JPH10258517A - インクカートリッジへのインク注入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フォーム材等の多孔質体が存在しても、気泡
をインク中に分散させることのない、インクカートリッ
ジへのインク注入方法の提供。 【解決手段】 注入されたインクが、インクカートリッ
ジ２内の多孔質体に吸い込まれる際には、脱気加熱イン
クプラント５６により、インクは約４０〜約５０℃に加
熱されているため、流動性が高くかつ空気の溶解量も少
ない。このため、インクは、多孔質体の全体に均一に流
れ、粘性が高い時のように、空気を巻き込むことがな
い。したがって、インクは、多孔質体内の空気をほぼす
べて押し出すようにして、多孔質体内に満たされるの
で、気泡はインクとともに多孔質体内に残留することが
なく、このインクカートリッジを使用したインクジェッ
トプリンタにおいて印刷品質を高く維持でき、気泡によ
り印刷が不能となるのを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタ等に用いられるインクカートリッジへのインク注
入方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、インクジェットプリンタに用いら
れるインクカートリッジとしては、インクを、多孔質体
であるフォーム材にしみ込ませて、カートリッジケース
内に配置したものが知られている。このようにインクを
フォーム材中に担持させているのは、インクをカートリ
ッジケース内に充填しているのみでは、インクがその重
量により記録ヘッドへ過剰に供給されたり、印刷時の振
動あるいは運搬時の振動等により、インクの液面が揺れ
てインク内に空気を巻き込み易く、この巻き込まれた空
気が、噴射ノズルの供給孔に吸い込まれると、カートリ
ッジ内にインクが十分に残存しているにも関らず、イン
クの噴射が中断して、印刷品質を低下させたり、印刷が
不可能となるおそれがあるためである。

【０００３】インクがフォーム材中に存在する場合に
は、フォーム材の毛細管力によりインクが記録ヘッドへ
適量供給され、また振動があってもインク液面が揺れ
ず、インク内に空気が巻き込まれることがないので、イ
ンクの噴射は中断すること無く行われ、印字品質を高く
維持することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カートリッジケース内
にフォーム材とインクとを配置するには、まず、開口部
からカートリッジケース内に圧縮した状態のフォーム材
を挿入した後、蓋体を開口部に熱溶着等により取り付け
る。その後、カートリッジケース内の空気を抜いてか
ら、カートリッジケースに設けられたインク供給孔ある
いは大気開放孔からインクを注入してフォーム材中にし
み込ませていた。

【０００５】しかし、インクを注入する前にカートリッ
ジケース内の空気を抜く場合、完全に真空状態にするこ
とはできず、実際の製造工程では、気圧にして、大気圧
のほぼ１／１０程度に下げるのが限度であった。このた
め、カートリッジケース内にインクを注入する際には、
フォーム材中にも少し空気が存在していた。

【０００６】したがってフォーム中にインクがしみ込ん
だ場合に、この少しの空気を微細な気泡としてインク中
に分散してしまった。このように微細な気泡がインク中
に存在しても、フォーム材がなくかつ振動が少ない場合
には、自然に気泡はカートリッジケースの上部に移動し
て、カートリッジケースの下部に存在するインクの供給
孔からは離れるので、インクが十分に残存している場合
には、気泡がインク供給孔から記録ヘッドに吸い込まれ
ることはなく、インクの噴射に支障を来して印刷品質の
低下や印刷不能を招くことはない。

【０００７】しかし、前述した理由によりカートリッジ
ケース内にはフォーム材が配置されているため、インク
中の微細な気泡も安定した状態で分散することになる。
このため、放置しても、気泡は自然にカートリッジケー
スの上部に移動することはない。

【０００８】したがって、インクカートリッジ内に十分
にインクが残存しているのにも関らず、印刷時の記録ヘ
ッド側の吸い込みにより、気泡が記録ヘッド側に吸い込
まれて、印刷品質の低下や印刷不能を招くことがあっ
た。本発明は、フォーム材等の多孔質体が存在しても、
気泡をインク中に分散させることのない、インクカート
リッジへのインク注入方法の提供を目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明の
インクカートリッジへのインク注入方法は、外部にイン
クを供給するインク供給孔を備えた収納室内に、外部か
らインクを注入して、収納室内に配置されている多孔質
体にインクを吸収させるインクカートリッジへのインク
注入方法であって、収納室内へは、インクを高温状態で
注入することを特徴とする。

【００１０】このように、常温（約２０℃〜約２６℃）
ではなく、高温状態のインクは常温に比較して粘性が低
下し非常に流動的となる。この流動性の高いインクを収
納室内に注入することにより、多孔質体の全体に均一に
流れ、粘性が高い時のように、空気を巻き込むことがな
い。したがって、多孔質体内の空気をほぼすべて押し出
すようにして、インクは、多孔質体内に満たされるの
で、気泡がインクとともに多孔質体内に残留することが
防止される。

【００１１】また、高温状態でインクが注入されるの
で、インク中に空気が溶け込んでいる量は少なく、注入
後にインク自体が気泡を生じることはない。インクカー
トリッジ内を脱気してインクを注入する場合には、イン
ク中の気泡や溶解している気体が排出されるので、より
効果的である。

【００１２】また、注入後にはインクは冷却される。こ
のことによりインクにおける気体の溶解度が上昇するの
で、わずかに気泡が多孔質体内に存在していても、その
気泡をインク中に溶解させて気泡を消失させる効果もあ
る。高温状態のインクの温度としては、約３０〜約６０
℃であることが好ましい。これより低いと注入時に空気
を巻き込み易く、高いとインクの取り扱いが困難となっ
たり、成分の蒸発等により変質を招くおそれもある。特
に、好ましくは、約４０〜約５０℃である。

【００１３】前述したごとく、収納室内へのインクの注
入は、収納室内を脱気後、あるいは脱気しつつ行うこと
が、気泡の残留をより一層防止することに貢献する。多
孔質体としては、発泡ウレタン樹脂や発泡メラミン樹脂
等の樹脂材料が好適である。

【００１４】このようにして、インクが注入されたイン
クカートリッジは、例えば、インクジェットプリンタに
用いられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】

［実施の形態］図１は、インクカートリッジ２の一例を
示す概略縦断面図である。このインクカートリッジ２
は、記録媒体にインクを噴射して印刷を行うインクジェ
ットプリンタに用いられるもので、上面が開口４ａを通
じて開放された直方体状のカートリッジケース４を有
し、このカートリッジケース４の開口４ａはキャップ６
にて閉塞されている。

【００１６】前記カートリッジケース４の一側（図１左
側）には、図２の部分拡大図に示すごとく、インクジェ
ットプリンタにセットされて使用される際にインクジェ
ット記録ヘッド５のインク供給用マニホールド５ａにイ
ンクを供給するインク供給孔４ｂが形成され、前記カー
トリッジケース４の他側（図１右側）には、大気連通孔
４ｃが形成されている。また、大気連通孔４ｃが形成さ
れている位置の内部には、大気連通孔４ｃを通じてイン
クが蒸発するのを防止するための蛇行通路状のエアバッ
ファ４ｄが形成されている。

【００１７】カートリッジケース４の内部は、インク供
給孔４ｂ側にはインク室４ｅが、大気連通孔４ｃ側には
インクを吸蔵可能である多孔質体４ｆ（ここでは発泡ウ
レタン樹脂を用いている。）が充填されているフォーム
室４ｇ（収納室に該当する。）が、それぞれ形成され、
前記両室４ｅ，４ｇが下部において連通部４ｈを介して
相互に連通されている。

【００１８】インク供給孔４ｂには、インクジェットプ
リンタ側のインクジェット記録ヘッド５に供給されるイ
ンクに含まれる塵芥等を除くためのメッシュフィルタ部
材８、およびインクジェット記録ヘッド５への連結のた
めのアダプタ１０が設けられている。

【００１９】このインクカートリッジ２は、次のように
して製造される。図３（ａ），（ｂ）に示すごとく、ま
ずカートリッジケース４のフォーム室４ｇの内部に、上
面に設けられた開口４ａから、多孔質体４ｆが圧縮され
た状態で充填される。その後、キャップ６を超音波溶着
し、次いで、インク供給孔４ｂを通じてインク注入手段
（図示せず）により、脱気されたインクが充填される。
なお、図３（ａ）は、図３（ｂ）に対して直角方向で縦
に切断して左側から見た縦断面図である。

【００２０】このインクの注入処理は、図４〜図７に示
すインク注入装置２０によって行われる。図４および図
５に示すように、インク注入装置２０は、インクカート
リッジ２が内部にセットされる真空チャンバ２２と、こ
の真空チャンバ２２を真空に近い状態にする真空ポンプ
２３（真空手段）と、この真空ポンプ２３を真空チャン
バ２２に接続する真空通路２４とを備え、真空チャンバ
２２内は、真空ポンプ２３によって、一５００ｍｍＨｇ
〜−７００ｍｍＨｇ（大気圧を０ｍｍＨｇとする。）程
度の真空に近い状態とできる。それと共に、真空チャン
バ２２には、開位置と閉位置とを択一的にとる第１開閉
弁２５が途中に介在している大気開放通路２６が接続さ
れている。そして、第１開閉弁２５を開位置とすること
で真空チャンバ２２内が大気に開放され、大気圧状態と
なる一方、閉位置とすることで真空チャンバ２２内を外
部と遮断するように構成されている。

【００２１】真空チャンバ２２内のほぼ中央位置にはカ
ートリッジ支持部材３１が、また、このカートリッジ支
持部材３１に隣接して接続具支持手段３７がそれぞれ設
けられている。カートリッジ支持部材３１は、真空チャ
ンバ２２の底面より立設され上下方向に延びる支柱部３
２と、この支柱部３２の上端より側方に突設されインク
カートリッジ２を、インク供給孔４ｂが下側に、大気連
通孔４ｃが上側に位置するように支持する支持部３３と
を有する。

【００２２】また、カートリッジ支持部材３１の下側に
近接して、インクカートリッジ２のインク供給孔４ｂを
第１シール材１２によってシールする第１シール密閉手
段３４が設けられ、また、カートリッジ支持部材３１の
上側には、インクカートリッジ２の大気連通孔４ｃを第
２シール材１３でシールする第２シール密閉手段３５が
それぞれ配置されている。

【００２３】第１シール密閉手段３４および第２シール
密閉手段３５は、それぞれインク供給孔４ｂおよび大気
連通孔４ｃに対し適用される第１ヒータ部４０および第
２ヒータ部４１を有し、この第１ヒータ部４０が、第１
ヒータ部４０上に載置された第１シール材１２をインク
供給孔４ｂに加熱により熱溶着し、第２ヒータ部４１
が、大気連通孔４ｃ付近に予め載置された第２シール材
１３を加熱により熱溶着するように構成されている。
尚、第１シール材１２および第２シール材１３は、それ
ぞれ、予め、第１ヒータ部４０の上側およびインクカー
トリッジ２の大気連通孔４ｃ付近の上側に、必要に応じ
て仮止め手段（図示せず）が施されて、セットされてい
る。

【００２４】第１ヒータ部４０および第２ヒータ部４１
は、それぞれ、第１支持手段および第２支持手段によっ
て回転可能にかつ昇降可能に支持された第１アーム部材
４２および第２アーム部材４３（ヒータ支持部材）の先
端部における上側および下側に取り付けて固定されてい
る。

【００２５】上記第１支持手段および第２支持手段は、
上記アーム部材４２，４３の後端部に連結され上下方向
の軸線を有する第１シリンダ手段４４および第２シリン
ダ手段４５と、アーム部材４２，４３をその後端部を回
転中心として回転する駆動モータ（図示せず）とを備え
ている。そして、第１シリンダ手段４４および第２シリ
ンダ手段４５を駆動することで第１アーム部材４２およ
び第２アーム部材４３が昇降し、駆動モータを駆動する
ことで第１アーム部材４２および第２アーム部材４３
が、第１アーム部材４２および第２アーム部材４３の後
端部を回転中心として水平面内で回転し、結果として第
１ヒータ部４０および第２ヒータ部４１を回転し、昇降
するようになっている。

【００２６】一方、接続具支持手段３７は、インク供給
孔４ｂに着脱可能に接続される接続具５１を有し、この
接続具５１が、第３アーム部材５２（接続具支持部材）
の先端部における上側に取り付けられて固定され、第３
アーム部材５２が第３支持手段によって回転可能にかつ
昇降可能に支持されている。

【００２７】この第３支持手段は、第３アーム部材５２
の後端部に連結され上下方向の軸線を有する第３シリン
ダ手段５３と、第３アーム部材５２をその後端部を回転
中心として回転させる駆動モータ（図示せず〕とを備え
ている。そして、第３シリンダ手段５３を駆動すること
で第３アーム部材５２が昇降し、駆動モータを駆動する
ことで、第３アーム部材５２が、第３アーム部材５２の
後端部を回転中心として水平面内で回転し、結果として
接続具５１を回転し、昇降するようになっている。

【００２８】接続具５１には、第２開閉弁５４が介在し
ているインク通路５５を通じて脱気加熱インクプラント
５６が接続されている。それによって、接続具５１をイ
ンクカートリッジ２のインク供給孔４ｂに接続すること
で、脱気かつ加熱されて高温状態となったインクを注入
できるインク注入手段が構成されている。

【００２９】次に、インクカートリッジ２に対してイン
クを注入する方法について説明する。 ［第１の工程］まず、図４および図５に示すように、イ
ンクカートリッジ２を、インク供給孔４ｂが下側に、大
気連通孔４ｃが上側に位置するようにカートリッジ支持
部材３１にセットする。

【００３０】［第２の工程］第３アーム部材５２を回転
および昇降させることにより、接続具５１をインクカー
トリッジ２のインク供給孔４ｂに着脱可能に接続し、そ
れによってインクカートリッジ２を脱気加熱インクプラ
ント５６に連結する。

【００３１】具体的には、インクカートリッジ２から離
隔し第３シリンダ手段５３が収縮状態にある待機位置
（図６および図７参照）から、まず、第３アーム部材５
２を、図示しない駆動モータによって接続具５１がイン
クカートリッジ２のインク供給孔４ｂの下側に位置する
接続位値（図４および図５参照）まで略９０度回転し、
それから、第３シリンダ手段５３を伸張させて接続具５
１をインク供給孔４ｂに着脱可能に接続する。

【００３２】このとき、第１アーム部材４２および第２
アーム部材４３に取り付けられて固定された第１ヒータ
部４０および第２ヒータ部４１は、インクカートリッジ
２から離隔した待機位置（図４および図５参照）にあ
り、第１ヒータ部４０側の第１シリンダ手段４４は収縮
状態に、第２ヒータ部４１側の第２シリンダ手段４５は
伸張状態にある。

【００３３】このように接続具５１がインク供給孔４ｂ
に接続された状態で、第１開閉弁２５および第２開閉弁
５４を共に閉位置とし、真空ポンプ２３を作動させ、真
空チャンバ２２内を、一５００ｍｍＨｇ〜−７００ｍｍ
Ｈｇ程度の真空に近い状態とする。真空に近い状態にな
ると、第２開閉弁５４を開位置にする。すると、インク
カートリッジ２内の空気もインク供給孔４ｂおよび大気
連通孔４ｃを通じて吸引されているので、インクカート
リッジ２内に、脱気加熱インクプラント５６から、脱気
されかつ高温のインクが注入される。このインクの温度
は、脱気加熱インクプラント５６により、約４０〜約５
０℃の範囲に調整されている。

【００３４】注入されたインクは、フォーム室４ｇとイ
ンク室４ｅとを隔てている隔壁４ｉに衝突し、上下に別
れるが、まず主に流動抵抗の少ないインク室４ｅに向か
って流れて、インク室４ｅを満たす。それから、下部に
ある連通部４ｈを介してフォーム室４ｇに流れ込む。こ
のことによりフォーム室４ｇ内の多孔質体４ｆ内にイン
クがしみ込んで、多孔質体４ｆを満たす。多孔質体４ｆ
に吸い込まれるとき、インクは約４０〜約５０℃に設定
されているため、流動性が高くかつ空気の溶解量も少な
い。図８に温度によるインクの粘度の測定結果を示す。
この測定結果から判るように、常温（約２０〜約２６
℃）に比較して、約４０〜約５０℃では、十分に粘度が
低下し、流動性が高い。

【００３５】したがって、インクは、多孔質体４ｆの全
体に均一に流れ、粘性が高い時のように、空気を巻き込
むことがない。したがって、多孔質体４ｆ内の空気をほ
ぼすべて押し出すようにして、インクは、多孔質体４ｆ
内に満たされるので、気泡がインクとともに多孔質体４
ｆ内に残留することがない。

【００３６】このようにして、インクカートリッジ２内
に一定量のインクが注入されると、第２開閉弁５４を閉
とすると共に、真空ポンプ２３を停止し、まず、第３シ
リンダ手段５３を収縮させて接続具５１とインク供給孔
４ｂとの接続を解除し、次に、第３アーム部材５２を回
転して接続具５１を待機位置に移動させる。尚、上記接
続具５１の接続を解除した状態では、インクはすでに多
孔質体４ｆに吸蔵されているので、インク供給孔４ｂが
下向きに開口していても、インク供給孔４ｂからインク
が漏れ出ることはない。

【００３７】［第３の工程］第１アーム部材４２および
第２アーム部材４３をインクカートリッジ２に対応する
位置にまで回転させて、その後、第１シリンダ手段４４
を伸張させ、一方、第２シリンダ手段４５を収縮させ
て、インクカートリッジ２のインク供給孔４ｂおよび大
気連通孔４ｃに、第１シール材１２および第２シール材
１３を介して第１ヒータ部４０および第２ヒータ部４１
を適用した状態とする。

【００３８】この状態で、第１ヒータ部４０および第２
ヒータ部４１により加熱することで、インク供給孔４ｂ
および大気連通孔４ｃに対して第１シール材１２および
第２シール材１３が熱溶着され、インクカートリッジ２
にシールが施される。熱溶着終了後、第１開閉弁２５を
開状態とし、真空チャンバ２２内を徐々に大気圧に戻
す。このときには、すでに第１シール材１２および第２
シール材１３によってインク供給孔４ｂおよび大気連通
孔４ｃは密閉されているので、インクカートリッジ２内
に、空気が侵入することはない。

【００３９】上述のごとく、第１の工程において、真空
チャンバ２２内にインクカートリッジ２をセットし、第
２の工程において、真空チャンバ２２内を真空に近い状
態とし、次にインクカートリッジ２内にインクを注入
し、第３の工程において、インクカートリッジ２のイン
ク供給孔４ｂおよび大気連通孔４ｃを第１シール材１２
および第２シール材１３にて密閉するようにしている。
このため、簡単に、インクカートリッジ２内を真空に近
い状態に保持し、脱気かつ加熱されたインクを注入する
ことができる。

【００４０】特に、第２の工程において、インクカート
リッジ２を、インク供給孔４ｂが下側に、大気連通孔４
ｃが上側に位置するように支持し、下側のインク供給孔
４ｂから、脱気かつ加熱されたインクを注入するように
している。従来、このような姿勢のインクカートリッジ
２に、脱気されているが常温のインクを注入した場合に
は、粘性が高いために、インクは多孔質体４ｆの一部を
通過し、多孔質体４ｆがすべてインクで満たされる前
に、大気連通孔４ｃまでインクが到達し、大気連通孔４
ｃから吹き出して不良品を生じる場合があったり、大気
連通孔４ｃまでインクが到達しなくても、多孔質体４ｆ
の一部に空気の塊や、気泡を残したり、あるいはその空
気の塊や気泡とインクとが混ざりあってしまう場合があ
った。

【００４１】しかし、本実施の形態のインク注入方法で
は、上述のごとく、インクが脱気されているとともに加
熱されているため、インクの粘性が低く、多孔質体４ｆ
内でも流動性が高く、多孔質体４ｆの隅々まで流れるこ
とと、更に、高温のため空気の溶解量も少ないので、多
孔質体４ｆの一部に空気の塊や、気泡を残してしまうこ
とはない。したがって、使用時にインク供給孔４ｂから
空気の混入したインクがインクジェット記録ヘッド５へ
供給されることを確実に防止することができる。

【００４２】更に、フォーム室４ｇ内を脱気してインク
を注入しているので、インク中の気泡や溶解している気
体が排出され、一層気泡の残留を防止することができ
る。また、フォーム室４ｇへの注入後にはインクは冷却
される。このことによりインクにおける気体の溶解度が
上昇するので、わずかに気泡が多孔質体４ｆ内に存在し
ていても、その気泡をインク中に溶解して気泡を消失さ
せるので、更に、気泡の残留を少なくできて、印刷品質
を高く維持でき、印刷が不能となるのを防止できる。

【００４３】尚、本実施の形態では、２枚のシール材１
２，１３によってインク供給孔４ｂと大気連通孔４ｃと
をシールするようにしているが、１枚の長尺のシール材
によってインク供給孔４ｂと大気連通孔４ｃとをシール
するようにしてもよい。 ［その他］前述したインクカートリッジ２へのインク注
入方法では、約４０〜約５０℃の範囲でインクを加熱し
てからインクカートリッジ２へ注入していたが、約３０
〜約６０℃の加熱でも良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態のインクカートリッジの概略縦
断面図である。

【図２】 前記インクカートリッジの使用時の部分拡大
図である。

【図３】 前記インクカートリッジの製造工程の一部の
説明図である。

【図４】 インク注入時のインク注入装置の概略正面図
である。

【図５】 前記インク注入装置の概略底面図である。

【図６】 シール材熱溶着時のインク注入装置の概略正
面図である。

【図７】 前記インク注入装置の概略底面図である。

【図８】 温度とインク粘度との関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

２…インクカートリッジ ４…カートリッジケース ４ａ…開口 ４ｂ…インク供給孔 ４ｃ…大気
連通孔 ４ｄ…エアバッファ ４ｅ…インク室 ４ｆ…
多孔質体 ４ｇ…フォーム室 ４ｈ…連通部 ４ｉ…隔壁 ５…インクジェット記録ヘッド ５ａ…インク供給
用マニホールド ６…キャップ ８…メッシュフィルタ部材 １０
…アダプタ １２…第１シール材 １３…第２シール材 ２０…
インク注入装置 ２２…真空チャンバ ２３…真空ポンプ ２４…真
空通路 ２５…第１開閉弁 ２６…大気開放通路 ３１…カートリッジ支持部材 ３２…支柱部 ３３
…支持部 ３４…第１シール密閉手段 ３５…第２シール密閉手
段 ３７…接続具支持手段 ４０…第１ヒータ部 ４１
…第２ヒータ部 ４２…第１アーム部材 ４３…第２アーム部材 ４４…第１シリンダ手段 ４５…第２シリンダ手段
５１…接続具 ５２…第３アーム部材 ５３…第３シリンダ手段
５４…第２開閉弁 ５５…インク通路 ５６…脱気加熱インクプラント

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部にインクを供給するインク供給孔を備
   えた収納室内に、外部からインクを注入して、前記収納
   室内に配置されている多孔質体にインクを吸収させるイ
   ンクカートリッジへのインク注入方法であって、 前記収納室内へは、インクを高温状態で注入することを
   特徴とするインクカートリッジへのインク注入方法。
2. 【請求項２】前記高温状態のインクの温度は、約３０〜
   約６０℃であることを特徴とする請求項１記載のインク
   カートリッジへのインク注入方法。
3. 【請求項３】前記高温状態のインクの温度は、約４０〜
   約５０℃であることを特徴とする請求項２記載のインク
   カートリッジへのインク注入方法。
4. 【請求項４】前記収納室内へのインクの注入は、前記収
   納室内を脱気後、あるいは脱気しつつ行うことを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか記載のインクカートリッジ
   へのインク注入方法。
5. 【請求項５】前記多孔質体は、樹脂材料からなることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれか記載のインクカート
   リッジへのインク注入方法。
6. 【請求項６】前記インクカートリッジは、インクジェッ
   トプリンタに用いられることを特徴とする請求項１〜５
   のいずれか記載のインクカートリッジへのインク注入方
   法。