(57)【要約】【課題】インクの注入工程においてインク流路内をインクによって充分に満たすことが可能なインクジェットカートリッジのインク注入方法を提供すること。【解決手段】記録チップ１０５の吐出口面が水平面に対して傾き、かつ吐出口列が水平面と交差する方向に延在するように、インクジェットカートリッジ１０９を傾けた状態でタンクケース１０１の内部にインクを注入する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを保持するためのインク吸収体を内部に備えるインクタンク部と、吐出口列を形成するように吐出口面に設けられた複数の吐出口からインクを吐出可能な記録ヘッド部と、前記インクタンク部内のインクを前記記録ヘッド部に供給するインク流路と、を含むインクジェットカートリッジにインクを注入するインク注入方法であって、
前記吐出口面が水平面に対して傾きかつ前記吐出口列が水平面と交差する方向に延在するように、前記インクジェットカートリッジを傾けた傾き状態で前記インクタンク部の内部にインクを注入することを特徴とするインクジェットカートリッジへのインク注入方法。
【請求項２】
前記インクジェットカートリッジの前記傾き状態において、前記インクタンク部と、前記インク流路と、前記記録ヘッド部と、が水平方向にずれて位置し、
前記インクタンク部の内部へのインクの注入によって前記インク流路内に入り込むインクの液面の上昇に伴って、前記複数の吐出口に、前記吐出口列の最下位の吐出口から最上位の吐出口に向かう順序でインクのメニスカスを形成することを特徴とする請求項１に記載のインクジェットカートリッジへのインク注入方法。
【請求項３】
前記インクタンク部の内部に挿入される少なくとも１つの注入針を用いて、前記インクタンク部の内部にインクを注入することを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットカートリッジへのインク注入方法。
【請求項４】
前記インクジェットカートリッジの前記傾き状態において、前記インクタンク部と、前記インク流路と、前記記録ヘッド部と、が水平方向にずれて位置し、
前記注入針の挿入方向において、前記注入針は、その先端が前記インクタンク部と連通する前記インク流路の開口と重なる位置に位置することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットカートリッジへのインク注入方法。
【請求項５】
前記インクジェットカートリッジの前記傾き状態において、前記注入針は、その先端が前記開口の鉛直方向における中心よりも下方に位置することを特徴とする請求項４に記載のインクジェットカートリッジへのインク注入方法。
【請求項６】
前記注入針は、前記インクタンク部に対する挿入の深さが異なる複数の注入針を含み、鉛直方向における上方に前記挿入の深さが浅い前記注入針が位置することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットカートリッジへのインク注入方法。
【請求項７】
前記インクジェットカートリッジの前記傾き状態において、前記吐出口列が水平面に対して直交する方向に延在することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のインクジェットカートリッジへのインク注入方法。
【請求項８】
前記インクジェットカートリッジの前記傾き状態において前記吐出口面が水平面に対して傾く角度は、前記インク流路内に入り込むインクの液面の上昇に伴って前記吐出口列の最上位に位置する吐出口にインクのメニスカスが形成されるときの前記インク流路内のインクの液面と、前記吐出口面と、の成す角度よりも大きいことを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載のインクジェットカートリッジへのインク注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクを収容するインクタンク部と、そのインクタンクから供給されたインクを吐出するための記録ヘッド部と、を備えたインクジェットカートリッジに対して、インクを注入するための注入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のインクジェットカートリッジとしては、インクタンク部に、インクを保持するためのインク吸収体が挿入されたものがある。このようなインクジェットカートリッジ（以下、単に「カートリッジ」ともいう）が交換可能に装着されるインクジェット記録装置は、インクタンク部から供給されたインクを記録ヘッド部から吐出することにより、記録媒体に画像を記録することができる。
【０００３】
一般に、このようなカートリッジにインクを注入する場合には、まず、インクタンク部の内部にインク吸収体を挿入するために用いられた後の開口部に、超音波溶着によって蓋部材を接合する。その後、その蓋部材に形成されているインク注入口からインクタンク部の内部に差し込み、そのインク注入針を通して、インクタンク部の内部にインクを注入する。
【０００４】
特許文献１には、インクタンク部の内部に挿入されたインク吸収体に対してインク数のインク注入針を差し込み、それらの注入針を通してインクを注入してから、蓋部材を溶着する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５９６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来においては、記録ヘッド部の上方にインクタンク部が位置するカートリッジの姿勢のまま、そのインクタンク部にインクを注入するため、インクタンク部と記録ヘッド部との間のインク流路内にインクを充分に満たすことが難しくなるおそれがあった。すなわち、インク流路内に入った僅かなインクによって、記録ヘッド部における複数の吐出口のそれぞれにインクのメニスカスがほぼ同時に形成され、それ以降は、インク流路内の空気が吐出口を通して外部に逃げることができなくなる。その結果、インク流路内はインクが充分に満たされないままとなる。このような場合には、その後に、記録ヘッド部の内部から外部にインクを排出させる回復工程を実施して、インクタンク部内のインクをインク流路内に取り込む必要が生じる。しかも、インク流路内にインクが充分に満たされずに大きな気泡などが残った場合には、画像の記録時に、その気泡がインクタンク部から記録ヘッド部へのインクの供給を阻害して、インクの不吐出を生じさせるおそれがある。また、回復工程では、インク流路内にインクを充填するために記録ヘッド内のインクを排出することになり、インクを無駄に消費してランニングコストが高くなる。
【０００７】
本発明の目的は、インクの注入工程においてインク流路内をインクによって充分に満たすことが可能なインクジェットカートリッジのインク注入方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のインクジェットカートリッジへのインク注入方法は、インクを保持するためのインク吸収体を内部に備えるインクタンク部と、吐出口列を形成するように吐出口面に設けられた複数の吐出口からインクを吐出可能な記録ヘッド部と、前記インクタンク部内のインクを前記記録ヘッド部に供給するインク流路と、を含むインクジェットカートリッジにインクを注入するインク注入方法であって、前記吐出口面が水平面に対して傾きかつ前記吐出口列が水平面と交差する方向に延在するように、前記インクジェットカートリッジを傾けた傾き状態で前記インクタンク部の内部にインクを注入することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、記録ヘッド部の吐出口面が水平面に対して傾き、かつ吐出口列が水平面と交差する方向に延在するように、インクジェットカートリッジを傾けた状態でインクタンク部の内部にインクを注入する。これにより、インク流路内の空気を吐出口から外部に逃がしつつ、そのインク流路内をインクによって充分に満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を適用可能なインクジェットカートリッジの説明図である。
【図２】図１のインクジェットカートリッジを使用可能なインクジェット記録装置の概略平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるインクの注入方法の説明図である。
【図４】複数の吐出口におけるインクのメニスカスの形成順序の説明図である。
【図５】吐出口近傍部分の説明図である。
【図６】インク注入時におけるインクジェットカートリッジの傾きの説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態におけるインクの注入方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。  
（第１の実施形態）
図１（Ａ）は、本発明を適用可能なインクジェットカートリッジ１０９の外観斜視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面図である。インクジェットカートリッジ（以下、単に「カートリッジ」ともいう）１０９は、インクタンク部を構成するタンクケース１０１の中に、インク吸収体１０２とフィルタ１０３が備えられている。インクタンク部内のインク吸収体１０２に保持されたインク１１０は、フィルタ１０３を通してインク流路１０４に導入され、そのインク流路内のインクは、記録ヘッド部を構成するインクジェット記録チップ１０５に供給される。フィルタ１０３は、インク流路１０４の、インクタンク部と連通する開口１１１に設けられている。タンクケース１０１の開口部には、蓋７１０が超音波溶着などによって接合されており、この蓋７１０によって、タンクケース１０１の内部にインク収納部が形成される。蓋７１０には、後述するように、インク注入針を差し込むためのインク注入口と、大気連通口と、が形成されている。
【００１２】
インクジェット記録チップ（以下、単に「チップ」ともいう）１０５は、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子を用いて、ノズルプレートに形成された複数のインク吐出口からインクを吐出可能である。ヒータを用いた場合には、その発熱によりインクを発泡させ、その発泡エネルギーを利用して吐出口からインクを吐出することができる。本例のチップ１０５は、吐出エネルギー発生素子としてヒータを用いている。具体的には、ヒータをインク室内に設け、これに記録信号である電気パルスを供給して発熱させることにより、インクに熱エネルギーを与える。そのときのインクの発泡時（沸騰時）の気泡圧力を利用して、微小な吐出口からインクを吐出させる。ヒータを用いるチップ１０５は、一般に、インクを吐出するための吐出口が先端に形成されるノズルと、このノズルにインクを供給するインク流路および共通液室と、を備えている。
【００１３】
インクジェット記録装置からの電気信号は、外部信号入力端子７０７から電気配線テープ７０６を介してチップ１０５に伝達される。チップ１０５は、その２つの端面において電気配線テープ７０６と電気的に接続されており、それらの接続部は封止材７０８によって覆われている。
【００１４】
図２は、このようなカートリッジ１０９を用いて画像を記録するインクジェット記録装置の構成例を説明するための概略平面図である。
【００１５】
本例においては、２つのカートリッジ１０９がキャリッジ６０３に交換可能に搭載される。一方のカートリッジ１０９は、ブラックインクを吐出するためのブラックカートリッジであり、他方のカートリッジ１０９は、イエロー、マゼンタ、およびシアンのカラーインクを吐出するためのカラーカートリッジである。キャリッジ６０３には、記録装置からの電気信号をカートリッジ１０９の外部信号入力端子７０７に伝達するための電気接続部が設けられている。キャリッジ６０３は、装置本体に設置されたガイドシャフト６０４によって、矢印Ｘの主走査方向に往復移動可能にガイドされている。キャリッジ６０３は、モータプーリ６０６と従動プーリ６０７との間に掛け渡されたタイミングベルト６０８等の駆動機構を介して、主走査モータ６０５により駆動されると共に、その移動が制御される。キャリッジ６０３には、装置本体の定位置に設置された遮蔽板６１０を検知するためのホームポジションセンサ６０９が備えられている。ホームポジションセンサ６０９が遮蔽板６１０を検知することにより、キャリッジ６０３のホームポジションセンサ６０９が遮蔽板６１０の位置を通過したことを知ることができる。
【００１６】
給紙モータ６１２からギヤを介してピックアップローラー６１３を回転させることにより、記録用紙やプラスチック薄板等の記録媒体６１１は、オートシートフィーダー６１４から１枚ずつ分離されて給紙される。さらに記録媒体６１１は、搬送ローラー６１７の回転により、カートリッジ１０９の吐出口面（吐出口の形成面）と対向するプーリント部の位置を通って矢印Ｙの副走査方向に搬送される。副走査方向は主走査方向と交差（本例の場合は、直交）する方向である。搬送ローラー６１７は、ギヤを介して搬送モータ６１５により回転駆動される。記録媒体６１１が給紙されたか否かの判定、および給紙時における記録媒体６１１の先端部の位置の確認は、ペーパーエンドセンサ６１６が記録媒体６１１の通過を検知した時点で行われる。ペーパーエンドセンサ６１６は、記録媒体６１１の後端部の位置の確認、および記録媒体６１１の後端部から現在の記録位置を検知するためにも使用される。
【００１７】
記録媒体６１１は、その表面がプーリント部において平坦なプーリント面を成すように、その裏面がプラテン（不図示）によって支持される。キャリッジ６０３に搭載されたカートリッジ１０９は、その吐出口面がキャリッジ６０３から下方に突出して記録媒体６１１の記録面と平行になるように保持される。カートリッジ１０９は、複数の吐出口の並び方向（吐出口列の延在方向）が主走査方向と交差（本例の場合は、直交）するようにキャリッジ６０３に搭載され、これらの吐出口からインクを吐出することにより画像が記録される。
【００１８】
図３は、カートリッジ１０９に対するインク注入時のインク１１０の流れの説明図である。インク１１０の流れを矢印１０８で示している。
【００１９】
カートリッジ１０９は、図３（Ａ）のように、チップ１０５の表面（吐出口面を含む）が重力方向に沿うように傾けられ、この状態において、インク注入器１０７によってインクが注入される。重力方向に対して垂直な水平面を基準にした場合、チップ１０５の表面は、その水平面から９０度傾けられた状態となる。また、このようなカートリッジ１０９の傾き状態においては、インクタンク部を構成するタンクケース１０１と、インク流路１０４と、記録ヘッド部を構成するチップ１０５と、が水平方向にずれて位置する。蓋７１０のインク注入口７１１を通して、注入器１０７のインク注入針１０６がカートリッジ１０９内のインク吸収体１０２の内部に挿入され、その注入針１０６からカートリッジ１０９内にインク１１０が注入される。注入口７１１が不図示の大気連通口とは別に蓋７１０に形成されている場合、その注入口７１１は、インクの注入工程が終了した後に不図示のシールなどによって塞がれる。また、注入口７１１が大気連通口に連通する大気連通路中に位置するように形成されている場合、その注入口７１１は、インクの注入工程が終了した後に、大気連通路は閉じない不図示のシールなどによって塞がれる。
【００２０】
フィルタ１０３を通過したインク１１０は、インク流路１０４内へ少しずつ入り込む。注入針１０６の位置は、注入針１０６の挿入方向において、その先端は、インク流路１０４の開口１１１と重なる位置に位置することが望ましい。さらに、図３（Ｂ）のように、インク流路１０４の開口１１１の上下方向の中心Ｃよりも下方の領域（下半分の領域）内に設定することが望ましい。その理由は、フィルタ１０３を通過したインク１１０がチップ１０５の重力方向の上側に直接流れ込むことがないからである。
【００２１】
インクの注入量が増えることにより、それに応じて、図３（Ｃ）のようにインク流路１０４内のインク量も増えてくる。インク注入の終了後に、図３（Ｄ）のように、カートリッジ１０９を記録装置に搭載する状態に戻したときには、インク流路１０４内にはインク１１０が充分に満たされる。
【００２２】
図４は、本実施形態におけるチップ１０５のインク吐出口２０１の説明図である。本例においては、複数の吐出口２０１が２つの吐出口列２０２を形成するように設けられている。それぞれの吐出口列における吐出口２０１のピッチはＰであり、一方の吐出口列の吐出口２０１と他方の吐出口列の吐出口２０１は半ピッチ（Ｐ／２）ずれている。図４において、○で示す吐出口２０１はインク注入前の吐出口であり、インクのメニスカスは未だ形成されていない。●で示す吐出口２０１は、インク注入によってインクのメニスカスが形成された吐出口であり、メニスカスが形成されることにより、その吐出口からはインク流路１０４内の空気が外部に抜けることができなくなる。
【００２３】
図４（Ａ）は、インク注入前における吐出口２０１の状態を示しており、いずれの吐出口２０１にもメニスカス２０３が形成されていないため、それぞれの吐出口２０１を通して、インク流路１０４内の空気は外部に抜けることができる。図５（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態の吐出口２０１の拡大断面図であり、チップ１０５の図５（Ａ）中のＩＶＢ−ＩＶＢに沿う拡大断面図に相当する。図５（Ｂ）のように、吐出口２０１にはインクのメニスカス２０３が形成されていないため、その吐出口２０１は、矢印２０５のような空気の流れを許容する空気流路となる。本例においては、前述したように、インクの吐出エネルギー発生素子として電気熱変換素子（ヒータ）２０６が備えられている。
【００２４】
インク注入が進むにつれて、インク流路１０４内のインクの液面が上昇する。その液面の上昇に伴って、図４（Ｂ），（Ｃ）に示すように、重力方向の下方に位置する吐出口２０１から順に、その内部にインク１１０が入り込んでメニスカス２０３が形成される。つまり、吐出口２０１には、吐出口列の最下位に位置する吐出口２０１から、吐出口列の最上位に位置する吐出口２０１に向かう順序でメニスカス２０３が形成される。このようにメニスカス２０３が順次形成される吐出口２０１の数は、矢印２０４のように下側から上側に向かって徐々に増えてくる。図５（Ｃ）は、インク１１０のメニスカス２０３が形成された吐出口２０１の拡大断面図であり、チップ１０５の図５（Ａ）中のＩＶＢ−ＩＶＢに沿う拡大断面図に相当する。図５（Ｃ）のように、吐出口２０１にメニスカス２０３が形成されることにより、その吐出口２０１からは、インク流路１０４内の空気が外部に抜けることができなくなる。
【００２５】
インク注入が進むにつれて、メニスカス２０３が形成される吐出口２０１が矢印２０４のように下側から上側に向かって徐々に増える場合に、メニスカス２０３が形成されていない上側の吐出口２０１からはインク流路１０４内の空気が抜け出ることができる。このように空気が抜け出ることができる吐出口２０１が未だ残っている場合には、その空気の抜けに応じて、インク１１０がフィルタ１０３を通してインク流路１０４内に入り込むことができる。
【００２６】
図４（Ｄ）のように、吐出口２０１の全てにメニスカス２０３が形成された状態では、インク流路１０４内の空気が外部に抜けることができなくなる。そのため、それ以降は、インク流路１０４内にインクが流れ込むことができず、インク流路１０４内にインクを充填することが困難となる。
【００２７】
そのため、吐出口２０１におけるメニスカス２０３の形成タイミングを考慮してインクを充填することが望ましい。
【００２８】
図６は、インク注入時におけるカートリッジ１０９の姿勢を説明するため図であり、図６（Ａ）のカートリッジ１０９におけるインク流路１０４の部分は、カートリッジ１０９の姿勢に応じて図６（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）のように傾きが変化する。図６（Ｂ）中の点線の長方形は、インク流路１０４の形成範囲を含むように、４つの点Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３，Ｐ４を結んで形成される長方形である。点Ｐ１，Ｐ２およびＰ３は、インク流路１０４における図６（Ｂ）中の左上隅の最外点、同図中左下隅の最外点、および同図中右下隅の最外点であり、点Ｐ４は、インク流路１０４の外部に位置する。点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ線Ｌは、図６（Ｂ）中の点線の長方形における対角線となる。この対角線Ｌは、吐出口列の最上位に位置する吐出口２０１にインクのメニスカスが形成されるときのインク流路１０４内のインクの液面の位置に対応する。角度θ１は、対角線Ｌと、チップ１０５の表面（吐出口面）と、の成す角度である。角度θ２は、重力方向に対し垂直な水平面Ｈと、チップ１０５の表面と、の成す角度である。
【００２９】
インク充填時には、角度θ１よりも角度θ２を大きくする（θ１＜θ２）。仮に、θ１≧θ２とした場合には、図６（Ｃ）のように、インク流路１０４のインク量が増えていったときに、比較的直ぐにインク１１０がチップ１０５の全体に広がってしまう。そのため、吐出口２０１にメニスカス２０３が早く形成されて、インク流路１０４内の空気を外部に逃がす空気流路が素早く塞がれてしまうおそれがある。一方、θ１＜θ２とした場合には、図６（Ｄ），（Ｅ）のように、インク流路１０４のインク量が増えていったときに、チップ１０５の全体にインク１１０が直ちに広がらない。そのため、メニスカス２０３が未だ形成されていないインク吐出口２０１から、インク流路１０４内の空気を外部に逃がすことができる。したがって、インク注入工程の最後まで、インク流路１０４内の空気を逃がす空気流路を確保して、インク流路１０４内をインク１１０で充分に満たすことができる。
【００３０】
このように、インク充填時におけるカートリッジ１０９の姿勢を特定することにより、インク注入工程だけでインク流路１０４内をインク１１０で充分に満たすことができる。インクの注入工程だけでインク流路内をインクによって充分に満たすことができると、インクの注入工程後に、記録ヘッド部の内部のインクを外部に排出させる回復工程を実施する必要がない。この結果、インクの無駄な排出をなくしてインクジェットカートリッジのコストダウンおよび製造時間の短縮を図ることができる。したがって、カートリッジ１０９の姿勢をθ１＜θ２としてインクを充填することがより望ましい。
【００３１】
（第２の実施形態）
本実施形態においては、図７（Ａ），（Ｂ）のように、タンクケース１０１を重力方向に沿うように傾けて、インク吸収体１０２に対する侵入量（差し込み量）が異なる少なくとも２つのインク注入針１０６Ａ，１０６Ｂを用いて、インク１１０を注入する。インク吸収体１０２に注入されたインク１１０は、タンクケース１０１が傾いているために、重力に沿って下方向に流れやすくなる。そこで本例においては、侵入量の少ない注入針１０６Ａによって、蓋７１０に近いインク吸収体１０２の表層近傍部分にインクを注入する。また、侵入量の多い注入針１０６Ｂによって、タンクケース１０１の底部に近いインク吸収体１０２の底部近傍部分にインクを注入する。注入針１０６Ｂは、注入針１０６Ａよりも鉛直方向の下方に位置する。
【００３２】
侵入量の多いインク注入針１０６Ｂから注入されてフィルタ１０３を通過したインク１１０は、第１の実施形態の場合と同様に、インク流路１０４内へ少しずつ入り込む。その結果、図７（Ｃ）に示すように、インク注入後にタンクケース１０１を記録装置において使用される姿勢に戻したときには、インク流路１０４内はインク１１０で充分に満たされることになる。また同時に、インク吸収体１０２全体にもインク１１０を充分に満たすことができる。
【００３３】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果の他、インク吸収体１０２の全体に渡ってインクを充填して、インク吸収体１０２の体積に対するインクの充填量を多くすることができる。
【００３４】
（他の実施形態）
カートリッジ１０９を用いる記録装置は、前述した実施形態のようなシリアルスキャン方式のみに限定されず、例えば、いわゆるフルライン方式などであってもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１０２  インク吸収体
１０４  インク流路
１０５  記録チップ
１０６  注入針
１０９  インクジェットカートリッジ
１１０  インク
２０１  吐出口
２０２  吐出口列
２０３  メニスカス
７１０  蓋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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