(57)【要約】【課題】大気連通された液体室の液体残量を判定することが可能な手段を提供する。【解決手段】プリンタ１０は、大気連通がされており、インクが貯留されるインク室３６と、インク室３６からインクを流出させる第１インク流出路６１と、第１インク流出路６１と連続する第２インク流出路６２と、第２インク流出路６２を介して供給されるインクを吐出する記録ヘッド２９と、第２インク流出路６２内の圧力に応じて変位するダイヤフラムゴム４９を有する圧力変動部４７と、ダイヤフラムゴム４９の位置を検知する検知部１１４と、検知部１１４の検知に基づいて、インク室３６に貯留されたインクの有無を判定する制御部９０と、を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気連通がされており、液体が貯留される液体室と、
上記液体室から液体を流出させる第１流路と、
上記第１流路と連続する第２流路と、
上記第２流路を介して供給される液体を吐出する記録ヘッドと、
上記第２流路内の圧力に応じて変位するように構成された可撓性の膜を有する圧力変動部と、
上記圧力変動部の膜の位置を検知する検知部と、
上記検知部の検知に基づいて、上記液体室に貯留された液体の有無を判定する判定部と、を具備しており、
上記第１流路の流路抵抗Ｒと、上記圧力変動部の膜が変位するのに必要な膜の内外の最小圧力差ΔＰと、上記記録ヘッドの予め定められた動作により上記記録ヘッドへ流れる液体流量の最小値である液体流量Ｉとが、
流路抵抗Ｒ≧最小圧力差ΔＰ／液体流量Ｉ
の関係にある画像記録装置。
【請求項２】
上記圧力変動部は、上記第２流路と連続する空間を有しており、上記膜が当該空間を区画する壁の一部であって当該空間に向かって撓むものであり、
上記検知部は、上記圧力変動部の膜が上記空間に向かって撓んでいる位置にあることを検知するものであり、
上記最小圧力差ΔＰは、上記圧力変動部の膜が上記空間に向かって撓むのに必要な膜の内外の最小圧力差である請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】
上記液体室及び上記第１流路は、カートリッジ装着部に対して着脱可能な液体カートリッジに設けられたものである請求項１又は２に記載の画像記録装置。
【請求項４】
上記第１流路における上記第２流路と連続している一部分の流路抵抗Ｒ’は、
流路抵抗Ｒ’＜最小圧力差ΔＰ／液体流量Ｉの関係にある請求項３に記載の画像記録装置。
【請求項５】
上記圧力変動部は、上記液体カートリッジに設けられたものである請求項３又は４に記載の画像記録装置。
【請求項６】
上記記録ヘッドは、走査方向へ移動するキャリッジに搭載されて、当該キャリッジが移動している間に液体を吐出するものであり、
上記予め定められた動作は、上記記録ヘッドが上記キャリッジと共に走査方向へ一回移動する動作である請求項１から５のいずれかに記載の画像記録装置。
【請求項７】
上記予め定められた動作は、上記記録ヘッドのフラッシング動作である請求項１から５のいずれかに記載の画像記録装置。
【請求項８】
被記録媒体へ記録する画像を示すビットマップデータに基づいて、当該画像を印刷するために必要な液体流量が、上記液体流量Ｉ以上であるか否かを推定する推定部を更に有しており、
上記予め定められた動作は、上記推定部が液体流量Ｉ以上の液体流量が必要であると推定した画像を上記記録ヘッドが記録するための画像記録動作である請求項１から５のいずれかに記載の画像記録装置。
【請求項９】
上記判定部は、上記記録ヘッドが上記予め定められた動作を開始してから予め定められた時間内に、上記検知部が上記圧力変動部の膜が上記空間に向かって撓んだ位置にあることを検知したことを条件として、上記液体室に液体があると判定し、上記記録ヘッドが上記予め定められた動作を開始してから予め定められた時間内に、上記検知部が上記圧力変動部の膜が上記空間に向かって撓んだ位置にあることを検知しなかったことを条件として、上記液体室に液体がないと判定するものである請求項２から８のいずれかに記載の画像記録装置。
【請求項１０】
カートリッジ装着部を介して液体カートリッジから供給される液体を吐出する記録ヘッドを有する装置において、当該カートリッジ装着部に着脱される液体カートリッジであって、
大気連通がされており、液体が貯留される液体室と、
上記液体室から液体を流出させる第１流路と、
上記第１流路、及び液体を外部へ流出するための液体供給口と連続する第２流路と、
上記第２流路内の圧力に応じて変位するように構成された可撓性の膜を有する圧力変動部と、を具備しており、
上記第１流路の流路抵抗Ｒと、上記圧力変動部の膜が変位するのに必要な膜の内外の最小圧力差ΔＰと、上記記録ヘッドの予め定められた動作における上記記録ヘッドへ流れる液体流量の最小値である液体流量Ｉとが、
流路抵抗Ｒ≧最小圧力差ΔＰ／液体流量Ｉ
の関係にある液体カートリッジ。
【請求項１１】
上記圧力変動部は、上記第２流路と連続する空間を有しており、上記膜が当該空間を区画する壁の一部であって当該空間に向かって撓むものであり、
上記検知部は、上記圧力変動部の膜が上記空間に向かって撓んでいる位置にあることを検知するものであり、
上記最小圧力差ΔＰは、上記圧力変動部の膜が上記空間に向かって撓むのに必要な膜の内外の最小圧力差である請求項１０に記載の液体カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体室から記録ヘッドへ液体が供給される画像記録装置及び液体カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
画像記録装置においては、インクを貯留するインクカートリッジやインクタンクなどから流路を介して記録ヘッドにインクが供給される。インクカートリッジなどに貯留されたインクが消費されると、インクカートリッジを交換したりインクを補充したりする必要がある。そのため、インクカートリッジ内のインク残量を光学的手段を用いて判定する技術が知られている。例えば、公知の画像記録装置においては、インクカートリッジの壁に光路板が設けられている。この光路板の内面がインクに接していると光路板は光をインク中へ向かって透過させ、光路板の内面がインクに接していないと光路板はその内面において光を全反射する。発光部から光路板に照射された光が全反射されるか否かを検知することにより、インク残量が判定される（特許文献１）。
【０００３】
また、インクが貯留されているインク室と連続する袋形状の空間の容積が、インクの消費に伴って袋形状が収縮して減少したことを検知することによって、インクの残量を判定する構成が考案されている（特許文献２〜５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３３２８１２号公報
【特許文献２】特開昭５９−２０４５６７号公報
【特許文献３】特開昭６３−５７２３８号公報
【特許文献４】特開２００６−２３１５２８号公報
【特許文献５】特開２００５−１１１９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された構成では、光路がインクで汚れたりするとインク残量の正確な検知ができないという問題がある。一方、特許文献２〜５に記載された構成は、インク室が大気連通されていない気密空間である必要がある。インク室が気密空間であると、インク室からインクが円滑に流出するためには、インク室の収縮が必要となる。そのため、インク室は収縮しやすい袋（パウチ）によって形成されるのが一般的である。しかし、袋の材質に制限があるという問題や、直方体のインクカートリッジの筐体に、袋で形成されたインク室が収容される構造では、筐体の内部容積に対してインクの収容効率が悪いという問題がある。
【０００６】
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、大気連通された液体室の液体残量を判定することが可能な手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る画像記録装置は、大気連通がされており、液体が貯留される液体室と、上記液体室から液体を流出させる第１流路と、上記第１流路と連続する第２流路と、上記第２流路を介して供給される液体を吐出する記録ヘッドと、上記第２流路内の圧力に応じて変位するように構成された可撓性の膜を有する圧力変動部と、上記圧力変動部の膜の位置を検知する検知部と、上記検知部の検知に基づいて、上記液体室に貯留された液体の有無を判定する判定部と、を具備する。上記第１流路の流路抵抗Ｒと、上記圧力変動部の膜が変位するのに必要な膜の内外の最小圧力差ΔＰと、上記記録ヘッドの予め定められた動作により上記記録ヘッドへ流れる液体流量の最小値である液体流量Ｉとが、
流路抵抗Ｒ≧最小圧力差ΔＰ／液体流量Ｉ、の関係にある。
なお、流路抵抗Ｒは、液体室に貯留される液体が第１流路を流れるときに発生する抵抗であることは言うまでもない。
【０００８】
記録ヘッドの予め定められた動作は、例えば、記録ヘッドが搭載されたキャリッジが走査方向へ一回移動する動作であってもよいし、記録ヘッドのフラッシング動作であってもよいし、被記録媒体へ画像を印刷するために必要な液体流量が液体流量Ｉ以上と推定した画像の記録動作であってもよい。
【０００９】
液体室に液体が貯留されている状態において、記録ヘッドが予め定められた動作を行い、記録ヘッドへ液体流量Ｉ以上の流量で液体が流れると、第１流路において流路抵抗Ｒと液体流量Ｉとの積ＲＩ以上の圧力損失が発生する。すなわち、第２流路内の圧力はＲＩ以上減少する。流路抵抗Ｒ≧最小圧力差ΔＰ／液体流量Ｉの関係にあるので、第２流路内の圧力がＲＩ以上減少することにより、圧力変動部の膜の内外の圧力差が最小圧力差ΔＰより大きくなり、膜が変位する。この変位した膜の位置が検知部に検知される。一方、液体室の液体が消費されて第１流路に空気が進入すると、第１流路の流路抵抗Ｒが減少し始め、第１流路内が概ね空気となると、第１流路の流路抵抗Ｒがほぼゼロとなる。したがって、記録ヘッドへ液体流量Ｉ以上の流量で液体が流れても、第１流路における圧力損失はほぼゼロなので、圧力変動部の膜は変位しない。このように、第１流路内のインクの有無に基づいて変位する圧力変動部の膜の位置を検知部が検知し、その検知部の検知情報に基づいて判定部が液体室に貯留されたインクの有無を判定する。
【００１０】
また、本発明は、カートリッジ装着部を介して液体カートリッジから供給される液体を吐出する記録ヘッドを有する装置において、当該カートリッジ装着部に着脱される液体カートリッジであって、大気連通がされており、液体が貯留される液体室と、上記液体室から液体を流出させる第１流路と、上記第１流路、及び液体を外部へ流出するための液体供給口と連続する第２流路と、上記第２流路内の圧力に応じて変位するように構成された可撓性の膜を有する圧力変動部と、を具備しており、上記第１流路の流路抵抗Ｒと、上記圧力変動部の膜が変位するのに必要な膜の内外の最小圧力差ΔＰと、上記記録ヘッドの予め定められた動作における上記記録ヘッドへ流れる液体流量の最小値である液体流量Ｉとが、
流路抵抗Ｒ≧最小圧力差ΔＰ／液体流量Ｉの関係にある液体カートリッジとして捉えられてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、記録ヘッドが予め定められた動作を行い、記録ヘッドへ液体流量Ｉ以上の流量で液体が流れると、第１流路において流路抵抗Ｒと液体流量Ｉとの積ＲＩ以上の圧力損失が発生するか否かによって、第２流路内の圧力が変化し、圧力変動部の膜が変位するか否かが決まるので、この膜の変位が生じたか否かが検知されることによって、大気連通された液体室の液体残量を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るプリンタ１０の内部構造を模式的に示す模式断面図である。
【図２】図２は、インクカートリッジ３０の内部構成を示す縦断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、ダイヤフラムゴム４９がドーム形状である状態の圧力変動部４７の断面を示す拡大断面図であり、図３（Ｂ）は、ダイヤフラムゴム４９が筒部４８の空間に向かって撓んだ状態の圧力変動部４７の断面を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、制御部９０の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、インク残量判定の手順を示すフローチャートである。
【図６】図６は、変形例に係るインク供給装置１００の模式断面図である。
【図７】図７は、変形例に係るインクカートリッジ３０の内部構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明が具体化された一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。
【００１４】
［プリンタ１０の概要］
図１に示されるように、画像記録装置の一例であるプリンタ１０は、インクジェット記録方式に基づいて、記録用紙に対してインク滴を選択的に吐出することにより画像を記録するものである。プリンタ１０は、インク供給装置１００を備えている。インク供給装置１００には、カートリッジ装着部１１０が設けられている。カートリッジ装着部１１０には、インクカートリッジ３０が装着され得る。カートリッジ装着部１１０には、その一面が外部に開放された開口１１２が設けられている。インクカートリッジ３０は、開口１１２を介してカートリッジ装着部１１０に挿入され、或いはカートリッジ装着部１１０から抜き出される。
【００１５】
インクカートリッジ３０には、プリンタ１０で使用可能なインクが貯留されている。インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着された状態において、インクカートリッジ３０と記録ヘッド２９とがサブタンク２８を介してインクチューブ２０で接続されている。サブタンク２８及び記録ヘッド２９はキャリッジ２１に搭載されている。サブタンク２８は、インクチューブ２０を通じて供給されるインクを一時的に貯留する。キャリッジ２１は、不図示のモータから駆動力が伝達されて、記録用紙の記録面に沿って図１の紙面と垂直な方向（走査方向）へ往復移動する。記録ヘッド２９は、インクジェット記録方式によって、キャリッジ２１と共に走査方向へ移動する間に、サブタンク２８から供給されたインクをノズルから選択的に吐出する。
【００１６】
給紙トレイ１５から給紙ローラ２３によって搬送路２４へ送給された記録用紙は、搬送ローラ対２５によってプラテン２６上へ搬送される。キャリッジ２１に搭載されて移動する記録ヘッド２９は、プラテン２６上を通過する記録用紙に対して走査されながら、インクを選択的に吐出する。これにより、記録用紙に画像が記録される。プラテン２６を通過した記録用紙は、排出ローラ対２２によって、搬送路２４の最下流に設けられた排紙トレイ１６に排出される。
【００１７】
なお、本実施形態に係るプリンタ１０の概略構成は一例に過ぎず、例えば、記録用紙の給紙方式や搬送方式、搬送路の形状などは、公知のインクジェットプリンタにおける他の構成が採用されてもよいことは言うまでもない。
【００１８】
［インク供給装置１００］
図１に示されるように、インク供給装置１００は、プリンタ１０に設けられている。インク供給装置１００は、プリンタ１０が備える記録ヘッド２９へインクを供給するものである。インク供給装置１００は、インクカートリッジ３０を装着可能なカートリッジ装着部１１０を備えている。なお、図１においては、カートリッジ装着部１１０にインクカートリッジ３０が装着された状態が示されている。
【００１９】
［インクカートリッジ３０］
図２に示されるように、インクカートリッジ３０はインクが貯留される容器である。インクカートリッジ３０の内部に形成されている空間がインクを貯留するインク室３６である。インク室３６は、インクカートリッジ３０の外観を形成している筐体３１により形成される空間であってもよいし、筐体３１内部に配置された、筐体３１とは別の部材によって形成される空間であってもよい。
【００２０】
インクカートリッジ３０は、図２に示された起立状態、つまり、同図の下側の面を底面とし、同図の上側の面を上面として、カートリッジ装着部１１０に対して矢印５０で示される方向（以下「挿入及び取出方向５０」と称する。）に沿って挿抜される。すなわち、インクカートリッジ３０は、挿入及び取出方向５０に沿ってカートリッジ装着部１１０に挿入され、また、挿入及び取出方向５０に沿ってカートリッジ装着部１１０から抜き出される。インクカートリッジ３０は、起立状態のままカートリッジ装着部１１０に挿抜される。この起立状態が、インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着された姿勢である装着姿勢に相当する。インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に挿入される向きが挿入向き５６であり、取り出される向きが取出向き５５である。挿入向き５６及び取出向き５５が挿入及び取出方向５０と平行であることは言うまでもない。本実施形態においては、挿入及び取出方向５０は、水平方向に沿う。すなわち、挿入向き５６及び取出向き５５は、水平方向に沿った向きである。
【００２１】
インクカートリッジ３０は、略直方体形状の筐体３１を有する。筐体３１は、幅方向（図２の紙面と垂直な方向）に短く、高さ方向５２と奥行き方向５３が幅方向よりも長い扁平形状である。幅方向及び奥行き方向５３は、インクカートリッジ３０が装着姿勢にあるときに水平方向に沿う。高さ方向５２は、インクカートリッジ３０が装着姿勢にあるときに鉛直方向に沿う。インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に対して挿抜されるとき、奥行き方向５３は、挿入及び取出方向５０と平行であり、幅方向及び高さ方向５２は、挿入及び取出方向５０と直交する。
【００２２】
筐体３１は、前壁４０及び後壁４２を有している。インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０へ挿入されるときに挿入向き５６の前方側となる筐体３１の壁が前壁４０であり、後方側となる筐体３１の壁が後壁４２である。前壁４０と後壁４２とは、奥行き方向５３（挿入及び取出方向５０）において対向している。図には現れていないが、筐体３１は、前壁４０及び後壁４２を接続する、挿入及び取出方向５０に延びる一対の側壁を有している。側壁は、幅方向において対向している。筐体３１は、さらに、側壁と前壁４０及び後壁４２とを接続し、かつ前壁４０の上端から後壁４２の上端に向けて延びる上壁３９、及び前壁４０の下端から後壁４２の下端に向けて延びる下壁４１を有している。上壁３９及び下壁４１は、高さ方向５２において対向している。
【００２３】
図２に示されるように、筐体３１の前壁４０における高さ方向５２の下側に、インク供給部４３が設けられている。インク供給部４３は、円筒形状の外形をなしており、前壁４０から奥行き方向５３（挿入及び取出方向５０）に沿って筐体３１の外側へ突出している、すなわち、挿入向き５６へ突出している。インク供給部４３の先端には、筐体３１の外側へ開口するインク供給口４５が形成されている。インク供給部４３の内部には、インク流路４４が形成されている。インク流路４４は、インク供給口４５から奥行き方向５３（挿入及び取出方向５０）に延びて、第１インク流出路６１及び第２インク流出路６２を介して、インク室３６へ通じている。
【００２４】
なお、図には詳細に示されていないが、インク供給口４５は、インク供給口４５を塞ぐフィルムや弁などによって液密に封止されている。フィルムや弁は、カートリッジ装着部１１０のインク導入管１２２がインク供給口４５に挿入されるときに破断されたり、開放されたりする。また、インク供給部４３の先端において、インク供給口４５を囲う部分がインク導入管１２２の周壁に液密に接触可能なゴム等の弾性部材により形成されている。
【００２５】
図２に示されるように、筐体３１の前壁４０における高さ方向５２の上側に、大気連通部４６が設けられている。大気連通部４６は、インク室３６の空気層が存在する箇所において前壁４０を貫通する孔である。大気連通部４６は、フィルムや弁などによって気密に封止されており、インクカートリッジ３２がカートリッジ装着部１１０に挿入される過程において、フィルムが破断されたり、弁が開放されたりして、インク室３６の空気層とインクカートリッジ３２外の大気とを連通するものであってもよいし、ラビリンス構造によってインク室３６の空気層とインクカートリッジ３２外の大気とを連通するものであってもよい。インク室３６からカートリッジ装着部１１０に設けられたインク導入管１２２内へインクが流出されるのに伴い、大気連通部４６を介してインク室３６内に大気が流入する。
【００２６】
図２に示されるように、筐体３１の前壁４０における高さ方向５２の中央に、圧力変動部４７が設けられている。圧力変動部４７は、前壁４０から奥行き方向５３（挿入及び取出方向５０）に沿って筐体３１の外側へ突出する、すなわち、挿入向き５６へ突出する、中空円筒形状の筒部４８と、筒部４８の先端側の開口を塞ぐように、筒部４８の先端側に設けられたダイアフラムゴム４９とを有する。筒部４８の基端側は、先端側に比べてその外形が小さくなっており、前壁４０を奥行き方向５３へ貫通するように、前壁４０に取り付けられている。筒部４８の内部空間は、前壁４０の外側において先端側が挿入向き５６へ開口しており、また、筒部４８の内部空間は、筒部４８の基端側において縮径して、前壁４０を貫通して第２インク流出路６２とインクを流通可能に連続している。
【００２７】
ダイヤフラムゴム４９は、筒部４８の先端側の開口を覆うように、筒部４８の先端側からドーム型に膨らんだ形状をしている。ダイヤフラムゴム４９は、可撓性の薄膜である。ダイヤフラムゴム４９は、筒部４８の内部空間を区画する壁の一部として構成されている。ダイヤフラムゴム４９により開口が閉塞された筒部４８の内部空間は、インクで満たされる。図３に示されるように、筒部４８の内部空間に満たされたインクの圧力と、外部の大気圧との関係によって、ダイヤフラムゴム４９が、ドーム形状に維持されるか（図３（Ａ））、筒部４８の内部空間へ向かって凹むように撓むか（図３（Ｂ））が決定される。つまり、筒部４８の内部空間に満たされたインクの圧力が変動すると、ダイヤフラムゴム４９が変位する。
【００２８】
ダイヤフラムゴム４９がドーム形状に維持されているときに、挿入向き５６においてダイヤフラムゴム４９の最も先端となる部分の外面には、導電材３８が設けられている。導電材３８は、カートリッジ装着部１１０のケース１０１に設けられた検知部１１４において流れる検知電流を通電可能な素材からなるものであって、ダイヤフラムゴム４９の外面に露出されている。ケース１０１にインクカートリッジ３０が装着された状態において、導電材３８は、ダイヤフラムゴム４９の変位に伴って、検知部１１４に対して接離する。
【００２９】
圧力変動部４７の筒部４８の内部空間は、筒部４８の基端側において、インク供給部４３のインク流路４４へ通ずる第２インク流出路６２と連続している。第２インク流出路６２は、筒部４８の基端側から筐体３１の前壁４０に沿って下壁４１へ向かって延出されてインク流路４４に連続している。第２インク流出路６２は、必ずしも筐体３１の幅方向の全域に相当する幅を有する必要はなく、筐体３１の幅よりも十分に小さい幅の流路として、つまり断面積が小さな流路として形成されていてもよい。インクチューブ２０、インク流路４４、及び第２インク流出路６２により構成される流路が第２流路に相当する。
【００３０】
第２インク流出路６２、その上端において、インク室３６へ通ずる第１インク流出路６１と連続している。つまり、第２インク流出路６２は、その上端において、挿入向き５６に筒部４８の内部空間と連続しており、取出し向き５５に第１インク流出路６１と連続している。第１インク流出路６１は、第２インク流出路６２と連続している端部から筐体３１の前壁４０に沿って下壁４１へ向かって延出され、さらに下壁４１に沿って前壁４０と後壁４２との間を複数回Ｕターンして、換言すればつづら折れの如く挿入向き５６及び取出向き５５に沿ってジグザグに延出されてインク室３６へ連続している。したがって、インク室３６から流出するインクは、第１インク流出路６１を通じて、第２インク流出路６２及び圧力変動部４７の筒部４８の内部空間へ至る。第１インク流出路６１は、必ずしも筐体３１の幅方向の全域に相当する幅を有する必要はなく、筐体３１の幅よりも十分に小さい幅の流路として、つまり断面積が小さな流路として形成されてよい。第１インク流出路６１が第１流路に相当する。インク室３６から流出されたインクは、第１インク流出路６１及び第２インク流出路６２を通じてインク流路４４へ至る。
【００３１】
第１インク流出路６１の流路抵抗Ｒと、圧力変動部４７のダイヤフラムゴム４９が変位するのに必要なダイヤフラムゴム４９の内外の最小圧力差ΔＰと、記録ヘッド２９の予め定められた動作により記録ヘッド２９へ流れるインク流量の最小値であるインク流量Ｉとは、以下の式１の関係にある。
（流路抵抗Ｒ）≧（最小圧力差ΔＰ）／（インク流量Ｉ）  ・・・（式１）
なお、ダイヤフラムゴム４９の内外の圧力差とは、大気に面しているダイヤフラムゴム４９の外面に加わる圧力から筒部４８の内部空間に面しているダイヤフラムゴム４９の内面に加わる圧力を減じた値である。
【００３２】
インク室３６は、大気連通部４６を介して大気と連通しているので、インク室３６内のインクの圧力は大気圧Ｐａと等しい。第１インク流出路６１から記録ヘッド２９へインクが流れていない状態では、第１インク流出路６１、第２インク流出路６２、及び圧力変動部４７の内部空間内のインクの圧力も大気圧Ｐａである。ダイヤフラムゴム４９外の圧力も大気圧Ｐａであるから、ダイヤフラムゴム４９の内外の圧力差はゼロであり、ダイヤフラムゴム４９は変位しない。
【００３３】
記録ヘッド２９により予め定められた動作が行われて第１インク流出路６１を流量Ｉ以上の流量でインクが流れると、流路抵抗Ｒとインク流量Ｉとの積ＲＩ以上の圧力損失が発生する。したがって、第１インク流出路６１と連続している第２インク流出路６２内のインクの圧力は、大気圧ＰａからＲＩを減じた値（Ｐａ−ＲＩ）以下となる。第２インク流出路６２と連続している圧力変動部４７の内部空間内のインクの圧力も（Ｐａ−ＲＩ）以下となるので、ダイヤフラムゴム４９の内外の圧力差は、ダイヤフラムゴム４９外の大気圧Ｐａとダイヤフラムゴム４９内の圧力（Ｐａ−ＲＩ）との差であるＲＩ以上となる。（式１）より、ＲＩは、最小圧力差ΔＰ以上であるので、ダイヤフラムゴム４９は変位する。換言すれば、インク流量Ｉは、圧力変動部４７においてダイヤフラムゴム４９が変位するために必要な最小の流量である。
【００３４】
ところで、第１インク流出路６１を空気が流れるときに発生する流路抵抗は、第１インク流出路６１をインクが流れるときの流路抵抗に比べて十分に小さく、実質的にゼロとみなし得る。したがって、インク室３６内のインクが消費されて、第１インク流出路６１内に空気が進入すると、インクが記録ヘッド２９へ流れても、第１インク流出路６１内の空気が進入した部分では実質的に圧力損失が発生しなくなる。第１インク流出路６１がすべて空気で満たされると、インク流量Ｉ以上で記録ヘッド２９にインクが流れても、第１インク流出路６１内では実質的に圧力損失が発生しなくなるので、ダイヤフラムゴム４９の内外の圧力差は実質的に発生せず、ダイヤフラムゴム４９は変位しない。したがって、記録ヘッド２９が予め定められた動作を行ったときに、ダイヤフラムゴム４９が変位するか否かを検知することにより、インク室３６内のインクの有無を判定できる。
【００３５】
また、第１インク流出路６１における第２インク流出路６２と連続している一部分の流路抵抗Ｒ’と、圧力変動部４７のダイヤフラムゴム４９が変位するのに必要なダイヤフラムゴム４９の内外の最小圧力差ΔＰと、記録ヘッド２９の予め定められた動作により記録ヘッド２９へ流れるインク流量の最小値であるインク流量Ｉとは、好ましくは、付加的な条件として、以下の式２の関係にあってもよい。
（流路抵抗Ｒ’）＜（最小圧力差ΔＰ）／（インク流量Ｉ）  ・・・（式２）
この場合、第１インク流出路６１内に空気が進入し、第２インク流出路６２と連続している一部分（流路抵抗Ｒ’を有する部分）のみがインクで満たされている状態となると、インク流量Ｉで記録ヘッド２９にインクが流れても、第１インク流出路６１における圧力損失は、流路抵抗Ｒ’とインク流量Ｉとの積Ｒ’Ｉとなり、最小圧力差ΔＰよりも小さくなる。よって、ダイヤフラムゴム４９は変位しない。したがって、第１インク流出路６１内が完全に空気で満たされる前に、インク室３６内のインクが無くなったと判定できる。なお、実際には、記録ヘッド２９が予め定められた動作を行うと、流量Ｉ以上の流量Ｉ’で記録ヘッド２９へインクが流れることもあり得るので、第２インク流出路６２と連続している一部分（流量抵抗Ｒ’を有する部分）のみがインクで満たされている状態となっても、流路抵抗Ｒ’と流量Ｉ’との積Ｒ’Ｉ’は、最小圧力差ΔＰよりも小さくならないことも想定されるが、（式２）が満たされていれば、第１インク流出路６１内が完全に空気で満たされる前に、インク室３６内のインクが無くなったことを判定できる頻度が高まると言える。
【００３６】
［カートリッジ装着部１１０］
図１に示されるように、カートリッジ装着部１１０の筐体を形成するケース１０１は、プリンタ１０の正面側に開口１１２を有する。開口１１２を通じてケース１０１へインクカートリッジ３０が挿抜される。ケース１０１には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応する４つのインクカートリッジ３０が収容可能であるが、同図においては、１つのインクカートリッジ３０に相当するケース１０１のみが示されている。
【００３７】
ケース１０１は、挿入及び取出方向５０において開口１１２とは反対側に位置し、ケース１０１の内部空間に面している奥面を有し、ケース１０１の奥面の下部に接続部１０３が設けられている。接続部１０３は、奥面において、ケース１０１に装着された各インクカートリッジ３０のインク供給部４３に対応する位置にそれぞれ配置されている。
【００３８】
接続部１０３は、インク導入管１２２を有する。インク導入管１２２は、ケース１０１の奥面を形成する壁の外面においてインクチューブ２０に接続されている。各インク導入管１２２と接続された各インクチューブ２０は、プリンタ１０の記録ヘッド２９へインクを流通可能に延出されている。
【００３９】
図１に示されるように、インクカートリッジ３０がカートリッジ装着部１１０に装着されると、接続部１０３のインク導入管１２２がインク供給部４３のインク供給口４５に挿入され、インク室３６に貯留されているインクがインクカートリッジ３０の外部へ流出可能となる。インク室３６から流出されたインクは、第１インク流出路６１、第２インク流出路６２及びインク流路４４を介してインク導入管１２２内へ流入し、インクチューブ２０を通じて記録ヘッド２９へ流れる。
【００４０】
図１，３に示されるように、ケース１０１の奥面であって、ケース１０１に装着されたインクカートリッジ３０の圧力変動部４７に対応する位置に、検知部１１４が設けられている。検知部１１４は、開口１１２側の面において上下方向に離間されて配置された一対の導通部１１５，１１６を有する。検知部１１４は、導通部１１５，１１６の導通状態に対応した電気信号を出力する。圧力変動部４７のダイヤフラムゴム４９がドーム形状であるときは、導電材３８が導通部１１５，１１６に接触して、導通部１１５，１１６を導通させる。ダイヤフラムゴム４９の変位に伴って導電材３８が導通部１１５，１１６から離間すると、導通部１１５，１１６の導通が遮断される。これにより、検知部１１４は、ダイヤフラムゴム４９の位置を検知して電気信号を出力することとなる。
【００４１】
図１に示されるように、ケース１０１には、ロックレバー１４５が設けられている。ロックレバー１４５は、カートリッジ装着部１１０に装着されたインクカートリッジ３０を装着状態に維持するためのものである。ロックレバー１４５は、ケース１０１の開口１１２付近に設けられている。
【００４２】
ロックレバー１４５は、全体がアーム状に形成されており、中央付近に設けられた支軸１４７を中心に回動可能であり、ケース１０１の内部へ進入しているロックレバー１４５の一端は、インクカートリッジ３０と係合して、インクカートリッジ３０が取出向き５５へ移動しないように制止する。これにより、インクカートリッジ３０がケース１０１に対して装着状態に維持される。ロックレバー１４５が回動されると、一端がインクカートリッジ３０から離間して、インクカートリッジ３０がケース１０１の開口１１２から取り出し可能となる。
【００４３】
［制御部９０］
以下、図４が参照されつつ、プリンタ１０の制御部９０の概略構成が説明される。
【００４４】
制御部９０は、プリンタ１０の全体動作を制御するものである。制御部９０は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、ＥＥＰＲＯＭ９４、ＡＳＩＣ９５を主とするマイクロコンピュータとして構成されている。制御部９０が判定部及び推定部に相当する。
【００４５】
ＲＯＭ９２には、ＣＰＵ９１がプリンタ１０の各種動作を制御するためのプログラムや、後述される判定処理を実行するためのプログラムなどが格納されている。ＲＡＭ９３は、ＣＰＵ９１が上記プログラムを実行する際に用いるデータや信号等を一時的に記録する記憶領域、或いはデータ処理の作業領域として使用される。ＥＥＰＲＯＭ９４には、電源オフ後も保持すべき設定やフラグ等が格納される。
【００４６】
ＡＳＩＣ９５には、検知部１１４が接続されている。なお、図４には示されていないが、給紙ローラ２３や搬送ローラ対２５等の各ローラを駆動させる駆動回路や、プリンタ１０に印刷開始命令等を入力するための入力部や、コンピュータ等の外部接続機器とデータの送受信を行うインターフェース、プリンタ１０に関する情報を表示する表示部なども接続されている。
【００４７】
検知部１１４は、導通部１１５，１１６の導電状態に応じたアナログの電気信号（電圧信号又は電流信号）を出力する。制御部９０は、検知部１１４が出力する電気信号を、所定のタイミングで監視して、その電気信号のレベル（電圧値又は電流値）が所定の閾値以上の場合にＨＩレベル信号と判定し、所定の閾値未満の場合にＬＯＷレベル信号と判定する。ＨＩレベル信号とＬＯＷレベル信号の一方がダイヤフラムゴム４９が変位したことを示す信号であり、他方がダイヤフラムゴム４９がドーム形状を維持していることを示す信号である。
【００４８】
［インクカートリッジ３０のインク残量判定］
以下、図３，５が参照されつつ、カートリッジ装着部１１０に装着されたインクカートリッジ３０のインク残量判定が説明される。
【００４９】
図１に示されるように、カートリッジ装着部１１０にインクカートリッジ３０が装着された状態において、制御部９０は、印刷開始命令を受ける。印刷開始命令は、例えば、プリンタ１０が接続されているコンピュータにインストールされているプリンタドライバから発信されたり、プリンタ１０の入力部においてスタートボタンが押されたことを受けて入力部から発信されたりする。
【００５０】
印刷開始命令を受けた制御部９０は、印刷データが有するビットマップデータに基づいて、次ぎにキャリッジ２１が１回片道走査される間に、記録ヘッド２９から吐出されるインク量を算出する（ステップ１；Ｓ１）。ビットマップデータには、被記録媒体のどの位置にどの大きさのドット、すなわち大インク滴、中インク滴、小インク滴のいずれが吐出されるかが示されている。ビットマップデータは、コンピュータにインストールされているプリンタドライバにおいて作成されてもよいし、制御部９０が作成してもよい。
【００５１】
制御部９０は、印刷データに含まれる印刷モード情報に基づいて、キャリッジ２１が１回片道走査されるに要する時間を算出する（ステップ２；Ｓ２）。この時間は、例えば、印刷モードに対応したテーブルとして制御部９０に予め記憶されていてもよい。印刷モードは、例えば高解像度モードや低解像度モードなどである。制御部９０は、前述されたインク量をこの時間で除することによって、キャリッジ２１が１回片道走査される間に、インクカートリッジ３０の第１インク流出路６１から記録ヘッド２９へ流れるインク流量Ｉ’’を算出する（ステップ３；Ｓ３）。
【００５２】
制御部９０は、算出したインク流量Ｉ’’が予め定められた閾値以上であるかを判定する（ステップ４；Ｓ４）。この閾値は、インクカートリッジ３０の圧力変動部４７においてダイヤフラムゴム４９が変位するために必要な最小のインク流量Ｉである。制御部９０は、（インク流量Ｉ’’）＜（インク流量Ｉ）であれば（ステップ４（Ｎｏ））、キャリッジ２１の片道１回の走査を開始して記録ヘッド２９からインク滴を吐出させ（ステップ５；Ｓ５）、その後、膜検知フラグを立てる（ステップ６；Ｓ６）。具体的には、ＡＳＩＣ９５のレジスタにフラグを立てる。なお、（インク流量Ｉ’’）＜（インク流量Ｉ）であるので、実際にはダイヤフラムゴム４９は変位しないが、ステップ６では、便宜的に膜検知フラグを立てる。
【００５３】
制御部９０は、（インク流量Ｉ’’）≧（インク流量Ｉ）であれば（ステップ４（Ｙｅｓ））、キャリッジ２１の片道１回の走査を開始して記録ヘッド２９からインク滴を吐出させると共にタイマを作動させる（ステップ７；Ｓ７）。制御部９０は、タイマにより予め定められた時間が経過しているか否かをモニタリングしながら（ステップ８；Ｓ８）、検知部１１４がダイヤフラムゴム４９が変位したことを示す電気信号を出力したか否かを判定する（ステップ９；Ｓ９）。ステップ４にて、（インク流量Ｉ’’）≧（インク流量Ｉ）と判定された場合における、インク滴を吐出させながら、走査方向へ片道１回移動する記録ヘッド２９の動作が、予め定められた動作に相当する。
【００５４】
インクカートリッジ３０のインク室３６にインクが残っていると、つまり、第１インク流出路６１のすべてがインクで満たされていると、インク流量Ｉ以上であるインク流量Ｉ’が第１インク流出路６１を流れることによって、流路抵抗Ｒとインク流量Ｉ’との積ＲＩ’に相当する圧力損失が発生し、圧力変動部４７の内部空間の圧力が下がり、ダイヤフラムゴム４９が圧力変動部４７の内部空間へ向かって撓む、すなわち変位する（図３（Ｂ）参照）。なお、インク流量が小さくなって、圧力変動部４７の内部空間の圧力が上昇すると、撓んだダイヤフラムゴム４９が弾性的にドーム形状に復元する。これに伴って、第２インク流出路６２から圧力変動部４７の内部空間へインクが流入する。
【００５５】
インクカートリッジ３０のインク室３６にインクが残っておらず、第１インク流出路６１が空気で満たされると、インク流量Ｉ’で記録ヘッド２９にインクが流れたとしても、第１インク流出路６１において実質的に圧力損失が発生せず、ダイヤフラムゴム４９はドーム形状を維持する（図３（Ａ）参照）。特に、（式２）が満たされている場合には、第１インク流出路６１における第２インク流出路６２と連続している一部分（流路抵抗Ｒ’を有する部分）のみがインクで満たされていると、インク流量Ｉ’で記録ヘッド２９へインクが流れたとしても、ダイヤフラムゴム４９を変位させるに十分な圧力損失が第１インク流出路６１において発生せず、ダイヤフラムゴム４９はドーム形状を維持するという状況が発生し得る（図３（Ａ）参照）。つまり、第１インク流出路６１が完全に空気で満たされる前に、ダイヤフラムゴム４９が撓まなくなる状況が発生し得る。
【００５６】
制御部９０は、検知部１１４がダイヤフラムゴム４９が変位したことを示す電気信号を出力したと判定すると（ステップ９（Ｙｅｓ））、膜検知フラグを立てる、具体的にはＡＳＩＣ９５のレジスタにフラグを立てる（ステップ１０；Ｓ１０）。検知部１１４がダイヤフラムゴム４９が変位したことを示す電気信号を出力したと判定しないときは（ステップ９（Ｎｏ））、予め定められた時間が経過するまでモニタリングを継続する（ステップ８（Ｎｏ））。予め定められた時間が経過しても、検知部１１４がダイヤフラムゴム４９が変位したことを示す電気信号を出力したと判定しないときは、制御部９０は膜検知フラグを立てない（ステップ８（Ｙｅｓ））。
【００５７】
制御部９０は、キャリッジ２１の１回分の片道走査が終了すると（ステップ１１（Ｙｅｓ）；Ｓ１１）、膜検知フラグが立っているか否かを判定する（ステップ１２；Ｓ１２）。膜検知フラグが立っていれば（ステップ１２（Ｙｅｓ））、制御部９０は膜検知フラグをクリアする（ステップ１３；Ｓ１３）。膜検知フラグが立っていなければ（ステップ１２（Ｎｏ））、インクカートリッジ３０のインク室３６にインク残量が無いと判定して、印刷を中止すると共に（ステップ１３；Ｓ１３）、エラー報知を行う。
【００５８】
制御部９０は、被記録媒体に記録すべき画像の全走査が終了しているか否かを判定し（ステップ１５；Ｓ１５）、終了していなければ（ステップ１５（Ｎｏ））、次ぎにキャリッジ２１が１回片道走査される間に、記録ヘッド２９から吐出されるインク量を算出する（ステップ１）。終了していれば（ステップ１５（Ｙｅｓ））、印刷動作を終了する。
【００５９】
［本実施形態の効果］
本実施形態によれば、キャリッジ２１の１回の片道走査において記録ヘッドへインク流量Ｉ以上のインク流量Ｉ’が流れたときに、第１インク流出路６１において流路抵抗Ｒと液体流量Ｉとの積ＲＩ以上の圧力損失が発生するか否かによって、第２インク流出路６２内の圧力が変化し、圧力変動部４７のダイヤフラムゴム４９の位置が変位するか否かが決まるので、この変位が生じたか否かが検知部１１４に検知されることによって、大気連通されたインク室３６のインク残量を制御部９０が判定することができる。
【００６０】
また、（式２）が満たされている場合、第１インク流出路６１内が完全に空気で満たされる前に、インク室３６内のインクが無くなったことを判定できる機会が増える。したがって、インク導入管１２２内に空気が進入する前に、インクカートリッジ３０の交換をユーザに促すことができる。インク導入管１２２内に空気が進入しないので、空気を排出させるための記録ヘッド２９からの強制的なインク吐出動作（フラッシング）の回数を減らすことができる。
【００６１】
［変形例］
なお、本実施形態では、ダイヤフラムゴム４９の位置を検知部１１４により電気的に検知していたが、光学的、磁気的、その他の公知の位置検出手段によって検知することとしてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、圧力変動部４７がインクカートリッジ３０に設けられているが、本発明における圧力変動部は、インクカートリッジ３０ではなく、プリンタ１０の例えばカートリッジ装着部１１０からキャリッジ２１までの流路に設けられていてもよい。例えば、図６に示されるように、インクチューブ２０の途中に圧力変動部４７が設けられており、その圧力変動部４７に対応する位置に検知部１１４が設けられていてもよい。
【００６３】
また、圧力変動部４７は、筒部４８の開口をダイヤフラムゴム４９で覆う形態に限られない。例えば、第２インク流出路６２内に、内部に大気圧の空気を閉じこめた、可撓性膜による球体を配置してもよい。第１インク流出路６１がインクで満たされている状態では、インク流量Ｉ以上の流量でインクが流れると、第１インク流出路６１で圧力損失が発生し、第２インク流出路６２内の圧力が減少する。すると、可撓性膜による球体の内外の圧力差が最小圧力差ΔＰ以上になり、球体が膨張する。球体が膨張すると、浮力が増すので、球体は、第２インク流出路６２内を上昇する。つまり、可撓性膜による球体が変位する。インクが消費されて、第１インク流出路６１内が空気で満たされると、インク流量Ｉ以上の流量でインクが流れても、第１インク流出路６１で実質的に圧力損失が発生しないので、球体は膨張せず、変位しない。この球体の位置、すなわち膜の位置を、第２インク流出路６２の外から光学的に検出することにより、インク室３６のインク残量を制御部９０が判定することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、キャリッジ２１が１回片道走査される間に記録ヘッド２９から吐出されるインク量に基づくインク流量Ｉ’’がインク流量Ｉ以上か否かを制御部９０が判定することとされているが、記録ヘッド２９からインクが吐出される動作であれば、例えば、記録ヘッド２９のメンテナンスのための画像記録を目的としない動作であるフラッシング動作におけるインク流量Ｉ’’がインク量Ｉ以上か否かが判定されてもよい。つまり、フラッシング動作が開始されてから予め定められた時間内において、制御部９０がインクカートリッジ３０のインク残量を判定してもよい。また、キャリッジ２１が１回片道走査される間に記録ヘッド２９から吐出されるインク量に基づくインク流量Ｉ’’に代えて、被記録媒体に印刷すべき全画像又は一部の画像を記録するために記録ヘッド２９から吐出されるインク量に基づくインク流量Ｉ’’がインク流量Ｉ以上か否かが判定されてもよい。つまり、キャリッジ２１が複数回走査される間において、制御部９０がインクカートリッジ３０のインク残量を判定してもよい。
【００６５】
また、記録ヘッド２９が走査されないラインヘッドである場合には、被記録媒体が１ステップ搬送される毎に、記録ヘッド２９から吐出されるインク流量Ｉ’’がインク流量Ｉ以上であるか否かが判定されてもよい。また、記録ヘッド２９がラインヘッドである場合には、被記録媒体１枚分の画像を記録するためのインク量を、被記録媒体１枚分の画像を記録するための被記録媒体の搬送時間で除することによってインク流量Ｉ’’を求めてもよい。
【００６６】
また、記録ヘッド２９がキャリッジ２１と共に走査方向へ高速で移動する場合には、インクチューブ２０内にインクに加速度が加わって、記録ヘッド２９とインクカートリッジ３０との間でインクが行き来する。加速度によっては、そのときのインク流量がインク流量Ｉ以上となることがある。すなわち、記録ヘッド２９からインクが吐出されなくとも、記録ヘッド２９が走査方向へ移動するだけで、インク流量Ｉ以上でインクが流れる場合がある。この場合、インク残量の判定に必要な記録ヘッド２９の予め定められた動作を、記録ヘッド２９からインクを吐出させずに、記録ヘッド２９を走査方向へ片道１回移動させる動作としてもよい。
【００６７】
また、図７に示されるように、筐体３１は、インク室３６の下側において、奥行き方向５３に配列された複数の棒１３１を有していてもよい。各棒１３１は、筐体３１の一対の側壁の間を幅方向に延びており、高さ方向５２及び奥行き方向５３に平行な断面形状が逆三角形形状である。第１流路に相当する第１インク流出路１６１の少なくとも一部は、隣り合う棒１３１の間の空間によって形成されている。第１インク流出路１６１の流路抵抗Ｒの大きさは隣り合う棒１３１の間の空間の大きさに依存する。隣り合う棒１３１の間の空間の大きさは、（式１）が満たされるように設定されている。この変形例においては、気泡が第１インク流出路１６１に進入したとしても、その後、気泡は上昇し、隣り合う棒１３１の間を通って第１インク流出路１６１から退出することが可能であるので、第１インク流出路１６１に進入した気泡がダイヤフラムゴム４９の動きに悪影響を与えることを低減できる。
【符号の説明】
【００６８】
１０・・・プリンタ（画像記録装置）
２１・・・キャリッジ
３０・・・インクカートリッジ（液体カートリッジ）
３６・・・インク室（液体室）
３９・・・記録ヘッド
４７・・・圧力変動部
４９・・・ダイヤフラムゴム（膜）
６１・・・第１インク流出路（第１流路）
６２・・・第２インク流出路（第２流路）
９０・・・制御部（判定部、推定部）
１１０・・・カートリッジ装着部
１１４・・・検知部
【図１】
2014097652.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014097652.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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