JP4256184B2 - 液体噴射式記録装置、およびインク充填方法 - Google Patents
液体噴射式記録装置、およびインク充填方法 Download PDFInfo
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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、記録媒体に液滴を噴射し、該記録媒体に印字する液滴噴射式記録装置、およびインク充填方法と機能保全方法に関する。
【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、前記液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填したり、印字品質を維持するために必要に応じて該液滴噴射式記録ヘッドを初期状態に戻す等の機能保全をする必要がある。
【０００３】
このような液滴噴射式記録ヘッドのインク充填や機能保全に使用される液滴噴射式記録装置２００の一例の概略図を図７に示す。
【０００４】
図７に示すように、従来技術において前記液滴噴射式記録装置２００は、インク容器１００と、該インク容器１００からインクを導出する加圧ポンプ１０１と、該加圧ポンプ１０１によって送り込まれた前記インクの圧力がその内部で一定以上になるまで保持する蓄圧部１０２と、前記加圧ポンプ１０１と前記蓄圧部１０２の間に設置され、前記インクを前記インク容器１００から前記蓄圧部１０２へ供給するインク供給路１０３を適宜開閉する弁機構１０４と、ノズル１０５を具備する液滴噴射式記録ヘッド１０６と、前記蓄圧部１０２と前記液滴噴射式記録ヘッド１０６の間に設置されたインク供給路１０３を適宜開閉する弁機構１０７と、前記ノズル１０５が開口するノズル開口面１０８を拭う図示しない拭き取り装置と、前記ノズル１０５の全てを平面的に覆う図示しない受け部を少なくとも具備している。
【０００５】
前記液滴噴射式記録ヘッド１０６へのインク充填方法は、まず弁機構１０７を閉、弁機構１０４を開とした状態で加圧ポンプ１０１を作動させ、蓄圧部１０２にインクを送り込んで該蓄圧部１０２内部の圧力を高めていく。そして蓄圧部１０２内部の圧力が十分に高くなると同時に弁機構１０７を開、弁機構１０４を閉として前記蓄圧部１０２内に貯留したインクを、前記圧力を利用して液滴噴射式記録ヘッド１０６に衝撃的に押し出して充填する。その際ノズル１０５からはインクが溢れ、かつノズル開口面１０８をインクが濡らすので、溢れたインクは前記受け部で受け止め、ノズル開口面１０８を濡らしたインクは前記拭き取り装置で拭き取る（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また上記衝撃的な液滴噴射式記録ヘッド１０６に対するインク充填方法を、全てのノズル１０５からインクを吐出させるような前記メンテナンス時において適用することも可能である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−９１１２８号公報（第２−４頁、第１図）
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−２０７９８５号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような液滴噴射式記録装置およびインク充填方法と機能保全方法では、特に前記液滴噴射式記録装置が、液滴噴射式記録ヘッドの近傍のインク供給路上に圧力緩衝器を具備する場合において、従来技術のように前記液滴噴射式記録ヘッドへ蓄圧部に蓄えた高圧を用いた、衝撃的な前記インク充填方法と前記機能保全方法のみならず、前記蓄圧部を使用しないで加圧ポンプのみを用いた、前記インク充填方法と前記機能保全方法を採用する際にも、前記圧力緩衝器が前記インク充填方法と前記機能保全方法に要する加圧圧力に耐え切れず、破壊してしまうので該圧力緩衝器を使用できないという問題が発生していた。
【００１０】
ここで前記圧力緩衝器は、前記液滴噴射式記録ヘッドが走査して印字する場合には該移動によるインクの慣性力による圧力変動を緩和する目的で、前記液滴噴射式記録ヘッドが固定されて印字する場合には該ヘッドに与えられる衝撃等による圧力変動を緩和する目的で使用され、印字品質を良好に保つには必要不可欠な要素である。
【００１１】
また従来技術では、インク供給路に加圧コロが常時接触して該インク供給路をしごくことにより圧力を発生させるチュ−ブポンプ等で加圧ポンプがある場合、該加圧ポンプを停止させると前記加圧コロが前記インク供給路を閉じてしまうため、インク充填後も加圧ポンプを用いてインクを前記液滴噴射式記録ヘッドに供給しつづける必要があり、該供給に要するエネルギ−が無駄であるし、さらに前記加圧ポンプによってインクを供給する場合には、該供給の圧力は脈動となって、前記圧力緩衝器を具備できない液滴噴射式記録ヘッドによる印字品質を、該脈動が著しく損ねるという問題も発生していた。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑み、加圧ポンプによって液滴噴射式記録ヘッドへインクを充填、全吐出等する機能保全動作を行う場合でも、圧力緩衝器を具備できる液滴噴射式記録装置の構成とそのインク充填または保全方法を提案し、かつ通常印字時に前記加圧ポンプによるインク供給を常時行わなくてもよい前記液滴噴射式記録装置の構成を提案することを課題とする。
【００１３】
【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、インクを内部に貯留するインク容器と、該インク容器に連通して、液滴噴射式記録ヘッドに供給する前記インクの供給圧力の変動を緩和する、圧力緩衝器を具備するインク供給路と、該圧力緩衝器よりも前記インク容器に近い位置で前記インク供給路から分岐し、前記圧力緩衝器と液滴噴射式記録ヘッドの間で前記インク供給路に合流して、少なくとも１個の圧力ポンプを具備するインク供給迂回路と、該インク供給迂回路と前記インク供給路の連通状態を適宜切り替え可能な弁機構を少なくとも備えており、前記圧力ポンプのインクを満たす対象を負圧にして該インクを導く吸引機能によって前記圧力緩衝器にインクを満たした後で前記弁機構を切り替え、前記圧力ポンプのインクを満たす対象を加圧して該インクを導く加圧機能によって前記液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填、または全吐出させ、通常の印字時にはインク容器から前記インク供給路を通してインクは供給されることを特徴とする液滴噴射式記録装置、およびインク充填と機能保全方法にある。
【００１４】
かかる本発明における液滴噴射式記録装置では、前記吸引機能により圧力緩衝器をインクで満たすので該圧力緩衝器の破壊は発生せず、前記加圧機能により液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填、または全吐出させるので気泡が該ヘッド内に残留しにくい。さらに前記吸引機能と加圧機能に使用する圧力ポンプを共通化すれば、該圧力ポンプは１台にまとめることができ、使用する圧力ポンプ数を削減可能となる。したがって前記液滴噴射式記録装置製造を低コストで実現しつつ、いかなるタイプの液滴噴射式記録装置においても常に印字品質を保持することを可能にする。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、液滴噴射式記録装置５０を示す模式図であり、本発明の実施形態を示す。該液滴噴射式記録装置５０の構成について説明する。
【００１７】
インクを内部に貯留するインク容器１と、該インク容器１から液滴噴射式記録ヘッド８に供給する前記インクの供給圧力の変動を緩和する、圧力緩衝器５を介して液滴噴射式記録ヘッド８にインクを供給するインク供給路２と、圧力緩衝器５の設置位置よりもインク容器１に近い位置に設置された三方弁たる弁機構３と、圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８の間に設置された三方弁たる弁機構６と、該弁機構６と弁機構３を連通するインク供給迂回路４と、該インク供給迂回路４上に設置された圧力ポンプ７と、インク供給迂回路４上の圧力ポンプ７と弁機構３の間に設置された三方弁たる弁機構１１と、該弁機構１１にてインク供給迂回路４から分岐し、インクを排出するためのインク排出管１２と、液滴噴射式記録ヘッド８が具備するノズル９が表面に開口するノズル開口面１０と、該ノズル開口面１０と鉛直方向に対向しかつ全てのノズル９が分布する平面領域を覆う受け部１３と、該受け部１３の底面で連通する廃液路１４と、インク排出管１２と廃液路１４から排出されたインクを貯留する廃インク容器１５と、で該液滴噴射式記録装置５０は少なくとも構成されている。
【００１８】
図１におけるＡはインク容器１に貯留されたインク液面とノズル開口面１０の鉛直方向距離を示し、これはノズル９にメニスカスを形成するために必要な圧力水頭を発生させるための水頭差である。また圧力緩衝部５は液滴噴射式記録ヘッド８に供給されるインクの圧力変動を抑制する目的で設置しているので、可能な限り液滴噴射式記録ヘッド８の近傍に設置することが望ましい。特に液滴噴射式記録ヘッド８を走査して印字する液滴噴射式記録装置５０の場合は、図１のＢで示す領域の圧力緩衝器５、弁機構６、および液滴噴射式記録ヘッド８をキャリッジに搭載する必要がある。
【００１９】
図１の場合、弁機構３、弁機構６、弁機構１１は全て三方弁であるが、弁機構３と弁機構６はインク供給路２とインク供給迂回路４の連通状態を適宜選択可能な要素であれば何でもよく、例えば、電磁弁等の複数個の開閉弁を組合せた構成であっても問題はない。弁機構１１も同様にインク供給迂回路４とインク排出管１２の連通状態を適宜選択可能な要素であれば何でもよい。
【００２０】
なお、図１における圧力ポンプ７はインクを満たす対象を負圧にして該インクを導く吸引機能と、インクを満たす対象を加圧して該インクを導く加圧機能の両方を具備する、例えばチュ−ブを加圧コロでしごくことで圧力を発生させるチュ−ブ式ポンプであり、１個のみ使用しているが、図６のように吸引機能のみを有する吸引ポンプ１６と、加圧機能のみを有する加圧ポンプ１７を並列配置して圧力ポンプを複数使用してもよく、ここで使用可能な吸引ポンプ、加圧ポンプの例として、前記チュ−ブ式ポンプやインクを圧送するためのダイヤフラム式ポンプ、インクを圧送するためのピストン−シリンダ式のポンプが挙げられる。
【００２１】
本発明では、液滴噴射式記録ヘッド８へ加圧によってインク充填されるので、受け部１３をノズル開口面１０に密着させてノズル９を密閉する必要はなく、全てのノズル９から漏出するインクを漏れなく受け止めることができる位置に受け部１３を配置するのみで十分である。よって受け部１３を上下動させる駆動装置は必要ない。また、受け部１３を介してインクを吸引して液滴噴射式記録ヘッド８にインクを充填することはないので、廃液路１４は吸引ポンプを具備する必要はなく、受け部１３によるノズル開口面１０との密閉空間を大気圧と平衡状態とするための大気開放弁も必要ない。
【００２２】
また本発明では、圧力緩衝器５の内部に吸引によってインクを満たすので、圧力緩衝器５が空気層を有するタイプのものであってもインクを満たしている間に圧力緩衝器５が破壊することはない。
【００２３】
次に図１で示した液滴噴射式記録装置５０における、液滴噴射式記録ヘッド８に対するインク充填方法と機能保全方法について、図２から図５を用いて説明する。
【００２４】
図２は液滴噴射式記録ヘッド８にインクを充填する前に必要な、圧力緩衝器５およびインク供給路２にインクを満たす過程を示す。
【００２５】
図２では、弁機構３にてインク供給路２とインク供給迂回路４を連通させず、インク容器１と圧力緩衝器５を連通させ、弁機構６にて圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させず、圧力緩衝器５とインク供給迂回路４を連通させ、弁機構１１にて圧力ポンプ７とインク排出管１２を連通させている。この状態で圧力ポンプ７の吸引機能を作動させ、図２に記す矢印Ｃの方向にインクがインク容器１から流れ、該インクがインク排出管１２を経て廃インク容器１５に適当な時間排出されると、圧力緩衝器５およびインク供給路２にインクは万遍なく満たされる。
【００２６】
この際、インク排出管１２は吸引したインクをインク供給迂回路４から排出するために不可欠な要素である。またインク排出管１２から排出したインクは液滴噴射式記録ヘッド８を経ていないので微細なゴミ等を含んでいる可能性が低く、廃インク容器１５に捨てるのではなく、インク容器１にインク排出管１２を用いて戻してもよい。
【００２７】
図３は、図２に記した過程を終了後、液滴噴射式記録ヘッド８にインクを充填する過程を示す。
【００２８】
図３では、弁機構３にてインク容器１と圧力緩衝器５を連通させず、インク供給路２とインク供給迂回路４を連通させ、弁機構６にて圧力緩衝器５とインク供給迂回路４を連通させず、インク供給迂回路４と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させ、弁機構１１にて圧力ポンプ７とインク排出管１２を連通させず、圧力ポンプ７と弁機構３を連通している。この状態で圧力ポンプ７の加圧機能を作動させ、図３に記す矢印Ｄの方向にインクがインク容器１から流れ、該インクがインク供給迂回路４を経て液滴噴射式記録ヘッドに充填される。該充填の過程でノズル９から漏出したインクは受け部１３で全て受け止められ、廃液路１４を介して廃インク容器１５に回収される。
【００２９】
ここで最も重要なことは、図２に示す圧力緩衝器５へインクを満たす過程が終了した後、最初に弁機構３にてインク容器１とインク供給迂回路４を連通させ、圧力緩衝器５とインク容器１の連通を遮断することである。その理由は、弁機構３にて圧力緩衝器５とインク容器１の連通を遮断する前に、弁機構６にて圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を一瞬でも連通させ、圧力緩衝器５を大気開放してしまうと、インク供給路２と圧力緩衝器５に満たされていたインクは重力の作用によって抜けてしまうからである。圧力緩衝器５が大気開放される前に弁機構３にて圧力緩衝器５とインク容器１の連通を遮断してしまえば、インク供給路２の一端は密閉されていることとなり、インク供給路２と圧力緩衝器５に満たされていたインクは重力の作用によって抜けてしまうことはない。
【００３０】
図４は図３に記した過程を終了後、液滴噴射式記録ヘッド８が通常印字する状態でのインクを液滴噴射式記録ヘッド８に供給する過程を示す。
【００３１】
図４では、弁機構３にてインク供給路２とインク供給迂回路４を連通させず、インク容器１と圧力緩衝器５を連通させ、弁機構６にてインク供給迂回路４と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させず、圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させる。この際、弁機構１１の状態は任意の連通状態でよい。この状態でインク容器１から液滴噴射式記録ヘッド８に至る経路にはインクが満たされているので、液滴噴射式記録ヘッド８が印字をすれば印字で消費したインクが自然とインク容器１から矢印Ｅの方向に供給されるのは、従来からよく知られている一般的な液滴噴射式記録装置の場合と同じである。
【００３２】
弁機構３と弁機構６を操作して圧力緩衝器５とインク容器１、または圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８の連通を確保する順序であるが、これはどちらが先でもよく、当然同時に操作して該連通を確保してもよい。
【００３３】
弁機構３にて圧力緩衝器５とインク容器１を先に連通させた場合は、弁機構６にてインク供給路は密閉されているので、圧力緩衝器５を含むインク供給路２からインクがインク容器１に逆流することはなく、その後、弁機構６にて圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させても、図１における水頭差Ａの作用でノズル９にメニスカスが形成されるので問題はないからである。
【００３４】
また弁機構６にて圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を先に連通させた場合は、弁機構３にてインク供給路は密閉されているので、圧力緩衝器５を含むインク供給路２からインクがノズル９から重力の作用で抜けることはなく、その後弁機構３にて圧力緩衝器５とインク容器１を連通させても、図１における水頭差Ａの作用でノズル９にメニスカスが形成されるので問題はないからである。
【００３５】
図３におけるインク充填が終了した後、図示しない拭き取り部材でノズル開口面に残留するインクを払拭し、図４のように各要素を連通させれば印字は可能となる。
【００３６】
なお、液滴噴射式記録ヘッド８の通常印字途中で全てのノズル９からインクを吐出させて印字品質を保つ際には、図３に記したのと同じ状態に各要素を連通させ、圧力ポンプ７の加圧機能によってインクを押し出せばよく、ここでも弁機構３と弁機構６の操作順序は制限されない。
【００３７】
図５に液滴噴射式記録ヘッド８を交換する際の各要素の連通状態を示す。弁機構６にて圧力ポンプ７と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させ、弁機構１１にてインク排出管１２と圧力ポンプ７を連通させる。その後、圧力ポンプ７の吸引機能、加圧機能のどちらかを用いれば、図５に示す両方向矢印の方向にインクはそれぞれ流れ、インク排出管１２またはノズル９からインクは排出される。ここで圧力ポンプの加圧機能を用いてインクを押し出すと、ノズル開口面１０の表面にインクが残留し、図示しない拭き取り装置で該インクを払拭する必要が生じるので、圧力ポンプの吸引機能を用いてインクをインク排出管１２から排出することが望ましい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、インク供給迂回路が具備する圧力ポンプの吸引機能により、まずインク供給路が具備する圧力緩衝器にインクを満たした後で、前記圧力ポンプの加圧機能により液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填し、さらに該液滴噴射式記録ヘッドの全ノズルからインクを吐出させる際にも前記圧力ポンプの加圧機能を用いるので、従来問題となっていたインク充填時や機能保全時の前記圧力緩衝器の破壊が発生しない。
【００３９】
また通常の印字動作中はインク供給路を介してインクが前記液滴噴射式記録ヘッドに供給されるので、前記圧力ポンプを常に作動させる必要はない。
【００４０】
さらに印字するために液滴噴射式記録ヘッドが移動する場合も移動しない場合も、印字品質を安定させるために、前記圧力緩衝器の設置は望ましいが、たとえ該圧力緩衝器がない場合でも前記インク供給路を用いれば、前記圧力ポンプを常に作動させる必要はない。
【００４１】
そして前記圧力ポンプが吸引機能と加圧機能の両方を具備する場合、該圧力ポンプの使用数を削減することができる。
【００４２】
これにより液滴噴射式記録ヘッドに加圧によってインク充填や機能保全を行う場合でも、問題なく圧力緩衝器を使用可能となり、前記液滴噴射式記録ヘッドに供給するインクの圧力のばらつきが抑制されるので、印字品質が安定するとともに、通常印字時に前記圧力ポンプを常時作動させなくてよいので、無駄なエネルギ−の消費を抑制することも可能となる。
【００４３】
さらに前記液滴噴射式記録ヘッドを交換する際に、該液滴噴射式記録ヘッドと前記インク供給路の連結を解除する前に、該液滴噴射式記録ヘッド内部に残留するインクを排除することができるので、周囲の環境を汚染しない。
【００４４】
図６に示す液滴噴射式記録装置５０の場合には、図２から図５に示す各要素の連通状態はそのままに、上記圧力ポンプ７の吸引機能を吸引ポンプ１６で実現すればよく、同様に上記圧力ポンプ７の加圧機能を加圧ポンプ１７で実現すればよい。
【００４５】
また図１から図６に記す廃液管にはインク排出を促進する吸引ポンプを具備していないが、当然該吸引ポンプを導入しても何ら問題はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴噴射式記録装置を示す模式図である。
【図２】本発明のインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図３】本発明のインク充填方法と機能保全方法の過程を示す模式図である。
【図４】本発明の通常印字時におけるインクの流れを示す模式図である。
【図５】本発明の液滴噴射式記録ヘッドからインクを排出する際のインクの流れを示す模式図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る液滴噴射式記録装置を示す模式図である。
【図７】従来技術に係る液滴噴射式記録装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１、１００ インク容器
２ インク供給路
３、６、１１、１０４、１０７ 弁機構
４ インク供給迂回路
５ 圧力緩衝器
７ 圧力ポンプ
８、１０６ 液滴噴射式記録ヘッド
９、１０５ ノズル
１０、１０８ ノズル開口面
１２ インク排出管
１３ 受け部
１４ 廃液路
１５ 廃インク容器
１６ 吸引ポンプ
１７、１０１ 加圧ポンプ
１０２ 蓄圧部
１０３ インク供給管
５０、２００ 液滴噴射式記録装置
【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、記録媒体に液滴を噴射し、該記録媒体に印字する液滴噴射式記録装置、およびインク充填方法と機能保全方法に関する。
【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、前記液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填したり、印字品質を維持するために必要に応じて該液滴噴射式記録ヘッドを初期状態に戻す等の機能保全をする必要がある。
【０００３】
このような液滴噴射式記録ヘッドのインク充填や機能保全に使用される液滴噴射式記録装置２００の一例の概略図を図７に示す。
【０００４】
図７に示すように、従来技術において前記液滴噴射式記録装置２００は、インク容器１００と、該インク容器１００からインクを導出する加圧ポンプ１０１と、該加圧ポンプ１０１によって送り込まれた前記インクの圧力がその内部で一定以上になるまで保持する蓄圧部１０２と、前記加圧ポンプ１０１と前記蓄圧部１０２の間に設置され、前記インクを前記インク容器１００から前記蓄圧部１０２へ供給するインク供給路１０３を適宜開閉する弁機構１０４と、ノズル１０５を具備する液滴噴射式記録ヘッド１０６と、前記蓄圧部１０２と前記液滴噴射式記録ヘッド１０６の間に設置されたインク供給路１０３を適宜開閉する弁機構１０７と、前記ノズル１０５が開口するノズル開口面１０８を拭う図示しない拭き取り装置と、前記ノズル１０５の全てを平面的に覆う図示しない受け部を少なくとも具備している。
【０００５】
前記液滴噴射式記録ヘッド１０６へのインク充填方法は、まず弁機構１０７を閉、弁機構１０４を開とした状態で加圧ポンプ１０１を作動させ、蓄圧部１０２にインクを送り込んで該蓄圧部１０２内部の圧力を高めていく。そして蓄圧部１０２内部の圧力が十分に高くなると同時に弁機構１０７を開、弁機構１０４を閉として前記蓄圧部１０２内に貯留したインクを、前記圧力を利用して液滴噴射式記録ヘッド１０６に衝撃的に押し出して充填する。その際ノズル１０５からはインクが溢れ、かつノズル開口面１０８をインクが濡らすので、溢れたインクは前記受け部で受け止め、ノズル開口面１０８を濡らしたインクは前記拭き取り装置で拭き取る（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また上記衝撃的な液滴噴射式記録ヘッド１０６に対するインク充填方法を、全てのノズル１０５からインクを吐出させるような前記メンテナンス時において適用することも可能である（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−９１１２８号公報（第２−４頁、第１図）
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−２０７９８５号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような液滴噴射式記録装置およびインク充填方法と機能保全方法では、特に前記液滴噴射式記録装置が、液滴噴射式記録ヘッドの近傍のインク供給路上に圧力緩衝器を具備する場合において、従来技術のように前記液滴噴射式記録ヘッドへ蓄圧部に蓄えた高圧を用いた、衝撃的な前記インク充填方法と前記機能保全方法のみならず、前記蓄圧部を使用しないで加圧ポンプのみを用いた、前記インク充填方法と前記機能保全方法を採用する際にも、前記圧力緩衝器が前記インク充填方法と前記機能保全方法に要する加圧圧力に耐え切れず、破壊してしまうので該圧力緩衝器を使用できないという問題が発生していた。
【００１０】
ここで前記圧力緩衝器は、前記液滴噴射式記録ヘッドが走査して印字する場合には該移動によるインクの慣性力による圧力変動を緩和する目的で、前記液滴噴射式記録ヘッドが固定されて印字する場合には該ヘッドに与えられる衝撃等による圧力変動を緩和する目的で使用され、印字品質を良好に保つには必要不可欠な要素である。
【００１１】
また従来技術では、インク供給路に加圧コロが常時接触して該インク供給路をしごくことにより圧力を発生させるチュ−ブポンプ等で加圧ポンプがある場合、該加圧ポンプを停止させると前記加圧コロが前記インク供給路を閉じてしまうため、インク充填後も加圧ポンプを用いてインクを前記液滴噴射式記録ヘッドに供給しつづける必要があり、該供給に要するエネルギ−が無駄であるし、さらに前記加圧ポンプによってインクを供給する場合には、該供給の圧力は脈動となって、前記圧力緩衝器を具備できない液滴噴射式記録ヘッドによる印字品質を、該脈動が著しく損ねるという問題も発生していた。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑み、加圧ポンプによって液滴噴射式記録ヘッドへインクを充填、全吐出等する機能保全動作を行う場合でも、圧力緩衝器を具備できる液滴噴射式記録装置の構成とそのインク充填または保全方法を提案し、かつ通常印字時に前記加圧ポンプによるインク供給を常時行わなくてもよい前記液滴噴射式記録装置の構成を提案することを課題とする。
【００１３】
【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、インクを内部に貯留するインク容器と、該インク容器に連通して、液滴噴射式記録ヘッドに供給する前記インクの供給圧力の変動を緩和する、圧力緩衝器を具備するインク供給路と、該圧力緩衝器よりも前記インク容器に近い位置で前記インク供給路から分岐し、前記圧力緩衝器と液滴噴射式記録ヘッドの間で前記インク供給路に合流して、少なくとも１個の圧力ポンプを具備するインク供給迂回路と、該インク供給迂回路と前記インク供給路の連通状態を適宜切り替え可能な弁機構を少なくとも備えており、前記圧力ポンプのインクを満たす対象を負圧にして該インクを導く吸引機能によって前記圧力緩衝器にインクを満たした後で前記弁機構を切り替え、前記圧力ポンプのインクを満たす対象を加圧して該インクを導く加圧機能によって前記液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填、または全吐出させ、通常の印字時にはインク容器から前記インク供給路を通してインクは供給されることを特徴とする液滴噴射式記録装置、およびインク充填と機能保全方法にある。
【００１４】
かかる本発明における液滴噴射式記録装置では、前記吸引機能により圧力緩衝器をインクで満たすので該圧力緩衝器の破壊は発生せず、前記加圧機能により液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填、または全吐出させるので気泡が該ヘッド内に残留しにくい。さらに前記吸引機能と加圧機能に使用する圧力ポンプを共通化すれば、該圧力ポンプは１台にまとめることができ、使用する圧力ポンプ数を削減可能となる。したがって前記液滴噴射式記録装置製造を低コストで実現しつつ、いかなるタイプの液滴噴射式記録装置においても常に印字品質を保持することを可能にする。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、液滴噴射式記録装置５０を示す模式図であり、本発明の実施形態を示す。該液滴噴射式記録装置５０の構成について説明する。
【００１７】
インクを内部に貯留するインク容器１と、該インク容器１から液滴噴射式記録ヘッド８に供給する前記インクの供給圧力の変動を緩和する、圧力緩衝器５を介して液滴噴射式記録ヘッド８にインクを供給するインク供給路２と、圧力緩衝器５の設置位置よりもインク容器１に近い位置に設置された三方弁たる弁機構３と、圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８の間に設置された三方弁たる弁機構６と、該弁機構６と弁機構３を連通するインク供給迂回路４と、該インク供給迂回路４上に設置された圧力ポンプ７と、インク供給迂回路４上の圧力ポンプ７と弁機構３の間に設置された三方弁たる弁機構１１と、該弁機構１１にてインク供給迂回路４から分岐し、インクを排出するためのインク排出管１２と、液滴噴射式記録ヘッド８が具備するノズル９が表面に開口するノズル開口面１０と、該ノズル開口面１０と鉛直方向に対向しかつ全てのノズル９が分布する平面領域を覆う受け部１３と、該受け部１３の底面で連通する廃液路１４と、インク排出管１２と廃液路１４から排出されたインクを貯留する廃インク容器１５と、で該液滴噴射式記録装置５０は少なくとも構成されている。
【００１８】
図１におけるＡはインク容器１に貯留されたインク液面とノズル開口面１０の鉛直方向距離を示し、これはノズル９にメニスカスを形成するために必要な圧力水頭を発生させるための水頭差である。また圧力緩衝部５は液滴噴射式記録ヘッド８に供給されるインクの圧力変動を抑制する目的で設置しているので、可能な限り液滴噴射式記録ヘッド８の近傍に設置することが望ましい。特に液滴噴射式記録ヘッド８を走査して印字する液滴噴射式記録装置５０の場合は、図１のＢで示す領域の圧力緩衝器５、弁機構６、および液滴噴射式記録ヘッド８をキャリッジに搭載する必要がある。
【００１９】
図１の場合、弁機構３、弁機構６、弁機構１１は全て三方弁であるが、弁機構３と弁機構６はインク供給路２とインク供給迂回路４の連通状態を適宜選択可能な要素であれば何でもよく、例えば、電磁弁等の複数個の開閉弁を組合せた構成であっても問題はない。弁機構１１も同様にインク供給迂回路４とインク排出管１２の連通状態を適宜選択可能な要素であれば何でもよい。
【００２０】
なお、図１における圧力ポンプ７はインクを満たす対象を負圧にして該インクを導く吸引機能と、インクを満たす対象を加圧して該インクを導く加圧機能の両方を具備する、例えばチュ−ブを加圧コロでしごくことで圧力を発生させるチュ−ブ式ポンプであり、１個のみ使用しているが、図６のように吸引機能のみを有する吸引ポンプ１６と、加圧機能のみを有する加圧ポンプ１７を並列配置して圧力ポンプを複数使用してもよく、ここで使用可能な吸引ポンプ、加圧ポンプの例として、前記チュ−ブ式ポンプやインクを圧送するためのダイヤフラム式ポンプ、インクを圧送するためのピストン−シリンダ式のポンプが挙げられる。
【００２１】
本発明では、液滴噴射式記録ヘッド８へ加圧によってインク充填されるので、受け部１３をノズル開口面１０に密着させてノズル９を密閉する必要はなく、全てのノズル９から漏出するインクを漏れなく受け止めることができる位置に受け部１３を配置するのみで十分である。よって受け部１３を上下動させる駆動装置は必要ない。また、受け部１３を介してインクを吸引して液滴噴射式記録ヘッド８にインクを充填することはないので、廃液路１４は吸引ポンプを具備する必要はなく、受け部１３によるノズル開口面１０との密閉空間を大気圧と平衡状態とするための大気開放弁も必要ない。
【００２２】
また本発明では、圧力緩衝器５の内部に吸引によってインクを満たすので、圧力緩衝器５が空気層を有するタイプのものであってもインクを満たしている間に圧力緩衝器５が破壊することはない。
【００２３】
次に図１で示した液滴噴射式記録装置５０における、液滴噴射式記録ヘッド８に対するインク充填方法と機能保全方法について、図２から図５を用いて説明する。
【００２４】
図２は液滴噴射式記録ヘッド８にインクを充填する前に必要な、圧力緩衝器５およびインク供給路２にインクを満たす過程を示す。
【００２５】
図２では、弁機構３にてインク供給路２とインク供給迂回路４を連通させず、インク容器１と圧力緩衝器５を連通させ、弁機構６にて圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させず、圧力緩衝器５とインク供給迂回路４を連通させ、弁機構１１にて圧力ポンプ７とインク排出管１２を連通させている。この状態で圧力ポンプ７の吸引機能を作動させ、図２に記す矢印Ｃの方向にインクがインク容器１から流れ、該インクがインク排出管１２を経て廃インク容器１５に適当な時間排出されると、圧力緩衝器５およびインク供給路２にインクは万遍なく満たされる。
【００２６】
この際、インク排出管１２は吸引したインクをインク供給迂回路４から排出するために不可欠な要素である。またインク排出管１２から排出したインクは液滴噴射式記録ヘッド８を経ていないので微細なゴミ等を含んでいる可能性が低く、廃インク容器１５に捨てるのではなく、インク容器１にインク排出管１２を用いて戻してもよい。
【００２７】
図３は、図２に記した過程を終了後、液滴噴射式記録ヘッド８にインクを充填する過程を示す。
【００２８】
図３では、弁機構３にてインク容器１と圧力緩衝器５を連通させず、インク供給路２とインク供給迂回路４を連通させ、弁機構６にて圧力緩衝器５とインク供給迂回路４を連通させず、インク供給迂回路４と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させ、弁機構１１にて圧力ポンプ７とインク排出管１２を連通させず、圧力ポンプ７と弁機構３を連通している。この状態で圧力ポンプ７の加圧機能を作動させ、図３に記す矢印Ｄの方向にインクがインク容器１から流れ、該インクがインク供給迂回路４を経て液滴噴射式記録ヘッドに充填される。該充填の過程でノズル９から漏出したインクは受け部１３で全て受け止められ、廃液路１４を介して廃インク容器１５に回収される。
【００２９】
ここで最も重要なことは、図２に示す圧力緩衝器５へインクを満たす過程が終了した後、最初に弁機構３にてインク容器１とインク供給迂回路４を連通させ、圧力緩衝器５とインク容器１の連通を遮断することである。その理由は、弁機構３にて圧力緩衝器５とインク容器１の連通を遮断する前に、弁機構６にて圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を一瞬でも連通させ、圧力緩衝器５を大気開放してしまうと、インク供給路２と圧力緩衝器５に満たされていたインクは重力の作用によって抜けてしまうからである。圧力緩衝器５が大気開放される前に弁機構３にて圧力緩衝器５とインク容器１の連通を遮断してしまえば、インク供給路２の一端は密閉されていることとなり、インク供給路２と圧力緩衝器５に満たされていたインクは重力の作用によって抜けてしまうことはない。
【００３０】
図４は図３に記した過程を終了後、液滴噴射式記録ヘッド８が通常印字する状態でのインクを液滴噴射式記録ヘッド８に供給する過程を示す。
【００３１】
図４では、弁機構３にてインク供給路２とインク供給迂回路４を連通させず、インク容器１と圧力緩衝器５を連通させ、弁機構６にてインク供給迂回路４と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させず、圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させる。この際、弁機構１１の状態は任意の連通状態でよい。この状態でインク容器１から液滴噴射式記録ヘッド８に至る経路にはインクが満たされているので、液滴噴射式記録ヘッド８が印字をすれば印字で消費したインクが自然とインク容器１から矢印Ｅの方向に供給されるのは、従来からよく知られている一般的な液滴噴射式記録装置の場合と同じである。
【００３２】
弁機構３と弁機構６を操作して圧力緩衝器５とインク容器１、または圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８の連通を確保する順序であるが、これはどちらが先でもよく、当然同時に操作して該連通を確保してもよい。
【００３３】
弁機構３にて圧力緩衝器５とインク容器１を先に連通させた場合は、弁機構６にてインク供給路は密閉されているので、圧力緩衝器５を含むインク供給路２からインクがインク容器１に逆流することはなく、その後、弁機構６にて圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させても、図１における水頭差Ａの作用でノズル９にメニスカスが形成されるので問題はないからである。
【００３４】
また弁機構６にて圧力緩衝器５と液滴噴射式記録ヘッド８を先に連通させた場合は、弁機構３にてインク供給路は密閉されているので、圧力緩衝器５を含むインク供給路２からインクがノズル９から重力の作用で抜けることはなく、その後弁機構３にて圧力緩衝器５とインク容器１を連通させても、図１における水頭差Ａの作用でノズル９にメニスカスが形成されるので問題はないからである。
【００３５】
図３におけるインク充填が終了した後、図示しない拭き取り部材でノズル開口面に残留するインクを払拭し、図４のように各要素を連通させれば印字は可能となる。
【００３６】
なお、液滴噴射式記録ヘッド８の通常印字途中で全てのノズル９からインクを吐出させて印字品質を保つ際には、図３に記したのと同じ状態に各要素を連通させ、圧力ポンプ７の加圧機能によってインクを押し出せばよく、ここでも弁機構３と弁機構６の操作順序は制限されない。
【００３７】
図５に液滴噴射式記録ヘッド８を交換する際の各要素の連通状態を示す。弁機構６にて圧力ポンプ７と液滴噴射式記録ヘッド８を連通させ、弁機構１１にてインク排出管１２と圧力ポンプ７を連通させる。その後、圧力ポンプ７の吸引機能、加圧機能のどちらかを用いれば、図５に示す両方向矢印の方向にインクはそれぞれ流れ、インク排出管１２またはノズル９からインクは排出される。ここで圧力ポンプの加圧機能を用いてインクを押し出すと、ノズル開口面１０の表面にインクが残留し、図示しない拭き取り装置で該インクを払拭する必要が生じるので、圧力ポンプの吸引機能を用いてインクをインク排出管１２から排出することが望ましい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、インク供給迂回路が具備する圧力ポンプの吸引機能により、まずインク供給路が具備する圧力緩衝器にインクを満たした後で、前記圧力ポンプの加圧機能により液滴噴射式記録ヘッドにインクを充填し、さらに該液滴噴射式記録ヘッドの全ノズルからインクを吐出させる際にも前記圧力ポンプの加圧機能を用いるので、従来問題となっていたインク充填時や機能保全時の前記圧力緩衝器の破壊が発生しない。
【００３９】
また通常の印字動作中はインク供給路を介してインクが前記液滴噴射式記録ヘッドに供給されるので、前記圧力ポンプを常に作動させる必要はない。
【００４０】
さらに印字するために液滴噴射式記録ヘッドが移動する場合も移動しない場合も、印字品質を安定させるために、前記圧力緩衝器の設置は望ましいが、たとえ該圧力緩衝器がない場合でも前記インク供給路を用いれば、前記圧力ポンプを常に作動させる必要はない。
【００４１】
そして前記圧力ポンプが吸引機能と加圧機能の両方を具備する場合、該圧力ポンプの使用数を削減することができる。
【００４２】
これにより液滴噴射式記録ヘッドに加圧によってインク充填や機能保全を行う場合でも、問題なく圧力緩衝器を使用可能となり、前記液滴噴射式記録ヘッドに供給するインクの圧力のばらつきが抑制されるので、印字品質が安定するとともに、通常印字時に前記圧力ポンプを常時作動させなくてよいので、無駄なエネルギ−の消費を抑制することも可能となる。
【００４３】
さらに前記液滴噴射式記録ヘッドを交換する際に、該液滴噴射式記録ヘッドと前記インク供給路の連結を解除する前に、該液滴噴射式記録ヘッド内部に残留するインクを排除することができるので、周囲の環境を汚染しない。
【００４４】
図６に示す液滴噴射式記録装置５０の場合には、図２から図５に示す各要素の連通状態はそのままに、上記圧力ポンプ７の吸引機能を吸引ポンプ１６で実現すればよく、同様に上記圧力ポンプ７の加圧機能を加圧ポンプ１７で実現すればよい。
【００４５】
また図１から図６に記す廃液管にはインク排出を促進する吸引ポンプを具備していないが、当然該吸引ポンプを導入しても何ら問題はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴噴射式記録装置を示す模式図である。
【図２】本発明のインク充填方法の過程を示す模式図である。
【図３】本発明のインク充填方法と機能保全方法の過程を示す模式図である。
【図４】本発明の通常印字時におけるインクの流れを示す模式図である。
【図５】本発明の液滴噴射式記録ヘッドからインクを排出する際のインクの流れを示す模式図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る液滴噴射式記録装置を示す模式図である。
【図７】従来技術に係る液滴噴射式記録装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１、１００ インク容器
２ インク供給路
３、６、１１、１０４、１０７ 弁機構
４ インク供給迂回路
５ 圧力緩衝器
７ 圧力ポンプ
８、１０６ 液滴噴射式記録ヘッド
９、１０５ ノズル
１０、１０８ ノズル開口面
１２ インク排出管
１３ 受け部
１４ 廃液路
１５ 廃インク容器
１６ 吸引ポンプ
１７、１０１ 加圧ポンプ
１０２ 蓄圧部
１０３ インク供給管
５０、２００ 液滴噴射式記録装置
Claims (4)
- インクを内部に貯留するインク容器と、
前記インクを噴射するノズルを具備する記録ヘッドと、
一端が前記インク容器に接続され他端が前記記録ヘッドに接続されるとともに前記インクを前記インク容器から前記記録ヘッドへ供給するインク供給路と、
前記インク容器と前記記録ヘッドの間の前記インク供給路上に位置し前記インクの圧力変動を緩衝する圧力緩衝器と、
前記インク容器と前記圧力緩衝器の間の前記インク供給路上に位置し前記インク容器と前記圧力緩衝器を連通及び遮断する第一弁機構と、
前記圧力緩衝器と前記記録ヘッドの間の前記インク供給路上に位置し前記圧力緩衝器と前記記録ヘッドを連通及び遮断する第二弁機構と、
一端が前記第一弁機構に接続され他端が前記第二弁機構へ接続されるとともに前記第一弁機構及び前記第二弁機構を介して前記インク供給路と連通及び遮断されるインク供給迂回路と、
前記第一弁機構と前記第二弁機構の間の前記インク供給迂回路上に位置し前記インクを加圧及び吸引する圧力ポンプと、
前記第一弁機構と前記圧力ポンプの間の前記インク供給迂回路上に位置し前記第一弁機構と前記圧力ポンプを連通及び遮断する第三弁機構と、
前記第三弁機構を介して前記インク供給迂回路と連通及び遮断されるインク排出管と、を具備することを特徴とする液滴噴射式記録装置。 - 前記ノズルの開口面の鉛直方向に対向するとともに前記ノズルを覆うインク受け部と、
前記インク受け部に連通するインク廃液路と、
前記インク廃液路から排出されたインクを貯留する廃インク容器と、
を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴噴射式記録装置。 - インクを内部に貯留するインク容器と、前記インクを噴射するノズルを具備する記録ヘッドと、一端が前記インク容器に接続され他端が前記記録ヘッドに接続されるとともに前記インクを前記インク容器から前記記録ヘッドへ供給するインク供給路と、前記インク容器と前記記録ヘッドの間の前記インク供給路上に位置し前記インクの圧力変動を緩衝する圧力緩衝器と、前記インク容器と前記圧力緩衝器の間の前記インク供給路上に位置し前記インク容器と前記圧力緩衝器を連通及び遮断する第一弁機構と、前記圧力緩衝器と前記記録ヘッドの間の前記インク供給路上に位置し前記圧力緩衝器と前記記録ヘッドを連通及び遮断する第二弁機構と、一端が前記第一弁機構に接続され他端が前記第二弁機構へ接続されるとともに前記第一弁機構及び前記第二弁機構を介して前記インク供給路と連通及び遮断されるインク供給迂回路と、前記第一弁機構と前記第二弁機構の間の前記インク供給迂回路上に位置し前記インクを加圧及び吸引する圧力ポンプと、前記第一弁機構と前記圧力ポンプの間の前記インク供給迂回路上に位置し前記第一弁機構と前記圧力ポンプを連通及び遮断する第三弁機構と、前記第三弁機構を介して前記インク供給迂回路と連通及び遮断されるインク排出管と、を具備する液滴噴射式記録装置において、
前記第一弁機構は前記インク容器と前記圧力緩衝器を連通し、前記第二弁機構は前記圧力緩衝器と前記圧力ポンプを連通し、前記第三弁機構は前記圧力ポンプと前記インク排出管を連通する第一流路選択工程と、
前記圧力ポンプを用いて前記インク容器から前記第一弁機構及び前記圧力緩衝器を介して前記第二弁機構に至る前記インク供給路と前記第二弁機構から前記圧力ポンプに至る前記インク供給迂回路の内部をインクで満たし、前記圧力ポンプに到達したインクを前記第三弁機構を介して前記インク排出管へ導入する第一充填工程と、
前記第一弁機構は前記インク容器と前記圧力ポンプを連通し、前記第二弁機構は前記圧力ポンプと前記記録ヘッドを連通する第二流路選択工程と、
前記圧力ポンプを用いて前記インク容器から前記第一弁機構を介して前記圧力ポンプに至る前記インク供給路と前記第一弁機構から第二弁機構に至る前記インク供給迂回路と前記第二弁機構から前記記録ヘッドに至る前記インク供給路の内部をインクで満たす第二充填工程と、
前記第一弁機構は前記インク容器と前記圧力緩衝器を連通し、前記第二弁機構は前記圧力緩衝器と前記記録ヘッドを連通する第三流路選択工程と、
からなる液体噴射式記録装置のインク充填方法。 - 前記第二流路選択工程において前記インク容器と前記圧力ポンプを連通した後に前記圧力ポンプと前記記録ヘッドを連通することを特徴とする請求項４に記載の液体噴射式記録装置のインク充填方法。
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