JP4669307B2 - Liquid filling method and liquid filling apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、液体をワーク内に充填する充填方法及び装置に係り、民生用のインクジェットプリンタのタンク付ヘッドまたはカートリッジに充填する高粘度のインクに限らず、工業用の吐出装置、例えば有機EL(Electro-Luminescence)装置における発光層や正孔注入層、液晶装置におけるカラーフィルタ各種デバイスの金属配線、マイクロレンズなどの形成用に用いる液材吐出ヘッドに液材を充填する液体充填方法及び液体充填装置に関するものである。 The present invention relates to a filling method and apparatus for filling a work with liquid, and is not limited to high-viscosity ink filled in a tank head or cartridge of a consumer inkjet printer, but also an industrial discharge device such as an organic EL ( Liquid filling method and liquid filling apparatus for filling a liquid material discharge head used for forming a light emitting layer and a hole injection layer in an electro-luminescence device, a metal wiring of various devices of a color filter in a liquid crystal device, and a microlens It is about.
一般に、インクジェットプリンタのヘッドにインクを充填する場合においては、気泡の混入があるとインク吐出エネルギーとなる発熱による気泡の圧力やインク押し出しのための駆動体の圧力がうまくノズルまで伝わらずに、ヘッドのノズルからインクが吐出されない不具合が発生し易い。また、特に新品ヘッドの初期充填においては、ヘッド内部のインクに対するぬれ性が低く充填しにくい。そこで、気泡の混入をなくしてヘッド内部の隅々までインクの充填をすることを目的として種々の方法が取られている。 In general, when ink is filled in the head of an ink jet printer, if bubbles are mixed, the pressure of the bubbles due to heat generated as ink discharge energy or the pressure of the driving body for pushing out the ink is not transmitted to the nozzles well. The problem that ink is not ejected from the nozzles easily occurs. In particular, in the initial filling of a new head, the wettability with respect to the ink inside the head is low and the filling is difficult. Therefore, various methods have been taken for the purpose of filling the ink into every corner of the head without mixing bubbles.
例えば、ヘッド内にインクを注入しノズル側からインクの吸引を行って、ヘッド内にインクを充填させる方法が一般的に用いられている。この最も一般的であるヘッド内に充填したインクをヘッド外にノズル側から吸引して排出させる方法では、排出インクの無駄が多いため大幅なコストアップになっている。特に印字耐久性の観点から、インクの主流は染料系から顔料系に変わりつつあり、顔料系の高粘度のインクの場合には、インク内の気泡が流動しにくく、インク自体の移動もしにくいことから、吸引によるインクの排出を多量に行う必要があり、やはりインクの無駄によるコストアップを招いている。 For example, a method of filling ink into the head by injecting ink into the head and sucking ink from the nozzle side is generally used. This most common method of sucking and discharging the ink filled in the head from the nozzle side to the outside of the head greatly increases the cost due to the waste of discharged ink. In particular, from the viewpoint of printing durability, the mainstream of ink is changing from dye-based to pigment-based, and in the case of pigment-based high-viscosity ink, bubbles in the ink are difficult to flow and the ink itself is also difficult to move. Therefore, it is necessary to discharge a large amount of ink by suction, which also increases the cost due to waste of ink.
他のインクの充填方法として、例えば特許文献1には、液体吐出装置とその液体充填方法、及びデバイス製造装置とデバイス製造方法並びにデバイスとして、粘度の高い描画用液体を用いる場合であっても、所定の液体吐出特性を維持するために、液体吐出ヘッドに粘度の異なる液体の第1液体と第2液体を切り替えて充填させることによって気泡のない充填を完遂させることが記載されている。 As another ink filling method, for example, in Patent Document 1, a liquid ejection apparatus and a liquid filling method thereof, and a device manufacturing apparatus and a device manufacturing method and a device using a drawing liquid having a high viscosity, In order to maintain predetermined liquid discharge characteristics, it is described that filling without bubbles is completed by switching and filling the liquid discharge head with the first liquid and the second liquid having different viscosities.
また、特許文献2には、インク充填方法及びインク注入装置として、ヘッド、カートリッジ内に混入した空気が印字のカスレ、非吐出などの不具合を生ずるが、インクカートリッジ内を真空状態にし、ついでインクを充填することによって前記不具合を解決している。その充填方法としては、インクカートリッジに接続された引き抜き用タンクおも真空状態にする工程を具備し、インクカートリッジのインクをその真空状態のタンクに定量吸引する工程を備えてインクの充填を確実に行うことが記載されている。 Further, in Patent Document 2, as an ink filling method and an ink injection device, the air mixed in the head and the cartridge causes problems such as print blurring and non-ejection, but the ink cartridge is evacuated and then the ink is discharged. The problem is solved by filling. As the filling method, the drawing tank connected to the ink cartridge has a step of making the vacuum state, and the step of sucking the ink of the ink cartridge into the tank in the vacuum state is quantitatively sucked to ensure the ink filling. It is described to do.
また、特許文献3には、インクジェット記録装置及びインクジェットヘッドの液体充填方法並びにマイクロアレイ製造装置及びその吐出ヘッドの液体充填方法として、インクジェットヘッドにインクカートリッジまたはヘッドタンク内に貯留されたインクを充填する際、インクジェットヘッドのノズル開口面に気体透過性フィルタを介して吸引キャップを密着させ、吸引することにより前記吸引キャップ内の空気のみを吸引することにより、インクをノズル先端まで充填させることが記載されている。
しかしながら、従来技術の特許文献1には充填効率を向上するために初期は粘度の低いインク、内部が接液後に粘度の高いインクを使用して液体吐出特性を確保しようとしているが、粘度の違う2種類のインクを準備しなければならず、しかも排出を前提としているため、コストアップにつながっており、初期充填のインクは粘度の違いがあるために全てを排出する必要がある。 However, in Patent Document 1 of the prior art, in order to improve the filling efficiency, an attempt is made to secure liquid discharge characteristics by using an ink having a low viscosity at the beginning and an ink having a high viscosity after being in contact with the inside. Two types of ink must be prepared, and since it is assumed to be discharged, it leads to an increase in cost, and the initial filling ink has a difference in viscosity, and therefore it is necessary to discharge all.
また、特許文献2に記載のようなヘッドあるいはカートリッジ内を真空にして充填することは、ヘッドに一体的に装着されたヘッドタンクを具備する場合に、一般的に内部空間を大気圧に保持し、かつインク収容部からインク供給孔を通じて印字ヘッドへのインク供給を円滑にするため、前記インク供給孔とは別に大気連通孔が設けられているが、このようなヘッドタンクは、容量を大きくすることが好ましく、かつヘッドと一緒に印字紙上を走査することからヘッドタンクは軽量化せねばならないが、仮に大気雰囲気中で真空を利用してインク充填を行う場合に、大気圧に押しつぶされて変形してしまうため、強度の高い構成にせざるを得ない。これはヘッドを移動するキャリッジ自体の重量増加を招き、これを駆動する大きなモーターが必要になり、それによる振動の制振などプリンタ自体の大型化、高コスト化を招くという課題があった。 In addition, filling the head or cartridge in a vacuum as described in Patent Document 2 generally maintains the internal space at atmospheric pressure when the head tank is provided integrally with the head. In order to smoothly supply ink from the ink containing portion to the print head through the ink supply hole, an air communication hole is provided separately from the ink supply hole. However, such a head tank increases the capacity. It is preferable, and the head tank must be reduced in weight because it scans on the printing paper together with the head. However, if ink filling is performed in an air atmosphere using vacuum, it is crushed to atmospheric pressure and deformed. For this reason, it is unavoidable to use a structure with high strength. This increases the weight of the carriage itself that moves the head, necessitates a large motor for driving the carriage, and there is a problem in that the printer itself is increased in size and cost, such as vibration suppression.
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、民生用のインクジェットプリンタに限らず、工業用の吐出装置の液材吐出ヘッド等に用いるタンク付ヘッドまたはカートリッジにインク等の液体を充填する際、過度の圧力ストレスを発生させることなく、新品のタンク付ヘッドまたはカートリッジの初期充填であっても内部の隅々まで、液体内に気泡を侵入させずに注入する液体充填方法及び充填装置を提供することを目的とする。 The present invention is directed to solving the above-described problems of the prior art, and is not limited to consumer inkjet printers, but may include ink or the like for a tank-equipped head or cartridge used for a liquid material discharge head of an industrial discharge device. Liquid filling that fills all corners of the interior without introducing air bubbles into the interior of the tank, even when initially filling a new tank head or cartridge, without causing excessive pressure stress It is an object to provide a method and a filling device.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載された液体充填方法は、ワーク全体を浸漬することなく前記ワーク内に液体を充填する液体充填方法であって、液体の注入口を下側として前記ワークを気密構造のチャンバー内に載置する第1の工程と、前記チャンバー内を真空に近く減圧する第2の工程と、前記チャンバー内に配置されたキャップ部を前記注入口に密着する第3の工程と、前記チャンバー内の真空圧と液体を貯蔵した供給タンク内の大気圧との差圧により、前記キャップ部に接続された配管を介して、前記供給タンクから一定量の液体を前記ワーク内に充填する第4の工程と、エアー配管を介してキャップ部内とチャンバー内を連通して、該キャップ部内の圧力とチャンバー内の圧力を平衡状態として前記液体の充填を停止する第5の工程と、前記チャンバー内を加圧して前記エアー配管の内部に残留した液体を排出する第6の工程とからなる方法により、圧力平衡状態を利用してワークの構造によらず、また過度にワーク自体に圧力的負荷をかけることなく、速やかにワーク内部の隅々まで気泡を含まない液体を精度良く充填することができる。 In order to achieve the above object, a liquid filling method according to claim 1 of the present invention is a liquid filling method in which a liquid is filled in the work without immersing the whole work, and the liquid pouring is performed. A first step of placing the workpiece in an airtight chamber with the inlet on the bottom, a second step of reducing the pressure in the chamber to be close to a vacuum, and a cap portion disposed in the chamber. Due to the pressure difference between the third step closely contacting the inlet and the vacuum pressure in the chamber and the atmospheric pressure in the supply tank storing the liquid, it is fixed from the supply tank via the pipe connected to the cap part. A fourth step of filling a quantity of liquid into the work, and the inside of the cap part and the inside of the chamber are communicated with each other via an air pipe so that the pressure in the cap part and the pressure in the chamber are in an equilibrium state. By a method comprising a fifth step of stopping filling and a sixth step of pressurizing the inside of the chamber and discharging the liquid remaining in the air pipe, the structure of the workpiece is obtained using the pressure equilibrium state. Regardless of this, and without excessively applying a pressure load to the workpiece itself, it is possible to quickly and accurately fill the liquid containing no bubbles to every corner of the workpiece.
また、請求項2〜5に記載された液体充填方法は、請求項1の液体充填方法における第4の工程において、ワーク内に充填する液体の流量を調整する手段により流量を制御すること、さらに、流量を調整する手段は、配管の流入コンダクタンスを調整してワーク内に充填する液体の流量を制御すること、また流量を調整する手段は、液体の供給タンクの圧力を調整してワーク内に充填する液体の流量を制御すること、また流量を調整する手段は、キャップ部に接続した配管のバルブ開閉時間によりワーク内に充填する液体の流量を制御することにより、充填量の過注入を防いで精度良く充填でき、また充填処理を短縮化等の制御をすることもできる。 Further, in the liquid filling method described in claims 2 to 5, in the fourth step of the liquid filling method of claim 1, the flow rate is controlled by means for adjusting the flow rate of the liquid filled in the workpiece, The means for adjusting the flow rate controls the flow rate of the liquid filled in the work by adjusting the inflow conductance of the pipe, and the means for adjusting the flow rate adjusts the pressure of the liquid supply tank into the work. Controlling the flow rate of the liquid to be filled and the means for adjusting the flow rate prevent the overfilling of the filling amount by controlling the flow rate of the liquid to be filled in the work by the valve opening / closing time of the pipe connected to the cap part. Can be filled with high accuracy, and the filling process can be shortened.
また、請求項6〜8に記載された液体充填方法は、請求項1の液体充填方法における第5の工程において、ワーク内に充填する液体の流入量を検出する手段の結果に基づき液体の充填を停止すること、さらに、液体の流入量を検出する手段は、ワーク内に設けた電極を充填した液体で通電することによりワーク内の充填量を検出すること、また液体の流入量を検出する手段は、反射型または透過型の光センサを用いてワーク内の充填量を検出することにより、正確な液体の充填を行うことができる。
Further, in the fifth step of the liquid filling method according to the first aspect, the liquid filling method described in
また、請求項9,10に記載された液体充填方法は、請求項1の液体充填方法における第5の工程において、キャップ部とチャンバー間に設けたエアー配管を接続してキャップ部内の圧力とチャンバー内の圧力を平衡状態とすること、さらに、キャップ部とチャンバー間に設けたエアー配管は、配管の流入コンダクタンスを調整してキャップ部内の圧力とチャンバー内の圧力を平衡状態に制御することにより、液体の充填を停止でき、急激な圧力変動を起こすことなく平衡状態とすることができる。
Further, in the fifth step of the liquid filling method according to claim 1, the liquid filling method described in
また、請求項11,12に記載された液体充填方法は、請求項1〜10の液体充填方法におけるワークが、液体吐出孔と内外と連通する開口部として注入孔、大気連通孔の少なくとも1つを有し、液体吐出孔を注入口として用いること、さらに、ワークが、インクを吐出して印刷するインクジェットプリンタあるいは工業用の液材を吐出する装置に用いるタンク付ヘッドまたはカートリッジであることにより、可撓性のワークであっても、またインクや液材など粘度の高い液体であっても、過度にワーク自体に圧力的負荷をかけることなく、速やかにワーク内部の隅々まで気泡を含まない液体を充填することができる。 In addition, in the liquid filling method according to claims 11 and 12, the work in the liquid filling method according to claims 1 to 10 is at least one of an injection hole and an air communication hole as an opening communicating with the liquid discharge hole and the inside and outside. And using the liquid discharge hole as the injection port, and further, the work is a tank-equipped head or cartridge used in an inkjet printer for discharging and printing ink or an apparatus for discharging an industrial liquid material. Even if it is a flexible workpiece or a highly viscous liquid such as ink or liquid material, it does not contain air bubbles in every corner of the workpiece without excessively applying a pressure load to the workpiece itself. It can be filled with liquid.
請求項13〜15に記載された液体充填装置は、ワーク内に液体を充填する液体充填装置であって、大気圧に対して加圧と減圧時の機密性を保つチャンバーと、チャンバー内にワークの液体注入口を下側にして載置するホルダー部と、注入口に当接し機密性を保ちながらワークに液体を充填するため上下動するように前記チャンバー内に配置されたキャップ部と、前記ワーク内に充填する液体の流入量を検出する検出手段と、前記キャップ部内の圧力とチャンバー内の圧力を平衡状態にすべく、前記チャンバーとキャップ部間を連通するエアー配管と、気密構造にある液体の供給タンクとを備え、前記チャンバー内の真空圧と液体を貯蔵した供給タンク内の大気圧との差圧により、前記キャップ部に接続された配管を介して、前記供給タンクに貯蔵された液体を前記ワークに供給し、次いで、前記エアー配管を介して、前記チャンバーとキャップ部間を連通してキャップ部内の圧力とチャンバー内の圧力を平衡状態にして前記ワークへの液体の供給を停止すること、またワークが、液体吐出孔と内外と連通する開口部として注入孔、大気連通孔の少なくとも1つを有し、液体吐出孔を注入口として用いること、またワークが、インクを吐出して印刷するインクジェットプリンタあるいは工業用の液材を吐出する装置に用いるタンク付ヘッドまたはカートリッジである構成によって、圧力平衡状態を利用してワークの構造によらず、また過度にワーク自体に圧力的負荷をかけることなく、速やかにワーク内部の隅々まで気泡を含まない液体を精度良く充填することができる。 The liquid filling apparatus according to any one of claims 13 to 15, which is a liquid filling apparatus for filling a work with a liquid, a chamber for maintaining confidentiality during pressurization and decompression with respect to atmospheric pressure, and a work in the chamber. A holder part for placing the liquid injection port on the lower side, a cap part arranged in the chamber so as to move up and down in order to fill the work with liquid while keeping confidentiality while contacting the injection port, A detection means for detecting an inflow amount of the liquid filled in the workpiece, an air pipe communicating between the chamber and the cap portion, and an airtight structure in order to balance the pressure in the cap portion and the pressure in the chamber. A liquid supply tank, and the supply tank via a pipe connected to the cap portion by a differential pressure between a vacuum pressure in the chamber and an atmospheric pressure in the supply tank storing the liquid The stored liquid is supplied to the work, and then the chamber and the cap are communicated with each other via the air pipe so that the pressure in the cap and the pressure in the chamber are in an equilibrium state. The supply is stopped, the work has at least one of an injection hole and an air communication hole as an opening communicating with the liquid discharge hole and the inside and outside, and the liquid discharge hole is used as the injection hole. The structure is a head or cartridge with a tank that is used in an inkjet printer that discharges and prints, or an apparatus that ejects industrial liquid materials. Without applying a pressure load, it is possible to quickly and accurately fill a liquid containing no bubbles to every corner of the work.
本発明によれば、タンク付ヘッドあるいはカートリッジが可撓性のワークであり、またインクや液材など粘度の高い液体であっても、圧力平衡状態を利用してワークの構造によらず、また過度にワーク自体に圧力的負荷をかけることなく、製造直後の新しいワーク内への初期充填であっても、速やかにワーク内部の隅々まで気泡を含まない液体を無駄なく充填することができ、また、気泡混入のないインクが充填され安定したインクの吐出ができ、微細なインク流路の隅々にインクが接液したインクジェットヘッドが得られ、これを搭載するキャリッジ等の軽量化を図り印刷処理の高速化することもできるという効果を奏する。 According to the present invention, the tank-equipped head or cartridge is a flexible work, and even if it is a highly viscous liquid such as ink or liquid material, the pressure equilibrium state is used regardless of the structure of the work. Without excessive pressure load on the workpiece itself, even in the initial filling into a new workpiece immediately after manufacturing, it is possible to quickly fill liquids without bubbles to every corner of the workpiece without waste. Ink-jet heads that are filled with ink that is free of air bubbles and that can discharge ink stably and have ink in contact with every corner of the fine ink flow path are obtained. There is an effect that the processing speed can be increased.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態におけるインクジェットプリンタのタンク付ヘッドまたはカートリッジ内にインクを充填する液体充填装置の概略構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid filling apparatus that fills ink in a tank-equipped head or cartridge of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、気密構造を有するチャンバー9の内部は、ワークとしてのタンク付ヘッド7のノズル面7aを下側にして着脱自在に載置するホルダー部9aを備えている。キャップ部8はタンク付ヘッド7のノズル面7aに当接可能なようにベローズあるいはOリング等でシールされて気密を保つ構造になっており、チャンバー9内で真空を保ったまま上下できるようになっている。
As shown in FIG. 1, the inside of the
また、タンク付ヘッド7の上部には大気連通孔7bがあり、タンク付ヘッド7内部と外部が連通した構造となっており、またその他に、後でインクを追加補充する注入孔を有していても良く、開口部分を1つのみ有する袋状の形態にはなっていない。 Further, there is an air communication hole 7b in the upper part of the tank head 7 so that the inside and outside of the tank head 7 communicate with each other, and in addition, there is an injection hole for replenishing ink later. It does not have to be in the form of a bag having only one opening.
真空ポンプ6に接続された真空バルブ1は、チャンバー9内を真空にする場合に開かれる。さらに、真空ポンプ6は真空バルブ3を介してやはり気密構造のインク貯蔵部12内も真空にすることができるように接続されている。
The vacuum valve 1 connected to the
また、三方弁2により、インク貯蔵部12からキャップ部8間を連通してインクを流動搬送する供給バイパス17と、チャンバー9からキャップ部8間を連通するエアーバイパス10を切り替えられる構成になっている。このチャンバー9からキャップ部8間を連通するエアーバイパス10の途中にはインクパン13が配置されていて、ストップバルブ4によって連通を切断できるようになっている。
Further, the three-way valve 2 is configured to switch between the supply bypass 17 that communicates between the ink storage section 12 and the
チャンバー9には、真空破壊に用いる開放バルブ5が接続されており、真空破壊時には開放バルブ5によってチャンバー9内にドライで清浄な窒素または空気を、レギュレーター11を介して導入し真空破壊、もしくは内部加圧を行えるようになっている。
An open valve 5 used for vacuum break is connected to the
インク貯蔵部12も同様に開放バルブ14が配置されており、やはりドライで清浄な窒素または空気を、レギュレーター16を介してインク貯蔵部12に導入することができ、真空破壊、もしくは内部加圧を行えるようになっている。 Similarly, the ink storage unit 12 is provided with an opening valve 14, and dry and clean nitrogen or air can be introduced into the ink storage unit 12 through the regulator 16, and vacuum breakage or internal pressurization can be performed. It can be done.
次に、本実施の形態について、図2に示すフローチャートに基づき、タンク付ヘッドにインク貯蔵部にあるインクを充填する動作について図1を参照しながら説明する。 Next, the operation of filling the ink with the ink in the ink storage section into the tank-equipped head will be described with reference to FIG. 1 based on the flowchart shown in FIG.
インク貯蔵部12に貯蔵されたインクは、例えばスターラーなどで攪拌されながら、圧力ゲージ(図示せず)からのフィードバックにより所定の弱真空度に保ち、常に内部に貯留されたインクの気泡を脱気している状態で待機している。この場合の真空度としては、過度の水分蒸発を避けるために常温における水の飽和蒸気圧よりは若干高いことが望ましい。 The ink stored in the ink storage unit 12 is maintained at a predetermined weak vacuum level by feedback from a pressure gauge (not shown) while being agitated by, for example, a stirrer, and the air bubbles of the ink stored inside are always degassed. Waiting in a state where In this case, the degree of vacuum is preferably slightly higher than the saturated vapor pressure of water at room temperature in order to avoid excessive water evaporation.
この状態で液体充填装置は真空バルブ1、ストップバルブ4、開放バルブ5,14は閉じており、三方弁2はチャンバー9からキャップ部8間のエアーバイパス10で連通の状態にあり、また真空バルブ3は開いておりインク貯蔵部12は真空状態にあり、キャップ部8は下降していてタンク付ヘッド7のノズル面7aとの当接位置にはない。
In this state, the liquid filling device is closed with the vacuum valve 1, the stop valve 4, and the open valves 5 and 14, and the three-way valve 2 is in communication with the air bypass 10 between the
まず、チャンバー9内にタンク付ヘッド7を、ノズル面7aを下側にして載置する(S1)。タンク付ヘッド7の載置後にチャンバー9を、例えばOリング等でシールされた扉などにより気密状態に密閉して、さらに真空バルブ1を開いて真空ポンプ6によりチャンバー9内を概ね真空にする(S2)。
First, the tank-equipped head 7 is placed in the
チャンバー9内が所定の真空度に達したことを真空ゲージ等で確認した後、真空バルブ1を閉じて、次に、キャップ部8を上昇させてタンク付ヘッド7の下側にあるノズル面7aに当接し密着させる(S3)。
After confirming that the inside of the
この際、キャップ部8の当接部分の材質は密閉度を増すために、密着度の高い材料として、望ましくはゴムなどを用いる方が良い。また、真空度の確認とキャップ部8の上昇は、真空ゲージの接点を利用し、モーターもしくはエアーシリンダを用いてプログラムシーケンサーなどにより自動化しても良い。
At this time, the material of the contact portion of the
次に、真空バルブ3を閉じた後に開放バルブ14を開いて、清浄でドライな窒素もしくは空気を導入して、脱気のために概ね真空状態にあるインク貯蔵部12の内部を概ね大気圧とする(S4)。インク貯蔵部12に具備された圧力ゲージ(図示せず)により大気圧を確認した後、三方弁2をインク貯蔵部12からキャップ部8間を連通す供給バイパス17に切り替える(S5)。 Next, after the vacuum valve 3 is closed, the release valve 14 is opened, clean and dry nitrogen or air is introduced, and the inside of the ink storage unit 12 which is in a vacuum state for deaeration is set to a substantially atmospheric pressure. (S4). After the atmospheric pressure is confirmed by a pressure gauge (not shown) provided in the ink storage unit 12, the three-way valve 2 is switched to the supply bypass 17 that communicates between the ink storage unit 12 and the cap unit 8 (S5).
すると、チャンバー9内の真空圧とインク貯蔵部12の大気圧の差圧により、インク貯蔵部12内部のインクがキャップ部8を通してタンク付ヘッド7のインク注入口のノズル面7aから進入し、タンク付ヘッド7の内部にインクが充填されていくことになる(S6)。
Then, due to the pressure difference between the vacuum pressure in the
このとき、チャンバー9内の真空圧とインク貯蔵部12の大気圧の差圧が急激にインクを押し上げるので、急激に充填されることがある。それを防ぐために、例えば供給バイパス17にインクの流入コンダクタンスを調整できるように流量調整弁15aを設けるか、あるいはオリフィスを設けるなどしてインク流量を調整する。または、真空バルブ3を開くなどしてインク貯蔵部12内の圧力を低めに調整して、差圧の衝撃に対して突発的にインクがタンク付ヘッド7内に進入することを防ぐことが望ましい。
At this time, since the pressure difference between the vacuum pressure in the
また、これらの方法はインクの進入あるいは経過時間ととともに、次第に変化させることが可能なプログラマブルな機構が具備されているとさらに良い。具体的には、インクの進入が進むにつれて流入コンダクタンス、あるいはチャンバー9内とインク貯蔵部12内の差圧を変化させられることが望ましい。
Further, it is better that these methods are provided with a programmable mechanism that can be gradually changed along with the ink entry or the elapsed time. Specifically, it is desirable that the inflow conductance or the differential pressure in the
やがて所定のインク量がタンク付ヘッド7の内部に充填されることになるが、その量を一定にするために充填するインク量を検出する方法、あるいは三方弁2を切り替える切替時間を一定に設定する方法などにより、充填するインク量を調整する(S7)。 Eventually, a predetermined amount of ink will be filled into the tank-equipped head 7. In order to make the amount constant, a method for detecting the amount of ink to be filled or a switching time for switching the three-way valve 2 is set constant. The amount of ink to be filled is adjusted (S7).
インクの量を検出する場合においては、その検出方法として予めタンク付ヘッド7に具備された電極の通電をもってインクの充填量を検出するか、タンク付ヘッドが透明な材質の場合においては、反射型あるいは透過型の光センサを用いて非接触で検出しても良い。 In the case of detecting the amount of ink, as the detection method, the ink filling amount is detected by energization of an electrode provided in the tank head 7 in advance, or when the tank head is made of a transparent material, the reflection type is used. Or you may detect non-contact using a transmission type optical sensor.
前記の方法でインクの充填所定量を検出したことが確認できたら(S7のYes)、三方弁2をチャンバー9からキャップ部8間のエアーバイパス10の連通に切り替える。これにより、キャップ部8内の圧力とチャンバー9内の圧力に差がなくなり平衡状態となってインクの充填が停止する(S8)。
When it is confirmed that the predetermined amount of ink filling has been detected by the above method (Yes in S7), the three-way valve 2 is switched to the communication of the air bypass 10 between the
その際、大気圧であったキャップ部8側からチャンバー9側に流れが発生するため、インクがエアーバイパス10内に流入することになる。この急激な圧力変化によるインクの流入する度合いを少なくするために、エアーバイパス10の経路に流量調整弁15bを設けることが望ましい。
At that time, since a flow is generated from the
また、インク貯蔵部12においては、再び開放バルブ14を閉じて内部の貯留インクの気泡を脱気している状態に戻して、次のタンク付ヘッド7がチャンバー9内に載置されるまで待機する。
Further, in the ink storage unit 12, the release valve 14 is closed again to return to the state where the bubbles of the stored ink are deaerated, and waiting until the next head with tank 7 is placed in the
その後、5秒ほど待ってインクの状態が落ち着いてから、タンク付ヘッド7のノズル面7aに当接していたキャップ部8を降下させる(S9)。これらも自動化されているとなお良い。
Then, after waiting for about 5 seconds, the ink state has settled, and the
次に、開放バルブ5を開いてチャンバー9内へドライで清浄な窒素あるいは空気を導入し、概ね大気圧になったことを真空ゲージ等で確認後、ストップバルブ4を開いて先ほどエアーバイパス10に流入して貯まったインクを、インクパン13内に排出する(S10)。
Next, the open valve 5 is opened, dry and clean nitrogen or air is introduced into the
充分にエアーバイパス10内の残りインクが排出される、例えば一定時間排出した後に、開放バルブ5を閉じて先ほどのレギュレーター11からパージ用空気の導入を止めて、しばらくしてからストップバルブ4も閉じる。 The remaining ink in the air bypass 10 is sufficiently discharged. For example, after discharging for a certain period of time, the release valve 5 is closed, the introduction of the purge air from the regulator 11 is stopped, and the stop valve 4 is also closed after a while. .
チャンバー9内部はもう大気圧に戻っているのでチャンバー9内からタンク付ヘッド7を取り出して充填は完了する(S11)。これを繰り返すことによって次々に気泡のないインクの充填を行うことができる。
Since the inside of the
以上のことから、チャンバー内で載置し真空状態とすることで、タンク付ヘッドの内外に差圧が生じることなくインクの充填を行うことができ、気泡の混入がなく充填されて軽量化したタンク付ヘッドを用いたインクジェットヘッドが得られる。 From the above, by placing in a chamber and making it in a vacuum state, ink can be filled without causing a pressure difference between the inside and outside of the tank-equipped head. An ink jet head using a head with a tank is obtained.
本発明に係る液体充填方法及び液体充填装置とインクジェットヘッドは、タンク付ヘッドあるいはカートリッジが可撓性のワークであり、またインクや液材など粘度の高い液体であっても、圧力平衡状態を利用してワークの構造によらず、また過度にワーク自体に圧力的負荷をかけることなく、速やかにワーク内部の隅々まで気泡を含まない液体を無駄なく充填することができ、また、気泡混入のないインクが充填され安定したインクの吐出ができ、微細なインク流路の隅々にインクが接液したインクジェットヘッドが得られ、民生用のインクジェットプリンタや工業用の吐出装置の液材吐出ヘッドのタンク付ヘッドまたはカートリッジへの液体充填に有用である。 The liquid filling method, the liquid filling apparatus, and the ink jet head according to the present invention use a pressure equilibrium state even if the head with a tank or the cartridge is a flexible work, and even a highly viscous liquid such as ink or liquid material. As a result, it is possible to quickly fill liquids that do not contain bubbles to every corner of the workpiece without waste, regardless of the structure of the workpiece and without excessively applying pressure to the workpiece itself. Inkjet heads filled with unfilled ink and capable of stable ink discharge, and ink in contact with every corner of the fine ink flow path, are obtained, and the liquid material discharge heads of consumer inkjet printers and industrial discharge devices are obtained. Useful for filling liquid in tanked heads or cartridges.
1,3 真空バルブ
2 三方弁
4 ストップバルブ
5,14 開放バルブ
6 真空ポンプ
7 タンク付ヘッド
7a ノズル面
7b 大気連通孔
8 キャップ部
9 チャンバー
9a ホルダー部
10 エアーバイパス
11,16 レギュレーター
12 インク貯蔵部
13 インクパン
15a,15b 流量調整弁
17 供給バイパス
1, 3 Vacuum valve 2 Three-way valve 4 Stop valve 5, 14
Claims (15)
液体の注入口を下側として前記ワークを気密構造のチャンバー内に載置する第1の工程と、前記チャンバー内を真空に近く減圧する第2の工程と、前記チャンバー内に配置されたキャップ部を前記注入口に密着する第3の工程と、前記チャンバー内の真空圧と液体を貯蔵した供給タンク内の大気圧との差圧により、前記キャップ部に接続された配管を介して、前記供給タンクから一定量の液体を前記ワーク内に充填する第4の工程と、エアー配管を介してキャップ部内とチャンバー内を連通して、該キャップ部内の圧力とチャンバー内の圧力を平衡状態として前記液体の充填を停止する第5の工程と、前記チャンバー内を加圧して前記エアー配管の内部に残留した液体を排出する第6の工程とからなることを特徴とする液体充填方法。 A liquid filling method for filling a liquid in the work without immersing the whole work,
A first step of placing the work in an airtight chamber with the liquid inlet on the bottom, a second step of reducing the pressure in the chamber close to a vacuum, and a cap portion disposed in the chamber The supply through the pipe connected to the cap portion by a differential pressure between the vacuum pressure in the chamber and the atmospheric pressure in the supply tank storing the liquid. A fourth step of filling a certain amount of liquid from the tank into the work, and the inside of the cap portion and the inside of the chamber are communicated with each other via an air pipe so that the pressure in the cap portion and the pressure in the chamber are in an equilibrium state. A liquid filling method comprising: a fifth step of stopping the filling of the liquid and a sixth step of pressurizing the chamber to discharge the liquid remaining in the air pipe.
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