(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、効果的な製造コストで、使用しやすく、信頼性が高く、カートリッジに含まれる密封されたポーチを厳密で正確に充満し、且つガス抜きするための装置及び方法を提供することである。【解決手段】  装置は、カートリッジに含まれるガス抜きされたポーチに対して、所定量の流体を正確に配送する。かかる装置は、充満するための水平位置か、又はガス抜きするための垂直位置のいずれかに対してカートリッジを交互に位置づけする、要素を保持する回転カートリッジを有する。取り付け具に関するデジタルの計量素子は、所定量の流体の配送を保証するために、充満工程においてカートリッジを計量する。【選択図】  図４
2004195975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を含むカートリッジに含まれるポーチをロードするための装置であって、
前記カートリッジを保持するための固定フレームに回転式に設置された保持要素と、
充満される前記ポーチの流体の流入口端部へ入り込むための前記保持要素の中央部分に配置された流体の注入要素と、
充満される前記ポーチを有する前記カートリッジの重量を決定するため前記保持要素と構造的に関連する手段と、及び
実質的に垂直な位置と実質的に水平な位置との間で前記固定フレームに関して充満される前記ポーチを有する前記カートリッジを回転するための手段と、
を備えてなる装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、流体を充満する分野に関し、より詳細には、ポーチがガス抜きされ、且つ充満工程において正確な流体物質量を受ける手法において、流体物質でポーチを充満するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型のインクジェットカートリッジ（１０００ｍｌ以上）などの流体物質を受けるためのポーチを有する市販のカートリッジは、市販されている幅広い形態のインクジェットプリンタにおいて必要とされる。一般的に、それらカートリッジは、一般的に超音波でともに密閉されて、２成型プラスチックカートリッジの半分から構成される。カートリッジはまた、カートリッジの内部に配置されて充満されるポーチを含む。開口部は、カートリッジに対してポーチを出し入れする手段と同様に、ポーチに対するアクセスを提供するように、一般的に、カートリッジの一部に提供される。さらに、ポーチを充満するための隔壁は、一般的に、ポーチの上部に配置される。かかる隔壁は、薬剤のガラス瓶で使用される装置と同様である。インクなどの流体物質でポーチを充満することは、一般的に、隔壁によって針を挿入し針を通ってインクの注入によりカートリッジがアセンブルされた後に行われる。これまで、ポーチに正確な流体物質量を配送することは、一般に困難であった。
【０００３】
現行の流体の充満技術の別の問題は、充満されているポーチ又は容器が、充満工程の結果に対して否定的な影響を及ぼす、かなりの量の残余ガスを含むことである。ほとんどのデスクトップインクジェットプリンタで見られるような熱的プリンタヘッドよりも電子プリンタヘッドを有するインクジェットプリンタなどの数多のプリンタが、より正確なポーチをロードする前提条件を必要とすることを当業者は認識するであろう。これにより、すべてのガスは充満されたポーチから排気されるべきである。カートリッジに残存する酸素の許容レベルは、１ｐｐｍ未満である。
【特許文献１】米国特許第４,０９６,８５９号明細書
【特許文献２】米国特許第４,２５３,１０３号明細書
【特許文献３】米国特許第４,４４６,６７４号明細書
【特許文献４】米国特許第４,６３０,６５４号明細書
【特許文献５】米国特許第４,７０３,７８０号明細書
【特許文献６】米国特許第５,０６７,５３２号明細書
【特許文献７】米国特許第４,１５６,２４４号明細書
【特許文献８】米国特許第５,９７１,５３３号明細書
【特許文献９】米国特許第６,１５８,８５１号明細書
【特許文献１０】米国特許第６,２５７,７１４号明細書
【特許文献１１】米国特許第５,７０４,４０３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、一つ以上の問題を克服するために、効果的な製造コストで、使用しやすく、信頼性が高く、カートリッジに含まれる密封されたポーチを厳密で正確に充満し、且つガス抜きするための装置及び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】
【０００５】
本発明の一つの態様によると、流体を含むカートリッジに含まれるポーチを正確にロードするための装置は、カートリッジを保持するための固定フレームに回転式に設置された、保持要素を有する。流体の注入要素は、充満されるポーチの流体の流入口端部へ入り込むための保持要素の中央部分に配置される。保持要素と構造的に関連する手段は、充満されるポーチを有するカートリッジの重量を決定するために提供される。さらに、手段は、実質的に垂直な位置と実質的に水平な位置との間で固定フレームに関して充満されるポーチを有するカートリッジを回転するために提供される。
【０００６】
本発明は、従来の技術に対して多大な利点を有する。特に、本発明は、インクの劣化を防いで、充満されるポーチからすべてのエントラップされた（entrapped）空気を除去するために提供する。さらに、本発明は、充満されるポーチの非常に正確な充満を提供する。さらには、カートリッジ／ポーチの扱いは、本発明を使用して最小限になる。カートリッジ／ポーチが一旦取り付け具に挿入されると、全体の充満／ガス抜き操作は自動的に起動する。これは、さらに隔壁が製造工程中に貫通される回数を最小限にする。さらにまた、本発明の充満／ガス抜き操作の処理能力は最大化される。また、機能の設計は、複数のカートリッジ／ポーチが同時に充満／ガス抜きできるようである。最後に、液体でポーチを正確に充満することと、ポーチから空気が除去されることが必要とされる製品に対して、かかる工程が適用できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、効果的な製造コストで、使用しやすく、信頼性が高く、カートリッジに含まれる密封されたポーチを厳密で正確に充満し、且つガス抜きするための装置及び方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の上述及び他の目的、特質及び利点は、添付図の詳細な記載によって、さらに明白となるであろう。図面において、共通して使用される同一の参照番号は、同一の特質を示す。
【０００９】
ここで図、特に図１及び２を参照するに、ポーチを充満するための本発明の方法で使用される装置１００が例示される。図１及び２によると、カートリッジ１０に含まれる、流体で充満されるポーチ８（図３）をロードするための装置１００は、カートリッジ１０を保持するための固定フレーム６に対して回転ポイント３０で回転式に設置された保持要素１８を有する。保持要素１８は、固定された配向でカートリッジ１０を制限する、複数の間隔が置かれたアライメント要素２４ａ、２４ｂを含む。図では２つだけしか認識できないが、好ましくは、正確に抑制するための少なくとも３つの間隔が置かれたアライメント要素がある。好ましくは、図２に示されるように、流体の注入要素又は針２０は、支持要素２２の中央部分に配置される。図３によると、流体のロードにおいて、針２０は、ポーチ８の隔壁又は流入口端部２６に促進させる。
【００１０】
ポーチ８の正確な計量は、適切なアナログの計量要素が使用できるが、好ましくはロードセル１２である、電子計量要素を使用して達成される。本発明において（図１及び２を参照）、ロードセル１２は、カートリッジ１０の重量を決定するための取り付け具の回転ポイント３０により、フレーム６に結合された摺動式アセンブリ１６と構造的に関連する。取り付け具の回転３０は、実質的に垂直な位置と実質的に水平な位置との間でフレーム６に関してカートリッジ１０が回転するための好ましい手段を提供する。
【００１１】
上述したように、本発明で使用されるカートリッジ１０を使用するプリンタ（示されていない）は、殆どのデスクトップのインクジェットプリンタで見られる熱的プリンタヘッドよりも圧電プリンタヘッドを採用する。圧電プリンタヘッドの特徴により、すべての空気は充満されるポーチから排気されるべきである。カートリッジに残存する酸素の許容レベルは、１ｐｐｍ未満である。これを達成するために、下記に記載の工程が開発される。
【００１２】
カートリッジ１０が実質的に水平な位置である場合に充満工程が開始することが本発明において重要である。水平な充満位置がポンプ操作段階における、例えば、インクなどの流体の泡形成を最小限にすることを当業者は認識するであろう。ポーチ８を含んでいるカートリッジ１０は、フレーム６によって支持される取り付け具２８に対して最初に設置される。カートリッジ１０は、取り付け具２８と構造的に関連する、間隔が置かれたアライメント要素２４ａ、２４ｂに嵌合する。間隔が置かれたアライメント要素２４ａ、２４ｂを備えるカートリッジ１０のかかる嵌合は、カートリッジ１０に含まれるポーチ８の隔壁２６を流体の注入要素又は針２０と整列させる。次に、針２０は、貯蔵所３４からポーチ８に流体を注入する、インク閉じバルブ４２を有する、ポンプシステム４６に結合される。
【００１３】
図３及び４を参照するに、実質的に水平な位置のカートリッジ１０に含まれるポーチ８は、約５０ｍｌの流体で初期に過剰に充満される。充満されるポーチ８に注入される流体又はインクの容量は、貯蔵所３４によって供給される、ポンプ５４によって制御される。
【００１４】
図１乃至４を参照するに、カートリッジ１０を支持する取り付け具２８は、実質的な水平位置４８から実質的な垂直位置５０まで回転ポイント３０により回転される。カートリッジ１０の回転は、ドライブモーターの手段によって手動式又は自動式を含む、いずれの手段によって達成できる。カートリッジ１０の回転は、充満されるポーチ８の上部まで、例えば、空気である、エントラップされた残存ガスを上昇させる。回転の終点ポイント５２において、回転経路での固定されたバンプストップ３２は、カートリッジ１０に対する弾性の衝撃力を提供する。取り付け具２８の垂直回転の端部で位置するバンプストップ２８は、充満されるポーチ８の上部までの空気の泡の上昇を容易にする。
【００１５】
図４を参照するに、インク又は色素などの流体物質でポーチ８を充満するための本発明の好ましい方法は、インクトグルのリターンバルブ４０でカートリッジ１０を関連することに先立ち、ポーチ８の第一排気段階を含む。インク／空気は、真空ポンプ４４によって充満されるポーチ８から除去される。インクは、液体トラップ３６によって空気から分離されて、貯蔵所３４に戻る。
【００１６】
図４によると、非常に正確な充満されたカートリッジ（＋／−１ｍｌ）を得るために、好ましいロードセル１２は、カートリッジ１０を支持する機能に組み込まれる。ロードセル１２は、カートリッジ１０の重量、インク及びグリッパー機能１４（図１及び２に示される）を連続的にモニターする。ロードセル１２の出力は、所定の充満量（ｍｌ）に到達した場合に計算するように調製される、制御システム（示されていない）によってモニターされる。次いで、制御システムは、事前設定の重量に達成する場合に、インクトグルの供給バルブ３８の活動を抑制し、インクトグルのリターンバルブ４０を起動することによって、空気／インク排気（ガス抜き）工程を停止する。充満／ガス抜き工程の正確さは、カートリッジ１０の重量を計量するために使用されるロードセル１２の正確さによって制限される。
【００１７】
図４を再度参照するに、カートリッジ１０の正確な重量が決定された後、カートリッジ１０は、垂直位置５０から水平位置４８まで回転ポイント３０に関して回転される。カートリッジ１０が水平位置４８にある場合、追加的なインクは、インクトグルの供給バルブ３８を起動し、インクトグルのリターンバルブ４０の活動を抑制することによって、貯蔵所３４を介してポーチ８に注入される。
【００１８】
図４を再度参照するに、流体がポーチ８に導入された後、カートリッジ１０は、水平位置４８から垂直位置５０までピボット３０に関して回転される。この段階において、ポーチ８の第二排気段階が起こる。充満と空気／排気工程のかかる繰り返しは、カートリッジを充満しガス抜きする正確さを改善するために、本発明において重要であることを認識した。
【００１９】
最終のポーチの排気の結果において、カートリッジ１０は、垂直位置５０から水平位置４８までピボット３０に関して取り付け具２８で再度回転される。カートリッジ１０に含まれる充満されたポーチ８は、取り付け具２８から手動式に取り外されて、新しいカートリッジで置き換えられる。次いで、新しいカートリッジは、上述と同一工程を使用して充満されて、ガス抜きされる。
【００２０】
流体を含むカートリッジに含まれるポーチをロードするための装置であって、かかる装置において、保持要素は、複数の間隔が置かれたアライメント要素を含む。
【００２１】
流体を含むカートリッジに含まれるポーチをロードするための装置であって、かかる装置において、充満されるポーチの重量を決定するための手段は、ロードセルである。
【００２２】
流体を含むカートリッジに含まれるポーチをロードするための装置であって、かかる装置において、保持要素は、３つの間隔が置かれたアライメント要素を有する。
【００２３】
流体を含むカートリッジに含まれるポーチをロードするための装置であって、かかる装置において、カートリッジの垂直な回転経路に位置するバンプストップは、カートリッジとポーチに対して衝撃力を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明で使用される充満と計量ステーションの立側面図である。
【図２】本発明で使用される充満と計量機能の拡大した立側面図である。
【図３】本発明で使用されるカートリッジを部分的に拡大した斜視図である。
【図４】本発明で使用されるインク／空気排気システムの全体の概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
６      固定フレーム
８      ポーチ
１０    カートリッジ
１２    ロードセル
１４    グリッパー
１６    摺動式アセンブリ
１８    保持要素
２０    針
２２    支持要素
２４ａ  間隔が置かれたアライメント要素
２４ｂ  間隔が置かれたアライメント要素
２６    隔壁、又は流体の流入口端部
２８    取り付け具
３０    取り付け具の回転ポイント
３２    バンプストップ
３４    貯蔵所
３６    液体トラップ
３８    インクトグルの供給バルブ
４０    インクトグルのリターンバルブ
４２    インク閉じバルブ
４４    真空ポンプ
４６    ポンプシステム
４８    実質的に水平な位置
５０    実質的に垂直な位置
５２    カートリッジ１０の垂直回転の終点ポイント
５４    インク供給ポンプ
１００  装置
【図１】
2004195975.tif 000003
【図２】
2004195975.tif 000004
【図３】
2004195975.tif 000005
【図４】
2004195975.tif 000006