(57)【要約】　　　（修正有）【課題】従来の残留気泡を押し出す目的のインク供給側からの加圧に代わって、残留気泡を充分に除去する装置を提供すること。【解決手段】ノズル開口２２を密閉し、インク充填経路を密閉した状態でインク供給側からインク貯留部１５内のインクを吸引して発生した負圧によりインク貯留部の空気層体積が膨張する量だけ発生する記録ヘッド１８内のインク供給側に向かうインクの流れの効果と、記録ヘッド内の圧力発生部２０側に残留した残留気泡が有する浮力の効果とを利用し、さらにインク供給側からインクが吸引された際に記録ヘッド１８内部ではインク流れよどみ点が発生しないインク流路構造となっていることにより、記録ヘッド内フィルタ１９のノズル側の面で滞留しまう残留気泡を残らずフィルタのインク供給側に誘導する。誘導された残留気泡がインク貯留部１５の空気層に移動して消散することにより、記録ヘッドの圧力発生部から残留気泡を除去する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯留するインク貯留部と、該インク貯留部からの前記インクが供給され、チャンバ内に圧力を発生させることによりノズル開口からインク滴を吐出する液滴噴射式記録ヘッドと、前記ノズル開口を介して前記チャンバ内を吸引するノズル側吸引手段と、前記インク貯留部を介して前記液滴噴射式記録ヘッド内に発生する気泡を吸引し、前記インク貯留部内に設けられた空間に前記気泡を消散させるインク供給側吸引手段と、該インク供給側吸引手段により前記気泡を吸引、消散させる際に、前記ノズル開口から前記チャンバ内に気泡が侵入しないようにするための前記ノズル開口を密閉する手段と、を少なくとも具備することを特徴とする液滴噴射式記録装置。
【請求項２】
前記インク供給側吸引手段により前記気泡を吸引、消散させる際に、前記ノズル開口から前記チャンバ内に気泡が侵入しないようにするための前記ノズル開口を密閉する手段を具備することを特徴とする、請求項１に記載の液滴噴射式記録装置。
【請求項３】
前記液滴噴射式記録装置に前記液滴噴射式記録ヘッドを設置した状態で、前記残留気泡が自身の浮力によって自然に鉛直方向上側に集積されるようなインク流路構造を前記液滴噴射式記録ヘッドが内部に有することを特徴とする、請求項１または２に記載の液滴噴射式記録装置。
【請求項４】
前記インク貯留部の少なくとも１つの外壁面が、可撓膜であることを特徴とする、請求項１、２、３に記載のインク充填装置。
【請求項５】
前記インク供給側吸引手段は、インクを吸引する吸引ポンプと該吸引ポンプの吸引を補佐するようにインク流路の開閉を行う開閉弁とから構成することを特徴とする、請求項１、２、３、及び４に記載の液滴噴射式記録装置。
【請求項６】
複数の開閉弁や三方弁を組合せて前記インク流路を変更可能に形成することにより、前記ノズル側吸引手段が前記インク供給側吸引手段を兼用可能に構成されていることを特徴とする、請求項１、２、３、及び４に記載の液滴噴射式記録装置。
【請求項７】
インクを貯留するインク貯留部と、チャンバ内に圧力を発生させることによりノズル開口からインク滴を吐出する液滴噴射式記録ヘッドと、前記ノズル開口を介して前記溝内を吸引するノズル側吸引手段と、前記インク貯留部の貯留インクを吸引するインク供給側吸引手段と、を少なくとも具備する液滴噴射式記録装置のインク充填方法であって、
前記ノズル側吸引手段により、前記インク貯留部からの前記インクを前記液滴噴射式記録ヘッドの前記チャンバ内に充填する工程と、前記インク供給側吸引手段により、前記インク貯留部を介して前記液滴噴射式記録ヘッド内に発生する気泡を吸引し、前記インク貯留部内に設けられた空間に前記気泡を消散させる工程と、からなることを特徴とする、液滴噴射式記録装置のインク充填方法。
【請求項８】
前記インク充填方法により前記気泡を吸引、消散させる際に、前記ノズル開口から前記チャンバ内に気泡が侵入しないようにするための前記ノズル開口を密閉する手段により前記ノズル開口を密閉することを特徴とする、請求項７に記載の液滴噴射式記録装置のインク充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、プリンタ、ファックスなどに適用される液滴噴射式記録ヘッドを具備する液滴噴射式記録装置及びそのインク充填方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来から、インクを吐出する複数のノズルを有する液滴噴射式記録ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記録する液滴噴射式記録装置が知られており、その吐出方法として圧電素子に電圧を印加してチャンバの体積を変化させたり、電気熱変換体に電圧を印加して発生する膜沸騰を利用して、チャンバ内で発生する圧力変動を利用することが知られている。かかる液滴噴射式記録装置では、被記録媒体へ文字や画像の記録を開始する前に、液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填する必要がある。
【０００３】
このような液滴噴射式記録ヘッドへのインク充填に使用されるインク充填装置２００の一例の概略図を図１４に示す。なお、該インク充填装置２００はインク充填終了後に前記液滴噴射式記録ヘッドが具備するノズルからインクを吐出する際に、該液滴噴射式記録ヘッドにインク容器からインクを供給する、インク供給路を兼ねる。
【０００４】
図１４に示すように、インク容器１００と、該インク容器１００と連通するインク供給路１０４と、該インク供給路１０４の中間に設置された加圧ポンプ１０３と、該加圧ポンプ１０３を具備する前記インク供給路１０４の部分と並列して該インク供給路１０４と連通する側管１０１と、該側管１０１が具備する例えば電磁弁である開閉弁１０２と、前記インク供給路１０４と連通し少なくとも内部にフィルタ１０９と圧力発生部１１０を備える液滴噴射式記録ヘッド１０８と、前記圧力発生部に接する前記液滴噴射式記録ヘッド１０８の一端面が具備するノズル板１１１と、該ノズル板１１１を貫通するノズル１１２と、該ノズル１１２を完全に覆い前記ノズル板１１１の外表面と密着するノズルキャップ１１３と、該ノズルキャップ１１３と連通するインク排出路１１５と、該インク排出路１１５の中間に設置された充填ポンプ１１４と、前記インク排出路１１５から排出される廃インク１１７を収容する廃インク容器１１６と、で前記液滴噴射式記録ヘッド１０８へのインク充填装置２００は構成されている。
【０００５】
また、インク充填終了後、ノズル１１２からインクが漏出せず、かつ該ノズル１１２にてインクのメニスカスにより外気が前記圧力発生部１１０に侵入しない程度の圧力水頭を与えるため、前記ノズル１１２は図１４に示す基準線Ｚからの落差Ｘだけインク容器１００よりも鉛直方向上側に位置している。ここで前記落差Ｘは、通常３０ｍｍから１２０ｍｍの範囲で設定されている。
【０００６】
次に上記インク充填装置２００を用いた液滴噴射式記録ヘッド１０８へのインク充填方法について記す。
【０００７】
まず開閉弁１０２を開き、ノズル１１２を完全に覆いつつノズル板１１１の外表面にノズルキャップ１１３を密着させて、充填ポンプ１１４を作動させインク容器１００からインクを適当な時間吸引する。この際該インクは途中側管１０１を経てインク供給路１０４を通過し、液滴噴射式記録ヘッド１０８へと至るが、圧力発生部１１０にインクが到達する前にフィルタ１０９にてインク中のごみ等を除去され、インク充填中に吸引された余剰インクは廃インク１１７となりインク排出路１１５を通って廃インク容器１１６に収集される。
【０００８】
この際、前記フィルタ１０９の下側、つまり圧力発生部１１０にはインクが該フィルタ１０９を通過する際に特に発生した気泡が残留している。ここで前記インク容器１００に収容されているインクは、該気泡の発生を抑制するために液体中に溶解した空気を除去した脱気インクである場合もある。
【０００９】
次に前記充填ポンプ１１４を停止させ、前記インク充填装置２００内のインク状態を安定させるため適当な時間放置し、ノズルキャップ１１３が有する図示しない開閉弁を開いて前記インク充填装置２００内の圧力を大気圧と平衡させつつ、充填ポンプ１１４を作動させて前記ノズルキャップ１１３内の残留インクをインク排出路１１５と通じて廃インク容器１１６に排出し前記ノズルキャップ１１３とノズル板１１１の外表面との密着を解く。この際前記ノズル１１２における図示しないメニスカスで大気との平衡が保たれている。なおこの段階で図示しない清掃部材により前記ノズル板１１１の外表面を清掃することもある。上記と同様な吸引ポンプによるインク充填方法は、特公平３−６１５９３号の請求項１や
特許３１８９８９５号の
【０００８】や
【００１９】にも記載されている。
【００１０】
さらに開閉弁１０２を閉じ、加圧ポンプ１０３を作動させてインクを矢印Ｙ方向に動かして前記気泡を前記ノズル１１２から排出する動作を行い、ノズル１１２から押し出したインクは前記ノズルキャップ１１３で受けたり、図示しない廃インク吸収体で受けたりした後に、加圧ポンプ１０３を停止させ、開閉弁１０２を開いて前記インク充填装置２００内の圧力を大気圧と平衡させる。なおこの段階で図示しない清掃部材により前記ノズル板１１１の外表面を清掃することもある。上記と同様な加圧ポンプによる前記気泡を排出する方法は、特許３１５９８
７８号の
【００３１】や
【００４３】にも記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
特公平３−６１５９３号や特許３１８９８９５号に記載されているような液滴噴射式記録ヘッドへのインク充填方法では、前記液滴噴射式記録ヘッドへ初期的にインクを充填する際に該式記録ヘッド内のフィルタをインクが通過する際に該インクが前記液滴噴射式記録ヘッド内の空気を巻き込むことにより気泡が発生し、前記液滴噴射式記録ヘッドへのインク充填動作が終了した後も該気泡が特に前記フィルタの下面、つまり前記圧力発生部側に残留してしまう。
【００１２】
この残留気泡がインク吐出中の前記液滴噴射式記録ヘッドへのインク供給を妨害し、インク供給不足状態となって安定したインク吐出を長時間継続できなかったり、前記圧力発生部内に本来発生すべきインク吐出に必要な圧力をキャンセルしてしまうという問題があった。
【００１３】
この問題の原因である前記残留気泡を前記液滴噴射式記録ヘッド内から除去する方法として、特許３１５９８７８号に記載されているようなインク供給側から加圧ポンプでインクを供給して前記液滴噴射式記録ヘッド内のインク流速を上げる方法が採られてきた。
【００１４】
しかし前記インクの流れ方向は基本的に鉛直方向下向きで前記残留気泡が自然と浮上する鉛直方向上向きと逆方向なので、ノズル開口を通して完全に該残留気泡が除去されることはなく、その結果除去されなかった残留気泡は前記液滴噴射式記録ヘッド内のインク流れのよどみ点に集まって残留してしまい、液滴噴射式記録ヘッド内から残留気泡を除去するという課題に対して充分な効果が得られなかった。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑み、従来の前記残留気泡を押し出す目的のインク供給側からの加圧に代わって、該残留気泡を充分に除去する装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の態様は、インク供給側からインクを吸引する手段を用いて、前記液滴噴射式記録ヘッド内の残留気泡をインク貯留部内の空気層に回収することを特徴とするインク充填装置にある。特に前記インク貯留部は、吸引圧力によって圧縮性流体である前記空気層が膨張して体積変化することによって前記インク充填装置が密閉された状態でも該インク装置内のインクを流動させることと、前記残留気泡を前記空気層で消散させることを実現するために、本発明には必要不可欠な要素である。もし前記インク貯留部がなければ密閉状態のインク充填経路内には非圧縮性流体のインクしか存在せず、体積変化はないので本発明を達成するのに欠かせないインク供給側からの吸引によるインク流動は発生しないこととなる。
【００１７】
また液滴噴射式記録装置に前記液滴噴射式記録ヘッドが設置された状態で前記残留気泡が自身の浮力によって自然と鉛直方向上側に集積されるような、インク供給側からインクが吸引された際にインク流れよどみ点が発生しないインク流路構造を前記液滴噴射式記録ヘッドが内部に有している場合や、前記インク貯留部の少なくとも１つの外壁面を可撓膜とすることにより、インクが吸引された際の前記インク貯留部のインク層体積が、該可撓膜が無い場合に比してより少なくなり、これによって前記インク供給側からインクを吸引する手段によるインクの吸引量がより多くなる場合には、前記特徴はさらに顕著となる。
【００１８】
なお前記可撓膜は圧力がかかる際に変形し破壊する恐れがあるので、前記インク貯留部が前記可撓膜を具備する場合には、該可撓膜破壊防止構造を前記インク貯留部が有していることが望ましい。
【００１９】
さらにノズル開口から前記液滴噴射式記録ヘッド内に気泡が侵入し、該気泡によりチャンバ内に吐出圧力が発生せずインク吐出不能となることを防止するために、インク供給側からインクを吸引する際には前記ノズル開口を密閉する手段を有し、該密閉手段により前記ノズル開口から前記液滴噴射式記録ヘッド内に気泡が侵入しないようにすることが必要である。
【００２０】
かかる本発明では、ノズル開口からインク吐出不能の原因となる気泡が液滴噴射式記録ヘッド内に侵入することを防止するためにノズル開口を密閉し、インク充填経路を密閉した状態でインク供給側からインク貯留部内のインクを吸引して発生した負圧により前記インク貯留部の空気層体積が膨張する量、つまり前記インク貯留部のインク層体積が減少する量だけ発生する前記液滴噴射式記録ヘッド内のインク供給側に向かうインクの流れの効果と、液滴噴射式記録ヘッド内の圧力発生部側に残留した残留気泡が有する浮力の効果とを利用し、さらにインク供給側からインクが吸引された際に前記液滴噴射式記録ヘッド内部ではインク流れよどみ点が発生しないインク流路構造となっていることにより、前記液滴噴射式記録ヘッド内フィルタのノズル側の面で滞留しまう前記残留気泡を残らず該フィルタのインク供給側に誘導する。
【００２１】
そして誘導された前記残留気泡が前記インク貯留部の空気層に移動して消散することにより、前記液滴噴射式記録ヘッドの前記圧力発生部から前記残留気泡を除去する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、液滴噴射式記録ヘッドへのインク充填装置５０を示す模式図であり、第１の実施形態を示す。該インク充填装置５０について詳しく説明する。
【００２４】
まず前記インク充填装置５０の構成について説明する。
【００２５】
インク容器１０と、該インク容器１０と連通するインク供給路１４と、該インク供給路１４の中間に設置されたインク供給側吸引ポンプ１３と、該吸引ポンプ１３を具備する前記インク供給路１４の部分と並列して該インク供給路１４と連通する側管１１と、該側管１１が具備する例えば電磁弁である開閉弁１２と、前記インク供給路１４と連通し可撓膜３０を外壁の一部に有するインク貯留部１５と、該インク貯留部１５と連通し少なくとも内部にフィルタ１９と圧力発生部２０を備える液滴噴射式記録ヘッド１８と、前記圧力発生部に接する前記液滴噴射式記録ヘッド１８の一端面が具備するノズル板２１と、該ノズル板２１を貫通するノズル２２と、該ノズル２２を完全に覆い前記ノズル板２１の外表面と密着するノズルキャップ２３と、該ノズルキャップ２３と連通するインク排出路２５と、該インク排出路２５の中間に設置されたノズル側吸引ポンプ２４と、前記インク排出路２５から排出される廃インク２７を収容する廃インク容器２６と、で前記液滴噴射式記録ヘッド１８へのインク充填装置５０は構成されている。
【００２６】
なお、該インク充填装置５０はインク充填終了後に前記液滴噴射式記録ヘッド１８が具備するノズル２２からインクを吐出する際に、該液滴噴射式記録ヘッド１８にインク容器１０からインクを供給する、インク供給路を兼ねる。
【００２７】
また、インク充填終了後、ノズル２２からインクが漏出せず、かつ該ノズル２２にてインクのメニスカスにより外気が前記圧力発生部２０に侵入しない程度の圧力水頭を与えるため、前記ノズル２２は図１に示すインク容器位置基準線２からの落差Ａだけインク容器１０よりも鉛直方向上側の液滴噴射式記録ヘッドユニット位置基準線１に位置しており、インク貯留部１５は、液滴噴射式記録ヘッド１８と共に液滴噴射液滴噴射式記録ヘッドユニット２８を形成する。ここで前記落差Ａは、通常３０ｍｍから１２０ｍｍの範囲で設定されている。
【００２８】
次に上記インク充填装置５０を用いた液滴噴射式記録ヘッド１８へのインク充填方法について記す。
【００２９】
まず図２のように開閉弁１２を開き、ノズル２２を完全に覆いつつノズル板２１の外表面にノズルキャップ２３を密着させて、ノズル側吸引ポンプ２４を作動させインク容器１０からインクを適当な時間吸引する。この際該インクは途中側管１１を経てインク供給路１４、インク貯留部１５を通過し、液滴噴射式記録ヘッド１８へと至るが、圧力発生部２０にインクが到達する前にフィルタ１９にてインク中のごみ等が除去され、インク充填中に吸引された余剰インクは廃インク２７となりインク排出路２５を通って廃インク容器２６に収集される。ここで前記インク容器１０に収容されているインクは液体中に溶解した空気を除去した脱気インクである場合もある。
【００３０】
また同時に前記インク貯留部１５には空気層１６とインク層１７が形成され、該空気層１６の圧力は当然大気圧よりも負圧状態で可撓膜３０はインク貯留部１５の内側に撓み、かつ該空気層１６の体積は大気圧での該体積よりも膨張する。
【００３１】
次に前記ノズル側吸引ポンプ２４を停止させ、前記インク充填装置５０内のインク状態を安定させるため適当な時間放置した後、前記ノズルキャップ２３が具備する図示しない大気開放弁を開き、前記インク充填経路５０内の圧力は大気圧となって可撓膜３０の前記撓みは解消し、かつ前記空気層１６の体積は吸引時での該体積よりも収縮する。この際、前記ノズル板２１の外表面と前記ノズルキャップ２３は密着させた状態で保持する。
【００３２】
その後図示しない前記大気開放弁を閉とし、図３のように前記ノズル板２１と前記ノズルキャップ２３を密着させたまま、前記インク供給路１４が具備する前記インク供給側吸引ポンプ１３を前記インク充填装置５０の中に充填されたインクが前記インク容器１０へ戻るように、つまり該インクが矢印Ｂの方向へ移動するように適当な時間作動させ、前記液滴噴射式記録ヘッド１８内に残留する気泡をが前記インク貯留部１５内の空気層１６に回収される。この際、前記空気層１６の圧力は前記インク供給側吸引ポンプ１３が作動しているため、大気圧よりも負圧の程度は再び大きくなって可撓膜３０はインク貯留部１５の内側に撓み、かつ該空気層１６の体積が膨張することにより、前記インク充填装置５０の中に充填されたインクが前記インク層１７の体積が減少した量だけ前記矢印Ｂの方向へ移動する。
【００３３】
残留気泡回収後、最後に前記インク供給側吸引ポンプ１３が停止し、かつ前記開閉弁１２が開き、さらに図示しない前記大気開放弁が開いて前記インク充填装置５０内の圧力を大気圧と平衡させつつ、前記ノズル側吸引ポンプ２４が作動して前記ノズルキャップ２３内の残留インクがインク排出路２５と通じて廃インク容器２６に排出され、前記ノズルキャップ２３とノズル板２１の外表面との密着を解く。
【００３４】
図４は、液滴噴射式記録ヘッドへのインク充填装置５１を示す模式図であり、第２の実施形態を示す。該インク充填装置５１について詳しく説明する。
【００３５】
まず前記インク充填装置５１の構成について説明する。
【００３６】
インク充填装置５０の構成と違う点は、側管１１と開閉弁１２とインク供給側吸引ポンプ１３がなく、代わりに前記ノズルキャップ２３とノズル側吸引ポンプ２４の間の前記インク排出路２５と前記インク供給路１４を連通するインク経路２９と、該インク経路２９と前記インク供給路１４の連結部に第１の三方弁４３と、前記インク経路２９と前記インク排出路２５の連結部に第２の三方弁４４が設けられている点のみであり、その他は前記インク充填装置５０と同じ構成となっている。
【００３７】
次に上記インク充填装置５１を用いた液滴噴射式記録ヘッド１８へのインク充填方法について記す。
【００３８】
まず図５のように第１の三方弁４３ではインク容器１０とインク経路２９が連通し、第２の三方弁４４では前記インク経路２９とノズル側吸引ポンプ２４が連通した状態で、該ノズル側吸引ポンプ２４が作動してインク容器１０からインクを適当な時間吸引し、前記インク経路２９にインクを充填する。
【００３９】
次に図６にように第１の三方弁４３ではインク容器１０とインク貯留部１５が連通し、第２の三方弁４４ではノズルキャップ２３と充填ポンプ２４が連通した状態で、ノズル２２を完全に覆いつつノズル板２１の外表面にノズルキャップ２３を密着させたまま、ノズル側吸引ポンプ２４が作動してインク容器１０からインクを適当な時間吸引する。この際該インクはインク供給路１４、インク貯留部１５を通過し、液滴噴射式記録ヘッド１８へと至るが、圧力発生部２０にインクが到達する前にフィルタ１９にてインク中のごみ等が除去され、インク充填中に吸引された余剰インクは廃インク２７となりインク排出路２５を通って廃インク容器２６に収集される。ここで前記インク容器１０に収容されているインクは液体中に溶解した空気を除去した脱気インクである場合もある。
【００４０】
また同時に前記インク貯留部１５には空気層１６とインク層１７が形成され、該空気層１６の圧力は当然大気圧よりも負圧状態で可撓膜３０はインク貯留部１５の内側に撓み、かつ該空気層１６の体積は大気圧での該体積よりも膨張する。
【００４１】
次に前記ノズル側吸引ポンプ２４を停止させ、前記インク充填装置５１内のインク状態を安定させるため適当な時間放置した後、ノズルキャップ２３が具備する図示しない大気開放弁を開き、前記インク充填経路５１内の圧力は大気圧となって可撓膜３０の前記撓みは解消し、かつ前記空気層１６の体積は吸引時での該体積よりも収縮する。この際、前記ノズル板２１の外表面と前記ノズルキャップ２３は密着させた状態で保持する。
【００４２】
その後図示しない前記大気開放弁を閉とし、図７のように前記ノズル板２１と前記ノズルキャップ２３を密着させたまま、前記第１の三方弁４３では前記インク経路２９と前記インク貯留部１５が連通し、前記第２の三方弁４４では前記インク経路２９と前記ノズル側吸引ポンプ２４が連通した状態で、該ノズル側吸引ポンプ２４が前記液滴噴射式記録ヘッド１８の中に充填されたインクを前記廃インク容器２６へ排出するように、つまり該インクが矢印Ｂの方向へ移動するように適当な時間作動し、前記液滴噴射式記録ヘッド１８内の残留気泡が前記インク貯留部１５内の空気層１６に回収される。この際、前記空気層１６の圧力は前記充填ポンプ２４が作動しているため大気圧よりも負圧の程度は再び大きくなって可撓膜３０はインク貯留部１５の内側に撓み、かつ該空気層１６の体積が膨張することにより、前記インク充填装置５１の中に充填されたインクが前記インク層１７の体積が減少した量だけ前記矢印Ｂの方向へ移動する。
【００４３】
残留気泡回収後、最後に前記ノズル側吸引ポンプ２４を停止して第１の三方弁４３ではインク容器１０とインク貯留部１５が連通し、第２の三方弁４４ではノズルキャップ２３とノズル側吸引ポンプ２４が連通した状態で、さらにノズルキャップ２３が有する図示しない前記大気開放弁が開いて前記インク充填装置５１内の圧力を大気圧と平衡させつつ、前記ノズル側吸引ポンプ２４が作動して前記ノズルキャップ２３内と前記インク経路２９内の残留インクがインク排出路２５と通じて廃インク容器２６に排出され、前記ノズルキャップ２３とノズル板２１の外表面との密着を解く。
【００４４】
ここで前記インク経路２９内にたまったインクを除去する際には、図８のように前記第１の三方弁４３の近傍でインク経路２９は図示しない大気開放弁が開き、前記第１の三方弁４３はインク容器１０とインク貯留部１５を連通し、前記第２の三方弁はインク経路２９と充填ポンプ２４を連通して、充填ポンプ２４がインクを吸引して前記インク経路２９内にたまったインクが廃インク容器２６に回収される。
【００４５】
図９は、液滴噴射式記録ヘッドへのインク充填装置５２を示す模式図であり、第４の実施形態を示す。該インク充填装置５２について詳しく説明する。
【００４６】
まず前記インク充填装置５２の構成について説明する。
【００４７】
インク充填装置５１の構成と違う点は、第２の三方弁４４がなく、代わりに前記インク経路２９と前記インク供給路１４の連結部とノズルキャップ２３の間のインク排出路２５上に開放弁４６が設けられている点のみであり、その他は前記インク充填装置５１と同じ構成となっている。ただし図７では第１の三方弁４３を、三方弁４５と記載する。
【００４８】
次に上記インク充填装置５２を用いた液滴噴射式記録ヘッド１８へのインク充填方法について記す。
【００４９】
まず図１０のように三方弁４５ではインク容器１０とインク経路２９が連通し、開閉弁４６が閉じた状態でノズル側吸引ポンプ２４が作動してインク容器１０からインクが適当な時間吸引され、前記インク経路２９にインクが充填される。
【００５０】
次に図１１のように三方弁４５ではインク容器１０とインク貯留部１５が連通し、開閉弁４６が開いた状態で、ノズル２２を完全に覆いつつノズル板２１の外表面にノズルキャップ２３を密着させて、ノズル側吸引ポンプ２４が作動してインク容器１０からインクが適当な時間吸引される。この際該インクはインク供給路１４、インク貯留部１５を通過し、液滴噴射式記録ヘッド１８へと至るが、圧力発生部２０にインクが到達する前にフィルタ１９にてインク中のごみ等が除去され、インク充填中に吸引された余剰インクは廃インク２７となりインク排出路２５を通って廃インク容器２６に収集される。ここで前記インク容器１０に収容されているインクは液体中に溶解した空気を除去した脱気インクである場合もある。
【００５１】
また同時に前記インク貯留部１５には空気層１６とインク層１７が形成され、該空気層１６の圧力は当然大気圧よりも負圧状態で可撓膜３０はインク貯留部１５の内側に撓み、かつ該空気層１６の体積は大気圧での該体積よりも膨張する。
【００５２】
次に前記ノズル側吸引ポンプ２４が停止し、前記インク充填装置５２内のインク状態を安定させるため適当な時間放置した後、ノズルキャップ２３が具備する図示しない大気開放弁が開き、前記インク充填経路５２内の圧力が大気圧となって可撓膜３０の前記撓みは解消し、かつ前記空気層１６の体積は吸引時での該体積よりも収縮する。この際、前記ノズル板２１の外表面と前記ノズルキャップ２３は密着させた状態で保持する。
【００５３】
その後図示しない前記大気開放弁と前記開閉弁４６が閉じ、図１２のように前記ノズル板２１と前記ノズルキャップ２３を密着させたまま、前記三方弁４５では前記インク経路２９と前記インク貯留部１５が連通した状態で、ノズル側吸引ポンプ２４が前記液滴噴射式記録ヘッド１８の中に充填されたインクを前記廃インク容器２６へ排出するように、つまり該インクが矢印Ｂの方向へ移動するように適当な時間作動し、前記液滴噴射式記録ヘッド１８内の残留気泡が前記インク貯留部１５内の空気層１６に回収される。この際、前記空気層１６の圧力は前記充填ポンプ２４が作動しているため大気圧よりも負圧の程度は再び大きくなって可撓膜３０はインク貯留部１５の内側に撓み、かつ該空気層１６の体積が膨張することにより、前記インク充填装置５１の中に充填されたインクが前記インク層１７の体積が減少した量だけ前記矢印Ｂの方向へ移動する。
【００５４】
残留気泡回収後、最後に前記ノズル側吸引ポンプ２４を停止して三方弁４５ではインク容器１０とインク貯留部１５が連通し、前記開閉弁４６が開いた状態で、さらにノズルキャップ２３が有する図示しない前記大気開放弁が開いて前記インク充填装置５２内の圧力を大気圧と平衡させつつ、前記ノズル側吸引ポンプ２４が作動して前記ノズルキャップ２３内と前記インク経路２９内の残留インクがインク排出路２５を通じて廃インク容器２６に排出され前記ノズルキャップ２３とノズル板２１の外表面との密着を解く。
【００５５】
ここで前記インク経路２９内にたまったインクを除去する際には、図１３のように前記三方弁４５の近傍でインク経路２９は図示しない大気開放弁が開き、前記三方弁４５がインク容器１０とインク貯留部１５を連通し、前記開閉弁４６が閉じた状態でノズル側吸引ポンプ２４がインクを吸引して前記インク経路２９内にたまったインクが廃インク容器２６に回収される。
【００５６】
前記インク充填装置５０、５１、および５２において、最後に前記ノズルキャップ２３とノズル板２１の外表面との密着を解く際、前記空気層１６の圧力は、大気圧から前記落差Ａによる圧力水頭分だけわずかに低い圧力状態となっており、したがって前記インク充填装置内の圧力は前記ノズル２２における図示しないメニスカスで大気との平衡が保たれるようになる。さらに、この段階で図示しない清掃部材、例えば拭き取り装置により前記ノズル板２１の外表面を拭き取る等して清掃してもよい。
【００５７】
また図１から図９のインク貯留部１５には、図示しないが可撓膜３０が圧力印加時に破壊しないよう、過変形防止構造が備えられていることが望ましい。
【００５８】
さらに前記インク充填装置５０、５１、および５２において、液滴噴射式記録装置に前記液滴噴射式記録ヘッドを設置した状態で、前記残留気泡が自身の浮力によって自然に鉛直方向上側に集積され、かつ鉛直方向上向きへのインク流れに対するよどみ点がないようなインク流路構造を前記液滴噴射式記録ヘッドが内部に有する場合に、前記特徴はさらに顕著となることはいうまでもない。
【００５９】
また前記インク供給路、インク排出路、インク経路上やその接続部に開閉弁や三方弁を適宜組合せて配置しても、インク貯留部の外壁に可撓膜が無い場合でも本実施例に記載した充填方法を踏襲して液滴噴射式記録ヘッド内の残留気泡をインク貯留部の空気層に消散することはもちろん可能である。
【００６０】
またインク供給側からインク貯留部を介してインクを吸引する工程は、１回の該工程で液滴噴射式記録ヘッド内の残留気泡を除去しきれない場合には、該残留気泡が除去されるまで複数回繰返し実施可能であるし、上記インク充填装置は、インク吐出の途中で発生してしまう吐出しないノズルを回復させるために前記液滴噴射式記録ヘッドにインクを微小量だけ再充填する場合にも適用可能である。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ノズル開口からインク吐出不能の原因となる気泡が液滴噴射式記録ヘッド内に侵入することを防止するためにノズル開口を密閉し、インク充填経路を密閉した状態でインク供給側からインク貯留部内のインクを吸引して発生した負圧により前記インク貯留部の空気層体積が膨張する量、つまり前記インク貯留部のインク層体積が減少する量だけ発生する前記液滴噴射式記録ヘッド内のインク供給側に向かうインクの流れの効果と、液滴噴射式記録ヘッド内の圧力発生部側に残留した残留気泡が有する浮力の効果とを利用し、さらにインク供給側からインクが吸引された際に前記液滴噴射式記録ヘッド内部ではインク流れよどみ点が発生しないインク流路構造となっていることにより、前記液滴噴射式記録ヘッド内フィルタのノズル側の面で滞留しまう前記残留気泡を残らず該フィルタのインク供給側に誘導する。
【００６２】
そして誘導された前記残留気泡が前記インク貯留部の空気層に移動して消散することにより、前記液滴噴射式記録ヘッドの前記圧力発生部から前記残留気泡を除去する。
【００６３】
これにより前記残留気泡は前記液滴噴射式記録ヘッド内から充分に除去され、前記液滴噴射式記録ヘッドへのインク供給不足が解消すると共に該液滴噴射式記録ヘッド内で安定して吐出圧力が発生し、長時間の連続吐出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液滴噴射式記録装置の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る液滴噴射式記録装置の模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る液滴噴射式記録装置の模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係るインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図１４】従来技術に係る液滴噴射式記録装置の模式図である。
【符号の説明】
１　　液滴噴射式記録ヘッドユニット位置基準線
２　　インク容器位置基準線
１０、１００　インク容器
１１、１０１　側管
１２、１０２　開閉弁
１３　　インク供給側吸引ポンプ
１０３　　加圧ポンプ
１４、１０４　インク供給路
１５　　インク貯留部
１６　　空気層
１７　　インク層
１８、１０８　液滴噴射式記録ヘッド
１９、１０９　フィルタ
２０、１１０　圧力発生部
２１、１１１　ノズル板
２２、１１２　ノズル
２３、１１３　ノズルキャップ
２４　　ノズル側吸引ポンプ
１１４　　充填ポンプ
２５、１１５　インク排出路
２６、１１６　廃インク容器
２７、１１７　廃インク
２８　　液滴噴射液滴噴射式記録ヘッドユニット
２９　　インク経路
３０　　可撓膜
４３　　第１の三方弁
４４　　第２の三方弁
４５　　三方弁
４６　　開閉弁
５０、５１、５２、２００　インク充填装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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