JP4635618B2 - 充填方法、及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録装置、ディスプレー製造装置、電極形成装置、或いは、バイオチップ製造装置等、液体吐出ヘッドを用いて液体を液滴として吐出する液体吐出装置、及び液体吐出装置における液体の充填方法に関する。

従来、吐出ヘッドのノズルから液滴を吐出する液体吐出装置として、インクジェット式プリンタが知られている。このインクジェット式プリンタ（以下、プリンタという）には、液体容器をキャリッジ以外の場所に搭載する、いわゆるオフキャリッジタイプの液体供給システムを備えるものがある。

この液体供給システムにおいて、インクカートリッジからキャリッジ上の吐出ヘッドまでの供給流路が、管状の流路の他に、圧力調整機構や、吐出ヘッド上に設けられたヘッドフィルタ室を含むように構成されているものが知られている。圧力調整機構は、例えば、圧力調整弁と圧力室とを備えた自己封止弁からなる。又、供給流路には、圧力調整機構とインクカートリッジとの間にチョーク弁が設けられている。

このようなプリンタにおいて、液体を初期充填する場合、例えば、プリンタが出荷され、最初に使用するため、いわゆる吸引動作（吐出ヘッドのノズル面をキャップで封止しつつ当該キャップ内を減圧することにより、流路内の液体をノズルから吸引するなどして行う）により、インクを充填している。

このようなプリンタにおいて、液体を充填する場合、前記供給流路内に気泡（空気層）を残さないことが重要である。
しかし、供給流路において、前記圧力調整機構の圧力室や、ヘッドフィルタ室は、管状の流路よりも断面積が拡大された拡幅部となっており、該拡幅部に気泡（空気層）が残り易く、インクの充填を阻害する大きな要因となっている。

そこで、液体を充填する場合、いわゆるチョーク吸引（すなわち、チョーク吸引動作）を行っている。このチョーク吸引動作は、チョーク弁を閉じた状態（すなわち、チョークした状態）で吸引動作を行うことにより、チョーク弁の下流側の負圧を高める動作のことである。このように負圧を高めて、供給流路内の圧力室等の空気を排出した状態からチョーク弁を開くと、効率よくインクを供給流路に充填することができる。

しかし、チョーク吸引動作を実施した場合、圧力調整機構の圧力室の気泡は、排出され、下流のヘッドフィルタ室にトラップ（捕捉）される。トラップされた気泡は、もう一度前回と同じ負圧（すなわち、同じ最大負圧）となるように、チョーク吸引動作を行えば、ヘッドフィルタ室から吐出ヘッドを介して排出されるが、このときに、新たに、圧力調整機構の圧力室の気泡が排出されてしまうため、再びヘッドフィルタ室に気泡がトラップされてしまう。
特開２００３−２１１６８８号公報（圧力ダンパについて、「段落００２６」）

圧力調整機構の圧力室に残留した気泡の量は、同じ最大負圧となるようにチョーク吸引動作を繰り返すことにより、減少させることはできる。しかし、最終的に、下流側のヘッドフィルタ室の気泡を必要な大きさ（吐出動作がトラップされた気泡により悪影響を受けない大きさ、例えば、印刷品質に影響が及ばない）までに小さくするには、同じ最大負圧となるようにチョーク吸引動作を繰り返すことによって多量のインク吸引量を要してしまう。この結果、多量の液体を排出することにより、効率的に液体を充填することができない問題がある。

上記説明は、プリンタを例に挙げたが、ディスプレー製造装置、電極形成装置、或いは、バイオチップ製造装置等の他の液体吐出ヘッドを用いて液体を液滴として吐出する液体吐出装置においても、供給流路内に、管状の流路よりも断面積が広い拡幅部を備えた装置では、同様の課題が生ずる。

本発明の目的は、多量の液体を排出することなく、効率的に液体を充填することができる液体吐出装置、及び液体吐出装置における充填方法を提供することにある。

上記問題点を解決するために、本発明は、液体を貯溜する液体容器から前記液体を吐出するノズルに前記液体を供給する供給流路を備え、前記供給流路が、管状の流路と、前記管状の流路と連通されるとともに上流及び下流にそれぞれ位置する複数の拡幅部とを有し、前記ノズルから、前記供給流路内の気体又は液体を吸引する吸引手段を備えた液体吐出装置において、ユーザが該液体吐出装置を最初に使用するために前記液体容器から液体を前記供給流路に初期充填する前記供給流路の液体充填方法において、前記吸引手段により吸引を行い前記液体のメニスカスを少なくとも１つの前記拡幅部よりも下流側まで吸引する通常吸引ステップと、前記通常吸引ステップの後に実行され、供給流路の一部を閉塞させた状態で、吸引手段により吸引を行った後、閉塞した状態を解除して、複数の拡幅部のうち、上流側の拡幅部にトラップされた気泡を該拡幅部から排出する第１の吸引ステップと、前記第１の吸引ステップの後に実行され、供給流路の一部を閉塞させた状態で、第１の吸引ステップよりも最大負圧が小さくなるように、前記吸引手段により吸引を行った後、閉塞した状態を解除して、前記複数の拡幅部のうち、下流側の拡幅部にトラップされた気泡を排出する第２の吸引ステップを有することを特徴とする充填方法を要旨とするものである。

ここで、供給流路には、液体容器と吐出ヘッドを接続する供給管や、吐出ヘッドと供給管の連結部や、液体の種類毎、ノズル毎の連通流路も含まれる。
又、拡幅部とは、管状の流路に連通して設けられている拡幅された流路のことを指しており、例えば、供給管の途中に設けられた圧力調整弁の圧力室や、ヘッドフィルタ室等を含む。拡幅部は、構造上、供給流路において、気泡（空気層）が抜けにくい箇所であって、一回の吸引動作等によって、完全に液体を充填できることはまれである。たとえ、吸引動作等による液体の流量（排出量）を多くしても、拡幅部を通過する流量は多くなるものの、あるタイミングから、気泡の周囲の流れが定常化してしまい、気泡を拡幅部から排出することは困難である。

従来は、液体を供給流路全体に充填させた後に、チョーク吸引動作を行った後、閉塞した状態を解除する一連の吸引動作を複数回繰り返すことにより、排出しきれなかった気泡を排出していた。この一連の吸引動作においては、前記複数回とも同じ負圧（すなわち、同じ最大負圧）に達したときに、閉塞した状態を解除して吸引するようにしていた。

この場合、複数の拡幅部のうち、上流側に位置する拡幅部にトラップ（捕捉）されていた気泡の量は、前記一連の吸引動作を繰り返す毎に、気泡が排出されることにより減少させることができる。下流側の拡幅部では、該拡幅部にトラップされていた気泡の一部は、排出されるが、上流側から排出された気泡が再度トラップされてしまうため、下流側の拡幅部にトラップされた気泡の量は、上流側から排出される気泡の量が減少しない限り、減少しないことになる。そして、下流側の拡幅部にトラップされた気泡の量が、ある大きさ以下にならないと、吐出ヘッドから液滴を好適に吐出できないため、下流側の拡幅部にトラップされた気泡の量が、ある大きさ以下になるように、従来は、同じ最大負圧となるチョーク吸引を含む一連の吸引動作を繰り返すことによって多量の液体吸引量を要してしまう。

それに対して、本発明の充填方法では、通常吸引ステップ、第１の吸引ステップ、及び、第２の吸引ステップを行う際に、第２の吸引ステップでは、供給流路の一部を閉塞させた状態で、第１の吸引ステップよりも最大負圧が小さくなるように、吸引手段により吸引を行う。

ここで、初期充填とは、ユーザが液体吐出装置を最初に使用するため、液体容器から、液体を供給流路に充填する動作のことをいう。
通常吸引ステップを行うことにより、供給流路において拡幅部よりも下流側まで液体が吸引される。
また、第１の吸引ステップで得られる最大負圧は、上流側の拡幅部にトラップして保持される気泡の量が一定以下となるように設定することが好ましい。
この結果、第１の吸引ステップでは、最大負圧が作用することにより、拡幅部よりも下流側まで吸引されていた液体が急激に流動し、上流側の拡幅部にトラップはされていたが保持することができなかった気泡が排出され、一定の気泡は、該拡幅部に残る。一方、下流側の拡幅部においても、第１の吸引ステップで、最大負圧が作用することにより、一部の気泡が排出され、その代わりに上流側の拡幅部から排出された、気泡が補填される。

次に、第２の吸引ステップでは、第１の吸引ステップよりも最大負圧が小さい最大負圧で、吸引されるため、上流側の拡幅部でトラップされていた気泡は、排出されない。一方、下流側の拡幅部では、第１の吸引ステップで排出されてトラップされた気泡が、第２の吸引ステップの最大負圧により、急激な液体の流動が発生し、排出される。そして、第２の吸引ステップでは、下流側の拡幅部は、上流側の拡幅部から気泡が排出されず、補填されないため、下流側の拡幅部にトラップされた気泡の量を減少させることができる。

この結果、多量の液体を排出することなく、効率的に液体を初期充填することができる。
又、前記通常吸引ステップ終了後、連続して前記第１の吸引ステップを実行し、該第１の吸引ステップ終了後、連続して前記第２の吸引ステップを実行することを特徴とする。
又、前記第２の吸引ステップでは、供給流路の一部を閉塞させた状態の継続時間を第１の吸引ステップよりも短くすることにより、第１の吸引ステップの最大負圧よりも小さい最大負圧にすることを特徴とする。

なお、本明細書において、負圧が小さいとは、圧力の絶対値が高い意味として使用する。
吸引手段により吸引動作が開始された場合、吸引動作が開始されてから、当該吸引手段が持っている能力により、定常の負圧に達するまでの間は、負圧は徐々に大きくなる（圧力の絶対値が低くなる）。このため、吸引手段による最大負圧の制御は、吸引動作が開始されてからの継続時間の制御により行うことができる。

そこで、第１の吸引ステップと第２の吸引ステップに作動する吸引手段の吸引速度が同じ場合、第２の吸引ステップにおいて、供給流路の一部を閉塞させた状態の継続時間を第１の吸引ステップよりも短くすると、第２の吸引ステップにおける最大負圧を第１の吸引ステップの最大負圧よりも小さくできる。

又、前記第２の吸引ステップでは、前記吸引手段の吸引速度を第１の吸引ステップの吸引手段の吸引速度よりも遅くすることにより、第１の吸引ステップの最大負圧よりも小さい最大負圧にすることを特徴とする。

第２の吸引ステップにおいては、第１の吸引ステップよりも吸引手段の吸引速度を遅くすることにより、第２の吸引ステップにおける最大負圧を第１の吸引ステップの最大負圧よりも小さくできる。

又、第１の吸引ステップ及び第２の吸引ステップにおいて、供給流路の一部が閉塞される位置は、上流側の拡幅部よりも液体容器側であることを特徴とする。
この充填方法によれば、第１の吸引ステップでは、上流側の拡幅部よりも液体容器側で閉塞されることにより、上流側の拡幅部の負圧を高めることができるので、該拡幅部の気泡（空気層）を効率よく排出して、液体を充填することができる。

又、液体を貯溜する液体容器から前記液体を吐出するノズルに前記液体を供給する供給流路と、前記供給流路の一部を開閉する開閉手段と、前記ノズルから、前記供給流路内の気体又は液体を吸引する吸引手段と、前記開閉手段及び前記吸引手段を制御する制御手段と備え、前記供給流路は、管状の流路と、前記管状の流路と連通されるとともに上流及び下流にそれぞれ位置する複数の拡幅部とを有している液体吐出装置であって、該液体吐出装置が最初に使用される場合には、前記制御手段は、前記開閉手段を制御して前記供給流路を開いた状態で前記吸引手段を制御して吸引を実行させた後、前記開閉手段を制御して前記供給流路の一部を閉塞させた状態で、前記吸引手段を制御して第１の最大負圧で吸引を実行させた後、前記開閉手段を制御して前記閉塞させた状態を解除し、その後、前記制御手段は、前記開閉手段を制御して前記供給流路の一部を閉塞させた状態で、前記吸引手段を制御して第１の最大負圧よりも小さい第２の最大負圧となるように吸引を実行させた後、前記開閉手段を制御して前記閉塞させた状態を解除することを特徴とする液体吐出装置を要旨とするものである。

本発明によれば、制御手段が開閉手段を制御して供給流路を開いた状態で液体を吸引することにより、拡幅部に液体を仮充填する。そして、第１の最大負圧により、上流側の拡幅部にトラップされた気泡を排出でき、第２の最大負圧により、上流側の拡幅部にトラップされた気泡を排出することなく、下流側の拡幅部にトラップされた気泡を排出できる。

このように、第２の吸引ステップでは、下流側の拡幅部は、上流側の拡幅部から気泡が排出されず、補填されないため、下流側の拡幅部にトラップされた気泡の量を減少させることができる。この結果、多量の液体を排出することなく、効率的に液体を初期充填することができる。

以下、本発明の液体吐出装置をオフキャリッジタイプのインク供給系を有するプリンタに具体化した好適な実施形態を図１〜６を参照して説明する。
（液体吐出装置）
図１に示すように、プリンタ１０は、フレーム１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備えており、フレーム１１ａ〜１１ｃにて囲まれた領域に、プラテン１６を備えている。プラテン１６は、紙等の記録媒体を支持し、支持した位置において、液体としてのインクを記録媒体に吐出するために設けられている。

プラテン１６と対向する位置には、吐出ヘッド１４を搭載するキャリッジ１５を備えている。キャリッジ１５は、フレーム１１ａ，１１ｃの内面に連結されたキャリッジガイド軸１２によって支持され、且つ規定されて、キャリッジ駆動モータ１９により、ベルト１３を介してキャリッジガイド軸１２に沿って往復移動できるようになっている。この構成において、キャリッジ１５に搭載された吐出ヘッド１４が、記録媒体に対して相対移動しつつインクを吐出することにより、所望の印刷を行うことができる。

プリンタ１０は、含まれる色材の異なった数種のインクを使用してカラー印刷を行うようになっており、例えば、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローの４色のインクを使用する。これら各色インクは、フレームに対して着脱可能な液体容器としてのインクカートリッジ２２ａ〜２２ｄに収容されて、図面右側に位置するカートリッジホルダ２０に挿着されている。カートリッジホルダ２０からは、インクカートリッジ２２ａ〜２２ｄと連通するように構成された供給管１８ａ〜１８ｄが引き回されおり、チョーク弁３０ａ〜３０ｄ，上流側フィルタ室５０ａ〜５０ｄを介して、キャリッジ１５上の圧力調整機構１７ａ〜１７ｄに連通されている。前記上流側フィルタ室５０ａ〜５０ｄは、フィルタ５２を備えており、該フィルタ５２により、通過するインクを濾過する。

さらに、圧力調整機構１７ａ〜１７ｄは、連通流路２７及びフィルタユニット６０を介して、吐出ヘッド１４と連通されている。このようにして、インクカートリッジ２２ａ〜２２ｄのインクは、吐出ヘッド１４に供給され、ノズル３３（図２参照）から液滴として吐出可能である。

プリンタ１０は、カートリッジホルダ２０の図面上方（図１において、図面手前方向）に加圧ポンプユニット２８を備えており、通気管２１ａ〜２１ｄ、カートリッジホルダ２０を介してインクカートリッジ２２ａ〜２２ｄ内部に圧縮空気を送り込むことができる。加圧ポンプユニット２８は、例えば、ダイヤフラムポンプと圧力調整のためのレギュレータとから構成されており、インクカートリッジ２２ａ〜２２ｄ内部の圧力を調節できるようになっている。

プリンタ１０は、図１に示すようにプラテン１６の右方に、メンテナンスユニット２５を備えている。メンテナンスユニット２５は、キャップ２６とワイパ２４とから構成されている。キャップ２６は、吐出ヘッド１４のノズル面３５（図２参照）を封止可能とされ、未使用状態でのノズル目詰まりを防止する役目を果たす。又、ノズル面３５を封止した状態でキャップ２６の内部を減圧することにより、ノズル内に混入した異物や気泡をインクとともに吸引して除去するいわゆる吸引動作を行う際にも使用される。ワイパ２４は、吸引動作後などにおいて、吐出ヘッド１４のノズル面３５に付着した液滴を払拭するために設けられている。

次に、図２〜５を参照して、プリンタ１０のインク供給系と廃液系に関して説明する。図２は、プリンタ１０におけるインク供給系と廃液系の概略構成を示す模式図である。なお、説明の便宜上、以下では、インクカートリッジ２２ａの供給系、廃液系について説明するが、他のインクカートリッジ２２ｂ〜２２ｄの供給系、廃液系については、インクカートリッジ２２ａと同じ構成であるため、説明を省略する。

図２において、インクカートリッジ２２ａは、プラスチック等で形成されたケース４３の内部に、インクパック３９を収容した構成とされている。インクパック３９は、可撓性フィルムをパック状に溶着して形成されている。

インクパック３９の内部には、インクが収容され、導出部３７を通じてインクを外部に導出することが可能である。導出部３７の先端は、ケース４３に形成された貫通孔４４からケース４３の外側に突出されており、カートリッジホルダ２０の内側に形成された結合部３８に対して着脱自在に結合可能である。結合部３８は、中空の針形状の部材であり、供給管１８ａと連通されている。又、インクカートリッジ２２ａのケース４３には通気孔３６が設けられており、通気管２１ａの一端が挿入可能とされている。

上記の構成により、インクカートリッジ２２ａがカートリッジホルダ２０に挿着されると、結合部３８と導出部３７とは結合され、通気管２１ａの一端は通気孔３６からケース４３の内部空間４０内に挿入された状態となる。

インクカートリッジ２２ａは、この状態において、内部空間４０が気密状態となるように構成されており、加圧ポンプユニット２８から通気管２１ａを通じて圧縮空気が送られると、内部空間４０の内圧が上昇し、インクパック３９のフィルム面を介して内部のインクを加圧する。このようにインクパック３９内のインクは、導出部３７、結合部３８を介して、供給管１８ａに加圧供給されることになる。加圧ポンプユニット２８による送気の供給圧は、制御部４１によって、制御可能となつている。すなわち、インクの供給圧は、制御部４１によって制御可能である。

（チョーク弁３０ａ）
供給管１８ａの途中には、チョーク弁３０ａが設けられている。チョーク弁３０ａは開閉手段に相当する。

該チョーク弁３０ａは、インクカートリッジ２２ａからのインクの供給圧が供給圧所定値よりも高ければ、開弁して、インクを圧力調整機構１７ａに対して、上流側フィルタ室５０ａを介して供給する。又、チョーク弁３０ａは、インクカートリッジ２２ａからのインクの供給圧が供給圧所定値よりも低ければ閉弁して、圧力調整機構１７ａへのインクの供給を遮断する。このようにチョーク弁３０ａは、インクカートリッジ２２ａからのインク供給圧を制御することにより、開閉弁としての機能が果たされる。そして、チョーク弁３０ａと当該供給圧を制御する制御部４１との組み合わせにより、インクの供給／遮断（チョーク）を制御することが可能とされている。

（圧力調整機構１７ａ；自己封止弁）
図２の説明に戻って、圧力調整機構１７ａは、圧力調整弁３２と圧力室４６とを備えた自己封止弁として構成されている。

インクカートリッジ２２ａからチョーク弁３０ａ，上流側フィルタ室５０ａを介して送られたインクは、圧力調整機構１７ａに供給される。このときの、圧力調整機構１７ａに対するインクの供給圧は、大気圧よりも高くなっているため、このままの供給圧で吐出ヘッド１４にインクが供給されると、吐出ヘッド１４のノズル３３からインクが漏れ出すなどして、適当な吐出制御ができない。そこで、圧力調整機構１７ａに設けられた圧力調整弁３２で減圧を行い、ノズル３３において、適度な負圧（大気圧に対して）となるように圧力室４６の内圧が調整できるようにされている。

以下に、圧力調整機構１７ａの構成を簡単に説明する。
図３は、圧力調整機構１７ａの一例を断面構造で示している。図３に示すように圧力調整弁３２は、断面ほぼＴ字状の弁体９２を備え、この弁体９２の一部が隔壁９３の貫通孔９３ａに挿通されてケーシング９４内に進退自在に収容されている。弁体９２は、貫通孔９３ａの開口周縁（シール部９３ｂ）に着座可能な着座部９２ａを有し、この着座部９２ａをシール部９３ｂに着座させるような方向にスプリング９５によって常時付勢されている。また、弁体９２の両側には、ケーシング９４内のインク供給室９４ａと圧力室４６を封止するためのフィルム部材９６，９７が取り付けられている。フィルム部材９７には、弁体９２に対向するように受圧板９７ａが取付けされている。インク供給室９４ａは、供給管１８ａに接続され、インクが供給される。圧力室４６は連通流路２７に接続され、インクが導出可能である。

圧力調整弁３２は、非印刷状態においてスプリング９５の付勢力とインク供給室９４ａ内のインク圧が弁体９２に加わり、閉弁状態になされる。
ここで、インクが連通流路２７を介して、吐出ヘッド１４に供給されて、圧力室４６内の内圧が下がると、大気圧との差圧により、フィルム部材９７が内側に撓んで、受圧板９７ａが弁体９２に当接する。圧力室４６の内圧と大気圧との差圧が大きくなるにつれて、弁体９２に対する受圧板９７ａの押圧力が大きくなり、この差圧が、差圧所定値よりも大きくなると、受圧板９７ａの押圧力は、スプリング９５の付勢力に打ち勝つことにより、シール部９３ｂから、着座部９２ａを離間させる（開弁状態）。このとき、インクがインク供給室９４ａから、圧力室４６内に流入し、圧力室４６の内圧が補償されて、再び、弁体９２は閉弁状態に戻る。このように、閉弁状態、圧力室４６の内圧低下、開弁状態、圧力室４６の内圧補償、閉弁状態を繰り返すことにより、圧力室４６の内圧は常に一定の値に保つことができる。

圧力調整機構１７ａで、適度な圧力に調整されたインクは、連通流路２７、フィルタユニット６０を介して、ノズル単位で形成されたキャビティ等を含むセグメント流路４５を経て、吐出制御や、吸引動作等によって、ノズル３３から吐出或いは排出される。なお、吐出ヘッド１４は、実際には、複数の連通流路２７、セグメント流路４５、ノズル３３を備えているが、説明の便宜上、図では、１つの流路で代表して図示されている。

（フィルタユニット６０）
図４に示すようにフィルタユニット６０は、中空針６２とセグメント流路４５とを結ぶ流路の途中に、下方にテーパ状に拡開する上部フィルタ室６４と、上部がテーパ状に拡開する下部フィルタ室６５との間にフィルタ板６６が張設されている。そして、上部フィルタ室６４と下部フィルタ室６５のテーパ角は、３０乃至６０度程度に選択されている。フィルタユニット６０は、吐出ヘッド１４に供給されるインク内の異物を捕捉、除去するとともに、気泡６７をトラップし、異物や気泡が、吐出ヘッド１４へ流入するためを抑さえるためのものである。そして、フィルタユニット６０の各フィルタ室は、インクが通過する際の圧力損失を抑えるため等の理由から、連通流路２７の断面積より大きくされている。上部フィルタ室６４と下部フィルタ室６５の合計容積は、圧力室４６の容積よりも小さくされている。

又、トラップした気泡６７がフィルタ板６６に接すると、この接触した部分では、インクが流れないので、このようなことが生じないように、上記の構成にすることにより、フィルタユニット６０の各フィルタ室は、トラップした気泡６７ができるだけフィルタ板６６に接触しにくい形状のフィルタ室とされている。この結果、気泡６７は円錐状の上部フィルタ室６４内において、その上側中央内壁に接するようにトラップされるため、比較的大きく膨張するまでフィルタ板６６と接触することはない。

上記のように、供給流路Ｋは、供給管１８ａ、連通流路２７のような管状の流路と、圧力調整機構１７ａの圧力室４６、フィルタユニット６０の上部フィルタ室６４のような管状の流路よりも断面積が広い拡幅部とを有している。

拡幅部としての圧力室４６は、構造的に気泡（空気層）の溜まりやすい箇所を有し、該圧力室４６から、なかなか、排出することが難しい。この圧力室４６に滞留した気泡は、印刷動作時に、吐出ヘッド１４に流れ込んで吐出不良を引き起こす虞があるため、後述する充填動作では、好ましくは圧力室４６に気泡を残すことなく、確実にインクを充填することが求められる。

（廃液系）
図５に示すように、プリンタ１０の廃液系は、メンテナンスユニット２５が主構成とされている。メンテナンスユニット２５は、吐出ヘッド１４のノズル面３５を封止可能で、中央に貫通孔を有するキャップ２６と、該キャップ２６の貫通孔に連通する廃液チューブ２９と、廃液チューブ２９の途中に設けられた吸引ポンプ２３と、廃液チューブ２９の終端を廃液タンク３１と、ゴムブレード等からなるワイパ２４とを備えている。吸引ポンプ２３は、例えば、チューブポンプが用いられており、制御部４１により、駆動を制御可能とされている。

吸引動作においては、キャップ２６によって、ノズル面３５を封止するとともに吸引ポンプ２３を第１実施形態では連続的に駆動させ、封止されたノズル３３の空間６１内を減圧することにより、ノズル３３からインクを吸引する。すなわち、キャップ２６、廃液チューブ２９、吸引ポンプ２３により吸引手段が構成されている。

この場合、チョーク弁３０ａが開いた状態となっていれば、新しいインクが次々に供給され、インクは供給流路Ｋ内を流動し続ける。
一方、チョーク弁３０ａが閉じた状態となっている場合は、ノズル３３からのインクの流動はすぐに止まり、圧力室４６、連通流路２７等に大きな負圧（圧力の絶対値が低い）を発生することができる。そして、このような負圧を高めた状態から、チョーク弁３０ａを開くと、一気にインクが流れ出し、強力な気泡の排出効果を得ることができる。以下、このように供給流路Ｋを一旦閉塞させた状態で、吸引を行い、該供給流路Ｋを開いてインクを流動させる吸引動作のことを強力吸引動作と呼び、供給流路Ｋを閉塞させないで、供給流路Ｋが開いた状態から吸引を開始する通常の吸引（通常吸引動作）と区別して用いることとする。

（初期充填）
次に、図５を参照して、プリンタの初期充填を説明する。初期充填は、供給流路Ｋにインクカートリッジ２２ａ〜２２ｄからインクを充填する動作のことをいい、ユーザがプリンタ１０を最初に使用するため、実行される。

本実施形態では、初期充填は、通常吸引動作、第１の強力吸引動作、及び第２の強力吸引動作を含む。
初期充填を行う場合、プリンタ１０の供給流路Ｋには、予め保存液（製品流通時において、充填されている液体）が充填されている場合と、何も充填されていない（代わりに気体が充填されている）場合とがあり、本実施形態では、後者の場合について説明する。

第１実施形態の初期充填では、供給流路Ｋ内には何も充填されていないため、インクの充填は、通常吸引動作で行う。すなわち、制御部４１の制御によって、インク供給圧を制御することによりチョーク弁３０ａを開いた状態にし、キャップ２６で封止されたノズル３３の空間６１内を減圧し、供給流路Ｋ内の空気乃至インクを吸引して行う。

この通常吸引動作によって、圧力調整機構１７ａの圧力室４６にインクを仮充填する。この仮充填によって得られるインクの液位（メニスカス）は、供給流路Ｋにおいて圧力室４６を過ぎた下流側であればどこでもよい。本実施形態では、通常吸引動作により、インクの液位（メニスカス）は吐出ヘッド１４のセグメント流路４５内に位置するようにしている。この段階では、圧力調整機構１７ａの圧力室４６、及び、フィルタユニット６０の上部フィルタ室６４に、インクの充填は完全に行われることがないため、気泡がトラップされる。次に、通常吸引動作の後、時間をおかず、下記の第１の強力吸引動作が実行される。

（第１の強力吸引動作）
第１の吸引ステップとして、制御部４１は、第１の強力吸引動作を行うように制御する。すなわち、制御部４１の制御によって、インク供給圧を制御することによりチョーク弁３０ａを閉じた状態にするとともに、吸引ポンプ２３を駆動し、キャップ２６で封止されたノズル３３の空間６１内を減圧し、供給流路Ｋ内の空気乃至インクを吸引する。そして、制御部４１は、供給流路Ｋ内の負圧を検出する圧力センサ８５の検出値に基づいて、キャップ２６内の空間６１内が一定の負圧、すなわち、定常負圧（第１の吸引ステップにおける最大負圧Ｐ１）に達したか否かを判定する。なお、最大負圧Ｐ１は、第１の最大負圧に相等する。

制御部４１は、前記負圧が該定常負圧に達したと判定した場合、インク供給圧を制御することによりチョーク弁３０ａを開いた状態にする。又、制御部４１は、吸引ポンプ２３の駆動制御を継続し、キャップ２６で封止されたノズル３３の空間６１内の減圧を行って、供給流路Ｋ内の空気乃至インクを吸引して行う。この第１の強力吸引動作におけるチョーク弁３０ａが閉じた状態から開くまでの時間をｔ１（閉弁時間）とする（図６参照）。なお、この場合、第１の吸引ステップで得られる最大負圧Ｐ１は、上流側の拡幅部である圧力室４６にトラップして保持される気泡の量が一定量以下となるように設定されている。又、本実施形態では、供給流路Ｋ内の負圧を圧力センサ８５にて検出するようにしているが、予め前記定常負圧に達するに必要な閉弁時間ｔ１のデータを試験等により得ておき、制御部４１は、タイマ（図示しない）で、吸引ポンプ２３の駆動時間からの時間を計時して、ｔ１時間経過した後、吸引ポンプ２３を停止制御するようにしてもよい。

このように、チョーク弁３０ａを開いた状態にすると、供給流路Ｋに蓄積されていた負圧と上流側との供給圧との圧力差によって、インクが一気に流動を始める。この結果、前記最大負圧Ｐ１の状態から、供給流路Ｋ内のインクを吸引されるため、第１の吸引ステップでは、前記最大負圧Ｐ１が作用することにより上流側の圧力室４６（拡幅部）にトラップはされていたが圧力室４６内で保持することができなかった気泡が排出され、一定量の気泡は、圧力室４６に残る。一方、下流側の上部フィルタ室６４（拡幅部）においても、前記最大負圧Ｐ１が作用することにより、一部の気泡が排出され、その代わりに上流側の圧力室４６から排出された、気泡が補填される。なお、制御部４１は、吸引ポンプ２３の駆動を図６に示すようにチョーク弁３０ａを開いた状態にしてから所定時間後に停止する。

上記のように第１の強力吸引動作が終了後、時間をおかないで引き続き第２の強力吸引動作が行われる。
（第２の強力吸引動作）
次に、第２の吸引ステップとして、制御部４１は、第２の強力吸引動作を行うように制御する。すなわち、制御部４１は、チョーク弁３０ａが、閉じているか否かを判定し、閉じていない場合には、制御部４１の制御によって、インク供給圧を制御することによりチョーク弁３０ａを閉じた状態にする。併せて制御部４１は、吸引ポンプ２３を駆動して、キャップ２６で封止されたノズル３３の空間６１内を減圧し、供給流路Ｋ内の空気乃至インクを吸引する。

そして、制御部４１は、タイマにてチョーク弁３０ａが閉じた状態からの経過時間を計時する。前記閉じている閉弁時間ｔ１よりも短い時間ｔ２が経過したとき、制御部４１は、インク供給圧を制御することによりチョーク弁３０ａを開いた状態にする。このように、制御部４１は、第１の強力吸引動作の場合よりも、チョーク弁３０ａを閉じている時間ｔ２（閉じた時から開く時までの時間：供給流路Ｋの一部を閉塞させた状態の継続時間）を短くすることにより、第１の強力吸引動作の最大負圧Ｐ１よりも最大負圧Ｐ２を小さくしている。最大負圧Ｐ２は第２の最大負圧に相当する。そして、この最大負圧Ｐ２は、圧力室４６から、新たな気泡が、流出されず、かつ、上部フィルタ室６４の気泡の一部が流出できるよう負圧とされている。このような負圧の設定は、制御部４１の吸引ポンプ２３のポンプ吸引速度や、時間ｔ２の長さ、供給流路Ｋ（上部フィルタ室６４，下部フィルタ室６５を含む）の断面積等の諸条件が予め決められた下で行われた試験等に基づいて、行うことができる。

一方、制御部４１は、吸引ポンプ２３の駆動制御を継続し、キャップ２６で封止されたノズル３３の空間６１内の減圧を行って、供給流路Ｋ内の空気乃至インクを吸引して行う。このように、チョーク弁３０ａを開いた状態にすると、供給流路Ｋに蓄積されていた負圧と上流側との供給圧との圧力差によって、インクが一気に流動を始める。なお、本実施形態では、吸引ポンプ２３の吸引速度は、制御部４１の制御により、第１の強力吸引動作、第２の強力吸引動作とも同じとしている。なお、制御部４１は、吸引ポンプ２３の駆動を図６に示すようにチョーク弁３０ａを開いた状態にしてから所定時間後に停止する。

このようにして、第２の強力吸引動作では、第１の強力吸引動作の最大負圧Ｐ１よりも小さい最大負圧Ｐ２で、吸引されるため、上流側の圧力室４６（拡幅部）でトラップされていた気泡は、排出されない。一方、下流側の上部フィルタ室６４（拡幅部）では、第１の強力吸引動作で排出されてトラップされた気泡が、第２の強力吸引動作の最大負圧Ｐ２により、排出される。そして、第２の強力吸引動作では、下流側の上部フィルタ室６４（拡幅部）は、上流側の圧力室４６（拡幅部）から気泡が排出されず、補填されないため、下流側の上部フィルタ室６４（拡幅部）にトラップされた気泡の量を減少させることができる。このようにして、多量の液体を排出することなく、効率的に液体を充填することができる。

特に、本実施形態のように、オフキャリッジタイプのプリンタ１０のように、供給流路Ｋが非常に長い流路を備えたタイプの液体吐出装置の場合、インク（すなわち、液体）の移動抵抗（損失水頭）の影響により、気泡を排除するための充分な流速を得ることが困難な場合、上記効果の享受は大きい。

又、第１実施形態では、吸引ポンプ２３により吸引動作が開始された場合、吸引動作が開始されてから、吸引ポンプ２３が持っている能力により、最大負圧に達するまでの間は、負圧は徐々に大きくなる（圧力の絶対値が低くなる）。このため、制御部４１により、吸引ポンプ２３を介しての最大負圧の制御は、吸引動作が開始されてからの継続時間の制御により行うことができる。

そこで、第１の強力吸引動作と第２の強力吸引動作において、吸引ポンプ２３の吸引速度が同じ場合、第２の強力吸引動作において、供給流路Ｋの一部を閉塞させた状態の継続時間を第１の強力吸引動作よりも短くすると、第２の強力吸引動作における最大負圧Ｐ２を第１の強力吸引動作の最大負圧Ｐ１よりも小さくできる。

又、本実施形態によれば、第１の強力吸引動作では、上流側の圧力室４６（拡幅部）よりもインクカートリッジ２２ａ〜２２ｄ（液体容器）側で閉塞されることにより、上流側の圧力室４６（拡幅部）の負圧を高めることができるので、圧力室４６の気泡（空気層）を効率よく排出して、液体を充填することができる。

又、本実施形態では、初期充填において、第１の強力吸引動作と、第２の強力吸引動作を行うため、多量の液体を排出することなく、効率的に液体を時融点することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図７を参照して説明する。第２実施形態では、第１のハード構成は、同じであるため、同一構成については、同一符号を付して、その説明を省略する。第２実施形態では、第２の強力吸引動作が異なる。

すなわち、制御部４１は、第１の強力吸引動作では、第１実施形態の第１の強力吸引動作における吸引ポンプ２３に対する制御と同じポンプ吸引速度Ｖ１で制御する。すなわち、吸引ポンプ２３は、連続的に駆動される。それに対して、制御部４１は、第２の強力吸引動作では、第１の強力吸引動作よりも遅いポンプ吸引速度Ｖ２（＜Ｖ１）となるように連続的に駆動制御する。

ポンプ吸引速度Ｖ２は、第１の強力吸引動作におけるチョーク弁３０ａが閉じた状態から開くまでの時間（閉弁時間）をｔ１とすると、第２の強力吸引動作においてもチョーク弁３０ａが閉じた状態から開くまでの時間ｔ２がｔ１と同じ時間に達したときに、第１実施形態で説明した最大負圧Ｐ２となるように設定するものとする。なお、キャップ２６内の空間６１内が最大負圧Ｐ２となるようにすればよいため、必ずしも、ｔ１＝ｔ２となるようにする必要はない。例えば、ポンプ吸引速度Ｖ２が、ポンプ吸引速度Ｖ１よりも遅いという条件を満足するのであれば、ｔ１＞ｔ２或いは、ｔ１＜ｔ２であってもよい。この場合、圧力センサ８５の検出により、キャップ２６内の空間６１内が、最大負圧Ｐ２となったとき、制御部４１は、チョーク弁３０ａを開くように、インク供給圧を制御する。

このように、第２実施形態では、第２の強力吸引動作においては、第１の強力吸引動作よりも吸引ポンプ２３のポンプ吸引速度Ｖ２を、第２の強力吸引動作のポンプ吸引速度Ｖ１よりも遅くすることにより、第２の強力吸引動作における最大負圧Ｐ２を第１の強力吸引動作の最大負圧Ｐ１よりも小さくできる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第２実施形態では、第２の強力吸引動作においては、吸引ポンプ２３を連続的に駆動することにより、第１の強力吸引動作のときよりもポンプ吸引速度を遅くした。これに代えて、第２の強力吸引動作において、吸引ポンプ２３を間欠的に駆動して、最大負圧Ｐ２（＜Ｐ１）を得るようにしてもよい。

なお、吸引ポンプ２３の間欠作動により、第２の強力吸引動作の最大負圧Ｐ２を第１の強力吸引動作の最大負圧Ｐ１よりも小さくできるのであれば、第１及び第２の強力吸引動作とも、吸引ポンプ２３の吸引速度は、必ずしも、同じである必要はなく、異なっていてもよい。要は、第２の強力吸引動作において、最大負圧Ｐ２が、第２の吸引ステップの方が第１の吸引ステップよりも小さくなればよい。

○ 前記各実施形態のチョーク弁３０ａの構成に代えて、圧力調整機構１７ａと、インクカートリッジ２２ａ〜２２ｄとの間の供給管１８ａを弾性材質にて形成し、該供給管１８ａを外部から当接及び当接解除が可能な開閉手段としてのストップ部材１００を設けても良い（図８参照）。このストップ部材１００は、例えば、ソレノイド等からなる駆動源Ｓの進退駆動により、供給管１８ａに対して、当接して閉塞、或いは当接が解除される。

又、制御部４１は、第１実施形態や、第２実施形態のチョーク弁３０ａの作動タイミングと同じタイミングで駆動源Ｓを制御して、供給管１８ａの一部を閉塞したり、閉塞を解除して、供給管１８ａのインクの流動を許容したりすることにより、第１実施形態や、或いは、第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

○ 第１及び第２実施形態において、第１の強力吸引動作を行った後、第２の強力吸引動作と、供給流路Ｋを開いた状態で、吸引ポンプ２３による吸引を行う通常吸引動作（通常吸引ステップ）のうち、少なくとも第２の強力吸引動作を行うようにしてもよい。例えば、通常吸引動作を、第２の強力吸引動作の前、或いは、後に行ってもよい。

このようにしても、第２の強力吸引動作の前後のいずれかに、通常吸引動作が行われても、第２の強力吸引動作により、下流側の上部フィルタ室６４（拡幅部）にトラップされた気泡の量を減少させることができる。この結果、多量の液体を排出することなく、効率的に液体を充填することができる。

○ 第１実施形態では、初期充填の際、通常吸引動作の後に、時間をおかずに第１の強力吸引動作と、第２の強力吸引動作を行うようにしている。しかし、この方法に限定するものではなく、第１実施形態で説明した初期充填（通常吸引動作、第１及び第２の強力吸引動作を含む）の後に、一定期間毎に、或いは、不定期に時間をおいて、第１の強力吸引動作と、第２の強力吸引動作を実行するようにしてもよい。

すなわち、制御部４１は、第１及び第２の強力吸引動作のタイムテーブルを備えるようにして、このタイムテーブルに基づいて、初期充填が終了した後、インターバルをおいてから、第１及び第２の強力吸引動作を行う。前記タイムテーブルには、初期充填終了した後に、次に、第１及び第２の強力吸引動作を実行するインターバルのデータ（例えば、１ヶ月毎や、或いは、不定間隔毎に実行するタイムスケジュール）が載っている。なお、タイムテーブルは、外部から書き換え可能な構成にして、任意に変更できるようにしてもよい。タイムテーブルが書き換え可能であると、インターバルが、可変できるため、インクの充填方法は装置の使用環境に応じた使い方ができる。

又、このようにした場合、初期充填の後、インターバルの間に、上流側の拡幅部に液体容器から運ばれてきた、気泡がトラップされたり、液体に溶存していた気体が気泡になってトラップされて気泡の量が増大する場合がある。このような場合においても、インターバルをおいて、第１の強力吸引動作と第２の強力吸引動作が実行されるため、多量の液体を排出することなく、効率的に液体を充填することができる。

○ 又、第１及び第２実施形態では、第１の強力吸引動作の後、第２の強力吸引動作を、時間をおかないで、すなわち、一連に行うようにしたが、第１の強力吸引動作の後、時間（インターバル）をおいて、第２の強力吸引動作を行うようにしてもよい。

例えば、制御部４１は、第１及び第２の強力吸引動作のタイムテーブルを備えるようにして、第１の強力吸引動作が終了した後は、このタイムテーブルに基づいて、第１の強力吸引動作が終了した後、インターバルをおいてから、第２の強力吸引動作を行う。前記タイムテーブルには、第１の強力吸引動作が終了した後に、次に、第２の強力吸引動作を実行するインターバルのデータ（例えば、１ヶ月毎や、或いは、不定間隔毎に実行するタイムスケジュール）が載っているようにする。なお、タイムテーブルは、外部から書き換え可能な構成にして、任意に変更できるようにしてもよい。タイムテーブルが書き換え可能であると、インターバルが、可変できるため、インクの充填方法は装置の使用環境に応じた使い方ができる。

このように実行しても、第２の強力吸引動作では、下流側の上部フィルタ室６４（拡幅部）は、上流側の圧力室４６（拡幅部）から気泡が排出されず、補填されないため、下流側の上部フィルタ室６４（拡幅部）にトラップされた気泡の量を減少させることができる。この結果、多量の液体を排出することなく、効率的に液体を充填することができる。

○ 第１及び第２実施形態では、初期充填は、通常吸引動作、第１及び第２の強力吸引動作で行うようにしたが、初期充填は、これらの組み合わせに限定するものではない。
例えば、初期充填の際には、第１の強力吸引動作と、供給流路Ｋを開いた状態で、吸引ポンプ２３による吸引を行う通常吸引ステップの組み合わせで行うようにしてもよい。ここでの、組み合わせとは、第１の強力吸引動作と通常吸引動作の順番は問わないということであり、どちらを先に制御部４１が実行するようにしてもよいということである。

このように、初期充填の際に、第１の強力吸引動作と通常吸引動作（通常吸引ステップ）を行うことにより、第１の強力吸引動作が実行されているため、第１の強力吸引動作における最大負圧Ｐ１が作用することにより上流側の圧力室４６（拡幅部）にトラップはされていたが保持することができなかった気泡を排出することができる。そして、この後、制御部４１は、インターバルを置いて、第２の強力吸引動作を行うようにする。

○ 上記各実施形態では、圧力調整機構１７ａは、自己封止弁として構成したが、自己封止弁に限定するものではなく、圧力ダンパの構成としてもよい。なお、圧力ダンパは、吐出ヘッド１４に搭載されるものであり、連通流路２７等を介してインクカートリッジ２２ａに接続され、該カートリッジからインクを吐出ヘッド１４に供給されるように構成されている。なお、この構成は、特許文献１に記載されているように公知であるため、説明を省略する。

第１実施形態の液体吐出装置の概略平面図。 プリンタにおける供給系と廃液系の概略構成を示す模式図。 圧力調整機構の断面図。 フィルタユニットの断面図。 プリンタにおける供給系と廃液系の概略構成を示す模式図。 第１及び第２の強力吸引動作のキャップ２６の内圧変化と、吸引ポンプの駆動のタイミングを示す説明図。 第２実施形態の第１及び第２の強力吸引動作のキャップ２６の内圧変化と、吸引ポンプの駆動のタイミングを示す説明図。 （a）、（ｂ）は他の実施形態のストップ部材１００の模式図。

符号の説明

１０…プリンタ（液体吐出装置）、１７ａ…圧力調整機構、２２ａ〜２２ｄ…液体容器、２３…吸引ポンプ（吸引手段）、２６…キャップ、２９…廃液チューブ（吸引ポンプ、キャップ２６とともに吸引手段を構成）、３０ａ…チョーク弁（開閉手段）、３３…ノズル、４１…制御部（制御手段）、４６…圧力室（上流側の拡幅部）、６４…上部フィルタ室（下流側の拡幅部）、Ｋ…供給流路、Ｐ１…最大負圧（第１の最大負圧）、Ｐ２…最大負圧（第２の最大負圧）

Claims (6)

1. 液体を貯溜する液体容器から前記液体を吐出するノズルに前記液体を供給する供給流路を備え、前記供給流路が、管状の流路と、前記管状の流路と連通されるとともに上流及び下流にそれぞれ位置する複数の拡幅部とを有し、前記ノズルから、前記供給流路内の気体又は液体を吸引する吸引手段を備えた液体吐出装置において、ユーザが該液体吐出装置を最初に使用するために前記液体容器から液体を前記供給流路に初期充填する前記供給流路の液体充填方法において、
   前記吸引手段により吸引を行い前記液体のメニスカスを少なくとも１つの前記拡幅部よりも下流側まで吸引する通常吸引ステップと、
   前記通常吸引ステップの後に実行され、供給流路の一部を閉塞させた状態で、吸引手段により吸引を行った後、閉塞した状態を解除して、複数の拡幅部のうち、上流側の拡幅部にトラップされた気泡を該拡幅部から排出する第１の吸引ステップと、
   前記第１の吸引ステップの後に実行され、供給流路の一部を閉塞させた状態で、第１の吸引ステップよりも最大負圧が小さくなるように、前記吸引手段により吸引を行った後、閉塞した状態を解除して、前記複数の拡幅部のうち、下流側の拡幅部にトラップされた気泡を排出する第２の吸引ステップを有することを特徴とする充填方法。
2. 前記通常吸引ステップ終了後、連続して前記第１の吸引ステップを実行し、該第１の吸引ステップ終了後、連続して前記第２の吸引ステップを実行することを特徴とする請求項１に記載の充填方法。
3. 前記第２の吸引ステップでは、供給流路の一部を閉塞させた状態の継続時間を第１の吸引ステップよりも短くすることにより、第１の吸引ステップの最大負圧よりも小さい最大負圧にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充填方法。
4. 前記第２の吸引ステップでは、前記吸引手段の吸引速度を第１の吸引ステップの吸引手段の吸引速度よりも遅くすることにより、第１の吸引ステップの最大負圧よりも小さい最大負圧にすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充填方法。
5. 第１の吸引ステップ及び第２の吸引ステップにおいて、供給流路の一部が閉塞される位置は、上流側の拡幅部よりも液体容器側であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の充填方法。
6. 液体を貯溜する液体容器から前記液体を吐出するノズルに前記液体を供給する供給流路と、前記供給流路の一部を開閉する開閉手段と、前記ノズルから、前記供給流路内の気体又は液体を吸引する吸引手段と、前記開閉手段及び前記吸引手段を制御する制御手段と備え、前記供給流路は、管状の流路と、前記管状の流路と連通されるとともに上流及び下流にそれぞれ位置する複数の拡幅部とを有している液体吐出装置であって、
   該液体吐出装置が最初に使用される場合には、前記制御手段は、前記開閉手段を制御して前記供給流路を開いた状態で前記吸引手段を制御して吸引を実行させた後、
   前記開閉手段を制御して前記供給流路の一部を閉塞させた状態で、前記吸引手段を制御して第１の最大負圧で吸引を実行させた後、前記開閉手段を制御して前記閉塞させた状態を解除し、
   その後、前記制御手段は、前記開閉手段を制御して前記供給流路の一部を閉塞させた状態で、前記吸引手段を制御して第１の最大負圧よりも小さい第２の最大負圧となるように吸引を実行させた後、前記開閉手段を制御して前記閉塞させた状態を解除することを特徴とする液体吐出装置。

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