噴墨記錄裝置、墨水供給機構及墨水供給方法

專利名稱：噴墨記錄裝置、墨水供給機構及墨水供給方法
技術領域：
本發明涉及一種使墨水循環，從噴墨頭噴出墨水的噴墨記錄裝 置、在噴墨記錄裝置中供給墨水的墨水供給^/L構及墨水供給方法。
背景技術：
例如，在曰本特表2002-533247或US2002/0118256A1中 >開 了一種技術在噴墨記錄裝置中，使墨水循環，同時，從噴墨頭的 噴嘴噴出墨水。在該噴墨記錄裝置中，上游側容器保持液位固定。 上游側容器的墨水經由印刷頭部的上游側流^各而流入印刷頭部，且 經由印刷頭部，并進一步經由下游側流^各，流入下游側容器。下游 側容器的液位保持為固定。并且，在循環3各徑上i殳置有循環泵。循 環泵從下游側容器吸上墨水，并使其通過過濾器，經由反々貴流^各， 將墨水吸進上游側容器中。該循環泵具有送入墨水，以便直4妻與墨 7jc4妄觸， <吏墨水沿失見定的循環3各徑循環的功能。因此，要求該循環 泵對墨水可以確保化學的穩定性、不起灰、不易起泡等。但是，實 現滿足這些要求，且同時具有高可靠性、耐久性的泵是極為困難的。發明內容本發明鑒于上述問題，目的在于提供一種使墨水循環，從噴墨 頭噴出墨水的噴墨記錄裝置、在噴墨裝置中供給墨水的墨水供給機 構及墨水供給方法。 根據本發明的一個方面，提供了一種噴墨記錄裝置，其包括噴墨頭，包括與噴嘴相對的壓力室、與上述壓力室連通的上游端口、以及下游端口；第一容器，通過上述下游端口與上述噴墨頭連通， 用于存儲墨水；第二容器，與上述第一容器連通，用于存儲墨水； 第三容器，通過上述上游端口與上述噴墨頭連通，同時，與上述第 二容器連通，用于存儲墨水；開關機構，用于開關由上述噴墨頭、 上述第一容器、上述第二容器、及上述第三容器連通而構成的循環 路徑；以及氣壓調節機構，用于調節上述第一容器、上述第二容器、 及上述第三容器中的至少任一個的內部氣壓，在上述噴墨記錄裝置 中，沖艮據由于該氣壓的調節而產生的氣壓、和上述循環^各徑的開關 狀態，在上述循環^各徑內輸送墨水。根據本發明的另一個方面，提供了一種墨水供給機構，其包括 噴墨頭，包括與噴嘴相對的壓力室、與上述壓力室連通的上游端口、 以及下游端口；第一容器，通過上述下游端口與上述噴墨頭連通， 用于存儲墨水；第二容器，與上述第一容器連通，用于存儲墨水； 第三容器，通過上述上游端口與上述噴墨頭連通，同時，與上述第 二容器連通，用于存儲墨水；開關機構，用于開關由上述噴墨頭、 上述第一容器、上述第二容器、及上述第三容器連通而構成的循環 ^各徑；以及氣壓調節才幾構，用于調節上述第一容器、上述第二容器、 及上述第三容器中的至少任一個的內部氣壓，其中，根據由于該氣 壓的調節而產生的氣壓、和上述纟盾環3各徑的開關狀態，在上述循環 路徑內輸送墨水。才艮據本發明的其他方面，提供了一種墨水供給方法，在該墨水 供給方法中，通過調整循環路徑的開關狀態，同時，調節第一容器、 第二容器、以及第三容器的至少任一個的內部氣壓，從而根據由于該氣壓的調節而產生的氣壓、和上述循環^^徑的開關狀態，使墨水 在上述循環^各徑內循環，其中，上述循環路徑由以下部件連通構成 噴墨頭，包"^舌與噴嘴相對的壓力室、與上述壓力室連通的上游端口 、 以及下游端口；上述第一容器，通過上述下游端口與上述噴墨頭連 通，用于存儲墨水；上述第二容器，與上述第一容器連通，用于存 儲墨水；上述第三容器，通過上述上游端口與上述噴墨頭連通，同 時，與上述第二容器連通，用于存儲墨水。在下面的描述中將闡述本發明的其他目的和優點，并從描述中 部分地變得顯而易見，或通過實施本發明而了解。


結合并構成"i兌明書一部分的附圖，示出了本發明的實施例，并 與上述的概括描述和下面給出的實施例的詳細描述 一 起用于說明 本發明的原理。本領域技術人員很容易想到 一 些改進和更改。圖1是本發明的一實施例中的噴墨記錄裝置的整體結構的概略 示意圖；圖2是表示同 一 實施例中的噴墨頭的噴嘴周圍結構的部分截面圖；圖3是概略地表示同一實施例中的第二導管的結構的立體圖； 圖4是表示同 一實施例的墨水供給機構中的墨水的循環動作的表；圖5是同一實施例涉及的流路阻力的分配方法的說明圖；以及圖6是表示同 一 實施例的變形例涉及的噴墨頭的噴嘴周圍結構 的部分截面圖。具體實施方式

以下，參照圖1以及圖2，對本發明的一實施例涉及的噴墨記 錄裝置以及噴墨記錄方法進行說明。此外，在各圖中，擴大、縮小、 省略了適當的結構，相克略示出。噴墨記錄裝置1是使墨水循環，同時，從噴墨頭11-16的噴 嘴17向未圖示的記錄介質噴出墨水，從而形成圖像的裝置，該噴 墨記錄裝置1包括墨水供給機構10。該墨水供給機構10包括多個 (在這里是6個)噴墨頭11~16、作為第一容器(tank)的彎液面 壓力容器(meniscus pressure tank)、發揮墨水供給源的作用的作為 第二容器的主容器、作為第三容器的正壓容器、以及連接這些的多 才艮導管51~55。此外，該噴墨記錄裝置1還包括作為對導管52、 導管53、導管54進4亍開關的開關才幾構的閥門(valve) 52v、 53v、 54v、作為空氣調節才幾構的閥34、 35、 44、 45(下面稱為空氣閥)、 以及氣壓源56、 57。在通過導管51 55連通上述噴墨頭11~16、 彎-液面壓力容器25、主容器30、正壓容器40而構成的循環3各徑50 中，通過未圖示的控制裝置進行上述閥門52v、 53v、 54v的開關調 整以及氣壓調節，乂人而才艮才居該氣壓和、閥門52v等的開關狀態和各 容器的相對位置關系，將墨水輸送向規定方向。下面，對各結構進 4于詳纟田"i兌明。如圖2所示的噴墨頭11 ~ 16包4舌具有噴嘴17的孔—反(orifice plate) 18。在該孔板18的背面側形成有壓力室19。墨水20經由該 壓力室19而循環。壓力室19構成為窄于與導管51、 52連通的循 環^各徑。在圖2中，在噴嘴17的對面側構成的壓力室19中"i殳置有 4丸4亍才幾構(actuator ) 22。在壓力室19中，通過驅動該沖丸4亍才幾構22， 從而從噴嘴噴出墨水滴20a。作為執行機構22可以使用例如，使用 PZT等壓電元件直接或間接地使壓力室變形的裝置、以靜電驅動隔 膜(diaphragm)的裝置、或者以-靜電直接移動墨水的裝置等，{旦并 不4又限于此。各噴墨頭11 ~ 16分別包括上游端口 ( port ) lla ~ 16a 和下游端口 lib ~ 16b。各噴墨頭11 ~ 16的上游端口 lla ~ 16a通過第一導管連接于正壓容器。各下游端口 lib-16b通過第二導管連 接于彎液面壓力容器。例如如圖2中的箭頭所示，在具有這樣結構 的噴墨頭11 16中，墨水20經由壓力室19， 乂人右向左循環。彎液面壓力容器25配置在噴墨頭11 ~ 16的下面，彎液面壓力 容器25的液位位于孔板18的表面的下面。彎液面壓力容器25是 具有墨水流入口 26和墨水流出口 27的墨水容器，其用于存儲墨水， 彎液面壓力容器25具有以下作用作為以孔板18的表面為基準生 成平均單位體積的能量、即在此為水位差壓(head differential pressure) PB的壓力源。彎液面壓力容器25的液位在上面部分28 向大氣壓開放壓力。彎液面壓力容器25構成為與噴墨頭11-16的 寬度、或者作為未圖示的印刷記錄介質的用紙的寬度相同。彎液面 壓力容器25從其寬度方向的左右兩端部的墨水流入口 26，分別通 過第二導管52連4妄于噴墨頭11 ~ 16的下游端口 lib - 16b。第二導 管52包括作為可通過未圖示的控制裝置進行開關的第一開關機構 的閥門52v。在該左右的第二導管52、彎液面壓力容器25和噴墨 頭11~16之間形成有作為記錄介質的印刷用紙(未圖示)可以通 過的寬度寬的空間。彎液面壓力容器25的內部從形成在其底部的墨水流出口 27, 通過第三導管53，連接于設置在下面的主容器30。第三導管53包 括作為可通過控制裝置進行開關的第二開關才幾構的閥門53v。在彎 液面壓力容器25中設置有液位傳感器25s。由該液位傳感器25s才企 測彎液面壓力容器25內部的墨水液位的高度。由控制裝置通過后 述的方法，基于^r測結果，將彎液面壓力容器的液位控制在失見定的 高度，該高度為相對于例如，HI ~H6的孔板18的表面位置，可以 維持形成如圖2所示的適當的彎液面21程度的負壓的高度。例如， 為了 4吏噴墨頭進行適當的動作，彎液面壓力21a 一皮控制在 pgh=OkPa~-3kPa的程度。此外，這里的p表示墨水的密度，g表示 重力加速度，h表示從噴墨頭11 ~ 16的孔板18的表面觀察到的液 位的高度。主容器30 一皮配置在噴墨頭11 ~ 16的下面，且主容器30的液 位位于彎液面壓力容器25的液位的下面。主容器30是包括墨水流 入口 31和墨水流出口 32的墨水容器，發揮作為用于補充墨水的墨 水供給源的作用。主容器30的墨水流入口 31通過具有閥門53v的 第三導管，連通于彎液面壓力容器25的底部。并且，主容器30的 內部從墨水流出口32，通過第四導管54，連通于正壓容器40的內 部。第四導管54包括作為可通過控制裝置進行開關的第三開關機 才勾的閥門54v。當主容器30內部的墨水減少時，在通過關閉閥門53v、 54v來 防止墨水泄漏的狀態下，通過用戶向主容器30注填墨水，或者與 已經填充完墨水的其他主容器進行交換等來供給墨水。此外，因此， 優選主容器30具有剩余量檢測等的功能。主容器30的液位隨墨水的消井C而變化。主容器30的液位的上 面連通有空氣管33。空氣管33在一側通過空氣閥34向大氣壓打開， 在另一側通過空氣閥35與高正壓氣壓源56連通。通過控制裝置的 控制，可選擇地開關空氣閥34、 35，空氣閥34、 35發揮作為氣壓 調節才幾構(air pressure adjusting )而發4軍作用。高正壓氣壓源56構 成為包括例如容器和空氣泵(air pump)等，且具有供給^見定氣壓 的功能。即，在大氣壓和高正壓之間可選4奪地調節構成主容器30 內部的氣壓。此外，除了在后述的正壓容器40中補充墨水時之外， 通常老卩打開大氣壓側的空氣閥34。作為第三容器的正壓容器40是包括墨水流入口 41和墨水流出 口 42的墨水容器，用于存儲墨水，且發揮以下作用作為以孔板 18的表面為基準生成每個單位體積的能量、即水位差壓和氣壓的合 計值的壓力源。在正壓容器40的液位上面連通有空氣管43。該空 氣管43在一側通過空氣閥44與高正壓氣壓源56連通。并且，空 氣管43在另一側通過空氣閥45與中正壓氣壓源57連通。通過控 制裝置的控制，可選4奪地開關這些空氣閥44、 45，空氣閥44、 45 作為氣壓調節4幾構而發揮作用。該中正壓氣壓源57構成為包^r例 如容器和空氣泵等，且發揮供給大于大氣壓、小于上述高正壓的規 定氣壓的4乍用。即，在高正壓和中正壓之間可選沖奪;也調節構成正壓 容器40的內部的氣壓。正壓容器40包括液位傳感器40s。根據該液位傳感器40s的4企 測結果，由控制裝置通過后述的方法來維持^L定液位高度。正壓容 器40的墨水通過第五導管55與噴墨頭11 ~ 16的上游端口 lla ~ 16a 連通。通過該第五導管55，從正壓容器40向噴墨頭11 ~ 16供給墨 水。下面，參照圖3對第二導管52的結構進行說明。第二導管52 構成為包4舌流^各52a、流^各52b、流^各53c這三個流3各。流i 各52a 以及流路52c的流3各阻力為R2', 乂人流^各52b直至頭部(head)單 元內的噴鳴b為止的流^各阻力為Rl'。流^各52a由沿水平方向延伸的 長而扁平的導管(pipe)構成，用于從噴墨頭收集墨水。流路52b 由沿垂直方向延伸的柔性的圓管狀的軟管(tube)構成，其連通流 ;咯52a和各頭部。流^各52c由沿垂直方向延伸的圓形的導管構成， 其連通流^各52a和彎液面壓力容器。將流路52a形成為扁平狀的導管是為了 抑制流路截面的高度， 以4更在流3各內上部不殘留空氣，同時，盡量擴大截面面積，以^更降 低流路阻力。
另一方面，第一導管51以及在其延長線上的第五導管55的整 體由與流路52b相同的柔性的圓管狀的軟管和接合元件(joint)構 成，第五導管55通過頭部連接于第一導管51 (參照圖1 )，且從接 合it/f牛直至頭部單元內的噴嘴為止的流^各阻力為Rl， 乂人4妾合元件 直至正壓容器為止的流3各阻力為R2。在本實施例中，由于作為流 ^各52c的連接目的地的彎液面壓力容器位于噴墨頭11及噴墨頭16 的正下面，與此相》于應，作為第一導管51的連一妄目的i也的正壓容 器位于離頭部較遠的位置上，因此，第一導管51長于第二導管52。 并且，與第一導管51的圓管相比，流路52a的扁平的導管相對于 每個單位長度的流路阻力小的程度，其截面面積被設定得足夠大。 這樣，流;洛阻力R2'小于流^各阻力R2 。此夕卜，也可以將流^各52c i殳定為與流^各52a相同的扁平狀，或 者變形為并列多根導管的流路，以進一步降低第二導管52的流路 阻力。接下來，參照圖1以及圖4,對本實施例涉及的噴墨記錄裝置 1以及墨水供給機構10中的墨水的循環動作進行說明。在打開左右的閥門52v的狀態下，將由該閥門52v引起的壓力 損耗視為可以忽視的極小程度。在此，關閉第四導管54的閥門54v， 在空氣管43中連通中正壓氣壓源57,并將正壓容器40保持在中正 壓，>^人而通過第五導管55及第一導管51,向噴墨頭11 16的上游 端口 lla ~ 16a供纟合墨7K。并且，在這種狀態下，通過左右的閥門52v及第二導管52,從 噴墨頭11 ~ 16的下游端口 llb~ 16b向彎液面壓力容器25輸送墨 水。在此，由于彎液面壓力容器25被如后所述地進行液位控制， 所以墨水通過閥門53v適當地返回主容器30。另一方面，由于正壓 容器40也#1如后所述地進行液位控制，所以從主容器30通過閥門 54v向正壓容器40適當地補給墨水。這樣，根據空氣管33、 43的 連接狀態和閥門52v、閥門53v、閥門54v的開關狀態，墨水通過 以下方式循環通過噴墨頭11~16， 乂人正壓容器40向彎液面壓力 容器25l敘送墨水，返回主容器30、正壓容器40。在本實施例中，如圖1所示，在第一導管51中，將從正壓容 器40的液位直至噴墨頭11 ~ 16的上游端口 lla ~ 16a為止的流^^阻 力i殳定為Rl，將乂人各上游端口 lla ~ 16a直至孔才反18表面為止的流 路阻力設定為R2，將從噴墨頭11 ~ 16的孔板18表面直至下游端口 llb~ 16b為止的流路阻力i殳定為R2'，將/人下游端口 11b 16b直 至彎液面壓力容器25的液^立為止的流^各阻力i殳定為Rl'。此外，雖 然在圖l中，以箭頭l又示出了與噴墨頭11相對應的Rl、 Rl'、 R2、 R2',但是其他的噴墨頭12 ~ 16也是相同的。此外，雖然考慮第一導管51、第二導管52以及第五導管55 相對于各個頭部的每個頭部不獨立分離且具有共用的導管部，但 是，共用導管部的流路阻力是相對于每個頭部而分配的。分配的方 法^)尋在后面進行i兌明。若將從正壓容器40的液位觀察到的孔板18的表面位置的勢壓 (potential pressure ) i殳定為PA,將從彎液面壓力容器25的液位7見 察到的孔板18的表面位置的勢壓i殳定為PB，并將由各導管51 ~55 及噴墨頭11~16的內部流路阻力構成的墨水流路網的總流路阻力 i殳定為R,則循環流量Q為Q二U(中正壓)+ PA]-PB)/R。(由于孑L 板18的表面位置高于正壓容器40的液位、彎液面壓力容器25的 液位，所以PA、 PB為負值)。在此，可以考慮將從孔板18的表面位置觀察到的彎液面壓力 容器25的液位的勢壓作為發生壓力PB的下游側壓力源。并且，可 以考慮將從正壓容器40的液位觀察到的孔板18的表面位置的勢壓 和正壓容器40源。各噴墨頭11~16的彎液面壓力21a變為通過上述墨水流^各網 將上游側壓力源的壓力{(中正壓)+PA)和下游側壓力源的壓力PB進 行分壓后的壓力。在墨水流路網中發生的壓力分布的確定依存于流 量分布。因此，為了不弄濕孔板18的表面且不從噴嘴17吸入空氣地穩 定;也動作，各噴墨頭11~16的彎液面壓力21a必須大致固定。當 存在循環流，且墨水耗費量十分小時，各噴墨頭11-16的上游側 和下游側的流量大體相等。因此，為了抑制各噴墨頭彼此之間的壓 力差，則將通過墨水流^各網從噴墨頭11~16面向上游側壓力源、 下游側壓力源的流;咯阻力、和面向下游側壓力源的流^各阻力i殳定為 固定的比例即可。另一方面，由于若墨水的消耗量大，則從噴嘴17噴出的墨水 的上游側和下游側的流量將失去平衡，因此，僅將流路阻力的比i殳 定為固定是無法固定各噴墨頭11-16的彎液面壓力的，需要降低 流^各阻力本身。通常，雖然為了降低流路阻力，則需要短粗的配管，但是，若 將所有的配管作成短粗，則不便于構造，也不便于填充墨水。在本實施例中，乂人正壓容器40的液位直至孔板18表面的由 Rl 、 R2構成的墨水流^各網的上流側阻力RA 、和^人孔板18表面直 至彎液面壓力容器的液位的由Rl'以及R2'構成的墨水流路網的下 游側阻力RB之間的比例i殳定為例如5: 1,且PA 〉 〉 RB。并且， 將Rl'及R2'設置為例如基于循環流+基于墨水耗費量的最大壓力損
耗小于等于lOOPa的這樣充分小的值。即，并不是將流路阻力R同 樣地變小，只是將下游側的流路阻力RB保持為較小。若循環流+墨水耗費流量小，則此時的孔板壓力(orifice pressure )等于下游側的壓力源的壓力PB，且即使當循環流+墨水耗 費流量為最大時，孔外反壓力相對于PB 1又向正壓側移動100Pa，因 此，若將下游側的壓力源的壓力PB i殳定為形成適當的彎液面-呈度 的負壓，則即使流量發生變化，也可以大體維持孔板壓力。在本實施例的結構中，由于彎液面壓力容器25具有與噴墨頭 11~16的寬度和作為記錄介質的用紙的寬度相同程度的寬度，因此 在不影響用紙通過的用紙寬度方向的端部的2個地方配設有第二導 管，所以尤其便于將第二導管設置得短粗。因此，可以便于降低下 游側的;危^各阻力。如上所述，當佳乂人各噴墨頭11-16直至上游側壓力源為止的 阻力和/人各噴墨頭11 ~ 16直至下游側壓力源為止的阻力失去平4軒，結構有利，也便于控制。即，由于阻力大側的壓力源的壓力精度可以 <吏賦予各噴墨頭 11 16壓力的4青度變小，因此，可以簡化阻力大側的壓力控制。在本實施例中，由于下游側對大氣打開，因此4又通過液位高度 決定壓力，并且，結構上面積大，便于提高液位高度，所以便于獲 得高精度的壓力源。與此相對，雖然在上游側需要管理正壓容器氣壓和正壓容器液 位高度兩者，且往往不易控制，但是在本實施例中，通過將上游側 的阻力設定得較大，且降低了上游側的影響，從而可以緩解對控制 精度的要求。其結果便于控制。
下面，對基于控制裝置的彎液面壓力容器25的液位控制進行 說明。當由液4立4專感器25s 4企測彎'液面壓力容器25的液4立上升時， 由控制裝置判斷主容器30的空氣管33是否連接于大氣壓。在此， 當選擇有高正壓時，待才幾直至選4奪有大氣壓。并且，在空氣管33 連通到大氣壓后，在直至主容器30變為大氣壓所需要的規定期間 之后，打開閥門53v。其結果是，彎液面壓力容器25的墨水落向主 容器30。若將從主容器30的液位觀察到的彎液面壓力容器25的液位的 勢壓i殳定為PC,則^v彎液面壓力容器25落入主容器30的墨水的 流量為通過閥門53v和其周圍的流路阻力除PC后的值。在此，由 于主容器30的液位高度一般不固定，因此上述PC的值依存于彎液 面壓力容器25的墨水剩余量而變化。并且，依存于墨水的剩余量， /人彎液面壓力容器25落向主容器30中的墨水的流量也發生變化。考慮主容器30的液位變為最高的情況，即使在這種情況下， 也將從彎液面壓力容器25落向主容器30的墨水的流量設定得大于 循環流量。雖然該流量應該具有某種程度的界限，j旦是，若該流量 過快，則恐怕會發生紊流(turbulence),巻入氣泡。因此，例如， 當彎液面壓力容器25的墨水剩余量較少，且主容器30的液位變為 最高時，即當PC值變為最小時，優選將墨水流量設定為循環流量 的3倍程度。若彎液面壓力容器25的液位下降到液位傳感器25s 的4立置之下，則關閉閥門53v。接下來，對正壓容器40的液位控制進行說明。當由'液〗立傳感器40a 一企測到正壓容器40的液^立下降時，由4空 制裝置判斷閥門53v是否關閉。在此，當53v處于打開時，控制裝 置祠4幾直至53v關閉，若53v關閉，則控制裝置進一亍下一步。即， 使主容器30的空氣管33選定高正壓，并向主容器30賦予高正壓。 并且，打開閥門54v。若從正壓容器40的液位^L察到的主容器30 的液位的勢壓為PD，則此時，以通過閥門54v和其周圍的流路阻 力除((高正壓)-(中正壓)+ 0}的流量，墨 K乂人主容器30流向正壓 容器40。其結果是，向正壓容器40補充墨水。由于為了確定上述的循環流量，已經調節了中正壓氣壓源57 的氣壓^f直，所以在此，通過調節高正壓氣壓源56的氣壓^直，而與 循環流量無關地i殳定向正壓容器40補充墨水時的流量。通常，由 于主容器30的液位高度未固定，所以上述PD的值依存于主容器 30的墨水剩余量而變化。因此，依存于主容器30的剩余量，向正壓容器40補充墨水時 的流量發生變化。所以考慮主容器30的液位最低的情況，即使在 這種情況下，也將向正壓容器40補充墨水時的流量設定得大于循 環流量。雖然該流量應該具有某種程度的界限，4旦是，若該流量過快， 則恐怕會發生紊流(turbulence),巻入氣泡。因此，例如，當主容 器30的墨水剩余量較少，且液位變為最低時，即當PD的值變為最 小時，優選將墨水流量設定為循環流量的3倍程度。若結束向正壓 容器40的補充墨水，則關閉閥門54v,同時，主容器30的空氣管 33與大氣壓連通。jt匕夕卜，在本實施例的結構中，由于可以同時進4亍彎'液面壓力容 器25的液位控制和正壓容器40的液位控制，因此，預先i殳定以下 等的優先順序，例如，使由液位傳感器25s檢測液位上升的時刻、 和液位傳感器40s檢測液位降低的日于刻中的、首先發生的一個優先， 當兩者同時發生時，使彎液面壓力容器25的液位控制優先。
在此，若過于頻繁地切換彎液面壓力容器25的液位控制和正 壓容器40的液位控制，則恐怕由于切換時的時間損耗(loss)而難 以可靠地進行液位控制。尤其是，在高正壓和大氣壓之間切換賦予 主容器30的壓力開始直至實際變為高正壓或大氣壓的期間的時間 損耗易成為問題。由此，優選使液位傳感器25s及液位傳感器40s 的^r測存在滯后(hysteresis),以便彎液面壓力容器25的液位控制 和正壓容器40的液位控制的切換頻度不在所需要的頻度以上。這 樣，雖然液位高度的變動易于變大，但是只要將彎液面壓力容器25 和正壓容器40的界面面積擴大，則沒有問題。在上述實施例中，對墨水通過噴墨頭11-16循環的狀態進4亍 了說明。這期間，正壓容器40的空氣管43總是連通于中正壓的氣 壓源57，閥門52v始終打開。從而，只要進行上述范圍的動作，則 空氣閥44、空氣閥45和閥門52v并不是必需的。下面，7十通過墨水弄濕噴墨頭11-16的孔4反18表面的清洗 (purge)動作進行說明。如圖4所示，在第一清潔動作中，在循環 動作中，當閥門53v關閉的期間，空氣管33連通于高正壓，空氣 管43連通于中正壓，打開閥門54v,關閉閥門52v。由于閥門52v -波關閉，所以/人正壓容器40流出的墨水不流向彎液面壓力容器25 而從噴嘴17溢出。同時，從主容器30向正壓容器40補充墨水。 這樣的動作對于去除噴嘴表面的雜物等是有效的。如圖4所示，在第二清潔動作中，打開閥門54v，同時，高正 壓的氣壓源56與正壓容器40連通。由此，可以進4t大流量的清潔 動作。才艮據本實施例涉及的墨水供給機構10,通過氣壓和閥門52v、 53v、 54v的開關動作的調整，從而可以無需使用用于輸送液體的泵
而使墨水循環。因此，不會發生由于輸送液體泵引起的化學的穩定 性、灰塵、氣泡的問題、和可靠性、耐久性的問題。并且，與下游側阻力RB相比，將上游側阻力RAi殳定為足夠 大的值，且并不是同樣地減小流路阻力R，而只是將下游側的流路 阻力RB保持為較小，從而阻力較大側的壓力源的壓力精度可以降 低賦予各噴墨頭11 16壓力的精度。因此，可以便于阻力大側的 壓力控制。即，在本實施例的情況下，雖然難于控制上游側，但是 可以通過降低上游側的影響來緩解對控制精度的要求，從而使控制 變4尋簡單。并且，在本實施例中，由于在彎液面壓力容器25和噴墨頭11 ~ 16之間設置有記錄介質可通過的空間，且在不影響用紙通過的用紙 寬度方向的端部的2個地方配設有第二導管52,因此尤其便于將第 二導管52 i殳定得4且短。因此，通過將確定彎液面壓力的下游側的 第二導管52 "i殳定得粗短，從而可以便于降低下游側的流^各阻力。 因此，可以穩定彎液面壓力。并且，通過穩定彎液面壓力，墨水噴 出狀態穩定，從而，可以提供濃度變動少，且具有可靠性高的噴墨 記錄裝置。才妾下來，參照圖5,對共用的導管部的流^各阻力的分配方法進部上具有共用的導管部和分支點時，也可以考慮按照與分支目的地 的各個流^各阻力的比相同的比例，對共用的導管部進行分配利用， 因此，將共用導管部作為與分支目的地的各個流路阻力的比相同比 例的并列阻力進行分配，并計算每個頭部的流量阻力。在此，使用等效電路圖，對將共用導管部分配為并列阻力的方 法進4亍"i兌明。 當將乂人頭部11的噴嘴直至上游側、下游側的各分支點為止的流^各阻力分別作為R3、 R4,將/人頭部12的噴嘴直至上游側、下游 側的各分支點為止的流^各阻力分別作為R5、 R6,爿尋上游側的共用 導管部的流量阻力作為R7，將下游側的共用導管部的流^^且力作 為R8時，考慮將R7分配為并列流路阻力R71和R72，將R8分配 為并列流^各阻力R81和R82。分配方法為<吏下列7>式成立即可R71 :R72=R81 :R82=(R3+R4):(R5+R6),1/R7=1/R71+1/R72,1/R8=1/R81+1/R82。，這時，R71:R81=R72:R82=R7:R8。此外，考慮為頭部11的噴嘴上游的流路阻力為(R71+R3 )，頭部11的噴p觜下游的流^各阻力為(R81+R4)，頭部12的噴p觜上游的流^各阻力為(R72+R5 ),頭部12的噴p觜下游的流^各阻力為(R82+R6 )。此外，本發明并不4又限于上述實施例，當實施本發明時，在不 脫離本發明要旨的范圍之內可以對本發明的構成要素，例如各構成 部件的具體形狀等進行各種變更。例如，在上述實施例中，如圖2 所示，雖然將通過墨水的壓力室19^f吏墨水20循環并噴出的結構作 為噴墨頭11-16的結構進^f于了例示，^f旦是并不限定于此，也可以 是在乂人循環3各徑分支的目的地存在具有壓力室和噴嘴的頭部，還可 以是在乂人循環^各徑分支的目的i也形成獨立的頭部的頭部才莫塊。
也可以適用例如，如圖6所示的噴墨頭60 —才羊的，向墨水存 儲部62循環供給墨水的方法。該噴墨頭60包括多個噴嘴61、與該 噴嘴61相對形成的發熱元件61a、墨水存4諸部62、與該墨水存^f諸 部62的上游側及下游側連通的流路63 、 64等。由于該流3各63 、 64 分別與上述實施例的墨水供給機構10中的第一導管51、第二導管 52連通，所以可以發揮與上述實施例同樣的作用，同時，可以獲得 與上述實施例相同的效果。在該實施例中，隔著切縫(slits) 62a， 與墨水存儲部62分離地具備有壓力室62b和形成有彎液面的噴嘴 61，可以認為墨水存儲部62是隔著墨水循環部分和切縫62a的、 壓力室62b和噴嘴61之間的分支點。當在這樣的噴墨頭60中使墨 水循環時，若墨水存儲部62與噴嘴61表面的高度大體相同，則當 不噴出時，該分支點與噴嘴的彎液面壓力大體相同。因此，也可以 將墨水存^f諸部62的墨水壓力一見為噴嘴的彎液面壓力而進4亍實施。 并且，當噴出時，可以i人為噴嘴的彎液面壓力下降了相當于向噴出 流量增加從分支點直至噴嘴的流路阻力的壓力。并且，用于該噴墨裝置的印刷頭部也可以是/人循環^各徑的中途 通過過濾器向執行機構、噴嘴分支的類型。在這種情況下，當未噴 出時，可以將噴嘴的壓力一見為過濾器的主要側(primary side )與循 環3各徑連4妻的部分的壓力相同。此外，當噴出時，也可以i人為噴。觜 的壓力下降了相當于向噴出流量增加從過濾器主要側直至噴嘴的 流^各阻力的壓力。作為執行機構22,除了上述實施例所示的機構之外，還可以適 用例如壓電式、共用壓電(piezoelectric share mode )才莫式、熱噴墨式等。并且，在孔板表面形成有多個噴嘴開口，且各個高度不同時， 只要由高度不同引起的噴嘴附近的壓力不同不超過適當的噴嘴附 近的壓力范圍，則考慮將各個噴嘴的高度的平均作為孔板表面的高
度即可。這時，因為若將頭部內的墨水循環流的方向設定為/人4妄近 高度低的噴嘴向接近高度高的噴嘴的方向，則可以減少由高度不同 引起的噴嘴附近的壓力不同，因此也可以這樣設置墨水循環流的方 向。并且，作為氣壓調節才幾構的空氣閥34、 35、 44、 45和作為開 關機構的閥門52v、 53v、 54v的配置、數量等并不限定在上述實施 例。此外，在不脫離本發明要旨的范圍之內可以實施適當的變更。因此，本發明在其廣泛意義上不限于這里示出并描述的特定細 節以及代表實施例。因此，在不背離所附權利要求及其等同物所限 定的總發明概念的精神或范圍的前提下可以進行各種更改。
權利要求
1.一種噴墨記錄裝置，其特征在于，包括噴墨頭，包括與噴嘴相對的壓力室、與所述壓力室連通的上游端口、以及下游端口；第一容器，通過所述下游端口與所述噴墨頭連通，用于存儲墨水；第二容器，與所述第一容器連通，用于存儲墨水；第三容器，通過所述上游端口與所述噴墨頭連通，同時，與所述第二容器連通，用于存儲墨水；開關機構，用于開關由所述噴墨頭、所述第一容器、所述第二容器、及所述第三容器連通而構成的循環路徑；以及氣壓調節機構，用于調節所述第一容器、所述第二容器、及所述第三容器中的至少任一個的內部氣壓，在所述噴墨記錄裝置中，根據由于該氣壓的調節而產生的氣壓、和所述循環路徑的開關狀態，在所述循環路徑內輸送墨水。
2. 根據權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其特征在于，所述第 一 容器內部的墨水的液位位于形成有所述頭部的 所述噴嘴的孔纟反表面的下面，所述第二容器內部的墨水的液位位于所述第 一容器內部 的墨水的液位的下面，所述氣壓調節機構被設置在所述第二容器以及第三容器，所述開關機構包括第一開關機構，設置在所述噴墨頭 的下游端口與所述第一容器之間；第二開關才幾構，設置在所述第一容器與第二容器之間；以及第三開關機構，設置在所述第 二容器與所述第三容器之間。
3. 根據權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其特征在于，所述噴墨 記錄裝置還包括液位;險測裝置，用于檢測所述第一容器、所述第二容器 以及所述第三容器中的至少任 一 個的墨水的液位；以及控制裝置， 一艮據所述液位的4企測結果，控制所述氣壓調 節才幾構以及所述開關才幾構的動作。
4. 根據權利要求3所述的噴墨記錄裝置，其特征在于，在向所述第三容器液位賦予正氣壓，且所述第一容器內 部向大氣打開，墨水從所述第三容器向所述第一容器流動的狀 態下，當所述第一容器的液位上升至^L定以上時，所述第二開 關機構變為打開狀態，且所述第一容器的墨水被提供給設置在 所述第一容器下面的所述第二容器，當所述第三容器的液位下降至失見定以下時，向所述第二 容器賦予比所述第三容器內部的氣壓大的氣壓，同時，所述第 三開關機構變為打開狀態，墨水被提供給所述第三容器。
5. 根據權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其特征在于，所述第一容器乂人與記錄介質輸送方向相垂直方向的寬度 方向的兩端，通過導管，與所述噴墨頭的下游側連接，所述記 錄介質可通過所述噴墨頭、所述第一容器和所述導管之間。
6. 根據權利要求1所述的噴墨記錄裝置，其特征在于，將從所述噴墨頭的噴嘴附近直至所述第一容器的液位為止的下游側流^各阻力i殳定得小于從所述第三容器的液位直至 所述噴墨頭的噴嘴附近為止的上游側流路阻力。
7. 根據權利要求4所述的噴墨記錄裝置，其特征在于，將從所述噴墨頭的噴嘴附近直至所述第 一 容器的液位為 止的下游側流^各阻力設定得小于從所述第三容器的液位直至 所述噴墨頭的噴嘴附近為止的上游側流^各阻力。
8. —種墨水供給才幾構，其特征在于，包4舌噴墨頭，包括與噴嘴相對的壓力室、與所述壓力室連通 的上游端口 、以及下游端口 ；第一容器，通過所述下游端口與所述噴墨頭連通，用于 存儲墨水；第二容器，與所述第一容器連通，用于存儲墨水；第三容器，通過所述上游端口與所述噴墨頭連通，同時， 與所述第二容器連通，用于存儲墨水；開關機構，用于開關由所述噴墨頭、所述第一容器、所 述第二容器、及所述第三容器連通而構成的循環路徑；以及氣壓調節機構，用于調節所述第一容器、所述第二容器、 及所述第三容器中的至少任一個的內部氣壓，其中，4艮據由于該氣壓的調節而產生的氣壓、和所述循 環3各徑的開關狀態，在所述循環3各徑內輸送墨水。
9. 一種墨水供給方法，其特征在于，通過調整循環路徑的開關狀態，同時，調節第一容器、 第二容器、以及第三容器的至少任一個的內部氣壓，/人而才艮據 由于該氣壓的調節而產生的氣壓、和所述循環^各徑的開關狀 態，^f吏墨水在所述循環^各徑內循環，其中，所述循環^各徑由以 下部件連通構成噴墨頭，包括與噴嘴相對的壓力室、與所述 壓力室連通的上游端口、以及下游端口；所述第一容器，通過 所述下游端口與所述噴墨頭連通，用于存儲墨水；所述第二容 器，與所述第一容器連通，用于存儲墨水；所述第三容器，通 過所述上游端口與所述噴墨頭連通，同時，與所述第二容器連 通，用于存儲墨水。
10. 根據權利要求9所述的墨水供給方法，其特征在于，檢測所述第一容器、所述第二容器以及所述第三容器中 的至少任一個的墨水的液位，并根據所述液位的檢測結果來調 整氣壓和開關狀態。
11. 根據權利要求IO所述的墨水供給方法，其特征在于，在向所述第三容器液位賦予正氣壓，且所述第一容器內 部向大氣打開，墨水從所述第三容器向所述第一容器流動的狀 態下，以及對開關狀態進行調節，以便當所述第一容器的液位上升 至規定以上時，所述開關狀態被設定為所述第一容器的墨水 被提供給設置在所述第一容器下面的所述第二容器，當所述第 三容器的液位下降至規定以下時，向所述第二容器賦予比所述 第三容器內部的氣壓大的氣壓，同時，所述開關狀態4皮-沒定為 將墨水提供給所述第三容器。
全文摘要
本發明提供了一種噴墨記錄裝置、墨水供給機構及墨水供給方法。其中，該噴墨記錄裝置包括噴墨頭，包括與噴嘴相對的壓力室、與上述壓力室連通的上游端口、以及下游端口；第一容器，通過下游端口與上述噴墨頭連通，用于存儲墨水；第二容器，與上述第一容器連通，用于存儲墨水；第三容器，通過上述上游端口與上述噴墨頭連通，同時，與上述第二容器連通，用于存儲墨水；開關機構，用于開關由噴墨頭、第一容器、第二容器、及第三容器連通而構成的循環路徑；以及氣壓調節機構，用于調節第一容器、第二容器、及第三容器中的至少任一個的內部氣壓，在上述噴墨記錄裝置中，根據由于該氣壓的調節而產生的氣壓、和上述循環路徑的開關狀態，在上述循環路徑內輸送墨水。
文檔編號B41J2/175GK101209624SQ20071030709
公開日2008年7月2日 申請日期2007年12月27日 優先權日2006年12月28日
發明者下里正志, 仁田升, 西田英明, 鈴木伊左雄 申請人:東芝泰格有限公司