JPH10789A - プリントカートリッジ再充填装置のための解放可能な先端を有するインクバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ノス゛ルからのインク垂れ等の欠点を克服したインクシ゛
ェットフ゜リントカートリッシ゛のインク再充填のための改善された構
造及び方法を提供すること 【解決手段】 インクリサ゛ーハ゛(32)及びインク充填穴(28)を有す
るフ゜リントカートリッシ゛(10)及びそのフ゜リントカートリッシ゛の前記インク充
填穴に係合して前記インクリサ゛ーハ゛にインクを移送するインク再充
填装置(80)を備えたインクフ゜リントシステム。インク充填穴はインク漏れ
を防止すべく当該穴を塞ぐストッハ゜(74)を有する。インク再充
填装置の雄ハ゛ルフ゛(86)がインク充填穴に挿入されて前記ストッハ
゜をインクリサ゛ーハ゛内へ押し込み、フ゜リントカートリッシ゛とインク再充填
装置内のインク供給源との間に気密流体連通路を形成す
る。インク再充填装置からフ゜リントカートリッシ゛へとインクが移送さ
れ、インク再充填装置がフ゜リントカートリッシ゛から取り外される。
雄ハ゛ルフ゛はインク充填穴内に引き込まれてそのインク充填穴がシ
ールされる解放可能な先端(92)を有する。その先端は例え
ば雄ハ゛ルフ゛をネシ゛式に緩めることにより雄ハ゛ルフ゛から解放
される。

Description

【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「NORY
L」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 M
ultiple 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を側
面カバー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 M
aterial Frame Having Dissimilar Properties for a T
hermal 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40,4
2（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4
0,42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-6
89.5Pa（約-0.1psi）というオーダーの負圧（水柱(wate
r)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76.2〜12
7mm(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 Swat
h 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.10950
576-1）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B
rian 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Ｃ
Ｏ₂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94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8
6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１
９）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14
4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1
46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15
4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。ベローズ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15
4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3
2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1
64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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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。