(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有する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において、前記インク保持部材を装填する前に、前記インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入し、大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを注入し、その後前記インク保持部材を前記インク室に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させることを特徴とするインク充填方法。
【請求項２】
前記インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路を封止し、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入することを特徴とする請求項１に記載のインク充填方法。
【請求項３】
インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有する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において、前記インク保持部材を装填する前に、前記中間インク室と前記連通路を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入し、大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを注入し、その後前記インク保持部材を前記インク室に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させることを特徴とするインク充填方法。
【請求項４】
前記インク保持部材をインクに浸漬させた後、さらに前記インク保持部材を押圧して変形させ、押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインク充填方法。
【請求項５】
前記インク保持部材をインクに浸漬させる際に、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインク充填方法。
【請求項６】
インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造方法において、前記インクカートリッジ本体内を大気よりも低い気圧に減圧し、前記中間インク室と前記連通路へのインクの充填を行ない、その後大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを充填し、前記インク保持部材を前記インク室内に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させ、その後前記カバーを装着することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。
【請求項７】
前記所定量のインクの充填前に前記インクカートリッジ本体内を大気よりも低い気圧に減圧した後、前記中間インク室と前記連通路を封止してから前記中間インク室と前記連通路へのインクの充填を行なうことを特徴とする請求項６に記載のインクカートリッジの製造方法。
【請求項８】
インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造方法において、前記中間インク室および前記連通路を大気よりも低い気圧に減圧し、前記中間インク室および前記連通路へのインクの充填を行ない、その後大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを充填し、前記インク保持部材を前記インク室内に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させ、その後前記カバーを装着することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。
【請求項９】
前記インク保持部材をインク室に装填する際に、前記インク保持部材を所定位置まで挿入後さらに押圧して変形させ、押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造方法。
【請求項１０】
前記インク保持部材をインク室に装填する際に、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造方法。
【請求項１１】
インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材を装填する前に前記インク室内に所定量のインクを注入するインク充填手段と、前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させるインク保持部材装填手段と、前記カバーを装着するカバー装着手段が設けられ、前記インク充填手段は、インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧する減圧手段と、前記インクカートリッジ内へインクを注入する注入手段を有し、前記インク充填手段は、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入する前に、減圧手段によって減圧して、前記注入手段によって前記中間インク室および前記連通路にインクを注入し、その後、前記減圧手段による減圧を解除し、前記注入手段によって前記インク室内にインクを注入し、その後、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させ、前記カバー装着手段が前記カバーを装着することを特徴とするインクカートリッジの製造装置。
【請求項１２】
前記インク充填手段は、前記中間インク室および前記連通路を封止する封止手段を有し、前記減圧手段による減圧後、前記封止手段によって前記中間インク室および前記連通路を封止し、前記注入手段による前記中間インク室および前記連通路へのインクの注入を開始することを特徴とする請求項１１に記載のインクカートリッジの製造装置。
【請求項１３】
インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材を装填する前に前記インク室内に所定量のインクを注入するインク充填手段と、前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させるインク保持部材装填手段と、前記カバーを装着するカバー装着手段が設けられ、前記インク充填手段は、前記中間インク室および前記連通路内部を大気よりも低い気圧に減圧する減圧手段と、前記インクカートリッジ内へインクを注入する注入手段を有し、前記減圧手段によって前記中間インク室および前記連通路内を減圧後、前記注入手段によって前記中間インク室および前記連通路にインクを注入し、前記減圧手段による減圧を解除して前記注入手段によって前記インク室にインクを注入し、その後、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させ、前記カバー装着手段が前記カバーを装着することを特徴とするインクカートリッジの製造装置。
【請求項１４】
前記インク保持部材装填手段は、前記インク保持部材を押圧する押圧手段を有し、該押圧手段は、前記インク保持部材を所定位置まで挿入後さらに押圧して変形させ、その後押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造装置。
【請求項１５】
前記インク保持部材装填手段は、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット方式の記録装置において、インクジェットヘッドにインクを供給するためのインクカートリッジへのインク充填方法、および、インクカートリッジの製造方法と製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置においては、インクを吐出するノズルを負圧に保持するため、内部にインク保持部材を設けたインクカートリッジが開発されている。このようなインク保持部材を内蔵したインクカートリッジにおいて、インク保持部材へのインクの充填量は、インク保持部材の毛細管力が働き、内部が負圧に保たれるように、インクが充填される部分の容積の７０〜８０％程度にしなければならない。そのため、インクカートリッジに収容可能なインク量は、インク保持部材が収容されるインク室内の容積よりも少なくなる。実際にインク保持部材を用いたインクカートリッジにインクを充填した場合、インク室内に空気が残留し、収容可能なインク量までインクを充填できないのが現状である。
【０００３】
収容されているインク量が少ないと、インクカートリッジの交換頻度が増加し、交換の手間と、ランニングコストの増大を招く。インクカートリッジを大型化すれば収容されるインク量が増加するが、近年の記録装置の小型化からインクカートリッジは小型化しており、インクカートリッジを大型化せずに収容されているインク量を増加させることが望まれる。
【０００４】
上述のインク保持部材を用いたインクカートリッジにインクを充填する方法として、従来より種々の方法が考えられている。例えば、特開平７−２３７２９９号公報の従来例で示されているように、インク保持部材内に針状の突起物であるインク充填針を差し込み、先端よりインクを一定量送り出し、インクを充填する方法がある。しかしながら、この方法では、インク保持部材へのインクの浸透性によって充填を行なうので、インク充填針の周りのみにしかインクが充填されず、周囲にまで均一に充填することができなかった。そのために、インク保持部材内部に空気の層が残留している状態も見受けられた。また、この方法においては、残留空気層とインク充填層がはっきり分かれてしまい、インク充填層では１００％近い状態に充填されてしまうために、一度インクを充填した後、余分なインクを除去して内部が負圧に保たれるようにしなければならなかった。さらにこの方法では、インク充填針を使用するため、充填口の大きさが制約されるので、充填速度を上げることができなかった。
【０００５】
特開平７−２３７２９９号公報に開示されているインクの充填方法では、インク保持部材を圧縮した上で注入を開始し、注入されたインクの圧力に基づきインク保持部材の圧縮状態を徐々に解除していくことによりインクを充填している。この方法においては、インク保持部材が圧縮された状態でインクが充填されるため、残留空気層の量をを減らすことができる。しかしながらこの方法においては、圧縮されたインク保持部材をインクの圧力に基づき引き上げるため、この工程に時間がかかる。さらに、インクを含んだ幅の薄いインク保持部材は圧縮復元性が乏しく、安定して引き上げることが難しい。さらに、インク保持部材の下部に中間室を有するような構造のインクカートリッジにおいては、この方法では、中間室にインクを充填するのが困難である。
【０００６】
インク保持部材を圧縮させることなく、残留空気層の量を減らすインク充填方法として、例えば、特開平６−２５０５１０号に記載されている方法がある。この方法では、組み上げられたインクカートリッジを逆立ち状態になるように固定し、下面となる上蓋に設けられた大気連通孔から針を差し込み、インクを注入していく。このとき、インクカートリッジに振動を加え、この振動によって、気泡を上面となる底部に設けられたインクの供給口から放出することによって残留空気層の量を減らすことができる。しかし、この充填方法では、充填時の残留空気層のバラツキにより、振動を与えても空気を除去できない場合があるという問題がある。
【０００７】
この文献に記載されているインクカートリッジは、主インク室とともに中間室を設けた２室構造のインクカートリッジである。このような構造のインクカートリッジにインクを充填するとき、この方法においては、インクは、主インク室内の毛細管部材の大気連通孔側から充填されていき、主インク室内にインクが充満した後、中間室にインクが充填されていく。そして、インクの供給口までインクが充填されることになる。
【０００８】
なおこの充填工程において、インク充填時インクカートリッジを逆立ちさせるのは、正立状態で大気連通側から充填させた場合、主インク室に充填後、中間室の先端部に滞留する空気のためにインクは中間室に侵入しないので、中間室を充分満たすことなくインクの供給口まで満たされることになる。したがって、正立状態での充填では中間室内に多くの空気を残してしまう。このインクカートリッジでは、中間室内のインク量によってインク切れを検知できるように構成しているので、この中間室に空気を残すことは、インクが消費される前からインク切れを示しているような状態を生じ、インクの残留検知が機能しなくなる。さらに、中間室内に多量の空気を残すと、所定のインク充填量が得られないことに加え、残存した空気が温度上昇、大気圧の低下等の環境変動を受けた際に膨張し、このためインクがインクの供給口より漏れるという問題を起こす。
【０００９】
さらに、この充填方法は、主インク室内を１００％に近い状態で充填した後、中間室等を充填するため、インクの充填後に、大気連通孔からの充填をやめ、主インク室内のインクが所定の負圧値になるよう所定の量のインクをインクの供給口から除去する工程が必要になる。大気連通孔から除去したのでは、インクの供給口から空気が入り、中間室内に空気を取り込んでしまうため、インクの供給口からインクを除去することになる。
【００１０】
さらに、この充填方法では、インクの充填を大気連通孔から行なうが、大気連通孔はインク中の水分蒸発をおさえるため、通常、直径が０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度にしか開孔されていないので、インク充填時の抵抗が大きく、充填速度を上げることができない。
【００１１】
また、別のインクの充填方法として、例えば、特開平３−２２７６５６号公報に記載されているように、インクカートリッジ内の空気を吸引してインクカートリッジ内を真空状態にした後、インクカートリッジ内にインクを供給する充填方法がある。この方法によれば、残留空気層の量を安定して減らすことはできる。しかし、上述の方法と同じく、インク充填層は１００％に近い状態に充填されてしまうため、一度インクを充填した後、余分なインクを除去して内部が負圧に保たれるようにしなければならない。さらに、インクは大気との差圧の力でインク保持部材に直接浸透させていくため、充填工程に要する時間は、まだかなり長い。
【００１２】
さらに別のインクの充填方法として、例えば、特開平３−１０１９７０号公報に記載されているように、インク保持部材が保持できるインク量を越えてインクをインクカートリッジ内に充填した後、インク保持部材の大気連通孔側部分のインクのみインク排出側領域よりもインク保持量が小さくなるように吸引除去する方法がある。この方法は、インク保持部材の大気連通孔側領域がインク供給口領域に比較して、印字によりインクが消費されたときインクが残りやすく、インク残量が多いため、収納したインクを効率よく使うことができないことを改良したものである。しかしながら、この方法においても、一度インクを充填した後、余分なインクを除去する必要があり、工程に時間がかかるという問題がある。さらに、除去したインクが再充填に使用できないとすると収率が悪くなるという問題がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、インク保持部材中の残量空気層を安定して減らし、インク充填の収率を向上できるとともに、余分なインクを除去する工程を入れず、充填に要する時間を大幅に短縮できるインク充填方法、および、そのようなインク充填工程を含むインクカートリッジの製造方法および製造装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有する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において、前記インク保持部材を装填する前に、前記インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入し、大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを注入し、その後前記インク保持部材を前記インク室に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１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内部を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路を封止し、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有する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において、前記インク保持部材を装填する前に、前記中間インク室と前記連通路を大気よりも低い気圧に減圧後、前記中間インク室と前記連通路にインクを注入し、大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを注入し、その後前記インク保持部材を前記インク室に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインク充填方法において、前記インク保持部材をインクに浸漬させた後、さらに前記インク保持部材を押圧して変形させ、押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のインク充填方法において、前記インク保持部材をインクに浸漬させる際に、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造方法において、前記インクカートリッジ本体内を大気よりも低い気圧に減圧し、前記中間インク室と前記連通路へのインクの充填を行ない、その後大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを充填し、前記インク保持部材を前記インク室内に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させ、その後前記カバーを装着することを特徴とするものである。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のインクカートリッジの製造方法において、前記所定量のインクの充填前に前記インクカートリッジ本体内を大気よりも低い気圧に減圧した後、前記中間インク室と前記連通路を封止してから前記中間インク室と前記連通路へのインクの充填を行なうことを特徴とするものである。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造方法において、前記中間インク室および前記連通路を大気よりも低い気圧に減圧し、前記中間インク室および前記連通路へのインクの充填を行ない、その後大気圧に解放してから前記インク室内に所定量のインクを充填し、前記インク保持部材を前記インク室内に装填して前記インク保持部材をインクに浸漬させ、その後前記カバーを装着することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造方法において、前記インク保持部材をインク室に装填する際に、前記インク保持部材を所定位置まで挿入後さらに押圧して変形させ、押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項６ないし８のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造方法において、前記インク保持部材をインク室に装填する際に、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材を装填する前に前記インク室内に所定量のインクを注入するインク充填手段と、前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させるインク保持部材装填手段と、前記カバーを装着するカバー装着手段が設けられ、前記インク充填手段は、インクカートリッジ内部を大気よりも低い気圧に減圧する減圧手段と、前記インクカートリッジ内へインクを注入する注入手段を有し、前記インク充填手段は、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入する前に、減圧手段によって減圧して、前記注入手段によって前記中間インク室および前記連通路にインクを注入し、その後、前記減圧手段による減圧を解除し、前記注入手段によって前記インク室内にインクを注入し、その後、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させ、前記カバー装着手段が前記カバーを装着するものである。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載のインクカートリッジの製造装置において、前記インク充填手段は、前記中間インク室および前記連通路を封止する封止手段を有し、前記減圧手段による減圧後、前記封止手段によって前記中間インク室および前記連通路を封止し、前記注入手段による前記中間インク室および前記連通路へのインクの注入を開始することを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、インクを含浸保持するインク保持部材と、該インク保持部材を収容するインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジ本体と、カバーを具備するインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材を装填する前に前記インク室内に所定量のインクを注入するインク充填手段と、前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させるインク保持部材装填手段と、前記カバーを装着するカバー装着手段が設けられ、前記インク充填手段は、前記中間インク室および前記連通路内部を大気よりも低い気圧に減圧する減圧手段と、前記インクカートリッジ内へインクを注入する注入手段を有し、前記減圧手段によって前記中間インク室および前記連通路内を減圧後、前記注入手段によって前記中間インク室および前記連通路にインクを注入し、前記減圧手段による減圧を解除して前記注入手段によって前記インク室にインクを注入し、その後、前記インク保持部材装填手段が前記インク保持部材を前記インクカートリッジ内に挿入してインクに浸漬させ、前記カバー装着手段が前記カバーを装着することを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１４に記載の発明は、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材装填手段は、前記インク保持部材を押圧する押圧手段を有し、該押圧手段は、前記インク保持部材を所定位置まで挿入後さらに押圧して変形させ、その後押圧力を解除して前記インク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１５に記載の発明は、請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載のインクカートリッジの製造装置において、前記インク保持部材装填手段は、前記インク保持部材の断面形状を前記インク室の断面形状よりも小さく変形させて前記インク室内に挿入することを特徴とするものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のインク充填方法の第１の実施の形態の説明図である。図中、１はインクカートリッジ本体、２はインク供給口、３はメニスカス形成部材、４はインク保持部材、５は蓋、６は大気連通口である。ここでは、１室構成のプリントヘッドについてまず説明する。
【００３６】
インクカートリッジ本体には、図示しないプリントヘッドへインクを供給するためのインク供給口２が設けられている。また、インク供給口２にはメニスカス形成部材３が設けられている。メニスカス形成部材３には、微小な開口が無数に設けられている。インクカートリッジが取り外されている状態では、開口に形成されるインクのメニスカスの表面張力によって、インクカートリッジ本体１内のインクが漏れ出さないように保持する。また、インクカートリッジが記録装置に装着された状態では、メニスカス形成部材３はフィルタとして機能し、インク中のゴミや気泡などをトラップし、これらがプリントヘッドへ侵入するのを防ぐ。インク保持部材４は、毛細管力によりインクを保持可能な材料で構成されている。蓋５には、インクカートリッジ本体１内に空気を導入するための大気連通口６が設けられている。
【００３７】
図１（Ａ）に示すように、インクカートリッジ本体１内に、所定量のインクを充填する。このとき、インク供給口２からインクが漏れ出さないように、インク供給口２をシールしておくとよい。次に、図１（Ｂ）に示すように、インク保持部材４をインクカートリッジ本体１内に挿入する。インク保持部材４にインクが浸透して行き、充填したインクはインク保持部材４に吸収される。このとき、インクがインク保持部材４に吸収される前に外へあふれてしまわないように、ゆっくりと挿入するとよい。最後に、図１（Ｃ）に示すように、蓋５をインクカートリッジ本体１に取り付ける。
【００３８】
このように、インクをインクカートリッジ本体１内に充填し、インク保持部材４をインクカートリッジ本体１内に挿入するだけで、インクの充填を行なうことができる。このとき、インク保持部材４をインク中に挿入するので、空気の残留を少なくすることができ、また、余計なインクは注入していないので、インクを引き出すなどの工程は不要である。さらに、インクカートリッジ本体１内へのインクの充填は短時間で行なうことができ、インク保持部材４の挿入にもそれほど時間がかからないので、全体としてインクの充填に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３９】
次に、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態について説明する。ここでは、２室構成のインクカートリッジの場合について説明する。図２は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を用いて組み立てられたインクカートリッジの一例の断面図、図３は、インク保持部材の形状の一例を示す断面図である。図中、１１はインクカートリッジ本体、１２は主インク室、１３はインク保持部材、１４は中間インク室、１５は連通路、１６は大気連通口、１７は連通孔、１８は第１のメニスカス形成部材、１９はメニスカス保持部材、２０は第２のメニスカス形成部材、２１はインク供給口、２２は上蓋、２３は底蓋である。
【００４０】
インクカートリッジは、インクカートリッジ本体１と、上蓋２２、底蓋２３から構成され、内部にインク保持部材１３を有している。インクカートリッジ本体１１の内部には、主インク室１２と、その側方に中間インク室１４が設けられている。インクカートリッジの筐体は、剛性を持ち、長期のインク保持を可能にするため、耐インク性の良い材料が選択される。インク供給口２１において、図示しないプリントヘッドと接続される。主インク室１２内のインクは、連通路１５を通過し、このインク供給口２１を介してプリントヘッドへインクが供給される。
【００４１】
主インク室１２の下部には、連通孔１７が設けられており、連通路１５を介して中間インク室１４およびインク供給口２１と連通している。連通孔１７の断面形状としては、円形、楕円形、多角形、星形、十字形、スリット形状等、種々の形状とすることができる。また、主インク室１２の底面は、連通孔１７を最低部とするような斜面で形成されている。
【００４２】
主インク室１２の内部には、インク保持部材１３が配置されている。このインク保持部材１３は、毛細管力によりインクを保持し、記録ヘッドにおける負圧を維持している。インク保持部材１３の材料としては、２次元構造を持つ繊維状材料、３次元構造を持つ多孔質体材料、繊維状材料を３次元状に紡績したフェルトおよび不織布材料等を使用することができる。具体的には、例えば、ポリエステル繊維を一方向に束ねた中綿材を使用することができる。この中綿材としては、例えば、密度（＝重量／体積）が５％〜１５％の間のものを用いることができる。また、ポリエステル繊維を３次元状に紡績したポリエステルフェルトを使用することもできる。このポリエステルフェルトの密度としては、０．０５ｇ／ｃｍ３  〜０．１ｇ／ｃｍ３  のものが適当である。インクとの毛細管力や流体抵抗の観点から、この程度の密度のものが好適である。なお、材料の構成はポリエステル繊維に限定されるものではなく、適度な毛細管力を有し、インク耐性のある材料であれば、他の材料を用いることができる。この実施例においては、密度が０．０５ｇ／ｃｍ３  （主インク室内装填時）程度のポリエステルフェルトを用いている。
【００４３】
このインク保持部材１３の形状を、図３に示している。１３ａは凸状部分である。インク保持部材１３の周囲形状は、主インク室１２の内部と同じ形状であり、若干寸法が大きくなっている。さらに、第１のメニスカス形成部材１８によって形成された連通孔に接する部分３ａが凸状に形成されている。例えば、主インク室１２の寸法が厚さ１０ｍｍ、深さ５０ｍｍ、上部の幅４８．８ｍｍ、下部の幅４７．３ｍｍのとき、インク保持部材１３の寸法は、厚さ１２ｍｍ、凸状部分１３ａを除く高さ５８ｍｍ、幅５０ｍｍ、凸状部分１３ａの高さ４ｍｍ程度とすることができる。
【００４４】
このような形状のインク保持部材１３を、主インク室１２に装填すると、第１のメニスカス形成部材１８の上面で凸状部分１３ａが圧縮され、特に高密度な部分が形成される。また、主インク室１２の側壁によって側方部分においても圧縮されており、これらの高密度な部分では毛細管力が強くなって空気などの侵入を防止することができる。
【００４５】
主インク室１２の上部には、大気連通口１６が設けられた上蓋２２が取り付けられている。この上蓋２２は、インクカートリッジ本体１１に対して、例えば、超音波融着等の方法により固着される。固着方法は超音波融着に限らず、振動融着、接着等、インク、空気に対して密閉が保たれる方法であれば何でもよい。この上蓋２２により、主インク室１２は、大気連通口１６および連通孔１７を除き、密閉される。この実施例では、大気連通口１６の径は、インク保持部材１３の孔もしくは繊維間の隙間より大きく構成されている。インク保持部材１３は、その上部で大気と連通し、大気圧に解放されている。プリントヘッドへのインク供給時には、インク保持部材１３内のインクは大気圧により押され、また、インク保持部材１３の下方から負圧により連通路１５側へ引き出されるため、効率よくインク保持部材１３のインクを使用することができる。このとき、インク保持部材１３の毛細管力により、プリントヘッドにおける負圧は一定に保たれる。大気連通口１６からインクが飛び出さないように、インクは通さず、空気を透過させるシートを大気連通口１６に設けることも可能である。または、大気連通口１６を、インクが流出しない微細孔を多数配すことにより構成することもできる。
【００４６】
主インク室１２の底面に設けられた連通孔１７には、第１のメニスカス形成部材１８が配置されている。第１のメニスカス形成部材１８には、インク保持部材１３の底部が圧接されて配置される。第１のメニスカス形成部材１８としては、例えば、金網や樹脂製の網等の網目状体や、多孔質体等を用いることができる。網目状体の具体例としては、金属メッシュフィルタや、金属繊維、例えば、ＳＵＳの細線をフェルト状にし、さらに、圧縮焼結させたものを基材としたフィルタ、エレクトロフォーミング金属フィルタ等を使用することができる。また、例えば、畳綾織などの樹脂繊維や金属の編み物であるフィルタや、レーザビーム加工、電子ビーム加工等による高精細な穴径を有するフィルタを用いることができる。形状は、連通孔１７を覆える形状であればよく、円形や長方形、その他の形状とすることができる。
【００４７】
インク保持部材１３内にインクが含浸されているときは、インクは第１のメニスカス形成部材１８を通過して中間インク室１４に移動する。第１のメニスカス形成部材１８は、インク保持部材１３にインクがなくなった場合でも、中間インク室１４への不要な空気の侵入を防ぐ。さらにインクが消費されると、大気連通口１６から入って来た空気は、インク保持部材１３を通過し、主インク室１２内の負圧の増加により、インク保持部材１３に接した第１のメニスカス形成部材１８に形成されている微細孔に張っているインクのメニスカスを押し、表面張力に打ち勝ってこれを通過し、気泡となる。発生した気泡は、連通路１５を通り、中間インク室１４へ移動する。気泡が発生する際の圧力（バブルポイント圧）は、第１のメニスカス形成部材１８の濾過粒度に依存する。この濾過粒度を最適にすることによって、インクカートリッジ本体１１内の負圧、すなわち、プリントヘッドへのインクの供給圧を一定に保つことができる。第１のメニスカス形成部材１８の濾過粒度としては、例えば、４０μｍ〜７０μｍ程度のものを使用することができる。
【００４８】
第１のメニスカス形成部材１８の一部をメニスカス保持部材１９として連通路１５の底面まで延在させてもよい。このメニスカス保持部材１９は、連通孔１７の径よりも小さい断面寸法を有している。第１のメニスカス形成部材１８の下面に気泡が溜り、空気の層ができてしまったり、あるいは、主インク室１２内のインクがなくなり、連通路７の高さよりもインクの液面が低下すると、このメニスカス保持部材１９が連通路１５の底部よりインクを吸い上げて第１のメニスカス形成部材１８にインクを供給することにより、第１のメニスカス形成部材１８を常に濡れた状態に保ち、負圧を保つことができる。これにより、インクを使いきるまで、最良の状態を維持することができる。メニスカス保持部材１９の形状は任意であり、スリット状や、直方体、三角柱などの角柱、円筒形状、楕円柱状であってもよい。延在部を複数設けることもできる。
【００４９】
このメニスカス保持部材１９は別の部材として構成し、第１のメニスカス形成部材１８と接触するように、第１のメニスカス形成部８に直接取り付ける構成としたり、あるいは、図２に示すように連通孔１７の側壁からリブにより固定される構成とすることもできる。このとき、メニスカス保持部材１９の材料としては、第１のメニスカス形成部材１８と同一の材料でなくともよく、毛細管力によりインクを第１のメニスカス形成部材１８へ上げることができる材料であればよい。例えば、ポリエステル繊維を一方向に束ねた中綿材や、ポリウレタン、メラミンフォーム等の多孔質性部材、２次元、３次元状の繊維構造体等を使用することができる。
【００５０】
連通路１５は、中間インク室１４、主インク室１２、インク供給口２１をこの順で連通している。連通路１５の上壁は、平らに構成してもよいが、図２に示すように、中間インク室１４に向かって次第に高くなるように斜めに構成することができる。これにより、連通孔１７に発生した気泡をスムースに中間インク室１４へ移動させることができる。この斜面は中間インク室１４と主インク室１２を結ぶ区間のみでもよいが、主インク室１２とインク供給口２１を結ぶ区間も上面を斜面とすることによって、インク供給口２１から導入される気泡を中間インク室へスムースに移動させることができる。連通路１５の底面は、水平であってもよいが、残留するインク量をなるべく減らすため、この実施例では中間インク室１４と主インク室１２を連通する区間だけ斜面で形成されている。
【００５１】
中間インク室１４は、初期状態ではインクにより満たされている。そして、主インク室１２から第１のメニスカス形成部材１８を通過して連通路１５に侵入した気泡が集積される。中間インク室１４の大きさは、主インク室１２内のインクがなくなるまでにまれに侵入する気泡を集積できる大きさがあればよく、小さな室で構成することができる。また、気泡を集積するため、中間インク室１４の上面は主インク室１２の連通孔１７よりも高さが上となるように構成する必要がある。主インク室１２内のインクが無くなると、この中間インク室１４内のインクが消費される。このときには第１のメニスカス形成部材１８を通過した気泡がインクの消費とともに中間インク室１４内に蓄積される。そのため、このような状態になると中間インク室１４内のインク液面の低下が速くなる。このインク液面の低下を検知することによって、インク切れを検知することが可能である。
【００５２】
インクカートリッジ本体１１の底部には、図示しないプリントヘッドにインクを供給するためのインク供給口２１が設けられた底蓋２３が装着される。この底蓋２３は、インクカートリッジ本体１１に対して、例えば、超音波融着等の方法により固着される。固着方法は超音波融着に限らず、振動融着、接着等インク、空気に対して、密閉が保たれる方法であれば何でもよい。この底蓋２３が中間インク室１４および連通路１５の底面を形成する。底蓋２３によって、インク供給口２１および連通孔１７を除き、中間インク室１４および連通路１５を密閉状態としている。
【００５３】
インク供給口２１には、第２のメニスカス形成部材２０が設けられている。インクカートリッジが取り外されて放置された状態においては、この第２のメニスカス形成部材２０に設けられた微細孔に形成されるインクの表面張力によって、中間インク室１４および連通路１５内のインクがインク供給口２１から漏れ出すことはない。また、インクカートリッジを記録装置に装着する際には、装着時の圧力によってインク供給口２１に残留してしまう空気を第２のメニスカス形成部材２０のインク膜を通過させ、中間インク室１４に移動させる。そのため、プリントヘッドに気泡が混入するのを低減させることができる。さらに、インクカートリッジが装着されている状態では、インクカートリッジにかかる振動および衝撃、加速度による圧力変動、および、プリントヘッドのノズル側からの気泡混入を防止する。第２のメニスカス形成部材２０の材料としては、例えば、メニスカス開口径が１０μｍから５０μｍとなるようなＳＵＳメッシュ、もしくは、ＳＵＳの細線をフェルト状にし、さらに、圧縮焼結させたものを基材としたフィルタ等を使用することができる。メニスカス開口径は、インク保持部材１３やインクの特性、インクカートリッジ本体１１の寸法などによって決定され、インクカートリッジ本体１１が取り外された状態でインクを漏らさず、また、インクカートリッジ本体１１を逆さにされた場合でも、空気の侵入を防ぐように設計される。
【００５４】
次に、上述のようなインクカートリッジの製造工程の一例を説明する。図４は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を用いるインクカートリッジ一例の分解斜視図である。上述のようなインクカートリッジは、インクカートリッジ本体１１に第１のメニスカス形成部材１８およびメニスカス保持部材１９を装着し、また、第２のメニスカス形成部材２０の装着された底蓋２３をインクカートリッジ本体１１に融着する。その後、インクカートリッジ本体１１にインクを充填し、インク保持部材１３を挿入し、最後に上蓋２２を取り付ける。これらの工程を以下に説明する。
【００５５】
図５は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第１の工程の一例の説明図である。図中、３１は封止部材、３２は上部封止部材、３３はインク充填管、３４は空気吸引管である。
【００５６】
インクカートリッジは、図５に示すように、インク保持部材１３、上蓋２２を除き、組み上がった状態になっている。したがって、インクカートリッジ本体１１の上部が大きく開いた状態になっている。このインクカートリッジ本体１１の上部に上部封止部材３２を当接する。また、インク供給口２１にも封止部材３１を当接する。これらの封止部材３１、上部封止部材３２によって、インクカートリッジの内部が密閉される。上部封止部材３２は、インク充填管３３と空気吸引管３４を備えている。インク充填管３３と空気吸引管３４は、図示しないバルブによりそれぞれ閉開動作が可能なように構成されている。
【００５７】
インクの充填工程は、まずインクカートリッジ内部の空気を空気吸引管１７から吸引し、インクカートリッジ内を真空に近い状態にした後、インク充填管１４の切り換え弁を切り換え、インクカートリッジ内部に所定量のインクを注入する。注入されるインク量は完成状態でインクカートリッジに充填される量に等しく、中間インク室１４と連通路１５の容積の１００％分と、インク保持部材１３が収納される主インク室１２の容積の７０％〜８０％である。例えば、上述の主インク室１２の寸法が厚さ１０ｍｍ、深さ５０ｍｍ、上部の幅４８．８ｍｍ、下部の幅４７．３ｍｍのインクカートリッジでは、約１９ｍｌのインクを充填すればよい。注入されたインクは、インクカートリッジ内部が真空に近い状態であるため、中間インク室１４、連通路１５を満たし、主インク室１２の上部を残して、インクカートリッジを満たす。
【００５８】
図６は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填装置の一例を示す構成図である。図中、４１はワーク圧着ユニット、４２は材料タンク、４３は補充バルブ、４４は計量シリンダ、４５は注入バルブ、４６は真空バルブ、４７は真空ポンプ、４８は大気解放バルブである。
【００５９】
ワーク圧着ユニット４１は、インク保持部材１３、上蓋２２を除き、組み上がった状態のインクカートリッジが固定され、そのインクカートリッジを上昇させて上部封止部材３２に当接させ、またインクの充填終了後にインクカートリッジを下降させる。材料タンク４２には、充填するインクが貯留されている。補充バルブ４３は、材料タンク４２内のインクを計量シリンダ４４に補充する際に解放される。計量シリンダ４４は、インクカートリッジに充填する量のインクを計り、一時保持する。注入バルブ４５は、計量シリンダ４４に計り取られているインクをインクカートリッジに充填する際に解放される。真空バルブ４６は、インクカートリッジ内の空気を吸引する際に解放される。真空ポンプ４７は、インクカートリッジ内の空気を吸引する。大気解放バルブ４８は、インクカートリッジ内を大気に解放する際に開けられる。
【００６０】
図７は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を示すフローチャートである。図６に示すインク充填装置を用いたインクの充填方法の一例について説明する。Ｓ７１において、インク保持部材１３、上蓋２２を除き、組み上がった状態のインクカートリッジをワーク圧着ユニット４１に固定する。このとき、Ｓ７２で封止部材３１によってインク供給口２１が封止される。Ｓ７３において、この状態でインクカートリッジを上昇させ、上部封止部材３２に当接して図５に示すような状態にする。
【００６１】
Ｓ７４において真空バルブ４６を開き、Ｓ７５において真空ポンプ４７によってインクカートリッジ内の空気を吸引する。このとき、注入バルブ４５および大気解放バルブ４８は閉じておく。Ｓ７６において内部が所定の圧力に減圧されたか否かを判定し、所定の圧力に減圧されたところで、Ｓ７９において真空バルブ４６を閉じる。
【００６２】
インクカートリッジ内が減圧されるまでの間に、Ｓ７７において補充バルブ４３を開き、Ｓ７８において材料タンク４２内のインクを所定量だけ計量シリンダ４４へ供給し、補充バルブ４３を閉じておく。インクカートリッジ内の減圧が完了すると、Ｓ８０において注入バルブ４５を開き、Ｓ８１で計量シリンダ４４内のインクをインクカートリッジ内へと注入する。Ｓ８２において所定量のインクが注入されたか否かを判定し、所定量のインクの注入が終了すると、Ｓ８３において大気解放バルブ４８を解放し、インクカートリッジへのインクの充填を終了する。以後、ワーク圧着ユニット４１を降下させ、次の工程へと進む。
【００６３】
なお、インクが充填された後、主インク室１２内を大気圧に解放しても、第２のメニスカス保持部材２０に形成されるインクのメニスカスの表面張力によってインクの流出は防止される。そのため、インク充填後は封止部材３１は必ずしも装着しておく必要はない。
【００６４】
図８は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の変形例を示すフローチャートである。真空に近い状態にされたインクカートリッジにインクを充填する際に、真空に近い状態で注入するインクの量は、中間インク室１４、連通路１５の容積を満たす量だけとし、主インク室１２に充填するインクは、真空状態を解除させた後、注入するようにしてもよい。図８ではこの場合の手順を示している。真空状態でのインク注入は、インクの発泡が起きるため、この状態でのインクの充填量を減らし、真空状態にしなくてもインクの充填が行なえる主インク室１２へのインクの充填は、真空状態の解除後に行なう方が能率的である。
【００６５】
Ｓ７１〜Ｓ７９までのステップ、すなわち、インクカートリッジ内を減圧し、また計量シリンダ４４に所定量のインクを供給するまでは、図７に示した手順と同様である。Ｓ８０において注入バルブ４５を開き、Ｓ９１において中間インク室１４、連通路１５の容積を満たす量だけのインクを注入する。Ｓ９２において大気解放バルブ４８を開いてインクカートリッジ内を大気に解放し、さらにＳ９３において主インク室１２に充填するインクを注入する。
【００６６】
このようなインク充填方法では、上部封止部材３２によってインクカートリッジを封止しているので、真空充填の際にインクカートリッジ内でインクが沸騰すると、その際のインクの泡立ちが上部封止部材３２まで達し、上部封止部材３２を汚すことがある。図８に示す手順では、真空状態でのインクの注入量が中間インク室１４、連通路１５の容積を満たす量だけであり、少量であるが、その場合でもインクの沸騰による上部封止部材３２の汚損は発生する。このような上部封止部材３２の汚れにより、インクカートリッジ全体が汚れたり、あるいはインクカートリッジが複数色のインクを一体化した型のインクカートリッジの場合には他の色のインクと混色を起こすなどの問題がある。これを回避するため、インク充填の都度、上部封止部材３２の汚れを拭き取ることが考えられるが、作業量が増加し、コストが高くなるといった問題も発生する。また、図８に示す手順においてインクが沸騰しないように中間インク室１４、連通路１５を満たすためには、中間インク室１４、連通路１５の大きさを制限してしまうことになる。次に示すインク充填方法では、この問題を解決する方法を示している。
【００６７】
図９、図１０は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の別の変形例を示すフローチャートおよび説明図である。図中、図７、図８と同様のステップには同じ符号を付してある。３５は連通孔封止部材である。連通孔封止部材３５は、インク充填管３３の先端部付近に設けられており、第１のメニスカス形成部材１８上から連通孔１７を封止し、中間インク室１４、連通路１５を密閉する。
【００６８】
Ｓ７９までのステップにおいて、図１０（Ａ）に示すように、インク保持部材１３、上蓋２２を除き、組み上がった状態のインクカートリッジをワーク圧着ユニット４１に固定してインク供給口２１を封止部材３１で封止し、ワーク圧着ユニット４１を上昇させてインクカートリッジを上部封止部材３２に当接させる。そして、真空バルブ４６を開いてインクカートリッジ内部の空気を吸引し、所定の圧力に減圧後、真空バルブ４６を閉じる。
【００６９】
図１０（Ｂ）に示すように、Ｓ１０１において、連通孔封止部材３５を降下させ、第１のメニスカス形成部材１８を封止して中間インク室１４、連通路１５を密封する。
【００７０】
一方、Ｓ１０２において、補充バルブ４３を開き、Ｓ１０３において、材料タンク４２内のインクを中間インク室１４と連通路１５を満たす分だけ計量シリンダ４４へ供給し、補充バルブ４３を閉じる。この計量シリンダ４４へのインクの供給は、図７、図８に示すように、インクカートリッジ内の減圧と並行して行なってもよい。
【００７１】
図１０（Ｃ）に示すように、連通孔封止部材３５によって第１のメニスカス形成部材１８を封止した状態でＳ１０４において注入バルブ４５を開き、Ｓ１０５において計量シリンダ４４内のインクをインクカートリッジの中間インク室１４および連通路１５内へ注入する。このとき、中間インク室１４および連通路１５内へのインクの注入は減圧状態で行なわれるため、インクの沸騰が発生する場合もある。しかし、連通孔封止部材３５で第１のメニスカス形成部材１８を封止しているので、インクによる汚損は連通孔封止部材３５のみであり、この時点で上部封止部材３２が汚損することはない。
【００７２】
その後、Ｓ１０６において大気解放バルブ４８を解放し、インクカートリッジ内を大気圧に戻す。一方、Ｓ１０７において補充バルブを開き、Ｓ１０８において、材料タンク４２内のインクを主インク室１２の分だけ計量シリンダ４４へ供給し、補充バルブ４３を閉じる。そして図１０（Ｄ）に示すようにワーク圧着ユニット４１を下降させ、Ｓ１１０において注入バルブを開き、Ｓ１１１で計量シリンダ４４内のインクをインクカートリッジの主インク室１２内に注入する。このとき、インクカートリッジ内は大気圧であり、減圧時のようなインクの沸騰などの問題は発生しない。そのため、上部封止部材３２は汚損することはない。このようにして主インク室１２内にインクが注入され、インクカートリッジへのインク充填が完了する。
【００７３】
このように、この例では上部封止部材３２はインクの沸騰などによって汚れることはないので、例えば、複数色のインクを一体化した型のインクカートリッジの場合でも、他の色のインクと混色を起こすことはなく、また、インクカートリッジ全体が汚れも回避でき、インク充填の都度、上部封止部材３２の汚れを拭き取るなどの作業量の増加を回避できる。また、特に減圧時のインクの沸騰はインクの充填量によるため、従来ではインクの沸騰を抑えられるだけしか中間インク室１４および連通路１５の容積をとれなかったが、連通孔封止部材３５によって中間インク室１４および連通路１５の容積によらずに充填することが可能になった。
【００７４】
上述の第１の工程において、上部封止部材３２にインク充填管３３と空気吸引管３４の２つが備えられているが、これを１つだけの管とし、上部に切り換え弁を備え、切り換えて動作させることもできる。
【００７５】
図１１は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態のさらに別の変形例の説明図である。例えば、図１０に示したインク充填方法では、インク充填管３３と空気吸引管３４を１本の管とすることによって、図１１に示すように上部封止部材３２を用いずにインクの充填を行なうことが可能となる。すなわち、図１１（Ａ）に示すように、ワーク圧着ユニット４１を上昇させて上部封止部材３２に当接させる代わりに連通孔封止部材３５によって第１のメニスカス形成部材１８を封止して空気を吸引し、中間インク室１４および連通路１５内のみを減圧する。そして図１１（Ｂ）に示すように、吸引に用いた同じ管を用いてインクを中間インク室および連通路１５内に注入する。その後、図１１（Ｃ）に示すように、ワーク圧着ユニット４１を下降させて主インク室１２内にインクを注入する。このようなインク充填方法を用いても、上部封止部材３２の汚損による不具合を解決することができる。なお、図１１に示した方法において、連通孔封止部材３５にインク充填管３３と空気吸引管３４の２本の管を別に設ける構成とすることも可能である。
【００７６】
図１２は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第２の工程のインク保持部材挿入時の一例の説明図である。図中、５１はインク、５２は治具、５３はピストンである。図１２に示すように、インクカートリッジ内にインク３５が充填された後、主インク室１２の上部よりインク保持部材１３を挿入させていく。このとき、治具５２を用いて挿入する。治具５２は、その上部ではインク保持部材１３の断面形状よりも大きく、また、その下部では主インク室１２の断面形状よりも小さく構成されている。インク保持部材１３を治具５２の上部からピストン５３によって押しながら挿入することによって、インク保持部材１３は次第に圧縮されて主インク室１２内へと挿入される。
【００７７】
インク保持部材１３の下降にともない、インク保持部材１３は、その先端部より、主インク室１２内のインク３５と接していき、これによりインク保持部材１３は、インクを含浸していく。このとき、インク保持部材１３の降下速度にインクの含浸が間に合わない部分の体積と、インク保持部材１３の繊維質などの部分の体積の分だけ、インクが押しのけられてインク液面が上昇する。上述のように、インク保持部材１３は主インク室１２の断面形状よりも小さく圧縮されて挿入される。そのため、押しのけられたインクはインク保持部材１３の周囲の空間から逃げるので、インクに不要な加圧力がかからず、インク供給口２１からインクが流出することはない。
【００７８】
図１３は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第２の工程のインク保持部材圧縮時の一例の説明図である。インク保持部材１３は、ピストン５３によって押されながら主インク室１２内に挿入されるが、インク保持部材１３の先端が主インク室１２の底部に届いた後もピストン５３によって押され続ける。その結果、インク保持部材１３は主インク室内で押圧されて圧縮される。この状態を図１３に示している。これによって、インク保持部材１３内の気泡は追い出される。ピストン５３は、この状態となるまでインク保持部材１３を押圧するため、その形状は治具５２の開口と同等あるいはそれ以下の大きさになっている。
【００７９】
その後、ピストン５３を上昇させる。インク保持部材１３は、弾性力によってピストン５３の上昇とともに復元し、インク保持部材１３内にインクが浸透して行く。このようにして、第１の工程で充填したインクはインク保持部材１３に均一に保持されることになる。このとき、充填されているインク量は、インク保持部材１３が負圧を保って保持できるインク量であるため、不要のインクの吸引などの工程を行なう必要はない。また、一度圧縮されているので、気泡などの混入は少なく、良好な状態でインクが保持される。
【００８０】
具体的には、例えば、上述の主インク室１２の寸法が厚さ１０ｍｍ、深さ５０ｍｍ、上部の幅４８．８ｍｍ、下部の幅４７．３ｍｍのインクカートリッジに、厚さ１２ｍｍ、凸状部分１３ａを除く高さ５８ｍｍ、幅５０ｍｍの寸法のインク保持部材１３を挿入する場合、インク保持部材１３を約５．２ｍｍ／ｓｅｃの速さで降下させ、主インク室１２の上端から２６ｍｍ程度まで挿入圧縮し、さらに約８．６ｍｍ／ｓｅｃの速さでピストン５３を引き上げる。このような工程によって、インク保持部材１３に良好にインクが浸透し、保持される。この工程に要する時間は３〜４秒程度である。
【００８１】
なお、上述の例では治具５２を用いてインク保持部材１３を挿入したが、治具５２を用いなくてもよい。この場合には、インク保持部材１３へのインクの浸透速度に応じてインク保持部材１３を主インク室１２内へ挿入すればよい。
【００８２】
図１４は、本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第３の工程（上蓋融着工程）の一例の説明図である。図中、６１は上蓋融着部である。上述の第２の工程によりインクが充填され、インク保持部材４の装填がなされたインクカートリッジに対し、この工程ではインクカートリッジ本体１１の上面と、上蓋２２とを全周に渡り、上蓋融着部３６にて融着を行なう。融着方法は超音波融着、振動融着等を用いることができる。また、接着剤による接着等でもよく、インク、空気に対して密閉が保たれる方法であれば何でもよい。
【００８３】
これにより、インクカートリッジの充填及び組立は終了する。この充填方法を採用することにより、従来に比較して、インク充填工程で１つのカートリッジ当たり３０ｓｅｃ程度以上の充填時間の短縮を実現することができた。また、インクの充填後の状態も、従来に比較して気泡の混入など内部に残存する空気の層を少なくして良好にインクの充填を行なうことができ、理想的に最後までインクを使いきることができる効率のよいインクカートリッジを得ることができた。
【００８４】
上述の各実施の形態においては、プリントヘッドと分離型のインクカートリッジを示しているが、プリントヘッド一体型のインクカートリッジでも、同様にしてインクの充填およびインクカートリッジの製造を行なうことができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、インクを含浸保持するインク保持部材が室内に装填されるインク室とともに、中間インク室と、前記インク室と前記中間インク室を結ぶ連通路を有するインクカートリッジにインクを充填する際に、インク保持部材を装填する前に、少なくとも中間インク室および連通路の部分を大気よりも低い気圧に減圧後、中間インク室と連通路にインクを注入し、大気圧に解放してからインク室内に所定量のインクを注入し、その後インク保持部材をインク室に装填してインク保持部材をインクに浸漬させることにより、短時間にインク充填が行なえ、組立て工程時間が短縮されて、インクカートリッジの大量生産が可能になる。また、インクの充填を行なった後、従来必要であったインクを吸引除去する工程が不要であるので、インクの収率を向上させ、短時間で安価に製造することができる。さらに、インク保持部材へのインクの充填を均一に、しかも残留する空気の量を減少させることができるので、効率の良いインクカートリッジを製造することができるという効果がある。
【００８６】
さらに、請求項１１に記載の発明のように、インクカートリッジ内を減圧してからインクを充填することによって、例えば、密閉された中間インク室を有するような構造のインクカートリッジでも、中間インク室にインクを充填することができる。このとき、請求項１，６，１１に記載の発明のように、中間インク室および連通路の部分に減圧時にインクを充填し、インク室には大気圧に解放してからインクを充填することによって、インクの沸騰を最小限に抑えることができる。さらに請求項２，７，１２に記載の発明のように、中間インク室および連通路を封止してインクを充填することによって、中間インク室などの容量によらず、インクの沸騰によるインクカートリッジの汚損を防止して工数を低減でき、また、多色一体型のインクカートリッジにおいては混色を防止することができる。
【００８７】
また、請求項３，８，１３に記載の発明のように、中間インク室および連通路の部分を減圧してインクを充填し、その後大気圧でインク室にインクを充填することもできる。これによっても、中間インク室などの容量によらずにインクの沸騰によるインクカートリッジの汚損を防止して工数を低減でき、また、多色一体型のインクカートリッジにおいては混色を防止することができる。
【００８８】
さらに、請求項４，９，１４に記載の発明のように、インク保持部材をインクに浸漬させた後、さらにインク保持部材を押圧して変形させ、押圧力を解除してインク保持部材の弾性力によって所定の形状に復元させることにより、残留する空気の量をさらに減ずることができ、さらに良好なインクカートリッジを得ることができる。
【００８９】
さらに、請求項５，１０，１５に記載の発明のように、インク保持部材をインクに浸漬させる際に、インク保持部材の断面形状をインク室の断面形状よりも小さく変形させてインク室内に挿入することにより、インクに不要な加圧力を与えず、インク保持部材の挿入時にインクの漏れなどを防止することができる。このように、本発明によれば種々の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク充填方法の第１の実施の形態の説明図である。
【図２】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を用いて組み立てられたインクカートリッジの一例の断面図である。
【図３】インク保持部材の形状の一例を示す断面図である。
【図４】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を用いるインクカートリッジ一例の分解斜視図である。
【図５】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第１の工程の一例の説明図である。
【図６】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填装置の一例を示す構成図である。
【図７】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の変形例を示すフローチャートである。
【図９】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の別の変形例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態の別の変形例の説明図である。
【図１１】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態のさらに別の変形例の説明図である。
【図１２】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第２の工程のインク保持部材挿入時の一例の説明図である。
【図１３】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第２の工程のインク保持部材圧縮時の一例の説明図である。
【図１４】本発明のインク充填方法の第２の実施の形態におけるインク充填の第３の工程（上蓋融着工程）の一例の説明図である。
【符号の説明】
１…インクカートリッジ本体、２…インク供給口、３…メニスカス形成部材、４…インク保持部材、５…蓋、６…大気連通口、１１…インクカートリッジ本体、１２…主インク室、１３…インク保持部材、１４…中間インク室、１５…連通路、１６…大気連通口、１７…連通孔、１８…第１のメニスカス形成部材、１９…メニスカス保持部材、２０…第２のメニスカス形成部材、２１…インク供給口、２２…上蓋、２３…底蓋、３１…封止部材、３２…上部封止部材、３３…インク充填管、３４…空気吸引管、３５…連通孔封止部材、４１…ワーク圧着ユニット、４２…材料タンク、４３…補充バルブ、４４…計量シリンダ、４５…注入バルブ、４６…真空バルブ、４７…真空ポンプ、４８…大気解放バルブ、５１…インク、５２…治具、５３…ピストン、６１…上蓋融着部。
【図１】
0003603463.tif 000002
【図２】
0003603463.tif 000003
【図３】
0003603463.tif 000004
【図４】
0003603463.tif 000005
【図５】
0003603463.tif 000006
【図６】
0003603463.tif 000007
【図７】
0003603463.tif 000008
【図８】
0003603463.tif 000009
【図９】
0003603463.tif 000010
【図１０】
0003603463.tif 000011
【図１１】
0003603463.tif 000012
【図１２】
0003603463.tif 000013
【図１３】
0003603463.tif 000014
【図１４】
0003603463.tif 000015