JP4715115B2 - インク充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクカートリッジにインクを充填するインク充填方法に関するものである。

特開２００１−１１３７２３号公報（特許文献１）に開示されているようにインクカートリッジのインクは、インクジェット記録装置に取付けられて消費される。インクが無くなった場合には、そのインクカートリッジを廃棄し、新しいインクカートリッジを購入して使用していたが、インクカートリッジを廃棄すると環境を汚染するとともに、有限な地球の資源を無駄に消費することになり、インクカートリッジの再利用が求められている。特許文献１に開示されているインクカートリッジは、常態では、ばねにより封止された弁装置を有し、記録装置に装着されるとその弁装置が開放されることにより、インクが記録装置に供給される。インクが無くなった場合に、その弁装置を開放し、その弁装置を介してインクを充填することが可能であるが、その弁装置を適切に開放するためには、その弁装置に適合した治具が必要であるという問題点があった。
特開２００１−１１３７２３号公報

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、インクカートリッジに容易にインクを充填するインク充填方法を提供することを目的としている。

この目的を達成するために請求項１記載のインク充填方法は、底壁と、周壁と、その周壁と前記底壁とによって囲まれて形成されるインクを貯留するインク室と、前記底壁に形成されている開口を囲んで前記底壁から前記インク室とは反対側に突出する筒状壁とを有し、前記底壁との間に前記インク室を挟んだ面が開放されたケースと、前記筒状壁内に設けられ、前記インク室と外部とを連通する連通路を常態では閉塞する方向に付勢された弁部材とを有し、録装置本体に装着されたとき、前記弁部材が設けられた前記ケースの一側が下方となり、前記ケースの開放された他側が上方となる姿勢をとると共に、前記弁部材が開放されるインクカートリッジに対しインクを充填するものであって、前記インクカートリッジは、前記弁部材を保持するために前記ケースの一側を覆うカバー部材と、そのカバー部材との間に前記ケースを挟んで前記ケースの開放された他側を覆う蓋部材と、その蓋部材から前記カバー部材とは反対側に突出するつまみ用凸部とを備え、前記つまみ用凸部を避けて前記蓋部材の平坦面に前記インク室と外部とを連通する開口を形成する開口形成工程と、その開口形成工程によって形成された開口から前記インク室にインクを充填する充填工程と、その充填工程によってインクを充填した後、前記開口を密閉する密閉工程とを備えている。

請求項２記載のインク充填方法は、請求項１にインク充填方法において、前記インク室と外部とを連通する連通路は、前記インク室内に大気を導入するための大気導入路および前記インク室内のインクを記録装置本体に供給するためのインク供給路であり、前記弁部材は、前記大気導入路および前記インク供給路それぞれに備えられているものである。

請求項３記載のインク充填方法は、請求項１又は２に記載のインク充填方法において、前記密閉工程は、栓を前記開口に嵌合するものである。

請求項１記載のインク充填方法によれば、つまみ用凸部を避けて蓋部材の平坦面にインク室と外部とを連通する開口を形成する開口形成工程を備えているので、弁部材に妨げられることなくケースにドリルなどの汎用の工具を用いて容易に開口を形成することができ、その開口からインクを充填することができるという効果がある。また、インクを充填した後、開口を密閉する密閉工程をさらに有するので、開口から異物が侵入したり、インクが漏れたり、あるいはインクの水分が蒸発するのを防止し、インクを充填したインクカートリッジを記録装置本体に装着した際、良好な状態で印刷を行うことができるという効果がある。

請求項２記載のインク充填方法によれば、インク室内に大気を導入するための大気導入路およびインク室内のインクを記録装置本体に供給するためのインク供給路を有し、弁部材が、大気導入路およびインク供給路それぞれに備えられているものであっても、請求項１に記載のインク充填方法と同様に、容易に開口を形成し、インクを充填することができる。

請求項３記載のインク充填方法によれば、請求項１又は２に記載のインク充填方法の奏する効果に加え、密閉工程は、栓を開口に嵌合するものであるので、簡単な作業で開口を密閉することができるという効果がある。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、インクカートリッジ１と、そのインクカートリッジ１が装着されるインクジェット記録装置２とを示した概略図である。

インクジェット記録装置２は、インクカートリッジ１を着脱可能に装着する装着部３と、インクカートリッジ１からインク供給チューブ４を介して供給されるインクを貯留するインクタンク５と、そのインクタンク５に貯留されたインクを記録媒体６に向けて吐出する記録ヘッド７と、インクタンク５と記録ヘッド７とを備える記録ヘッドユニット８が搭載され直線方向に往復動作するキャリッジ９と、そのキャリッジ９が往復移動するガイドとなるキャリッジ軸１０と、記録媒体６を搬送する搬送機構１１と、パージ装置１２とを備えている。

インクカートリッジ１は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等の複数色のカラーインク毎に設けられ、インクジェット記録装置２に装着されてカラー印刷が可能に構成されている。

装着部３は、ベース部３ａと、そのベース部３ａの両側から立設するガイド部３ｂとから成り、ガイド部３ｂに挟まれたベース部３ａからは、インクカートリッジ１内に貯留されたインクを抽出する中空状のインク供給管１３と、インクカートリッジ１内に大気を導入する中空状の大気導入管１４とが突出して配設されている。なお、インク供給管１３および大気導入管１４は、先端が略平面に形成されており、その管の上端部分に内外を連通する連通口１３ａ，１４ａが欠切状に形成されている。

このインク供給管１３の一端側には、インク供給チューブ４が連結され、インク供給管１３は、インク供給チューブ４を介してインクタンク５と連通されている。大気導入管１４の一端側には、大気導入チューブ１５が連結され、大気導入管１４は、大気導入チューブ１５を介して大気と連通されている。

記録ヘッド７は、複数のプレートを積層して形成されインクタンク５からインクが供給されるキャビティプレート（図示せず）と、複数の圧電変形部を有しプレート型に形成されえた圧電アクチュエータプレート（図示せず）とが接着されて構成されている。インクを吐出する場合には、ＣＰＵ（図示せず）からそれぞれの圧電変形部に駆動信号が出力され、その駆動信号が入力された圧電変形部が変形して、変形した圧電変形部に対応するノズル（図示せず）からインクが押し出されて行われる。なお、ノズルは、記録ヘッド７の記録媒体６との対向面に、千鳥格子状に複数配列されている。

パージ装置１２は、記録範囲外であって記録ヘッド７に対向するように配置されており、記録ヘッド７のノズル形成面を覆うパージキャップ１２ａと、パージキャップ１２ａと連通する廃インクチューブ１２ｂと、廃インクチューブ１２ｂを介してノズルからインクを吸引するポンプ１２ｃとを備えている。

次に、図２を参照して、インクカートリッジ１の構造について説明する。インクカートリッジ１は、インクを貯留する空間となるインク室２０を内部に備えるケースを有している。そのケースは、インク室２０の底壁２１と周壁２２とを構成し上面が開放されたケース本体部１ｂと、そのケース本体部１ｂの開放された上面を覆う蓋部材１ａとからなり、ケース本体部１ｂの底壁２１を覆ってカバー部材１ｃが装着されている。このカバー部材１ｃには、後述する弁手段２７，２８を装着部３側に露出する２つの露出孔２３，２４が形成されている。インクカートリッジ１は、蓋部材１ａ及びカバー部材１ｃがそれぞれケース本体部１ｂと溶着されて形成されている。なお、本実施例では、蓋部材１ａ、ケース本体部１ｂおよびカバー部材１ｃの材質は、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアセタールなどの樹脂材料によって構成されている。

底壁２１には、インク室２０内のインクを外部に供給するために開口したインク供給口２５が形成されている。このインク供給口２５は、底壁２１の下面から一体に突出形成された筒状壁２５ａ内に形成されている。また、底壁２１には、インク室２０内に大気を導入するために開口した大気導入口２６が形成されている。この大気導入口２６は、底壁２１の下面から一体に突出形成された筒状壁２６ａ内に形成されている。インクカートリッジ１を装着部３に装着したときには、インク供給口２５にインク供給管１３が、大気導入口２６に大気導入管１４がそれぞれ挿入される。

なお、インク供給口２５の筒状壁２５ａ内には、弁手段２７が配設されてインクカートリッジ１の内外の連通を封止し、大気導入口２６の筒状壁２６ａ内には、弁手段２８が配設されてインクカートリッジ１の内外の連通を封止している。この弁手段２７，２８の詳細な説明は後述する。

さらに、底壁２１には、インク供給口２５とインク室２０との間を連通する複数の連通孔３０が形成されている。この複数の連通孔３０の中心位置には貫通孔３１が形成されており、その貫通孔３１には、略傘形状に形成された逆止弁３２が貫入されている。なお、逆止弁３２は、弾性力を有する弾性樹脂材料で構成されている。

図２に示すように、逆止弁３２は、インク供給口２５側に底壁２１と対向し、弾性のある傘部３３と、その傘部３３の略中心位置から貫通孔３１を通ってインク室２０側に延びる軸部３４とで構成されている。軸部３４は、貫通孔３１の内径より大きな径となる略球状の球部３５を有し、傘部３３と球部３５との間の範囲で貫通孔３１に上下摺動可能に支持されている。

また、底壁２１には、その底壁２１からケース本体部１ｂの開放上面に向かう第１の方向に立ち上がって底壁２１と一体に形成された中空筒状の大気導入部材４０が形成されている。この大気導入部材４０の上端開口４１は、インク室２０内のインク液面よりも上方で開口している。また、大気導入部材４０の下端は、大気導入口２６と連通しており、大気導入部材４０の内部流路４２は、インク室２０へ大気を導入する流路となる。

次に、インク供給口２５に配設される弁手段２７および大気導入口２６に配設される弁手段２８について説明する。弁手段２７は、ゴム状の弾性部材で一体に製作された支持部材５０と、樹脂材料で構成された弁部材５１とを備えている。支持部材５０は、ほぼ円筒形の外形をなし、その中心軸線方向の略中間部に弁座部５２、その弁座部５２よりもインク室２０側に付勢部５３、その付勢部５３とは反対側へ弁座部５２から延びる円筒部５４、その円筒部５４の外周に間隔をおいて平行に延びる外周壁５５とを一体に成形して構成される。弁部材５１は、付勢部５３によって弁座部５２に当接する方向に付勢されてその付勢部５３内に収容されている。

外周壁５５は、半径方向外方に突起した位置決部５６を有しており、インク供給口２５は、位置決部５６を収納するために外側へ径が大きくなる段状面１ｆを有している。その位置決部５６を段状面１ｆとカバー部材１ｃとの間に押圧挟持した状態で、ケース本体部１ｂとカバー部材１ｃとが溶着され、ケース本体部１ｂと弁手段２７との間からのインク漏れが防止される。

弁座部５２は、その中央に中心軸線方向に貫通した開口５８を有している。円筒部５４は、インクカートリッジ１が装着部３に装着されたとき、インク供給管１３が挿入される誘導路５９を有し、その誘導路５９を開口５８と連通した状態で弁座部５２から一体に連接されている。誘導路５９は、挿入されたインク供給管１３と密着するようにその内径をインク供給管１３の外径よりも小さく形成され、開口５８は、誘導路５９の内径よりも大きくかつインク供給管１３の外径よりも大きく形成されている。誘導路５９のインク供給管１３の挿入側端部は、外方に向け拡大するテーパ形に形成されている。

円筒部５４と外周壁５５との間は、環状の溝６０によって隔てられ、外周壁５５に対して円筒部５４が誘導路５９の中心軸線方向と直交する面内で弾性変形可能とされている。 付勢部５３は、弁座部５２の外周からインク室２０側に円筒状に立ち上がった側壁部６１と、その側壁部６１と連接し弁部材５１のインク室２０側に当接するように内側に張り出した張出部６２とにより形成され、張出部６２の中央に開口６３を有している。付勢部５３は、弁部材５１を弁座部５２に当接させる方向に、側壁部６１と張出部６２との弾性力により弁部材５１を付勢し、常態では弁部材５１を弁座部５２に密着させている。また、インク供給管１３が誘導路５９に侵入して弁部材５１をインク室２０側に押し上げることで、側壁部６１が伸び張出部６２が傾斜して弁部材５１と弁座部５２との間にインク流路のための隙間が形成される。

弁部材５１は、支持部材５０の弁座部５２と当接する底部７０と、その底部７０の外周よりインク室２０側に円筒状に延びる弁側壁部７１とを備え、底部７０には、その弁座部５２と対向する端面に、弁側壁部７１より中心側でかつ誘導路５９より外側となる位置に、弁座部５２側に突起し環状に形成された弁部材突起部７２を有している。弁部材５１が支持部材５０内に収納された状態で、弁側壁部７１は、付勢部５３の張出部６２の下面に密着しかつ押圧され、その押圧により、弁部材突起部７２は、弁座部５２を弾性変形させてその弁座部５２の上面に密着し、誘導路５９をインク室２０に対して密閉している。

底部７０の弁部材突起部７２よりも外周側から弁側壁部７１に亘る位置には、弁部材５１のインク室２０側と弁座部５２側とを連通する連通路７３が、円周方向に間隔を置いて複数個貫通形成されている。

弁手段２８は、弁手段２７とほぼ同様の構成を備えており、同一部分には同符号を付して、その説明は省略する。なお、この弁手段２８において、弁部材８１は、弁部材５１と同形状の底部９０、弁側壁部９１、弁部材突起部９２、連通路９３とを備え、さらに、底部９０上面の略中心部に弁側壁部９１よりもインク室２０側に突起した突起部９４を備えている。突起部９４は、付勢部５３の開口６３を間隔を置いて貫通して大気導入部材４０側に延びて形成されている。

インクカートリッジ１が装着部３に装着されると（図１における矢印Ｘ方向）、インク供給管１３および大気導入管１４がそれぞれ誘導路５９内に、円筒部５４を拡径しながら侵入し、インク供給管１３および大気導入管１４はそれぞれ対応する弁部材５１，８１の底部７０，９０と当接する。その後、さらにインクカートリッジが矢印Ｘ方向に押されると、各弁部材５１，８１はそれぞれインク室２０方向に押されて（弁座部５２から離れる方向に移動して）、弁手段２８内にインクカートリッジ１内部に大気を導入する大気導入路が形成されると共に、弁手段２７内にインクカートリッジ１から外部にインクを供給するインク供給路が形成される。なお、インクカートリッジ１は、梱包時内部が減圧された状態であるので、上記大気導入路およびインク供給路がほぼ同時に形成されると、インク供給管１３と大気導入管１４との両方からインク室２０側へ向かう流れが生じるが、インク供給管１３と記録ヘッド７との間の流路内に残留していたインクの逆流は逆止弁３２によって阻止され、大気が大気導入管１４から大気導入部材４０内を通ってインク室２０の上部に急速に流入する。

常態では、逆止弁３２は傘部３３が連通孔３０から離れた位置へ自重で下降し、インク室２０からインクが、連通孔３０、弁部材５１の連通路７３、インク供給管１３を通して記録ヘッド７に供給される。そしてインク室２０からのインクの流出にともない、大気導入管１４から大気導入部材４０内を通ってインク室２０の上部に大気が供給される。このとき、大気導入口２６内の弁手段２８の突起部９４は、大気導入部材４０の内部流路４１と間隔を置いて位置し、大気の流路を確保している。

このインクカートリッジ１のインク室２０内に保持されていたインクが、印刷を行うことにより消費された場合は、インクを充填することが望ましい。

インクを充填する方法としては、図３に示すようにインク室２０を形成しているケースにインク室２０と外部を連通する開口１０３を形成し、この開口１０３からインクをインク注入器１００を用いて充填する。開口１０３を形成する場所は、インクカートリッジ１の、弁部材を保持するためにケースの一側に固着されたカバー部材１ｃを除く蓋部材１ａまたはケース本体部１ｂの周壁２２の一部が適切である。特に、蓋部材１ａのつまみ用凸
部１ａ−１を除く上面が平坦であるので好適である。カバー部材１ｃの内側には、弁手段２７、２８を収容する壁や弁手段が存在するために開口を形成することが難しく、また、弁手段を破壊する恐れがあるためである。

インク注入器１００は、インクを収容したフレキシブルな材料製の容器部１００ａと、その容器部１００ａから突出して延びるチューブ状のノズル部１００ｂとからなる。ノズル部１００ｂの先端は、ケースに形成された開口１０３の内径と同等もしくは小さい外径を有する。ノズル部１００ｂを開口１０３に挿入し、容器部１００ａを圧縮することで、インクをインク室２０へ充填することができる。なお、容器部１００ａとして、シリンダとピストンからなる注射器状のものを用いることもできる。

開口１０３を形成するには、図３（ｂ）に示すようなドリル１０１などの汎用の工具を用いて開口する。そして好ましくは開口１０３を２つ形成し、一方からインクを充填し、他方からインク室２０内の空気を排出すれば、効率よく速くインクを充填することができる（図３（ａ））。なお、インク室２０を形成する樹脂材料は、透明または半透明であるので、充填されたインクを量を確認しながら充填を行い、インクの液面が大気導入部材４０の先端開口４１に至る手前で充填を停止する。

インクを充填した後は、開口１０３を密閉する。開口１０３を密閉するには、図３（ｃ）に示す形状の栓１０２を開口に嵌合する。この栓は、ゴムなどの弾性体により形成され、開口１０３の直径より大きい直径の頭部を両端に有する。その栓１０２を開口１０３に密着させて嵌合し、上下の頭部をケースの壁に密着させることにより、開口を完全に密閉する。他の開口を密閉する方法としては、粘着テープやシールテープなどを用いることもできる。開口を密閉するのは、インク中の水分が蒸発してインクの濃度が変化したり、異物が侵入してインクを正常に吐出できなくなるのを防止し、また、インクカートリッジを持ち運ぶ際にインクが漏れるのを防止するためである。

以上、実施例に基づいて本発明について説明したように、本発明のインク充填方法は、インクカートリッジのケースの一側に固着されたカバー部材を除くケースに開口を形成し、その開口からインクを充填するものであって、弁部材を開放して、その弁部材を介してインクを充填する場合に比べ、作業が容易であり、インクカートリッジ専用の治具が不要である。

以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

インクカートリッジと、そのインクカートリッジが装着されるインクジェット記録装置とを示した概略図である。 インクカートリッジの断面図である。 本発明のインク充填方法を説明するための図である。

符号の説明

１ インクカートリッジ
１ａ 蓋部材
１ｂ ケース本体部
１ｃ カバー部材
２０ インク室
２１ 底壁
２２ 周壁
２７，２８ 弁手段
１００ インク注入器
１０１ ドリル
１０２ 栓

Claims (3)

1. 底壁と、周壁と、その周壁と前記底壁とによって囲まれて形成されるインクを貯留するインク室と、前記底壁に形成されている開口を囲んで前記底壁から前記インク室とは反対側に突出する筒状壁とを有し、前記底壁との間に前記インク室を挟んだ面が開放されたケースと、前記筒状壁内に設けられ、前記インク室と外部とを連通する連通路を常態では閉塞する方向に付勢された弁部材とを有し、録装置本体に装着されたとき、前記弁部材が設けられた前記ケースの一側が下方となり、前記ケースの開放された他側が上方となる姿勢をとると共に、前記弁部材が開放されるインクカートリッジに対しインクを充填するインク充填方法であって、
   前記インクカートリッジは、前記弁部材を保持するために前記ケースの一側を覆うカバー部材と、そのカバー部材との間に前記ケースを挟んで前記ケースの開放された他側を覆う蓋部材と、その蓋部材から前記カバー部材とは反対側に突出するつまみ用凸部とを備え、
   前記つまみ用凸部を避けて前記蓋部材の平坦面に前記インク室と外部とを連通する開口を形成する開口形成工程と、
   その開口形成工程によって形成された開口から前記インク室にインクを充填する充填工程と、
   その充填工程によってインクを充填した後、前記開口を密閉する密閉工程とを備えていることを特徴とするインク充填方法。
   
2. 前記インク室と外部とを連通する連通路は、前記インク室内に大気を導入するための大気導入路および前記インク室内のインクを記録装置本体に供給するためのインク供給路であり、前記弁部材は、前記大気導入路および前記インク供給路それぞれに備えられているものであることを特徴とする請求項１に記載のインク充填方法。
3. 前記密閉工程は、栓を前記開口に嵌合するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のインク充填方法。
   

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