(57)【要約】【課題】より簡易な構成によって、充填ノズルからの液体の落下による液体収容容器への影響を抑えることができる液体充填装置及び液体充填方法を提供する。【解決手段】液体充填装置は、充填ノズル５２を、開口部１２に挿入された状態から、液体収容容器１０から離間する離間方向に移動させるサーボモータを備えている。サーボモータは、充填ノズル５２を離間方向に移動させて液体収容容器１０から離間させる際に、供給口が液体収容容器の内部にある状態で、充填ノズル５２の離間方向への移動速度を一旦減じさせる。【選択図】図３
2017013431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の開口部に挿入されることが可能であると共に、内部を液体が流通可能に構成され、先端の供給口から前記容器に液体を充填することが可能な充填ノズルと、
前記充填ノズルを、前記開口部に挿入された状態から、前記容器から離間する離間方向に移動させる移動手段とを備え、
前記移動手段は、前記充填ノズルを前記離間方向に移動させて前記容器から離間させる際に、前記供給口が前記容器の内部にある状態で、前記充填ノズルの前記離間方向への移動速度を一旦減じさせることを特徴とする液体充填装置。
【請求項２】
前記充填ノズルからの液体の充填によって前記容器に液体が貯留され、
前記供給口が前記容器に貯留された液体の液面と前記開口部との間の領域にあるときに、前記充填ノズルの前記離間方向への移動速度を一旦減じさせる請求項１に記載の液体充填装置。
【請求項３】
前記移動手段は、５ｍ／ｓ2以上の減速度で前記移動速度を減じる請求項１または２に記載の液体充填装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記充填ノズルの前記移動速度を減速させて、一旦停止させ、停止した状態で所定の時間経過してから前記離間方向に移動させる請求項１から３のいずれか１項に記載の液体充填装置。
【請求項５】
前記時間は、０．１秒以上である請求項４に記載の液体充填装置。
【請求項６】
前記容器は、内部にインクを収容するインクタンクである請求項１から５のいずれか１項に記載の液体充填装置。
【請求項７】
容器の開口部に挿入されることが可能であると共に、内部を液体が流通可能に構成され、先端の供給口から前記容器に液体を充填することが可能な充填ノズルとを備えた充填装置を用いて前記容器に液体を充填する液体充填方法であって、
前記充填ノズルを前記開口部に挿入し、前記充填ノズルの前記供給口を通して液体を前記容器の内部に充填する充填工程と、
前記充填ノズルを、前記開口部に挿入された状態から、前記容器から離間する離間方向に移動させる移動工程とを備え、
前記移動工程では、前記充填ノズルを前記離間方向に移動させて前記容器から離間させる際に、前記充填ノズルの前記供給口が前記容器の内部にある状態で、前記充填ノズルの前記離間方向への移動速度を一旦減じさせることを特徴とする液体充填方法。
【請求項８】
前記移動工程で、前記供給口が前記充填工程で前記容器に充填された液体の液面と前記開口部との間の領域にあるときに、前記充填ノズルの前記離間方向への移動速度を一旦減じさせることを特徴とする請求項７に記載の液体充填方法。
【請求項９】
前記移動工程で、前記充填ノズルの前記移動速度を減速させて、一旦停止させ、そこで所定の停止時間停止してから前記離間方向に移動させる請求項７または８に記載の液体充填方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体収容容器へ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】
液体収容容器に液体を充填する方法として、特許文献１に開示されたものがある。特許文献１に開示された液体収容容器への液体の充填方法においては、液体が充填ノズルを通して容器内に供給されている。また、充填ノズルによって容器内に供給した後に、充填ノズル内の先端に残った液柱が不意に容器内に落下して液柱が容器内の液体と衝突して液体が飛散することを抑えるために、液体の供給時に液体の周囲で気体が吹き出されている。液体の周囲で気体が吹き出されるので、充填ノズル内に残った液柱が引き出される。従って、特許文献１の構成によれば、液体が容器内に供給された後に充填ノズル内に液体が残ることが抑えられ、充填ノズル内に残った液体が落下することを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６２６６３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に示された方法によって液体を充填するには、液体を充填する構成とは別に、気体を吹き出すための吹き出し手段の構成が必要になる。また、液体の周囲で気体を吹き出すために、液体の流路とは別に気体を流通させるための流路構成が必要になる。そのため、液体を充填する充填装置の構成が複雑になると共に、充填装置が大型化する可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、より簡易な構成によって、充填ノズルからの液体の落下による液体収容容器への影響を抑えることができる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、容器の開口部に挿入されることが可能であると共に、内部を液体が流通可能に構成され、先端の供給口から前記容器に液体を充填することが可能な充填ノズルと、前記充填ノズルを、前記開口部に挿入された状態から、前記容器から離間する離間方向に移動させる移動手段とを備え、前記移動手段は、前記充填ノズルを前記離間方向に移動させて前記容器から離間させる際に、前記供給口が前記容器の内部にある状態で、前記充填ノズルの前記離間方向への移動速度を一旦減じさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、より簡易な構成によって、充填ノズルからの液体の落下による液体収容容器への影響を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液体充填装置における構成について示した説明図である。
【図２】図１の液体充填装置によって液体収容容器へ液体を充填する際の液体充填装置による動作について示したフローチャートである。
【図３】図１の液体充填装置によって液体収容容器へ液体を充填する際の、液体収容容器の開口部及び充填ユニットの充填ノズルの周辺について示した断面図である。
【図４】比較例の液体充填装置によって液体収容容器へ液体を充填する際の、液体収容容器の開口部及び充填ユニットの充填ノズルの周辺について示した断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る液体充填装置によってインクの充填されるインクタンクの断面図である。
【図６】図５のインクタンクの搭載されるインクジェット記録装置についての斜視図である。
【図７】図５のインクタンクにインクを充填する液体充填装置の構成について示した説明図である。
【図８】図７の液体充填装置によってインクタンクへインクを充填する際の液体充填装置による動作について示したフローチャートである。
【図９】図７の液体充填装置によってインクタンクへ液体を充填する際の、インクタンクのインク供給口及び充填ユニットの充填パッドの周辺について示した断面図である。
【図１０】比較例の液体充填装置によってインクタンクへインクを充填する際の、インクタンクのインク供給口及び充填ユニットの充填パッドの周辺について示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る液体充填装置１００について、図１を参照して説明する。液体充填装置１００は、液体収容容器１０へ液体６０を充填する装置である。
【００１０】
液体充填装置１００は、充填ユニット５０、シリンジ７０、液体溜め６２を備えている。これらの充填ユニット５０、シリンジ７０、液体溜め６２の間を接続するように配管が配置されている。また、配管には、配管内部を流れる液体の流路の開閉状態を切り替えるバルブが配置されている。
【００１１】
本実施形態では、充填ユニット５０と液体溜め６２との間が配管によって接続されると共に、充填ユニット５０と液体溜め６２との間で配管が分岐部で分岐している。充填ユニット５０と液体溜め６２との間の配管から分岐部で分岐した配管には、シリンジ７０が接続されている。分岐部と液体溜め６２との間には、バルブ７４が配置されている。液体溜め６２内部には、液体収容容器１０に充填させるための液体が貯留されている。
【００１２】
充填ユニット５０は、充填ノズル５２、バルブ５４及びサーボモータ５６を備えている。充填ノズル５２は、先端部５２Ａを液体収容容器１０における開口部１２を通して内部に挿入することが可能に構成されている。充填ノズル５２は、内部を液体が流通可能に構成され、本実施形態では管状に形成されている。液体収容容器１０には、開口部１２が形成されている。先端部５２Ａには、充填ノズル５２の内部を流通する液体を充填ノズル５２の外部に供給する供給口が形成されている。
【００１３】
充填ノズル５２の先端に形成された流路の先端部５２Ａとは逆側に延びた部分は、液体溜め６２から充填ユニット５０まで延びた配管に接続されている。従って、液体溜め６２と液体収容容器１０とが、配管及び充填ノズル５２を介して接続されている。
【００１４】
後述する液体収容容器１０の内部に液体を充填する液体充填動作の際には、充填ノズル５２を、開口部１２を介して液体収容容器１０の内部に挿入する。充填ノズル５２の先端部５２Ａが液体収容容器１０の内部に位置した状態で充填ノズル５２の先端の供給口から液体を液体収容容器１０内へ供給することにより、液体を液体収容容器１０の内部に充填する。
【００１５】
サーボモータ５６は、充填ノズル５２を、先端部５２Ａが液体収容容器１０の開口部１２に対して近接・離間する方向に移動させることができる。サーボモータ５６を駆動させ図１に示されるＣ方向に充填ノズル５２を移動させることにより、充填ノズル５２の先端部５２Ａを液体収容容器１０の内部に挿入することができる。また、サーボモータ５６を駆動させ図１に示されるＤ方向に充填ノズル５２を移動させることにより、充填ノズル５２の先端部５２Ａを液体収容容器１０から引き抜いて液体収容容器１０の内部から充填ノズル５２を除去することができる。このように、本実施形態では、サーボモータ５６の駆動により、充填ノズル５２及びバルブ５４を上下に移動させることによって、充填ノズル５２の先端部５２Ａを液体収容容器１０の開口部に対して近接・離間させる方向に移動させている。
【００１６】
シリンジ７０の内部には、ピストン７０Ａが配置されている。ピストン７０Ａには、サーボモータ７２が接続されている。シリンジ７０内部におけるピストン７０Ａの位置を、サーボモータ７２の駆動によって移動させることができる。従って、バルブ５４を閉じた状態にし、バルブ７４を開けた状態にして、シリンジ７０内のピストン７０Ａを図１に示されるＡ方向に移動させることにより、シリンジ７０内に液体溜め６２内の液体を供給することができる。ここで、Ａ方向は、シリンジ７０とピストン７０Ａによって囲まれた部分の容積を膨張させてシリンジ７０内で負圧を形成し、シリンジ７０内部に液体が引っ張られるようにピストン７０Ａが移動する方向である。
【００１７】
また、シリンジ７０の内部に液体が貯留された状態でピストンが図１に示されるＢ方向に移動することにより、シリンジ７０内部の液体を加圧することができる。バルブ７４を閉じた状態にし、バルブ５４を開けた状態にして、ピストン７０ＡをＢ方向に移動させることにより、シリンジ７０内部に貯留された液体を液体収容容器１０の方へ供給することができる。ここで、Ｂ方向は、シリンジ７０とピストン７０Ａによって囲まれた部分の容積を圧縮させてシリンジ７０内の液体を加圧し、シリンジ７０内部に貯留された液体を分岐部に向かう方向へ押し出すようにピストン７０Ａが移動する方向である。
【００１８】
次に、液体充填装置１００による液体収容容器１０への液体の充填方法について説明する。図２に、液体収容容器１０へ液体を充填するときの液体充填装置１００の動作を示すフローチャートを示す。
【００１９】
まず、液体充填装置１００によって液体収容容器１０に液体を充填するための充填準備が行われる。液体収容容器１０が不図示の固定治具へ手動によって供給されて、液体の充填の行われる充填位置に液体収容容器１０が配置される（Ｓ１０１）。液体収容容器１０が充填位置に配置されると、治具に設けられた固定機構によって液体収容容器１０が固定される（Ｓ１０２）。
【００２０】
次に、充填ユニット５０をサーボモータ５６によって図１のＣ方向に移動させることで下降させ、充填ノズル５２の先端部５２Ａを液体収容容器１０の開口部１２に挿入する。充填ノズル５２の先端部５２Ａが液体収容容器１０の内部に位置し、液体収容容器１０に液体を充填可能な状態になると、そこで充填ノズル５２のＣ方向への移動を停止させる（Ｓ１０３）。
【００２１】
次に、液体収容容器１０の内部への液体の充填工程が行われる。液体収容容器１０への液体の充填の行われる際には、充填ユニット５０におけるバルブ５４が開けられる（Ｓ１０４）。このとき、分岐部と液体溜り６２との間のバルブ７４が閉じられた状態にある。また、シリンジ７０には、既に液体が十分に貯留されている。この状態で、ピストン７０ＡがＢ方向へ移動することで、液体収容容器１０への液体の充填が行われる（Ｓ１０５）。ピストン７０Ａは、サーボモータ７２によって精度良く所定の位置に移動させることができる。従って、サーボモータ７２の駆動によるピストン７０Ａの移動量を設定することで、液体収容容器１０に充填する液体の量を正確に管理することができる。サーボモータ７２の所定の駆動によってピストン７０Ａが設定量だけ上昇したことが確認されたところでバルブ５４が閉じられる（Ｓ１０６）。
【００２２】
次に、充填ノズル５２における液体収容容器１０から退避する退避工程について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、液体充填完了後に充填ノズル５２を液体収容容器１０から退避させる退避工程のそれぞれの状態における液体収容容器１０の開口部１２付近を拡大した断面図である。
【００２３】
図３（ａ）には、充填ノズル５２の先端部５２Ａが液体６０に浸っている状態の充填ノズル５２及び液体収容容器１０の断面図が示されている。図３（ｂ）には充填ユニット５０における充填ノズル５２が上昇（Ｓ１０７）し、液体収容容器１０に収容された液体の液面を通過した直後の状態の断面図について示されている。このように、充填ノズル５２は、開口部１２から引き抜かれ、液体収容容器１０から離間する離間方向へ移動可能である。充填ノズル５２の先端部５２Ａが液体の表面を通過すると、表面張力により充填ノズル５２が周囲の一部の液体を引きつけ、液面６０Ｔとの間に液柱６４が発生する。
【００２４】
ここで、図３（ｃ）に示されるように、充填ノズル５２の先端部５２Ａが液面６０を通過して液面６０Ｔと開口部１２の上面との間の空間（領域）１４に位置するときに、充填ユニット５０の移動速度を設定された減速度によって減速させる（Ｓ１０８）。即ち、充填ノズル５２を離間方向に移動させて容器から離間させる際に、充填ノズル５２の先端部５２Ａの供給口が液体収容容器１０の内部にある状態で、充填ノズル５２の離間方向への移動速度を一旦減じさせる。これにより液柱６４に対し、充填ユニット５０を上昇させたことによる位置エネルギーの増加と、減速による上方向への慣性力を与えることによって、液柱６４の切断を促進させることができる。
【００２５】
充填ノズル５２の先端部５２Ａの供給口が空間１４内にある状態で液柱が切断されても、充填ノズル５２の先端部５２Ａの周囲が液体収容容器１０の壁面に囲まれているので、液柱の切断によって発生する液滴が開口部１２の外に飛散することが抑えられる。従って、開口部１２の周囲の壁面等に液体が付着することを抑えることができる。
【００２６】
液体収容容器１０の外壁の壁面等が清浄に保たれるので、液体が充填された液体収容容器１０の品質が高く保たれる。液体収容容器１０の外壁に液体が付着することによって外壁の壁面が汚れてしまうことを抑えることができる。
【００２７】
また、本実施形態では、充填ノズル５２の先端部５２Ａが液面を通過した後に、空間１４内に位置した状態で、充填ノズル５２の移動が一定時間停止するように設定されている。このように、充填ノズル５２は、先端部５２Ａが開口部１２から抜ける前に一定時間停止する（Ｓ１０９）。従って、充填ノズル５２によって開口部１２が塞がれた状態で液柱６４が切断されるのを待機することができる。充填ノズル５２による移動の速度が減速して最終的に停止するので、充填ノズル５２が停止した際に、充填ノズル５２側に残された液体に対し減速による負の加速度が作用する。そのため、充填ノズル５２が停止したときには、液体が振動している状態になりやすい。このように、充填ノズル５２に残されている液体が振動により不安定な状態にあるので、充填ノズル５２が一時的に停止している間に液柱６４が切断され易い。開口部１２が充填ユニット５０によって塞がれた状態で液柱６４が切断されるので、開口部１２の外側に液体が飛散することを抑えることができる。これにより、液体が液体収容容器１０の外壁の壁面に付着することを抑えることができる。
【００２８】
図３（ｄ）は、液柱が切断された後に、充填ユニットを上昇させ、充填ノズル５２の先端部５２Ａが開口部１２から引き抜かれたとき（Ｓ１１０）の液体収容容器１０における開口部１２周辺の断面図である。このときには既に液柱６４は切断されているので、この先、液柱の切断による液滴の発生を抑えることができる。従って、液柱の切断によって発生する液滴が、開口部１２の外側に飛散することが抑えられる。
【００２９】
最後に復帰工程が行われる。充填ノズル５２が液体収容容器１０から退避したかどうかが判断され（Ｓ１１１）、退避していることが確認されると、バルブ７４を開く（Ｓ１１２）。次に、ピストン７０ＡをＡ方向に設定量だけ移動させることで、シリンジ７０内に液体を充填する（Ｓ１１３）。次に、バルブ７４を閉じる（Ｓ１１４）。その後、液体収容容器１０の固定を解除し（Ｓ１１５）、液体充填装置１００内から液体の充填された液体収容容器１０を取り出すことで一連の充填動作を完了させる（Ｓ１１６）。
【００３０】
本実施形態におけるそれぞれの設定値について説明する。上記実施形態で使用した液体収容容器１０は、開口部１２の直径がφ２０ｍｍ、開口部１２から液面６０Ｔまでの距離が１０ｍｍである。本実施形態では、液体６０は、インクジェット記録装置に用いられるインクである。液体収容容器１０への液体の充填に用いる充填ノズル５２は、外径φ１６ｍｍ、内径１４ｍｍのＳＵＳ３０４系の金属配管である。
【００３１】
図２のフローチャートのＳ１０７において、充填ユニット５０が上昇を始めるときの加速度は、過度に大きすぎると、液面６０Ｔから充填ノズル５２が出てくる際に液滴が飛散することが懸念される。実験結果によれば、充填ユニット５０に接続された駆動部のサーボモータ５６の最大スペックである２０ｍ／ｓ2であっても、液滴が飛散せずに問題はなかった。本実施形態では、モータの負担を考慮し、Ｓ１０７における充填ユニット５０の加速度を１０ｍ／ｓ2とした。
【００３２】
図２のフローチャートのＳ１０８とＳ１０９において、液柱６４を切断するためにＳ１０８における減速度とＳ１０９における停止位置の関係が重要である。液柱６４を切断するためには、減速による慣性力から液柱６４に与えられる運動エネルギーと上昇した停止位置によって液柱６４に与えられる位置エネルギーの和が、液柱６４が切断されるための破壊エネルギーを上回る必要がある。
【００３３】
このとき停止位置が開口部１２よりも外側にある場合には、液柱が切断されたときに液体が液体収容容器１０の外壁面に飛散する可能性がある。そのため、停止位置は、液面６０Ｔからの距離が１０ｍｍ以内（開口部１２より内側）の位置であることが望ましい。本実施形態では、マージンを取って、停止位置を６ｍｍ（開口部１２から４ｍｍ内側）とした。また、この停止位置において減速度の設定のために実験したところ、減速度が５ｍ／ｓ2以上であれば液柱６４は最終的に切断された。この結果から、本実施形態では、減速度を１０ｍ／ｓ2に設定している。
【００３４】
またＳ１０９における停止時間は、短すぎると液柱６４が切断されない可能性があるので長いほど望ましい。しかしながら、充填の一連の動作の際の効率から、充填ノズル５２Ａによる停止時間は制限される。実験によれば、上記減速度および停止位置の設定において、停止状態で０．１秒以上の時間が確保されれば液柱は良好に切断される。この結果から、充填工程の効率を考慮して、停止時間は０．３秒とした。
【００３５】
ここで、液体の充填装置についての比較例について説明する。比較例では、充填ノズルを液体収容容器から離間する離間方向に移動させて開口部１２から引き抜く際に、充填ノズルの移動速度を一定のまま移動させる。図４（ａ）〜（ｄ）に、比較例における充填ノズルが液体収容容器の開口部から引き抜かれる際の、それぞれの状態における開口部周辺の断面図を示す。
【００３６】
図４（ａ）は、液体の充填が完了した直後における液体収容容器１０の開口部１２付近についての断面図である。このとき、充填ノズル５２の先端部５２Ａが液体６０の内部に位置している。図４（ｂ）〜（ｄ）は、充填ノズルの先端部が液体収容容器から退避する退避方向に移動する退避工程における開口部１２周辺の断面図である。図４（ｂ）に示されるように、充填ユニットが液体収容容器から退避する退避方向に移動し始めると、表面張力により充填ノズルの底面に液体の一部が引きつけられた状態で、充填ユニットが退避方向に移動する。
【００３７】
充填ユニットが退避方向に移動すると、液体の一部が充填ユニットの退避方向に引っ張られるので、液面６０Ｔとの間に液柱６４が発生する。図４（ｄ）に示されるように、そこから引き続き等速で退避方向に充填ユニットを移動させていくと、液柱６４は引き延ばされる。また、充填ノズルの先端部が液体収容容器の外側に位置するように、充填ユニットが液体収容容器の開口部から引き抜かれる。そこからさらに充填ユニットを退避方向に移動させると、液柱６４が切断される。このとき、図４（ｄ）に示されるように、液柱の切断時に液滴６６が発生する。液柱の切断が液体収容容器における開口部の外側で発生することによって液滴６６が液体収容容器における開口部の外側で発生した場合、液滴６６が液体収容容器の外側の壁面に付着し、液体収容容器の外側の壁面を汚してしまう可能性がある。
【００３８】
これに対し、本実施形態では、充填ノズル５２の先端部５２Ａが開口部１２から引き抜かれるように充填ノズル５２が液体収容容器１０から離間する離間方向に移動する際に、充填ノズル５２の移動の速度が一旦減じられる。また、本実施形態では、充填ノズル５２の離間方向への移動の際の速度が減速され続けて一旦停止する。停止した状態で所定の時間経過してから、再度離間方向への移動を開始し、充填ノズル５２の先端部５２Ａが開口部１２を通過して液体収容容器１０から引き抜かれるまで移動し続ける。
【００３９】
本実施形態によれば、充填ノズル５２を液体収容容器１０から取り外すために充填ノズル５２を離間方向に移動させる際に、液体収容容器１０における外壁の壁面を清浄に保つことができるので、液体収容容器１０の品質を高く維持することができる。また、液体収容容器１０の周囲や液体充填装置１００の周囲に液体が飛散することを抑えることができるので、液体収容容器１０の周囲や液体充填装置１００の周囲の空間を清浄に保つことができる。液体が液体収容容器１０あるいは液体充填装置１００に付着することを抑えることができるので、液体収容容器１０あるいは液体充填装置１００の耐久性が低下することを抑えることができる。
【００４０】
また、液体収容容器１０の外壁の壁面に液体が付着することを抑えることができるので、液体収容容器１０が液体の付着によって出荷することのできない状態になることを抑えることができる。液体収容容器１０が出荷することのできない状態になることを抑えることができるので、廃棄される分の液体収容容器１０やそのような液体収容容器１０に収容される液体の量を減少させることができる。廃棄される液体収容容器１０及び廃棄される液体の量を少なくすることができるので、液体収容容器１０の製造コストを少なく抑えることができる。また、廃棄される液体収容容器１０及び廃棄される液体の量が少なく抑えられるので、環境への負荷を少なくすることができる。従って、環境に優しい液体充填装置１００を提供することができる。
【００４１】
また、簡易な構成の充填装置によって、充填ノズル５２を液体収容容器１０から取り外す際に、液体収容容器１０における外壁の壁面を清浄に保つことができる。外壁の壁面を清浄に保つための特別な構成を必要とせずに、液体収容容器１０における外壁の壁面が清浄に保たれる。液体充填装置１００の構成を簡易にすることができるので、液体充填装置１００を小型化することができると共に、液体充填装置１００の製造コストを少なく抑えることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る液体収容容器への液体の充填装置について説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成の部分については説明を省略し、異なる部分のみ説明することとする。本実施形態のインクタンク２０の内部構造について、図５を参照して説明する。
【００４３】
インクタンク２０は、インクタンク本体（液体収容容器本体）１０１と蓋１０２とを有して構成されている。側面及び底面の壁面を有するインクタンク本体１０１の上部が蓋１０２によって覆われることによって、インクタンク２０の内部を閉じた空間とすることができる。インクタンク本体１０１には、インクタンク本体１０１の空間を仕切るための隔壁２９が形成されている。本実施形態では、隔壁２９によって、インクタンク本体１０１内部の空間が負圧発生部材収容室３０とインク収容室３６との二つに仕切られている。隔壁２９によって仕切られたインクタンク本体１０１の内部の空間のうち、一方の空間の負圧発生部材収容室３０には、負圧発生部材３２がインクに浸された状態で配置されている。
【００４４】
負圧発生部材３２は、圧縮された状態で負圧発生部材収容室３０の内部に配置されている。また、負圧発生部材収容室３０を画成する壁面における底面側の壁面には、外側に突出したインク流路としてのインク供給筒２４が形成されている。
【００４５】
外側へ突出したインク供給筒２４における先端（開口端）には、インク供給筒２４が外部と連通するインク供給口２５が形成されている。つまり、インク供給筒２４における、インクタンク本体１０１からインク供給筒２４に向けてインクが供給される方向の先端に、インク供給口２５が形成されている。インク供給筒２４の内部には、負圧発生部材３２よりも毛管力の高いインク吸蔵部材３４が設けられている。インク吸蔵部材３４は、負圧発生部材３２よりも毛管力が高くなるように形成されている。インク供給筒２４にインク吸蔵部材３４が配置されると、インク吸蔵部材３４は、負圧発生部材３２に圧接されて配置される。インク供給口２５とインク吸蔵部材３４との間には、接続空間２６が形成されている。
【００４６】
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２５の形成された壁面に対向する壁面には、大気連通口２２が形成されている。大気連通口２２を介して、負圧発生部材収容室３０が大気と連通している。負圧発生部材収容室３０に大気連通口２２が形成されることで、インクタンク２０内部の圧力変動が小さく抑えられている。
【００４７】
インクタンク本体１０１における隔壁１１０によって仕切られた空間のうち、負圧発生部材収容室３０とは別の空間のインク収容室３６には、負圧発生部材のない状態でインクが収容される。隔壁２９におけるインク供給口２５側の部分には、連通部２８が形成されている。連通部２８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。
【００４８】
インクタンク２０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２５の形成された壁面に対向する蓋１０２の壁面には、内側に突出する複数のリブ１０３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１０３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１０３の内側に配置され、負圧発生部材収容室３０の内部で負圧を発生するように配置されている。インク収容室３６は、インク収容室へインクを充填するための注入口２３を有している。注入口２３を介して、インクタンク２０におけるインク収容室にインクを充填することができる。後述するインクタンク２０へのインクの充填が行われた後は、注入口２３は密閉される。その結果、インク収容室３６は、連通部２８を介して負圧発生部材収容室３０とだけ連通し、それ以外は密閉された空間となる。
【００４９】
本実施形態においては、負圧発生部材として、２種類のもの（負圧発生部材３２、インク吸蔵部材３４）が用いられているが、本発明はこれに限定されない。インクタンク２０の内部で所望するエリアにインクを保持できるのであれば、負圧発生部材の構成数については他の個数であってもよい。また、インクタンク２０の内部に負圧発生部材が配置されなくてもよい。
【００５０】
図６に、図５に示されるインクタンク２０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３３の内部に図１に示されるインクタンク２０が搭載され、キャリッジ３３における記録媒体と対向する面に記録ヘッド３５が取り付けられる。インクタンク２０がインクジェット記録装置１０００に装着される際には、インク供給口２５とインク吸蔵部材３４との間の接続空間２６にフィルタが嵌めこまれる。インクタンク２０の内部に貯留されたインクが記録ヘッド３５に供給され、記録ヘッド３５に供給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。
【００５１】
キャリッジ３３は、主走査方向に移動自在にガイドされている。キャリッジ３３に搭載された記録ヘッド３５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３５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。なお、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で使用されるインクタンクに対しても適用可能である。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。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。
【００５２】
以上の構造を有するインクタンク２０へインクを充填する方法として、図７に示す構成のインク充填装置を用いたインクの充填方法が挙げられる。
【００５３】
インク充填装置２００は、インクタンク２０の、負圧発生部材収容室３０へインクを充填する充填ユニット９０と、インク収容室３６へインクを充填する充填ユニット８０と、シリンジ７０と、液体溜め６２とを、配管とバルブで接続した構成である。充填ユニット９０は、充填ノズル９２とバルブ９４と充填パッド９８とを備えている。また、充填ユニット８０は、充填ノズル８２とバルブ８４と充填パッド８８とを備えている。充填ユニット９０では、サーボモータ９６の駆動によって充填ノズル９２をＥ、Ｆ方向に移動させることができる。また、注入口２３を介してインクタンク２０にインクを供給する充填ユニット８０についても、インク供給口２５を介してインクタンク２０にインクを供給する充填ユニット９０とおおよそ同様の構成である。つまり、充填ユニット８０では、サーボモータ８６の駆動によって充填ノズル８２をＧ、Ｈ方向に移動させることができる。なお、注入口２３とインク供給口２５とでは、開口部の径が異なる。従って、それぞれの開口部の径に適合するように、それぞれの充填ユニットにおける開口部に挿入される部分の外形がそれぞれ異なる。また、本実施形態では、注入口２３を介してインクタンク２０にインクを充填する充填ユニット８０における充填パッド８８の形状が、インク供給口２５を介してインクを供給する充填ユニット９０における充填パッド９８の形状と異なる。シリンジ７０及びシリンジ７０内にインクを供給するための構成については、第１実施形態のものと同様である。
【００５４】
インク充填装置２００を用いた本発明の充填方法について、図８、９を用いて説明する。図８は、インクタンク２０へ液体を充填するときのインク充填装置２００の動作を示すフローチャートである。図９（ａ）〜（ｅ）は、充填ユニット９０をインクタンク２０から離間する離間方向へ移動させる際の、充填ユニット９０及びインクタンク２０におけるインク供給口２５の周辺の断面図である。
【００５５】
まず、充填準備が行われる。インクタンク２０を不図示の固定治具へ手動で配置し（Ｓ２０１）、治具に設けられた固定機構によってインクタンク２０を固定する（Ｓ２０２）。次に、充填ユニット９０を図７に示されるＥ方向に移動させ、充填パッド９８がインク供給口２５を塞ぐ位置で充填ユニット９０を停止させる（Ｓ２０３）。同様に、充填ユニット８０を図７に示されるＨ方向に移動させ、充填パッド８８が注入口２３を塞ぐ位置で充填ユニット８０を停止させる（Ｓ２０４）。なお、充填ユニット９０における充填パッド９８は、Ｅ方向への移動の際にインク供給口２５となるべく干渉しないように、接続空間２６に入り込む凸部は円錐台形状としている。
【００５６】
次に、インクタンク２０へのインクの充填工程が行われる。充填工程では、まず、バルブ８４が開けられる（Ｓ２０５）。バルブ８４が開の状態で、ピストン７０Ａがサーボモータ７２によって分岐点に向かうＢ方向に移動し、これによって、注入口２３を通してインク収容室３６内にインクが充填される（Ｓ２０６）。このとき、サーボモータ７２によってピストン７０Ａを設定量の分だけ精度良く移動させることができる。ここで、ピストン７０Ａが設定量の分だけ移動したかどうかの判断が行われる。ピストン７０Ａが設定量の分だけ移動したことが確認されたところで、バルブ８４が閉じられる（Ｓ２０７）。
【００５７】
次に、バルブ９４が開けられる（Ｓ２０８）。ピストン７０Ａがサーボモータ７２によってさらにＢ方向に移動することで、インク供給口２５を通して負圧発生部材収容室３０内にインクが充填される（Ｓ２０９）。このとき、サーボモータ７２によってピストン７０Ａを設定量の分だけ精度良く移動させることができる。ここで、ピストン７０Ａが設定量の分だけ移動したかどうかの判断が行われる。ピストン７０Ａが設定量の分だけ移動したことが確認されたところで、バルブ５４が閉じられる（Ｓ２１０）。
【００５８】
次に注入口２３の封止工程を行う。大気連通口２２を不図示の封止手段で塞ぎ（Ｓ２１１）、充填ユニット８０をＧ方向へ移動させて注入口２３から充填ノズル８２の先端部８２Ａをインクタンク２０から退避させる（Ｓ２１２）。そして、公知の密閉手段（部品の注入口２３への嵌めこみや注入口２３上への接着剤の塗布）を用いて注入口２３を密閉する（Ｓ２１３）。
【００５９】
次に、充填ユニット９０をインクタンク２０から退避させる退避工程が行われる。退避工程について、図９を参照して説明する。
【００６０】
図９（ａ）は、インクタンク２０にインクが充填される前のインク供給口２５の周辺についての断面図である。図９（ａ）に示される状態では、充填パッド９８がインク供給口２５を密閉し、かつ充填ノズル９２とともにインク吸蔵部材３４に接している。これにより、充填パッド９８による接続空間２６の占有率が大きくなるように、インクタンク２０が構成されている。
【００６１】
図９（ｂ）は、インク充填が完了した後のインク供給口２５の周辺についての断面図である。接続空間２６にまで充填パッド９８を入り込ませることで、接続空間２６内に貯留されるインクの量を少なくしている。これにより、この後に発生する液柱自身の体積を小さくすることができ、液柱が生じたとしても生成された液柱を切断しやすくすることができる。
【００６２】
図９（ｃ）に、充填ユニット９０が、図７に示されるＦ方向への移動（インクタンク２０から離間する方向への移動）を開始した直後（Ｓ２１４）の状態のインク供給口２５周辺についての断面図を示す。充填ユニット９０がＦ方向への移動を開始した直後においては、表面張力により、充填パッド９８がインクを引きつけ、インクが浸透したインク吸蔵部材３４Ｆと充填パッド９８との間に液柱６４が発生する。
【００６３】
図９（ｄ）に、そこから充填パッド９８がＦ方向へ移動するものの、充填パッド９８の下面９８Ｔがインク供給口２５を通過していない状態におけるインク供給口２５周辺についての断面図を示す。図９（ｄ）に示されるように、充填パッド９８の下面９８Ｔが接続空間２６内に位置する状態において、充填ユニット９０の移動速度を設定されている減速度によって減速させる（Ｓ２１５）。これにより、図９（ｃ）に示されるように、充填パッド９８の下面９８Ｔと液面との間で液柱が発生したとしても、液柱６４に対し、切断を促進させることができる。充填パッド９８をＦ方向へ移動させたことによる位置エネルギーの増加と、減速により液柱６４に対しＦ方向への慣性力を与えることにより、液柱６４の切断が促進される。このとき、充填パッド９８の下面９８Ｔは、まだ接続空間２６内に位置している。
【００６４】
充填パッド下面９８Ｔが接続空間２６内にある状態で液柱６４が切断されたとしても、充填パッド９８によってＦ方向の外側が塞がれているので、液柱６４の周囲がインク供給口２５の内壁２５Ｗに囲まれることになる。従って、液柱６４が上下に分離し、そこで液滴が生じたとしても、インク供給口２５の外に液滴が飛散することが抑えられる。
【００６５】
従って、インク供給口２５の外側にインクが付着することを抑えることができるので、インクタンク２０の外壁の壁面が清浄に保たれる。インクタンク２０の外壁の壁面等が清浄に保たれるので、液体が充填されたインクタンク２０の品質が高く保たれる。液体の付着によって外壁の壁面が汚れてしまい、出荷することができないようなインクタンクとなることを防ぐことができる。
【００６６】
さらに充填パッド９８の下面９８Ｔが接続空間２６内にある状態で、充填パッド９８を一定時間停止させる（Ｓ２１６）ことにより、充填パッド９８によってインク供給口２５が塞がれた状態で液柱６４が切断されるのを待機することができる。また、充填パッド９８による移動が減速して最終的に停止するので、充填パッド９８が停止した際には、充填パッド９８側に付着して保持された液体に対し減速による負の加速度が作用する。そのため、充填パッド９８が停止したときには、液体が振動している状態になり易い。このように、充填パッド９８に付着した液体が振動により不安定な状態にあるので、充填パッド９８が一時的に停止している間に液柱６４が切断され易い。また、インク供給口２５が塞がれた状態で液柱６４が切断されるので、インク供給口２５の外側に液体が飛散することを抑えることができる。これにより、インクがインクタンク２０の外壁の壁面に付着することを抑えることができる。
【００６７】
図９（ｅ）に、さらに充填パッド９８をＦ方向に移動させ（Ｓ２１７）、充填パッド９８及び充填ノズル９２が液面から引き抜かれた状態についてのインク供給口２５周辺についての断面図を示す。このときには、図９（ｄ）の状態で液柱が既に切断されているので、そこから液滴の飛散が発生することを抑制できる。
【００６８】
最後に復帰工程が行われる。復帰工程については、第１実施形態で行われたものと同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
次に、第２実施形態の比較例について説明する。この比較例では、充填ユニット９０の移動の速度を減速させずに、一定速度で退避方向に移動させた場合について図１０を用いて説明する。図１０の比較例で用いられる充填ユニットでは、充填パッドの形状が第２実施形態の充填パッドと異なっている。
【００７０】
図１０（ａ）は、インク充填前の状態におけるインク供給口２５周辺の断面図である。図１０（ａ）に示される状態では、充填パッドがインク供給口を密閉しており、充填ノズルの先端部がインク供給口と液面との間の接続空間２６内にある。図１０（ｂ）はインクの充填が完了した後のインク供給口周辺の断面図である。インク充填の際には、インク供給口２５は密閉されているため、接続空間２６にインクが十分に充填された後にインク吸蔵部材３４を介してそのインクが負圧発生部材収容室３０の方へ加圧充填される。従って、インクの充填が完了した後、接続空間２６には、インク（液体６０）が満たされている。図１０（ｃ）〜（ｅ）は、退避工程における充填ユニット９０の移動時のインク供給口２５周辺の断面図である。図１０（ｃ）に示されるように、充填ユニットが移動し始めると、表面張力により充填パッド９８がインクを引きつけ、インクが浸透したインク吸蔵部材３４Ｆとの間に液柱６４が発生する。そして図１０（ｄ）、（ｅ）に示すように、引き続き等速で充填ユニットを移動させた場合には、液柱６４の切断により、液滴６６が生じて周囲に飛散する可能性がある。
【００７１】
第２実施形態における設定値について説明する。本実施形態で使用したインクタンク２０は、インク供給口２５がφ１２ｍｍ、インク供給口２５からインク吸蔵部材３４までの距離が３ｍｍである。充填に用いる充填ノズル９２は、外径φ５ｍｍ、内径３ｍｍのＳＵＳ３０４系の金属配管である。充填パッド９８は、φ２０ｍｍの円柱と、底面径φ１２ｍｍかつ天面径φ１０ｍｍの円錐台とを組み合わせた形状であり、材質は硬度５０のシリコンである。
【００７２】
また、図８のフローチャートにおけるＳ２１４において、充填パッド９８の移動を開始するときの加速度は、大きすぎると充填パッド９８がインク供給口２５から離れて密閉が解除される際に、インクが飛散する可能性がある。実験によれば、１０ｍ／ｓ2以下であることが望ましく、本実施形態では５ｍ／ｓ2とした。
【００７３】
図８のフローチャートにおけるＳ２１５とＳ２１６において、液柱６４を切断するための減速度および停止位置の設定は、第１実施形態と同様である。充填パッド９８が一時的に停止する停止位置は、インク吸蔵部材３４からの距離が３ｍｍ以内（インク供給口２５より内側）であることが望ましく、本実施形態では、停止位置を、インク吸蔵部材３４からの距離が３ｍｍの位置とした。また、この停止位置において減速度の設定のために実験したところ、減速度が１０ｍ／ｓ2以上であれば液柱６４は最終的に切断された。この結果から、本実施形態では、減速度を１２ｍ／ｓ2に設定している。
【００７４】
また、図８のフローチャートにおけるＳ２１６の停止時間については、実験によると上記減速度および停止位置の設定において、停止時間は０．３秒以上を確保できれば液柱は切断される。この結果から、全体のインク充填の効率を考慮して停止時間は０．５秒とした。
【符号の説明】
【００７５】
５２  充填ノズル
５６  サーボモータ
１００  液体充填装置
【図１】
2017013431.tif 000003
【図２】
2017013431.tif 000004
【図３】
2017013431.tif 000005
【図４】
2017013431.tif 000006
【図５】
2017013431.tif 000007
【図６】
2017013431.tif 000008
【図７】
2017013431.tif 000009
【図８】
2017013431.tif 000010
【図９】
2017013431.tif 000011
【図１０】
2017013431.tif 000012