JP4662527B2 - 滴下式インク補給器及びインク補給方法と補給キット - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンタによる印刷の用に供された後に廃棄されるインクカートリッジやインクタンクに対して用いられる滴下式インク補給器及びインク補給方法と補給キットに関する。

従来、インクジェットプリンタ用のインクカートリッジとして、インク吸収体スポンジを備えたインクジェットヘッド一体型あるいは単独型のインクタンクや、インク吸収体スポンジを備えた部屋とインクのみを収納する部屋とを底部で連通する２部屋構成のインクタンク等の各種のインクタンクが用いられている。これらは、インクが充填されたプラスチック製の容器本体内部を、該容器本体に設けられ該容器本体の内部とその外部とに連通する少なくも２つの孔と、前記容器本体の表面に設けられ両孔の一方に連通する一端及び前記本体の外部に連通する他端を有する溝と、前記容器本体に接着され両孔及び前記溝を覆うシール等（例えば特許文献１参照）で、大気に連通させている構成を必然的な構成要件として持つ。これらのインクタンクは構成が種々様々であるために、これらに対するイン
ク補給器具は、多種多様に製造され、販売されている。

前記インクジェットヘッド一体型インクタンクに対するインク補給は、特許文献２に記載されるように、インクタンクに形成されている２つの開口の１つから長いインク供給用のパイプを挿入して、吸収体を変形押圧して吸収体にインクを直接吸収させるものである。この特許文献２には、パイプが挿入される開口を密閉するためのストッパーやオーリングが開示されている。前記インク吸収体スポンジを備えた単独型のインクタンクに対するインク補給は、特許文献３に記載されているように、特許文献２と同様にパイプを挿入する方式であるが、インク補給を行っている最中に、インクタンクの他方の開口からインクが漏れてしまう現象に対応して、前記他方の開口に密着する吸収体を供給管の外部に設けることを開示している。さらに、前記２部屋構成のインクタンクに対するインク補給は、特許文献４に記載されているように、前記インクのみを収納するための部屋に開口を形成した後インクを充填し、その開口をふさぐインク再充填方法が開示されている。一方、特許文献５には、インクタンクからのインク溢れを短管に入れて充填量を判定できるようにした構成が開示されている。
特開２００２−４７６３８号公報 特開平５−１６３８９号公報 特開平６−１０６７２９号公報 特登録３２２４６４３号公報 特開２０００−７９６９８号公報

本発明は、外力を受けて内部に収納するインクを供給管端部からインクタンク内部に滴下する滴下式インク補給器において従来では認識されていなかった問題点として滴下式インク補給器自体からのインク漏れを１つの課題とするものである。この問題には、単純なインク漏れもあるが、本発明者らは、後述するようにこの課題がインクを収容する容器の容積を復元するべく変形する際に、不用意に管内に通気パスが形成されていることを見出した。本発明は、特に容器の容積の復元の際の問題をも含めて供給管内の吸引力を均一にできる滴下式インク補給器を提供するものである。ここで、本発明で言う「滴下式」あるいは「滴下」は、インクを一滴ずつ落下させながら補給する方式はもちろん、強い圧力（例えば従来のピストン等）でノズルから噴射して補給する方式、あるいはこれらを間欠的に行うなどの方式をすべて含むものである。具体的には、インク補給の最初あるいは最後に、ノズル先端にしずくや滴状のインクが存在しがちなノズル供給を含むものである。

また、本発明者らは、滴下式インク補給器の供給管をインクタンク内に挿入してインクを供給している際、あるいは終了後において、供給管端部においてインクが供給管側へ溢れてくる問題を見出した。この問題は、後述するように供給管がインクタンク内圧力を増大せしめて、インクタンク内からインクが漏れ出るものと判明した。本発明は、この原因を供給時の供給管の不安定さやタンク内へのインク供給速度に対するインクタンク内のインク移動能力不足という問題と捉えて、インク供給時にインクタンク内圧の増加を防止できる新たな供給管構成を提供するものでもある。

さらに、本発明者らは、前記２部屋構成のインクタンクのように、ボール状の封止部分を備えたインクタンクに開口部を形成するに当たり、壁面開口部を形成するよりも、このボール状の封止部分を解除することが容易であることに着目した。しかしながら、対象物が、球面であるためにその解除の失敗が多いという新たな問題が発生した。本発明は、このボール状の封止部分をより確実に解除する治具及び方法を提供するものである。

本発明者らは、従来では、各種のインクタンクに対して各種の形態のインク補給キットが製造され、販売されているが、ユーザーは、所望のインク補給キットが見当たらずに誤って異なるものを購入してしまうことを問題点として認識するものである。そこで本発明は、異なる形態のインクタンクに対して対応し、異なる形態のインクタンクに対してインク供給が確実に出来る補給キットを提供するものである。また、大容量の容器を購入しても、使わずにいるためにインクが劣化してしまい安価であるはずのインク補給が却って高価になることも見られた。本発明は、この点を考慮して、新たな販売形態を提供するものである。

本発明は、以上のように、従来では認識されていたが十分な解決策が無かった前記問題点や、本発明で初めて認識された前記問題点の少なくともいずれかを解決するもので、優れた滴下式インク補給器及びインク補給方法と補給キットを提供するものである。

前記インク漏れを解決する本発明の滴下式インク補給器は、インクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能な容器部と、前記容器部からのインクをインクタンクに供給する端部を備えた供給管を含む供給部と、を備え、外力を受けて前記容器部内部に収納されているインクを前記端部からインクタンク内部に滴下する滴下式インク補給器において、前記供給管は、前記端部に向かって断面積が減少するとともに前記供給管端部の径よりも微細な孔を多数有し前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力の多孔質体を備えたテーパー部分を備えており、
前記多孔質体は、前記端部側が前記供給管の内部に圧縮された状態で充填されているとともに前記テーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持つ圧縮部を備えていることを特徴とする滴下式インク補給器である。

前記インク漏れを解決する本発明のインク供給用ノズルは、インクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能でキャップによりインクを密閉保持する容器に対して前記キャップに代わって装着され、前記容器からのインクをインクタンクに滴下式インク補給で供給するための端部を備えた供給管を備えたインク供給用ノズルにおいて、前記供給管は、前記端部に向かって断面積が減少すると共に前記供給管端部の径よりも微細な孔を多数有し前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力の多孔質体が装填されているテーパー部分を備えており、前記多孔質体は、前記端部側が前記供給管の内部に圧縮された状態で充填されているとともに前記テーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持つ圧縮部を備えていることを特徴とするインク供給用ノズルである。

前記球面ボール状封止部分の解除問題をも解決する本発明のインク補給方法は、球面を備えたボールシール部材を備えたインクタンクに、前記ボールシール部材をインクタンク内に落下せしめてインク補給用開口を形成し、この開口から滴下式インク補給でインクを補給するインク補給方法において、前記ボールシール部材の前記球面の一部に合致する凹部と、前記ボールを離脱あるいは落下せしめるためのストロークを確保するための長さと、を備えた注入口開け治具により前記インク補給用開口を形成し、インクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能な容器部と、前記容器部からのインクをインクタンクに供給する端部及び前記端部に向かって断面積が減少するテーパー部分を備えた供給管、前記端部の径よりも微細な孔を多数有し前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力であり前記端部側が圧縮された状態で前記供給管の内部に充填され前記テーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持つ圧縮部を備えている多孔質体及び前記端部が前記インク補給用開口に挿入される際に前記インクタンクの外壁に接触して前記インク補給用開口と前記端部との間に通気路を形成しインクタンク内圧力の増加を防止するための通気路形成ガイドを備えた供給部と、を備えている滴下式インク補給器により、インクタンク内圧力の増加を防止しつつ、前記容器部内部に収納するインクを前記インク補給口からインクタンク内部に滴下することを特徴とするインク補給方法である。

また、本発明の上記新規な課題に対する滴下式インク補給キットとしては、球面を備えたボールシール部材を備えたインクタンクに、前記ボールシール部材をインクタンク内に落下せしめてインク補給用開口を形成し、この開口から滴下式インク補給でインクを補給するための滴下式インク補給キットにおいて、前記ボールシール部材の前記球面の一部に合致する凹部と、前記ボールを離脱あるいは落下せしめるためのストロークを確保するための長さと、を備えた注入口開け治具と、インクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能な容器と、前記容器からのインクをインクタンクに供給する端部及び前記端部に向かって断面積が減少するテーパー部分を備えた供給管、前記端部の径よりも微細な孔を多数有し前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力であり前記端部側が圧縮された状態で前記供給管の内部に充填され前記テーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持つ圧縮部を備えている多孔質体及び前記端部が前記インク補給用開口に挿入される際に前記インクタンクの外壁に接触して前記インク補給用開口と前記端部との間に通気路を形成してインクタンク内圧力の増加を防止するための通気路形成ガイドを備え、前記容器に装着可能なインク供給ノズルと、前記インク補給用開口に対して着脱可能な注入口栓と、を備えたことを特徴とする滴下式インク補給キットである。

前記インク漏れを解決する本発明のインク供給用ノズルは、供給管端部付近に残るインクを確実に吸入できる。具体的には、容器内の容積復元における吸引力を供給管内に均一に出来、不用意に管内に通気パスを形成してしまうことがなくなるからである。また、この構成は、通常時インクが漏れることをも防止する。本発明の前記滴下式インク補給器も同様な効果を得ることが出来る。

前記インクタンク内圧増加を解決する本発明の供給管構成は、供給管端部とインクタンクの開口部との間に通気路を形成するため、インクタンク内にインク供給に伴う圧力増加が防止できるので、従来のような問題が発生することなく、安定したインク補給が行える。

前記球面ボール状封止部分の解除問題に対しての本発明治具を含む発明は、球面を備えたボールシール部材を確実に捕獲しつつ前記ストロークによって確実にボールシールを解除でき、従来のような失敗することなく確実に開口形成が出来る。

本発明の上記新規な課題に対するキットは、前記問題をすべて解決した、前記構成を含み、前記インク補給用開口に対して着脱可能な注入口栓と、を備えているため、前述した従来のどのような形態のインクタンクにもインク補給が出来る。従って、前述したユーザーの問題は解消される。このキットの容器に収納されているインクは、一回使いきりの量（好ましくは現状では１０ｍｌ）とすることで、さらに保存時の問題や購入時の割安感が一層向上され、本来のインク補充の利点が確保される。

本発明の最良の形態は、図１に補給キットを、図７に供給部を、図９に凹部を備えた注入口開け治具を、それぞれ記載している。図１は本発明のインク補給用キットの内容の概略図で、図２は本発明のインク補給容器の概略図、図３は本発明の開口工程の概略図で、図４は本発明のインク充填におけるインクタンクの概略図で、図５は本発明のインク充填の操作の概略図で、図６は本発明のインク充填後の操作の概略図で、図７は本発明のインク供給用ノズルの概略図で、図８は本発明の開口封止状態の概略図で、図９は本発明の注入口開け治具の概略図である。また、図１０は、本発明の他のインクタンクに対するインク補給の概略図で、図１１は本発明の別のインクタンクに対するインク補給の概略図である。

図１で、２はインクボトルで、螺子部を内側に形成してあるキャップ１と弾性変形可能で復元力のある樹脂容器３内にインクを密閉保持している。４はインクを補充すべきインクタンクに形成した開口を封止するための弾性ゴムからなり、インクタンクの開口に対して着脱可能な封止部材（注入口栓とも呼ぶ）である。５はインクを補充すべきインクタンクがボールシールを用いている場合に使用するための注入口開け治具である。６，７，８は粘着性シールＳをそれぞれ２個取り出せるシートで、インクボトル２の収容量が６０ｍｌの場合に６回のインク補給が出来るように計６個のシールＳが用意されている。１１は、インクボトル２に装着できるキャップ１と同様なキャップ部を備えたインク補給用（インク滴下式）のインク供給用ノズルで、供給管端部をキャップ９で密閉され、先端である供給管端部に向かってその径を減少するテーパー部１０を持つ。本発明で言うインク補給キットはこれらを含むことが好ましい。

図２は、インクボトル２のキャップ１を矢印で示すようにインクボトル２から取り外し、図１のインク供給用ノズル１１をインクボトル２のねじ部２Ａに装着する様子を示している。つまり、図２は上記キットから本発明の滴下式インク補給器１７を組み立てる説明図でもある。図７は本発明のインク供給用ノズル１１の説明図で、（ａ）はインク供給用ノズル１１内に装填する前の円柱形のウレタンスポンジ（ノズル毛管力よりも毛管力が大きい）１９を示し、（ｂ）はインク供給用ノズル１１の先端から見た図で通気路形成ガイド２０を示すもので、（ｃ）はインク供給用ノズル１１内の断面をインクタンク開口部１５とともに示すものである。ウレタンスポンジ１９は、インク供給用ノズル１１の先端１０Ａの径（１ｍｍ）よりも微細な孔（ミクロン単位）を多数有する多孔質体としての実施例で、それ自体でもノズル毛管力よりも毛管力が大きい。この好ましいサイズは、（ｃ）
に示すようにテーパー部１０におけるノズル内径５ｍｍに対して外径６ｍｍで、ノズル内径５ｍｍの部分が８ｍｍに対して長さが１０ｍｍである。従って、（ｃ）に示すように、インク供給用ノズル１１は、内部にウレタンスポンジ１９を部分的に圧縮した状態で備え、圧縮部１９Ｂと非圧縮部１９Ａを持つ多孔質体１６を形成している。

つまり、このノズル及びこれを装着したインク補給器は、インク供給管の少なくとも一部に前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力の多孔質体を備え、前記多孔質体は、少なくとも前記供給管の端部側が前記供給管の内部に圧縮された状態で充填されており、また、前記供給管は、前記端部に向かって断面積が減少するテーパー部分を有し、記多孔質体は、このテーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持っていることを示す。

また、（ｃ）に示すように通気路形成ガイド２０は、インクタンクの開口１５に対してインク供給管との間隙を確実に形成するもので、前記供給管の周囲に１２０度間隔で３個備えられている。従って、通気路形成ガイド２０は、外気とインクタンク内を常時確実に連通できるので、インク補充の際、インクタンク内へのインク補給によるタンク内圧力の増加を防止できる。この通気路形成ガイド２０はそれぞれインクタンクの外壁に対して接触する。また、前記供給管の先端部は、インクタンクの少なくとも内部に先端の端部１０Ａが入るような長さであることが好ましい。本例では、図示した寸法となっている。尚、本発明のインク補給器は従来のようなピストンによる圧力付与方式でも良いが、（ｄ）に示すようにインクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能な容器部を備えているボトル型が好ましい。

図９は、インク補給されるべきインクタンクに形成されているボールシール構成（ａ）とこの球面を備えたシール部材をインクタンク内に落下せしめてインク補給用開口を形成するためのボールシール部材の一部に合致する凹部を備えた注入口開け治具（ｂ）を示す。具体的には直径２ｍｍのボール１４の一部に相当する深さ０．３ｍｍの凹部を備えた注入口開け治具５は、ボール１４を離脱あるいは落下させるためのストロークを確保するための長さ５Ｂとして３．４ｍｍの長さを備え、強度アップのための凹み５Ｃを備えている。従って、球面を備えたシール部材を前記注入口開け治具の前記凹部が確実に捕獲しつつ開口形成をするので、確実に開口形成が出来る。

図８は、図９のボール１４を除去した後にその開口部１５を封止する注入口栓４により封止した状態を示している。前述したように弾性ゴムである注入口栓４は開口部１５の内径よりも大きい外形を有し、変形量が周囲各０．１５ｍｍとなるような大きさである。これは、ゴムによる密閉性と着脱性を利用し、インク漏れ防止とインク補給を何度も簡単に行えるようにするための構成である。

図３から図６は、本発明のインク補給方法を説明するものである。

インクタンク１２は前述した２部屋構成のインクタンクを示し、スポンジ内蔵の部屋１２Ｂに対して隙間で連通するインク収納用空間を形成する部屋１２Ａと、前述したボール１４による開口部１５の封止部分を備えている。まず、図３に示すようにインク使用済みあるいは、少なくとも部屋１２Ａ内にインクが無い状態のインクタンク１２をさかさまにして、前記注入口開け治具５をボールに対向させて、矢印１３に示す方向に開口部１５から離脱させる。

次に、シールＳをインクタンク１２のヘッドへのインク供給用開口に接着させてインク流出を防止する栓を形成する。このときボール１４は、容器内に落下しているが、大きいため部屋１２Ａ内に存在している。

図４の状態のインクタンクに対して、図５に示すように、図２で形成した滴下式インク補給器１７の先端を矢印１８で示すように回転させ、１７Ａの破線のように開口部１５にその先端を図７のごとく挿入する。図６の（ａ）は滴下状態を示し、滴下式インク補給器１７に対する押圧によりインクが滴下されインクタンク１２内全体にインクが充填される。この際、インク供給管の少なくとも一部に前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力の多孔質体を備え、前記多孔質体は、少なくとも前記供給管の端部側が前記供給管の内部に圧縮された状態で充填されているので無駄なインク漏れは防止される。また、通気路形成ガイド２０は、外気とインクタンク内を常時確実に連通できるので、インク補充の際、インクタンク内へのインク補給によるタンク内圧力の増加は無い。

図６（ｂ）に示すようにインク充填終了後、図８で説明したように開口部１５を封止し、インク充填は完了する。図６（ｃ）に示すように、使用時は、前記シールＳを除去し、インクジェットプリンタに装着可能にすることで、再利用されるインク充填済みのインクタンクを得ることが出来る。

図１０、図１１は、それぞれ図１の前記補給キットをユーザーがインクタンク１２とは異なる構成、すなわち、インク吸収体を容器全体に有するインクタンク１２１，１２２に前記インク滴下式補給器で、吸収体に直接インクを供給するものである。この実施の場合は、インク供給管の少なくとも一部に前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力の多孔質体を備え、前記多孔質体は、少なくとも前記供給管の端部側が前記供給管の内部に圧縮された状態で充填されているので、インク漏れは防止される。

本発明の技術内容は、インクタンクの構成に限定されずに有効に多方面のインク供給に使用することが出来る。また、上記ボトル容器の容量を一回使いきりの量（具体的には、１０ｍｌであることが好ましい）とすることで、新たな市場を形成できる。

本発明のインク補給用キットの内容の概略図である。 本発明のインク補給容器の概略図である。 本発明の開口工程の概略図である。 本発明のインク充填におけるインクタンクの概略図である。 本発明のインク充填の操作の概略図である。 本発明のインク充填後の操作の概略図である。 本発明のインク供給用ノズルの概略図である。 本発明の開口封止状態の概略図である。 本発明の注入口開け治具の概略図である。 本発明の他のインクタンクに対するインク補給の概略図である。 本発明の別のインクタンクに対するインク補給の概略図である。

１ キャップ（インクボトル用）
２ インクボトル（容器）
３ 弾性変形可能で復元力のある樹脂容器３
４ 着脱可能な封止部材（注入口栓）
５ 注入口開け治具
６、７、８ シート
９ キャップ（供給管端部用）
１０ テーパー部
１１ インク供給用ノズル
１６ 多孔質体
１７ 滴下式インク補給器
１９ 多孔質体（ウレタンスポンジ）
２０ 通気路形成ガイド
Ｓ 粘着性シール

Claims (4)

1. インクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能な容器部と、前記容器部からのインクをインクタンクに供給する端部を備えた供給管を含む供給部と、を備え、外力を受けて前記容器部内部に収納されているインクを前記端部からインクタンク内部に滴下する滴下式インク補給器において、
   前記供給管は、前記端部に向かって断面積が減少するとともに前記供給管端部の径よりも微細な孔を多数有し前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力の多孔質体を備えたテーパー部分を備えており、
   前記多孔質体は、前記端部側が前記供給管の内部に圧縮された状態で充填されているとともに前記テーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持つ圧縮部を備えていることを特徴とする滴下式インク補給器。
2. インクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能でキャップによりインクを密閉保持する容器に対して前記キャップに代わって装着され、前記容器からのインクをインクタンクに滴下式インク補給で供給するための端部を備えた供給管を備えたインク供給用ノズルにおいて、
   前記供給管は、前記端部に向かって断面積が減少すると共に前記供給管端部の径よりも微細な孔を多数有し前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力の多孔質体が装填されているテーパー部分を備えており、
   前記多孔質体は、前記端部側が前記供給管の内部に圧縮された状態で充填されているとともに前記テーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持つ圧縮部を備えていることを特徴とするインク供給用ノズル。
3. 球面を備えたボールシール部材を備えたインクタンクに、前記ボールシール部材をインクタンク内に落下せしめてインク補給用開口を形成し、この開口から滴下式インク補給でインクを補給するインク補給方法において、
   前記ボールシール部材の前記球面の一部に合致する凹部と、前記ボールを離脱あるいは落下せしめるためのストロークを確保するための長さと、を備えた注入口開け治具により前記インク補給用開口を形成し、
   インクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能な容器部と、前記容器部からのインクをインクタンクに供給する端部及び前記端部に向かって断面積が減少するテーパー部分を備えた供給管、前記端部の径よりも微細な孔を多数有し前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力であり前記端部側が圧縮された状態で前記供給管の内部に充填され前記テーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持つ圧縮部を備えている多孔質体及び前記端部が前記インク補給用開口に挿入される際に前記インクタンクの外壁に接触して前記インク補給用開口と前記端部との間に通気路を形成しインクタンク内圧力の増加を防止するための通気路形成ガイドを備えた供給部と、を備えている滴下式インク補給器により、
   インクタンク内圧力の増加を防止しつつ、前記容器部内部に収納するインクを前記インク補給口からインクタンク内部に滴下することを特徴とするインク補給方法。
4. 球面を備えたボールシール部材を備えたインクタンクに、前記ボールシール部材をインクタンク内に落下せしめてインク補給用開口を形成し、この開口から滴下式インク補給でインクを補給するための滴下式インク補給キットにおいて、
   前記ボールシール部材の前記球面の一部に合致する凹部と、前記ボールを離脱あるいは落下せしめるためのストロークを確保するための長さと、を備えた注入口開け治具と、
   インクを収容するとともにその容積を復元するべく変形可能な容器と、
   前記容器からのインクをインクタンクに供給する端部及び前記端部に向かって断面積が減少するテーパー部分を備えた供給管、前記端部の径よりも微細な孔を多数有し前記供給管の毛管力よりも大きい毛管力であり前記端部側が圧縮された状態で前記供給管の内部に充填され前記テーパー部分によって毛管力が前記端部に向かって大きくなる分布を持つ圧縮部を備えている多孔質体及び前記端部が前記インク補給用開口に挿入される際に前記インクタンクの外壁に接触して前記インク補給用開口と前記端部との間に通気路を形成してインクタンク内圧力の増加を防止するための通気路形成ガイドを備え、前記容器に装着可能なインク供給ノズルと、
   前記インク補給用開口に対して着脱可能な注入口栓と、
   を備えたことを特徴とする滴下式インク補給キット。
   

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