JP4702435B2

JP4702435B2 - インク充填装置、及びインク充填用の治具

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Publication number: JP4702435B2
Application number: JP2008291795A
Authority: JP
Inventors: 豊紀佐々木
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2024-06-14
Also published as: JP2009061785A

Description

本発明は、インクカートリッジのインク充填装置、及びインク充填用の治具に関するものである。

特開２００１−１１３７２３号公報（特許文献１）に開示されているように、インクカートリッジのインクは、インクジェット記録装置に取り付けられて消費される。

インクが無くなった場合には、そのインクカートリッジを廃棄し、新しいインクカートリッジを購入して使用していたが、インクカートリッジを廃棄すると環境を汚染すると共に、有限な地球の資源を無駄に消費することになり、インクカートリッジの再利用が求められている。インクカートリッジにインクを再度充填する方法としては、ドリルなどでケースに開口を形成し、その開口からインクを充填する方法があるが、特開平７−６０９８４号公報（特許文献２）に開示されているように、この方法の場合には、ドリルによるケースの開口の際に、切りくずがケース内に入り、記録装置のヘッドのインク吐出口を詰まらせる原因となる。また、ドリル等により形成された開口を完全に封止するのは困難でありインク漏れの原因となったり、インクヘッドから正常なインクの吐出が行えなくなるなどの不具合が生じる。

また、インクカートリッジにインクを充填する際にインクカートリッジ内に気体が存在するため、充填効率が悪く、充填する速度が遅いという問題点がある。
特開２００１−１１３７２３号公報特開平７−６０９８４号公報

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、インクカートリッジのインク充填装置、及び治具を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、インクを貯留するインク室を有するインクカートリッジの一側にインク室を大気に連通させる大気導入口と前記インク室のインクを外部に供給するインク供給口とを設け、該大気導入口及びインク供給口に常態ではそれぞれ閉塞する方向に付勢され、記録装置本体に装着されたとき開放可能な第１及び第２の弁部材と、前記インク供給口から前記インク室に向かうインクの流れを阻止する逆止弁と、を備えたインクカートリッジにインクを充填するインク充填装置であって、前記インクカートリッジの一側壁側に当接させたとき、前記大気導入口及びインク供給口に対応する前記第１及び第２の弁部材の少なくとも一方を開放位置に移動させる操作部と、前記第１の弁部材又は第２の弁部材及び当該治具の連通路を介して前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引可能、及びインクを充填可能とするため前記操作部を開放位置に保持する保持部を備えた治具と、前記治具を介して接続され、容器及び該容器の内部容積を変化可能なピストンを有する注射器と、インクを貯留するインク貯留部とを備え、前記容器の内部容積が増える方向に前記ピストンを移動させて前記治具の連通路、前記第１の弁部材及び大気導入口、又は前記第２の弁部材と逆止弁及びインク供給口を介して前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引させ、前記容器に吸引された気体の量に基づいて、前記治具の連通路、前記第１の弁部材及び大気導入口を介して、前記インク貯留部から前記インク室にインクを充填する。

請求項２に記載の発明は、インクを貯留するインク室を有するインクカートリッジの一側にインク室を大気に連通させる大気導入口と前記インク室のインクを外部に供給するインク供給口とを設け、該大気導入口及びインク供給口に常態ではそれぞれ閉塞する方向に付勢され、記録装置本体に装着されたとき、開放可能な第１及び第２の弁部材を設けたインクカートリッジにインクを充填するインク充填装置であって、前記大気導入口及びインク供給口に対応する前記第１及び第２の弁部材少なくとも一方を開放させる治具を介して接続され、容器及び該容器の内部容積を変化可能なピストンを有する注射器と、インクを貯留するインク貯留部とを備え、前記治具は、前記インク室と前記注射器の容器とを連通させる第１の連通路と前記インク貯留部と前記インク室を連通させる第２の連通路を備えており、前記治具をインクカートリッジに装着したとき、前記大気導入口及びインク供給口の一方に対応する前記第１及び第２の弁部材を開放位置に移動させ、前記第１の弁部材又は第２の弁部材を介して前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引可能とする第２の操作部と、前記治具をインクカートリッジに装着したとき、前記大気導入口及びインク供給口の他方に対応する前記第１の弁部材又は第２の弁部材を開放位置に移動させ、前記第１の弁部材又は第２の弁部材を介して前記インク貯留部から前記インク室にインクを供給可能とする第１の操作部と、前記第１及び第２の操作部が前記第１及び第２の弁部材を開放位置に保持する保持部と、を有し、前記注射器の容器の内部容積が増える方向に前記ピストンを移動させて前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引させ、前記注射器の容器に吸引された気体の量に基づいて、前記大気導入口及びインク供給口の一方を介して、前記インク貯留部から前記インク室にインクを充填する。

請求項３に記載の発明は、前記インクカートリッジは、前記インク供給口から前記インク室に向かうインクの流れを阻止する逆止弁を備えており、前記インク貯留部は、前記第１の連通路を介して前記大気導入口に接続される。

請求項４に記載の発明は、前記大気導入口に対応した第２の弁部材の第２操作部は、インクカートリッジの一側から突出する凸部を有する。

本発明のインク充填装置によれば、インク室内に効率よく速く消費されたインクカートリッジにインクを充填することがきる。

本発明の治具によれば、簡単な作業でインク室内を減圧でき、適切にしかも速く消費されたインクカートリッジにインクを充填することができる。

以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。この実施例では、２種類のインクカートリッジ、インクカートリッジ１およびインクカートリッジ１００について、インクを充填する方法およびインクを充填する場合に用いる装置について説明する。まず、第1のインクカートリッジ１について説明する。

図１は、本発明の実施例における第1のインクカートリッジ１と、そのインクカートリ
ッジ１を装着するインクジェット記録装置２とを示した概略図である。

インクカートリッジ１は、インクを吐出する記録ヘッド７を備えたインクジェット記録装置２に着脱可能に構成され、記録ヘッド７に供給するインクを貯留するためのものである。

インクカートリッジ１は、上面を開放した中空箱状の本体ケース１ａと、その本体ケース１ａの開放上面を密閉する蓋１ｂとを備え、記録ヘッド７に供給するインクは本体ケース１ａの内部に形成されるインク室１６（図２参照）に貯留されている。尚、インクジェット記録装置２には、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填された複数個のインクカートリッジが装着される。

インクジェット記録装置２は、インクカートリッジ１を着脱可能に装着する装着部３と、インクカートリッジ１からインク供給チューブ４を介して供給されるインクを貯留するタンク５と、そのタンク５に貯留されたインクを記録用紙６に向けて吐出する記録ヘッド７と、タンク５と記録ヘッド７とが搭載され水平方向に往復動作するキャリッジ８と、そのキャリッジ８が往復移動するガイドとなるキャリッジ軸９と、記録用紙６を搬送する搬送機構１０と、パージ装置１１とを備えている。

装着部３は、ベース部３ａと、そのベース部３ａの両側から立設するガイド部３ｂとから成り、ガイド部３ｂに挟まれたベース部３ａには、インクカートリッジ１内に貯留されたインクを抽出する中空状のインク抽出管１２と、インクカートリッジ１内に大気を導入する中空状の大気導入管１３とが配設されている。インク抽出管１２および大気導入管１３は、後述する弁部材と当接したとき内部流路と外部との連通を確保するための連通口８１を上端に有している。

このインク抽出管１２の一端側には、インク供給チューブ４が連結され、インク抽出管１２は、インク供給チューブ４を介してタンク５と連通されている。大気導入管１３の一端側には、大気導入チューブ１５が連結され、大気導入管１３は、大気導入チューブ１５を介して大気と連通されている。

インクカートリッジ１は装着部３に対して垂直方向（矢印Ｘ方向）から装着される。この際、インク抽出管１２と大気導入管１３とは、インクカートリッジ１の内部に備えられた各弁装置２３および２４の弁部材３２に当接し、その各弁部材３２をインク室１６側に押し上げ、インク室１６の内部と連通する。

記録ヘッド７には、記録用紙６と対向する面に複数のノズル孔が備えられ、圧電素子からなるアクチュエータを駆動することによって、ノズル孔からタンク５に貯留されたインクが記録用紙６に向けて吐出される。尚、実際に記録動作をする場合には、記録ヘッド７を搭載したキャリッジ８が往復移動しながら、記録用紙６に記録が行われる。

また、記録ヘッド７は、装着部３よりも上方に配置されており、ノズル孔内のインクは、装着部３に装着されたインクカートリッジ１とノズル孔との水頭差により負の圧力（背圧）が与えられている。

パージ装置１１は、記録範囲外であって記録ヘッド７に対向するように配置されており、記録ヘッド７のノズル孔形成面を覆うパージキャップ１１ａと、パージキャップ１１ａと連通する廃インクチューブ１１ｂと、廃インクチューブ１１ｂを介してノズル孔からインクを吸引するポンプ１１ｃとを備えている。

パージ処理を実行する場合には、キャリッジ８をパージ処理実行位置に移動させ、記録ヘッド７のノズル孔形成面をパージキャップ１１ａで覆う。この状態でポンプ１１ｃを駆動して、記録ヘッド７の内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを吸引する。吸引された不良インクは、廃インクチューブ１１ｂを介して図示しない廃インクタンクに貯められる。なお、記録動作やパージ処理は、インクジェット記録装置２に搭載された中央演算装置であるＣＰＵ（図示せず）の下で制御される。

次に、図２及び図３を参照して、インクカートリッジ１のインクジェット記録装置２へ装着されるジョイント部分（図１のＡ部分）の構成について説明する。図２は、インクジェット記録装置２に装着する前の状態を示すジョイント部分の断面図である。図３は、弁部材３２を拡大して示す斜視図である。

インクカートリッジ１の本体ケース１ａは、筒状外周壁の内部を上下に区画する仕切壁１ｃをその筒状外周壁と一体に形成し、上部の区画をインク室１６とし、また仕切壁１ｃの下側に、下方へ開放した２つの連通室３０，５０を有している。インクカートリッジ１を装着部３に装着したとき、一方の連通室３０にはインク抽出管１２が、他方の連通室５０には大気導入管１３がそれぞれ挿入される。一方の連通室３０の下端開口部は、インク供給口、他方の連通室５０の下端開口部は大気導入口としてそれぞれ機能する。

一方の連通室３０の天井部にあたる仕切壁１ｃには、インク室１６と連通室３０とを連通する連通孔２１が形成され、仕切壁１ｃから連通孔２１を囲んで垂下した筒状壁２２の下端に、連通孔２１を閉塞する薄膜部材３１が、本体ケース１ａと一体に樹脂材料により形成されている。また、他方の連通室５０の天井部にあたる仕切壁１ｃにも、インク室１６と連通室５０とを連通する連通孔２６が形成され、仕切壁１ｃから連通孔２６を囲んで垂下した筒状壁２７の下端に、連通孔２６を閉塞する薄膜部材５１が、本体ケース１ａと一体に樹脂材料により形成されている。これにより、インク室１６内のインクは、後述するように薄膜部材３１，５１が破断されるまでは、本体ケース１ａと蓋１ｂとにより確実に封入されている。大気導入管１３側の薄膜部材５１は、インク抽出管１２側の薄膜部材３１よりも後述する破断部７２との間隔が小さくなるように、筒状壁２７の仕切壁１ｃからの垂下量が筒状壁２２の垂下量よりも大きく形成されている。

また、連通孔２６から筒部材２５がインク室１６内に突出して設けられ、その筒部材２５の上端は、インク室１６内のインク液面よりも上に開口しており、大気導入管１３から導入された大気を筒部材２５を経てインク室１６の上部に導くようにしている。

本体ケース１ａに形成された連通室３０には弁装置２３が固着され、連通室５０には弁装置２４が固着されている。弁装置２３と弁装置２４とは、同一であり、代表して弁装置２３について以下に説明する。

弁装置２３は、ゴム状の弾性部材で一体に製作された支持部材４６と、樹脂材料で構成された弁部材３２とを備えている。支持部材４６は、ほぼ円筒形の外形をなし、その軸線方向の中間部に弁座部４６ａ、その弁座部４６ａよりもインク室１６側に付勢部４６ｂ、付勢部４６ｂとは反対側へ弁座部４６ａから延びる円筒部３５、その円筒部３５の外周に間隔を置いて平行に延びる外周壁３３とを一体に成形して構成される。弁部材３２は、付勢部４６ｂによって弁座部４６ａに当接する方向に付勢されてその付勢部４６ｂ内に収容されている。

外周壁３３は、本体ケース１ａ外部側となる端部に半径方向外方に突起した取付部３３ａを有し、その取付部３３ａよりインク室１６側となる外周壁３３の部分及び付勢部４６ｂが取付部３３ａの外径よりも小さな外径となるよう構成されている。また、連通室３０は、付勢部４６ｂを収納する部分と、その部分に対しインク室１６と反対側に取付部３３ａを収納するために段状面４４を介して外側へ径が大きくなる部分を有している。

弁座部４６ａはその中央に軸線方向に貫通した開口４１を有する。円筒部３５は、インクカートリッジ１が装着部３に装着されたとき、インク抽出管１２に対してシール手段を形成するもので、インク抽出管１２が挿入される誘導路４０を有し、その誘導路４０を開口４１と連通した状態で弁座部４６ａから一体に連接されている。誘導路４０のインク抽出管１２の挿入側端部は、外方に向け拡大するテーパ形に形成されている。

付勢部４６ｂは、弁座部４６ａの外周からインク室１６側に円筒状に立ち上がった側壁部３６と、その側壁部３６と連接し弁部材３２のインク室１６側に当接するように内側に張り出した張出部３７とにより形成され、張出部３７の中央に開口３７ａを有している。付勢部４６ｂは、弁部材３２を弁座部４６ａに当接させる方向に、側壁部３６と張出部３７との弾性力により弁部材３２を付勢し、常態では弁部材３２を弁座部４６ａに密着させている。また、インク抽出管１２が誘導路４０に侵入して弁部材３２をインク室１６側に押し上げることで、側壁部３６が伸び張出部３７が傾斜して弁部材３２と弁座部４６ａとの間にインク流路のための隙間が形成される。

次に、図３を参照して弁部材３２について説明する。弁部材３２は、支持部材４６の弁座部４６ａと当接する底部７０と、その底部７０の外周よりインク室１６側に円筒状に延びる弁側壁部７１と、底部７０の略中心部に弁側壁部７１よりもインク室１６側に突出し、そのインク室１６側の先端が尖形に形成された破断部７２とを備えている。

底部７０は、その外周寄り位置に複数の連通孔３８を上下に貫通して有し、またその弁座部４６ａと対向する端面に、連通孔３８よりも中心側でかつ開口４１よりも外側となる位置に、弁座部４６ａ側に突起し環状に形成された突起部材３９（図２参照）を有している。弁部材３２が支持部材４６内に収納された状態で、弁側壁部７１は、付勢部４６ｂの張出部３７の下面に密着しかつ押圧され、その押圧により、突起部材３９は、弁座部４６ａを弾性変形させてその弁座部４６ａの上面に密着する。

破断部７２は、張出部３７の開口３７ａを通って突出し、先端７６と薄膜部材３１との間に隙間をあけて薄膜部材３１と対向配置される。先端７６は、薄膜部材３１を破断可能な尖形に形成されている。

次に、図４を参照して、インクカートリッジ１がインクジェット記録装置２に装着される場合の弁装置２３の動作を説明する。

インクカートリッジ１が装着部３に装着されると、インク抽出管１２は、誘導路４０内に侵入し（図４（ａ））、誘導路４０内面に、インクの漏出を阻止する状態で密着する。インク抽出管１２と弁部材３２とが当接して弁部材３２がインク室１６側に押されると（図４（ｂ））、付勢部４６ｂの弾性に抗して弁部材３２が弁座部４６ａから離れて押し上げられる。さらに、弁部材３２が押し上げられると、破断部７２の先端７６が薄膜部材３１に当接してその薄膜部材３１を破断する。その結果、インク室１６内のインクは、連通室３０に供給され、弁装置２３の上端の開口３７ａに入り、弁部材３２の連通孔３８から、弁部材３２の下面と弁座部４６ａの上面との間を通り、連通口８１からインク抽出管１２内に入り（インクの流路Ｂ）、記録ヘッド７に供給される。

一方、上記インク抽出管１２の侵入と同時に、大気導入管１３も連通室５０側の弁装置２４に侵入し、同装置内の弁部材３２を押し上げる。大気導入管１３側の薄膜部材５１は、インク抽出管１２側の薄膜部材３１よりも破断部７２の先端７６との間隔が小さいから、インク抽出管１２側の薄膜部材３１よりも早く破断される。

装着したインクカートリッジ１をインクジェット記録装置２から取り外すべく、インクカートリッジ１を装着部３から引き上げると、インク抽出管１２および大気導入管１３が対応する各弁部材３２と離れると共に、付勢部４６ｂの付勢作用によって各弁部材３２は、弁座部４６ａに密着した状態に戻る。このとき、弁部材３２の弁座部４６ａと対向する面には環状の突起部材３９が設けられているので、確実にインク室１６が密閉され、インク漏れが防止される。また、インク抽出管１２側の弁座部４６ａの開口４１近傍に残留しているインクは、その上部が弁部材３２によって閉塞されて大気圧が作用していないことと、誘導路４０が小径（直径約２ｍｍ）であることで、その位置でメニスカスを形成して保持され、外部に垂れることはない。

次に、図５を参照して、第２のインクカートリッジ１００について説明する。図５（ａ）は、インクジェット記録装置２に装着する前の状態を、図５（ｂ）は、インクジェット記録装置２に装着した状態を示すジョイント部分の断面図である。なお、インクカートリッジ１と同じ形状および機能を持つ部分には、同じ部番を付している。

装着部３は、インクカートリッジ１００内に貯留されたインクを抽出する中空状のインク抽出管１２と、インクカートリッジ１００内に大気を供給する開口９１とが配設されている。インク抽出管１２の上端には、内部流路を外周に開口させる連通口８１が形成され、その上端が弁部材３２と当接した状態で内部流路とインク室１６との連通が連通口８１によって確保される。ベース部３ａ上面のインク抽出管１２周囲には、スポンジ等の多孔質弾性体３ｃが配置され、弁装置２３から万が一漏れたインクをその多孔質弾性体によって吸収することができる。インク抽出管１２下端は、インク供給チューブ４と接続されている。

大気供給側では、装着部３に、弁装置２４と対向する位置に凹部３ｄが形成され、凹部３ｄは、インクカートリッジが装着されたとき、シール部６３が嵌合する大きさを有する。この凹部の３ｄの底には、シール部６３よりも内側で操作部材６７の下端と対向しない位置に大気供給口９１が形成されている。装着部を構成する壁の下面には、溝状の大気供給流路９２が形成され、その大気供給流路９２の他端は図示しない大気取入口に接続されている。

インクカートリッジ１００の本体ケース１ａは、筒状外周壁と底壁１ｅとにより上面を開放した形状に形成したインク室１６を有し、底面を覆うキャップ部材１ｆを備える。また、底壁１ｅの下側に、下端開口部をインク供給口、大気導入口とした２つの連通室３０，５０が形成され、連通室３０には弁装置２３が、連通室５０には弁装置２４が固着される。

大気導入側の連通室５０の上部に続いて連通孔２６がテーパー状に形成され、それらに連通して筒部材２５が底壁１ｅから一体に立ち上がって形成され、筒部材２５の上端は、インク室１６内のインク液面よりも上に開口している。

連通室３０とインク室１６との間の底壁１ｅには、その両者を連通する連通孔２１が形成され、その連通孔２１に対向して逆止弁６０が設けられている。逆止弁６０は、連通孔２１の下面に対向する傘状の弾性膜部６０ｂと、その膜部を一端に支持する軸部６０ｃとを合成樹脂材料にて一体成形して構成されている。軸部６０ｃは底壁１ｅの貫通孔に上下摺動可能に挿通され、常態では、膜部６０ｂが連通孔２１と間隔を置いた位置で、膨出部６０ａを底壁１ｅの上面に当接させ、インク室１６から弁装置２３へ向かうインクの流れを可能にしている。インク抽出管１２側からインク室１６へ向かう流れが生じたとき、膜部６０ｂが上昇して連通孔２１を塞ぎ、その流れを阻止する。インクカートリッジは、使用前には減圧状態で包装されているため、インクカートリッジをインクジェット記録装置に装着するとき、仮に大気導入側の弁装置２４よりも先にインク供給側の弁装置２３が開放すると、インク抽出管１２側からインク室１６へ向かう流れが生じることになるので、逆止弁６０によってこれを防止している。

弁装置２３は、実施例のインクカートリッジ１の弁装置２３と同様に、ゴム状の弾性部材で一体に製作された支持部材４６と、樹脂材料で構成された弁部材３２とを備えている。支持部材４６は、インクカートリッジ1の支持部材４６と基本的には同じ構造を有する
ものであり、外周壁３３と取付部３３ａとが弁座部４６ａとほぼ同一平面上に形成されている。その取付部３３ａは、連通室３０，５０の一部として形成された段状面４４と、キャップ部材１ｆとの間に挟んで固定され、それにより、弁装置２３は本体ケース１ａに対して固定されている。付勢部４６ｂは、弁座部４６ａの外周からインク室１６側に円筒状に立ち上がった側壁部３６と、その側壁部３６と連接し弁部材３２のインク室１６側に当接するように内側に張り出した張出部３７とにより形成され、張出部３７の中央に開口３７ａを有している。付勢部４６ｂは、弁部材３２を弁座部４６ａに当接させる方向に、側壁部３６と張出部３７との弾性力により弁部材３２を付勢し、常態では弁部材３２を弁座部４６ａに密着させている。

図６は、弁部材３２の詳細を示す図である。弁部材３２は、インクカートリッジ１の弁部材３２と基本的に同一であって底部７０と、その底部７０の外周より垂直で上方にかつ円筒状に延びる弁側壁部７１とからなる。連通孔３８は、複数箇所において底部７０と弁側壁部７１とに渡って連続して形成されている。底部７０の弁座部４６ａと当接する側には、連通孔３８よりも中心側でかつ開口４１よりも外側となる位置に、突起３９が環状に形成され、弁部材３２が閉じられている場合は、弁座部４６ａと密着する。

弁装置２４は、弁装置２３と同様にゴム状の弾性部材で一体に製作された支持部材４６と、樹脂材料で構成された弁部材６５とを備えている。支持部材４６は、弁装置２３の支持部材４６と同様に弁座部４６ａ、付勢部４６ｂ、取付部３３ａを一体に成形して構成され、これらの機能は弁装置２３のものと同一であるのでその説明を省略する。

弁座部４６ａには、後述する弁部材６５の操作部材６７が挿通される貫通口４１が形成され、弁座部４６ａの下部には貫通口４１の周囲を囲むように円筒状のシール部６３が一体に形成されている。

図７は、弁部材６５の詳細を示す図である。弁部材６５は、図６に示す弁部材３２と同様に、弁部６８に底部５７と、弁側壁部５６とを備え、その他連通路５８などの詳細な構成は、図６を参照して説明した通りであるので、説明を省略する。

この実施例において底部５７は、上面から垂直に立ち上げられた円筒部材６６を有する。インクカートリッジ１００を装着部３に正常に装着したとき、弁座部４６ａから弁部材６５が押し上げられても、円筒部材６６は上端を筒部材２５内面と間隔を置いて位置し、インク室１６と弁座部４６ａの開口４１との連通を確保している。付勢部６３ｂの付勢に抗して必要以上に弁部材６５を上方へ移動した場合には、円筒部材６６の先端が筒部材２５の内面に嵌合し、両者の摩擦力により嵌合状態に保持され、連通室５０とインク室１６との連通を遮断することになる。

また、底部５７は、開口４１から露出する面にその開口４１から垂直に下方に延設された操作部材６７を有する。操作部材６７の外周には軸線方向に延びる複数の凹み６７ａが形成されている。

図５（ａ）は、インクカートリッジ１がインクジェット記録装置２の装着部３に装着される前の状態を示す図であって、操作部材６７の下端は、シール部６３の最下端より少し上方に位置するように配設されている。この状態では、インク供給側の弁部材３２も大気導入側の弁部材６５もそれぞれ支持部材４６の弁座部４６ａに押しつけられていて、各弁装置は、開放されていない。

以上説明したインクカートリッジ１００が装着部３に装着されると、インク抽出管１２が誘導路４０に挿入され、弁部材３２を押し上げる。弁部材３２は、付勢部４６ｂの張出部３７を押し上げ、側壁部３６を伸長させて弁座部４６ａから離れる。その結果、弁部材３２に形成されている連通孔３８を通して、連通室３０とインク抽出管１２とが連通される。

大気導入側は、凹部３ｄの底に操作部材６７の先端が当接し、操作部材６７を介して弁部材６５が弁座部４６ａに対し、相対的に押し上げられる。同時にシール部６３の下端が凹部３ｄの底に密着し、大気導入口９１が開放された弁装置２４を介してインク室１６と連通される。

つぎに、上記２種類のインクカートリッジ１および１００にインクを充填する方法およびその際に使用するインク充填装置１２０について説明する。

図８は、インクカートリッジ１にインク充填装置１２０を装着する前の状態を示す図であり、図９は、インク充填装置１２０を構成する部材の斜視図である。インク充填装置１２０は、治具１２１と、インク注入器１３０と、減圧器１４０とにより構成される。治具１２１は、インクカートリッジ１の底部下面に当接する平板状の基板部１２１ａとインクカートリッジ１の底部側面に当接する立ち上がり部１２１ｂを有し、基板部１２１ａには、弁装置２３、２４を開放操作するための操作部１２２ａ、１２３ａが平行に突出して備えられている。この２つの操作部１２２ａ、１２３ａの間隔は、インクカートリッジ１のインク抽出側の弁装置２３の中心と大気導入側の弁装置２４の中心との間隔に等しく形成されている。これら各操作部１２２ａ、１２３ａは、管状部材１２２、１２３の一部として形成され、管状部材１２２、１２３は、基板部１２１ａに着脱可能に固定されている。

管状部材１２２と管状部材１２３とは、同形状であり、操作部１２２ａ、１２３ａと雄ねじ部１２２ｃ、１２３ｃとノブ１２２ｄ、１２３ｄと接続部１２２ｅ、１２３ｅとにより構成されている。操作部１２２ａは、弁装置２４に挿入される部分であり、大気導入管とほぼ同形状、同寸法の中空管状に形成されている。操作部１２３ａは、弁装置２３に挿入される部分であり、インク抽出管１２とほぼ同形状、同寸法の中空管状に形成されている。

各操作部１２２ａ、１２３ａの先端には、欠切した溝状の連通口１２２ｂ、１２３ｂが４カ所、等間隔に形成され、操作部１２２ａ、１２３ａが弁部材３２と当接したとき内部流路を外部と連通させる。管状部材１２２、１２３は、それぞれ雄ねじ部１２２ｃ、１２３ｃを基板部１２１ａに貫通形成した雌ねじ部１２１ｃに対しねじ込むことにより基板部１２１ａに着脱可能に固定される。ノブ１２２ｄ、１２３ｄは、その着脱のために指で操作される部分である。

管状部材１２２、１２３が基板部１２１ａに固定された状態で、基板部１２１ａにおけるインクカートリッジ１の底部下面との当接面１２１ｄから操作部１２２ａ、１２３ａの先端までの距離Ｌは、基板部１２１ａが当接面１２１ｄをインクカートリッジ１の底部下面と当接させたときに、操作部１２２ａ、１２３ａが弁部材３２を弁座部４６ａから離し、かつ弁部材３２が張出部３７から抜け出すことがない距離である。

操作部１２２ａ、１２３ａの内部流路をインク注入器１３０及び減圧器１４０と接続するための接続部１２２ｅ、１２３ｅは、基板部１２１ａに対して操作部１２２ａ、１２３ａとは反対側に開口し操作部１２２ａ、１２３ａの内部流路と連通して設けられている。その接続部１２２ｅ、１２３ｅにインク注入器１３０及び減圧器１４０を着脱可能に接続するため、その両者の嵌合部分に雄ねじ部及び雌ねじ部が形成されている。

インク注入器１３０と減圧器１４０とは、同一形状のものでもよく、ここでは、注射器のように液体または気体を貯留する容器１３０ａ、１４０ａとピストン１３０ｂ、１４０ｂを有し、容器１３０ａ、１４０ａの一端に連結口１３０ｃ、１４０ｃを開口し、その連結口とピストンとの間にポンプ室を形成した構成としている。連結口１３０ｃ、１４０ｃは、治具１２１の接続部１２２ｅ、１２３ｅに嵌合し、容器１３０ａ、１４０ａ内と操作部１２２ａ、１２３ａの内部流路とを連通させる。インク注入器１３０は、ポンプ室すなわちインク貯留部１３０ｅを拡大する方向にピストン１３０ｂを引いてそのインク貯留部１３０ｅ内にインクを貯留し、インク貯留部１３０ｅを圧縮する方向にピストン１３０ｂを押してインク室１６内にインクを押し出すことができる。減圧器１４０は、ポンプ室を縮小した状態から拡大する方向にピストン１４０ｂを引くことにより気体を吸引することができる。

図８は、インクカートリッジ１とインクカートリッジ１に装着される前のインク充填装置１２０とを示すものであって、操作部１２２ａに対応する接続部１２２ｅには、減圧器１４０が、操作部１２３ａに対応する接続部１２３ｅにはインク注入器１３０が接続され、減圧器１４０は、ポンプ室の容積を縮小した状態で、インク注入器１３０は、インク貯留部１３０ｅにインクを充満した状態にある。また、インクカートリッジ１は、薄膜部材３１、５１が破断され、インク室１６内のインクが消費された状態にある。

インク充填装置１２０に、インクカートリッジ１を装着する際は、操作部１２２ａ、１２３ａを弁装置２３，２４の誘導路４０に挿入し、治具１２１の当接面１２１ｄをインクカートリッジ１の底部に当接させる。このとき、操作部１２２aは、大気導入側の弁装置２４の誘導路４０内面に密着する。さらに操作部１２２ａの上端が弁部材３２と当接して弁部材３２をインク室１６側に押し、図４（ｂ）で示す状態と同様に、付勢部４６ｂの弾性に抗して弁部材３２を弁座部４６ａから離す、すなわち、弁装置２４を開放位置に保持する。このことによりインク室１６を、連通孔２６、弁装置２４および操作部１２２ａの内部流路を介して減圧器１４０と連通させる連通路を形成する。

一方、操作部１２３ａは、同様にインク供給側の弁装置２３の誘導路４０内面に密着する。さらに操作部１２３ａの上端が弁部材３２と当接して弁部材３２をインク室１６側に押し、付勢部４６ｂの弾性に抗して弁部材３２を弁座部４６ａから離す、すなわち弁装置２３を開放位置に保持する。このことによりインク室１６を、連通孔２１、弁装置２４および操作部１２３ａを介してインク注入器１３０と連通させる連通路を形成する。

上記状態で、減圧器１４０のピストン１４０ｂをポンプ室を拡大する方向へ引くと、インク室１６内が減圧され、インク注入器１３０のインク貯留部１３０ｅ内のインクがインク室１６内に充填される。このとき、インク注入器１３０のピストン１３０ｂを押さなくても、インクがインク室に充填される。同時に、ピストン１３０ｂを押しインク貯留部１３０ｅを圧縮すると、より速くインクを充填することができる。なお、インク容器１ａは、透明または半透明の樹脂により形成され、インク室１６内に充填されたインクの量を目視することができるので、適切な量のインクが充填されたとき、インクの充填を停止することができる。なお、減圧器１４０を接続せず、接続部１２２ｅを大気に開放し、インク注入器１３０のピストン１３０ｂを押しインク貯留部１３０ｅを圧縮することにより、インクをインク室１６に充填し、そのインクの充填にともなってインク室１６内の空気を、連通孔２６、弁装置２４、操作部１２２ａの内部流路を経て大気に排出することもできる。この場合、大気導入側の弁装置２４に挿入する操作部１２２ａは、中空管状でなく、誘導路４０の内面との間に空気の排出路を確保した寸法の棒状部材であっても差し支えない。

また、減圧器１４０を使用する場合には、ピストン１３０ｂを備えないインク貯留部１３０ｅから接続部１２３ｅに柔軟なチューブを介してインクを供給するように構成することもできる。さらに、大気導入側の弁装置２４からインクを充填し、インク供給側の弁装置２３から空気を排出することもできる。

図１０は、インクカートリッジ１００にインクを充填する場合を示す図である。この場合には、インクカートリッジ１００は、インク抽出側の連通室３０とインク室１６との間に逆止弁６０が備えられているので、大気導入側からインクを充填し、インク供給側から、インク室１６内の空気を外部へ排出する。大気導入側の弁装置２４の弁部材６５には、インクカートリッジ１００の外部へ突出する操作部材６７が形成されている。そこで、インク充填装置１２０には、管状部材１２２に代えて、偏平な管状部材１２５を装着する。この管状部材１２５は、図１０（ｂ）に、その斜視図を示すように、実施例と同様に雄ねじ部１２５ｃとノブ１２５ｄとを有し、雄ねじ部１２５ｃの平坦な端面を操作部１２５ａとしている。管状部材１２５を軸線方向に貫通する内部流路１２５ｆの一端が操作部１２５ａの偏心位置に開口している。これは、操作部１２５ａに操作部材６７が当接したときに、その内部流路１２５ｆの開口端が塞がれないようにするためである。流路１２５ｆの他端は実施例と同様にインク注入器１３０が着脱可能に接続される接続部１２５ｅに接続している。治具１２１のインクカートリッジ側の面には、操作部１２５ａを含んで窪み形成された窪み１２１ｅが設けられ、インクカートリッジが装着された場合には、この窪み１２１ｅにシール部６３が嵌め込まれ、そのシール部の先端が弾性変形して窪み１２１ｅに密着し、外側に対してシールされる。

また、操作部１２５ａとインクカートリッジ底部が当接する治具１２１の当接面１２１ｄとは、その当接面１２１ｄがインクカートリッジに当接したとき、弁部材６５の操作部材６７をその下端に当接して押し上げ、弁部材６５が弁座部４６ａから離れ、かつ円筒部材６６が筒部材２５の内面及び連通孔２６からも離れた位置に移動させ保持する寸法関係にある。

治具１２１は、実施例における治具と同じものが用いられ、インク供給側に接続される操作部１２３ａを有する管状部材１２３も、実施例における管状部材と同じものが用いられる。この操作部１２３ａに対応する接続部１２３ｅには、減圧器１４０がポンプ室を縮小した状態で接続され、操作部１２５ａに対応する接続部１２５ｅには、インク注入器１３０がインク貯留部１３０ｅにインクを充満した状態で接続される。実施例と同様にこのインク充填装置１２０をインクカートリッジ１００に装着し、当接面１２１ｄをインクカートリッジの底部に当接させたとき、操作部１２３ａの端面が弁部材３２を押し上げ、弁装置を開放状態に保持する。一方弁部材６５の操作部材６７の先端は操作部１２５ａに当接し、弁部材６５が弁座部４６ａから離れる。その結果、接続部１２５ｅが内部流路１２５ｆ、弁部材６５と弁座部４６ａとの間、連通孔４８、円筒部材６６と筒部材２５の内面及び連通孔２６との間を経てインク室１６の上部に達する連通路が形成される。

この状態で、ピストンを引き減圧器１４０のポンプ室の容積を拡大することで、逆止弁６０が連通孔２１から連通室３０方向への空気の流れを許容する位置に移動し、実施例と同様にインク貯留部１３０ｅ内のインクをインク室１６に充填することができる。

なお、この実施例においても、実施例と同様に減圧器１４０を接続せず、接続部１２３ｅを大気に開放しておき、インク注入器１３０側からインクをインク室１６に圧入し、そのインクの充填にともなってインク室１６内の空気を、接続部１２３ｅから大気に排出することもできる。この場合、インク供給側の弁装置２３に挿入する操作部１２３ａは、中空管状でなく、誘導路４０の内面との間に空気の排出路を確保した寸法の棒状部材であっても差し支えない。

また、減圧器１４０を使用する場合には、ピストン１３０ｂを備えないインク貯留部１３０ｅから接続部１２５ｅに柔軟なチューブを介してインクを供給するように構成することもできる。さらに、大気導入側からインク室内の空気を排出し、インク供給側からインクを充填することもできる。この場合、操作部１２３ａから注入したインクの速度で逆止弁６０が連通孔２１を塞ぐ方向に強く移動しないように、インクを緩やかに注入する。

さらに上記両実施例では、インク充填装置１２０を、図８または１０のようにインクカートリッジに対して下側から装着してインクを充填、あるいはインクカートリッジを倒立させて上側に装着して上側からインクを充填、あるいはインクカートリッジを横向きにして横からインクを充填することもできる。

なお、上記両実施例においてインク注入側のインク注入器、接続部、操作部及びその内部流路は、請求項の供給手段に、大気排出側の減圧器、接続部、操作部及びその内部流路は、請求項の開放手段にそれぞれ対応する。

以上説明したように、本発明のインク充填方法によれば、インクカートリッジのインク供給側および大気導入側にそれぞれ備えられている弁部材を移動することにより弁を開放し、一方の弁部材を介してインク室内の気体を排出し、他方の弁部材を介してインク室内にインクを充填することができる。したがって、インクの充填を速く効率的に行うことができ、ドリルなどを用いてインクカートリッジの容器に開口を形成するなどの方法に比べ、作業が簡単である。

また、本発明のインク充填装置およびインク充填用の治具を用いることにより、簡単な作業で、適切にしかも速く、消費されたインクカートリッジにインクを充填することができる。また、従来のドリルなどによりインクカートリッジのケースに開口を形成するもののように、ケースに開口を形成する際に発生する切りくずによりヘッドの吐出口を詰まらせるなどの問題もなく、簡単な作業でインクを充填することができる。

以上、実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

例えば、上記実施例では、インク充填装置は、供給手段と開放手段とを一体に備えるものとしたが、それぞれを別体に形成するようにしてもよい。

また、上記実施例では、インク充填装置は、本体に操作部材や当接部材を着脱自在に取付けることを可能とし、インクカートリッジの色やインクカートリッジの種類に応じて交換可能としたが、これの部材を一体とし、インクカートリッジの色やインクカートリジの種類に応じたインク充填装置としてもよい。

また、インク注入器、減圧器は、ピストン式のものだけでなく、公知の各種のポンプまたは流体移送手段を用いることができる。

〔１〕ケース内にインクを貯留するインク室を備え、そのケースの一側に、前記インク室内に大気を導入するための大気導入口、及び前記インク室内のインクを記録装置本体に供給するためのインク供給口をそれぞれ開口し、その大気導入口及びインク供給口を常態ではそれぞれ閉塞する方向に付勢され、記録装置に装着されたとき開放される第１及び第２の弁部材を有するインクカートリッジに対しインク貯留部からインクを充填するために使用される治具であって、前記大気導入口及びインク供給口の一方に対応する前記第１の弁部材を開放位置に移動させる第１の操作部、及び前記大気導入口及びインク供給口の他方に対応する前記第２の弁部材を開放位置に移動させる第２の操作部を有し、前記第１及び第２の弁部材を開放位置に移動させたとき、前記大気導入口及びインク供給口の一方を介して前記インク室内にインクを供給する第１の連通路を形成し、他方を介して前記インク室内の気体を排出可能にする第２の連通路を形成し、前記第１の操作部及び前記第２の操作部の一方に装着される注射器は、前記第２の連通路を介して前記インク室内の気体を排出して前記インク室と前記インク貯留部とに圧力差を生じさせ、前記インク室内から排出された気体の体積に基づいて、前記第１の連通路を介して前記インク貯留部から前記インク室にインクを充填するインク充填用の治具。

〔２〕前記〔１〕に記載のインク充填用の治具であって、前記第１の連通路は、前記インク室内に充填するインクを貯留したインク貯留部を接続可能な接続部を有するインク充填用の治具。

〔３〕前記〔１〕または〔２〕に記載のインク充填用の治具であって、前記第２の連通路は、前記インク室内から気体を排出し減圧する減圧手段を接続可能な接続部を有するインク充填用の治具。

〔４〕前記〔２〕に記載のインク充填用の治具であって、さらに、前記インクカートリッジのケースの一側に当接する当接面を有し、該当接面を前記ケースの一側に当接させたとき、前記第１及び第２の操作部が前記第１及び第２の弁部材をそれぞれ開放位置に保持するインク充填用の治具。

〔５〕前記〔１〕乃至〔４〕に記載のインク充填用の治具であって、前記インクカートリッジは、前記インク供給口から前記インク室に向かうインクの流れを阻止する逆止弁を備えており、前記第１の連通路を前記大気導入口に対応して形成し、前記第２の連通路を前記インク供給口に対応して形成するインク充填用の治具。

〔６〕前記〔５〕に記載のインク充填用の治具であって、前記インクカートリッジは、前記大気導入口に対応した第１の弁部材が、前記開放位置からさらに前記インク室側に移動したときに前記大気導入口と前記インク室との連通を遮断する位置に移動可能であり、前記当接面が前記ケースの一側に当接したとき、前記第１の弁部材に対応する前記第１の操作部が前記第１の弁部材を前記開放位置と前記遮断位置との間に保持するインク充填用の治具。

〔７〕前記〔１〕乃至〔６〕に記載のインク充填用の治具であって、前記第１及び第２の弁部材はそれぞれ、該弁部材の一方の面と当接する弁座部、その弁座部の外周から立ち上がって前記弁部材の一方の面と反対側に当接し前記弁部材を前記弁座部と当接する方向に付勢する付勢部を、ゴム状の弾性材料で一体に製作した支持部材内に保持されており、前記第１及び第２の操作部が、前記第１及び第２の弁部材を前記付勢部による付勢に抗して、前記弁座部から離れる方向に移動させるインク充填用の治具。

〔８〕前記〔１〕乃至〔７〕に記載のインク充填用の治具であって、前記第１及び前記第２の操作部のうち前記第１の連通路を形成する側に対応する一方は、他方に対して着脱可能に接続されているインク充填用の治具。

〔９〕インクを貯留するインク室を有するインクカートリッジの一側にインク室を大気に連通させる大気導入口と前記インク室のインクを外部に供給するインク供給口とを設け、該大気導入口及びインク供給口に常態ではそれぞれ閉塞する方向に付勢され、記録装置本体に装着されたとき、開放可能な第１及び第２の弁部材を設けた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であって、前記大気導入口及びインク供給口の一方に前記第１及び第２の弁部材の一方を開放させる治具を装着する工程と、該治具を介して内部容積を変化可能なピストンを有する注射器を接続する工程と、前記容器の内部容積が増える方向に前記ピストンを移動させて前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引させる工程と、前記容器に吸引された気体の量に基づいて、前記大気導入口及びインク供給口の一方を介して、前記インク貯留部から前記インク室にインクを充填する工程とを含むインク充填方法。

インクジェット記録装置を示した概略図である。第１のインクカートリッジのジョイント部分の断面図である。第１のインクカートリッジの弁部材を拡大して示す斜視図である。インク抽出管と弁装置との関係を説明する動作説明図であり、（ａ）は、弁部材を開放する前の状態、（ｂ）は、弁部材を開放した状態を示す。第２のインクカートリッジを記録装置の装着部に装着する前の状態（ａ）と装着後の状態（ｂ）を示す断面図である。第２のインクカートリッジの弁部材を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図、（ｄ）はＣ−Ｃ断面図、（ｅ）は底面図である。第２のインクカートリッジの操作部材を備えた弁部材を示す図を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。第１のカートリッジにインクを充填する方法を説明するための図である。インク充填装置を構成する部材を示す斜視図で、（ａ）は治具、（ｂ）は管状部材１２２、１２３である。（ａ）は、第２のインクカートリッジにインクを充填する方法を説明するための図で、（ｂ）は管状部材１２５の斜視図である。

符号の説明

１、１００インクカートリッジ
２インクジェット記録装置
３装着部
１２インク抽出管
１３大気導入管
１６インク室
２３，２４弁装置
３０連通室（インク供給側）
３１，５１薄膜部材
３２、６５弁部材
５０連通室（大気導入側）
６０逆止弁
１２０インク充填装置
１２１治具
１２１ｄ当接面
１２２ａ、１２３ａ、１２５ａ操作部
１３０インク注入器
１４０減圧器

Claims

インクを貯留するインク室を有するインクカートリッジの一側にインク室を大気に連通させる大気導入口と前記インク室のインクを外部に供給するインク供給口とを設け、該大気導入口及びインク供給口に常態ではそれぞれ閉塞する方向に付勢され、記録装置本体に装着されたとき開放可能な第１及び第２の弁部材と、前記インク供給口から前記インク室に向かうインクの流れを阻止する逆止弁と、を備えたインクカートリッジにインクを充填するインク充填装置であって、
前記インクカートリッジの一側壁側に当接させたとき、前記大気導入口及びインク供給口に対応する前記第１及び第２の弁部材の少なくとも一方を開放位置に移動させる操作部と、前記第１の弁部材又は第２の弁部材及び当該治具の連通路を介して前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引可能、及びインクを充填可能とするため前記操作部を開放位置に保持する保持部を備えた治具と、前記治具を介して接続され、容器及び該容器の内部容積を変化可能なピストンを有する注射器と、インクを貯留するインク貯留部とを備え、前記容器の内部容積が増える方向に前記ピストンを移動させて前記治具の連通路、前記第１の弁部材及び大気導入口、又は前記第２の弁部材と逆止弁及びインク供給口を介して前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引させ、前記容器に吸引された気体の量に基づいて、前記治具の連通路、前記第１の弁部材及び大気導入口を介して、前記インク貯留部から前記インク室にインクを充填するインク充填装置。
インクを貯留するインク室を有するインクカートリッジの一側にインク室を大気に連通させる大気導入口と前記インク室のインクを外部に供給するインク供給口とを設け、該大気導入口及びインク供給口に常態ではそれぞれ閉塞する方向に付勢され、記録装置本体に装着されたとき、開放可能な第１及び第２の弁部材を設けたインクカートリッジにインクを充填するインク充填装置であって、
前記大気導入口及びインク供給口に対応する前記第１及び第２の弁部材少なくとも一方を開放させる治具を介して接続され、容器及び該容器の内部容積を変化可能なピストンを有する注射器と、インクを貯留するインク貯留部とを備え、
前記治具は、前記インク室と前記注射器の容器とを連通させる第１の連通路と前記インク貯留部と前記インク室を連通させる第２の連通路を備えており、
前記治具をインクカートリッジに装着したとき、前記大気導入口及びインク供給口の一方に対応する前記第１及び第２の弁部材を開放位置に移動させ、前記第１の弁部材又は第２の弁部材を介して前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引可能とする第２の操作部と、
前記治具をインクカートリッジに装着したとき、前記大気導入口及びインク供給口の他方に対応する前記第１の弁部材又は第２の弁部材を開放位置に移動させ、前記第１の弁部材又は第２の弁部材を介して前記インク貯留部から前記インク室にインクを供給可能とする第１の操作部と、
前記第１及び第２の操作部が前記第１及び第２の弁部材を開放位置に保持する保持部と、を有し、
前記注射器の容器の内部容積が増える方向に前記ピストンを移動させて前記インク室から前記注射器の容器に気体を吸引させ、
前記注射器の容器に吸引された気体の量に基づいて、前記大気導入口及びインク供給口の一方を介して、前記インク貯留部から前記インク室にインクを充填するインク充填装置。
請求項１又は２に記載のインク充填装置であって、
前記インクカートリッジは、前記インク供給口から前記インク室に向かうインクの流れを阻止する逆止弁を備えており、
前記インク貯留部は、前記第１の連通路を介して前記大気導入口に接続されるインク充填装置。
請求項１乃至３に記載のインク充填装置であって、
前記大気導入口に対応した第２の弁部材の第２操作部は、インクカートリッジの一側から突出する凸部を有するインク充填装置。