JP2014524366A - インク定量充填装置、及びそれを利用してインクカートリッジに定量のインクを注入するインク注入方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、インク定量充填装置及びそれを利用してインクカートリッジに定量のインクを注入するインク注入方法を提供する。インク定量充填装置は、充填用のインクを収容するためのインク収容容器（１２、２３）と、インク収容容器に収容されるインクを充填待ちインクカートリッジの容積に基づいて定量化する定量手段と、インク定量ステップに、空気をインク収容容器に補充することによりその圧力のバランスを維持するための空気孔（１５１、２３１）と、定量手段により定量化した後のインクを充填待ちインクカートリッジに転送するためのインク注入ダクト（１３、２５）とを備え、定量手段がインク収容容器と前記インク注入ダクトとの間に接続され、チェック弁（１９、２８）がインク収容容器と前記定量手段との間に設置され、定量手段が、筒部材（１１、２４）と、筒部材の内部に往復移動するインナー移動部材（１２、２９）と、インナー移動部材の移動距離を制限するための位置制限部材（１７）とを含む。ユーザがインクを定量するとき、インナー移動部材を１回だけ移動させれば定量の目的を達成することができ、かつインナー移動部材を元の位置まで押し戻せば、インク注入を完了することになるので、簡単で便利である。位置制限部材の作用により、毎回定量化されたインク量が一定で変わらず、インク定量化の正確さを確保することができる。
【選択図】図１ｂ

Description

本発明は、インク定量充填装置、及びそれを用いてインクカートリッジに定量のインクを注入するインク注入方法に関する。

インクジェットプリンタが印刷信号の駆動下で、インクをプリンティングヘッドのノズルによって紙等の記録媒体上に噴射して文字マーク又は図形の記録を達成する。インクジェット技術が発展し続けるにつれ、インクジェットプリンタの体積がますます小さくなり、それに対応して、インク収容容器としてのインクカートリッジの体積も制限を受けている。そのため、ユーザが常にインクカートリッジを交換しなければならない。しかし、大部分の古いインクカートリッジが捨てられ、また、捨てられたインクカートリッジがプラスチック、薄膜等の構成部材を有し、それらの部材の多くが自然分解できないため、資源浪費や環境汚染をもたらしてしまう。したがって、好ましい方法は、インクカートリッジを交換せず、インクカートリッジに対してインク充填を行ってインクカートリッジの二次利用価値を実現することである。このニーズに応えるように、マーケットでは数多くのインクカートリッジ充填用のインク充填用具が出回っている。

現在、マーケットでは多くの人が採用しているインク補充方法は、注射器を利用し、あるいはインク注入ボトルを利用してインクカートリッジに垂直にインクを注入する方法であって、基本的にインクカートリッジが満杯になるのを目で測ってインク注入を停止するため、比較的に簡便である。しかし、よく見かける分離可能型インクカートリッジのうち、一部のインクカートリッジが黒色のプラスチックにより製造され、ユーザはインクカートリッジの具体的な容量を観察しづらく、すなわち、インク注入時にインクが足りているか否かを観察することが難しく、インク溢れが容易に起こるという問題がある。このようなインクカートリッジに対して、あるメーカが「定量充填ボトル」というインク補充装置を打ち出した。該定量充填ボトルは、インク収容チャンバ、定量チャンバ及びインク注入ダクトを備え、インク収容チャンバと定量チャンバがソフトダクトによって互いに連通され、正常な状況においては、ソフトダクトのインク入口がインク収容チャンバにおけるインク液面の上方に位置する。上記の充填ボトルを利用してインクカートリッジにインクを注入するプロセスは、下記のとおりである：ソフトダクトのインク入口をインクに浸して湿らせ、そしてインク収容チャンバの外壁を押圧してインク収容チャンバ内の圧力を高まらせ、これにより、インクがソフトダクトに沿って流れて定量チャンバに到達し、このような押圧動作を複数回繰り返し、定量チャンバにインクが充満したのを観察できたとき、上記の押圧動作を停止し、充填ボトルを回転してインク注入ダクトと充填待ちのインクカートリッジを接続し、よって、ソフトダクトのインク入口が再びインク収容チャンバにおけるインク液面の上方に位置し、このとき、定量チャンバ内のインクがプッシュされて下に向けて流れ、インクカートリッジに到達するように、インク収容チャンバの外壁を再度押圧してインク収容チャンバの空気をソフトダクトに沿って定量チャンバに入らせ、この押圧動作を、定量チャンバ内のインクが全部インクカートリッジに注入されたのを観察できたときまで複数回繰り返し、このときはインク充填動作が完了する。明らかに、上記の充填ボトルによる定量充填は簡単で便利である。

しかし、上記の充填ボトルは以下のような問題がある：操作が面倒で、定量及びインク注入のいずれの時においても複数回の押圧が必要であり、かつ押圧の回数が多すぎる；押圧の位置が不明確であり、すなわち、ユーザがインク収容チャンバの外壁のどの位置を押圧すればインクあるいは空気を、ソフトダクトを経由して、出力できるかを分からず、無意識に押圧の回数を増やしてしまう；定量が不正確になりがち、すなわち、定量チャンバがインクにより充満されているか否かがユーザ自身の観察により成されるため、ユーザが充填ボトルを握る姿勢が不適切な場合、観察されたインクの量にはズレが生じ、よって、インク量の不足又は過多の状況が出てくる可能性がある。

本発明は、既存のインク定量充填装置における操作が面倒で、定量が不正確になりがちであるという技術的課題を解決することのできる、インク定量充填装置を提供することを目的とする。

上記の技術的課題を解決するために、本発明による技術的方案は以下の通りであり、
充填用のインクを収容するためのインク収容容器と、
前記インク収容容器に収容されるインクを充填待ちインクカートリッジの容積に基づいて定量化し、インク定量化過程において定量インクを収容するための定量空間を形成する定量手段と、
インク定量ステップにおいて、空気を前記インク収容容器に補充することによりその圧力のバランスを維持するための空気孔と、
前記定量手段により定量化した後のインクを前記充填待ちインクカートリッジに転送するためのインク注入ダクトと、を備えるインク定量充填装置であって、
前記インク収容容器と前記定量手段が、チェック弁によって連通され、
前記定量手段が、筒部材と、前記筒部材の内部に往復移動するインナー移動部材と、前記インナー移動部材の移動距離を制限するための位置制限部材とを備える、ことを特徴とするインク定量充填装置。

前記チェック弁が、前記筒部材と前記インク収容容器との間に設置されている。

前記インナー移動部材の一端に前記筒部材と連係するピストンが設けられ、他端に前記インナー移動部材を引っ張って筒部材に沿って上下に移動させるためのハンドルが設けられている。

前記インク定量充填装置が、前記筒部材及びインク収容容器を封止するための蓋板をさらに備える。

前記定量空間の体積が、前記インク収容容器に収容されるインクの容積より小さい。

前記インナー移動部材は内部が中空のインク筒であり、前記インク筒は前記インク収容容器を兼ねる。

前記インナー移動部材が、ピストンロッドである。

前記ハンドルと前記インク筒が、固定接続されている。

前記ハンドルは内部が中空に形成されており、前記空気孔が前記ハンドルに位置している。

前記チェック弁が、弁孔が形成されている弁座と、前記弁座に合わせて前記弁孔を覆うための弁本体とを備える。

前記弁本体が、円盤部及びロッド部を有する傘状弁本体であり、前記円盤部が、その両側の圧差に基づいて前記弁孔を覆い又は前記弁孔から離れるものであり、前記ロッド部が、前記弁本体を前記弁座に固定させる。

本発明によれば、上記インク定量充填装置を利用してインクカートリッジに定量のインクを注入するインク注入方法も提供する。すなわち、
前記筒部材内にインナー移動部材を位置制限部材により限定される位置まで移動させて、前記チェック弁を介して前記インク収容容器に接続されている定量空間を形成すると共に、前記インク収容容器内のインクを前記定量空間に移動させるステップＡと、
前記筒部材内にインナー移動部材を元の位置に移動させることにより、前記定量空間に収容されているインクを充填待ちインクカートリッジに移動させるステップＢとを含む、ことを特徴とするインク注入方法。

前記定量空間が、前記インナー移動部材、前記筒部材及び前記位置制限部材により限定されている。

ステップＡにおいて、前記チェック弁及び前記空気孔が開状態にあり、ステップＢにおいて、前記チェック弁及び前記空気孔が閉状態にある。

本発明の上記の技術的方案によれば、ユーザがインクを注入するとき、インナー移動部材を１回だけ移動させれば定量の目的を達成することができ、かつ、位置制限部材の作用により、毎回定量化されたインク量が一定で変わらず、インク定量化の正確さを確保することができ、さらに、インナー移動部材を元の位置まで押し戻せば、インク注入を完了することになるので、簡単で便利である。これにより、既存のインク定量充填装置における操作が面倒で、定量が不正確になりがちであるという技術的問題を解決することができるという効果が得られる。

本発明に係る第一の実施形態によるインク定量充填装置の外観を説明するための概念図である。 上記のインク定量充填装置の構造を説明するための構造分解概念図である。 本発明に係る第一の実施形態によるインク定量充填装置の断面図である。 インク定量充填装置が未使用の時のチェック弁の局部拡大図である。 本発明に係る第一の実施形態によるインク定量充填装置の定量操作時の状態を説明するための状態概念図である。 その時のチェック弁の局部拡大図である。 本発明に係る第一の実施形態によるインク定量充填装置のインク注入操作時の状態を説明するための状態概念図である。 本発明に係る第２の実施形態によるインク定量充填装置の外観を説明するための外観概念図である。 上記のインク定量充填装置の構造を説明するための構造分解概念図である。 本発明に係る第２の実施形態によるインク定量充填装置のボディーケースの封止端を説明するための概念図である。 その開放端から観察したボディーケースの内部構成を説明するための概念図である。 本発明に係る第２の実施形態によるインク定量充填装置の断面図である。 本発明に係る第２の実施形態によるインク定量充填装置の定量操作時の状態を説明するための状態概念図である。 上記インク定量充填装置のインク注入操作時の状態を説明するための状態概念図である。

本発明に係る実施形態における目的、技術的方案及び利点をより明確にするために、以下において、本発明に係る実施形態の図面を参照しつつ、本発明に係る実施形態における技術的方案に関して明確かつ完全な説明を行う。言うまでもなく、説明される実施形態は、本発明の一部の実施形態に過ぎず、全部の実施形態ではない。また、本発明の実施形態に基づいて、当業者が創造的な労働なしの前提で得られたその他の実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に属する。

本発明に係る主な技術的方案は、充填装置の定量手段とインク収容容器との間をチェック弁によって接続し、かつ充填装置に位置制限部を設けることにより、毎回定量化されるインク量を一定にし、さらに、定量手段のインナー移動部材を引き動かし、及び押し戻し、各一回さえすれば、インクの定量化及びインク注入のプロセスを完了することができ、よって、簡単で便利である。

以下では、添付の図面及び実施形態を組み合わせて参照し、本発明に係る技術的方案をさらに説明する。

（第１の実施形態）
図１ａは、本実施形態によるインク定量充填装置の外観を説明するための概念図であり、図１ｂは該インク定量充填装置の構造を説明するための構造分解概念図である。図１ａ及び図１ｂに示されているように、インク定量充填装置１は、筒部材、インナー移動部材、インク注入ダクト１３、密閉キャップ１６、及び蓋板を備える。筒部材は、好ましくは、本実施形態では、アウター筒部材１１であり、かつ該アウター筒部材１１は円柱型の中空の筒部材であって、内部が流体を収容するのに使用され得、一端が封止端１１１、他端が空気と連通する開口端１１２である。インナー移動部材は、上記の筒部材の内部に往復移動が可能であり、本実施形態では、好ましくは、インク筒１２である。インク筒１２は同様に中空の円柱型の筒部材であって、その外径が上記のアウター筒部材１１の内径よりやや小さいため、上記のアウター筒部材１１の開口端１１２からアウター筒部材１１内に装入されることができる。なお、インク筒１２は、アウター筒部材１１内に上下往復移動可能に設けられる。使用状態時の姿勢に応じて、インク筒１２は、上端１２１と下端１２２に分けられ、かつ内部にはインクを収容する空間１２３が形成されており、すなわち、インク筒１２は、アウター筒部材１１内に往復移動するインナー移動部材に相当するのみならず、インク収容容器にも相当する。さらに、インク筒１２の上端１２１には外へ延伸する連係部１２４が形成されている。インク注入ダクト１３は、上記アウター筒部材１１と連通し、より正確に言うと、上記アウター筒部材１１の封止端１１１と連通しており、上記アウター筒部材１１に接続されるインク流入端１３１と充填待ちのインクカートリッジに連通されるインク流出端１３２とを有し、充填装置１１の使用時には、上記定量化後のインクはインク注入ダクト１３を経由して充填待ちのインクカートリッジに注入される。また、上記インク注入ダクト１３はアウター筒部材１１と共に、射出成形により一回で成型されることが可能であり、または、個別に製造されてから位置係合接続やスクリュー接続により一体に接続されることができる。本実施形態では、組み立てのステップを減らすために、好ましくは、上記インク注入ダクト１３と上記アウター筒部材１１は射出成形により成形される。密閉キャップ１６は、上記インク注入ダクト１３を覆うように接続され、上記充填装置１１の未使用の時にインク注入ダクト１３を密閉するのに使用され、空気がインク注入ダクト１３を経由してアウター筒部材１１に進入することを防止し、かつインク注入ダクト１３のインク流出端１３２を毀損から保護する。蓋板は、インク収容容器及び筒部材をも密閉するのに使用され、本実施形態では、インク収容容器がインナー移動部材であるため、すなわち、筒部材を密閉すればインク収容容器を密閉することになり、そのため、好ましくは、本実施形態では、蓋板は、その形状及び直径のいずれもが上記アウター筒部材１１に相当する面カバー１８であり、アウター筒部材１１と合わせてアウター筒部材１１を密閉して、基本的に密閉する空間を形成する。それと共に、明らかに、インク筒１２がアウター筒部材１１内で往復移動できることを確保するために、面カバー１８にはインク筒１２が移動することを可能にする孔が形成されている。なお、インク筒１２と上記孔との間には隙間があって、これにより、インク筒１２が上へ移動するとき、上記隙間を介してインク筒１２と面カバー１８との間の空気を充填装置１１の外部に排出することができる。

図２ａは、本実施形態によるインク定量充填装置の断面図である。インナー移動部材が筒部材内に往復移動し得ることを確保するために、インナー移動部材の一端には筒部材と連係するピストンが設けられ、言い換えれば、本実施形態では、インク筒１２の一端にはアウター筒１１と連係するピストンが設けられている。図２ａに示されているように、インク筒１２の下端１２２にピストンスリーブ１４が設けられ、該ピストンスリーブ１４は弾性材料により製造され、内径がインク筒１２の下端の外径に相当し、外径がアウター筒部材１１の内径に相当し、したがって、ピストンスリーブ１４がインク筒の下端１２２に密接に装着されてピストンを形成することができ、かつ、ピストンスリーブ１４とアウター筒部材１１の内壁が隙間連係の方式で互いに連係し、そのため、ピストンスリーブ１４とアウター筒部材１１の内壁との間の連係作用によって、上記インク筒１２がアウター筒部材１１内に上下往復運動してインク定量及びインク注入の動作を行うことができる。さらに、ユーザがより容易にピストンを引き動かし、又は押し動かして上下運動をさせるために、インナー移動部材のもう一端にはハンドル１５が設けられ、すなわち、本実施形態では、インク筒１２の一端には上記連係部１２４と連係するハンドル１５が設けられ、該ハンドル１５は連係部１２４、すなわちインク筒１２と共に一体成型されてもよく、位置係合接続又はスクリュー接続の方式で上記インク筒１２と一体に接続されても良く、すなわち、ハンドル１５とインク筒１２は固定接続されるのである。本実施形態では、取りつけを容易に行うために、好ましくは、上記ハンドル１５とインク筒１２がスクリュー接続によって一体に固定される。

図１ｂに示されているように、インク筒の上端１２１の付近に位置制限部が設置され、より正確に言うと、上記位置制限部はインク筒１２の外壁に位置するリング状肩部１７である。ユーザがハンドル１５を把持し、上記リング状肩部１７が面カバー１８と当接するまでインク筒１２を上へ引き動かすと、これ以上インク筒１２を上へ引き動かすことができなくなり、明らかに、リング状肩部１７（位置制限部）がアウター筒部材１１内におけるインク筒１２の移動距離を制限することが可能であり、そして、インク筒１２が移動した距離はインク筒１２内の定量化されるインク量を決定し、言い換えれば、上記インク筒１２の移動距離は、異なる充填待ちのインクカートリッジの具体的な容積に基づいて決定されることが可能であり、それは下記のことを意味する：インク筒１２の外壁におけるリング状肩部１７（位置制限部）の位置は、異なる充填待ちのインクカートリッジの具体的な容積に基づいて決定されることが可能である。さらに言うと、上記位置制限部材により、インク筒とアウター筒部材との間に定量のインクを格納する定量空間が形成され、かつ定量空間の体積がインク筒に収容されるインクの容積より小さく、言い換えれば、上記位置制限部材により、インク収容容器と筒部材との間に、定量インクを収容し、且つ体積がインク収容容器に収容されるインク容積より小さい定量空間が形成される。

図２ａ及び図１ｂに示されているように、インク筒１２とアウター筒部材１１との間はチェック弁１９を介在して接続されている。なお、該チェック弁１９の開方向はインク筒１２からアウター筒部材１１へであって、すなわち、インクがインク筒１２からアウター筒部材１１に流動することのみが許され、インクがアウター筒部材１１からインク筒１２へ流動することは許されない。図２ｂに示されているように、該チェック弁１９は、弁座１９１及び弁本体１９２を備え、そのうち、上記弁座１９１は、上記インク筒１２の下端開口に連係してインク筒１２を密閉するための板部材により構成され、上記弁座１９１の中心に貫通孔１９４が設けられ、周囲に複数の弁孔１９３が設けられている。弁本体１９２は、弾性材料により製造された傘形の弁本体であり、円盤部１９２１及びロッド状部１９２２を含む。なお、上記円盤部１９２１の直径は複数の弁孔１９３の外径より大きく、即ち、円盤部１９２１が上記弁孔１９３を覆うことができ、そして、円盤部１９２１は、その両側の圧力差に応じて上記弁孔１９３を密閉し、又は弁孔１９３から離れることによりその両側のインク流動通路を閉じるまたは開けることができ、即ち、選択的にインク筒１２とアウター筒部材１１との間のインク流動を連通または遮断する。上記ロッド状部１９２２の直径は上記貫通孔１９４と相当し、上記ロッド状部１９２２と上記貫通孔１９４との連係によって上記円盤部１９２１が上記弁座１９１に固定されて弁孔１９３を覆う。上記円盤部１９２１が変形するとき、比較的大きな変形が発生して、連動されたロッド状部１９２２が最終的に貫通孔１９４から脱出することを制限するように、本実施形態では、ロッド状部１９２２にさらにリング状の制限部１９２３を設け、かつ該制限部１９２３の直径を貫通孔１９４の直径より大きくすることが好ましい。これにより、上記チェック弁１９が開けられている状態にあるとき、該制限部１９２３によって弁本体１９２が貫通孔１９４から離脱することを回避できる。明らかに、円盤部１９２１を仕切り点として、その両側をそれぞれにインク筒側とアウター筒部材側と言える。図２ｂは、チェック弁１９が閉じられた状態の概念図であり、そのとき、円盤部１９２１の両側の圧力がバランスしているため、円盤部１９２１がまだ弁孔１９３を覆ってインクの通過を防止している。図３ｂは、チェック弁１９が開けられた状態の概念図であり、そのとき、円盤部１９２１の両側の圧力差が所定値に達しまたは超過しているため、圧力差の作用下で円盤部１９２１がロッド状部１９２２を下に向けて、制限部１９２３が上記弁座１９１に当接するまで移動させ、そのとき、円盤部１９２１がすでに上記弁孔１９３から離れ、即ち、インク筒側とアウター筒部材側とを連通するインク通路が開けられ、インクがインク通路を通してアウター筒部材側に流動することになり、図の中の矢印はインクの流向を示している。当業者が分かるように、上記インク筒の下端１２２開口を密閉する板部材及び上記弁座を別体の両部分に分けてもよく、即ち、上記弁座は、インク筒の壁から延出している仕切板または他の類似構成であってもよく、上記板部材により直接に形成される必要がない。なお、当業者が分かるように、上記弁本体は弾性材料により制作された薄膜であってもよい。

図２ａに示されているように、充填装置１にさらに空気孔１５１が設けられ、主にインク定量化の過程中においてインク筒１２内部の圧力バランスを維持するために用いられる。本実施形態では、該空気孔１５１がインク筒１２のハンドル１５に設置され、ハンドル１５を介してインク筒１２と直接に連通している。言い換えれば、上記ハンドル１５の内部も同様に中空である。本実施形態では、組み立てプロセスを簡単化するため、普段は該空気孔１５１がゴム栓１５２により封止され、使用されるときのみインク筒１２を外部空気と連通させるように開けられる。より明確に言えば、上記空気孔１５１がインク定量化の過程中のみに開けられ、インク筒１２を外部空気と連通させる。しかし、インク注入ステップにおいては密閉状態を確保している。当業者が分かるように、上記空気孔が上記面カバー１８に設置されても良く、あるいは上記インク筒１２と連通している他の位置であってもよい。上記空気孔は自己密閉方式の封止リングにより封止されてもよく、即ち、封止リングに自己密閉スリットが形成され、インク筒と外部大気との間に圧力差があるときは、上記自己密閉スリットが圧力差の作用下で開けられ、空気がインク筒中に入ることが可能となり、インク筒と外部大気との間に圧力がバランスしているときは、上記自己密閉スリットが、その自身の弾性作用下で密閉してインク筒と大気との間の連絡を遮断する。

また、インク筒１２をアウター筒部材１１の内壁に沿って下に向けて移動させることを保証するために、インク筒１２とアウター筒部材１１の内壁との間に通常に潤滑剤が設置されている。例えばシリコーン油を設置することにより、両者の間の摩擦力を減少させることができる。しかし、インク筒１２をアウター筒部材１１の中に移動させる回数が多すぎると、上記潤滑剤が筒壁、インク注入ダクト１５に沿ってインクカートリッジの中へと流動してしまい、インクカートリッジ内部のインクを汚染する恐れがある。そのため、設計するとき、アウター筒部材１１の封止端１１１の底面に１つ環状の突起１１１１を設置し、且つ該突起１１１１をアウター筒部材１１の筒壁とインク注入ダクト１３のインク流入端１３１との間に設置し、即ち、上記突起１１１１が上記インク流入端１３１を囲むという形で、流動してきた潤滑剤がインク注入ダクト１３の中に流動することを遮断する。明らかに、上記突起１１１１は封止端１１１の底壁から開口端１１２へ延伸し、かつ延伸の高度が必要に応じて設定されてもよく、通常は小さく設定される。そして、充填装置１が未使用のとき、該突起１１１１は、上記インク筒１２の下端１２２に当接してもよく、より正確に言えば、上記インク筒１２の一部を構成すると共にチェック弁の弁座１９１をも構成する板部材に当接している。上記突起１１１１の突出高度は通常に小さく設定されるため、上記インク筒の下端１２２とアウター筒部材の封止端１１１との間の距離が近く、両者の間に形成される空間も狭く、無視されるぐらいのサイズである。そのほか、上記突起１１１１はアウター筒部材１１とインク筒１２との接触時間が長すぎるときに発生する粘着作用によりユーザがインク筒１２を引っ張りにくくなることを防止することもできる。当業者が分かるように、潤滑剤を使用しない場合、もしくは使用される潤滑剤の種類、ボリュウムなどの条件が異なる場合、もしくはインク筒とアウター筒部材が互いに接触している両端面の材料が粘着しやすくない場合、または両者の間の移動課題を解決できるその他の類似する提案が存在する場合、アウター筒部材に上記突起を設けなくても良く、即ち、上記アウター筒部材の封止端の内部底壁面とインク筒の下端の外壁面が直接に接触してもよい。

以下は、図２ａ〜図４を参照しながら充填装置を利用してインクの補充を行う過程について説明する。

（１）図２ａに示されているように、充填装置１の未使用の時、インク注入ダクト１３のインク流出端１３２が密閉キャップ１６によって封止され、板部材が突起１１１１に当接し、チェック弁１９が閉状態となっている。図３ａに示されているように、上記充填装置１が使用され始めると、まずは、空気孔１５１を封止するためのゴム栓１５２を抜出し、充填装置１をインク筒１２中のインクが空気孔１５１を経由して漏れないような姿勢で置き、充填装置１のアウター筒部材１１を把持して、矢印Ａに示される方向に沿ってハンドル１５を引っ張り、インク筒１２をアウター筒部材１１の内壁に沿って上に移動させることにより、インク筒の下端１２２とアウター筒部材１１の封止端１１１との間の距離が次第に拡大し、即ち、両者の間の空間も次第に広くなり、アウター筒部材１１内に負圧が形成されると、アウター筒部材１１とインク筒１２との間に段々圧力差が発生し、圧力差が所定値に達成するとき、円盤部１９２１がロッド状部１９２２を上に向けて連動させることにより、円盤部１９２１が弁孔１９３から離れ、インク筒側とアウター筒部材側とが連通することになるため、インクがインク筒側からアウター筒部材側に（図３ｂに矢印に示されているインクの流向）流動すると共に、外部空気が上記空気孔１５１を経由してインク筒１２の内部に補充され圧力のバランスを維持できるようになる。図３ａに示されているように、リング状肩部１７が面カバー１８に接触するとき、インク筒１２がこれ以上続けて上に移動することができず、封止端１１１と下端１２２との間の距離が一定になり、アウター筒部材１１とインク筒１２との間に定量空間２０が形成され、上記姿勢を２、３秒維持したままにしてから、インク筒１２とアウター筒部材１１との間に圧力がバランスを取れるようになる。そのとき、インク筒１２に上記定量空間２０と同じ容積を有するインクが定量空間中２０に補充され、チェック弁１９が再び閉状態となり、即ち、円盤部１９２１が再び弁孔１９２を覆い、インク筒１２とアウター筒部材１１との間のインク通路が再度遮断され、明らかに、上記過程はいわばインク定量化の過程である。

（２）図４に示されているように、ゴム栓１５２を利用して再び空気孔１５１を封止してから、密閉キャップ１６を取り外し、インク注入ダクト１３を充填待ちのインクカートリッジのインク注入孔に接続し、ハンドル１５を把持して矢印Ｂに示されている方向に沿って下に向けてインク筒１２を押すと、アウター筒部材１２の定量空間２０におけるインクがインク注入ダクト１３を経由してインクカートリッジの中に流動し、即ち、下端１２２と封止端１１１との間の距離は次第に減少し、両端の間の距離がゼロになると、上記定量空間２０が完全になくなり、これにより元々は定量空間２０に収容されているインクがインク注入ダクト１３を経由してインクカートリッジの中に流動したことになる。これはいわばインク注入ステップである。

（３）上記インク注入ダクト１３を抜き出し、密閉キャップ１６を利用して再び封止を行い、そして、インクカートリッジを封止するように上記インク注入孔を封止する。

上記インク注入ステップから分かるように、上記定量化の過程は、アウター筒部材１１とインク筒１２との間に定量空間２０が形成されることにより定量空間２０と同様な体積のインクをインク筒１２から定量空間２０に移動させる過程であり、上記インク注入ステップは、インク筒の下端１２２とアウター筒部材の封止端１１１との間の距離を減少させることにより、上記形成された定量空間２０を無くなるまで次第に小さくする過程である。言い換えれば、上記インク定量充填装置１による定量のインク注入という目的を達成しようとするとき、必ずインク定量化とインク注入との二つのステップが必要となる。しかも、インク定量化の過程において、チェック弁及び空気孔のいずれも開状態に置かれ、これにより、インクがインク筒１２（インク収容容器）からアウター筒部材１１（筒部材）まで移動することができ、かつインク筒１２（インク収容容器）の内部の圧力均衡も保証される。インク注入の過程において、チェック弁及び空気孔のいずれも閉状態に置かれ、これにより、インクがインク筒１２（インク収容容器）の中に逆流することを防止し、かつ空気がインク筒の中に進入することも防止することができる。

とにかく、上記インク注入のステップから分かるように、位置制限部材は、インクが毎回で正確に定量化されることを保証し、即ち、正確にインクを定量することを保証することができる。空気孔は、定量のステップにおいてインク筒の圧力のバランスが維持されることを保証することができ、チェック弁は、インク定量のステップにおいてインクの流動方向を保証し、インクの逆流を防止すると共に、インク筒の密閉をも保証することができる。上記三者の組み合わせによって、充填の過程において順次に定量空間を形成し、そして上記定量空間が無くなることを保証することができ、なお、一回だけインク筒を引き動かし、又は押し動かすことでインクの定量又はインク注入の操作を完成することができる。これにより、充填装置の正確な定量、操作の便利性も保証することができる。

（第２の実施形態）
図５ａは、本実施形態によるインク定量充填装置の外観を説明するための概念図であり、図５ｂは、充填装置の構造を説明するための構造分解概念図であり、図６ａは、充填装置のアウター筒部材を説明するための概念図であり、図６ｂは、アウター筒部材の内部を上から見た時の概念図である。図５ａ及び図６ｂに示されているように、インク定量充填装置２は、ボディーケース２１、充填用インクを収容するためのインク収容容器及び筒部材を備える。ボディーケース２１は、中空の楕円形筒部材であって、両端がそれぞれに蓋板２６、板２７と連係して該ボディーケース２１の内部に密閉空間を形成する。構成を簡単化にするため、好ましくは、本実施形態では、インク収容容器及び筒部材は、ボディーケース２１の内部に円弧形の仕切板２２により仕切って形成され、即ち、それぞれがインク収容チャンバ２３とサクションチャンバ２４に相当する。言い換えれば、蓋板２６によりインク収容容器及び筒部材を封止することができ、そのうち、仕切板２２の下方に切欠き２２１が設けられており、図６ａに示されているように、該切欠き２２１が板２７と連係して二つのチャンバを連通するインク流動通路を形成し、インク収容チャンバ２３は、上記インク流動通路の以外、基本的に密閉している空間である。上記筒部材に往復移動可能なインナー移動部材として、好ましくは、本実施形態では、インナー移動部材は上記サクションチャンバ２４内に位置するピストンロッド２９であり、その一端に上記サクションチャンバ２４の内壁と連係できるピストン２９１が設置され、他端にユーザがピストンロッド２９を把持するためのハンドル２９２が設置されている。言うまでもなく、ピストンロッド２９は、ピストン２９１とサクションチャンバ２４の内壁との隙間連係によりサクションチャンバ２４内に上下往復移動することができる。インク注入ダクト２５、密閉キャップ及び空気孔２３１などの部材は作用が第1の実施形態に類似しているため、冗長な説明を省略する。しかし、ここで強調すべきことは、本実施形態では、図６ｂに示されているように、インク注入ダクト２５がサクションチャンバ２４に連通していることである。空気孔２３１がインク収容チャンバ２３の上の蓋板２６に設置されている。また、蓋板２６にピストンロッド２９が貫通する孔２６１が設けられており、孔２６１とピストンロッド２９との間に隙間が存在しているため、ピストンロッド２９を上に引っ張るとき、上記隙間を通じてピストン２９１と蓋板２６との間の空気を排出することができる。

図６ａに示されているように、上記サクションチャンバ２４とインク収容チャンバ２３との間のインク流通通路にチェック弁２８が設置されており、その具体的な構成は第１の実施形態に類似している。強調すべきことは、上記チェック弁２８は、インク収容チャンバ２３とサクションチャンバ２４との間のインク流動を選択的に開けるまたは閉じるためのものであり、かつインクがインク収容チャンバ２３からサクションチャンバ２４へ流動することのみを許し、サクションチャンバ２４からインク収容チャンバ２３への流動を禁じることである。図６ｂに示されているように、上記チェック弁２８の弁孔２８３と貫通孔２８４はいずれもサクションチャンバ２４の底壁に形成されている。

図７ａは、本実施形態によるインク定量充填装置の断面図であり、図７ｂ及び７ｃは上記充填装置を利用して充填を行う状態の概念図であり、なお、図７ｂに示されているのは、インク定量化過程であり、図７ｃに示されているのは、インク注入ステップである。図７ｂに示されているように、ユーザがハンドル２９２を把持して矢印Ｃに示されている方向に沿って上に向けてピストンロッド２９を引っ張るとき、ピストン２９１とサクションチャンバ２４の底壁との間の距離が拡大して一定の空間が形成され、該空間に負圧が発生し、かつインク収容チャンバ２３との間に圧力差が発生し、上記空間の体積の拡大に伴い、上記圧力差も拡大し、圧力差が所定値に達成すると、上記チェック弁２８が開けられ、インクがインク収容チャンバ２３からインク出口２３２を経由して上記空間まで流動していく。上記ピストン２９１の上端面と蓋板２６の下端面が接触するとき、ピストンロッド２９はこれ以上移動できなくなる。そのとき、上記空間の体積が一定となり、インク収容チャンバ２３内の同様な体積のインクが上記空間を充満する。つまり、上記空間は定量空間３０である。明らかに、上記定量ステップにおいて、位置制限部材はピストン２９１の上端面である。視点を変えて言えば、サクションチャンバ２４における上記ピストン２９１の行程は、上記インク収容チャンバ２３におけるインクの容積と比べて小さく、言い換えれば、上記インク収容チャンバ２３におけるインク容積は充填待ちインクカートリッジにＮ回の充填ができるように設計されると、サクションチャンバ２４における上記ピストン２９１の行程によりサクションチャンバ２４の底壁との間に形成された空間３０の体積がインク容積の１／Ｎである。当業者が理解すべきことは、本技術案を理解しやすくするためように、図６ｂにおけるインク収容チャンバ及びサクションチャンバの体積などの要素に対して誇張化処理を行ったことである。実際のインク収容チャンバ及びサクションチャンバの体積は実際の要望に応じて設けてもよい。なお、当業者が分かるように、上記ピストンロッド２９にリング状肩部を位置制限部材として形成しても良い。そのとき、リング状肩部と蓋板との間の距離が毎回に定量化されるインク量を決定する。無論、位置制限部材は、インナー移動部材に相応する構成を形成することにより形成しても良く、インナー移動部材の筒部材における行程を設けることにより確定してもよい。すなわち、インナー移動部材が筒部材内に移動した距離により形成された空間の体積は、インク収容容器に収容されるインクの体積と比べて小さいことさえ保証され、かつインク定量化の定量空間が形成されることさえ保証されれば良い。言い換えれば、定量空間の体積がインク収容容器に収容されるインクの容積と比べて小さいことを保証できれば良い。

図７ｃに示されているように、インク注入ダクト２５と充填待ちインクカートリッジとを接続し、矢印Ｄに示されている方向に沿って下に向けてピストンロッド２９を押しながらピストン２９１を下に移動させると、上記定量空間３０の容積はゼロになるまで次第に減少し、定量空間３０の中のインクは次第にインクカートリッジに注入される。最後にインク注入ダクト２５を抜き出してから封止を行うと共に充填後のインクカートリッジを封止すればよい。即ち、上記定量空間が次第に無くなる過程がインク注入の過程である。

本実施形態は第２の実施形態の動作原理と類似しているが、具体的な構成が異なる。その定量化過程はサクションチャンバ２４とインク収容チャンバ２３との間に発生する。言い換えれば、その定量化過程はインク収容容器と定量手段との間に発生する。しかし、あくまでも、第１の実施形態と第２の実施形態のいずれにおいても実際に定量空間とインクを収容するためのインク収容容器部分がチェック弁により連通されている。第１の実施形態では、インク収容容器はインナー移動部材としてのインク筒を兼ねていることに過ぎない。

当業者が理解できるように、上記サクションチャンバとインク収容チャンバを別々に製造した後で接続してもよく、すなわち、一体化製造する必要がない。また、上記サクションチャンバにおけるピストンの上方空間とインク収容チャンバにおける液面の上方空間がチェック弁により接続されても良く、かつインク収容チャンバの上方に空気孔を設置する必要がなく、かつチェック弁の開方向はサクションチャンバからインク収容チャンバへの方向である。そのため、サクションチャンバから排出される空気は、上記チェック弁を経由してインク収容チャンバに流動することにより、両チャンバ間の圧力バランスを即時に調整することができる。

当業者が分かるように、上記チェック弁は、他の周知する弁技術を利用しても良い。例えば薄膜弁、ボール弁、自動閉鎖弁等を利用しても良く、選択的に開閉できると共に単方向の流通作用を奏していれば良い。

１、２ インク定量充填装置
１１ アウター筒部材
１１１、２１１ 封止端
１１１１ 突起
１１２、２１２ 開口端
１２ インク筒
１２１ 上端
１２２ 下端
１２３ 内部空間
１２４ 連係部
１３、２５ インク注入ダクト
１３１ インク流入端
１３２ インク流出端
１４ ピストンスリーブ
１５ ハンドル
１５１ 空気孔
１５２ ゴム栓
１６ 密閉キャップ
１７ リング状肩部
１８ 面カバー
１９、２８ チェック弁
１９１ 弁座
１９２ 弁本体
１９２１ 円盤部
１９２２ ロッド状部
１９２３ 制限部
１９３、２８３ 弁孔
１９４、２８４ 貫通孔
１９５、２８５ 位置制限ブロック
２０ 定量空間
２１ ボディーケース
２２ 仕切板
２２１ 切欠き
２３ インク収容チャンバ
２３１ 空気孔
２３２ インク出口
２４ サクションチャンバ
２６ 蓋板
２６１ 孔
２７ 板
２９ ピストンロッド
２９１ ピストン
２９２ ハンドル
３０ 定量空間

Claims (14)

1. 充填用のインクを収容するためのインク収容容器と、
   前記インク収容容器に収容されるインクを充填待ちインクカートリッジの容積に基づいて定量化し、インク定量化過程において定量インクを収容するための定量空間を形成する定量手段と、
   インク定量ステップにおいて、空気を前記インク収容容器に補充することによりその圧力のバランスを維持するための空気孔と、
   前記定量手段により定量化した後のインクを前記充填待ちインクカートリッジに転送するためのインク注入ダクトと、を備えるインク定量充填装置であって、
   前記インク収容容器と前記定量手段が、チェック弁によって連通され、
   前記定量手段が、筒部材と、前記筒部材の内部に往復移動するインナー移動部材と、前記インナー移動部材の移動距離を制限するための位置制限部材とを備える、ことを特徴とするインク定量充填装置。
2. 前記チェック弁が、前記筒部材と前記インク収容容器との間に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のインク定量充填装置。
3. 前記インナー移動部材の一端に前記筒部材と連係するピストンが設けられ、他端に前記インナー移動部材を引っ張って筒部材に沿って上下に移動させるためのハンドルが設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載のインク定量充填装置。
4. 前記インク定量充填装置が、前記筒部材及びインク収容容器を封止するための蓋板をさらに備える、ことを特徴とする請求項３に記載のインク定量充填装置。
5. 前記定量空間の体積が、前記インク収容容器に収容されるインクの容積より小さい、ことを特徴とする請求項４に記載のインク定量充填装置。
6. 前記インナー移動部材は内部が中空のインク筒であり、前記インク筒は前記インク収容容器を兼ねる、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のインク定量充填装置。
7. 前記インナー移動部材が、ピストンロッドである、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のインク定量充填装置。
8. 前記ハンドルと前記インク筒が、固定接続されている、ことを特徴とする請求項６に記載のインク定量充填装置。
9. 前記ハンドルは内部が中空に形成されており、前記空気孔が前記ハンドルに位置している、ことを特徴とする請求項８に記載のインク定量充填装置。
10. 前記チェック弁が、弁孔が形成されている弁座と、前記弁座に合わせて前記弁孔を覆うための弁本体とを備える、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインク定量充填装置。
11. 前記弁本体が、円盤部及びロッド部を有する傘状弁本体であり、
    前記円盤部が、その両側の圧差に基づいて前記弁孔を覆い又は前記弁孔から離れるものであり、
    前記ロッド部が、前記弁本体を前記弁座に固定させる、ことを特徴とする請求項１０に記載のインク定量充填装置。
12. 請求項１に記載のインク定量充填装置によってインクカートリッジに定量のインクを注入するインク注入方法であって、
    前記筒部材内にインナー移動部材を位置制限部材により限定される位置まで移動させて、前記チェック弁を介して前記インク収容容器に接続されている定量空間を形成すると共に、前記インク収容容器内のインクを前記定量空間に移動させるステップＡと、
    前記筒部材内にインナー移動部材を元の位置に移動させることにより、前記定量空間に収容されているインクを充填待ちインクカートリッジに移動させるステップＢとを含む、ことを特徴とするインク注入方法。
13. 前記定量空間が、前記インナー移動部材、前記筒部材及び前記位置制限部材により限定されている、ことを特徴とする請求項１２に記載のインク注入方法。
14. ステップＡにおいて、前記チェック弁及び前記空気孔が開状態にあり、ステップＢにおいて、前記チェック弁及び前記空気孔が閉状態にある、ことを特徴とする請求項１３に記載のインク注入方法。

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