JP2004255890A - Method for filling ink cartridge with ink - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャリッジにインクジェット式記録ヘッドとインクカートリッジを搭載し、インクの補給をカートリッジの交換で行うインクジェット式プリンタに適したインクカートリッジへのインクの充填方法に関する。 The present invention relates to a method for filling an ink cartridge into an ink cartridge suitable for an ink jet printer in which an ink jet recording head and an ink cartridge are mounted on a carriage and ink is supplied by exchanging the cartridge.
インクジェット式記録ヘッドを搭載したキャリッジにインク収容体を搭載する形式のインクジェット式プリンタにあっては、キャリッジの移動によるインクの揺動に起因する水頭圧の変動や、泡立ちによる印字不良を防止するために、特許文献1に記載されたようにインク収容容器に多孔質体を収容し、多孔質体を介してインクを供給することが行われている。
このような構造を採ると、記録ヘッドへのインクの供給が多孔質体を介して行なわれるため、インクの揺動に起因する不都合を可及的に防止することができる。
With such a structure, ink is supplied to the recording head through the porous body, so that inconvenience caused by the ink swing can be prevented as much as possible.
本発明は、このような多孔質体を収容したインクカートリッジにインクを確実に充填するための方法を提案することである。 An object of the present invention is to propose a method for surely filling an ink cartridge containing such a porous body with ink.
本発明の請求項1の発明は、インクカートリッジを構成しかつフォーム室を区画する複数の壁を備え、第1の壁に形成されたインク供給口と、第2の壁に形成された2つの通孔と、前記インク供給口に密着し、前記第2の壁との間で空間を形成するように収容されたインクの吸収が可能な多孔質体と、からなるインクカートリッジのインクの充填方法において、前記第2の壁に形成された一方の通孔から前記カートリッジ内部を排気する第1の工程と、排気終了後に排気状態を維持しつつ、1つの前記通孔からインク供給手段内のインクを注入する第2の工程と、所定量のインク注入後にそれぞれの前記通孔にシール材を貼着してカートリッジを封止する第3の工程と、を備える。
The invention according to
また請求項2の発明は、前記第2の工程におけるインクの注入が、 インク供給用の中空針を前記多孔質体に挿通して行われる。 According to a second aspect of the present invention, the injection of the ink in the second step is performed by inserting a hollow needle for supplying ink into the porous body.
請求項1の発明によれば、多孔質体に含まれる空気を排除してからインクの充填が可能となる。 According to the first aspect of the invention, it is possible to fill the ink after removing the air contained in the porous body.
請求項2の発明によれば、インク供給口に近い側からインクを充填することができる。
According to the invention of
図1(a)、(b)は、それぞれ本発明のインク充填方法が対象とするインクカートリッジの一実施例を示すものであって、図中符号1は、本体容器で、仕切り板2、3より3つの部屋4、5、6に分割され、また各部屋4、5、6はそれぞれ中仕切り10、10、10によりインクを吸収するに適した弾性材料からなる多孔質体20を収容するフォーム室11と、インクをそのまま収容するインク室12に分離されている。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an embodiment of an ink cartridge to which the ink filling method of the present invention is applied. In FIG. A foam containing a
またこの容器1は、少なくともインク室12が透明、または半透明となるように構成されていて、外部からインク室12のインク量が目視で確認できるように構成されている。
Further, the
そして多孔質体20は、フォーム室11に収容される前の体積がフォーム室11の容積よりも大きいものが選ばれていて、フォーム室11に圧縮された状態で収容されている。
The volume of the
各フォーム室11の下端には記録ヘッドのインク供給針と係合するインク供給口13、13、13が設けられ、また容器本体1の開口はフォーム室11に対向する位置にそれぞれ排気用の通孔14と、インク注入用の通孔15を備えた蓋体16で封止されている。
At the lower end of each
蓋体16の裏面のフォーム室11に位置する領域には、通孔14、15を取り囲むように突起16a、16bが形成されていて、これら突起16a、16bにより多孔質体20がインク供給口13の形成されている底面に押圧されている。
Protrusions 16a and 16b are formed so as to surround the through
そしてこれら突起16a、16bの内、インク供給口13に対向する方の突起16aを、インク供給口13から離れた方の突起16bよりも下方側に位置するように長く形成して、インク供給口13近傍を最も高い圧力で圧縮するようになっている。
Of the protrusions 16a and 16b, the protrusion 16a facing the
各フォーム室11の底部には、多孔質体20を蓋体16と協同して圧縮するための凸部22が形成されていて、その上端に一定の開口面積を有する空室を形成する凹部23と、この凹部23に連通し、他端が後述するパッキング部材に連通する通孔24とが設けられている。
A
凹部23の上端にはインク通過部の面積が15平方mm乃至30平方mmのフィルタ25が固定されている。また通孔24の下端には弾性材料で形成されて上方に拡開するパッキング部材30が装着されている。
A
30は、前述のインク供給口13の下端に設けられたパッキンング部材で、図4に示したようにゴム等の弾性材料で形成されて上方に拡開するテーパ部32を持つロート状のパッキンとして構成されている。そしてテーパ部32の大径側にはテーパ部32との境界に薄肉の接続部34を介して他の部分に比較して厚肉の筒状部31が設けられ、テーパ部32の周縁上端33をインク供給口13の奥段部13aに当接させてインク供給口に嵌装されている。またテーパ部32の開口32aの内径は、インク供給針50の外径より若干小さくなるように選択されている。
Numeral 30 is a packing member provided at the lower end of the
これにより、筒状部31によりインク供給口13に確実に保持され、また周縁上端33が奥段部13aで上方に移動するのを阻止されるため、インク供給針50の着脱に際してインク供給口13にしっかりと固定されることになる。またインク供給針50との気密性を確保するテーパ部32は薄肉の接続部34によりインク供給口13に固定されているから、変形を来すことなく或程度移動可能となり、このため、インク供給針50との相対的な位置ずれを吸収しつつ、インク供給針50との気密性を確保することができる。
Accordingly, the
一方、フォーム室11とインク室12を区分している中仕切り10は、容器の底面から一定の高さまで連続した長孔を形成して気液交換用の連通孔19が設けられ、この連通孔19に一部が接し、この連通孔19に或程度弾圧された状態でフォーム室11に多孔質体20が収容されている。
On the other hand, the
多孔質体20は、凸部22によって、容器1の底面から5乃至10mm程度上方に圧縮されている。これにより、図中符号A方向の張力を受けることになり、連通孔19近傍の領域Bの圧縮率が低下し、連通孔19における空気とインク室12のインクとの置換に障害を来す虞がある。
The
このため、本実施例では凸部22と連通孔19との距離Cを凸部22の高さの1.5倍以上に設定して、多孔質体20が連通孔19に確実に密着するように構成されている。
For this reason, in the present embodiment, the distance C between the
このような構成を採ることにより、多孔質体20は、凸部22の上端のフィルタ25近傍における圧縮率が最も高くなり、連通孔19に向けて圧縮率が徐々に低下し、これに対応して毛細管力が連通孔19から凸部22の上端に向けて徐々に大きくなるから、インク室12のインクを通孔24に確実に導くことができる。
By adopting such a configuration, the
図2は前述した蓋体16の一実施例を示すもので、図中符号14、15は、前述の通孔で、多孔質体が収容されている領域に形成されており、一方の通孔、この実施例では通孔14には、蛇行した溝40、40、40を介して大気連通口41、41、41に接続されている。
FIG. 2 shows an embodiment of the
これら溝40、40、40は、後述するインク注入作業が終了した段階で、通孔14、15、及び大気連通口41を覆うシール43が貼着されたときにキャピラリチューブを形成するようになっている。このシール43には大気連通口41近傍に切断線44が予め設けられていて、舌片45を引き上げることにより大気連通口40を簡単に露出できるように構成されている。
These
次に本発明のインクの充填方法について説明する。
このように構成されたカートリッジは、図3に示したようにインク供給口24をフィルム46により封止された状態で負圧の環境に収容される。この状態で排気用の通孔14とインク注入用の通孔15に封止部材S、Sで気密性を保持して、一方の注入針N1をフォーム室11の上部空間に、また他方の注射針N2を多孔質体20を貫通させて底部近傍で、かつ可能な限り連通孔19の近くに到達するように挿入する。そして一方の注入針N1を排気手段Pを接続し、また他方の注入針N2を弁V1により閉塞する。
Next, the ink filling method of the present invention will be described.
The cartridge thus configured is housed in a negative pressure environment with the
この状態で排気手段Pを作動させると、フォーム室11、及びインク室12がさらに減圧される。所定の圧力まで減圧した段階で、排気手段Pを停止させて所定の圧力を維持させる。その後、他方の注入針N2の弁V1を開放して計量管Kを連通させると、計量管Kに収容されているインクが多孔質体20に吸収され、ついで連通孔19を経由してインク室12に流入する。
When the exhaust means P is operated in this state, the pressure in the
計量管Kで規定されたインクがカートリッジ内に流入し終わった段階で、注入針N2の弁V1を閉じ、排気手段Pを大気に開放してフォーム室11及びインク室12を大気圧に戻し、注入針N1及びN2を通孔14、15から抜く。
At the stage when the ink specified by the measuring tube K has flowed into the cartridge, the valve V1 of the injection needle N2 is closed, the exhaust means P is opened to the atmosphere, and the
この状態では計量管Kは減圧状態を維持しているから、弁V2を開放することにより、インクが計量管Kに流入させることができる。そして弁V2を閉じて次のカートリッジへのインクの注入に備える。 In this state, since the measuring tube K maintains the reduced pressure state, the ink can flow into the measuring tube K by opening the valve V2. Then, the valve V2 is closed to prepare for injection of ink into the next cartridge.
一方、インクの注入が行われたカートリッジを減圧下において、蓋体16の表面にシール42を貼着して注入口14、15及び蛇行溝40、及び大気連通口41を封止する。
On the other hand, a
これによりフォーム室11、及びインク室12が減圧状態に維持され、したがって注入されたインクも脱気状態が維持される。このように、多孔質体20を経由してインク室12にインクを注入するため、多孔質体20の細孔に余すことなくインクを充填できて、しかもカートリッジ全体が減圧状態で保管されて、温度上昇による過度な圧力上昇を防止できるため、インクの充填率を高めてカートリッジの小型化を図ることが可能となる。
As a result, the
このように構成されたカートリッジは、その使用に際して蓋体16の舌片45を剥がすと、フォーム室の通孔14が溝40とシール43により形成されるキャピラリを介して大気連通口41に連通するので、インクの蒸発を防止しつつ、記録ヘッドとの水頭差に関わりなくノズル開口からのインクの漏れだしを防止する。
When the
この状態でインクカートリッジのインク供給口13を記録ヘッドのインク供給針50に位置合わせして押し込むと、図4に示したようにインク供給針50は、そのテーパ部51がフィルム46を貫通してパッキング部材30の孔に当接する。パッキング部材30は、上方に拡開しているため、インク供給針50のテーパ部51に弾圧されて弾性変形しながら、パッキング部材30を貫通する。
In this state, when the
このようなインク供給針50をパッキング部材30に挿通する形態で使用すれば、たとえ記録ヘッドのインク供給針とパッキング部材30の中心との間に水平方向に若干の位置ずれが存在しても、インク供給針50の先端がパッキング部材30の孔に係合しさえすれば、テーパ部32が弾性によりインク供給針50に追従するため、インク供給口13とインク供給針50とを確実に封止することができる。
If such an
印刷によりインクが消費されると、多孔質体20のインク量が少なくなって水頭圧が低下するから、インク室12の圧力が連通孔19近傍の多孔質体20のインク保持力に打勝って連通孔19からインク室12に気泡が侵入する。これによりインク室12の圧力が上昇してインクがフォーム室11に流れ込む。
When the ink is consumed by printing, the ink amount of the
フォーム室11に流れ込んだインクは多孔質体20に吸収されてフォーム室11のインク液位を若干上昇させ、連通孔19近傍における多孔質体20のインク保持力とインク室12の圧力とが平衡した時点で、インク室12からフォーム室11ヘのインクの流れ込みが停止する。
The ink flowing into the
図5はこの過程を示すもので、図中符号Aはフォーム室11の多孔質体20の水頭圧を、また符号Bはインク室12のインク量を示しており、この図から明らかなように多孔質体20に当初充填されているインクが一定量w1まで消費されて多孔質体20の水頭圧が所定の値、つまりインク室12の圧力が連通孔19近傍の多孔質体20のインク保持力に打勝つ程度まで低下すると、連通孔19近傍の多孔質体20のインク保持力がインク室12の圧力とバランスを回復するまで段階的にインク室12のインクがフォーム室11に徐々に流れ込む。
FIG. 5 shows this process. In the figure, the reference symbol A indicates the head pressure of the
したがって、インク室12のインク量が徐々に低下するものの、多孔質体20の水頭圧はほぼ一定に維持され、記録ヘッドに一定の圧力差でもってインクを供給することが可能となる。
Therefore, although the amount of ink in the
記録ヘッドにより所定量w2までインクが消費されると、インク室12のインクが無くなるものの、多孔質体20には依然としてインク室12からフォーム室11に間断的にインクが供給されていた時と同等のインクが残っているから、多孔質体20に吸収されているインク量でもって更に印刷が可能となる。そして規定量w3のインクが消費されてしまうと、多孔質体20からのインクの供給が不能となる。
When the ink is consumed up to the predetermined amount w2 by the recording head, the ink in the
ところで、インク室12のインクが全て多孔質体20に吸収された時点から印刷が不能となるまでになお一定量Δwのインクを記録ヘッドに供給することができるので、本発明においてはこの特性を積極的に利用するため、フォーム室11、及びインク室12に収容するインク量を、フォーム室11側が1乃至3倍の範囲になるようにフォーム室11とインク室12の容積比が選択されている。
By the way, since a constant amount Δw of ink can still be supplied to the recording head from the time when all the ink in the
すなわち、多孔質体20の液吸収率が例えば80%の場合には、フォーム室11とインク室12の容積比を2対1となるように設定すると、初期に全充填インク量の約20%がフォーム室11側から消費され、次ぎにインク室12に充填されている全充填インク量の約40%全てが徐々にフォーム室11に吸収されて消費され尽くす。
That is, when the liquid absorption rate of the
そしてインク室12のインクが全て消費されてしまうと、フォーム室11には全充填インク量の40%が残ることになるが、その内の全充填インク量に換算して30%分のインクが消費されて、最終的に全充填インク量の約10%がフォーム室11に残存する。
When all of the ink in the
これにより、3色のインクを1つのカートリッジで提供する場合、各色インクの消費量のアンバランスに起因するインク室液面のばらつきを視覚的に無くして、インクの残存量に対する消費者の無用な心配を無くすることができる。 Accordingly, when the three color inks are provided in one cartridge, variations in the ink chamber liquid level due to the imbalance in the consumption amounts of the inks of the respective colors are visually eliminated, and the uselessness of the consumer with respect to the remaining ink amount is eliminated. You can eliminate worry.
また、カートリッジ廃棄時には、インクが多孔質体20に吸収されていてインク室12に液の状態では存在しないから、すべてのインク室12のインクが無くなった時点でカートリッジを交換するようにとのアナウンスを行っておきさえすれば、カートリッジからのインクの流れ出しを可及的に防止して環境の保護を図ることができる。
When the cartridge is discarded, since the ink is absorbed by the
さらには、インク室12のインクの有無がカートリッジ全体のインクのニアエンドを表示することになるから、この段階で新しいカートリッジを準備すれば速やかにインク切れを招かずに新しいインクを補給することが可能となる。
Furthermore, since the presence or absence of ink in the
図6は、インク供給針を封止するパッキング部材の第2の実施例を示すものであって、柔軟な樹脂材により形成され、内径がインク供給針50の外径より若干小さな断面円形のリング状の針回りシール部60と、外径がインク供給口13の内径より若干大きな断面円形のリング状の口回りシール61とを、口回りシール61がインク供給針挿入側となるように2つのシール60、61を一体に接続する短い薄肉コーン状連結リング62とで調芯リングとして構成されている。
FIG. 6 shows a second embodiment of the packing member for sealing the ink supply needle, which is formed of a flexible resin material and has a circular cross section with an inner diameter slightly smaller than the outer diameter of the
この針回りシール60の外周面には、インク供給口13の奥部の内径より小径の断面L字状の可動ブッシュ64がこのシール60の外径の拡大を防止するために装着されている。また口回りシール61の内側にはインク供給針50の挿入案内をなす断面L型の固定ブッシュ65が針回りシール60に接触しないように装着して、可動ブッシュ64を供給口13の内奥段部13aに摺接させるように、かつ口回りシール61をインク供給口13に填め込むようにして取り付けられている。
A movable bush 64 having an L-shaped cross section and having a diameter smaller than the inner diameter of the inner portion of the
また、可動ブッシュ64にはインク供給口13の内奥段部13aと摺接する面に放射状の突起66が形成され、これから突条66の間に複数の通孔67が形成されていて、カートリッジ本体の内部を負圧にした状態でインクを注入した際に、内部の空気を突条66の間から通孔67を通して調芯リングの外側に逃がすように構成されている。
The movable bush 64 has a radial projection 66 formed on the surface thereof which is in sliding contact with the inner deep step 13a of the
インク供給針50をインク供給口13に合わせてカートリッジを挿入すると、インク供給針50はインク供給口13を封止しているフィルム46を破って内部に陥入し、可動ブッシュ64と密嵌しつつ通孔内に貫入する。インク供給針50は、その先端のテーパ部51によって針回りシール60を内奥段部に沿わせて、かつ薄肉コーン状の連結リング62を変形させながら径方向の一方に変位させて、針回りシール60自体に大きな変形を生じさせることなくインク供給針50の外周を密封させる。
When the
図7は、インク供給針50を封止するパッキング部材の第3の実施例を示すものであって、インク供給口13の内奥段部13aに当接する弾性材からなる断面円形の環状シール70と、フィルム46側に位置する弾性材からなる断面円形の環状シール71と、これら2つのシール70、71を弾接させた状態でインク供給口13に固定するブッシュ73とから構成されている。
FIG. 7 shows a third embodiment of the packing member for sealing the
これら2つのシール70、71の内径は、インク供給針50の外径よりも若干小さくなるように選択され、またシール70、71の外径は、インク供給口13に弾接するようにインク供給口13の内径よりも若干大きく選択されている。
The inner diameters of these two
カ−トリッジのインク供給口をインク供給針50に位置決めしてカ−トリッジを押し込むと、インク供給針50はフィルム46を貫通し、第2のシール71、第1のシール70を通過する。この時フィルム46の一部がインク供給針50に押されてインク供給口13内に進入するが、下方に位置する第2のシール71に扱かれて第2のシール71より上方に進入するのが阻止される。これにより第1のシール70がインク供給針50の周囲を確実に密封する。
When the ink supply port of the cartridge is positioned at the
1 カートリッジ本体、 2、3 仕切り板、 10 中仕切り、 11 フォーム室、 12 インク室、 13 インク供給口、 14、15 インク注入用の孔、 16 蓋体、 19 連通孔、 20 多孔質体、 24 通孔、 30 パッキン、 41 大気連通口、 42 シール、 N1 排気用の中空針、 N2 インク供給用の中空針
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第2の壁に形成された一方の通孔から前記カートリッジ内部を排気する第1の工程と、
排気終了後に排気状態を維持しつつ、1つの前記通孔からインク供給手段内のインクを注入する第2の工程と、
所定量のインク注入後にそれぞれの前記通孔にシール材を貼着してカートリッジを封止する第3の工程と、
からなるインクカートリッジへのインクの充填方法。 A plurality of walls defining an ink cartridge and defining a foam chamber; an ink supply port formed in a first wall; two through holes formed in a second wall; And a porous body capable of absorbing ink accommodated so as to form a space between the second wall and the second wall.
A first step of exhausting the inside of the cartridge from one of the through holes formed in the second wall;
A second step of injecting the ink in the ink supply means from one of the through holes while maintaining the exhaust state after the exhaust is completed;
A third step of attaching a sealing material to each of the through holes to seal the cartridge after injecting a predetermined amount of ink;
A method for filling ink into an ink cartridge comprising:
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