JP5780785B2 - 負圧発生部材の挿入方法および負圧発生部材挿入装置 - Google Patents

Description

本発明は、負圧発生部材の挿入方法および負圧発生部材挿入装置に関する。

液体を吐出する液体吐出装置には、一般的に、インク等の液体を液体吐出ヘッドに供給する供給系が設けられ、この供給系の上流には、液体を保持する液体収納容器が脱着自在に接続されている。液体収納容器に求められる品質としては、液体収納容器の液体収容室に存在する気泡の体積量少がないことが高品質とされている。なぜなら、液体収容室内に存在する気泡は、温度上昇や気圧低下により膨張する。そして、膨張した容積分の液体が液体収容室から液体収納容器内の負圧発生部材収容室へ流れ込み、流れ込んだ液体は負圧発生部材によって吸収される。しかし、液体収容室から負圧発生部材収容室へ液体が流れ込むことにより、負圧発生部材の液体保持力を超えてしまうと、液体供給口より液体漏れを起こしてしまう。従って、これら液体収納容器の液体充填において液体収容室内に存在する気泡の体積管理は品質に大きく影響することとなる。これらの液体収納容器の製造において、負圧発生部材の挿入は、特許文献１を用いて行い、液体充填は特許文献２の充填方法を用いて行なわれる。

特開２００２−２２５３０８号公報 特開平１１−４８４９０号公報

しかし、前述の特許文献２に記載された技術を用いて液体充填を行なった場合、以下のような課題が生じる。つまり、大気導入溝を有する壁近傍部の負圧発生部材に空気が混ざり合った状態で液体が浸透している状態になることがある。この現象は液体充填プロセスの大気開放時に発生することがわかっている。このような、大気開放時に気体を液体収容室へと取り込む現象により、想定以上の気体が液体収容室へ入り込み、液体収納容器としての品質を満足できなくなってしまうことがある。

また、大気開放時に気体が液体収容室へと入り込まなかった場合でも、壁近傍部の負圧発生部材に気体と液体が混在した状態ができ、気体が通りやすい状態になってしまう。この状態の液体収納容器に衝撃が加わると、壁近傍部の液体と空気が混在した空間を液体収容室の液体で満たそうとして気液交換が起こり、結果的には液体収容室の気体が増加して品質を満足できなくなってしまう。

特許文献２の液体充填において、壁近傍部の負圧発生部材に液体と空気とが混在した状態を防止する為には、２通りの防止方法が考えられる。１つ目は、大気開放する際に時間をかけて行なうことにより、大気開放時の大気による液体押し付け力を弱くして、液体収容室への液体流入速度を遅くし、負圧発生部材全体から液体収容室へ液体を送り込む方法である。しかしこの方法では、大気開放の時間を数十秒以上取る必要があり、生産性に問題が生じる。２つ目は、大気導入溝を有する壁に負圧発生部材を強く密着させることにより、壁近傍部の負圧発生部材の密度を高め、流抵抗を大きくする方法である。壁近傍部の流抵抗が大きくなれば、液体収容室への液体流入速度を遅くでき、負圧発生部材全体から液体収容室へ液体を送り込む事が出来る。しかし、従来の負圧発生部材の挿入方法では、壁近傍部の負圧発生部材の密度を他の部位と比較して積極的に高めて挿入することは困難である。

よって本発明は、壁近傍部の負圧発生部材の密度を高められる負圧発生部材の挿入方法を提供することを目的とする。

そのため本発明の挿入方法は、負圧発生部材収容室と液体収容室との連通部および前記液体収容室に大気を導入する大気導入溝が形成された仕切り壁と、該仕切り壁が仕切ることによって形成された前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室と、を備えた液体収納容器の、前記負圧発生部材収容室へ、該負圧発生部材収容室における前記仕切り壁に垂直方向の内側寸法よりも大きく、形を合わせて、作られた負圧発生部材を挿入する挿入方法において、前記負圧発生部材における、前記仕切り壁と対向する面に設けられた支持部材に当接する面の挿入時の先端部を支点として、前記負圧発生部材を前記負圧発生部材収容室に挿入した際に、前記負圧発生部材が前記仕切り壁に当接する第１の面を前記負圧発生部材収容室に挿入するように予め定められた角度に回転させる第１の回転工程と、該第１の回転工程で回転した角度を保持しつつ、前記負圧発生部材を前記負圧発生部材収容室へ挿入する第１の挿入工程と、該挿入工程にて挿入された状態で、前記仕切り壁の端部に当接している前記負圧発生部の前記第１の面の挿入時の後端部を支点として、前記第１の回転工程と逆方向に前記第１の回転工程と同一角度まで回転させる第２の回転工程と、該第２の回転工程の後の前記負圧発生部材の挿入方向における前面を負圧発生部材収容室の底面に当接させる第２の挿入工程と、を備えることを備えることを特徴とする。

本発明によれば挿入方法は、負圧発生部材における、仕切り壁と対向する面に設けられた支持部材に当接する面の挿入時の先端部を支点として、負圧発生部材を負圧発生部材収容室に挿入するように、予め定められた角度に回転させる（第１の回転工程）。その回転した角度を保持しつつ、負圧発生部材を負圧発生部材収容室へ挿入する。（第１の挿入工程）。挿入された状態で、仕切り壁における挿入側端部に当接している前記負圧発生部の第１の面の挿入時の後端部を支点として、第１の回転工程と逆方向に第１の回転工程と同一角度まで回転させる（第２の回転工程）。負圧発生部材を負圧発生部材収容室へ挿入して負圧発生部材の挿入方向前面を負圧発生部材収容室底面に当接させる（第２の挿入工程）。これによって、仕切り壁近傍部の負圧発生部材の密度を高められる負圧発生部材の挿入方法を実現することができる。

（ａ）から（ｄ）は、液体収納容器の負圧発生部材挿入方法概略図である。 液体収納容器に負圧発生部材を挿入する様子を示した上面図である。 負圧発生部材を負圧発生部材収容室の凹部に挿入する過程を示した図である。 負圧発生部材を凹部に挿入する際の負圧発生部材の動きを示した図である。 （ａ）、（ｂ）は負圧発生部材を挿入する前と後の状態を示した図である。 負圧発生部材挿入装置の一例を示した図である。 一般的な液体収容容器を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明するが、先ず一般的な液体収容容器の構成について説明する。
図７は、一般的な液体収容容器を示した図である。液体収容容器は、インク等の液体を液体収納容器内から外部へと供給する液体供給部２１０を備えている。さらに液体収容容器には、負圧発生部材１３０を収容する負圧発生部材収容室の凹部と液体収容室の凹部とが、連通部２２０および大気導入溝２７０を備えた仕切り壁とともに一体に成形されている。また、液体収納容器の上部は、上壁として共通のカバー部材２３０により覆われている。カバー部材２３０の負圧発生部材収容室に対応する部分には、液体消費に伴う容器への大気導入を行う為の大気連通部２４０が設けられ、液体収容室に対応する部分には、液体充填穴２５０が設けられている。

このような構成の液体収納容器に液体を充填する際に、液体収納容器内の減圧状態を大気連通部より大気開放すると、大気圧により、充填されている液体が全体的にカバー部材２３０と対向する方向へ押しつけられる。押しつけられた液体は、負圧発生部材１３０に吸収された液体の、連通部２２０近傍部から先に液体収容室に流れ込み、減少した液体を補う為に負圧発生部材全体から連通部２２０近傍部に液体が集まってくる。この時に壁近傍部において負圧発生部材１３０の密度が適正でない場合には、壁近傍部の流抵抗が小さくなり、液体収容室への液体の流入速度が速くなる。液体の流入速度が速くなると負圧発生部材全体からの液体収容室への流入以外に大気連通部から空気が液体収容室へ流れ込んでいき、壁近傍部の負圧発生部材に液体と空気が混在した状態になることがわかった。

図１（ａ）から（ｄ）は、本発明を適用する液体収納容器８０の負圧発生部材挿入方法概略図であり、図２は、その液体収納容器８０に負圧発生部材１３０を挿入する様子を示した上面図である。負圧発生部材１３０を液体収納容器８０に挿入する際は、先ず負圧発生部材収容室の凹部９１と液体収容室の凹部９２とが連通する連通部９３および不図示の大気導入溝を備えた仕切り壁２９０と共に一体成形されている容器本体１００を固定部材により固定する。そして、容器本体１００の負圧発生部材収容室の凹部９１の仕切り壁２９０に対向する面（以下短手面という）近傍には、負圧発生部材導入ガイド１０２を配置する。さらに、負圧発生部材収容室の凹部９１の仕切り壁と直交する面（以下長手面という）近傍には、負圧発生部材１３０を圧縮する圧縮部材１１０を配置する。

そして、負圧発生部材収容室の凹部９１の内側寸法よりも大きく作られた負圧発生部材１３０を、長手面から圧縮部材１１０で、凹部９１の内側寸法よりも小さい寸法に圧縮する。その後、圧縮した負圧発生部材１３０の短手面を、負圧発生部材導入ガイド１０２に当接させる。この時、負圧発生部材１３０の上面が、凹部９１の底面と平行且つ、図１（ａ）に示すように、負圧発生部材１３０の長手面中心１０７が、負圧発生部材収容室の長手面中心１０６より液体収容室側へ数ミリ程度寄った状態に配置（位置を決定）する。

次に、負圧発生部材挿入部材（以下、単に挿入部材あるいは回転挿入手段という）１０１を負圧発生部材１３０の上面に当接させる。そして図１（ｂ）に示すように、短手面側の負圧発生部材下側稜線１０５（挿入時の先端部の稜線）を回転支点１０８とし、この点を支点として負圧発生部材押圧面の仕切り壁側が下降するように回転（第１の回転）させる。その際の回転角度は、負圧発生部材１３０の寸法によって異なるが、長手面の対角線Ｒが凹部９１の底面と平行になる角度近傍が望ましい。このように負圧発生部材１３０を回転させ、挿入した際に仕切り壁２９０と当接する負圧発生部材１３０の面（第１の面）が凹部９１の内部に入るようにし、負圧発生部材上側稜線１０３が仕切り壁２９０の上部に当接するまで移動する。その後挿入部材１０１の回転角度を維持しつつ、負圧発生部材稜線１０３が凹部９１に入り込むまで負圧発生部材収容室の底面に垂直方向下方に挿入（第１の挿入）する。

図３は、負圧発生部材１３０を負圧発生部材収容室の凹部９１に挿入する過程を示した図であり、図４は、負圧発生部材１３０を負圧発生部材収容室の凹部９１に挿入する際の負圧発生部材１３０の動きを示した図である。図３の状態の際、負圧発生部材１３０の稜線１０３および１０５の部分は圧縮され、圧縮部位１１１ａ、１１１ｂが圧縮された状態となる。圧縮部位１１１ａ、１１１ｂが圧縮された後、負圧発生部材１３０の上面の仕切り壁２９０と接する部位（負圧発生部材１３０の面（第１の面）における挿入方向の後端部）を回転支点１０９として、これを支点として回転する。その際、負圧発生部材１３０の上面が負圧発生部材収容室の凹部９１の底面と平行になるように、前回の回転の逆方向へ同一角度で回転（第２の回転）させる。その後、負圧発生部材１３０の挿入方向における前面が負圧発生部材収容室の凹部９１の所望の位置に達するまで垂直に挿入（第２の挿入）する。

このように、回転支点１０８を支点として第一の回転工程で負圧発生部材を回転させ、その後回転支点１０９を支点として第二の回転をおこなう。すると負圧発生部材中心点は、図に示す軌跡１３２で移動し、負圧発生部材１３０の仕切り壁２９０側が圧縮された状態となる。負圧発生部材１３０の中心は、回転動作をすることで中心線１３１ａから中心線１３１ｂへと移動することになり、負圧発生部材１３０の仕切り壁２９０側を意図的に圧縮した状態で挿入することが可能である。

なお、負圧発生部材１３０の挿入後においては、負圧発生部材収容室の凹部９１を形成する周囲の壁内面と負圧発生部材１３０との摩擦力によって、負圧発生部材１３０における仕切り壁２９０側の高圧縮状態は維持されている。つまり周囲の壁内面と負圧発生部材１３０との間は、負圧発生部材１３０の高圧縮状態を十分に維持可能な摩擦力が生じる状態になっている。

図５（ａ）は、負圧発生部材１３０を負圧発生部材収容室へ挿入する前の状態を示した図であり、図５（ｂ）は、負圧発生部材１３０を負圧発生部材収容室へ挿入した後の状態を示した図である。実験によると図５（ａ）に示すように、負圧発生部材１３０の長手面を均等に１２ｍｍのブロックｐからブロックｓの４つのブロックに分け、負圧発生部材長手面全長よりも２ｍｍ小さい負圧発生部材収容室へと、本実施例の挿入方法で挿入した。
その結果、図５（ｂ）に示すように、ブロックｐ、ブロックｑ、ブロックｒのブロック部は１２ｍｍよりも僅かに小さい寸法へと圧縮され、ブロックｓのブロック部は１１ｍｍに圧縮されて挿入されていた。このように、仕切り壁２９０側における負圧発生部材１３０の圧縮率を高くすることで、仕切り壁２９０に対する負圧発生部材１３０の密着を高めることが可能となる。なお、前述した負圧発生部材導入ガイド１０２は、厚みおよび負圧発生部材収容凹部の深さに対する侵入量を変化させることで、仕切り壁側の負圧発生部材密着状態を変化させることが可能である。

このように、負圧発生部材１３０を負圧発生部材収容室へと挿入する際に、所定の回転角まで回転させながら挿入し、その回転角を維持しながら負圧発生部材収容室の底部まで挿入し、さらに、前回とは逆の方向に負圧発生部材１３０を回転させて挿入を行なう。これによって、負圧発生部材１３０における壁近傍部の密度を高めて挿入することができた。

次に、本発明による負圧発生部材１３０の挿入を実施するための挿入装置の構成について以下に説明する。
図６は、負圧発生部材挿入装置の一例を示した図である。負圧発生部材１３０の長手面側に、負圧発生部材を圧縮する圧縮部材１１０ａ、１１０ｂが配置され、負圧発生部材１３０の短手面側には、負圧発生部材導入ガイド（以下、単に導入ガイドという）１０２が配置されている。また、負圧発生部材の短手面に対向する位置には、位置決め機構５０１が配置されている。圧縮部材１１０ａ、導入ガイド（支持部材）１０２、位置決め機構５０１は同一のＺ軸駆動ユニット上に配置され、負圧発生部材１３０を圧縮して位置決めする準備段階と、負圧発生部材１３０挿入時の挿入段階とでは、Ｚ軸方向の位置を変化させることが可能である。圧縮部材１１０ａおよび導入ガイド１０２は、Ｚ軸駆動ユニット上で固定されている。圧縮部材１１０ｂはシリンダー等の駆動ユニットを持ち、前進点で本圧縮、中点で仮圧縮、後退点で開放の動作をおこなう。

なお、開放状態における圧縮部材１１０ａと１１０ｂとの間隔は、負圧発生部材１３０の無圧縮状態の寸法よりも大きく、仮圧縮状態における間隔は、負圧発生部材１３０を保持できる程度の圧縮状態にする。これにより、負圧発生部材１３０を供給、仮圧縮（保持）、本圧縮の一連の動作をスムーズに行なう。

負圧発生部材１３０を本圧縮した後、シリンダー等の駆動ユニットを持つ位置決め部材により、負圧発生部材１３０を導入ガイドに寄せて、所望の位置に位置決めする。このとき、位置決め部材の前進位置は、対向する位置にある導入ガイド１０２との間隔を、負圧発生部材１３０と同等のサイズにして、負圧発生部材１３０を変形させないように配慮して配置する。負圧発生部材１３０の圧縮および位置決め後、圧縮部材１１０ａおよび導入ガイド１０２を下降させ、導入ガイド１０２を液体容器の負圧発生部材収容室の凹部９１へ挿入する。圧縮部材１１０ａ、１１０ｂは、上部に強度を持たせて圧縮部位として利用し、下部は０．５ｍｍ程度の薄板として、長手面側の導入部材として利用することも可能である。このように、負圧発生部材１３０の圧縮、位置決めといった準備段階を経て、挿入段階へと移行する。

挿入部材１０１は、Ｚ軸駆動部および負圧発生部材１３０を押圧面の角度を変化させる機構を有し、負圧発生部材１３０を負圧発生部材収容室へと挿入する過程で、押圧面の角度を変化させることで、負圧発生部材１３０を所望の角度に回転させることができる。挿入部材１０１は、図６に示すように、挿入部材１０１に挿入軸５０２および挿入軸５０３が連結される。挿入部材１０１の挿入軸５０２側の穴を長穴、挿入軸５０３側の穴を丸穴とし、挿入部材１０１の穴と各挿入軸の穴にシャフトを通して連結される。挿入軸にはそれぞれＺ軸モータ５０４、５０５が連結され、個別に駆動することが可能である。この機構により、挿入部材１０１の押圧面を水平に移動させたいときには、両軸を同一スピードで移動させ、回転させるときには片方の軸のみ移動させるか、若しくは２つの軸にスピード差を設けて移動させることで、所望の回転角で負圧発生部材の挿入が可能である。挿入部材１０１で所望の位置まで負圧発生部材１３０を挿入した後、導入ガイド１０２、挿入部材１０１の順で負圧発生部材収容室から退避させる。これらの機構の一連の動作を制御装置で制御可能な負圧発生部材１３０の挿入装置によって、本実施形態の負圧発生部材１３０の挿入方法が実現可能である。

９１ 凹部
１０１ 挿入部材
１０２ 導入ガイド
１１０ 圧縮部材
１３０ 負圧発生部材
２９０ 仕切り壁

Claims (3)

1. 負圧発生部材収容室と液体収容室との連通部および前記液体収容室に大気を導入する大気導入溝が形成された仕切り壁と、該仕切り壁が仕切ることによって形成された前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室と、を備えた液体収納容器の、前記負圧発生部材収容室へ、該負圧発生部材収容室における前記仕切り壁に垂直方向の内側寸法よりも大きく、形を合わせて、作られた負圧発生部材を挿入する挿入方法において、
   前記負圧発生部材における、前記仕切り壁と対向する面に設けられた支持部材に当接する面の挿入時の先端部を支点として、前記負圧発生部材を前記負圧発生部材収容室に挿入した際に、前記負圧発生部材が前記仕切り壁に当接する第１の面を前記負圧発生部材収容室に挿入するように、予め定められた角度に回転させる第１の回転工程と、
   該第１の回転工程で回転した角度を保持しつつ、前記負圧発生部材を前記負圧発生部材収容室へ挿入する第１の挿入工程と、
   該挿入工程にて挿入された状態で、前記仕切り壁の端部に当接している前記負圧発生部材の前記第１の面の挿入時の後端部を支点として、前記第１の回転工程と逆方向に前記第１の回転工程と同一角度まで回転させる第２の回転工程と、
   該第２の回転工程の後の前記負圧発生部材の挿入方向における前面を負圧発生部材収容室の底面に当接させる第２の挿入工程と、を備えることを特徴とする挿入方法。
2. 前記支持部材は、前記負圧発生部材の前記負圧発生部材収容室に対する位置を決定しつつ、前記負圧発生部材を前記負圧発生部材収容室へ導く負圧発生部材導入ガイドである請求項１に記載の挿入方法。
3. 負圧発生部材収容室と液体収容室との連通部および前記液体収容室に大気を導入する大気導入溝が形成された仕切り壁と、該仕切り壁が仕切ることによって形成された前記負圧発生部材収容室と前記液体収容室と、を備えた液体収納容器の、前記負圧発生部材収容室へ、該負圧発生部材収容室における前記仕切り壁に垂直方向の内側寸法よりも大きく、形を合わせて、作られた負圧発生部材を挿入する挿入装置において、
   前記負圧発生部材における、前記仕切り壁と対向する面に設けられた支持部材に当接する面の挿入時の先端部を支点として、前記負圧発生部材を前記負圧発生部材収容室に挿入した際に、前記負圧発生部材が前記仕切り壁に当接する第１の面を前記負圧発生部材収容室に挿入するように、予め定められた角度に回転させる第１の回転と、前記第１の回転で回転した角度を保持しつつ、前記負圧発生部材を前記負圧発生部材収容室へ挿入する第１の挿入と、前記挿入がなされた状態で、前記仕切り壁の端部に当接している前記負圧発生部材の前記第１の面の挿入時の後端部を支点として、前記第１の回転と逆方向に前記第１の回転と同一角度まで回転させる第２の回転と、前記第２の回転の後の前記負圧発生部材の挿入方向における前面を負圧発生部材収容室の底面に当接させる第２の挿入と、を行う回転挿入手段を備えていることを特徴とする挿入装置。

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