JP2006198845A - 充填方法、及び液体吐出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
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。
【解決手段】
第1の強力吸引動作では、チョーク弁30aを閉塞させた状態で、吸引ポンプ23により吸引を行った後、閉塞した状態を解除して、上流側の圧力室46にトラップされた気泡を排出する。次の第2の強力吸引動作では、チョーク弁70aを閉塞させた状態で、第1の強力吸引動作よりも最大負圧が小さい最大負圧となるように、吸引ポンプ23により吸引を行った後、閉塞した状態を解除して、下流側の上部フィルタ室64にトラップされた気泡を排出する。
【選択図】 図2
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。
【解決手段】
第1の強力吸引動作では、チョーク弁30aを閉塞させた状態で、吸引ポンプ23により吸引を行った後、閉塞した状態を解除して、上流側の圧力室46にトラップされた気泡を排出する。次の第2の強力吸引動作では、チョーク弁70aを閉塞させた状態で、第1の強力吸引動作よりも最大負圧が小さい最大負圧となるように、吸引ポンプ23により吸引を行った後、閉塞した状態を解除して、下流側の上部フィルタ室64にトラップされた気泡を排出する。
【選択図】 図2
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。
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、下流側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側にそれぞれ位置する一対の拡幅部とを有し、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ける、前記供給流路の液体充填方法において、前記液体容器と上流側の拡幅部間の供給流路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、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、上流側の拡幅部と下流側の拡幅部間の供給流路を閉塞させた状態で、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、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。
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、本発明の充填方法は、第1の吸引ステップでは、液体容器と上流側の拡幅部間の供給流路を閉塞させた状態で、ノズルから吸引手段により吸引を行う。この場合、第1の吸引ステップでは、閉塞されて負圧が上昇し、負圧が上昇した所定の負圧のときに、液体容器と上流側の拡幅部間の供給流路の閉塞を解除する。すると、閉塞状態において上昇した結果の最大負圧が作用することにより、急激な液体の流動が発生し、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、前記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。
第2の吸引ステップでは、上流側の拡幅部と下流側の拡幅部間の供給流路が閉塞された状態で、ノズルから吸引手段により吸引を行い、負圧を上昇させて、所定の最大負圧に達したときに、上流側の拡幅部と下流側の拡幅部間の供給流路の閉塞を解除する。なお、このとき、液体容器と上流側の拡幅部間の供給流路も閉塞を解除する。すると、このときの最大負圧が、下流側の拡幅部に作用することにより、急激な液体の流動が発生し、該下流側部の拡幅部にトラップされていた気泡が液体とともに排出される。
一方、第2の吸引ステップでは、前記最大負圧まで高められた負圧は、上流の拡幅部に達するまでに失われ、上流の拡幅部に液体が、充填される際には、供給流路が開いた状態から吸引を開始する通常の吸引となんらかわりがなくなる。この結果、上流の拡幅部にトラップされている気泡が、排出されることが抑制され、下流側の拡幅部は、上流側の拡幅部から気泡が補填されにくくなるため、下流側の拡幅部の気泡の量を減少させることができる。
この結果、下流側の拡幅部にトラップされた気泡の量を少なくするために液体の排出量を少なくでき、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、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初期充填として、前記第1の吸引ステップと第2の吸引ステップとを行うことを特徴とする。
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。
このように、第1の吸引ステップと第2の吸引ステップとを、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初期充填において、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。
このように、第1の吸引ステップと第2の吸引ステップとを、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初期充填において、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。
又、前記初期充填の後に、インターバルをおいて、第2の吸引ステップ、又は、供給流路を開いた状態で、前記吸引手段による吸引を行う通常吸引ステップを行うことを特徴とする。
このように、初期充填の後において、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、初期充填終了後、インターバルをおいて、第2の吸引ステップが実行されると、下流側の拡幅部にトラップされた気泡を排出できる。又、初期充填終了後、インターバルをおいて、通常吸引ステップが実行されると、上流及び下流側の拡幅部にトラップされた気泡を排出できる。
又、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初期充填として、前記第1の吸引ステップと、供給流路を開いた状態で、前記吸引手段による吸引を行う通常吸引ステップのうち、少なくとも第1の吸引ステップを行い、インターバルをおいて、第2の吸引ステップを行うことを特徴とする。
初期充填として、第1の吸引ステップと通常吸引ステップの両ステップを実行する場合、その実行順序は問わない。このように初期充填として、第1の吸引ステップと通常吸引ステップのうち、少なくとも第1の吸引ステップが行われることにより、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、前記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。そして、インターバルの間では、下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。この場合においても、第2の吸引ステップが実行されることにより、下流側の拡幅部にトラップされた気泡を排出できる。
又、第1の吸引ステップよりも第2の吸引ステップの方が、最大負圧が小さくなるように吸引手段の吸引を行うことを特徴とする。
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。
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。
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小さくすると、例えば、上流側の拡幅部と下流側の拡幅部間が短い場合、特に好都合である。上流側の拡幅部と下流側の拡幅部間が短い場合、第2の吸引ステップで、上流側の拡幅部、下流側の拡幅部間の閉塞が解除された際に、最大負圧が十分に減衰しないで、上流側の拡幅部に達する虞がある。しかし、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小さくしておけば、より確実に最大負圧まで高められた負圧を、上流の拡幅部に達するまでに失わせることができる。
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。
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、前記第2の吸引ステップでは、前記吸引手段を間欠作動させることにより、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。
例えば、第1の吸引ステップと第2の吸引ステップとで、吸引手段の吸引速度を同じとし、第1の吸引ステップでは、吸引手段を連続作動し、第2の吸引ステップでは、間欠作動することにより、第1の吸引ステップの最大負圧よりも第2の吸引ステップの最大負圧を小さくすることができる。
例えば、第1の吸引ステップと第2の吸引ステップとで、吸引手段の吸引速度を同じとし、第1の吸引ステップでは、吸引手段を連続作動し、第2の吸引ステップでは、間欠作動することにより、第1の吸引ステップの最大負圧よりも第2の吸引ステップの最大負圧を小さくすることができる。
なお、吸引手段の間欠作動により、第2の吸引ステップの最大負圧を第1の吸引ステップよりも小さくできるのであれば、第1及び第2の吸引ステップとも、吸引手段の吸引速度は、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、最大負圧が、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。
又、第1の吸引ステップを行った後は、第2の吸引ステップと、供給流路を開いた状態で、吸引手段による吸引を行う通常吸引ステップのうち、少なくとも第2の吸引ステップを行うことを特徴とする。
第1の吸引ステップを行った後は、少なくとも第2の吸引ステップが実行される。そして、通常吸引ステップを、第2の吸引ステップの前、或いは、後に行ってもよい。第2の吸引ステップの前後のいずれかに、通常吸引ステップを行っても、第2の吸引ステップにより、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、効率的に液体を充填することができる。
又、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初期充填の後に、インターバルをおいて、第1の吸引ステップと、第2の吸引ステップを実行することを特徴とする。
このように、初期充填の後において、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、初期充填終了後、インターバルをおいて、第1の吸引ステップと第2の吸引ステップが実行されるため、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、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であって、該供給流路は、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側にそれぞれ位置する一対の拡幅部とを有していることと、前記液体容器と上流の拡幅部間の供給流路を開閉する第1の開閉手段と、前記一対の拡幅部間の供給流路を開閉する第2の開閉手段と、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、前記第1、第2の開閉手段及び前記吸引手段を制御する制御手段と備え、前記制御手段は、前記第1の開閉手段を制御して、前記液体容器と上流の拡幅部間の供給流路を閉塞させた状態で、前記吸引手段を制御して吸引を実行させた後、前記第1の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、前記第2の開閉手段を制御して前記一対の拡幅部間の供給流路を閉塞させた状態で、前記吸引手段を制御して吸引を実行させた後、前記第2の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、それに対して、本発明の液体吐出装置の制御手段は、液体容器と上流側の拡幅部間の供給流路を第1の開閉手段にて閉塞させた状態で、ノズルから吸引手段により吸引するように制御する。この結果、供給流路では、閉塞されて負圧が上昇し、負圧が上昇した所定の負圧のときに、制御手段は、第1の開閉手段にて、液体容器と上流側の拡幅部間の供給流路の閉塞を解除するように制御する。
すると、閉塞状態において上昇した結果の最大負圧が作用することにより、急激な液体の流動が発生し、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、前記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、制御手段は、第2の開閉手段を制御して上流側の拡幅部と下流側の拡幅部間の供給流路を閉塞させた状態で、ノズルから吸引手段により吸引を行鵜養に制御する。この結果、供給流路では、負圧が上昇する。そして、所定の最大負圧に達したときに、制御手段は、第2の開閉手段を制御して、上流側の拡幅部と下流側の拡幅部間の供給流路の閉塞を解除する。なお、このとき、制御手段は、第1の開閉手段を制御して、液体容器と上流側の拡幅部間の供給流路も閉塞を解除する。すると、このときの最大負圧が、下流側の拡幅部に作用することにより、急激な液体の流動が発生し、該下流側部の拡幅部にトラップされていた気泡が液体とともに排出される。
一方、前記最大負圧まで高められた負圧は、上流の拡幅部に達するまでに失われ、上流の拡幅部に液体が、充填される際には、供給流路が開いた状態から吸引を開始する通常の吸引となんらかわりがなくなる。この結果、上流の拡幅部にトラップされている気泡が、排出されることが抑制され、下流側の拡幅部は、上流側の拡幅部から気泡が補填されにくくなるため、下流側の拡幅部の気泡の量を減少させることができる。
この結果、下流側の拡幅部にトラップされた気泡の量を少なくするために液体の排出量を少なくでき、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。
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1〜8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。
(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、チョーク弁70a〜70d、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2〜6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、廃液系は、インクカートリッジ22aの供給系、廃液系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は第1の開閉手段に相当する。
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は第1の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、供給流路Kのインクの供給/遮断(チョーク)を制御することが可能とされている。
図3(a)は、チョーク弁30aの具体的な構成を示す説明図である。同図に示すように、合成樹脂からなる基材51の一側面に、凹部58が形成されている。凹部58の底面には、基材51に貫通形成された導入路53が開口されている。導入路53は、インクカートリッジ22a側の供給管18aに連通されている(図2参照)。又、凹部58の底面には、凸部54が形成され、凸部54の上面では、導出路55が開口されている。導出路55は、基材51に貫通形成され、圧力調整機構17aの供給管18aに連通されている(図2参照)。
図3(b)に示すように、該凹部58は、可撓性材質からなるフィルム56が凹部58側に弛みを持たせた状態で基材51の一側面に固着されることにより、封止されている。この結果、凹部58内側面(底面を含む)と、フィルム56とによって、密閉された圧力部屋57が形成されている。圧力部屋57にインクが供給されていない状態(インク供給圧が付与されていない状態)では、図3(b)に示す状態であり、すなわち、大気圧により、フィルム56が、凸部54の導出路55を閉鎖し、導入路53と導出路55とが遮断された状態(閉弁された状態)となっている。
ここで、インクがインクカートリッジ22aからチョーク弁30aに供給されると、インクは導入路53を通じて圧力部屋57に流入する。圧力部屋57内のインクが増加すると、フィルム56は、図3(a)に示すように凸部54から離間し、すなわち、ノズル33と導出路55とが通じた状態(開弁された状態)となる。
(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。
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4は、圧力調整機構17aの一例を断面構造で示している。図4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。
図4は、圧力調整機構17aの一例を断面構造で示している。図4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。
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。
(チョーク弁70a)
連通流路27の途中には、チョーク弁70aが設けられている。チョーク弁70aは第2の開閉手段に相当する。
連通流路27の途中には、チョーク弁70aが設けられている。チョーク弁70aは第2の開閉手段に相当する。
該チョーク弁70aは、例えば、電磁弁等により構成されており、制御部41からの制御信号に基づいて、開弁又は閉弁が可能である。チョーク弁70aは、開弁されると、インクをフィルタユニット60を介して吐出ヘッド14に対し供給する。又、チョーク弁70aは、閉弁されると、吐出ヘッド14へのインクの供給を遮断する。このようにチョーク弁70aは、制御部41の制御により、開閉弁としての機能が果たされる。そして、チョーク弁70aとチョーク弁70aを制御する制御部41との組み合わせにより、圧力調整機構17aの圧力室46(上流側の拡幅部に相当する)と、フィルタユニット60の上部フィルタ室64(下流側の拡幅部に相当する)間の供給流路Kのインクの供給/遮断(チョーク)を制御することが可能とされている。
(フィルタユニット60)
図5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。
図5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。
上流側の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6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。
図6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。
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6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。
次に、図6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。
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、かつ、制御部41の制御によって、チョーク弁70aも開いた状態にし、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、一方、チョーク弁70aを開弁制御する。さらに、制御部41は、吸引ポンプ23を駆動制御し、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。
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、一方、チョーク弁70aを開弁制御する。さらに、制御部41は、吸引ポンプ23を駆動制御し、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とともに、チョーク弁70aを開いた状態に保持制御する。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7参照)。
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70a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、チョーク弁70aを閉弁するとともに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。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。
(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70a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、チョーク弁70aを閉弁するとともに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。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70aが閉じた状態からの経過時間を計時する。前記閉弁時間t1よりも短い時間t2が経過したとき、制御部41は、制御信号によりチョーク弁70aを開弁する。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70a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。上部フィルタ室64と下部フィルタ室65の合計容積を、圧力室46の容積よりも小さくすることにより、圧力室46から排気する場合よりもフィルタユニット60の排気性が高いため、最大負圧P1よりも最大負圧P2を小さくできるのである。又、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。この第2の最大負圧の設定は、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及びチョーク弁70a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7に示すようにチョーク弁70a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が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、第2の強力吸引における最大負圧P2を第1の強力吸引の最大負圧P1より小さくすると、上流側の圧力室46と下流側の上部フィルタ室64間が短い場合、特に好都合である。上流側の圧力室46と下流側の上部フィルタ室64間が短い場合、第2の強力吸引で、上流側の圧力室46、下流側の上部フィルタ室64間の閉塞が解除された際に、最大負圧P2が十分に減衰しないで、上流側の圧力室46に達する虞がある。しかし、第2の強力吸引における最大負圧P2を第1の強力吸引の最大負圧P1より小さくしておけば、より確実に最大負圧P2まで高められた負圧を、上流の圧力室46に達するまでに失わせることができる。
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8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。
次に、第2実施形態を図8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,70a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、チョーク弁30a,70a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。
○ 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9(a)、(b)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、上流側の圧力室46にインクカートリッジ22a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。
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。
○ 第1実施形態、又は第2実施形態の初期充填の後に、インターバルをおいて、第2の強力吸引、又は、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を行うようにしてもよい。
このように、第1実施形態、又は第2実施形態の初期充填の後に、インターバルおくと、この間に、上流側の圧力室46にインクカートリッジ22aから運ばれてきた、気泡がトラップされたり、インク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、初期充填終了後、インターバルをおいて、第2の強力吸引が実行されると、下流側の上部フィルタ室64にトラップされた気泡を排出できる。又、初期充填終了後、インターバルをおいて、通常吸引ステップが実行されると、上流及び下流側の圧力室46,上部フィルタ室64にトラップされた気泡を排出できる。
○ 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、特許文献1に記載の圧力ダンパの構成としてもよい。
10…プリンタ(液体吐出装置)、17a…圧力調整機構、22a〜22d…インクカートリッジ(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(第1の開閉手段)、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)、70a…チョーク弁(第2の開閉手段)、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 (11)
- 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側にそれぞれ位置する一対の拡幅部とを有し、
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ける、前記供給流路の液体充填方法において、
前記液体容器と上流側の拡幅部間の供給流路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、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、上流側の拡幅部と下流側の拡幅部間の供給流路を閉塞させた状態で、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、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。 - 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初期充填として、前記第1の吸引ステップと第2の吸引ステップとを行うことを特徴とする請求項1に記載の充填方法。
- 前記初期充填の後に、インターバルをおいて、第2の吸引ステップ、又は、供給流路を開いた状態で、前記吸引手段による吸引を行う通常吸引ステップを行うことを特徴とする請求項2に記載の充填方法。
- 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初期充填として、前記第1の吸引ステップと、供給流路を開いた状態で、前記吸引手段による吸引を行う通常吸引ステップのうち、少なくとも第1の吸引ステップを行い、インターバルをおいて、第2の吸引ステップを行うことを特徴とする請求項1に記載の充填方法。
- 第1の吸引ステップよりも第2の吸引ステップの方が、最大負圧が小さくなるように吸引手段の吸引を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちいずれか1項に記載の充填方法。
- 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5に記載の充填方法。
- 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5に記載の充填方法。
- 前記第2の吸引ステップでは、前記吸引手段を間欠作動させることにより、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5に記載の充填方法。
- 第1の吸引ステップを行った後は、第2の吸引ステップと、供給流路を開いた状態で、吸引手段による吸引を行う通常吸引ステップのうち、少なくとも第2の吸引ステップを行うことを特徴とする請求項1に記載の充填方法。
- 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初期充填の後に、インターバルをおいて、第1の吸引ステップと、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。
- 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であって、該供給流路は、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側にそれぞれ位置する一対の拡幅部とを有していることと、
前記液体容器と上流の拡幅部間の供給流路を開閉する第1の開閉手段と、
前記一対の拡幅部間の供給流路を開閉する第2の開閉手段と、
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、
前記第1、第2の開閉手段及び前記吸引手段を制御する制御手段と備え、
前記制御手段は、前記第1の開閉手段を制御して、前記液体容器と上流の拡幅部間の供給流路を閉塞させた状態で、前記吸引手段を制御して吸引を実行させた後、前記第1の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、前記第2の開閉手段を制御して前記一対の拡幅部間の供給流路を閉塞させた状態で、前記吸引手段を制御して吸引を実行させた後、前記第2の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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2005
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