ１９を含んでいる。そして、キャリッジ駆動モータ１９によって無端ベルト１８が走行駆動されたときに、キャリッジ２が、無端ベルト１８の走行に伴って左右方向に移動するようになっている。

キャリッジ２には、インクジェットヘッド３と４つのサブタンク４が搭載されている。図２は、サブタンク４とインクジェットヘッド３、及び、インク供給装置５の鉛直断面図である。

図１に示すように、４つのサブタンク４は走査方向に沿って並べて配置され、これら４つのサブタンク４の下端にインクジェットヘッド３が設けられている。また、図２に示すように、各サブタンク４は、インクを貯留するインク室２２と、このインク室２２に連通するとともに鉛直下方に延びる連通流路２３とを有する。また、これら４つのサブタンク４の端部にはチューブジョイント２１が一体的に設けられており、サブタンク４内のインク室２２は、チューブジョイント２１に連結された可撓性のチューブ１１を介して、インク供給装置５に接続されている。一方、連通流路２３の下端は、インクジェットヘッド３の上面に設けられたインク供給口（図示省略）に接続されている。これにより、インク供給装置５からチューブ１１を介して供給されたインクが、インク室２２で貯留され、さらに、インク室２２内のインクは連通流路２３を介してインクジェットヘッド３へ供給される。

インクジェットヘッド３は、その下面に、多数のノズルが開口した液滴噴射面３ａを有する。そして、このインクジェットヘッド３は、キャリッジ２とともに走査方向に往復移動しつつ、給紙モータ２７や排紙モータ２８を含む搬送機構９（図７参照）により紙送り方向（図１の下方）に搬送される記録用紙Ｐに向けて、サブタンク４から供給されたインクを多数のノズルからそれぞれ噴射する。これにより、記録用紙Ｐに所望の文字や画像等が記録される。

図１、図２に示すように、インク供給装置５は、ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの４色のインクをそれぞれ貯留する４つのインクカートリッジ６と、４つのインクカートリッジ６が着脱自在に装着される４つのカートリッジ装着部２４を備えたホルダ１０とを備えている。そして、４つのインクカートリッジ６に貯留された４色のインクは、ホルダ１０に接続されたチューブ１１を介してサブタンク４に供給される。このインク供給装置５の詳細については、後ほど説明する。

図１に示すように、メンテナンス機構７は、走査方向に関するキャリッジ２の移動範囲のうちの、記録用紙Ｐと対向する印刷領域よりも外側（図１における右側）の領域（メンテナンス位置）に配置されている。このメンテナンス機構７は、インクジェットヘッド３の下面（液滴噴射面３ａ）に密着可能なキャップ部材１３と、このキャップ部材１３に接続された吸引ポンプ１４と、インクジェットヘッド３の下面に付着したインクを拭き取るワイパー１６等を備えている。

インクジェットヘッド３の液滴噴射性能を回復させるために、メンテナンス位置にキャリッジ２が移動してきたときに、キャップ部材１３は、インクジェットヘッド３の下面（液滴噴射面３ａ）と対向する。さらに、キャップ部材１３は、キャップ駆動装置２５（図７参照）によって上方（図１の紙面手前側）に駆動されて、インクジェットヘッド３の下面に密着することで、多数のノズルを一度に覆うように構成されている。

また、このキャップ部材１３は、切り替えユニット１５を介して吸引ポンプ１４と接続されている。そして、キャップ部材１３がインクジェットヘッド３の下面に配置されたノズルを覆っている状態で、吸引ポンプ１４を作動させることにより、ノズルからインクを吸引して排出するように構成されている。これにより、乾燥によって粘度が高くなった（増粘した）ノズル内のインクやインクジェットヘッド３内に混入した気泡を、ノズルから排出すること（吸引パージ）が可能となっている。また、ノズルからインクが吸引排出された後に、キャップ部材１３が下降してインクジェットヘッド３の下面から離れた状態で、キャリッジ２とともにワイパー１６に対して走査方向に移動することで、インクジェットヘッド３の下面に付着したインクが、ワイパー１６によって拭き取られる。

尚、キャップ部材１３は、ブラックインク用ノズルを覆う第１キャップ部１３ａと、３色のカラーインク用ノズルを覆う第２キャップ部１３ｂとを備えている。そして、ブラックインク用ノズルとカラーインク用ノズルとで、別々に吸引パージを行うために、切り替えユニット１５によって、第１キャップ部１３ａと第２キャップ部１３ｂの何れか一方が選択的に吸引ポンプ１４に接続される。

次に、インクカートリッジ６とこのインクカートリッジ６が装着されるホルダ１０とを備えたインク供給装置５について詳細に説明する。尚、本実施形態においては、ホルダ１０の１つのカートリッジ装着部２４には、同じ色のインクを貯留するものであるが、そのインク貯留量の異なる２種類のインクカートリッジ６ａ，６ｂを装着可能となっている。一方のインクカートリッジは、インクジェットプリンタ１を初めて使用する際に装着される初期導入用カートリッジ６ａであり、他方のインクカートリッジは、空となったインクカートリッジを交換するために装着される交換用カートリッジ６ｂである。図３（ａ）は初期導入用カートリッジ６ａの断面図、図３（ｂ）は交換用カートリッジ６ｂの断面図である。図３に示すように、交換用カートリッジ６ｂは、プリンタ１を使用する前にインクジェットヘッド３に導入される初期導入用インクを含まない分、初期導入用カートリッジ６ａよりも貯留しているインク量が少なくなっている。

まず、インクカートリッジ６（６ａ，６ｂ）について説明する。尚、初期導入用カートリッジ６ａと交換用カートリッジ６ｂの構造は、一部を除いてほぼ同じであるため、２種類のインクカートリッジ６に共通の構成についてはカートリッジの種類（初期導入用カートリッジ６ａか交換用カートリッジ６ｂか）を特定せずに説明し、異なる構成についてのみカートリッジの種類を特定して説明するものとする。尚、図３において、インクカートリッジ６のホルダ１０への装着方向を前方、装着方向と逆の方向（取り外し方向）を後方と定義する。

図３に示すように、インクカートリッジ６は、インクを貯留するとともにインク導出孔３７を有するカートリッジ本体３０と、カートリッジ本体３０内のインク残量を検出するためのセンサアーム３１とを備えている。

カートリッジ本体３０は、合成樹脂材料等の光透過性材料により、ほぼ直方体形状に形成されている。このカートリッジ本体３０内には、インクを貯留するためのインク貯留室３３が形成されている。また、カートリッジ本体３０には、その内部にインク貯留室３３と連通するセンサ室３４を備えた突出部３５が、前壁部３６よりもさらに前方へ突出するように設けられ、この突出部３５内のセンサ室３４には、後述するセンサアーム３１の遮光板３１ｃが配置される。

カートリッジ本体３０の前壁部３６の下端部には、インク貯留室３３の下部空間と連通し、このインク貯留室３３からインクを導出するためのインク導出孔３７が設けられている。尚、前壁部３６のインク導出孔３７が設けられた部分には、ゴム等からなる環状のシール部材３９が取り付けられている。さらに、前壁部３６の上端部には、インク貯留室３３の上部空間と連通し、インク貯留室３３に大気を導入する大気連通孔３８が設けられている。

センサアーム３１は、インク貯留室３３内においてカートリッジ本体３０に回動自在に支持されたアーム部３１ａと、このアーム部３１ａの一端に設けられ、インク貯留室３３内のインク量に応じて上下に移動するフロート３１ｂと、アーム部３１ａの他端に設けられた遮光板３１ｃとを有する。遮光板３１ｃは、突出部３５内のセンサ室３４に収容されており、後述するカートリッジ装着部２４への装着状態において、センサ室３４の底面に当接した下限位置にあるときに、カートリッジ装着部２４に設けられた光センサ５３（図４参照）の光を遮断するように構成されている。

そして、センサアーム３１は、カートリッジ本体３０に形成されたインク貯留室３３のインク量に応じてフロート３１ｂが上下に移動したときには、このフロート３１ｂとアーム部３１ａを介して連結された遮光板３１ｃが、センサ室３４内においてカートリッジ本体３０に対して上下に移動（揺動）するように構成されている。より具体的には、インク貯留室３３内に十分なインクがある場合には、フロート３１ｂに大きな浮力が作用し、アーム部３１ａに図３の反時計回りの方向のモーメントが働くため、遮光板３１ｃはセンサ室３４の底面に当接する。一方、インク貯留室３３内のインク残量が少なくなってフロート３１ｂが液面から一部露出した後は、フロート３１ｂはインクの減少にしたがって液面に追従して変位するため、アーム部３１ａは図３の時計回りの方向に回動して、フロート３１ｂがインク貯留室３３の底面に当接するとともに遮光板３１ｃがセンサ室３４の天井面に当接する。

さらに、２種類のインクカートリッジ６ａ，６ｂの、カートリッジ本体３０の突出部３５には、形状の異なる遮光部材４０ａ，４０ｂがそれぞれ設けられている。図３（ａ）に示すように、初期導入用カートリッジ６ａにおいては、突出部３５の前面に、所定厚みＴ１の遮光部４１ａを有する遮光部材４０ａが設けられており、遮光部４１ａと突出部３５の前面との間には隙間４２ａが形成されている。また、図３（ｂ）に示すように、交換用カートリッジ６ｂにおいても、突出部３５の前面に、所定厚みＴ２の遮光部４１ｂを有する遮光部材４０ｂが設けられており、遮光部４１ｂと突出部３５の前面との間には隙間４２ｂが形成されている。但し、初期導入用カートリッジ６ａの遮光部４１ａの厚みＴ１は、交換用カートリッジ６ｂの遮光部４１ｂの厚みＴ２よりも大きくなっている。

２種類の遮光部４１ａ，４１ｂは、後述するカートリッジ装着部２４への装着時に、カートリッジ装着部２４に設けられた光センサ５３（図４参照）の光を一時的に遮断するように構成されている。そして、２種類の遮光部４１ａ，４１ｂの厚みが異なることから、遮断時間に差が生じ、この差によって、カートリッジ装着部２４に装着されたインクカートリッジ６が、初期導入用カートリッジ６ａか交換用カートリッジ６ｂかを判別することができるようになる。

次に、インクカートリッジ６が装着されるホルダ１０について説明する。図１に示すように、ホルダ１０は、一方向（図１では走査方向と平行な方向）に配列されて、４つのインクカートリッジ６が装着される４つのカートリッジ装着部２４を有する。尚、４つのカートリッジ装着部２４は同じ構成を有するものであるため、以下ではそれらのうちの１つについて説明する。

図４は、インクカートリッジ未装着状態のホルダ１０（カートリッジ装着部２４）の断面図である。図４に示すように、ホルダ１０の１つのカートリッジ装着部２４は、後方に開口したカートリッジ収容室５０と、カートリッジ収容室５０を形成するホルダ１０の前壁部５１に形成されたインク導出路５２と、前壁部５１に設けられた光センサ５３を備えている。

カートリッジ収容室５０には、開口した後方からインクカートリッジ６が挿入される。また、前壁部５１の下部はそれよりも上の部分と比べて後方へ張り出しており、この張出部分５１ａに、インク導出路５２が設けられている。このインク導出路５２は、図２に示すように、チューブ１１を介してインクジェットヘッド３と接続されている。光センサ５３は、前壁部５１の上下方向中央部に設けられており、図４の紙面垂直方向に関して所定間隔を空けて対向配置された発光部５３ａと受光部５３ｂとを備えた透過型光学式センサである。この光センサ５３は、発光部５３ａからの光が被検出体によって遮断されて受光部５３ｂで受光されないときには制御装置８に対して信号を出力し（ＯＮ）、発光部５３ａからの光が受光部５３ｂで受光されているときには信号を出力しない（ＯＦＦ）。

そして、光センサ５３の出力信号は、カートリッジ装着部２４へのインクカートリッジ６の装着動作の検出と、装着されたインクカートリッジ６の種類の判別と、装着されているインクカートリッジ６のインク残量（所定量以上のインクがあるか否か）の検出という、３つの検出動作にそれぞれ用いられる。これについては、次のインクカートリッジ６の装着動作の説明の中で詳しく説明する。

次に、インクカートリッジ６の装着動作について説明する。図５は、インクカートリッジ６の装着動作を示す図であり、（ａ）は装着中、（ｂ）は装着完了状態をそれぞれ示す。尚、図５（ａ），（ｂ）は、共に、初期導入用カートリッジ６ａが装着されるときの状態を示している。

インクカートリッジ６のカートリッジ本体３０が、カートリッジ装着部２４のカートリッジ収容室５０に挿入されると、図５（ａ），（ｂ）に示すように、カートリッジ本体３０がシール部材３９を介して前壁部５１の張出部分５１ａと当接すると同時に、張出部分５１ａに形成されたインク導出路５２と、カートリッジ本体３０に形成されたインク導出孔３７とが連通する。このとき、カートリッジ本体３０に形成された大気連通孔３８は開放された状態となっており、その結果、大気連通孔３８からインク貯留室３３内に大気が導入されて、インク貯留室３３内のインクがインク導出孔３７から、ホルダ１０側のインク導出路５２へ導出されることになる。

また、インクカートリッジ６がカートリッジ装着部２４に装着される際には、カートリッジ本体３０に設けられた突出部３５と、この突出部３５に設けられた遮光部４１（遮光部材４０）が、光センサ５３の発光部５３ａと受光部５３ｂの間に挿入される。インクカートリッジ６の装着時における、光センサ５３の出力信号の波形を図６に示す。尚、図６（ａ）は、初期導入用カートリッジ６ａの装着時、（ｂ）は交換用カートリッジ６ｂの装着時をそれぞれ示す。

まず、図５（ａ）のように、遮光部材４０の遮光部４１が発光部５３ａからの光を一時的に遮断することにより、図６に示すように、光センサ５３の制御装置８への出力は、ＯＦＦ（光透過状態）→ＯＮ（遮光状態：ｔ１）→ＯＦＦ（光透過状態：ｔ２）に変化する。この出力の変化により、カートリッジ装着部２４にインクカートリッジ６が装着されたことが制御装置８側で認識される。また、装着時におけるインクカートリッジ６の移動速度が急激に変化しないと仮定すると、遮光部４１が光を遮断する時間は、遮光部４１の厚みにほぼ比例する。そのため、図６（ａ），（ｂ）に示すように、２種類のインクカートリッジ６ａ，６ｂでＯＮ（遮光状態）となる時間（初めのパルス長：ｔ１−ｔ２間とｔ１−ｔ２’間）が異なることになり、装着されているインクカートリッジ６が、初期導入用カートリッジ６ａか交換用カートリッジ６ｂかが制御装置８側で判別される。

さらに、図５（ｂ）に示されるように、装着されるインクカートリッジ６内に所定量以上のインクがある場合には、インク中に存在するフロート３１ｂに作用する浮力が大きいことから、センサアーム３１の遮光板３１ｃはセンサ室３４の底面に当接した下限位置にあり、遮光板３１ｃは、光センサ５３の発光部５３ａから照射された光を遮断することから、受光部５３ｂで受光しなくなる。つまり、図６に示すように、光センサ５３の出力は、ＯＦＦ（光透過状態）→ＯＮ（遮光状態：ｔ３）に変化し、これにより、インクカートリッジ６に所定量（フロート３１ｂが一部露出するインク量）以上のインクがあることが制御装置８側で認識される。

また、カートリッジ装着部２４にインクカートリッジ６が装着された後、インクジェットヘッド３でインクが使用されて、インクカートリッジ６内にインクが少ない状態となると、フロート３１ｂが下降し、その結果、センサアーム３１の遮光板３１ｃは、センサ室３４の上面に当接した上限位置に移動する。このとき、遮光板３１ｃは、発光部５３ａから照射された光を遮断しなくなり、発光部５３ａからの光がインクカートリッジ６を透過して受光部５３ｂで受光される。このとき、光センサ５３は制御装置８へＯＦＦの信号を出力し、インクカートリッジ６内のインクが所定量以下の低残量状態（ニアエンプティ）となったことが制御装置８側で認識される。

次に、プリンタ１の制御系について、図７のブロック図を参照して説明する。図７に示されるプリンタ１の制御装置８は、例えば、中央処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プリンタ１の全体動作を制御する為の各種プログラムやデータ等が格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＣＰＵで処理されるデータ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵで実行されることにより、以下に説明するような種々の制御を行う。あるいは、演算回路を含む各種回路が組み合わされたハードウェア的なものであってもよい。

また、制御装置８は、記録制御部６１、メンテナンス制御部６２、カートリッジ検出部６３、残量推測部６４、及び、初期導入検出部６５を備えている。尚、記録制御部６１、メンテナンス制御部６２、カートリッジ検出部６３、残量推測部６４、及び、初期導入検出部６５の機能は、上述したＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等によって実現することができる。

記録制御部６１は、ＰＣ６０から入力された記録画像等に関するデータに基づいて、インクジェットヘッド３、キャリッジ２を駆動するキャリッジ駆動モータ１９、搬送機構９の給紙モータ２７及び排紙モータ２８等を制御して、記録用紙Ｐへの所望の画像等の記録を行わせる。メンテナンス制御部６２は、メンテナンス機構７のキャップ駆動装置２５や吸引ポンプ１４を制御して、インクジェットヘッド３の吸引パージを実行させる。

カートリッジ検出部６３は、図６に示されるような光センサ５３の出力信号に基づいて、上述した、カートリッジ装着部２４へのインクカートリッジ６の装着、装着されたインクカートリッジ６の種類判別、及び、装着されているインクカートリッジ６のインク残量が所定量以下の状態（ニアエンプティ）であるか否かの判定、をそれぞれ行う。ここで、ニアエンプティの検出は、インクカートリッジ６がほぼ空の状態になっているのに、インクジェットヘッド３のインク噴射動作が行われてしまって、インクジェットヘッド３にエアが引き込まれてしまうことを事前に防止するために行われるものである。尚、このカートリッジ検出部６３が、本願発明のカートリッジ装着検出手段とカートリッジ判別手段に相当する。また、カートリッジ検出部６３は、インクカートリッジ６がニアエンプティ状態であると判定したときには、その情報をＰＣ６０に送信する。

残量推測部６４（残量推測手段）は、カートリッジ検出部６３により、インクカートリッジ６がカートリッジ装着部２４に装着されたことが検出されたときには、ＲＯＭに予め記憶されたインクカートリッジ６の初期貯留量と、装着を認識した時点からのインクジェットヘッド３におけるインク消費量とから、インクカートリッジ６内のインクの残量を推測する。ここでの推測残量は、主に、インクがどの程度残っているかを、ＰＣ６０のディスプレイのインジケーターで概略表示して、ユーザーにインク残量の目安を知らせるために使用されるものである。

ここで、残量推測部６４によるインク残量推測の初期貯留量をどのような値とするかについては後ほど詳述するが、基本は、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量とする。また、インクジェットヘッド３のインク消費量とは、印刷動作中の記録用紙Ｐへの液滴噴射によるインク消費量はもちろんのこと、印刷動作以外でのインク消費量、例えば、メンテナンス機構７による吸引パージ時のインク排出量や、印刷動作中、または、印刷動作前後に行うフラッシング時のインク消費量を含む。より詳細には、残量推測部６４は、印刷動作における噴射液滴数、吸引パージの実行回数、フラッシング回数を積算するとともに、予めＲＯＭに記憶された、各液滴の体積、１回の吸引パージにおけるインク排出量、１回のフラッシングでのインク消費量を参照して、インクジェットヘッド３における総インク消費量を算出する。そして、残量推測部６４は、推測したインク残量に関する情報をＰＣ６０に送信する。

そして、ＰＣ６０は、残量推測部６４から送信された推測残量の情報に基づいて、ディスプレイにインクカートリッジ６の残量を表示させる。また、カートリッジ検出部６３からインクカートリッジ６のニアエンプティの情報が送信されたときには、ディスプレイにその旨を表示し、ユーザーに、インクカートリッジ６の残量がかなり少なくなっていることを認識させる。尚、ＰＣ６０のディスプレイが、インクカートリッジ６の残量を表示する本願発明の表示部に相当する。

ところで、前述したように、ホルダ１０のカートリッジ装着部２４には、初期導入用カートリッジ６ａと交換用カートリッジ６ｂの２種類のカートリッジを装着可能である。但し、これらのうち、初期導入用カートリッジ６ａは、プリンタ１の使用前に、インクジェットヘッド３や、このインクジェットヘッド３までのインク供給系統（サブタンク４やチューブ１１等）にインクを導入するための初期導入用インクを余分に貯留している。そのため、交換用カートリッジ６ｂよりも初期のインク貯留量が多くなっている。

未使用のプリンタ１を初めて使用する際には、ホルダ１０のカートリッジ装着部２４に、初期導入用カートリッジ６ａが装着される。この初期導入用カートリッジ６ａがカートリッジ検出部６３で検出されると、メンテナンス制御部６２が、メンテナンス機構７の吸引ポンプ１４やキャップ駆動装置２５を制御して、インクジェットヘッド３のノズルからの吸引を行わせることで、初期導入用カートリッジ６ａのインクを、インクジェットヘッド３まで導入する。

初期導入検出部６５は、上記のインク初期導入の有無を検出するものであり、本実施形態においては、吸引ポンプ１４の吸引量が所定量以上になったとき（より具体的には、初期導入開始からの吸引ポンプ１４の回転数の積算値が所定回数以上に達したとき）に、インクジェットヘッド３のノズルまでインクが導入されて、初期導入が完了したと判定する。

尚、この初期導入完了直後における、初期導入用カートリッジ６ａ内のインク貯留量は、初期貯留量から初期導入に使用したインク量を引いた値となり、その結果、初期導入用のインクを余分に貯留していない、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量と同じかそれよりも少ない量となる。ここで、初期導入後の初期導入用カートリッジ６ａ内のインク残量が、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量とほぼ同じとなる場合には、前述した残量推測部６４は、初期導入直後から行う残量推測においても、その残量初期値を、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量、即ち、交換用カートリッジ６ｂが装着された場合の残量推測と同じとする。

一方、初期導入後の初期導入用カートリッジ６ａ内のインク残量が、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量よりも少なくなる場合には、残量推測部６４は、初期導入直後から行う残量推測に限り、その残量初期値を、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量よりも少ない所定の初期値に設定する。尚、この所定の初期値は、予めＲＯＭ等に記憶されている。

上述したインク初期導入完了後に、インクジェットヘッド３の印刷動作や吸引パージ等によってインクジェットヘッド３でインクが消費されて、カートリッジ装着部２４に装着されているインクカートリッジ６内のインクが無くなったことが、カートリッジ検出部６３や残量推測部６４で検出されたときには、ユーザーは、空のインクカートリッジ６を取り外し、新しい交換用カートリッジ６ｂをカートリッジ装着部２４に装着する。

ところで、このインクカートリッジ６の交換の際に、ユーザーによって、本来装着されるべき交換用カートリッジ６ｂではなく、それよりもインク貯留量の多い初期導入用カートリッジ６ａがカートリッジ装着部２４に誤って装着されてしまうことも考えられる。この場合には、以下のような問題が生じる虞がある。

インクジェットヘッド３のノズル内にメニスカスを安定して形成し、インクジェットヘッド３内における多少の圧力変動が生じてもメニスカスがブレイクしないように、ノズル内のメニスカスに負の背圧を作用させておくことが好ましい。これを簡便に実現するために、図２に示すように、インクジェットヘッド３のノズルが開口する液滴噴射面３ａの高さレベルＬ１を、インクカートリッジ６のインク液面Ｌ２よりも常に高い位置となるようにして、液滴噴射面３ａの高さレベルＬ１とインク液面Ｌ２の間の高さ（水頭差）に相当する負圧を、ノズルに作用させることが一般的に行われている。

ここで、初期導入後にカートリッジ装着部２４に装着されるインクカートリッジ６は、交換用カートリッジ６ｂが想定されているため、ノズルに常時負圧を作用させるために液滴噴射面３ａの高さレベルＬ１を決定する際の基準となる、インクカートリッジ６のインク液面は、未使用の交換用カートリッジ６ｂの液面Ｌ２となる。つまり、液滴噴射面３ａのレベルＬ１は、液面レベルＬ２よりも高くしておけばよい。また、初期導入完了直後にカートリッジ装着部２４に初期導入用カートリッジ６ａが装着されている、プリンタ１の使用開始直後の場合を考慮したとしても、このときの初期導入用カートリッジ６ａのインク貯留量は、初期導入用にインクを消費したために、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量以下まで減っていることから、交換用カートリッジ６ｂの液面レベルＬ２を基準に、インクジェットヘッド３の液滴噴射面３ａのレベルＬ１を決定しても問題ない。

但し、この液滴噴射面３ａの高さレベルＬ１の決定は、先に述べたような、インクジェットヘッド３への初期導入後に、インク貯留量の多い初期導入用カートリッジ６ａが装着されるという、イレギュラーな使い方まで想定して決定しているものではない。このように、初期導入後に、初期導入用カートリッジ６ａが装着された場合には、インクカートリッジ６のインク液面が、想定しているレベルＬ２よりも高いレベルＬ３（図２の２点鎖線の位置）となり、液滴噴射面３ａよりも高い位置となって、ノズルに正圧が作用してしまうことが考えられる。このように、ノズルに正圧が作用する条件下では、直前の液滴噴射による残留圧力波やキャリッジ２の往復移動時の慣性力などによって生じた、インクジェットヘッド３内の圧力変動がノズル内に作用したときに、本来は液滴を噴射しないタイミングにおいて、ノズルのメニスカスがブレイクしてしまう虞がある。また、ノズルに正圧がかからないまでも、インク液面が高くなってノズルに作用する負圧が少なくなる（大気圧に近づく）と、その分、メニスカスがインクジェットヘッド３内の圧力変動の影響を受けやすくなる。

このような問題を回避するには、液滴噴射面３ａの高さレベルＬ１を、未使用の初期導入用カートリッジ６ａのインク液面Ｌ３よりも十分に高くしておけばよいのだが、そうすると、インクカートリッジ６を含むインク供給装置５とインクジェットヘッド３との上下高さを大きくする必要があり、プリンタ１が大型化するという問題がある。

また、前述した残量推測部６４は、初期導入後には交換用カートリッジ６ｂが装着されることを前提としてインクカートリッジ６の残量推測を行うため、その残量推測の初期値を、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量に設定する。そのため、初期導入用カートリッジ６ａが誤って装着されたときには、残量推測の初期値が設定値と異なるため、インクカートリッジ６の残量を正確に推測することができず、誤った残量がＰＣ６０のディスプレイに表示されてしまう。

そこで、上述したような問題を解決するために、本実施形態のプリンタ１は、初期導入検出部６５によってインクジェットヘッド３へのインク初期導入が検出されている状態で、カートリッジ検出部６３により、カートリッジ装着部２４に初期導入用カートリッジ６ａが装着されたことが検出されたときには、その初期導入用カートリッジ６ａの使用を禁止する。より具体的には、記録制御部６１は、誤装着された初期導入用カートリッジ６ａが、交換用カートリッジ６ｂと交換されるまで、インクジェットヘッド３に記録用紙Ｐへの画像等の記録を行わせない。これにより、初期貯留量の多い初期導入用カートリッジ６ａが誤って装着されることによる不具合を防止できる。

以上説明した、インクカートリッジ６の種類判別、及び、インクジェットヘッド３への初期導入に関する処理内容を、図８のフローチャートを参照して整理すると、次のようになる。尚、図８におけるＳｉ（ｉ＝１０，１１，１２・・・）はステップ番号を示す。

まず、光センサ５３からの出力信号に基づいて、カートリッジ検出部６３が、カートリッジ装着部２４にインクカートリッジ６が装着されたことを検出したときに（Ｓ１０：Ｙｅｓ）、そのインクカートリッジ６が交換用カートリッジ６ｂである場合は（Ｓ１１：Ｎｏ）、そのままリターンして記録用紙Ｐへの記録が可能な状態となる。一方、装着されたインクカートリッジ６が初期導入用カートリッジ６ａである場合には（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、初期導入検出部６５においてインクジェットヘッド３へのインク初期導入完了が検出されたか否かを参照する（Ｓ１２）。

初期導入が完了していない場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、メンテナンス機構７の吸引ポンプ１４等を制御してインクジェットヘッド３へのインク初期導入を行い（Ｓ１３）、初期導入完了後、リターンして、記録用紙Ｐへの記録が可能な状態となる。一方、初期導入が完了している場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、初期導入用カートリッジ６ａが誤って装着された旨の警告メッセージをＰＣ６０のディスプレイに表示させるとともに（Ｓ１４）、インクジェットヘッド３による記録動作を禁止する（Ｓ１５）。その後、カートリッジ検出部６３により、カートリッジ装着部２４に交換用カートリッジ６ｂが装着されたことが検出されると（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、記録動作の禁止を解除して（Ｓ１７）、リターンし、記録用紙Ｐへの記録が可能な状態となる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成については、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］前記実施形態においては、初期導入後に誤ってカートリッジ装着部２４に装着された初期導入用カートリッジ６ａの使用を禁止する構成として、インクジェットヘッド３による記録動作を禁止する例が挙げられているが、これ以外にも様々な構成を採用できる。

例えば、図９に示すように、カートリッジ装着部２４に、その前壁部５１を貫通し、前後に移動可能に移動可能な棒状部材７０と、この棒状部材７０を前後方向に駆動するシリンダやソレノイド等からなる駆動部７１が設けられ、初期導入後に、初期導入用カートリッジ６ａがカートリッジ装着部２４に装着されたときには、駆動部７１により棒状部材７０を後方へ突き出させて、初期導入用カートリッジ６ａをカートリッジ装着部２４から強制的に排出するように構成されてもよい。

２］インクジェットヘッド３への初期導入を検出する手法としては、前記実施形態のものには限られない。例えば、カートリッジ検出部６３により初期導入用カートリッジ６ａが１回装着されたことが検出された段階で初期導入が行われたと判定し、一度その判定がなされた後に、初期導入用カートリッジ６ａが装着されたときには、それは本来の初期導入のための装着ではなく、誤って装着されたと判断する。

あるいは、ノズルから液滴が噴射されたか否かを直接検出可能なセンサ（例えば、レーザーセンサ）を備えた上で、初期導入用カートリッジ６ａが装着されて、所定の初期導入動作（吸引ポンプ１４による吸引等）が行われた後に、インクジェットヘッド３に液滴噴射動作を行わせたときに、実際にノズルから液滴が噴射されているか否かを前記センサで検出することによって、初期導入の完了を判定するようにしてもよい。

３］前記実施形態では、初期導入が済んでいる状態で初期導入用カートリッジ６ａが装着されたときに、まず、ＰＣ６０のディスプレイに警告メッセージを表示させた上で、そのカートリッジの使用を禁止するようになっているが（図８のＳ１４）、ユーザーへの警告を行わない構成であってもよい。

あるいは、ＰＣ６０のディスプレイに警告メッセージを表示して、ユーザーに誤ったインクカートリッジ６が装着されている旨の警告を行うだけで、その使用を禁止することまでは行わない構成であってもよい。

尚、ユーザーへ警告するための構成は、ＰＣ６０のディスプレイへのメッセージ表示に限られるものではなく、プリンタ１が備えている液晶画面等からなる表示部に、警告メッセージを表示させてもよい。あるいは、プリンタ１に設けられたランプを点灯あるいは点滅させたり、ブザーを鳴らしたりすることで、ユーザーへの警告を行う構成であってもよい。

また、誤って初期導入用カートリッジ６ａがカートリッジ装着部２４に装着されても、警告のみが行われるだけの場合には、プリンタ１に不具合が生じるのを承知の上で、ユーザーが使用を続けることも可能ではある。しかし、この場合、前記実施形態でも述べたように、残量推測部６４による残量推測の初期値が、交換用カートリッジ６ｂの初期貯留量となっていると、初期導入用カートリッジ６ａが装着されたときにはその初期値の設定値が実際の初期貯留量と異なるため、残量推測部６４で推測されるインク残量は、実際の残量からずれた値となる。そこで、初期導入が完了している状態でカートリッジ装着部２４に初期導入用カートリッジ６ａが装着されたときに、そのまま使用が継続される場合には、残量推測部６４における推測残量に基づいて、ＰＣ６０のディスプレイやプリンタ１の表示部に表示されるインクカートリッジ６の残量は正常でないことを報知するメッセージを、残量推測部６４が、ＰＣ６０のディスプレイや表示部等に表示させることが好ましい。これにより、誤った推測残量に基づいて表示部に残量表示が行われたとしても、それは正常ではないと報知されるため、ユーザーが誤った残量を認識してしまうことが防止される。尚、上記メッセージをＰＣ６０や表示部に表示させる残量推測部６４が、本願発明の報知手段に相当する。

４］前記実施形態では、インクカートリッジ６の装着検出と、装着されたインクカートリッジ６の種類判別とを、共に、１つの光センサ５３からの出力信号に基づいて行っていたが、装着検出を行うためのセンサと、種類判別を行うためのセンサを別々に設けてもよい。

また、インクカートリッジ６の装着検出や種類判別を行うためのセンサは、光センサに限られるものではない。例えば、カートリッジ装着部２４側とインクカートリッジ６側にそれぞれ電気接点が設けられ、インクカートリッジ６がカートリッジ装着部２４に装着されたときに両者の接点が導通した状態を検出することにより、インクカートリッジ６の装着を検出するように構成されてもよい。あるいは、近接センサや接触型のセンサなどを使用することもできる。

以上説明した実施形態及びその変更形態は、記録用紙Ｐにインクの液滴を噴射して画像等を形成するインクジェットプリンタに本発明を適用した一例であるが、本発明の適用対象はこのようなインクジェットプリンタには限られず、様々な技術分野で用いられる液滴噴射装置に適用することが可能である。

１ インクジェットプリンタ
３ インクジェットヘッド
６ インクカートリッジ
６ａ 初期導入用カートリッジ
６ｂ 交換用カートリッジ
８ 制御装置
２４ カートリッジ装着部
５３ 光センサ
６３ カートリッジ検出部
６４ 残量推測部
６５ 初期導入検出部

Claims (3)

1. 液体を貯留する液体カートリッジが着脱自在に装着されるカートリッジ装着部と、前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジから供給された液体を噴射する液滴噴射ヘッドを備えた液滴噴射装置であって、
   前記カートリッジ装着部には、
   装置使用前に前記液滴噴射ヘッドに初期導入される液体を含む初期導入用カートリッジと、前記初期導入するための液体を含まない分だけ前記初期導入用カートリッジよりも液量の少ない交換用カートリッジの、２種類の前記液体カートリッジが装着可能であり、
   前記カートリッジ装着部への前記液体カートリッジの装着を検出するカートリッジ装着検出手段と、
   前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジが、前記初期導入用カートリッジと前記交換用カートリッジの何れであるかを判別するカートリッジ判別手段と、
   前記液滴噴射ヘッドへの液体の初期導入の有無を検出する初期導入検出手段を有し、
   前記カートリッジ判別手段は、前記初期導入が完了している状態で前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジが、前記初期導入用カートリッジであると判別したときには、その液体カートリッジの使用を禁止する、あるいは、誤った前記液体カートリッジが装着されている旨の警告を行うことを特徴とする液滴噴射装置。
2. 前記カートリッジ装着部に装着された前記液体カートリッジの残量を、予め設定された初期貯留量と前記液滴噴射ヘッドにおける液体の消費量とから推測する残量推測手段を有することを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置。
3. 前記残量推測手段は、前記液体カートリッジの残量を表示する表示部に対して、推測した前記液体カートリッジの残量の情報を送信し、
   前記カートリッジ判別手段により、前記初期導入が完了している状態で前記カートリッジ装着部に前記初期導入用カートリッジが装着されたことが検出されたときには、前記残量推測手段における推測残量に基づいて前記表示部に表示される前記液体カートリッジの残量は正常でないことを報知する、報知手段を有することを特徴とする請求項２に記載の液滴噴射装置。

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