(57)【要約】【課題】液体の充填の際の減圧を正確に行うことで、インクの充填を正確に行う液体充填装置及び液体充填方法を提供する。【解決手段】インク充填装置９００は、真空ポンプ１０２が、インクタンク１０に接続された配管１５４に貯留されたインクの有する飽和蒸気圧までインクタンク１０の内部を減圧し、貯留されているインクが沸騰したことを検知する色判別センサー１０１を有している。また、インク充填装置９００は、減圧されたインクタンク１０の内部にインクを供給するシリンジ１２２及びプランジャー１２３を有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収納することが可能な液体収納容器から空気を排出し、前記液体収納容器の内部を減圧させる減圧手段と、
前記減圧手段が、前記液体収納容器の内部あるいは前記液体収納容器に接続された配管に貯留された液体の有する飽和蒸気圧まで前記液体収納容器の内部を減圧し、貯留されている液体が沸騰したときに、沸騰したことを検知することが可能な沸騰検知手段と、
減圧された前記液体収納容器の内部に液体を供給する液体供給手段と
を有することを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
前記液体収納容器の内部には、液体を吸収することが可能な負圧発生部材が配置され、
前記液体収納容器に接続された前記配管の内部に液体が貯留され、
前記液体収納容器の圧力が、前記配管に貯留された液体の飽和蒸気圧まで減圧され、前記配管に貯留された液体が沸騰したときに、前記負圧発生部材に液体が浸透し、
前記沸騰検知手段は、前記負圧発生部材における検知領域での液体の有無を検知することによって、貯留されている液体が沸騰したことを検知することを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
前記沸騰検知手段は、液体の色と前記負圧発生部材の色とを判別することが可能なＣＣＤタイプのセンサーであることを特徴とする請求項２に記載の液体充填装置。
【請求項４】
前記液体収納容器の内部には、液体を吸収することが可能な負圧発生部材が配置され、
前記液体収納容器に接続された前記配管の内部に液体が貯留され、
前記液体収納容器の圧力が、前記配管に貯留された液体の飽和蒸気圧まで減圧され、前記配管に貯留された液体が沸騰したときに、前記負圧発生部材に液体が浸透し、
前記沸騰検知手段は、前記負圧発生部材における検知領域での液体の有無を光学的に検知する光学センサーであることを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項５】
前記液体収納容器の内部には、液体を吸収することが可能な負圧発生部材が配置され、
前記液体収納容器に接続された前記配管の内部に液体が貯留され、
前記液体収納容器の圧力が、前記配管に貯留された液体の飽和蒸気圧まで減圧され、前記配管に貯留された液体が沸騰したときに、前記負圧発生部材に液体が浸透して前記配管の内部に貯留された液体の量が減少し、
前記沸騰検知手段は、前記配管における検知領域での液体の有無を光学的に検知する光学センサーであることを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項６】
前記液体収納容器に接続された前記配管の内部に液体が貯留され、
前記沸騰検知手段は、前記配管に貯留された液体の内部での気泡の発生の有無を検知することが可能な超音波センサーであることを特徴とする請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項７】
液体収納容器に液体を充填する液体充填方法であって、
前記液体収納容器から空気を排出し、前記液体収納容器の内部を、前記液体収納容器の内部あるいは前記液体収納容器に接続された配管に貯留された液体の有する飽和蒸気圧まで減圧させる減圧工程と、
前記減圧工程で、前記液体収納容器の内部が、前記貯留された液体の有する飽和蒸気圧まで減圧されて、貯留されている液体が沸騰したか否かを検知する沸騰検知工程と、
前記貯留された液体が沸騰するまで減圧された前記液体収納容器の内部に液体を供給する液体供給工程と
を有することを特徴とする液体充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収納容器の内部に液体を充填する液体充填装置及び液体充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクタンクにインクを充填するインク充填方法としては、まずインクタンク内を減圧し、減圧されたインクタンクの内部にインクを充填する方法が提案されている。このように、一旦インクタンクの内部を減圧し、減圧されたインクタンクの内部にインクを充填する方法が特許文献１に開示されている。特許文献１では、インクタンクの内部を、真空ポンプを用いて減圧している。減圧の際に用いられる真空ポンプとインクタンクとの間の空気の流路に圧力計が配置され、圧力計によってインクタンク内の減圧の程度を検知しながら、減圧が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−２５００６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されたインクの充填方法では、インクタンク内部の圧力が直接検知されているわけではない。真空ポンプとインクタンクとの間の空気の流路に配置された圧力計によってインクタンク内部の圧力が検知されながら、インクタンク内部の減圧が行われる。インクタンクから離れた位置で圧力が検知されているので、圧力計で検知された圧力値とインクタンク内部の実際の圧力との間に差が生じる可能性がある。インクタンクの内部を減圧させるためにインクタンク内の空気を排気する過程では、真空ポンプに近い位置に存在する気体分子から順に排気される。そのため、インクタンク内部の実際の圧力は、圧力計で検知される圧力よりも遅れて減圧される。従って、インクタンク内の実際の圧力と、圧力計によって検知された圧力との間で誤差が生じてしまい、インクタンク内部の圧力が正確に検知されない可能性がある。インク充填の際の減圧が正確に行われないので、その後のインク充填の工程でインクの充填を正確に行うことができない可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、液体収納容器への液体の充填の際の減圧を正確に行うことで、液体の充填を正確に行う液体充填装置及び液体充填方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体充填装置は、液体を収納することが可能な液体収納容器から空気を排出し、前記液体収納容器の内部を減圧させる減圧手段と、前記減圧手段が、前記液体収納容器の内部あるいは前記液体収納容器に接続された配管に貯留された液体の有する飽和蒸気圧まで前記液体収納容器の内部を減圧し、貯留されている液体が沸騰したときに、沸騰したことを検知することが可能な沸騰検知手段と、減圧された前記液体収納容器の内部に液体を供給する液体供給手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
液体収納容器に液体を充填する際に、液体の充填を行うごとに一定の程度の減圧に基づいて液体収納容器の内部に液体を充填することができる。従って、液体収納容器への液体の充填量を、充填の行われるごとに一定にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るインク充填装置によってインクの充填が行われるインクタンクについての断面図である。
【図２】図１のインクタンクが搭載され、インクタンク内部に貯留されたインクを吐出することによって記録を行うインクジェット記録装置についての斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るインク充填装置の構成について説明するための説明図である。
【図４】図１のインクタンクに充填されるインクについての飽和蒸気圧曲線のグラフである。
【図５】図３のインク充填装置によってインクタンクの内部にインクの充填が行われる際のインクについて示したインクタンクの断面図である。
【図６】図３のインク充填装置によってインクタンクの内部にインクの充填が行われる際のフローについて示したフローチャートである。
【図７】図３のインク充填装置によってインクタンクの内部にインクの充填が行われる際に、インクタンクに接続された配管に貯留されたインクに沸騰が生じた状態のインクについて示したインクタンクの断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るインク充填装置で用いられる光学センサーの取り付け位置について示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。  
（第１実施形態）
まず、液体としてのインクの充填の行われるインクタンク（液体収納容器）の構成について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係るインク充填装置を用いてインクの充填の行われるインクタンク１０の模式的な断面図を示す。
【００１０】
インクタンク１０は、負圧発生部材収容室３０とインク収容室３６とを有して構成されている。負圧発生部材収容室３０と、インク収容室３６との間は、隔壁１８によって仕切られている。また、隔壁１８には連通部５２が形成されており、連通部５２を介して、負圧発生部材収容室３０と、インク収容室３６との間で、インクを流通させることが可能である。
【００１１】
インクタンク１０における負圧発生部材収容室３０には、負圧発生部材としての負圧発生部材３２が収容される。負圧発生部材収容室３０を画成する壁面の一部には、負圧発生部材収容室３０と外部とが連通するように、インク供給口１４Ａが形成されている。また、負圧発生部材収容室３０を画成する壁面のうち、インク供給口１４Ａの形成された壁面に対向する壁面には、大気連通口１２が形成されている。大気連通口１２を介して、負圧発生部材収容室３０が大気と連通している。
【００１２】
また、インク供給口１４Ａの外周を取り巻くように形成されたインク供給筒１４の内部には、負圧発生部材３２より毛管力が高くかつ物理的強度の強い圧接体３４が設けられている。負圧発生部材収容室３０に負圧発生部材３２が配置され、インク供給筒１４に圧接体３４が配置されると、圧接体３４は負圧発生部材３２に圧接されて配置される。
【００１３】
インク収容室３６は、連通部５２で負圧発生部材収容室３０と連通している部分以外は密閉された実質的に密閉された空間である。インクタンク１０における負圧発生部材収容室３０を画成する壁面のうち、インク供給口１４Ａの形成された壁面に対向する上壁１０Ｕには、内側に突出する複数のリブ４２が形成されている。負圧発生部材収容室３０に負圧発生部材３２が配置されると、リブ４２は、負圧発生部材３２と当接する。負圧発生部材３２は、圧縮された状態でリブ４２の内側に配置され、負圧発生部材収容室３０の内部に配置された負圧発生部材３２が負圧を発生するように負圧発生部材３２が配置されている。また、インクタンク１０における負圧発生部材収容室３０を画成する壁面と負圧発生部材３２との間にリブ４２が設けられることにより、負圧発生部材収容室３０を画成する壁面と負圧発生部材３２との間にエアバッファ室４０が形成されている。
【００１４】
本実施形態では、インクタンク１０は、ポリプロピレン樹脂によって形成された透明のものが使用される。
【００１５】
このように構成されたインクタンク１０が、記録装置に搭載され、インクタンク１０内に貯留されたインクが記録ヘッドに供給され、記録ヘッドよりインクが吐出されて記録が行われる。
【００１６】
図２に、図１に示されるインクタンク１０の搭載されるインクジェット記録装置１０００の斜視図を示す。本実施形態のインクジェット記録装置１０００では、記録の行われる際には、キャリッジ２１１の内部に図１に示されるインクタンク１０が搭載され、キャリッジ２１１における記録媒体と対向する面に記録ヘッドが取り付けられる。インクタンク１０に貯留されたインクが記録ヘッドに供給され、記録ヘッドの内部に貯留されたインクが記録媒体に向けて吐出されることによって記録が行われる。
【００１７】
キャリッジ２１１は、ガイドシャフト２０６に沿って矢印Ａの主走査方向に移動自在にガイドされている。ガイドシャフト２０６は、記録媒体の幅方向に沿って延びるように配置されている。キャリッジ２１１に搭載された記録ヘッドは、記録媒体の搬送される搬送方向と交差する方向に走査しながら記録を行う。このように、インクジェット記録装置１０００は、記録ヘッドの主走査方向の移動と、記録媒体の副走査方向の搬送と、を伴って画像を記録するいわゆるシリアルスキャンタイプのインクジェット記録装置である。キャリッジ２１１には、インクジェット記録装置から吐出可能なインクの種類に対応した複数のインクジェット記録ヘッドカートリッジ１００が搭載され、キャリッジ２１１は、液体吐出ヘッドを搭載することが可能な液体吐出ヘッド搭載手段として機能する。記録媒体は、給紙部２１５に積載された後、搬送ローラによって矢印Ｂの副走査方向に搬送される。
【００１８】
インクジェット記録装置１０００は、インクジェット記録ヘッドカートリッジ１００を主走査方向に移動させつつ、インクを吐出させる記録動作と、記録媒体を副走査方向に搬送する搬送動作と、を繰り返すことによって、記録媒体上に順次画像を記録する。インクの吐出の際には、記録データに応じて所定のタイミングで記録素子に電流が供給される。このように記録素子に電流が供給されることによって、記録素子が駆動される。記録素子が駆動することで熱エネルギーが与えられたインクが液室の内部で膜沸騰が引き起こされる。これによって吐出口から記録媒体に向かってインクが吐出され、記録媒体に記録が行われる。
【００１９】
なお、上述した記録装置は、記録ヘッドの主走査方向の移動と、記録媒体の副走査方向の搬送と、を伴って画像を記録するいわゆるシリアルスキャンタイプの記録装置である。しかし、本発明は記録媒体の幅方向の全域に亘って延在する記録ヘッドを用いるフルラインタイプの記録装置にも適用可能である。その場合には、記録媒体の幅方向の全域に亘って延在する記録ヘッドに向けて、インクタンクからインクが供給され、記録ヘッドからインクが吐出される。
【００２０】
また、本実施形態の記録ヘッドは発熱素子により膜沸騰を発生させて発泡させインク滴を吐出する方式としたが、本発明はこれに限定されない。圧電素子を変形させ、これによって記録ヘッド内部の液体を吐出する形式の記録ヘッドが記録装置に適用されても良く、また、他の形式の記録ヘッドが本発明の記録装置に適用されても良い。
【００２１】
（インク充填装置）
次に、インクタンク１０へのインクの充填を行うインク充填装置（液体充填装置）の構成について説明する。
【００２２】
図３は、図１のインクタンク１０へのインクの充填に用いられるインク充填装置の概略構成図である。インク充填装置９００は、インクタンク１０の内部の圧力を減圧させるための減圧ユニット９００ａと、減圧されたインクタンク１０の内部にインク２００を充填するための充填ユニット９００ｂと、不図示の固定治具及び制御器１００とを有して構成されている。
【００２３】
減圧ユニット９００ａは、真空ポンプ１０２、バッファタンク１０８、色判別センサー１０１、三方バルブ１３０、バルブ１３２及び密閉部材１１２が、配管１４０、１４２、１４４、１４６によって接続されて構成されている。インクタンク１０がインクタンク充填装置９００に配置されると、インクタンク１０の大気連通口１２に、減圧ユニット９００ａの配管１４８が接続される。配管１４８は、バルブ１３２に接続されている。バルブ１３２は、配管１４６に接続され、配管１４６は三方バルブ１３０に接続されている。配管１４６を通って形成されている空気の流路は、三方バルブ１３０によって二手に分岐しており、一方の流路は、配管１４０を通って大気に開放されている。つまり、三方バルブ１３０は配管１４０に接続され、配管１４０は大気に連通するように開放されている。また、三方バルブ１３０から延びた流路のうち他方の流路は、配管１４２を通ってバッファタンク１０８の方に延びている。三方バルブ１３０は配管１４２に接続され、配管１４２を通る空気がバッファタンク１０８の内部に供給されるように、配管１４２がバッファタンク１０８に接続されている。バッファタンク１０８は、一定の空気を貯留することが可能に構成されている。また、バッファタンク１０８からは配管１４４が延びており、配管１４４は真空ポンプ（減圧手段）１０２に接続されている。三方バルブ１３０は、配管１４６が配管１４０と配管１４２との間でどちらの配管に接続されるのかを選択することができ、インクタンク１０が大気と真空ポンプ１０２との間でいずれに接続されるのかを選択することができる。つまり、三方バルブ１３０は、配管１４６の流路が、Ｃ−Ｒ間を通る流路あるいはＣ−Ｌ間を通る流路のいずれの流路に接続するかを選択することができる。
【００２４】
バルブ１３２が開けられ、三方バルブ１３０においてＣ−Ｌ間の空気の流れを許容するように設定された状態で、真空ポンプ１０２が駆動されることにより、インクタンク１０の内部の空気を排気することができる。また、配管１４０の一端は、大気に開放されている。バルブ１３２が開けられ、三方バルブにおけるＣ−Ｒ間の空気の流れを許容するように三方バルブ１３０が設定されると、配管１４０、１４６、１４８を通してインクタンク１０の内部と大気とを連通させることができる。
【００２５】
充填ユニット９００ｂは、インク溜め１２０、シリンジ１２２、モーター１０６、バルブ１３４、１３６及び密閉部材１１４が、配管１５０、１５２によって接続されて構成されている。
【００２６】
インクタンク１０がインクタンク充填装置９００に配置されると、インクタンク１０のインク供給口１４Ａに、充填ユニット９００ｂの配管１５４が接続される。配管１５４はバルブ１３４に接続され、バルブ１３４は配管１５２に接続されている。また、配管１５２はバルブ１３６に接続され、バルブ１３６は配管１５０に接続されている。インク溜め１２０にはインクが貯留されており、配管１５０は、インク溜め１２０に貯留されたインクを、配管１５４、１５２、１５０によって形成されたインク流路に供給されるように、インク溜め１２０に接続されている。
【００２７】
また、インク充填装置９００は、温度調節器１０５を有している。温度調節器１０５は、配管１６０を介して配管１５４の温度を調節することができる。配管１５４は、内部にインク２００を一時的に貯留することが可能に構成されている。配管１５４の内部にインクを貯留した状態で配管１５４の温度を調節することにより、配管１５４の内部に貯留されたインクの温度を調節することができる。
【００２８】
配管１５２には、シリンジ１２２が接続されている。シリンジ１２２の内部には、プランジャー１２３が配置されている。プランジャー１２３は、駆動源としてのモーター１０６に接続されている。制御器１００からの信号によってモーター１０６を駆動させることにより、プランジャー１２３をシリンジ１２２における中心軸の延びる方向に沿って移動させることができる。
【００２９】
バルブ１３６が開けられた状態で、プランジャー１２３が配管１５２に対して離間する方向へ移動したときには、シリンジ１２２の内部の圧力が減少する。これにより、インク溜め１２０からシリンジ１２２の内部にインクを供給することができる。また、シリンジ１２２内部にインクが貯留されている状態で、バルブ１３６が閉じられ、プランジャー１２３が配管１５２に近接する方向へ移動したときには、シリンジ１２２内部のインクが配管１５２に押し出される。これにより、バルブ１３４が開けられているときには、シリンジ１２２内部のインクをインクタンク１０に向けて供給することができる。このように、シリンジ１２２及びプランジャー１２３が、インクタンク１０へインクを供給する液体供給手段として機能する。
【００３０】
インク溜め１２０の内部には、インクタンク１０に供給するためのインクが貯留されている。インク溜め１２０では、内部に貯留されているインクの液面は、大気に開放されている。
【００３１】
制御器１００は、色判別センサー１０１、モーター１０６、三方バルブ１３０、バルブ１３２、１３４、１３６に電気的に接続されている。制御器１００によって、色判別センサー１０１、モーター１０６、三方バルブ１３０の動作が制御される。また、制御器１００が、バルブ１３２、１３４、１３６のそれぞれの開閉動作を制御することができる。
【００３２】
また、色判別センサー（沸騰検知手段）１０１を制御することにより、色判別センサー１０１による検知領域でインクの沸騰現象が生じているかどうかの判断を行うことができる。
【００３３】
具体的には、色判別センサー１０１は、検知領域にインクが存在しているかどうかを判別することができる。インクが沸騰している場合には、インクの体積が大幅に増加するので、配管１５４に存在するインクの一部がインク供給口１４Ａを通ってインクタンク１０の内部に流入する。そのため、インクの沸騰が生じた場合には、色判別センサー１０１による検知領域にインクが存在することになる。本実施形態では、色判別センサー１０１が、負圧発生部材３２とインクとの間の色の違いを判別することが可能に構成されている。色判別センサー１０１が、負圧発生部材３２における所定位置としての検知領域の色を検知し、インクの沸騰の生じていない場合にはそこで負圧発生部材３２の色が検知され、インクの沸騰の生じている場合にはそこでインクの色が検知される。そのため、色判別センサー１０１は、配管１５４内のインクが沸騰したときにインクを検知することが可能であり、配管１５４内のインクが沸騰していないときにはインクの存在が検知されない位置に配置されることが望ましい。
【００３４】
色判別センサー１０１は、負圧発生部材３２とインクとの間の色の違いを判別することでインクが沸騰しているかどうかを判断しているので、インクタンク１０は、透明な材料によって形成されていることが望ましい。これにより、インクタンク１０の外部から、色判別センサー１０１を用いることによって、検知領域のインクの有無を容易に判別することができる。
【００３５】
（対象インク２００の飽和蒸気圧把握）
対象インク２００の飽和蒸気圧は、予め、実験により検証しておく。図４に、対象インク２００の飽和蒸気圧曲線のグラフを示す。また、インク充填前のタンクケース内の減圧の際の減圧度の設定値としては２ｋｐａとした。また、インク充填前のタンクケース内の減圧の際には、対象インク２００の飽和蒸気圧曲線のグラフより、２ｋｐａの圧力の下で、対象インク２００が沸騰を開始する温度２０℃を温度温調器１０５の設定値とした。
【００３６】
（インク充填方法）
本実施形態のインク充填装置を用いたインク充填方法について図５を参照して説明する。まず、インクタンクへインクを充填する際には、インクタンク内の圧力を低下させる。そして、減圧されたインクタンクの内部にインクが充填される。
【００３７】
図５（ａ）には、インクタンク内部の減圧工程におけるインクタンクの断面図を示す。上記の構成で説明したインクタンク１０を大気圧下に用意する。この状態では、インク供給口１４Ａが密閉されている。インク供給口１４Ａが密閉された状態で、大気連通口１２に配管１４８が接続される。大気連通口１２を通して内部の空気がインクタンク１０の外部へ排出され、所定の圧力となるまでインクタンク内部の圧力が減圧される。インクタンクの内部の圧力が所定の圧力となるまで減圧されると、インク供給口１４Ａを通してインクタンクの内部にインクが充填される。
【００３８】
インクタンクにインクが充填される際には、減圧工程において行われた減圧の程度に応じてインクの充填される量が変化する。減圧の程度が大きければインクタンクに充填されるインクの量はその分増加し、減圧の程度が小さければインクタンクに充填されるインクの量は減少する。そのため、インクタンクの内部に一回のインクの充填ごとに一定の量のインクを充填するためには、減圧工程で、一回のインクの充填ごとに、一定の程度の減圧を行うことが求められる。
【００３９】
図５（ｂ）〜（ｄ）に、インクタンク１０へのインクの充填工程について示す。インクの充填が開始されると、充填されたインクは、インク供給口１４Ａを中心に同心円状に広がっていく。
【００４０】
図５（ｂ）に、インク供給口１４Ａを通してインクが充填され始めてから比較的すぐの状態のインクタンク１０の断面図を示す。まず、減圧工程において所定気圧まで減圧されたインクタンク内の減圧状態を維持したまま、大気連通口１２を密閉し且つインク供給口１４Ａの密閉を解除する。そして、図５（ｂ）に示されるように、インク供給口１４Ａからインクの充填を開始し、まず圧接体３４、そして負圧発生部材３２へと浸透させていく。充填を継続すると、インクの浸透はエアバッファ室４０と連通部５２に達する。その後、さらに図５（ｃ）に示されるように、インク供給口１４Ａから負圧発生部材３２を介してエアバッファ室４０とインク収容室３６へインクが充填される。そして、規定量を充填し終えると、図５（ｄ）に示されるように、負圧発生部材３２の全域に亘ってインクが浸透すると共に、エアバッファ室４０もほぼ全域に亘ってインクによって満たされる。このとき、インク収容室３６は、インクによって充填されない空間６６（以下、未充填空間）が残された状態となる。この未充填空間６６は、充填工程の前に十分にインクタンク１０内を減圧したため、インクタンク１０にインクが充填されてもなお減圧状態となっている。
【００４１】
次に、図５（ｅ）に示されるように、大気連通口１２によってインクタンク１０の内部と大気とが連通するように大気連通口１２を開放する大気開放工程が行われる。
【００４２】
インクタンク１０内部へのインクの充填を完了すると、大気連通口１２の密閉状態が維持されたまま、一旦インク供給口１４Ａを密閉する。そこから大気連通口１２を開封して、インクタンク１０内部と大気とを連通させる。このとき、大気連通口１２に接続された配管１４８、配管１４６、三方バルブ１３０、配管１４０を介してインクタンク１０の内部を大気に連通させる。大気連通口１２の密閉が解除されると、減圧状態となっている未充填空間６６と大気との間の気圧差により、空気が大気連通口１２から負圧発生部材収容室３０に流入する。
【００４３】
未充填空間６６内の圧力は、大気圧よりも小さいので、未充填空間６６に存在する空気は、大気圧により圧縮される。これにより、大気圧によって負圧発生部材収容室３０内のインクがインク供給口１４Ａに向かう方向へ押され、負圧発生部材収容室３０内のインクが、連通部５２を介してインク収容室３６へ移動する。連通部５２を介して負圧発生部材収容室３０内のインクがインク収容室３６へ移動することにより、エアバッファ室４０に残っていたインクがインク供給口１４Ａの方へ引っ張られ、負圧発生部材３２へ吸収される。さらに移動するインクの量が多くなれば、負圧発生部材３２の上面のインクが次第に減少し、インク湿り領域６２が形成される。そして、インクがインク収容室３６へ移動することにより圧縮された未充填空間６６内の気圧が大気圧と等しくなれば、インクのインク収容室３６への移動が停止する。このとき圧縮された未充填空間６６は気泡６４としてインク収容室３６に残る。このようにして、インクタンク１０へのインクの充填が行われる。
【００４４】
次に、フローチャートを用いてインクタンク１０へのインクの充填方法について説明する。
【００４５】
図６のフローチャートを参照してインクタンク１０の内部を減圧する減圧工程及びインクタンク１０の内部にインクを充填するインク供給工程について説明する。図６は、インクタンク１０の内部を減圧する減圧工程、インクタンク１０の内部にインクを充填する充填工程及びインクタンク１０の内部を大気に開放する大気開放工程を有するインクタンク１０へのインクの充填方法について示したフローチャートである。
【００４６】
まず、インクタンク内減圧度判定方法を説明する。
【００４７】
図６におけるステップ（以下、Ｓと略記）１において、インクタンク１０を、固定治具（不図示）を用いて所定位置に配置する。その際には、インク供給口１４Ａを下方に位置させた状態で、インクタンク１０の位置決めを行う。
【００４８】
次に、Ｓ２において、密着部材１１２を大気連通口１２に、密着部材１１４をインク供給口１４Ａにそれぞれ取り付ける。密着部材１１２は、内部を貫通するように配管１４８を通すことが可能に形成されている。また、密着部材１１４は、内部を貫通するように配管１５４を通すことが可能に形成されている。インクタンク１０がインク充填装置９００に配置されると、配管１５４がインク供給口１４Ａに接続されると共に、配管１４８が大気連通口１２に接続される。この状態で、バルブ１３６を閉じ、バルブ１３４を開けた状態で、プランジャー１２３をシリンジ１２２内で配管１５２の方へ移動させることにより、シリンジ１２２内のインクを配管１５２、１５４に供給する。その結果、配管１５４の内部にインクが供給されて貯留される。
【００４９】
インクタンク１０の内部には、負圧発生部材３２によって負圧が形成されている。そのため、インクタンク１０がインク充填装置９００に配置されると、図７（ａ）に示されるように、配管１５４に貯留されているインクの一部が圧接体３４の方へ移動し、比較的少量のインクが負圧発生部材３２に浸透する。このように、インクタンク１０がインク充填装置９００に配置されると、インクタンク１０の内部にインクが入り込む。
【００５０】
次に、インクタンク１０の内部を減圧させる減圧工程が行われる。減圧工程では、真空ポンプ１０２を用いて、インクタンク１０内部の空気をインクタンク１０から排気し、インクタンク１０内部の圧力を低下させる。なお、減圧工程が行われている間は、真空ポンプ１０２が駆動され続ける。
【００５１】
次に、図６のフローチャートのＳ３において、バルブ１３２が開けられると、大気連通口１２から三方バルブ１３０までの間の区間に空気の流路が形成される。三方バルブ１３０のＣ−Ｌ間に空気の流路が形成されるように三方バルブ１３０が設定されると、真空ポンプ１０２と大気連通口１２との間の区間に空気の流路が形成される。この状態で真空ポンプ１０２の駆動が行われると、大気連通口１２を通してインクタンク１０内部の空気を排気することができる。このようにインクタンク１０内の減圧が開始されると、インクタンク１０内の圧力が低下していく。このとき、配管１５４がインク供給口１４Ａに接続されているので、配管１５４内のインクもインクタンク１０内と同様に減圧された環境に置かれる。
【００５２】
本実施形態では、インク２００として、染料系のイエローインクが使用される。事前にインク２００についての飽和蒸気圧特性の検証を行っている。その結果については、図４に示されている。
【００５３】
本実施形態では、インクタンク内の減圧度を２ｋｐａとしたところで、インクタンクにインク充填を行うものとする。この２ｋｐａの圧力が飽和蒸気圧となり、２ｋｐａの圧力の下でインク２００が沸騰するときの温度が、図４から導き出される。本実施形態で使用されるインク２００では、２ｋｐａの圧力で飽和蒸気圧となる温度が２０℃である。そのため、後述するように、インクタンク１０内でインクを沸騰させるために、インクタンク１０の内部を減圧する際の、温度調節器１０５による配管１５４でのインクの温度の設定値を、およそ２０℃とした。
【００５４】
インクタンク１０内の気圧が２ｋｐａに設定されると共に、温度調節器１０５によって配管１５４内のインクの温度が２０℃に設定されると、配管１５４内のインクが沸騰し始める。配管１５４内でインクの沸騰が生じると、インクの体積が大幅に膨張するために、図７（ｂ）に示されるように、負圧発生部材３２へインクが浸透し始める。その後、配管１５４内のインクの全てが沸騰すると、図７（ｂ）に示される状態よりも負圧発生部材３２へさらにインクが浸透し、図７（ｃ）に示されるような状態となる。
【００５５】
次に、図６のフローチャートにおけるＳ４において、減圧工程で、インクタンク１０の内部が、貯留されたインクの有する飽和蒸気圧まで減圧され、貯留されているインクが沸騰したか否かが検知される（沸騰検知工程）。インクタンク１０内部の減圧の程度を判別する際には、負圧発生部材３２へのインク２００の浸透状態が、色判別センサー１０１によって検出される。インクが負圧発生部材３２に到達したときに、色判別センサー１０１がインクの部分を検出することによって、負圧発生部材３２へのインクの浸透の有無が確認される。
【００５６】
配管１５４内でインクの沸騰が生じているときには、インクが膨張して体積が増加しているので、図７（ｃ）に示されるように、配管１５４内部のインクがインクタンク１０の内部に入り込む。色判別センサー１０１は、配管１５４内でインクの沸騰が生じたときに、負圧発生部材３２に浸透するインクを検知できる位置に配置されているので、インクの沸騰が生じると、沸騰によって膨張したインクが検知される。本実施形態では、白い負圧発生部材３２が用いられている。充填されるインクが黄色の場合、負圧発生部材３２の白とインクの黄色との間で色差が認識され難い。従って、負圧発生部材３２へのインクの浸透の状態が確認され難い。
【００５７】
そのため、本実施形態では、負圧発生部材３２へのインクの浸透を確実に検出できるように、ＣＣＤタイプの色判別センサー１０１が用いられている。また、色判別センサー１０１を負圧発生部材３２へのインク２００が浸透するエリアへ配置すると共に、負圧発生部材３２へのインク浸透領域を、配管１５４内に蓄えるインクの量に応じて調整した。これにより、色判別センサー１０１によってインクの検出を行い易いようにしている。
【００５８】
色判別センサーが、インクの沸騰が生じたときの負圧発生部材３２へのインクの浸透を検出すると、減圧が進んだ結果、配管１５４内のインクに沸騰が生じ、インクタンク１０内部の圧力が所定の飽和蒸気圧に到達したと判断される。配管１５４内部のインクに沸騰が生じてインクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧に到達したと判断されると、フローチャートのフローはＳ５に移り、バルブ１３２を閉じて、大気連通口１２を通じての排気を止める。これにより、インクタンク１０内部の減圧が止められる。もし、減圧の程度が不十分で、インクタンク１０内の圧力が飽和蒸気圧まで到達していなければ、減圧の結果、インクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧となるまで減圧が行われる。
【００５９】
次に、充填工程が行われる。このときのインクの充填では、インクタンク内の減圧工程で減圧されたインクタンク内部の圧力に基づいて、所定の量のインクがインクタンク１０内部に充填される。
【００６０】
図６のフローチャートのフローにおけるＳ６で、バルブ１３４が開けられる。また、バルブ１３４が開けられると共に、フローにおけるＳ７において、モーター１０６の駆動によってシリンジ１２２内のプランジャー１２３を配管１５２の方へ前進させる。これにより、シリンジ１２２内に貯留されたインクが、配管１５２、１５４を介してインクタンク１０の方へ押し出される。これにより、インクタンク１０内に、所定のインク充填量（本実施形態の場合、９．５ｃｃ）が充填される。インクタンク１０内部に充填されるインクは、インクタンク１０内の減圧の程度に応じて異なる。
【００６１】
このとき、インクタンク１０内のインクの流れは、前述したように図３（ｂ）〜（ｄ）に示されるように、負圧発生部材収容室３０及びインク収容室３６へ流入する。
【００６２】
インクタンク１０内部に所定量のインクが充填されると、フローのＳ８でバルブ１３４が閉じられる。
【００６３】
次に、大気開放工程を行う。フローのＳ９において、三方バルブ１３０の開放経路をＣ−Ｌ間からＣ−Ｒ間へ転換することで、配管１４６と配管１４０とを接続する流路が形成され、大気連通口１２を介してインクタンク１０の内部が大気と連通する。従って、インクタンク１０の内部に大気からの空気を流入させることが可能となる。
【００６４】
次に、フローのＳ１０において、バルブ１３２を開放させることで、減圧状態であるインクタンク１０内へ大気からの空気を流入させる。特に、インクタンク１０内の減圧工程が行われたときには、大気連通口１２を通って、配管１４８の内部に、インクが流入している可能性がある。配管１４８に流入し、そこに残っていたインクは、インクタンク１０の内部に大気からの空気が流入することに伴い、インクタンク１０内へ押し戻される。そして、前述したように、未充填空間６６は大気圧により圧縮され、負圧発生部材３２の上部にインク湿り領域６２が形成されて、図２（ｅ）に示される状態となる。
【００６５】
インクタンク１０の内部に大気からの空気が十分に流入すると、フローにおけるＳ１１において、バルブ１３２が閉じられる。その後、フローにおけるＳ１２において、三方バルブ１３０の開放経路をＣ−Ｒ間からＣ−Ｌ間へ転換することで、三方バルブ１３０をデフォルト設定の状態へ復帰させる。
【００６６】
これにより、インクタンク１０へのインクの充填工程が完了する。
【００６７】
インクタンク１０へのインクの充填工程が終了すると、充填ユニット９００ｂにおいて、シリンジ１２２の内部にインクを充填させる工程が行われる。シリンジ１２２にインクを充填する工程では、まず図６のフローのＳ１３において、バルブ１３６が開けられる。次に、フローのＳ１４において、モーター１０６を駆動させることによりシリンジ１２２内部のプランジャー１２３を配管１５２から遠ざける方向へ後退させる。これにより、インクが貯留されているインク溜め１２０からインクを吸引し、所定の充填量分（本実施形態の場合、９．５ｃｃ）のインクをシリンジ１２２内に収容する。次に、フローのＳ１５において、バルブ１３６が閉じられる。
【００６８】
次に、インクの充填の完了したインクタンク１０がインク充填装置９００から取り出される。フローのＳ１６において、密着部材１１２が大気連通口１２から取り外されると共に、密着部材１１４がインク供給口１４Ａから取り外される。そして、フローのＳ１７において、固定治具による位置決めが解除され、インクタンク１０が取り出される。
【００６９】
これにより、インクタンク１０へのインクの充填動作が終了する。
【００７０】
本実施形態によれば、インクタンク１０に近接した位置でインクに沸騰が生じたときに、これがインクタンク１０の内部で検知され、インクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧まで低下したことが検知される。従って、インクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧まで低下したことを、インクタンク１０の内部で直接検知することができる。インクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧まで低下したことが直接検知されるので、インクタンク１０の減圧工程で、インクタンク１０内の圧力をより正確に検知することができる。特に、インクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧まで低下したことを、時間的な遅れを生じさせずに検知することができる。そのため、既にインクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧まで低下しているにも関わらず、未だにそのことが検知されずに減圧が行われ続けることによって、インクタンク１０の内部が過度に減圧されることを抑えることができる。
【００７１】
また、インクタンク１０内部の減圧工程で、配管１５４内部のインクが沸騰し、インクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧となるまで低下させられる。従って、減圧工程でインクタンク１０内部を減圧させる際に、インクタンク内部の圧力が減圧工程の行われるごとに一定となるように、減圧工程後のインクタンク１０内部の圧力を容易に制御することができる。
【００７２】
減圧工程が行われると、インクタンク１０には、減圧工程で減圧されたインクタンク１０内部の圧力に基づいてインクが充填される。減圧工程でインクタンク１０内部の圧力が一定の圧力となるように制御されるので、減圧工程後のインクの充填工程でインクタンク１０に充填されるインクの量が一定となるように、インクの充填量を制御することができる。これにより、インクタンク１０にインクを充填させた後にインクタンク１０を市場に出荷させる際に、インクタンク１０内部に充填されたインクの量にばらつきが生じることを抑えることができる。そのため、出荷時のインクタンク１０の品質を高く維持することができる。
【００７３】
また、インクタンク内部の圧力が減圧工程の行われるごとに一定となるように、減圧工程後のインクタンク１０内部の圧力を容易に制御することができるので、インクタンク１０の内部を減圧させる際に、過度にインクタンク１０の内部を減圧させずに済む。本実施形態では、インクタンク１０の内部を減圧させる際には、真空ポンプ１０２を駆動させ、インクタンク１０から空気を排出させることによって減圧が行われている。仮に、過度の減圧が行われた場合には、インクタンク１０を形成する壁面が中央に引き寄せられ、インクタンク１０の強度に影響を与えてしまう可能性がある。本実施形態では、配管１５４内部のインクに沸騰が生じたところで減圧が止められるので、インクタンク１０内部の減圧工程の際に、過剰に減圧が行われることを抑えることができる。従って、インクタンク１０の強度を高く保つことができ、インクタンク１０の信頼性を向上させることができる。
【００７４】
なお、本実施形態では、インクタンク１０に接続されている配管１５４の内部に貯留されたインクを沸騰させてインクタンク１０の内部を飽和蒸気圧まで減圧させることとしているが、本発明はこれに限定されない。インクの温度を設定できるのであれば、インクタンク１０の内部に貯留されているインクについて沸騰させ、インクタンク１０の内部を飽和蒸気圧まで減圧させることとしてもよい。
【００７５】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るインクタンク１０へのインク充填装置９００について説明する。第２実施形態では、インクタンク１０内部でインクが沸騰したときにこれを検知するセンサーについて、負圧発生部材３２へのインクの浸透を検出する色判別センサー１０１の代わりに、透過タイプの光学センサーが使用される点で、第１実施形態と異なる。
【００７６】
第２実施形態のインクタンク１０へのインク充填装置９００では、インクタンク１０に充填するインクとして、顔料系のブラックインクが用いられている。また、インクタンク１０内でインクの沸騰が生じたときに、負圧発生部材３２へのインクの浸透を検出することが可能な位置には、インクタンクを透過してインクの存在を検知できるタイプの光学センサーが配置されている。光学センサーは、発光素子と受光素子とを有して構成されている。発光素子によって発せられた光が受光素子によって受光され、受光素子での受光量の変化を検知することによって、発光素子と受光素子との間にインクが存在しているか否かを検知することができる。インクタンク１０内部でインクの沸騰が生じた結果、負圧発生部材３２へインクが浸透したときに、そのインクによる浸透領域が発光素子と受光素子との間に位置するように、光学センサーが配置されている。
【００７７】
第１実施形態と同様に、減圧工程では、大気連通口１２を介してインクタンク１０から空気が排出されてインクタンク１０内部の圧力が低下させられる。インクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧まで減圧されると、配管１５４に貯留されているインクに沸騰が生じる。本実施形態では、配管１５４内部の温度が２０℃でインクタンク１０内の圧力が２ｋｐａになると、配管１５４内のインクが沸騰し始め、配管１５４内のインクがインクタンク１０内の負圧発生部材３２へ浸透する。
【００７８】
負圧発生部材３２へインクが浸透すると、その部分におけるインクタンク１０を介した光の透過率が変化する。インクが沸騰して膨張した結果、インクが負圧発生部材３２へ浸透し、発光素子と受光素子との間にインクが位置すると、発光素子から発せられた光がインクによって遮られて、発光素子によって発せられ受光素子で受光される光の光量が低下する。この光量の変化を、インクタンク１０に光を透過させる透過タイプの光学センサーを用いて検出し、これによって発光素子と受光素子との間にインクが存在するか否かを判断する。
【００７９】
受光素子での受光量が低下した場合には、発光素子と受光素子との間にインクが存在していると判断される。つまり、インクタンク１０の内部でインクの沸騰が生じており、その結果、インクが負圧発生部材３２へ浸透していると判断される。この場合には、インクタンク１０内部が飽和蒸気圧まで減圧されていると判断される。受光素子での受光量が低下せずに変わらない場合には、発光素子と受光素子との間にインクが存在していないと判断される。つまり、インクタンク１０の内部でインクの沸騰がまだ生じておらず、インクによる負圧発生部材３２への浸透は生じていないと判断される。この場合には、インクタンク１０内部は、まだ飽和蒸気圧まで減圧されていないと判断される。
【００８０】
本実施形態では、インクタンク１０を挟んで、発光素子と受光素子との間で授受される光の光量が検出され、検出領域でのインクの有無が判断されている。そのため、インクタンク１０は、なるべく多くの光を透過させるために、透明体の材料によって形成されることが望ましい。また、光学センサーによる検知領域にインクが存在するときに、これを検知し易いように、インクタンク１０の内部に充填するインクの種類としては、ブラックインク等の光を良く吸収するインクが望ましい。光学センサーによる検知領域に存在するインクが、光を良く吸収するインクであれば、受光素子での受光量の変化が比較的大きく出力される。従って、インクタンク１０内でインクの沸騰が生じたときには、これを即座に検知することができる。
【００８１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るインクタンク１０へのインク充填装置９００について説明する。なお、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成される部分については図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。第３実施形態では、透明な部材によって形成された配管１５４が用いられ、配管１５４内部のインクの有無を光学的に検出するセンサーが用いられる点で、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。
【００８２】
本実施形態の減圧工程においても、インクタンク１０から空気が排出されてインクタンク１０内部の圧力が低下させられる。インクタンク１０ないし配管１５４内部の圧力が飽和蒸気圧まで減圧されると、配管１５４に貯留されているインクに沸騰が生じる。本実施形態では、配管１５４内部の温度が２０℃でインクタンク１０内の圧力が２ｋｐａになると、配管１５４内のインクが沸騰し始める。配管１５４内部のインクが沸騰すると、配管１５４に貯留されているインクの量が減少する。配管１５４内部のインクが沸騰し続けるに従って、配管１５４内のインクの量が減少していき、配管１５４におけるセンサーによる検知領域にインクがほとんど残っていない状態となる。
【００８３】
本実施形態では、光学センサー１０４を用いて、配管１５４内のインクの有無が検出される。図８に示されるように、本実施形態で用いられる光学センサー１０４が、配管１５４内のインクの有無を検出できる位置に取り付けられている。配管１５４は、透明な部材によって形成されている。そのため、インクタンク１０内の圧力が飽和蒸気圧まで減圧され、インクタンク１０内部でインクの沸騰が生じ、配管１５４内部のインクが減少した結果、光学センサー１０４の検知領域におけるインクの量が減少したときに、これを検知することができる。
【００８４】
本実施形態のインク充填装置によれば、インクタンク１０側が透明体によって形成される必要がなくなり、インク充填装置側の配管１５４が透明体によって形成されていればよい。従って、複数のインクタンクにインクを充填する際には、全てのインクタンクを透明体によって形成する必要がなくなり、インクタンクの充填にかかるコストを少なく抑えることができる。
【００８５】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係るインクタンク１０へのインク充填装置９００について説明する。第４実施形態では、配管１５４内部のインクの有無を超音波によって検出する超音波センサーが用いられる点で、第１実施形態ないし第３実施形態と異なる。
【００８６】
本実施形態の減圧工程では、インクタンク１０内部の圧力が飽和蒸気圧まで減圧されると、配管１５４に貯留されているインクに沸騰が生じる。配管１５４内部のインクが沸騰すると、配管１５４に貯留されているインク内で気泡が生じる。
【００８７】
第４実施形態では、配管１５４内でインク内での気泡の有無を検出することが可能なセンサーが取り付けられている。具体的には、配管１５４に、インクの沸騰の有無を超音波によって検出する超音波センサーが取り付けられている。本実施形態では、医療分野で使われている輸液ポンプの気泡混入警報システムに用いられているセンサーと同様の超音波センサーが用いられている。超音波センサーが、配管１５４における第３実施形態の光学センサー１０４の取り付けられた位置と同様の位置に取り付けられる。インクタンク１０内の圧力が飽和蒸気圧まで減圧され、インクタンク１０内部でインクの沸騰が生じたときに、超音波センサーがインク内の気泡を検知することで、沸騰が生じたことを検出することができる。
【００８８】
本実施形態のインク充填装置によれば、超音波センサーによって配管１５４内部でインクが沸騰していることを検知するので、第１実施形態ないし第３実施形態のインク充填装置のように、インクタンク１０や配管１５４を透明体によって形成する必要がなくなる。これにより、インクタンク１０や配管１５４を形成するための材料の選択の幅を広くすることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１０１  色判別センサー
１０２  真空ポンプ
１２２  シリンジ
１２３  プランジャー
９００  インク充填装置
【図１】
2015093454.tif 000003
【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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【図８】
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