JP5316311B2 - 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（パーソナルコンピューター）等に接続されるプリンターに組み込まれて、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ー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、別個のバッファー用のタンクを不要として構造の簡略化が図れる。
この場合、インクカートリッジのインク残量が減少して負圧が大きくなると、インクポンプ部を膨張させる時間が長くなる。そして、このインク残量が少ない状態を基準としてインクの補給時間を設定すると、インクカートリッジのインク残量が十分な状態では必要以上に補給時間がかかり、スループットに影響を与えることとなる。

本発明は、上記課題の少なくとも一つを解決するように、以下の適用例または形態として実現され得る。

［適用例１］本適用例に記載の液体供給装置は、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たキャリッジと、前記キャリッジの移動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補給する液体補給動作を可能とする拡張機構と、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若しくは液体使用量を検出する液体量検出部と、前記メインタンクの液体残量が少ない時、前記液体残量が十分な時よりも液体補給動作のための前記キャリッジの停止時間を長くする制御を行う制御部と、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の残量が減少することでメインタンクの負圧が大きくなり、液体補給動作に要する負荷及び時間は増加する。メインタンクが残量少の場合、残量十分の場合よりも液体補給動作のための前記キャリッジの停止時間を長くするので、液体残量が少ない状態であってもメインタンクからサブタンクへ確実に液体を補給させることができる。しかも、メインタンクの液体残量十分の場合での液体補給動作の時間を短くすることができ、また、液体補給動作の速度を速くすることができる。
つまり、スループットの効率を大幅に高めつつサブタンクへの液体の補給を確実に行うことができ、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。

［適用例２］上記適用例に記載の液体供給装置において、前記制御部は、前記液体量検出部により検出された前記液体残量が、所定量よりも多い、または、同じ量であった場合に、前記液体残量が十分と判定し、前記液体残量が前記所定量よりも少ない場合に、前記液体残量が少ないと判定することを特徴とする。

［適用例３］上記適用例に記載の液体供給装置において、前記制御部は、前記液体残量が前記所定値よりも少なかった場合、前記液体補給動作のための前記キャリッジの移動速度を遅くする制御を行うことを特徴とする。
この構成の液体供給装置によれば、液体残量が少ない状態であってもメインタンクからサブタンクへ確実に液体を補給させることができる。

［適用例４］上記適用例に記載の液体供給装置において、前記制御部は、前記液体量検出部が前記液体使用量を検出する場合、前記メインタンクの液体が前記所定量となる所定使用量以上に使用されたときを前記液体残量が少ないと判定することを特徴とする。
この構成の液体供給装置によれば、液体残量を液体使用量から換算することができる。

［適用例５］上記適用例に記載の液体供給装置において、前記液体量検出部は、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若しくは液体使用量を求め、前記判定部は、求めた前記メインタンクの液体残量と所定値若しくは液体使用量と所定使用値とを比較することを特徴とする。
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若しくは液体使用量を算出し、所定値若しくは所定使用値との比較を円滑に行うことができる。

［適用例６］上記適用例に記載の液体供給装置において、本適用例に記載の印刷装置は、搬送される媒体に対して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、上記適用例に記載のいずれかの液体供給装置を備えていることを特徴とする。

［適用例７］本適用例に記載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たキャリッジと、前記キャリッジの移動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補給する拡張機構と、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若しくは液体使用量を検出する液体量検出工程と、前記メインタンクの液体残量が少ない時、前記液体残量が十分な時よりも液体補給動作のための前記キャリッジの停止時間を長くする制御を行う制御工程と、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、メインタンクの液体残量が所定値未満となりメインタンクの負圧が大きくなる場合に、前記液体残量が前記所定値以上の場合に比べて液体補給動作のための前記キャリッジの停止時間を長くするので、液体残量が少ない状態のメインタンクからサブタンクへ確実に液体を補給させることができる。

［適用例８］上記適用例に記載の液体供給装置の制御方法において、前記制御工程は、前記液体量検出工程により検出された前記液体残量が、所定量よりも多い、または、同じ量であった場合に、前記液対残量が十分と判定し、前記液体残量が前記所定量よりも少ない場合に、前記液体残量が少ないと判定すること特徴とする。

［適用例９］上記適用例に記載の液体供給装置の制御方法において、前記制御工程は、前記液体残量が前記所定値よりも少なかった場合、前記液体補給動作のための前記キャリッジの移動速度を遅くする制御を行うことを特徴とする。
この液体供給装置の制御方法によれば、液体残量が少ない状態であってもメインタンクからサブタンクへ確実に液体を補給させることができる。

［適用例１０］上記適用例に記載の液体供給装置の制御方法において、前記制御工程は、前記液体量検出工程にて前記液体使用量を検出する場合、前記メインタンクの液体が前記所定量となる所定使用量以上に使用されたときを前記液体残量が少ないと判定することを特徴とする。

［適用例１１］上記適用例に記載の液体供給装置の制御方法において、前記制御工程は、前記液体量検出工程に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前記液体残量若しくは前記液体使用量を求め、前記液体残量と前記所定値若しくは前記液体使用量と前記所定使用値を比較することを特徴とする。

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ー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ーのプリンター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ーからプリンター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ー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ー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ー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ー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ー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ーの制御部によるインク補給動作制御を示すフローチャートである。 図１のインクジェットプリンターの制御部によるインク補給動作制御の他の制御例を示すフローチャートである。

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９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ー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ーの外観斜視図、図２はインクジェットプリンターのプリンター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ーからプリンター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ー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ー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は制御部によるインク補給動作制御を説明する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ー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ー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、プリンター本体を覆うプリンターケース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、プリンターケース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ー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。

プリンターケース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ー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２９とが設けられている。

そして、インクジェットプリンター１では、所定のタイミングあるいはユーザーの操作時に、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ー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、プリンターケース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、プリンター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、プリンター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ー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、インク流路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、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ー５３と、このシリンダー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におけるシリンダー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（係合部材）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。

シリンダー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。シリンダー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からシリンダー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。

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ー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がシリンダー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ー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ー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ー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ー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ー１０３が接続されており、制御部１００は、エンコーダー１０３からの信号によってキャリッジ２３の位置を検出する。

この制御部１００は、キャリッジモーター２６ｂの電流値を検出する検知手段１１１、演算手段（液体量検出部）１１２、比較手段（判定部）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、リーダーライター１０１が接続されている。このリーダーライター１０１は、インクカートリッジ１７に設けられたＩＣチップ（記憶手段）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（インク使用量）、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ーライター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、インクが空に近いニアエンド領域Ｘとなると急激に低下する。
したがって、インクカートリッジ１７のインク残量がニアエンド領域Ｘにあり、キャリッジ２３を待機位置へ移動させてインクカートリッジ１７からのインクの補給動作を行った場合、インクポンプ部３４のサブタンク４５の揺動アーム５６を規制板３７に当接させてインク室５０へインクを引き込むのにかかる時間が長くなり、負荷も大きくなる。
そして、このインクが少ないニアエンド領域Ｘを基準としてインク補給動作時間を設定すると、インクカートリッジ１７のインク残量が十分な状態では必要以上にインク補給動作時間がかかり、スループットに影響を与えることとなる。

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インク補給動作の制御を行う。
なお、このインク残量と負圧との関係におけるニアエンド領域Ｘへの境界となるインク残量値Ｙが、所定値としてインクカートリッジ１７のＩＣチップ１０２に記憶されている。

次に、制御部１００によるインク補給動作制御について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
インクジェットプリンター１に印刷データが送信されると、印刷前フラッシングが行われ、インクジェットヘッド２１のインクノズルにおけるメニスカスが形成される（ステップＳ０１）。
そして、キャリッジ２３が印刷領域へ移動し、印刷データに基づくインクジェットヘッド２１によるロール紙１１への印刷処理が行われる（ステップＳ０２）。
印刷処理が終了すると、再びフラッシングが行われ（ステップＳ０３）、その後、印刷処理及びフラッシングによって消費されたインクをサブタンク４５へ補給するインク補給動作が行われる。

このインク補給動作では、まず、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、比較手段１１３が、このインク残量がＩＣチップ１０２に記憶されている所定値（Ｙｇ）と比較し所定値未満か否かを判断する（判定工程：ステップＳ０４）。
その結果、インク残量が所定値未満の場合（ステップＳ０４：Ｙｅｓ）「残量少」と判定し、ＣＰＵ１１５が、インク補給動作時間を長時間モードとする（設定工程：ステップＳ０５）。
ここで、長時間モードにおけるインク補給動作時間は、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おけるニアエンド領域Ｘでの最も負圧が大きい状態で、インクポンプ部３４のインク室５０内へインクを引き込むのに必要な時間であり、その時間がＴとして設定されている。

これに対して、インク残量が所定値以上である場合（ステップＳ０４：Ｎｏ）「残量十分」と判定し、ＣＰＵ１１５が、インク補給動作時間を短時間モードとする（設定工程：ステップＳ０６）。
ここで、短時間モードにおけるインク補給動作時間は、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おけるニアエンド領域Ｘ外のインク残量が十分な状態で、インクポンプ部３４のインク室５０内へインクを引き込むのに必要な時間であり、長時間モードでのインク補給動作時間Ｔよりも補正時間αだけ短い時間Ｔ−αとして設定されている。

長時間モードあるいは短時間モードのいずれかに設定されると、それぞれのインク補給動作時間でインク補給動作が開始される。具体的には、キャリッジ２３が待機位置に戻り、長時間モードの場合はインク補給動作時間Ｔの間停止し、短時間モードの場合はインク補給動作時間Ｔ−αの間停止する（ステップＳ０７）。

これにより、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、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がシリンダー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。

その後、さらに印刷データが送信された場合は（ステップＳ０８：Ｙｅｓ）、ステップＳ０１へ移行して印刷及びインク補給動作を行う。
インク補給動作後、印刷データが送信されない場合は（ステップＳ０８：Ｎｏ）、待機位置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を密着させて保護するキャッピングを行うキャリッジロック状態となり（ステップＳ０９）、処理を終了する。

以上説明した実施形態によれば、拡張機構５２がキャリッジ２３の移動力によってインク室５０を拡張することにより、インクカートリッジ１７からインクを補給する構造において、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値未満の残量少となり、インクカートリッジ１７の負圧が大きくなる場合には、インク補給動作時間が長い長時間モードとする。これにより、インク残量が少ない状態のインクカートリッジ１７からサブタンク４５へ確実にインクを補給させることができる。しかも、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値以上の残量十分でのインク補給動作の時間を短くすることができる。

つまり、スループットの効率を大幅に高めつつサブタンク４５へのインクの補給を確実に行って効率良く印刷することができる。さらに、簡易な構造で装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。

また、モードの切り替えの判定に用いる所定値がインクカートリッジ１７のＩＣチップ１０２に記憶されているので、このインクカートリッジ１７のＩＣチップ１０２から所定値を読み取り、この所定値に基づいて、インク補給動作のモード切り替えを円滑に行うことができる。
また、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容易に算出し、所定値との比較を円滑に行うことができる。

なお、上記実施形態では、インクカートリッジ１７のインク残量に応じてインク補給動作時のインク補給動作時間を変更したが、インクカートリッジ１７のインク残量に応じてキャリッジ２３の移動速度からなるインク補給動作の速度を変更しても良い。
図１０は、キャリッジ２３のインク補給動作速度を変更するインク補給動作制御を示すフローチャートであり、この制御では、前述のインク補給動作時間の変更処理（ステップＳ０５，Ｓ０６）が異なる。
次に、インク補給動作速度を変更するインク補給動作制御について説明する。

インクジェットプリンター１に印刷データが送信されると、印刷前フラッシングが行われ、インクジェットヘッド２１のインクノズルにおけるメニスカスが形成される（ステップＳ１１）。
そして、キャリッジ２３が印刷領域へ移動し、印刷データに基づくインクジェットヘッド２１によるロール紙１１への印刷処理が行われる（ステップＳ１２）。
印刷処理が終了すると、再びフラッシングが行われ（ステップＳ１３）、その後、印刷処理及びフラッシングによって消費されたインクをサブタンク４５へ補給するインク補給動作が行われる。

このインク補給動作では、まず、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、比較手段１１３が、このインク残量がＩＣチップ１０２に記憶されている所定値と比較し所定値未満か否かを判断する（判定工程：ステップＳ１４）。
この結果、インク残量の判定工程で（ステップＳ１４）「残量少」と判定し、インク残量が所定値未満の場合（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１５が、インク補給動作速度を低速モードとする（設定工程：ステップＳ１５）。
ここで、低速モードにおけるインク補給動作速度は、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おけるニアエンド領域Ｘでの最も負圧が大きい状態で、インクポンプ部３４のインク室５０内へインクを引き込むのに適した速度であり、その速度がＶとして設定されている。

これに対して、インク残量が所定値以上である場合（ステップＳ１４：Ｎｏ）「残量十分」と判定し、ＣＰＵ１１５が、インク補給動作速度を高速モードとする（設定工程：ステップＳ１６）。
ここで、高速モードにおけるインク補給動作速度は、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おけるニアエンド領域Ｘ外のインク残量が十分な状態で、インクポンプ部３４のインク室５０内へインクを引き込むのに必要な速度であり、低速モードでのインク補給動作速度Ｖよりも補正速度βだけ速い速度Ｖ＋βとして設定されている。

そして、低速モードあるいは高速モードのいずれかに設定されると、それぞれのインク補給動作速度でインク補給動作が開始される（ステップＳ１７）。
具体的には、キャリッジ２３が待機位置に戻る際に、低速モードの場合はインク補給動作速度Ｖで移動し、高速モードの場合はインク補給動作速度Ｖ＋βで移動する。

これにより、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、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がシリンダー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。

その後、さらに印刷データが送信された場合は（ステップＳ１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１へ移行して印刷及びインク補給動作を行う。
インク補給動作後、印刷データが送信されない場合は（ステップＳ１８：Ｎｏ）、待機位置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を密着させて保護するキャッピングを行うキャリッジロック状態となり（ステップＳ１９）、処理を終了する。

このように、インク補給動作時におけるインク補給動作速度を変更する場合も、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値未満となり、インクカートリッジ１７の負圧が大きくなる場合にインク補給動作速度が遅い低速モードとするので、インク残量が少ない状態のインクカートリッジ１７からサブタンク４５へ確実にインクを補給させることができる。しかも、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値以上でのインク補給動作速度を速くすることができ、スループットの向上を図ることができる。

なお、上記実施形態では、インクカートリッジ１７のインク残量に応じてインク補給動作時間あるいはインク補給動作速度のいずれかを変更したが、インク補給動作時間及びインク補給動作速度の両方を変更しても良い。
例えば、インク残量と所定値との判定工程でインク残量が所定値未満の「残量少」の場合に、設定工程でインク補給動作のためのキャリッジの停止時間を所定値以上の「残量十分」のときの停止時間より長く、かつインク補給動作時のキャリッジの移動速度を所定値以上のときの移動速度より遅くしても良い。
このように、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値未満となり、インクカートリッジ１７の負圧が大きくなる場合にインク補給動作時間を長くし、また、インク補給動作速度を遅くすることにより、インク残量が少ない状態のインクカートリッジ１７からサブタンク４５へさらに確実に液体を補給させることができる。
また、上述の実施形態ではインクカートリッジ１７のインク残量を検出する例に基づいて説明したが、インク使用量を検出してインクカートリッジ１７のインク残量を求めることができる。この場合は、前記キャリッジの停止時間を変える場合の図９の判定工程：ステップＳ０４おける「比較手段１１３が、このインク残量がＩＣチップ１０２に記憶されている所定値（Ｙｇ）と比較し所定値未満か否かを判断する」とあるを、「比較手段１１３が、このインク消費量がＩＣチップ１０２に記憶されている残量Ｙに相当する消費量の所定使用値と比較し、使用量である消費量が所定使用値以上の場合「残量少」と判断する」とし、図９においてはステップＳ０５のインク補給動作時間を長時間モードとする工程に進み、同様に、消費量が所定使用値未満であれば「残量十分」と判定し、図９において、ステップＳ０６のインク補給動作時間を短時間モードとする工程に進む。それ以降のフローは同様とする。
同様に、液体補給動作時の前記キャリッジの移動速度を変える図１０の判定工程：ステップＳ１４おける「比較手段１１３が、このインク残量がＩＣチップ１０２に記憶されている所定値と比較し所定値未満か否かを判断する（判定工程：ステップＳ１４）」とあるを、「比較手段１１３が、このインク消費量がＩＣチップ１０２に記憶されている残量Ｙに相当する消費量の所定使用値と比較し、使用量である消費量が所定使用値以上の場合「残量少」と判断する」し、図１０においてはステップＳ１５のキャリッジの移動時間を低速モードとする工程に進み、消費量が所定使用値未満であれば、「残量十分」として、図１０において、ステップＳ１６のキャリッジの移動速度を高速モードとする工程に進む。それ以降のフローは同様とする。

また、上記実施形態では、インクカートリッジ１７のインクが「残量少」あるいは「残量十分」と判定するための所定値若しくは所定使用値をインクカートリッジ１７に設けたＩＣチップ１０２に記憶させたが、インクジェットプリンター１の記憶手段１１４に記憶させても良い。このようにすると、インクジェットプリンター１側の記憶手段１１４に記憶された所定値若しくは所定使用値に基づいて、インク補給動作のモード切り替えを円滑に行うことができる。
さらに、インクカートリッジ１７のインク残量と負圧との関係のデータをマップとして記憶しておき、このマップに基づいて判定時に所定値や所定使用値を設定しても良い。

また、上記実施形態では、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のインク残量を算出し、このインク残量と所定値とを比較してモードの切り替えを判定したが、モード切り替えの判定は、上記の例に限定されない。

インクカートリッジ１７のインク残量が減少すると、前述のように負圧が増加し、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、キャリッジモーター２６ｂの電流値が大きく増加する。したがって、モード切り替えの判定の方法としては、検知手段１１１によって検出されるキャリッジモーター２６ｂの電流値に基づき、演算手段１１２がキャリッジ２３の移動に要する電流値の変化率を求める。そして、比較手段１１３が、電流値の変化率がＩＣチップ１０２または記憶手段１１４に記憶されている所定変化率以上か否かを判断する。電流値の変化率が所定変化率以上となった際に、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値未満の「残量少」であると判定する。これにより、インク補給動作のモード切り替えを円滑に行うことができる。

また、電流値の閾値を予め設定しておき、検知手段１１１によって検出されるキャリッジモーター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が閾値以上となった際に、インクカートリッジ１７のインク残量が所定値未満の「残量少」であると判定しても良い。これにより、インク補給動作のモード切り替えを円滑に行うことができる。この場合、検知手段１１１が液体量検出部として機能する。

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ーをはじめとして、液晶ディスプレー等のカラーフィルターの製造に用いられる色材吐出ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）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。

１…インクジェットプリンター（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、３７…規制板（規制部）、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）、１０２…ＩＣチップ（記憶手段）、１１３…比較手段（判定部）、１１４…記憶手段、１１５…ＣＰＵ（設定部）。

Claims (11)

1. 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たキャリッジと、
   前記キャリッジの移動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補給する液体補給動作を可能とする拡張機構と、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若しくは液体使用量を検出する液体量検出部と、
   前記メインタンクの液体残量が少ない時、前記液体残量が十分な時よりも液体補給動作のための前記キャリッジの停止時間を長くする制御を行う制御部と、
   を備えている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において、
   前記制御部は、前記液体量検出部により検出された前記液体残量が、所定量よりも多い、または、同じ量であった場合に、前記液体残量が十分と判定し、前記液体残量が前記所定量よりも少ない場合に、前記液体残量が少ないと判定すること特徴とする液体供給装置。
3. 請求項１又は２に記載の液体供給装置において、
   前記制御部は、前記液体残量が前記所定値よりも少なかった場合、前記液体補給動作のための前記キャリッジの移動速度を遅くする制御を行うことを特徴とする液体供給装置。
4. 請求項１又は２に記載の液体供給装置において、
   前記制御部は、前記液体量検出部が前記液体使用量を検出する場合、前記メインタンクの液体が前記所定量となる所定使用量以上に使用されたときを前記液体残量が少ないと判定することを特徴とする液体供給装置。
5. 請求項３又は４に記載の液体供給装置において、
   前記液体量検出部は、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前記液体残量若しくは前記液体使用量を求め、
   前記制御部は、前記メインタンクの前記液体残量と前記所定値若しくは前記液体使用量と前記所定使用値を比較することを特徴とする液体供給装置。
6. 搬送される媒体に対して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５のいず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。
7. 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たキャリッジと、前記キャリッジの移動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補給する液体補給動作を可能とする拡張機構と、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若しくは液体使用量を検出する液体量検出工程と、
   前記メインタンクの液体残量が少ない時、前記液体残量が十分な時よりも液体補給動作のための前記キャリッジの停止時間を長くする制御を行う制御工程と、を含むことを特徴とする液体供給装置の制御方法。
8. 請求項７に記載の液体供給装置の制御方法において、
   前記制御工程は、前記液体量検出工程により検出された前記液体残量が、所定量よりも多い、または、同じ量であった場合に、前記液対残量が十分と判定し、前記液体残量が前記所定量よりも少ない場合に、前記液体残量が少ないと判定すること特徴とする液体供給装置の制御方法。
9. 請求項７に記載の液体供給装置の制御方法において、
   前記制御工程は、前記液体残量が前記所定値よりも少なかった場合、前記液体補給動作のための前記キャリッジの移動速度を遅くする制御を行うことを特徴とする液体供給装置の制御方法。
10. 請求項７に記載の液体供給装置の制御方法において、
    前記制御工程は、前記液体量検出工程にて前記液体使用量を検出する場合、前記メインタンクの液体が前記所定量となる所定使用量以上に使用されたときを前記液体残量が少ないと判定することを特徴とする液体供給装置の制御方法。
11. 請求項７に記載の液体供給装置の制御方法において、
    前記制御工程は、前記液体量検出工程に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前記液体残量若しくは前記液体使用量を求め、前記液体残量と前記所定値若しくは前記液体使用量と前記所定使用値を比較することを特徴とする液体供給装置の制御方法。

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