JP3666537B2 - インクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録装置の筐体に着脱可能に収容されて記録ヘッドにインクを供給するインクカートリッジに関し、より詳細には可撓性のインク袋をハードケースに収容したインクカートリッジの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録装置は、インク供給源からインクの供給を受ける記録ヘッドを記録用紙の紙巾方向に往復動させて印刷する関係上、大量の印刷を行う記録装置にあっては、インク供給源を筐体に設置し、チューブを介して記録ヘッドにインクを供給する手法が採られている。
【０００３】
ところで、インクジェット式記録装置は、圧力発生室のインクを加圧してインク滴を発生させる関係上、インクに気泡が含まれていると、圧力が低下してインク滴の吐出性能も低下するため、溶存空気を排除したインクを必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、インクジェット式記録装置に使用するインクカートリッジのインク袋に効率的にインクを充填することができるインクカートリッジの製造方法を提案することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、このような課題を達成するために本発明においては、一辺に、予め封止されたインク供給口が形成され、対向する他方の辺が開口として形成されたインク袋を、前記インク供給口が下方となるようにセットして所定圧まで減圧する工程と、前記インク袋に規定量の脱気インクを注入するインク注入工程と、上端近傍を熱圧着により仮封止する仮封止工程と、押さえ板により一定厚になるまで前記インク袋を押さえて注入されたインクの液面よりも下方の位置を、切断によっても封止状態を維持できる程度の幅で熱圧着により本封止する工程と、前記本封止された領域の中央を切断する工程と、を備える。
【０００６】
【発明の実施の形態】
そこで以下に本発明の詳細を実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明のインクカートリッジのー実施例を示すものであって、インクを封入した可撓性を有する偏平なインク袋１と、これを収納するケース本体２と、蓋３とからなり、インクエンド検出手段に合わせてインクジェット記録装置の図示しないインクエンド検出器を作動させる検出片を形成したインクエンド検出板４とを収容して構成されている。
【０００７】
インク袋１０は、ガスバリヤー性を確保するためにアルミ箔を中間層として２枚のフィルム、例えば外側をナイロンフィルム、内側をポリエチレンフィルムにより挟み込んだアルミラミネートフィルムを２枚重ね合わせて、１つの短辺を除く３辺を熱溶着等で接合して袋に構成されている。また、残りの短辺にはプラスチック成形品からなるインク供給口５を形成するとともに、インク袋に剛性を与えるインク供給口形成部材６が熱溶着等によって取付けられている。インク供給口５は、その先端を記録装置のインクチューブの先端に設けられてたインク供給針と弾性的に係合するゴム等の弾性材料からなるセプタム７により封止されている。
【０００８】
次に上述したインクカートリッジの製造方法を説明する。
図２は、本発明に用いるインク注入装置の一実施例を示すものであって、図中符号１０は、減圧室で、一側を扉体１１により開閉可能に構成され、流路１２を介して真空ポンプ１３に接続されて所定の負圧まで減圧可能に構成されている。減圧室１０内には側面に水平方向に延びる袋支持棒１４が２本植設され、その下方には熱溶着手段１５、１５’及び袋押さえ板１６、１６’が配置され、さらに袋１７の開口部の上方には下端にインク供給針１８を備え、インク供給針１８を上下動させる針挿入部材１９を設けて構成されている。針挿入部材１９は、チューブ２０を介して分岐管２１に接続されている。
【０００９】
２２は、気液分離ユニットで、この実施例では中空糸束２３を液流路とするように上端と下端とをシリンダ２４に液密に固定し、またシリンダ２４を真空ポンプ２５に接続して中空糸の外周に負圧を作用させるように構成され、シリンダ２４の一端がチューブ２６によりインクタンク２７に接続され、また他端が止弁２８を介して分岐管２１に接続されている。
【００１０】
３０は、計量管で、シリンダ３１とピストン３２とにより構成され、上死点側がチューブ３３により分岐管２１接続されている。なお、図中符号３４は止弁を、また３５はインク圧送用のポンプをそれぞれ示す。
【００１１】
図３は、注入器の他の実施例を示すものであって、上述の実施例の気液分離ユニット２２の排出端の止弁２８と、チューブ２０の止弁３４との間に、インク袋１に注入すべきインク量を計量する分注器３６を設け、分注器３６により規定量を計量した段階で、大気開放弁３７を開放して大気圧との差圧により分注器３６のインクをインク袋１に落下させるものである。
【００１２】
次に、インク袋にインクを充填する工程を、図２に示したインク充填装置に基づいて説明する。
図４に示すように短辺側の一辺がインク供給口形成部材６が予め熱溶着されてインク供給口５が取付けられ、かつインク供給口５がセプタム７により封止され、また他方の短辺が開口として形成されて、開口近傍に複数の通孔１’ａ、１’ａが穿設されたインク袋１’を用意する。
【００１３】
インク袋１’の通孔１’ａ，１’ａを支持棒１４に挿入して上端を拡開した状態でインク袋１’をセットし、扉１１を閉める（図５（I））。ついで気液分離ユニット２２に連通する止弁２８を閉弁状態に、また止弁３４を開弁して、真空ポンプ１３を作動させて減圧室１０、チューブ２０、３３、及び計量管３０を所定の圧力まで減圧する（図５（II））。
【００１４】
所定の圧力まで減圧が進行した段階で、止弁３４を閉弁し、また止弁２８を開弁して所定量のインク３７を計量管３０に分注する（図６（I））。計量管３０に接近して気液分離ユニット２２が接続されているため、計量管３０には気液分離ユニット２２で脱気された直後のインクが流入する。
【００１５】
ついで、針挿入部材１９を降下させて注入針１８をインク袋１’の中に位置させ、また止弁３４を開弁して気液分離ユニット２２と遮断した状態で、止弁２８を閉弁して計量管３０のピストン３２を押圧して所定量のインク３７を排出すると、インク袋１’には所定量のインクが注入される（図６（II））。
【００１６】
インクの注入が終了した段階で、インク注入針１８を上方に待避させて押さえ板１６、１６’によりインク袋１’の側部を所定の厚みまで押さえてインクの液面を上昇させ（図７（I））、製品としてのインク量よりも若干多くなる位置を熱圧着具１５、１５’により挟んでインク袋１’を仮封止する（図７（II））。なお、この実施例ではインクの液面よりも下方を仮封止領域としているが、インクの液面よりも上部で、かつ封入される空気量が少ない位置を仮封止領域とするようにすると、後述するように本封止とにより余分に注入したインクを袋に封止することができる。
【００１７】
封止後、押さえ板１６、１６’、及び熱圧着具１５、１５’を後退させて、インク袋１’のインク３７に含まれている気泡Ｂが細くし絞られた仮封止部１’ｂに集合させ（図８（I））、再び、押さえ板１６、１６’により一定厚になるまでインク袋１’を押さえ、仮封止部１’ｂよりも下方の位置を熱圧着具１５、１５’により挟んで、仮封止部１’ｂをよりも広く、切断によっても封止状態を維持できる程度の幅ｗ（図９）で本封止する（図８（II））。
【００１８】
これにより、図９に示したように気泡が存在しないインク３７が本封止部１’ｃで封止される。また押さえ板１６、１６’により一定の厚みに形を整えた状態で、封止を行うから、一定の液面レベルで封止を行うことができ、封入インク量を高い精度で一定に保ことができる。
【００１９】
このようにして封止が終了した段階で、インク袋１’を取出して本封止部１’ｃの中央を切断線１’ｄとして切断すると、インク袋、及び上部の廃インクを収容し小袋１’ｅからのインクの漏洩を招くこと無く切断することができる。
【００２０】
最後に注入時に付着したインクを除去した後、ケース本体２に収容し、必要に応じてインクエンド検出板４を取付けて蓋体３で封止すると、インクカートリッジが完成する。
【００２１】
なお、上述の実施例においてはインク袋を押さえ板により一定の幅に成形し、かつインク液面よりも下方の位置で仮溶着を行うようにしているが、インク袋を整形すること無く、かつインク液面よりも上部を仮溶着部とするようにしても、実用上不都合は生じない。
【００２２】
ところで、インクジェット式記録装置が商業印刷等に利用されるようになると、大量のインクが消費されるため、インク袋の容積が大きくなり、記録装置の形式によってはインク袋の縦方向の長さと横方向の長さの比が３倍以上となるものがある。
【００２３】
このようなインク袋にあっては、インク注入工程において下方となる領域には大きな水頭圧が作用して伸びが生じ、封止領域に大きな張力が作用し、場合によっては破損を招くいう問題がある。
【００２４】
図１０はこのような問題に対処するための、インク注入装置であって、袋押さえ板３８、３８は、少なくともインク袋１”の長辺側の有効領域、つまりインクが充填された際の長さＬの１／２以上の長さＬ’を有し、インク袋１”の短辺側の長さＷの１／３以下の間隙Ｄを持たせ、望ましくは下端３８ａがインク袋１”の下端の封止領域よりも若干下方に位置するように配置され、対向する側（図中矢印Ｂで示す方向）に往復動可能に構成されている。
【００２５】
次にインク袋にインクを充填する工程について説明する。
インク袋１”の通孔１”ａ、１”ａを支持棒１４に挿入して上端を拡開した状態でインク袋１”をセットし、扉１１を閉め、気液分離ユニット２２に連通する止弁２８を閉弁状態に、また止弁３４を開弁して、真空ポンプ１３を作動させて減圧室１０、チューブ２０、３３、及び計量管３０を所定の圧力まで減圧する。所定の圧力まで減圧が進行した段階で、止弁３４を閉弁し、また止弁２８を開弁して所定量のインク３７を計量管３０に分注する（図１１（I））。
【００２６】
ついで、針挿入部材１９を降下させて注入針１８をインク袋１”の中に位置させ、また止弁３４を開弁して気液分離ユニット２２と遮断した状態で、止弁２８を閉弁して計量管３０のピストン３２を押圧して所定量のインク３７を排出すると、インク袋１”にインクが注入される。注入過程でインク袋１”の下部領域は注入されたインクの重量により膨張しようとするが、袋押さえ板３８、３８により下部領域の半分程度の領域を短辺の長さＷの１／３程度に規制される（図１１（II））。
【００２７】
封止領域よりも液面が上方に位置する程度までインクの注入が終了した段階で、袋押さえ板３８、３８をインク袋１”との接触を保持できる程度の振幅で幅方向（図中矢印Ｂ）に往復動させると、インク袋１”の各所に作用する水頭圧が変動してインク注入工程時の変形により生じた皺が取り除かれ、皺に隠れていた気泡がインク袋１”の上部に排出される（図１２（I））。
【００２８】
ついで、インク注入針１８を上方に待避させて袋押さえ板３８、３８にセットされている幅Ｄでインク袋１”の幅を規制した状態で、インクの液面よりも若干下方を熱圧着具１５、１５’により挟んでインク袋１”を熱溶着により封止する（図１２（II））。
【００２９】
なお、この実施例においては、インク袋のインク液面より下方を直接、本封止するようにしているが、前述の実施例と同様に、インクの液面の若干上方領域を仮封止してから、インク液面より下方を本封止しても同様の作用を奏することは明らかである。
【００３０】
また、この実施例においては、インク注入時のインク袋１”の厚みを、予め間隙が調整されたインク袋押さえ板３８、３８により規制するようにしているが、図１３に示したようにインク袋１”の下部をバネ等の張力付与部材３９により下方に張力を付与しておくと、膨張を制限して厚みが無用に大きくなることを防止できる。特に、インク袋１”の開口を封止する際にインク袋押さえ板３８、３８が熱圧着作業の障害となるような場合には、インク袋１”の長辺方向に張力を付与してインク袋１”の厚みを制限すると、溶着作業を容易化することができる。
【００３１】
次にリサイクル方法について説明する。
図１４は、再充填装置の一実施例を示すものであって、図中符号４０は、減圧室で、一側を扉体４１により開閉可能に構成され、流路４２を介して真空ポンプ４３に接続されて所定の負圧まで減圧可能に構成されている。
【００３２】
減圧室４０内には側面に水平方向に延びるインク注入針４４、及び下面にスポンジ等の弾性体４５を備えた上下動可能な押圧板４６が設置されている。インク注入針４４は、分岐管４７を介してチューブ４８により吸引ポンプ４９、及びチューブ５０を介して分岐管５１に接続されている。
【００３３】
図中符号５２は、気液分離ユニットで、この実施例では中空糸束５３を液流路とするように上端と下端とをシリンダ５４に液密に固定し、またシリンダ５４を真空ポンプ５５に接続して中空糸の外周に負圧を作用させるように構成されている。気液分離ユニット５２を構成するシリンダ５４は、その一端をチューブ５６によりインクタンク５７に接続され、また他端を止弁５８を介して分岐管５１に接続されている。
【００３４】
６０は、計量管で、シリンダ６１とピストン６２とにより構成され、上死点側がチューブ６３により分岐管５１に接続されている。なお、図中符号６４、６５は止弁を、また符号６６はインク圧送用のポンプを、さらに符号６７は廃インクタンクをそれぞれ示す。
【００３５】
インクが消費され尽くしてユーザから回収されたインクカートリッジは、ケース２からインク袋１が取り外され、必要に応じて洗浄が行なわれる。
【００３６】
回収されたインク袋１に残留しているインクは、空気の溶存量が不明であるから、そのまま脱気インクを補充すると、インクの脱気状態が不定となり、印字品質に悪影響を及ぼすばかりでなく、予め計量された規定量のインクを注入しようとすると、オーバフローや、またインク袋の破損を生じて工程に乱れが生じる。
【００３７】
このような不都合を防止するため、先ずインク袋１のインク供給口５のセプタム７にインク注入針４４を挿入して基台に載置する（図１５（I））。次いで止弁６４を閉弁し、また止弁６５を開弁して上部から押圧板４５を降下させてインク袋１に一定の圧力を加えて圧縮した状態で、吸引ポンプ４９を作動させたり、またはインク袋の圧縮操作だけで、インク注入針４４を介してインク袋１に残留しているインクを廃インクタンク６７に排出する（図１５（II））。
【００３８】
このように押圧板４５により圧縮しながら負圧を作用させることにより、インク袋内の残留インクを可及的に少なくすることがができるとともに、負圧によるインク袋の型崩れを防止することができる。
【００３９】
インク袋１のインクの排出が終了した段階で、止弁６５を閉弁し、また弁５８を開放してインクタンク５５のインクを所定量、計量管６０に分注する。このとき計量管６０に接近して気液分離ユニット５２が接続されているため、計量管６０には気液分離ユニット５２で脱気された直後のインク６８が流入する（図１６（I））。
【００４０】
押圧板４５を元の位置に後退させてインク袋１を開放した状態で、計量管６０のインクを押し出すと、インク袋１に所定量のインクが流れ込む（図１６（II））。インクの注入が終了した段階で、減圧室４０を大気圧に戻してインク注入針４４をセプタム７から引き抜いてインク袋１を減圧室４０から取り外す。
【００４１】
もとよりインク供給口５には弾性体からなるセプタム７が装着されているから、インク注入針４４を取り外してもセプタム７が弾性によりインク注入針４４の挿入により生じた孔を塞ぐから、インクが漏洩することがない。そして元のケース本体２に収容して、必要に応じてインクエンド検出板４を取付けて蓋体３で封止すると、インクカートリッジの再生が完了する。
【００４２】
なお、上述の実施例においてはインク袋を圧縮しながらインクを排出させているが、負圧による型崩れを防止できる程度に押圧するだけでも十分に排出することができる。
【００４３】
また上述の実施例においてはインク袋からのインクの排出、及びインク袋へのインクの再充填を減圧環境下で行うようにしているが、セプタムにより気密性を確保できる場合には大気圧下で実施することもできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、インクを効率的に注入して注入後の気泡を確実に排除してから、確実に封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が対象とするインクカートリッジの一実施例を示す組立斜視図である。
【図２】インク注入装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】インク注入装置の他の実施例を示す構成図である。
【図４】インク注入前のインク袋の一実施例を示す図である。
【図５】図（I）、（II）は、それぞれインク袋の製造工程の内の、インク袋のセット工程を示す図である。
【図６】図（I）、（II）は、それぞれインク袋の製造工程の内の、インク袋へのインクの注入工程を示す図である。
【図７】図（I）、（II）は、それぞれインク袋のの製造工程の内の、前半のインク袋の封止工程を示す図である。
【図８】図（I）、（II）は、それぞれインク袋の製造工程の内の、後半のインク袋の封止工程を示す図である。
【図９】インク袋の封止が完了した状態を示す図である。
【図１０】縦横比が大きなインク袋に適したインク注入装置の実施例を示す図である。
【図１１】図（I）、（II）は、それぞれインク袋の製造工程の内の、インク袋のセットと、インクの注入工程を示す図である。
【図１２】図（I）、（II）は、それぞれインク袋の製造工程の内の、インク袋の封止工程を示す図である。
【図１３】縦横比が大きなインク袋に適したインク注入装置の他の実施例を示す図である。
【図１４】本発明の再充填装置の一実施例を示す構成図である。
【図１５】図（I）、（II）は、それぞれ再充填工程の内、前半の工程を示す図である。
【図１６】図（I）、（II）は、それぞれ再充填工程の内、後半の工程を示す図である。
【符号の説明】
１ インク袋
２ ケース本体
３ 蓋体
５ インク供給口
７ セプタム

Claims (9)

1. 一辺に、予め封止されたインク供給口が形成され、対向する他方の辺が開口として形成されたインク袋を、前記インク供給口が下方となるようにセットして所定圧まで減圧する工程と、
   前記インク袋に規定量の脱気インクを注入するインク注入工程と、
   上端近傍を熱圧着により仮封止する仮封止工程と、
   押さえ板により一定厚になるまで前記インク袋を押さえて注入されたインクの液面よりも下方の位置を、切断によっても封止状態を維持できる程度の幅で熱圧着により本封止する工程と、
   前記本封止された領域の中央を切断する工程と、
   からなるインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。
2. 前記脱気インクの供給が、前記規定量の脱気インクを計量する計量手段の上流側に配置された中空糸束をインク流路として前記中空糸束の外周に負圧を作用させる気液分離ユニットにより行なわれる請求項１に記載のインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。
3. 前記仮封止が、インク袋を押さえ板により一定の幅に成形し、かつインク液面よりも下方の位置で行う請求項１に記載のインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。
4. 一辺に、予め封止されたインク供給口が形成され、対向する他方の辺が開口として形成されたインク袋を、前記インク供給口が下方となるようにセットして所定圧まで減圧する工程と、
   少なくとも前記インク袋の幅の１／３よりも狭い間隔で前記インク袋の両面を袋押さえ部材で規制しながら規定量の脱気インクを注入するインク注入工程と、
   前記インク袋の開口を、インクの液面よりも下方の領域で熱圧着により封止する封止工程と、
   からなるインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。
5. 前記袋押さえ部材により前記インク袋の長辺の１／２以上の領域の幅が規制されている請求項４に記載のインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。
6. 前記袋押さえ部材の下端が、前記インク供給口よりも下方に位置している請求項４に記載のインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。
7. 前記インク注入工程の終了後に、前記袋押さえ部材により前記インク袋を、前記袋押さえ部材と前記インク袋との接触を保持した状態で縮小、膨張させる工程を含む請求項４に記載のインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。
8. 前記封止工程において前記インク袋に上下方向の張力を付与して幅が規制される請求項４に記載のインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。
9. 一辺に、予め封止されたインク供給口が形成され、対向する他方の辺が開口として形成されたインク袋を、前記インク供給口が下方となるようにセットする工程と、
   前記インク袋の両面を袋押さえ部材で規制しながら規定量のインクを注入するインク注入工程と、
   前記インク袋の開口を、注入されたインクの液面よりも下方の領域で熱溶着により封止する封止工程と、
   からなるインクジェット式記録装置用インクカートリッジの製造方法。

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