JP2000211160A - インクジェットヘッドへのインクの充填方法およびインクの脱気方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、インクジェットヘッドの液室内に
インクを充填する際に該液室内に気泡が発生するのを防
止して液室内にインクを隙間なく充填することができ、
正確な噴射特性値の計測を行なうことができるインクジ
ェットヘッドへのインクの充填方法を提供することを目
的としている。 【解決手段】 インク12が充填可能な液室16およびイン
ク12を吐出可能なインク吐出孔17ａが形成されたヘッド
15を準備し、ヘッド15の液室16にＣＯ₂ を充填した後、
インク12を充填するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットヘ
ッドへのインクの充填方法およびインクの脱気方法に関
し、詳しくは、複写機、ファクシミリ装置、プリンター
装置等に用いられ、吐出孔から記録紙にインクを噴射す
ることにより画像を形成することができるインクジェッ
トヘッドへのインクの充填方法およびインクの脱気方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】インク液滴を吐出孔から吐出して画像を
出力するインクジェット方式のプリンター装置は、低音
性に優れ、小型化が容易であることから、近時広く使用
されており、このインクジェットプリンターは、高画
質、高速度化によりインクジェットヘッド（以下、単に
ヘッドという）のインクを吐出する穴が小さく、数多く
なっている。このため、インクヘッド内の配管経路もそ
れにつれて細く、複雑になっている。

【０００３】従来のこの種のインクジェットプリンター
はインクを吐出するインク吐出孔およびインク吐出エネ
ルギーを発生する圧電素子を有するインクジェットヘッ
ドと、このインクジェットヘッドに連結され、インクジ
ェットヘッドにインクを供給するインクカートリッジと
からなっており、このインクジェットプリンターでは、
ヘッドに形成された吐出孔からインク液滴を記録紙上に
噴射することにより、記録紙に画像を形成するようにな
っている。そして、この画像の品質項目にはドット密
度、ドット位置精度、濃度ムラ、シャープネス等が挙げ
られる。

【０００４】上述した品質項目の中のドット密度は代表
的に300ＤＰＩ程度であるが、画像の解像力を上げるた
めにドット密度を400ＤＰＩ、600ＤＰＩと高めるには、
ドット密度を決定するためのドット間ピッチとドット径
を小さくする必要がある。

【０００５】このドット径はヘッドから噴射されるイン
ク液滴の体積と一次関数の関係にあるため、噴射される
インク液滴の体積を計測してインク液滴の体積のコント
ロールを行なわなければ、高い解像力を有する画像を得
ることができない。ここで、例えば、600ＤＰＩでの画
像のドット径は40μm程度でその液滴の体積は30ｐｌ
（ピコリットル）程度と非常に微小なものである。

【０００６】一方、このような微小なインク液滴の噴射
特性を計測する装置にあっては、インクを吐出孔から直
接噴射させてその特性値を計測するようにしているが、
インクを吐出孔から噴射させるには、当然のことながら
ヘッドの液室内にインクを充填する必要がある。このと
きにインクの充填が不十分な場合には、ヘッドが正常な
噴射を行なわないため、正確な噴射特性値の計測を行な
うことができないため、図６に示すような装置によって
インクを液室内に確実に充填できるようにしている。

【０００７】図６はインク充填装置にを示す図であり、
この充填装置は、インク１が収納されたインクタンク２
と、インクタンク２と大気とを連通または遮断可能な大
気開放弁３と、インクタンク２内を加圧することによ
り、インクタンク２の内部のインク１を配管４を通して
ヘッド５の液室に供給可能な加圧弁６と、から構成され
ている。

【０００８】このようなインク充填装置にあっては、大
気開放弁３を閉状態にしてインクタンク２と大気との連
通を遮断した後、加圧弁６によってインクタンク２内を
加圧することにより、配管４を通してヘッド５の液室内
にインク１を充填するようにしている。このような正圧
によるインクの充填方法では、インク１を強力にヘッド
５に充填することができるため、ヘッド５の液室にイン
ク１を確実に充填することができるというメリットがあ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のインクの充填方法にあっては、図７に示すよ
うにインク１の表面張力によってヘッド５の液室５ａの
角部Ｃ1に気泡が残ってしまい、液室５ａ内にインク１
を十分に充填することができないという問題があった。

【００１０】そして、このように液室５ａ内にインク１
を十分に充填することができないと、圧電素子によって
インク１を加圧してインク吐出孔からインクを吐出する
際に、角部Ｃ1に気泡（空間）がある分だけ最適なドッ
ト密度等のインクを噴射すること等ができず、正確なイ
ンク特性を計測することが困難であるという問題があっ
た。

【００１１】そこで請求項１、２記載の発明は、インク
ジェットヘッドの液室内にインクを充填する際に該液室
内に気泡が発生するのを防止して液室内にインクを隙間
なく充填することができ、正確な噴射特性値の計測を行
なうことができるインクジェットヘッドへのインクの充
填方法を提供することを目的としている。

【００１２】また、請求項３記載の発明は、インクを脱
気する際に、液室内に気泡が混入するのを確実に防止す
ることができ、液室内にインクを充填する際に該液室内
に気泡が発生するのをより一層防止して液室内にインク
をより確実に充填することができるインクの脱気方法を
提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
上記課題を解決するために、インクが充填可能な液室お
よび該インクを吐出可能なインク吐出孔が形成されたイ
ンクジェットヘッドを準備し、該インクジェットヘッド
の液室にＣＯ₂ を充填した後、インクを充填することを
特徴としている。

【００１４】このようにインクジェットヘッドの液室に
インクを充填する前にこの液室にＣＯ₂ を充填しておく
と、液室内にインクを充填した際にインクの表面張力に
よって液室の角部に気泡が発生した場合に、この角部に
残った気泡に混入されたＣＯ ₂ がインクに溶け込む。こ
のような作用はＣＯ₂ がインクに溶け込み易い性質を有
するからである。この結果、インクを角部にまで充填さ
せて液室内に隙間なくインクを充填することができ、正
確な噴射特性値の計測を行なうことができる。

【００１５】請求項２記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項１記載の発明において、前記インクを
予め脱気することを特徴としている。

【００１６】このようにインクを脱気するのは、仮にイ
ンクが飽和状態である場合にＣＯ₂がインクに溶け込む
余地がなくなるのを防止するためである。したがって、
本発明では、インクを脱気することにより、ヘッドの液
室の角部に残ったＣＯ₂ からなる気泡をインクに確実に
溶け込ませるようにして、液室内にインクを隙間なく確
実に充填することができるようにしたのである。

【００１７】請求項３記載の発明は、上記課題を解決す
るために、請求項２記載のインクを脱気する方法であっ
て、インクが収納された脱気容器内を吸引することによ
りインクを脱気する脱気工程と、該脱気工程の終了後に
前記脱気容器内に大気を導入する大気導入工程とを含ん
でなり、前記大気導入工程にあっては、前記インク面を
除いた面に大気を噴射すること特徴としている。

【００１８】このように大気導入工程においてインク面
を除いた面に大気を噴射するようにした理由を説明す
る。

【００１９】インクを脱気する際には、インクが収納さ
れた脱気容器内を吸引して脱気容器の圧力を低くする。
この際、例えば、アスピレータ等によって脱気容器内の
インクを脱気した場合には、脱気終了後にアスピレータ
をＯＦＦすると、低圧状態にある脱気容器にアスピレー
タの水が逆流してしまうことがある。

【００２０】このため、アスピレータをＯＦＦする前に
脱気容器を大気圧に戻す必要がある。このとき、脱気容
器を一気に大気圧に戻すと脱気容器内に急激な大気の流
れ込みが発生してしまい、脱気されたインクに気泡が混
ざって脱気した意味がなくなってしまう。このため、脱
気容器を徐々に大気圧に戻す必要がある。

【００２１】従来では、脱気容器の内部にノズル孔を設
け、このノズル孔から脱気容器の内部に大気を導入する
方法を採用しているが、このノズル孔がインク面に向か
っている場合には、大気がインクに衝突してインクに気
泡が混入してしまうことがある。

【００２２】そこで、本発明は、大気導入工程において
インク面を除いた面に大気を噴射することにより、大気
がインクに衝突してインクに混入するのを防止してイン
クを確実に脱気することができるようにしたのである。
この結果、ヘッドの液室の角部に残ったＣＯ₂ からなる
気泡をインクに確実に溶け込ませることができ、液室内
にインクを隙間なく確実に充填することができるのであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００２４】図１〜３は本発明に係るインクジェットヘ
ッドへのインクの充填方法の第１実施形態を示す図であ
り、図１はその充填方法を達成するための充填装置の構
成図、図２はインクが充填されたインクジェットヘッド
の断面図、図３はインクの充填の手順を示すフローチャ
ートである。

【００２５】まず、構成を説明する。図１において、11
はインク充填装置であり、このインク充填装置11はイン
ク12が収納されたインクタンク13を有している。このイ
ンクタンク13は配管14を通してインクジェットヘッド
（以下、単にヘッドという）15に連結可能になってお
り、このヘッド15は図２に示すようにインク12を充填可
能な液室16、インク12を吐出可能なインク吐出孔17ａ、
液室16にインク12を導入する導入孔17ｂおよびインク12
の吐出エネルギーを発生する図示しない圧電素子を有し
ている。

【００２６】また、インクタンク13には大気開放弁18が
連結されており、この大気開放弁18は電磁弁によって開
閉されることにより、インクタンク13と大気とを連通ま
たは遮断可能になっている。

【００２７】また、インクタンク13には加圧弁19が連結
されており、この加圧弁19は電磁弁によって開閉される
ことにより、インクタンク13の内部を加圧および加圧解
除可能になっている。

【００２８】また、配管14には３方向弁20が介装されて
おり、この３方向弁20はＣＯ₂ 弁21およびヘッド15を連
通する配管経路とインクタンク13およびヘッド15を連通
する配管経路とを切換可能になっている。

【００２９】また、ＣＯ₂ 弁21はＣＯ₂ が充填されたＣ
Ｏ₂ タンク22に接続されており、電磁弁によって開閉さ
れることにより、ＣＯ₂ タンク22と配管14を連通および
遮可能になっている。

【００３０】次に、ヘッド15にインク12を充填する方法
を図３のフローチャートに基づいて説明する。

【００３１】まず、３方向弁20の配管経路をＣＯ₂ 弁21
およびヘッド15を連通する配管経路を切換えた後（ステ
ップＳ1）、ＣＯ₂ 弁21を開放してＣＯ₂ タンク22に充
填されたＣＯ₂ を配管14を通してヘッド15に供給する
（ステップＳ2）。

【００３２】次いで、予めタイマーによって設定された
任意の時間だけＣＯ₂ をヘッド15に供給した場合に、タ
イマーがＯＦＦするのと同時にＣＯ₂ 弁21を閉塞してＣ
Ｏ₂の供給を停止する（ステップＳ3）。

【００３３】次いで、３方向弁20の配管経路をインクタ
ンク13およびヘッド15を連通する配管経路に切換えた後
（ステップＳ4）、大気開放弁18を閉塞することにより
（ステップＳ5）インクタンク13を密閉状態にする。次
いで、加圧弁19を開放して（ステップＳ6）、インクタ
ンク13に収納されたインク12を配管14を通してヘッド15
に供給する。このとき、ヘッド15には導入孔17ｂを介し
て液室16内にインク12が供給される。

【００３４】次いで、タイマーによって設定された任意
の時間だけインク12をヘッド15に供給した場合に、タイ
マーがＯＦＦするのと同時に加圧弁19を閉塞してインク
12の供給を停止する（ステップＳ7）。次いで、大気開
放弁18を開放してインクタンク13内の圧力を大気圧に戻
す（ステップＳ8）

【００３５】ここで、インク12を液室16内に充填すると
きの状態を図２に示す。インク12が液室16内に充填され
ると、インク12の表面張力によって液室16の角部Ｃに気
泡が発生する。しかしながら、この気泡はＣＯ₂ から構
成されるため、このＣＯ₂ がインク12に溶け込む。この
ようにＣＯ₂ がインク12に溶け込むのは、ＣＯ₂ がイン
クに溶け込み易い性質を有しているからである。

【００３６】このように本実施形態では、ヘッド15にイ
ンク12を充填する前に液室16内にＣＯ₂ を充填すること
により、インク12を液室16の角部にまで充填させて液室
16内に隙間なくインク12を充填することができる。この
後、インク吐出孔17ａから直接噴射させてその特性値を
計測する際に、正確な噴射特性値の計測を行なうことが
できる。

【００３７】図４、５は本発明に係るインクジェットヘ
ッドへのインクの充填方法の第２実施形態およびインク
の脱気方法を示す図である。なお、本実施形態では、上
述した第１実施形態と同様の構成には同一番号を付して
説明する。

【００３８】図４において、インクタンク（本実施形態
ではインクタンクが脱気装置を構成する）13に配管31を
通してアスピレータ32が連結されており、このアスピレ
ータ32は公知のように水が貯溜され、内部に形成された
通気用細孔を通る気圧で作動することにより、インクタ
ンク13内を吸引するようになっている。

【００３９】また、大気開放弁18に設けられたノズル33
はインクタンク13内に収納されており、このノズル33の
先端部はＲ状に形成され、ノズル孔33ａはインクタンク
13の上面に対向している。

【００４０】次に、ヘッド15にインク12を充填する方法
を図５のフローチャートに基づいて説明する。ここで、
本実施形態では、インク12を脱気する点およびその脱気
方法が第１実施形態と異なるものであり、図３のフロー
チャートと同様のステップには同一番号を付して説明す
る。

【００４１】まず、大気開放弁18を閉塞してインクタン
ク13内を密閉した後（ステップＳ11）、アスピレータ32
をＯＮする（ステップＳ12）。このため、アスピレータ
32によってインクタンク13の内部が吸引される。次い
で、予めタイマーによって設定された任意の時間だけア
スピレータ32を作動した場合に、タイマーがＯＦＦする
のと同時にアスピレータ32を停止する（ステップＳ1
3）。この結果、インクタンク13内のインク12が脱気さ
れる。

【００４２】次いで、アスピレータ32とインクタンク13
の圧力の差によってアスピレータ32からインクタンク13
内に水が逆流してしまうのを防止するために、大気開放
弁18を徐々に開放することにより（すなわち、大気開放
弁18を徐々に開く、または、空気タンクから少量の空気
をインクタンク13に供給する）、インクタンク13内を徐
々に大気圧に戻す。このとき、ノズル孔33ａがインクタ
ンク13の上面に対向しているため、大気がインク12に衝
突してインク12に気泡が混入してしまうことがない。

【００４３】なお、本実施形態では、ステップＳ11〜Ｓ
13が脱気工程に相当し、ステップＳ14が大気導入工程に
相当する。以後、上述した第１実施形態で説明したステ
ップＳ1〜Ｓ8の動作を実行する。

【００４４】このように本実施形態では、大気導入工程
においてインクタンク13の上面に大気を噴射することに
より、大気がインク12に衝突してインク12に混入するの
を防止することができ、インク12を確実に脱気すること
ができる。

【００４５】また、この脱気したインク12をＣＯ₂ が充
填されたインクタンク13内に供給したため、インクが飽
和状態である場合にＣＯ₂ がインク12に溶け込む余地が
なくなるのを防止することができる。このため、ヘッド
15の液室16の角部Ｃに残ったＣＯ₂ からなる気泡をイン
ク12に確実に溶け込ませることができ、液室16内にイン
ク12を隙間なく確実に充填することができる。

【００４６】なお、本実施形態では、ノズル孔33ａをイ
ンクタンク13の上面に対向させているが、本発明では、
大気をインク面を除いた面に供給すれば良いことから、
インクタンク13の側壁に供給しても良い。また、ノズル
33をインクタンク13の上面に設置するのではなく、イン
クタンク13の側壁に設置し、ノズル孔33ａをインクタン
ク13の上方に向けても良い。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、インクジ
ェットヘッドの液室にインクを充填する前にこの液室内
にＣＯ₂ を充填することにより、液室内にインクを充填
した際にインクの表面張力によってヘッドの液室の角部
に気泡が発生した場合に、ＣＯ ₂ がインクに溶け込み易
い性質を利用して角部に残った気泡に混入されたＣＯ₂
をインクに溶け込ませることができる。この結果、イン
クを角部にまで充填させて液室内に隙間なくインクを充
填することができ、正確な噴射特性値の計測を行なうこ
とができる。

【００４８】請求項２記載の発明によれば、インクを脱
気することにより、ヘッドの液室の角部に残ったＣＯ₂
からなる気泡をインクに確実に溶け込ませるようにし
て、液室内にインクを隙間なく確実に充填することがで
きる。

【００４９】請求項３記載の発明によれば、大気導入工
程においてインク面を除いた面に大気を噴射することに
より、大気がインクに衝突してインクに混入するのを防
止してインクを確実に脱気することができる。この結
果、ヘッドの液室の角部に残ったＣＯ₂ からなる気泡を
インクに確実に溶け込ませることができ、液室内にイン
クを隙間なく確実に充填することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェットヘッドへのインク
の充填方法の第１実施形態を示す図であり、その充填方
法を達成するための充填装置の構成図である。

【図２】第１実施形態のインクが充填されたインクジェ
ットヘッドの断面図である。

【図３】第１実施形態のインクの充填の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図４】インクジェットヘッドへのインクの充填方法の
第２実施形態およびインクの脱気方法を示す図であり、
その充填装置および脱気装置の構成図である。

【図５】第２実施形態のインクの充填の手順を示すフロ
ーチャートである。

【図６】従来のインク充填装置の構成図である。

【図７】インクが充填された従来のインクジェットヘッ
ドの断面図である。

【符号の説明】

12 インク 13 インクタンク（脱気容器） 15 インクジェットヘッド 16 液室 17ａ インク吐出孔

フロントページの続き (72)発明者 長谷川 聖一 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2C056 EA15 EA26 EC18 EC19 EC28 EC51 EC62 KD08 5C051 AA02 CA04 DD00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インクが充填可能な液室および該インクを
   吐出可能なインク吐出孔が形成されたインクジェットヘ
   ッドを準備し、該インクジェットヘッドの液室にＣＯ₂
   を充填した後、インクを充填することを特徴とするイン
   クジェットヘッドへのインクの充填方法。
2. 【請求項２】前記インクを予め脱気することを特徴とす
   る請求項１記載のインクジェットヘッドへのインクの充
   填方法。
3. 【請求項３】請求項２記載のインクを脱気する方法であ
   って、 インクが収納された脱気容器内を吸引することによりイ
   ンクを脱気する脱気工程と、 該脱気工程の終了後に前記脱気容器内に大気を導入する
   大気導入工程とを含んでなり、 前記大気導入工程にあっては、前記インク面を除いた面
   に大気を噴射することを特徴とするインクの脱気方法。