JP3603463B2 - Ink filling method, ink cartridge manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents

Ink filling method, ink cartridge manufacturing method and manufacturing apparatus Download PDF

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式の記録装置において、インクジェットヘッドにインクを供給するためのインクカートリッジへのインク充填方法、および、インクカートリッジの製造方法と製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置においては、インクを吐出するノズルを負圧に保持するため、内部にインク保持部材を設けたインクカートリッジが開発されている。このようなインク保持部材を内蔵したインクカートリッジにおいて、インク保持部材へのインクの充填量は、インク保持部材の毛細管力が働き、内部が負圧に保たれるように、インクが充填される部分の容積の７０〜８０％程度にしなければならない。そのため、インクカートリッジに収容可能なインク量は、インク保持部材が収容されるインク室内の容積よりも少なくなる。実際にインク保持部材を用いたインクカートリッジにインクを充填した場合、インク室内に空気が残留し、収容可能なインク量までインクを充填できないのが現状である。
【０００３】
収容されているインク量が少ないと、インクカートリッジの交換頻度が増加し、交換の手間と、ランニングコストの増大を招く。インクカートリッジを大型化すれば収容されるインク量が増加するが、近年の記録装置の小型化からインクカートリッジは小型化しており、インクカートリッジを大型化せずに収容されているインク量を増加させることが望まれる。
【０００４】
上述のインク保持部材を用いたインクカートリッジにインクを充填する方法として、従来より種々の方法が考えられている。例えば、特開平７−２３７２９９号公報の従来例で示されているように、インク保持部材内に針状の突起物であるインク充填針を差し込み、先端よりインクを一定量送り出し、インクを充填する方法がある。しかしながら、この方法では、インク保持部材へのインクの浸透性によって充填を行なうので、インク充填針の周りのみにしかインクが充填されず、周囲にまで均一に充填することができなかった。そのために、インク保持部材内部に空気の層が残留している状態も見受けられた。また、この方法においては、残留空気層とインク充填層がはっきり分かれてしまい、インク充填層では１００％近い状態に充填されてしまうために、一度インクを充填した後、余分なインクを除去して内部が負圧に保たれるようにしなければならなかった。さらにこの方法では、インク充填針を使用するため、充填口の大きさが制約されるので、充填速度を上げることができなかった。
【０００５】
特開平７−２３７２９９号公報に開示されているインクの充填方法では、インク保持部材を圧縮した上で注入を開始し、注入されたインクの圧力に基づきインク保持部材の圧縮状態を徐々に解除していくことによりインクを充填している。この方法においては、インク保持部材が圧縮された状態でインクが充填されるため、残留空気層の量をを減らすことができる。しかしながらこの方法においては、圧縮されたインク保持部材をインクの圧力に基づき引き上げるため、この工程に時間がかかる。さらに、インクを含んだ幅の薄いインク保持部材は圧縮復元性が乏しく、安定して引き上げることが難しい。さらに、インク保持部材の下部に中間室を有するような構造のインクカートリッジにおいては、この方法では、中間室にインクを充填するのが困難である。
【０００６】
インク保持部材を圧縮させることなく、残留空気層の量を減らすインク充填方法として、例えば、特開平６−２５０５１０号に記載されている方法がある。この方法では、組み上げられたインクカートリッジを逆立ち状態になるように固定し、下面となる上蓋に設けられた大気連通孔から針を差し込み、インクを注入していく。このとき、インクカートリッジに振動を加え、この振動によって、気泡を上面となる底部に設けられたインクの供給口から放出することによって残留空気層の量を減らすことができる。しかし、この充填方法では、充填時の残留空気層のバラツキにより、振動を与えても空気を除去できない場合があるという問題がある。
【０００７】
この文献に記載されているインクカートリッジは、主インク室とともに中間室を設けた２室構造のインクカートリッジである。このような構造のインクカートリッジにインクを充填するとき、この方法においては、インクは、主インク室内の毛細管部材の大気連通孔側から充填されていき、主インク室内にインクが充満した後、中間室にインクが充填されていく。そして、インクの供給口までインクが充填されることになる。
【０００８】
なおこの充填工程において、インク充填時インクカートリッジを逆立ちさせるのは、正立状態で大気連通側から充填させた場合、主インク室に充填後、中間室の先端部に滞留する空気のためにインクは中間室に侵入しないので、中間室を充分満たすことなくインクの供給口まで満たされることになる。したがって、正立状態での充填では中間室内に多くの空気を残してしまう。このインクカートリッジでは、中間室内のインク量によってインク切れを検知できるように構成しているので、この中間室に空気を残すことは、インクが消費される前からインク切れを示しているような状態を生じ、インクの残留検知が機能しなくなる。さらに、中間室内に多量の空気を残すと、所定のインク充填量が得られないことに加え、残存した空気が温度上昇、大気圧の低下等の環境変動を受けた際に膨張し、このためインクがインクの供給口より漏れるという問題を起こす。
【０００９】
さらに、この充填方法は、主インク室内を１００％に近い状態で充填した後、中間室等を充填するため、インクの充填後に、大気連通孔からの充填をやめ、主インク室内のインクが所定の負圧値になるよう所定の量のインクをインクの供給口から除去する工程が必要になる。大気連通孔から除去したのでは、インクの供給口から空気が入り、中間室内に空気を取り込んでしまうため、インクの供給口からインクを除去することになる。
【００１０】
さらに、この充填方法では、インクの充填を大気連通孔から行なうが、大気連通孔はインク中の水分蒸発をおさえるため、通常、直径が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度にしか開孔されていないので、インク充填時の抵抗が大きく、充填速度を上げることができない。
【００１１】
また、別のインクの充填方法として、例えば、特開平３−２２７６５６号公報に記載されているように、インクカートリッジ内の空気を吸引してインクカートリッジ内を真空状態にした後、インクカートリッジ内にインクを供給する充填方法がある。この方法によれば、残留空気層の量を安定して減らすことはできる。しかし、上述の方法と同じく、インク充填層は１００％に近い状態に充填されてしまうため、一度インクを充填した後、余分なインクを除去して内部が負圧に保たれるようにしなければならない。さらに、インクは大気との差圧の力でインク保持部材に直接浸透させていくため、充填工程に要する時間は、まだかなり長い。
【００１２】
さらに別のインクの充填方法として、例えば、特開平３−１０１９７０号公報に記載されているように、インク保持部材が保持できるインク量を越えてインクをインクカートリッジ内に充填した後、インク保持部材の大気連通孔側部分のインクのみインク排出側領域よりもインク保持量が小さくなるように吸引除去する方法がある。この方法は、インク保持部材の大気連通孔側領域がインク供給口領域に比較して、印字によりインクが消費されたときインクが残りやすく、インク残量が多いため、収納したインクを効率よく使うことができないことを改良したものである。しかしながら、この方法においても、一度インクを充填した後、余分なインクを除去する必要があり、工程に時間がかかるという問題がある。さらに、除去したインクが再充填に使用できないとすると収率が悪くなるという問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、インク保持部材中の残量空気層を安定して減らし、インク充填の収率を向上できるとともに、余分なインクを除去する工程を入れず、充填に要する時間を大幅に短縮できるインク充填方法、および、そのようなインク充填工程を含むインクカートリッジの製造方法および製造装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有する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おいて、前記インク保持部材を装填する前に、前記インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入し、大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを注入し、その後前記インク保持部材を前記インク室に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインク充填方法において、前記インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路を封止し、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有する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おいて、前記インク保持部材を装填する前に、前記中間インク室と前記連通路を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入し、大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを注入し、その後前記インク保持部材を前記インク室に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、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において、前記インク保持部材をインクに浸漬させた後、さらに前記インク保持部材を押圧して変形させ、押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、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において、前記インク保持部材をインクに浸漬させる際に、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造方法において、前記インクカートリッジ本体内を大気よりも低い気圧に減圧し、前記中間インク室と前記連通路へのインクの充填を行ない、その後大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを充填し、前記インク保持部材を前記インク室内に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させ、その後前記カバーを装着することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のインクカートリッジの製造方法において、前記所定量のインクの充填前に前記インクカートリッジ本体内を大気よりも低い気圧に減圧した後、前記中間インク室と前記連通路を封止してから前記中間インク室と前記連通路へのインクの充填を行なうことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造方法において、前記中間インク室および前記連通路を大気よりも低い気圧に減圧し、前記中間インク室および前記連通路へのインクの充填を行ない、その後大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを充填し、前記インク保持部材を前記インク室内に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させ、その後前記カバーを装着することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造方法において、前記インク保持部材をインク室に装填する際に、前記インク保持部材を所定位置まで挿入後さらに押圧して変形させ、押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造方法において、前記インク保持部材をインク室に装填する際に、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材を装填する前に前記インク室内に所定量のインクを注入するインク充填手段と、前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させるインク保持部材装填手段と、前記カバーを装着するカバー装着手段が設けられ、前記インク充填手段は、インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧する減圧手段と、前記インクカートリッジ内へインクを注入する注入手段を有し、前記インク充填手段は、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入する前に、減圧手段によって減圧して、前記注入手段によって前記中間インク室および前記連通路にインクを注入し、その後、前記減圧手段による減圧を解除し、前記注入手段によって前記インク室内にインクを注入し、その後、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させ、前記カバー装着手段が前記カバーを装着するものである。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のインクカートリッジの製造装置において、前記インク充填手段は、前記中間インク室および前記連通路を封止する封止手段を有し、前記減圧手段による減圧後、前記封止手段によって前記中間インク室および前記連通路を封止し、前記注入手段による前記中間インク室および前記連通路へのインクの注入を開始することを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材を装填する前に前記インク室内に所定量のインクを注入するインク充填手段と、前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させるインク保持部材装填手段と、前記カバーを装着するカバー装着手段が設けられ、前記インク充填手段は、前記中間インク室および前記連通路内部を大気よりも低い気圧に減圧する減圧手段と、前記インクカートリッジ内へインクを注入する注入手段を有し、前記減圧手段によって前記中間インク室および前記連通路内を減圧後、前記注入手段によって前記中間インク室および前記連通路にインクを注入し、前記減圧手段による減圧を解除して前記注入手段によって前記インク室にインクを注入し、その後、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させ、前記カバー装着手段が前記カバーを装着することを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材装填手段は、前記インク保持部材を押圧する押圧手段を有し、該押圧手段は、前記インク保持部材を所定位置まで挿入後さらに押圧して変形させ、その後押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１５に記載の発明は、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材装填手段は、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とするものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のインク充填方法の第１の実施の形態の説明図である。図中、１はインクカートリッジ本体、２はインク供給口、３はメニスカス形成部材、４はインク保持部材、５は蓋、６は大気連通口である。ここでは、１室構成のプリントヘッドについてまず説明する。
【００３６】
インクカートリッジ本体には、図示しないプリントヘッドへインクを供給するためのインク供給口２が設けられている。また、インク供給口２にはメニスカス形成部材３が設けられている。メニスカス形成部材３には、微小な開口が無数に設けられている。インクカートリッジが取り外されている状態では、開口に形成されるインクのメニスカスの表面張力によって、インクカートリッジ本体１内のインクが漏れ出さないように保持する。また、インクカートリッジが記録装置に装着された状態では、メニスカス形成部材３はフィルタとして機能し、インク中のゴミや気泡などをトラップし、これらがプリントヘッドへ侵入するのを防ぐ。インク保持部材４は、毛細管力によりインクを保持可能な材料で構成されている。蓋５には、インクカートリッジ本体１内に空気を導入するための大気連通口６が設けられている。
【００３７】
図１（Ａ）に示すように、インクカートリッジ本体１内に、所定量のインクを充填する。このとき、インク供給口２からインクが漏れ出さないように、インク供給口２をシールしておくとよい。次に、図１（Ｂ）に示すように、インク保持部材４をインクカートリッジ本体１内に挿入する。インク保持部材４にインクが浸透して行き、充填したインクはインク保持部材４に吸収される。このとき、インクがインク保持部材４に吸収される前に外へあふれてしまわないように、ゆっくりと挿入するとよい。最後に、図１（Ｃ）に示すように、蓋５をインクカートリッジ本体１に取り付ける。
【００３８】
このように、インクをインクカートリッジ本体１内に充填し、インク保持部材４をインクカートリッジ本体１内に挿入するだけで、インクの充填を行なうことができる。このとき、インク保持部材４をインク中に挿入するので、空気の残留を少なくすることができ、また、余計なインクは注入していないので、インクを引き出すなどの工程は不要である。さらに、インクカートリッジ本体１内へのインクの充填は短時間で行なうことができ、インク保持部材４の挿入にもそれほど時間がかからないので、全体としてインクの充填に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３９】
次に、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態について説明する。ここでは、２室構成のインクカートリッジの場合について説明する。図２は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を用いて組み立てられたインクカートリッジの一例の断面図、図３は、インク保持部材の形状の一例を示す断面図である。図中、１１はインクカートリッジ本体、１２は主インク室、１３はインク保持部材、１４は中間インク室、１５は連通路、１６は大気連通口、１７は連通孔、１８は第１のメニスカス形成部材、１９はメニスカス保持部材、２０は第２のメニスカス形成部材、２１はインク供給口、２２は上蓋、２３は底蓋である。
【００４０】
インクカートリッジは、インクカートリッジ本体１と、上蓋２２、底蓋２３から構成され、内部にインク保持部材１３を有している。インクカートリッジ本体１１の内部には、主インク室１２と、その側方に中間インク室１４が設けられている。インクカートリッジの筐体は、剛性を持ち、長期のインク保持を可能にするため、耐インク性の良い材料が選択される。インク供給口２１において、図示しないプリントヘッドと接続される。主インク室１２内のインクは、連通路１５を通過し、このインク供給口２１を介してプリントヘッドへインクが供給される。
【００４１】
主インク室１２の下部には、連通孔１７が設けられており、連通路１５を介して中間インク室１４およびインク供給口２１と連通している。連通孔１７の断面形状としては、円形、楕円形、多角形、星形、十字形、スリット形状等、種々の形状とすることができる。また、主インク室１２の底面は、連通孔１７を最低部とするような斜面で形成されている。
【００４２】
主インク室１２の内部には、インク保持部材１３が配置されている。このインク保持部材１３は、毛細管力によりインクを保持し、記録ヘッドにおける負圧を維持している。インク保持部材１３の材料としては、２次元構造を持つ繊維状材料、３次元構造を持つ多孔質体材料、繊維状材料を３次元状に紡績したフェルトおよび不織布材料等を使用することができる。具体的には、例えば、ポリエステル繊維を一方向に束ねた中綿材を使用することができる。この中綿材としては、例えば、密度（＝重量／体積）が５％〜１５％の間のものを用いることができる。また、ポリエステル繊維を３次元状に紡績したポリエステルフェルトを使用することもできる。このポリエステルフェルトの密度としては、０．０５ｇ／ｃｍ３ 〜０．１ｇ／ｃｍ３ のものが適当である。インクとの毛細管力や流体抵抗の観点から、この程度の密度のものが好適である。なお、材料の構成はポリエステル繊維に限定されるものではなく、適度な毛細管力を有し、インク耐性のある材料であれば、他の材料を用いることができる。この実施例においては、密度が０．０５ｇ／ｃｍ３ （主インク室内装填時）程度のポリエステルフェルトを用いている。
【００４３】
このインク保持部材１３の形状を、図３に示している。１３ａは凸状部分である。インク保持部材１３の周囲形状は、主インク室１２の内部と同じ形状であり、若干寸法が大きくなっている。さらに、第１のメニスカス形成部材１８によって形成された連通孔に接する部分３ａが凸状に形成されている。例えば、主インク室１２の寸法が厚さ１０ｍｍ、深さ５０ｍｍ、上部の幅４８．８ｍｍ、下部の幅４７．３ｍｍのとき、インク保持部材１３の寸法は、厚さ１２ｍｍ、凸状部分１３ａを除く高さ５８ｍｍ、幅５０ｍｍ、凸状部分１３ａの高さ４ｍｍ程度とすることができる。
【００４４】
このような形状のインク保持部材１３を、主インク室１２に装填すると、第１のメニスカス形成部材１８の上面で凸状部分１３ａが圧縮され、特に高密度な部分が形成される。また、主インク室１２の側壁によって側方部分においても圧縮されており、これらの高密度な部分では毛細管力が強くなって空気などの侵入を防止することができる。
【００４５】
主インク室１２の上部には、大気連通口１６が設けられた上蓋２２が取り付けられている。この上蓋２２は、インクカートリッジ本体１１に対して、例えば、超音波融着等の方法により固着される。固着方法は超音波融着に限らず、振動融着、接着等、インク、空気に対して密閉が保たれる方法であれば何でもよい。この上蓋２２により、主インク室１２は、大気連通口１６および連通孔１７を除き、密閉される。この実施例では、大気連通口１６の径は、インク保持部材１３の孔もしくは繊維間の隙間より大きく構成されている。インク保持部材１３は、その上部で大気と連通し、大気圧に解放されている。プリントヘッドへのインク供給時には、インク保持部材１３内のインクは大気圧により押され、また、インク保持部材１３の下方から負圧により連通路１５側へ引き出されるため、効率よくインク保持部材１３のインクを使用することができる。このとき、インク保持部材１３の毛細管力により、プリントヘッドにおける負圧は一定に保たれる。大気連通口１６からインクが飛び出さないように、インクは通さず、空気を透過させるシートを大気連通口１６に設けることも可能である。または、大気連通口１６を、インクが流出しない微細孔を多数配すことにより構成することもできる。
【００４６】
主インク室１２の底面に設けられた連通孔１７には、第１のメニスカス形成部材１８が配置されている。第１のメニスカス形成部材１８には、インク保持部材１３の底部が圧接されて配置される。第１のメニスカス形成部材１８としては、例えば、金網や樹脂製の網等の網目状体や、多孔質体等を用いることができる。網目状体の具体例としては、金属メッシュフィルタや、金属繊維、例えば、ＳＵＳの細線をフェルト状にし、さらに、圧縮焼結させたものを基材としたフィルタ、エレクトロフォーミング金属フィルタ等を使用することができる。また、例えば、畳綾織などの樹脂繊維や金属の編み物であるフィルタや、レーザビーム加工、電子ビーム加工等による高精細な穴径を有するフィルタを用いることができる。形状は、連通孔１７を覆える形状であればよく、円形や長方形、その他の形状とすることができる。
【００４７】
インク保持部材１３内にインクが含浸されているときは、インクは第１のメニスカス形成部材１８を通過して中間インク室１４に移動する。第１のメニスカス形成部材１８は、インク保持部材１３にインクがなくなった場合でも、中間インク室１４への不要な空気の侵入を防ぐ。さらにインクが消費されると、大気連通口１６から入って来た空気は、インク保持部材１３を通過し、主インク室１２内の負圧の増加により、インク保持部材１３に接した第１のメニスカス形成部材１８に形成されている微細孔に張っているインクのメニスカスを押し、表面張力に打ち勝ってこれを通過し、気泡となる。発生した気泡は、連通路１５を通り、中間インク室１４へ移動する。気泡が発生する際の圧力（バブルポイント圧）は、第１のメニスカス形成部材１８の濾過粒度に依存する。この濾過粒度を最適にすることによって、インクカートリッジ本体１１内の負圧、すなわち、プリントヘッドへのインクの供給圧を一定に保つことができる。第１のメニスカス形成部材１８の濾過粒度としては、例えば、４０μｍ〜７０μｍ程度のものを使用することができる。
【００４８】
第１のメニスカス形成部材１８の一部をメニスカス保持部材１９として連通路１５の底面まで延在させてもよい。このメニスカス保持部材１９は、連通孔１７の径よりも小さい断面寸法を有している。第１のメニスカス形成部材１８の下面に気泡が溜り、空気の層ができてしまったり、あるいは、主インク室１２内のインクがなくなり、連通路７の高さよりもインクの液面が低下すると、このメニスカス保持部材１９が連通路１５の底部よりインクを吸い上げて第１のメニスカス形成部材１８にインクを供給することにより、第１のメニスカス形成部材１８を常に濡れた状態に保ち、負圧を保つことができる。これにより、インクを使いきるまで、最良の状態を維持することができる。メニスカス保持部材１９の形状は任意であり、スリット状や、直方体、三角柱などの角柱、円筒形状、楕円柱状であってもよい。延在部を複数設けることもできる。
【００４９】
このメニスカス保持部材１９は別の部材として構成し、第１のメニスカス形成部材１８と接触するように、第１のメニスカス形成部８に直接取り付ける構成としたり、あるいは、図２に示すように連通孔１７の側壁からリブにより固定される構成とすることもできる。このとき、メニスカス保持部材１９の材料としては、第１のメニスカス形成部材１８と同一の材料でなくともよく、毛細管力によりインクを第１のメニスカス形成部材１８へ上げることができる材料であればよい。例えば、ポリエステル繊維を一方向に束ねた中綿材や、ポリウレタン、メラミンフォーム等の多孔質性部材、２次元、３次元状の繊維構造体等を使用することができる。
【００５０】
連通路１５は、中間インク室１４、主インク室１２、インク供給口２１をこの順で連通している。連通路１５の上壁は、平らに構成してもよいが、図２に示すように、中間インク室１４に向かって次第に高くなるように斜めに構成することができる。これにより、連通孔１７に発生した気泡をスムースに中間インク室１４へ移動させることができる。この斜面は中間インク室１４と主インク室１２を結ぶ区間のみでもよいが、主インク室１２とインク供給口２１を結ぶ区間も上面を斜面とすることによって、インク供給口２１から導入される気泡を中間インク室へスムースに移動させることができる。連通路１５の底面は、水平であってもよいが、残留するインク量をなるべく減らすため、この実施例では中間インク室１４と主インク室１２を連通する区間だけ斜面で形成されている。
【００５１】
中間インク室１４は、初期状態ではインクにより満たされている。そして、主インク室１２から第１のメニスカス形成部材１８を通過して連通路１５に侵入した気泡が集積される。中間インク室１４の大きさは、主インク室１２内のインクがなくなるまでにまれに侵入する気泡を集積できる大きさがあればよく、小さな室で構成することができる。また、気泡を集積するため、中間インク室１４の上面は主インク室１２の連通孔１７よりも高さが上となるように構成する必要がある。主インク室１２内のインクが無くなると、この中間インク室１４内のインクが消費される。このときには第１のメニスカス形成部材１８を通過した気泡がインクの消費とともに中間インク室１４内に蓄積される。そのため、このような状態になると中間インク室１４内のインク液面の低下が速くなる。このインク液面の低下を検知することによって、インク切れを検知することが可能である。
【００５２】
インクカートリッジ本体１１の底部には、図示しないプリントヘッドにインクを供給するためのインク供給口２１が設けられた底蓋２３が装着される。この底蓋２３は、インクカートリッジ本体１１に対して、例えば、超音波融着等の方法により固着される。固着方法は超音波融着に限らず、振動融着、接着等インク、空気に対して、密閉が保たれる方法であれば何でもよい。この底蓋２３が中間インク室１４および連通路１５の底面を形成する。底蓋２３によって、インク供給口２１および連通孔１７を除き、中間インク室１４および連通路１５を密閉状態としている。
【００５３】
インク供給口２１には、第２のメニスカス形成部材２０が設けられている。インクカートリッジが取り外されて放置された状態においては、この第２のメニスカス形成部材２０に設けられた微細孔に形成されるインクの表面張力によって、中間インク室１４および連通路１５内のインクがインク供給口２１から漏れ出すことはない。また、インクカートリッジを記録装置に装着する際には、装着時の圧力によってインク供給口２１に残留してしまう空気を第２のメニスカス形成部材２０のインク膜を通過させ、中間インク室１４に移動させる。そのため、プリントヘッドに気泡が混入するのを低減させることができる。さらに、インクカートリッジが装着されている状態では、インクカートリッジにかかる振動および衝撃、加速度による圧力変動、および、プリントヘッドのノズル側からの気泡混入を防止する。第２のメニスカス形成部材２０の材料としては、例えば、メニスカス開口径が１０μｍから５０μｍとなるようなＳＵＳメッシュ、もしくは、ＳＵＳの細線をフェルト状にし、さらに、圧縮焼結させたものを基材としたフィルタ等を使用することができる。メニスカス開口径は、インク保持部材１３やインクの特性、インクカートリッジ本体１１の寸法などによって決定され、インクカートリッジ本体１１が取り外された状態でインクを漏らさず、また、インクカートリッジ本体１１を逆さにされた場合でも、空気の侵入を防ぐように設計される。
【００５４】
次に、上述のようなインクカートリッジの製造工程の一例を説明する。図４は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を用いるインクカートリッジ一例の分解斜視図である。上述のようなインクカートリッジは、インクカートリッジ本体１１に第１のメニスカス形成部材１８およびメニスカス保持部材１９を装着し、また、第２のメニスカス形成部材２０の装着された底蓋２３をインクカートリッジ本体１１に融着する。その後、インクカートリッジ本体１１にインクを充填し、インク保持部材１３を挿入し、最後に上蓋２２を取り付ける。これらの工程を以下に説明する。
【００５５】
図５は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第１の工程の一例の説明図である。図中、３１は封止部材、３２は上部封止部材、３３はインク充填管、３４は空気吸引管である。
【００５６】
インクカートリッジは、図５に示すように、インク保持部材１３、上蓋２２を除き、組み上がった状態になっている。したがって、インクカートリッジ本体１１の上部が大きく開いた状態になっている。このインクカートリッジ本体１１の上部に上部封止部材３２を当接する。また、インク供給口２１にも封止部材３１を当接する。これらの封止部材３１、上部封止部材３２によって、インクカートリッジの内部が密閉される。上部封止部材３２は、インク充填管３３と空気吸引管３４を備えている。インク充填管３３と空気吸引管３４は、図示しないバルブによりそれぞれ閉開動作が可能なように構成されている。
【００５７】
インクの充填工程は、まずインクカートリッジ内部の空気を空気吸引管１７から吸引し、インクカートリッジ内を真空に近い状態にした後、インク充填管１４の切り換え弁を切り換え、インクカートリッジ内部に所定量のインクを注入する。注入されるインク量は完成状態でインクカートリッジに充填される量に等しく、中間インク室１４と連通路１５の容積の１００％分と、インク保持部材１３が収納される主インク室１２の容積の７０％〜８０％である。例えば、上述の主インク室１２の寸法が厚さ１０ｍｍ、深さ５０ｍｍ、上部の幅４８．８ｍｍ、下部の幅４７．３ｍｍのインクカートリッジでは、約１９ｍｌのインクを充填すればよい。注入されたインクは、インクカートリッジ内部が真空に近い状態であるため、中間インク室１４、連通路１５を満たし、主インク室１２の上部を残して、インクカートリッジを満たす。
【００５８】
図６は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填装置の一例を示す構成図である。図中、４１はワーク圧着ユニット、４２は材料タンク、４３は補充バルブ、４４は計量シリンダ、４５は注入バルブ、４６は真空バルブ、４７は真空ポンプ、４８は大気解放バルブである。
【００５９】
ワーク圧着ユニット４１は、インク保持部材１３、上蓋２２を除き、組み上がった状態のインクカートリッジが固定され、そのインクカートリッジを上昇させて上部封止部材３２に当接させ、またインクの充填終了後にインクカートリッジを下降させる。材料タンク４２には、充填するインクが貯留されている。補充バルブ４３は、材料タンク４２内のインクを計量シリンダ４４に補充する際に解放される。計量シリンダ４４は、インクカートリッジに充填する量のインクを計り、一時保持する。注入バルブ４５は、計量シリンダ４４に計り取られているインクをインクカートリッジに充填する際に解放される。真空バルブ４６は、インクカートリッジ内の空気を吸引する際に解放される。真空ポンプ４７は、インクカートリッジ内の空気を吸引する。大気解放バルブ４８は、インクカートリッジ内を大気に解放する際に開けられる。
【００６０】
図７は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を示すフローチャートである。図６に示すインク充填装置を用いたインクの充填方法の一例について説明する。Ｓ７１において、インク保持部材１３、上蓋２２を除き、組み上がった状態のインクカートリッジをワーク圧着ユニット４１に固定する。このとき、Ｓ７２で封止部材３１によってインク供給口２１が封止される。Ｓ７３において、この状態でインクカートリッジを上昇させ、上部封止部材３２に当接して図５に示すような状態にする。
【００６１】
Ｓ７４において真空バルブ４６を開き、Ｓ７５において真空ポンプ４７によってインクカートリッジ内の空気を吸引する。このとき、注入バルブ４５および大気解放バルブ４８は閉じておく。Ｓ７６において内部が所定の圧力に減圧されたか否かを判定し、所定の圧力に減圧されたところで、Ｓ７９において真空バルブ４６を閉じる。
【００６２】
インクカートリッジ内が減圧されるまでの間に、Ｓ７７において補充バルブ４３を開き、Ｓ７８において材料タンク４２内のインクを所定量だけ計量シリンダ４４へ供給し、補充バルブ４３を閉じておく。インクカートリッジ内の減圧が完了すると、Ｓ８０において注入バルブ４５を開き、Ｓ８１で計量シリンダ４４内のインクをインクカートリッジ内へと注入する。Ｓ８２において所定量のインクが注入されたか否かを判定し、所定量のインクの注入が終了すると、Ｓ８３において大気解放バルブ４８を解放し、インクカートリッジへのインクの充填を終了する。以後、ワーク圧着ユニット４１を降下させ、次の工程へと進む。
【００６３】
なお、インクが充填された後、主インク室１２内を大気圧に解放しても、第２のメニスカス保持部材２０に形成されるインクのメニスカスの表面張力によってインクの流出は防止される。そのため、インク充填後は封止部材３１は必ずしも装着しておく必要はない。
【００６４】
図８は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の変形例を示すフローチャートである。真空に近い状態にされたインクカートリッジにインクを充填する際に、真空に近い状態で注入するインクの量は、中間インク室１４、連通路１５の容積を満たす量だけとし、主インク室１２に充填するインクは、真空状態を解除させた後、注入するようにしてもよい。図８ではこの場合の手順を示している。真空状態でのインク注入は、インクの発泡が起きるため、この状態でのインクの充填量を減らし、真空状態にしなくてもインクの充填が行なえる主インク室１２へのインクの充填は、真空状態の解除後に行なう方が能率的である。
【００６５】
Ｓ７１〜Ｓ７９までのステップ、すなわち、インクカートリッジ内を減圧し、また計量シリンダ４４に所定量のインクを供給するまでは、図７に示した手順と同様である。Ｓ８０において注入バルブ４５を開き、Ｓ９１において中間インク室１４、連通路１５の容積を満たす量だけのインクを注入する。Ｓ９２において大気解放バルブ４８を開いてインクカートリッジ内を大気に解放し、さらにＳ９３において主インク室１２に充填するインクを注入する。
【００６６】
このようなインク充填方法では、上部封止部材３２によってインクカートリッジを封止しているので、真空充填の際にインクカートリッジ内でインクが沸騰すると、その際のインクの泡立ちが上部封止部材３２まで達し、上部封止部材３２を汚すことがある。図８に示す手順では、真空状態でのインクの注入量が中間インク室１４、連通路１５の容積を満たす量だけであり、少量であるが、その場合でもインクの沸騰による上部封止部材３２の汚損は発生する。このような上部封止部材３２の汚れにより、インクカートリッジ全体が汚れたり、あるいはインクカートリッジが複数色のインクを一体化した型のインクカートリッジの場合には他の色のインクと混色を起こすなどの問題がある。これを回避するため、インク充填の都度、上部封止部材３２の汚れを拭き取ることが考えられるが、作業量が増加し、コストが高くなるといった問題も発生する。また、図８に示す手順においてインクが沸騰しないように中間インク室１４、連通路１５を満たすためには、中間インク室１４、連通路１５の大きさを制限してしまうことになる。次に示すインク充填方法では、この問題を解決する方法を示している。
【００６７】
図９、図１０は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の別の変形例を示すフローチャートおよび説明図である。図中、図７、図８と同様のステップには同じ符号を付してある。３５は連通孔封止部材である。連通孔封止部材３５は、インク充填管３３の先端部付近に設けられており、第１のメニスカス形成部材１８上から連通孔１７を封止し、中間インク室１４、連通路１５を密閉する。
【００６８】
Ｓ７９までのステップにおいて、図１０（Ａ）に示すように、インク保持部材１３、上蓋２２を除き、組み上がった状態のインクカートリッジをワーク圧着ユニット４１に固定してインク供給口２１を封止部材３１で封止し、ワーク圧着ユニット４１を上昇させてインクカートリッジを上部封止部材３２に当接させる。そして、真空バルブ４６を開いてインクカートリッジ内部の空気を吸引し、所定の圧力に減圧後、真空バルブ４６を閉じる。
【００６９】
図１０（Ｂ）に示すように、Ｓ１０１において、連通孔封止部材３５を降下させ、第１のメニスカス形成部材１８を封止して中間インク室１４、連通路１５を密封する。
【００７０】
一方、Ｓ１０２において、補充バルブ４３を開き、Ｓ１０３において、材料タンク４２内のインクを中間インク室１４と連通路１５を満たす分だけ計量シリンダ４４へ供給し、補充バルブ４３を閉じる。この計量シリンダ４４へのインクの供給は、図７、図８に示すように、インクカートリッジ内の減圧と並行して行なってもよい。
【００７１】
図１０（Ｃ）に示すように、連通孔封止部材３５によって第１のメニスカス形成部材１８を封止した状態でＳ１０４において注入バルブ４５を開き、Ｓ１０５において計量シリンダ４４内のインクをインクカートリッジの中間インク室１４および連通路１５内へ注入する。このとき、中間インク室１４および連通路１５内へのインクの注入は減圧状態で行なわれるため、インクの沸騰が発生する場合もある。しかし、連通孔封止部材３５で第１のメニスカス形成部材１８を封止しているので、インクによる汚損は連通孔封止部材３５のみであり、この時点で上部封止部材３２が汚損することはない。
【００７２】
その後、Ｓ１０６において大気解放バルブ４８を解放し、インクカートリッジ内を大気圧に戻す。一方、Ｓ１０７において補充バルブを開き、Ｓ１０８において、材料タンク４２内のインクを主インク室１２の分だけ計量シリンダ４４へ供給し、補充バルブ４３を閉じる。そして図１０（Ｄ）に示すようにワーク圧着ユニット４１を下降させ、Ｓ１１０において注入バルブを開き、Ｓ１１１で計量シリンダ４４内のインクをインクカートリッジの主インク室１２内に注入する。このとき、インクカートリッジ内は大気圧であり、減圧時のようなインクの沸騰などの問題は発生しない。そのため、上部封止部材３２は汚損することはない。このようにして主インク室１２内にインクが注入され、インクカートリッジへのインク充填が完了する。
【００７３】
このように、この例では上部封止部材３２はインクの沸騰などによって汚れることはないので、例えば、複数色のインクを一体化した型のインクカートリッジの場合でも、他の色のインクと混色を起こすことはなく、また、インクカートリッジ全体が汚れも回避でき、インク充填の都度、上部封止部材３２の汚れを拭き取るなどの作業量の増加を回避できる。また、特に減圧時のインクの沸騰はインクの充填量によるため、従来ではインクの沸騰を抑えられるだけしか中間インク室１４および連通路１５の容積をとれなかったが、連通孔封止部材３５によって中間インク室１４および連通路１５の容積によらずに充填することが可能になった。
【００７４】
上述の第１の工程において、上部封止部材３２にインク充填管３３と空気吸引管３４の２つが備えられているが、これを１つだけの管とし、上部に切り換え弁を備え、切り換えて動作させることもできる。
【００７５】
図１１は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態のさらに別の変形例の説明図である。例えば、図１０に示したインク充填方法では、インク充填管３３と空気吸引管３４を１本の管とすることによって、図１１に示すように上部封止部材３２を用いずにインクの充填を行なうことが可能となる。すなわち、図１１（Ａ）に示すように、ワーク圧着ユニット４１を上昇させて上部封止部材３２に当接させる代わりに連通孔封止部材３５によって第１のメニスカス形成部材１８を封止して空気を吸引し、中間インク室１４および連通路１５内のみを減圧する。そして図１１（Ｂ）に示すように、吸引に用いた同じ管を用いてインクを中間インク室および連通路１５内に注入する。その後、図１１（Ｃ）に示すように、ワーク圧着ユニット４１を下降させて主インク室１２内にインクを注入する。このようなインク充填方法を用いても、上部封止部材３２の汚損による不具合を解決することができる。なお、図１１に示した方法において、連通孔封止部材３５にインク充填管３３と空気吸引管３４の２本の管を別に設ける構成とすることも可能である。
【００７６】
図１２は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第２の工程のインク保持部材挿入時の一例の説明図である。図中、５１はインク、５２は治具、５３はピストンである。図１２に示すように、インクカートリッジ内にインク３５が充填された後、主インク室１２の上部よりインク保持部材１３を挿入させていく。このとき、治具５２を用いて挿入する。治具５２は、その上部ではインク保持部材１３の断面形状よりも大きく、また、その下部では主インク室１２の断面形状よりも小さく構成されている。インク保持部材１３を治具５２の上部からピストン５３によって押しながら挿入することによって、インク保持部材１３は次第に圧縮されて主インク室１２内へと挿入される。
【００７７】
インク保持部材１３の下降にともない、インク保持部材１３は、その先端部より、主インク室１２内のインク３５と接していき、これによりインク保持部材１３は、インクを含浸していく。このとき、インク保持部材１３の降下速度にインクの含浸が間に合わない部分の体積と、インク保持部材１３の繊維質などの部分の体積の分だけ、インクが押しのけられてインク液面が上昇する。上述のように、インク保持部材１３は主インク室１２の断面形状よりも小さく圧縮されて挿入される。そのため、押しのけられたインクはインク保持部材１３の周囲の空間から逃げるので、インクに不要な加圧力がかからず、インク供給口２１からインクが流出することはない。
【００７８】
図１３は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第２の工程のインク保持部材圧縮時の一例の説明図である。インク保持部材１３は、ピストン５３によって押されながら主インク室１２内に挿入されるが、インク保持部材１３の先端が主インク室１２の底部に届いた後もピストン５３によって押され続ける。その結果、インク保持部材１３は主インク室内で押圧されて圧縮される。この状態を図１３に示している。これによって、インク保持部材１３内の気泡は追い出される。ピストン５３は、この状態となるまでインク保持部材１３を押圧するため、その形状は治具５２の開口と同等あるいはそれ以下の大きさになっている。
【００７９】
その後、ピストン５３を上昇させる。インク保持部材１３は、弾性力によってピストン５３の上昇とともに復元し、インク保持部材１３内にインクが浸透して行く。このようにして、第１の工程で充填したインクはインク保持部材１３に均一に保持されることになる。このとき、充填されているインク量は、インク保持部材１３が負圧を保って保持できるインク量であるため、不要のインクの吸引などの工程を行なう必要はない。また、一度圧縮されているので、気泡などの混入は少なく、良好な状態でインクが保持される。
【００８０】
具体的には、例えば、上述の主インク室１２の寸法が厚さ１０ｍｍ、深さ５０ｍｍ、上部の幅４８．８ｍｍ、下部の幅４７．３ｍｍのインクカートリッジに、厚さ１２ｍｍ、凸状部分１３ａを除く高さ５８ｍｍ、幅５０ｍｍの寸法のインク保持部材１３を挿入する場合、インク保持部材１３を約５．２ｍｍ／ｓｅｃの速さで降下させ、主インク室１２の上端から２６ｍｍ程度まで挿入圧縮し、さらに約８．６ｍｍ／ｓｅｃの速さでピストン５３を引き上げる。このような工程によって、インク保持部材１３に良好にインクが浸透し、保持される。この工程に要する時間は３〜４秒程度である。
【００８１】
なお、上述の例では治具５２を用いてインク保持部材１３を挿入したが、治具５２を用いなくてもよい。この場合には、インク保持部材１３へのインクの浸透速度に応じてインク保持部材１３を主インク室１２内へ挿入すればよい。
【００８２】
図１４は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第３の工程（上蓋融着工程）の一例の説明図である。図中、６１は上蓋融着部である。上述の第２の工程によりインクが充填され、インク保持部材４の装填がなされたインクカートリッジに対し、この工程ではインクカートリッジ本体１１の上面と、上蓋２２とを全周に渡り、上蓋融着部３６にて融着を行なう。融着方法は超音波融着、振動融着等を用いることができる。また、接着剤による接着等でもよく、インク、空気に対して密閉が保たれる方法であれば何でもよい。
【００８３】
これにより、インクカートリッジの充填及び組立は終了する。この充填方法を採用することにより、従来に比較して、インク充填工程で１つのカートリッジ当たり３０ｓｅｃ程度以上の充填時間の短縮を実現することができた。また、インクの充填後の状態も、従来に比較して気泡の混入など内部に残存する空気の層を少なくして良好にインクの充填を行なうことができ、理想的に最後までインクを使いきることができる効率のよいインクカートリッジを得ることができた。
【００８４】
上述の各実施の形態においては、プリントヘッドと分離型のインクカートリッジを示しているが、プリントヘッド一体型のインクカートリッジでも、同様にしてインクの充填およびインクカートリッジの製造を行なうことができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジにインクを充填する際に、インク保持部材を装填する前に、少なくとも中間インク室および連通路の部分を大気よりも低い気圧に減圧後、中間インク室と連通路にインクを注入し、大気圧に解放してからインク室内に所定量のインクを注入し、その後インク保持部材をインク室に装填してインク保持部材をインクに浸漬させることにより、短時間にインク充填が行なえ、組立て工程時間が短縮されて、インクカートリッジの大量生産が可能になる。また、インクの充填を行なった後、従来必要であったインクを吸引除去する工程が不要であるので、インクの収率を向上させ、短時間で安価に製造することができる。さらに、インク保持部材へのインクの充填を均一に、しかも残留する空気の量を減少させることができるので、効率の良いインクカートリッジを製造することができるという効果がある。
【００８６】
さらに、請求項１１に記載の発明のように、インクカートリッジ内を減圧してからインクを充填することによって、例えば、密閉された中間インク室を有するような構造のインクカートリッジでも、中間インク室にインクを充填することができる。このとき、請求項１，６，１１に記載の発明のように、中間インク室および連通路の部分に減圧時にインクを充填し、インク室には大気圧に解放してからインクを充填することによって、インクの沸騰を最小限に抑えることができる。さらに請求項２，７，１２に記載の発明のように、中間インク室および連通路を封止してインクを充填することによって、中間インク室などの容量によらず、インクの沸騰によるインクカートリッジの汚損を防止して工数を低減でき、また、多色一体型のインクカートリッジにおいては混色を防止することができる。
【００８７】
また、請求項３，８，１３に記載の発明のように、中間インク室および連通路の部分を減圧してインクを充填し、その後大気圧でインク室にインクを充填することもできる。これによっても、中間インク室などの容量によらずにインクの沸騰によるインクカートリッジの汚損を防止して工数を低減でき、また、多色一体型のインクカートリッジにおいては混色を防止することができる。
【００８８】
さらに、請求項４，９，１４に記載の発明のように、インク保持部材をインクに浸漬させた後、さらにインク保持部材を押圧して変形させ、押圧力を解除してインク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることにより、残留する空気の量をさらに減ずることができ、さらに良好なインクカートリッジを得ることができる。
【００８９】
さらに、請求項５，１０，１５に記載の発明のように、インク保持部材をインクに浸漬させる際に、インク保持部材の断面形状をインク室の断面形状よりも小さく変形させてインク室内に挿入することにより、インクに不要な加圧力を与えず、インク保持部材の挿入時にインクの漏れなどを防止することができる。このように、本発明によれば種々の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク充填方法の第１の実施の形態の説明図である。
【図２】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を用いて組み立てられたインクカートリッジの一例の断面図である。
【図３】インク保持部材の形状の一例を示す断面図である。
【図４】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を用いるインクカートリッジ一例の分解斜視図である。
【図５】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第１の工程の一例の説明図である。
【図６】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填装置の一例を示す構成図である。
【図７】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の変形例を示すフローチャートである。
【図９】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の別の変形例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の別の変形例の説明図である。
【図１１】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態のさらに別の変形例の説明図である。
【図１２】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第２の工程のインク保持部材挿入時の一例の説明図である。
【図１３】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第２の工程のインク保持部材圧縮時の一例の説明図である。
【図１４】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第３の工程（上蓋融着工程）の一例の説明図である。
【符号の説明】
１…インクカートリッジ本体、２…インク供給口、３…メニスカス形成部材、４…インク保持部材、５…蓋、６…大気連通口、１１…インクカートリッジ本体、１２…主インク室、１３…インク保持部材、１４…中間インク室、１５…連通路、１６…大気連通口、１７…連通孔、１８…第１のメニスカス形成部材、１９…メニスカス保持部材、２０…第２のメニスカス形成部材、２１…インク供給口、２２…上蓋、２３…底蓋、３１…封止部材、３２…上部封止部材、３３…インク充填管、３４…空気吸引管、３５…連通孔封止部材、４１…ワーク圧着ユニット、４２…材料タンク、４３…補充バルブ、４４…計量シリンダ、４５…注入バルブ、４６…真空バルブ、４７…真空ポンプ、４８…大気解放バルブ、５１…インク、５２…治具、５３…ピストン、６１…上蓋融着部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for filling an ink cartridge into an ink cartridge for supplying ink to an inkjet head, and a method and an apparatus for manufacturing an ink cartridge in an ink jet recording apparatus.
[0002]
[Prior art]
In an ink jet recording apparatus, an ink cartridge provided with an ink holding member therein has been developed in order to hold a nozzle for discharging ink at a negative pressure. In an ink cartridge incorporating such an ink holding member, the amount of ink to be filled into the ink holding member is determined by a portion filled with ink so that the capillary force of the ink holding member acts and the inside is maintained at a negative pressure. Must be about 70-80% of the volume. Therefore, the amount of ink that can be stored in the ink cartridge is smaller than the volume of the ink chamber in which the ink holding member is stored. At present, when ink is actually filled in an ink cartridge using an ink holding member, air remains in the ink chamber and the ink cannot be filled up to the amount that can be accommodated.
[0003]
If the amount of ink stored is small, the frequency of replacing the ink cartridges increases, which leads to trouble of replacement and an increase in running cost. Increasing the size of the ink cartridge increases the amount of ink accommodated. However, in recent years, the ink cartridge has been reduced in size due to the miniaturization of recording apparatuses, and the amount of ink accommodated has been increased without increasing the size of the ink cartridge. It is desired.
[0004]
Various methods have been conventionally considered as a method of filling the ink into the ink cartridge using the above-described ink holding member. For example, as shown in a conventional example of Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-237299, an ink-filled needle, which is a needle-like projection, is inserted into an ink holding member, a predetermined amount of ink is sent out from the tip, and ink is filled. There is a way. However, in this method, since the ink is filled by penetrating the ink into the ink holding member, the ink is filled only around the ink filling needle, and the ink cannot be uniformly filled to the periphery. For this reason, a state in which an air layer remains inside the ink holding member was observed. Further, in this method, the residual air layer and the ink-filled layer are clearly separated from each other, and the ink-filled layer is filled to almost 100%. The inside had to be kept under negative pressure. Further, in this method, the size of the filling port is restricted because the ink filling needle is used, so that the filling speed cannot be increased.
[0005]
In the ink filling method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-237299, the ink holding member is compressed and then started to be injected, and the compressed state of the ink holding member is gradually released based on the pressure of the injected ink. The ink is filled by going. In this method, since the ink is filled while the ink holding member is compressed, the amount of the residual air layer can be reduced. However, in this method, since the compressed ink holding member is pulled up based on the pressure of the ink, this process takes time. Furthermore, a thin ink holding member containing ink has a poor compression restoring property, and it is difficult to stably pull up the ink holding member. Further, in an ink cartridge having an intermediate chamber below the ink holding member, it is difficult to fill the intermediate chamber with ink by this method.
[0006]
As an ink filling method for reducing the amount of the residual air layer without compressing the ink holding member, for example, there is a method described in JP-A-6-250510. In this method, the assembled ink cartridge is fixed so as to be in an upright state, and a needle is inserted through an air communication hole provided in an upper lid serving as a lower surface to inject ink. At this time, vibration is applied to the ink cartridge, and the vibration discharges bubbles from an ink supply port provided at the bottom, which is the upper surface, so that the amount of the residual air layer can be reduced. However, this filling method has a problem in that air may not be removed even when vibration is applied due to variations in a residual air layer at the time of filling.
[0007]
The ink cartridge described in this document is an ink cartridge having a two-chamber structure in which an intermediate chamber is provided together with a main ink chamber. When the ink cartridge having such a structure is filled with the ink, in this method, the ink is filled from the air communication hole side of the capillary member in the main ink chamber, and after the main ink chamber is filled with the ink, the intermediate ink is filled. The chamber is filled with ink. Then, the ink is filled up to the ink supply port.
[0008]
In this filling step, the ink cartridge is turned upside down when the ink is filled. When the ink cartridge is filled from the air communication side in the upright state, the ink stays at the tip of the intermediate chamber after filling the main ink chamber. Does not enter the intermediate chamber, so that the ink supply port is filled without sufficiently filling the intermediate chamber. Therefore, filling in the upright state leaves much air in the intermediate chamber. Since the ink cartridge is configured so that the out-of-ink state can be detected by the amount of ink in the intermediate chamber, leaving air in the intermediate chamber means that the ink has run out before the ink is consumed. And the detection of the remaining ink does not function. Furthermore, if a large amount of air is left in the intermediate chamber, a predetermined amount of ink cannot be obtained, and in addition, the remaining air expands when subjected to environmental changes such as a rise in temperature and a decrease in atmospheric pressure. This causes a problem that ink leaks from the ink supply port.
[0009]
Further, in this filling method, after filling the main ink chamber in a state close to 100%, the intermediate chamber and the like are filled. Therefore, after filling the ink, the filling from the air communication hole is stopped, and the ink in the main ink chamber is filled with a predetermined amount. It is necessary to perform a process of removing a predetermined amount of ink from the ink supply port so that the negative pressure value becomes a negative pressure value. If the ink is removed from the air communication hole, air enters from the ink supply port and takes in air into the intermediate chamber. Therefore, the ink is removed from the ink supply port.
[0010]
Further, in this filling method, the ink is filled from the air communication hole, but the air communication hole is usually only opened to a diameter of about 0.5 mm to 1.0 mm in order to suppress evaporation of water in the ink. Therefore, the resistance at the time of ink filling is large, and the filling speed cannot be increased.
[0011]
As another ink filling method, for example, as described in JP-A-3-227656, air in the ink cartridge is sucked to make the inside of the ink cartridge vacuum, and then There is a filling method for supplying ink. According to this method, the amount of the residual air layer can be stably reduced. However, as in the above-described method, the ink filling layer is filled to a state close to 100%. Therefore, after filling the ink once, the excess ink must be removed so that the inside is maintained at a negative pressure. No. Further, since the ink penetrates directly into the ink holding member by the force of the pressure difference from the atmosphere, the time required for the filling step is still considerably long.
[0012]
As another ink filling method, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 3-101970, after the ink is filled in the ink cartridge in an amount exceeding the amount of ink that the ink holding member can hold, There is a method in which only the ink on the side of the atmosphere communication hole is suction-removed so that the ink holding amount is smaller than the ink discharge side area. According to this method, the ink is more likely to remain when the ink is consumed by printing in the air communication hole side area of the ink holding member than the ink supply port area, and the ink remaining amount is large, so the stored ink is used efficiently. It is an improvement over what cannot be done. However, also in this method, there is a problem that it is necessary to remove the excess ink after filling the ink once, which takes a long time in the process. Furthermore, if the removed ink cannot be used for refilling, there is a problem that the yield is deteriorated.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can stably reduce the remaining air layer in the ink holding member, improve the ink filling yield, and do not include a step of removing excess ink. It is an object of the present invention to provide an ink filling method capable of greatly reducing the time required for filling, and a method and apparatus for manufacturing an ink cartridge including such an ink filling step.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided an ink cartridge having an ink chamber in which an ink holding member for impregnating and holding ink is loaded in the chamber, an intermediate ink chamber, and a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber. In the ink filling method, before the ink holding member is loaded, the inside of the ink cartridge is depressurized to a pressure lower than the atmosphere, and then the ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path, and released to the atmospheric pressure. After that, a predetermined amount of ink is injected into the ink chamber, and then the ink holding member is loaded into the ink chamber, and the ink holding member is immersed in the ink.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the ink filling method according to the first aspect, after the inside of the ink cartridge is depressurized to a pressure lower than the atmosphere, the intermediate ink chamber and the communication path are sealed, and the intermediate ink is filled. The method is characterized in that ink is injected into the chamber and the communication path.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, there is provided an ink cartridge having an ink chamber in which an ink holding member for impregnating and holding an ink is loaded, an intermediate ink chamber, and a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber. In the ink filling method for filling, before loading the ink holding member, after the pressure of the intermediate ink chamber and the communication path is reduced to a pressure lower than the atmosphere, ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path, After releasing to atmospheric pressure, a predetermined amount of ink is injected into the ink chamber, and then the ink holding member is loaded into the ink chamber, and the ink holding member is immersed in the ink.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the ink filling method according to any one of the first to third aspects, after the ink holding member is immersed in the ink, the ink holding member is further deformed by pressing. And releasing the pressing force to restore the ink holding member to a predetermined shape by the elastic force of the ink holding member.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the ink filling method according to any one of the first to third aspects, when the ink holding member is immersed in the ink, the sectional shape of the ink holding member is changed to the ink chamber. And is inserted into the ink chamber after being deformed to be smaller than the cross-sectional shape.
[0019]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an ink holding member for impregnating and holding an ink, an ink chamber containing the ink holding member, an intermediate ink chamber, and a communication passage connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber. In a method for manufacturing an ink cartridge having a cartridge body and a cover, the inside of the ink cartridge body is depressurized to a pressure lower than the atmosphere, the intermediate ink chamber and the communication path are filled with ink, and then the pressure is reduced to the atmospheric pressure. After releasing, the ink chamber is filled with a predetermined amount of ink, the ink holding member is loaded into the ink chamber, the ink holding member is immersed in the ink, and then the cover is attached. It is.
[0020]
According to a seventh aspect of the present invention, in the method of manufacturing an ink cartridge according to the sixth aspect, the pressure in the ink cartridge body is reduced to a pressure lower than the atmosphere before filling the predetermined amount of the ink, and then the intermediate ink is discharged. The method is characterized in that the intermediate ink chamber and the communication path are filled with ink after the chamber and the communication path are sealed.
[0021]
The invention according to claim 8 is an ink that has an ink holding member that impregnates and holds ink, an ink chamber that houses the ink holding member, an intermediate ink chamber, and a communication path that connects the ink chamber and the intermediate ink chamber. In a method for manufacturing an ink cartridge including a cartridge body and a cover, the intermediate ink chamber and the communication path are depressurized to a pressure lower than the atmosphere, and the intermediate ink chamber and the communication path are filled with ink. After releasing to atmospheric pressure, the ink chamber is filled with a predetermined amount of ink, the ink holding member is loaded into the ink chamber, the ink holding member is immersed in the ink, and then the cover is attached. It is assumed that.
[0022]
According to a ninth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an ink cartridge according to any one of the sixth to eighth aspects, when the ink holding member is loaded into an ink chamber, the ink holding member is moved to a predetermined position. After the insertion, the ink holding member is further deformed by pressing, and the pressing force is released to restore the ink holding member to a predetermined shape by the elastic force of the ink holding member.
[0023]
According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing an ink cartridge according to any one of the sixth to eighth aspects, when the ink holding member is loaded into an ink chamber, the sectional shape of the ink holding member is changed. It is characterized in that it is deformed smaller than the cross-sectional shape of the ink chamber and inserted into the ink chamber.
[0024]
An ink according to an eleventh aspect of the present invention includes an ink holding member that impregnates and holds ink, an ink chamber that houses the ink holding member, an intermediate ink chamber, and a communication path that connects the ink chamber and the intermediate ink chamber. In an ink cartridge manufacturing apparatus having a cartridge main body and a cover, an ink filling means for injecting a predetermined amount of ink into the ink chamber before loading the ink holding member, and the ink holding member provided in the ink cartridge. An ink holding member loading means for inserting and immersing in the ink; and a cover mounting means for mounting the cover, wherein the ink filling means includes a pressure reducing means for reducing the pressure inside the ink cartridge to a pressure lower than the atmosphere, An ink filling means for injecting ink into the cartridge, wherein the ink filling means comprises Before the member loading means inserts the ink holding member into the ink cartridge, the pressure is reduced by the pressure reducing means, and the ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path by the injection means. The decompression is released, the ink is injected into the ink chamber by the injection means, and then the ink holding member loading means inserts the ink holding member into the ink cartridge and immerses the ink, and the cover mounting means The cover is attached.
[0025]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the ink cartridge manufacturing apparatus according to the eleventh aspect, the ink filling means has sealing means for sealing the intermediate ink chamber and the communication path, and the pressure reducing means After the pressure is reduced by the above, the intermediate ink chamber and the communication path are sealed by the sealing means, and the injection of the ink into the intermediate ink chamber and the communication path by the injection means is started. .
[0026]
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided an ink holding member for impregnating and holding ink, an ink chamber containing the ink holding member, an intermediate ink chamber, and a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber. In an ink cartridge manufacturing apparatus having a cartridge main body and a cover, an ink filling means for injecting a predetermined amount of ink into the ink chamber before loading the ink holding member, and the ink holding member provided in the ink cartridge. An ink holding member loading means for inserting and immersing in the ink, and a cover mounting means for mounting the cover are provided, and the ink charging means reduces the pressure in the intermediate ink chamber and the inside of the communication path to a pressure lower than the atmosphere. A pressure reducing means, and an injecting means for injecting ink into the ink cartridge, wherein the pressure reducing means After the pressure in the intermediate ink chamber and the communication path is reduced, ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path by the injection means, the pressure reduction by the pressure reduction means is released, and the ink is injected into the ink chamber by the injection means. After the ink is injected, the ink holding member loading means inserts the ink holding member into the ink cartridge and immerses it in the ink, and the cover mounting means mounts the cover.
[0027]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the ink cartridge manufacturing apparatus according to any one of the eleventh to thirteenth aspects, the ink holding member loading means has a pressing means for pressing the ink holding member, The pressing means further deforms the ink holding member by inserting the ink holding member to a predetermined position after the insertion, the pressing force is released, and the ink holding member is restored to a predetermined shape by the elastic force of the ink holding member. is there.
[0028]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the apparatus for manufacturing an ink cartridge according to any one of the eleventh to thirteenth aspects, the ink holding member loading means changes a cross sectional shape of the ink holding member into a cross section of the ink chamber. It is characterized in that it is deformed smaller than the shape and inserted into the ink chamber.
[0035]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of the ink filling method of the present invention. In the figure, 1 is an ink cartridge body, 2 is an ink supply port, 3 is a meniscus forming member, 4 is an ink holding member, 5 is a lid, and 6 is an air communication port. Here, a single-chamber print head will be described first.
[0036]
The ink cartridge body is provided with an ink supply port 2 for supplying ink to a print head (not shown). A meniscus forming member 3 is provided in the ink supply port 2. The meniscus forming member 3 is provided with countless minute openings. When the ink cartridge is removed, the ink in the ink cartridge body 1 is held so as not to leak out due to the surface tension of the meniscus of the ink formed in the opening. When the ink cartridge is mounted on the recording apparatus, the meniscus forming member 3 functions as a filter, traps dust and air bubbles in the ink, and prevents them from entering the print head. The ink holding member 4 is made of a material capable of holding ink by capillary force. The lid 5 is provided with an atmosphere communication port 6 for introducing air into the ink cartridge body 1.
[0037]
As shown in FIG. 1A, the ink cartridge body 1 is filled with a predetermined amount of ink. At this time, the ink supply port 2 is preferably sealed so that the ink does not leak from the ink supply port 2. Next, as shown in FIG. 1B, the ink holding member 4 is inserted into the ink cartridge main body 1. The ink penetrates into the ink holding member 4, and the filled ink is absorbed by the ink holding member 4. At this time, it is preferable to insert the ink slowly so that the ink does not overflow before being absorbed by the ink holding member 4. Finally, as shown in FIG. 1C, the lid 5 is attached to the ink cartridge body 1.
[0038]
In this manner, the ink can be filled only by filling the ink into the ink cartridge body 1 and inserting the ink holding member 4 into the ink cartridge body 1. At this time, since the ink holding member 4 is inserted into the ink, the amount of remaining air can be reduced. Further, since unnecessary ink is not injected, a process such as drawing out the ink is unnecessary. Furthermore, the ink can be filled into the ink cartridge body 1 in a short time, and the insertion of the ink holding member 4 does not take much time. Therefore, the time required for filling the ink as a whole can be greatly reduced. it can.
[0039]
Next, a second embodiment of the ink filling method of the present invention will be described. Here, a case of a two-chamber ink cartridge will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of an ink cartridge assembled by using the ink filling method according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the shape of an ink holding member. In the figure, 11 is an ink cartridge body, 12 is a main ink chamber, 13 is an ink holding member, 14 is an intermediate ink chamber, 15 is a communication path, 16 is an air communication port, 17 is a communication hole, and 18 is a first meniscus formation. Reference numeral 19 denotes a meniscus holding member, 20 denotes a second meniscus forming member, 21 denotes an ink supply port, 22 denotes an upper lid, and 23 denotes a bottom lid.
[0040]
The ink cartridge includes an ink cartridge main body 1, an upper lid 22, and a bottom lid 23, and has an ink holding member 13 therein. A main ink chamber 12 and an intermediate ink chamber 14 beside the main ink chamber 12 are provided inside the ink cartridge body 11. The housing of the ink cartridge is made of a material having good ink resistance so as to have rigidity and enable long-term ink holding. The ink supply port 21 is connected to a print head (not shown). The ink in the main ink chamber 12 passes through the communication path 15, and the ink is supplied to the print head via the ink supply port 21.
[0041]
A communication hole 17 is provided in a lower portion of the main ink chamber 12, and communicates with the intermediate ink chamber 14 and the ink supply port 21 via the communication path 15. The cross-sectional shape of the communication hole 17 can be various shapes such as a circle, an ellipse, a polygon, a star, a cross, and a slit. Further, the bottom surface of the main ink chamber 12 is formed as a slope having the communication hole 17 as the lowest part.
[0042]
An ink holding member 13 is arranged inside the main ink chamber 12. The ink holding member 13 holds the ink by a capillary force and maintains a negative pressure in the recording head. As the material of the ink holding member 13, a fibrous material having a two-dimensional structure, a porous material having a three-dimensional structure, a felt obtained by spinning the fibrous material three-dimensionally, a nonwoven fabric material, and the like can be used. Specifically, for example, a batting material in which polyester fibers are bundled in one direction can be used. As the batting material, for example, a material having a density (= weight / volume) of 5% to 15% can be used. Further, a polyester felt obtained by spinning polyester fibers in a three-dimensional shape can also be used. The density of this polyester felt is 0.05 g / cm 3 ~ 0.1g / cm 3 Is appropriate. From the viewpoint of the capillary force with the ink and the fluid resistance, a material having such a density is preferable. The composition of the material is not limited to the polyester fiber, and any other material can be used as long as it has a suitable capillary force and is resistant to ink. In this example, the density is 0.05 g / cm 3 (When filling the main ink chamber interior) About polyester felt is used.
[0043]
FIG. 3 shows the shape of the ink holding member 13. 13a is a convex portion. The peripheral shape of the ink holding member 13 is the same shape as the inside of the main ink chamber 12, and is slightly larger in size. Further, a portion 3a in contact with the communication hole formed by the first meniscus forming member 18 is formed in a convex shape. For example, when the main ink chamber 12 has a thickness of 10 mm, a depth of 50 mm, an upper width of 48.8 mm, and a lower width of 47.3 mm, the ink holding member 13 has a thickness of 12 mm and a convex portion 13a. Excluding height 58 mm, width 50 mm, and height of the convex portion 13 a can be about 4 mm.
[0044]
When the ink holding member 13 having such a shape is loaded into the main ink chamber 12, the convex portion 13a is compressed on the upper surface of the first meniscus forming member 18, and a particularly high-density portion is formed. The side portions of the main ink chamber 12 are also compressed at the side portions, and at these high-density portions, the capillary force is increased, so that entry of air or the like can be prevented.
[0045]
An upper lid 22 provided with an atmosphere communication port 16 is attached to an upper part of the main ink chamber 12. The upper lid 22 is fixed to the ink cartridge body 11 by, for example, a method such as ultrasonic fusion. The fixing method is not limited to the ultrasonic welding, but may be any method such as vibration welding, adhesion, etc., as long as the method keeps the ink and air tight. The upper lid 22 seals the main ink chamber 12 except for the atmosphere communication port 16 and the communication hole 17. In this embodiment, the diameter of the air communication port 16 is configured to be larger than the hole of the ink holding member 13 or the gap between the fibers. The upper part of the ink holding member 13 communicates with the atmosphere and is released to the atmospheric pressure. When the ink is supplied to the print head, the ink in the ink holding member 13 is pressed by the atmospheric pressure, and is drawn out from below the ink holding member 13 toward the communication path 15 by the negative pressure. Ink can be used. At this time, the negative pressure in the print head is kept constant by the capillary force of the ink holding member 13. It is also possible to provide a sheet in the atmosphere communication port 16 that does not allow ink to pass through and allows air to pass through, so that the ink does not fly out from the atmosphere communication port 16. Alternatively, the air communication port 16 may be configured by arranging a large number of fine holes from which ink does not flow.
[0046]
A first meniscus forming member 18 is disposed in a communication hole 17 provided on the bottom surface of the main ink chamber 12. The bottom of the ink holding member 13 is disposed in pressure contact with the first meniscus forming member 18. As the first meniscus forming member 18, for example, a mesh body such as a wire net or a resin net, a porous body, or the like can be used. As a specific example of the mesh-like body, a metal mesh filter, a metal fiber, for example, a SUS fine wire is made into a felt shape, and further, a filter having a base material obtained by compression sintering, an electroforming metal filter, or the like is used. be able to. Further, for example, a filter made of a knitted resin fiber or metal such as a tatami twill or a filter having a high-definition hole diameter by laser beam processing, electron beam processing, or the like can be used. The shape may be any shape as long as it can cover the communication hole 17, and may be a circle, a rectangle, or another shape.
[0047]
When the ink is impregnated in the ink holding member 13, the ink passes through the first meniscus forming member 18 and moves to the intermediate ink chamber 14. The first meniscus forming member 18 prevents unnecessary air from entering the intermediate ink chamber 14 even when the ink holding member 13 runs out of ink. When the ink is further consumed, the air entering from the air communication port 16 passes through the ink holding member 13, and the negative pressure in the main ink chamber 12 increases, so that the first air contacting the ink holding member 13 becomes larger. The ink presses the meniscus in the micropores formed in the meniscus forming member 18 to overcome the surface tension and pass through the meniscus, forming bubbles. The generated bubbles move to the intermediate ink chamber 14 through the communication path 15. The pressure at which bubbles are generated (bubble point pressure) depends on the filtration particle size of the first meniscus forming member 18. By optimizing the filtration particle size, the negative pressure in the ink cartridge main body 11, that is, the supply pressure of the ink to the print head can be kept constant. As the filtering particle size of the first meniscus forming member 18, for example, a filtering particle size of about 40 μm to 70 μm can be used.
[0048]
A part of the first meniscus forming member 18 may be extended as a meniscus holding member 19 to the bottom surface of the communication path 15. The meniscus holding member 19 has a cross-sectional dimension smaller than the diameter of the communication hole 17. When bubbles accumulate on the lower surface of the first meniscus forming member 18 and a layer of air is formed, or when the ink in the main ink chamber 12 runs out and the liquid level of the ink becomes lower than the height of the communication path 7, The meniscus holding member 19 sucks ink from the bottom of the communication path 15 and supplies the ink to the first meniscus forming member 18, so that the first meniscus forming member 18 is always kept in a wet state and a negative pressure is maintained. be able to. Thus, the best condition can be maintained until the ink is used up. The shape of the meniscus holding member 19 is arbitrary, and may be a slit shape, a rectangular parallelepiped, a prism such as a triangular prism, a cylindrical shape, or an elliptical column shape. A plurality of extending portions may be provided.
[0049]
The meniscus holding member 19 is configured as another member, and is configured to be directly attached to the first meniscus forming portion 8 so as to be in contact with the first meniscus forming member 18 or a communication hole as shown in FIG. It is also possible to adopt a configuration in which the side wall 17 is fixed by ribs. At this time, the material of the meniscus holding member 19 does not have to be the same as the material of the first meniscus forming member 18, as long as the material can raise the ink to the first meniscus forming member 18 by capillary force. . For example, a batting material obtained by bundling polyester fibers in one direction, a porous member such as polyurethane or melamine foam, or a two-dimensional or three-dimensional fiber structure can be used.
[0050]
The communication path 15 communicates the intermediate ink chamber 14, the main ink chamber 12, and the ink supply port 21 in this order. The upper wall of the communication path 15 may be formed flat, but may be formed diagonally so as to gradually increase toward the intermediate ink chamber 14 as shown in FIG. Thereby, the bubbles generated in the communication holes 17 can be smoothly moved to the intermediate ink chamber 14. This slope may be only the section connecting the intermediate ink chamber 14 and the main ink chamber 12, but the section connecting the main ink chamber 12 and the ink supply port 21 is also made to have the upper surface as a slope, so that air bubbles introduced from the ink supply port 21 are formed. Can be smoothly moved to the intermediate ink chamber. The bottom surface of the communication path 15 may be horizontal, but in this embodiment, in order to reduce the amount of remaining ink as much as possible, the bottom surface of the communication path 15 is formed as a slope only in a section connecting the intermediate ink chamber 14 and the main ink chamber 12.
[0051]
The intermediate ink chamber 14 is initially filled with ink. Then, air bubbles that have passed from the main ink chamber 12 through the first meniscus forming member 18 and entered the communication path 15 are accumulated. The size of the intermediate ink chamber 14 only needs to be large enough to accumulate bubbles that rarely enter before the ink in the main ink chamber 12 runs out, and can be constituted by a small chamber. Further, in order to accumulate bubbles, the upper surface of the intermediate ink chamber 14 needs to be configured to be higher than the communication hole 17 of the main ink chamber 12. When the ink in the main ink chamber 12 runs out, the ink in the intermediate ink chamber 14 is consumed. At this time, the bubbles that have passed through the first meniscus forming member 18 are accumulated in the intermediate ink chamber 14 as the ink is consumed. Therefore, in such a state, the drop of the ink liquid level in the intermediate ink chamber 14 becomes faster. By detecting the drop in the ink level, it is possible to detect that the ink has run out.
[0052]
At the bottom of the ink cartridge body 11, a bottom cover 23 provided with an ink supply port 21 for supplying ink to a print head (not shown) is mounted. The bottom cover 23 is fixed to the ink cartridge body 11 by, for example, a method such as ultrasonic fusion. The fixing method is not limited to the ultrasonic welding, but may be any method as long as the method can maintain the hermetic seal against ink and air, such as vibration welding and bonding. This bottom cover 23 forms the bottom surface of the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15. The bottom cover 23 keeps the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 closed except for the ink supply port 21 and the communication hole 17.
[0053]
The ink supply port 21 is provided with a second meniscus forming member 20. In a state where the ink cartridge is removed and left as it is, the ink in the intermediate ink chamber 14 and the communication passage 15 is formed by the surface tension of the ink formed in the fine holes provided in the second meniscus forming member 20. There is no leakage from the supply port 21. Further, when the ink cartridge is mounted on the recording apparatus, air remaining in the ink supply port 21 due to the pressure at the time of mounting passes through the ink film of the second meniscus forming member 20 and moves to the intermediate ink chamber 14. Let it. Therefore, the incorporation of air bubbles into the print head can be reduced. Further, when the ink cartridge is mounted, vibration and impact applied to the ink cartridge, pressure fluctuation due to acceleration, and air bubbles from the nozzle side of the print head are prevented. As a material of the second meniscus forming member 20, for example, a SUS mesh having a meniscus opening diameter of 10 μm to 50 μm or a SUS fine wire in a felt shape, and further, a material obtained by compression sintering is used as a base material. A filtered filter or the like can be used. The meniscus opening diameter is determined by the characteristics of the ink holding member 13 and the ink, the dimensions of the ink cartridge main body 11, and the like. The ink does not leak when the ink cartridge main body 11 is removed, and the ink cartridge main body 11 is turned upside down. Designed to prevent air intrusion even in the event of
[0054]
Next, an example of a manufacturing process of the above-described ink cartridge will be described. FIG. 4 is an exploded perspective view of an example of an ink cartridge using the ink filling method according to the second embodiment of the present invention. In the ink cartridge as described above, the first meniscus forming member 18 and the meniscus holding member 19 are mounted on the ink cartridge main body 11, and the bottom lid 23 on which the second meniscus forming member 20 is mounted is attached to the ink cartridge main body 11. Fused. After that, the ink cartridge body 11 is filled with ink, the ink holding member 13 is inserted, and finally the upper lid 22 is attached. These steps are described below.
[0055]
FIG. 5 is an explanatory diagram of an example of a first step of ink filling in the second embodiment of the ink filling method of the present invention. In the figure, 31 is a sealing member, 32 is an upper sealing member, 33 is an ink filling tube, and 34 is an air suction tube.
[0056]
As shown in FIG. 5, the ink cartridge is in an assembled state except for the ink holding member 13 and the upper lid 22. Therefore, the upper part of the ink cartridge main body 11 is largely open. The upper sealing member 32 contacts the upper part of the ink cartridge body 11. The sealing member 31 also contacts the ink supply port 21. The inside of the ink cartridge is sealed by the sealing member 31 and the upper sealing member 32. The upper sealing member 32 includes an ink filling tube 33 and an air suction tube 34. The ink filling tube 33 and the air suction tube 34 are configured to be able to open and close by respective valves (not shown).
[0057]
In the ink filling step, first, the air inside the ink cartridge is sucked from the air suction pipe 17 to make the inside of the ink cartridge close to a vacuum, and then the switching valve of the ink filling pipe 14 is switched, so that a predetermined amount of the ink inside the ink cartridge. Inject ink. The amount of ink to be injected is equal to the amount to be filled in the ink cartridge in the completed state, and is 100% of the volume of the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 and the volume of the main ink chamber 12 in which the ink holding member 13 is stored. 70% to 80%. For example, in an ink cartridge having the main ink chamber 12 having a thickness of 10 mm, a depth of 50 mm, an upper width of 48.8 mm, and a lower width of 47.3 mm, about 19 ml of ink may be filled. The injected ink fills the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 and fills the ink cartridge except for the upper part of the main ink chamber 12 because the inside of the ink cartridge is in a state close to a vacuum.
[0058]
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of an ink filling device according to the second embodiment of the ink filling method of the present invention. In the figure, reference numeral 41 denotes a work press unit, 42 denotes a material tank, 43 denotes a refill valve, 44 denotes a measuring cylinder, 45 denotes an injection valve, 46 denotes a vacuum valve, 47 denotes a vacuum pump, and 48 denotes an atmosphere release valve.
[0059]
Except for the ink holding member 13 and the upper lid 22, the work pressure bonding unit 41 fixes the assembled ink cartridge, raises the ink cartridge and abuts the upper sealing member 32, and after completion of the ink filling. Lower the ink cartridge. The material tank 42 stores the ink to be filled. The replenishing valve 43 is opened when refilling the ink in the material tank 42 to the measuring cylinder 44. The measuring cylinder 44 measures the amount of ink to be filled in the ink cartridge and temporarily holds the amount. The injection valve 45 is opened when filling the ink cartridge with the ink measured by the measuring cylinder 44. The vacuum valve 46 is opened when sucking the air in the ink cartridge. The vacuum pump 47 sucks air in the ink cartridge. The atmosphere release valve 48 is opened when the inside of the ink cartridge is released to the atmosphere.
[0060]
FIG. 7 is a flowchart showing a second embodiment of the ink filling method of the present invention. An example of an ink filling method using the ink filling device shown in FIG. 6 will be described. In S71, the assembled ink cartridge is fixed to the work pressure bonding unit 41 except for the ink holding member 13 and the upper lid 22. At this time, the ink supply port 21 is sealed by the sealing member 31 in S72. In S73, the ink cartridge is raised in this state, and is brought into contact with the upper sealing member 32 to be in a state as shown in FIG.
[0061]
In S74, the vacuum valve 46 is opened, and in S75, the air in the ink cartridge is sucked by the vacuum pump 47. At this time, the injection valve 45 and the atmosphere release valve 48 are closed. In S76, it is determined whether or not the internal pressure has been reduced to a predetermined pressure. When the pressure has been reduced to the predetermined pressure, the vacuum valve 46 is closed in S79.
[0062]
Until the pressure in the ink cartridge is reduced, the replenishing valve 43 is opened in S77, the ink in the material tank 42 is supplied to the measuring cylinder 44 by a predetermined amount in S78, and the replenishing valve 43 is closed. When the pressure reduction in the ink cartridge is completed, the injection valve 45 is opened in S80, and the ink in the measuring cylinder 44 is injected into the ink cartridge in S81. In S82, it is determined whether or not a predetermined amount of ink has been injected. When the injection of the predetermined amount of ink is completed, the air release valve 48 is opened in S83, and the filling of the ink cartridge into the ink cartridge is ended. Thereafter, the work crimping unit 41 is lowered, and the process proceeds to the next step.
[0063]
After the ink is filled, even if the inside of the main ink chamber 12 is released to the atmospheric pressure, the outflow of the ink is prevented by the surface tension of the meniscus of the ink formed on the second meniscus holding member 20. Therefore, it is not always necessary to attach the sealing member 31 after filling the ink.
[0064]
FIG. 8 is a flowchart showing a modified example of the second embodiment of the ink filling method of the present invention. When filling the ink cartridge in a state close to vacuum with ink, the amount of ink to be injected in a state close to vacuum is only an amount that fills the volumes of the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 and the main ink chamber 12 The ink to be filled may be injected after the vacuum state is released. FIG. 8 shows the procedure in this case. Injection of ink in a vacuum state causes foaming of the ink. Therefore, the amount of ink filling in this state is reduced, and the ink is filled into the main ink chamber 12 where the ink can be filled without being in a vacuum state. It is more efficient to do it after the state is released.
[0065]
The steps from S71 to S79, that is, the steps up to depressurizing the inside of the ink cartridge and supplying a predetermined amount of ink to the measuring cylinder 44 are the same as those shown in FIG. In S80, the injection valve 45 is opened, and in S91, an amount of ink that fills the volumes of the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 is injected. In S92, the atmosphere release valve 48 is opened to release the inside of the ink cartridge to the atmosphere, and further, in S93, the ink to be filled in the main ink chamber 12 is injected.
[0066]
In such an ink filling method, since the ink cartridge is sealed by the upper sealing member 32, when the ink boils in the ink cartridge during vacuum filling, the bubbling of the ink at that time causes the upper sealing member 32 And the upper sealing member 32 may be soiled. In the procedure shown in FIG. 8, the amount of ink to be injected in a vacuum state is only an amount that fills the volumes of the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15, and is small, but even in this case, the upper sealing member 32 due to boiling of the ink. Fouling occurs. Such contamination of the upper sealing member 32 may cause the entire ink cartridge to become dirty, or in the case where the ink cartridge is an ink cartridge of a type in which a plurality of color inks are integrated, color mixing with other color inks may occur. There's a problem. In order to avoid this, it is conceivable to wipe off the dirt on the upper sealing member 32 every time the ink is filled. However, there is a problem that the amount of work increases and the cost increases. In order to fill the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 so that the ink does not boil in the procedure shown in FIG. 8, the size of the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 is limited. The following ink filling method shows a method for solving this problem.
[0067]
FIGS. 9 and 10 are a flowchart and an explanatory diagram showing another modified example of the second embodiment of the ink filling method of the present invention. In the figure, the same steps as those in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals. Reference numeral 35 denotes a communication hole sealing member. The communication hole sealing member 35 is provided near the tip of the ink filling tube 33, seals the communication hole 17 from above the first meniscus forming member 18, and seals the intermediate ink chamber 14 and the communication passage 15. .
[0068]
In the steps up to S79, as shown in FIG. 10A, the ink cartridge in the assembled state is fixed to the work pressure bonding unit 41 except for the ink holding member 13 and the upper lid 22, and the ink supply port 21 is sealed with a sealing member. Then, the work pressure bonding unit 41 is raised to bring the ink cartridge into contact with the upper sealing member 32. Then, the vacuum valve 46 is opened to suck the air inside the ink cartridge, the pressure is reduced to a predetermined pressure, and then the vacuum valve 46 is closed.
[0069]
As shown in FIG. 10B, in S101, the communication hole sealing member 35 is lowered, the first meniscus forming member 18 is sealed, and the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 are sealed.
[0070]
On the other hand, in S102, the replenishing valve 43 is opened, and in S103, the ink in the material tank 42 is supplied to the measuring cylinder 44 by an amount that fills the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15, and the replenishing valve 43 is closed. The supply of the ink to the measuring cylinder 44 may be performed in parallel with the pressure reduction in the ink cartridge as shown in FIGS.
[0071]
As shown in FIG. 10C, in a state where the first meniscus forming member 18 is sealed by the communication hole sealing member 35, the injection valve 45 is opened in S104, and in S105, the ink in the measuring cylinder 44 is discharged from the ink cartridge. The ink is injected into the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15. At this time, since the ink is injected into the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15 in a reduced pressure state, the ink may be boiled. However, since the first meniscus forming member 18 is sealed by the communication hole sealing member 35, the contamination by the ink is only the communication hole sealing member 35, and the upper sealing member 32 is stained at this time. There is no.
[0072]
Thereafter, in S106, the atmosphere release valve 48 is released, and the inside of the ink cartridge is returned to the atmospheric pressure. On the other hand, the replenishing valve is opened in S107, and in S108, the ink in the material tank 42 is supplied to the measuring cylinder 44 by the amount of the main ink chamber 12, and the replenishing valve 43 is closed. Then, as shown in FIG. 10 (D), the work pressing unit 41 is lowered, the injection valve is opened in S110, and the ink in the measuring cylinder 44 is injected into the main ink chamber 12 of the ink cartridge in S111. At this time, the inside of the ink cartridge is at atmospheric pressure, and there is no problem such as boiling of the ink at the time of pressure reduction. Therefore, the upper sealing member 32 does not become dirty. In this way, the ink is injected into the main ink chamber 12, and the ink filling of the ink cartridge is completed.
[0073]
Thus, in this example, since the upper sealing member 32 is not contaminated by boiling of the ink, for example, even in the case of an ink cartridge of a type integrating a plurality of colors of ink, it is possible to mix colors with other colors of ink. It does not occur, and the entire ink cartridge can be prevented from being stained, so that an increase in the amount of work such as wiping off the stain on the upper sealing member 32 each time ink is filled can be avoided. In addition, since the boiling of the ink at the time of decompression depends on the filling amount of the ink, in the related art, the capacity of the intermediate ink chamber 14 and the communication passage 15 can be reduced only by suppressing the boiling of the ink. Filling can be performed regardless of the volumes of the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15.
[0074]
In the above-described first step, the upper sealing member 32 is provided with two, the ink filling tube 33 and the air suction tube 34. However, this is only one tube, and a switching valve is provided at the upper portion. It can also work.
[0075]
FIG. 11 is an explanatory diagram of still another modified example of the second embodiment of the ink filling method of the present invention. For example, in the ink filling method shown in FIG. 10, the ink filling tube 33 and the air suction tube 34 are formed as one tube, so that the ink can be filled without using the upper sealing member 32 as shown in FIG. It is possible to do. That is, as shown in FIG. 11A, the first meniscus forming member 18 is sealed by the communication hole sealing member 35 instead of raising the work press-fit unit 41 to contact the upper sealing member 32. The air is sucked to reduce the pressure only in the intermediate ink chamber 14 and the communication path 15. Then, as shown in FIG. 11B, ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path 15 using the same tube used for suction. Thereafter, as shown in FIG. 11C, the work pressure bonding unit 41 is lowered to inject ink into the main ink chamber 12. Even with such an ink filling method, it is possible to solve the problem caused by the contamination of the upper sealing member 32. In the method shown in FIG. 11, it is also possible to adopt a configuration in which two tubes, an ink filling tube 33 and an air suction tube 34, are separately provided in the communication hole sealing member 35.
[0076]
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the ink filling method according to the second embodiment of the present invention when the ink holding member is inserted in the second step of ink filling. In the figure, 51 is ink, 52 is a jig, and 53 is a piston. As shown in FIG. 12, after the ink cartridge is filled with the ink 35, the ink holding member 13 is inserted from above the main ink chamber 12. At this time, it is inserted using the jig 52. The upper portion of the jig 52 is larger than the cross-sectional shape of the ink holding member 13, and the lower portion thereof is smaller than the cross-sectional shape of the main ink chamber 12. By inserting the ink holding member 13 from above the jig 52 while pressing it with the piston 53, the ink holding member 13 is gradually compressed and inserted into the main ink chamber 12.
[0077]
As the ink holding member 13 descends, the ink holding member 13 comes into contact with the ink 35 in the main ink chamber 12 from the front end thereof, whereby the ink holding member 13 is impregnated with the ink. At this time, the ink is pushed away by an amount corresponding to the volume of the portion where the impregnation of the ink is not enough for the descent speed of the ink holding member 13 and the volume of the portion of the ink holding member 13 such as fibrous material, and the ink liquid level rises. As described above, the ink holding member 13 is compressed to be smaller than the cross-sectional shape of the main ink chamber 12 and inserted. Therefore, the displaced ink escapes from the space around the ink holding member 13, so that unnecessary pressure is not applied to the ink, and the ink does not flow out from the ink supply port 21.
[0078]
FIG. 13 is an explanatory diagram of an example of the ink filling method according to the second embodiment of the present invention when the ink holding member is compressed in the second step of ink filling. The ink holding member 13 is inserted into the main ink chamber 12 while being pushed by the piston 53, but continues to be pushed by the piston 53 even after the tip of the ink holding member 13 reaches the bottom of the main ink chamber 12. As a result, the ink holding member 13 is pressed and compressed in the main ink chamber. This state is shown in FIG. Thereby, the air bubbles in the ink holding member 13 are expelled. Since the piston 53 presses the ink holding member 13 until this state is reached, the shape thereof is equal to or smaller than the opening of the jig 52.
[0079]
Thereafter, the piston 53 is raised. The ink holding member 13 is restored with the rise of the piston 53 by the elastic force, and the ink permeates into the ink holding member 13. In this manner, the ink filled in the first step is uniformly held by the ink holding member 13. At this time, since the amount of ink filled is an amount of ink that can be held by the ink holding member 13 while maintaining a negative pressure, it is not necessary to perform a process such as unnecessary suction of ink. In addition, since the ink is once compressed, there is little mixing of bubbles and the like, and the ink is held in a good state.
[0080]
Specifically, for example, the above-mentioned main ink chamber 12 has a thickness of 10 mm, a depth of 50 mm, an upper width of 48.8 mm, and a lower width of 47.3 mm. When inserting the ink holding member 13 having a height of 58 mm and a width of 50 mm except for the above, the ink holding member 13 is lowered at a speed of about 5.2 mm / sec, and inserted and compressed from the upper end of the main ink chamber 12 to about 26 mm. Then, the piston 53 is pulled up at a speed of about 8.6 mm / sec. Through these steps, the ink penetrates the ink holding member 13 well and is held. The time required for this step is about 3 to 4 seconds.
[0081]
In the above example, the ink holding member 13 is inserted using the jig 52, but the jig 52 may not be used. In this case, the ink holding member 13 may be inserted into the main ink chamber 12 according to the speed of ink penetration into the ink holding member 13.
[0082]
FIG. 14 is an explanatory diagram of an example of the third step (top lid fusion step) of ink filling in the second embodiment of the ink filling method of the present invention. In the figure, reference numeral 61 denotes an upper lid fusion section. For the ink cartridge filled with ink in the second step described above and loaded with the ink holding member 4, in this step, the upper surface of the ink cartridge body 11 and the upper lid 22 are covered over the entire circumference, At 36, fusion is performed. As the fusion method, ultrasonic fusion, vibration fusion, or the like can be used. In addition, bonding with an adhesive or the like may be used, and any method may be used as long as the method keeps the ink and air tight.
[0083]
This completes the filling and assembly of the ink cartridge. By employing this filling method, it is possible to reduce the filling time of about 30 sec or more per one cartridge in the ink filling step as compared with the related art. In addition, in the state after the ink is filled, it is possible to fill the ink well by reducing the layer of air remaining inside such as the inclusion of air bubbles as compared with the conventional case, and it is possible to use the ink to the end ideally. An efficient ink cartridge that can be obtained was obtained.
[0084]
In each of the above embodiments, the print head and the separate ink cartridge are shown. However, the ink cartridge integrated with the print head can be similarly filled with ink and manufactured.
[0085]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, the ink holding member for holding the ink by impregnating and holding the ink is provided together with the ink chamber, the intermediate ink chamber, and the communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber. When filling the ink cartridge with the ink, before loading the ink holding member, at least the pressure in the intermediate ink chamber and the communication path is reduced to a pressure lower than the atmosphere, and then the ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path. Then, after releasing to atmospheric pressure, a predetermined amount of ink is injected into the ink chamber, and then the ink holding member is loaded into the ink chamber and the ink holding member is immersed in the ink. The assembly process time is reduced, and mass production of ink cartridges becomes possible. Further, since the step of suctioning and removing the ink which has been conventionally required after the filling of the ink is not required, the yield of the ink can be improved, and the ink can be manufactured in a short time and at low cost. Further, since the ink can be uniformly filled into the ink holding member and the amount of remaining air can be reduced, an efficient ink cartridge can be manufactured.
[0086]
Further, as in the invention according to the eleventh aspect, by filling the ink after decompressing the inside of the ink cartridge, for example, even in an ink cartridge having a structure having a sealed intermediate ink chamber, the intermediate ink chamber can be filled. Ink can be filled. At this time, as in the first, sixth and eleventh aspects of the invention, the intermediate ink chamber and the portion of the communication path are filled with ink at the time of decompression, and the ink chamber is filled with ink after releasing to atmospheric pressure. Thereby, the boiling of the ink can be minimized. Further, by filling the ink by sealing the intermediate ink chamber and the communication passage as in the invention according to claims 2, 7, and 12, the ink cartridge is formed by boiling of the ink regardless of the capacity of the intermediate ink chamber or the like. And the number of steps can be reduced, and in a multi-color integrated ink cartridge, color mixing can be prevented.
[0087]
Further, as in the third, eighth, and thirteenth aspects of the present invention, it is also possible to fill the ink by reducing the pressure in the intermediate ink chamber and the communication path, and then to fill the ink chamber at atmospheric pressure. This can also prevent contamination of the ink cartridge due to boiling of the ink and reduce man-hours irrespective of the capacity of the intermediate ink chamber and the like, and can prevent color mixing in a multicolor integrated ink cartridge.
[0088]
Further, after the ink holding member is immersed in the ink, the ink holding member is further deformed by pressing, and the pressing force is released to release the elasticity of the ink holding member. By restoring to a predetermined shape by force, the amount of remaining air can be further reduced, and a better ink cartridge can be obtained.
[0089]
Further, when the ink holding member is immersed in the ink, the sectional shape of the ink holding member is deformed to be smaller than the sectional shape of the ink chamber and inserted into the ink chamber. By doing so, unnecessary pressure is not applied to the ink, and it is possible to prevent the ink from leaking when the ink holding member is inserted. As described above, the present invention has various effects.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a first embodiment of an ink filling method of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of an ink cartridge assembled by using an ink filling method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a shape of an ink holding member.
FIG. 4 is an exploded perspective view of an example of an ink cartridge using the ink filling method according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a first step of ink filling in a second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram illustrating an example of an ink filling device according to a second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart showing a modification of the second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing another modified example of the second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of another modified example of the second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of still another modified example of the second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram of an example when an ink holding member is inserted in a second step of ink filling according to the second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 13 is an explanatory diagram of an example of the ink holding member compression in the second step of ink filling in the second embodiment of the ink filling method of the present invention.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an example of a third step (top lid fusion step) of ink filling in the ink filling method according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ink cartridge main body, 2 ... Ink supply port, 3 ... Meniscus forming member, 4 ... Ink holding member, 5 ... Lid, 6 ... Atmospheric communication port, 11 ... Ink cartridge main body, 12 ... Main ink chamber, 13 ... Ink holding Member 14 Intermediate ink chamber 15 Communication path 16 Air communication port 17 Communication hole 18 First meniscus forming member 19 Meniscus holding member 20 Second meniscus forming member 21 Ink supply port, 22 top cover, 23 bottom cover, 31 sealing member, 32 top sealing member, 33 ink filling tube, 34 air suction tube, 35 communication hole sealing member, 41 work pressure bonding Unit, 42: Material tank, 43: Refill valve, 44: Measuring cylinder, 45: Injection valve, 46: Vacuum valve, 47: Vacuum pump, 48: Atmospheric release valve, 51: Ink, 52: Jig, 5 ... piston, 61 ... upper lid fused portion.

Claims (15)

インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有する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おいて、前記インク保持部材を装填する前に、前記インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入し、大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを注入し、その後前記インク保持部材を前記インク室に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させることを特徴とするインク充填方法。An ink filling method for filling an ink cartridge having an intermediate ink chamber, and a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber, together with an ink chamber in which an ink holding member for holding the ink by impregnation is loaded, Before the ink holding member is loaded, the inside of the ink cartridge is depressurized to a pressure lower than the atmosphere, and then ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path, released to atmospheric pressure, and then discharged into the ink chamber by a predetermined amount. And filling the ink holding member into the ink chamber and immersing the ink holding member in the ink. 前記インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路を封止し、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入することを特徴とする請求項１に記載のインク充填方法。2. The ink cartridge according to claim 1, wherein after the pressure inside the ink cartridge is reduced to a pressure lower than the atmosphere, the intermediate ink chamber and the communication path are sealed, and ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path. Ink filling method. インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有する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おいて、前記インク保持部材を装填する前に、前記中間インク室と前記連通路を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入し、大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを注入し、その後前記インク保持部材を前記インク室に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させることを特徴とするインク充填方法。An ink filling method for filling an ink cartridge having an intermediate ink chamber, and a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber, together with an ink chamber in which an ink holding member for holding the ink by impregnation is loaded, Before loading the ink holding member, the pressure in the intermediate ink chamber and the communication path is reduced to a pressure lower than the atmosphere, and then ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path, and the ink is released to the atmospheric pressure and then the ink is released. An ink filling method comprising: injecting a predetermined amount of ink into a chamber; thereafter, loading the ink holding member into the ink chamber and immersing the ink holding member in the ink. 前記インク保持部材をインクに浸漬させた後、さらに前記インク保持部材を押圧して変形させ、押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させ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。After the ink holding member is immersed in the ink, the ink holding member is further pressed and deformed, the pressing force is released, and the ink holding member is restored to a predetermined shape by the elastic force of the ink holding member. Item 4. The ink filling method according to any one of Items 1 to 3. 前記インク保持部材をインクに浸漬させる際に、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入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。4. The ink holding member according to claim 1, wherein, when the ink holding member is immersed in the ink, a cross-sectional shape of the ink holding member is deformed to be smaller than a cross-sectional shape of the ink chamber and inserted into the ink chamber. 2. The ink filling method according to claim 1. インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造方法において、前記インクカートリッジ本体内を大気よりも低い気圧に減圧し、前記中間インク室と前記連通路へのインクの充填を行ない、その後大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを充填し、前記インク保持部材を前記インク室内に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させ、その後前記カバーを装着することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。Ink having an ink holding member for impregnating and holding ink, an ink chamber for accommodating the ink holding member, an intermediate ink chamber, an ink cartridge body having a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber, and a cover In the method for manufacturing a cartridge, the pressure in the ink cartridge body is reduced to a pressure lower than the atmosphere, the ink is filled in the intermediate ink chamber and the communication path, and then the pressure is released to the atmospheric pressure, and then the ink chamber is placed in the ink chamber. A method of manufacturing an ink cartridge, comprising: filling a fixed amount of ink, loading the ink holding member into the ink chamber, immersing the ink holding member in ink, and then attaching the cover. 前記所定量のインクの充填前に前記インクカートリッジ本体内を大気よりも低い気圧に減圧した後、前記中間インク室と前記連通路を封止してから前記中間インク室と前記連通路へのインクの充填を行なうことを特徴とする請求項６に記載のインクカートリッジの製造方法。Before the predetermined amount of ink is filled, the inside of the ink cartridge main body is depressurized to a pressure lower than the atmosphere, and then the intermediate ink chamber and the communication path are sealed. 7. The method for manufacturing an ink cartridge according to claim 6, wherein filling is performed. インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造方法において、前記中間インク室および前記連通路を大気よりも低い気圧に減圧し、前記中間インク室および前記連通路へのインクの充填を行ない、その後大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを充填し、前記インク保持部材を前記インク室内に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させ、その後前記カバーを装着することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。Ink having an ink holding member for impregnating and holding ink, an ink chamber for accommodating the ink holding member, an intermediate ink chamber, an ink cartridge body having a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber, and a cover In the method for manufacturing a cartridge, the intermediate ink chamber and the communication path are depressurized to a pressure lower than the atmosphere, and the intermediate ink chamber and the communication path are filled with ink. A method for manufacturing an ink cartridge, comprising: filling a chamber with a predetermined amount of ink, loading the ink holding member into the ink chamber, immersing the ink holding member in the ink, and then attaching the cover. 前記インク保持部材をインク室に装填する際に、前記インク保持部材を所定位置まで挿入後さらに押圧して変形させ、押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造方法。When the ink holding member is loaded into the ink chamber, the ink holding member is inserted to a predetermined position and further pressed and deformed, the pressing force is released, and the ink holding member is restored to a predetermined shape by the elastic force of the ink holding member. The method for manufacturing an ink cartridge according to any one of claims 6 to 8, wherein: 前記インク保持部材をインク室に装填する際に、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造方法。9. The method according to claim 6, wherein, when loading the ink holding member into the ink chamber, the cross section of the ink holding member is deformed to be smaller than the cross section of the ink chamber and inserted into the ink chamber. A method for manufacturing the ink cartridge according to any one of the preceding claims. インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材を装填する前に前記インク室内に所定量のインクを注入するインク充填手段と、前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させるインク保持部材装填手段と、前記カバーを装着するカバー装着手段が設けられ、前記インク充填手段は、インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧する減圧手段と、前記インクカートリッジ内へインクを注入する注入手段を有し、前記インク充填手段は、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入する前に、減圧手段によって減圧して、前記注入手段によって前記中間インク室および前記連通路にインクを注入し、その後、前記減圧手段による減圧を解除し、前記注入手段によって前記インク室内にインクを注入し、その後、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させ、前記カバー装着手段が前記カバーを装着することを特徴とするインクカートリッジの製造装置。Ink having an ink holding member for impregnating and holding ink, an ink chamber for accommodating the ink holding member, an intermediate ink chamber, an ink cartridge body having a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber, and a cover In a cartridge manufacturing apparatus, an ink filling unit for injecting a predetermined amount of ink into the ink chamber before loading the ink holding member, and an ink holding unit for inserting the ink holding member into the ink cartridge and immersing the ink in the ink A member loading unit and a cover mounting unit for mounting the cover are provided, wherein the ink filling unit is a pressure reducing unit that reduces the pressure inside the ink cartridge to a pressure lower than the atmosphere, and an injection unit that fills the ink cartridge with ink. Wherein the ink filling means comprises: Before inserting the holding member into the ink cartridge, the pressure is reduced by the pressure reducing means, ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path by the injection means, and then the pressure reduction by the pressure reducing means is released. Ink is injected into the ink chamber by an injection means, and thereafter, the ink holding member loading means inserts the ink holding member into the ink cartridge and immerses the ink, and the cover mounting means mounts the cover. An ink cartridge manufacturing apparatus, comprising: 前記インク充填手段は、前記中間インク室および前記連通路を封止する封止手段を有し、前記減圧手段による減圧後、前記封止手段によって前記中間インク室および前記連通路を封止し、前記注入手段による前記中間インク室および前記連通路へのインクの注入を開始することを特徴とする請求項１１に記載のインクカートリッジの製造装置。The ink filling means has sealing means for sealing the intermediate ink chamber and the communication path, and after the pressure reduction by the pressure reducing means, seals the intermediate ink chamber and the communication path by the sealing means. 12. The ink cartridge manufacturing apparatus according to claim 11, wherein the injection of the ink into the intermediate ink chamber and the communication path by the injection unit is started. インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材を装填する前に前記インク室内に所定量のインクを注入するインク充填手段と、前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させるインク保持部材装填手段と、前記カバーを装着するカバー装着手段が設けられ、前記インク充填手段は、前記中間インク室および前記連通路内部を大気よりも低い気圧に減圧する減圧手段と、前記インクカートリッジ内へインクを注入する注入手段を有し、前記減圧手段によって前記中間インク室および前記連通路内を減圧後、前記注入手段によって前記中間インク室および前記連通路にインクを注入し、前記減圧手段による減圧を解除して前記注入手段によって前記インク室にインクを注入し、その後、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させ、前記カバー装着手段が前記カバーを装着することを特徴とするインクカートリッジの製造装置。Ink having an ink holding member for impregnating and holding ink, an ink chamber for accommodating the ink holding member, an intermediate ink chamber, an ink cartridge body having a communication path connecting the ink chamber and the intermediate ink chamber, and a cover In a cartridge manufacturing apparatus, an ink filling unit for injecting a predetermined amount of ink into the ink chamber before loading the ink holding member, and an ink holding unit for inserting the ink holding member into the ink cartridge and immersing the ink in the ink A member mounting unit and a cover mounting unit for mounting the cover are provided, and the ink filling unit includes a pressure reducing unit configured to reduce the pressure in the intermediate ink chamber and the communication path to a pressure lower than the atmospheric pressure, and into the ink cartridge. An injection means for injecting ink, wherein the pressure reducing means causes the intermediate ink chamber and the After the pressure in the passage is reduced, ink is injected into the intermediate ink chamber and the communication path by the injection means, the reduced pressure by the pressure reducing means is released, and the ink is injected into the ink chamber by the injection means. An ink cartridge manufacturing apparatus, wherein a holding member loading unit inserts the ink holding member into the ink cartridge and immerses the ink holding member in the ink, and the cover mounting unit mounts the cover. 前記インク保持部材装填手段は、前記インク保持部材を押圧する押圧手段を有し、該押圧手段は、前記インク保持部材を所定位置まで挿入後さらに押圧して変形させ、その後押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造装置。The ink holding member loading means has a pressing means for pressing the ink holding member, and the pressing means further inserts the ink holding member to a predetermined position and further deforms the ink holding member, and then releases the pressing force. 14. The ink cartridge manufacturing apparatus according to claim 11, wherein the ink cartridge is restored to a predetermined shape by an elastic force of the ink holding member. 前記インク保持部材装填手段は、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造装置。14. The ink holding member loading unit according to claim 11, wherein the ink holding member is inserted into the ink chamber after changing the cross-sectional shape of the ink holding member to be smaller than the cross-sectional shape of the ink chamber. An apparatus for manufacturing the ink cartridge according to the above.
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