JP5298780B2 - 液体供給装置、印刷装置及び液体供給装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、メインタンクの液体を、サブタンクを介してヘッドに供給する液体供給装置、印刷装置及び液体供給装置の制御方法に関するものである。

上記液体供給装置の一例として、パソコン等に接続されるプリンタに組み込まれて、印刷ヘッドに液体としてのインクを供給する装置が挙げられる。
このような液体供給装置では、キャリッジに搭載されてインクカートリッジからインク供給チューブを介して貯蔵室にインクの補給を受け、印刷時にインク貯蔵室のインクを記録ヘッドに供給するサブタンクユニットと、インクカートリッジのインクをサブタンクユニットに補給するポンプ手段と、記録ヘッドへの駆動信号に対応してインク流量を制御するポンプ制御手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、上記のポンプ手段は構造が複雑であり、しかも大きな設置スペースが必要になるため、簡易化及び小型化のために、キャリッジの往復移動の駆動力を利用してインクを供給するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特許文献２に記載のインク供給装置は、往復移動されるキャリッジと、このキャリッジに設けられたインクジェット記録ヘッドへ供給されるインクを貯留したインクカートリッジと、インクジェット記録ヘッドによる印刷で消費されるインクを保持しておくインク保持部とを備え、キャリッジの所定位置への移動によって圧縮されてインク保持部へインクを送り出すとともに、キャリッジの所定位置から外れた位置への移動によって復元してインクカートリッジからインクを引き込むインクポンプ部が設けられている。

特開２００１−２７０１３３号公報 特開２００７−１６０６３９号公報

ところで、前記のキャリッジの往復移動の駆動力によってインクポンプ部を圧縮する方式のインク供給装置は、インクポンプ部から送り出されるインクを保持しておくバッファとしての別個のタンクであるインク保持部を備えた構造であり、装置の大型化及びコストアップを招いてしまう。
ここで、キャリッジの往復移動の駆動力によってインクポンプ部を膨張させてインクカートリッジからインクを吸引する構造も考えられ、この構造によれば、別個のバッファ用のタンクを不要として構造の簡略化が図れる。
ところで、このような構造のインクポンプ部を備えたインク供給装置では、インクポンプ内の気泡を除去すべく、ヘッド側からインクを吸引する吸引クリーニングを行うことが好ましい。この場合、インクカートリッジからのインクの流入を防いた状態にてヘッドから強く吸引し、インクポンプ内を大きく減圧して収縮させることにより、気泡を吸い出す必要があるが、このように強力にインクを吸引すると、気泡とともに廃棄されるインク量が多くなり、インクの無駄を生じてしまう。

そこで、本発明の目的は、吸引クリーニングに伴う液体の無駄を極力抑えつつ良好に吸引クリーニングを行って液室内の気泡を除去し、良好な液体吐出動作を維持することができ、しかも、簡易な構造で小型化及び低コスト化を図ることができる液体供給装置、印刷装置及び液体供給装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明に係る液体供給装置は、密封された容量可変の貯留部に液体が貯留されたメインタンクと、
前記メインタンクから液体が補給される容量可変の液室を有するサブタンクと、
前記サブタンクから供給される液体の吐出が可能なヘッドと、
前記ヘッド及び前記サブタンクが搭載されて移動可能なキャリッジと、
前記キャリッジが本体側に設けられた規制部に当接して移動する可動部材の移動で前記液室を拡張させて前記メインタンクから液体を補給する液体補給動作を可能とする拡張機構と、
前記ヘッドに設けられた液体吐出用のノズルから液体を吸引する吸引クリーニングを行う吸引機構と、有する液体供給装置であって、
前記メインタンクの液体残量を検出する残量検出部と、
前記メインタンクの液体残量と所定値とを比較する比較部と、
前記メインタンクの液体残量が所定値以上である場合に前記吸引機構による前記吸引クリーニングを第１クリーニングモードとし、前記メインタンクの液体残量が所定値未満である場合に前記吸引機構による前記吸引クリーニングを前記第１クリーニングモードよりも低圧の吸引圧にて行う第２クリーニングモードとする設定部とを備えていることを特徴とする。

この構成の液体供給装置によれば、メインタンクは密封された容量可変の貯留部に液体が貯留されたものであるため、メインタンクの液体残量が減少することで吸引クリーニング時における液室の収縮に要する吸引圧が減少する。そして、メインタンクの液体残量が所定値以上の場合に第１クリーニングモードとし、メインタンクの液体残量が所定値未満の場合に第１クリーニングモードよりも低圧の吸引圧にて吸引クリーニングを行う第２クリーニングモードとするので、液体の消耗量が多い高圧での吸引クリーニングを少なくすることができ、吸引クリーニングによる液体の無駄を極力抑えることができる。
つまり、吸引クリーニングに伴う液体の無駄を極力抑えつつ良好に吸引クリーニングを行って液室内の気泡を除去し、良好な液体吐出動作を維持することができ、しかも、簡易な構造で小型化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の液体供給装置において、前記サブタンクの前記液室には、前記ヘッドへの液体の流路と連通する凹部が形成されていることが好ましい。
この構成の液体供給装置によれば、吸引クリーニングによって液室を収縮させた際に、液室内の気泡を凹部に導いて集め、この凹部から流路へ引き込ませて排出させることができる。

本発明の液体供給装置において、前記第１クリーニングモードでの吸引クリーニング時の吸引圧が、前記メインタンクの液体残量に応じて変化されることが好ましい。
この構成の液体供給装置によれば、吸引クリーニングに要する吸引圧はメインタンクの液体残量に伴って変化することから、メインタンクの液体残量に応じて第１クリーニングモードでの吸引クリーニング時の吸引圧を変化させて最小限に抑えることにより、吸引クリーニングによる液体の無駄をさらに抑えることができる。

本発明の液体供給装置において、前記残量検出部は、前記キャリッジの移動に要する電流値から前記メインタンクの液体残量を求めることが好ましい。
この構成の液体供給装置によれば、メインタンクの液体残量によって変化するキャリッジの移動に要する電流値からメインタンクの液体残量を正確に求め、吸引クリーニングのモード切り替えを円滑に行うことができる。

本発明の液体供給装置において、前記残量検出部は、前記ヘッドからの液体の吐出量から前記メインタンクの液体残量を求めることが好ましい。
この構成の液体供給装置によれば、ヘッドからの液体の吐出量からメインタンクの液体残量を正確に求め、吸引クリーニングのモード切り替えを円滑に行うことができる。

本発明の印刷装置は、搬送される媒体に対して前記ヘッドからインクを吐出して印刷処理を行う印刷装置であって、
前記ヘッドへインクを供給する装置として、前記本発明の何れかの液体供給装置を備えていることを特徴とする。

この構成の印刷装置によれば、吸引クリーニングに伴うインクの無駄を極力抑えつつ良好に吸引クリーニングを行って液室内の気泡を除去し、良好なインク吐出動作を維持することができ、効率良く高品質に印刷することができる。

本発明の液体供給装置の制御方法は、密封された容量可変の貯留部に液体が貯留されたメインタンクと、前記メインタンクから液体が補給される容量可変の液室を有するサブタンクと、前記サブタンクから供給される液体の吐出が可能なヘッドと、前記ヘッド及び前記サブタンクが搭載されて移動可能なキャリッジと、前記キャリッジが本体側に設けられた規制部に当接して移動する可動部材の移動で前記液室を拡張させて前記メインタンクから液体を補給する液体補給動作を可能とする拡張機構と、前記ヘッドに設けられた液体吐出用のノズルから液体を吸引する吸引クリーニングを行う吸引機構と、を有する液体供給装置の制御方法であって、
前記メインタンクの液体残量と所定値とを比較する比較工程と、
前記メインタンクの液体残量が所定値以上である場合に前記吸引機構による前記吸引クリーニングを第１クリーニングモードとし、前記メインタンクの液体残量が所定値未満である場合に前記吸引機構による前記吸引クリーニングを前記第１クリーニングモードよりも低圧の吸引圧にて行う第２クリーニングモードとする設定工程とを含むことを特徴とする。

この液体供給装置の制御方法によれば、メインタンクは密封された容量可変の貯留部に液体が貯留されたものであるため、メインタンクの液体残量が減少することでクリーニング時における液室の収縮に要する吸引圧が減少する。そして、メインタンクの液体残量が所定値以上の場合に第１クリーニングモードとし、メインタンクの液体残量が所定値未満の場合に第１クリーニングモードよりも低圧の吸引圧にて吸引クリーニングを行う第２クリーニングモードとするので、液体の消耗量が多い高圧での吸引クリーニングを少なくすることができ、吸引クリーニングによる液体の無駄を極力抑えることができる。
つまり、吸引クリーニングに伴う液体の無駄を極力抑えつつ良好に吸引クリーニングを行って液室内の気泡を除去し、良好な液体吐出動作を維持することができ、しかも、簡易な構造で小型化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の液体供給装置の制御方法において、前記第１クリーニングモードでの吸引クリーニング時の吸引圧を、前記メインタンクの液体残量に応じて変化させることが好ましい。
この構成の液体供給装置の制御方法によれば、吸引クリーニングに要する吸引圧はメインタンクの液体残量に伴って変化することから、メインタンクの液体残量に応じて第１クリーニングモードでの吸引クリーニング時の吸引圧を変化させて最小限に抑えることにより、吸引クリーニングによる液体の無駄をさらに抑えることができる。

本発明の液体供給装置の制御方法において、前記キャリッジの移動に要する電流値から前記メインタンクの液体残量を求めることが好ましい。
この液体供給装置の制御方法によれば、メインタンクの液体残量によって変化するキャリッジの移動に要する電流値からメインタンクの液体残量を正確に求め、吸引クリーニングのモード切り替えを円滑に行うことができる。

本発明の液体供給装置の制御方法において、前記ヘッドからの液体の吐出量から前記メインタンクの液体残量を求めることが好ましい。
この液体供給装置の制御方法によれば、ヘッドからの液体の吐出量からメインタンクの液体残量を正確に求め、吸引クリーニングのモード切り替えを円滑に行うことができる。

以下、本発明に係る液体供給装置、印刷装置及び液体供給装置の制御方法の実施形態の例を、図面を参照しつつ説明する。
図１〜図１０は本発明に係る第１実施形態の液体供給装置によってインク供給機構が構成されたインクジェットプリンタを説明するための図であり、図１はインクジェットプリンタの外観斜視図、図２はインクジェットプリンタのプリンタカバーを開いた状態の斜視図、図３はインクジェットプリンタからプリンタケースを取り外した状態の斜視図、図４はインクポンプ部および規制板を示す平面図、図５はインクジェットプリンタのインク供給機構の要部を示す断面図、図６は自己封止ユニットの構造を示す断面図、図７はインクジェットプリンタの制御系を説明するブロック図、図８はインクカートリッジのインク残量と内圧との関係を示すグラフ、図９はインクジェットプリンタのインク供給機構における吸引クリーニング時の動きを説明する断面図、図１０はインクジェットプリンタの制御部による吸引クリーニングの制御を示すフローチャートである。

まず、本実施形態の印刷装置であるインクジェットプリンタの構造について説明する。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、複数種のカラーインクを使用してロール紙の繰り出された一部にカラー印刷するものであり、プリンタ本体を覆うプリンタケース２の前面には、ロール紙カバー５及びインクカートリッジカバー７が開閉自在に設けられている。更に、プリンタケース２の前面には、電源スイッチ３と共にフィードスイッチやインジケータ等も配置されている。

ロール紙カバー５を開くと、図２に示すように、印刷される媒体であるロール紙１１を収容した用紙収容部１３が開放状態になって、ロール紙１１の交換が可能になる。
また、インクカートリッジカバー７を開くと、カートリッジ装着部１５が開放状態になり、カートリッジ装着部１５へのインクカートリッジ（メインタンク）１７の着脱が可能になる。

この場合、インクカートリッジカバー７を開く動作に連動して、カートリッジ装着部１５の前方にインクカートリッジ１７が所定距離だけ引き出される構成になっている。

プリンタケース２内の用紙収容部１３の上方には、図３に示すように、インクジェットヘッド（ヘッド）２１を搭載したキャリッジ２３が設けられている。キャリッジ２３は、ロール紙１１の幅方向に沿って延在するガイド部材２５によって用紙幅方向に移動自在に支持されると共に、ロール紙１１の幅方向に延在する無端ベルト２６ａと無端ベルト２６ａを駆動するキャリッジモータ２６ｂとによって、プラテン２８の上方をロール紙１１の幅方向に往復移動可能になっている。インクジェットヘッド２１は、ロール紙１１の繰り出された一部に対してインクを吐出して印刷処理を行う。

図示のように、カートリッジ装着部１５の上方が、往復移動するキャリッジ２３の待機位置（ホームポジション）となっている。そして、この待機位置の下方には、キャリッジ２３の下面に露出するインクジェットヘッド２１のインクノズルを覆うキャップ２７と、キャップ２７を介してインクジェットヘッド２１の各インクノズル内のインクを吸引廃棄するインク吸引機構（吸引機構）２９とが設けられている。

そして、インクジェットプリンタ１では、所定のタイミングあるいはユーザの操作時に、インクジェットヘッド２１のインクノズル面にキャップ２７を密着させてインク吸引機構２９によって内部を吸引してインクノズルから増粘状態のインク及び気泡を吸引するクリーニング処理が行われる。
また、インクジェットヘッド２１のインクノズルでのインクのメニスカスを形成するために、印刷処理前後あるいは定期的にインクジェットヘッド２１のインクノズルから所定量のインク滴をキャップ２７内に吐出するフラッシング処理を行う。

さらに、インクジェットプリンタ１では、印刷休止後にホームポジションに配置させたインクジェットヘッド２１のインクノズル面にキャップ２７を密着させて保護し、インクノズルの詰まりを防止するキャッピングが行われる。

インクカートリッジ１７は、カートリッジケース１８内に複数個の図示略のカラーインクパックを収容したものである。インクカートリッジ１７内の各インクパック（貯留部）は、可撓性材料からなり容量可変であって、内部にインクを貯留した状態で密封されるもので、インクカートリッジ１７をカートリッジ装着部１５に装着した際に、カートリッジ装着部１５側に設けられた図示略のインク供給針がインクパックのインク供給口に差込接続される。カートリッジ装着部１５のインク供給針には、プリンタケース２内に固定されたインク流路３１が接続され、このインク流路３１には、各色に分けられた可撓性のインク供給チューブ３３の一端が接続されている。

インク供給チューブ３３の他端は、キャリッジ２３上に設けられた各色のインクポンプ部（補給機構）３４に接続されている。各インクポンプ部３４は、インクジェットヘッド２１の上方に設けられており、インクジェットヘッド２１に接続された自己封止ユニット３６にそれぞれ接続されている。

キャリッジ２３には、インクジェットヘッド２１の他に、インクポンプ部３４及び自己封止ユニット３６が一体的に搭載された構成になっている。
これにより、インクカートリッジ１７内の各インクパックのインクは、カートリッジ装着部１５のインク供給針から、インク流路３１、インク供給チューブ３３、各色のインクポンプ部３４及び各色の自己封止ユニット３６を経て、インクジェットヘッド２１の各インクノズルにそれぞれ供給されるようになっている。

インクポンプ部３４は、プリンタ１の本体に対して移動可能なキャリッジ２３が移動することによりインクカートリッジ１７からインクを引き込むもので、プリンタ１の本体側には、キャリッジ２３が移動することによりインクポンプ部３４を動作させる図４にも示す規制板３７が、キャリッジ２３の待機位置への移動方向前方に配置されている。
そして、上記インクジェットプリンタ１では、インクカートリッジ１７、サブタンク４５、インクジェットヘッド２１、キャリッジ２３及びインクポンプ部３４からインク供給機構（液体供給機構）が構成されている。

次に、インク供給機構を構成するインクポンプ部３４について、一色分の構造を例示して説明する。
図５に示すように、流路３１のインクカートリッジ１７側における端部には、逆止弁４１が設けられ、インクカートリッジ１７とインクポンプ部３４との間において、逆止弁４１によってインクカートリッジ１７側からインクポンプ部３４側へのみインクが流れるようになっている。

インクポンプ部３４は、インクカートリッジ１７からインク供給チューブ３３を介してインクを引き込むサブタンク４５を備えている。このサブタンク４５は、上部分割体４６と下部分割体４７とで構成されており、これら上部分割体４６と下部分割体４７との間に、可撓性を有するダイヤフラムからなる可撓膜４９によってその上部が覆われたインク室（液室）５０を有している。この可撓膜４９は、水分透過性及びガス透過性の低いブチルゴム等から形成されている。

このインク室５０は、インク供給チューブ３３に連通しかつ自己封止ユニット３６側の流路４２に連通しており、インクカートリッジ１７からインクが供給されるとともに自己封止ユニット３６側にインクを供給可能となっている。また、インク流路４２の自己封止ユニット３６側における端部には、逆止弁４３が設けられ、インク室５０と自己封止ユニット３６側との間において、逆止弁４３によってインク室５０側から自己封止ユニット３６側へのみインクが流れるようになっている。可撓膜４９は、変形容易な可撓性材料からなっており、この可撓膜４９の変形をともなってインク室５０が容量可変となり、拡張、縮小される。インクポンプ部３４には、この可撓膜４９を変位させてインク室５０を拡張する拡張機構５２が設けられている。

拡張機構５２は、上下方向に延在する筒状のシリンダ５３と、このシリンダ５３内で上下に摺動可能に嵌挿されるピストン（可動部材）５４と、上部分割体４６におけるシリンダ５３の上方に配置された揺動軸５５に揺動可能に支持された揺動アーム５６と、揺動アーム５６とピストン５４との間に介装された引っ張りコイルバネ（弾性部）５７とを有している。

シリンダ５３は、水分透過性及びガス透過性の低いポリプロピレン等の樹脂材料からなっている。シリンダ５３は、ピストン５４の外径よりもわずかに大径の内径を有してピストン５４の外周面を摺動可能に案内する小径内周面５９が上部に形成され、下部にピストン５４の外周面との間に隙間を形成する大径内周面６０が形成された段差形状をなしている。

ピストン５４は、水分透過性及びガス透過性の低いポリプロピレン等の樹脂材料から形成されている。ピストン５４は、略有底筒状に形成されて、その揺動アーム５６側は、揺動アーム５６を配置させるため、上端から中間位置まで切り欠かれている。

また、ピストン５４の底部より上方には、引っ張りコイルバネ５７の下端を係止する係止部６７が形成されている。

揺動アーム５６は、揺動軸５５からシリンダ５３内に延出する腕部６９と、揺動軸５５から下方に延出する上下延出部７０と、上下延出部７０の腕部６９とは反対側の端部から腕部６９とは逆向きに延出する入力部７１とを有している。腕部６９の先端は鉤状とされており、この部分に引っ張りコイルバネ５７の上端が係止されている。

可撓膜４９は、上部分割体４６の円環溝７３に嵌合された状態で上部分割体４６と下部分割体４７とに挟持される円環状の厚肉のベース部７４と、このベース部７４の内周部から筒状をなして延出する薄肉の膜部７５と、膜部７５のベース部７４とは反対側を閉塞させる厚肉の略円板状の固定部７６とを有する一体成形品である。

固定部７６の中央には、先細り形状の突起部７７が一体成形され、この突起部７７がピストン５４に形成されたスリット６５に圧入されて嵌合されている。この状態で固定部７６がピストン５４の底部に一体化され、よって可撓膜４９は、ピストン５４の移動により固定部７６及び膜部７５が変位する。

また、インク室５０を構成するシリンダ５３の底部には、流路４２と連通する凹部３８が形成されている。
さらに、インク流路３１には、吸引クリーニング時に作動されるチョーク弁３９が設けられており、このチョーク弁３９によってインク流路３１が開閉可能とされている。

図６に示すように、自己封止ユニット３６は、ユニット本体８１に、供給路８２、中間路８３及び排出路８４が形成されている。そして、供給路８２に形成された供給口８２ａに、流路４２の下流側端部が接続され、排出路８４に形成された排出口８４ａに、インクジェットヘッド２１が接続されている。

供給路８２と中間路８３とを区画する壁部８５には、流入口８５ａが形成されており、この流入口８５ａで供給路８２内のインクが中間路８３内へ流入される。また、中間路８３と排出路８４とを区画する壁部８６には、連通口８６ａが形成されており、この連通口８６ａで中間路８３内のインクが排出路８４内へ流入される。

中間路８３内には、壁部８６に支点部８７が形成されており、この支点部８７には、揺動棒９１が揺動可能に支持されている。この揺動棒９１には、その一端部に、壁部８５側へ向かって屈曲する作動棒部９２が一体に形成されており、この作動棒部９２の先端には、壁部８５に当接して流入口８５ａを閉鎖する閉鎖板９３が形成されている。また、この閉鎖板９３と壁部８６との間には、圧縮バネ９４が設けられ、この圧縮バネ９４の付勢力によって閉鎖板９３が壁部８５側へ向かって付勢されている。また、揺動棒９１の他端部には、壁部８６側へ屈曲され、この壁部８６の連通口８６ａに挿通された押圧棒部９５が形成されている。

また、ユニット本体８１の排出路８４側の側壁８１ａには、開口部９６が形成されている。この開口部９６には、その開口縁部に、液密性及び可撓性を有するフィルム９７が液密的に連結されている。このフィルム９７の排出路８４側における中央部分には、押圧板９８が固定されている。そして、この押圧板９８に、揺動棒９１の押圧棒部９５の先端部が当接されている。

また、押圧板９８と壁部８６との間には圧縮バネ９９が取り付けられており、この圧縮バネ９９の付勢力によって押圧板９８が外側へ押し出されている。そして、この自己封止ユニット３６では、閉鎖板９３が、圧縮バネ９４及び閉鎖板９３に作用する圧力によって壁部８５に押し付けられ、流入口８５ａが閉鎖される。

そして、自己封止ユニット３６では、フィルム９７によって覆われた部分の容積の減少にともない押圧板９８によって揺動棒９１の押圧棒部９５が押圧されると、揺動棒９１が支点部８７による連結箇所を中心として揺動することにより、閉鎖板９３が壁部８５から離れる。これにより、供給路８２から流入口８５ａを通って中間路８３及び排出路８４へインクが流れ込み、インクジェットヘッド２１へ供給される。

そして、この自己封止ユニット３６をインクジェットヘッド２１の上流側に設けることにより、例えば、キャリッジ２３の加減速などによって供給側におけるインクの圧力変動が発生したとしても、この圧力変動のインクジェットヘッド２１への伝達が自己封止ユニット３６で遮断される。
これにより、圧力変動が伝達されることによるインクジェットヘッド２１での意図しないインクの吐出、インクだれまたは吐出不良によるドット抜けなどの不具合が防止される。

上記構造のプリンタ１において、キャリッジ２３が待機位置にあるとき、揺動アーム５６の入力部７１がキャリッジ２３外の規制板３７に当接し、上下延出部７０が鉛直に沿い腕部６９及び入力部７１が水平をなす状態とされる。このとき、引っ張りコイルバネ５７の付勢力でピストン５４が引き上げられる。

また、キャリッジ２３が待機位置から離れてインクジェットヘッド２１を印刷可能領域に位置させ、その後、この印刷可能領域内でインクジェットヘッド２１がインクを吐出させて印刷を行うことで、自己封止ユニット３６からインクジェットヘッド２１にインクが供給され、自己封止ユニット３６内が負圧になると、インク室５０から流路４２を介して自己封止ユニット３６にインクが供給される。

ここで、インク室５０のインクが減少すると、このインクの減少により生じる負圧で、可撓膜４９の膜部７５を変形させながら固定部７６と一体にピストン５４が下降する。すると、ピストン５４に引っ張りコイルバネ５７を介して連結された揺動アーム５６が腕部６９の先端を下降させるように揺動することになり、その結果、揺動アーム５６の入力部７１の側方への突出量が拡大する。

この状態からキャリッジ２３が待機位置に戻ると、キャリッジ２３とともに移動する揺動アーム５６が入力部７１においてキャリッジ２３外の規制板３７に当接して、キャリッジ２３が移動することにより揺動し、上下延出部７０が鉛直に沿い腕部６９及び入力部７１が水平をなす。これにより、腕部６９の先端部が上昇し、引っ張りコイルバネ５７を介して連結されたピストン５４がシリンダ５３内を摺動して引き上げられる。

この引っ張りコイルバネ５７を介して行われるピストン５４の移動によって、インクポンプ部３４の可撓膜４９の固定部７６がピストン５４と一体に上昇し、サブタンク４５のインク室５０が拡張されて容量が増大される。このように、インク室５０の容量が増大すると、逆止弁４１を開きながら、且つ、逆止弁４３を閉じながらインクカートリッジ１７からインク流路３１及びインク供給チューブ３３を介してインクがインク室５０に吸引されることになる。

そして、上記構造のインクジェットプリンタ１では、制御部１００が、所定のタイミングで、上記のインク補給動作を行う。なお、このインク補給動作は、最大にインクを消費する印刷が行われても、少なくともインクジェットヘッド２１へインクを供給可能な程度の量のインクがインク室５０内に残留した状態で行われる。

図７に示すように、インクジェットプリンタ１の制御部１００は、インクジェットヘッド２１及びキャリッジモータ２６ｂに制御信号を送信することにより、インクジェットヘッド２１及びキャリッジモータ２６ｂの駆動を制御し、ロール紙１１への印刷処理等を実行するものである。また、制御部１００には、キャリッジ２３の位置情報を送信するエンコーダ１０３が接続されており、制御部１００は、エンコーダ１０３からの信号によってキャリッジ２３の位置を検出する。また、制御部１００には、インク流路３１を開閉するチョーク弁３９が接続されており、制御部１００によってチョーク弁３９が開閉制御される。

この制御部１００は、検知手段１１１、演算手段（残量検出部）１１２、比較手段（比較部）１１３、記憶手段１１４及びＣＰＵ（設定部）１１５を備え、検知手段１１１、演算手段１１２及び比較手段１１３はＣＰＵ１１５によって制御される。

また、この制御部１００には、リーダライター１０１が接続されている。このリーダライター１０１は、インクカートリッジ１７に設けられたＩＣチップ１０２に対して、インク情報の読み書きを行う。ＩＣチップ１０２に書き込まれるインク情報としては、例えば、インク消費量、インク残量、廃インク量、使用開始日、使用装置情報などである。

制御部１００は、カートリッジ装着部１５に装着されているインクカートリッジ１７のＩＣチップ１０２に記憶されているインク情報をリーダライター１０１によって読み取る。なお、装着されているインクカートリッジ１７が新品であった場合は、ＩＣチップ１０２に、使用開始日及び使用装置情報を書き込む。

また、印刷処理又はクリーニング処理が行われると、演算手段１１２は、印刷処理、フラッシング処理又はクリーニング処理によってインクジェットヘッド２１から吐出されるインク滴のドットカウント値を求め、ドットカウント値としてＩＣチップ１０２に既に記憶されているインク消費量に、求めたドットカウント値を加算してトータルのインク消費量を更新し、ＩＣチップ１０２に書き込む。

ここで、図８に示すように、インクカートリッジ１７内の圧力は、インク残量が減少するに従い緩やかに減少して引っ張りコイルバネ５７の付勢力Ａを下回り、空に近くなると急激に低下する。

そして、クリーニング処理時に、インクカートリッジ１７のインク残量が減少して内圧が引っ張りコイルバネ５７の付勢力Ａを下回る領域では、吸引圧が弱くても、サブタンク４５のインク室５０内が十分に負圧となる。これにより、この状態であれば、図９（ａ）に示すように、待機位置にて、揺動アーム５６の入力部７１が規制板３７に当接し、腕部６９の先端部が上昇し、引っ張りコイルバネ５７を介して連結されたピストン５４が引き上げられた状態から、図９（ｂ）に示すように、引っ張りコイルバネ５７の付勢力Ａに抗してピストン５４が引き下ろされ、ピストン５４の下端に存在する気泡Ｂを吸い出すことができる。

これに対して、インクカートリッジ１７のインク残量が十分であり、内圧が引っ張りコイルバネ５７の付勢力Ａ以上であると、インクジェットヘッド２１からのインクの吸引に伴い、インクカートリッジ１７からインクが送り込まれてしまうため、サブタンク４５のインク室５０内の圧力が十分に下がらない。このため、ピストン５４は、図９（ａ）に示すように、引っ張りコイルバネ５７によって引き上げられた状態に維持され、気泡Ｂが除去されず、インクだけが吸引されてしまう。

このため、制御部１００は、上記のインクカートリッジ１７におけるインク残量と負圧との関係に応じたクリーニング処理の制御を行う。
なお、このインク残量と負圧との関係において、インクカートリッジ１７の内圧が引っ張りコイルバネ５７の付勢力Ａを下回った時点のインク残量値が所定値とされて記憶手段１１４に記憶されている。

次に、制御部１００によるクリーニング処理の制御について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。
所定のタイミングあるいはユーザの操作により、制御部１００へ気泡除去のための吸引クリーニング指令が送信されると（ステップＳ０１）、キャリッジ２３が待機位置に移動する。これにより、図９（ａ）に示すように、キャリッジ２３とともに移動する揺動アーム５６が入力部７１においてキャリッジ２３外の規制板３７に当接して揺動し、腕部６９の先端部が上昇し、引っ張りコイルバネ５７を介して連結されたピストン５４がシリンダ５３内を摺動して引き上げられる。

次に、制御部１００では、演算手段１１２が、インクカートリッジ１７のインク残量を割り出し、比較手段１１３が、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値未満か否かを判断する（比較工程：ステップＳ０２）。
ここで、前述したように、インクカートリッジ１７のインク残量が減少すると、負圧が増加する。このため、インク室５０を拡張してインクを引き込む際に要する負荷が大きくなり、キャリッジモータ２６ｂの電流値が大きく増加する。したがって、インクカートリッジ１７のインク残量は、検知手段１１１によって検出されるキャリッジモータ２６ｂの電流値に基づき、キャリッジ２３の移動に要する電流値の変化率を求めることにより、この電流値の変化率から割り出すことができる。

上記の比較の結果、インク残量が所定値以上の場合（ステップＳ０２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１５が、クリーニング処理の設定を強力吸引クリーニング（第１のクリーニング）モードに設定する（設定工程：ステップＳ０３）。

そして、この強力吸引クリーニングモードに設定されると、制御部１００は、強力クリーニングモードにて吸引クリーニング処理を行い、その後、吸引クリーニング制御を終了する。
具体的には、インクジェットヘッド２１のインクノズル面にキャップ２７を密着させた状態にて、チョーク弁３９によってインク流路３１を閉鎖し、インク吸引機構２９によってキャップ２７内を吸引してインクジェットヘッド２１のインクノズルからインクを高圧の吸引圧にて吸引する。

そして、この強力吸引クリーニングモードによる吸引クリーニング処理では、チョーク弁３９によってインクカートリッジ１７からのインクの供給が遮断されて高圧の吸引圧にて吸引され、サブタンク４５のインク室５０内が十分に負圧となる。これにより、引き上げられていたピストン５４が、図９（ｂ）に示すように、引っ張りコイルバネ５７の付勢力Ａに抗して引き下ろされ、ピストン５４の下端に溜まっていた気泡Ｂが、インク室５０を構成するシリンダ５３の底面に形成された凹部３８内に送り込まれ、自己封止ユニット３６に繋がる流路４２から吸い出される。

これに対して、インク残量が所定値未満である場合（ステップＳ０２：Ｎｏ）、ＣＰＵ１１５が、クリーニング処理の設定を通常吸引クリーニング（第２のクリーニング）モードに設定する（設定工程：ステップＳ０４）。

そして、この通常吸引クリーニングモードに設定されると、制御部１００は、通常クリーニングモードにて吸引クリーニング処理を行い、その後、吸引クリーニング制御を終了する。
具体的には、インクジェットヘッド２１のインクノズル面にキャップ２７を密着させた状態にて、チョーク弁３９によるインク流路３１の閉鎖を行わず、インク吸引機構２９によってキャップ２７内を吸引してインクジェットヘッド２１のインクノズルからインクを低圧の吸引圧にて吸引する。このときの吸引圧は、強力吸引クリーニングモードでの吸引圧よりも弱いもので、インクジェットヘッド２１のインクノズルから増粘状態のインクを吸引する通常クリーニング処理時の吸引圧と同等とされている。

そして、この通常吸引クリーニングモードによる吸引クリーニング処理では、インクカートリッジ１７のインク残量が減少して内圧が引っ張りコイルバネ５７の付勢力Ａを下回っていることから、吸引圧が弱くても、サブタンク４５のインク室５０内が十分に負圧となる。これにより、引き上げられていたピストン５４が、図９（ｂ）に示すように、引っ張りコイルバネ５７の付勢力Ａに抗して引き下ろされ、ピストン５４の下端に溜まっていた気泡Ｂが、インク室５０を構成するシリンダ５３の底面に形成された凹部３８内に送り込まれ、自己封止ユニット３６に繋がる流路４２から吸い出される。

以上、説明したように、本実施形態によれば、インクカートリッジ１７は密封された容量可変のインクパックにインクが貯留されたものであるため、インクカートリッジ１７のインク残量が減少することでクリーニング時におけるインク室５０の収縮に要する吸引圧が減少する。そして、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値以上の場合に高圧の吸引圧にて吸引クリーニングを行う第１クリーニングモードである強力吸引クリーニングモードとし、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値未満の場合に第１クリーニングよりも低圧の吸引圧にて吸引クリーニングを行う第２クリーニングモードである通常吸引クリーニングモードとする。これにより、インクの消耗量が多い高圧での吸引クリーニングを少なくすることができ、吸引クリーニングによるインクの無駄を極力抑えることができる。

つまり、吸引クリーニングに伴うインクの無駄を極力抑えつつ良好に吸引クリーニングを行ってインク室５０内の気泡Ｂを除去し、良好なインク吐出動作を維持することができ、効率良く高品質に印刷することができ、しかも、簡易な構造で小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、サブタンク４５のインク室５０には、インクジェットヘッド２１へのインクの供給路である流路４２と連通する凹部３８が形成されているので、吸引クリーニングによってインク室５０を収縮させた際に、インク室５０内の気泡Ｂを凹部３８に導いて集め、この凹部３８から流路４２へ引き込ませて排出させることができる。

さらに、インクカートリッジ１７におけるインクの残量によって変化するキャリッジ２３の移動に要する電流値からインクカートリッジ１７のインク残量を求めるので、インクカートリッジ１７のインク残量を正確に求め、吸引クリーニングのモード切り替えを円滑に行うことができる。

なお、上記実施形態において、演算手段１１２が算出したインクカートリッジ１７内のインク残量に応じて強力吸引クリーニングモードでの吸引クリーニング処理における吸引圧を調整しても良い。
具体的には、吸引クリーニング処理の設定を強力吸引クリーニング（第１のクリーニング）モードに設定した後（設定工程：ステップＳ０３）、算出したインクカートリッジ１７のインク残量に応じ、強力吸引クリーニングモードでの吸引クリーニング処理における吸引圧を必要最小限に設定する。なお、この吸引圧の調整は、インク吸引機構２９による吸引時間によって容易に調整することができる。
そして、このように、インクカートリッジ１７のインク残量に応じて吸引圧を調整して最小限に抑えることにより、吸引クリーニングによるインクの無駄をさらに抑えることができる。

また、上記実施形態では、キャリッジ２３の移動に要する電流値からインクカートリッジ１７のインク残量を求めたが、このインクカートリッジ１７のインク残量は、インクジェットヘッド２１からのインクの吐出量から求めても良い。
具体的には、ＩＣチップ１０２のインク情報と、印刷処理及びフラッシングによってインクジェットヘッド２１から吐出されて消費したインク量とに基づいて、演算手段１１２がインクカートリッジ１７のインク残量を求める。
そして、このようにインクジェットヘッド２１からのインクの吐出量からインクカートリッジ１７のインク残量を正確に求めることにより、吸引クリーニングのモード切り替えを円滑に行うことができる。

また、本発明に係る液体供給装置は、上記実施形態で例示したインクジェット式のプリンタをはじめとして、液晶ディスプレイ等のカラーフィルタの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（面発光ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材吐出ヘッド、バイオチップ製造に用いられる生体有機物吐出ヘッド等の液体を吐出する液体吐出ヘッドに液体を供給する液体供給装置、精密ピペットとしての試料吐出装置への液体供給装置等にも適用できる。
また、液体の概念にはジェル状のもの、粘性の高いもの、固形物を溶媒に混合させたもの、も含み、さらにインクの概念には水性インクも油性インクも含む。

本発明に係る印刷装置の実施形態の一例であるインクジェットプリンタを示す外観斜視図である。 図１のインクジェットプリンタのプリンタカバーを開いた状態の斜視図である。 図１のインクジェットプリンタからプリンタケースを取り外した状態の斜視図である。 図１のインクジェットプリンタのインクポンプ部および規制板を示す平面図である。 図１のインクジェットプリンタのインク供給機構の要部を示す断面図である。 図１のインクジェットプリンタの自己封止ユニットの構造を示す断面図である。 図１のインクジェットプリンタの制御系を説明するブロック図である。 図１のインクジェットプリンタにおけるインクカートリッジのインク残量と内圧との関係を示すグラフである。 図１のインクジェットプリンタのインク供給機構における吸引クリーニング時の動きを説明する断面図である。 図１のインクジェットプリンタの制御部による吸引クリーニングの制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１…インクジェットプリンタ（印刷装置、液体供給装置）、１７…インクカートリッジ（メインタンク）、２１…インクジェットヘッド（ヘッド）、２３…キャリッジ、２９…インク吸引機構（吸引機構）、３７…規制板（規制部）、３８…凹部、４２…流路、４５…サブタンク、５０…インク室（液室）、５２…拡張機構、５４…ピストン（可動部材）、１１２…演算手段（残量検出部）、１１３…比較手段（比較部）、１１５…ＣＰＵ（設定部）。

Claims (6)

1. 複数の貯留部に液体が貯留されたメインタンクと、
   前記メインタンクから液体が補給される液室を有するサブタンクと、
   前記サブタンクから供給される液体を吐出するヘッドと、
   前記ヘッド及び前記サブタンクが搭載されて移動可能なキャリッジと、
   前記キャリッジが移動することにより、引っ張りコイルバネを介して連結された可動部材が前記引っ張りコイルバネの付勢力で引き上げられ、前記可動部材の底部に一体化された可撓膜を変位させることにより前記液室を拡張させて前記メインタンクから液体を引き込む拡張機構と、
   前記ヘッドに形成された液体吐出用のノズルから液体を吸引して前記ノズルのクリーニングを行う吸引機構と、を有する液体供給装置であって、
   前記メインタンクの液体残量が減少すると前記液室内の負圧が増加して、前記液室を拡張して液体を引き込む際に要する負荷が大きくなって前記キャリッジの移動に要する電流値が増加することに基づき、前記電流値を検出して前記キャリッジの移動に要する電流値の変化率を求め、該電流値の変化率から前記メインタンクの液体残量を検出する残量検出部と、
   前記メインタンクの液体残量と所定値とを比較する比較部と、
   前記ノズルのクリーニングを行う第１クリーニングモードと、前記第１クリーニングモードよりも低圧の吸引圧で行う第２クリーニングモードとに設定する設定部と、を備え、
   前記比較部が前記メインタンクの液体残量と前記所定値とを比較した結果、前記メインタンクの液体残量が前記所定値以上である場合には前記ノズルのクリーニングを前記第１クリーニングモードで行い、前記所定値未満である場合には前記ノズルのクリーニングを前記第２クリーニングモードで行うことを特徴とする液体供給装置。
2. 請求項１に記載の液体供給装置であって、
   前記サブタンクの前記液室には、前記ヘッドへの液体の流路と連通する凹部が形成されていることを特徴とする液体供給装置。
3. 請求項１または２に記載の液体供給装置であって、
   前記第１クリーニングモードでのクリーニング時の吸引圧が、前記メインタンクの液体残量に応じて変化することを特徴とする液体供給装置。
4. 搬送される媒体に対して前記ヘッドからインクを吐出して印刷処理を行う印刷装置であって、
   前記ヘッドへインクを供給する装置として、請求項１から３の何れか一項に記載の液体供給装置を備えていることを特徴とする印刷装置。
5. 複数の貯留部に液体が貯留されたメインタンクと、
   前記メインタンクから液体が補給される液室を有するサブタンクと、
   前記サブタンクから供給される液体を吐出するヘッドと、
   前記ヘッド及び前記サブタンクが搭載されて移動可能なキャリッジと、
   前記キャリッジが移動することにより、引っ張りコイルバネを介して連結された可動部材が前記引っ張りコイルバネの付勢力で引き上げられ、該可動部材の底部に一体化された可撓膜を変位させることにより前記液室を拡張させて前記メインタンクから液体を引き込む拡張機構と、
   前記ヘッドに形成された液体吐出用のノズルから液体を吸引して前記ノズルのクリーニングを行う吸引機構と、を有する液体供給装置の制御方法であって、
   前記メインタンクの液体残量が減少すると前記液室内の負圧が増加して、前記液室を拡張して液体を引き込む際に要する負荷が大きくなって前記キャリッジの移動に要する電流値が増加することに基づき、前記電流値を検出して前記キャリッジの移動に要する電流値の変化率を求め、該電流値の変化率から前記メインタンクの液体残量を検出する工程と、
   前記メインタンクの液体残量と所定値とを比較する比較工程と、
   前記メインタンクの液体残量が所定値以上である場合に前記吸引機構による前記クリーニングを第１クリーニングモードとし、前記メインタンクの液体残量が所定値未満である場合に前記吸引機構による前記クリーニングを前記第１クリーニングモードよりも低圧の吸引圧にて行う第２クリーニングモードとする設定工程と、を含むことを特徴とする液体供給装置の制御方法。
6. 請求項５に記載の液体供給装置の制御方法であって、
   前記第１クリーニングモードでのクリーニング時の吸引圧を、前記メインタンクの液体残量に応じて変化させることを特徴とする液体供給装置の制御方法。

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