(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクが充填可能な液室および該インクを吐出可能なインク吐出孔が形成されたインクジェットヘッドを準備し、該インクジェットヘッドの液室にインクを充填するに当り、
該インクには、
インクが収納された容器内を吸引することによりインクを脱気する脱気工程と、
該脱気工程の終了後に該インクが収納された容器内の該インクの表面を除く面に大気を噴射することにより該容器内に大気を導入する大気導入工程と、
を含む脱気処理が施され、
該脱気処理が施されたインクをＣＯ２を充填した前記液室に充填する、
ことを特徴とするインクジェットヘッドへのインク充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドへのインクの充填方法に関し、さらに詳しくは、複写機、ファクシミリ装置、プリンター装置等に用いられ、吐出孔から記録紙にインクを噴射することにより画像を形成することができるインクジェットヘッドへのインクの充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インク液滴を吐出孔から吐出して画像を出力するインクジェット方式のプリンター装置は、低音性に優れ、小型化が容易であることから、近時広く使用されており、このインクジェットプリンターは、高画質、高速度化によりインクジェットヘッド（以下、単にヘッドという）のインクを吐出する穴が小さく、数多くなっている。このため、インクヘッド内の配管経路もそれにつれて細く、複雑になっている。
【０００３】
従来のこの種のインクジェットプリンターはインクを吐出するインク吐出孔およびインク吐出エネルギーを発生する圧電素子を有するインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドに連結され、インクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジとからなっており、このインクジェットプリンターでは、ヘッドに形成された吐出孔からインク液滴を記録紙上に噴射することにより、記録紙に画像を形成するようになっている。そして、この画像の品質項目にはドット密度、ドット位置精度、濃度ムラ、シャープネス等が挙げられる。
【０００４】
上述した品質項目の中のドット密度は代表的に３００ＤＰＩ程度であるが、画像の解像力を上げるためにドット密度を４００ＤＰＩ、６００ＤＰＩと高めるには、ドット密度を決定するためのドット間ピッチとドット径を小さくする必要がある。
【０００５】
このドット径はヘッドから噴射されるインク液滴の体積と一次関数の関係にあるため、噴射されるインク液滴の体積を計測してインク液滴の体積のコントロールを行なわなければ、高い解像力を有する画像を得ることができない。ここで、例えば、６００ＤＰＩでの画像のドット径は４０μｍ程度でその液滴の体積は３０ｐｌ（ピコリットル）程度と非常に微小なものである。
【０００６】
一方、このような微小なインク液滴の噴射特性を計測する装置にあっては、インクを吐出孔から直接噴射させてその特性値を計測するようにしているが、インクを吐出孔から噴射させるには、当然のことながらヘッドの液室内にインクを充填する必要がある。このときにインクの充填が不十分な場合には、ヘッドが正常な噴射を行なわないため、正確な噴射特性値の計測を行なうことができないため、図６に示すような装置によってインクを液室内に確実に充填できるようにしている。
【０００７】
すなわち、図６は従来のインク充填装置を示す図であり、この充填装置は、インク１が収納されたインクタンク２と、インクタンク２と大気とを連通または遮断可能な大気開放弁３と、インクタンク２内を加圧することにより、インクタンク２の内部のインク１を配管４を通してヘッド５の液室に供給可能な加圧弁６と、から構成されている。
【０００８】
このようなインク充填装置にあっては、大気開放弁３を閉状態にしてインクタンク２と大気との連通を遮断した後、加圧弁６によってインクタンク２内を加圧することにより、配管４を通してヘッド５の液室内にインク１を充填するようにしている。このような正圧によるインクの充填方法では、インク１を強力にヘッド５に充填することができるため、ヘッド５の液室にインク１を確実に充填することができるというメリットがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のインクの充填方法にあっては、図７に示すように、インク１の表面張力によってヘッド５の液室５ａの角部Ｃ１に気泡が残ってしまい、液室５ａ内にインク１を十分に充填することができないという問題があった。
【００１０】
そして、このように液室５ａ内にインク１を十分に充填することができないと、圧電素子によってインク１を加圧してインク吐出孔からインクを吐出する際に、角部Ｃ１に気泡（空間）がある分だけ最適なドット密度等のインクを噴射すること等ができず、正確なインク特性を計測することが困難であるという問題があった。
また、インクを予め脱気して前記液室に充填しようとしても、脱気後のインクに気泡が混入することが避けがたく、この点も問題となっていた。
【００１１】
そこで、本発明は、インクジェットヘッドの液室内に予め脱気したインクを充填する際に、インクに気泡が混入するのを確実に防止して、該液室内に気泡が発生するのを完全に防止して液室内にインクを隙間なく充填することができ、正確な噴射特性値の計測を行なうことができるインクジェットヘッドへのインクの充填方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、インクが充填可能な液室および該インクを吐出可能なインク吐出孔が形成されたインクジェットヘッドを準備し、該インクジェットヘッドの液室にインクを充填するに当り、
該インクには、インクが収納された容器内を吸引することによりインクを脱気する脱気工程と、該脱気工程の終了後に該インクが収納された容器内の該インクの表面を除く面に大気を噴射することにより該容器内に大気を導入する大気導入工程と、を含む脱気処理が施され、該脱気処理が施されたインクをＣＯ２を充填した前記液室に充填することを特徴としている。
【００１３】
このようにインクジェットヘッドの液室にインクを充填する前にこの液室にＣＯ２を充填しておくと、液室内にインクを充填した際にインクの表面張力によって液室の角部に気泡が発生した場合に、この角部に残った気泡に混入されたＣＯ２がインクに溶け込む。このような作用はＣＯ２がインクに溶け込み易い性質を有するからである。この結果、インクを角部にまで充填させて液室内に隙間なくインクを充填することができ、正確な噴射特性値の計測を行なうことができる。
【００１４】
また、予めインクを脱気するのは、仮にインクが飽和状態である場合にＣＯ２がインクに溶け込む余地がなくなるのを防止するためである。したがって、本発明では、インクを脱気することにより、ヘッドの液室の角部に残ったＣＯ２からなる気泡をインクに確実に溶け込ませるようにして、液室内にインクを隙間なく確実に充填することができるようにしたのである。
【００１５】
本発明では、インクを脱気する際、予め、インクが収納された容器内（以下、脱気容器という）を吸引することによりインクを脱気する脱気工程と、該脱気工程の終了後に前記脱気容器内に大気を導入する大気導入工程とを実施し、かつ前記大気導入工程において、前記インクを収納した容器のインクの表面（液面）を除く面に向けて大気を噴射して該容器内に大気を導入することを必須としているが、このように脱気処理時の大気導入工程においてインク表面を除く面に大気を噴射するようにした理由を説明する。
【００１６】
インクを脱気する際には、インクが収納された脱気容器内を吸引して脱気容器の圧力を低くする。この際、例えば、アスピレータ等によって脱気容器内を吸引してインクを脱気した場合には、脱気終了後にアスピレータをＯＦＦすると、低圧状態にある脱気容器にアスピレータの水が逆流してしまうことがある。
【００１７】
このため、アスピレータをＯＦＦする前に脱気容器を大気圧に戻す必要がある。このとき、脱気容器を一気に大気圧に戻すと脱気容器内に急激な大気の流れ込みが発生してしまい、脱気されたインクに気泡が混ざって脱気した意味がなくなってしまう。このため、脱気容器を徐々に大気圧に戻す必要がある。
【００１８】
従来では、脱気容器の内部にノズル孔を設け、このノズル孔から脱気容器の内部に大気を導入する方法を採用しているが、このノズル孔がインク面に向かっている場合には、大気がインクに衝突してインクに気泡が混入してしまうことがある。
【００１９】
そこで、本発明は、大気導入工程において、大気をインクを収納した容器の上面に対向するか又は側壁に供給する等、該容器におけるインク表面を除く面に向けて大気を噴射することにより、大気がインクに衝突してインクに混入するのを防止してインクを確実に脱気することができるようにしたのである。この結果、ヘッドの液室の角部に残ったＣＯ２からなる気泡をインクに確実に溶け込ませることができ、液室内にインクを隙間なく確実に充填することができるのである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜３は本発明に係るインクジェットヘッドへのインクの充填方法を説明するために充填方法および装置の一部を参考例として示す図である。図４は本発明に係る充填方法を実施するための充填装置の構成図であり、図５は本発明によるインクの充填の手順を示すフローチャートである。
【００２１】
まず、参考例を示す図１において、１１はインク充填装置であり、このインク充填装置１１はインク１２が収納されたインクタンク１３を有している。このインクタンク１３は配管１４を通してインクジェットヘッド（以下、単にヘッドという）１５に連結可能になっており、このヘッド１５は図２に示すようにインク１２を充填可能な液室１６、インク１２を吐出可能なインク吐出孔１７ａ、液室１６にインク１２を導入する導入孔１７ｂおよびインク１２の吐出エネルギーを発生する図示しない圧電素子を有している。
【００２２】
また、インクタンク１３には大気開放弁１８が連結されており、この大気開放弁１８は電磁弁によって開閉されることにより、インクタンク１３と大気とを連通または遮断可能になっている。
【００２３】
また、インクタンク１３には加圧弁１９が連結されており、この加圧弁１９は電磁弁によって開閉されることにより、インクタンク１３の内部を加圧および加圧解除可能になっている。
【００２４】
また、配管１４には３方向弁２０が介装されており、この３方向弁２０はＣＯ２弁２１およびヘッド１５を連通する配管経路とインクタンク１３およびヘッド１５を連通する配管経路とを切換可能になっている。
【００２５】
また、ＣＯ２弁２１はＣＯ２が充填されたＣＯ２タンク２２に接続されており、電磁弁によって開閉されることにより、ＣＯ２タンク２２と配管１４を連通および遮可能になっている。
【００２６】
次に、ヘッド１５にインク１２を充填する方法を図３のフローチャートに基づいて説明する。
まず、３方向弁２０の配管経路をＣＯ２弁２１およびヘッド１５を連通する配管経路を切換えた後（ステップＳ１）、ＣＯ２弁２１を開放してＣＯ２タンク２２に充填されたＣＯ２を配管１４を通してヘッド１５に供給する（ステップＳ２）。
【００２７】
次いで、予めタイマーによって設定された任意の時間だけＣＯ２をヘッド１５に供給した場合に、タイマーがＯＦＦするのと同時にＣＯ２弁２１を閉塞してＣＯ２の供給を停止する（ステップＳ３）。
【００２８】
次いで、３方向弁２０の配管経路をインクタンク１３およびヘッド１５を連通する配管経路に切換えた後（ステップＳ４）、大気開放弁１８を閉塞することにより（ステップＳ５）インクタンク１３を密閉状態にする。次いで、加圧弁１９を開放して（ステップＳ６）、インクタンク１３内を加圧し該インクタンク１３内に収納されたインク１２を、配管１４を通してヘッド１５に供給する。このとき、ヘッド１５には導入孔１７ｂを介して液室１６内にインク１２が供給される。
【００２９】
次いで、タイマーによって設定された任意の時間だけインク１２をヘッド１５に供給した場合に、タイマーがＯＦＦするのと同時に加圧弁１９を閉塞してインク１２の供給を停止する（ステップＳ７）。次いで、大気開放弁１８を開放してインクタンク１３内の圧力を大気圧に戻す（ステップＳ８）
【００３０】
ここで、インク１２を液室１６内に充填するときの状態を図２に示す。インク１２が液室１６内に充填されると、インク１２の表面張力によって液室１６の角部Ｃに気泡が発生する。しかしながら、この気泡はＣＯ２から構成されるため、このＣＯ２がインク１２に溶け込む。このようにＣＯ２がインク１２に溶け込むのは、ＣＯ２がインクに溶け込み易い性質を有しているからである。
【００３１】
このように、ヘッド１５にインク１２を充填する前に液室１６内にＣＯ２を充填することにより、インク１２を液室１６の角部にまで充填させて液室１６内に隙間なくインク１２を充填することができる。この後、インク吐出孔１７ａから直接噴射させてその特性値を計測する際に、正確な噴射特性値の計測を行なうことができる。
【００３２】
図４、５は本発明に係るインクジェットヘッドへのインクの充填方法の実施形態を示す図である。なお、本実施形態では、上述した参考例と同様の構成には同一符号を付して説明する。
【００３３】
図４において、インクタンク（本実施形態ではインクタンクが脱気容器を構成する）１３に配管３１を通してアスピレータ３２が連結されており、このアスピレータ３２は公知のように水が貯溜され、内部に形成された通気用細孔を通る気圧で作動することにより、インクタンク１３内を吸引するようになっている。
【００３４】
また、大気開放弁１８に設けられたノズル３３は、インクタンク１３内に収納されており、このノズル３３の先端部はＲ状に形成され、ノズル３３の孔はインクタンク１３の上面に対向している。
【００３５】
次に、ヘッド１５にインク１２を充填する方法を図５のフローチャートに基づいて説明する。ここで、本実施形態は、予めインク１２を脱気する点およびその脱気方法が前記参考例と異なるものであるが、図３のフローチャートと同様のステップには同一番号を付して説明する。
【００３６】
まず、大気開放弁１８を閉塞してインクタンク１３内を密閉した後（ステップＳ１１）、アスピレータ３２をＯＮする（ステップＳ１２）。このため、アスピレータ３２によってインクタンク１３の内部が吸引される。次いで、予めタイマーによって設定された任意の時間だけアスピレータ３２を作動した場合に、タイマーがＯＦＦするのと同時にアスピレータ３２を停止する（ステップＳ１３）。この結果、インクタンク１３内のインク１２が脱気される。
【００３７】
次いで、アスピレータ３２とインクタンク１３の圧力の差によってアスピレータ３２からインクタンク１３内に水が逆流してしまうのを防止するために、大気開放弁１８を徐々に開放することにより（すなわち、大気開放弁１８を徐々に開く、または、空気タンクから少量の空気をインクタンク１３に供給する）、インクタンク１３内を徐々に大気圧に戻す。このとき、ノズル３３の孔がインクタンク１３の上面に対向しているため、大気がインク１２に衝突してインク１２に気泡が混入してしまうことがない。
【００３８】
なお、本実施形態では、ステップＳ１１〜Ｓ１３が脱気工程に相当し、ステップＳ１４が大気導入工程に相当する。以後、上述した参考例で説明したステップＳ１〜Ｓ８の動作を実行する。
【００３９】
このように本実施形態では、大気導入工程においてインクタンク１３の上面に大気を噴射することにより、大気がインク１２に衝突してインク１２に混入するのを防止することができ、インク１２を確実に脱気することができる。
【００４０】
また、この脱気したインク１２をＣＯ２が充填されたインクタンク１３内に供給したため、インクが飽和状態である場合にＣＯ２がインク１２に溶け込む余地がなくなるのを防止することができる。このため、ヘッド１５の液室１６の角部Ｃに残ったＣＯ２からなる気泡をインク１２に確実に溶け込ませることができ、液室１６内にインク１２を隙間なく確実に充填することができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、ノズル３３の孔をインクタンク１３の上面に対向させているが、本発明では、大気をインクタンク１３内のインク表面（液面）を除く面に向けて供給すれば良いことから、インクタンク１３の側壁に向けて供給しても良い。また、ノズル３３をインクタンク１３の上面に設置するのではなく、インクタンク１３の側壁に設置し、ノズル３３の孔をインクタンク１３の上方に向けても良い。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェットヘッドの液室にインクを充填する前にこの液室内にＣＯ２を充填することにより、液室内にインクを充填した際にインクの表面張力によってヘッドの液室の角部に気泡が発生した場合に、ＣＯ２がインクに溶け込み易い性質を利用して角部に残った気泡に混入されたＣＯ２をインクに溶け込ませることができる。この結果、インクを角部にまで充填させて液室内に隙間なくインクを充填することができ、正確な噴射特性値の計測を行なうことができる。
【００４３】
そして、この際、予めインクを脱気することにより、ヘッドの液室の角部に残ったＣＯ２からなる気泡をインクに確実に溶け込ませるようにして、液室内にインクを隙間なく確実に充填することができるが、本発明では、インクを脱気するに当り、インク容器内を吸引して脱気した後、大気導入時に該インク容器内のインク表面（液面）を除く面に向けて大気を噴射することにより、大気がインクに衝突してインクに混入するのを防止してインクを確実に脱気することができる。この結果、ヘッドの液室の角部に残ったＣＯ２からなる気泡をインクに確実に溶け込ませることができ、液室内にインクを隙間なく確実に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るインクジェットヘッドへのインクの充填方法を説明するための参考例を示す図であり、その充填方法を実施するための充填装置の構成図である。
【図２】  前記参考例のインクが充填されたインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】  前記参考例のインクの充填の手順を示すフローチャートである。
【図４】  実施形態を示す図であり、その充填装置および脱気装置の構成図である。
【図５】  前記本発明の実施形態のインクの充填の手順を示すフローチャートである。
【図６】  従来のインク充填装置の構成図である。
【図７】  インクが充填された従来のインクジェットヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１２  インク
１３  インクタンク（脱気容器）
１５  インクジェットヘッド
１６  液室
１８ 大気開放弁
１９ 加圧弁
３２ アスピレータ
３３ ノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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