JP5387101B2 - 液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出装置に関する。

液体を吐出する吐出部と液体を蓄えている液体貯留部とを有する液体吐出装置が知られている。その種の液体吐出装置として、例えば、インクジェットプリンター（以下、プリンター）がある。プリンターが有する印刷ヘッド（以下、ヘッド）が、吐出部に相当し、インクカートリッジが、液体貯留部に相当する。

プリンターでは、一般に、インクカートリッジの消費状態を検出することが行なわれる。インク消費状態は、例えば、特許文献１に開示の技術を利用して検出することができる。

特許第３８２４２１６号公報

ヘッドを駆動させるためには、通常、ヘッド駆動用の電圧波形であるヘッド波形（信号）が必要である。また、圧電素子が搭載されているインクカートリッジのインク消費状態を検出するためには、圧電素子に対する電圧波形であるインク検出波形（信号）が必要である。これらの波形を必要とするプリンターとして、図１Ａに示すプリンター１００がある。

プリンター１００は、制御部１０１と、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）回路１０２と、ヘッド駆動回路１０３と、インク検出回路１０４とを有する。

制御部１０１は、ヘッド波形データを生成する生成部１０１１と、インク検出波形データを生成する生成部１０１２とを有する。

ＤＡＣ回路１０２は、波形生成回路１０２１を有する。波形生成回路１０２１は、ヘッド波形とインク検出波形の両方を生成することができる回路である。

具体的には、波形生成回路１０２１は、生成部１０１１で生成されたヘッド波形データを受けた場合、そのデータを基にヘッド波形を生成し、その波形をヘッド駆動回路１０３に出力する。ヘッド駆動回路１０３が、その波形に従ってヘッドを駆動する。

一方、波形生成回路１０２１は、生成部１０１２で生成されたインク検出波形データを受けた場合、そのデータを基にインク検出波形を生成し、その波形をインク検出回路１０４に出力する。インク検出回路１０４が、その波形に従ってインク消費状態を検出する。

波形生成回路１０２１は、回路都合上、ヘッド波形とインク検出波形を同時に生成して出力することができない。そのため、ヘッド波形を出力中の場合はインク消費状態の検出を行なえないし、逆に、インク検出波形を出力中の場合はヘッド駆動を行うことができない。また、ヘッド波形とインク検出波形は、根本的に波形が違うために、共通の波形として使用することはできない。

所定単位の印字（例えば１パスの印字）に必要なインクが残っているかどうかを確認するために、所定単位の印字の開始前にインク消費状態の検出をすることがある。しかし、そうすると、上述した理由からヘッド駆動の開始が遅れてしまうため、印字処理に要する時間が長くなるおそれがある。具体的には、図１Ｂに示すように、前パス印字が終了したときにインク消費状態の検出処理が開始され（時点Ｔ１）、その検出処理が終了した後に（時点Ｔ２）、次パス印字が開始される（時点Ｔ３）。

また、所定単位の印字中にインク供給を実行すると、その印字の途中でインクが枯渇して、ヘッダのインク吐出口からインクが抜けてしまうおそれもある。特に、プリンターがいわゆる大判プリンターの場合、他のタイプのプリンターに比べて、このような問題が生じる可能性が高いと考えられる。

以上の問題は、プリンターに限らず、他種の液体吐出装置にもあり得る。

本発明の目的は、液体の消費状態に基づく液体吐出を適切に実行できる液体吐出装置を提供することにある。

液体吐出装置が、第１貯留部を備える。液体を蓄える第２貯留部から第１貯留部に液体が供給される。その液体は、第１貯留部に蓄えられ、第１貯留部から、所定単位で繰り返し液体を吐出する吐出部に供給される。

また、液体吐出装置が、吐出部に液体を吐出させる吐出信号を生成する第１生成部を備え、第１生成部とは別に、第２貯留部の液体を検出するための検出信号を生成する第２生成部を備える。

液体吐出装置が、第１動作と第２動作とを行わせる制御部を備える。第１動作は、第１生成部による吐出信号の生成と吐出部による次の所定単位の吐出とを含む。第２動作は、ポンプによる液体の供給と第２生成部による検出信号の生成と第２貯留部の液体の検出とを含む。

制御部は、第１動作を行わせている間に、第２動作を行わせる。

以上の構成により、所定単位の吐出を行っている間に、第２貯留部の液体の検出を行なうことができ、且つ、次の所定単位の吐出が開始される前に、その次の吐出に必要な液体を蓄えることができる。故に、液体の消費状態に基づく液体吐出を適切に実行することができる。

なお、上述した第１貯留部は、第２貯留部から吐出部への液体供給路であっても良いし、その液体供給路とは別に設けられた、液体を蓄えるスペースを具備する部材であっても良い。

図１Ａは、ヘッド波形とインク検出波形を一つの回路で生成するプリンターの機能ブロックを示す。図１Ｂは、図１Ａに示したプリンターでの１パス印字処理とインク消費状態検出とのタイミングチャートを示す。 図２は、本発明の一実施形態に係る液体吐出装置が適用されたインクジェットプリンターの機能ブロックを示す。 図３Ａは、図１Ｂと同じ図面である。図３Ｂは、本発明の一実施形態での１パス印字処理とインク消費状態検出とのタイミングチャートを示す。 図４は、本発明の一実施形態で行なわれる印刷処理の流れを示す。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る液体吐出装置が適用されたインクジェットプリンター（以下、プリンター）を説明する。

図２は、本発明の第一実施形態に係るプリンター１１０の機能ブロックを示す。

プリンター１１０は、ＤＡＣ（Digital Analog Converter）回路１１２、ヘッド駆動回路１１３、印刷ヘッド（以下、ヘッド）２０１、インク検出回路１１４、インクカートリッジ２０２、インクバッファ２０３、インク供給装置２１０、及び制御部１１１を有する。

ＤＡＣ回路１１２は、制御部１１１からのデジタル信号（データ）をアナログ信号に変換する回路である。ＤＡＣ回路１１２には、ヘッド駆動用の電圧波形であるヘッド波形（信号）を生成する回路１１２１が設けられる。また、その回路１１２１とは別に、インクカートリッジ２０２のインク消費状態を検出するための電圧波形であるインク検出波形（信号）を生成する回路１１２２が設けられる。

ヘッド波形生成回路１１２１は、制御部１１１からヘッド波形データを受け、そのデータを基にヘッド波形を生成し、その波形をヘッド駆動回路１１３に出力する。ヘッド駆動回路１０３が、インクを吐出するかどうかを示す吐出データとそのヘッド波形とに従ってヘッド２０１を駆動する。

インク検出波形生成回路１１２２は、制御部１１１からインク検出波形データを受け、そのデータを基にインク検出波形を生成し、その波形をインク検出回路１１４に出力する。インク検出回路１０４が、その波形に従って、インクカートリッジ２０２のインク消費状態（言い換えれば、インク残量）を検出する。

これらの回路１１２１及び１１２２は、それぞれが所定種類の波形を生成すれば良いので、並行して動作することができる。

ヘッド２０１は、多数のノズルを有しており、ヘッド駆動回路１１３により駆動される。ヘッド２０１は、供給されてきたインクに基づくインク滴を各ノズルから吐出する。ヘッド２０１は、キャリッジ（図示せず）により一方から他方へ走行しながら印字する。本実施形態の説明では、一方から他方へのヘッド２０１の走行を「パス」と言う。なお、ヘッド２０１は、走行しないタイプのヘッドであっても良い。

インク供給装置２１０は、インクカートリッジ２０２内のインクをヘッド２０１に供給するための装置である。インク供給装置２１０は、例えば、インクカートリッジ２０２からヘッド２０１へのインク供給路２０４と、インクカートリッジ２０２からからインクバッファ２０３にインクを供給するためのポンプ２０５と、インクの逆流を防ぐための弁２０８１、２０８２と、インクバッファ２０３へと供給したインクの戻りを防ぐ自己封止弁２０６とを有する。上流側（インクカートリッジ２０２側）の弁２０８１と下流側（ヘッド２０１側）の弁２０８２との間にポンプ２０５が設けられる。下流側の弁２０８２のより下流に、自己封止弁２０６が設けられる。

ポンプ２０５内部は、例えば、弾性シート（例えばゴム膜）２０５３によって、インク供給路２０４と反対側の第１の部屋２０５１とインク供給路側の第２部屋２０５２とに仕切られている。そして、第１の部屋２０５１には、第２の部屋２０５２側に付勢する付勢部材（例えばバネ）２０５４が設けられている。

ポンプ２０５の動作としては、吸引動作と送り出し動作とがある。吸引動作では、第１の部屋２０５１内の減圧が行なわれることで、インクカートリッジ２０２からインクが吸引される。送り出し動作では、第１の部屋２０５１内の減圧の解除（大気解放）が行なわれることで、付勢部材２０５４の付勢圧により、下流側へインクが送り出される。送り出されたインクが、インクバッファ２０３に蓄えられる。

なお、インク供給装置２１０は上記の装置に限らず、他種の装置が採用されても良い。例えば、本出願人の別の出願（特願２００８−２２２０４７号（本出願時点では未公開））に開示されている液体供給装置の一実施形態が適用されたインク供給装置が採用されても良い。

自己封止弁２０６よりもインクカートリッジ２０２側に、インクバッファ２０３が設けられる。インクバッファ２０３は、ヘッド２０１に供給されるインクを蓄えるためのバッファである。インクバッファ２０３に蓄えられている。図２にグレーで示す部分、すなわち、ヘッド２０１内のインク、インクバッファ２０３内のインク、自己封止弁２０６におけるインク、及び、ヘッド２０１とインクバッファ２０３との間の経路２１３内のインクの総量が、次パス印字（次の１パスでの印字）で必要とされるインクの量以上である。それが実現されるよう、インクバッファ２０３の容積や経路２１３の容積が定義されている。なお、インクバッファ２０３に代えて、経路２１３がより長くされる等の方法が採られても良い。また、インクバッファ２０３の容量は、少なくとも一所定単位の液体吐出が可能なだけの容量である。

制御部１１１は、例えば、プロセッサやメモリ等を備えた回路基板であっても良いし、プロセッサであっても良い。制御部１１１は、ヘッド波形データ生成部１１１１、インク検出波形データ生成部１１１２、インク供給制御部１１１３及び印刷処理制御部１１４を有し、インク消費量カウント値１１１５及びバッファ閾値１１１６を管理する。

ヘッド波形データ生成部１１１１は、ヘッド波形データを生成し、そのデータをヘッド波形生成回路１１２１に送信する。

インク検出波形データ生成部１１１２は、インク検出波形データを生成し、そのデータをインク検出波形生成回路１１２２に送信する。

インク供給制御部１１１３は、インク供給装置２１０の動作、例えばポンプ２０５の動作を制御する。

印刷処理制御部１１１４は、生成部１１１１、１１１２、及びインク供給制御部１１１３の動作を制御する。

インク消費量カウント値１１１５は、ヘッド２０１から吐出されたインク滴の数を表すカウント値である。この値１１１５は、インクバッファ２０３にインクが供給された場合に、制御部１１１によってリセットされる。

バッファ閾値１１１６は、インクバッファ２０３に蓄えられているインクの量の下限を表す値である。バッファ閾値１１６は、カウント値１１１５と比較される。

以上の制御部１１１は、第１動作と第２動作とを行わせる。第１動作は、ヘッド波形の生成と次パス印字とを含む。第２動作は、ポンプ２０５によるインクの供給とインク検出波形の生成とインク消費状態の検出とを含む。制御部１１１は、第１動作を行わせている間に、第２動作を行わせる。

以上の構成により、１パスでの印字を行っている間に、インクカートリッジ２０２のインク消費状態の検出を行なうことができ、且つ、次パス印字が開始される前に、その次のパスでの印字に必要なインクを蓄えることができる。故に、複数のパスでの印字を必要とする印刷処理（例えば１ページの印刷の処理）に要する時間を短縮でき、且つ、印字中にインクが枯渇してしまうことを防ぐことができる。

印刷処理に要する時間の短縮は、縦に並んだ図３Ａと図３Ｂを比較からわかる。

図３Ａは、図１Ｂと同じ図面であり、図３Ｂとの比較のために用意された従来の形態の図である。図３Ｂは、本実施形態での１パス印字処理とインク消費状態検出とのタイミングチャートを示す。

図３Ａと図３Ｂとの比較によれば、インク消費状態の検出が終了する前に（時点Ｔ２の前に）、次パス印字が開始され（時点Ｔ４）、その次パス印字の間に、インク消費状態の検出が終了する（時点Ｔ２）。このため、前パス印字の終了から次パス印字の開始までの時間（印刷開始処理中時間）が、図３Ａに示す時点Ｔ１と時点Ｔ３との間の時間から、図３Ｂに示す時点Ｔ１と時点Ｔ４との間の時間に短縮される。つまり、印刷開始処理中時間が、時点Ｔ４と時点Ｔ３との時間分短縮される。

また、次パス印字の間に、その次のパスでの印字のための、インクバッファ２０３へのインクの供給が、終了する。このため、その次のパスでの印字において、インクが枯渇してインク抜けが生じる可能性を低減することができる。

図４は、本実施形態で行なわれる印刷処理の流れを示す。この印刷処理は、１パスでの印字に関わる処理である。

前述したように、第１動作が行われている間に、第２動作が行われる。従って、第１動作と第２動作が並行して行われることになる。

まず、第１動作に関わるステップ４０１〜４０３を説明する。

ステップ４０１で、印刷処理制御部１１１４が、ヘッド波形データ生成部１１１１に、ヘッド波形データを生成させる。ヘッド波形データ生成部１１１１は、そのデータをヘッド波形生成回路１１２１に出力する。

ステップ４０２で、ヘッド波形生成回路１１２１が、ヘッド波形データを基にヘッド波形を生成し、その波形をヘッド駆動回路１１３に送信する。

ステップ４０３で、ヘッド駆動回路１１３が、その波形を基にヘッド２０１を駆動する。

次に、第２動作に関わるステップ４１１〜ステップ４１１を説明する。

ステップ４１１で、印刷処理制御部１１１４が、インク消費量カウント値１１１５がバッファ閾値１１１６を超えているか否かの判断を行なう。インク消費量カウント値１１１５がバッファ閾値１１１６を超えていると、多くのインクが消費されたということであるため、次パス印字に必要なインクが保証できないおそれがある。このため、その判断の結果が肯定的の場合に、ステップ４１２〜４１５が行われ、その判断の結果が否定的の場合に、ステップ４１２〜４１５がスキップされる。

ステップ４１２で、印刷処理制御部１１４が、インクバッファ２０３へのインク供給をインク供給制御部１１３に行わせる。インク供給制御部１１３は、ポンプ２０５を動作させて、インクカートリッジ２０２内のインクをインクバッファ２０３に供給する。なお、その際、インク供給制御部１１３は、ポンプ２０５によるインクの供給を行う前に、ポンプ２０５を動作させる動作量を計算し、計算された動作量でポンプ２０５を動作させることができる。例えば、インク供給制御部１１３は、インク消費量カウント値１１１５とバッファ閾値１１１６との差分を計算し、計算された差分を基に、ポンプ２０５の動作量を計算する。その差分が小さければ、動作量が少なく、その差分が大きければ、動作量が大きくなる。

ステップ４１３で、印刷処理制御部１１１４が、インク検出波形データ生成部１１１２に、インク検出波形データを生成させる。インク検出波形データ生成部１１１２は、そのデータをインク検出波形生成回路１１２２に出力する。

ステップ４１４で、インク検出波形生成回路１１２２が、インク検出波形データを基にインク検出波形を生成し、その波形をインク検出回路１１４に送信する。

ステップ４１５で、インク検出回路１１４が、その波形に従い、インクカートリッジ２０２内の圧電素子を駆動し、この駆動によっておきる共振を検出し、共振の検出に基づいて、インクカートリッジ２０２内のインクの有無をインク消費状態として検出する。インク検出回路１１４は、インク消費状態の検出結果を制御部１１１に通知する。制御部１１１は、そのインク消費状態検出の間に行われている印字の次のパスでの印字が可能か否かを、そのインク消費状態検出の結果に基づいて判断する（次のパスの印字の分のインクは、そのインク消費状態検出と同じ第２動作で供給されるので、供給動作が完了してもインクがインクカートリッジ２０２内に残っているならば、次のパスではインク枯渇が生じないことが保証される）。その判断の結果が否定的であれば、制御部１１１は、所定のエラー処理を行なうことができる（例えば現在のパスの印字が終わったタイミングで印刷を中断してエラーメッセージを出力することができる）。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。例えば、液体吐出装置は、インクジェットプリンターに限定されず、インク以外の液体を吐出するその他の液体吐出装置であっても良い。つまり、印刷に限らない他の記録を行う液体吐出装置であっても良い。ここで、「記録」は、印刷による記録以外に、例えば所定の特性を有する材料を含む液体を、被記録媒体としての回路基板上に吐出して配線パターンや画素などを描画する記録をも含む。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が分散または溶解された液体を吐出する液体吐出装置であっても良い。

１１０…インクジェットプリンター １１２１…ヘッド波形生成回路 １１２２…インク検出波形生成回路

Claims (4)

1. 所定単位の記録において繰り返し液体を吐出する吐出部と、
   前記吐出部に供給する液体を蓄える第１貯留部と、
   前記第１貯留部に供給する液体を蓄える第２貯留部と、
   前記第２貯留部から前記第１貯留部に液体を供給するためのポンプと、
   前記吐出部に液体を吐出させる吐出信号を生成する第１生成部と、
   前記第２貯留部の液体を検出するための検出信号を生成する第２生成部と、
   前記第１生成部による吐出信号の生成と前記吐出部による次の所定単位の記録における吐出とを含む第１動作と、前記ポンプによる液体の供給と前記第２生成部による検出信号の生成と前記第２貯留部の液体の検出とを含む第２動作とを並行して行わせ、前記第２貯留部の液体の検出中に行われている所定単位の記録の次の所定単位の記録における吐出が可能か否かを、前記第２貯留部の液体の検出結果に基づいて判断する制御部と、
   を備えることを特徴とする液体吐出装置。
2. 前記第２動作における前記第２貯留部の液体の検出は、前記検出信号を供給した事に対する反応に基づいて、前記第２貯留部の液体が、所定量以上残っているか否かを検出する、
   請求項１記載の液体吐出装置。
3. 前記第２貯留部は、少なくとも一所定単位の記録に必要な液体吐出が可能なだけの液体容量を持つ、
   請求項１又は２記載の液体吐出装置。
4. 前記第２動作は、前記ポンプによる液体の供給を行う前に、前記ポンプを動作させる動作量を計算することを含む、
   請求項１ないし３のうちのいずれかに記載の液体吐出装置。
   

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