JP3725354B2 - インクジェットヘッドへのインクの充填方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドへのインクの充填方法に関し、さらに詳しくは、複写機、ファクシミリ装置、プリンター装置等に用いられ、吐出孔から記録紙にインクを噴射することにより画像を形成することができるインクジェットヘッドへのインクの充填方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
インク液滴を吐出孔から吐出して画像を出力するインクジェット方式のプリンター装置は、低音性に優れ、小型化が容易であることから、近時広く使用されており、このインクジェットプリンターは、高画質、高速度化によりインクジェットヘッド(以下、単にヘッドという)のインクを吐出する穴が小さく、数多くなっている。このため、インクヘッド内の配管経路もそれにつれて細く、複雑になっている。
【0003】
従来のこの種のインクジェットプリンターはインクを吐出するインク吐出孔およびインク吐出エネルギーを発生する圧電素子を有するインクジェットヘッドと、このインクジェットヘッドに連結され、インクジェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジとからなっており、このインクジェットプリンターでは、ヘッドに形成された吐出孔からインク液滴を記録紙上に噴射することにより、記録紙に画像を形成するようになっている。そして、この画像の品質項目にはドット密度、ドット位置精度、濃度ムラ、シャープネス等が挙げられる。
【0004】
上述した品質項目の中のドット密度は代表的に300DPI程度であるが、画像の解像力を上げるためにドット密度を400DPI、600DPIと高めるには、ドット密度を決定するためのドット間ピッチとドット径を小さくする必要がある。
【0005】
このドット径はヘッドから噴射されるインク液滴の体積と一次関数の関係にあるため、噴射されるインク液滴の体積を計測してインク液滴の体積のコントロールを行なわなければ、高い解像力を有する画像を得ることができない。ここで、例えば、600DPIでの画像のドット径は40μm程度でその液滴の体積は30pl(ピコリットル)程度と非常に微小なものである。
【0006】
一方、このような微小なインク液滴の噴射特性を計測する装置にあっては、インクを吐出孔から直接噴射させてその特性値を計測するようにしているが、インクを吐出孔から噴射させるには、当然のことながらヘッドの液室内にインクを充填する必要がある。このときにインクの充填が不十分な場合には、ヘッドが正常な噴射を行なわないため、正確な噴射特性値の計測を行なうことができないため、図6に示すような装置によってインクを液室内に確実に充填できるようにしている。
【0007】
すなわち、図6は従来のインク充填装置を示す図であり、この充填装置は、インク1が収納されたインクタンク2と、インクタンク2と大気とを連通または遮断可能な大気開放弁3と、インクタンク2内を加圧することにより、インクタンク2の内部のインク1を配管4を通してヘッド5の液室に供給可能な加圧弁6と、から構成されている。
【0008】
このようなインク充填装置にあっては、大気開放弁3を閉状態にしてインクタンク2と大気との連通を遮断した後、加圧弁6によってインクタンク2内を加圧することにより、配管4を通してヘッド5の液室内にインク1を充填するようにしている。このような正圧によるインクの充填方法では、インク1を強力にヘッド5に充填することができるため、ヘッド5の液室にインク1を確実に充填することができるというメリットがある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のインクの充填方法にあっては、図7に示すように、インク1の表面張力によってヘッド5の液室5aの角部C1に気泡が残ってしまい、液室5a内にインク1を十分に充填することができないという問題があった。
【0010】
そして、このように液室5a内にインク1を十分に充填することができないと、圧電素子によってインク1を加圧してインク吐出孔からインクを吐出する際に、角部C1に気泡(空間)がある分だけ最適なドット密度等のインクを噴射すること等ができず、正確なインク特性を計測することが困難であるという問題があった。
また、インクを予め脱気して前記液室に充填しようとしても、脱気後のインクに気泡が混入することが避けがたく、この点も問題となっていた。
【0011】
そこで、本発明は、インクジェットヘッドの液室内に予め脱気したインクを充填する際に、インクに気泡が混入するのを確実に防止して、該液室内に気泡が発生するのを完全に防止して液室内にインクを隙間なく充填することができ、正確な噴射特性値の計測を行なうことができるインクジェットヘッドへのインクの充填方法を提供することを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、インクが充填可能な液室および該インクを吐出可能なインク吐出孔が形成されたインクジェットヘッドを準備し、該インクジェットヘッドの液室にインクを充填するに当り、
該インクには、インクが収納された容器内を吸引することによりインクを脱気する脱気工程と、該脱気工程の終了後に該インクが収納された容器内の該インクの表面を除く面に大気を噴射することにより該容器内に大気を導入する大気導入工程と、を含む脱気処理が施され、該脱気処理が施されたインクをCO2を充填した前記液室に充填することを特徴としている。
【0013】
このようにインクジェットヘッドの液室にインクを充填する前にこの液室にCO2を充填しておくと、液室内にインクを充填した際にインクの表面張力によって液室の角部に気泡が発生した場合に、この角部に残った気泡に混入されたCO2がインクに溶け込む。このような作用はCO2がインクに溶け込み易い性質を有するからである。この結果、インクを角部にまで充填させて液室内に隙間なくインクを充填することができ、正確な噴射特性値の計測を行なうことができる。
【0014】
また、予めインクを脱気するのは、仮にインクが飽和状態である場合にCO2がインクに溶け込む余地がなくなるのを防止するためである。したがって、本発明では、インクを脱気することにより、ヘッドの液室の角部に残ったCO2からなる気泡をインクに確実に溶け込ませるようにして、液室内にインクを隙間なく確実に充填することができるようにしたのである。
【0015】
本発明では、インクを脱気する際、予め、インクが収納された容器内(以下、脱気容器という)を吸引することによりインクを脱気する脱気工程と、該脱気工程の終了後に前記脱気容器内に大気を導入する大気導入工程とを実施し、かつ前記大気導入工程において、前記インクを収納した容器のインクの表面(液面)を除く面に向けて大気を噴射して該容器内に大気を導入することを必須としているが、このように脱気処理時の大気導入工程においてインク表面を除く面に大気を噴射するようにした理由を説明する。
【0016】
インクを脱気する際には、インクが収納された脱気容器内を吸引して脱気容器の圧力を低くする。この際、例えば、アスピレータ等によって脱気容器内を吸引してインクを脱気した場合には、脱気終了後にアスピレータをOFFすると、低圧状態にある脱気容器にアスピレータの水が逆流してしまうことがある。
【0017】
このため、アスピレータをOFFする前に脱気容器を大気圧に戻す必要がある。このとき、脱気容器を一気に大気圧に戻すと脱気容器内に急激な大気の流れ込みが発生してしまい、脱気されたインクに気泡が混ざって脱気した意味がなくなってしまう。このため、脱気容器を徐々に大気圧に戻す必要がある。
【0018】
従来では、脱気容器の内部にノズル孔を設け、このノズル孔から脱気容器の内部に大気を導入する方法を採用しているが、このノズル孔がインク面に向かっている場合には、大気がインクに衝突してインクに気泡が混入してしまうことがある。
【0019】
そこで、本発明は、大気導入工程において、大気をインクを収納した容器の上面に対向するか又は側壁に供給する等、該容器におけるインク表面を除く面に向けて大気を噴射することにより、大気がインクに衝突してインクに混入するのを防止してインクを確実に脱気することができるようにしたのである。この結果、ヘッドの液室の角部に残ったCO2からなる気泡をインクに確実に溶け込ませることができ、液室内にインクを隙間なく確実に充填することができるのである。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1〜3は本発明に係るインクジェットヘッドへのインクの充填方法を説明するために充填方法および装置の一部を参考例として示す図である。図4は本発明に係る充填方法を実施するための充填装置の構成図であり、図5は本発明によるインクの充填の手順を示すフローチャートである。
【0021】
まず、参考例を示す図1において、11はインク充填装置であり、このインク充填装置11はインク12が収納されたインクタンク13を有している。このインクタンク13は配管14を通してインクジェットヘッド(以下、単にヘッドという)15に連結可能になっており、このヘッド15は図2に示すようにインク12を充填可能な液室16、インク12を吐出可能なインク吐出孔17a、液室16にインク12を導入する導入孔17bおよびインク12の吐出エネルギーを発生する図示しない圧電素子を有している。
【0022】
また、インクタンク13には大気開放弁18が連結されており、この大気開放弁18は電磁弁によって開閉されることにより、インクタンク13と大気とを連通または遮断可能になっている。
【0023】
また、インクタンク13には加圧弁19が連結されており、この加圧弁19は電磁弁によって開閉されることにより、インクタンク13の内部を加圧および加圧解除可能になっている。
【0024】
また、配管14には3方向弁20が介装されており、この3方向弁20はCO2弁21およびヘッド15を連通する配管経路とインクタンク13およびヘッド15を連通する配管経路とを切換可能になっている。
【0025】
また、CO2弁21はCO2が充填されたCO2タンク22に接続されており、電磁弁によって開閉されることにより、CO2タンク22と配管14を連通および遮可能になっている。
【0026】
次に、ヘッド15にインク12を充填する方法を図3のフローチャートに基づいて説明する。
まず、3方向弁20の配管経路をCO2弁21およびヘッド15を連通する配管経路を切換えた後(ステップS1)、CO2弁21を開放してCO2タンク22に充填されたCO2を配管14を通してヘッド15に供給する(ステップS2)。
【0027】
次いで、予めタイマーによって設定された任意の時間だけCO2をヘッド15に供給した場合に、タイマーがOFFするのと同時にCO2弁21を閉塞してCO2の供給を停止する(ステップS3)。
【0028】
次いで、3方向弁20の配管経路をインクタンク13およびヘッド15を連通する配管経路に切換えた後(ステップS4)、大気開放弁18を閉塞することにより(ステップS5)インクタンク13を密閉状態にする。次いで、加圧弁19を開放して(ステップS6)、インクタンク13内を加圧し該インクタンク13内に収納されたインク12を、配管14を通してヘッド15に供給する。このとき、ヘッド15には導入孔17bを介して液室16内にインク12が供給される。
【0029】
次いで、タイマーによって設定された任意の時間だけインク12をヘッド15に供給した場合に、タイマーがOFFするのと同時に加圧弁19を閉塞してインク12の供給を停止する(ステップS7)。次いで、大気開放弁18を開放してインクタンク13内の圧力を大気圧に戻す(ステップS8)
【0030】
ここで、インク12を液室16内に充填するときの状態を図2に示す。インク12が液室16内に充填されると、インク12の表面張力によって液室16の角部Cに気泡が発生する。しかしながら、この気泡はCO2から構成されるため、このCO2がインク12に溶け込む。このようにCO2がインク12に溶け込むのは、CO2がインクに溶け込み易い性質を有しているからである。
【0031】
このように、ヘッド15にインク12を充填する前に液室16内にCO2を充填することにより、インク12を液室16の角部にまで充填させて液室16内に隙間なくインク12を充填することができる。この後、インク吐出孔17aから直接噴射させてその特性値を計測する際に、正確な噴射特性値の計測を行なうことができる。
【0032】
図4、5は本発明に係るインクジェットヘッドへのインクの充填方法の実施形態を示す図である。なお、本実施形態では、上述した参考例と同様の構成には同一符号を付して説明する。
【0033】
図4において、インクタンク(本実施形態ではインクタンクが脱気容器を構成する)13に配管31を通してアスピレータ32が連結されており、このアスピレータ32は公知のように水が貯溜され、内部に形成された通気用細孔を通る気圧で作動することにより、インクタンク13内を吸引するようになっている。
【0034】
また、大気開放弁18に設けられたノズル33は、インクタンク13内に収納されており、このノズル33の先端部はR状に形成され、ノズル33の孔はインクタンク13の上面に対向している。
【0035】
次に、ヘッド15にインク12を充填する方法を図5のフローチャートに基づいて説明する。ここで、本実施形態は、予めインク12を脱気する点およびその脱気方法が前記参考例と異なるものであるが、図3のフローチャートと同様のステップには同一番号を付して説明する。
【0036】
まず、大気開放弁18を閉塞してインクタンク13内を密閉した後(ステップS11)、アスピレータ32をONする(ステップS12)。このため、アスピレータ32によってインクタンク13の内部が吸引される。次いで、予めタイマーによって設定された任意の時間だけアスピレータ32を作動した場合に、タイマーがOFFするのと同時にアスピレータ32を停止する(ステップS13)。この結果、インクタンク13内のインク12が脱気される。
【0037】
次いで、アスピレータ32とインクタンク13の圧力の差によってアスピレータ32からインクタンク13内に水が逆流してしまうのを防止するために、大気開放弁18を徐々に開放することにより(すなわち、大気開放弁18を徐々に開く、または、空気タンクから少量の空気をインクタンク13に供給する)、インクタンク13内を徐々に大気圧に戻す。このとき、ノズル33の孔がインクタンク13の上面に対向しているため、大気がインク12に衝突してインク12に気泡が混入してしまうことがない。
【0038】
なお、本実施形態では、ステップS11〜S13が脱気工程に相当し、ステップS14が大気導入工程に相当する。以後、上述した参考例で説明したステップS1〜S8の動作を実行する。
【0039】
このように本実施形態では、大気導入工程においてインクタンク13の上面に大気を噴射することにより、大気がインク12に衝突してインク12に混入するのを防止することができ、インク12を確実に脱気することができる。
【0040】
また、この脱気したインク12をCO2が充填されたインクタンク13内に供給したため、インクが飽和状態である場合にCO2がインク12に溶け込む余地がなくなるのを防止することができる。このため、ヘッド15の液室16の角部Cに残ったCO2からなる気泡をインク12に確実に溶け込ませることができ、液室16内にインク12を隙間なく確実に充填することができる。
【0041】
なお、本実施形態では、ノズル33の孔をインクタンク13の上面に対向させているが、本発明では、大気をインクタンク13内のインク表面(液面)を除く面に向けて供給すれば良いことから、インクタンク13の側壁に向けて供給しても良い。また、ノズル33をインクタンク13の上面に設置するのではなく、インクタンク13の側壁に設置し、ノズル33の孔をインクタンク13の上方に向けても良い。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェットヘッドの液室にインクを充填する前にこの液室内にCO2を充填することにより、液室内にインクを充填した際にインクの表面張力によってヘッドの液室の角部に気泡が発生した場合に、CO2がインクに溶け込み易い性質を利用して角部に残った気泡に混入されたCO2をインクに溶け込ませることができる。この結果、インクを角部にまで充填させて液室内に隙間なくインクを充填することができ、正確な噴射特性値の計測を行なうことができる。
【0043】
そして、この際、予めインクを脱気することにより、ヘッドの液室の角部に残ったCO2からなる気泡をインクに確実に溶け込ませるようにして、液室内にインクを隙間なく確実に充填することができるが、本発明では、インクを脱気するに当り、インク容器内を吸引して脱気した後、大気導入時に該インク容器内のインク表面(液面)を除く面に向けて大気を噴射することにより、大気がインクに衝突してインクに混入するのを防止してインクを確実に脱気することができる。この結果、ヘッドの液室の角部に残ったCO2からなる気泡をインクに確実に溶け込ませることができ、液室内にインクを隙間なく確実に充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るインクジェットヘッドへのインクの充填方法を説明するための参考例を示す図であり、その充填方法を実施するための充填装置の構成図である。
【図2】 前記参考例のインクが充填されたインクジェットヘッドの断面図である。
【図3】 前記参考例のインクの充填の手順を示すフローチャートである。
【図4】 実施形態を示す図であり、その充填装置および脱気装置の構成図である。
【図5】 前記本発明の実施形態のインクの充填の手順を示すフローチャートである。
【図6】 従来のインク充填装置の構成図である。
【図7】 インクが充填された従来のインクジェットヘッドの断面図である。
【符号の説明】
12 インク
13 インクタンク(脱気容器)
15 インクジェットヘッド
16 液室
18 大気開放弁
19 加圧弁
32 アスピレータ
33 ノズル
Claims (1)
- インクが充填可能な液室および該インクを吐出可能なインク吐出孔が形成されたインクジェットヘッドを準備し、該インクジェットヘッドの液室にインクを充填するに当り、
該インクには、
インクが収納された容器内を吸引することによりインクを脱気する脱気工程と、
該脱気工程の終了後に該インクが収納された容器内の該インクの表面を除く面に大気を噴射することにより該容器内に大気を導入する大気導入工程と、
を含む脱気処理が施され、
該脱気処理が施されたインクをCO2を充填した前記液室に充填する、
ことを特徴とするインクジェットヘッドへのインク充填方法。
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GB2402908B (en) | 2003-06-16 | 2006-07-12 | Inca Digital Printers Ltd | Inkjet device and method |
-
1999
- 1999-01-25 JP JP1607499A patent/JP3725354B2/ja not_active Expired - Fee Related
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