JP3371963B2 - ヘッドユニットへのインクの充填方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ノズルからインク滴を
吐出して記録媒体に文字等の記録像を書き込むインクジ
ェット式記録装置、より詳細にはインクタンクをキャリ
ッジに搭載させる形式のインクジェット式記録装置のイ
ンクの充填方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズルからインク滴を吐出させて記録用
紙に情報の書き込みを行うインクジェット式記録装置に
は、大きく分けてインクタンクを装置本体の適所に設け
てチューブによりヘッドユニットにインクを供給する形
式と、ヘッドユニットを搭載しているキャリッジに収容
したものとの２種類がある。後者のインクタンクをキャ
リッジに搭載する形式のものは、インク供給パイプの引
き回しが不要となる反面、インクタンクをキャリッジと
いう限られたスペースに設置する点でインク流路の構成
上、種々の制約を受け、特にタンクからヘッドユニット
へのインクの供給時に発生しやすい気泡の抑制、及び発
生した気泡の除去が困難であるという不都合がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろはヘッドユニットへの気泡の浸入を防止することがで
きるヘッドユニットへのインクの充填方法を提案するこ
とである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、印字信号に対応してインク
滴を噴射するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに
インクを供給するインクタンクと、前記ヘッドユニット
とインクタンクとを接続する流路に設けられたフィルタ
部材と、前記ヘッドユニットに着脱自在に構成され、吸
引ポンプに連通されたキャップ部材とからなるインクジ
ェット記録装置のインクの充填方法において、前記キャ
ップ部材により前記ヘッドユニットを封止するキャッピ
ング工程と、前記吸引ポンプを間欠的に駆動して前記ヘ
ッドユニットからインクを吸引する間欠吸引工程と、前
記間欠吸引工程の後、前記吸引ポンプを連続的に駆動し
て前記ヘッドユニットからインクを吸引する連続吸引工
程と、を備えるようにした。

【０００５】

【作用】初期充填時にはインク流速が極めて小さいた
め、インク流路に液体が存在しない状態でもインク流路
での泡立ちが少なく抑え、以後の気泡排出に要するイン
ク量が最小限となる。

【０００６】

【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は本発明のインク充填方法が
適用される記録装置の一実施例を示すものであって、図
中符号１は、インクジェット式ヘッドユニットで、連結
部材２を介してインクタンク３と接続されて、インクタ
ンク３のフォーム１１に吸収されているインクを中空針
９により吸い出し、連結部材２のインク供給流路１３を
介して供給を受けつつ、記録信号に一致してインク滴を
吐出するものである。

【０００７】図２は、前述のヘッドユニット１の一例を
示すものであって、図中符号２０は、インク供給路１３
に接続する立上管１５からインクの補給を受けるリザー
バで、インク供給口２１を介して各圧力発生室２２で消
費された分のインクを供給するものである。圧力発生室
２２を封止する振動板２３には各圧力発生室２２、２
２、２２‥‥に対応して圧電振動子２４、２４、２４‥
‥の先端を当接させて設けられている。この圧電振動子
２４、２４、２４‥‥は記録信号に応動して伸縮して圧
力発生室２２の容積を縮小、膨張させてリザーバ２０か
ら圧力発生室２２にインクを吸入させたり、またインク
滴をノズルプレート２６のノズル開口２７から吐出させ
たりするものである。

【０００８】再び図１に戻って、図中符号４は、非印字
領域に配置されたキャップ部材で、図示しない駆動機構
によりヘッドユニット１のノズルプレート２６に当接し
てノズル開口２７、２７、２７‥‥の乾燥を防止するも
のである。キャップ部材４は、チューブ１２により吸引
ポンプ５に接続されており、制御装置６によりインク吸
引動作を行うように構成されている。このポンプ５とし
ては、例えば支持体に間隔を設けて同一円周上となるよ
うに配置した複数のローラを、円形に配置された弾性チ
ューブに弾接させ、支持体を直流モータで一方向に回動
させる、いわゆるチューブポンプを用いることができ
る。なお、図中符号１０は、チューブ１３によりポンプ
５の吐出口に接続する廃インクタンクを示す。

【０００９】図３は、前述のヘッドユニットとタンクを
搭載したキャリッジの構造の一実施例を示すものであっ
て、図中符号３０は、ガイドロック３１に案内されて図
示しないプラテンに沿って往復動するキャリッジで、こ
れの上面にインクタンク３を保持するインクタンクホル
ダ３２が設けられ、このホルダ３２にはインクタンク３
の被係合部と係合してこれを支持、固定するレバ−３３
が回動自在に枢支されている。

【００１０】図４は、キャリッジ３０に搭載されるヘッ
ドユニット１に連結部材２を介してインクタンク３が装
着された状態での構造を示すものであって、連結部材２
は、インクタンク４０とヘッドユニット２０との間に介
在していてインクタンク４０の装着時に生じる下向きの
力をヘッドユニット１に作用させることなく、両者間の
位置ズレを吸収しつつ、これらを確実に係合させるもの
である。

【００１１】この連結部材２は図５に示したように、ほ
ぼ「コ」の字型の平面形状を有していて、両側の脚部４
１、４１を結合する本体４２の上面中央には、インクタ
ンク３の連通管４３を受け入れる筒部４４が取り付けら
れ、また本体４２の内側面４２ａからこの筒部４４の中
心には水平な向きの第１のインク供給路４５が設けら
れ、インク供給路４５と合致するようにして筒部４４の
中心にはインクタンク３のインク供給口４２に差し込ま
れる中空針９が上向きに突設されている。この中空針９
の通孔５０と第１のインク供給路４５とは、垂直に設け
られた第２のインク供給路４７により接続されている。

【００１２】５１は、中空針９と第２のインク供給路４
７とを結ぶ流路に形成されたフィルタ部材で、ＳＵＳの
細線を綾畳みにより２０００メッシュ程度に形成したも
ので、図６に示したように連結部材本体に形成された上
部が拡開するテーパ状凹部５２と、中空針９の下方に形
成された下方に拡開するテーパ状凹部５３との間に張設
され、中空針９の通孔５０と第２のインク供給路４７と
を結んで形成されている垂直なインク供給流路に直交す
るように配設されている。これら凹部５２、５３のテー
パー角θ1、θ2は、３０乃至６０度程度に選択されてい
て、テーパ状凹部５２、５３内の気泡を通孔４７、もし
くは５０に上方に有効にガイドする機能を備えている。

【００１３】図７は、上述のフィルタ部材５１の製造法
を示すものであって、図中符号８０は、連結部材本体４
２ａに形成されたテーパ状凹部５２の開口部に形成され
た凹部で、後述する中空針９の底面と係合できる直径に
選択され、これの中心にテーパ状の凹部５２が形成さ
れ、また段差部８１にはテーパ状凹部５２を取り囲むよ
うにリング状の凸部８２が形成されている。

【００１４】このリング状の凸部８２にフィルタ部材５
１を載置し（同図（Ｉ））、この状態でフィルタ部材５
１を介して熱源を凸部８２に押しつけると、凸部８２の
溶融部８２’が選択的に溶融されてフィルタ部材５１の
メッシュの隙間に侵入する（同図（ＩＩ））。

【００１５】一方、中空針９は、その連結部材４２の凹
部８０に嵌合可能な底部８５近傍には、連結部材４２の
上面８７に接するフランジ８６が形成されている。フラ
ンジ８６の底面には内側に環状の溝８８と、その外側に
断面Ｖ字状の環状の突起８９が形成されている。

【００１６】この中空針９をフィルタ部材５１が溶着さ
れた凹部５２に挿入し（同図（ＩＩＩ））、フランジ８
６に超音波を照射すると、断面Ｖ字の突起８９が選択的
に溶融されて連結部材本体４２に溶着する。この溶融の
過程で、余った分は環状溝８８に流れ込むから、外部に
はみ出すことがない。これにより、フィルタ部材５１を
連結部材４２と中空針９との間に気密的に固定されるこ
とになる。

【００１７】再び図５に戻って、連結部材４２の両側の
脚部４１、４１には、その内側の中間部分に位置決めダ
ボ９０、９０が突出形成されていて、ヘッド基体９１の
両側の張り出し部９２、９２に設けた孔９３、９３をこ
れら位置決めダボ９０、９０に嵌合わせた上、これら両
者をビス９４、９４によって一体的に固定するように構
成されている。

【００１８】このヘッド基体９１には、連結部材２の上
記したインク通孔と対応する位置にヘッドユニット１の
立上管１５の一端が臨んでいて、この立上管１５と連結
部材２側の第１のインク供給路４５とは弾性継ぎ手９５
を介して接続されている。なお、図中符号９７は、ヘッ
ド基体の上面に固定される回路基板を示す。

【００１９】この実施例において、インクタンク３を、
キャリッジ３０にセットしてレバー３３を下げると、中
空針９がインクタンク３の連通管４３に陥入する。この
状態でヘッドユニット１にキャップ部材４を装着して、
ポンプ５を作動させると、ポンプ５の吸引力がキャップ
部材４を介してノズル開口２７、２７、２７‥‥に作用
する。この負圧は第１のインク供給路４５、フィルタ部
材５１、第２のインク供給路４７、中空針９を介してイ
ンクタンク３に作用してフォームに吸収されているイン
クがこれら流路に流れ込む。所定時間、例えば０．１乃
至１秒が経過した段階でポンプを一時停止させて、吸引
動作を停止する。所定時間、例えば０．１乃至１秒が経
過した段階で再びポンプ５を作動させてフォーム１１か
らインクを吸い出す。

【００２０】このようにポンプ５を間欠駆動することに
より、インク供給路を流れるインクの速度がＶ１、例え
ば１ｍｍ／秒以下で、しかも流量が０．０１ｃｃ／秒以
下と極めて低い値に抑えられるため、整流となってフィ
ルタ部材５１を通過することになり、フィルタ部材５１
のメッシュによる泡立ちが防止される。なお、この際に
気泡が発生したとしても、気泡Ｆ（図９（イ））は、フ
ィルタ部材５１のメッシュで砕かれながらこれを通過し
（同図（ロ））、細かい気泡ｆ、ｆ、ｆ‥‥となってイ
ンク供給路４７（同図（ハ））からヘッドユニット１に
流れ込む。

【００２１】このような吸引動作を間欠的に複数回実行
することにより、泡立ちを可及的に防止しながらインク
タンク３からヘッドユニット１に至る流路にインクを充
填する。このようにしてインクタンク３からヘッドユニ
ット１の全ての流路にインクが流れ込んだ段階で、ポン
プ５を連続的に２乃至１０秒間、つまりインクの流速が
Ｖ２、具体的には約０．２ｃｃ／秒の高流速での吸引を
継続させると、インクは速度Ｖ２の高速流となってタン
ク３からヘッドユニット１に流れ、ヘッドユニット１に
流れ込んでいた小さな気泡やまた流路の壁面に付着して
いる気泡を、その高速流により記録ヘッド１側に流し、
ノズル開口２７からキャップ部材４に排出させる。この
高速流によりインクを充填しても、インクタンク３から
ノズル開口に至る流路には既にインクが充填されている
ため、泡立ちを生じることはない。

【００２２】インクの充填が終了した段階で、ヘッドユ
ニット１に記録信号を出力すると、周知の動作により記
録信号に対応してインク滴が記録用紙に吐出される。ヘ
ッドユニット１で消費されたインクは、タンク３からイ
ンク供給路を介してヘッドユニットに補充されることに
なる。

【００２３】このように初期充填時におけるインク流速
を極めて小さく設定されているため、インク流路に液体
が存在しない状態でもインク流路での泡立ちが抑えられ
る。このため、従来、工場出荷時にヘッドユニットのイ
ンク流路に充填されていた充填液を不要とすることが可
能となり、さらには脱気処理が施されていないインクを
充填したインクタンクを装着した場合にも、充填後に気
泡が残留することがない。

【００２４】インク補充の過程で、タンク３から中空針
９に流れ込んだ気泡は、フィルタ室を構成している凹部
５３のテーパ壁面５３ａに沿って上方に移動し（図９
（ニ））、水平方向に延びるインク供給路４５に流れ込
むことはない。また、インクタンク３から流れ出したフ
ォーム１１の小片や塵埃などはフィルタ部材５１にはば
まれてヘッドユニット１に流れ込むことはない。

【００２５】このような吸引ポンプの間欠駆動に基づく
効果は、吸引停止期間を０．２乃至０．５秒程度に設定
することにより最大となる。

【００２６】また、印刷によりタンク３のインクが全て
消費された段階で、インクタンクの交換を行うと、制御
装置６は、前述した第１、第２の吸引モードによりタン
クからヘッドユニット１にインクを充填する。

【００２７】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
初期充填時におけるインク流速を極めて小さく設定され
ているため、インク流路に液体が存在しない状態でもイ
ンク流路での泡立ちが抑えることができ、以後の気泡排
出に要するインク量を最小限とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインク充填法が適用可能なインクジェ
ット式記録装置のインク供給系を示す構成図である。

【図２】同上装置のヘッドユニットの一実施例を示す図
である。

【図３】キャリッジに搭載した状態を示す斜視図であ
る。

【図４】ヘッドユニットの一実施例を示す断面図であ
る。

【図５】連結部を中心にして示す分解斜視図である。

【図６】フィルタ部材を拡大して示す断面図である。

【図７】図（Ｉ）乃至（ＩＩＩ）は、それぞれフィルタ
部材の製造工程を示す図である。

【図８】本発明のインク充填方法によるポンプの動作と
インクの流速とを示す線図である。

【図９】図（イ）乃至（ニ）は、それぞれフィルタを流
れるインク流、及び気泡の様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１ ヘッドユニット ２ 連結部材 ３ インクタンク ４ キャップ部材 ５ 吸引ポンプ ６ 制御装置 ９ 中空針 ２６ ノズルプレート ５１ 中空針 ５２、５３ テーパ状通孔 ｆ、Ｆ 気泡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−73159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41J 2/175

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 印字信号に対応してインク滴を噴射する
   ヘッドユニットと、前記ヘッドユニットにインクを供給
   するインクタンクと、前記ヘッドユニットとインクタン
   クとを接続する流路に設けられたフィルタ部材と、前記
   ヘッドユニットに着脱自在に構成され、吸引ポンプに連
   通されたキャップ部材とからなるインクジェット記録装
   置のインクの充填方法において、 前記キャップ部材により前記ヘッドユニットを封止する
   キャッピング工程と、前記吸引ポンプを間欠的に駆動し
   て前記ヘッドユニットからインクを吸引する間欠吸引工
   程と、 前記間欠吸引工程の後、前記吸引ポンプを連続的に駆動
   して前記ヘッドユニットからインクを吸引する連続吸引
   工程と、 を含むヘッドユニットへのインクの充填方法。
2. 【請求項２】 前記間欠吸引工程における吸引停止期間
   が、０．２乃至０．５秒である請求項１に記載のヘッド
   ユニットへのインクの充填方法。