(57)【要約】【課題】  インク圧力に基づいて動作するインクエンドセンサーにより検出されるインクエンドポイトンを工夫して、インクエンドセンサーでのインクエンドまでクリーニング動作を可能とした印刷装置を提供すること【解決手段】  印刷装置は、インクカートリッジ１００に貯蔵されたインクを用いて記録ヘッド７，８をクリーニングするクリーニング機構２０と、インクカートリッジのインク残量に基づいて、記録ヘッドでの印刷動作及びクリーニング機構でのクリーニング動作の開始の可否を判定する判定ユニット３６を有する。インクエンドセンサー２３５で検出されるインクエンドに相当するインク圧力は、記録ヘッドにより印刷される画像が所与の品質を保証できるインクカートリッジの出口での第１の圧力ＰＧに基づいて設定される。判定ユニットは、インクエンドが検出される前の指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を許可し、エンドポイントが検出された後の指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を不許可とする。【選択図】        図２
2009220564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷の指令に基づいて画像を印刷する記録ヘッドと、
前記記録ヘッドに連通し、前記記録ヘッドに供給されるインクを貯蔵するインクカートリッジと、
前記記録ヘッドと前記インクカートリッジとの間のインク流路と、
クリーニングの指令に基づいて、前記インクカートリッジに貯蔵されたインクを用いて前記記録ヘッドをクリーニングするクリーニング機構と、
前記インクカートリッジのインク残量に基づいて、前記記録ヘッドでの印刷動作及び前記クリーニング機構でのクリーニング動作の開始の可否を判定する判定ユニットと、
を有し、
前記インクカートリッジは、
加圧によってインクを導出するインクパックと、
前記インクパックより加圧供給されたインクの圧力に基づいてインクエンドを検出するインクエンドセンサーと、
を含み、
前記インクエンドセンサーで検出される前記インクエンドに相当するインク圧力は、前記記録ヘッドにより印刷される画像が所与の品質を保証できる前記インクカートリッジの出口付近での下限の圧力である第１の圧力に基づいて設定され、
前記判定ユニットは、前記インクエンドセンサーにて前記インクエンドが検出される前の前記指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を許可し、前記インクエンドセンサーにて前記エンドポイントが検出された後の前記指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を不許可とすることを特徴とする印刷装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記インク流路は、前記記録ヘッドの上流側に減圧弁を含み、
前記第１の圧力は、印刷時での前記インクカートリッジの出口から前記弁の中心までの最大圧力損失と、前記インクカートリッジの出口と前記減圧弁の中心との間の水頭差とに基づいて算出されることを特徴とする印刷装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１の圧力は、前記記録ヘッドにてメニスカスが壊れない前記インクカートリッジの出口での第２の圧力の下限よりも高く、かつ、前記第１の圧力から前記第２の圧力の下限に変化する間に前記インクカートリッジから供給可能なインク量が、クリーニング時のインク消費流量以上であることを特徴とする印刷装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第２の圧力は、前記記録ヘッドのノズルのメニスカスが壊れない水頭差と、印刷時での前記インクカートリッジの出口から前記記録ヘッドまでの最大圧力損失と、前記インクカートリッジの出口と前記記録ヘッドの出口との間の水頭差とに基づいて算出されることを特徴とする印刷装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記インクカートリッジはインク残量検出ユニットを含み、
前記インク残量検出ユニットは、
インク流入口と、インク流出口と、前記インク流入口と前記インク流出口との間のインク圧に応じて変位する可撓性のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと対向するように設けられた検出部設置面と、を備え、前記インク圧に応じて容積が変化するインク検出室と、
前記インク検出室内に設けられ、前記ダイヤフラムと共に移動する移動部材と、
前記インク検出室と連通する検出空間部と、前記検出空間部に振動を印加して、該振動に伴う残留振動波形を検出する圧電型センサーとを含み、前記検出部設置面に設けられた検出部と、
を有し、
前記インクエンドセンサーが前記圧電型センサーであることを特徴とする印刷装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記インクエンドセンサーは、前記インクエンドセンサーと前記受圧板との間の距離に基づいて、前記残留振動波形の振幅値または周波数を検出することを特徴とする印刷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンター等に好適な印刷装置に関し、特にインク残量が少ない時に記録ヘッドのクリーニング動作を開始すべきか否かの判定の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録ヘッドから記録媒体に対して、インクカートリッジ（インクタンク）から供給されたインクを噴射させて印刷を行うプリンターが知られている。そして、このようなプリンターは、記録ヘッドのノズル開口からインクの溶媒が蒸発することによってインク粘度が上昇し、ノズルに目詰まりが生じたり、ノズル開口へ塵埃が付着したりすることがあった。また、カートリッジの交換等に伴ってノズル内に気泡が混入することもあり、これらの現象によって、印刷が良好に行われなくなる可能性があった。
【０００３】
そこで、これらの現象から回復させるために、従来から、記録ヘッドのノズルからインクを吸い出すことによって、記録ヘッドのノズルにおける目詰まりや塵埃の付着、気泡の混入等を解消する、いわゆる、クリーニング動作を行うことが知られていた。
【０００４】
詳しくは、特許文献１〜３に示すように、このクリーニング動作は、プリンターに設けられているクリーニング機構を使用して行われるようになっており、クリーニング機構は、キャップと、同キャップに連通するインク排出路と、同インク排出路の途中に設けられたポンプとを備えていた。そして、記録ヘッドのノズルをキャップで覆ってから、ポンプを駆動させることによって、インク排出路を介してキャップ内の圧力を減少させるようになっていた。その結果、記録ヘッドのノズルから、インクが吸い出されて廃インクタンクに排出され、ノズルにおける目詰まり等が解消されるようになっていた。
【０００５】
ここで、クリーニング動作途中で、インクカートリッジから供給されるインクの供給が途絶えることになってはならない。例えばキャップに排出されることで汚染されたインクが逆流し、メンテナンスが煩雑となるからである。
【０００６】
このため、インク残量との関係でクリーニング動作可能であるか否かを判定していた。特許文献４では、インクタンクに貯蔵されたインク量からインクエンド値を設定し、ソフトカウンターまたはドットカウンターにより算出された総インク使用量がインクエンド値を超えたら、インクタンクを交換すべき旨を通知していた（特許文献４の段落００４４，００５３〜００５５）。ここで、総インク使用量とは、（インク消費カウント値）＋（今回のクリーニングによる消費カウント値）である。また、インクエンド値とは、インクカートリッジの種類によって決まる一定値である。
【０００７】
しかし、ソフトカウンターまたはドットカウンターは、空打ちを防止しないように安全サイドで総インク使用量をカウントするので、累積誤差が大きくなる。よって、実際にはインクタンクにまだインクが存在しているのにも拘わらず、クリーニング動作不能と判定して、実際にはクリーニング可能なインクが残っていてもインクタンクの交換が指示されてしまう。このことは、クリーニング時に関わらず印刷時も同じである。
【０００８】
一方、インクタンク（インクカートリッジ）にインク残量検出センサーを内蔵し、インクエンドを検出してインクタンクの交換を通知するものがある。しかし、従来、インクエンドセンサーでインクエンドを検出する前に、総インク使用量がインクエンド値を超えるために、インクタンクの交換時期が通知されていた。
【０００９】
特許文献４の第２実施例として、インクタンクに機械的なインクエンドセンサーによって作動する検出スイッチを設けている。この検出スイッチが作動したときにニアエンド検出し、その後ソフトカウンターまたはドットカウンターにてクリーニングまたは印字のインク使用量に基づいて印字及びクリーニングを可能としている。（特許文献４の段落００６０−００６６、図５、図６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１５３６２２号公報
【特許文献２】特開２００５−１０４０８９号公報
【特許文献３】特開平１１−５３００号公報
【特許文献４】特開２０００−２９６６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで、本発明の目的は、インクカートリッジに設けられてインク圧力に基づいて動作するインクエンドセンサーにより検出されるインクエンドポイトンを工夫して、インクエンドセンサーでのインクエンドまでクリーニング動作を可能とした印刷装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る印刷装置は、印刷の指令に基づいて画像を印刷する記録ヘッドと、前記記録ヘッドに連通し、前記記録ヘッドに供給されるインクを貯蔵するインクカートリッジと、前記記録ヘッドと前記インクカートリッジとの間のインク流路と、クリーニングの指令に基づいて、前記インクカートリッジに貯蔵されたインクを用いて前記記録ヘッドをクリーニングするクリーニング機構と、前記インクカートリッジのインク残量に基づいて、前記記録ヘッドでの印刷動作及び前記クリーニング機構でのクリーニング動作の開始の可否を判定する判定ユニットと、を有し、前記インクカートリッジは、加圧によってインクを導出するインクパックと、前記インクパックより加圧供給されたインクの圧力に基づいてインクエンドを検出するインクエンドセンサーと、を含み、前記インクエンドセンサーで検出される前記インクエンドに相当するインク圧力は、前記記録ヘッドにより印刷される画像が所与の品質を保証できる前記インクカートリッジの出口での下限の圧力である第１の圧力に基づいて設定され、前記判定ユニットは、前記インクエンドセンサーにて前記インクエンドが検出される前の前記指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を許可し、前記インクエンドセンサーにて前記エンドポイントが検出された後の前記指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を不許可とすることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る印刷装置では、判定ユニットは、インクエンドセンサーにてインクエンド（第１の圧力）が検出される時期より前の時期の指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を許可する。このとき、クリーニング終了時がインクエンド検出時期より後であっても良い。なお、印刷中は定期的に検出を実施するためインクエンドを検出した時点でインクエンドとなる。一方、判定ユニットは、インクエンドセンサーにてエンドポイントが検出される時期より後の時期の指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を不許可とするものである。このようにして、必ずしもソフトカウントまたはドットカウンターに頼らずに、インク残量が少なくなった時のクリーニング動作の開始の可否を、インク残量と相関のあるインク圧力に基づくインクエンドを基準にして判定できる。なお、実際には様々な状況が生じるため、ソフトカウントも併用することもできる。ただし、本発明では、インクエンド検出後は、他の用途に用いたソフトカウントまたはドットカウントは一切不要であるので、インクエンド検出によりソフトカウントまたはドットカウントを停止またはリセットしても良い。
【００１４】
本発明の印刷装置は、前記インク流路は、前記記録ヘッドの上流側に減圧弁を含み、前記第１の圧力は、印刷時での前記インクカートリッジの出口から前記減圧弁の中心までの最大圧力損失と、前記インクカートリッジの出口と前記減圧弁の中心との間の水頭差とに基づいて算出することができる。なお、減圧弁とは、記録ヘッド側の圧力が所定圧力以下になると弁が開く圧力調整弁であり、減圧弁のカートリッジ側圧力は弁の開閉に影響しない。
【００１５】
第１の圧力は、記録ヘッドからの吐出されたインクによる印刷の画質が所与の画質である範囲でのインクカートリッジの出口付近の下限圧力に基づいて設定しても良いが、上述のように、印刷時でのインクカートリッジ出口から減圧弁の中心までの流路の損失と水頭差から算出しても良い。このようにして求めた第１の圧力によれば、流路での圧力損失や水頭差の影響を考慮して圧力を設定しているので、減圧弁に常時インクが供給不足となることなくインクを圧送できる。これにより、記録ヘッドから常に一定値の大きさのドットを噴射することができ、印刷品質が保証される。
【００１６】
本発明の印刷装置では、前記第１の圧力は、前記記録ヘッドにてメニスカスが壊れない前記インクカートリッジの出口での第２の圧力の下限よりも高く、かつ、前記第１の圧力から第２の圧力の下限に変化する間にインクカートリッジから供給可能なインク量が、クリーニング時のインク消費流量以上であるように設定できる。
【００１７】
第２の圧力の下限とは、記録ヘッドのノズル面にてメニスカスが破壊されてエアーの混入が発生しない限界圧力であり、第２の圧力を下回る圧力ではインクの吐出が不可能となる。第２の圧力を下回る圧力ではインクの吐出動作を禁止するには、インクエンド（第１の圧力）が検出される時期より前の時期の指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始のみを許可し、しかも、第１の圧力から第２の圧力の下限に変化する間にインクカートリッジから供給可能なインク量が、クリーニング時のインク消費流量以上であるように設定すれば良い。ここで、印刷によるインク消費量は、クリーニング量よりかなり多い場合が多く、印刷時は定期的（定期フラッシングのタイミングなど）にインクエンド検出が可能であるため、空打ちのような事態は回避できる。
【００１８】
本発明の印刷装置では、前記第２の圧力を、前記記録ヘッドのノズルのメニスカスが壊れない水頭差と、印刷時での前記インクカートリッジの出口から前記記録ヘッドまでの最大圧力損失と、前記インクカートリッジの出口と前記記録ヘッドの出口との間の水頭差とに基づいて算出することができる。これにより、クリーニング時の記録ヘッドからの吐出動作によって記録ヘッドのノズルのメニスカスが壊れない圧力を設定できる。
【００１９】
本発明の印刷装置では、前記インクカートリッジはインク残量検出ユニットを含み、前記インク残量検出ユニットは、インク流入口と、インク流出口と、前記インク流入口と前記インク流出口との間のインク圧に応じて変位する可撓性のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムと対向するように設けられた検出部設置面と、を備え、前記インク圧に応じて容積が変化するインク検出室と、前記インク検出室内に設けられ、前記ダイヤフラムと共に移動する移動部材と、前記インク検出室と連通する検出空間部と、前記検出空間部に振動を印加して、該振動に伴う残留振動波形を検出する圧電型センサーとを含み、前記検出部設置面に設けられた検出部と、を有し、前記インクエンドセンサーを前記圧電型センサーにて構成することができる。
【００２０】
こうすると、前記インクエンドセンサーは、前記インクエンドセンサーと前記受圧板との間の距離に基づいて、前記残留振動波形の振幅値または周波数を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明が適用された印刷装置の上面図である。
【図２】本実施形態の制御系ブロック図である。
【図３】判定ユニットでの判定内容を、インクカートリッジ内のインク圧力との関係で図式化した特性図である。
【図４】インクエンドセンサーでのインクエンドポイントの検出原理を示す特性図である。
【図５】インクカートリッジからインク流路を経て記録ヘッドに至る流路での圧力損失や水頭差を説明するための図である。
【図６】クリーニング方法を示すフローチャートである。
【図７】インクカートリッジの分解組立斜視図である。
【図８】図７に示すインク検出ユニットの分解組み立て斜視図である。
【図９】図７に示すユニット本体に移動部材とスプリングを収容した状態を示す概略斜視図である。
【図１０】インクパックが充満状態の時のインク検出ユニットの断面図である。
【図１１】インクパックが空状態の時のインク検出ユニットの断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）は減衰の小さい残留振動波形を、図１２（Ｂ）は減衰の大きい残留振動波形をそれぞれ示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明にかかるインクジェット式記録装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２３】
（印刷装置の構成）
図１は、本発明が適用された印刷装置の構成を上面図によって示したものである。図１において、キャリッジ１は、キャリッジモーター３により駆動されるタイミングベルト２を介して、ガイド部材４に案内されて紙案内部材５の長手方向に往復移動される。キャリッジ１の記録用紙に対向する面には、第１の記録ヘッド７と第２の記録ヘッド８がキャリッジ１の移動方向に並べて搭載されている。
【００２４】
また、キャリッジ１の上面には第１および第２の記録ヘッド７，８にインクを供給するダンパー機能を備えたサブタンクユニット１０，１１が搭載されており、このサブタンクユニット１０，１１に対して図示しないインクカートリッジからインク供給チューブ９，９，９，……を介して各インクが供給されるように構成されている。
【００２５】
また、前記記録ヘッド７，８の移動経路上の非印刷領域にて、記録ヘッド（例えばインクジェットヘッド）７，８をクリーニングするクリーニング機構２０が設けられている。このクリーニング機構２０とは、以下に説明する部材１２〜１９の総称である。
【００２６】
このクリーニング機構２０は、記録ヘッド７，８のノズル形成面、すなわちノズルプレートを封止するキャッピング手段としてのキャッピング装置１２を、非印刷領域に備えている。
【００２７】
このキャッピング装置１２には、図１に示したようにキャリッジ１が非印刷領域に移動したときに、キャリッジ１の移動に追従して上下方向に移動して、各記録ヘッド７，８を封止するキャップユニット１３，１４が配置されている。
【００２８】
ポンプユニット１５の動作によってキャップユニット１３，１４に同時に負圧を印加すると、各記録ヘッド７，８は、負圧の作用を受けてノズル開口からインクをキャップユニット１３，１４内に排出する。これにより、記録ヘッド７，８のノズル面近傍の気泡やゴミが、キャップユニット１３，１４側に吸引される。
【００２９】
キャップユニット１３，１４に排出されたインクは、チューブ１６，１７に吸引され、個々の廃インクタンク１８，１９に排出される。
【００３０】
（制御系ブロック）
図２は、本実施形態の制御系ブロック図である。図２において、インクエンドセンサー２３５を内蔵するインクカートリッジ１００から記録ヘッド７，８には、インク流路３０を経由して印刷に必要なインクが供給される。
【００３１】
図２には、クリーニング機構２０として、上述した駆動系であるキャッピング装置１２及びポンプユニット１５と、廃インクタンク１８，１９のみが示されている。キャッピッング装置１２及びポンプユニット１５は、制御ユニット３２によってコントロールされる。
【００３２】
検出ユニット３４は、スイッチの押下やタイマーによるクリーニング指令や、印刷指令を検出し、判定ユニット３６に送出する。検出ユニット３４は、クリーニング種類が複数ある場合には、クリーニング指定に基づいてクリーニング種類を決定する。判定ユニット３６は、インクカートリッジ１００のインクエンドセンサー２３５からのインク残量情報と、上述したクリーニング指令及び印刷指令とから、クリーニング動作または印刷動作の可否を判定する。
【００３３】
判定ユニット３６にてクリーニング動作または印刷動作が許可された場合には、制御ユニット３２にクリーニング指示する。
【００３４】
本実施形態のインクカートリッジ１００は加圧によってインクを導出するものである。加圧ユニット３８は、休止モード以外は、インクカートリッジ１００のインクパックの周囲を常時加圧状態を維持する。
【００３５】
一方、判定ユニット３６は、クリーニング動作や印刷動作が不可能な場合、表示パネル４０やＬＥＤ４２に、インクカートリッジを交換する旨を通知する。
【００３６】
制御ユニット３２は、判定ユニット３６のクリーニング通知を受けた時には、記録ヘッド７，８をクリーニングポジションに移動させ、キャッピング装置１２をノズル面に移動させてノズル面をキャップし、ポンプユニット１５を起動させて廃インクを吸引させたりする。
【００３７】
（判定ユニット）
本実施形態の判定ユニット３６は、インクエンドセンサー２３５にてインクエンドが検出される前の指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を許可し、インクエンドセンサー２３５にてエンドポイントが検出される後の指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を不許可とするものである。
【００３８】
この判定に必要なインクエンドポイントの設定について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、判定ユニットでの判定内容を、インクカートリッジ内のインク圧力との関係で図式化したものである。また、図４はインクエンドセンサー２３５でのインクエンドポイントの検出原理を示している。
【００３９】
図３は、インクカートリッジ１００内のインク圧力とインク残量との関係を示している。インク圧力は、インク残量が少なくなると、インク残量の低下にしたがって低下する。一方、図４は、インクカートリッジ１００内のインク圧力と、インクエンドセンサー２３５の出力としての後述する振幅Ｖまたは残留振動周波数ｆとの関係を示している。
【００４０】
本実施形態では、インク圧力が図３に示す第１の圧力ＰＧまで低下した時に、図４に示すようにインクエンドセンサー２３５の出力（Ｖまたは周波数ｆ）が閾値に達するので、インクエンドセンサー２３５にてインクエンドが検出される。
【００４１】
そして、本実施形態では、インクエンドセンサー２３５で検出されるインクエンドに相当する第１の圧力ＰＧは、記録ヘッド７，８により印刷される画像が所与の品質を保証できるインクカートリッジ１００の出口付近での下限圧力に設定されている。
【００４２】
図３の通り、判定ユニット３６は、インクエンドセンサー２３５にてインクエンド（第１の圧力ＰＧ）が検出される時期ｔ０より前の時期ｔａの指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を許可する。このとき、クリーニング終了時または印刷終了時がインクエンド検出時期ｔ０より後であっても良い。一方、判定ユニット３６は、インクエンドセンサー２３５にてエンドポイントが検出される時期ｔ０より後の時期ｔｂの指令に基づく印刷動作またはクリーニング動作の開始を不許可とするものである。このようにして、ソフトカウントまたはドットカウンターに頼らずに、インク残量が少なくなった時のクリーニング動作の開始の可否を、インク残量と相関のあるインク圧力に基づくインクエンドを基準にして判定できる。
【００４３】
第１の圧力ＰＧに達する前にクリーニングまたは印刷を開始しても、その終了時期は、インク吐出動作を禁止すべき第２の圧力ＰＭに達する時期ｔｃの前となるように、クリーニングの最大消費インク量または所定単位の印刷の消費インク量が、図３に示す（Ｂ−Ａ）以内となっている。一方、第１の圧力ＰＧに達する時期ｔ０より後にクリーニングまたは印刷を開始すると、その終了時期は、第２の圧力ＰＭの下限に達する時期ｔｃのあとになってしまうので、クリーニングまたは印刷は禁止されて、インクカートリッジの交換が指示される。
【００４４】
ここで、第２の圧力ＰＭの下限とは、記録ヘッド７，８のノズル面にて、インクの界面張力によってできるノズル内でのインクの表面状態であるメニスカスが破壊されてエアーの混入が発生しない限界圧力であり、第２の圧力ＰＭの下限を下回る圧力ではインクの吐出動作をできない。
【００４５】
このように本実施形態では、判定ユニット３６でのクリーニングまたは印刷を開始してよいか否かの判断は、インクエンドセンサー２３５でのインクエンドの検出時期ｔ０と、クリーニングまたは印刷の指令の時期のみで行っている。このため、従来のような累積誤差が大きいソフトカウンターやドットカウンターのみに頼らずに判断でき、交換時期に達したインクカートリッジ１００内に過度のインクを残存させないようにすることができる。
【００４６】
しかも、図３の通りインクカートリッジ１００内のインク圧力とインク残量とは相関があり、インクエンドセンサー２３５は図４に示すようにインク圧力に基づいてインクエンドを検出しているので、判定ユニット３６が判定に依存する第１の圧力ＰＧ（インクエンド検出圧力）を正確に判定できる。この点は、メカニカルセンサーを使用した特許文献４では実現することができないものである。
【００４７】
（第１，第２の圧力）
次に、上述した第１，第２の圧力ＰＧ，ＰＭについて、図５を参照して説明する。図５は、インクカートリッジ１００からインク流路３０を経て記録ヘッド７，８に至る流路での圧力損失や水頭差を説明するための図である。なお、本実施形態では、図５に示すように、インク流路３０は、記録ヘッド７，８の上流側に、記録ヘッド７，８側が所定の負圧になった時に開放される弁例えば減圧弁３１を含んでいる。ここで、インクカートリッジ１００内のインク残量の変化により記録ヘッド７，８の手前の減圧弁３１までのインク供給路内の圧力は変化するが、減圧弁３１があるため記録ヘッド７，８側への影響を排除できる。
【００４８】
本実施形態では、画質保証のための第１の圧力ＰＧは、ノズル面を水頭の基準面とすると、印刷時でのインクカートリッジ１００の出口から弁３１の中心までの流路の最大圧力損失（−ΔＰ１）と、インクカートリッジ１００の出口と弁３１の中心との間の水頭差１（−ΔＨ１）とに基づいて算出される。つまり、第１の圧力（ＰＧ）＝|最大圧力損失（−ΔＰ１）＋水頭差１（−ΔＨ１）|である。
【００４９】
従って、インクカートリッジ１００が図２に示す加圧ユニット３８により加圧されることで、インクカートリッジ１００の出口（供給口）での圧力が第１の圧力ＰＧ以上であれば、図５に示す流路３０での圧力損失や水頭差の影響を受けても、弁３１に常時インクが供給不足となることなくインクを圧送できる。これにより、記録ヘッド７，８から常に一定値の大きさのドットを吐出でき、印刷品質が保証される。よって、第１の圧力ＰＧをインクエンドポイントとして、インクエンド検出後は印刷開始を禁止することで、印刷品質を保証することができる。
【００５０】
なお、印刷時の流路での最大圧力損失とは、最大流量でかつインク粘度が最も高くなる低温時での流路損失である。印刷時の最大流量をＱ１［ｍ３／ｓ］、流路抵抗をＲ１［Ｐａ・ｓ／ｍ３］とすると、最大圧力損失（−ΔＰ１）＝Ｑ１×Ｒ１［Ｐａ］となる。
【００５１】
第１の圧力ＰＧを求めるには、上述した通り計算によって求めても良いが、印刷を実行して、印刷品質を保証できるドットを印字できた時のインクカートリッジ１００の出口（供給口）付近での最低圧力をモニターしても良い。このモニターは、インクカートリッジ１００に内蔵されるインクエンドセンサー２３５の出力を対象としても良い。こうすると、第１の圧力ＰＧをインクエンドポイントとして検出するインクエンドセンサー２３５の出力にて第１の圧力ＰＧが設定されるので、インクエンドセンサー２３５とインクカートリッジ１００の出口（供給口９）までの流路損失などの補正は不要である。そうでない場合は、インクエンドセンサー２３５とインクカートリッジ１００の出口（供給口９）までの流路損失などに基づいて、第１の圧力ＰＧを補正してエンドポイントの圧力を設定することができる。
【００５２】
次に、第２の圧力ＰＭについて考察する。上述したように、記録ヘッド７，８のノズル面にてメニスカスが壊れないインクカートリッジ１００の出口での限界圧力が、第２の圧力ＰＭの下限である。通常、図５に示す弁３１の弁が開く記録ヘッド側の設定圧力は、記録ヘッド７，８のメニスカスが壊れる圧力より高く設定されている。従って、第１の圧力ＰＧよりも低い圧力では、弁３１よりインクカートリッジ側の流路の圧力が弁３１の開く圧力よりも低く弁３１が開きっ放しの状態となる領域が含まれる。この状態でクリーニング終了時に記録ヘッド７，８のノズルのメニスカスが壊れると、弁３１が開いているため、記録ヘッド７，８のノズル側から図１及び図２に示すキャッピング装置１２側に、一旦排出されて汚染されたインクや空気が流路３０に沿って逆流し、この逆流により流路３０内の圧力が上昇してメニスカスが復活する圧力まで逆流が進行する。
【００５３】
この事態は、記録ヘッド７，８から流路３０にかけてのメンテナンス作業を煩雑化させるので、メーカーにとって避けなければならない事態である。そこで、本実施形態では、クリーニング終了時にインクカートリッジ１００の出口圧力が第２の圧力ＰＭの下限に達しないように、第１の圧力ＰＧに基づいて印刷やクリーニングの開始の可否を判断している。
【００５４】
ここで、メニスカスを破壊させないための第２の圧力ＰＭの下限は、ノズル面を水頭の基準面とすると、記録ヘッド７，８のノズルのメニスカスがなくなるときの圧力(メニスカスが壊れない水頭差もしくはメニスカス強度ともいう。)（＋ΔＨ３）と、インクカートリッジ１００の出口から記録ヘッド７，８のノズル面までの間の水頭差２（−ΔＨ２）とに基づいて算出される。つまり、第２圧力（ＰＭ）＝|記録ヘッド７，８のノズルのメニスカス強度（＋ΔＨ３）＋水頭差２（−ΔＨ２）|である。
【００５５】
また、クリーニング動作の中で記録ヘッド７，８からのインクの吐出（フラッシング）やクリーニング終了時に印刷（画質は保証しない）を可能とする場合には、第２の圧力ＰＭは、記録ヘッド７，８のノズルのメニスカス強度（＋ΔＨ３）と印刷時のインクカートリッジ１００の出口から記録ヘッド７，８のノズルまでの流路の最大圧力損失（−ΔＰ２）とインクカートリッジ１００の出口から記録ヘッド７，８のノズル面までの間の水頭差２（−ΔＨ２）とに基づいて算出される。つまり、第２圧力（ＰＭ）＝｜記録ヘッド７，８のノズルのメニスカス強度（＋ΔＨ３）＋印刷時のインクカートリッジ１００の出口から記録ヘッド７，８のノズルまでの流路の最大圧力損失（−ΔＰ２）＋インクカートリッジ１００の出口から記録ヘッド７，８のノズル面までの間の水頭差２（−ΔＨ２）である。
【００５６】
図３において、第１の圧力ＰＧと第２の圧力ＰＭとの間の圧力差が、クリーニング時の最大インク消費量Ｑ以上のインク残量（Ｂ−Ａ）に相当していれば良い（Ｑ＜Ｂ−Ａ）。こうすれば、インクエンドセンサー２３５にてインクエンド（第１の圧力ＰＧ）が検出される時期ｔ０より前の時期ｔａの指令に基づくクリーニング動作の開始を許可しても、動作終了時の前に第２の圧力ＰＭの下限に到達してしまうことがない。
【００５７】
（クリーニング方法）
次に、本実施形態でのクリーニング方法について、図６を参照して説明する。図６において、インクカートリッジ１００に内蔵されたインクエンドセンサー２３５にてインクエンドか否かが検出される（ステップＳ１）。次に、図２の例えば判定ユニット３６にエンドセンサーフラグがセットされているか否かが判定ユニット３６にて判断される（ステップＳ２）。なお、インクエンドセンサー２３５にてインクエンドが検出されたら、判定ユニット３６の記憶部にインクエンドセンサーフラグがセットされている。
【００５８】
ステップＳ２での判断が、ＹＥＳであればステップＳ３に、ＮＯであればステップＳ４に移行する。ステップＳ３ではエラーとなり、もしクリーニング指令があってもクリーニングの開始は判定ユニット３６で不許可となる。
【００５９】
ステップＳ４では、廃インクタンク１８，１９についての保護カウンターがチェックされる。この保護カウンターは例えば判定ユニットにおいて、クリーニング時のインク消費量とクリーニング回数とに基づいてソフトカウントすることを意味する。この保護カウントに基づいて、廃インクタンク１８，１９が満杯になったか否かが判断される（ステップＳ５）。
【００６０】
ステップＳ５の判断が、ＹＥＳであればステップＳ６へ、ＮＯであればステップＳ７へとそれぞれ移行する。ステップＳ６ではエラーとなり、廃インクタンク１８，１９のいずれか一方が満杯であるので、もしクリーニング指令があってもクリーニングの開始は判定ユニット３６で不許可となる。
【００６１】
ステップＳ７では、ステップ３及びステップ６のエラーがあったか否かが判断される。ステップＳ７での判断が、ＹＥＳであればクリーニングは開始不可となり、ＮＯであればクリーニングの開始は許可される。
【００６２】
（インクカートリッジ）
次に、インクカートリッジ１００の一例について説明する。図７は、インクカートリッジ１００の分解組立斜視図である。このインクカートリッジ１００は、上述した印刷装置のカートリッジ装着部に着脱可能に装着される。このインクカートリッジ１００は、図７に示すように、図２に示す加圧ユニット３８からの加圧流体が導入される加圧室１０３を区画形成した容器本体１０５と、加圧室１０３の加圧により貯留しているインクを、インク導出部材１０７ａから排出するインクパック１０７と、印刷装置の記録ヘッド７，８にインクを供給するためのインク供給口１０９と、インクパック１０７とインク供給口１０９との間に介在してインク残量の検出を行うインク検出ユニット１１１とを備えている。
【００６３】
容器本体１０５には、袋体収容部１０３ａと、インク検出ユニット１１１を収容する検出ユニット収容部１１３とが区画形成されている。
【００６４】
袋体収容部１０３ａの開放面は、インクパック１０７の収容後に封止フィルム１１５によって封止され、加圧室１０３が密封室になる。袋体収容部１０３ａと検出ユニット収容部１１３との間を区画する隔壁１０５ａには、加圧室１０３内に加圧空気を送給する加圧口１１７が装備されている。インクカートリッジ１００を印刷装置に装着すると、加圧口１１７及び加圧室１０３を介してインクパック１０７を加圧することが可能になる。
【００６５】
インクパック１０７は、可撓性袋体１０７ｂの一端側に、インク検出ユニット１１１の接続針１１１ａが挿入接続される筒状のインク導出部材１０７ａを接合したものである。インクパック１０７のインク導出部材１０７ａは、隔壁１０５ａに形成した接続口挿通用の開口１１８を気密に挿通され、その先端が検出ユニット収容部１１３内に突出する。インクパック１０７には、インク検出ユニット１１１を接続する前に、予め脱気度の高い状態に調整されたインクが充填され、封止フィルム１０８にて封止される。袋体収容部１０３ａにインクパック１０７を装着したときには、可撓性袋体１０７ｂの前後の傾斜部１０７ｃ，１０７ｄの上に、樹脂製のスペーサ１１９が装着される。これによりインクパック１０７が袋体収容部１０３ａ内で衝撃や振動で不安定になることを防止できる。
【００６６】
検出ユニット収容部１１３にインク検出ユニット１１１が装着される際には、接続針１１１ａにより封止フィルム１０８が突き破られると共に、インク導出部材１０７ａ内に配置した弁機構（図示せず）が接続針１１１ａにより作動されてインクの導出を可能とする。
【００６７】
検出ユニット収容部１１３及び封止フィルム１１５の上には、樹脂製のカバー１２１が装着される。カバー１２１は、容器本体１０５の上に被せると、図示しない係合手段が、容器本体１０５側の係合部１２２に係合して、容器本体１０５に固定される。
【００６８】
（インク検出ユニット）
図８はインク検出ユニット１１１の分解斜視図であり、図９はダイヤフラムを除いた組立状態を示すインク検出ユニット１１１の概略斜視図である。図１０はインクパック１０７が充満状態の時のインク検出ユニット１１１の断面図であり、図１１はインクパック１０７が空状態の時のインク検出ユニット１１１の断面図である。なお、図１０及び図１１は、液体流入口２０４から液体流出口２０５までの間を、移動部材２１０に形成される流路に沿って切断した断面図である。
【００６９】
本実施形態のインク検出ユニット１１１は、ユニット本体２００の背面側の接続針１１１ａ（図７，図８）とインク流入口１０４（図９，図１０）を介してインクをインク検出室２０２（図８，図９，図１０）に導き、インク流出口２０５（図１０）及びインク導出部材１１１ｂ（図８，図９）を介してインクを導出する過程で、インク残量を検出するものである。なお、図７に示す封止フィルム２１１ｃは、インク導出部材１１１ｂの出口を液密にシールするものであり、インクカートリッジ１００をプリンターに装着した際には、プリンター側のインク導出針が封止フィルム２１１ｃを突き破ってインク導出部材１１１ａに刺入される。
【００７０】
図８からわかるように、このインク検出ユニット１１１は、ユニット本体２００と、ユニット本体２００の凹所２０３中に配置される移動部材２１０及び捩りコイルスプリング２２０と、ユニット本体２００を封止するダイヤフラム２０１とを有する。
【００７１】
ユニット本体２００の凹所２０３には、図１０に示すように長手方向の一端側にインク流入口２０４が、その他端側にインク流出口２０５が設けられている。インク流入口２０４はインク検出ユニット１１１の接続針１１１ａ（図７，図８）と連通している。
【００７２】
移動部材２１０は、インク検出室２０２内にて揺動軸２１１を中心として揺動変位する。移動部材２１０の、揺動軸２１１から離れた位置には、受圧板２１２が設けられている。受圧板２１２の上面２１２ｂは、ダイヤフラム２０１と対向している。
【００７３】
受圧板２１２は、インクを液体流入口２０４側より後述する検出空間部２３４に導く第１の流路２１５を有する。受圧板２１２は、インクを検出空間部２３４より液体流出口２０５に導く第２の流路２１６を有する。図８及び図１０に示すように、第１，第２の流路２１５，２１６のうち、受圧板２１２の上面２１２ｂの部分は、受圧板２１２の上面２１２ｂに設けられた開口２１５ａ，２１６ａをダイヤフラム２０１で封止することによって形成されている。
【００７４】
移動部材２１０の受圧板２１２は、付勢部材の一例である捩りコイルスプリング２２０により、図１０及び図１１に示す矢印Ａ方向に回転付勢される。ダイヤフラム２０２は、ユニット本体２００と移動部材２１０の受圧板２１２とに熱溶着によって取り付けられる。
【００７５】
移動部材２１０は、インク検出室２０２内のインクの圧力に応じて揺動し、これに伴い受圧板２１２の位置が変化する。このような受圧板２１２の変位に伴って、受圧板２１２に取り付けられたダイヤフラム２０１も変位し、これによって、インク検出室２０２の容積が変化する。
【００７６】
（インク検出部）
図１０及び図１１に示すように、インク検出ユニット１１１におけるインク検出部２３０は、ユニット本体２００の底壁２０８ａに貫通形成したインク誘導路２３１，２３２と、このインク誘導路２３１，２３２に連通するインク誘導路２３３とから成る検出空間部２３４を有する。インク検出部２３０はさらに、底壁２０８ａと共に検出空間部２３４を区画形成すると共に、検出空間部２３４に臨んで配置される圧電型検出手段例えば圧電型センサー（インクエンドセンサー）２３５を有する。インクエンドセンサー２３５は、検出空間部２３４に振動を印加すると共に、その振動に伴う残留振動波形を検出するものである。
【００７７】
このインクエンドセンサー２３５は、インク誘導路２３１，２３２が受圧板２１２により覆われているか否かで異なる残留振動波形を検出することができる。この検出原理は特許文献１に開示されている。
【００７８】
図１０に示すように、インクパック１０７から加圧されたインクが供給されている状態では、インクエンドセンサー２３５により検出空間部２３４に対して振動を印加すると、例えば図１２（Ａ）に示す残留振動波形が観測される。一方、図１１に示すように、インクパック７からインクが供給されていない状態では、インクエンドセンサー２３５により検出空間部２３４に対して振動を印加すると、例えば図１２（Ｂ）に示す残留振動波形が観測される。このように、インクエンドセンサー２３５から剛体である受圧板２１２までの距離の相違により、残留振動波形の減衰が異なる。よって、インクエンドセンサー２３５での励起後一定時間経過した時点の残留振動波形の振幅を、図４に示すしきい値と比較する等して検出することで、図１１に示すインクパック７のインクエンド状態を図１０の状態とは区別して検出することができる。この検出は、残留振動の継続時間や、残留振動波形の周波数をカウントすることでも良い。
【００７９】
本実施形態では、図１１の状態の時に示す残留振動波形をインクエンドセンサー２３５にて検出することで、インクパック１０７内のインクが消尽されたことのインクエンドの検出を行なっている。この際、インクエンドに相当するインク圧力は、図４の通り、画質保証のための第１の圧力ＰＧに設定されている。
【００８０】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【符号の説明】
【００８１】
７，８  記録ヘッド、２０  クリーニング機構、３０  インク流路、３１  弁、
３６  判定ユニット、１００  インクカートリッジ、２３５  インクエンドセンサー、
ＰＧ  第１の圧力、ＰＭ  第２の圧力
【図１】
2009220564.tif 000003
【図２】
2009220564.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009220564.tif 000007
【図６】
2009220564.tif 000008
【図７】
2009220564.tif 000009
【図８】
2009220564.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2009220564.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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