JP5282261B2 - インク充填装置 - Google Patents

Description

本発明は、先端部がテーパ状に細くなったニードル管にインクを充填する装置に関し、詳しくは、ニードル管内へ所定量のインクを充填することを可能にしたインク充填装置に係るものである。

従来のこの種のインク充填装置は、両端部が開口し、先端部がテーパ状に細くなったニードル管を支持するカートリッジ部材に、ニードル管を組み付けて形成したインクカートリッジを着脱可能に保持するカートリッジ保持部と、カートリッジ保持部に配設され、カートリッジ部材が着脱される側に開口した穴部を有し、該穴部にニードル管の後端開口部を挿入して保持するコネクタ部と、コネクタ部の穴部に供給管によって接続され、インクカートリッジのニードル管に充填するインクを貯留するインクタンクと、インクタンクに圧縮空気を導入して、その空気圧によりインクタンク内のインクを、供給管を介してコネクタ部の穴部に所定量だけ送出する充填量調整部と、を備えたものとなっていた。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−３０７４７１号公報

しかし、このような従来のインク充填装置においては、ニードル管がインクタンクの直上に直結されるようになっていたので、充填完了後、空気圧を取り去ると時間の経過と共にニードル管内に充填されたインクがその自重により下降してインクの充填量が減少し、所定量のインクを充填することができないことがあった。このインクの充填量の減少は、インクの粘度、物性等に依存し、インクの種類によって異なるため、複数種のインクを複数のニードル管に同時に充填した場合には、最終的なインクの充填量が種類毎に異なってしまうことがあった。

そこで、本発明は、このような問題点に対処し、ニードル管内へ所定量のインクを充填することを可能にしたインク充填装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明によるインク充填装置は、両端部が開口し、先端部がテーパ状に細くなったニードル管を支持するカートリッジ部材に、前記ニードル管を組み付けて形成したインクカートリッジを着脱可能に保持するカートリッジ保持部と、前記カートリッジ保持部に配設され、前記カートリッジ部材が着脱される側に開口した穴部を有し、該穴部に前記ニードル管の後端開口部を挿入して保持するコネクタ部と、前記コネクタ部の穴部に供給管によって接続され、前記インクカートリッジのニードル管に充填するインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクに圧縮空気を導入して、その空気圧により前記インクタンク内のインクを、前記供給管を介して前記コネクタ部の穴部に所定量だけ送出する充填量調整部と、を備え、前記ニードル管にインクを充填する装置であって、前記インクタンク内のインクの液面と前記コネクタ部の穴部内のインクの液面とを一致させると共に、前記ニードル管に充填されたインクが充填後、その自重で下降して充填量が減少するのを防止する充填量減少防止手段を設けたものである。

このような構成により、カートリッジ保持部で、両端部が開口し、先端部がテーパ状に細くなったニードル管を支持するカートリッジ部材に、上記ニードル管を組み付けて形成したインクカートリッジの上記カートリッジ部材を着脱可能に保持し、該カートリッジ保持部に配設され、カートリッジ部材が着脱される側に開口した穴部を有するコネクタ部でその穴部に上記ニードル管の後端開口部側を挿入して保持する。このとき、充填量減少防止手段により上記コネクタ部の穴部内のインクの液面とインクタンク内のインクの液面とは一致するようにされる。さらに、充填量調整部でインクを貯留するインクタンク内に圧縮空気を導入し、その空気圧により上記コネクタ部側に上記インクタンク内のインクをコネクタ部の穴部に供給管を介して所定量だけ送出し、上記インクカートリッジのニードル管にその後端開口部からインクを充填し、充填量減少防止手段でニードル管に充填されたインクが充填後、その自重で下降して充填量が減少するのを防止する。

また、前記充填量減少防止手段は、前記供給管の途中に設けられ流路を遮断する流路遮断手段である。これにより、インクが充填された後、供給管の途中に設けられた流路遮断手段で流路を遮断してニードル管内のインクの充填量が減少するのを防止する。

さらに、前記充填量減少防止手段は、前記インクタンクに対する前記カートリッジ保持部の高さの調整を可能とするカートリッジ保持部高さ調整手段である。これにより、カートリッジ保持部高さ調整手段でインクタンクに対するカートリッジ保持部の高さを調整し、インクが充填された後、ニードル管内のインクが下降して充填量が減少するのを防止する。

そして、前記充填量減少防止手段は、前記供給管の途中に設けられ流路を遮断する流路遮断手段と、前記インクタンクに対する前記カートリッジ保持部の高さの調整を可能とするカートリッジ保持部高さ調整手段とを組み合わせて構成したものである。これにより、カートリッジ保持部高さ調整手段でインクタンクに対するカートリッジ保持部の高さを調整し、インクが充填された直後、供給管の途中に設けられた流路遮断手段で流路を遮断し、ニードル管内のインクが下降して充填量が減少するのを防止する。

請求項１に係る発明によれば、充填量減少防止手段でインクタンク内のインクの液面とコネクタ部の穴部内のインクの液面とを一致させると共に、ニードル管に充填されたインクが充填後、その自重で下降して充填量が減少するのを防止することができる。したがって、粘度や物性等、特性の異なる複数種のインクに対してもニードル管内へ常に所定量のインクを充填することができる。また、コネクタ部の穴部内が予めインクで満たされた状態となっているため、インク充填調整部の動作に対するインクの充填の応答性が改善される。

また、請求項２に係る発明によれば、供給管の途中に流路遮断手段を設けるだけであるので、充填量減少防止手段を簡単な構成で実現することができる。したがって、装置を安価に製造することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、インクタンクに対するカートリッジ保持部の高さを調整することにより、ニードル管内のインクが下降して充填量が減少するのを防止することができる。したがって、特性の異なる複数種のインクのそれぞれについて、インクの下降が略停止するカートリッジ保持部の適切な高さ位置データを予め取得しておけば、以後、各インクに対して上記取得された高さ位置にカートリッジ保持部の高さを設定するだけでインクの充填量を一定にすることができる。これにより、ニードル管へのインクの充填作業が容易になる。

そして、請求項４に係る発明によれば、流路遮断手段とカートリッジ保持部高さ調整手段とを併用することにより、複数のニードル管に特性の異なる複数種のインクを同時に充填しても、いずれのニードル管へのインクの充填量も略一定にすることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるインク充填装置の実施形態を示す概略構成図である。このインク充填装置は、先端部がテーパ状に細くなったニードル管にインクを充填するためのもので、カートリッジ保持部１と、コネクタ部２と、インクタンク３と、充填量調整部４と、充填量減少防止手段５と、を備えて成る。

上記カートリッジ保持部１は、両端部が開口し、先端部がテーパ状に細くなったニードル管６を支持するカートリッジ部材７に、上記ニードル管６を組み付けて形成したインクカートリッジ８の上記カートリッジ部材７を着脱可能に保持するものであり、上記ニードル管６にインクを充填する際、インクの充填圧力によりインクカートリッジ８が抜け落ちないように、カートリッジ部材７に設けられた例えば係止凸部７ａを係止させて保持する例えば係止凹部１ａを備えている。なお、上記インクカートリッジ８は、例えば表示装置のカラーフィルタの欠陥部を修正するためのものであり、赤、緑、青、黒色の修正インク（以下、単に「インク」という）を充填するための四本のニードル管６が、それらを支持するカートリッジ部材７に横一列に並べて形成された孔部９に挿入して組み付けられている。

上記カートリッジ保持部１には、上記四本のニードル管６に対応して四つのコネクタ部２が配設されている。このコネクタ部２は、上記カートリッジ部材７が着脱される側に開口した穴部１０を有し、該穴部１０に上記ニードル管６の後端開口部６ａ（図３参照）を挿入して保持するものであり、上記穴部１０の開口側には、シール部材としての例えばＯリング１１が取り付けられて、穴部１０内に挿入されたニードル管６の外周面６ｂと穴部１０の周面１０ａとの間をシールするようになっている。

上記四つのコネクタ部２には、図１に示すように、柔軟性を有する供給管１２によってインクタンク３が接続されている。このインクタンク３は、上記ニードル管６に充填するインクを貯留するものであり、上記四色のインクをそれぞれ貯留するタンク３ａ〜３ｄを有する密閉容器である。

上記インクタンク３には、エア配管１９によって充填量調整部４が接続されている。この充填量調整部４は、上記エア配管１９を介してインクタンク３のタンク３ａ〜３ｄに図示省略のコンプレッサから圧縮空気を導入して、その空気圧により上記各タンク３ａ〜３ｄ内のインクを上記各コネクタ部２の穴部１０に上記供給管１２を介して所定量だけ送出するものであり、図２に示すように、圧縮空気の流れの上流側から順にエアフィルタ１３と、レギュレータ１４と、一つの入力側電磁弁１５と、四つの出力側電磁弁１６ａ〜１６ｄと、を備え、他に電磁弁制御部１７を備えている。

上記エアフィルタ１３は、コンプレッサから供給される圧縮空気に含まれる異物を除去してインク１８内に異物が混入するのを防止するためのものでる。また、上記レギュレータ１４は、コンプレッサから供給される圧縮空気の空気圧を調整するものである。さらに、上記入力側電磁弁１５は、電気制御によりエア配管１９を開閉するもので、インクタンク３の各タンク３ａ〜３ｄに供給する圧縮空気のオン・オフ制御を一括して行うようになっている。さらにまた、上記出力側電磁弁１６ａ〜１６ｄは、エア配管１９を分岐して各タンク３ａ〜３ｄに繋げた四つの分岐管１９ａ〜１９ｄ上に設けられており、電気制御により各分岐管１９ａ〜１９ｄの開閉を個別に行うものである。そして、上記電磁弁制御部１７は、信号線２０によって上記一つの入力側電磁弁１５及び上記四つの出力側電磁弁１６ａ〜１６ｄに接続して、該各電磁弁１５，１６ａ〜１６ｄの開閉をそれぞれ個別に電気制御するものであり、所定時間だけ通電して上記各電磁弁を開いて上記所定時間だけ圧縮空気を各タンク３ａ〜３ｄに供給できるようになっている。

上記カートリッジ保持部１及び供給管１２には、充填量減少防止手段５が設けられている。この充填量減少防止手段５は、ニードル管６に充填されたインクが充填後、その自重で下降して充填量が減少するのを防止するためのものであり、流路遮断手段２１とカートリッジ保持部高さ調整手段２２とにより構成されている。

上記流路遮断手段２１は、各供給管１２の途中にそれぞれ設けられている。この流路遮断手段２１は、流路を遮断してインクがカートリッジ保持部１側からインクタンク３側に逆流するのを防止するためのものであり、例えば柔軟性のある供給管１２を締め付けて流路を閉じるコック等である。又は、流路遮断手段２１として他の開閉弁が使用されてもよい。

上記カートリッジ保持部１には、カートリッジ保持部高さ調整手段２２が設けられている。このカートリッジ保持部高さ調整手段２２は、インクタンク３に対するカートリッジ保持部１の高さの調整を可能とするものであり、カートリッジ保持部１を保持して矢印Ａ，Ｂで示す上下方向に移動可能な例えばＺ軸ステージである。これにより、カートリッジ保持部１の高さを調整してコネクタ部２の穴部１０内のインクの液面とインクタンク３内のインクの液面とを略一致させて、インクの逆流を防止することができるようになっている。

次に、このように構成されたインク充填装置の動作及びそれによるインクの充填手順について説明する。
最初に、カートリッジ保持部１の高さの適正値を設定するための試験を行う。具体的には、先ず、カートリッジ保持部１を所定高さに設定した状態で電磁弁制御手段１７に備えるインク充填スイッチを所定時間だけ押下して入力側電磁弁１５及び出力側電磁弁１６ａを開きインクタンク３ａに所定圧力の空気を導入する。これにより、この空気圧によりインクタンク３ａ内のインク１８をコネクタ部２側に押し出してニードル管６にインク１８を所定量だけ充填する。そして、空気圧が取り去られた後のインク１８の下降量を測定する。次に、カートリッジ保持部１の高さを図１に示す矢印Ａ又はＢ方向に変化させて上記試験を行い、インク１８の下降が略停止するカートリッジ保持部１の高さ位置を見つけ、これを適正値として記憶（又は記録）する。

引き続いて、電磁弁制御手段１７に備える電磁弁切換スイッチにより出力側電磁弁を順次出力側電磁弁１６ｂ〜１６ｄに切り換えて上述と同様の試験を行い、色毎にインク１８の下降が略停止するカートリッジ保持部１の高さの適正値を見つけこれを記憶（又は記録）する。

実際にインクを充填するときには、先ず、上記適正値として記憶（又は記録）された各色インクのカートリッジ保持部１の高さ位置データから最も高い位置データを選択し、カートリッジ保持部高さ調整手段２２によりカートリッジ保持部１の高さを上記選択された高さ位置に設定する。

次に、充填しようとするインクカートリッジ８のカートリッジ部材７をカートリッジ保持部１に装着する。このとき、図３（ａ）に示すように、コネクタ部２の穴部１０には、予めインク１８が満たされた状態にしておく。この様な状態で、同図（ａ）に示すように、ニードル管６をその後端開口部６ａ側からコネクタ部２の穴部１０内に矢印Ｃ方向に挿入すると、コネクタ部２の穴部１０の開口側に設けたＯリング１１がニードル管６の外周面６ｂに密着し、同図（ｂ）に示すように、開口側において上記穴部１０の周面１０ａとニードル管６の外周面６ｂとの間の隙間２３がシールされることとなる。したがって、コネクタ部２の穴部１０に満たされたインク１８の一部は、同図（ｂ）に示すように、ニードル管６内に浸入する。

続いて、電磁弁制御部１７に備える電磁弁切換スイッチにより例えば出力側電磁弁１６ａを選択した後、電磁弁制御部１７のインク充填スイッチを所定時間だけ押下して入力側電磁弁１５及び出力側電磁弁１６ａを開く。これにより、充填量調整部４からインクタンク３のタンク３ａに対して所定圧力の圧縮空気が所定時間だけ供給され、タンク３ａに貯留されたインク１８が供給管１２を介して、図３（ｃ）に矢印Ｄで示すようにコネクタ部２の穴部１０内に押し出される。そして、該穴部１０内のインク１８は、充填量調整部４によってインクタンク３に導入される圧縮空気に押されて、ニードル管６の後端開口部６ａからニードル管６内に矢印Ｅ方向に所定位置まで浸入することになる。

このようにして、ニードル管６にタンク３ａのインク１８が所定量だけ充填されてインク充填スイッチへの押下が解除されると、タンク３ａに繋がった供給管１２の流路遮断手段２１が閉じられる。

なお、上述したようにコネクタ部２の穴部１０内が予めインク１８で満たされた状態にしているため、電磁弁制御部１７による電磁弁の開閉動作に対するインク１８の充填の応答性が改善される。即ち、電磁弁が開くと同時にインク１８がニードル管６内へ充填され、電磁弁が閉じると同時にインク１８の充填が停止されるため、インク１８の充填制御を容易に行なうことができる。

次に、上記電磁弁切換スイッチを切り換えて出力側電磁弁１６ｂを選択した後、上記インク充填スイッチを所定時間だけ押下して入力側電磁弁１５及び出力側電磁弁１６ｂを開く。これにより、充填量調整部４からインクタンク３のタンク３ｂに対して所定圧力の圧縮空気が所定時間だけ供給され、タンク３ｂに貯留されたインク１８が供給管１２を介してコネクタ部２の穴部１０内に押し出され、ニードル管６内に充填される。このようにして、ニードル管６にタンク３ｂのインク１８が所定量だけ充填されてインク充填スイッチへの押下が解除されると、タンク３ｂに繋がった供給管１２の流路遮断手段２１が閉じられる。

以下、同様にして、他のニードル管６内にタンク３ｃ、３ｄのインク１８がそれぞれ充填される。これにより、インク１８が、充填後、その自重で下降して充填量が減少するのを防止することができ、特性の異なる複数種のインク１８もニードル管６内へそれぞれ一定量だけ充填することができる。

なお、インク１８の充填量は、上記インク充填スイッチの押下時間で決定するのではなく、空気圧と入力側電磁弁１５の開時間とで決定してもよく、ニードル管６の側方に光センサーを設けてニードル管６へのインク１８の浸入度から充填量を決定してもよい。

また、以上の説明においては、入力側電磁弁１６ａ〜１６ｄを切り換えて色毎にインク１８を充填する場合について述べたが、本発明はこれに限られず、入力側電磁弁１５及び出力側電磁弁１６ａ〜１６ｄの開時間又は開放量を調整して、各色のインクを同時に充填してもよい。この場合、インク１８の充填が終了してインクタンク３への圧縮空気の導入が停止されると、略同時に、手動又は自動により下降量の大きいインク１８から順番に流路遮断手段２１を閉じていくとよい。この場合、インクタンク３内の液面とコネクタ部２内のインク１８の液面とが略一致するようにカートリッジ保持部１の高さが設定されているので、ニードル管６内に充填されたインク１８の下降速度は、インクタンク３の直上にカートリッジ保持部１を配置した従来のインク充填装置よりも遅くなり、流路遮断手段２１の閉操作に時間的余裕が生じる。したがって、流路遮断手段２１の閉操作が手動であってもインク充填作業が容易になる。

さらに、上記実施形態においては、充填量減少防止手段５を流路遮断手段２１とカートリッジ保持部高さ調整手段２２とで構成した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、複数種のインクが略同じ特性を有するものである場合には、流路遮断手段２１及びカートリッジ保持部高さ調整手段２２のいずれか一つであってもよい。

また、上記実施形態においては、四本のニードル管６を備えたインクカートリッジ８に対してインク１８の充填ができるように、コネクタ部２及びインクタンク３のタンク３ａ〜３ｄをそれぞれ四つ設けた場合について述べたが、本発明はこれに限られず、コネクタ部２及びインクタンク３のタンクの数は、インクカートリッジ８のニードル管６の本数に応じて幾つ設けてもよい。

そして、上記インク１８は、修正インクに限られず、微小点に微量の液滴を滴下させるために使用する液状体であれば、例えば銀ペースト等いかなるものであってもよい。

本発明によるインク充填装置の実施形態を示す概略構成図である。 上記インク充填装置の配管系を示す説明図である。 上記インク充填装置によるインク充填動作を示す説明図である。

符号の説明

１…カートリッジ保持部
２…コネクタ部
３，３ａ〜３ｄ…インクタンク
４…充填量調整部
５…充填量減少防止手段
６…ニードル管
６ａ…ニードル管の後端開口部
７…カートリッジ部材
８…インクカートリッジ
１０…穴部
１２…供給管
１８…インク
２１…流路遮断手段
２２…カートリッジ保持部高さ調整手段

Claims (4)

1. 両端部が開口し、先端部がテーパ状に細くなったニードル管を支持するカートリッジ部材に、前記ニードル管を組み付けて形成したインクカートリッジを着脱可能に保持するカートリッジ保持部と、前記カートリッジ保持部に配設され、前記カートリッジ部材が着脱される側に開口した穴部を有し、該穴部に前記ニードル管の後端開口部を挿入して保持するコネクタ部と、前記コネクタ部の穴部に供給管によって接続され、前記インクカートリッジのニードル管に充填するインクを貯留するインクタンクと、前記インクタンクに圧縮空気を導入して、その空気圧により前記インクタンク内のインクを、前記供給管を介して前記コネクタ部の穴部に所定量だけ送出する充填量調整部と、を備え、前記ニードル管にインクを充填する装置であって、
   前記インクタンク内のインクの液面と前記コネクタ部の穴部内のインクの液面とを一致させると共に、前記ニードル管に充填されたインクが充填後、その自重で下降して充填量が減少するのを防止する充填量減少防止手段を設けた、
   ことを特徴とするインク充填装置。
2. 前記充填量減少防止手段は、前記供給管の途中に設けられ流路を遮断する流路遮断手段であることを特徴とする請求項１記載のインク充填装置。
3. 前記充填量減少防止手段は、前記インクタンクに対する前記カートリッジ保持部の高さの調整を可能とするカートリッジ保持部高さ調整手段であることを特徴とする請求項１記載のインク充填装置。
4. 前記充填量減少防止手段は、前記供給管の途中に設けられ流路を遮断する流路遮断手段と、前記インクタンクに対する前記カートリッジ保持部の高さの調整を可能とするカートリッジ保持部高さ調整手段とを組み合わせて構成したものであることを特徴とする請求項１記載のインク充填装置。

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