(57)【要約】【課題】印字ヘッドもしくは装置構成による流体抵抗の状態にかかわらず、気泡の発生を防止でき、良好な充填性を得る【解決手段】液体充填容器の液体充填領域を減圧し、前記液体充填領域に液体を充填する液体充填方法において、前記充填領域を基準となる所定プロセスで減圧し前記充填領域内の真空度の変化に基づく実測減圧波形を取得する減圧波形取得工程（ＳＴ１）と、前記実測減圧波形に基づいて液体を充填するための充填プロセス条件を取得する充填条件取得工程（ＳＴ２）と、前記取得した充填プロセス条件に基づいて前記充填領域内に液体を充填する充填工程（ＳＴ３）とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体充填容器の液体充填領域を減圧し、前記液体充填領域に液体を充填する液体充填方法において、
前記充填領域を基準となる所定プロセスで減圧し前記充填領域内の真空度の変化に基づく実測減圧波形を取得する減圧波形取得工程と、
前記実測減圧波形に基づいて液体を充填するための充填プロセス条件を取得する充填条件取得工程と、
前記取得した充填プロセス条件に基づいて前記充填領域内に液体を充填する充填工程と、を備えることを特徴とする液体充填方法。
【請求項２】
前記プロセス条件取得工程は、パターン化されて分類された複数の減圧波形パターン及び当該減圧波形パターンに適合する充填プロセス条件からなる対照表と前記実測減圧波形とを比較し、前記実測減圧波形がどの減圧波形パターンに適合するかを判定し、判定された減圧波形パターンに適合する充填プロセス条件を取得し、
前記充填工程は、前記充填プロセス条件に基づいて液体の充填を行うことを特徴とする請求項１記載の液体充填方法。
【請求項３】
前記プロセス条件取得工程での実測減圧波形と減圧波形パターンとの比較は、実測減圧波形及び減圧波形パターンの吸引開始から一定の時間間隔での、実測減圧波形の圧力値ｙｔ（ｔ＝１，２，…，ｎ）と減圧波形パターンの圧力値ｘｔ（ｔ＝１，２，…，ｎ）を組として、データ列｛（ｘｔ，ｙｔ）｝（ｔ＝１，２，…，ｎ）（ｔ＝１は減圧開始時、ｔ＝ｎは減圧終了時）について相関係数（ピアソンの積率相関係数）を算出し、算出した相関係数を減圧波形パターン毎に比較し、最大相関係数の減圧波形パターンに、実測減圧波形を分類することを特徴とする請求項２記載の液体充填方法。
【請求項４】
液体充填容器の液体充填領域を減圧し、前記液体充填領域に液体を充填する液体充填装置において、
前記充填領域を基準となる所定プロセスで減圧し前記充填領域内の真空度の変化に基づく実測減圧波形を取得する減圧波形取得手段と、
前記実測減圧波形に基づいて液体を充填するための充填プロセス条件を取得する充填条件取得手段と、
前記取得した充填プロセス条件に基づいて前記充填領域内に液体を充填する充填工程と、を備えることを特徴とする液体充填装置。
【請求項５】
前記プロセス条件取得手段は、パターン化されて分類された複数の減圧波形パターン及び当該減圧波形パターンに適合する充填プロセス条件からなる対照表と前記実測減圧波形とを比較し、前記実測減圧波形がどの減圧波形パターンに適合するかを判定し、判定された減圧波形パターンに適合する充填プロセス条件を取得し、
前記充填手段は、前記充填プロセス条件に基づいて液体の充填を行うことを特徴とする請求項４記載の液体充填装置。
【請求項６】
液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル板と各ノズルに対応した液室が形成された流路板を接合して構成され、
請求項４又は５記載の液体充填装置で液体が充填されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
【請求項７】
吐出方式が、エッジシュータ方式、又は、サイドシュータ方式であることを特徴とする請求項６記載の液滴吐出ヘッド。
【請求項８】
請求項６又は７記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体充填領域を減圧し液体で置換することで充填領域に前記液体を充填する液体充填方法、液体充填装置、この液体充填方法で充填された液滴吐出ヘッド及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印字ヘッドへのインク充填方法として、印字ヘッド内を減圧したのちインクにより置換する真空充填方法がある。
特許文献１には、真空ポンプを駆動させて印字ヘッド内を減圧し、インク供給チューブを開いてサブタンクから印字ヘッドにインクを供給するものが記載されている。特許文献１に記載のものは、サブタンク内と印字ヘッド内の圧力差で印字ヘッドにインクを供給することから、各種ポンプは停止したままで印字ヘッドにインクを供給でき、この結果、インクはポンプで攪拌されずに印字ヘッドに供給されるので、印字ヘッド内のインク中に発生する気泡は抑制される。
【０００３】
特許文献２には、一側面側にインクヘッドに連結可能なインク排出口を有すると共に該一側面に対向する他側面に大気に連通可能な大気連通口を有し、内部にインクを含浸可能な吸収部材を有する容器を備えたインクカートリッジを準備し、前記大気連通口から容器内の空気を引き抜いて容器内を真空状態する真空引き工程と、前記吸収部材が負圧によって保持できる量以下のインクを前記インク排出口から容器内に供給するインク供給工程と、前記大気連通口を大気に連通して容器内を大気に開放する大気開放工程と、を含んでものが記載されている。
【特許文献１】特開２００７−００７９４５公報
【特許文献２】特開２０００−１７７１４２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような真空充填には次の問題がある。第１の問題は、真空充填の減圧の程度が足りないと印字ヘッド内に空気が残留してしまうことである。第２の問題は、真空充填時に減圧が過ぎると減圧領域のインク置換時にインクが減圧条件下に配置され、インク中の溶存気体が発泡してしまうこと等により、気泡が印字ヘッド内に残ってしまうということである。このように、インク内に気泡があると、圧電素子や発熱素子への駆動電圧印加で、インクに圧力を加えても、加圧液室の体積変化が残留気泡の縮小に費やされ、インク吐出口からインク滴を正常に吐出できなくなって良好な画像が得られなくなる。このような現象は、印字ヘッド自体の不良ではなく、充填時における充填の処理不備に起因する。
【０００５】
また、減圧後のインク置換された状態で残留した気泡除去のため、印字ヘッド内インクと残留気泡を一緒にノズル側より吸引する処理も行われるが、印字ヘッドもしくは装置構成の流体抵抗にばらつきがあるため、従来の充填プロセスで充填されたインクヘッドにおいては気泡除去が十分に行えないのが実情である。
【０００６】
前記特許文献１に記載の印字ヘッドへのインク充填方法は、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ヘッド内を減圧し、この後、大気圧に保たれたインク容器に接続することで、負圧と大気圧の圧力差によってインク容器から印字ヘッドへインク供給を行うが、使用しているうちに、インク経路にインクの経路内付着が発生する等により、流体抵抗が変化してしまうことがあった。このため、同一の減圧プロセス（真空ポンプの吸引時間、バルブの切換えタイミング等）では、最適な減圧が行えず、印字ヘッド内に気泡が残ってしまうという問題があった。
【０００７】
また、充填する構成が一式ではなく複数あるので、配管長さや配回し等が完全に同一であることは現実に難しいので、一定の減圧プロセスでは、最適な減圧が行えず、印字ヘッド内に気泡が残ってしまうという問題があった。
【０００８】
更に、印字ヘッド自体も厳密には、流体抵抗にばらつきがあり、一定の減圧プロセスでは、最適な減圧が行えず、充填性に問題があった。
【０００９】
本発明は、これらの問題を鑑みなされたものであり、印字ヘッドもしくは装置構成による流体抵抗の状態にかかわらず、気泡の発生を防止でき、良好な充填性を得ることができる液体充填方法、液体充填装置、液滴吐出ヘッド及び画像形成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】
【００１０】
請求項１の発明は、液体充填容器の液体充填領域を減圧し、前記液体充填領域に液体を充填する液体充填方法において、前記充填領域を基準となる所定プロセスで減圧し前記充填領域内の真空度の変化に基づく実測減圧波形を取得する減圧波形取得工程と、前記実測減圧波形に基づいて液体を充填するための充填プロセス条件を取得する充填条件取得工程と、前記取得した充填プロセス条件に基づいて前記充填領域内に液体を充填する充填工程と、を備えることを特徴とする液体充填方法である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の液体充填方法において、前記プロセス条件取得工程は、パターン化されて分類された複数の減圧波形パターン及び当該減圧波形パターンに適合する充填プロセス条件からなる対照表と、前記実測減圧波形とを比較し、前記実測減圧波形がどの減圧波形パターンに適合するかを判定し、判定された減圧波形パターンに適合する充填プロセス条件を取得し、前記充填工程では、前記充填プロセス条件に基づいて液体の充填を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２記載の液体充填方法において、前記プロセス条件取得工程での実測減圧波形と減圧波形パターンとの比較は、実測減圧波形及び減圧波形パターンの吸引開始から一定の時間間隔での、実測減圧波形の圧力値ｙｔ（ｔ＝１，２，…，ｎ）と減圧波形パターンの圧力値ｘｔ（ｔ＝１，２，…，ｎ）を組として、データ列｛（ｘｔ，ｙｔ）｝（ｔ＝１，２，…，ｎ）（ｔ＝１は減圧開始時、ｔ＝ｎは減圧終了時）について相関係数（ピアソンの積率相関係数）を算出し、算出した相関係数を減圧波形パターン毎に比較し、最大相関係数の減圧波形パターンに、実測減圧波形を分類することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、液体充填容器の液体充填領域を減圧し、前記液体充填領域に液体を充填する液体充填装置において、前記充填領域を基準となる所定プロセスで減圧し前記充填領域内の真空度の変化に基づく実測減圧波形を取得する減圧波形取得手段と、前記実測減圧波形に基づいて液体を充填するための充填プロセス条件を取得する充填条件取得手段と、前記取得した充填プロセス条件に基づいて前記充填領域内に液体を充填する充填工程と、を備えることを特徴とする液体充填装置である。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４記載の液体充填装置において、前記プロセス条件取得手段は、パターン化されて分類された複数の減圧波形パターン及び当該減圧波形パターンに適合する充填プロセス条件からなる対照表と前記実測減圧波形とを比較し、前記実測減圧波形がどの減圧波形パターンに適合するかを判定し、判定された減圧波形パターンに適合する充填プロセス条件を取得し、前記充填手段は、前記充填プロセス条件に基づいて液体の充填を行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、液滴を吐出する複数のノズルを有するノズル板と各ノズルに対応した液室が形成された流路板を接合して構成され、請求項４又は５記載の液体充填装置で液体が充填されたことを特徴とする液滴吐出ヘッドである。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６記載の液滴吐出ヘッドにおいて、吐出方式が、エッジシュータ方式、又は、サイドシュータ方式であることを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項６又は７記載の液滴吐出ヘッドを備えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、充填領域を基準となる所定プロセスで減圧し前記充填領域内の真空度の変化に基づく実測減圧波形を取得し、前記実測減圧波形に基づいて取得した充填プロセス条件に基づいて充填領域内に液体を充填するものとしたので、流体抵抗が異なる液体充填容器であっても、その液体充填容器に適した充填プロセスで、気泡の発生を防止しつつ、液体の良好な充填を行うことができ、ひいては印字ヘッド及び画像形成装置において良好な画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２０】
以下本発明の実施例である係る液体充填装置１００について説明する。図１は実施例に係る液体充填装置を示す模式図である。この液体充填装置１００は、液体充填容器として、液体であるインクが充填され、液滴吐出ヘッドとして作動する印字ヘッド８０にインクを充填するものである。液体充填装置１００は、印字ヘッド８０にインクを充填する充填部１１０と、印字ヘッド８０を減圧する減圧部１２０とを備える。
【００２１】
充填部１１０は、印字ヘッド８０に充填されるインク５１が蓄留されたインクタンク５２を備え、減圧部１２０には印字ヘッド８０の減圧及びインク充填用のチュービングポンプ７２を備える。
【００２２】
まず、液体充填装置１００について説明する。充填部１１０には、前記印字ヘッド８０に接続される配管８１と、配管８１に接続され配管８１をインクタンク５２側（図中符号ａ）と大気開放側（図中符号ｂ）を切換える三方バルブ６３と、一端が前記三方バルブ６３に接続され他端が大気開放側に配置された配管６４と、前記配管６４を大気開放するしないを切換える大気開放バルブ６２と、配管６４の先端に配置され塵埃の侵入を防止するフィルタ６１と、前記三方バルブ６３に一端が接続された配管５３とを備えている。尚、前記配管５３の他端は前記インクタンク５２内に蓄留されたインク５１内に配置され、インク５１を吸い出すことができるように構成されている。
【００２３】
また、減圧部１２０には、印字ヘッド８０のノズル板１１に密着してキャッピングするキャップ７７と、前記キャップ７７を移動させるアクチュエータ７９と、前記キャップ７７に接続される配管７６と、前記配管７６内の圧力を測定する圧力センサ７１と、前記配管７６の開閉をする開閉バルブ７５と、前記配管７６内のインク５１や気体を送流するチュービングポンプ７２と、鉛直下向きに大気開放された配管７６の端縁から流出するインク７４を貯留するドレンタンク７３とを備えている。
【００２４】
また、液体充填装置１００は、制御系２００よって制御され印字ヘッド８０にインクを充填する動作をなす。図２は液体充填装置の制御系を示す概略ブロック図、図３は液体充填装置の動作の概略を示すフローチャートである。制御系２００は、図２に示すように、コントローラ１６０を備えており、液体充填装置１００を制御する。コントローラ１６０は、図３に示すように、液体充填装置１００を制御して、印字ヘッド８０の充填領域を基準となる所定プロセスで減圧し前記充填領域内の真空度の変化に基づく実測減圧波形を取得する減圧波形取得工程（ＳＴ１）、前記実測減圧波形に基づいてインクを充填するための充填プロセス条件を取得する充填条件取得工程（ＳＴ２）、前記取得した充填プロセス条件に基づいて前記印字ヘッド８０の充填領域内にインクを充填する充填工程（ＳＴ３）の順に作動させる。
【００２５】
また、制御系２００において、コントローラ１６０は、図２に示すように、前記圧力センサ７１に接続されて配管７６の真空度を示す信号を受ける他、前記大気開放バルブ６２、三方バルブ６３、チュービングポンプ７２、開閉バルブ７５及びアクチュエータ７９に接続され所定の手順で各装置を駆動する。また、コントローラ１６０には、所定減圧プロセス記憶装置１３０、実測減圧波形記憶装置１４０、設定プロセス条件記憶装置１５０が接続されている。
【００２６】
所定減圧プロセス記憶装置１３０は、減圧波形取得工程（ＳＴ１）において、チュービングポンプ７２が駆動される基準となる減圧プロセス条件（回転速度、駆動時間等）を格納している。また、実測減圧波形記憶装置１４０は、減圧波形取得工程（ＳＴ１）で獲得された実測減圧波形が格納される。更に、設定プロセス条件記憶装置１５０には、予め各種の印字ヘッドを対象として実験されて得られ、パターン化されて分類された複数の減圧波形パターンと、これに対応して当該減圧波形パターンの印字ヘッドに最適な充填プロセス条件が対照表であるテーブル１５１として格納されている。これらの各装置はそれぞれメモリを備えて構成される。
【００２７】
図４は設定プロセス条件記憶装置１５０が格納しているテーブルの内容を示す模式図である。このテーブルは、予め実験等で明らかにしてあるパターン化され分類された実測減圧波形（減圧波形パターン１５１ａ）とこれら減圧波形パターン毎に適合した充填プロセス条件１５１ｂを格納したものである。この例では、３分類、分類Ａ、分類Ｂ、分類Ｃの減圧波形パターンに対応する充填プロセス条件が格納されている。各分類は例えば表中にグラフで示すパターンに対応する。この例では分類Ａ〜分類Ｃでは、同一時間だけチュービングポンプ７２を動作させたときの減圧の程度が異なる。即ち、減圧の勾配は、分類Ａ＜分類Ｂ＜分類Ｃとなっている。そして、各分類に対応して充填プロセス条件が格納されている。
【００２８】
分類Ａに対しては、（ｉ）チュービングポンプを５５ｒｐｍで３５ｓ回転し減圧し、（ｉｉ）減圧領域を液体（インク）で置換し、（ｉｉｉ）チュービングポンプを５０ｒｐｍで３０ｓ回転して吸引し、（ｉｖ）チュービングポンプを２５ｒｐｍで４０ｓ回転して吸引するプロセス条件が格納されている。
【００２９】
また、分類Ｂに対しては、（ｉ）チュービングポンプを５０ｒｐｍで３０ｓ回転し減圧し、（ｉｉ）減圧領域を液体（インク）で置換し、（ｉｉｉ）チュービングポンプを２５ｒｐｍで３０ｓ回転して吸引するプロセス条件が格納されている。
【００３０】
更に、分類Ｃに対しては、（ｉ）チュービングポンプを４５ｒｐｍで２５ｓ回転し減圧し、（ｉｉ）減圧領域を液体（インク）で置換し、（ｉｉｉ）チュービングポンプを２５ｒｐｍで２０ｓ回転して吸引するプロセス条件が格納されている。
【００３１】
このような、制御系２００を備えた液体充填装置１００において印字ヘッド８０へのインクの充填は以下のように行われる。まず、減圧波形取得工程（ＳＴ１）が実行される。図５は減圧波形取得工程の手順を示すフローチャート、図６は液体充填装置の配管領域を示す模式図、図７は液体充填装置における実測減圧波形を示すグラフである。
【００３２】
液体充填装置１００が駆動されるとコントローラ１６０は、アクチュエータ７９を駆動してキャップ７７により印字ヘッド８０のノズル板１１をキャッピングする。また、三方バルブ６３を大気開放側（ｂ：図１参照）へ切換え、大気開放バルブ６２を閉じると共に、開閉バルブ７５を開く（ＳＴ１２）。その後所定減圧プロセス記憶装置１３０に記憶している基準となる減圧プロセス条件（チュービングポンプの回転速度、運転時間）に基づいて、チュービングポンプ７２を駆動しドレンタンク７３側へ排気する（ＳＴ１２）。
【００３３】
これに伴い、排気動作開始前から実測減圧波形記憶装置１４０に実測減圧波形を保存し始める（ＳＴ１４）。時間の経過とともに次第に領域９１、領域９２、領域９３、領域９４（図６参照）内の真空度が上り、圧力センサ７１の真空度検出値も上昇を始め、その後、減圧波形記憶装置１３０に記憶してある基準となる減圧プロセス条件（回転時間等）に基づき、チュービングポンプ７２を停止させる（ＳＴ１５）。これに伴い、減圧波形記憶装置１３０への実測減圧波形の保存を停止する（ＳＴ１６）。最後に、大気開放バルブ６２を開き、領域９１、領域９２、領域９３、領域９４内を大気開放する（ＳＴ１７）。これにより図７に示すような印字ヘッド８０での実測減圧波形が得られる。この例では、チュービングポンプ７２は時刻Ｔ１から時刻Ｔ３間運転されている。そして、実測減圧波形は、圧力は、Ｔ１からＴ２間で下がり、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２まで減圧が続き、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までは一定の減圧状態となっている。
【００３４】
次に液体充填装置１００はコントローラ１６０の制御により充填条件取得工程（ＳＴ２）を実行する。この処理では、まずコントローラ１６０は、実測減圧波形記憶装置１４０に保存された実測減圧波形を参照して、吸引開始から一定の時間間隔での測定値ｙｔ（ｔ＝１，２，…，ｎ）と、設定プロセス条件記憶装置１５０に保存された、テーブル１５１の分類Ａ〜分類Ｃの一定の時間間隔での圧力値ｘｔ（ｔ＝１，２，…，ｎ）を組として、パターン毎にデータ列｛（ｘｔ，ｙｔ）｝（ｔ＝１，２，…，ｎ）について相関係数（ピアソンの積率相関係数）を算出する。尚、ｔ＝１は減圧開始時であり、ｔ＝ｎは減圧終了時である。
【００３５】
そして、コントローラ１６０は、算出した相関係数をパターン間で比較し、最大相関係数を有するパターン（減圧波形パターン１５１ａの分類Ａ〜分類Ｃ）を選択する。そして、設定プロセス条件記憶装置１５０のテーブル１５１に記憶してある充填プロセス条件１５１ｂのうち、分類した減圧波形パターンに適合した充填プロセス条件を取得する。本例では、取得した実測減圧波形は分類Ａに分類されたものとして説明する。
【００３６】
そして、液体充填装置１００は、コントローラ１６０の制御によりインク充填工程（ＳＴ３）を実行する。図８は充填工程の手順を示すフローチャートである。充填工程において、コントローラ１６０は、大気開放バルブ６２を閉じ、開閉バルブ７５を開く（ＳＴ３１）。その後、先に設定した、分類した減圧波形パターンに適合した充填プロセス条件（回転速度，回転時間等）に従い、チュービングポンプ７２をタンク７３方向へ排気動作（ＳＴ３２）を実行する。この例ではチュービングポンプ７２を回転速度５５ｒｐｍで３５ｓだけ運転する。すると、領域９１，９２，９３，９４内の真空度が上昇を始め、設定したチュービングポンプ７２の回転時間（送流時間：３５ｓ）が経過する（ＳＴ３３）と、チュービングポンプ７２の送流を停止し、これと同時に開閉バルブ７５を閉じる（ＳＴ３４）。
【００３７】
そして、この状態で、三方バルブ６３をインク供給側（ａ）へ切換える（ＳＴ３５）と、インクタンク５２内のインク５１が配管５３を通って、真空引きされた領域９２，９３内に流入し、領域９２，９３がインク５１により置換される。圧力センサ７１の検出値が、予め実験等で求めてある真空度以下になる。
【００３８】
その後も、設定したプロセス条件に従い、再度チュービングポンプ７２をドレンタンク７３の方向へ送流するよう駆動し、印字ヘッド８０内に残留の気泡をノズル４０より、印字ヘッド８０内のインクと一緒に吸引し、吸引完了する。本例では、２回の吸引、即ち５０ｒｐｍで３０ｓ、２５ｒｐｍで４０ｓの吸引を行った後、アクチュエータ７９を駆動してキャップ７７を印字ヘッド８０から離れた位置に移動させる。これにより、印字ヘッド８０へのインク充填は終了する。
【００３９】
尚上記例では、インクの充填をする印字ヘッド８０は、減圧波形取得工程（ＳＴ１）において得られた実測減圧波形が分類Ａであったため、充填工程（ＳＴ３）において上記の手順でインクの充填を行ったが、印字ヘッドの実測減圧波形が他の分類に属するものと判定されたときには、それぞれに対応する充填プロセス条件に沿って充填工程が実行される。
【００４０】
また、上記例では、テーブル１５１には、上述した３種の減圧波形パターンとそれに対応する充填プロセス条件を格納したが、他の減圧波形パターン及びこれに対応する充填プロセス条件を格納しておくことができる。
【００４１】
次に、実施例に係る印字ヘッドについて説明する。図９は実施例に係る印字ヘッドの模式的説明図、図１０は実施例に係る印字ヘッドの流路板を示す平面図、図１１は実施例に係る印字ヘッドのノズル板を示す平面図である。本例に係る印字ヘッドは圧電素子（ピエゾ素子：ＰＺＴ素子）を備えたアクチュエータによってインクを吐出するものである。
【００４２】
印字ヘッド１は公知の画像形成装置に配置され、画像印刷制御装置の制御のもと、画像データを受け、画像形成装置の副走査方向の用紙搬送に対応して主走査方向に印刷を行う。印字ヘッド１は、図９に示すように、駆動ユニット３と、この駆動ユニット３に接合した液室ユニット２とを備えている。駆動ユニット３は、基板１５上に複数の圧電素子駆動部１４ａ及び支柱部１４ｂを交互に配設してなり、これらの圧電素子駆動部１４ａ及び支柱部１４ｂは所定の間隔をおいて、基板１５に接合される。また、液室ユニット２は、図１０も示すように、インク滴を吐出する複数のノズル４０を有するノズル板１１と、ノズル４０に対応した液室３０が形成されている流路板１２と、液室３０に対応し、かつ駆動ユニット３の圧電素子駆動部１４ａの振動を液室に伝える振動板１３から形成されている。液室ユニット２を構成するノズル板１１、流路板１２、振動板１３は、流路板上面に接着剤１６を塗布し、接着剤１６を介して高い精度で接合される。
【００４３】
本例に係る印字ヘッド１の液室ユニット２には上述した液体充填装置１００でインクが充填され、液室３０にインクが配置される。そして、駆動ユニット３の各圧電素子駆動部１４ａ及び支柱部１４ｂ上面に接着剤１６を介して液室ユニット２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２のノズル４０からインク滴が吐出される。
【００４４】
上述した印字ヘッドは、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、所謂ピエゾ方式のものを例としたが、電熱変換素子に電流を流すことで発熱し、この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、所謂サーマル方式であっても良い。
【００４５】
ピエゾ方式は、印加する駆動電圧を調整することにより、ピエゾ素子の変形量を調整して、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適している。
【００４６】
また、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適している。
【００４７】
また、本例に係る印字ヘッドは、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方式であっても良いし、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方式であっても良い。
【００４８】
エッジシュータ式の印字ヘッドについて説明する。図１２はエッジシュータ方式の印字ヘッドを示す断面図である。この印字ヘッド３００は、吐出エネルギー発生体３０１を有する基板３０２に、流路３０３の側壁及びオリフィス３０４を構成する壁材１０２及び流路３０３の覆いを構成する天板３０５を積層した構成を有する。尚、図１２では、前記吐出エネルギー発生体３０１に吐出信号を印加する電極及び該発生体に必要に応じて設けられる保護層などは省略してある。
【００４９】
この印字ヘッド３００においては、インクが貯えられている液室（不図示）から流路３０３にインクが充填された状態で、不図示の電極を介して記録信号を吐出エネルギー発生体３０１に印加すると、該発生体から発生した吐出エネルギーが流路３０３内のインクに吐出エネルギー発生体３０１上方（吐出エネルギー作用部）で作用し、その結果インクがオリフィス３０４から液滴として吐出される。吐出されたインク滴はオリフィス３０４前方に送り込まれた紙などの被記録材に付着される。尚図中３０３ｃはインクの流路を示している。
【００５０】
このエッジシュータ方式の記録ヘッドは、各部分の精度良い微細化やオリフィスのマルチ化、あるいは小型化が極めて容易であり、また量産性に富むという利点を有する。その一方で、インク滴吐出の際の応答周波数やインク滴の飛行速度に限界がある。また、電熱変換素子が発熱することでインク中に気泡が発生するが、この気泡が温度低下により収縮し、吐出エネルギー発生体３０１近辺で消滅する際の衝撃により吐出エネルギー発生体３０１を徐々に破壊される。この現象は所謂キャビテーション現象と呼ばれ、エッジシュータ方式において顕著である。そのため、エッジシュータ方式の記録ヘッドは寿命が比較的短い。
【００５１】
次にサイドシュータ方式の記録ヘッドについて説明する。図１３はサイドシュータ方式の印字ヘッドを示す断面図である。この記録ヘッド４００は、基体４０１にオリフィス３０４を設け、インク流路４０２内の吐出エネルギー発生体４０４へのインクの流れ方向４０２ｃと、オリフィス４０３の開口中心軸４０３ｃとが直角をなす構成を有する。
【００５２】
このような構成とすることによって、吐出エネルギー発生体４０５からのエネルギーをより効率良くインク滴の形成とその飛行の運動エネルギーへと変換でき、またインクの供給によるメニスカスの復帰も速いという構造上の利点を有している。このため、吐出エネルギー発生体に発熱素子を用いた場合に特に効果的である。また、エッジシュータ方式において問題となる気泡が消滅する際の衝撃により吐出エネルギー発生体を徐々に破壊する、所謂キャビテーション現象を回避することができる。つまり、サイドシュータ方式においては、成長した気泡がオリフィス４０３に達すれば気泡が大気に放出されるから温度低下による気泡の収縮が起こらず、そのため、記録ヘッドの寿命が長いという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例に係る液体充填装置を示す模式図である。
【図２】液体充填装置の制御系を示す概略ブロック図である。
【図３】液体充填装置の動作の概略を示すフローチャートである。
【図４】設定プロセス条件記憶装置が格納しているテーブルの内容を示す模式図である。
【図５】減圧波形取得工程の手順を示すフローチャートである。
【図６】液体充填装置の配管領域を示す模式図である。
【図７】液体充填装置における実測減圧波形を示すグラフである。
【図８】充填工程の手順を示すフローチャートである。
【図９】実施例に係る印字ヘッドの模式的説明図である。
【図１０】実施例に係る印字ヘッドの流路板を示す平面図である。
【図１１】実施例に係る印字ヘッドのノズル板を示す平面図である。
【図１２】エッジシュータ方式の印字ヘッドを示す断面図である。
【図１３】サイドシュータ方式の印字ヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  印字ヘッド
２  液室ユニット
３  駆動ユニット
１１  ノズル板
１２  流路板
１３  振動板
１４ａ  圧電素子駆動部
１４ｂ  支柱部
１５  基板
１６  接着剤
３０  液室
４０  ノズル
５１  インク
５２  インクタンク
５３  配管
６１  フィルタ
６２  大気開放バルブ
６３  三方バルブ
６４  配管
７１  圧力センサ
７２  チュービングポンプ
７３  ドレンタンク
７４  インク
７５  開閉バルブ
７６  配管
７７  キャップ
７９  アクチュエータ
８０  印字ヘッド
８１  配管
９１，９２，９３，９４  領域
１００  液体充填装置
１０２  壁材
１１０  充填部
１２０  減圧部
１３０  所定減圧プロセス記憶装置
１３０  減圧波形記憶装置
１４０  実測減圧波形記憶装置
１５０  設定プロセス条件記憶装置
１５１  テーブル
１５１ａ  減圧波形パターン
１５１ｂ  充填プロセス条件
１６０  コントローラ
２００  制御系
３００  印字ヘッド
３０１  吐出エネルギー発生体
３０２  基板
３０３  流路
３０４  オリフィス
３０５  天板
４００  記録ヘッド
４０１  基体
４０２  インク流路
４０２ｃ  方向
４０３  オリフィス
４０３ｃ  開口中心軸
４０４  吐出エネルギー発生体
【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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