JP2003326730A - インク充填方法およびインク注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】インクジェット記録ヘッドとゴム製のインク収
納部とが一体となった構成のインクカートリッジにおい
て、該インクジェット記録ヘッド内部経路に気泡が混入
し、残留した場合、インク供給が断続的あるいは継続的
に断たれることがあり、前記構成のインクカートリッジ
にインクを注入する場合、気泡が混入しないようにイン
クを注入することが困難であるという課題を有してい
た。 【解決手段】本発明のインク充填方法によれば、インク
ジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドへ供給されるイ
ンクを保持するためのインク収容容器を一体で備えたイ
ンクカートリッジの該記録ヘッド内部経路に気泡が混入
し、残留することなく、インクを充填することが可能な
インク充填方法を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録ヘッドへ供給
されるインクを保持するための容器を備えたインクカー
トリッジへのインク充填方法に関するものであり、さら
に詳しくは、インクジェット記録ヘッドと、ゴム状部材
にて成型されたインク室に、該記録ヘッド内とインク室
内に空気を残すことなく、一定量のインクを充填するイ
ンク充填方法および、前記インク充填を行なうインク注
入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平10-175311号 の液体注入方法によ
ると、液体を収容し密閉空間を形成可能な可撓性の液体
収容部と、該液体収容部外面と同等の形状の内面を有
し、該液体収容部を分離可能に覆う筐体と、前記液体収
納部内の液体を外部へ導出するための液体導出部と、を
有するインクジェット記録装置に用いられる液体収容容
器の液体注入方法において、前記液体収容部に常温より
高い温度の液体を収容する工程と、外部への液体の導出
時に液体の導出を許可する液体導出許可部材で前記液体
導出部を密閉する工程と、を有することを特徴とする液
体収納容器の液体注入方法が知られている。

【０００３】公開番号2002-1981号 の液体収納容器及び
該容器への液体注入方法によると、負圧発生部材を収容
するとともに液体供給部と大気連通部とを備える第１室
と該第１室と連通する連通部を備えると共に実質的な密
閉空間を形成するための第２室と、を有する液体収容容
器において、インク注入用開口部を介して前記第２室内
の空気を導出しつつ液体を導入する工程を有することを
特徴とする液体注入方法が知られている。

【０００４】公開番号2002-52730号のインクジェット記
録装置へのインク充填方法、及び、インクジェット記録
装置及びインクジェットヘッドによると、インクジェッ
トヘッドのインク加圧室にインクを充填するインク充填
時、フィルタに対して下方から液面を上昇させてインク
液面がフィルタの下側の全表面に同時に接触するように
することを特徴とするインクジェット記録装置における
インク充填方法が知られている。

【０００５】公開番号2002-67351号の液体充填方法、液
体容器、及び液体容器製造方法によると、液体の消費状
態を検出する圧電装置が取り付けられた液体容器の内部
に液体を充填する方法で、液体容器の内部を大気圧より
も低い圧力に減圧する減圧ステップと、液体容器の内部
に液体を充填する液体充填ステップと、を有する液体充
填方法が知られている。

【０００６】米国特許第4,509,062号 の明細書に開示さ
れているゴム製のインク収納部は、円錐形形状の円錐部
を丸めた形状のもので、その丸めた円錐部を円錐局面の
厚みよりも薄くするという構成のものである。この円錐
部の丸みを帯びた薄いゴム袋構造は、その収納容器にと
って、インクの消費に応じて優先的に変位・変形するた
めの構造となっている。これらは、インクジェット記録
装置用のインクタンクとして実用化されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インク
ジェット記録ヘッドと前記ゴム製のインク収納部とが一
体となった構成のインクカートリッジにおいて、該イン
クジェット記録ヘッド内部経路に気泡が混入し、残留し
た場合、インク供給が断続的あるいは継続的に断たれる
ことがあり、前記構成のインクカートリッジにインクを
注入する場合、気泡が混入しないようにインクを注入す
ることが困難であるという課題を有していた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明のインク充填方法は、インクジェット記録
ヘッドおよび弾性材で形成され該記録ヘッドへ供給され
るインクを保持するためのインク収容容器を一体で備え
たインクカートリッジへインク注入ノズルでインクを充
填するインク充填方法において、真空の環境に置かれた
前記インク収容容器に前記インク収容容器に設けられた
注入口に前記注入ノズルを挿通させて前記インクを充填
するインク充填工程と、大気圧の環境とする大気圧変換
工程と、前記インクノズルを注入口から外して前記注入
口から溢れ出た余剰インクを廃インクとして処理する廃
インク処理工程を有することを特徴とする。

【０００９】上述のインク充填方法によれば、該記録ヘ
ッド内部の経路に気泡を混入や残留させることがなくイ
ンクを充填することができる。

【００１０】さらには溢れたインクを再使用することが
できるので低価格のインクカートリッジを提供すること
ができる。

【００１１】また、本発明は、前記インク戻入工程の
後、前記インクノズルを注入口から外して前記注入口か
ら溢れ出た余剰インクを廃インクとして処理する廃イン
ク処理工程をさらに有することも効果がある。

【００１２】更には、上記工程を実施可能なインク注入
装置の前記インク注入ノズルまでのインク経路に、前記
インク経路の開閉をする電磁バルブを備えていることも
効果的である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の詳細を図
面を用いて説明する。まず、本発明のインク充填方法に
ついて、図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明
のインク充填方法によるインク注入装置の概略説明図で
あり、図２は、本発明の一実施例にかかるインクタンク
およびインク注入装置のインク注入機構の詳細図の断面
図を示している。インク注入ノズル２４は図示しないエ
アシリンダーにて上下方向に駆動する構成になってお
り、該インク注入ノズル２４に取り付けられた電磁バル
ブ１４ａ、同１４ｂ、およびエアーバルブ１３ａ、同１
３ｂ、同１３ｃは初期的にすべて閉じられている。エア
ーバルブ１３ａの先には、図示しないインクタンクが取
り付けてあり、エアー等のガスにより一定内圧となるよ
う加圧されている。

【００１４】電磁バルブ１４ａの先には、デシケーター
内に貫通し、かつ上下に可動する図示しないインク注入
ノズル２４が設けられている。また、電磁バルブ１４ｂ
は液体トラップ１６ａを介して、図示しない配管で真空
ポンプ１９に接続されている。また、インクを計量する
ベロフラムポンプ１５は図示しないパルスモーターで駆
動される。

【００１５】インク室保持容器１０を受治具１１にセッ
トし、エア−シリンダー１７を駆動して受治具１１をデ
シケーター１２の内側の上面と密着するまで上昇させ、
密着完了後、エアーシリンダー１７の駆動を停止する。
次に、エアーシリンダー１３ｃを開きデシケータ−１２
の内部の空気を真空ポンプ１９により排気する（真空気
圧変換工程）。該真空ポンプ１９はニードルバルブ１８
によって適正な排気量となるようにあらかじめ調整され
ている。

【００１６】一方、この操作と並行して、エアーバルブ
１３ａを開きベロフラムポンプ１５の駆動用パルスモー
ターにパルス電流を印加し、あらかじめ設定してあるパ
ルス数の分だけ駆動して、一定量のインクをベロフラム
ポンプ１５内に取り込み計量し、エアーシリンダー１３
ａを閉じる。

【００１７】つづいて図示しない真空計により所定の真
空度に到達した時点で、前記インク注入ノズル２４に取
り付けられた図示しないエアーシリンダーを駆動して、
インク注入口２３の上端面に該インク注入ノズル２４の
先端が密着し、完全にシールがとれる状態にまで下降し
て、仮固定させる。

【００１８】エアーバルブ１３ｂおよび電磁バルブ１４
ａを開き、ベロフラムポンプ１５にインク計量時とは逆
のパルス電流を流してベロフラムポンプ１５のインクを
排出してインク室２１にインクを充填させる（インク充
填工程）。

【００１９】この時充填するインク量は、インク室２１
を完全に満たし、なおかつインクジェット記録ヘッド２
２のインク経路内を通過して、該記録ヘッド２２の先端
からインクが溢れ出すインク量となるようにあらかじめ
調整されている。前記の溢れ出したインクを排出するた
め、インク充填中に図示しないエアーバルブを開き、廃
インク吸入口を介して、前記記録ヘッド２２の先端から
溢れ出すインクをデシケータ１２の外へ排出する。一定
量のインクをすべて吐出した後、エアーバルブ１３ｂお
よび電磁バルブ１４ａを閉じ、デシケーター１２に取り
付けられた図示しない大気開放バルブを開いてデシケー
タ−１２内を大気圧にする（大気圧変換工程）。

【００２０】これと同時にインク注入ノズル２２に取り
付けられた図示しないエアーシリンダーを駆動して、あ
らかじめ設定された位置までインク注入ノズル２４を上
昇させる。大気開放によりインク室２１は収縮するた
め、充填されたインクがインク注入口２３から徐々に溢
れ出してくるので、電磁バルブ１４ｂを開いて、液体ト
ラップ１６ａを介して真空ポンプ１９の真空力で、前記
の溢れ出してくるインクを排出する（廃インク処理工
程）。

【００２１】インク室１０を受治具１１にセットされた
状態で、空気が入らないよう注意しながら図示しないイ
ンク注入口２３に、図示しない封止部材を圧入し、イン
ク室１０を実質的に密閉空間とする（封止工程）。

【００２２】さらに前記実施例のなかで、大気開放によ
りインク室１０は収縮するため、充填されたインクがイ
ンク注入口２３から徐々に溢れ出してくるがそのインク
量は予測できるので、廃インク処理工程の前に、電磁バ
ルブ１４ａおよびエアーバルブ１３ｂを開いて、ベロフ
ラムポンプ１５をインク計量時と同一方向にあらかじめ
設定したパルス数の分駆動させて、前記の溢れ出すイン
クを引き込み回収する（インク戻入工程）ことで、次回
インク計量時のインク量を減少させ実質的に排出するイ
ンク量を節約することが可能である。

【００２３】次に、本発明のインク室およびインク室保
持容器の構造およびインク充填方法の機構について、以
下の実施例で詳細に説明を行なう。

【００２４】図２のインク室保持容器２０はゴム製のイ
ンク室２１を実質的に密閉状態にするための筐体であ
る。インク室２１はインク室保持容器であるインクタン
ク２０の内側上面に密着して取り付けられている。一
方、インク注入ノズル２４はインク注入ノズル保持部材
２７にＯリング２８により潤滑に上下移動できるようあ
らかじめ調整されている。

【００２５】インクタンク２０をセットする受治具２９
は、インク室保持容器２０に一体で固定されるインクジ
ェット記録ヘッド２２およびインク注入口２６の上端
が、インク注入ノズル２２および廃インク吸入口２３に
対して、該インクタンクが前記インク注入ノズル及び前
記廃インク吸入口と一定間隔を保持する位置関係になる
ようあらかじめ調整されている。該受治具にはインク量
規制ピン３０が前後方向に自由に移動でき、一定の押込
み量で停止するよう図示しない当接部を備える。該イン
クタンクにはインク量規制ピン３０を差し込むための穴
が開いており、該インクタンクを受治具２９にセットし
た後、前記インク量規制ピンを当接位置まで押し込む。

【００２６】次にインク注入装置に取り付けられた図示
しないデシケーターを前記受治具に密着して、内部の空
気を図示しない真空ポンプで排気する（真空気圧変換工
程）。デシケーター内部の真空度が一定の値に到達する
まで排気を続けるが、この時ゴム製のインク室は、真空
度の上昇とともに次第に膨張するために内容積が増大す
る。真空度が一定の値に到達した時点で、すみやかにイ
ンク注入ノズル２４に取り付けられた図示しないエアー
シリンダーを駆動して、インク注入口２３の上端面にパ
ッキン２５が密着するまでインク注入ノズルを下降さ
せ、インクの充填を開始する（インク充填工程）。

【００２７】この時充填するインク量は、あらかじめ膨
張したインク室２１の容積とインクタンク２０のインク
経路すべてを含み、さらに余剰のインク量となるよう調
整されている。インクの充填が完了する間際になると、
余剰のインクは該インクジェット記録ヘッド２２の先端
から次第に溢れ始める。このインクを排出するため、図
示しない電磁バルブを開いて廃インク吸入口２６から、
図示しない真空ポンプの真空力を利用して、廃インクを
排出する。なお、インクが真空経路内に入ると水蒸気が
発生し、真空ポンプの真空オイル内に混入することで、
真空到達度を低下させることが一般に知られており、こ
れを防止するため、液体トラップ１６ａを介して、廃イ
ンクを排出する必要がある。

【００２８】インク充填が完了した後、図示しないデシ
ケータ−の図示しない大気開放バルブを開いて、デシケ
ータ−内部を大気圧に戻す（大気圧変換工程）。大気圧
に戻ると同時にインク注入ノズル２４を図示しないエア
ーシリンダーを駆動して、インク注入口２３から上昇さ
せ、初期の一定間隔を保持する位置で固定する。

【００２９】大気圧にもどされたインク室２１は、今度
は次第に収縮を始めるため、インク注入口２３からイン
ク室２１に収容しきれなくなったインクが漏れ始めるの
で、インク注入ノズル２４に取り付けられた図示しない
電磁バルブを開いて真空回路に接続し、図示しない真空
ポンプの真空力を利用して、廃インクを排出する（廃イ
ンク処理工程）。一定時間廃インクを排出するとインク
室２１の収縮が収まるので、この時点で図示しない電磁
バルブを閉じる。

【００３０】最後に図示しない封止材で前記インク注入
口を封止することで、インク室２１は実質的な密閉空間
を形成する。該インク室保持容器にはインク注入口２３
が設けられており、該インク注入口２３を介してインク
を充填し、インク充填後、図示しない封止材で前記イン
ク注入口２３を封止する（封止工程）ことで、インク室
２１は実質的な密閉空間を形成することが可能となる。

【００３１】本実施例では、インク充填を開始する真空
到達度を670Pa にした場合、インクタンク内に気泡を残
すことなく、インクを充填することが可能なことが分か
っている。また、インク量を一定に保つために前記イン
ク量規制ピン３０を使用すれば、インク充填量の目標値
に対するばらつきは5%以下であることも分かっている。

【００３２】なお、真空中では溶存空気によりインクタ
ンク内に気泡が取り残されることが、一般に知られてい
るが、充填するインクは常温で、かつインク中に空気が
溶存している状態において、真空中でインク充填を行な
っているが、脱気しないインクをそのまま使用してイン
ク充填を行なっても、本実施例のようにインク記録ヘッ
ドからインクを一定量排出することで、インク経路内に
気泡が残留しないという効果を確認している。

【００３３】また、インクを計量するベロフラムポンプ
は、インク経路内の圧力変化に対して、柔軟に圧力を分
散できるため、前記インクタンクを完全にインクで満た
した状態を容易に維持する効果があることが確認されて
いる。さらに、インク注入ノズルおよび廃インク吸入口
には電磁バルブを取り付けているが、これは前記の真空
度においてエアーバルブを使用すると急激な圧力変化の
ため該バルブがインク中の水分蒸発により気化熱を奪わ
れ、前記バルブ内で凍結するため、電磁バルブが発熱す
る効果を利用することで、インクの凍結現象を抑え、安
定かつ継続してインク注入を実現するための構成となっ
ている。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればイ
ンクジェット記録ヘッドおよび該記録ヘッドへ供給され
るインクを保持するためのインク収容容器を一体で備え
たインクカートリッジへのインク充填を行なう場合、記
録ヘッドとインク室保持容器と、前記インク室保持容器
に密着して、ゴム状部材にて成型された開口を有するイ
ンク室で構成されるインク収容容器に、前記記録ヘッド
内とインク室内に空気を残すことなく、一定量のインク
を充填したインクカートリッジを提供することができ
る。

【００３５】また、インク注入ノズルを可動式とするこ
とで、ゴム状部材が真空中で膨張し、大気圧状態では収
縮する現象に対して、溢れ出すインクを効率的に除去し
て再利用でき、かつ、インク注入ノズルに電磁バルブを
使用することで、気化熱によるバルブ自身の凍結をも防
止できる。さらにインクを常温で脱気せずに充填できる
ことからインク特性を損なわないという効果がある。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクタンクおよびインク注入装
置のインク注入機構の詳細図である。

【図２】本発明のインク注入機構の詳細を表す断面図で
ある。

【符号の説明】

１０ インクカートリッジ １１ 受治具 １２ デシケーター １３ａ、１３ｂ、１３ｃ エアバルブ １４ａ、１４ｂ 電磁バルブ １５ ベロフラムポンプ １６ａ 液体トラップ １７ エアシリンダー １８ ニードルバルブ １９ 真空ポンプ ２０ インクタンク ２１ インク室 ２２ インクジェット記録ヘッド ２３ インク注入口 ２４ インク注入ノズル ２５ パッキン ２６ 廃インク吸収口 ２７ インク注入ノズル保持部材 ２８ Ｏリング ２９ 受治具 ３０ インク量規制ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 茂光 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA15 JC27 KA03 KA08 KB08 KD08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクジェット記録ヘッドおよび弾性材
   で形成され該記録ヘッドへ供給されるインクを保持する
   ためのインク収容容器を一体で備えたインクカートリッ
   ジへインク注入ノズルでインクを充填するインク充填方
   法において、真空の環境に置かれた前記インク収容容器
   に前記インク収容容器に設けられた注入口に前記注入ノ
   ズルを挿通させて前記インクを充填するインク充填工程
   と、大気圧の環境とする大気圧変換工程と、 前記インクノズルを注入口から外して前記注入口から溢
   れ出た余剰インクを廃インクとして処理する廃インク処
   理工程を有することを特徴とするインク充填方法。
2. 【請求項２】 前記大気変換工程と前記廃インク処理工
   程の間に、前記インク収容容器から前記インクを再使用
   可能な経路に戻すインク戻入工程をさらに有することを
   特徴とするインク充填方法。
3. 【請求項３】 請求１または２記載のインク充填方法が
   可能なシステムを備えることを特徴とするインク注入装
   置。
4. 【請求項４】 前記インク注入ノズルまでのインク経路
   に、前記インク経路の開閉をする電磁バルブを備えてい
   ることを特徴とするインク注入装置。