專利名稱：噴墨打印裝置和墨水供給方法
技術領域：
本發(fā)明涉及噴墨打印裝置、打印頭和墨水供給方法，特別是適用于對噴出墨水的打印頭間斷供給墨水方式的噴墨打印裝置。
向適用于噴墨打印裝置的打印頭的墨水供給方式，大體分為兩類。一種構成供給系統(tǒng)的方式是與噴出墨水量對應數(shù)量的墨水連續(xù)供給打印頭(以下稱連續(xù)供給方式)；另一種構成供給系統(tǒng)的方式是在打印頭設置貯存所定量墨水的貯存部(副容器或第二墨水容器)，按適當?shù)亩〞r間斷地從墨水供給源(主容器或第一墨水容器)將墨水供給該貯存部(以下稱間斷供給方式)。
適用于在所定方向相對于打印媒體使打印頭往復掃描，同時在與其大致正交方向運送打印媒體實現(xiàn)圖象形成的、所謂連續(xù)型方式的噴墨打印裝置的連續(xù)供給方式，還有二種。一種稱為運載器運轉方式在運載器等上裝載并往復移動(主掃描)的打印頭上，一體不可分或可分離地安裝墨水容器供給墨水；另一種稱為軟管供給方式與運載器裝載的打印頭分開，在打印裝置的其他部位固定安裝墨水容器，通過柔性軟管連接墨水容器和打印頭供給墨水。后者，在墨水容器和打印頭之間具有中間容器功能的第二墨水容器，裝載在打印頭或運載器上。
在采用運載器運轉方式的構成時，在與運載器一起移動的構件(打印頭和與其不能分離或可一體化的墨水容器)的主掃描方向，限制了垂直面方向的投影面積和體積，當構成小型特別是可搬動型打印裝置時，僅可使用非常有限容量的墨水容器。因此，墨水容器一體型打印頭或墨水容器的交換頻度非常高，在使用方便和運行成本方面存在問題。近年來，移動式機器的普及很明顯，例如提出了與筆記型個人計算機和數(shù)字攝象機一體化的超小型噴墨打印機，對這種打印機實施采用運載器運轉方式的設計并不實用。
在采用軟管供給方式的構成時，主掃描時與運載器一起移動的構件可實現(xiàn)一定程度的小型化，然而，由于將運載器上的打印頭和位于運載器外的墨水容器結合以便供給墨水的軟管構件需要用于跟隨運載器移動的空間，因此也難于小型化。近年來，對應于打印動作的高速化，運載器也有高速掃描的傾向，由于跟隨的軟管的劇烈晃動，產(chǎn)生相對于打印頭的墨水供給系統(tǒng)內(nèi)的墨水的壓力變動，為了抑制壓力變動，希望設置各種復雜的壓力緩沖機構，這也使小型化難于實現(xiàn)。
針對以上情況，適用于連續(xù)型噴墨打印裝置的間斷供給方式構成以下供給系統(tǒng)，即，在運載器上具有相對小型的第二墨水容器和打印頭，而在打印裝置的運載器以外的部位具有相對較大的第一墨水容器，以適當?shù)亩〞r從第一墨水容器對第二墨水容器供給墨水。并且，在主掃描中，空間上分開第一和第二墨水容器間的墨水供給系統(tǒng)，或者用閥門遮斷墨水流路，采用使第一和第二墨水容器間流體絕緣的構成。由此，基本上解決了在連續(xù)供給方式中限制小型化的墨水容器等的上述移動構件較大，和由于軟管晃動帶來的各種問題。
然而，在采用間斷供給方式的構成方面，存在的問題是需要適當進行混入或存在于墨水供給系統(tǒng)內(nèi)部的空氣等氣體的排出和內(nèi)部的壓力控制。
進入供給系統(tǒng)內(nèi)部的氣體有四大類發(fā)生的原因。
1)從打印頭的墨水噴出口進入，或伴隨噴出動作發(fā)生，2)溶解在墨水內(nèi)部的氣體分離，3)通過構成供給系統(tǒng)的原材料，外部氣體透過進入，4)在將用于結合第一墨水容器和第二墨水容器的接頭結合時進入。
氣體的進入，按照供給系統(tǒng)的構成，其數(shù)量有各種差別，但無論多少都一定會發(fā)生問題。例如，當氣體積存在運載器上的第二墨水容器時，將會引起降低向第二墨水容器的墨水充填效率的問題。并且，相對于溫度變化的空氣膨脹收縮將發(fā)生未預期的壓力變化，伴隨其產(chǎn)生的過大正壓的作用會引起從噴出口的墨水漏泄，反之，過大負壓的作用也將引起墨水的噴出不良。當積存在第二墨水容器的氣體混入噴出口側的墨水內(nèi)部時，將引起墨水不噴出等問題。
這些問題在由軟管供給方式構成連續(xù)供給系統(tǒng)時，同樣會發(fā)生。以往，在軟管供給方式的連續(xù)供給系統(tǒng)中，作為氣體的進入對策，定期強制地通過打印頭的噴出口同時進行吸引排出其內(nèi)部墨水和氣體的恢復操作，對于第二墨水容器裝載在運載器上的情況，與從噴出口的吸引動作的同時，進行強制排出第二墨水容器的氣體與墨水的恢復操作。
采取這種對策時，由于產(chǎn)生的廢墨水數(shù)量較多，則即使采用間斷供給方式實現(xiàn)了小型·可搬動型打印裝置，也會產(chǎn)生設計上的重大限制。并且，除了適時對第二墨水容器填充墨水的動作以外，在打印裝置的控制順序上，至少從打印頭的噴出口側吸引墨水的恢復動作需要較長時間。不僅如此，作為該恢復動作的后處理進行的用于除去打印頭噴出口形成面上的附著墨水的擦凈動作以及預備噴出動作等，也存在需要時間的問題。
對于軟管供給方式的連續(xù)供給系統(tǒng)，在為了保持形成于噴出口的墨水彎月形而必需產(chǎn)生相對于大氣壓的負壓的噴墨打印裝置中，通過將第一墨水容器配置在比打印頭噴出口位置較低的位置，在第一墨水容器內(nèi)自身產(chǎn)生負壓的限制是必要的。因此，在墨水容器的位置和姿勢被限定，特別是在運送時的姿勢未定的可搬動型打印裝置的情況下，存在噴出口墨水漏泄的問題。
針對這種情況提出如下構成，當采用間斷供給系統(tǒng)時，配設具有液體不能通過僅透過氣體的功能的膜(以下簡稱為功能性膜)，通過該功能性膜，從第二墨水容器內(nèi)部僅強制地分離排出氣體，在第二墨水容器中收納保持墨水的海綿等多孔質構件，產(chǎn)生適當?shù)呢搲?。這種構成，可以有效地抑制在墨水填充時產(chǎn)生的廢墨水數(shù)量增大，對運送時姿勢未定的可搬動型打印裝置也是有效的。
但是，為了穩(wěn)定使用功能性膜，希望長久持續(xù)化學惰性狀態(tài)，則應選定對功能性膜沒有影響的墨水組成，而有墨水的選擇范圍狹窄這樣的問題。
當在第二墨水容器上配置功能性膜時，氣體也沿進入第二墨水容器內(nèi)的方向反向流動。因此，在將相對于打印頭的噴嘴使墨水保持負壓的多孔質構件等的負壓發(fā)生機構設置在第二墨水容器內(nèi)時，限制了第二墨水容器內(nèi)的墨水收容效率。并且，由于墨水中的染料和顏料的沉著和變質等，相對于多孔質構件的耐久性，存在限定設計的可能性，因此，墨水選擇的范圍狹窄了。
上述構成中，由于在完成墨水填充的時刻多孔質構件一定成為墨水過填充狀態(tài)，為了在打印頭使所要求的負壓起作用，則在填充完成后必然從打印頭的噴出口側進行吸引動作，必須將在多孔質構件中過填充的墨水作為廢墨水排出。也就是，隨著填充動作，存在產(chǎn)生廢墨水的問題。
本發(fā)明的另一目的是，有利于小型·可搬動型噴墨打印裝置的構成。
本發(fā)明的一種形式是使用噴出墨水的打印頭對打印媒體進行打印的噴墨打印裝置，具有構成上述墨水供給源的第一墨水容器；可從該第一墨水容器填充墨水，在上述打印時將該墨水供給上述打印頭的第二墨水容器；利用于從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器進行墨水填充的墨水移送部件，其特征在于，在本打印裝置使用時的姿勢，在重力方向，用于從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器供給墨水的流路的上述第二墨水容器側的開口位于相對較高的位置，用于從上述第二墨水容器向上述打印頭供給墨水的墨水流出部位于相對較低的位置，上述流路的上述第一墨水容器側的開口位于上述第一墨水容器的底部。
本發(fā)明的另一種形式是適用于使用噴出墨水的打印頭對打印媒體進行打印的噴墨打印裝置的墨水供給方法，該噴墨打印裝置具有構成上述墨水供給源的第一墨水容器；可從該第一墨水容器填充墨水，在上述打印時將該墨水供給上述打印頭的第二墨水容器；和用于從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器進行墨水填充的墨水移送部件，其特征在于，在打印裝置使用時的姿勢，在重力方向，用于從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器供給墨水的流路的上述第二墨水容器側的開口位于相對較高的位置，用于從上述第二墨水容器向上述打印頭供給墨水的墨水流出部位于相對較低的位置，上述流路的上述第一墨水容器側的開口位于上述第一墨水容器的底部；上述墨水移送部件可以從上述第二墨水容器將其內(nèi)容物返回到上述第一墨水容器，進行該返回的流路的起點，在打印裝置使用姿勢時，在重力方向，位于上述第二墨水容器上相對較高的位置，對上述打印頭的墨水供給路的起點，在重力方向，位于上述第二墨水容器上相對較低的位置；具有以下程序通過增大上述內(nèi)容積，從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器填充墨水的工序；通過減少上述內(nèi)容積，將上述第二墨水容器的內(nèi)容物返回上述第一墨水容器的工序。
根據(jù)上述構成，具有構成墨水供給源的第一墨水容器；和利用墨水移送部件可從第一墨水容器適時填充墨水，在上述打印時將該墨水供給打印頭的第二墨水容器。在打印裝置使用時的姿勢，在重力方向，用于從第一墨水容器向第二墨水容器供給墨水的流路的第二墨水容器側的開口位于相對較高的位置，用于從第二墨水容器向上述打印頭供給墨水的墨水流出部位于相對較低的位置，而且由于流路的第一墨水容器側的開口位于第一墨水容器的底部，則向第二墨水容器的填充效率高且填充處理時間短，整體上可以實現(xiàn)墨水使用效率較高的噴墨打印裝置。
進而，使用墨水移送部件，可在填充動作之前將適宜的第二墨水容器的內(nèi)容物返回第一墨水容器，進行該返回的流路的起點，在打印裝置使用姿勢時，在重力方向，位于第二墨水容器上的相對較高的位置、則能可靠且順利地將積存在第二墨水容器內(nèi)的氣體移送到第一墨水容器，并且在第一墨水容器內(nèi)可進行迅速的氣液分離。因此，返回到第一墨水容器的氣體不會再次流入第二墨水容器內(nèi)。
本發(fā)明中，具有第一墨水容器和第二墨水容器，通過強制地使第二墨水容器的內(nèi)容積向縮小方向變化，使其內(nèi)容物即在第二墨水容器內(nèi)存在的氣體與墨水一起倒流到第一墨水容器，則可不產(chǎn)生流向外部的廢墨水。通常的填充動作僅在相反方向使第二墨水容器的內(nèi)容積在擴大的方向變化，則可完成填充動作。在這些動作以外時(打印等)，作為使第一墨水容器和第二墨水容器流體絕緣的間斷供給方式，通過第二墨水容器本身產(chǎn)生不發(fā)生廢墨水的適當負壓，從而返回到第一墨水容器內(nèi)的氣體不會再次流入第二墨水容器內(nèi)，可以設計放置姿勢等不受限制的可搬動型打印裝置。
本說明書中，所謂「打印」，不僅是形成文字、圖形等有意信息的情況，而不管有意無意，也不管是否是人們視覺、知覺得到的明顯存在的情形，一般是指在打印媒體上形成圖象、圖樣、圖形等情況，或進行打印媒體加工的情況。
所謂「打印媒體」，不僅是在一般打印裝置中使用的紙，還有布、塑料薄膜、金屬板等、玻璃、陶瓷、木材、皮革等可收容墨水的物品，以下稱為「用紙」或簡稱為「紙」。
所謂「墨水」(也有稱「液體」的情況)，與上述「打印」的定義一樣也有廣義的解釋，即是指通過賦予在打印媒體上，能用于圖象、圖樣、圖形等的形成、打印媒體的加工、或者墨水的處理(例如在打印媒體上賦予的墨水中的色彩的凝固或不溶化)的液體。
本發(fā)明適用的打印頭，可以列舉出在噴墨記錄中提出的各種形式，即利用電熱變換體產(chǎn)生的熱能在液體中產(chǎn)生膜沸騰形成氣泡的形式；利用電機械變換體噴出液體的形式；利用靜電或氣流形成并噴出液滴的形式等，特別從小型化觀點考慮，利用電熱變換體最適宜。
所謂「噴嘴」，不限于噴出口，還包括與其連通的液路以及產(chǎn)生用于墨水噴出的能量的上述電熱變換體等元件。
圖2是相對于

圖1的構成，表示使用了利用平時連接的軟管機構的間斷供給系統(tǒng)的噴墨打印裝置整體構成的模式平面圖。
圖3是表示圖1或圖2的噴墨打印裝置中控制系統(tǒng)概略構成的方框圖。
圖4是說明適用于圖1構成的間斷供給系統(tǒng)的打印頭組件內(nèi)部構造、以及與其連接的周圍連接電路第一例的模式側面圖。
圖5的圖5A到5C是可適用于圖4構成的墨水供給用閥組件的構成例和動作說明的圖。
圖6是表示從圖1構成的第一墨水容器向第二墨水容器進行墨水填充時處理程序一例的流程圖。
圖7是表示在圖6的程序中進行空氣抽去處理的實施判定的判定程序的詳細處理例的流程圖。
圖8是表示相對于圖4構成的比較例的圖。
圖9是表示可適用本發(fā)明實施例的第一墨水容器的其他構成例的模式側面圖。
圖10是表示可適用本發(fā)明實施例的第一墨水容器的其他構成例的模式側面圖。
圖11是說明適用間斷供給系統(tǒng)的打印頭組件內(nèi)部構造的第二例的模式側面圖。
圖12的圖12A到12C是說明圖10構成的墨水填充時順序動作的說明圖。
圖13是說明適用間斷供給系統(tǒng)的打印頭組件內(nèi)部構造的第三例的模式側面圖。
圖14是說明圖13構成的動作原理的說明圖。
圖15是說明適用間斷供給系統(tǒng)的打印頭組件內(nèi)部構造的第四例的模式側面圖。
圖16的圖16A和16B是表示適合按各種姿勢使用的打印裝置的間斷供給系統(tǒng)的構成例的圖，圖16A是表示按某個方向使用時間斷供給系統(tǒng)姿勢的說明圖，圖16B是表示在從該姿勢轉動90度的方向使用時的間斷供給系統(tǒng)姿勢的說明圖。
(噴墨打印裝置的構成例)圖1是表示適用本發(fā)明一實施例的間斷供給方式的噴墨打印裝置整體構成的模式平面圖。
圖1的構成中，打印頭組件1可交換地裝載在運載器2上。打印頭組件1具有打印頭部和第二墨水容器部，設置用于授受驅動頭部并使噴嘴進行墨水噴出動作的信號的連接器(未圖示)。打印頭組件1可交換地裝載在運載器2上，在運載器2上設置通過上述連接器將驅動信號等傳送到各打印頭組件1的連接器座(電連接部)。
運載器2沿著在主掃描方向延伸設置在裝置主體的導向軸3，被可往復移動地導向支持著。運載器2由主掃描馬達4通過馬達皮帶輪5、從動皮帶輪6和同步皮帶7等傳動機構驅動，同時控制其位置和移動。并且，在運載器2上設置透過型光電遮斷器式原位傳感器10，在對應于運載器原來位置的裝置的固定部位，配設可遮蔽透過型光電遮斷器光軸的遮蔽板11。這樣，當運載器2移動，原位傳感器10通過遮蔽板11時，檢測原來位置，則以該位置為基準的運載器位置和移動的控制是可能的。
打印用紙和塑料薄板等打印媒體8，由送給馬達15通過齒輪使傳感器滾輪13旋轉，從自動薄板送料器(以后稱ASF)14每次一張分離給紙。再通過運送滾輪9的旋轉，經(jīng)過與打印頭組件1的噴出口形成面對向的位置(打印部)被運送(副掃描)。運送滾輪9的驅動是通過齒輪傳遞打印機換行(LF)馬達16的旋轉來進行的。
這時，對于是否給紙的判定和給紙時的頭出(在副掃描方向打印媒體上的打印開始位置的確定)，根據(jù)在打印媒體運送通路上的打印位置上游側設置的打印媒體有無檢測用紙終端傳感器12的輸出進行。使用紙終端傳感器12來檢測打印媒體8的后端，根據(jù)該檢測輸出，確定在副掃描方向打印媒體上的最終打印位置。
打印媒體8，由臺板(未圖示)支持其背面，以便在被打印部形成平坦的被打印面。這時，裝載在運載器2上的打印頭組件1，其噴出口形成面從運載器2向下方突出，保持與打印媒體8平行。打印頭組件1是利用熱能噴出墨水的噴墨打印頭組件，具有產(chǎn)生使墨水發(fā)生膜沸騰的熱能的電熱變換體。也就是，打印頭組件1的打印頭使用由上述電熱變換體供給的熱能引起的墨水的膜沸騰產(chǎn)生的氣泡壓力，從噴出口噴出墨水進行打印。當然，也可以利用壓電元件噴出墨水等其他方式。
100是恢復系統(tǒng)機構，具有打印頭組件1對墨水進行吸引恢復動作、和用于保護打印頭的噴出口形成面的罩蓋構件。罩蓋構件利用未圖示的馬達可以設定在相對于噴出口形成面的接合/脫離位置，在接合狀態(tài)，由未圖示的吸引泵等在罩蓋構件內(nèi)部產(chǎn)生負壓，進行打印頭的吸引恢復動作等。當打印裝置非使用時，使罩蓋構件為接合狀態(tài)，可以保護打印頭的噴出口形成面。
101是用于連接打印頭組件1的打印頭組件側的閥門組件。104是與閥門組件101相對的墨水供給側的閥門組件。102同樣是用于結合打印頭組件1側的空氣泵的閥門組件。103是與閥門組件102相對的空氣泵組件側的閥門組件。
這些閥門組件101～104，設定在運載器2位于主掃描方向上的打印區(qū)域外側的原來位置或其附近位置，對應的閥門組件之間碰上時連接，容許通過閥門組件的墨水和空氣流動。當運載器2從該位置向打印區(qū)域方向脫離時，解除對應的閥門組件之間的連接，隨著該連接的解除，閥門組件101和104自動成為閉塞狀態(tài)。與此相反，閥門組件102平常為打開狀態(tài)。
105是軟管構件，與第一墨水容器107結合，將墨水供給到閥門組件104。106是氣動回路用軟管構件，與加壓減壓用泵組件108結合。112是泵組件108的吸排氣口。這些軟管構件可以不是整體構成，也可以是同時連接多個軟管元件。
(噴墨打印裝置的其他構成例)圖1的間斷供給系統(tǒng)，僅在向第二墨水容器進行墨水填充時，進行上述閥門組件的連接，在打印動作中第一和第二墨水容器之間的墨水供給系統(tǒng)在空間上是分開的。反之，不進行這樣的分開，也可以采用由閥門等遮斷墨水流路，使第一和第二墨水容器之間有流體絕緣構成的間斷供給系統(tǒng)。
圖2模式地表示使用了采用平時連接的軟管機構的間斷供給系統(tǒng)的噴墨打印裝置。圖2中，對可與圖1同樣構成的部分而與本例的供給系統(tǒng)的說明無關的，為了簡化省略其圖示。
圖2中，150是一端與打印頭組件的第二墨水容器連接的氣動回路用柔性軟管，其另一端通過電磁閥門組件152和氣動回路用軟管構件106與加壓減壓用泵組件108連接。151是一端與打印頭組件的第二墨水容器連接的墨水供給用柔性軟管構件，其另一端通過電磁閥門組件152和墨水供給用軟管構件105與第一墨水容器107連接。
也就是，當采用這種平時連接的軟管機構時，插設電磁閥門組件152等流路開閉部件，在向第二墨水容器的墨水填充動作時和打印動作時對其進行適當?shù)拈_閉控制，即可構成間斷供給系統(tǒng)。
(控制系統(tǒng)的構成例)圖3是表示圖1或圖2的噴墨打印裝置的控制系統(tǒng)概略構成的方框圖。
圖中，控制器200構成主控制部，具有微型計算機式CPU201；存儲程序和所需表格等其他固定數(shù)據(jù)的ROM203；設有展開圖象數(shù)據(jù)的區(qū)域和作業(yè)用區(qū)域等的RAM205。圖象數(shù)據(jù)的供給源，除了進行有關打印的圖象等數(shù)據(jù)制作、處理等的計算機以外，還有圖象讀取用讀出器部或數(shù)字攝象機等。本發(fā)明的噴墨打印裝置是與主裝置210分開構成的，也可以分離或不分離地構成一個整體。
圖象數(shù)據(jù)和其他指令、狀態(tài)信號等，通過接口電路(I/F)212與控制器200進行接收發(fā)送。操作部219具有電源開關220和用于指示吸引恢復起動的恢復開關221等的接受操作者指示輸入的開關群。檢測部223具有上述原位傳感器10、用于檢測打印媒體有無的紙終端傳感器12、以及設置在適當部位用于檢測環(huán)境的溫度傳感器22等的檢測裝置狀態(tài)的傳感器群。
打印頭驅動器250是根據(jù)打印數(shù)據(jù)等驅動打印頭1的電熱變換體300(噴出加熱器)的驅動器。打印頭驅動器250除了具有與噴出加熱器300的位置對應排列打印數(shù)據(jù)的移位寄存器、以適當?shù)亩〞r閂鎖已排列的打印數(shù)據(jù)的閂鎖電路、以及與驅動定時信號同步起動噴出加熱器的邏輯電路元件以外，還具有必要時為了對合點形成位置(記錄處理)適當設定噴出加熱器驅動定時(噴出定時)的定時設定部等。在打印頭1還設有為了穩(wěn)定墨水的噴出特性而進行溫度調整的副加熱器301。該副加熱器301可以與噴出加熱器300同時在打印頭基板上形成，和/或安裝在打印頭主體或打印頭組件上。
251是用于驅動主掃描馬達4的馬達驅動器，252是用于驅動換行(LF)馬達16的馬達驅動器，253是用于驅動送給馬達15的馬達驅動器。254是用來進行泵組件108的驅動和控制的驅動器，255是用于驅動恢復系統(tǒng)驅動用馬達17的馬達驅動器。
38是用于驅動流路開閉用閥門組件的驅動器，如圖1的構成例所示，當使用隨著相互結合和分離自動進行流路的開放和閉塞的閥門組件101和104時，是不需要的，然而，被動地進行流路的開閉，也就是如圖2的構成例所示，當配設用于開閉墨水流路的電磁閥門152時，將其用于驅動。
(間斷供給系統(tǒng)構成的第一例)關于本發(fā)明噴墨打印裝置的間斷供給系統(tǒng)的最簡單形式，說明其構成和基本動作。
圖4是說明適用于圖1構成的間斷供給系統(tǒng)的打印頭組件1內(nèi)部構造和與其連接的周圍連接電路的說明圖。該圖表示打印裝置使用時的姿勢，圖的上方向相當于鉛垂方向上方。但是，相對于第二墨水容器304的第一墨水容器107的相對高低關系在圖示中沒有限定。
圖4中，302是在與主掃描方向不同的方向(例如正交方向)配置噴出口或噴嘴的打印頭。在噴出口內(nèi)的液路配置噴出加熱器，各液路連通共同液室，對該共同液室輸入墨水，向各液路進行墨水分配。
303是薄殼元件，是用閥門組件102和101以外的部分遮斷其內(nèi)部構造和大氣連通的構造體。304是第二墨水容器。第二墨水容器304具有可根據(jù)薄殼元件303內(nèi)的壓力改變其內(nèi)容積的可變位或變形的柔軟構造，例如用手風琴式構造體構成，其內(nèi)部連通打印頭302的共同液室，并與閥門組件101連接。當采取使用姿勢時，向閥門組件101的連接部與向打印頭302的連通部相比，在重力方向位于較高的部位。在圖示的例子中，在使用姿勢時，向閥門組件101的連接部位于重力方向最高部位，向打印頭302的連通部位于最低部位。306是設置在第二墨水容器304構造體的變位部分的對接構件。307是限制器，通過當由于第二墨水容器304的內(nèi)容積增大(膨脹)導致對接構件306變位時與其對接，阻止繼續(xù)變位，具有限制第二墨水容器304內(nèi)容積增大的作用。
305是壓縮彈簧，端部分別結合在第二墨水容器304的對接部306和薄殼元件303上，使力作用在伸長側即增大第二墨水容器304內(nèi)容積的方向。該彈簧305配設在第二墨水容器304內(nèi)，也可以設置在其外部。這時，只要可以將力作用在使第二墨水容器304的內(nèi)容積增大的方向，使用壓縮彈簧或使用拉伸彈簧都是可以的。除了設置特別的彈簧以外，通過適當?shù)剡x定第二墨水容器304的材料和構造，例如用橡膠構件構成波紋管，則第二墨水容器304的構造本身在內(nèi)部產(chǎn)生負壓，可以在增大內(nèi)容積的方向變位或變形。
第二墨水容器304內(nèi)，當閥門組件101和104連接時，通過軟管構件105與第一墨水容器107連通。薄殼元件303內(nèi)，第二墨水容器304外側空間，當閥門組件102和103連接時，通過軟管構件106結合泵組件108。關于閥門組件101和104，相互結合時形成墨水流路，在非結合狀態(tài)，具有將其閉塞的構成。
圖5(A)～(C)是說明那些閥門組件101和104的構成和動作的說明圖。
在圖(A)中，101A構成閥門組件101，是用密封墨水容器304內(nèi)部的橡膠等彈性構件形成的密封構件，設置連接第二墨水容器304內(nèi)外的狹縫101B。在圖示的閥門組件101和104的非結合狀態(tài)，由于密封構件101A自身的彈性閉塞狹縫101B，保持墨水容器304內(nèi)部的氣密和液密狀態(tài)。
104A～104E是構成閥門組件104的構件。這里，104A是設置在軟管構件105端部的空心針構件，在其頂端附近的側部有開口104B。104C是覆蓋包含開口104B的空心針構件104A頂端部分的閉塞構件，空心針構件104A由具有嵌入貫通孔104D的橡膠等彈性構件形成。該閉塞構件104C由設在空心針104A的凸緣部的彈簧104E加力，在閥門組件101和104的非結合狀態(tài)保持在圖示的位置，空心針構件104A的開口104B由貫通孔104D的內(nèi)壁閉塞。
從該圖(A)的狀態(tài)，為了墨水填充動作薄殼元件303移動到圖中右方時，如該圖(B)所示，密封構件101A和閉塞構件104C為對接狀態(tài)。
從該狀態(tài)薄殼元件303再移動到圖中右方時，如圖(C)所示，彈簧104E彎曲，空心針構件104A的頂端相對地進入貫通孔104D，一邊擴展狹縫101B一邊進入第二墨水容器304內(nèi)，由于開口部104B位于第二墨水容器304內(nèi)，通過軟管構件105進行第一墨水容器107和第二墨水容器304的連通。
墨水填充動作結束時，薄殼元件303移動到圖中左方的圖(A)所示狀態(tài)，第二墨水容器304內(nèi)和第一墨水容器107內(nèi)為液密狀態(tài)，不會因打印裝置的姿勢而產(chǎn)生墨水漏泄。
以這種結合狀態(tài)形成流路，在非結合狀態(tài)閉塞流路的閥門組件101和104，可以采用不限于圖5的例子的各種構成。
與閥門組件101和104相對地，對于閥門組件102和103，在分開時沒有閉塞流路的閥體。也就是，在薄殼元件303內(nèi)，第二墨水容器304外側空間在分開時對大氣開放。
再參照圖4，泵組件108可以具有隔膜泵等形式的泵主體；與該泵主體的作用室連接，可在大氣側和閥門組件103側轉換流路的方向控制閥。在閥門組件102和103的結合狀態(tài)，首先將流路設定在大氣側并進行吸入動作，然后將流路設定在閥門組件或薄殼元件側并通過進行噴出動作可對薄殼元件303內(nèi)加壓。反之，將流路設定在閥門組件或薄殼元件側并進行吸入動作，然后將流路設定在大氣側并通過進行噴出動作可對薄殼元件303內(nèi)減壓。若可使薄殼元件303內(nèi)適當加壓或減壓，則泵組件108的構成無論怎樣都是可以的。本實施例中是由泵組件108從薄殼元件303內(nèi)部吸引空氣進行減壓，或者在薄殼元件303內(nèi)部壓送加壓空氣進行加壓，然而，也可以在薄殼元件303內(nèi)充入所定氣體或液體，作用減壓力或加壓力。
貯存供給第二墨水容器304或打印頭302的墨水110的第一墨水容器107中可以有多種構成，本實施例中有大氣連通部109，用于將平時與大氣連通將內(nèi)部壓力保持在大氣壓狀態(tài)。這里，大氣連通部109可以是在高于墨水液面的位置，也可以是孔穴，從有效防止墨水漏泄的觀點出發(fā)，也可以配置僅通過氣體不通過液體的功能性膜等。進入到第一墨水容器用于移送墨水的軟管構件105的頂端，在圖示的使用姿勢時，相對于重力方向位于墨水容器內(nèi)的最低部位。這樣，可不殘留墨水地到最后用完，對于進行后述的第二墨水容器304內(nèi)的空氣抽去處理，也是有效的構成。
本例的構成中，第一墨水容器107和第二墨水容器304中沒有海綿等，在內(nèi)部空間仍收容了墨水。因此，形成了墨水和氣體在重力方向分別在下方和上方能夠無障礙地、迅速分離地構成。
(墨水填充處理例)圖6是從上述構成的第一墨水容器107向第二墨水容器304內(nèi)進行墨水填充時處理程序的一個例子。
從主裝置210供給圖象數(shù)據(jù)，當指示打印時起動本程序(步驟1)，首先，在步驟2進行閥門組件101～104的連接動作。也就是在圖1的構成中，在主掃描方向移動運載器2，將閥門組件101和102分別與閥門組件104和103對接，形成墨水流路和空氣流路。連接方法并不限于此。進行連接前閥門組件101和104閉塞流路，連接時開放并連接雙方的流路。閥門組件102和103是平時開放狀態(tài)，隨著結合形成空氣流路。
在步驟3進行壓蓋動作。移動圖1的符號100所示恢復系統(tǒng)機構的罩蓋部，進行靠緊圖4的打印頭302的噴出口形成面的動作。
在步驟4，判定是否實施排出貯存在第二墨水容器內(nèi)的空氣和氣體的處理(以下稱空氣抽去處理)，根據(jù)該判定對以后的動作進行分類。分類的條件基本上由進行上次空氣抽去處理后的經(jīng)過時間和向第二墨水容器304的墨水填充動作的次數(shù)，或者它們的相互關系來決定。
圖7是進行該空氣抽去處理的實施判定的處理程序的一個例子。當開始判定處理時(步驟30)，首先在步驟31掌握進行第二墨水容器的最后空氣抽去處理后的經(jīng)過時間信息，將處理分類。用于判定的信息在本程序中有三種，未滿一周時為「1」，一周以上未滿一個月時為「2」，一個月以上時為「3」。例如使用設置在打印裝置或主裝置的計時器，每次進行空氣抽去處理時重新起動計時器，并根據(jù)從重新起動時刻開始的計時內(nèi)容，對處理進行分類。并且，利用日歷功能，同時使用在每次進行空氣抽去處理時更新并保持該時刻的存儲器，將日歷功能顯示的現(xiàn)在時刻與該存儲器存儲的最后空氣抽去處理時刻進行比較，對處理進行分類。這種情況下，最好使用EEPROM等非易失存儲器，以便在打印裝置的電源斷開時也能保持其內(nèi)容。
當經(jīng)過時間信息是「3」時，在步驟34，設置進行空氣抽去動作的標記。該標記可在RAM205的一部分區(qū)域內(nèi)形成。按照該標記設置進行空氣抽去處理，在該時刻重新起動上述記時器。在根據(jù)經(jīng)過時間信息「1」或「2」的判定分類后，實施最后空氣抽去處理之后，用反復向第二墨水容器304填充墨水的次數(shù)決定是否需要空氣抽去處理。對于填充動作的次數(shù)標準，在本程序中將未滿十次定為「a」、十次以上未滿二十次定為「b」、二十次以上定為「c」。使用存儲器累積填充動作次數(shù)，最好采用EEPROM等非易失存儲器，以便在打印裝置的電源斷開時也能保持其內(nèi)容。
當經(jīng)過時間信息是「1」時，在步驟32，判定填充動作次數(shù)是否是「c」即二十次以上。若是否定判定，則結束本程序。若是肯定判定，則進入步驟34，設置進行空氣抽去動作的標記并結束本程序。當經(jīng)過時間信息是「2」時，在步驟33，判定填充動作次數(shù)是否是「a」即未滿十次。若是否定判定，則進入到步驟34，設置進行空氣抽去動作的標記。若是肯定判定，則結束本程序。
在步驟34設置進行空氣抽去動作的標記后，本程序結束(步驟35)返回到圖3的步驟4，判定該標記的設置狀態(tài)并進行空氣抽去處理(步驟9～步驟15)。當在步驟32完成否定判定時或在步驟33完成肯定判定時，立即結束本程序(步驟35)返回到圖3的步驟4，進行通常的填充處理(步驟5～步驟8)。
雖然本例中是根據(jù)經(jīng)過時間和填充次數(shù)決定是否需要空氣抽去處理，但只要能適當起動空氣抽去處理，任何一個都可以，并且，還可加進環(huán)境溫度和濕度等條件使判定條件可變，或者根據(jù)墨水種類和第二墨水容器的大小、從打印頭噴出的單位時間的平均墨水流量、使用姿勢差別等，在判定條件中增加變更，可以達到最佳化。不言而喻，有關經(jīng)過時間和填充次數(shù)的上述各值僅是例示。
參照圖6，設置上述空氣抽去處理標記后，在步驟4判定進行空氣抽去處理時進入步驟9。在步驟9使加壓減壓用泵組件108在加壓側動作。加壓動作應繼續(xù)預先規(guī)定的時間(C秒)。該規(guī)定的加壓動作時間，基本上是為使第二墨水容器304的內(nèi)容積最小來設定充分的時間，也可以根據(jù)諸要素的尺寸等來設定，通常是約3～10秒。
在進行空氣抽去處理時，不必經(jīng)常使第二墨水容器304的內(nèi)容積為最小，可以從經(jīng)過時間和填充次數(shù)等參數(shù)推定積存的空氣量，變更設定必要最小限加壓時間。但是，無論在什么情況下，作為加壓條件，都要以在打印頭的噴嘴形成的墨水彎月形耐力以內(nèi)的力進行加壓。通過形成彎月形耐力以下的力，在墨水不從噴嘴流出的狀態(tài)下進行加壓動作變成可能。但是在本例情況下，由于在打印頭的噴出口形成面進行了壓蓋，也可以短時間用彎月形耐力以上的壓力進行加壓動作。由于用彎月形耐力以內(nèi)的力進行加壓動作將在短時間使墨水倒流到第一墨水容器107側，希望倒流的流路壓力損失較小。
然后進入到步驟10，這次相反使泵組件108在減壓側動作。由于在減壓側動作，則薄殼元件303內(nèi)為相對于大氣壓的減壓狀態(tài)，從第一墨水容器107側通過軟管構件105、閥門組件104和101向第二墨水容器304內(nèi)流入墨水。關于該減壓動作時壓力，仍然希望為減壓時的彎月形耐力以內(nèi)的力，這樣，可防止通過噴出口的空氣侵入。使減壓動作持續(xù)所定時間時(D秒)，當?shù)诙萜?04的對接部306在碰到限制器307的位置膨脹時，機械地阻止兩者對接后繼續(xù)膨脹。
再進入到步驟11，按所定時間(E秒)再次對薄殼元件303內(nèi)加壓。接著，在步驟12按所定時間(F秒)再次對薄殼303內(nèi)減壓。這是使第二墨水容器304內(nèi)的空氣返回第一墨水容器107側的必要動作。反之，若沒有必要常常將第二墨水容器304內(nèi)的空氣完全壓回而保持最大的墨水填充效率，則第二次的加減動作(步驟11和步驟12)可以省略。
這里，將第二墨水容器304內(nèi)的空氣完全排出的條件是具有以下構造第二墨水容器304內(nèi)的最大容積(或最大排出容量)＞軟管構件105的內(nèi)容積×2；而且是通過至少反復二次加壓減壓動作達成的關系。這是本實施例的特征之一。
也就是，當?shù)诙萜?04內(nèi)完全充滿空氣時，在步驟9進行加壓動作，即使在實質上完全向墨水容器107側壓出空氣的情況下，實際上在步驟10的減壓動作時，軟管構件105內(nèi)的容積量的空氣將再次返回第二墨水容器304。然后在步驟11再次進行加壓動作時，積存在第二墨水容器304內(nèi)重力方向上方的空氣首先返回到第一墨水容器107，在積存的空氣完全返回后，墨水返回。
若不考慮經(jīng)常完全排出，則也可以是「第二墨水容器304內(nèi)的最大容積(或最大排出容量)＞軟管構件105的內(nèi)容積」的關系。
然而，若「第二墨水容器304內(nèi)的最大容積(或最大排出容量)＞軟管構件105的內(nèi)容積×2」的關系成立，則在第二次動作時從后面返回的墨水必然充滿軟管構件105內(nèi)，當在步驟12進行填充動作時，必然地，僅是墨水流入第二墨水容器304內(nèi)。通過以上動作，第二墨水容器304內(nèi)為完全填充墨水的狀態(tài)。
在這種狀態(tài)，實際上由于第二墨水容器304的對接部306與限制器307對接，則壓縮彈簧305為不能自由伸長的狀態(tài)。在步驟13再次進行短時間的(B秒)加壓動作，由于將第二墨水容器304內(nèi)的墨水少量地壓回到第一墨水容器107，則使第二墨水容器304收縮，形成對接部306與限制器307分開的狀態(tài)，壓縮彈簧305動作，形成產(chǎn)生適當負壓的狀態(tài)。
這時的壓力，從不完全取出廢墨水的觀點來看，希望在打印頭的彎月形耐力以內(nèi)進行。反之，從兼用于為了使打印頭的墨水噴出特性良好的恢復處理的觀點來看，積極地增大壓力可使少量的墨水從噴嘴流出。
除了進行步驟13的加壓動作之外，通過適當規(guī)定在步驟12的減壓動作時間，可在對接部306完全與限制器307對接前停止減壓動作，或者通過檢測傳感器對接部位置進行停止。另外，可以從打印頭的噴出口通過罩蓋進行少量墨水吸引處理，或者驅動打印頭在罩蓋內(nèi)進行墨水噴出(預備噴出)。
總之，通過這樣處理，對接部306與限制器307分開，壓縮彈簧305為擴大內(nèi)容積方向的變位狀態(tài)，產(chǎn)生負壓。從該狀態(tài)開始到與打印頭的彎月形耐力平衡的狀態(tài)，第二墨水容器的膨脹停止。因此，從該狀態(tài)開始直到因進行墨水消費而使第二墨水容器304的內(nèi)容積最小為止，希望設定壓縮彈簧305的彈簧常數(shù)，以便維持打印頭適當墨水噴出的可能最佳值范圍的負壓。
在步驟14通過恢復系統(tǒng)機構100解除壓蓋狀態(tài)，然后在步驟15將運載器2移動到主掃描方向上的打印區(qū)域側，解除閥門組件的結合。這時，閥門組件101和104動作使流路閉塞，閥門組件102保持開放狀態(tài)。
作為后處理，進行用于判定離開最后空氣抽去處理的經(jīng)過時間的計時器的重新起動或空氣抽去處理實施時刻信息的更新，以及填充次數(shù)信息的清除，空氣抽去處理判定標記的復位等(步驟16)，結束處理(步驟17)。
當根據(jù)未設置上述空氣抽去處理標記而判定不需要步驟4的空氣抽去動作時，進入到步驟5。這時，由于在第二墨水容器304中未積存空氣或積存微少量空氣，則利用加壓減壓用泵組件108對薄殼元件303內(nèi)按所定時間(A秒)減壓，立即開始使由于墨水消耗而收縮內(nèi)容積變小的第二墨水容器304的膨脹動作。
在步驟6短時間(B秒)加壓，由壓縮彈簧305產(chǎn)生適當負壓，使少量墨水返回第一墨水容器107側。在步驟7由恢復系統(tǒng)機構100解除壓蓋狀態(tài)，然后在步驟8將運載器2移動到主掃描方向的打印區(qū)域側，解除閥門組件的結合，結束處理(步驟17)。步驟6～步驟8的處理是與上述步驟13～步驟15的處理一樣的。
采用以上構成和處理，不會隨著填充動作產(chǎn)生廢墨水，能以簡單的方式向第二墨水容器進行間斷的墨水供給。
并且，由于第二墨水容器304內(nèi)容積可變，則通過改變其內(nèi)容積使第二墨水容器304本身具有進行墨水填充、空氣抽去處理和向第一墨水容器返回墨水的調節(jié)器功能，可利用單一驅動源的驅動控制實現(xiàn)這些動作。此外，還可以列舉出其他優(yōu)點。以往，在聯(lián)機實時式噴墨方式中，墨水從墨水容器對打印頭方向單向流通。本實施例具有在一個流路中墨水雙方向流通的特征。特別是在第二墨水容器和軟管內(nèi)長時間放置顏料墨水和染料墨水時，將發(fā)生水分和溶劑成分的蒸發(fā)等，使墨水粘度上升容易產(chǎn)生阻塞，或者濃度上升很容易使圖象的色彩平衡崩潰，這就是存在的問題。這種情況下，在以往的方式中，由于墨水是單向流通的，為了解決這些問題必須將軟管內(nèi)和第二墨水容器內(nèi)的墨水全部作為廢墨水拋棄，則白白浪費了大量墨水。與此不同，本實施例中，將第二墨水容器和軟管內(nèi)的墨水返回到較大容量的第一墨水容器，通過在未蒸發(fā)的標準狀態(tài)的墨水中進行再擴散，可以還原到能再利用的狀態(tài)。可以根據(jù)放置時間進行這些動作，在決定圖7的流程圖的參數(shù)時，可按有關的觀點進行。
另外，作為一種可以將第二墨水容器和軟管內(nèi)的墨水返回到較大容量的第一墨水容器，通過在未蒸發(fā)的標準狀態(tài)的墨水中進行再擴散，還原到可再利用狀態(tài)或進行空氣抽去的構成，采用圖8所示的供給系統(tǒng)。
圖8中，1101和1104分別是第一墨水容器1107側和第二墨水容器1304側的連接部，形成在墨水填充動作中適當連接的間斷供給系統(tǒng)的構成要素。在圖8的構成中，連接部設有向第二墨水容器1304供給用和向第一墨水容器1107返回用兩種。1108是在從第一墨水容器1107到第二墨水容器1304的供給通路上設置的泵，1109是在從第二墨水容器1304到第一墨水容器1107的返回通路上設置的閥門。
上述構成中，通過連接部在第一墨水容器1107側和第二墨水容器1304側連接的狀態(tài)下閥門1109開放，當起動泵1108時，從第一墨水容器1107向第二墨水容器至打印頭1302供給墨水，同時，從打印頭1302至第二墨水容器1304向第一墨水容器1107返回。也就是，在第一墨水容器1107和第二墨水容器1304至打印頭1302之間，形成墨水的循環(huán)供給系統(tǒng)。通過該循環(huán)，向第二墨水容器1304進行墨水填充，同時，通過將第二墨水容器1304和軟管內(nèi)的墨水返回到第一墨水容器1107進行更新，或進行空氣抽去處理。
圖8的結構構成了循環(huán)系統(tǒng)，第二墨水容器1304其內(nèi)容積不可變，必需有對打印頭1302產(chǎn)生適當負壓的部件等。當在第二墨水容器1304配設作為負壓發(fā)生部件的多孔質體時，存在限制墨水收容效率等問題。為了仍然貯存墨水而不設置多孔質體，則要產(chǎn)生負壓就必須相對于打印頭1302將第二墨水容器1304配設在低位置，當打印裝置為可搬動型構成時，其姿勢不確定，則會產(chǎn)生與連續(xù)供給系統(tǒng)的第一墨水容器和打印頭的關系同樣的問題。
反之，在本實施例的構成中，使第二墨水容器304的內(nèi)容積可變，在采用可產(chǎn)生適當負壓的構造的同時，通過適當改變其內(nèi)容積，可以進行墨水填充、空氣抽去處理或向第一墨水容器的墨水返回，能夠解決上述問題。
通過使墨水或空氣在同一通路上雙方向流通，可使軟管等連接構件的構成和連接工序等簡單化。
(第一墨水容器的構成)如上所述，突入到第一墨水容器的軟管構件105的頂端，在圖4所示使用姿勢時位于相對于重力方向的墨水容器內(nèi)的最低部位。這樣，可以不殘留地直到最后用完墨水，也是進行第二墨水容器304內(nèi)的空氣抽去處理的有效構成。
也就是，本實施例中，由于步驟9的加壓動作，墨水和空氣從第二墨水容器304通過軟管構件105倒流到第一墨水容器107內(nèi)。如圖4所示，最重要的是在第一墨水容器107內(nèi)部，對于空氣111位于上側、墨水110位于下側的分離狀態(tài)，軟管構件105的頂端位于墨水容器內(nèi)的最低部位。也就是，對于倒流的混合了空氣的墨水，在第一墨水容器內(nèi)再次因重力作用使墨水和空氣分離，可對墨水再利用，則可在本發(fā)明重要思想之一的不產(chǎn)生廢墨水的情況下，完成間斷供給系統(tǒng)。即其特征是實現(xiàn)了可對已往作為廢墨水的那部分墨水再利用的構成。
作為第一墨水容器要求的設計條件，墨水取出口(軟管構件頂端)在通常使用姿勢時位于墨水貯存部底面?zhèn)?重力方向下側)，并且，具有通常使用時空氣在重力方向上側、墨水在下側的可相對分離存在的構成。此外，初期使用開始時，更正確地說，初期使用開始后，在最初發(fā)生倒流的時刻，理想的條件是具有僅可容納最初倒流量(此時刻已經(jīng)積存在第二墨水容器中的空氣和墨水量)的容量；具有大致將第一墨水容器內(nèi)經(jīng)常保持在大氣壓狀態(tài)的構成和部件；至少第一墨水容器部是與打印頭可分別交換的方式。這時，為了容易進行第一墨水容器的交換，軟管構件105可以在第一墨水容器107附近由可卸下的軟管元件構成。
若能滿足以上條件，可在第一墨水容器采用不限于圖4構成的各種構成。
圖9表示可適用本發(fā)明的第一墨水容器107的其他構成例。在通常使用姿勢時，將軟管構件105連接在底面?zhèn)炔课唬移漤敹说耐蝗肓看笾峦Ｖ褂诘酌娌课?，在上面部和底面部等適當部位配置多個具有功能性膜的大氣連通部109，無論在哪種姿勢除了與高于墨水液面的部位外，基本原理和動作都與圖4所示大致一樣。
圖10是第一墨水容器107的其他構成例。本例中，具有在第一墨水容器107的筐體內(nèi)部貼上可變形薄膜構件的構造。也就是，符號112表示的可變形薄膜，這里使用二個。113是容許薄膜內(nèi)容積增大(內(nèi)部空間膨脹)的空間。
該構成中，當混有空氣的墨水通過軟管構件105倒流到墨水110內(nèi)時，可變形薄膜112在空間113內(nèi)變形，因此可以收入倒流的墨水。這時，第一墨水容器107內(nèi)的壓力利用大氣連通部109與大氣壓平衡，沒有形成極端的正壓。但是，這時與圖9構成不同，由于倒流一部分空氣貯存在墨水110內(nèi)，所以希望適當?shù)剡M行容積比率的設計，以便當因溫度變化空氣膨脹時，可對應于空間112。
圖11是本發(fā)明的第二實施例。不同于上述實施例對一種墨水構成間斷供給系統(tǒng)的情況，本例將說明對二色或二種以上墨水構成的間斷供給系統(tǒng)。圖11中為了簡化僅表示使用二種墨水的構成，不言而喻，對于使用四種和六種墨水等情況，也可用同樣的構思構成間斷供給系統(tǒng)。
本例與上例不同，不是停留在簡單地設置多個系統(tǒng)(圖示的例子是二系統(tǒng))，具有以下優(yōu)點。即用于加壓減壓的機構(泵組件108)和薄殼元件的共同使用原理上是可能的并適合對打印裝置的小型化設計；即使必需對每種顏色或種類使用有很大不同的第二墨水容器時，也可以使用共同的外圍機構；即使第二墨水容器內(nèi)的殘量不同，也不需要個別控制，能以單一泵組件的控制順序將各種類墨水調整到各自的最佳量，可以高速填充。
也就是，可以使用與圖6所示處理程序大致相同的程序作為控制順序，在每個墨水種類進行步驟4的判斷處理或圖7的判斷程序，即使有一個需要空氣抽去處理的第二墨水容器存在時，也將進入步驟9，其它情況則進入到步驟5。
用圖12說明本例的填充動作。該圖在第二墨水容器的內(nèi)容積對于每種墨水都是不同的狀態(tài)，分階段表示進行墨水填充動作時第二墨水容器的情況。該圖(A)表示墨水填充動作開始前的墨水殘量在每種墨水形成不平衡的狀態(tài)。該圖(B)是完成減壓的狀態(tài)，各對接構件306與限制器307對接，表示填充到規(guī)定量停止的狀態(tài)。該圖(C)表示通過短時間加壓使若干量墨水倒流，隔離與限制器307對接的各對接構件306，利用各壓縮彈簧305，形成可產(chǎn)生適當?shù)呢搲旱臓顟B(tài)、填充動作完成的狀態(tài)。
本例的特征是增加了墨水種類，打印頭的內(nèi)部構成僅僅是按墨水的種類配設第二墨水容器，此外可以共用外圍機構(薄殼元件、泵組件、限制器等)，因此，在設計可搬動型和薄型或小型打印機時，是非常有效的辦法。
即使第二墨水容器內(nèi)的墨水量每種墨水不一樣，也可以在由于減壓膨脹的第二墨水容器與限制器對接的時刻阻止其膨脹，分別填充規(guī)定量的墨水，原理上不必根據(jù)每種類墨水殘量的差別進行精密控制。相反，即使按每種類進行最大墨水容量不同的設計，也可以各自的最大容量自動地結束填充。例如，用黑墨水和彩色墨水進行改變?nèi)萘康脑O計時，形成非常有效的構成。
根據(jù)各種墨水的使用量和消耗量算出各自的填充所需時間，再與需要的最長填充時間相配合，能可變地設定填充時間。
作為第三實施例，對與上述第一例和第二例相比較進一步縮短向第二墨水容器內(nèi)填充墨水的程序的構成予以說明。
第一例和第二例中，將薄殼元件內(nèi)減壓并在第二墨水容器內(nèi)填充墨水后，再通過短時間的加壓進行墨水返回動作(圖6的步驟6和步驟13)產(chǎn)生適當負壓。與此不同，本例中基本上不需要這樣的動作，僅通過減壓完成填充動作即可得到適當負壓，縮短了到達可打印狀態(tài)的時間。
圖13是說明適用本例的間斷供給系統(tǒng)的打印頭組件1的內(nèi)部構造和與其連接的外圍回路的說明圖。與圖4同樣構成的各部分，在對應的位置賦予相同符號。
本例構成與圖4構成的不同是設置通過與第二墨水容器304一起本身也膨脹后與第二墨水容器對接來限制其膨脹的限制構件350，代替圖4的固定限制器307。
這種膨脹限制構件350基本上與第二墨水容器304一樣，具有可改變其內(nèi)容積的可變位或變形的柔軟構造，例如由手風琴式構造體構成，具有將其內(nèi)部與大氣連通的大氣連通口352，以及膨脹后與第二墨水容器的對接部306對接的對接部351。
本構成采用與圖6同樣的控制程序，可以對第二墨水容器304進行空氣抽去處理或墨水填充處理，但減壓時的動作按以下方式進行。即使泵組件108作用在減壓側，薄殼元件303內(nèi)為相對于大氣壓的減壓狀態(tài)，第二墨水容器304膨脹，從第一墨水容器107側通過軟管構件105、閥門組件104和101，墨水流入第二墨水容器304內(nèi)。與此同時，在膨脹限制構件350內(nèi)通過大氣連通口352流入外部空氣，膨脹限制構件350也膨脹。當繼續(xù)減壓動作時，不久，第二墨水容器304的對接部306和膨脹限制構件350的對接部351對接，由于兩者對接，則阻止了第二墨水容器304繼續(xù)膨脹。
在圖4的構成中，在第二墨水容器304的對接部306與限制器307對接的狀態(tài)下完成墨水填充動作時，壓縮彈簧305為不能自由伸長的狀態(tài)。因此，在圖6的程序中進行短時間的加壓動作，將第二墨水容器304內(nèi)的墨水少量地壓回到第一墨水容器107側，使第二墨水容器304收縮，對接部306離開限制器307，則壓縮彈簧305動作，使其為產(chǎn)生適當負壓的狀態(tài)。
然而本例中，適當?shù)卮_定了第二墨水容器304和膨脹限制構件350的構成，隨著兩者的對接向第二墨水容器304的墨水填充動作完成后，停止減壓動作，若使薄殼元件303內(nèi)對大氣開放，則連通大氣的膨脹限制構件350可后退容許壓縮彈簧305伸長，第二墨水容器304為產(chǎn)生適當負壓的狀態(tài)。這樣，縮短了到達可打印狀態(tài)的時間。
用圖14說明本例的動作原理。圖14是模式化表示圖13的構成，圓筒狀表示的薄殼元件303的左側部分相當于第二墨水容器304，右側部分相當于膨脹限制構件350。兩者中間部分的空間連通泵組件108，由于減壓動作形成壓力Pp。Pst是第二墨水容器304本身和壓縮彈簧305的合成彈簧力，F(xiàn)lb是膨脹限制構件350本身的彈簧力。Pit是根據(jù)相對于第二墨水容器304的第一墨水容器107的相對高低關系(水位差)，作用在第二墨水容器304上的壓力。
設定第二墨水容器304的對接部306和膨脹限制構件350的對接部351的受壓面積分別為Ast和Alb由于泵組件108的減壓動作使第二墨水容器304膨脹時，在第二墨水容器304的對接部306上的作用力為(Pp×Ast)+Fst+(Pit×Ast)在圖的右方向移動。在膨脹限制構件350的對接部351上的作用力為(Pp×Alb)-Flb在圖的左方向移動。
雙方對接部對接，在該狀態(tài)下卡止的條件是(Pp×Ast)+Fst+(Pit×Ast)＝(Pp×Alb)-Flb當按滿足該條件地確定各部分尺寸和其它條件時，則可將第二墨水容器304的膨脹限制在適當位置，完成填充。
然而，為了可靠地限制第二墨水容器304的膨脹，最好是上式的右邊(即膨脹限制構件350的對接部351的作用力)大于左邊(即第二墨水容器304的對接部306的作用力)，而且為了在對接后第二墨水容器304中不會產(chǎn)生不希望量的縮減，最好設置使膨脹限制構件350的對接部351的移動停止在所定位置的限制器359。
圖15表示本發(fā)明的第四實施例。本例是對二色或二種以上的墨水構成與上述第三實施例同樣的間斷供給系統(tǒng)的例子。
為了簡化，圖15僅表示使用二種墨水的構成，但對于使用四種和六種墨水的情況，當然可用同樣的構思構成間斷供給系統(tǒng)。除了用共同的膨脹限制構件350限制各個第二墨水容器304的膨脹，并且不需要為了產(chǎn)生負壓的墨水返回動作以外，進行與上述第二實施例同樣的動作，可以達到同樣的效果。
(其他)圖4、圖11、圖13和圖15的各例對應于僅在向第二墨水容器進行墨水填充時進行上述閥門組件的連接，在打印動作中第一和第二墨水容器之間的墨水供給系統(tǒng)是在空間分開的形式的圖1的打印裝置。然而，這些基本構成也可適用于采用不進行分開而具有使第一和第二墨水容器之間進行流體絕緣的構成的間斷供給系統(tǒng)的圖2的打印裝置。
也就是，在圖4、圖11、圖13和圖15分別表示的打印頭1或薄殼元件303，連接氣動回路用柔性軟管150和墨水供給用柔性軟管構件151的一端，并且，也可以在軟管構件150、151和軟管構件106、105之間介插電磁閥門組件152等流路開閉部件，代替閥門組件101～104。當填充動作時，起動電磁閥門組件152，通過進行第二墨水容器304和第一墨水容器107的連接，以及薄殼元件303內(nèi)部和閥門組件108的連接，可以進行與各例同樣的動作。
以上各例的附圖表示打印裝置通常使用時的間斷供給系統(tǒng)的姿勢，該姿勢滿足以下條件關于第一墨水容器107，墨水取出口(軟管構件頂端)位于墨水貯存部底面?zhèn)?重力方向下側)；關于第二墨水容器304，與閥門組件101的連接部位于重力方向最高部，與打印頭302的連通部位于最低部。然而，在構成小型·可搬動型打印裝置的情況下，特別要考慮到希望以各種姿勢使用，因此，希望采用多種姿勢時都滿足上述條件的間斷供給系統(tǒng)。
圖16表示其構成例，表示在某個方向使用時的間斷供給系統(tǒng)的姿勢(該圖(A))，以及在從該姿勢轉動90度的方向使用時的間斷供給系統(tǒng)的姿勢(該圖(B))。
在圖示的構成中，無論采取哪種姿勢，都確定了第一墨水容器107的形狀，以便存在位于墨水貯存部最低部位的部分，同時將墨水取出口(軟管構件105的頂端)與該部分連接。并且，無論采取哪種姿勢，都配置多個具有功能性膜的大氣連通部109，以便存在位于高于墨水液面部位的部分。
關于第二墨水容器304，無論采用圖(A)和(B)的哪種姿勢，連同打印頭302的連通部都位于重力方向最低部位，同時在與該位置大致對角的位置設置墨水輸入部，用柔性軟管120連接該輸入部和閥門組件101。
采用這種構成，即使在選擇該圖(A)和(B)的任何姿勢或其中間的姿勢時，只要滿足第一墨水容器107和第二墨水容器304要求的條件，即可提供一個使用姿勢限制少的適當?shù)拈g斷供給系統(tǒng)。
圖16的構成表示適合大約在90度轉動范圍內(nèi)可以使用的打印裝置的間斷供給系統(tǒng)，當然也可以構成對應于其他角度的姿勢的間斷供給系統(tǒng)。另外，圖16是對應于1種墨水時的構成，但也可以實現(xiàn)對應于圖11所示多種墨水的構成。
如上所述，本發(fā)明中，在墨水供給方式中采用間斷供給系統(tǒng)，且向第二墨水容器的填充效率高且填充處理時間短，整體上可以實現(xiàn)墨水使用效率高的構造。因此，有利于小型·可搬動型噴墨打印裝置的構成。
權利要求
1.一種噴墨打印裝置，使用噴出墨水的打印頭對打印媒體進行打印，包含構成上述墨水供給源的第一墨水容器；可從該第一墨水容器填充墨水，在上述打印時將該墨水供給上述打印頭的第二墨水容器；從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器進行墨水填充的墨水移送部件，其特征在于，在打印裝置使用時的姿勢，在重力方向，用于從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器供給墨水的流路的上述第二墨水容器側的開口位于相對較高的位置，用于從上述第二墨水容器向上述打印頭供給墨水的墨水流出部位于相對較低的位置，上述流路的上述第一墨水容器側的開口位于上述第一墨水容器的底部。
2.如權利要求1記載的噴墨打印裝置，其特征在于，上述流路的上述第一墨水容器側的開口，與使上述第一墨水容器內(nèi)部與大氣連通的大氣連通部相比較，在打印裝置使用時的姿勢位于重力方向的較低位置。
3.如權利要求1或2記載的噴墨打印裝置，其特征在于，在通常比上述第一墨水容器內(nèi)收容的墨水的液面高的位置，設置多個用于使上述第一墨水容器內(nèi)部與大氣連通的大氣連通部。
4.如權利要求1記載的噴墨打印裝置，其特征在于，上述第一墨水容器具有內(nèi)容積變化的可變形墨水收容部；和用于使該收容部可與大氣壓平衡地進行變形的大氣連通部。
5.如權利要求2記載的噴墨打印裝置，其特征在于，在上述大氣連通部配置了僅透過氣體不透過液體的膜。
6.如權利要求1到5的任一項記載的噴墨打印裝置，其特征在于，上述第一墨水容器和上述第二墨水容器具有使墨水和氣體分別可以向重力方向的下方和上方無障礙分離的構成。
7.如權利要求6記載的噴墨打印裝置，其特征在于，在上述第一墨水容器和上述第二墨水容器的內(nèi)部空間仍收容墨水。
8.如權利要求1到7的任一項記載的噴墨打印裝置，其特征在于，上述墨水移送部件可從上述第二墨水容器將其內(nèi)容物返回到上述第一墨水容器，用于進行該返回的流路的起點，在打印裝置使用時的姿勢，在重力方向，位于上述第二墨水容器上的相對較高位置，對上述打印頭的墨水供給路的起點，在重力方向，位于上述第二墨水容器上的相對較低位置。
9.如權利要求8記載的噴墨打印裝置，其特征在于，用于從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器供給墨水的流路，也作為將上述內(nèi)容物返回上述第一墨水容器的流路使用。
10.如權利要求8記載的噴墨打印裝置，其特征在于，上述第二墨水容器形成了可變內(nèi)容積，上述移送部件具有將力作用在上述第二墨水容器上的內(nèi)容積變更部件，以便為了從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器進行墨水填充而使上述內(nèi)容積增大，為了將上述第二墨水容器的內(nèi)容物返回上述第一墨水容器而減少上述內(nèi)容積。
11.如權利要求10記載的噴墨打印裝置，其特征在于，上述第二墨水容器具有通過膨脹和收縮使上述內(nèi)容積增大或減少的構造，上述內(nèi)容積變更部件具有收納該第二墨水容器的薄殼元件，上述移送部件具有通過對上述薄殼元件內(nèi)減壓和加壓使上述第二墨水容器膨脹和收縮的加減壓部件。
12.如權利要求1到11的任一項記載的噴墨打印裝置，其特征在于，具有形成和遮斷連接上述第一墨水容器和上述第二墨水容器的流路的流路開閉部件。
13.如權利要求1到7的任一項記載的噴墨打印裝置，其特征在于，可以以不同方向的至少二種姿勢使用，在該二種姿勢的任一種情況下，上述第一墨水容器都構成為，在重力方向，上述流路的上述第一墨水容器側的開口位于上述第一墨水容器的底部。
14.如權利要求1到7的任一項記載的噴墨打印裝置，其特征在于，可以以不同方向的至少二種姿勢使用，在該二種姿勢的任一種情況下，上述第二墨水容器都構成為，在重力方向，用于從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器供給墨水的流路的上述第二墨水容器側的開口位于相對較高的位置，用于從上述第二墨水容器向上述打印頭供給墨水的墨水流出部位于相對較低的位置；上述第一墨水容器構成為，上述流路的上述第一墨水容器側的開口位于上述第一墨水容器的底部。
15.如權利要求8到12的任一項記載的噴墨打印裝置，其特征在于，可以以不同方向的至少二種姿勢使用，在該二種姿勢的任一種情況下，上述第二墨水容器都構成為用于進行上述返回的流路的上述第二墨水容器側的起點，在重力方向，位于上述第二墨水容器上的相對較高的位置，對上述打印頭的墨水供給路的起點，在重力方向，位于上述第二墨水容器上的相對較低的位置。
16.如權利要求1到15的任一項記載的噴墨打印裝置，其特征在于，上述打印頭具有發(fā)熱元件，用于產(chǎn)生作為噴出上述墨水所利用的能源使墨水產(chǎn)生膜沸騰的熱能。
17.一種墨水供給方法，適用于使用噴出墨水的打印頭對打印媒體進行打印的噴墨打印裝置，其特征在于，提供權利要求8到16的任一項所涉及的噴墨打印裝置；通過增大上述內(nèi)容積，從上述第一墨水容器向上述第二墨水容器填充墨水的工序；通過減少上述內(nèi)容積，將上述第二墨水容器的內(nèi)容物返回上述第一墨水容器的工序。
18.如權利要求17記載的墨水供給方法，其特征在于，還包含在進行上述填充工序時，根據(jù)規(guī)定的判定先行實施上述返回工序的控制工序。
全文摘要
本發(fā)明是適用于對噴出墨水的打印頭間斷供給墨水方式的噴墨打印裝置和墨水供給方法。在具有將所定量墨水貯存在打印頭的第二墨水容器并從第一墨水容器對其間斷供給墨水的供給系統(tǒng)中，第二墨水容器的填充效率高且填充處理時間短，而且整體實現(xiàn)了墨水使用效率高的構造。為此，供給系統(tǒng)的構成是在打印裝置的使用姿勢，在重力方向，用于從第一墨水容器向第二墨水容器供給墨水的流路的第二墨水容器側的開口位于相對較高的位置，用于從第二墨水容器向打印頭供給墨水的墨水流出部位于相對較低的位置并且上述流路的第一墨水容器側的開口位于第一墨水容器的底部。這樣可以順利地進行填充時的墨水移送，提高墨水使用效率。
文檔編號B41J2/175GK1392057SQ02128
公開日2003年1月22日 申請日期2002年6月18日 優(yōu)先權日2001年6月18日
發(fā)明者大塚尚次, 井上博行, 吉田正仁, 野島隆司, 杉本仁, 稻村秀介, 棚網(wǎng)康文, 巖崎武史, 佐藤典子, 平井康行, 矢澤剛 申請人:佳能株式會社