JPH1120896A - インクカートリッジの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充填前のインクカートリッジの吐出特性とほ
ぼ同程度の吐出安定性を有するインクカートリッジの製
造方法を提供することにある。 【解決手段】 内部にインク保持用の多孔質体１を収納
した、インクが空の状態のインクカートリッジ２，３の
カートリッジ内部に、負圧を発生させた後、インク４を
充填又は再充填するインクカートリッジの製造方法にお
いて、負圧発生手段を用いて上記負圧を５０〜２００ｍ
ｍＨｇとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空の状態のインク
カートリッジにインクを充填又は再充填するインクカー
トリッジの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
インクジェットプリンターに用いられているインクカー
トリッジは、その内部に充填されているインクを使い切
ってしまった場合には、新品のインクカートリッジに交
換されていた。

【０００３】しかし、一度の使用で空になったインクカ
ートリッジを、新品のインクカートリッジに交換してし
まうと、コスト高となる。そこで、近年においては、空
になったインクカートリッジにインクを充填又は再充填
して、該インクカートリッジを再利用する試みがなされ
ている。

【０００４】その一つの方法として、例えば、次のよう
な方法が採られている。先ず、インクが空になった状態
のインクカートリッジを水平面に対して垂直に立てる。
次に、上記インクカートリッジのカートリッジ本体に、
ドリル等を用いてインク充填用孔を開ける。そして、先
端が尖った針のようなノズルを有し、再充填用のインク
が満たされるインク収容部を備えたインク充填装置を用
いてインクの再充填を行う。

【０００５】即ち、上記インク充填装置のノズルを、該
ノズルよりも孔径の大きな上記インク充填用孔に挿入
し、上記インク収容部をスクイズ（容器に外圧を加えて
容器内部のインクをノズルから吐出させること）して、
上記ノズル先端よりインクを吐出させる。そして、上記
インクカートリッジのカートリッジ本体内にインクが充
填されたら再充填をストップし、上記インク充填用孔を
塞ぐ。

【０００６】ところが、上記先端が尖った針のようなノ
ズルを有したインク充填装置によって上記インク充填用
孔よりインクを注入すると、カートリッジ本体内に気泡
が入り込んでしまう。特に、カートリッジ本体内にスポ
ンジが収納されたインクカートリッジにおいては、気泡
の混入及び気液交換ができない領域（空気だまり）の発
生がより顕著となる。

【０００７】上記カートリッジ本体内に気泡が入り込ん
だり、空気だまりができると、充分にカートリッジ本体
内にインクが充填できないのみならず、該インクカート
リッジをインクジェットプリンターに搭載してインクを
吐出させた際に、該インクの吐出量がばらつき、印字品
質の低下、所望の解像度が得られないと言った不都合が
生ずる。

【０００８】また、上記方法の他に、特開平６−１９１
０５５号公報に開示されるインク再充填装置を用いた方
法が提案されている。かかる方法は、インクが空になっ
た状態のインクカートリッジを再充填装置にセットした
後、インク吐出面にキャップ機構を取り付け、ピストン
機構よりなるポンプによって該インク吐出面より吸引し
てインクカートリッジ内部を負圧とし、その後、インク
が満たされたカートリッジからポンプによってインクを
加圧して空になったインクカートリッジにインクを注入
する。

【０００９】上記方法によれば、負圧と正圧を時間をず
らして作用させながら使い古しのインクを強制的に排出
した後、負圧状態のインクカートリッジ内にインクを加
圧して注入するので、充填効率を大幅に向上させること
ができる。

【００１０】しかし、上記方法によってインクを再充填
したインクカートリッジにおいては、充填前のインクカ
ートリッジ（製品として販売されているインクカートリ
ッジ、以下同じ）のものと比較して、ピエゾ素子等のよ
うな圧電素子を用い、該圧電素子への通電によって生ず
る伸縮力を利用してインクを吐出するようにした、いわ
ゆるピエゾ方式によるインクカートリッジの場合には、
吐出安定性が充填前のインクカートリッジのものと比べ
て半減することが判った。

【００１１】従って、本発明の目的は、充填前のインク
カートリッジの吐出特性とほぼ同程度の吐出安定性を有
するインクカートリッジの製造方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願出願人は、カートリ
ッジ内部の負圧の程度とインクの吐出特性との関係を鋭
意検討した結果、カートリッジ内部の負圧を所望の範囲
とすることで吐出特性が最適なものとなることを知見し
た。

【００１３】すなわち、請求項１記載の発明は、内部に
インク保持用の多孔質体を収納した、インクが空の状態
のインクカートリッジのカートリッジ内部に、負圧を発
生させた後、インクを充填又は再充填するインクカート
リッジの製造方法において、負圧発生手段を用いて上記
負圧を５０〜２００ｍｍＨｇとすることを特徴とするイ
ンクカートリッジの製造方法を提供することにより、上
記の目的を達成したものである。

【００１４】請求項２記載の発明は、上記負圧発生手段
が、真空ポンプ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の製造方法を提供することにより、
上記の目的を達成したものである。

【００１５】請求項３記載の発明は、上記インクカート
リッジが、インクジェット記録用のインクカートリッジ
であることを特徴とする請求項１又は２記載のインクカ
ートリッジの製造方法を提供することにより、上記の目
的を達成したものである。

【００１６】請求項４記載の発明は、上記インクカート
リッジが、圧電素子によりインクを吐出することを特徴
とする請求項３記載のインクカートリッジの製造方法を
提供することにより、上記の目的を達成したものであ
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した具体的な
実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は
本実施形態のインクカートリッジの製造方法に用いたイ
ンク充填装置の模式図、図２はバブル方式のインクカー
トリッジの斜視図、図３は本実施形態のインクカートリ
ッジの製造方法の他の例を示すインク充填装置の模式図
である。

【００１８】初めに、本実施形態のインクカートリッジ
の製造方法について説明する前に、本製法において用い
るインク充填装置及びインクカートリッジの構成につい
て簡単に説明する。

【００１９】インク充填装置は、図１に示すように、内
部にインク保持用の多孔質体１を収納した、インクが空
の状態のインクカートリッジ２，３のカートリッジ内部
に、負圧を発生させた後、インク４を充填又は再充填す
るもので、カートリッジ内部を負圧とする負圧発生手段
と、カートリッジ内部にインク４を充填するインク注入
手段５とを有している。

【００２０】そして、図１に示すインク充填装置は、バ
ブル方式のインクカートリッジ２とピエゾ方式のインク
カートリッジ３にインクを充填又は再充填する二系統の
例として示してあり、これら各インクカートリッジ２，
３に同時にインク４を充填又は再充填することも、各イ
ンクカートリッジ２，３に別々にインク４を充填又は再
充填することもできるように構成されている。

【００２１】本実施形態のインクカートリッジ２，３
は、印字ヘッドからインクを吐出させることによって記
録紙上に印字を行うインクジェット記録用のインクカー
トリッジである。このインクカートリッジ２，３には、
いわゆるバブル方式のものとピエゾ方式のものとがあ
る。バブル方式のインクカートリッジ２は、発熱抵抗体
を用いてインクを気化させ気泡の成長・収縮によって生
じる圧力変化を利用することにより、インクを吐出口か
ら吐出させるように構成したものである。

【００２２】バブル方式のインクカートリッジ２は、図
１及び図２に示すように、カートリッジ本体内にインク
保持用のスポンジ等からなる多孔質体１を収納し、該多
孔質体１にインクを含ませるように構成されている。そ
して、このインクカートリッジ２には、各液室に対して
発熱抵抗体がそれぞれ設けられ、これら発熱抵抗体を選
択的に駆動することによりインクを吐出させる印字ヘッ
ド部６が設けられている。また、インクカートリッジ２
には、上記発熱抵抗体に駆動信号を送るための配線パタ
ーンが形成されたプリント配線板を一主面に有した金属
プレート７が設けられている。

【００２３】一方、ピエゾ方式のインクカートリッジ３
は、圧電素子であるピエゾ素子に電圧を印加し、該ピエ
ゾ素子の伸縮する力を利用することにより、インクを吐
出口から吐出させるように構成したものである。このイ
ンクカートリッジ３は、図１中向かって右側の図に示す
ように、やはりカートリッジ本体内にインク保持用のス
ポンジ等からなる多孔質体１を収納し、該多孔質体１に
インクを含ませるように構成されている。

【００２４】負圧発生手段としては、特に限定されるこ
となく、例えば真空ポンプ（図示は省略する）を使用す
る。かかる真空ポンプは、インクが空の状態のインクカ
ートリッジ２，３に直接接続するようになしてある。す
なわち、真空ポンプと各インクカートリッジ２，３との
間を結ぶラインの中間にフラスコ形状のインクトラップ
部材９を設け、該インクトラップ部材９に接続される各
配管１０，１１の先端をそれぞれのインクカートリッジ
２，３に設けた真空吸引孔１２，１３に臨ませると共
に、該インクトラップ部材９と真空ポンプを結ぶ配管１
４の途中にバキュームメータ１５を取り付けている。

【００２５】カートリッジ内部の真空度は、バキューム
メータ１５によって目視により確認でき、その大きさは
真空ポンプによって適宜調整可能とされている。また、
インクトラップ部材９は、インクカートリッジ２，３の
カートリッジ内部に残存したインクをトラップするよう
になっている。

【００２６】インク注入手段５の先端には、インクカー
トリッジ２，３に開設されたインク注入孔１６，１７よ
りカートリッジ内部に臨むノズル１８，１９が設けられ
ている。そして、このノズル１８，１９には、バルブ２
０，２１が設けられており、インク４の注入時にはバル
ブを開き、それ以外のときにはバルブ２０，２１を閉じ
るようになされている。

【００２７】上記インク４には、例えばインクジェット
プリンターに用いられる水系インクが用いられる。かか
る水系インクは、水（望ましくは、イオン交換水）を媒
体とし、上記染料又は顔料等の色材を含有するのに加え
て、従来公知の各種添加剤、例えば多価アルコール類の
ような湿潤剤、分散剤、シリコーン系等の消泡剤、カチ
オン、アニオン或いはノニオン系の各種界面活性剤等の
表面張力調整剤、クロロメチルフェノール系等の防黴剤
及び／又はＥＤＴＡ等のキレート剤、樹脂エマルショ
ン、又、亜硫酸塩等の酸素吸収剤等を含有してもよい。

【００２８】上記染料としては、例えば、油性染料、分
散染料、直接染料、酸性染料及び塩基性染料等を挙げる
ことができる。

【００２９】一方、上記顔料も、その種類に特に制限は
なく、従来公知の有機及び無機顔料がすべて使用でき
る。例えば、アゾレーキ、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔
料、キレートアゾ顔料等のアゾ顔料や、フタロシアニン
顔料、ペリレン及びペリノン顔料、アントラキノン顔
料、キナクリドン顔料、ジオキサジン顔料、チオインジ
ゴ顔料、イソインドリノン顔料、キノフタロニ顔料等の
多環式顔料や、塩基性染料型レーキ、酸性染料型レーキ
等の染料レーキや、ニトロ顔料、ニトロソ顔料、アニリ
ンブラック、昼光蛍光顔料等の有機顔料、酸化チタン、
酸化鉄系、カーボンブラック系等の無機顔料が挙げられ
る。また、カラーインデックスに記載されていない顔料
であっても水相に分散可能ならいずれも使用できる。更
に、上記顔料を界面活性剤や高分子分散剤等で表面処理
したものや、グラフトカーボン等も勿論使用可能であ
る。

【００３０】なお、本明細書において、「顔料」とは、
水や溶剤、油などに不溶の微粒子状の固体をいい、これ
に対して、「染料」とは、水や溶剤に溶解した状態で染
色されるものをいう〔カラーケミカル事典１９８８年３
月第１刷、（株）シーエムシー、有機合成化学協会編、
Ｐ４５〜〕。

【００３１】特に、ここで用いるインク４としては、高
印字品質の点から、表面張力が、２５〜４７ｄｙｎ／ｃ
ｍであることが好ましい。２５ｄｙｎ／ｃｍ未満である
と、インクのにじみ及び印字品質の低下が発生し、又、
インクジェットプリンターのプリントヘッドノズルから
インクもれが発生し、４７ｄｙｎ／ｃｍ超であると、イ
ンクの乾燥速度が遅くなりすぎ、各色インク間の混合及
びプリントヘッドの汚れ等の発生やプリントヘッドノズ
ルへのインク供給不良が発生し、それに伴って、インク
吐出不良、印字品質の低下が発生する。

【００３２】また、上記インク４は、高印字品質及びイ
ンクジェット用インクとしての適性の点から、粘度が、
０．５〜５ｃｐｓであることが好ましい。０．５ｃｐｓ
未満であると、インクのにじみが顕著になり、又、イン
クジェットプリンターのプリントヘッドノズルからイン
クもれが発生したりするので好ましくない。５ｃｐｓ超
であると、インクジェット用インクとしての粘度が高く
なりすぎ、プリントヘッドへのインク供給が伴わず、吐
出不良及びかすれが発生し、印字品質の低下の問題が発
生する。

【００３３】次に、上記インク充填装置を用いた本実施
形態のインクカートリッジの製造方法について、図１を
参照しながら説明する。先ず、インクが空の状態のイン
クカートリッジ２，３の印字ヘッド部６、インク供給管
８及び大気連通口２４，２５に真空漏れ防止用のテープ
２２，２３，２６，２７を張り、真空吸引孔１２，１３
とインク注入孔１６，１７をそれぞれ開ける。

【００３４】次に、インク注入手段５に接続されるノズ
ル１８，１９をインク注入孔１６，１７よりカートリッ
ジ内部に臨ませると共に、インクトラップ部材９に接続
される配管１０，１１の先端を真空吸引孔１２，１３よ
りカートリッジ内部に臨ませる。なお、真空吸引孔１
２，１３及びインク注入孔１６，１７は密閉しておく。

【００３５】次に、バルブ２０，２１を締めてインク４
がカートリッジ内部に注入されないようにしておく。続
いて、真空ポンプを作動し、バキュームメータ１５を確
認しながらカートリッジ内部の負圧が所望の真空度とな
るまで吸引する。本実施形態では、インクの吐出特性を
最適なものとするために、カートリッジ内部の負圧を５
０〜２００ｍｍＨｇとなるようにする。５０ｍｍＨｇ未
満では、バブル方式のカートリッジにおいて、２００ｍ
ｍＨｇ超では、ピエゾ方式のカートリッジにおいて、イ
ンク吐出不良、印字品質の低下がみられた。

【００３６】そして、カートリッジ内部に収納した多孔
質体１に含まれている使い古しのインクが配管１０，１
１を通ってインクトラップ部材９に流れ込む。そして、
バルブ２０，２１を開けてインク４をカートリッジ内部
に注入する。このとき、カートリッジ内部は負圧状態に
あるので、効率良くインク注入手段５からインク４がカ
ートリッジ内部に充填されることになる。また、インク
カートリッジ２，３は、インクトラップ部材９と接続さ
れているので、カートリッジ内部にインク４が注入され
過ぎて溢れ出るようなことがないようになされている。

【００３７】カートリッジ内部にインク４が充填された
ら、バルブ２０，２１を締めてインク４の注入を止める
と共に、真空ポンプの作動をストップする。そして、真
空吸引孔１２，１３及びインク注入孔１６，１７を封止
栓（図示は省略する）によって閉蓋し、インク４の充填
・再充填作業を終了する。

【００３８】以上のように、カートリッジ内部の負圧を
最適減圧範囲としてインク４を充填又は再充填すれば、
充填前のインクカートリッジ（製品として販売されてい
るインクカートリッジ）の吐出特性とほぼ同程度若しく
は同程度以上の吐出安定性が得られる。従って、充填又
は再充填したインクカートリッジ２，３は、充填前のイ
ンクカートリッジと同様の解像度が得られる。

【００３９】本発明のインクカートリッジの製造方法
は、上述した実施形態に制限されることなく、本発明の
要旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。例えば、
上述の実施形態では、インクカートリッジ２，３のカー
トリッジ内部を真空ポンプによって直接負圧としたが、
図３に示すように、インクカートリッジ３を真空容器２
２内に収容し、該真空容器２２内を真空ポンプによって
減圧して、該インクカートリッジ３のカートリッジ内部
を負圧としてもよい。

【００４０】かかる場合には、上記インク注入孔１７を
密閉し、大気連通口２５よりカートリッジ内部が減圧さ
れる。もちろん、インク注入孔１７に設けられる隙間か
らカートリッジ内部が減圧されても、また、インクカー
トリッジ３に減圧用の真空吸引孔を形成しても構わな
い。

【００４１】また、上記実施形態においては、インク注
入手段５として注射器のようなものを使用したが、これ
に制限されるものではない。また、上述した本実施形態
のインクカートリッジの製造方法では、インクカートリ
ッジに印字ヘッド部を有するものであるが、インクカー
トリッジに印字ヘッド部を有しない、外部印字ヘッドに
インクを供給するためのインク供給口のみを有する、イ
ンクカートリッジに関しても、本発明が適応可能であ
る。

【００４２】

【発明の効果】本発明のインクカートリッジの製造方法
によれば、充填前のインクカートリッジの吐出特性とほ
ぼ同程度の吐出安定性を有するインクカートリッジの製
造方法を提供することができる。すなわち、本発明方法
によってインクを充填及び再充填したインクカートリッ
ジをインクジェットプリンターに搭載してインクを吐出
すれば、充填前のインクカートリッジの有する印字品質
及び解像度が再現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態のインクカートリッジの製造方法に
用いたインク充填装置の模式図である。

【図２】バブル方式のインクカートリッジの斜視図であ
る。

【図３】本実施形態のインクカートリッジの製造方法の
他の例を示すインク充填装置の模式図である。

【符号の説明】

１ 多孔質体 ２，３ インクカートリッジ ４ インク ５ インク注入手段 ６，８ 印字ヘッド部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部にインク保持用の多孔質体を収納し
   た、インクが空の状態のインクカートリッジのカートリ
   ッジ内部に、負圧を発生させた後、インクを充填又は再
   充填するインクカートリッジの製造方法において、 負圧発生手段を用いて上記負圧を５０〜２００ｍｍＨｇ
   とすることを特徴とするインクカートリッジの製造方
   法。
2. 【請求項２】 上記負圧発生手段が、真空ポンプである
   ことを特徴とする請求項１記載のインクカートリッジの
   製造方法。
3. 【請求項３】 上記インクカートリッジが、インクジェ
   ット記録用のインクカートリッジであることを特徴とす
   る請求項１又は２記載のインクカートリッジの製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記インクカートリッジが、圧電素子に
   よりインクを吐出することを特徴とする請求項３記載の
   インクカートリッジの製造方法。