(57)【要約】【課題】  本発明は、発生した泡を大気開放により自然破泡させ、構成を煩雑にすることなく、かつタクトタイムに影響を与えずに、インク抜き時の泡によるインク充填不良、延いては印写画像異常の発生を防止する。【解決手段】  本発明の液体充填排出方法は、液体充填領域を減圧した後減圧した液体充填領域内を液体で置換して液体充填領域に液体を充填する充填工程と、液体充填領域と連通する一方の領域から液体充填領域へ第１の圧力値の圧力を印加し、液体充填領域と連通する他方の領域から液体充填領域へ第２の圧力値の圧力を印加し、第２の圧力値を大気圧より大きく調整し、かつ第１の圧力値を第２の圧力値よりも大きく調整して、液体充填領域に充填された液体を排出する排出工程とを有することに特徴がある。【選択図】        図１
2009034882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体充填領域を減圧して液体充填領域内を液体により置換することで液体充填領域に液体を充填した後液体充填領域から充填した液体を排出する液体充填排出方法であって、
液体充填領域を減圧した後減圧した液体充填領域内を液体で置換して液体充填領域に液体を充填する充填工程と、
液体充填領域と連通する一方の領域から液体充填領域へ第１の圧力値の圧力を印加し、液体充填領域と連通する他方の領域から液体充填領域へ第２の圧力値の圧力を印加し、第２の圧力値を大気圧より大きく調整し、かつ第１の圧力値を第２の圧力値よりも大きく調整して、液体充填領域に充填された液体を排出する排出工程と
を有することを特徴とする液体充填排出方法。
【請求項２】
前記排出工程において、液体充填領域と連通する一方の領域の液体と気体との境界通過を検知するまで、液体充填領域と連通する他方の領域に負圧圧力を印加することを特徴とする請求項１記載の液体充填排出方法。
【請求項３】
前記排出工程において、液体充填領域と連通する他方の領域の液体と気体との境界通過を検知すると、液体充填領域と、液体充填領域と連通する他方の領域との間を大気開放することを特徴とする請求項１記載の液体充填排出方法。
【請求項４】
液体充填領域を減圧して液体充填領域内を液体により置換することで液体充填領域に液体を充填した後液体充填領域から充填した液体を排出する液体充填排出装置であって、
液体充填領域を減圧した後減圧した液体充填領域内を液体で置換して液体充填領域に液体を充填する充填手段と、液体充填領域内に充填された液体を排出する液体排出手段とを具備し、
該液体排出手段が、液体充填領域と連通する一方の領域から液体充填領域へ第１の圧力値の圧力を印加する第１の圧力印加手段と、液体充填領域と連通する他方の領域から液体充填領域へ第２の圧力値の圧力を印加する第２の圧力印加手段と、第２の圧力値を大気圧より大きく調整し、かつ第１の圧力値を第２の圧力値よりも大きく調整する印加圧力調整手段と、液体排出手段の制御を行う液体排出制御手段とを有することを特徴とする液体充填排出装置。
【請求項５】
液体充填領域と連通する一方の領域の液体と気体との境界通過を検知する第１の液面検知手段を設け、該第１の液面検知手段により液面通過が検知されるまで、前記第２の圧力印加手段は液体充填領域と連通する他方の領域に負圧圧力を印加することを特徴とする請求項４記載の液体充填排出装置。
【請求項６】
液体充填領域と連通する他方の領域の液体と気体との境界通過を検知する第２の液面検知手段と設け、該第２の液面検知手段により液面通過を検知すると、液体充填領域と、液体充填領域と連通する他方の領域との間を大気開放することを特徴とする請求項４記載の液体充填排出装置。
【請求項７】
印字ヘッド及びインク供給路を含むインク充填領域を減圧してインク充填領域内をインクにより置換することでインク充填領域にインクを充填した後インク充填領域から充填したインクを排出するインク充填排出装置を有し、印字ヘッドのノズルからインクを吐出させ、ノズルに対向する位置の記録媒体に記録ドットを形成するインクジェット記録装置において、
前記インク充填排出装置が、インク充填領域を減圧した後減圧したインク充填領域内をインクで置換してインク充填領域にインクを充填する充填手段と、インク充填領域内に充填されたインクを排出するインク排出手段とを具備し、
該インク排出手段が、インク充填領域と連通するインク供給側の領域からインク充填領域へ第１の圧力値の圧力を印加する第１の圧力印加手段と、インク充填領域と連通するインク排出側の領域からインク充填領域へ第２の圧力値の圧力を印加する第２の圧力印加手段と、第２の圧力値を大気圧より大きく調整し、かつ第１の圧力値を第２の圧力値よりも大きく調整する印加圧力調整手段と、インク排出手段の制御を行うインク排出制御手段とを有することを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体充填排出方法及びその装置、並びにインクジェット記録装置に関し、詳細には減圧した領域を液体で置換する充填技術、及び充填した液体を排出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から行われている印字ヘッドの印写検査では、印字ヘッド内を減圧しインクにより置換する真空充填により印字ヘッド内にインク充填し、検査(印字)を行った後、印字ヘッドへ圧力印加により印字ヘッド内のインク抜きを行っていた。
【０００３】
このような印字ヘッド内のインク抜き処理を行うためのインク充填排出装置として、従来よりいくつかの提案がなされている。その一つとして特許文献１には、インクが貯蔵されているインク供給装置からインク通路を介してインクを記録ヘッドに供給し、該記録ヘッドのノズル孔からインク粒子を吐出させ、ノズル孔に対向した位置の被記録体上に記録ドットを形成するインクジェット記録装置であって、インク供給装置に、記録ヘッドやインク流路内のインクを排出するインク排出手段と、該手段の動作に引き続いて記録ヘッドやインク流路内を真空にする真空引き手段と、該手段の動作に引き続いて真空にされた記録ヘッドやインク流路内に脱気したインクを充填するインク充填手段とを備えているインクジェット記録装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−９４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１によれば、印字ヘッドの印字ノズルに密着するキャップをキャッピングし印字ノズル側より吸引することで印字ヘッド内からインク抜きを行っていたが、印字ノズルより吸引側に泡が発生・残留し、次の印字ヘッドの検査のため、印字ヘッド交換した後、インク充填のため印字ヘッド内を減圧するが、発生した泡により印字ヘッド内の真空度が上がりきらないため、印字ヘッド内へのインク充填不良が発生し、インク充填不良による印写画像異常が発生してしまうという問題があった。また、印字ヘッド内のインク抜きを印字ノズル側からインク供給側へ逆方向に流す方法もあるが、この場合、検査(印字)中にキャップに付着した異物が、インク抜き時のキャッピングにより印字ヘッド内に流れてしまうという問題点があった。一般に発生した泡除去のため純水を流す等すれば除去できるが、この場合、印字ヘッドへのインク充填・インク抜きのため、１系統の液体経路構成で済まず複数必要になり煩雑になってしまったり、また１系統のみの純水通水のみで泡除去しようとすると、マシンタイムが長くなってしまう等の問題点があった。
【０００５】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、インク抜き時に印字ヘッドへのインク経路の下流(印字ノズル)よりも上流(インク供給口)に高い圧力を印加し、なおかつ、上流・下流の圧力値が大気圧よりも高くなるように制御し、発生した泡の内部圧力が大気圧より高くなるようにすることで、発生した泡を大気開放により自然破泡させ、構成を煩雑にすることなく、かつタクトタイムに影響を与えずに、インク抜き時の泡によるインク充填不良、延いては印写画像異常の発生を防止する液体充填排出方法及びその装置、並びにインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記問題点を解決するために、本発明の液体充填排出方法は、液体充填領域を減圧した後減圧した液体充填領域内を液体で置換して液体充填領域に液体を充填する充填工程と、液体充填領域と連通する一方の領域から液体充填領域へ第１の圧力値の圧力を印加し、液体充填領域と連通する他方の領域から液体充填領域へ第２の圧力値の圧力を印加し、第２の圧力値を大気圧より大きく調整し、かつ第１の圧力値を第２の圧力値よりも大きく調整して、液体充填領域に充填された液体を排出する排出工程とを有することに特徴がある。よって、液体排出時に発生してしまう泡の内部圧力が大気圧より高くなるようにすることで、発生した泡が大気開放により破泡するようにし、液体排出時の泡による液体充填不良を防止できる。
【０００７】
また、排出工程において、液体充填領域と連通する一方の領域の液体と気体との境界通過を検知するまで、液体充填領域と連通する他方の領域に負圧圧力を印加することにより、他方の領域の第２の圧力値と比較して一方の領域の第１の圧力値に大幅に差圧が生じて液体の流速が速くなり液体排出時間を短縮できる。
【０００８】
更に、排出工程において、液体充填領域と連通する他方の領域の液体と気体との境界通過を検知すると、液体充填領域と、液体充填領域と連通する他方の領域との間を大気開放することにより、液体排出時間を短縮できる。
【０００９】
また、別の発明としての液体充填排出装置は、液体充填領域を減圧した後減圧した液体充填領域内を液体で置換して液体充填領域に液体を充填する充填手段と、液体充填領域内に充填された液体を排出する液体排出手段とを具備している。そして、本発明の液体充填排出装置における液体排出手段が、液体充填領域と連通する一方の領域から液体充填領域へ第１の圧力値の圧力を印加する第１の圧力印加手段と、液体充填領域と連通する他方の領域から液体充填領域へ第２の圧力値の圧力を印加する第２の圧力印加手段と、第２の圧力値を大気圧より大きく調整し、かつ第１の圧力値を第２の圧力値よりも大きく調整する印加圧力調整手段と、液体排出手段の制御を行う液体排出制御手段とを有することに特徴がある。よって、発生した泡の大気開放による自然破泡を可能とし、構成を煩雑にすることなく、かつタクトタイムに影響を与えずに、液体排出時の泡による液体充填不良を防止可能な液体充填排出装置を提供できる。
【００１０】
更に、液体充填領域と連通する一方の領域の液体と気体との境界通過を検知する第１の液面検知手段を設け、この第１の液面検知手段により液面通過が検知されるまで、第２の圧力印加手段は液体充填領域と連通する他方の領域に負圧圧力を印加する。よって、他方の領域の第２の圧力値と比較して一方の領域の第１の圧力値に大幅に差圧が生じて液体の流速が速くなり液体排出時間を短縮できる。
【００１１】
また、液体充填領域と連通する他方の領域の液体と気体との境界通過を検知する第２の液面検知手段と設け、この第２の液面検知手段により液面通過を検知すると、液体充填領域と、液体充填領域と連通する他方の領域との間を大気開放する。よって、液体排出時間を短縮できる。
【００１２】
更に、別の発明としてのインクジェット記録装置は、印字ヘッド及びインク供給路を含むインク充填領域を減圧してインク充填領域内をインクにより置換することでインク充填領域にインクを充填した後インク充填領域から充填したインクを排出するインク充填排出装置を有し、印字ヘッドのノズルからインクを吐出させ、ノズルに対向する位置の記録媒体に記録ドットを形成する。そして、本発明のインクジェット記録装置におけるインク充填排出装置が、インク充填領域を減圧した後減圧したインク充填領域内をインクで置換してインク充填領域にインクを充填する充填手段と、インク充填領域内に充填されたインクを排出するインク排出手段とを具備している。更に、このインク排出手段が、インク充填領域と連通するインク供給側の領域からインク充填領域へ第１の圧力値の圧力を印加する第１の圧力印加手段と、インク充填領域と連通するインク排出側の領域からインク充填領域へ第２の圧力値の圧力を印加する第２の圧力印加手段と、第２の圧力値を大気圧より大きく調整し、かつ第１の圧力値を第２の圧力値よりも大きく調整する印加圧力調整手段と、インク排出手段の制御を行うインク排出制御手段とを有することに特徴がある。よって、インク内で発生した泡の大気開放による自然破泡を可能とし、構成を煩雑にすることなく、かつタクトタイムに影響を与えずに、インク排出時の泡によるインク充填不良を防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液体充填排出方法によれば、液体充填領域と連通する一方の領域から液体充填領域へ第１の圧力値の圧力を印加し、液体充填領域と連通する他方の領域から液体充填領域へ第２の圧力値の圧力を印加する。そして、第２の圧力値を大気圧より大きく調整し、かつ第１の圧力値を第２の圧力値よりも大きく調整して、液体充填領域に充填された液体を排出する。よって、液体排出時に発生してしまう泡の内部圧力が大気圧より高くなるようにすることで、発生した泡が大気開放により破泡するようにし、液体排出時の泡による液体充填不良を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態に係る液体充填排出装置の構成を示す概略図である。同図に示す本実施の形態の液体充填排出装置１は、主に、印字ヘッド１０にインク２１を供給し充填するインク充填手段２０と、印字ヘッド１０からインク２１を排出するインク排出手段４０と、各構成部を制御する制御部５０とを含んで構成されている。インク充填手段２０は、インク２１を貯留するインクタンク２２と、インクタンク２２内のインク２１を印字ヘッド１０へ供給するための配管２３及び配管２４と、配管２３と配管２４の間に、配管２４の接続をインクタンク２２側又は加圧タンク２５側に切換える三方バルブ２６と、三方バルブ２６と加圧タンク２５を連通する配管２７と、加圧タンク２５への開閉を切換えるバルブ２８と、フィルタ２９とを含んで構成されている。また、インク排出手段４０は、印字ヘッド１０のノズル板１１に密着しキャッピングするキャップ４１と、キャップ４１に接続される配管４２と、配管４２内の圧力を測定する圧力センサ４３と、配管４２の開閉をするバルブ４４と、配管４２内のインク２１や気体を送流するチュービングポンプ４５と、鉛直下向きに大気開放された配管４２のエンド端から出る排出インク４６を貯留するタンク４７とを含んで構成されている。
【００１５】
また、印字ヘッド１０上部のインク充填手段２０側から印字ヘッド１０へ圧力印加する上圧力印加手段としては、加圧タンク２５内を加圧する加圧ポンプ３０と、加圧タンク２５内の大気開放を切換えるバルブ３１とを含んで構成されている。
【００１６】
更に、印字ヘッド１０下部のインク排出手段４０側から印字ヘッド１０へ圧力印加する下圧力印加手段としては、上述したように、印字ヘッド１０のノズル板１１に密着しキャッピングするキャップ４１に接続される配管４２内の圧力を測定する圧力センサ４３と、配管４２の開閉をするバルブ４４と、配管４２内のインク２１や気体を送流するチュービングポンプ４５とを含んで構成されている。
【００１７】
また、印字ヘッド１０への印加圧力を調整する印加圧力調整手段としては、印字ヘッド１０上部の供給側に配管される配管２４内の圧力をセンシングする圧力センサ３２と、印字ヘッド１０のノズル板１１にキャッピングされるキャップ４１に配管される配管４２内の圧力をセンシングする圧力センサ４３と、加圧ポンプ３０と、チュービングポンプ４５との各運転制御を制御部５０によって行うことにより印字ヘッド１０への印加圧力が調整される。
【００１８】
更に、印字ヘッド１０上部のインク充填手段側のインク２１と大気との境界通過を検知する上液面検知手段３３は、印字ヘッド１０上部のインク供給側に配管される配管２４に設置され、一方向より検出領域へ光を投光し、配管２４を挟んで投光側の反対側の光量の変化を検出する光電センサで構成されている。
【００１９】
また、印字ヘッド１０下部のインク吐出口より下側のインク２１と大気との境界通過を検知する下液面検知手段４８は、印字ヘッド１０下部のノズル板１１にキャッピングされるキャップ４１に接続された配管４２に設置され、一方向より検出領域へ光を投光し、配管４２を挟んで投光側の反対側の光量の変化を検出する光電センサで構成されている。
【００２０】
更に、インク排出の制御を行う液体排出制御手段としては、加圧タンク２５内の大気開放の開閉をするバルブ３１と、加圧タンク２５内のエアを洗浄するフィルタ２９とを含んで構成され、上液面検知手段３３及び下液面検知手段４８からの各検知信号に基づいてバルブ３１の運転制御を制御部５０によって行うことによりインク排出の制御を行う。なお、全て制御を制御部５０によって行っているが、それぞれの運転制御等を個別に設けられたコントローラによって行ってもよい。
【００２１】
次に、本実施の形態の液体充填排出装置におけるインク充填動作について図１及び配管内圧力の変化を示す特性図である図２を用いて説明する。先ず、装置の自動運転が開始されると、制御部５０は、キャップ４１を印字ヘッド１０のノズル板１１にアクチュエータ(図示せず)により移動させてキャッピングさせる（図２の時刻ｔ１）。また、制御部５０からの切換信号により三方バルブ２６を加圧タンク２５側へ切換える。更に、制御部５０からの各駆動制御信号によりバルブ２８が閉じられ、バルブ４４は開かれる。その後、制御部５０からの駆動制御信号によりチュービングポンプ４５は排出タンク４７側へ送流運転動作を開始する（図２の時刻ｔ２）。すると、図１に示す領域５１，５２，５３，５４内の真空度が上昇し、圧力センサ４３の真空度検出値も上昇を始める。圧力センサ４３の真空度検出値が予め実験等で求めてある真空度に達した時に、制御部５０はチュービングポンプ４５を停止し、バルブ４４を閉じる（図２の時刻ｔ３）。次に、制御部５０からの切換信号により三方バルブ２６をインクタンク２２側へ切換えると、インクタンク２２内のインク２１が配管２３を通って、真空引きされた領域５２，５３内に流入し、領域５２，５３がインク２１により置換される（図２の時刻ｔ４）。圧力センサ４３の検出値が、予め実験等で求めてある真空度以下になると、アクチュエータ(図示せず)によりキャップ４１を印字ヘッド１０から離れた位置に移動させ、インク充填動作が完了となる（図２の時刻ｔ５）。この後、印字ヘッド１０の検査(印字テスト)を行うこととなる。
【００２２】
次に、本実施の形態の液体充填排出装置におけるインク排出動作について図１及び図２を用いて説明する。印字ヘッド１０の検査(印字テスト)完了後、制御部５０は、キャップ４１を印字ヘッド１０のノズル板１１にアクチュエータ(図示せず)により移動させてキャッピングさせる（図２の時刻ｔ１）。また、制御部５０からの各駆動制御信号により加圧タンク２５のバルブ３１が閉じられ、かつバルブ２８及びバルブ４４が開かれる。その後、制御部５０からの各駆動制御信号により加圧ポンプ３０と、チュービングポンプ４５の排出タンク４７側への送流運転動作を開始する（図２の時刻ｔ２）。すると、領域５２内のインク２１がノズルを通ってキャップ４１側へ流れていく。上液面検知手段３３が液面通過を検知すると、制御部５０はチュービングポンプ４５をキャップ４１側に対する送流方向へ変更する（図２の時刻ｔ３）。加圧ポンプ３０は圧力センサ３２の検出値で、チュービングポンプ４５は圧力センサ４３の検出値にて、予め実験等で求めてある指示値へフィードバック制御する。この時、チュービングポンプ４５の指令値は大気圧より大きく、加圧ポンプ３０の指令値はチュービングポンプ４５の指令値よりも大きい。また、印字ヘッド１０のノズルを液面が通過するときに、内部圧力が大気圧より大きい泡が発生しキャップ４１及び配管４２に残留する。下液面検知手段４８で液面通過が検知されると（図２の時刻ｔ４）、チュービングポンプ４５，加圧ポンプ３０の運転を停止し、アクチュエータ(図示せず)によりキャップ４１を印字ヘッド１０から離れた位置に移動される（図２の時刻ｔ５）。また、バルブ３１を開き、加圧タンク２５を大気開放する。この時、キャップ４１及び配管４２に残留した泡が大気圧に開放され、泡の内部圧力が大気圧よりも大きいので、泡の内外の差圧により泡が破泡することとなる。このため、次のインク充填時にキャップ４１や配管４２に泡が残っていないので、真空引きが問題なく行うことができる。
【００２３】
図３は図１の印字ヘッドの構成の一例を示す概略断面図である。同図に示す印字ヘッドはＰＺＴ方式印字ヘッドである。同図に示すように、ＰＺＴ方式の印字ヘッド６１は、駆動ユニット６２と、この駆動ユニット６２に接合した液室ユニット６３とを有している。駆動ユニット６２は、基板６４上に複数の圧電素子駆動部６５及び支柱部６６を交互に配設してなり、これらの圧電素子駆動部６５及び支柱部６６は所定の間隔を置いて基板６４に接合される。また、液室ユニット６３は、図４に示すように、インク滴を吐出する複数のノズル６７を有するノズル板６８と、図５に示すように、ノズル６７に対応した液室６９が形成されている流路板７０と、液室６９に対応し、かつ駆動ユニット６２の圧電素子駆動部６５の振動を液室６９に伝える振動板７１から形成されている。液室ユニット６３を構成するノズル板６８、流路板７０、振動板７１は、流路板上面に接着剤７２を塗布し、接着剤７２を介して高い精度で接合される。
【００２４】
ここで、液室ユニット６３には本発明の液体充填排出装置によりインクが充填され、液室６９にインクが充填される。そして、駆動ユニット６２の各圧電素子駆動部６５及び支柱部６６上面に接着剤７２を介して液室ユニット６３を高い精度で接着接合している。よって、圧電素子を選択的に駆動することにより、液室ユニット６３のノズル６７からインク滴が吐出される。
【００２５】
なお、本発明で用いることができるインクジェットヘッドは、電歪素子に電圧を印加して電歪素子を変形させることでインクを吐出する、いわゆるピエゾ方式であっても良いし、電熱変換素子に電流を流すことで発熱させて、発熱によりインクを発泡させることでインクを吐出する、いわゆるサーマル方式であっても良い。
【００２６】
また、ピエゾ方式を用いる場合、ピエゾ素子を肥大させたり縮小したり、ピエゾ素子の変形量を調整したりしてそれらの駆動波形を調整することで、様々な大きさのインク滴を吐出させることができる。そのため、階調性が良好な画像を形成するのに有利である。
【００２７】
一方、サーマル方式は、ノズルの高集積化が容易であるため、多ノズルヘッドの作製に向いている。そのため、解像度が高い画像を高速で印刷するのに有利である。
【００２８】
更に、本発明で用いることができるインクジェットヘッドは、図６の（ａ）に示すようなインク流路から吐出口にかけての形状が直線的であるエッジシューター方式であっても良いし、また図６の（ｂ）に示すようなインク流路の向きと吐出口の向きが異なるサイドシューター方式であっても良い。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る液体充填排出装置の構成を示す概略図である。
【図２】本実施の形態の液体充填排出装置における配管内圧力の変化を示す特性図である。
【図３】図１の印字ヘッドの構成の一例を示す概略断面図である。
【図４】図３のノズル板の構成を示す平面図である。
【図５】図３の流路板の構成を示す平面図である。
【図６】他の印字ヘッドの構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１；液体充填排出装置、１０；印字ヘッド、１１；ノズル板、
２０；インク充填手段、２１；インク、２２；インクタンク、
２３，２４，２７，４２；配管、２５；加圧タンク、
２６；三方バルブ、２８，４４，３１；バルブ、２９；フィルタ、
３０；加圧ポンプ、４０；インク排出手段、４１；キャップ、
４３；圧力センサ、４５；チュービングポンプ、４６；排出インク、
４７；タンク、５０；制御部、５１，５２，５３，５４；領域。
【図１】
2009034882.tif 000003
【図２】
2009034882.tif 000004
【図３】
2009034882.tif 000005
【図４】
2009034882.tif 000006
【図５】
2009034882.tif 000007
【図６】
2009034882.tif 000008