(57)【要約】【課題】装置の小型化に貢献しつつ液体残量の検出をすることができる液体供給システム、液体供給源、及びそのような液体供給システムや液体供給源を備えた液体供給装置を提供する。【解決手段】内部にインクパック２６とインク流出口５２を有したインクカートリッジ１３と、インクカートリッジ１３から記録ヘッド１２へインクを供給するインク流路１６と、インク流路１６の一部をポンプ室３５とするポンプ３１と、ポンプ３１から記録ヘッド１２へのインクの通過を許容する第１の一方向弁３８と、インクカートリッジ１３内でインクを一時貯留するインク貯留部４７と、インク貯留部４７の容積が減少する方向にコイルスプリング５８で付勢された可撓性フィルム４６と、インクパック２６からインク貯留部４７へのインクの通過を許容する第２の一方向弁２９と、インク貯留部４７の容積変化に伴ってインクパック２６のインク残量を検出する残量検出部５３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に液体を収容する液体収容部及び液体を外部に導出するための液体導出部を有した液体供給源と、
該液体供給源側となる上流側から液体が消費される下流側に向けて液体を供給する液体供給流路と、
該液体供給流路の一部をポンプ室としてポンプ駆動するポンプと、
前記液体供給流路の前記ポンプ室よりも下流側に設けられ、上流側から下流側への液体の通過のみを許容する一方向弁と、
前記液体供給源内における前記液体収容部と前記液体導出部の間となる位置で前記液体を一時貯留可能に設けられた液体貯留部と、
該液体貯留部の容積を増減させるように変位可能であり且つ常には前記液体貯留部の容積が減少する方向に変位するように所定の付勢力で付勢された変位部材と、
前記液体供給源内における前記液体収容部と前記液体貯留部の間となる位置に設けられ、前記液体収容部側となる上流側から前記液体貯留部側となる下流側への液体の通過のみを許容する一方向弁と、
前記液体貯留部の容積の変化に伴って前記液体収容部内に収容された液体の残量を検出する液体残量検出手段と
を備えることを特徴とする液体供給システム。
【請求項２】
前記変位部材は、前記液体貯留部内に該液体貯留部よりも下流側から加えられた正圧力に基づき、該液体貯留部の容積を増加させる方向に変位することを特徴とする請求項１に記載の液体供給システム。
【請求項３】
前記変位部材は、前記ポンプが前記ポンプ室内から前記液体を吐出する吐出駆動に伴って該液体に付与する加圧力よりも小さい付勢力で付勢されていることを特徴とする請求項１〜請求項２のうち何れか一項に記載の液体供給システム。
【請求項４】
前記ポンプが前記ポンプ室内から前記液体を吐出する吐出駆動に伴って該液体に付与する加圧力は、液体が消費される際に前記ポンプよりも下流側の前記液体供給流路で発生する圧力損失の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の液体供給システム。
【請求項５】
前記液体収容部は、容積可変の閉空間に液体を収容することを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の液体供給システム。
【請求項６】
前記液体残量検出手段は、前記変位部材に取り付けられた閉塞部材と、前記液体貯留部に連通し且つ該液体貯留部内の液体が所定量以下になった場合には前記閉塞部材によって閉塞される凹部と、該凹部に振動を印加すると共に印加した振動に伴う自由振動状態を検出する圧電素子と、該圧電素子により検出された前記自由振動状態による逆起電力の残留振動波形の振幅値又は周波数を検出する検出部と、該検出部で検出した残留振動波形の振幅値又は周波数に基づいて前記液体収容部の液体残量を算出する算出部とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の液体供給システム。
【請求項７】
前記液体残量検出手段は、前記ポンプが前記液体に加圧力を付与した状態において前記変位部材が前記液体貯留部の容積を増加させる方向に変位しない場合、前記液体収容部内の液体残量がゼロである液体エンド状態であると検出することを特徴とする請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の液体供給システム。
【請求項８】
内部に液体を収容する液体収容部及び液体を外部に導出するための液体導出部を有し、該液体導出部が請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の液体供給システムにおける液体供給流路の上流側に接続されることを特徴とする液体供給源。
【請求項９】
液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドに液体を供給する請求項１〜請求項８のうち何れか一項に記載の液体供給システムとを備えたことを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体供給源側となる上流側から液体が消費される下流側に向けて液体を供給する液体供給システム、液体供給源及び液体噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体噴射装置の一つとしてとして、インクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」という。）が広く知られている。このプリンタでは、インクカートリッジ（液体供給源）から供給されるインク（液体）を記録ヘッド（液体噴射ヘッド）に形成されたノズルからターゲットとしての記録媒体に噴射することにより印刷を施すようになっている。そして、こうしたプリンタにおいて、近時は、例えば特許文献１に記載されるように、インクカートリッジ内のインクの残量を検出する構成（液体残量検出手段）をインク供給システム（液体供給システム）に備えたものが提案されている。
【０００３】
すなわち、特許文献１のプリンタのインク供給システムは、インクカートリッジ内におけるインクを収容したインクパック（液体収容部）からインクカートリッジのインク導出口までの流路の一部がインクを一時貯留可能な容積可変のインク貯留部（液体貯留部）として構成されている。そして、このインク貯留部の壁面の一部を形成する変位部材は、付勢部材によって常にはインク貯留部の容積を増加させる方向に付勢されると共に、アクチュエータによってインク貯留部の容積を減少させる方向に押圧されることにより、インク貯留部を一種のポンプとして機能させるようになっている。
【０００４】
ここで、吐出駆動時に変位部材を押圧するアクチュエータは、支点を中心に揺動するレバー部材の作用点側の端部に設けられており、レバー部材の力点側の端部が圧縮ばねの付勢力で押し下げられることにより、インク貯留部の変位部材を押圧するようになっている。一方、アクチュエータは、レバー部材の力点側の端部が圧縮ばねの付勢力に抗して回動カムの係合作用で押し上げられることにより、インク貯留部の変位部材から離間するように構成されている。
【０００５】
また、レバー部材の作用点側の端部には、アクチュエータと共に上下動するフラグが設けられると共に、そのフラグの移動範囲内には光センサが設けられている。すなわち、アクチュエータが変位部材を押圧することなく下方に位置している場合には、光源から発した光線はフラグに遮られる一方、アクチュエータが変位部材を押圧して最上方位置まで至った場合には、光源から発した光線が光センサにより検出されるようになっている。
【０００６】
このような特許文献１のプリンタにおいては、インク貯留部をポンプとして吸引駆動させるために、カムを回転させてレバー部材の力点側の端部を押し上げると、アクチュエータは下方へ移動し、インク貯留部の容積は付勢部材の付勢力によって、インクパックからインクを吸引しながら増加する。そして、吐出駆動させるために、カムをレバー部材の力点側の端部から離し、圧縮バネの付勢力によってレバーの力点側の端部を下方へ押圧すると、レバー部材の作用点側の端部が上方へ移動するため、アクチュエータは、インク貯留部の容積を減少させながら上方へ徐々に移動することになる。
【０００７】
そして、インクパック内のインクがなくなると、インク貯留部を吸引駆動させても、インクパック内からインクの吸引を行うことができないため、インク貯留部は容積が減少した状態のままとなる。そのため、カムが回転して吸引駆動から吐出駆動に移った直後に、アクチュエータがスムーズに最上位位置まで移動したことを光センサが検出することで、インクエンドであると判断していた。
【特許文献１】特開平９−１６４６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１のプリンタの場合は、ポンプとして機能するインク貯留部を吸引駆動から吐出駆動に切替えた際に、レバー部材の作用点側の端部にアクチュエータと共に設けられたフラグが光源からの光線を遮らない最上方位置まで直ぐに移動するために光センサが光線を即座に検出することでインクエンドだと判断していた。そのため、こうしたインクの残量検出には、光センサ、アクチュエータ及びその駆動機構としてレバー部材やカム等が必要であった。さらに、アクチュエータの上下動スペースに加え、レバー部材の揺動スペース及びカムの回転スペースを確保する必要があり、この点で装置の小型化に貢献できないという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の小型化に貢献しつつ液体残量の検出をすることができる液体供給システム、液体供給源、及びそのような液体供給システムや液体供給源を備えた液体供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の液体供給システムは、内部に液体を収容する液体収容部及び液体を外部に導出するための液体導出部を有した液体供給源と、該液体供給源側となる上流側から液体が消費される下流側に向けて液体を供給する液体供給流路と、該液体供給流路の一部をポンプ室としてポンプ駆動するポンプと、前記液体供給流路の前記ポンプ室よりも下流側に設けられ、上流側から下流側への液体の通過のみを許容する一方向弁と、前記液体供給源内における前記液体収容部と前記液体導出部の間となる位置で前記液体を一時貯留可能に設けられた液体貯留部と、該液体貯留部の容積を増減させるように変位可能であり且つ常には前記液体貯留部の容積が減少する方向に変位するように所定の付勢力で付勢された変位部材と、前記液体供給源内における前記液体収容部と前記液体貯留部の間となる位置に設けられ、前記液体収容部側となる上流側から前記液体貯留部側となる下流側への液体の通過のみを許容する一方向弁と、前記液体貯留部の容積の変化に伴って前記液体収容部内に収容された液体の残量を検出する液体残量検出手段とを備える。
【００１１】
この構成によれば、ポンプをポンプ駆動させると、ポンプの上流側に付与される圧力が変化する。すなわち、液体収容部側から液体をポンプ室側へ吸引する吸引駆動時には負圧が付与される。一方、ポンプ室から液体を加圧供給する吐出駆動時には正圧が付与される。したがって、この圧力の変化に伴って変位部材は変位し、液体貯留部の容積を増減させる。そのため、変位部材を変位させるために特別な構成を設けなくとも、ポンプ駆動に伴う液体の状態を液体貯留部の容積の変化として検出することで、液体の残量の有無を判断することができる。したがって、部品点数を減らして構成の複雑化を抑制すると共に、小型化に貢献しつつ液体残量を検出することができる。
【００１２】
本発明の液体供給システムにおいて、前記変位部材は、前記液体貯留部内に該液体貯留部よりも下流側から加えられた正圧力に基づき、該液体貯留部の容積を増加させる方向に変位する。
【００１３】
この構成によれば、液体貯留部より下流側に設けられたポンプの吐出駆動に伴って、液体が液体貯留部側へ加圧供給されると、液体貯留部には正圧力が付与された状態となる。そのため、その正圧力の付与を変位部材の変位に置き換えることで、検出精度を向上させることができる。
【００１４】
本発明の液体供給システムにおいて、前記変位部材は、前記ポンプが前記ポンプ室内から前記液体を吐出する吐出駆動に伴って該液体に付与する加圧力よりも小さい付勢力で付勢されている。
【００１５】
この構成によれば、ポンプの加圧力が変位部材を付勢する付勢力よりも大きいため、加圧力の変化に伴う変位部材の変位を利用して、液体収容部内の液体の残量検出が可能となる。
【００１６】
本発明の液体供給システムにおいて、前記ポンプが前記ポンプ室内から前記液体を吐出する吐出駆動に伴って該液体に付与する加圧力は、液体が消費される際に前記ポンプよりも下流側の前記液体供給流路で発生する圧力損失の最大値よりも大きい。
【００１７】
この構成によれば、下流側で液体が消費される際に、ポンプの吐出駆動に伴う加圧力が下流側の圧力損失より大きいため、液体を下流側に安定的に供給することができる。
本発明の液体供給システムにおいて、前記液体収容部は、容積可変の閉空間に液体を収容する。
【００１８】
この構成によれば、液体収容部に収容された液体の残量がなくなると、液体収容部内の負圧に伴ってポンプは吸引駆動を行うことができなくなる。すなわち、液体収容部を閉空間とすることで、内部の液体を供給後に空気などの収容した液体以外の物質を吸引してしまうのを抑制することができる。
【００１９】
本発明の液体供給システムにおいて、前記液体残量検出手段は、前記変位部材に取り付けられた閉塞部材と、前記液体貯留部に連通し且つ該液体貯留部内の液体が所定量以下になった場合には前記閉塞部材によって閉塞される凹部と、該凹部に振動を印加すると共に印加した振動に伴う自由振動状態を検出する圧電素子と、該圧電素子により検出された前記自由振動状態による逆起電力の残留振動波形の振幅値又は周波数を検出する検出部と、該検出部で検出した残留振動波形の振幅値又は周波数に基づいて前記液体収容部の液体残量を算出する算出部とを備える。
【００２０】
この構成によれば、凹部の閉塞状態を圧電素子を用いて検出することで、変位部材が凹部を閉塞する位置に変位したかを判断することができる。すなわち、液体貯留部の容積増加の有無を判断して、液体収容部の液体の残量を算出することができる。
【００２１】
本発明の液体供給システムにおいて、前記液体残量検出手段は、前記ポンプが前記液体に加圧力を付与した状態において前記変位部材が前記液体貯留部の容積を増加させる方向に変位しない場合、前記液体収容部内の液体残量がゼロである液体エンド状態であると検出する。
【００２２】
この構成によれば、ポンプを吸引駆動してポンプ室に液体を吸引すると、液体は、液体収容部から液体貯留部を介して吸引される。一方、ポンプを吐出駆動させると、ポンプ室から吐出された液体の一部は、液体供給源内に設けられた一方向弁を閉弁させると共に液体貯留部まで逆流し、変位部材を付勢する付勢力に抗して液体貯留部の容積を増加させる。しかし、液体収容部内の液体が供給されきってしまった場合、ポンプは吸引駆動しても液体を吸引することができないため、液体を吐出できず、液体貯留部の容積変化も起こらない。そのため、容積が変化しない場合、液体収容部内の液体の残量がゼロであると判断することができる。
【００２３】
本発明の液体供給源は、内部に液体を収容する液体収容部及び液体を外部に導出するための液体導出部を有し、該液体導出部が上記構成の液体供給システムにおける液体供給流路の上流側に接続される。
【００２４】
この構成によれば、液体供給システムの液体残量検出機構として好適に使用することができる。
本発明の液体噴射装置は、液体を噴射する液体噴射ヘッドと、該液体噴射ヘッドに液体を供給する上記構成の液体供給システムとを備えた。
【００２５】
この構成によれば、液体噴射ヘッド側へ液体を供給すると共に、液体の残量を検出することで好適な液体噴射を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明をインクジェット式プリンタ（以下、「プリンタ」と言う。）に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態における液体噴射装置としてのプリンタ１１は、ターゲット（図示略）に対してインク（液体）を噴射する液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド１２と、この記録ヘッド１２に液体供給源としてのインクカートリッジ１３内に収容されているインクを供給するインク供給装置１４を備えている。そして、インクカートリッジ１３とインク供給装置１４とにより液体供給システムとしてのインク供給システム１５が構成されている。インク供給装置１４には、インクカートリッジ１３に上流端が接続されると共に、記録ヘッド１２に下流端が接続された状態で、インクカートリッジ１３側となる上流側から記録ヘッド１２側となる下流側に向けてインクを供給するインク流路１６（液体供給流路）が設けられている。
【００２７】
なお、プリンタ１１には、そのプリンタ１１で使用するインクの色数（種類）に対応して複数のインク供給装置１４が設けられている。但し、それらの構成は同じであるため、図１には何れか一色のインクを供給する一つのインク供給装置１４を記録ヘッド１２及び一つのインクカートリッジ１３と共に図示している。そして、以下においては、この図１に示す一つのインク供給装置１４のインク流路１６を介して上流側のインクカートリッジ１３から下流側の記録ヘッド１２に向けてインクを供給する場合を例にして説明することにする。
【００２８】
図１に示すように、記録ヘッド１２には、インク供給装置１４の設置数と対応する複数（本実施形態では４つ）のノズル１７がプラテン（図示略）と対向するノズル形成面１２ａに開口形成されている。そして、これらの各ノズル１７に対して各々対応するインク供給装置１４のインク流路１６からバルブユニット１８を介してインクが供給されるようになっている。すなわち、バルブユニット１８には、インク流路１６から流入したインクを一時貯留する圧力室（図示略）がノズル１７と連通するように設けられ、その圧力室内には、ノズル１７からインクを噴射した場合に、そのインク噴射により消費したインク量に相当する分量のインクが、図示しない流路弁の開閉動作に基づきインク流路１６から適宜流入するようになっている。
【００２９】
また、プリンタ１１において記録ヘッド１２が非印刷時に位置するホームポジションには、記録ヘッド１２のノズル１７の目詰まり等を解消するべく記録ヘッド１２のクリーニングを行うメンテナンスユニット１９が設けられている。このメンテナンスユニット１９は、記録ヘッド１２のノズル形成面１２ａにノズル１７を囲うように当接可能なキャップ２０と、このキャップ２０内からインクを吸引する際に駆動される吸引ポンプ２１と、この吸引ポンプ２１の駆動に伴いキャップ２０内から吸引されたインクが廃インクとして排出される廃液タンク２２を備えている。そして、クリーニング時には、キャップ２０を移動させて記録ヘッド１２のノズル形成面１２ａに当接させた状態で吸引ポンプ２１を駆動し、キャップ２０の内部空間に負圧を発生させることにより記録ヘッド１２内から増粘したインクや気泡混じりのインクを廃液タンク２２に向けて吸引排出する。なお、吸引ポンプ２１は、制御装置４４によりその駆動状態を制御される。
【００３０】
次に、インクカートリッジ１３の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、インクカートリッジ１３は、合成樹脂材にて略箱体形状に形成されたケース２３を備えている。このケース２３内は隔壁２３ａによって左右２つに区画されており、図１において左側はインク収容室１３ａとなっていると共に、右側はセンサ収容室１３ｂとなっている。
【００３１】
このうち、インク収容室１３ａには、可撓性を有する液体収容袋からなり、液体収容部となる閉空間の内部にインクを封止（収容）したインクパック２６が収容されている。そして、ケース２３においてインク収容室１３ａの上壁には、インク収容室１３ａ内を大気に連通させる大気連通孔３０が貫通形成され、インクが収容されたインクパック２６の外面に対して大気圧を作用させるようになっている。
【００３２】
一方、図１及び図５に示すように、センサ収容室１３ｂには、図１において上下方向に厚みを有する略円板形状の検出部本体２７が収容されている。図５に示すように、この検出部本体２７には、上側が開口した凹部４５が形成されており、その上端には、凹部４５の開口を封止するように変位部材としての可撓性フィルム４６が、撓みを有した状態で固着されている。そして、検出部本体２７の凹部４５及び可撓性フィルム４６により、液体貯留部としてのインク貯留部４７が容積可変に囲み形成されている。
【００３３】
検出部本体２７の左端側には、流入側突部４８が突設されると共に、検出部本体２７の右端側には、流出側突部４９が突設されている。また、インク収容室１３ａとセンサ収容室１３ｂとを区画する隔壁２３ａには貫通孔５０ａが形成されると共に、ケース２３の右壁において貫通孔５０ａと左右方向で対応する位置には貫通孔５０ｂが形成されている。
【００３４】
そして、左右各貫通孔５０ａ，５０ｂに流入側突部４８及び流出側突部４９が各々嵌合されることにより、検出部本体２７はケース２３に支持されている。また、検出部本体２７における流入側突部４８にはインク流入口５１がインク貯留部４７内と連通するように貫通形成されており、流出側突部４９には液体導出部としてのインク流出口５２がインク貯留部４７内と連通するように貫通形成されている。
【００３５】
なお、流入側突部４８は、貫通孔５０ａに対して嵌合された状態において、その貫通孔５０ａから流入側突部４８の先端がインク収容室１３ａ内に突出するようになっている。したがって、インク収容室１３ａ内に突出された流入側突部４８にインクパック２６が接続されると、インクパック２６内のインクは流入側突部４８のインク流入口５１を介してインク貯留部４７へ流入するようになっている。さらに、この流入側突部４８には、インクパック２６側となる上流側からインク貯留部４７側となる下流側へのインクの通過のみを許容する第２の一方向弁２９が設けられている。第２の一方向弁２９は、インク圧力の変化やインクの流動に伴って開弁位置と閉弁位置との間を左右方向に往復移動可能な弁体２９ａと、開弁方向に可動する弁体２９ａを係止する係止部２９ｂにより構成されている。
【００３６】
また、検出部本体２７の下部には、液体残量検出手段としての残量検出部５３が設けられている。残量検出部５３は、凹部４５の底部にあたる位置に底板５４を備えると共に、この底板５４の下側には圧電素子としての圧電型センサ５５が設けられている。そして、底板５４及び圧電型センサ５５を貫通するとともに、底板５４の上面に２つの開口部５６ａ，５６ｂが開口する態様で、凹部としてのインク誘導路５６が設けられている。圧電型センサ５５は、インク貯留部４７においてインク誘導路５６内に区画形成された検出空間に振動を印加するとともに、この振動に伴う自由振動の状態を検出し、その検出結果を検出信号として出力するようになっている。そして、この検出結果は、検出部及び算出部としての制御装置４４に送信される。
【００３７】
そして、可撓性フィルム４６の下面側の底板５４に対向する位置には、閉塞部材５７が固着されている。一方、可撓性フィルム４６の上方であって、ケース２３の上壁と可撓性フィルム４６との間となる位置には、上壁と平行な態様で係止壁２３ｂが設けられている。そして、可撓性フィルム４６の上面と係止壁２３ｂとの間には、インク貯留部４７の内容積を縮小させる方向に閉塞部材５７及び可撓性フィルム４６を弾性付勢するコイルスプリング５８が介装されている。
【００３８】
なお、閉塞部材５７がコイルスプリング５８の付勢力によって底板５４に当接した場合にも、インク流入口５１及びインク流出口５２は、閉塞部材５７の周囲を経由して連通状態となっている（図５（ｂ）参照）。
【００３９】
そして、閉塞部材５７は、インク貯留部４７内に収容されたインクが増加した状態においては、図５（ａ）に示すように、コイルスプリング５８の付勢力に抗してインク貯留部４７の内容積を増大させる方向に変位する。一方、インク貯留部４７内に収容されたインクが減少した状態においては、図５（ｂ）に示すように、コイルスプリング５８の付勢力によって底板５４に上側から密着した状態で当接するようになっている。すなわち、インク貯留部４７は、閉塞部材５７及び可撓性フィルム４６が、インク収容量に応じて移動することにより、内容積が可変に構成されている。
【００４０】
なお、このようなインクカートリッジ１３をインク供給装置１４に接続する際には、この検出部本体２７に対してインク供給装置１４からインク流路１６の上流端を構成するべく突設されたインク供給針２８が、インク流出口５２から挿入されるようになっている。このとき、インク流出口５２内の図示していないシール部材によりインク供給針２８の周囲はシールされる。
【００４１】
次に、インク供給装置１４の構成について詳細に説明する。
図１に示すように、インク供給装置１４は、インクカートリッジ１３側からインク流路１６を介して、吸引したインクを記録ヘッド１２側に向けて加圧供給するポンプ３１を備えている。ポンプ３１は、略箱形状をなすポンプケース３２を有しており、ポンプケース３２内には、左右二室を仕切るようにダイアフラム３３が介装されている。また、ダイアフラム３３は、ポンプケース３２の右側壁面との間に挟持されたコイルスプリング３４の付勢力によりポンプケース３２の左側壁面に向けて付勢されている。そして、本実施形態では、これらのポンプケース３２、ダイアフラム３３、及びコイルスプリング３４により脈動型のポンプ３１が構成され、ダイアフラム３３とポンプケース３２の左側壁面とによって囲み形成された容積可変の空間域がポンプ３１におけるポンプ室３５として機能するようになっている。なお、ポンプ室３５は、ダイアフラム３３がポンプケース３２の左側壁面に対する当接位置近傍まで変位したときでも（図２参照）、インク流路１６は閉塞されないようになっている。そして、インク流路１６におけるポンプ室３５の上流側となる位置には、インク流路１６を開閉可能な流路開閉バルブ３６が設けられている。
【００４２】
また、ポンプ室３５には、インク供給装置１４におけるインク流路１６の一部を構成するインク供給チューブ３７の一端（上流端）が接続されており、このインク供給チューブ３７の他端（下流端）が記録ヘッド１２側のバルブユニット１８に接続されている。そして、ポンプ３１におけるインク供給チューブ３７との接続部となる位置には、ポンプ室３５側となる上流側から記録ヘッド１２側となる下流側へのインクの通過のみを許容する第１の一方向弁３８が配設されている。第１の一方向弁３８は、上記第２の一方向弁２９の場合と同様に、インクの圧力の変化やインクの流動に伴って開弁位置と閉弁位置との間を左右方向に往復移動可能な弁体３８ａと、開弁方向に可動する弁体３８ａを係止する係止部３８ｂにより構成されている。
【００４３】
また、ポンプケース３２の底壁には、空気流路３９を介して減圧ポンプ４０、圧力検出器４１、及び大気開放弁４２が接続されている。減圧ポンプ４０は、その駆動により負圧を発生し、空気流路３９を介して接続されたポンプケース３２内にも同様に負圧を発生させる。そのため、ダイアフラム３３とポンプケース３２の右側壁面とで囲み形成される容積可変の空間域は、減圧ポンプ４０の駆動に伴い負圧状態となる負圧室４３として機能するようになっている。圧力検出器４１は、空気流路３９を介して接続された負圧室４３内の圧力を検出し、その検出結果を制御装置４４に対して出力する。そして、制御装置４４は、負圧室４３内の圧力が減圧ポンプ４０の駆動により所定の閾値を下回った場合には、減圧ポンプ４０の駆動を停止すると共に、大気開放弁４２を開弁動作することにより負圧室４３内を大気開放して負圧状態を解消するようになっている。
【００４４】
したがって、減圧ポンプ４０が駆動されると、負圧室４３は減圧されてポンプ室３５の容積が増加するため、ポンプ室３５は負圧状態となる。すると、第２の一方向弁２９は開弁されると共に、インクパック２６内に収容されたインクが、インク流入口５１、インク貯留部４７、インク流出口５２、インク供給針２８を通じてポンプ室３５に吸引される。そして、大気開放弁４２が開弁されると、コイルスプリング３４がポンプ室３５内のインクを加圧し、インク供給チューブ３７を通じて記録ヘッド１２に供給されると共に、加圧されたインクの一部は、インク供給針２８、インク流出口５２を通じてインク貯留部４７へ流入し、可撓性フィルム４６及び閉塞部材５７を上方へ変位させる。
【００４５】
すなわち、ポンプ３１は、減圧ポンプ４０駆動時には吸引駆動し、一方、大気開放弁４２の開放時には、吐出駆動を行っている。
ただし、ポンプ３１が吸引駆動されてポンプ室３５が負圧状態になっていても、インクパック２６に収容されているインク量が低減した場合には、吸引するインク量が減少する。そのため、ポンプ室３５からインク貯留部４７内に流入するインク量も減少し、インク貯留部４７の容積の増加は抑えられる。そして、本実施形態では、吐出駆動時にインク貯留部４７の容積が増加しないことによって閉塞部材５７が底板５４に当接し、インク誘導路５６が閉塞された状態を、インクパック２６のインクがなくなったインクエンド状態に設定している。
【００４６】
次に、インクパック２６内のインク量がゼロとなった状態を判断するためのインクエンド診断方法について説明する。
図５（ｂ）に示すように、閉塞部材５７が底板５４に当接した場合には、インク誘導路５６は、閉塞部材５７によってその開口部５６ａ，５６ｂが閉塞される。一方、図５（ａ）に示すように、閉塞部材５７が底板５４から離れた状態になると、インク誘導路５６は開口部５６ａ，５６ｂを介してインク貯留部４７に開放される。
【００４７】
このインク誘導路５６内は、充填されたインクで満たされていると共に、圧電型センサ５５は、インク誘導路５６が閉塞部材５７によって閉塞されている場合と、インク貯留部４７に開放されている場合とで、異なる自由振動の状態を検出する。すなわち、残量検出部５３は、閉塞部材５７が底板５４に当接してインク貯留部４７の内容積が所定量以下になっているか否かを検出する検出動作を実行することによって、インク貯留部４７内のインク量を検出し、インクパック２６内のインク量を診断するための検出結果を出力する。
【００４８】
また、圧電型センサ５５は、プリンタ１１に設けられた制御装置４４と通信可能となっている。そして、検出結果が入力された制御装置４４は、圧電型センサ５５が検出した検出した自由振動の逆起電力の残留振動波形の振幅値又は周波数を検出し、インクパック２６内のインク残量を算出する。なお、圧電型センサ５５と制御装置４４の通信は、圧電型センサ５５と制御装置４４がアンテナ等を備えて非接触で行うようにしてもよいし、インクカートリッジ１３の装着時に圧電型センサ５５と制御装置４４とが電気的に接続されるようにしてもよい。
【００４９】
なお、図１には、減圧ポンプ４０、圧力検出器４１、及び大気開放弁４２が、各インク色に個別対応する複数のインク供給装置１４毎に一つずつ設けられた構成を例示しているが、これは次のように構成してもよい。すなわち、インク供給装置１４のポンプ３１の負圧室４３に接続される空気流路３９の接続端側を各インク色に個別対応する複数のインク供給装置１４の設置数に対応するように分岐し、その分岐した空気流路３９の各接続端を各々対応するインク供給装置１４のポンプ３１の負圧室４３に接続してもよい。このように構成すれば、複数のインク供給装置１４に対して減圧ポンプ４０、圧力検出器４１、及び大気開放弁４２を一つ設けるだけで、各色のインク供給装置１４を駆動することができ、プリンタ１１の小型化を図ることができる。
【００５０】
そこで次に、以上のように構成されたプリンタ１１における作用について、特にインク供給システム１５の作用に着目して以下説明する。
まず、前提として、図１に示す状態は、インク流路１６内にインクが十分にある状態でポンプ３１が吐出駆動して下流側にインクが加圧供給されている状態である。
【００５１】
すなわち、大気開放弁４２は開弁状態とされると共に、ダイアフラム３３はコイルスプリング３４によりポンプ室３５の容積が減少する方向へ付勢されてポンプ室３５内のインクに加圧力を加えている。そのため、第１の一方向弁３８は、ポンプ室３５内とインク供給チューブ３７内との圧力差に基づき弁体３８ａを左方（開弁方向）へ変位させている。そして、第１の一方向弁３８を介してポンプ室３５とインク供給チューブ３７が連通し、ポンプ室３５からインクが、インク供給チューブ３７を介してバルブユニット１８に加圧状態で供給されている。
【００５２】
一方、ポンプ３１より上流側では、加圧力を受けたインクが、流路開閉バルブ３６、インク流出口５２、インク貯留部４７、インク流入口５１を通じて第２の一方向弁２９を構成する弁体２９ａに対して下流側から作用するため、第２の一方向弁は閉弁状態となっている。その結果、インクカートリッジ１３内に下流側から流入したインクは、第２の一方向弁２９にその流れを遮られて、ポンプ３１のコイルスプリング３４の加圧力によってコイルスプリング５８の付勢力に抗するように、インク貯留部４７の容積を増加させている。
【００５３】
すなわち、ダイアフラム３３に加圧されてポンプ室３５から吐出されるインクの吐出圧が、第２の一方向弁２９よりも下流側において均衡する状態が維持される。そして、記録ヘッド１２からインクがターゲットに向けて噴射されると、そのインク噴射に伴うインク消費量に相当するインクが、インク流路１６内から記録ヘッド１２側に加圧状態で供給される。
【００５４】
なお、ポンプ室３５内の加圧状態はコイルスプリング３４の付勢力により発生しているため、ポンプ室３５内を加圧するための装置を別途設けることなく加圧状態を維持することが可能となる。また、ポンプ３１の駆動源として加圧発生装置及び負圧発生装置の機能を兼備した装置を適用した場合には、ポンプ室３５内の加圧状態を維持するために複雑な制御構成が必要となるが、ポンプ３１の駆動源としてコイルスプリング３４を適用した場合にはポンプ室３５内の加圧状態をより簡便に維持することが可能となる。
【００５５】
そして、記録ヘッド１２からのインク噴射でインクが次第に消費されると、ポンプ室３５内の容積は次第に減少し、遂にはダイアフラム３３がポンプ室３５の容積を最小にするようなポンプケース３２の左側壁面に対する当接位置近傍まで変位する（図２参照）。このとき、ポンプ３１のコイルスプリング３４の付勢力に対してインク貯留部４７を容積が減少する方向へ付勢するコイルスプリング５８の付勢力の方が弱いため、インク貯留部４７の容積は増加した状態となっている。
【００５６】
なお、インク貯留部４７を付勢するコイルスプリング５８の付勢力は、インク消費時にインク貯留部４７よりも下流側で発生する圧力損失よりも大きくなっている。そのため、図２に示す状態から、記録ヘッド１２においてインクがさらに消費されると、インク貯留部４７を付勢するコイルスプリング５８の付勢力により、インク貯留部４７内のインクがインク流出口５２、インク供給針２８、ポンプ室３５、インク供給チューブ３７を通じて記録ヘッド１２へ供給される。
【００５７】
そして、図３に示すように、インク貯留部４７内のインクが吐出されて、閉塞部材５７がインク誘導路５６を閉塞したことを残量検出部５３が検出すると、制御装置４４は、大気開放弁４２を閉弁動作した後に減圧ポンプ４０を駆動する。すると、減圧ポンプ４０が負圧を発生し、この減圧ポンプ４０と空気流路３９を介して接続されたポンプ３１の負圧室４３が負圧状態になる。そのため、ダイアフラム３３がコイルスプリング３４の付勢力に抗して負圧室４３側に弾性変形（変位）し、負圧室４３の容積を減少させる。すると、この負圧室４３の容積減少に伴い、ダイアフラム３３を介して負圧室４３と区画されたポンプ３１のポンプ室３５は逆に容積が増加する。
【００５８】
すなわち、図４に示すように、ポンプ３１がダイアフラム３３をポンプ室３５の容積が増加する方向に変位させて吸引駆動することになる。そのため、ポンプ室３５内が負圧状態になり、その負圧がインク流路１６を介して第２の一方向弁２９を構成する弁体２９ａに対して下流側から作用する。そして、第２の一方向弁２９の上流側となるインクパック２６側から作用するインク圧力との圧力差に基づき弁体２９ａを右方（開弁方向）へ変位させる。その結果、インクパック２６内とインク流路１６が連通状態となり、インクパック２６内に収容されたインクがインク流路１６を介してポンプ室３５内に吸引される。
【００５９】
一方、このポンプ３１の吸引駆動時には、ポンプ室３５の負圧が第１の一方向弁３８の上流側にも作用する。そして、第１の一方向弁３８の下流側となるインク供給チューブ３７内と、上流側となるポンプ室３５との圧力差に基づいて弁体３８ａは右方（閉弁方向）へ変位する。その結果、インク供給チューブ３７内とポンプ室３５は非連通状態となる。
【００６０】
そして、図４に示す状態において、ポンプ３１を吐出駆動に移行するか否かを判断するために、減圧ポンプ４０の駆動により負圧室４３内に蓄積された圧力を圧力検出器４１により検出する。そして、制御装置４４は、その検出結果が予め設定された閾値に達した時点で、ポンプ３１を吐出駆動に移行するべく減圧ポンプ４０の駆動を停止すると共に、大気開放弁４２を開弁動作することにより負圧状態にある負圧室４３を大気開放する。すると、ポンプ３１のダイアフラム３３がコイルスプリング３４の付勢力によりポンプ室３５側へ弾性変形（変位）し、負圧室４３の容積を増加させる（図１参照）。そして、この負圧室４３の容積増加に伴い、ダイアフラム３３を介して負圧室４３と区画されたポンプ３１のポンプ室３５は逆に容積が減少する。
【００６１】
すなわち、ポンプ３１がダイアフラム３３をポンプ室３５の容積を減少させる方向に変位させて吐出駆動することになる。そのため、ポンプ室３５内からはインクが吐出され、その吐出圧がポンプ室３５よりも上流側ではインク供給針２８、インク流出口５２、インク貯留部４７、インク流入口５１を通じて第２の一方向弁２９を構成する弁体２９ａに対して下流側から作用することにより弁体２９ａを閉弁方向へ変位させる。その結果、インクパック２６内とインク流路１６が第２の一方向弁２９の閉弁動作により非連通状態となり、インクカートリッジ１３からポンプ室３５への第２の一方向弁２９を介したインクの吸入が停止されると共に、ポンプ３１の吐出駆動に伴いポンプ室３５から吐出されたインクがインク貯留部４７の容積を増大させる方向に可撓性フィルム４６を変位させる。
【００６２】
一方、このポンプ３１の吐出駆動時には、ポンプ室３５から吐出されたインクの圧力が第１の一方向弁３８の上流側にも作用する。そのため、このポンプ３１の吐出圧が閉弁状態にある弁体３８ａを開弁動作させ、第１の一方向弁３８を介してポンプ室３５とインク供給チューブ３７内が連通する。その結果、ポンプ室３５からインクが、インク供給チューブ３７を介してバルブユニット１８に加圧状態で供給される。
【００６３】
以後、上記と同様のポンプ３１の吐出駆動が実行されて、ポンプ室３５内からインクがインク供給チューブ３７を介して記録ヘッド１２へと加圧供給される。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００６４】
（１）ポンプ３１をポンプ駆動させると、ポンプ３１の上流側に付与される圧力が変化する。すなわち、インクカートリッジ１３側からインクをポンプ室３５側へ吸引する吸引駆動時には負圧が付与される。一方、ポンプ室３５からインクを加圧供給する吐出駆動時には正圧が付与される。したがって、この圧力の変化に伴って可撓性フィルム４６は変位し、インク貯留部４７の容積を増減させる。そのため、可撓性フィルム４６を変位させるために特別な構成を設けなくとも、ポンプ駆動に伴うインクの状態をインク貯留部４７の容積の変化として検出することで、インクの残量の有無を判断することができる。したがって、部品点数を減らして構成の複雑化を抑制すると共に、小型化に貢献しつつインク残量を検出することができる。
【００６５】
（２）インク貯留部４７より下流側に設けられたポンプ３１の吐出駆動に伴って、インクがインク貯留部４７側へ加圧供給されると、インク貯留部４７には正圧力が付与された状態となる。そのため、その正圧力の付与を可撓性フィルム４６の変位に置き換えることで、検出精度を向上させることができる。
【００６６】
（３）ポンプ３１のコイルスプリング３４の加圧力に基づいて可撓性フィルム４６に加わる圧力が、可撓性フィルム４６を付勢するコイルスプリング５８の付勢力に基づいて可撓性フィルム４６に加わる圧力よりも大きいため、加圧力の変化に伴う可撓性フィルム４６の変位を利用して、インクパック２６内に収容されたインクの残量を検出することができる。
【００６７】
（４）記録ヘッド１２でインクが消費される際に、ポンプ３１の吐出駆動に伴う加圧力がポンプ３１より下流側の圧力損失より大きいため、インクを記録ヘッド１２側に安定的に供給することができる。
【００６８】
（５）インクパック２６に収容されたインクの残量がなくなると、インクパック２６内の負圧に伴ってポンプ３１は吸引駆動を行うことができなくなる。すなわち、インクパック２６を閉空間とすることで、内部のインクを供給後に空気などの収容したインク以外の物質を吸引してしまうのを抑制することができる。
【００６９】
（６）インク誘導路５６の閉塞状態を圧電型センサ５５を用いて検出することで、可撓性フィルム４６及び閉塞部材５７がインク誘導路５６を閉塞する位置に変位したかを判断することができる。すなわち、インク貯留部４７の容積増加の有無を判断して、インクパック２６のインクの残量を算出することができる。
【００７０】
（７）ポンプ３１を吸引駆動してポンプ室３５にインクを吸引すると、インクは、インクパック２６からインク貯留部４７を介して吸引される。一方、ポンプ３１を吐出駆動させると、ポンプ室３５から吐出されたインクの一部は、インクカートリッジ１３内に設けられた第２の一方向弁２９を閉弁させると共にインク貯留部４７まで逆流し、可撓性フィルム４６を付勢するコイルスプリング５８の付勢力に抗してインク貯留部４７の容積を増加させる。しかし、インクパック２６内のインクが供給されきってしまった場合、ポンプ３１は吸引駆動してもインクを吸引することができないため、インクを吐出できず、インク貯留部４７の容積変化も起こらない。そのため、容積が変化しない場合、インクパック２６内のインクの残量がゼロであると判断することができる。
【００７１】
（８）インクカートリッジ１３は、インク供給システム１５のインク残量検出機構として好適に使用することができる。
（９）プリンタ１１は、記録ヘッド１２側へインクを供給すると共に、インクの残量を検出することで好適なインク噴射を行うことができる。
【００７２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、検出部本体２７をケース２３に固定することで、隔壁２３ａを設けない構成としてもよい。
【００７３】
・上記実施形態において、第２の一方向弁２９及びインク貯留部４７を構成する可撓性フィルム４６などを一体形成してもよい。すなわち、例えば、センサ収容室１３ｂ内において、検出部本体２７を、インク流入口５１が形成されて下方が開口した上流側凹部と、インク流出口５２が形成されて上方が開口した下流側凹部とを、可撓性フィルム４６を挟んで積層することにより構成する。そして、可撓性フィルム４６には、上流側凹部と下流側凹部とを連通する連通孔を形成する。なお、上流側凹部と対向する側の可撓性フィルム４６には、連通孔の周囲に沿って突条を形成する。このようにした場合には、ポンプ３１が吐出駆動して下流側凹部に正圧が加わると、その可撓性フィルム４６が下流側凹部に近づく方向に変位し、下流側凹部と突条が当接することによって連通孔は閉塞される。一方、ポンプ３１が吸引駆動して下流側凹部に負圧が加わると可撓性フィルム４６が上流側凹部に近づく方向に変位し、連通孔を通じて上流側凹部と下流側凹部が連通するため、インクパック２６内のインクがポンプ室３５内に流入する。さらに、下流側凹部の突条と当接する位置に、圧電型センサ５５及びインク誘導路５６を形成することにより、インクパック２６内のインクの残量を検出することができる。
【００７４】
・上記実施形態において、インクカートリッジ１３は、インクパック２６を備えずに、ケース２３内に区画形成したインク収容室１３ａ内にインクを収容するようにしてもよい。
【００７５】
・上記実施形態において、ケース２３に大気連通孔３０が形成されているが、ケース２３とインクパック２６との間が大気圧状態となれば連通孔が無くても良い。
・上記実施形態において、残量検出部５３として、可撓性フィルム４６と対向する係止壁２３ｂに接近センサ（例えば磁気センサ）を設けて、可撓性フィルム４６の接近状態を検出するようにしてもよい。
【００７６】
・上記実施形態では、インクジェット式プリンタ１１のインクカートリッジ１３に具体化したが、本発明はそれ以外の装置で使用される液体を貯留し、その貯留した液体を必要とされる液体消費部に供給する液体供給源にも適用することができる。
【００７７】
・上記実施形態では、インク供給システム１５が備えられる液体噴射装置をインクジェット式プリンタ１１に具体化したが、この限りではなく、インク以外の他の液体（機能材料の粒子が分散されている液状体を含む）を噴射する液体噴射装置に具体化することもできる。例えば、液晶ディスプレイ、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造などに用いられる電極材や色材などの材料を分散または溶解のかたちで含む液状体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとして用いられ試料となる液体を噴射する液体噴射装置であってもよい。そして、これらのうちいずれか一種の液体噴射装置に、インク供給システム１５を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施形態における液体噴射装置の模式図。
【図２】ポンプが吐出駆動時の液体噴射装置の模式図。
【図３】液体貯留部が液体を吐出時の液体噴射装置の模式図。
【図４】ポンプが吸引駆動時の液体噴射装置の模式図。
【図５】（ａ）はポンプが吐出駆動時の液体貯留部の断面図、（ｂ）はポンプが吸引駆動時の液体貯留部の断面図。
【符号の説明】
【００７９】
１１…プリンタ（液体噴射装置）、１２…記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、１３…インクカートリッジ（液体供給源）、１５…インク供給システム（液体供給システム）、１６…インク流路（液体供給流路）、２６…インクパック（液体収容部）、２７…検出部本体、２９…第２の一方向弁、３１…ポンプ、３５…ポンプ室、３８…第１の一方向弁、４４…制御装置（検出部、算出部）、４６…可撓性フィルム（変位部材）、４７…インク貯留部（液体貯留部）、５２…インク流出口（液体導出部）、５３…残量検出部（液体残量検出手段）、５５…圧電センサ（圧電素子）、５６…インク誘導路（凹部）、５７…閉塞部材。
【図１】
2009172856.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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