JP3253206B2 - インク充填方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクを吐出して記録
を行うインクジェット記録装置に用いられるインクを貯
留するタンクへのインク充填方法に関し、安定したイン
ク充填状態を達成できるインク充填方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録分野における記録素
子の形態として、ヘッド部と該ヘッド部に供給されるイ
ンクを貯留したインクタンク部とが一体化され装置に対
して着脱可能とされるカートリッジタイプや、一体化さ
れた状態で使用されそれぞれが独立して交換可能とされ
るカートリッジタイプなどがある。

【０００３】このような構成のインクタンクは、一般に
内部に多孔質体が圧縮された状態で挿入されており、こ
の多孔質体にインクが含浸されインクが保持されてい
る。そして、多孔質体のインク保持力がヘッド部のイン
ク吐出口におけるメニスカス保持力に対してバランスす
ることで、インク吐出口からインク漏れを生ずることな
く良好なインク供給状態が達成される。

【０００４】このようにインクを良好に保持する多孔質
体としては、例えばエーテル系発泡ポリウレタンが挙げ
られる。エーテル系発泡ポリウレタンは、ポリオールと
してポリエーテルポリオールを用い、これとジイソシア
ネートとを重合させ公知の方法で製造される発泡ポリウ
レタンであり、これを所定の大きさに切断し、公知の方
法によって気泡部分の膜を取り除き連続気泡とした後、
２００℃前後の高温で熱プレスし、さらに収納されるイ
ンクタンク部の内容積にあわせて裁断することで所望の
多孔質体が得られる。

【０００５】得られた多孔質体は、インク中に不純物が
溶出して印字品位の低下を招かないように洗浄され、乾
燥後インクタンク部内に挿入される。なお、熱プレス工
程を行わないで得られた多孔質体においては、機械的に
所定量圧縮した状態でインクタンク内に挿入することで
所定のインク保持力を備えることができる。

【０００６】このような多孔質体が収納されたインクタ
ンクにインクを充填する方法としては、インクタンク内
を実質的に真空状態になるまで減圧し、減圧の解消を利
用してインクを充填していた。図１に従来のインク充填
工程の一例を示すフローチャートを示す。

【０００７】図１に示されるように、ステップ１でイン
クタンク筐体を供給し（Ｓ１）、ステップ２でインクタ
ンクのヘッド部との連結部の加工を行い（Ｓ２）、ステ
ップ３でインクタンク内に多孔質体を収納し（Ｓ３）、
ステップ４でインクタンクの多孔質体の収納口に蓋をし
（Ｓ４）、ステップ５で製造されたインクタンクのリー
クをチェックし（Ｓ５）、ステップ６でインクタンク内
を減圧とし（Ｓ６）、ステップ７でインクを充填し（Ｓ
７）、ステップ８でインク充填口をシールし（Ｓ８）、
ステップ９でロット番号などが表示されたラベルを貼り
付け（Ｓ９）、ステップ１０でインクタンクを包装する
（Ｓ１０）工程を経てインクタンクが製造されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように減圧状態を
利用してインクを充填する方法では、工程が繁雑となる
とともに、減圧装置が大がかりなものとなり、インクタ
ンクのコストの上昇を招くことになる。

【０００９】また、多孔質体が収納されたインクタンク
内部は、多孔質体の収納の状態によって、インクタンク
内壁と多孔質体との間で両者が密着した状態の部分と、
隙間が形成された部分とが存在する場合がある。

【００１０】このようにインクタンク内壁と多孔質体と
の間に隙間が存在する場合、減圧を利用してインクを充
填する方法にあっては、隙間部分にもインクが充填され
ることになる。このようなインク（以下、自由インクと
称する。）は、多孔質体によって保持されていないた
め、インクタンクからのインク漏れの原因となる。

【００１１】そのため、インクを充填した後に自由イン
クを抜き取る工程が必要になるが、自由インクは、イン
クタンク内の所定の箇所に存在するものではなくインク
タンク毎に異なるため、さらにインク充填のためのイン
ク供給口の近傍に存在するとは限らずインク供給口から
最も離間した位置に存在する場合もあるため、自由イン
クだけを最適に抜き取ることが難しい。そのため、自由
インクの抜き取り操作によって多孔質体に充填されてい
たインクまでも抜き取ってしまうこととなり、多孔質体
内のインクの分布やインクの充填量にばらつきを生じる
ことになってしまう場合がある。

【００１２】特に、自由インクの抜き取り操作をインク
タンクのヘッド部との連結部分側から行うような場合で
は、連結部分近傍の多孔質体に充填されていたインクが
抜き取られることになってしまう。このように連結部分
近傍の多孔質体にインクが存在しない状態となると、イ
ンクタンクからヘッドへのインクの流れが絶たれること
になってしまい、インクが満杯の状態であるにもかかわ
らずインクの供給が行われないという事態にもなりかね
ない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するためになされたもので、自由インクの存在しな
い好適なインク充填方法を提供することを目的とする。

【００１４】また、本発明は、ヘッドとインクタンクと
の連結部に良好にインクを存在させるインク充填方法を
提供することを目的とする。

【００１５】さらに、本発明は、インクの充填量や分布
にばらつきの生じにくいインクの充填方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】さらにまた、本発明は、良好なインク充填
状態が達成されたインクタンクを提供することを目的と
する。

【００１７】本発明者等は、上述の目的を達成するため
に鋭意検討した結果、インクタンクを減圧することな
く、多孔質体の変形と復元力とを利用することでインク
タンク内の多孔質体のみにインクを良好に充填すること
ができるとの知見を得た。

【００１８】本発明は、上記知見に基づきなされたもの
で、記録を行うためにインクを吐出するヘッド部に供給
されるインクを貯留する多孔質体と、該多孔質体が収納
されるタンク筐体と、前記多孔質体に貯溜したインクを
前記ヘッド部へ供給するためのインク供給開口と、を備
えるインクタンクに対してインクを充填するインク充填
方法において、前記タンク筐体内に収納された前記多孔
質体を圧縮し、圧縮状態を解放した時の前記多孔質体の
復元力を利用してインクを前記インク供給開口近傍から
充填することを特徴とするものである。

【００１９】また、インク充填は大気圧下で行われるこ
とを特徴とする。

【００２０】多孔質体自体を圧縮変位後、圧縮状態を解
放したときのもとの形状に復元しようとする際に発生す
る負圧を利用して、多孔質体の気泡内の空気とインクと
を良好に置換できる。

【００２１】この置換は、多孔質体全体で均一的に行え
るため、インクの分布性が良好で、かつ体積効率の良い
インク充填を行える。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。

【００２３】図２は、本発明が適用されたインクタンク
と、インクタンクが装着されるヘッド部との一例を一部
を破断して概略的に示す断面図である。

【００２４】本例において、１はインクタンク、２１は
ヘッド部をそれぞれ表している。

【００２５】インクタンク１は、インク収納用筐体２
と、筐体２を覆い大気連通用開口５を備えた蓋部材３
と、蓋部材３の上部に取りつけられ大気連通用開口５か
らのインク漏れが外部に至らないようにバッファ室とな
る空間を有するとともにその一部に大気連通用開口５の
位置と異なる位置に大気開放口１６と、記録ヘッドカー
トリッジ１０１に対する着脱を行う際に利用される摘み
部４ａを有した上部部材４とを有している。

【００２６】そして、インクタンクの底部には、記録ヘ
ッドカートリッジ１０１の導出管１０６が挿入されるイ
ンク供給開口８とその周囲に突出して設けられたリブ１
５、インク供給開口８とリブ１５とを連結する傾斜部１
４ａ、１４ｂを有している。また、インクタンク１の摘
み部４ａが設けられた側の側面一部にはリブ１２が設け
られており、記録ヘッドカートリッジ１０１の装着部に
設けられた切り欠き部と対応して、インクタンク１の装
着のガイドとして利用され、インクタンク１の装着の確
実性を確保している。

【００２７】インクタンク１の内部は、インク吸収体６
が収納されており、インク吸収体６とインク供給用開口
８との間にはインク導出部材７が備えられている。そし
てインク導出部材７をタンク内に支持するための支持部
９がインク供給用開口８に対応して立設されている。こ
の支持部９の内面の一部にはインクタンクの内部と外部
とを連通するスリットが設けられている。

【００２８】また、蓋部材３にはインク吸収体６と蓋部
材３との間に所定の空間を構成するようにリブ１３と、
蓋部材３の表側には帯状凸部３ａとが設けられている。
帯状凸部３ａは、記録ヘッドカートリッジ１０１に設け
られた覆部１０８と係合してインクタンク１に対して上
部から下方に向かう方向の力を与えインクタンクの装着
状態を安定化させる。

【００２９】さらにインクタンクの内部側面には上下に
連続したリブ１１が複数設けられ、インクタンクの側面
とインク吸収体との間に所定の空間部分が形成される。

【００３０】なお、このインクタンク１では、インク供
給用開口８がインクタンクの底面一方に偏って形成され
ている。そのため、インクタンクの他方の底面に対し、
インク吸収体が隙間なく付着しやすい。インクタンクの
底面に対してインク吸収体が隙間なく付着してしまうと
その部分にインクが溜りやすくなり、インクが溜った場
合には、インクタンクの姿勢によってはインク供給用開
口や、大気連通用開口から漏れでる虞がある。このよう
な不都合を改善し、インク吸収体がインクタンクの底部
に隙間なく付着することを防止するために、インクタン
ク１の底面にリブ１０を設けてある。

【００３１】このように、インクタンク内部にリブ１０
やリブ１１が存在することで（さらに支持部９にスリッ
トが存在することで）、インク供給用開口８と大気連通
用開口５が空気層で連通することになる。

【００３２】このように空気層によってインクタンク内
部を外部と連通することによって、第１にインクタンク
の物流時にインク供給口を封止していたシール材を剥す
際にインク供給口からのインクの吹き出しや漏出を防止
できる。第２に印字実行時インクタンク周囲の温度が上
昇した場合でもインクを外部に押し出すことがなくな
る。第３に、特にリブ１０を設けることで、インクタン
クの底にインクが滞留することがなくなり、インクの消
費効率が向上する。といった効果が得られる。

【００３３】また、インクタンク１は記録ヘッドに対す
る投影面積を小さくし、かつインクの収納量を多くする
目的から、インクタンクの底部の面積を小さくし、イン
クタンクの高さを高くする、いわゆるアスペクト比を高
くすることで対応している。しかも、インクタンク１
は、インクタンク１のほぼ中間部分で段差を有してイン
クの収納容積が大きくなるように構成されている。

【００３４】インクタンク１の外形の寸法は、高さ約５
１．４ｍｍ、上部奥行き約３８．４ｍｍ、底部奥行き約
３４．９ｍｍ、リブ１２の奥行き約２．７ｍｍ、上部幅
約１６．９ｍｍ、底部幅約１１．１ｍｍ、インクタンク
の段差部までの底部からの高さ約２４．４ｍｍとして構
成されている。つまり、インクタンクは底部から上部に
むかってわずかにインクタンクが広がる形状とされてい
る。

【００３５】次に、インクタンクのインク供給用開口と
記録ヘッドカートリッジのインク導出部との接続状態を
説明する。

【００３６】記録ヘッドカートリッジ１０１のインク導
出管１０６がインクタンク１のインク供給開口８から内
部に挿入され、インク導出部材７に対して押圧された状
態で接触状態となる。インク導出部材７はインクタンク
の吸収体６内のインクを外部に良好に導出するための一
方向繊維束で構成されているが、このようにインク導出
部１０６と接触したインク導出部材７に密度の高低が生
じることで吸収体内のインクのインク導出管方向への流
れを一層良好にし、インク供給性の向上が図れる。

【００３７】また、インクタンクのインク供給開口８の
周囲に設けられたリブ１５は、覆部１０８によって押圧
力を受けて、記録ヘッドカートリッジの底面に設けられ
た弾性部材１０４に圧接されて食い込む状態となる。こ
れにより、その部分から外部にインクが漏れだすことが
抑制される。

【００３８】以上のようにして、インクタンクと記録ヘ
ッドカートリッジとが装着されるため、簡単でかつ確実
な装着状態を達成できる。また、回転動作を利用し、も
っとも装着スペースを小さく、インクタンク自体の投影
面積を小さくすることができ、インク容量は減少するこ
となく装置の小型化が図れる。

【００３９】以上のように構成されるインクタンクに対
して、図３（ａ）〜図３（ｆ）に示されるような工程に
よってインクが充填される。

【００４０】まず、図３（ａ）に示されるように、一方
が開口し、他方が閉じたインクタンク１を構成する筐体
２を準備する。この筐体２の閉じた面側にはヘッド部と
の連結部となるインク供給開口８が設けられ、そこにイ
ンク導出部材７を備えつける。インク供給開口８の外面
はあらかじめシール手段によってシールされ、後の工程
で行われるインク充填時にインク供給開口８からインク
が漏れ出ることが防止される。

【００４１】この状態の筐体２に対して、図３（ｂ）に
示されるように開口側から多孔質吸収体６を挿入する。
挿入される多孔質吸収体６は、あらかじめほぼ筐体２の
内形状（あるいは内容積）に相当する形に切断されてい
る。本発明では、以下説明するように多孔質吸収体６を
圧縮し、圧縮状態が復元することを利用してインクを充
填するものである。したがって、筐体２の内形状と多孔
質吸収体６の形状あるいは大きさとの関係は重要な要素
である。つまり、筐体２の内形状に対して多孔質吸収体
６の形状が大きすぎると、筐体２の内面と多孔質吸収体
６の外面との摩擦が極めて大きくなるため、多孔質吸収
体６の所望の復元がなされず、インク充填が期待どうり
行われない。また、筐体２の内形状に対して多孔質吸収
体６の形状が小さいと、多孔質吸収体６とインク供給開
口８に設けられたインク導出部材７との接触状態が保た
れず、インク供給性能に支障をきたすことになってしま
う。そこで、この両者の特徴を満足するための関係とし
て、筐体２の内形状（内容積）に対して、ほぼ相似形と
された多孔質吸収体６の体積を１．０〜１．２倍程度と
することが好ましい。なお、多孔質吸収体６の復元性
は、多孔質吸収体６の特性、例えば圧縮成型されている
か否か、圧縮成型の程度などによっても異なるが、前述
の数値範囲であれば良好な復元性を示す。

【００４２】次に、筐体２に収納された多孔質吸収体６
を図３（ｃ）に示されるように押圧部材２１によって押
圧して圧縮する。押圧部材２１による圧縮の程度は、あ
まり圧縮の状態が少ないと、多孔質吸収体６に充填され
るインクの量が少なくなってしまい、あまり圧縮しすぎ
ると十分な復元ができずに（塑性変形してしまう）イン
ク充填量がやはり少なくなってしまう。また、使用され
る多孔質吸収体６の特性によっても異なり、例えば多孔
質吸収体６がそもそも圧縮成型されたものである場合に
は圧縮の程度によって押圧部材２１による圧縮可能な程
度もおのずと制限され、押圧部材による圧縮前の吸収体
の体積に対して圧縮後の吸収体の体積がほぼ１／２〜１
／５程度とされることが好ましい。

【００４３】そして、所定の圧縮がなされた多孔質吸収
体６に対して、図３（ｄ）に示されるように、インク供
給のためのインク供給管２２を差し込み、インク供給管
２２からインク吸収体のインク供給開口近傍よりインク
を供給する。

【００４４】インクの供給を行いながら、図３（ｅ）に
示されるように、押圧部材２１による多孔質吸収体６の
圧縮状態を解放してゆく。圧縮状態を解放するにつれ
て、多孔質吸収体６はもとの形に復元してゆき、それに
つれて、供給されたインクが多孔質吸収体６の内部を矢
印で示されるようにインク供給開口近傍から他の領域へ
移動して充填される。

【００４５】インクの充填が完了した筐体２の開口側に
対して、図３（ｆ）に示されるように蓋部材３と上部部
材４を取り付けることで自由インクが存在しない所望量
のインクが充填されたインクタンクが完成する。

【００４６】その後、ロット番号などが表示されたラベ
ルを貼り付け、インクタンクを包装する工程を経てイン
クタンクが製造される。

【００４７】なお、インクタンク内の多孔質吸収体６が
収納可能な（充填可能な）最大インク量は、次のように
して求められる。

【００４８】図４に示されるように、多孔質吸収体６が
収納されたインクタンク１をヘッドに取り付けたカート
リッジのヘッド部１０１に、吸引ポンプ２０１（テルモ
社製、テルフュージョンシリンジポンプＳＴＣ−５２
５）の先端をチューブ２０２を介して取りつけるととも
に、チューブ２０２の途中に吸引圧力の変化を測定する
ための圧力センサー２０３を設け、吸引ポンプ２０１に
よるインク吸引時の圧力変化を測定する。圧力センサー
２０３による検出結果は、計測器２０４によって計測さ
れプリンタ２０５によって出力される。

【００４９】測定方法は、吸引ポンプ２０１によってヘ
ッド部１０１からインクを吸引するときの流量を所定の
値に調節し（この流量は、吐出口全体から一度に吐出す
る場合の吐出量に設定）、この流量にて、１ｃｃのイン
クを吸引する動作と、吸引後の圧力が静圧に戻るまで静
置する動作を静圧に戻らなくなる時点であって、吸引時
の動圧が２００mmaq以上になった時点（この時点がイン
クタンク内のインクを消費しきった、多孔質吸収体の使
用限界点と判断する）まで繰り返す。この繰り返し回数
（吸引動作で吸引されるインク量が１ｃｃであるため）
が実質的にインクタンクに収納された多孔質吸収体６が
使用可能なインク量に相当することになる。

【００５０】以下に具体的な実施例を示す。

【００５１】多孔質吸収体６として、無圧縮の吸収体に
対して４倍圧縮されて形成された多孔質吸収体（この多
孔質吸収体のセル数は１６８〜２００個／インチであ
る。）、３倍圧縮されて形成された多孔質吸収体（この
多孔質吸収体のセル数は１２６〜１５０個／インチであ
る。）、２倍圧縮されて形成された多孔質吸収体（この
多孔質吸収体のセル数は８４〜１００個／インチであ
る。）、無圧縮吸収体（この多孔質吸収体のセル数は４
２〜５０個／インチである。）の４種類を用い、これを
筐体２に収納して、図３に示すように押圧部材２１で、
押圧部材による圧縮前の吸収体の体積に対して押圧部材
による圧縮後の吸収体の体積が３／４倍、１／２倍、１
／３倍、１／４倍、１／５倍、１／６倍にそれぞれ圧縮
し、その復元作用によってインクを充填した。

【００５２】

【表１】

【００５３】これら実施例のインク充填性の結果を表１
に示す。表１で、◎印は多孔質吸収体が収納可能なイン
ク量をほぼ１００％良好に充填できたもの、○印は多孔
質吸収体が収納可能なインク量のすべては充填できなか
ったが約８５％以上が充填され実質的にはインク供給に
支障のないもの、×印は８０％以下のインク充填しかで
きなかったものをそれぞれ示す。

【００５４】この実施例の結果によれば、無圧縮状態の
吸収体に対して２倍圧縮以上に成型された多孔質吸収体
をインクタンク内で圧縮前の吸収体の体積に対して圧縮
後の吸収体の体積が１／３倍以上に圧縮することで、良
好なインク充填が可能となる。なお、無圧縮状態の吸収
体に対して４倍圧縮成型された多孔質吸収体にあっては
圧縮前の吸収体の体積に対して圧縮後の吸収体の体積が
１／２倍の圧縮でも良好なインク充填が可能となる。

【００５５】また、無圧縮吸収体は、復元力が十分では
なくいずれの圧縮状態でも良好なインクの充填性を示さ
なかった。

【００５６】なお、インク充填方法は、上述した方法に
限られず、多孔質吸収体の復元は連続的でなく、断続的
に行っても良く、多孔質吸収体の復元の状態に合わせて
インクの供給状態を連続的としても、断続的としても良
いことは言うまでもない。

【００５７】また、図１に示すようなインクタンク内に
インクのバッファ室となる空間をインクタンクの上部に
設ける構成のインクタンクでは、所定量のインクをイン
クタンクに供給した後に多孔質吸収体を圧縮してインク
の充填を実行るようにしてもよい。

【００５８】さらには、インクタンクに多孔質吸収体を
収納して筐体２の開口部に蓋部材を取りつけたのち、蓋
部材に設けた大気連通口からインク供給用の管を挿入
し、管によって多孔質吸収体を圧縮し、管を引き上げ多
孔質吸収体を復元させながらインクを供給する構成とし
ても良い。

【００５９】むろん、図３で示したインク充填工程で用
いた、押圧部材とインク供給管とを一体化するような構
成とすることも可能である。

【００６０】以上のように、本発明では、インクを吸収
する多孔質吸収体の復元性を利用してインクを充填する
ことにより、大掛かりなインク充填装置を不要とし、大
気圧下で容易にインクの充填を行える。

【００６１】また、自由インクが存在せず、インクの充
填量や分布にばらつきの生じにくいインクの充填が実行
できる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、インクを吸収する多孔
質体の復元性を利用してインクを充填することにより、
大掛かりなインク充填装置を不要とし、大気圧下で容易
にインクの充填を行える。

【００６３】また、自由インクが存在せず、インクの充
填量や分布にばらつきの生じにくいインクの充填が実行
できる。

【００６４】また、ヘッドとインクタンクとの連結部に
良好にインクを存在させるインク充填方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のインク充填工程を示すフローチャートで
ある。

【図２】本発明が適用されるインクタンクとヘッド部と
の概略構成を一部を破断して示す断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｆ）は本発明が適用されたインク充
填構成の一例を示す概略工程図である。

【図４】多孔質体の充填インク量を測定する装置の一例
を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１ インクタンク ２ 筐体 ３ 蓋部材 ６ 多孔質体 ２１ 押圧部材 ２２ インク供給管 １０１ ヘッド

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録を行うためにインクを吐出するヘッ
   ド部に供給されるインクを貯留する多孔質体と、該多孔
   質体が収納されるタンク筐体と、前記多孔質体に貯溜し
   たインクを前記ヘッド部へ供給するためのインク供給開
   口と、を備えるインクタンクに対してインクを充填する
   インク充填方法において、 前記タンク筐体内に収納された前記多孔質体を圧縮し、
   圧縮状態を解放した時の前記多孔質体の復元力を利用し
   てインクを前記インク供給開口近傍から充填することを
   特徴とするインク充填方法。
2. 【請求項２】 前記インク充填は大気圧下で行われるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のインク充填方法。
3. 【請求項３】 前記タンク筐体内で前記多孔質体を圧縮
   した後、圧縮状態を解放しながら徐々にインクを充填す
   ることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか
   に記載のインク充填方法。
4. 【請求項４】 前記多孔質体は、あらかじめ熱圧縮成型
   によって無圧縮状態の多孔質体に対して２倍ないし４倍
   に圧縮され、前記タンク筐体の内容積に対して１．０な
   いし１．２倍の体積を有するとともに該タンク筐体の内
   形状にほぼ相似の形状を有し、 前記多孔質体の体積が１／２倍ないし１／５倍となるよ
   うに圧縮した後、圧縮状態を解放しに復元する復元力を
   利用してインクを前記インク供給開口近傍から充填する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか1項に記
   載のインク充填方法。