排出装置和打印设备的制作方法

专利名称：排出装置和打印设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨打印设备，尤其是涉及具有用于给喷墨打印头供墨的供墨系统的 喷墨打印设备。
背景技术：
由于运行成本低并且能够小型化以及容易与采用多种颜色墨的彩色图像打印相 兼容，喷墨打印设备已经作为计算机的相关输出设备等被广泛使用和商业化。作为产生能量用以从打印头的孔口排墨的能量产生元件，一些打印头使用机电换 能器例如压电元件。一些打印头通过从激光器等发射电磁波来产生热，并利用该产生的热 来排出墨滴。一些打印头通过具有加热电阻元件的电热换能器来加热液体。在这些打印头中，由于可以高密度布置孔口，因此通过使用热能来排出墨滴的喷 墨打印头能够以高分辨率打印。使用电热换能器作为能量产生元件的打印头能够很容易地 小型化。这种打印头能够充分利用IC技术和微加工技术，这两种技术在最新的半导体工业 中发展迅速和提高了可靠性。此外，这种打印头有利于高密度封装和降低制造成本。近年来，使用光刻法来高密度地布置用于排墨的喷嘴，以便以更高的分辨率打印。参考图14说明在早期用墨填充这种打印头的方法。在图14的打印机中，恢复单元的抽吸罩207a盖住打印头201的喷嘴面，以紧密地 关闭打印头201。然后，与抽吸罩连通的抽吸泵抽吸。抽吸泵的抽吸使打印头201的墨通道 中成为负压，从而将墨从喷嘴排出到抽吸罩。同时，墨中的气泡也从喷嘴排出，从而去除气 泡。在这种利用抽吸恢复进行的气泡去除中，可以去除打印头中的气泡，但是在恢复 操作中浪费了墨。日本专利公开No. 2000-301737公开了一种解决抽吸恢复问题的技术。在日本专 利公开No. 2000-301737中，利用减压泵通过与墨室顶部连接的排气管来减小打印头中墨 室的内部压力，从而将墨室中的气泡释放到空气中。同时，供墨到墨室中以升高液位。布置 有比重比墨小的浮子构件。当液位升高时，该浮子构件也升高，以自动关闭排气管，以便不 会将墨从排气管排出。这种结构能够在不浪费墨的情况下去除墨室中的气泡。

发明内容
然而，如图15和16A至16C所示，在使用浮子阀的气泡去除结构中，浮子阀的操作 受到阻碍。在图15中，排出通道形成在打印头的液体室Ic的上方，并且容纳有浮子Ig和浮 子密封构件Ih的浮子壳体In布置在排放通道的中间。打印操作等产生的预定量的气泡积聚在液体室Ic的上部，并且液体墨存在于从 液体室Ic的顶部延伸到浮子阀的排出通道中。在这种状态下，浮子阀周围的液体墨产生了 作用于浮子Ig上的浮力。该浮力使浮子Ig与浮子密封构件接触，从而一直关闭排出通道。空气不能通过抽吸泵从排出通道去除。如图16A所示，如果去除了液体室Ic中的气泡同时墨和气泡都不存在于浮子Ig 周围，则液体室Ic中的气泡会流入浮子壳体中。气泡把位于下部的浮子上推。发生这种现 象是因为在浮子壳体In的内壁和浮子Ig之间形成了气泡膜，并且当气泡膜上升时，膜的表 面张力将轻质的浮子Ig —起上推。因此，在排出气泡之前，浮子Ig与浮子密封构件Ih接触以关闭排出通道。气泡不 能从墨室完全去除。当浮子壳体较小时，就更加容易出现这种现象。本发明提供了一种排出装置，其能够从具有浮子构件和浮子密封构件的排出通道 将液体室中的气泡有效地排出。本发明的第一方面提供了一种排出装置，包括构造成容纳液体的液体容器；构造成从液体容器排出流体的排出通道；浮子构件，其构造成可动地存在于排出通道中，并和液体一起上升而接触布置在 排出通道内的浮子密封构件，从而关闭排出通道，所述浮子构件的比重比所述液体小；构造成将浮子构件与浮子密封构件分离的分离装置；构造成通过排出通道将流体从液体容器排出的抽吸装置；以及构造成在操作抽吸装置时操作分离装置的控制装置。本发明在第二方面提供了一种打印设备，包括孔口，构造成排出液体以在打印介质上打印；构造成容纳要被供给到孔口的液体的液体容器；构造成从液体容器排出流体的排出通道；浮子构件，其构造成可动地存在于排出通道中，并和液体一起上升而接触布置在 排出通道内的浮子密封构件，从而关闭排出通道，所述浮子构件的比重比所述液体小；构造成将浮子构件与浮子密封构件分离的分离装置；构造成通过排出通道将流体从液体容器排出的抽吸装置；以及构造成在操作抽吸装置时操作分离装置的控制装置。本发明在第三方面提供了一种打印设备，包括孔口，构造成排出液体以在打印介质上打印；构造成供给液体到孔口的液体容器；构造成在液体容器中形成负压的负压产生装置；构造成从液体容器排出流体的排出通道；浮子构件，其构造成可动地存在于排出通道中，并和液体一起上升而接触布置在 排出通道内的浮子密封构件，从而关闭排出通道，所述浮子构件的比重比所述液体小；构造成使浮子密封构件下方的排出通道下游侧与空气连通的空气释放装置；构造成通过排出通道将流体从液体容器排出的抽吸装置；以及构造成操作空气释放装置以在操作抽吸装置之前或之后使排出通道的内部与空 气连通的控制装置。本发明能够将液体室中的气泡从具有浮子构件和浮子密封构件的排出通道有效 地排出。
通过下面结合附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得明显。


图1的剖视图说明了根据本发明的一个实施例的喷墨打印设备的供墨基本原理；图2的透视图示意性地示出了根据本发明的一个实施例的喷墨打印设备的结构；图3的示意图示意性地示出了根据本发明的一个实施例的喷墨打印设备；图4A和4B是示出了在本发明的实施例中执行的气泡去除顺序的流程图；图5A至5C的剖视图示出了在本发明的实施例中执行的气泡去除顺序操作中在浮 子阀处的气泡去除状态；图6是示出了根据本发明的第一实施例的喷墨打印设备的控制方式的方框图；图7的剖视图示意性地示出了根据本发明的第二实施例的供墨装置；图8A至8C的剖视图详细示出了根据本发明的第二实施例的供墨装置中的浮子 阀；图9是示出了在本发明的第二实施例中执行的气泡去除顺序的流程图；图IOA至IOD的剖视图示出了在本发明的第二实施例中执行的气泡去除顺序操作 中在浮子阀处的气泡去除状态；图11是示出了在本发明的第三实施例中执行的气泡去除顺序的流程图；图12是示出了在本发明的第四实施例中执行的气泡去除顺序的流程图；图13A至131的剖视图示出了在本发明的第四实施例中执行的气泡去除顺序操作 中在浮子阀处的气泡去除状态；图14的剖视图示出了传统喷墨打印设备的供墨装置；图15的剖视图示出了当墨在布置于传统喷墨打印设备中的浮子阀周围积聚时去 除气泡时的浮子阀；以及图16A至16C的剖视图示出了当气泡在布置于传统喷墨打印设备中的浮子阀周围 积聚时去除气泡时的浮子阀。
具体实施例方式(第一实施例)下面将参考附图描述本发明的第一实施例。图1是用来解释根据本发明第一实施例的喷墨打印设备中供墨基本原理的剖视 图。图2是示意性地示出了根据本发明第一实施例的喷墨打印设备结构的透视图。图3是 用于说明在图2的喷墨打印设备中一种颜色的供墨通道的示意图。图6是示出了图1、2的 喷墨打印设备的控制布置和第一实施例中的类似布置的方框图。下面参考图1说明向根据第一实施例的喷墨打印设备50中的打印头1供墨的基
本原理。在如图1所示的喷墨打印设备50中，打印头1经供给管6与主容器4连通。从主 容器4延伸到打印头1的排出喷嘴(孔口)Ie的通道被墨填充。打印头1的排出喷嘴Ie布 置比存储在主容器4中的墨液位高出高度H的位置，以使打印头1内部保持在与高度H的 压头差相应的负压。喷墨打印设备50采用了这样一种系统(称为压头差方法)，它根据在用作负压产生装置(负压产生单元)的主容器和打印头的排出喷嘴表面之间的高度差来产 生作用于打印头中墨上的负压。打印头1存储了预定量的墨。总是产生作用于打印头中墨 上的负压的方法不限于压头差法。打印头1的排出喷嘴Ie形成为小孔。如上所述地，由于打印头1的内部被设定成 负压，因此排出喷嘴Ie的内部也设定在负压。这样，喷嘴中的墨在喷嘴的远端形成弯液面， 从而防止墨从排出喷嘴Ie漏出和防止空气从大气进入排出喷嘴le。通过利用布置在排出 喷嘴Ie的加热器(未示出)的薄膜沸腾能量从排出喷嘴Ie推动墨而排出墨。在排出墨后， 在排出喷嘴Ie的毛细管作用力作用下，排出喷嘴再次被墨填充。重复上述循环，以便通过 供给管6将墨再次从主容器4吸到打印头1。如图6所示，用作控制装置(控制单元)的控制器600包括MPU(微处理器)601， 以及用于存储与控制顺序(将在后面进行描述)、预定表格以及其他永久数据相应的程序 的R0M602。控制器600的ASIC(专用集成电路)603控制滑架马达Ml、输送马达M2和恢复 单元的抽吸泵马达M3。此外，ASIC603产生用于恢复单元的三通阀螺线管SD1、阀驱动单元 的阀驱动马达M4以及打印头的控制信号。RAM604具有图像数据光栅化区、用于执行程序的工作区等等。系统总线605将 MPU601、ASIC603和RAM604彼此连接，并允许交换数据。控制器600还包括例如A/D转换器606，其从传感器组(将在后面进行描述)接收 模拟信号、对模拟信号进行A/D转换并将数字信号提供给MPTO01。在图6中，计算机(或图像读取器，数码相机等等)610用作图像数据源，一般称为 主机装置。主机装置610和控制器600通过接口(I/F)611发送/接收图像数据、命令、状
态信号等等。开关组620具有用于从操作员接收指令输入的开关。开关组620包括电源开关 623、用于指定打印开始的打印开关622以及用于指定启动处理(恢复处理)以保持打印头 1良好排墨性能的恢复开关621。传感器组630检测设备的状态。传感器组630包括滑架位置传感器631、阀驱动位 置传感器632和定时装置633。滑架位置传感器631由光电耦合器之类构成，用于检测滑架 的原始位置h。阀驱动位置传感器632检测空气释放阀Ii的高度位置，该空气释放阀用作 使打印头1的内部连通到空气的空气释放装置(空气释放装置)。更加具体地，滑架位置传 感器631由光电耦合器之类构成，用于检测在阀驱动单元中的凸轮机构的原始位置，从而 控制空气释放阀Ii的高度位置。定时装置633将气泡去除抽吸定时、时间段等通知控制器 600 中的 MPU601。滑架马达驱动器640驱动滑架马达Ml，用于使滑架2沿箭头A指示的方向往复运 动。输送马达驱动器642驱动输送马达M2，用于输送打印介质P。抽吸泵马达驱动器643驱动抽吸泵马达M3，用于操作抽吸泵。阀驱动马达驱动器 644驱动阀驱动马达M4。使用上述布置，打印设备主体分析通过接口 611传输的打印数据命令，并对在 RAM604中用于打印的图像数据光栅化。图像数据光栅化区(光栅化缓冲区)是2D矩形区域。图像数据光栅化区的横向 尺寸相应于沿滑架移动方向(主扫描方向)可打印区域的像素数量Hp。图像数据光栅化区的纵向尺寸相应于在打印头一次打印扫描所打印的打印介质输送方向(副扫描方向)上 16x16c像素的1/4(即64c像素)。在RAM604中确保该图像数据光栅化区。为了在打印扫描时向打印头1传输打印数据所参照的RAM604中的存储区(打印 缓冲区)也是2D矩形区域。存储区的横向尺寸与沿主扫描方向可打印区域的像素数量Vp 相应。存储区的纵向尺寸与打印头一次打印扫描打印的打印介质副扫描方向上的16x16c 像素相应。在打印头1的打印扫描中，ASIC603向打印头传输打印元件(排出加热器)的驱 动数据DATA，同时直接访问RAM604的存储区。在图2所示的串行喷墨打印设备50中，打印头1沿主扫描方向移动以在打印片材 S上打印，该打印片材由供给辊3沿箭头A指示的方向即副扫描方向输送。打印头1沿主扫描方向的往复运动(主扫描)以及沿副扫描方向以预定间距对打 印片材S的输送(副扫描)交替地重复。与这些运动同步，墨选择性地从打印头1的多个 排出喷嘴Ie排出并附着到打印片材S上，从而形成字符、符号、图像等等。打印头1可拆卸地安装在滑架2上，所述滑架可滑动地由两个导轨20和21支撑 并通过驱动装置(未示出)例如马达驱动而沿导轨往复运动。打印片材S由供给辊3沿与滑架2的移动方向垂直的方向(例如箭头A指示的方 向)输送，以面对打印头1的排墨表面，并且打印片材S与排墨表面保持预定的距离。打印 头1的喷嘴阵列沿大致与打印头1的主扫描方向几乎垂直的方向延伸。多个独立的主容器 4可拆卸地安装在供墨单元5中，与从打印头1排出的墨颜色相应。供墨单元5和打印头1 通过相应于各个墨颜色的多个供给管6连接。当主容器4安装在供墨单元5中时，存储在 主容器4中的各色墨能够独立地供给到打印头1的各个喷嘴阵列。恢复单元7布置在供墨单元5附近，并在打印头1的往复运动范围内以及在打印 片材S通过范围之外的非打印区域中面对打印头1的排墨表面。恢复单元7包括在减压侧使用的抽吸泵7c。通过经抽吸罩从打印头1的排出喷嘴 Ie强制地抽吸喷嘴中的墨或空气，恢复单元7清洁每个排出喷嘴le。恢复单元7的抽吸泵 7c通过三通阀7b连接到排出通道，该排出通道包含有分别布置在打印头的副容器和液体 室中的浮子阀。抽吸泵7c去除副容器和液体室中的气泡。如图3所示，喷墨打印设备大致包括用于排墨的打印头1，用于向打印头供墨的供 墨单元5，和用于为打印头1执行恢复操作的恢复单元7。下面将按顺序说明打印头1、供墨 单元5和恢复单元7的结构。副容器Ia布置在打印头1的上部，作为用于保持预定量墨的墨室。液体室Ic形 成在副容器Ia下方，以直接向多个平行布置的排出喷嘴Ie供墨。副容器Ia和液体室Ic 形成液体容器。连接器插入口形成在副容器Ia的侧面，以连接供给管6。在副容器Ia和 液体室Ic之间的边界形成有开口，入口过滤器Ib布置在该开口中。通过这种方式，副容器 Ia经入口过滤器Ib和液体室Ic而与排出喷嘴Ie连通，并具有用于向排出喷嘴供墨的通道 结构。气泡排出路径(排出通道)Ij布置在副容器和液体室的上部，以排出流体例如气泡。 两个排出通道在下游侧(过滤器所在侧为上游侧)合并，用于各个颜色的排出通道在下游 侧合并。合并后的排出通道经仅用于排气的柔性管与恢复单元的抽吸泵7c连接，使得打印 头能够在主扫描方向往复运动。出口过滤器Id布置在液体室上部与排出通道的结合部。
在第一实施例中，气泡排出路径的下游侧经仅用于排气的柔性管与恢复单元的抽 吸泵7c连接，但是也可以采用其它结构。例如，气泡排出路径和气泡排出口也可以仅布置 在打印头中。在这种情况下，当打印头面对恢复单元时，经与气泡排出口密封连接的气泡排 出罩由抽吸泵去除气泡。这称为接合法(pit-in method)。浮子壳体(浮子室)分别布置在沿液体室的出口过滤器Id上方的排出通道和副 容器排出通道的中间。浮子If和Ig可动地布置在浮子壳体(浮子室)中。每个浮子If 和Ig由比重比用作液体的墨小的构件构成，并随着墨液位的升高向上一起移动。浮子密封 构件Ih形成在浮子室的上部。随墨液位一起向上移动的浮子If和Ig抵靠到浮子密封构 件Ih上，从而关闭通道。比重比主要成分为水的墨小的浮子构件优选由例如比重为0. 93的聚丙烯(PP)构 成。浮子构件也可以由其它材料构成，只要其比重比用作墨介质主要成分的水小。浮子If和Ig的形状需要与浮子密封构件Ih良好地接触。例如， 对于具有如图3 所示的圆孔的浮子密封构件，浮子If和Ig优选为球形或板形。浮子If和Ig也可以是除 球形或板形之外的可良好接触的形状。相对于由非弹性的PP材料构成的浮子构件来说，如果浮子密封构件Ih由弹性的 弹性体树脂、橡胶材料等构成，则可加宽与浮子构件接触的接触面积，从而改进接触特性。 浮子密封构件也可以由除弹性体树脂或橡胶材料之外的材料构成。空气释放阀Ii布置在沿用于每种颜色的排出通道的中部，使得排出通道能够连 通到空气。该空气释放阀由布置在打印机主体侧上的阀驱动单元8打开/关闭。排出喷嘴Ie具有小的圆柱形结构，其截面直径为大约20 μ m。通过向排出喷嘴Ie 中的墨施加排出能量，排出喷嘴Ie排墨。排墨后，排出喷嘴Ie在排出喷嘴Ie的毛细管作 用力作用下而被墨填充。一般地，为了高速地形成图像，以20kHz或更大的周期重复上述排 出操作。为了向排出喷嘴Ie中的墨施加排出能量，打印头1具有用于每个排出喷嘴Ie的 能量产生装置。作为能量产生装置，第一实施例采用了加热电阻元件，其加热排出喷嘴Ie 中的墨。根据来自用作总控制单元的控制器600的指令(驱动信号)来选择性地驱动加热 电阻元件，从而使所需排出喷嘴Ie中的墨产生薄膜沸腾。薄膜沸腾产生的气泡压力将墨从 排出喷嘴Ie排出。如上所述地，排出喷嘴Ie被墨填充，同时墨形成弯液面。为此，打印头1的内部特 别是排出喷嘴的内部保持负压。如果负压过低且异物或墨附着在排出喷嘴的远端，则会丧 失墨弯液面，并且墨会从排出喷嘴泄漏。相反地，如果负压过高，则将墨吸回到排出喷嘴Ie 中的力变得比施加到排出墨上的能量更大，从而导致排出故障。因此，排出喷嘴中的负压优 选保持在比大气压力稍小的预定范围内。负压的范围优选为-40mmAq(大约-0. 0040atm = -4. 053kPa)至 _200mmAq (大 约-0.0200atm = -2.0265kPa)(墨的比重 水的比重)。但是，负压的范围根据排出喷嘴 Ie的数量、截面面积、加热电阻元件的性能等等而变化。入口过滤器Ib防止会阻塞排出喷嘴的异物从副容器Ia流出到液体室lc。入口过 滤器Ib由金属网构成，其具有10 μ m或更小的小网孔，该网孔比排出喷嘴的截面宽度更小。 当小网孔的尺寸减小时，弯液面强度增大，且空气很难通过。和入口过滤器相似，出口过滤器Id也防止会阻塞排出喷嘴的异物从出口过滤器Id上方的排出通道流入。过滤器材料、网眼尺寸等优选与入口过滤器的相同。下面将说明供墨单元和与其连接的主容器。主容器4可从供墨单元5上拆下。刚性墨盒包含有用于存储液体墨的墨袋，墨袋 的一部分上形成有墨出口。墨盒中墨袋的周边暴露在空气中。
布置在供墨单元5中的供墨针刺入主容器的墨入口，这样，插入供墨单元5的主容 器4与墨袋中的墨连通。当主容器4安装在供墨单元5中时，主容器4中的墨经供墨针和 供墨管6而供给到打印头的副容器中。至少部分供给管6由柔性管形成，使得打印头1能 够在打印等等时沿主扫描方向往复运动。为每种颜色(例如，为四色打印机的黑色、黄色、青色和品红色)布置从主容器4 到打印头1的上述供墨通道结构。下面说明恢复单元7。恢复单元7具有从排出喷嘴抽吸墨和气泡的抽吸恢复操作 功能，以及经浮子阀而从打印头中的每个墨室排出气泡的气泡去除操作功能。此外，恢复单 元7具有用于封盖打印头排出表面的封盖装置。抽吸罩7a与管连接，且抽吸泵7c布置在管的中间位置。抽吸泵7c由抽吸泵马达 M3(图6)驱动。抽吸罩7a、管、抽吸泵7c和抽吸泵马达M3用作抽吸装置(抽吸单元)，用 于在预定的定时从排出喷嘴抽吸打印头1中的墨。与排墨表面接触的至少一部分抽吸罩7a由弹性构件例如橡胶构成。抽吸罩7a可 在封盖位置和缩回位置之间移动，其中，在封盖位置，抽吸罩7a紧密地覆盖排墨表面，而在 缩回位置，抽吸罩7a与打印头1分离。抽吸泵7c是具有多个辊的管式泵。通过驱动抽吸 泵马达M3，抽吸泵7c可以连续地抽吸墨。抽吸泵7c能够根据抽吸泵马达M3的转数改变抽吸量。在抽吸泵7c和抽吸罩7a之间的管中，通过将多个排出通道合并，三通阀7b合并 了排出通道，每个排出通道包含每种颜色头的浮子阀。三通阀7b可以切换成将抽吸泵7c 连接到抽吸罩7a或浮子阀侧的排出通道lj。通过抽吸泵7c的气泡去除操作而排出的废墨 和通过抽吸罩7a从打印头排出的废墨被回收到主容器4中的废墨容器。通过根据图像信号操作每个排出喷嘴的加热元件，第一实施例的喷墨打印设备排 墨。为此，排出喷嘴Ie的温度升高，气泡积聚在副容器Ia和液体室Ic中。图6的方框图所示的控制器600中的MPTOOl —直对从打印头1排墨的排出操作 数进行计数。当排出计数达到预定值时，MPU601读取存储在R0M602中的气泡去除抽吸操 作程序，以指定气泡去除抽吸操作。然后，执行在下文描述的气泡去除抽吸操作。如果打印机主体长时间没有打印，在长时间内气体例如氧或氮主要经排出喷嘴等 等进入液体室的墨中，从而积聚气泡，就像图5A中的状态一样。为了防止这个问题，打印机 主体的定时装置633计算打印操作结束后经过的时间。如果MPTOOl确定经过的时间超过 了预定时间，则指定气泡去除抽吸操作。当打印机主体开启时，数据例如排墨计数和打印操作结束时的时间被存储在 MPTOOl中。当打印机主体关闭时，这些数据存储在控制器的闪存607中。当再次开启打印 机主体时，数据例如排墨计数和存储在闪存中的时间被存储在MPU中，从而使MPU检测气泡 去除抽吸操作定时。图4A的流程图示出了在气泡去除抽吸操作前通过浮子阀打开浮子壳体连通到空气并使墨回流的操作顺序。图5A至5C是浮子阀周边的剖视图，示意性地示出了当去除副 容器Ia和液体室Ic中的气泡时的操作。图5A示出了气泡积聚在打印头1的副容器Ia和液体室Ic中的状态，作为液体的 墨积聚在出口过滤器Id上方的浮子壳体In中。如果在该状态下MPTOOl发出气泡去除抽 吸操作指令，则在步骤SlOl空气释放阀Ii保持打开预定的时间以使浮子壳体In中的墨回 流。在空气释放阀Ii打开后，到达浮子壳体In上部的液位由于总是施加于打印头中墨上 的负压而降低到出口过滤器ld，如图5B所示。在液位下降到出口过滤器Id后，出口过滤器 Id中产生的毛细管作用力防止回流墨的液位从出口过滤器Id下降。空气释放阀Ii保持打开的时间通常是大约10秒至2分钟，但是它可以根据从出 口过滤器Id到浮子阀的通道容积和作用于液体室Ic中墨上的负压值而改变。在空气释放 阀Ii保持打开预定的时间且墨液位保持在出口过滤器Id的位置后，空气释放阀关闭(步 骤 S102)。在步骤S103，三通阀7b切换成将气泡排出通道Ij连接到抽吸泵7c。在步骤S104， 抽吸泵7c工作以减小浮子壳体In(恢复泵打开)中的压力，并从浮子阀排出液体室Ic和 副容器Ia中的气泡。当抽吸泵7c抽吸并从浮子壳体In排出气体时，打印头的副容器Ia和液体室Ic 中的墨液位上升。如图5C所示，液位进一步在浮子壳体In中上升。当液位上升时，浮子壳 体In中的浮子If和Ig压靠在浮子密封构件Ih上，从而在墨到达气泡排出通道Ij前关闭 气泡排出通道lj。通过这种方式，仅仅气泡通过浮子阀自动排出，同时防止墨排出。能够在 不浪费墨的情况下执行气泡去除恢复操作。在抽吸泵7c工作预定时间后，在步骤S105(恢复泵关闭)将其停止。抽吸泵7c 停止足够的时间以关闭浮子阀。在步骤S105，三通阀7b切换成将抽吸罩7a连接到抽吸泵7c，结束气泡去除模式。图4B的流程图示出了在每个气泡去除抽吸操作后执行上述回流操作的操作顺序。在步骤S201，三通阀7b切换成将气泡排出通道Ij连接到抽吸泵7c。在步骤S202， 抽吸泵7c工作以减小浮子壳体In中的压力(恢复泵打开)，并从浮子阀排出液体室Ic和 副容器Ia中的气泡。在步骤S203，三通阀7b切换成将抽吸罩7a连接到抽吸泵7c (恢复泵 关闭)。空气释放阀Ii在步骤S204保持打开预定的时间，在步骤S205关闭。执行图4A和4B中的哪一个顺序操作是任意的，因为重要的是在气泡去除抽吸操 作前在从浮子壳体In除墨后执行气泡去除抽吸操作。(第二实施例)图7是示出了根据第二实施例的供墨结构的剖视图。第二实施例采用了浮子下推机构(分离装置或分离单元)，用于将浮子阀的浮子 构件与浮子密封构件Ih分离。浮子下推构件布置在浮子密封构件Ih的上方。浮子下推机构的每个浮子下推构件Ik的一端成形为杆或销，并能延伸穿过一部 分气泡排出通道Ij并进入浮子壳体In。浮子下推构件Ik的另一端由弹性材料构成，成形为阀体，并用作开闭阀密封构件。如图8A所示，浮子弹簧(压缩弹簧)11把浮子下推构件Ik的浮子开闭阀Io的密 封构件向上推靠到阀座上，从而使浮子壳体In与气泡排出通道Ij断开。具有这种结构的浮子下推构件Ik有两个功能下推浮子Ig的功能，和使用布置在 另一端的浮子开闭阀Io执行的开闭阀功能。浮子下推构件Ik的竖直运动可在外部进行控制。一部分排出通道Ij由柔性膜Im 关闭。阀驱动控制器(阀驱动单元8)例如凸轮可以通过柔性膜Im来控制浮子下推构件Ik 的高度位置。柔性膜例如由薄橡胶膜制成。例如，当浮子下推构件Ik处于作为第一位置的打开位置(最高位置)时，浮子开 闭阀Io关闭(图8A中的状态)。当浮子下推构件Ik处于中间位置时，浮子开闭阀Io打开 (图8B中的状态)。当浮子下推构件Ik处于最低位 置时，浮子开闭阀Io打开且浮子Ig被 下推(图8C中的状态)。阀驱动单元8包括阀驱动马达Sb、由阀驱动马达8b旋转的凸轮8a，和移动构件 8c，该移动构件随着凸轮8a的旋转在竖直方向移动且当向下移动时下推浮子下推构件lk。图9的流程图示出了通过下推浮子Ig并执行根据第二实施例的气泡去除抽吸操 作来去除液体室Ic中气泡的顺序操作。图7的打印头中的浮子阀，特别是液体室Ic中出口过滤器Id上方的浮子阀，允许 液体室Ic中的气泡和墨在液体室Ic的气泡去除操作(气泡去除抽吸)中同时穿过出口过 滤器Id。这样，许多气泡移动到浮子壳体In中。在气泡去除操作前位于下部位置的浮子 Ig由气泡上推，与浮子密封构件Ih接触，并形成密封。因此，浮子阀在完成液体室Ic中的 气泡去除前被关闭(图IOA中的状态)。这种气泡上推浮子Ig的现象是由形成在浮子壳体 In的壁面和浮子Ig之间的液膜的表面张力导致的。当浮子壳体In的壁面和浮子Ig之间 的间隙较小即浮子壳体In较小时更容易发生这种现象。下面说明第二实施例的操作。在图9的步骤S301，切换三通阀将抽吸泵7c连接 到气泡排出通道1 j。阀驱动马达8b使凸轮8a旋转，从而将浮子下推构件Ik的高度位置 降低到第三位置(图8C中的位置)(图9中的步骤S302)。浮子Ig推开气泡并向下移动。 然后，凸轮8a旋转以将浮子下推构件Ik上推到第二位置(图8B中的位置)。在这种状态 下，抽吸泵7c旋转一段预定的时间(图9中的步骤S303)。即使把已被气泡上推的浮子Ig 向下推(图IOB中的状态)并且浮子下推构件Ik再次向上移动(图IOC中的状态)，浮子 Ig也被气泡包围，因此没有浮力作用在浮子Ig上。即使在浮子下推构件Ik向上移动后， 浮子Ig仍然保持下推的状态。接着，驱动抽吸泵7c以执行气泡去除抽吸(图9中的步骤 S303)，从而将浮子Ig上方的气泡排出到气泡排出通道lj。同时，液体室Ic中的气泡移动 到浮子壳体In中，以上推浮子并关闭阀(图IOD中的状态)。气泡去除操作可以一直进行 到浮子阀关闭为止。在步骤S304，抽吸泵7c停止，以打开空气释放阀Ii (恢复泵关闭)。在步骤S305， 空气释放阀Ii关闭，过程再次返回步骤S302。多次重复步骤S302至S305。通过以上述方式多次重复浮子下推抽吸操作可以去除液体室Ic中的气泡。(第三实施例)参考图11的流程图以及在描述第二实施例时所用的图7和8A至8C说明第三实施例。在步骤S401，抽吸泵7c与气泡排出通道Ij连接。在步骤S402，阀驱动马达8b旋 转凸轮8a，以将浮子下推构件Ik的高度位置下降到第三位置(图8C中的位置)并下推浮 子lg。当浮子下推构件Ik停留在第三位置时，抽吸泵7c运转以将气泡排出到气泡排出通 道1 j (恢复泵打开)。此时，处于第三位置的浮子下推构件Ik管制浮子Ig的移动，从而防 止浮子Ig被排出的气泡压靠到浮子密封构件Ih上。当浮子下推构件Ik停留在第三位置时，抽吸泵7c运转一段预定的时间。之后，在 步骤S403，浮子下推构件Ik移动到中间位置，以取消对浮子Ig移动的管制。此外，抽吸泵 7c运转一段预定的时间(恢复泵打开)，并在步骤S404停 止(恢复泵关闭)。浮子下推构 件Ik移动到最高位置，以关闭浮子开闭阀Io并设置成图8A中的状态。如上所述地，根据第三实施例，当防止了浮子构件因浮力等原因向上移动到浮子 密封构件Ih时，在气泡去除的初始阶段执行抽吸操作，从而可靠地去除之前在浮子壳体In 中积聚的气泡和墨。之后，浮子下推构件向上移动到中间位置，恢复泵执行气泡去除抽吸操 作，从而去除副容器Ia和液体室Ic中的气泡。(第四实施例)通过连续地执行在上述第一至第三实施例中操作的组合，第四实施例更加可靠地 去除气泡。图12的流程图示出了在打印头的液体室Ic中浮子阀周围的气泡去除顺序步骤。 图13A至131的剖视图示出了浮子阀的操作和在根据图12所示顺序去除气泡时气泡去除 的概况。参考图7和图8A至8C以及图12和13A至131说明第四实施例，图7和图8A至 8C示出了具有浮子下推机构的浮子阀在各个控制位置的功能。图13A示出了执行气泡去除抽吸操作前的状态。在图13A中，在液体室Ic中的出 口过滤器Id下方积聚了主要由打印操作产生的预定量或更多的气泡。墨积聚在出口过滤 器Id上方的浮子壳体In中。浮子Ig被墨产生的浮力压靠在浮子密封构件Ih上，从而密 封浮子壳体In。在图12的步骤S501，空气释放阀Ii在阀驱动单元8的驱动控制下打开，从而使浮 子阀下方的内部连通到空气，以便使浮子壳体In中的墨流回到液体室lc。浮子下推构件 Ik移动到第三位置。在空气释放阀Ii保持打开预定时间后，在步骤S502将其关闭。通过 使浮子阀下方的内部连通到空气，浮子阀下面的墨在总是作用于打印头中墨上的负压下回 流到液体室Ic中。液位降到出口过滤器Id。当出口过滤器Id下面的液体室Ic中没有气泡时墨发生回流。但是，当在出口过 滤器Id下面积聚了预定量或更多的气泡时，气泡会阻碍墨回流，这样没有墨可以回流。在 步骤S503，为了在这种情况下也能去除气泡，浮子下推构件移动到图8C所示的第三位置以 下推浮子lg，如图13B所示。在这种状态下，抽吸泵旋转预定的时间(恢复泵打开)。在步骤S503，防止了浮子由于积聚在浮子Ig周围的墨的浮力而抵靠在浮子密封 构件Ih上，以便不关闭气泡排出通道lj。当浮子阀保持打开时，执行气泡去除抽吸操作以 排出积聚在出口过滤器Id上的墨。在图12的步骤S503的模式下，避免了由于残留在出口过滤器上的墨导致的气泡 去除操作故障。也可以省略S503的模式，只要能够可靠地确保在第四实施例中在气泡去除顺序前出口过滤器上没有墨即可。在步骤S504，当抽吸泵旋转(恢复泵打开)时，浮子下推构件Ik移动到第二位置 (图8B)，如图13C所示。积聚在出口过滤器Id下面的气泡通过出口过滤器Id移动到浮子 壳体In中，并上推浮子Ig以关闭气泡排出通道lj。在步骤S505，抽吸泵7c暂时停止(恢复泵关闭)，并打开空气释放阀Ii以使浮子 阀下面的内部再返回到大气压力。在步骤S506，空气释放阀Ii关闭。在步骤S507，浮子下 推构件Ik移动到第三位置(图8C)，以再次下推被上推的浮子Ig (图13D)。过程再次返回到S504，以使浮子下推构件返回到第二位置，如图13E所示；并且抽 吸泵旋转预定的时间(图12中的步骤S505)。此外，还是在步骤S507，浮子下推构件Ik移 动到第三位置，以下推被上推的浮子lg(图13F)。这样能够再次去除液体室Ic中的气泡。通过以预定次数重复下推浮子Ig并通过抽吸泵执行气泡去除操作的这一系列操 作，能够去除液体室Ic中的气泡。之后，在步骤S508，浮子下推构件Ik移动到第二位置(图 13G)，以使浮子壳体In中的墨回流到液体室Ic (图13H，回流模式)。在步骤S509，浮子下 推构件Ik移动到最高位置，以关闭空气释放阀Ii (图131)。在步骤S504，浮子下推构件返 回到第二位置，并驱动抽吸泵。即使墨的液位上升，浮子Ig也关闭排出通道，从而防止墨流 到排出通道。通过执行根据第四实施例的一系列气泡去除顺序操作，能够在不浪费墨的情 况下可靠地去除打印头中的气泡。通过重复地执行浮子下推操作和气泡去除抽吸操作，第四实施例能够防止由于墨 中产生的气泡下推浮子构件而导致的气泡去除操作故障。由于在气泡去除抽吸前通过打开空气释放阀一段预定时间而排出了浮子壳体In 中的墨，因此能够防止由于浮子构件关闭浮子阀而导致的气泡去除操作故障。尽管已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开 的示例性实施例。下面的权利要求的范围应该给予最广义的解释，以便涵盖所有这类修改 以及等同的结构和功能。本申请要求2007年10月26日提交的日本专利申请No. 2007-278963的利益，通 过引用将该申请全文引入本文。
权利要求
一种排出装置，包括液体容器，构造成容纳液体；排出通道，构造成从所述液体容器排出流体；浮子构件，其构造成可动地存在于所述排出通道中，并和液体一起上升而接触布置在所述排出通道内的浮子密封构件，从而关闭所述排出通道，所述浮子构件的比重比所述液体小；分离装置，构造成将所述浮子构件与浮子密封构件分离；抽吸装置，构造成通过所述排出通道将流体从所述液体容器排出；以及控制装置，构造成在操作所述抽吸装置时操作所述分离装置。
2.根据权利要求1所述的排出装置，其中，所述控制装置在操作所述分离装置以使所 述浮子构件与浮子密封构件分开的同时操作所述抽吸装置。
3.根据权利要求1所述的排出装置，其中，所述控制装置在操作所述分离装置后操作 所述抽吸装置。
4.根据权利要求3所述的排出装置，其中，所述控制装置控制所述分离装置和所述抽 吸装置，以交替地重复所述分离装置的操作和在所述分离装置不作用于所述浮子构件上的 状态下的所述抽吸装置的操作。
5.根据权利要求1所述的排出装置，其中，所述控制装置在操作所述分离装置以使所 述浮子构件与浮子密封构件分开的同时操作所述抽吸装置，然后控制所述分离装置不作用 于所述浮子构件上，并操作所述抽吸装置。
6.根据权利要求1所述的排出装置，还包括空气释放装置，其构造成在不操作所述抽 吸装置的情况下操作所述分离装置时使所述排出通道与空气连通。
7.根据权利要求6所述的排出装置，其中，所述控制装置操作所述空气释放装置以使 所述排出通道与空气连通，关闭所述空气释放装置，操作所述分离装置以将所述浮子构件 与浮子密封构件分离，然后控制所述分离装置不作用于所述浮子构件上，并操作所述抽吸直o
8.根据权利要求7所述的排出装置，其中，所述控制装置控制成重复以下操作操作 所述空气释放装置使所述排出通道与空气连通，关闭所述空气释放装置，操作所述分离装 置以将所述浮子构件与浮子密封构件分离，然后控制所述分离装置不作用于所述浮子构件 上，操作所述抽吸装置，并停止所述抽吸装置。
9.根据权利要求1所述的排出装置，其中，所述分离装置具有下推构件，该下推构件接 靠所述浮子构件并下推所述浮子构件。
10.根据权利要求1所述的排出装置，其中，过滤器布置在所述排出通道中浮子密封构 件的上游，且所述浮子构件能在浮子密封构件和过滤器之间移动。
11.一种打印设备，包括孔口，构造成排出液体以在打印介质上打印；液体容器，构造成容纳要被供给到孔口的液体；排出通道，构造成从所述液体容器排出流体；浮子构件，其构造成可动地存在于所述排出通道中，并和液体一起上升而接触布置在 所述排出通道内的浮子密封构件，从而关闭所述排出通道，所述浮子构件的比重比所述液体小；分离装置，构造成将所述浮子构件与浮子密封构件分离；抽吸装置，构造成通过所述排出通道将流体从所述液体容器排出；以及控制装置，构造成在操作所述抽吸装置时操作所述分离装置。
12.根据权利要求11所述的打印设备，其中，所述控制装置在操作所述分离装置以使 所述浮子构件与浮子密封构件分开的同时操作所述抽吸装置。
13.根据权利要求11所述的打印设备，其中，所述控制装置在操作所述分离装置后操 作所述抽吸装置。
14.一种打印设备，包括孔口，构造成排出液体以在打印介质上打印； 液体容器，构造成供给液体到孔口 ； 负压产生装置，构造成在所述液体容器中形成负压； 排出通道，构造成从所述液体容器排出流体；浮子构件，其构造成可动地存在于所述排出通道中，并和液体一起上升而接触布置在 所述排出通道内的浮子密封构件，从而关闭所述排出通道，所述浮子构件的比重比所述液 体小；空气释放装置，构造成使浮子密封构件下方的所述排出通道的下游侧与空气连通； 抽吸装置，构造成通过所述排出通道将流体从所述液体容器排出；以及 控制装置，构造成操作空气释放装置以在操作所述抽吸装置之前或之后使所述排出通 道的内部与空气连通。
15.根据权利要求14所述的打印设备，其中，在操作所述抽吸装置之前所述空气释放 装置工作一段预定的时间。
16.根据权利要求14所述的打印设备，其中，所述排出通道具有浮子室，所述浮子构件 能在浮子室中移动。
17.根据权利要求16所述的打印设备，其中，浮子室具有足以允许所述浮子构件移动 的截面面积。
全文摘要
一种排出装置，包括构造成容纳液体的液体容器；构造成从液体容器排出流体的排出通道；浮子构件，比重比所述液体小，可动地布置在所述排出通道中，并和液体一起上升而接触布置在排出通道内的浮子密封构件，从而关闭所述排出通道；构造成将所述浮子构件与浮子密封构件分离的分离装置；构造成通过所述排出通道将流体从所述液体容器排出的抽吸装置；以及构造成在操作所述抽吸装置时操作所述分离装置的控制装置。
文档编号B41J2/185GK101835616SQ200880112568
公开日2010年9月15日 申请日期2008年10月8日 优先权日2007年10月26日
发明者山本真路, 川濑顺也, 末冈学, 荒洋治 申请人:佳能株式会社