(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カートリッジ内の再充填穴をシールするための栓を有するインクジェットカートリッジのための再充填装置において、
バルブ先端であって、該バルブ先端が内部インク収容チャンバ内のチャンバ充填位置に動かされる時には、インクジェットカートリッジ内における該チャンバ内に前記栓を押しやるのに十分な硬度を該バルブ先端が有し、かつ、該バルブ先端が、その後、カートリッジの再充填穴をシールする位置に動かされた時には、前記インクジェットカートリッジのインク充填穴をシールするのに十分な軟度を該バルブ先端が有することからなる、バルブ先端と、
実質的な空気の侵入無しに、前記インクジェットカートリッジを所定容積のインクで再充填することを容易にするために、前記バルブ先端に取り外し可能に取り付けられた流体相互接続部であって、前記流体相互接続部は、該流体相互接続部が一方向に動かされることによって、前記バルブ先端が前記チャンバ充填位置に動かされる時には、実質的な負圧の損失無しに前記インクジェットカートリッジを再充填するためにインク供給部に流体連通し、かつ、前記流体相互接続部は、該流体相互接続部が接続が解除される位置まで逆方向に動かされる時には、実質的な負圧の損失無しに、前記内部インク収容チャンバから前記バルブ先端を後退させるために前記インク供給部に流体連通しており、前記接続が解除される位置において、前記バルブ先端が、前記再充填穴をシールする位置に配置されることからなる、流体相互接続部
とを備える、再充填装置。
【請求項２】
インク充填穴を有するプリントカートリッジのための再充填装置において、
前記プリントカートリッジをインク供給部に流体連通するよう結合するのを助けるためのバルブ先端であって、前記プリントカートリッジを再充填するために前記インク充填穴に入るときには、前記インク充填穴をシールするよう構成されるバルブ先端と、
一方の端部と他方の端部とを有する細長い中空針であって、前記一方の端部は、前記インク供給部と流体連通するように、かつ、取り外し可能に前記インク供給部に結合するよう構成され、前記他方の端部は、前記バルブ先端と流体連通するように、かつ、取り外し可能に前記バルブ先端に結合するよう構成され、これによって、インクが前記中空針を通じて、前記インク充填穴を介して前記プリントカートリッジを容易に再充填できるようにすることからなる、中空針
とを備える、再充填装置。
【請求項３】
充填穴を有するプリントカートリッジを再充填するための方法であって、
前記プリントカートリッジをインク供給部に流体連通するよう結合するのを助けるためのバルブ先端を提供し、前記バルブ先端は、前記プリントカートリッジを再充填するためにインク充填穴に入るときには、前記インク充填穴をシールするように構成され、
一方の端部と他方の端部を有する細長い中空針を提供し、前記一方の端部は、前記インク供給部と流体連通するように、かつ、取り外し可能に前記インク供給部に結合するよう構成され、前記他方の端部は、前記バルブ先端と流体連通するように、かつ、取り外し可能に前記バルブ先端に結合するよう構成され、これによって、インクが前記中空針を通じて、前記インク充填穴を介して前記プリントカートリッジを容易に再充填できるようになり、
前記中空針の一方の端部を、前記インク充填穴を通して、前記プリントカートリッジ内におけるインクチャンバ内に挿入し、
前記中空針の他方の端部が、前記インク充填穴を通って挿入された後に、前記バルブ先端が、前記インクチャンバ内に留まるように、前記他方の端部を前記バルブ先端に挿入し、及び、
前記インクリザーバから、前記中空針と前記中空針内の第１の開口部とを介して、前記プリントカートリッジ内における前記インクチャンバ内に、インクを送る
ことを含む、方法。
【請求項４】
前記バルブ先端が、前記インク充填穴内に着座して、前記インクチャンバをシールするまで、前記インクチャンバから前記中空針を引き出すことを更に含み、前記バルブ先端は、前記インク充填穴をシールする外面形状を有することからなる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記引き出すステップが、前記バルブ先端から前記一方の端部を分離させることを含み、
前記インク供給部は、ある量の液体インクを保持するためのインクリザーバを備え、前記インクリザーバは、前記中空針にほぼ垂直な管を有し、前記管の開口部が前記第１の開口部と位置合わせされることにより、前記中空針内の中心通路と前記インクリザーバとの間が流体連通させられることからなる、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記インクリザーバが、柔軟性を有したバッグであることからなる、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記インクリザーバがベローズであることからなる、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記中空針が、外面と中心通路とを有しており、
第１の穴が、前記中空針において、前記外面と前記他方の端部に近接した前記中心通路との間に形成され、
前記他方の端部を前記充填穴を介して挿入する前記ステップが、前記他方の端部を前記充填穴を通して挿入することによって、前記第１の穴が、前記インクチャンバ内に配置されるステップを含むことからなる、請求項４に記載の方法。
【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プリンタに関し、特に、インクジェットプリントカートリッジにインクを再充填する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
広く普及しているタイプのインクジェットプリンタは、１つまたは２つ以上の使い捨て式インクカートリッジを支持するための走査キャリッジを備えている。各使い捨て式プリントカートリッジは、インクリザーバ内の供給インク、プリントヘッド、及び前記インクリザーバから前記プリントヘッドに形成されているインク放出チャンバへと延びるインク流路を備えている。ヒータ抵抗器または圧電素子等のインク放出要素が各インク放出チャンバ内に設置されている。かかるインク放出要素が選択的に駆動され、これによりインク小滴が各インク放出チャンバの上方にあるノズルを通って放出されて、媒体上にドットパターンがプリントされる。このようなプリントが300ドット／インチ（dpi）以上で行なわれると、個々のドットを互いに見分けることができなくなり、高品位の文字及び画像がプリントされることになる。
【０００３】
インクリザーバ内の供給インクがなくなった場合、プリントカートリッジは廃棄され、新しいカートリッジがその場所に挿入される。しかし、プリントヘッドはインクの供給を更に継続して行うだけの寿命を有するものである。これら１回しか使用できないプリントカートリッジに再充填を行う方法が提案されているが、かかる再充填技術は、製造者が意図していない態様でプリントカートリッジ本体に侵入することを必要とするものであり、典型的には、ユーザが手作業でインクをプリントカートリッジ内に注入することを必要とする。カートリッジ本体への侵入は、典型的には、プリントカートリッジのインクバッグを大気に対して開放させるものとなり、そのインクバッグ内部の負圧が失われることになる。加えて、再充填インクの品質が元のインクの品質より低いのが普通である。その結果として、かかる再充填は、ノズルからのインクの垂れ、再充填キットからプリントカートリッジリザーバへのインクの乱雑な移送、インクチャネル内におけるエアポケットの形成、インクが高速プリント装置に適さないものであることから生じる低品位のプリント、及びプリント画像の品位の全体的な低下を、頻繁に生じさせるものとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、既存の装置の上述の不利益の何れをも受けることのない、インクジェットプリントカートリッジにおけるインク供給源の再充填を行うための改善された構造及び方法が必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
ここでは、インクリザーバ及びインク充填穴を有するプリントカートリッジ、及びそのプリントカートリッジの前記インク充填穴に係合して前記インクリザーバにインクを移送するインク再充填装置を備えているインクプリントシステムについて説明する。
【０００６】
好適実施例では、プリントカートリッジ中のインクリザーバは、バネによって付勢された潰れ得るインクバッグから構成されており、そのバネはインクバッグの側面が互いに離れるように付勢しており、これにより周囲圧力に対するインクバッグ内の負圧が維持される。この負圧は、ノズルからのインクの垂れを防止するものである。プリントカートリッジの使用中にインクがなくなるにつれ、インクバッグは次第に潰れ、バネ力に打勝つことになる。
【０００７】
インク充填穴は、プリントカートリッジ本体を通りインクバッグ内へと延びている。このインク充填穴は、造業者が最初にインクバッグにインクを充填する際に使用される。このインク充填穴は、当該穴を介したインクの漏れを防止するために当該穴を塞ぐストッパを有している。
【０００８】
供給インクを収容したインク再充填装置は、中空の針に似た雄バルブを有しており、この雄バルブは、インク充填穴を通して挿入されて、前記ストッパをインクバッグ内へと押し込む。この雄バルブは、インクバッグとインク再充填装置内のインク供給源との間に気密性の流体連通路を形成するものとなる。
【０００９】
プリントカートリッジのインクバッグ内部の負圧により、そのインクバッグが実質的に一杯になるまでインクがインク再充填装置からインクバッグ内へと吸い込まれる。次いで、インク再充填装置がプリントカートリッジから取り外される。このインク再充填装置の雄バルブは、インク充填穴内に引き込まれてそのインク充填穴をシールする解放可能な先端を有している。その先端は、例えば雄バルブをネジ式に回して緩めることにより、雄バルブから解放される。このため、インクバッグの負圧は維持される。このようにしてインクが再充填されたプリントカートリッジは、再びプリントに使用可能なものとなる。また、その先端は、後の再充填で再使用することが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
プリントカートリッジ10の説明
図１は、好適一実施例のプリントカートリッジ10の斜視図を示すものである。他の図面における同一符号の要素は図１のそれと同一のものである。プリントカートリッジ10の外枠12は、General Electric Companyにより「NORYL」なる商標で市販されている材料等の成形エンジニアリングプラスチックから形成されている。側面カバー14は、金属またはプラスチックで形成することができる。データム16,17,18は、インクジェットプリンタのキャリッジに取り付けた際にプリントカートリッジ10の位置に影響を与えるものである。データム16,17,18は、ノズル部材20がプリントカートリッジ10に取り付けられた後に機械加工され、これにより、同一のキャリッジ内に取り付けられる４つの全てのプリント カートリッジ10（黒及び３原色のカートリッジ）のそれぞれのノズルが互いに確実に整列するようになる。データム16,17,18の形成に関する更なる詳細については、本出願人に譲渡されている「Dtatum Formation for Improved Alignment of Multiple Nozzle Members in a Printer（プリンタの多数のノズル部材の位置合わせを改善するためのデータム形成）」と題する米国特許第5,408,746号に記載されており、本引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとする。
【００１１】
好適実施例では、ノズル部材20は、レーザ融除を用いて形成されたノズル24を有する可撓性テープ22のストリップから構成されている。かかるノズルを形成するための１つの方法として、本出願人に譲渡されたChristopher Schantz等による「Laser Ablated Nozzle Member for Inkjet Printhead（インクジェットプリントヘッド用のレーザ融除されたノズル部材」と題する米国特許第5,305,015号に記載されているものがある（本引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとする）。
【００１２】
プラスチックタブ26は、特定のプリントカートリッジ10がキャリッジ内の間違ったスロットに挿入されないようにするために使用される。タブ26は、黒、シアン、マゼンタ、及び黄色のプリントカートリッジについて異なるものである。
【００１３】
充填穴28は、製造者がプリントカートリッジ10のインクリザーバに最初にインクの充填を行うために設けられている。この充填穴28は後に鋼球でシールされるが、これは従来は永続的なシールを意図したものであった。かかる充填については後に説明することとする。
【００１４】
ハンドル30は、プリントカートリッジ10をキャリッジに挿入しやすくし、またプリントカートリッジ10をキャリッジから外しやすくするものである。
【００１５】
図２は、図１のプリントカートリッジ10を側面カバー14のない状態で示す図である。図３及び図４は、それぞれ、図２のライン3-3,4-4に沿って断面したプリントカートリッジ10の断面図である。
【００１６】
図２は、潰れ得るインクバッグ32を示しており、このインクバッグは、大気圧に対して負の内圧を与えるものとなる。インクバッグ32の構造は以下のとおりである。
【００１７】
剛性を有する外枠12と全体的に同じ輪郭を有するプラスチックの内枠34（図３）が設けられている。この内枠34は好適には、外枠12を形成するのに使用されるものよりも一層高い可撓性と一層低い溶融温度とを有するプラスチックから形成される。適切なプラスチック材料として軟質のポリオレフィン合金が挙げられる。好適実施例では、外枠12は、内枠34を形成する際の型の一部として使用される。外枠12及び内枠34の形成に関する更なる詳細については、1992年12月22日にDavid Swansonにより出願されて本出願人に譲渡された「Two Material Frame Having Dissimilar Properties for a Thermal Ink-Jet Cartridge（サーマルインクジェットカートリッジに用いる異なる性質の２つの材料からなる枠」と題する米国特許出願第07/994,807号に記載されている（本引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとする）。
【００１８】
弓形バネ36（図４）が設けられており、これは、ステンレス鋼等の金属ストリップから切り出すことができる。この弓形バネ36の湾曲部分の頂点は、剛性を有する金属側板38,39にスポット溶接またはレーザ溶接される。一対の可撓性を有するインクバッグ側壁40,42（図４）は、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）またはマイラ等のプラスチックから形成され、その周辺部分は内枠34の縁部に熱溶接されて流体シールを与え、その中心部分は側板38,39に熱溶接される。好適には側壁40,42は、米国特許第5,450,112号に記載されている可撓性を有する９層材料から形成される（本引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとする）。
【００１９】
インクバッグ側壁40,42は、この時点では弓形バネ36を予備張力を与えるように側板38,39に対向している。この場合、弓形バネ36は、圧力調整器として作用し、これによりインクバッグ側壁40,42に比較的一定の外向きの力が加えられて、インクバッグ32内に約-689.5Pa（約-0.1psi）というオーダーの負圧（水柱(water)約-76.2mm(約-3inch)の相対圧力に等しい）が与えられる。許容可能な負圧は、水柱約-25.4〜-177.8mm(約-１〜-７inch)の範囲にあり、好適な範囲は水柱約-76.2〜-127mm(約-3〜-5inch)の範囲である。
【００２０】
インクバッグ32に必要な実際の負圧は、ノズルのオリフィス構造、プリントカートリッジ10の形状（プリントカートリッジ10の厚さによって決まるインクバッグ32の外方膨張限界を含む）、及びキャリッジのプリント位置に取り付けた際のプリントカートリッジ10の水平／垂直向き等を含む各種因子に基づいて決まる。
【００２１】
インクがプリントカートリッジ10から引出されるにつれて、インクバッグ32は潰れる。
【００２２】
随意選択的に、縁部ガード46,48（図４）を金属側板38,39の表面に接合して、それら金属側板38,39の金属縁部がインクバッグ側壁40,42に接触してそれらを裂くことがないようにすることが可能である。各縁部ガード46,48は、側板38,39の外面に縁部をわずかに重ねて接着固定した薄いプラスチックカバー層とすることができる。
【００２３】
メッシュフイルタ（図示せず）をインクバッグ32内の内枠34に設けてインクが外枠12の鼻部分に形成された一次インクチャネル50（図２）に到達する前に濾過により粒子の除去を行うことも可能である。プリントヘッドアセンブリ52（図３）を後にプリントカートリッジ10の鼻部分に固定して、プリントヘッドアセンブリ52のインクチャネルを一次インクチャネル50からプリントヘッドのインク放出チャンバ内へと導くことになる。
【００２４】
このようにして、インクバッグ32は、インク充填穴28及び一次インクチャネル50のための開口を除いて完全にシールされる。
【００２５】
好適実施例では、インクバッグ32に残っているインクの量は、以下のように形成された図１及び図２に示すインクレベル検出器によって確認される。緑等の一様な色の第１の紙ストリップ54がインクバッグ側壁42に接着剤により固定される。次いでこの紙ストリップ54の端が外枠12の凹縁部56上で曲げられて、枠12の凹面58に対して平らに載置される。更に、黒等の異なる色のストリップ60に窓62が設けられる。次いでストリップ60上の接着剤が側壁40に固定される。次いで、ストリップ60が外枠12の凹縁部64上で曲げられて、その凹面58上に前記ストリップ54が載置される。側面カバー14（図１）がプリントカートリッジ10に固定されると、次いで透明窓68（穴または透明部分とすることができる）を有するストリップ66（図１）をプリントカートリッジ10の各側面カバー14に接着固定することにより、そのストリップ66が凹面58の上方に固定される。インクがインクバッグ32から消耗される際に可撓性を有するインクバッグ側壁40,42が互いに接近するにつれ、ストリップ60の窓62から露出するストリップ54の色が次第に小さくなっていき、最終的には窓68を通して露出するストリップ54の緑色がなくなって黒いストリップ60だけが窓68を通して見えるようになる。かかる場合には、インク充填穴28及び後述する方法を用いてプリントカートリッジ10にインクを再充填しなければならない。
【００２６】
バネ負荷式インクバッグ構造に関する更なる情報については、1995年5月31日にJoseph Sheffelin等によって出願され本出願人に譲渡された「Continuous Refill of Spring Bag Reservoir in an Ink-Jet Swath Printer/Plotter（インクジェットスワスプリンタ/プロッタにおけるバネ式バッグリザーバの連続再充填」と題する米国特許出願第08/454,975号（HP Case No.10950576-1）に記載されている（本引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとする）。
【００２７】
他の適切な負圧インクリザーバとしては、プラスチックベロー、外部バネを有するインクバッグ、外部圧力調整器を有するリザーバ、及び泡発生源により内圧が調整される剛性リザーバを備えたものがある。
【００２８】
好適なプリントヘッドアセンブリ52（図３）については、本出願人に譲渡されたBrian Keefe等の「Ink Delivery System for an Inkjet Printhead（インクジェットプリントヘッド用の分配システム」と題する米国特許第5,278,584号に記載されている（本引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとする）。この特定のプリントヘッド構造に関する更なる情報は、本出願人に譲渡された1994年10月6日出願のBrian Keefe等の「Inkjet Printhead Architecture for High Speed and High Resolution Printing（高速高解像度プリントのためのインクジェットプリントヘッド構造）」と題する米国特許出願第08/319,896号から得ることができる（本引用をもってその開示内容を本明細書中に包含させたものとする）。
【００２９】
図５ないし図７は、図１に最も良く示されているインク充填穴28を介してプリントカートリッジ10に最初にインクを充填する好適な方法を示している。図５ないし図７は、図１のライン5-5に沿って断面したものであり、外枠12、側面カバー14、内枠34、可撓性インクバッグ側壁40,42、及び金属側板38,39を示している。第１のステップで、インク充填穴28を通してＣＯ2を単に注入することにより、インクバッグ32の中の空気をＣＯ2に置換する。後述するように、ＣＯ2は、インクの充填後にインクバッグ32中に気泡が形成されないようにするのに役立つ。次いでインク供給管70をインク充填穴28を通して挿入し、その充填穴にインクが達するまで空のインクバッグ32中にインク72をポンプ注入する。好適方法では、インク供給管70をインクバッグ32の底部近くまで挿入してインクの飛散及び泡の形成を最小限にする。
【００３０】
インクバッグ32が一杯になると、ステンレス鋼球74（図６）が、図７に示すように、インク充填穴28中に着座してしっかり固定されるまで、プランジャ76によってインク充填穴28中に押し込まれる。このようにして、ステンレス鋼球74が、インク充填穴28をシールする。
【００３１】
次いで、プリントカートリッジ10をその鼻が最高点に位置するように設置し、ノズル24に対してシールされている真空ポンプを使用して、余分な空気をノズル24（図１）を介して引き出す。次いで、充分な量のインクをノズル24を通して吸い込み、水柱約-76.2〜-101.6mm（約-3〜-4inch)に等しい初期負圧をインクバッグ32中に生成する。ノズル24の小さな直径と各種インクチャネルの狭い幅とがインクの粘性と相まって、インクバッグ32内の負圧がノズル24を介して空気を引き込むことはない。好適実施例では、インクバッグ32の容量は、約50ml前後となる。
【００３２】
次いで、完成したプリントカートリッジ10は、インクジェットプリンタの滑動キャリッジに挿入され、インクバッグ32中のインクが次第に消耗されてなくなるまで、膨張状態から開始して圧縮状態まで、インクバッグ32中の負圧を常に維持しつつ、通常の態様で使用される。
【００３３】
インク再充填装置の説明
インク充填穴28を介してプリントカートリッジ10の再充填を行うための好適な装置を以下で説明する。
【００３４】
ここに開示する各種のインク再充填装置は雄バルブを備えており、この雄バルブは、当初にインク充填穴28を閉塞しているストッパを、外部インクリザーバとインクバッグ32との間の気密流体シールを維持しつつインクバッグ32内に押し込むのに使用されるものである。このようにしてインクバッグ32にインクが再充填される。インク再充填装置を引っ込めた際に、元のストッパ、または雄バルブの先端に解放可能に固定されている新しいストッパが、インク充填穴28の中に自動的に引き戻されてインク充填穴28中に着座する。次いで、そのストッパがインク再充填装置から解放される。かかるインク再充填装置の各種の実施例について、以下で説明する。
【００３５】
図８において、インク再充填装置80は、インクを収容するインクリザーバ82を備えている。このリザーバ82は実質的にあらゆる形態を取ることができる。インクリザーバ82は、雄バルブ86の中空の中心穴84と流体連通している。バルブ86の中心穴84は通常は隠れているが、この中心穴84の部分的な輪郭を図８に示すこととする。
【００３６】
中心穴84内へと延びるバルブ86に形成された穴の上方にゴムスリーブ88を摩擦力で固定する。この穴を図９（インク再充填装置80の分解図）に穴90として図示する。
【００３７】
先端92の雌ねじと係合する雄ねじ94（図９）によって、または他の解放可能な固定手段によって、個々のバルブ先端92をバルブ86に接続する。一実施例では、ねじの代わりに連結フィンを使用して僅か1/4回転で解放できるようになっている。適切なスナップ式継手も意図されている。本発明は、先端92をバルブ86の端部に解放可能に固定してその先端92の取付け・取り外しを可能にする適当なあらゆる方法を意図したものである。
【００３８】
バルブ86及び先端92は金属またはプラスチックにすることが可能なものである。バルブ86の好適な長さは25.4mm(1inch)といったオーダーであるが、他の長さもまた適したものとなる。バルブ86の外径は、充填穴28の直径よりわずかに大きくすべきである。一実施例では、バルブ86の直径は約4.57mm(約0.18inch)である。
【００３９】
図１０は、インク再充填装置80のバルブ部分を構成する部品の斜視図である。
【００４０】
図１１ないし図１４は、インク再充填装置80を使用してプリントカートリッジ10の空になったインクバッグにインクを再充填する方法を示すものである。
【００４１】
図１１は、図１のライン5-5に沿った断面図である。同図において、インク再充填装置80は、インク充填穴28中に当初着座している鋼球74に先端92が力を加えるようにプリントカートリッジ10と１つになっている。その力は、球74を穴28を通してインクバッグ32中へと押し込む。バルブ86の移動を図１１に矢印93で示す。内枠34が比較的柔らかいプラスチックで形成されているので、インク充填穴28の壁が変形し、そのインク充填穴28を先端92が通過することが可能となる。
【００４２】
インク再充填装置80をプリントカートリッジ10に対して更に押し込むことにより、図１２に示すように、スリーブ88がバルブ86に沿って上方へ滑動し、これにより、バルブ86の穴90がインクバッグ32と流体連通するようになる。バルブ86の外径は、インク充填穴28に対して緊密なシールを形成するものとなっている。
【００４３】
このとき、インクバッグ32内部の負圧により、インクバッグ32が完全に一杯になるまで、またはインクバッグ32中の負圧と外部インクリザーバ82（図８）内部の負圧との間に平衡状態が生じるまで、インク95が穴90を介して外部インクリザーバからインクバッグ32中へと自動的に吸い込まれる。インク再充填装置80により与えられる正圧が存在しなければ、インクバッグ32が過充填されてノズル24（図１）からインクが垂れることはあり得ない。
【００４４】
図１３に示すように、次いでバルブ86を矢印96で示すようにプリントカートリッジ10から引き離して、バルブ先端92がインク充填穴28中に着座するようにする。次いでインク再充填装置80を反時計方向に回転させて、バルブ86を先端92から解放させる。先端92とインク充填穴28を画定する弾性枠34との間に形成される摩擦によって先端92の回転が防止される。
【００４５】
図１４に示すように、インク再充填装置80が完全に取り外された後、バルブ先端92だけが残ってインク充填穴28を完全にシールする。次にプリントカートリッジ10の再充填を行う場合には、ユーザは、図１２に示すように、バルブ先端92の雌ねじに単にバルブ86の端部をねじ込んでインクバッグ32の再充填を行うだけでよい。代替的には、既に先端92を備えている新しいインク再充填装置をインク充填穴28に挿入し、インクバッグ32内に球74を押し込むと同様に古い先端92をインクバッグ32に押込むことが可能である。このようにして、同じバルブ先端92を多数回再使用することが可能であり、または古いバルブ先端92をインクバッグ32に押し込んで新しいバルブ先端92を使用することが可能である。したがって、図８のインク再充填装置80は、プリントカートリッジ10の１回の再充填または多数回の再充填のための供給インクを収容することができる。
【００４６】
インク再充填装置80が多数回の再充填のためのインクを収容する場合には、ゴムスリーブ88をバルブ86にバネを介して取り付けて、そのインク再充填装置80がプリントカートリッジ10から取り外される際に穴90が自動的に覆われるようにすることが可能である。
【００４７】
プリントカートリッジ10は、製造者により提供されるものであるので、鋼球74ではなくバルブ先端92を用いてインク充填穴28を最初に閉塞することが可能である。かかる場合には、インク再充填装置自体にバルブ先端92を設ける必要がなくなる。
【００４８】
一実施例では、外部インクリザーバ82は、内部にインクを収容する一方空気を含まない軟質バッグを備えている。この軟質バッグ中のインクの量はインクバッグ32の容量より少ないので、その軟質バッグは、インクバッグ32が一杯になる前に完全に空になることになる。したがって、インクバッグ32中に負圧が残ることになり、このため、インク再充填装置80をプリントカートリッジ10から取り外した際に穴90からの漏出は生じない。
【００４９】
図１５は図１のライン5-5に沿った断面図であって、異なる形態のバルブ先端102を図示しており、ここで説明するあらゆるインク再充填装置にも使用することができるバルブ先端の多数の適当な形状が存在することを例示している。
【００５０】
上記では、プリントカートリッジ10内のインクバッグ32とインク再充填装置のバルブ86に接続された外部インク供給源との間に再シール可能な気密流体連通路を生成するインク再充填装置について説明してきた。図８ないし図１４に関して説明した概念は、以下で説明するインク再充填装置の多数の実施例に利用可能なものである。
【００５１】
第２の実施例のインク再充填装置106を図１６に示す。同装置は、プリントカートリッジ10の２個分の完全な再充填用インクを収容するものである。再使用可能なバルブ先端92は、バルブ86に機械的に結合した状態で図示されている。バネ負荷式ゴムスリーブ88は穴90（スリーブ88により隠れているので破線輪郭で示してある）を塞いでいる。またバネ100が図示されている。
【００５２】
プリントカートリッジ10に再充填を行う場合には、図１１に関して説明した態様で、プリントカートリッジ10のインク充填穴28にバルブ86を挿入する。なお、元の鋼球74がインク充填穴28を塞いでいるものと仮定する。インク再充填システム106中の２回分の再充填用インクを第１回分108及び第２回分110として示す。プランジャ112は、インクリザーバ116の側面に滑動可能に係合するシール114を有している。
【００５３】
図１７において、バルブ86をインク充填穴28に挿入して、鋼球74を追い出し、インクバッグ32中のインクとインクリザーバ116中のインクとの間にバルブ86中に形成された穴90を介した気密性の流体連通路を形成する。インクバッグ32中の負圧により、リザーバ116からインク117を吸い込む力が与えられて、押圧プランジャ112が下方に押圧され、これによりインクバッグ32中へのインクの移送が加速される。プランジャ112は、シール114の底部がインクリザーバ116の側面にある特定の格子標識118と整列するまでリザーバ116中に押し込まれる。この時点で、インクバッグ32は実質的に一杯になっている。
【００５４】
次いで、インクバッグ32中に最小限の背圧を確保するために、もう１つの格子標識120に一致するように所定量だけプランジャ112をインクリザーバ116から引き出して、インクバッグ32から所定体積のインクを引き出し、これによりインクバッグ32中に最小限の負圧を確保する。
【００５５】
図１８に示すように、次いで、インク再充填装置106を、バルブ先端92がインク充填穴28中に着座するまで、インク充填穴28から部分的に引き出す。バネ負荷スリーブ88は再び穴90を覆ってインク漏れを防止する。次いでインク再充填装置106を反時計方向に回転させてバルブ86の端部をバルブ先端92から取り外す。好適には、バルブ86をバルブ先端92に結合するねじ94（図１９）がそのバルブ先端92をバルブ86から解放するのに必要とする回転数は３回転以下である。
【００５６】
図１９では、インク再充填装置106はプリントカートリッジ10から完全に取り外されており、バルブ先端92がインク充填穴28に残っている。同図から分かるように、同じバルブ先端92を用いた次のプリントカートリッジ10の再充填に備えて第２回分110がインク再充填装置106中に残っている。
【００５７】
フィンその他の形式の把持機構をバルブ先端92の表面上に組み込むことにより、そのバルブ先端92とインク充填穴28を画定する弾性プラスチック枠34との間に更なる摩擦を与えることができる。代替実施例として、インク再充填装置106に３回分以上の再充填用インクを備えることが可能である。
【００５８】
すべての実施例において、インクバッグ32中への空気の侵入及びインクバッグ32の過充填を防止するように注意しなければならない。
【００５９】
図２０は、別のインク再充填装置121のバルブ部分を示す断面図であり、この場合、インク供給源が雄バルブ123に対して実質的に90゜の角度で管122を経由して接続されている。この実施例では、インク供給源からインクバッグ32へとインクを加速させるためにプランジャを使用してはいないが、バルブ123をプリントカートリッジ10内に挿入するために小さなサイズのプランジャ124を使用している。本体125は、バルブ123の周りをシールするものとなる。
【００６０】
次いで、バルブ先端92がインク充填穴28中に挿入されるようにインク再充填装置121をプリントカートリッジ10上に配置する。前回の充填により別の先端92がプリントカートリッジ10のインク充填穴28に入っている場合には、バルブ123のねじが形成された端部を先端92に挿入し、プランジャ124を時計方向に回転させて、雄バルブ123の端部を先端92の端部に機械的に結合させる。
【００６１】
図２１では、プランジャ124は、バルブ86の穴90がインクバッグ32内に位置し、上側穴128が管122と連通するように、押し込まれている。次いで、インクバッグ32中の負圧により、外部インクリザーバが空になるかまたはインクバッグ32中の負圧が外部インクリザーバの内圧と平衡するまで、インク129が、外部インクリザーバから管122及び穴128を通り穴90から出てインクバッグ32中へと吸い込まれる。
【００６２】
次いでプランジャ124を持ち上げてバルブ先端92をインク充填穴28中に着座させ、及び反時計方向に回転させて、インク再充填装置121をバルブ先端92から解放する。
【００６３】
図２２ないし図２４は、上述のすべてのバルブの実施例と共に使用することが可能な外部インクリザーバを示す断面図である。
【００６４】
図２２において、供給用インクを収容する軟質バッグ144は、剛性基台146内に収容されている。バルブ86は、先に説明したが、その中心穴が軟質バッグ144内のインクと流体連通している。
【００６５】
回転可能な支持体148は、基台146の上に載置され、プリントカートリッジ10がバルブ86に対して所定の最適位置にくるようにプリントカートリッジ10を受容する。プリントカートリッジ10のタブ26は、図１に関して説明したが、支持体148のスロット150間を滑動し、これにより、黒、黄色、マゼンタ、またはシアンのプリントカートリッジ（各々が独自の組合せのタブ26を有している）が正しい色のインクを確実に受容するようになる。したがって、各カラーインクに対する再充填装置は、異なる構成のスロット150を備えることになる。
【００６６】
プリントカートリッジ10が支持体148内に正しく設置され、バルブ先端92がプリントカートリッジ10のインク充填穴28内に既に着座している際に、支持体148及びプリントカートリッジ10が時計方向に回転されてバルブ先端92がバルブ86の端部と係合する。
【００６７】
次いでプリントカートリッジ10を基台146に更に押し込むことにより、バルブ先端92がインク充填穴28内に着座しなくなり、穴90がインクバッグ32中に位置するようになる。これは、支持体148がバネにより付勢されて基台146から第１の距離だけ離間している状態で支持体148の底部と基台146の上部との間に隙間を設けることにより達成することができる。支持体148が基台146の上部に対して押圧されると、ラッチ（またはその他の係合手段）が基台146及び支持体148を係合させ、再充填が完了するまでこの再充填位置が維持される。プリントカートリッジ10のインクバッグ32内の負圧により、軟質バッグ144が空になるまで、またはインクバッグ32内の負圧とプリントカートリッジ10の下方にあるインク柱のインクの下向き圧力との間に平衡が達成されるまで、軟質バッグ144からインクが吸い出される。したがって、インクバッグ32内に最小限の負圧が残ることになる。
【００６８】
再充填後、バルブ先端92が充填穴28中に再び着座するようにラッチをトリガする。次いでプリントカートリッジ10及び支持体148を反時計方向に回転させて、インク再充填装置からバルブ先端92を機械的に解放する。
【００６９】
図２３は、外部インクリザーバがベロー154からなるインク再充填装置を示す断面図であり、そのベロー154は、それ自体を拡張状態へと付勢する内部バネまたは波形外部を有するものである。したがって、ベロー154は負の内圧を有している。剛性基台155は、ベロー154及びバルブ86を支持している。
【００７０】
バルブ86及びバルブ先端92は、図２４に示し及び他の実施例に関して説明したように、インク充填穴28に挿入されている。プリントカートリッジ10のインクバッグ32中の負圧は、インクバッグ32中の負圧とベロー154中の負圧とが等しくなるまでインクをベロー154から穴90を介して吸い出し、それら二つの負圧が等しくなった時点でインクの転送が自動的に停止する。基台155は、再充填プロセス中にプリントカートリッジ10を支持するために使用することが可能である。ベロー154中の最適な負圧は、再充填中におけるプリントカートリッジ10に対するベロー154の意図された位置によって決まる。たとえば、再充填中にベロー154をプリントカートリッジ10の上方に位置させるよう意図する場合には、ベロー154に、再充填中にベロー154をプリントカートリッジ10の下方に位置させる場合よりも大きい負の内圧を与えなければならない。
【００７１】
図２４は、再充填後の圧縮されたベロー154を示すものである。好適実施例では、ベロー154中のインクの量は40cm3程度であり、ベロー154の深さは２cm程度である。
【００７２】
ベロー154中のインクの量がインクバッグ32の容量より少なければ、インクバッグ32を過充填させるおそれなくベロー154を手で圧縮することができる。
【００７３】
図２５は、図１６に関して説明したインク再充填装置106を用いたプリントカートリッジ10の再充填を示す断面図であり、この場合には、プリントカートリッジ10の異なる位置にインク充填穴28が配置されている。このインク充填穴28は、図１に関して説明したインク充填穴とは別のものとすることが可能である。プリントカートリッジ10を通常のキャリッジに取り付けた場合、図１のインク充填穴28の位置がインクジェットプリンタ及びそのキャリッジにより塞がれるので、再充填を行う場合にはプリントカートリッジ10をインクジェットプリンタから取り外さなければならない。インク充填穴28が、ハンドル30に、またはプリントカートリッジ10の背面もしくは上面に沿って配置されていれば、プリントカートリッジ10がキャリッジに取り付けられている際にインク充填穴28にアクセスすることが可能となる。かかる場合には、プリントカートリッジ10をキャリッジから取り外すことなくそのプリントカートリッジ10に再充填を行うことができる。このような再充填は、連続的及び間歇的に、またはインクバッグ32中のインクが実質的に空になった際に行なうことができる。
【００７４】
図２５に示すインク再充填技法は図１６ないし図１８に示すものと同じであり、その説明は省略する。なお、同図中の同一の数字は同じ構成を指している。
【００７５】
ここで説明したインク再充填技法と共に多数の構造を使用して、雄バルブ86がインク充填穴28に対して実質的に垂直になるようにすることが可能である。これは、気密性シールを確保し、雄バルブ86の破壊または曲げを防止するものとなる。他の構成では、インクバッグ32内にバルブ先端92が押し込まれる前にそのバルブ先端92に雄バルブ86を確実に機械的に結合させることが可能となる。
【００７６】
図２６は、案内スリーブ160に係合しているバルブ86を示す破断図であり、その案内スリーブ160は、その案内スリーブ160がインク充填穴28と実質的に垂直になるようにプリントカートリッジ10上に載置される支持部分162を有している。バルブ86から延びるノブ164は、バルブ86が1/4回転だけ回されてバルブ先端92と係合しない限り、バルブ86が下方に押された際にスリーブ160上のストッパによって阻止される。かかる案内手段及び不注意による栓抜き機構に対する多数の他の実施例を工夫することができる。支持部分162はまた、プリントカートリッジ10のタブ26（図１）と相互作用して正しいインク充填装置を適切なプリントカートリッジ10に確実に接続するスロットを備えることができる。
【００７７】
本発明の特定の実施例について図示及び説明を行ってきたが、その広範な態様に関して本発明から逸脱することなく変更及び修正を行い得ることは当業者にとって自明であり、したがって、特許請求の範囲に記載の発明は、かかる変更及び修正をすべて本発明の真の思想及び範囲に包含することを意図したものである。たとえば、負圧インクバッグ32について説明したが、負圧インクバッグ32は必ずしも必要ではない。プリントカートリッジ10内のインクバッグ32は、再充填供給インクがそのインクバッグ32内の圧力よりも大きい圧力下にある限り、再充填されることになる。かかる差圧は、外部インク供給源をプリントカートリッジの上方に位置させるか、または外部インク供給源内部に正圧を与えることにより、得ることができる。外部インクリザーバは任意の形態を取ることが可能なものであり、軟質バッグまたは出口のある若しくは出口のない剛性容器とすることが可能である。正圧または負圧は、バネ付勢式バッグ、ベロー、気球、注射器、外部インクリザーバ及びプリントカートリッジと直列に配設された圧力調整器その他の既知の技術を用いて達成することが可能である。
【００７８】
以下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。
【００７９】
１．  インクを収容するためのインクリザーバと、
そのインクリザーバからインクを受容するための第１の開口と第１の端部とを有する中空針と、
前記中空針の前記第１の端部に固定される一方その第１の端部から容易に解放できるよう構成され、プリントカートリッジのインク充填穴をシールするように外面形状が設計されている、解放可能なバルブ先端と
を備えていることを特徴とする、インク再充填装置。
【００８０】
２．  前記中空針の前記第１の端部が、前記バルブ先端における第２の係合手段との結合を行うための第１の係合手段を備えており、この第１の係合手段により、前記第１の端部への前記バルブ先端の固定及び前記第１の端部からの前記バルブ先端の解放が可能となる、前項１に記載のインク再充填装置。
【００８１】
３．  前記第１の係合手段が第１のねじ山であり、前記第２の係合手段が第２のねじ山である、前項２に記載のインク再充填装置。
【００８２】
４．  前記インク充填穴への前記中空針の挿入時にその中空針が前記プリントカートリッジの前記インク充填穴の周囲部分に気密性シールを生成するように前記中空針の直径が設計されている、前項１に記載のインク再充填装置。
【００８３】
５．  前記バルブ先端が前記インク充填穴内に着座した際に前記インク充填穴の周囲部分が係合して前記インク充填穴の気密シールを形成する凹部を前記バルブ先端がその外面に有している、前項１に記載のインク再充填装置。
【００８４】
６．  前記インク充填穴を有するプリントカートリッジを更に備えており、そのインク充填穴が前記プリントカートリッジ内のインクチャンバと連通しており、前記バルブ先端が前記インク充填穴中に着座して前記インクチャンバをシールするように前記インク充填穴の直径が設計されている、前項１に記載のインク再充填装置。
【００８５】
７．  前記インクチャンバが、大気に対して負圧にあるインクバッグを備えており、前記中空針が、前記インク充填穴に挿入された際にそのインク充填穴の周囲部分に気密性シールを生成し、これにより前記インクバッグに空気を入れることなく前記インクリザーバから前記インクバッグへインクが再充填されるようにした、前項６に記載のインク再充填装置。
【００８６】
８．  プリントカートリッジの再充填方法であって、
中空針の第１の端部をプリントカートリッジのインク充填穴を介して前記プリントカートリッジ内のインクチャンバへと挿入し、このとき、前記中空針の第１の開口がインクリザーバ内のインクと連通しており、前記中空針の前記第１の端部がバルブ先端に解放可能に接続されており、
インクを前記インクリザーバから前記第１の開口を介して前記プリントカートリッジ内のインクチャンバへと移送し、
前記バルブ先端が前記インク充填穴中に着座して前記インクチャンバをシールするまで前記インクチャンバから前記中空針を引き出し、
前記中空針の前記第１の端部を前記バルブ先端から解放する、
という各ステップを含むことを特徴とする、プリントカートリッジの再充填方法。
【００８７】
９．  前記中空針の前記第１の端部を前記バルブ先端から解放する前記ステップが、前記中空針を前記バルブ先端に対して回転させて前記第１の端部を前記バルブ先端から解放するステップからなる、前項８に記載の方法。
【００８８】
10．  前記中空針の前記第１の端部を前記インク充填穴に挿入する前に、前記プリントカートリッジの前記インク充填穴中に前記バルブ先端が着座している際に前記中空針の前記第１の端部を前記バルブ先端に係合させるステップを更に有している、前項８に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】
インク充填穴を備えた好適実施例のプリントカートリッジを示す斜視図である
。
【図２】組立後であって側面カバーを接続する前の状態で図１のプリントカートリッジを示す斜視図である。
【図３】図２のプリントカートリッジのライン3-3に沿った断面図である。
【図４】図２のプリントカートリッジのライン4-4に沿った断面図である。
【図５】図１のプリントカートリッジのライン5-5に沿った断面図であり、プリントカートリッジへの最初のインク充填を示している。
【図６】インク充填穴をシールするためのインク充填穴への鋼球の挿入を示す断面図である（1/2）。
【図７】インク充填穴をシールするためのインク充填穴への鋼球の挿入を示す断面図である（2/2）。
【図８】図１のプリントカートリッジに再充填を行うためのインク再充填装置のバルブ部分を示す側面図である。
【図９】図８のインク再充填装置の分解側面図である。
【図１０】図８のインク再充填装置の分解斜視図である。
【図１１】図１のライン5-5に沿った断面図であり、図１のプリントカートリッジのインク充填穴へのバルブの挿入を示している。
【図１２】図１のプリントカートリッジに再充填を行うため及びプリントカートリッジ内の負圧インクバッグの再シールを行うために使用される技法を示す断面図である（1/3）。
【図１３】図１のプリントカートリッジに再充填を行うため及びプリントカートリッジ内の負圧インクバッグの再シールを行うために使用される技法を示す断面図である（2/3）。
【図１４】図１のプリントカートリッジに再充填を行うため及びプリントカートリッジ内の負圧インクバッグの再シールを行うために使用される技法を示す断面図である（3/3）。
【図１５】バルブ先端の他の構成を示す断面図である。
【図１６】図１のプリントカートリッジに使用するための注射器型のインク再充填装置の実施例を示す断面図である（1/4）。
【図１７】図１のプリントカートリッジに使用するための注射器型のインク再充填装置の実施例を示す断面図である（2/4）。
【図１８】図１のプリントカートリッジに使用するための注射器型のインク再充填装置の実施例を示す断面図である（3/4）。
【図１９】図１のプリントカートリッジに使用するための注射器型のインク再充填装置の実施例を示す断面図である（4/4）。
【図２０】インク再充填装置の他の実施例を示す断面図である。
【図２１】図２０に示すインク再充填装置による再充填中のプリントカートリッジの図１のライン20-20に沿った断面図である。
【図２２】図１のプリントカートリッジのライン20−20に沿った断面図であり、インクを収容する軟質バッグに接続されたバルブと回転可能なプリントカートリッジ支持体とを用いたプリントカートリッジの再充填を示している。
【図２３】図１のプリントカートリッジのライン20-20に沿った断面図であり、圧縮可能なベローに接続されたバルブを用いたプリントカートリッジの再充填を示している（1/2）。
【図２４】図１のプリントカートリッジのライン20-20に沿った断面図であり、圧縮可能なベローに接続されたバルブを用いたプリントカートリッジの再充填を示している（2/2）。
【図２５】プリントカートリッジの断面図であり、プリンタへのプリントカートリッジの取り付け時にアクセス可能となるインク充填穴を通して行なうプリントカートリッジの再充填を示している。
【図２６】プリントカートリッジに接続した際のインク再充填装置のための案内スリーブ及び支持体を示す部分破断図である。
【符号の説明】
10    プリントカートリッジ
28    インク充填穴
32    インクバッグ
80    インク再充填装置
82    インクリザーバ
84    中心穴
86    雄バルブ
88    ゴムスリーブ
92    バルブ先端
【図１】
0003982865.tif 000002
【図２】
0003982865.tif 000003
【図３】
0003982865.tif 000004
【図４】
0003982865.tif 000005
【図５】
0003982865.tif 000006
【図６】
0003982865.tif 000007
【図７】
0003982865.tif 000008
【図８】
0003982865.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003982865.tif 000011
【図１１】
0003982865.tif 000012
【図１２】
0003982865.tif 000013
【図１３】
0003982865.tif 000014
【図１４】
0003982865.tif 000015
【図１５】
0003982865.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0003982865.tif 000020
【図２０】
0003982865.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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