JP4879463B2

JP4879463B2 - インク充填方法

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Publication number: JP4879463B2
Application number: JP2004076626A
Authority: JP
Inventors: 豊紀佐々木
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2024-03-17
Also published as: JP2005262563A

Description

本発明は、インクカートリッジにインクを充填するためのインク充填方法に関する。

記録用紙に向けてノズルからインクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタにおいては、着脱可能なインクカートリッジを備えているものがある。このインクカートリッジは、インクが消費されると新しいものに交換されて破棄されるのが一般的である。これによると、インクジェットプリンタに対するインクの補充を簡単に行うことができるが、インクの補充を行うたびにカートリッジが破棄されるため、ランニングコストが高くなるという問題がある。そこで、インクが消費されたインクカートリッジの壁にドリルで孔を空け、その孔からインクを再充填する技術が知られている（特許文献１）。

特許第３４５３５６２号公報（図４６）

上述した技術によると、ドリル等を用いてインクカートリッジの側壁に孔を空け、インク充填後に空けた孔を封止することになる。孔空け作業や封止作業が不正確であると封止したところからインク漏れが生じることがあるため、これらの作業は慎重に行わなければならず、作業者にとって煩雑である。

そこで、本発明の主たる目的は、インクカートリッジにインクを簡単に充填することができるインク充填方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明のインク充填方法は、内部にインクを貯留しているインク室と、前記インク室に貯留されているインクを流出させるインク流出流路と、前記インク室を大気に連通させる大気連通路と、前記インク室にインクを流入させるインク流入流路と、前記インク流出流路を開閉するインクバルブと、前記大気連通路を開閉する大気バルブと、前記インク室と前記インク流入流路とを隔離するとともにこれらを連通する開口が形成された壁と、前記インク流入流路内に配置されるとともに前記壁の前記開口が形成された部分に密着することで前記インク流入流路を封止している弾性部材とを備えているインクカートリッジに対してインクを充填するためのインク充填方法であって、前記インク室にインクが充填されたときに、前記大気連通路にインクが流れ込まないように前記インクカートリッジを配置する配置工程を備え、前記配置工程の後に、前記大気バルブを開くバルブ操作工程を備え、前記操作工程の後に、前記インク流入流路内において、前記弾性部材を前記壁の前記開口が形成された前記部分から離隔させる離隔工程を備え、前記離隔工程の後に、インクを注入するためのインク注入管が前記弾性部材を貫通して、少なくとも前記インク注入管に設けられたインク吐出口が前記弾性部材よりも前記インク室側に位置するように前記インク注入管を配置するインク注入準備工程を備え、前記インク注入準備工程の後に、前記インク注入管から前記インク室にインクを注入するインク注入工程を備え、前記インク注入工程の後に、前記開口を封止するように前記弾性部材を配置する封止工程を備えており、前記インク注入準備工程においては、前記インク注入管を露出させる前記弾性部材の表面領域と、前記封止工程において前記開口を封止する前記弾性部材の表面領域とが異なるように前記インク注入管を配置することを特徴とする。

本発明においては、前記離隔工程の後で前記インク注入準備工程の前に、前記大気バルブを介して前記インク室内の空気を吸引して前記インク室内を減圧する減圧工程をさらに備えていてもよい。

本発明によると、インクカートリッジを加工することなく簡単にインクタンクにインクを充填することができる。また、インクを充填することでインクカートリッジを再利用することができるため、ランニングコストを低減することができる。

本発明の第１の実施の形態について説明する。第１の実施の形態は、４色のインクを吐出可能なインクジェットプリンタに装着されるインクカートリッジに本発明を適用したものである。

まず、インクジェットプリンタについて簡単に説明する。
図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、記録用紙Ｐに対してシアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｋ）の４色のインクを吐出するノズル２ａを備えたインクジェットヘッド２と、４色のインクを夫々貯留する４つのインクカートリッジ３（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）が装着されるカートリッジ装着部としての４つのホルダ４（４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ）と、インクジェットヘッド２をガイド９に沿って一方向（紙面に対して垂直方向）に直線的に往復移動させるキャリッジ移動機構５と、記録用紙Ｐをインクジェットヘッド２の移動方向に対して垂直で且つインクジェットヘッド２のインク吐出面に平行な方向に搬送する搬送機構６と、インクジェットヘッド２内のエアや高粘度化したインクを吸引するパージ機構７等を備えている。

このインクジェットプリンタ１においては、インクジェットヘッド２がキャリッジ移動機構５により図１の紙面垂直方向に往復駆動されつつ、記録用紙Ｐが搬送機構６により図１の左右方向に搬送される。これに連動して、インクカートリッジ３が装着されたホルダ４から供給チューブ１０を介してインクジェットヘッド２のノズル２ａにインクが供給されるとともに、記録用紙Ｐに向けてノズル２ａからインクが吐出されて、記録用紙Ｐが印刷される。

また、パージ機構７は、インク吐出面に対して接近／離隔する方向に移動可能で且つインクジェットヘッド２にインク吐出面を覆うように装着可能なパージキャップ１１と、ノズル２ａからインクを吸引する吸引ポンプ７ａを備えている。そして、インクジェットヘッド２が記録用紙Ｐに印刷可能な印刷範囲外にあるときに、吸引ポンプ７ａにより、インクジェットヘッド２内に混入したエアや、あるいは、揮発しやすい成分が蒸発して高粘度化したインクをノズル２ａから吸引することが可能になっている。

４つのホルダ４ａ〜４ｄは一列に並べて設けられており、これら４つのホルダ４ａ〜４ｄには、シアン、イエロー、マゼンタ及びブラックのインクを貯留する４つのインクカートリッジ３ａ〜３ｄが夫々装着される。ホルダ４の底部において、後述のインクカートリッジ３のインク供給弁２１と大気導入弁２２に夫々対応する位置には、インク供給管１２と大気導入管１３（図４参照）が夫々立設されている。また、ホルダ４には、インクカートリッジ３内のインク残量を検出する為の光学式のセンサ１４も設けられている。このセンサ１４は、同じ高さ位置でインクカートリッジ３を両側から挟み込むように相対向して取り付けられた発光部１４ａ及び受光部１４ｂを有し、発光部１４ａからの光が後述のインクカートリッジ３内に設けられたシャッター機構２３により遮断されたか否かを検出して、インクジェットプリンタ１の全体の制御を司る制御装置（図示省略）に出力する。

次に、インクカートリッジ３について詳細に説明する。尚、４種類のインクを夫々貯留するインクカートリッジ３ａ〜３ｄは同じ構造を有するため、そのうちの１つについて説明する。

図２〜図４に示すように、インクカートリッジ３は、インクを貯留するカートリッジ本体２０と、カートリッジ本体２０内のインクをインクジェットヘッド２へ供給するインク供給流路を開閉可能なインク供給弁（インクバルブ）２１と、外部からカートリッジ本体２０内に大気を導入する大気導入路を開閉可能な大気導入弁（大気バルブ）２２と、インク残量を検出するセンサ１４の発光部１４ａからの光を遮断するシャッター機構２３と、カートリッジ本体２０の下端部を覆うキャップ２４とを備えている。

カートリッジ本体２０は、光透過性を有する合成樹脂で形成されている。図４に示すように、カートリッジ本体２０内には水平に延びる仕切壁３０が一体形成されており、この仕切壁３０によりカートリッジ本体２０の内部空間が、上側のインク室（インクタンク）３１と下側の２つの弁収容室（インク流出流路）３２及び弁収容室（大気連通路）３３とに仕切られている。インク室３１内には各色のインクが充填され、２つの弁収容室３２，３３には、インク供給弁（インクバルブ）２１と大気導入弁（大気バルブ）２２とが夫々収容されている。

図２（ｂ）に示すように、カートリッジ本体２０の側壁部の高さ方向の略中央の位置には、やや外側へ突出する突出部３４が形成されている。この突出部３４内の空間には、後述のシャッター機構２３の遮光板６０が配置される。そして、インクカートリッジ３がホルダ４に装着されている状態では、突出部３４はセンサ１４の発光部１４ａと受光部１４ｂに挟まれるようになっている。また、カートリッジ本体２０の上端部には蓋部材３５が溶着されており、カートリッジ本体２０内のインク室３１が蓋部材３５により閉塞されている。

２つの弁収容室３２，３３の間には、図４に示すように、空のインクカートリッジ３のインク室３１内にインクを注入する為のインク注入孔３６が形成されており、上端側面の開口３６ａを介してカートリッジ本体２０内のインク室３１と連通しているとともに、下端の開口３６ｂを介して外部と連通している。そして、インク注入孔３６の上端には、合成ゴム製の栓部材（弾性部材）３７が圧入されている。栓部材３７は筒形状を有しており、その周面領域で開口３６ａを封止している。

インク供給弁２１が収容されている弁収容室３２の天井部を構成する仕切壁３０の部分には、下方へ突出する筒状部３８が一体形成されており、筒状部３８の下端には、筒状部３８内に形成された連通路を塞ぐ薄膜部３９が設けられている。一方、大気導入弁２２が収容されている弁収容室３３の天井部を構成する仕切壁３０の部分には、上方及び下方へ夫々突出する２つの筒状部４０，４１が一体形成され、下側の筒状部４１の下端には、筒状部４０，４１内に形成された連通路を塞ぐ薄膜部４２が設けられている。さらに、筒状部４０の上側には、インク室３１の上端部まで延びる筒部材４３が設けられている。

図４、図５に示すように、インク供給弁２１は、合成ゴム等で略円筒形に形成され弾力性を有する弁本体４５と、この弁本体４５内に収納された合成樹脂製の弁体４６とを備えている。弁本体４５は、上側（インク室が３１側）から順に並ぶ、付勢部４７、弁座部４８及び嵌合部４９が一体形成されて構成されている。

弁座部４８の上面（インク室３１側の端面）には、弁体４６の下面が当接するようになっており、弁座部４８の軸心側の部分には上下方向に延びる貫通孔４８ａが形成されている。嵌合部４９には、貫通孔４８ａに連通し且つ下方へ延びる誘導孔４９ａが形成されている。この誘導孔４９ａは、下方ほど径が大きくなる末広がりの形状に形成されている。誘導孔４９ａの周囲には、環状の溝４９ｂが形成されており、誘導孔４９ａを形成する壁部が、誘導孔４９ａが拡径する方向に容易に弾性変形できるようになっている。従って、誘導孔４９ａにインク供給管１２が挿入されたときに、誘導孔４９ａとインク供給管１２との密着性を向上させてインク漏れを極力防止できる。また、誘導孔４９ａに対してインク供給管１２が傾斜した状態あるいはずれた状態で挿入された場合でも、誘導孔４９ａが拡径する方向に壁部が変形するため、インク供給管１２が誘導孔４９ａに確実に挿入される。

付勢部４７は、弁座部４８の外周側部分からインク室３１側へ立ち上がった円筒形状の側壁部４７ａと、この側壁部４７ａの上端から径方向内側に一体的に張り出した張出部４７ｂとを有する。張出部４７ｂの下面は弁体４６に当接しているので側壁部４７ａ及び張出部４７ｂの弾性力により、弁体４６は下方に付勢されている。さらに、張出部４７ｂの内側には開口４７ｃが形成されており、一体形成された側壁部４７ａと張出部４７ｂが容易に弾性変形できるように構成されている。

図５、図６に示すように、弁体４６は、弁座部４８に当接する底部５０と、この底部５０の外周側部分からインク室３１側に延びる円筒状の弁側壁部５１と、底部５０の中心部から弁側壁部５１よりもさらにインク室３１側に突出した破断部５２とを有する。

底部５０の下面（弁座部４８と対向する端面）には、弁座部４８側に突出する環状突起５０ａが形成されている。そして、付勢部４７により弁体４６が弁座部４８側に付勢され、環状突起５０ａが弁座部４８の上面に密着している状態では、弁座部４８の貫通孔４８ａが弁体４６により閉塞されて、インク供給流路が閉止されている。さらに、底部５０の、環状突起５０ａよりも外周側で且つ弁側壁部５１よりも内周側の部分における周方向等分位置には、弁体４６の上側の空間と下側の空間とを連通させる複数（例えば、８つ）の連通路５３が形成されている。

図５、図６に示すように、破断部５２は、平面視で十字形状に組み合わされた４つの板部材５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄで構成されており、底部５０の略中心部に立設されている。また、４つの板部材５２ａ〜５２ｄの間には上下方向に延びる溝５４が夫々形成されている。そして、破断部５２は、張出部４７ｂの内側の開口４７ｃを通って上方へ突出しており、図４に示すように、その先端は薄膜部３９よりも少し下方の位置に配置されている。

インクカートリッジ３がホルダ４に装着されるときには、ホルダ４に設けられたインク供給管１２が誘導孔４９ａ内に挿入される。すると、インク供給管１２の先端により付勢部４７の付勢力に抗して弁体４６が押し上げられ、弁体４６が付勢部４７を変形させながら上方へ移動して、弁体４６の環状突起５０ａが弁座部４８から離隔する。このとき、上方へ移動した弁体４６の破断部５２の先端により薄膜部３９が破断されるため、図４、図５（ｂ）に示すように、インク室３１内のインクが筒状部３８内の連通路を介して弁収容室３２内に流入する。さらに、弁体４６の連通路５３を介してインク供給管１２からインクがインクジェットプリンタ１側に供給される。

大気導入弁２２は、図５に示すインク供給弁２１と同様に、弁本体４５と、この弁本体４５内に収納された弁体４６とを備えている。即ち、弁本体４５の弁座部４８に、付勢部４７により下方へ付勢された弁体４６が密着して、弁体４６が貫通孔４８ａを塞ぐように構成されている。そして、インクカートリッジ３がホルダ４に装着されるときには、弁本体４５に形成された誘導孔４９ａに大気導入管１３が挿入され、弁体４６が上方へ移動して破断部５２により筒状部４１の薄膜部４２が破断される。すると、外部の大気が大気導入管１３から弁体４６の連通路５３を介して弁収容室３３内に流入し、さらに、筒状部４０，４１及び筒部材４３の内部通路を介してインク室３１の上部に大気が導入される。

図４に示すように、シャッター機構２３は、インク室３１の下側の空間に設けられており、光を透過しない遮光板６０と、中空状のフロート６１と、遮光板６０とフロート６１とを連結する連結部材６２と、仕切壁３０の上側に設けられ連結部材６２を枢支する支持台６３とを備えている。遮光板６０とフロート６１は連結部材６２の両端部に夫々設けられており、連結部材６２は支持台６３の枢支点を中心に、図４の紙面に平行な鉛直面内で揺動可能に配設されている。

遮光板６０は、前記鉛直面に平行で且つ所定の面積を有する薄板状の部材である。ところで、インクカートリッジ３がホルダ４に装着された状態では、ホルダ４に設けられたセンサ１４の発光部１４ａ及び受光部１４ｂは、カートリッジ本体２０の側壁部に形成された突出部３４と等しい高さに位置する。そして、遮光板６０が突出部３４内の空間に位置するときには、遮光板６０は、センサ１４の発光部１４ａから、透光性のカートリッジ本体２０の壁部及びインク室３１のインクを透過してきた光を遮断するようになっている。フロート６１は、その内部に空気が満たされた円筒形状の部材であり、フロート６１全体の比重はインク室３１内のインクの比重よりも小さくなっている。

従って、インク室３１内のインク残量が多く、連結部材６２の一端に設けられたフロート６１の全体がインク中に位置する状態では、浮力によりフロート６１が浮いて、他端に設けられた遮光板６０が、突出部内の発光部１４ａからの光を遮断する位置（図４の実線の位置）に位置する。しかし、インク室３１内のインク残量が少なくなり、フロート６１の一部がインクの液面から露出すると、フロート６１に作用する浮力が小さくなってフロート６１が下降する。すると、遮光板６０は突出部３４内よりも上方の、遮光板６０が発光部１４ａからの光を遮断しない位置（図４の鎖線の位置）に移動するため、発光部１４ａからの光が遮光板６０により遮断されず、インク室３１内のインクを透過して受光部１４ｂに受光されるようになる。このようにして、センサ１４によりインク室３１内のインクの残量が少ない状態が検出される。

図２〜図４に示すように、キャップ２４は、カートリッジ本体２０の下端部を覆った状態で、超音波溶着等によりカートリッジ本体２０に固着されている。キャップ２４の底部において、インク供給弁２１及び大気導入弁２２と夫々対応する位置には、下方へ突出する２つの環状突起６５が夫々形成されており、インクカートリッジ３を机上に置いたときなどに、インク供給弁２１や大気導入弁２２の入口付近のインクが机の表面等に付着しにくくなっている。

次に、インクが消費されてインク室３１が空になったインクカートリッジ３にインクを充填するインク充填方法について図７〜図１１を参照して説明する。まず、図７に示すように、インク室３１が空になったインクカートリッジ３をホルダ４から取り外す。インク室３１にインクが充填されたときに筒部材４３を介して弁収容室３３にインクが流れこまないように、インクカートリッジ３を、筒部材４３のインク室３１と連通する側の開口部を上にして配置する（配置工程）。次に、図８に示すように、大気導入弁２２の誘導孔４９ａに別途用意した大気連通管１３ａを矢印１０１の方向に挿入して大気導入弁２２を開く（バルブ操作工程）。さらに、インク注入孔３６の開口３６ａを封止するように配置されている栓部材３７を、開口３６ａから矢印１０２の方向に離隔させて開口３６ｂ近傍に配置する（離隔工程）。

次に、図９に示すように、インク注入器の注入針７５を、注入針７５が栓部材３７の平面領域から露出するように栓部材３７に対して矢印１０３の方向に挿入する。このとき、注入針７５の先端部近傍に形成されているインク吐出口７５ａが栓部材３７に対してインク室３１側に位置するまで注入針７５を挿入する（インク注入準備工程）。次に、インク注入器を作動させてカートリッジ本体２０に対するインクの注入を開始する。図１０に示すように、注入されたインクは注入針７５の内部通路を通って栓部材３７を越え、インク吐出口７５ａからインク注入孔３６内に吐出される。さらに、注入されたインクはインク注入孔３６の開口３６ａからインク室３１内に流れていく（矢印１０４）。このとき、矢印１０５に示すように、注入されたインクの量に対応して、インク室３１内の空気が大気導入弁２２及び大気連通管１３ａを通って外部に排出される。インク室３１にインクが満たされると、インク注入器によるインクの注入を停止する（インク注入工程）。このときのインク充填量は、インク室３１内における筒部材４３の開口部にインクの液面が近接する程度の量であって、次の封入工程でインクの液面が上昇しても開口部を乗り越えない量である。

次に、図１１に示すように、注入針７５を栓部材３７から引き抜く。このとき、注入針７５が挿入されることにより形成された栓部材３７の貫通孔は自己が有する弾性力により閉じられる。その後、開口３６ｂ近傍に配置した栓部材３７を、周面で開口３６ａを封止するように矢印１０６の方向にインク注入孔３６の上端に移動する（封入工程）。開口３６ａの封止が完了したら大気導入弁２２の誘導孔４９ａから大気連通管１３ａを引き抜いて大気導入弁２２を閉じインクの充填を完了する。

以上説明した、第１の実施の形態によると、カートリッジ本体２０を加工することなく簡単にインク室３１にインクを充填することができる。また、カートリッジ本体２０に繰り返しインクを充填することができるため、カートリッジ本体２０を再利用してランニングコストを低減することができる。

さらに、第１の実施の形態によると、離隔工程により栓部材３７を開口３６ａから離隔するため、栓部材３７対してインク室３１側のインク注入孔３６にインクを簡単に注入することができる。

加えて、第１の実施の形態によると、栓部材３７において、周面領域で開口３６ａを封止し、平面領域にインク注入器の注入針７５が露出するため、注入針７５が何度も挿入されて栓部材３７の平面領域が疲労したときでも、疲労していない周面領域でインク注入孔３６からのインクの漏れを防止することができる。これにより、インクカートリッジ３のインク充填回数を増やすことができ、ランニングコストをさらに低減することができる。

またさらに、大気連通管１３ａの引き抜きは、栓部材３７の封入工程後に行われているので、カートリッジ本体２０内にノズル２ａにおけるインクのメニスカスを不安定にする圧力が残らない。これにより、インクの安定な供給に寄与している。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。尚、第２の実施の形態においては、インクの充填方法のみが第１の実施の形態と異なるため、使用されるインクカートリッジ３の構成については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

インクが消費されてインク室３１が空になったインクカートリッジ３にインクを充填するインク充填方法について図１２〜図１４を参照して説明する。まず、図１２に示すように、インク室３１が空になったインクカートリッジ３をホルダ４から取り外す。第１の実施の形態と同様に、インクカートリッジ３を、筒部材４３の開口部を上にして配置する（配置工程）。取り外したインクカートリッジ３の大気導入弁２２の誘導孔４９ａに他端にポンプ９１が接続されているポンプ管９１ａの反対側端部を矢印１０１Ａの方向に挿入して大気導入弁２２を開く（バルブ操作工程）。また、インク注入孔３６の開口３６ａを封止するように配置されている栓部材３７を、開口３６ａから矢印１０２Ａの方向に離隔させて開口３６ｂ近傍に配置する（離隔工程）。そして、ポンプ９１を駆動してインク室３１内の空気を吸引し、所定の圧力まで減圧する（減圧工程）。インク室３１の減圧を完了したらポンプ管９１ａを誘導孔４９ａから引き抜く。

次に、図１３に示すように、図示しない充填用インクタンクに接続された注入針７５Ａを、注入針７５Ａが栓部材３７の平面領域から露出するように栓部材３７に対して矢印１０３Ａの方向に挿入する。このとき、注入針７５Ａの先端部近傍に形成されているインク吐出口７５ａＡが栓部材３７に対してインク室３１側に位置するまで注入針７５Ａを挿入する（インク注入準備工程）。インク室３１が減圧されているため、図１４に示すように、充填用インクタンク内のインクは注入針７５Ａの内部通路を通って栓部材３７を越え、インク吐出口７５ａＡからインク注入孔３６内に吐出される。さらに、注入されたインクはインク注入孔３６の開口３６ａからインク室３１内に流れていく（矢印１０４Ａ）。インク室３１にインクが満たされると、インク室３１内が所定の圧力に達するとともに、インクの注入が停止する（インク注入工程）。本実施の形態では、インク室３１内が負圧状態のままインク注入を停止している。

次に、栓部材３７から注入針７５Ａを引き抜く。このとき、注入針７５Ａが挿入されることにより形成された栓部材３７の貫通孔は自己が有する弾性力により閉じられる。その後、開口３６ｂ近傍に配置した栓部材３７を、開口３６ａを封止するように矢印１０６の方向にインク注入孔３６の上端に移動して（封入工程）インクの充填を完了する。

以上説明した、第２の実施の形態によると、カートリッジ本体２０を加工することなく簡単にインク室３１にインクを充填することができる。

また、本実施の形態では、インク注入の停止をインク室３１内が依然負圧の状態で行っている。これにより、インク中への空気の溶存を抑制することができ、長期的にインクの吐出特性を安定に保つことに寄与する。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。尚、第３の実施の形態においては、インクの充填方法のみが第１の実施の形態と異なるため、使用されるインクカートリッジ３の構成については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

インクが消費されてインク室３１が空になったインクカートリッジ３にインクを充填するインク充填方法について図１５〜図１９を参照して説明する。まず、図１５に示すように、インク室３１が空になったインクカートリッジ３をホルダ４から取り外す。インク室３１にインクが充填されたときに弁収容室３２にインクが流れ込まないように、取り外したインクカートリッジ３を、弁収容室３２を上にして配置する（配置工程）。次に、図１６に示すように、インク供給弁２１の誘導孔４９ａに別途用意した大気連通管１３ａＢを矢印１０１Ｂの方向に挿入してインク供給弁２１を開く（バルブ操作工程）。また、インク注入孔３６の開口３６ａを封止するように配置されている栓部材３７を、開口３６ａから矢印１０２Ｂの方向に離隔させて開口３６ｂ近傍に配置する（離隔工程）。

次に、図１７に示すように、インク注入器の注入針７５を、注入針７５が栓部材３７の平面領域から露出するように栓部材３７に対して矢印１０３Ｂの方向に挿入する。このとき、注入針７５の先端部近傍に形成されているインク吐出口７５ａが栓部材３７に対してインク室３１側に位置するまで注入針７５を挿入する（インク注入準備工程）。次に、インク注入器を作動させてインク室３１に対するインクの注入を開始する。図１８に示すように、注入されたインクは注入針７５の内部通路を通って栓部材３７を越え、インク吐出口７５ａからインク注入孔３６内に吐出される。さらに、インク吐出口７５ａから吐出されたインクはインク注入孔３６の開口３６ａからインク室３１内に流れていく（矢印１０４Ｂ）。このとき、矢印１０５Ｂに示すように、注入されたインクの量に応じて、インク室３１内の空気がインク供給弁２１を通って外部に排出されていく。インク室３１にインクが満たされると、インク注入器によるインクの注入を停止する（インク注入工程）。

次に、図１９に示すように、栓部材３７から注入針７５を引き抜く。このとき、注入針７５が挿入されることにより形成された栓部材３７の貫通孔は自己が有する弾性力により閉じられる。その後、開口３６ｂ近傍に配置した栓部材３７を、開口３６ａを封止するように矢印１０６Ｂの方向にインク注入孔３６の下端に移動する（封入工程）。開口３６ａの封止が完了したらインク供給弁２１の誘導孔４９ａから大気連通管１３ａＢを引き抜いてインク供給弁２１を閉じインクの充填を完了する。

以上説明した、第３の実施の形態によると、カートリッジ本体２０を加工することなく簡単にインク室３１にインクを充填することができる。本実施の形態では、インクを大気連通管１３ａＢから流出してくる程に注入することで、インク室３１内の容積のほぼ全体をインクで満たすことができ、充填効率が高い。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。尚、第４の実施の形態においては、インクの充填方法のみが第１の実施の形態と異なるため、使用されるインクカートリッジ３の構成については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

インクが消費されてインク室３１が空になったインクカートリッジ３にインクを充填するインク充填方法について図２０及び図２１を参照して説明する。まず、インク室３１が空になったインクカートリッジ３をホルダ４から取り外す。インクが充填されたときにインク注入孔３６にインクが流れ込まないように、取り外したインクカートリッジ３をインク注入孔３６の開口３６ａを上にして配置する（配置工程：図１５参照）。次に、図２０に示すように、インク注入孔３６の開口３６ａを封止するように配置されている栓部材３７を、開口３６ａから矢印１０２Ｃの方向に離隔させて開口３６ｂ近傍に配置する（離隔工程）。

次に、大気と連通させるための連通針１３Ｃを、連通針１３Ｃが栓部材３７の平面領域から露出するように栓部材３７に対して矢印１０１Ｃの方向に挿入する。このとき、連通針１３Ｃの先端部近傍に形成されている連通口１３ａＣが栓部材３７に対してインク室３１側に位置するまで連通針１３Ｃを挿入する。また、インク注入器の注入針７５を、注入針７５が栓部材３７の平面領域から露出するように栓部材３７に対して矢印１０３Ｃの方向に挿入する。このとき、注入針７５の先端部近傍に形成されているインク吐出口７５ａが栓部材３７に対してインク室３１側に位置するまで注入針７５を挿入する（インク注入準備工程）。次に、インク注入器を作動させてインク室３１に対するインクの注入を開始する。図２１に示すように、注入されたインクは注入針７５の内部通路を通って栓部材３７を越え、インク吐出口７５ａからインク注入孔３６内に注入される。さらに、このように注入されたインクはインク注入孔３６の開口３６ａからインク室３１内に流れていく（矢印１０４Ｃ）。このとき、矢印１０５Ｃに示すように、注入されたインクの量に応じて、インク室３１内の空気が連通針１３Ｃの内部通路を通って外部に流れていく。インク室３１にインクが満たされると、インク注入器によるインクの注入を停止する（インク注入工程）。

次に、栓部材３７から連通針１３Ｃ及び注入針７５を引き抜く。このとき、連通針１３Ｃ及び注入針７５が挿入されることにより形成された栓部材３７の貫通孔は自己が有する弾性力により閉じられる。その後、開口３６ｂ近傍に配置した栓部材３７を、開口３６ａを封止するようにインク注入孔３６の下端に移動してインクの充填を完了する（封入工程：図１９参照）。

以上説明した、第４の実施の形態によると、カートリッジ本体２０を加工することなく簡単にインク室３１にインクを充填することができる。

また、本実施の形態では、インクの注入時に連通口１３ａＣを栓部材３７の近傍に配置し、インク吐出口７５ａは開口３６ａの近傍に配置することが好適である。これにより、インク室３１内へのインク注入量を増やすことができる。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。尚、第５の実施の形態においては、インクの充填方法のみが第１の実施の形態と異なるため、使用されるインクカートリッジ３の構成については第１の実施の形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

インクが消費されてインク室３１が空になったインクカートリッジ３にインクを充填するインク充填方法について図２２を参照して説明する。まず、インク室３１が空になったインクカートリッジ３をホルダ４から取り外す。インクが充填されたときにインク注入孔３６にインクが流れ込まないように、取り外したインクカートリッジ３をインク注入孔３６の開口３６ａを上にして配置する（配置工程：図１５参照）。次に、図２２に示すように、インク注入孔３６の開口３６ａを封止するように配置されている栓部材３７を除去する（弾性部材除去工程）。そして、栓部材３７が除去されたインク注入孔３６の開口３６ｂから、充填用インクタンク９２に貯溜されたインクを直接注入する。注入されたインクはインク注入孔３６の開口３６ａからインク室３１内に流れ落ちていく（インク注入工程）。次に、栓部材３７を、開口３６ａを封止するようにインク注入孔３６の上端に配置してインクの充填を完了する（封止工程：図１９参照）。尚、この栓部材３７は除去したものを再び使用してもよいし、新しいものを使用してもよい。

以上説明した、第５の実施の形態によると、カートリッジ本体２０を加工することなく簡単にインク室３１にインクを充填することができる。

第１〜第５の実施の形態においては、インク注入孔３６が筒形状を有する構成であるが、インク注入孔の形状はこれに限定されるものではない。以下、インク注入孔の変形例について図２３を参照して説明する。

図２３に示すように、２つの弁収容室３２，３３の間には、空のインク室３１内にインクを注入する為の上下に延びるインク注入孔３６Ｅが形成されている。図２４に示すように、このインク注入孔３６Ｅの途中部には段付き部３６ｃＥが形成されており、この段付き部３６ｃＥを境にして、インク注入孔３６Ｅは、入口側の大径孔部３６ｄＥとこの大径孔部３６ｄＥよりも小径の小径孔部３６ｅＥとに分けられている。大径孔部３６ｄＥも小径孔部３６ｅＥも孔径の変化しないストレート形状に形成されている。

インク注入孔３６Ｅの小径孔部３６ｅＥの先端部において、側壁面と奥端面とが交差する稜部近傍には、インク注入孔３６Ｅとカートリッジ本体２０内に形成されたインク室３１とを連通させる開口３６ａＥが形成されている。そして、インク注入孔３６Ｅの小径孔部３６ｅＥには、合成ゴム製の弾力性を有する栓部材３７Ｅが圧入されており、栓部材３７Ｅの上端面が小径孔部３６ｅＥの奥端面に当接している。従って、栓部材３７Ｅにより、先端部の隅の位置に形成された開口３６ａＥが確実に封止されている。

この変形例によると、インク充填時の封止工程において、栓部材３７Ｅを小径孔部３６ｅＥに移動させたときに、栓部材３７Ｅの外周が圧迫されるため、注入針７５が何度も挿入されて栓部材３７Ｅの挿入部位に隙間が生じるようなことがあっても、栓部材３７Ｅの密度を高めて確実に開口３６ａＥを封止することができる。

この変形例において、栓部材３７Ｅによる密閉性をより向上するという観点からは、小径孔部３６ｅＥの先端部を先細りの円錐台形状に形成することが有効である。

尚、第１から第５の実施の形態や変形例においても、長期保存性に優れ安定なインクの吐出特性を備えたインクカートリッジを提供するという観点からは、インクの充填が完了した後において、インク供給弁２１あるいは大気導入弁２２の少なくとも一方を開放して、インク室３１内をさらに負圧にまで減圧する工程を共通して加えることが好ましい。これにより、インク室３１内や各流路内に残留する空気の大部分を除去することができるとともに、空気がインク中に溶存しにくくなるので、長期間保存後に使用する場合でも、脱気されて気泡発生のない状態のインクをインクジェットヘッド２に供給することができる。

以上、第１〜第５の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、第１の実施の形態においては、インク注入孔３６において栓部材３７が開口３６ａと開口３６ｂとの間で移動可能な構成となっているが、このような構成に限定されるものではなく、栓部材３７が移動しない構成でもよい。

また、第１の実施の形態においては、栓部材３７の周面領域で開口３６ａを封止し、栓部材３７の平面領域から注入針７５が露出する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、栓部材３７の周面領域で開口３６ａを封止し、栓部材３７の周面領域から注入針７５が露出する構成でもよいし、栓部材３７の平面領域で開口３６ａを封止し、栓部材３７の平面領域から注入針７５が露出する構成でもよい。

さらに、第１の実施の形態では、インク注入準備工程において、注入針７５の端部近傍に形成されているインク吐出口７５ａが栓部材３７に対してインク室３１側に位置するように注入針７５を挿入する構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、インク吐出口７５ａが直接インク室３１に位置するように注入針７５を挿入する構成でもよい。

本発明の第１の実施の形態に係るインク充填方法が施されるインクカートリッジが装着されたインクジェットプリンタの概略構成図である。図１に示すインクカートリッジを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は底面図である。図１に示すインクカートリッジを下方から見た斜視図である。図２（ｂ）のIV-IV線断面図である。図４に示すインク供給弁の断面図であり、（ａ）は閉弁した状態の図、（ｂ）は開弁した状態の図である。図４に示す弁体の斜視図である。本発明の第１の実施の形態に係るインク充填方法の配置工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るインク充填方法のバルブ操作工程及び離隔工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入準備工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るインク充填方法の封止工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るインク充填方法の離隔工程、及び減圧工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入準備工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るインク充填方法の配置工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るインク充填方法のバルブ操作工程及び離隔工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入準備工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第３の実施の形態に係るインク充填方法の封止工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第４の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入準備工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第４の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。本発明の第５の実施の形態に係るインク充填方法のインク注入工程におけるインクカートリッジの状態を示した断面図である。第１〜第６の実施の形態におけるインクカートリッジの変形例を示した断面図である。図２３に示す円形部の拡大図である。

符号の説明

３インクカートリッジ
２０カートリッジ本体
２１インク供給弁
２３大気導入弁
３１インク室
３６インク注入孔
３６ａ開口
３６ｄ先端部
３７栓部材
７５注入針
７５ａインク吐出口

Claims

内部にインクを貯留しているインク室と、前記インク室に貯留されているインクを流出させるインク流出流路と、前記インク室を大気に連通させる大気連通路と、前記インク室にインクを流入させるインク流入流路と、前記インク流出流路を開閉するインクバルブと、前記大気連通路を開閉する大気バルブと、前記インク室と前記インク流入流路とを隔離するとともにこれらを連通する開口が形成された壁と、前記インク流入流路内に配置されるとともに前記壁の前記開口が形成された部分に密着することで前記インク流入流路を封止している弾性部材とを備えているインクカートリッジに対してインクを充填するためのインク充填方法であって、前記インク室にインクが充填されたときに、前記大気連通路にインクが流れ込まないように前記インクカートリッジを配置する配置工程を備え、前記配置工程の後に、前記大気バルブを開くバルブ操作工程を備え、前記操作工程の後に、前記インク流入流路内において、前記弾性部材を前記壁の前記開口が形成された前記部分から離隔させる離隔工程を備え、前記離隔工程の後に、インクを注入するためのインク注入管が前記弾性部材を貫通して、少なくとも前記インク注入管に設けられたインク吐出口が前記弾性部材よりも前記インク室側に位置するように前記インク注入管を配置するインク注入準備工程を備え、前記インク注入準備工程の後に、前記インク注入管から前記インク室にインクを注入するインク注入工程を備え、前記インク注入工程の後に、前記開口を封止するように前記弾性部材を配置する封止工程を備えており、前記インク注入準備工程においては、前記インク注入管を露出させる前記弾性部材の表面領域と、前記封止工程において前記開口を封止する前記弾性部材の表面領域とが異なるように前記インク注入管を配置することを特徴とするインク充填方法。
前記離隔工程の後で前記インク注入準備工程の前に、前記大気バルブを介して前記インク室内の空気を吸引して前記インク室内を減圧する減圧工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のインク充填方法。