JP4394187B2 - インク補給具 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばインクジェットプリンタ用のインクカートリッジにインクを補給するためのインク補給具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インクジェット方式のプリンタが広く普及してきている。
この種のインクジェットプリンタは、インクを充てんした着脱自在のインクカートリッジを装備し、このインクカートリッジから、インクを印字ヘッドに供給している。
【０００３】
インクカートリッジは、充てんしたインクを使い切った時点で基本的に使い捨てされるが、かなりの高価格であり、それを頻繁に交換することはユーザーにとっては経済的な負担が大きい。また近年の、省資源や環境保護の動きに反する行為をすることになるため、ユーザーに無用の罪悪感を抱かせることにもなりかねない。
【０００４】
とくにフルカラー用のインクカートリッジは、たとえばシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の３色の、あるいは最近ではそれ以上の多色のインクを、一つのインクカートリッジ内を区切って収容しているために１色ずつのインクの収容量が少ない上に、各色の消費量にどうしてもばらつきを生じるため、消費量の少ないインクがまだ残っているにもかかわらず交換が必要となる場合もあり、より一層、上記の感が強い。
【０００５】
しかもインクカートリッジは、収容していたインクが単になくなっただけのものであって、それ自体はまだまだ十分に使用可能な状態にある。
そこで、使い終わったインクカートリッジにインクを補給して再使用することが考えられており、たとえば図５に示すインク補給具９などが一部で市販されている。
【０００６】
かかるインク補給具９は、蛇腹状で伸縮自在な合成樹脂製のインク容器９１の下部に取り付けた注射針状の注入部材９２を、インクカートリッジ６の、製造時にインクの充てんに使用した穴６０（通常はフィルムなどを貼って閉じられている）に差し込んだ状態で、図中白矢印で示すようにインク容器９１を指で押圧して、インクカートリッジ６内にインクを注入するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
印刷時における、インクカートリッジから印字ヘッドへのインクの供給量を調整したり、あるいはインクカートリッジ内でのインクの自由な移動（波うちなど）やインク漏れを抑制したりするために、図中二点鎖線で示すように、インクをしみこませたフェルト７を内部に詰めたタイプのインクカートリッジ６がある。
【０００８】
ところがこのようなタイプのインクカートリッジ６に、前記図のインク補給具９を用いてインクを補給しようとすると、とくにフェルト７が高圧縮されている場合に、補給されたインクが、フェルト７内の空気によって邪魔されて、当該フェルト７内に十分に浸透できずにその上にあふれてしまって、十分な量のインクを補給できないおそれがある。
【０００９】
またフェルト７の下の方、つまりインクカートリッジ６の、インクの出口６１に近い方には空気が残っているために、上記出口６１からインクがすぐに出ない状態になっており、そのようなインクカートリッジ６をインクジェットプリンタに装着して使用を再開した初期の時点で、インク切れの不良などが生じて正しい印刷を行えないといった問題を生じるおそれもある。
【００１０】
インク切れの不良は、ヘッドのクリーニングを２〜３回程度、繰り返すことによって解消されるが、クリーニングは主として、多量のインクを吐出することによって行われるため、クリーニングの回数が増えるほどインクの消費量が多くなり、またヘッドの消耗が激しくなってその寿命が通常よりも短くなるという問題を生じる。
【００１１】
特開平１０-１１９２９８号公報には、シリンダと、当該シリンダに抜き挿し自在とされたピストンとを備えた注射器式のインク補給具に、所定量の補給用のインクを充てんした状態で、まずシリンダをインクカートリッジに接続してピストンを引き上げることによってインクカートリッジ内を減圧状態とし、ついでピストンを、インクカートリッジ内外の圧力差によって自動的に、あるいは手によって強制的に押し下げることによって、補給具内のインクをインクカートリッジに補給する補給方法が記載されている。
【００１２】
この補給方法を、前述した、高圧縮されたフェルトを詰めたタイプのインクカートリッジに応用すれば、フェルト内の空気の影響を低減できるために、前記のような種々の問題を解消できる可能性がある。
しかし、たとえば空のインク補給具を、別に用意したインク容器に接続してピストンを引き上げることによって、所定量の補給用のインクをインク容器から吸い上げて補給具内に充てんし、ついでこの補給具をインクカートリッジに接続したのち、上記のようにさらにピストンを引き上げてインクカートリッジ内を減圧状態としつつ、補給具内のインクをインクカートリッジに補給する作業にはある程度の習熟と、そしてとくにインク容器からインクを吸い上げる際やインクカートリッジ内を減圧する際にはある程度の力とを要し、誰でも簡単にインク補給ができるというものではない。
【００１３】
とくに女性や高齢者などの、こういった器具類の取り扱いに不慣れで、しかも力の弱いユーザーにとってはインク補給は至難の技であり、インクがこぼれて手や衣服や机の上などを汚したり、あるいはインク容器から１回の操作で所定量のインクを吸い上げることができずに、またはインクカートリッジ内を１回の操作で十分に減圧することができずに、何回も同じ操作を繰り返さなければならなかったりするといった問題を生じるおそれがある。
【００１４】
そこで、少しでも作業量を少なくしてユーザーの負担を軽減すべく、あらかじめ所定量のインクをインク補給具内に充てんした状態で市場に供することを検討したが、その場合には、ピストンに少しでも力が加わると簡単にインクが漏れてしまうおそれがあるため、補給具の保管、梱包、輸送などの取り扱いが容易でなくなるという新たな問題を生じることが判明した。
【００１５】
また、上記のように従来のインク補給具は、ピストンを引き上げて所定量のインクを充てんした状態から、インクカートリッジ内を減圧するためにさらに一定量、ピストンを引き上げねばならないので、シリンダの容積を大きめにとる必要があり、補給するインクの量に比べて補給具が大きくなるという問題もある。
本発明の目的は、作業量を少なく、かつ作業を簡単にしてユーザーの負担を軽減することができ、しかもその保管、梱包、輸送などの取り扱い時にインク漏れが発生するおそれがないため取り扱いが容易である上、従来に比べて小型化が可能な、新規なインク補給具を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明のインク補給具は、シリンダと、当該シリンダに抜き挿し自在とされたピストンとを備えるものであって、上記ピストンに、補給用のインクの所定量を充てんした補給用カートリッジを着脱自在に収容する収容室を設けたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のインク補給具によれば、上記のようにインクは補給用カートリッジに充てんされており、補給具自体にはあらかじめインクを充てんしておく必要がないので、たとえば保管、梱包、輸送などの取り扱いが容易である。
また、上記の補給用カートリッジをピストンの収容室に収容するだけで、補給具へのインクの充てんが完了するので、作業量を少なく、かつ作業を簡単にしてユーザーの負担を軽減することができる。
【００１８】
しかも、上記のように補給用カートリッジは、ピストンに設けた収容室内に収容されるので、シリンダは、少なくとも、インクカートリッジ内を減圧するためにピストンを引き上げる分の容積があればよく、したがって従来に比べて補給具の全体を小型化することもできる。
さらに補給用カートリッジは、１回分などの所定量のインクを収容して保存する機能だけを有していればよく、インクカートリッジのように、たとえば多色のインクを収容したり、あるいはインクジェットプリンタに供給するインクの量を制御したりするための複雑な機構を必要としないために、その構造を著しく簡単に、またその大きさを小さく、使用する合成樹脂などの材料の量を少なくすることができる。
【００１９】
またインク補給具は、かかる補給用カートリッジさえ交換すれば何度でも使用できる。
よって本発明のインク補給具は、ランニングコストが安価で、しかもインクカートリッジそのものを交換する場合に比べて省資源や環境保護などにも貢献しうるものとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を、その実施の形態の一例を示す図面を参照しつつ説明する。
図１および図２にみるように、この例のインク補給具１は、シリンダ２と、当該シリンダ２に抜き挿し自在とされたピストン３と、上記シリンダ２の先端に接続される、インク注入のための注入部材４とを備えた注射器状に形成されている。
【００２１】
このうちシリンダ２は、その全体が合成樹脂などで一体に形成されたものであって、一端がピストン３の抜き挿しのための開口２１ａとされた円筒状の主体部２１と、この主体部２１の他端を塞ぐ椀状の鏡板２２と、この鏡板２２の中心部から図では下方に突設された、注入部材４を着脱自在に接続するための、主体部２１と同軸の小径円筒状の接続部２３とを備えている。
【００２２】
なお接続部２３は、注入部材４を接続した際の抜け止めとすべく、図では判りにくいが、その外面の途中に、後述するフランジ部４１ａの内周面と係合して注入部材４を抜け止めするための、僅かに径の大きな係合部２３ａを備えている。また鏡板２２の内側の面（図では上面）には、後述する補給用カートリッジ５内に充てんされた補給用のインクをシリンダ２内に供給すべく、その開口５２ａを閉じているシールＳｆを破るための刃状突起２４が、上記通孔２３ｂを囲むようにして、上方に向けて突設されている。
【００２３】
ピストン３は、やはりその全体が合成樹脂などで一体に形成された、内部が補給用カートリッジ５の収容室３０とされた円筒状の主体部３１と、当該主体部３１の一端（図では上端）の、補給用カートリッジ５を出し入れするための開口３１ａを塞いで収容室３０に収容された補給用カートリッジ５を固定するための、これもその全体が合成樹脂などで一体に形成された、上記主体部３１と同径の円柱状の蓋体３２とを備えている。
【００２４】
両者は、主体部３１の開口３１ａの内周面に形成した雌ねじ部３１ｂと、蓋体３２の一端（図では下端）に形成した雄ねじ部３２ａとの螺合によって互いに着脱自在とされている。 上記のうち主体部３１の、開口３１ａが形成された側と反対側の一端（図では下端）には、補給用カートリッジ５の、前記のようにシールＳｆで閉じられた開口５２ａを外部に露出させるための、収容室３０の内径よりも小径の開口３１ｃが設けられているとともに、その外周には、２本の溝３１ｄ、３１ｄが形成されており、この溝３１ｄ、３１ｄにそれぞれ、シリンダ２とピストン３との間の気密を維持しつつ両者を摺動させるための、ゴムや軟質樹脂などの柔軟な材料にて形成された２本のシールリングＳｒ、Ｓｒが嵌合されている。
【００２５】
一方、蓋体３２の、雄ねじ部３２ａが形成された側と反対側の一端（図では上端）には、ピストン３をシリンダ２に対して抜き挿し操作する際の把手となるフランジ部３２ｂが、その径方向外方へ突設されている。
注入部材４は、合成樹脂などで形成された、シリンダ２の接続部２３と接続される接続部４１と、この接続部４１の先端に取り付けられた金属パイプ製の注入管４２と、この注入管４２の途中に設けられた、インクカートリッジ６の穴６０に圧入されて（図２参照）減圧時に気密を保つための、ゴムや軟質樹脂などの柔軟な材料にて形成されたパッキン４３とを備えている。
【００２６】
また上記接続部４１の一端には、前述したようにシリンダ２の接続部２３との接続時に、その内周面が係合部２３ａと係合して抜け止めとして機能するとともに、上記の接続を解除する際に把手として機能するフランジ部４１ａが設けられている。
注入管４２は、図の例の場合、インクカートリッジ６内のフェルト７に差し込まれて、インクカートリッジ６の底の近傍まで達する長さに形成されている。このように注入管４２の長さを長くしておくと、補給用のインクＩを、インクカートリッジ６の底の方までさらに良好に補給することができ、前述したようにインクカートリッジ６の使用を再開した初期の時点での、インク切れの不良などの発生をさらに確実に防止することができる。
【００２７】
ただし注入管４２の長さは、インクカートリッジ６の構造や、あるいはインク補給の方法などに応じて適宜の長さに設定できる。
補給用カートリッジ５は、これもその全体が合成樹脂にて一体に形成されたもので、有底円筒状で、かつ前記ピストン３の収容室３０の内径と一致する外径を有するとともに、その閉じられていない一端（図では下端）が先細りのテーパー状とされた本体５１と、この本体５１のテーパーの先端からさらに下方に延設された、テーパーの先端部より小径で、かつ前記ピストン３の開口３１ａの内径と一致する外径を有する小径部５２とを備えており、この小径部５２に、前記開口５２ａが形成されている。
【００２８】
そして、上記本体５１の内部に、この例の場合は１回分の補給用のインクを充てんした状態で、開口５２ａが、軟質のプラスチックフィルムなどからなるシールＳｆを熱溶着などすることによって閉じられている。
また補給用カートリッジ５は、その本体５１の、閉じられた一端（図では上端）側の端面５１ａから、前記テーパーの先端の、小径部５２との段差面５１ｂまでの長さが、図２にみるようにピストン３の主体部３１と蓋体３２とを両ねじ部３１ｂ、３２ａの螺合によって組み立てた際に、蓋体３２の下端面３２ｃから、主体部３１の、収容部３０と開口３１ｃとの段差面３１ｅまでの長さと一致するように設定されている。そしてこのように設定することで、収容部３０に収容された補給用カートリッジ５が、ピストン３に対してその軸方向に固定される。
【００２９】
また、前記のように補給用カートリッジ５の本体５１の外径は、上記収容部３０の内径と一致し、小径部５２の外径は、開口３１ｃの内径と一致することから、収容部３０に収容された補給用カートリッジ５は、ピストン３に対して、その軸方向と直交する方向にも固定される。
なお、補給用カートリッジ５の本体５１の、小径部５２が延設された側の先端が先細りのテーパー状とされるのは、当該補給用カートリッジ５を、開口３１ａを通して収容部３０に収容するのを容易にするためである。
【００３０】
上記の各部を備えたこの例のインク補給具１を用いて、たとえば図２にみるように高圧縮のフェルト７が詰められたインクカートリッジ６にインクを補給するには、まずインクの出口６１をシールなどで塞ぐとともに、前記のようにインクカートリッジ６の上面に設けられている、製造時のインク充てん用の穴６０を、当該穴を塞ぐために貼りつけられた、図示しないフィルムに穴を開けるか、あるいはフィルムを、上記穴６０の部分のみ剥がすことによって露出させる。
【００３１】
またインクカートリッジ６の本体は通常、上下別体に作製したものを、その内部にフェルト７を詰めた後、溶着などして形成されるが、溶着が不完全である場合は、その界面６２から空気が侵入してカートリッジ６内を十分に減圧できないおそれがある。そこで、たとえばインク補給具１を用いて少し吸引してみるなどして、界面６２から空気が侵入するようであれば、当該界面６２をシールテープなどで塞いでやればよい。
【００３２】
つぎに、この例のインク補給具１のうちシリンダ２を、前記のごとくパッキン４３の穴６０への圧入によって、減圧時の気密を維持しうるように、インクカートリッジ６に接続する。
また、図１にみるようにピストン３の両ねじ部３１ｂ、３２ａの螺合を解除し、主体部３１から蓋体３２を取り外して、内部に１回分の補給用のインクが充てんされた新しい補給用カートリッジ５を、主体部３１の開口３１ａから収容室３０内に収容したのち、図２にみるように両ねじ部３１ｂ、３２ａを再び螺合してピストン３を組み立ることで、前記のように補給用カートリッジ５を、ピストン３に対して固定する。
【００３３】
つぎにこのピストン３を、図中一点鎖線の矢印で示すようにインクカートリッジ６に接続したシリンダ２に挿入し、ついでシリンダ２をほぼ垂直に立てた状態で、図３(a)に黒矢印で示すように停止するまで下方へ押し下げると、図３(b)にみるように補給用カートリッジ５の開口５２ａを閉じていたシールＳｆが、シリンダ２の刃状突起２４によって破られて、インクＩがシリンダ２内に供給される。
【００３４】
つぎに、図４(a)に白矢印で示すようにピストン３をシリンダ２から上方へ引き出す。
そうするとインクカートリッジ６内の空気が吸引されて、注入部材４の注入管４２を通り、ついでインクＩ内を気泡Ｂとなって上昇して、補給用カートリッジ５内の、インクＩによってインクカートリッジ６内の空間と仕切られた、インクＩの液面より上方の領域に収容される（図４(b)）。そしてそれによってインクカートリッジ６内が減圧状態とされる。
【００３５】
なお、だれでもほぼ一定量の空気を吸引できるようにするためには、シリンダ２の外面に、空気吸引の際にピストン３を引き上げる位置の目安となる標線を設けておくのが好ましい。
また空気の吸引には少し時間がかかり、その間、ピストン３が大気圧によって下方へ押し戻されるのを防止すべく、当該ピストン３を図４(b)の状態で保持しつづけるのは、たとえば高齢者や女性にとってあまり容易なことではない。このため、たとえばシリンダ２とピストン３とに、ピストン３を図４(b)の状態で保持するためのストッパを設けてもよい。
【００３６】
つぎに、この状態でピストン３から手を離してやると、減圧状態となったインクカートリッジ６内と外部の大気圧との圧力差によって、図４(b)に黒矢印で示すようにピストン３が下方へ、最終的にはピストン３が停止する初期の状態（図３(b)の状態）まで自動的に押し込まれ、それにともなって補給用カートリッジ５内に充てんされていた１回分の補給用のインクＩの全量が、当該インクＩの液面より上方の領域に収容された空気Ａを介して押圧されて、注入管４２を通してインクカートリッジ６内に補給される。またこの際、ピストン３を手で押し下げて、インクの補給を助けてやってもよい。
【００３７】
補給されたインクＩは、インクカートリッジ６内が減圧状態となっているために、たとえ高圧縮されたフェルト７であっても空気に邪魔されることなく、その内部のすみずみまで、とくにインクカートリッジ６の、インクＩの出口６１付近まで速やかに浸透する。
インクＩの全量が補給されたあとは、インク補給具１をインクカートリッジ６から取り外し、別途、用意しておいたシール（図示せず）を、穴６０をふさぐように、インクカートリッジ６の上面に貼りつけてやればよい。
【００３８】
また補給具１は、空になった補給用カートリッジ５をピストン３の収容部３０から取り出したのち、水などで洗って、次の補給に備えればよい。
なおピストン３を大気圧差によって自動的に押し込むようにした場合には、前記の初期状態に戻る前に、ピストン３が停止してしまう場合がある。この原因としては、最初の減圧が不十分であった場合などが考えられ、その際にはインクＩが補給具１内に残っているので、ピストン３を、停止した位置から初期状態まで手で押し込んで、残りのインクＩをインクカートリッジ６内に注入してやるのがよい。
【００３９】
以上のごとく、図の例のインク補給方法によれば、あらかじめ補給用カートリッジ５内に充てんされた１回分のインクＩを、インク補給具１のピストン３を所定量、引き上げて離してやるだけで、あるいは引き上げたのち、押し下げてやるだけで、インクカートリッジ６内に良好に補給することができる。
よって、インクＩが補給されたインクカートリッジ６を用いることによって、その使用を再開した初期の段階からインク切れの不良などを生じることなく、良好な印刷を行うことが可能となる。
【００４０】
なお本発明のインク補給具の構成は、以上で説明した図の例のものには限定されない。
たとえば補給用カートリッジ５は、２回分以上の複数回の補給用のインクを充てんしうる容積に形成されていてもよい。その場合には、ピストン３が停止位置までシリンダ２に押し込まれた初期の状態に戻った時点で、２回目以降の補給用のインクＩが残っているため、注入管４２の先端に栓をするか、あるいは注入部材４をはずしてシリンダ２の接続部２３に直接に栓をして、次回のインク補給まで保存してやればよい。
【００４１】
図の例では、シリンダ２の内部に、補給用カートリッジ５のシールＳｆを破る刃状突起２４を設けていたが、かかる刃状突起は省略してもよい。その場合には、たとえば注入管４２の上端を注射針のように尖らせて、シリンダ２内に突出させておくことなどが考えられる。 また補給用カートリッジ５の開口５２ａを閉じる手段はシールＳｆには限られず、たとえば開口５２ａに金属製の微小球を圧嵌して閉じておき、それを注入管４２の上端などで補給用カートリッジ５内に押し込んで開口５２ａを開くようにしてもよい。
【００４２】
その他、本発明の要旨を変更しない範囲で、種々の設計変更を施すことができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳述したように本発明によれば、作業量を少なく、かつ作業を簡単にしてユーザーの負担を軽減することができ、しかもその保管、梱包、輸送などの取り扱い時にインク漏れが発生するおそれがないため取り扱いが容易である上、従来に比べて小型化が可能な、新規なインク補給具を提供できるという特有の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインク補給具の、実施の形態の一例を示す部分切り欠き正面図である。
【図２】上記例のインク補給具を、インクカートリッジに接続した状態を示す部分切り欠き正面図である。
【図３】同図(a)(b)はそれぞれ、上記インク補給具を用いて、インクカートリッジにインクを補給する工程の一例を示す部分切り欠き正面図である。
【図４】同図(a)(b)はそれぞれ、インクカートリッジにインクを補給する工程の続きを示す部分切り欠き正面図である。
【図５】従来のインク補給具の一例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ インク補給具
２ シリンダ
３ ピストン
３０ 収容室
５ 補給用カートリッジ
Ｉ インク

Claims (2)

1. シリンダと、当該シリンダに抜き挿し自在とされたピストンとを備えるインク補給具であって、上記ピストンに、補給用のインクの所定量を充てんした補給用カートリッジを着脱自在に収容する収容室を設けたことを特徴とするインク補給具。
2. 収容室に収容される補給用カートリッジが、１回分の補給用のインクを充てんしたものである請求項１記載のインク補給具。

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