JP2004066463A

JP2004066463A - Liquid drop ejection recorder and its ink filling method

Info

Publication number: JP2004066463A
Application number: JP2002224774A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Sakuma; 佐久間　勝久
Original assignee: SII Printek Inc
Current assignee: SII Printek Inc
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for removing residual bubbles sufficiently in place of a conventional technology for purging residual bubbles by applying a pressure from the ink supply side. <P>SOLUTION: Utilizing the effect of an ink flow toward the ink supply side in a recording head 18 produced in corresponding with expansion of the volume of an air layer at an ink storage section 15 by a negative pressure generated by sucking ink in the ink storage section from the ink supply side under a state where the nozzle opening 22 and the ink filling passage are enclosed, the buoyancy effect of residual bubbles on the side of a pressure generating section 20 in a recording head, and the ink channel structure where no standing point of ink occur in the recording head 18 when ink is sucked from the ink supply side, residual bubbles on the nozzle side of a filter 19 in the recording head are introduced entirely to the ink supply side of the filter. Residual bubbles thus introduced are moved to the air layer at the ink storage section 15 and dissipated thus removing residual bubbles from the pressure generating section of the recording head. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a droplet ejection type recording apparatus having a droplet ejection type recording head applied to, for example, a printer, a facsimile, and the like, and an ink filling method thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a droplet ejection recording apparatus that records characters and images on a recording medium using a droplet ejection recording head having a plurality of nozzles that eject ink has been known. It is known to change the volume of a chamber by applying a voltage, or to utilize pressure fluctuations generated in a chamber by using film boiling generated by applying a voltage to an electrothermal converter. In such a droplet ejection type recording apparatus, it is necessary to fill a droplet ejection type recording head with ink before starting recording of characters and images on a recording medium.
[0003]
FIG. 14 is a schematic view of an example of an ink filling device 200 used for filling such a droplet jet recording head with ink. The ink supply device 200 supplies the ink from the ink container to the droplet ejection type recording head when the ink is ejected from the nozzle of the droplet ejection type recording head after the completion of the ink filling. Doubles.
[0004]
As shown in FIG. 14, an ink container 100, an ink supply path 104 communicating with the ink container 100, a pressure pump 103 provided in the middle of the ink supply path 104, and the pressure pump 103 are provided. A side pipe 101 that communicates with the ink supply path 104 in parallel with the ink supply path 104; an open / close valve 102 that is, for example, an electromagnetic valve provided in the side pipe 101; A droplet ejection recording head 108 having a filter 109 and a pressure generation unit 110 therein, a nozzle plate 111 provided on one end surface of the droplet ejection recording head 108 in contact with the pressure generation unit, and a nozzle plate 111 A nozzle cap 112 penetrating therethrough, a nozzle cap 113 which completely covers the nozzle 112 and is in close contact with the outer surface of the nozzle plate 111; An ink discharge passage 115 communicating with the ink discharge passage 115, a filling pump 114 provided in the middle of the ink discharge passage 115, and a waste ink container 116 containing waste ink 117 discharged from the ink discharge passage 115. An ink filling device 200 for the ejection type recording head 108 is configured.
[0005]
Further, after the ink filling is completed, the nozzle 112 is provided with a pressure head such that the ink does not leak from the nozzle 112 and the outside air does not enter the pressure generating unit 110 due to the meniscus of the ink at the nozzle 112. Is located vertically above the ink container 100 by a drop X from the reference line Z shown in FIG. Here, the head X is usually set in a range of 30 mm to 120 mm.
[0006]
Next, a method of filling the ink into the liquid droplet ejection type recording head 108 using the ink filling device 200 will be described.
[0007]
First, the on-off valve 102 is opened, the nozzle cap 113 is brought into close contact with the outer surface of the nozzle plate 111 while completely covering the nozzle 112, and the filling pump 114 is operated to suck ink from the ink container 100 for an appropriate time. At this time, the ink passes through the ink supply path 104 via the intermediate tube 101 and reaches the droplet ejection type recording head 108, but before the ink reaches the pressure generation unit 110, the ink in the ink is filtered by the filter 109. The surplus ink sucked during ink filling becomes waste ink 117 and is collected in the waste ink container 116 through the ink discharge path 115.
[0008]
At this time, air bubbles particularly generated when the ink passes through the filter 109 remain on the lower side of the filter 109, that is, on the pressure generating unit 110. Here, the ink contained in the ink container 100 may be deaerated ink from which air dissolved in the liquid has been removed in order to suppress the generation of bubbles.
[0009]
Next, the filling pump 114 is stopped, and is left for an appropriate time to stabilize the ink state in the ink filling device 200, and an opening / closing valve (not shown) of the nozzle cap 113 is opened to reduce the pressure in the ink filling device 200. While equilibrating with the atmospheric pressure, the filling pump 114 is operated to discharge the residual ink in the nozzle cap 113 to the waste ink container 116 through the ink discharge path 115 so that the nozzle cap 113 and the outer surface of the nozzle plate 111 Break the adhesion. At this time, a balance with the atmosphere is maintained by a meniscus (not shown) in the nozzle 112. At this stage, the outer surface of the nozzle plate 111 may be cleaned by a cleaning member (not shown). The ink filling method using the same suction pump as described above is disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-61593.
Japanese Patent No. 3189895
[0008]
It is also described.
[0010]
Further, the on-off valve 102 is closed, the pressure pump 103 is operated, the ink is moved in the direction of arrow Y, and the bubble is discharged from the nozzle 112. The ink pushed out from the nozzle 112 is received by the nozzle cap 113. After receiving the waste ink with a waste ink absorber (not shown), the pressure pump 103 is stopped, and the open / close valve 102 is opened to equilibrate the pressure in the ink filling device 200 with the atmospheric pressure. At this stage, the outer surface of the nozzle plate 111 may be cleaned by a cleaning member (not shown). A method of discharging the air bubbles by the same pressure pump as described above is disclosed in Japanese Patent No. 31598
No. 78
[0031]
It is also described in
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of filling an ink into a droplet jet recording head as described in Japanese Patent Publication No. 3-61593 and Japanese Patent No. 3189895, the ink jet recording head is initially filled with the ink when the ink is initially charged. When the ink passes through the filter in the head, the ink entrains the air in the droplet ejection type recording head, bubbles are generated, and even after the ink filling operation to the droplet ejection type recording head is completed. The air bubbles particularly remain on the lower surface of the filter, that is, on the pressure generating unit side.
[0012]
The residual air bubbles hinder the ink supply to the droplet ejection type recording head during ink ejection, resulting in a state of insufficient ink supply, which makes it impossible to continue stable ink ejection for a long time, or that the ink is originally generated in the pressure generating unit. There is a problem in that the pressure required for proper ink ejection is canceled.
[0013]
As a method for removing the residual air bubbles that cause this problem from the inside of the droplet ejection type recording head, ink is supplied from an ink supply side by a pressure pump as described in Japanese Patent No. 3159878, and the droplets are removed. A method of increasing the flow rate of ink in a jet recording head has been adopted.
[0014]
However, since the flow direction of the ink is basically downward in the vertical direction and opposite to the vertical direction in which the residual bubbles naturally float, the residual bubbles are not completely removed through the nozzle opening, and as a result, are removed. The remaining air bubbles that have not collected gather at the stagnation point of the ink flow in the droplet ejection type recording head and remain there, and a sufficient effect is obtained on the problem of removing the residual air bubbles from the inside of the droplet ejection type recording head. I couldn't.
[0015]
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a device that sufficiently removes the residual bubbles instead of the conventional pressurization from the ink supply side for pushing the residual bubbles.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
An aspect of the present invention that solves the above-mentioned problem is characterized in that, using means for sucking ink from an ink supply side, bubbles remaining in the droplet ejection type recording head are collected in an air layer in an ink storage unit. In the ink filling device. In particular, the ink reservoir allows the ink in the ink device to flow even in a state where the ink filling device is sealed by expanding and changing the volume of the air layer, which is a compressible fluid, by a suction pressure; It is an essential element of the present invention in order to realize the dissipation of the residual air bubbles in the air layer. If the ink reservoir is not provided, only the ink of the incompressible fluid is present in the ink filling path in the sealed state, and there is no change in the volume. Therefore, suction from the ink supply side which is indispensable for achieving the present invention is achieved. No ink flow will occur.
[0017]
In addition, ink was sucked from the ink supply side such that the residual bubbles were naturally accumulated vertically upward by their buoyancy in a state where the droplet ejection recording head was installed in the droplet ejection recording apparatus. In the case where the ink jet recording head has an ink flow path structure in which an ink flow stagnation point does not occur at the time, or by forming at least one outer wall surface of the ink storage section as a flexible film, When the ink is sucked, the volume of the ink layer in the ink reservoir is smaller than in the case where the flexible film is not provided, whereby the amount of ink suction by the means for sucking ink from the ink supply side is reduced. If more, the feature becomes even more pronounced.
[0018]
Since the flexible film may be deformed and destroyed when pressure is applied, when the ink reservoir has the flexible film, the ink reservoir has the flexible film destruction prevention structure. It is desirable to have.
[0019]
Further, ink is sucked from the ink supply side in order to prevent bubbles from entering the droplet jetting type recording head from the nozzle openings, and preventing the ink from being unable to be ejected due to generation of ejection pressure in the chamber due to the bubbles. In this case, it is necessary to provide a means for sealing the nozzle opening, and to prevent air bubbles from entering the droplet jetting type recording head from the nozzle opening by the sealing means.
[0020]
According to the present invention, the nozzle opening is sealed in order to prevent air bubbles that cause ink ejection failure from the nozzle opening from entering the droplet ejection type recording head, and the ink supply side is closed in a state where the ink filling path is sealed. The droplet ejection type recording in which the volume of the air layer in the ink reservoir expands due to the negative pressure generated by sucking the ink in the ink reservoir from the ink reservoir, that is, the amount by which the volume of the ink layer in the ink reservoir decreases. The ink is sucked from the ink supply side by utilizing the effect of the ink flow toward the ink supply side in the head and the effect of the buoyancy of the residual bubbles remaining on the pressure generating section side in the droplet ejection type recording head. The ink jet recording head has an ink flow path structure in which no ink stagnation point is generated when the ink jetting is performed. Not remain the residual bubbles put away residence in terms of the nozzle side to guide the ink supply side of the filter.
[0021]
Then, the induced residual bubbles move to the air layer of the ink storage part and dissipate, thereby removing the residual bubbles from the pressure generating part of the droplet ejection type recording head.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments of the present invention.
[0023]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a device 50 for filling an ink into a droplet jet recording head, and shows a first embodiment. The ink filling device 50 will be described in detail.
[0024]
First, the configuration of the ink filling device 50 will be described.
[0025]
An ink container 10, an ink supply path 14 communicating with the ink container 10, an ink supply side suction pump 13 provided in the middle of the ink supply path 14, and the ink supply path 14 including the suction pump 13. A side pipe 11 that communicates with the ink supply path 14 in parallel with the portion, an on-off valve 12 that is, for example, a solenoid valve provided in the side pipe 11, and a flexible film 30 that communicates with the ink supply path 14 and An ink storage unit 15 provided in a part thereof, a droplet ejection type recording head 18 communicating with the ink storage unit 15 and including at least a filter 19 and a pressure generation unit 20 therein, and the droplet ejection type recording head in contact with the pressure generation unit A nozzle plate 21 provided at one end surface of the recording head 18, a nozzle 22 penetrating through the nozzle plate 21, and a nozzle cap 23 which completely covers the nozzle 22 and is in close contact with the outer surface of the nozzle plate 21 An ink discharge passage 25 communicating with the nozzle cap 23, a nozzle-side suction pump 24 provided in the middle of the ink discharge passage 25, and a waste ink container containing waste ink 27 discharged from the ink discharge passage 25 26 constitutes an ink filling device 50 for filling the droplet ejection type recording head 18.
[0026]
The ink filling device 50 supplies ink from the ink container 10 to the droplet ejection type recording head 18 when the ink is ejected from the nozzle 22 provided in the droplet ejection type recording head 18 after the ink filling is completed. , Also serves as an ink supply path.
[0027]
In addition, after the ink filling is completed, the nozzle 22 is given a pressure head such that the ink does not leak out from the nozzle 22 and the outside air does not enter the pressure generating unit 20 due to the meniscus of the ink at the nozzle 22. Is located on the droplet ejection type recording head unit position reference line 1 vertically above the ink container 10 by a drop A from the ink container position reference line 2 shown in FIG. A droplet ejection type recording head unit 28 is formed together with the head 18. Here, the head A is usually set in a range of 30 mm to 120 mm.
[0028]
Next, a method of filling the droplet jet recording head 18 with ink using the ink filling device 50 will be described.
[0029]
First, as shown in FIG. 2, the on-off valve 12 is opened, the nozzle cap 23 is brought into close contact with the outer surface of the nozzle plate 21 while completely covering the nozzle 22, and the nozzle-side suction pump 24 is operated to supply ink from the ink container 10 appropriately. Aspirate for hours. At this time, the ink passes through the ink supply path 14 and the ink storage unit 15 via the intermediate tube 11 and reaches the droplet ejection type recording head 18, but before the ink reaches the pressure generation unit 20, the ink passes through the filter 19. As a result, excess ink sucked during ink filling becomes waste ink 27 and is collected in a waste ink container 26 through an ink discharge path 25. Here, the ink contained in the ink container 10 may be deaerated ink from which air dissolved in the liquid is removed.
[0030]
At the same time, an air layer 16 and an ink layer 17 are formed in the ink storage section 15, and the pressure of the air layer 16 is naturally lower than the atmospheric pressure, so that the flexible film 30 bends inside the ink storage section 15, In addition, the volume of the air layer 16 expands more than the volume at atmospheric pressure.
[0031]
Next, the nozzle-side suction pump 24 is stopped, and after leaving it for an appropriate time to stabilize the ink state in the ink filling device 50, an air release valve (not shown) of the nozzle cap 23 is opened to open the ink filling device. The pressure in the passage 50 becomes the atmospheric pressure, the bending of the flexible membrane 30 is eliminated, and the volume of the air layer 16 is reduced more than the volume at the time of suction. At this time, the outer surface of the nozzle plate 21 and the nozzle cap 23 are held in close contact with each other.
[0032]
Thereafter, the air release valve (not shown) is closed, and the ink supply side suction pump 13 provided in the ink supply passage 14 is filled with the ink while keeping the nozzle plate 21 and the nozzle cap 23 in close contact as shown in FIG. The ink filled in the device 50 is operated for an appropriate time so as to return to the ink container 10, that is, the ink moves in the direction of arrow B, and remains in the droplet jet recording head 18. Bubbles are collected in the air layer 16 in the ink reservoir 15. At this time, since the ink supply side suction pump 13 is operating, the pressure of the air layer 16 becomes negative pressure greater than the atmospheric pressure again, so that the flexible film 30 bends inside the ink reservoir 15. When the volume of the air layer 16 expands, the ink filled in the ink filling device 50 moves in the direction of the arrow B by the reduced amount of the volume of the ink layer 17.
[0033]
After the residual air bubbles are collected, finally, the ink supply side suction pump 13 is stopped, the on-off valve 12 is opened, and the air release valve (not shown) is opened to equilibrate the pressure in the ink filling device 50 with the atmospheric pressure. At the same time, the nozzle side suction pump 24 is operated to discharge the residual ink in the nozzle cap 23 to the waste ink container 26 through the ink discharge path 25, and the nozzle cap 23 and the outer surface of the nozzle plate 21 are brought into close contact with each other. Solve.
[0034]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a device 51 for filling an ink into a droplet jet recording head, and shows a second embodiment. The ink filling device 51 will be described in detail.
[0035]
First, the configuration of the ink filling device 51 will be described.
[0036]
The difference from the configuration of the ink filling device 50 is that there is no side tube 11, opening / closing valve 12, and ink supply side suction pump 13, but instead the ink discharge passage 25 between the nozzle cap 23 and the nozzle side suction pump 24 An ink path 29 communicating with the ink supply path 14, a first three-way valve 43 at a connection between the ink path 29 and the ink supply path 14, and a second three-way valve 43 at a connection between the ink path 29 and the ink discharge path 25. Only in that the three-way valve 44 is provided, and the other configuration is the same as that of the ink filling device 50.
[0037]
Next, a method of filling ink into the droplet jet recording head 18 using the ink filling device 51 will be described.
[0038]
First, as shown in FIG. 5, the first three-way valve 43 communicates with the ink container 10 and the ink path 29, and the second three-way valve 44 communicates with the ink path 29 and the nozzle-side suction pump 24. The suction pump 24 is operated to suck ink from the ink container 10 for an appropriate time, and the ink path 29 is filled with ink.
[0039]
Next, as shown in FIG. 6, with the first three-way valve 43, the ink container 10 and the ink reservoir 15 communicate with each other, and with the second three-way valve 44, the nozzle cap 23 and the filling pump 24 communicate with each other. The nozzle side suction pump 24 operates to suction ink from the ink container 10 for an appropriate period of time while keeping the nozzle cap 23 in close contact with the outer surface of the nozzle plate 21 while covering the nozzle plate 21. At this time, the ink passes through the ink supply path 14 and the ink storage unit 15 and reaches the droplet ejection type recording head 18, but before the ink reaches the pressure generation unit 20, the dust in the ink is filtered by the filter 19. Is removed, and the excess ink sucked during the ink filling becomes the waste ink 27 and is collected in the waste ink container 26 through the ink discharge path 25. Here, the ink contained in the ink container 10 may be deaerated ink from which air dissolved in the liquid is removed.
[0040]
At the same time, an air layer 16 and an ink layer 17 are formed in the ink storage section 15, and the pressure of the air layer 16 is naturally lower than the atmospheric pressure, so that the flexible film 30 bends inside the ink storage section 15, In addition, the volume of the air layer 16 expands more than the volume at atmospheric pressure.
[0041]
Next, the nozzle side suction pump 24 is stopped, and after leaving it for an appropriate time to stabilize the ink state in the ink filling device 51, the air release valve (not shown) provided in the nozzle cap 23 is opened, and the ink filling path is opened. The pressure in 51 becomes the atmospheric pressure, the bending of the flexible film 30 is eliminated, and the volume of the air layer 16 is reduced more than the volume at the time of suction. At this time, the outer surface of the nozzle plate 21 and the nozzle cap 23 are held in close contact with each other.
[0042]
Thereafter, the air release valve (not shown) is closed, and the ink path 29 and the ink storage unit 15 are closed in the first three-way valve 43 with the nozzle plate 21 and the nozzle cap 23 kept in close contact as shown in FIG. In the state in which the ink path 29 and the nozzle-side suction pump 24 are in communication with each other in the second three-way valve 44, the nozzle-side suction pump 24 Is operated for an appropriate time so as to discharge the ink to the waste ink container 26, that is, the ink moves in the direction of arrow B. In the air layer 16. At this time, since the pressure of the air layer 16 is lower than the atmospheric pressure due to the operation of the charging pump 24, the degree of the negative pressure is increased again, and the flexible film 30 bends inside the ink storage portion 15, and As the volume of the layer 16 expands, the ink filled in the ink filling device 51 moves in the direction of the arrow B by the reduced amount of the volume of the ink layer 17.
[0043]
After the residual air bubbles are collected, finally, the nozzle side suction pump 24 is stopped, and the first three-way valve 43 communicates the ink container 10 and the ink storage section 15, and the second three-way valve 44 forms the nozzle cap 23 and the nozzle side suction. In a state where the pump 24 is connected, the air release valve (not shown) included in the nozzle cap 23 is further opened to equilibrate the pressure in the ink filling device 51 with the atmospheric pressure, and the nozzle side suction pump 24 is operated to The residual ink in the nozzle cap 23 and the ink path 29 is discharged to the waste ink container 26 through the ink discharge path 25, and the close contact between the nozzle cap 23 and the outer surface of the nozzle plate 21 is released.
[0044]
Here, when removing the ink accumulated in the ink path 29, the air path valve (not shown) is opened near the first three-way valve 43 as shown in FIG. The valve 43 communicates the ink container 10 with the ink reservoir 15, the second three-way valve communicates the ink path 29 with the filling pump 24, and the filling pump 24 sucks ink and accumulates in the ink path 29. The waste ink is collected in the waste ink container 26.
[0045]
FIG. 9 is a schematic diagram showing a device 52 for filling an ink into a droplet jet recording head, and shows a fourth embodiment. The ink filling device 52 will be described in detail.
[0046]
First, the configuration of the ink filling device 52 will be described.
[0047]
The configuration of the ink filling device 51 is different from the configuration of the ink filling device 51 in that the second three-way valve 44 is not provided, and instead, a release valve is provided on the ink discharge passage 25 between the connection portion between the ink passage 29 and the ink supply passage 14 and the nozzle cap 23. Only the point provided with 46 is the same as that of the ink filling device 51 in the other points. However, in FIG. 7, the first three-way valve 43 is described as a three-way valve 45.
[0048]
Next, a method of filling the ink into the droplet ejection type recording head 18 using the ink filling device 52 will be described.
[0049]
First, as shown in FIG. 10, in the three-way valve 45, the ink container 10 communicates with the ink path 29, and the nozzle side suction pump 24 operates with the open / close valve 46 closed to suck ink from the ink container 10 for an appropriate time. The ink path 29 is filled with ink.
[0050]
Next, as shown in FIG. 11, in the three-way valve 45, the ink container 10 and the ink storage unit 15 communicate with each other, and in a state where the on-off valve 46 is open, the nozzle cap 23 is placed on the outer surface of the nozzle plate 21 while completely covering the nozzle 22. The ink is sucked from the ink container 10 for an appropriate time by operating the nozzle side suction pump 24 in close contact. At this time, the ink passes through the ink supply path 14 and the ink storage unit 15 and reaches the droplet ejection type recording head 18, but before the ink reaches the pressure generation unit 20, the dust in the ink is filtered by the filter 19. Is removed, and the excess ink sucked during the ink filling becomes the waste ink 27 and is collected in the waste ink container 26 through the ink discharge path 25. Here, the ink contained in the ink container 10 may be deaerated ink from which air dissolved in the liquid is removed.
[0051]
At the same time, an air layer 16 and an ink layer 17 are formed in the ink storage section 15, and the pressure of the air layer 16 is naturally lower than the atmospheric pressure, so that the flexible film 30 bends inside the ink storage section 15, In addition, the volume of the air layer 16 expands more than the volume at atmospheric pressure.
[0052]
Next, the nozzle-side suction pump 24 is stopped, and after leaving it for an appropriate time to stabilize the ink state in the ink filling device 52, an air release valve (not shown) provided in the nozzle cap 23 is opened to open the ink filling path. The pressure in 52 becomes atmospheric pressure, the bending of the flexible membrane 30 is eliminated, and the volume of the air layer 16 is reduced more than the volume at the time of suction. At this time, the outer surface of the nozzle plate 21 and the nozzle cap 23 are held in close contact with each other.
[0053]
Thereafter, the air release valve and the open / close valve 46 (not shown) are closed, and the ink path 29 and the ink reservoir 15 are held in the three-way valve 45 while keeping the nozzle plate 21 and the nozzle cap 23 in close contact as shown in FIG. Are communicated, the nozzle side suction pump 24 discharges the ink filled in the droplet jetting recording head 18 to the waste ink container 26, that is, the ink moves in the direction of arrow B. Thus, the air bubbles 16 in the ink jetting unit 15 are collected in the air layer 16 in the ink storage unit 15 by operating for an appropriate time. At this time, since the pressure of the air layer 16 is lower than the atmospheric pressure due to the operation of the charging pump 24, the degree of the negative pressure is increased again, and the flexible film 30 bends inside the ink storage portion 15, and As the volume of the layer 16 expands, the ink filled in the ink filling device 51 moves in the direction of the arrow B by the reduced amount of the volume of the ink layer 17.
[0054]
After the residual air bubbles are collected, finally, the nozzle side suction pump 24 is stopped, and the ink container 10 and the ink storage unit 15 communicate with each other in the three-way valve 45, and the opening / closing valve 46 is opened, and the nozzle cap 23 has When the air release valve is opened and the pressure in the ink filling device 52 is equilibrated with the atmospheric pressure, the nozzle side suction pump 24 operates and the residual ink in the nozzle cap 23 and the ink path 29 is removed from the ink. The ink is discharged to the waste ink container 26 through the discharge path 25, and the close contact between the nozzle cap 23 and the outer surface of the nozzle plate 21 is released.
[0055]
Here, when removing the ink accumulated in the ink path 29, the air path valve (not shown) is opened in the ink path 29 near the three-way valve 45 as shown in FIG. When the on-off valve 46 is closed, the nozzle-side suction pump 24 sucks ink and the ink accumulated in the ink path 29 is collected in the waste ink container 26.
[0056]
In the ink filling devices 50, 51, and 52, when the nozzle cap 23 and the outer surface of the nozzle plate 21 are finally brought into close contact with each other, the pressure of the air layer 16 is changed from the atmospheric pressure to the pressure head by the head A. Therefore, the pressure inside the ink filling device is maintained at a slightly lower pressure, and the pressure in the ink filling device is kept in equilibrium with the atmosphere by a meniscus (not shown) in the nozzle 22. Further, at this stage, the outer surface of the nozzle plate 21 may be cleaned by a cleaning member (not shown), for example, a wiping device.
[0057]
In addition, although not shown, it is desirable that the ink reservoir 15 shown in FIGS. 1 to 9 is provided with an over-deformation prevention structure so that the flexible film 30 is not broken when pressure is applied.
[0058]
Further, in the ink filling devices 50, 51, and 52, in a state where the droplet ejection recording head is installed in the droplet ejection recording device, the residual bubbles are naturally accumulated vertically upward by their own buoyancy, Needless to say, when the droplet jetting type recording head has an ink flow path structure inside which there is no stagnation point with respect to the ink flow upward in the vertical direction, the above characteristics become more remarkable.
[0059]
Further, even if an on-off valve or a three-way valve is appropriately combined and arranged on the ink supply path, the ink discharge path, the ink path or the connection portion thereof, even if the outer wall of the ink storage section does not have a flexible film, it is described in the present embodiment. It is of course possible to dissipate the residual air bubbles in the droplet jet recording head to the air layer in the ink storage section by following the filling method described above.
[0060]
In the step of sucking ink from the ink supply side through the ink storage unit, if the residual air bubbles in the droplet jet recording head cannot be completely removed in one step, the residual air bubbles are removed. The above-described ink filling apparatus can re-fill a small amount of ink in the droplet ejection type recording head in order to recover a non-ejection nozzle which is generated during ink ejection. Is also applicable.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the nozzle opening is sealed and the ink filling path is sealed in order to prevent the air bubbles that cause the ink not to be ejected from the nozzle opening from entering the droplet ejection type recording head. The liquid generated by the amount by which the volume of the air layer in the ink reservoir expands due to the negative pressure generated by sucking the ink in the ink reservoir from the ink supply side, that is, the amount generated by the amount by which the volume of the ink layer in the ink reservoir decreases. Utilizing the effect of the ink flow toward the ink supply side in the droplet ejection type recording head and the effect of the buoyancy of residual bubbles remaining on the pressure generating part side in the droplet ejection type recording head, the ink supply side The ink jet recording head has an ink flow path structure in which no ink stagnation point occurs when ink is sucked from the ink jet recording head. Inducing the ink supply side of the filter not remain the residual bubbles put away residence in terms of the nozzle side of the inner filter.
[0062]
Then, the induced residual bubbles move to the air layer of the ink storage part and dissipate, thereby removing the residual bubbles from the pressure generating part of the droplet ejection type recording head.
[0063]
As a result, the residual air bubbles are sufficiently removed from the inside of the droplet ejection type recording head, the shortage of the ink supply to the droplet ejection type recording head is solved, and the ejection pressure is stably maintained within the droplet ejection type recording head. Is generated and continuous discharge for a long time becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a droplet ejection type recording apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a process of an ink filling method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a process of an ink filling method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a droplet ejection type recording apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic view illustrating a process of an ink filling method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view illustrating a process of an ink filling method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view illustrating a process of an ink filling method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic view illustrating a process of an ink filling method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram of a droplet ejection type recording apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic view illustrating a process of an ink filling method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic view illustrating a process of an ink filling method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic view illustrating a process of an ink filling method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic view illustrating a process of an ink filling method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic view of a droplet ejection type recording apparatus according to the related art.
[Explanation of symbols]
1 Drop ejection type recording head unit position reference line
2 Ink container position reference line
10, 100 ink container
11, 101 side tube
12, 102 On-off valve
13 Ink supply side suction pump
103 Pressure pump
14, 104 Ink supply path
15 Ink storage section
16 air layer
17 Ink layer
18,108 Droplet jet recording head
19, 109 Filter
20, 110 Pressure generating part
21, 111 nozzle plate
22, 112 nozzles
23, 113 Nozzle cap
24 Nozzle side suction pump
114 Filling pump
25, 115 Ink discharge path
26, 116 Waste ink container
27, 117 Waste ink
28 droplet ejection droplet ejection type recording head unit
29 Ink path
30 Flexible membrane
43 First three-way valve
44 Second three-way valve
45 Three-way valve
46 On-off valve
50, 51, 52, 200 Ink filling device

Claims

An ink storage unit for storing ink, a droplet ejection type recording head that is supplied with the ink from the ink storage unit, and discharges ink droplets from a nozzle opening by generating pressure in a chamber; and A nozzle-side suction means for sucking the inside of the chamber through, and suctioning bubbles generated in the droplet ejection type recording head through the ink storage unit, and discharging the bubbles into a space provided in the ink storage unit. Ink supply side suction means for dissipating, and means for sealing the nozzle opening for preventing air bubbles from entering the chamber from the nozzle opening when the bubbles are sucked and dissipated by the ink supply side suction means. And a droplet ejection type recording apparatus.

When the ink supply side suction means sucks and dissipates the air bubbles, the ink supply side suction means includes means for closing the nozzle opening for preventing air bubbles from entering the chamber from the nozzle opening. A recording apparatus according to claim 1.

In a state where the droplet ejection type recording head is installed in the droplet ejection type recording apparatus, the ink flow path structure in which the residual bubbles are naturally accumulated vertically upward by their own buoyancy is formed by the droplet ejection type recording apparatus. The droplet jet recording apparatus according to claim 1, wherein the recording head is provided inside.

The ink filling device according to claim 1, wherein at least one outer wall surface of the ink reservoir is a flexible film.

3. The ink supply side suction means, comprising: a suction pump for sucking ink; and an on-off valve for opening and closing an ink flow path to assist suction of the suction pump. 5. The droplet jet recording apparatus according to 3 or 4.

The nozzle-side suction means is configured to be able to double as the ink supply-side suction means by forming a plurality of on-off valves and three-way valves so as to change the ink flow path. Item 5. The droplet jet recording apparatus according to any one of Items 1, 2, 3, and 4.

An ink storage unit for storing ink, a droplet ejection type recording head for discharging ink droplets from a nozzle opening by generating pressure in a chamber, and a nozzle side suction unit for sucking the inside of the groove through the nozzle opening And an ink supply side suction unit that suctions the stored ink of the ink storage unit, and an ink filling method for a droplet ejection recording apparatus, comprising:
Filling the ink from the ink storage unit into the chamber of the droplet ejection recording head by the nozzle side suction unit; and supplying the ink through the ink storage unit by the ink supply side suction unit. Suctioning bubbles generated in the droplet ejection type recording head and dissipating the bubbles in a space provided in the ink storage unit. .

When the bubbles are sucked and dissipated by the ink filling method, the nozzle openings are sealed by means for sealing the nozzle openings to prevent the bubbles from entering the chamber from the nozzle openings. The ink filling method for a droplet jet recording apparatus according to claim 7.