JP5996816B1 - インク充填方法及びインクカートリッジの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弁付きのインク供給部を設けたインク容器に、インクをこぼさずにインクを充填し、インクカートリッジの生産を効率的に行なう。【解決手段】インクカートリッジ１の供給口部１４に、充填装置３００のジョイント部５３を接続し、押圧部５２によってインクカートリッジの中栓１５を供給口部内に押し込み、付勢手段１６に抗して中栓を押し下げて開口１４ａを開放させ、インク充填部とインク容器を連通させる。第１ポンプＰ１を作動させ、インクをインク容器内に充填する。充填後、ジョイント部を離せば付勢手段により中栓が供給口部を閉止する。【選択図】図３

Description

本発明は、インクジェット印刷装置に着脱されるインクカートリッジにインクを充填するためのインク充填方法及びインクカートリッジの製造方法に係り、特にインクカートリッジにインクを充填する際にインクがこぼれにくいため、カートリッジ及び周辺環境をインクで汚損する恐れが少なく、インクの充填によるインクカートリッジの生産を効率的に行なうことができるインク充填方法及びインクカートリッジの製造方法に関する。

従来より、印刷媒体（被印刷体）となる用紙に所望の画像を印刷するインクジェット印刷装置には、インクヘッドにインクを供給するためにインクジェット記録装置用インクカートリッジ（以下、単に「インクカートリッジ」という）が使用されている。このインクカートリッジは、インクを収納したインク容器に、インクを導出するインク供給部を設け、これを箱型の外装体に収納した構造となっている。

このインクカートリッジについては、インクジェット印刷装置への着脱が容易で、輸送及び取り扱い過程での落下、輸送時の振動などに対して耐性を有し、且つ安価な製作を可能にしたいという要望がある。そこで、これら要望に応えるため、本願出願人は、下記特許文献１に開示されるようなインクカートリッジを提供している。

図９に模式的に示すように、従来のインクカートリッジ２００は、印刷装置に対して水平方向（着脱操作方向）に着脱される直方体形状の筐体であって、細長の外箱である外装体２４０と、外装体２４０の開口した一端部に設けられて印刷装置のカートリッジ取付機構に係合される係合面２２０と、係合面２２０に設けられたインクの吐出口であるインク供給部２３０と、インク供給部２３０に連通し、外装体２４０内に収納されたインク容器２１０とを備えている。なお、図９においては、インク容器２１０は直方体形状で示しているが、これは規定量のインクが充填されて膨らんだ状態を模式的に示した例示に過ぎない。

従来、上述したような構造のインクカートリッジを製造する工程において、とりわけインク容器に規定量のインクを充填する際には、次のような手順で行なっていた。まず、図１０に示すように、インク容器２１０の材料である合成樹脂製の直方体形状のシート材を２枚重ね、その一短辺の中央に両端が開口した連通管２５０を介在させる。この状態で、シート体の四周を熱融着し、連通管２５０で内外が連通した袋体を構成する。図１０中において熱融着により貼着した領域に斜線を付して示す。次に、連通管２５０で開口したインク容器２１０を、連通管２５０を上にした状態で直立させて適宜の手段で保持し、適当なインク充填装置を用いて連通管２５０から袋体の内部にインクを注入、充填する。この際、特に圧力をかけて注入する必要はない。連通管２５０の開口は相当の広さがあるため、インクを供給すればインクは重力でインク容器２１０内に注入され、充填されていく。規定量のインクが充填されたところで、インクの供給を停止し、常時閉の開閉弁が設けられたインク供給部２６０を連通管に挿入して液密状態で固定し、インク容器２１０内にインクを密封する。これにより、規定量のインクが充填され、インク供給部２６０を介してインクを外部に供給できるインク容器２１０が完成する。

なお、インク容器２１０を構成する合成樹脂製のシート材は必ずしも２枚とは限らず、これ以上の枚数で構成してもかまわないが、その場合であっても、合成樹脂製のシート材で構成された袋体の一部を連通管２５０が液密状態で貫通した構造となる点では、上述した２枚のシート材で構成した場合と同様である。

特開２０１０−８２９９４号公報

上述したように、インクカートリッジ２００のインク容器２１０に設けられた連通管２５０は開口が広いため、インク容器２１０を直立させれば連通管２５０からインクを簡単に充填することができる。開閉用の弁を内蔵したインク供給部２６０を連通管２５０に取り付ける前に、連通管２５０の開口からインク容器２１０内にインクを注入し、その後でインク供給部２６０を連通管２５０に取り付けるという工程を採用していたのは、このような利点があったからである。

ところが、インクを充填する連通管２５０の開口が広く、インクを充填する際の流量を大きくしてインクの充填を短時間で完了できる反面、充填完了に伴うインク投入停止のタイミングを誤るとインクが連通管２５０の開口からこぼれてしまい、インク容器２１０の外側や周辺機器周りを汚す恐れがあった。また、連通管２５０の開口からインクがこぼれることなく、充填を完了できたとしても、内部に充填したインクの量が規定よりも多いと、最後の工程で連通管２５０の開口にインク供給部２６０を挿入する際、インク容器２１０内のインクが外にあふれ出してインク容器２１０の外側等を汚す恐れがあった。

本発明は、以上のような従来の課題に鑑みてなされたものであり、弁付きのインク供給部が設けられたインク容器を備えたインクカートリッジにインクを充填する際に、インクがこぼれにくいためカートリッジ及び周辺環境をインクで汚損する恐れが少なく、インクの充填によるインクカートリッジの生産を効率的に行なうことができるインク充填方法及びインクカートリッジの製造方法を提供することを目的としている。

請求項１に記載されたインク充填方法は、
インクを収納するインク容器と、
前記インク容器の内部と外部を連通させる供給口部と、
前記供給口部を開閉する中栓と、
前記中栓を閉止する方向に付勢する付勢手段と、
を有するインクカートリッジに対するインク充填方法であって、
前記付勢手段の付勢に抗して前記中栓を前記インク容器内に押圧して前記供給口部を開く第１工程と、
開いた前記供給口部からインクを注入する第２工程と、
前記インク容器内のインクが所定の量に達した段階で前記中栓に対する押圧を解除する第３工程と、
を含み、
前記第２工程が終了した後、前記供給口部が開放された状態で前記インク容器を押圧して前記インク容器内にある空気を前記インク容器外に放出させることを特徴としている。

請求項２に記載されたインク充填方法は、請求項１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は、前記インク容器の内部に設けられて前記中栓の摺動方向を規制するとともに前記中栓を保護する被覆部材を備えていることを特徴としている。

請求項３に記載されたインク充填方法は、請求項２記載のインク充填方法において、
前記第１工程と前記第２工程の間に、前記吸引部によって前記インク容器の内部に残存しているインクを吸引して吸い出す残インク処理工程を設けたことを特徴としている。

請求項４に記載されたインク充填方法は、請求項１乃至３の何れか一つ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を、前記供給口部が横向きとなるように配置して行なうことを特徴としている。
請求項５に記載されたインクカートリッジの製造方法は、
インクを収納するインク容器と、
前記インク容器の内部と外部を連通させる供給口部と、
前記供給口部を開閉する中栓と、
前記中栓を閉止する方向に付勢する付勢手段と、
を有するインクカートリッジの製造方法であって、
前記付勢手段の付勢に抗して前記中栓を前記インク容器内に押圧して前記供給口部を開く第１工程と、
開いた前記供給口部からインクを注入する第２工程と、
前記インク容器内のインクが所定の量に達した段階で前記中栓に対する押圧を解除する第３工程と、
を含み、
前記第２工程が終了した後、前記供給口部が開放された状態で前記インク容器を押圧して前記インク容器内にある空気を前記インク容器外に放出させることを特徴としている。

請求項１に記載されたインク充填方法によれば、第１工程で、付勢手段の付勢に抗して中栓をインク容器内に押圧して供給口部を開き、第２工程において、開いた供給口部からインクを注入し、第３工程において、インク容器内のインクが所定の量に達した段階で中栓に対する押圧を解除してインク容器を直ちに密封できる。このため、インクをこぼさず、カートリッジ及び周辺環境をインクで汚損することなく、インクの充填によるインクカートリッジの生産を効率的かつ確実に行なうことができる。そして、第２工程において開放された供給口部からインクをインク容器内に注入した後、供給口部が開放された状態でインク容器を押圧してインク容器内にある空気をインク容器外に放出させることができる。

請求項２に記載されたインク充填方法によれば、このインク充填方法が対象とするインクカートリッジのインク容器に設けられたインク供給部には、インクカートリッジの着脱時における摺動の有無に拘わらず中栓の軸部を常に覆った状態で被覆部材が設けられているため、例えばインク残量が少なくなりインク容器が萎んだときであっても軸部の端部とインク容器の内面とが接触することがなくなる。これにより、被覆部材は、インク容器を保護する部材として機能するため、従来のインクカートリッジで起こり得たインク容器の損傷によるインク漏洩を未然に防止することができる。

請求項３に記載されたインク充填方法によれば、インク充填装置を用いたインクの充填工程において、第１工程と第２工程の間で、インク容器の内部に残存しているインクを吸引部により吸い出すことができるため、残存インクと充填するインクがインク容器の内部で混合することがない。

請求項４に記載されたインク充填方法によれば、インクカートリッジを、供給口部が横向きとなるように配置してインクの充填を行なうため、仮に、インクの充填工程において供給口部からインクが外に溢れたとしても、溢れたインクがインク容器の外面に付着する恐れは小さく、インク容器を汚損する可能性が小さいという利点がある。
請求項５に記載されたインクカートリッジの製造方法によれば、第１工程で、付勢手段の付勢に抗して中栓をインク容器内に押圧して供給口部を開き、第２工程において、開いた供給口部からインクを注入し、第３工程において、インク容器内のインクが所定の量に達した段階で中栓に対する押圧を解除してインク容器を直ちに密封できる。このため、インクをこぼさず、カートリッジ及び周辺環境をインクで汚損することなく、インクの充填によるインクカートリッジの生産を効率的かつ確実に行なうことができる。そして、第２工程において開放された供給口部からインクをインク容器内に注入した後、供給口部が開放された状態でインク容器を押圧してインク容器内にある空気をインク容器外に放出させることができる。

（ａ）は本発明の実施形態に係るインクカートリッジを装填するインクジェット印刷装置の構成を示した概略平面図であり、（ｂ）は同装置の概略正面図であり、（ｃ）は同装置の概略側面図である。 （ａ）は同カートリッジの表側から見た外観と内部を示す概略透視図であり、（ｂ）は同カートリッジの外観を裏面側からみた概略斜視図である。 同カートリッジと実施形態のインク充填装置の接続部付近における接続前の拡大断面図である。 同カートリッジが接続された同インク充填装置の概要を示す模式的構成図である。 同カートリッジと同インク充填装置の接続部付近における接続後の拡大断面図である。 （ａ）は同インク充填装置による同カートリッジに対するインク充填操作の実験結果を示す表図、（ｂ）は図５のＢ−Ｂ切断線における断面図である。 図６の表図から得られた充填圧力と充填速度の関係を示す図である。 図６の表図から得られた充填圧力と1000ml充填時間の関係を示す図である。 従来のインクカートリッジの概略透視図である。 従来のインクカートリッジが有するインク容器の構造及び製造工程を示す概略構成図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態によって本発明が限定されるものではなく、この形態に基づいて当業者などにより考え得る実施可能な他の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれるものとする。

なお、本明細書において、添付する各図を参照した以下の説明において、方向乃至位置を示すために上、下、左、右の語を使用した場合、これはユーザが各図を図示の通りに見た場合の上、下、左、右に一致する。

また、本発明に係るインクカートリッジ１を印刷装置１００に対して水平に着脱する方向を「着脱方向Ａ」とし、インクカートリッジ１を印刷装置１００に挿入して装填させる方向を「装填方向Ａ１」、 インクカートリッジ１を印刷装置１００から離脱させ取り外す方向を「離脱方向Ａ２」とする。

さらに、装填方向Ａ１は、インクカートリッジ１に充填されたインクが印刷装置１００に流出する方向（以下、「インク流出方向Ｂ」という）と同方向となり、インク容器１０を外装体２０に収容する際に挿入する方向は、離脱方向Ａ２と同方向となる。

［１．印刷装置の全体構成］
図１（ａ）〜（ｃ）の何れかに示すように、本形態に係るインクカートリッジ１が装填される印刷装置１００は、多数のノズルが形成されたインクヘッドを複数備え、それぞれのインクヘッドから異なる色のインクを吐出してライン単位で印刷を行い、搬送ベルトで搬送される被印刷媒体（用紙）上に複数の画像を互いに重なり合うように形成するインクジェット方式のラインカラープリンタを例に説明する。

なお、本形態では、ライン型のインクヘッドが４つ設けられ、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色のインクを各インクヘッドから吐出して画像形成を行うが、インクヘッドの数やインクの色数・種類については特に限定されない。

また、印刷装置１００には、該装置を構成する各部を統括的に制御して印刷ジョブに応じた印刷処理を実行させるための制御部１１０が具備されている。この制御部１１０によって、上述したインクヘッドによる印刷処理や、搬送機構の駆動制御の他、インクカートリッジ１からのインク供給に関する制御も行う。

さらに、制御部１１０には、例えば操作キーや表示／入力パネルなどで構成される入力機器からなる設定操作部１２０が接続されており、この設定操作部１２０を通じて、ユーザによる指示や設定操作を受け付けることができる。

図１（ａ）、（ｃ）に示すように、印刷装置１００における装置本体１００ａの上部には、インクカートリッジ１を接続するためのカートリッジ接続部１３０が、インクヘッド毎に複数（図中ではインクヘッドの数に合わせて４つ）に設けられている。

また、カートリッジ接続部１３０の上方を覆うように上面装置１４０が配設されている。インクカートリッジ１を装填する際は、この上面装置１４０の下面と印刷装置１００の本体の上面との間に水平方向（装填方向Ａ１）に挿入する。この上面装置１４０には、例えば、ＡＤＦ（auto document feeder）にセットした原稿を搬送に伴い光学的に読み取ってディジタルデータ化する画像読取装置（スキャナ）や、上記設定操作部１２０が配設される。

さらに、カートリッジ接続部１３０には、インクカートリッジ１を印刷装置１００に装填した際に、後述する係合部３０と嵌合するホルダ部が設けられている。

［２．インクカートリッジの全体構成］
次に、本発明に係るインクカートリッジ１の構成について説明する。
図２（ａ）又は（ｂ）に示すように、インクカートリッジ１は、印刷装置１００に対する水平方向である着脱方向Ａに沿って着脱される略直方体形状の細長の筐体である。インクカートリッジ１は、所定のインクが充填される熱可塑性フィルム材料からなるインク容器１０と、インク容器１０が挿入される外箱である外装体２０と、インク容器１０の長手方向における一方の端部に設けられ、前述した印刷装置１００のカートリッジ接続部１３０、又は後述するインク充填装置３００のカートリッジ接続部１３０と係合する係合部３０とで構成されている。

＜２−１．インク容器＞
図２に示すインク容器１０は、インクが封入される袋体である。詳細は後述するが、本実施形態のインク容器１０は、長方形状の熱可塑性フィルム１１を２枚重ね、長手方向の一端に後述するインク供給部１３を介在させた状態で、その周囲を熱溶着により接合して形成されている。インク容器１０を、外装体２０の開口部から挿入し、インク供給部１３が組み付けられた係合部３０を開口部に嵌合することで、インクカートリッジ１が組み立てられる。

なお、インク供給部１３との名称は、印刷装置１００で使用する際に、この部分を通して印刷装置１００にインクが供給されることから名付けられたものであるが、後述するように、インク充填装置３００のカートリッジ接続部１３０にインクカートリッジ１を接続すれば、このインク供給部１３を介して、逆にインク容器１０内にインクを注入、充填することもできる。

図３の下方に示すように、インクカートリッジ１のインク供給部１３は、インク容器１０の内部と外部を連通させる開口１４ａが設けられた供給口部１４を備えている。供給口部１４の前面側には、開口１４ａを取り囲んで環状の凹部１４ｂが設けられている。この凹部１４ｂは、前述した印刷装置１００及び後述するインク充填装置３００の各カートリッジ接続部と連結するための構造である。この供給口部１４には、供給口部１４の連通を開放又は閉止する中栓１５と、中栓１５をインク流出方向Ｂに付勢して供給口部１４を閉止する付勢手段１６と、インクカートリッジ１の着脱に伴う中栓１５の摺動を着脱方向Ａに沿ってガイドする被覆部材１７とが組み込まれている。

また、インク供給部１３は、フィルム１１とフィルム１１の間で熱溶着されてインク容器１０と一体になった連通管１９を有している。この連通管１９は筒状の部材であり、インク容器１０の内外を連通している。

そして、中栓１５等が組み込まれた前記供給口部１４を、その基端部から前記連通管１９の開口部に挿入して液密状態で嵌着することにより、供給口部１４とインク容器１０は一体化されている。このような構造によれば、中栓１５による開口１４ａの開閉により、インク容器１０の内部と外部を連通させ、又は遮断することができる。

インク供給部１３において、前記中栓１５が経路を開閉する構造について詳述する。
中栓１５は、先端が供給口部１４の開口１４ａと当接してインク容器１０の内部と外部との連通を閉止する栓部１５ａと、栓部１５ａの後端側（供給口部１４と当接する側の端部と反対側の端部）から延設される軸部１５ｂと、栓部１５ａの先端に設けられ、印刷装置１００のカートリッジ接続部又は後述するインク充填装置３００のカートリッジ接続部と係合する係合受け部１５ｃと、栓部１５ａの周囲に嵌め込まれ、開口１４ａを閉止した際に栓部１５ａと供給口部１４との間の間隙を埋めるＯリング１５ｄとを有している。

このような構成を有する中栓１５は、付勢手段１６の付勢力によって栓部１５ａの先端側の面が供給口部１４の開口１４ａと当接して供給口部１４を閉止する。また、Ｏリング１５ｄが栓部１５ａと供給口部１４との間の間隙を埋める。これにより、インク容器１０の内部と外部との連通が遮断され、インクは外部に流出しない。

中栓１５を閉止方向に付勢する付勢手段１６は、バネやゴムなどの弾性体で構成され、栓部１５ａの後端側から供給口部１４の開口１４ａを閉止する方向（すなわち、装填方向Ａ１）に付勢する。本実施形態では、付勢手段１６としてバネを使用している。

摺動する中栓１５の軸部１５ｂを覆う被覆部材１７は、その先端に付勢手段１６を支持する支持部１７ａと、支持部１７ａから延設された略円筒形状の被覆部１７ｂとで構成されている。被覆部材１７は、支持部１７ａで付勢手段１６を支持するとともに、栓部１５の軸部１５ａが供給口部１４から露出している部分を全て覆い隠すように長さが設定されている。すなわち、図３に示すように、栓部１５が供給口部１４を閉止している状態でも、５に示すように、栓部１５が外力に押し込まれて供給口部１４が開放されている状態でも、栓部１５の軸部１５ｂは被覆部材１７によって覆い隠されている。

このように、被覆部１７ｂは、中栓１５の摺動の有無に拘わらず、供給口部１４から露出した軸部１５ｂを全て覆うような長さとされているため、例えばインク残量が少なくなりインク容器１０が萎んだときであっても、軸部１５ｂの端部とインク容器１０の内面とが接触することがない。これにより、中栓１５によってインク容器１０が損傷する危険性がなくなるため、ユーザは取り扱いを注意することなくインクカートリッジ１を使用することができる。

また、図３及び図５に示すように、被覆部１７ｂの上半部は、所定長さにわたり、軸部１５ｂとの間隙を可能な限り狭めた内径（案内用内径）とされている。これにより、軸部１５ｂは、インクカートリッジ１の着脱時に着脱方向Ａに沿って正しい姿勢で摺動できる。さらに、被覆部１７ｂの下半部は、軸部１５ｂとの間隙がより広くなるような内径とされている。

前記案内用内径を加工するには高い精度が求められるため、製造コストが嵩むという問題があるが、本実施形態では、被覆部１７ｂにおいて、案内用内径が不要な部分は案内用内径よりも所定径だけ大きくし、案内用内径となる部分を不必要に成形しないことで製造コストを抑制している。

以上の構成を備えた本実施形態のインクカートリッジ１によれば、図３に示すように、インクカートリッジ１を印刷装置１００又はインク充填装置３００に装填する前は、付勢手段１６の付勢力により栓部１５ａが開口１４ａに向けて押圧されるため、開口１４ａが塞がれるとともにＯリング１５ｄにより栓部１５ａと供給口部１４との間の間隙が埋まり、供給口部１４が閉止されてインクが通過できない状態となる。

これとは逆に、詳細は後述するが、図５に示すように、中栓１５が付勢手段１６の付勢力と逆方向の押圧力を受けてインク容器１０内に向けて摺動すると、開口１４ａが開放されてインク容器１０の内部と外部が連通する。このとき、インクカートリッジ１が印刷装置１００に装填されているのであれば、インク流出方向Ｂに沿って、インクカートリッジ１からインクを印刷装置１００に供給することができる。また、このとき、インクカートリッジ１がインク充填装置３００に装填されているのであれば、インクカートリッジ１のインク容器１０内にインクを充填することができる。

なお、図３に示すように、供給口部１４の先端には、インクカートリッジ１を印刷装置１００又はインク充填装置３００に装填したときに、印刷装置１００又はインク充填装置３００の接続部分と、開口１４ａとの間に僅かな隙間を設け、インクの流出量又は流入量を一定量に適正化させるため、突起部１４ｃが設けられている。本実施形態では、開口１４ａの周囲に、３つの突起部１４ｃが略等角度間隔をおいて設けられている。

＜２−２．外装体＞
図２に示すように、外装体２０は、紙製（例えば、段ボール）のシート部材に設定された折り辺を折り曲げて糊代部分を貼り合わせることにより、長手方向における一端が開口され、他端が閉止された、有底の中空直方体をなす箱状に組み立てられている。

外装体２０の開口部（カートリッジ装填時における印刷装置１００又はインク充填装置３００側の開口部）には、印刷装置１００側又はインク充填装置３００側のカートリッジ接続部１３０に係合する係合部３０が嵌め込まれ、印刷装置１００又はインク充填装置３００の接続部分との突当面となっている。

さらに、図２（ｂ）に示すように、外装体２０の下面には、外装体２０の表面を貫通する引き抜き用の凹部２１が形成されている。この凹部２１は、外装体２０の凹部形成箇所に所定の切り込みを入れ、外装体２０の部材表面において、切り込まれた部分を内面側に、且つ終端側に向けて折り曲げられることで形成されている。

また、図２（ａ）に示すように、外装体２０の内部終端には、外装体２０の内面と、インク容器１０の終端部１２の尖形外面との間の内部空間の形状を確保する仕切部材２２が配置されている。これにより、ユーザがインクカートリッジの着脱操作をする際には、外装体２０終端の凹部２１を掴んで、インクカートリッジを引き出すことができ、インクカートリッジ１の着脱が容易になり作業性が向上する。また、インクカートリッジ１の着脱時に、ユーザの手が直接インク容器１０に触れないため、インク容器１０の損傷を防止することができる。

また、図２（ａ）に示すように、外装体２０の長手方向の両端部には、該両端部を補強して全体を箱型に保持するラベル３１が貼付されているが、外装体２０の上面には、このラベル３１の端部と重なるように、ラベル剥がし用の切り込み２３が形成されている。この切り込み２３は、一部が折れ部となり、その他の部分が破断しており、ユーザが指で切り込み２３を外装体２０の内方に押し込み、破断した部分を摘んでラベル３１と外装体２０を引っ張れば、ラベル３１が破断した外装体２０の一部と一緒に剥がせるため、ラベル３１と外装体２０の分別作業を簡易的に行うことができる。

＜２−３．係合部＞
係合部３０は、樹脂又は金属などの硬質材料で形成され、インクカートリッジ１を印刷装置１００又はインク充填装置３００に装填した際に、その接続部分と係合する着脱機構として機能する。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、係合部３０は、外装体２０の開口部に嵌合した後、裏面に粘着性を有するシール状の前記ラベル３１（例えばフィルム法合成紙のように合成樹脂を主成分とする合成紙の裏面に接着剤を塗布したシート物）で貼り付け固定される。このラベル３１は、外装体２０に係合部３０を嵌合させた状態で、外装体２０の開口部側面から、係合部３０の突当面３０ａを経て、反対側の開口部側面に渡って巻き回されることにより、係合部３０を外装体２０に組み付け固定している。

［３．インク充填装置３００の全体構成］
以上説明したインクカートリッジ１には、インク容器１０が空である場合、又はインク容器１０の容量に余裕がある場合には、以下に説明するインク充填装置３００を用いてインクを充填することができる。

図３〜図５を参照してインク充填装置３００について説明する。
図４に示すように、インク充填装置３００は、インクカートリッジ１のインク容器１０を取り付ける設置部５０を備えている。設置部５０は、係合部３０と係合してインク容器１０を下方に吊り下げた状態とすることにより、インク供給部１３を上にした縦姿勢でインク容器１０を設置することができる。設置部５０の上方には、インク容器部１０を接続して保持するホルダ部として、カートリッジ接続部５１が設けられている。このカートリッジ接続部５１は、インク容器部１０の中栓１５を押圧して開口１４ａを開放する押圧部５２と、押圧部５２を外挿するとともに、押圧部５２により開放されたインク容器１０の供給口部１４に接続されるジョイント部５３とを有している。

図４に示すように、ジョイント部５３は切替弁Ｓに接続されている。切替弁Ｓの第１切替経路Ｒ１には、インク充填部としての第１ポンプＰ１と、充填用のインクが貯えられたインクタンクＴが接続されている。第１ポンプＰ１は、その吸込側がインクタンクＴに接続され、その吐出側が切替弁Ｓに接続されている。切替弁Ｓを第１切替経路Ｒ１の側に切り替え、第１ポンプＰ１を作動させれば、インクタンクＴのインクをジョイント部５３を経てインク容器１０内に注入、充填することができる。

図４に示すように、切替弁Ｓの第２切替経路Ｒ２には、インク容器１０の内部を吸引する吸引部である第２ポンプＰ２の吸引口が接続されている。第２ポンプＰ２の吐出口には、図示はしないが、吸引した空気の放出口又は吸引したインクが吐出される廃棄容器が設けられている。なお、空気の放出口とインクの廃棄容器は選択的に切替可能としてもよいし、必要に応じて一方のみを設けることとしてもよい。

図３等を参照して、前述したインク充填装置３００のカートリッジ接続部５１についてさらに詳しく説明する。
カートリッジ接続部５１は、縦姿勢で保持されたインク容器１０のインク供給部１３に対し、その上方において、軸線を一致させた状態で対抗して配置されている。カートリッジ接続部５１のジョイント部５３は、概ね外形円柱状の部材であって、その下端部には、インク容器１０の供給口部１４の円環状の凹部１４ｂに合致するように、円環状の凸部５４が形成され、該凸部５４の内方は凹部５５となっている。凹部５５の開口付近の内周面にはインク漏洩防止用のＯリング５６が設けられている。凹部５５にはインク流路５７が連通しており、このインク流路５７は前記切替弁Ｓ（図４参照）に接続されている。また、ジョイント部５３の凹部５５の中心には、前述した棒状の押圧部５２が下方に向けて設けられている。押圧部５２の先端（下端）は、中栓１５の係合受け部１５ｃに確実に係合するように尖った形状になっている。この押圧部５２には、凹部１４ｂに合致した外形の環状の受け板５８が摺動可能に挿通しており、受け板５８と押圧部５２の基部との間にはばね等の弾性部材５９が介装されている。

図３及び図５に示すように、インク充填装置３００のカートリッジ接続部５１は、インク容器１０の中栓１５の移動方向に沿って、インク容器１０に対して上下方向に移動自在となるように構成されている。但し、インク充填装置３００のカートリッジ接続部５１とインク容器１０とは、相対的に移動可能であればよいので、インク充填装置３００のカートリッジ接続部５１が所定位置に設置され、インク容器１０が設置された設置部５０が、カートリッジ接続部５１に対して上下方向に移動自在とされていてもよいし、必要であれば、両方が移動してもよい。いずれにしても、かかる動作により、インク充填装置３００の押圧部５２が、インク容器１０の中栓１５を付勢手段１６の付勢力に抗して移動させ、又はその押圧を解除して付勢手段１６が中栓１５を移動させれば、インク容器１０の供給口部１４の開口１４ａを開閉することができる。

［４．インク充填装置３００による充填工程について］
図３〜図８を参照して、前記インク充填装置３００を用いて前記インクカートリッジ１のインク容器１０にインクを充填する方法について説明する。この方法による充填工程は、前記インクカートリッジ１の製造工程の一部として行なわれるものである。

図４に示すインク充填装置３００の設置部５０に、インク供給部１３を上方とし、インク容器１０を下方に吊り下げた縦姿勢で、インク容器１０を設置する。
第１工程では、図３及び図５に示すように、インク充填装置３００のカートリッジ接続部５１を下降させる。ジョイント部５３の円環状の凸部５４が、インク容器１０の供給口部１４の円環状の凹部１４ｂに嵌合し、押圧部５２は、その先端（下端）を中栓１５の係合受け部１５ｃに係合させて中栓１５を下方に押し下げる。中栓１５と嵌合したジョイント部５３の凹部５５の内周面にはＯリング５６があるため、確実なインク漏洩防止効果が得られる。ジョイント部５３と供給口部１４の嵌合に伴い、ジョイント部５３の受け板５８が弾性部材５９を圧縮して押圧部５２に沿って上昇し、ジョイント部５３と供給口部１４が嵌合した状態において受け板５８は弾性部材５９の復元力を受けて供給口部１４に所定の力で当接するので、前記嵌合状態は安定し、前記Ｏリング５６の密封機能と相俟ってインクの漏れを防止する。

第２工程では、開いた供給口部１４の開口１４ａからインクを注入する。すなわち、図４において、切替弁Ｓを第１切替経路Ｒ１の側に切り替え、第１ポンプＰ１を作動させることにより、インクタンクＴのインクをジョイント部５３を経てインク容器１０内に注入、充填することができる。注入する量は任意であり、満杯になるまで充填してもよいし、需要者のニーズに応じて実効容量の一部のみを満たす程度に充填してもよい。

図６（ａ）は、第２工程のインク充填工程において実際にインク充填を実施した場合の数値例であり、図６（ｂ）は、図５のＢ−Ｂ切断線における断面図であって充填されるインクが通過する最も狭い隙間である環状の隙間Ｓを示したものである。この例では、インク容器１０の容量は１０００ｍｌである。また、インクは、供給口部１４の開口１４ａと押圧部５２の間に生じる環状の隙間Ｓを通過するが、図６（ｂ）中に示すように開口１４ａの内径が４．４ｍｍであり、押圧部５２の外形が２．４ｍｍであるから、その面積は（４．４² −２．４² ）π／４≒１０．６８ｍｍ² である。また、インクの粘度は色に係わらず１０ｍＰａ・ｓ前後である。この条件下で第１ポンプＰ１の吐出側の圧力（ｋＰａ）を変化させた場合に、インクの充填速度（ｍｌ／ｓ））と、１０００ｍｌの充填時間（ｓ）は同図に示す表のように変化した。

図７は、図６の表に示すデータから得た充填圧力と充填速度の関係を示す図である。この図によれば、第１ポンプＰ１の吐出圧力を高くするほど、充填速度が大きくなることが分かる。また、図８は、図６の表に示すデータから得た充填圧力と１０００ｍｌ充填時間の関係を示す図である。この図によれば、第１ポンプＰ１の吐出圧力を高くするほど、充填時間が短くなっていくことが分かる。３０ｋＰａ程度の吐出圧力とすれば、ほぼ１分程度で１０００ｍｌのインク容器１０を満杯にすることができる。これら図７及び図８の表に示すデータから見て、第１ポンプＰ１の吐出圧力を大きくしても、格段の支障が生じることはなく、インク容器１０に対してインクが順調に充填されていくことがわかる。

第３工程では、図５及び図３に示すように、インク容器１０内のインクが所定の量に達した適当なタイミングで、インク充填装置３００のカートリッジ接続部５１を上昇させ、押圧部５２による中栓１５の押圧を解除し、付勢手段１６の付勢力によって中栓１５を上方に移動させ、中栓１５によってインク容器１０を密封する。

このため、インク充填工程において、インクをこぼすことなく、インク容器１０の外面、インク充填装置３００及びその周辺をインクで汚損することがなく、インクの充填によるインクカートリッジの生産を、製品の清浄な状態を維持しつつ高い生産性をもって効率的かつ確実に実行することができる。

以上説明したインクの充填工程では、インクの充填に伴ってインク容器１０内に空気が入ってしまう場合がある。また、インクの充填前にインク容器１０内に既に空気が入っており、充填後にも空気がそのまま残っている場合も考えられる。インクカートリッジ１のインク容器１０に空気が入っていると、このインクカートリッジ１を印刷装置１００に装填して印刷を行なわせた場合、印刷装置１００のインク供給系に空気が入り込み、インクヘッドにおいてインクの不連続な供給やインク供給不能といった、印刷に有害な不具合が発生する場合が考えられる。このため、インク容器１００内からはできるだけ空気を抜いておくこと（これを抜気又は脱気と称する）が望ましく、本実施形態のインク充填装置３００では、インク容器１０から空気を抜き取る手段として、前述した通り吸引部としての第２ポンプＰ２が設けられている。

すなわち、この吸引部としての第２ポンプＰ２を利用する場合には、第２工程においてインク容器１０内に必要量のインクを注入した後、供給口部１４が開放された状態はそのままとし、切替弁Ｓを第２切替経路Ｒ２に切り替え、第２ポンプＰ２を作動させる。インク容器１０内の空気は、切替弁Ｓを経て第２ポンプＰ２により放出口から外部へ放散される。インク容器１０内には必要量のインクが充填され、空気は殆ど存在しない状態となるので、ここで、前記第３工程を実行し、中栓１５によってインク容器１０を密封する。

なお、このインク充填装置３００は吸引部としての第２ポンプＰ２を備えていたが、吸引部がない場合には、手動で抜気を行なうこともできる。すなわち、第２工程によるインクの充填が完了した後、押圧部５２による開口１４ａの開放を維持したまま、ユーザー自身が手などを使ってインク容器１０に外側から適度な圧力を加えれば、開口１４ａから空気を押し出すことができ、その後で押圧部５２を後退させて開口１４ａを栓部１５で閉止すればよい。

このように、この実施形態では、インク充填装置３００に吸引部を備えておき、インク容器１０内の空気を吸引部で抜き取るものとし、また吸引部を設けない場合には、手動で空気抜きを行なうこととした。しかしながら、これら以外の方法でも空気を抜くことはできる。例えば、図４に模式的に示した設置部５０では、インク容器１０を収納して保持する略箱型の構造を示したが、その両側壁を動力で移動自在とし、開口１４ａが開放されたインク容器１０を両側から挟んで押しつぶすように圧力をかけ、内部の空気を押し出すようにしてもよい。

以上説明したインクの充填工程では、インクの充填後にインク容器１０内に空気がある場合には、この空気を吸引部で除去していたが、これとは異なる手法で吸引部を使用して空気を抜くこともできる。すなわち、前記第２工程において必要量よりもやや多めのインクをインク容器１０内に充填し、その後、開口１４ａを開放させたままで、吸引部としての前記第２ポンプＰ２によって適当量のインクを吸引し、インク容器１０内のインクが必要量になったところで前記第３工程を実行して開口１４ａを閉止する。この方法によれば、余分な量のインクを吸引してインク容器１０外に抜き出す際に、インクとともに空気を確実に抜き出すことができる。

以上説明した充填工程は、インクカートリッジ１の製造工程の一部として、空のインク容器１０にインクを充填するための工程として説明した。しかしながら、このインク充填装置３００は、使用中又は使用済みのインク容器１０にインクを必要量だけ充填することにより、使用中又は使用済みのインク容器１０を再生産し、又は使用中又は使用済みのインクカートリッジ１を再生産するために使用することもできる。

そのような場合、インク容器１０内には、事実上インクがないか、又は満杯には満たない量のインクが収納されていると考えられる。このようなインク容器１０に対して、前述したような第１〜第３工程（空気等除去の工程を含む）を行なってインクを補給すれば、インク容器１０内のインク量を必要な量にすることができる。なお、必要な量とは、必ずしも満杯とは限らず、ユーザーの要求に応じて半分の量とか、三分の一の量などでもよい。

また、このような場合、第１工程と第２工程の間で、吸引部としての第２ポンプＰ２を作動させて、インク容器の内部に残存しているインクを吸い出してもよい。このような工程を設けることとすれば、インク容器１０内に残存しているインクと、これから充填しようとしているインクタンクＴ内のインクが、インク容器１０内で混合するのを回避できる。これは、インク容器１０内に残存しているインクと、これから充填するインクの性質に看過できない程度の相違がある場合等に有効である。

以上説明したインク充填装置３００及びこれを用いたインク充填方法によれば、インク容器１０に対してインクが出入りする開口１４ａが上に向くように設定して作業を行なっていたが、インク容器１０の設置姿勢を横置きとすることもできる。すなわち、図４に示した充填装置の設置部５０を９０°側方に回転した状態で設置できるようにし、このような設置部５０に対して係合部３０で係合したインク容器１０が、図示しない水平な載置台の上で横置きの姿勢となるようにする。このようなインク充填装置３００を用いたインク充填工程によれば、インク容器１０を、供給口部１４が横向きとなるように配置してインクの充填を行なうため、仮に、インクの充填工程において供給口部１４からインクが外に溢れたとしても、溢れたインクがインク容器１０の外面に付着する恐れは小さく、インク容器１０をインクで汚損する可能性が小さいという利点がある。

１…インクカートリッジ
１０…インク容器
１４…供給口部（１４ａ…開口、１４ｂ…凹部、１４ｃ…突起部）
１５…中栓（１５ａ…栓部、１５ｂ…軸部、１５ｃ…係合受け部、１５ｄ…Ｏリング） １６…付勢手段
１７…被覆部材（１７ａ…支持部、１７ｂ…被覆部）
２０…外装体
３０…係合部（３０ａ…突当面）
５０…設置部
５１…カートリッジ接続部
５２…押圧部
５３…ジョイント部
Ｓ…切替弁
Ｐ１…インク充填部を構成する第１ポンプ
Ｔ…インク充填部を構成するインクタンク
Ｐ２…吸引部としての第２ポンプ
１００…印刷装置
３００…インク充填装置
Ａ…着脱方向（Ａ１…装填方向、Ａ２…離脱方向）
Ｂ…インク流出方向

Claims (5)

1. インクを収納するインク容器と、
   前記インク容器の内部と外部を連通させる供給口部と、
   前記供給口部を開閉する中栓と、
   前記中栓を閉止する方向に付勢する付勢手段と、
   を有するインクカートリッジに対するインク充填方法であって、
   前記付勢手段の付勢に抗して前記中栓を前記インク容器内に押圧して前記供給口部を開く第１工程と、
   開いた前記供給口部からインクを注入する第２工程と、
   前記インク容器内のインクが所定の量に達した段階で前記中栓に対する押圧を解除する第３工程と、
   を含み、
   前記第２工程が終了した後、前記供給口部が開放された状態で前記インク容器を押圧して前記インク容器内にある空気を前記インク容器外に放出させることを特徴とするインク充填方法。
2. 前記インクカートリッジは、前記インク容器の内部に設けられて前記中栓の摺動方向を規制するとともに前記中栓を保護する被覆部材を備えていることを特徴とする請求項１記載のインク充填方法。
3. 前記第１工程と前記第２工程の間に、前記吸引部によって前記インク容器の内部に残存しているインクを吸引して吸い出す残インク処理工程を設けたことを特徴とする請求項２記載のインク充填方法。
4. 前記インクカートリッジを、前記供給口部が横向きとなるように配置してインクの充填を行なうことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載のインク充填方法。
5. インクを収納するインク容器と、
   前記インク容器の内部と外部を連通させる供給口部と、
   前記供給口部を開閉する中栓と、
   前記中栓を閉止する方向に付勢する付勢手段と、
   を有するインクカートリッジの製造方法であって、
   前記付勢手段の付勢に抗して前記中栓を前記インク容器内に押圧して前記供給口部を開く第１工程と、
   開いた前記供給口部からインクを注入する第２工程と、
   前記インク容器内のインクが所定の量に達した段階で前記中栓に対する押圧を解除する第３工程と、
   を含み、
   前記第２工程が終了した後、前記供給口部が開放された状態で前記インク容器を押圧して前記インク容器内にある空気を前記インク容器外に放出させることを特徴とするインクカートリッジの製造方法。