JP2003072100A - 内部にインクバッグを備えたインクカートリッジ及びその充填方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インクを保持するための改良された構造を備
えたインクカートリッジを提供する。 【解決手段】 インクカートリッジは、前側壁９０と、
前側壁９０に対向する後側壁９１と、前側壁９０と後側
壁９１とを隔離する一対の対向する左右側壁９３，９４
と、底部壁９５とを有するカートリッジハウジングを備
え、これらの壁部がハウジング内部に内部空洞を定め
る。前側壁９０及び後側壁９１はそれぞれ湾曲した内部
面を有し、カートリッジを通過する各断面において、各
内部面の対応点の間には、ほぼ均一の内部カートリッジ
空洞厚さ間隔が形成されている。インクバッグは好まし
くはこの内部空洞内に配置されてインクが充填され、イ
ンクバッグは前側壁９０、後側壁９１、一対の対向する
左右側壁９３，９４のそれぞれ、及び底部壁９５に接触
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交換可能なカート
リッジを利用したインクジェットプリンティングシステ
ムに関する。より詳細には、インクカートリッジハウジ
ングの内部に制約されて特定量のインクを保持すべく最
適化された特定形状を有する可撓性インクバッグを含む
交換可能なインクカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】遠隔配置されたインクカートリッジ（オ
フキャリッジ）を使用するインクジェットプリンタによ
り、プリント中におけるプリントヘッドキャリッジの機
能実行能力に影響を及ぼすことなく、インクカートリッ
ジの容積を増大させることが可能になった。一般には、
加速時における慣性負荷を最小化するために、プリント
ッドを支持するキャリッジの質量を低減する必要があ
る。インクは可撓性管材料によりプリントヘッドに供給
される。インクカートリッジは、インクカートリッジ収
容アセンブリに取付けられ、針とセプタム（septum）と
の界面を介して可撓性管材料に結合が可能である。この
インク搬送システムでは、インク中に溶解したあるいは
混入気体に対する圧電式プリントヘッドの感度のため、
インクと大気のあいだにバリアを設ける必要がある。

【０００３】圧電式プリントヘッドにおいては、インク
中に溶解した気体は、インク滴形成中に生成される極度
の圧力脈動においてすばやく溶液外に出ることができ
る。これらの気体はプリントヘッドノズルに蓄積し、そ
の圧縮性のためにプリント媒体に対するインクの噴射を
妨げる可能性がある。さらに、大容積のオフキャリッジ
タイプインクカートリッジがプリンタのデザインに含ま
れている場合には、オペレータの関与を最小化するため
に大量のインクを供給する必要がある。

【０００４】オフキャリッジタイプインクカートリッジ
は、通常、プラスチックまたは厚紙でできたハウジング
と、これに収容される可撓性インクバッグとを備えて構
成される。インクカートリッジは、水平または垂直のい
ずれかの方向に取付けることができる。可撓性インクバ
ッグにより、インクを空気に晒すことなく、またはイン
クカートリッジ内部に真空を生成することなくインクを
消費することができる。

【０００５】このようなインク収容方法の１つに、可撓
性インクバッグを取付けた厚紙ボックスを使用する方法
がある。カートリッジは、水平にプリンタに取付けら
れ、プリンティング工程においてここからインクが除去
される。

【０００６】別の方法として、米国意匠特許Ｄ３４１，
１５７号に示されるように、可撓性インクバッグを、組
立て可能なプラスチックインクカートリッジハウジング
内部に置き、さらに、米国特許第５，６６６，１４６号
に示されるように、両面テープを用いてハウジングの内
壁に接着する方法がある。バッグの反対側には、両面テ
ープによって硬質プラスチック部材が接着されている。
このインクカートリッジは水平に装置に取付けられてお
り、インクがカートリッジから除去される際に、インク
バッグ内の圧力レベルは実質的に変化しない。このハウ
ジングはインクバッグの体積より実質的に大きく、イン
クバックのインク充満時あるいは充満時より少ないいか
なるインクレベルにおいてもインクバッグの形状を制限
しない。可撓性バッグの前記テープ、硬質プラスチック
部材、及び相対剛性（剛比）は、この可撓性バッグを適
切な排出を行うための形状に保つべく適当に設定されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のデザインにおけ
る欠点は、ハウジング及び水平取付け方向のために必要
となる過度の空間であり、これにより使用可能なサイズ
が限定されてしまうことであった。

【０００８】したがって、本発明の目的は、インクを保
持するための改良された構造を備えたインクカートリッ
ジ、及びカートリッジにインクを充填する方法を提供す
ることであり、その新規の特徴は本願の独立クレームに
記載されるとおりである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、インクバッグ
を含むインクカートリッジであって、前記カートリッジ
は、前側壁と、前側壁に対向する後側壁と、前側壁と後
側壁とを隔離する一対の対向する左右側壁と、底部壁
と、を有するカートリッジハウジングを有し、前記壁の
各内側対向面はハウジング内に内部空洞を定め、前記前
側壁及び後側壁はそれぞれ、湾曲した内側対向面を有
し、前記前側壁の内側対向面の湾曲は前記後側壁の内側
対向面の湾曲と相補的であり、前記カートリッジを通過
する各断面において、前側壁と後側壁の各内側対向面上
の対応する点どうしの間には、ほぼ均一の内部カートリ
ッジ空洞厚さ間隔が形成され、前記インクバッグは、前
記内部空洞内に配置されてインクが充填され、前記前側
壁、後側壁、一対の対向する左右側壁のそれぞれ、及び
底部壁に接触する、インクバッグを含むことを特徴とす
る。

【００１０】また、本発明は、インクバッグを含むイン
クカートリッジにインクを入れる方法であって、前側壁
と、前側壁に対向する後側壁と、前側壁と後側壁とを隔
離する一対の対向する左右側壁と、底部壁と、を有する
カートリッジハウジングを提供し、前記壁の各内側対向
面はハウジング内にインクバッグを支持するための内部
空洞を定め、前記前側壁及び後側壁は、その外側及び内
側対向面のいずれにも湾曲を有し、インクバッグが収容
されるカートリッジを通過する断面において、前記カー
トリッジの内部厚さ、すなわち前側壁及び後側壁の内側
対向面上の対応する点どうしの間隔はほぼ均一であり、
前記前側壁の内側対向面の湾曲は前記後側壁の内側対向
面の湾曲とほぼ相補的であり、前記インクバッグにイン
クを充填し、前記インクバッグが前記前側壁、後側壁、
底部壁及び一対の対向する左右側壁の各内側対向面に係
合することを特徴とする。

【００１１】さらに、本発明は、インクバッグを含むイ
ンクカートリッジであって、前記カートリッジは、前側
壁と、前側壁に対向する後側壁と、前側壁と後側壁とを
隔離する一対の対向する左右側壁と、底部壁と、を有す
るカートリッジハウジングを備え、前記壁は前記ハウジ
ング内に内部空洞を定める各内側対向面を有し、前記イ
ンクバッグは、前記内部空洞内に配置されて液体インク
が充填され、前記前側壁の内側対向面、前記後側壁の内
側対向面、前記一対の対向する左右側壁のそれぞれの内
側対向面、及び前記底部壁の内側対向面に接触し、前記
インクバッグは前記底部壁から遠ざかって延びる傾斜を
有し、前記底部壁は、カートリッジからインクを引出す
ためのインク利用位置を含み、前記底部壁は、前記イン
ク利用位置から隔てた位置に、メモリチップを支持する
ための内部構造を含み、前記インクバッグの傾斜によ
り、該インクバッグはメモリチップを支持する内部構造
から隔てられていることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下の説明は、本発明による装置
及び方法の一部を形成する、あるいは本発明による装置
及び方法とより直接的に作用する要素に特に関する。な
お、特定的に示されないまたは説明されない要素は、当
業者に周知の種々の形状を取り得る。

【００１３】図１から図３は、本発明によるインクカー
トリッジを複数、主なインク供給部材として備えうるプ
リンタ１０の１実施形態を示す。プリンタは、プリント
中に移動するインクジェットプリントヘッドを支持する
キャリッジ１１を含む。インクジェットプリントヘッド
はプリントヘッドモジュール２５（図２参照）に取付け
られ、プリントヘッドモジュール２５はキャリッジ１１
に取付けられている。キャリッジ１１は、タイミングベ
ルト１３によって駆動モータ（図示せず）に結合し、ガ
イド部材１５によってガイドされつつ、記録媒体１２の
幅に沿って反復自在に（図１の矢印Ａ及びＢの方向に）
移動が可能である。インクジェットプリントヘッド３１
は、インク供給管１７を介して、インクタンクすなわち
カートリッジ１６からインクを受ける。インクカートリ
ッジとプリントヘッドとの間に中間インク供給部を設け
てもよく、したがって、インクカートリッジをプリンタ
に対するある特定色のインクの大量供給部とみなしても
よい。シート搬送ローラ１８は、駆動モータ（図示せ
ず）により駆動されると、記録媒体１２をキャリッジ１
１の移動方向に対して垂直方向（図１の矢印Ｃの方向）
に搬送する。

【００１４】ラスタ画像処理装置が画像処理を制御し、
結果的な画像ファイルが、遠隔配置されたコンピュータ
を介して通信ポートによりプリンタに送られる。オンボ
ードメモリは、プリンタの動作中、画像ファイルを記憶
する。

【００１５】図２及び図３には、圧電式プリントヘッド
モジュールまたはアセンブリ２５の１実施形態が示され
る。ただし、本発明のインクカートリッジは、他のドロ
ップオンデマンド方式のプリントヘッド、例えばサーマ
ルインクジェットプリントヘッド及び連続インクジェッ
トプリントヘッドなどとも使用できる。符号３６はノズ
ルプレートを示し、ノズル開口３７が形成されている。
符号３８はインク供給ポートであり、インクはインクカ
ートリッジ１６からインク供給管を介してインク供給ポ
ート３８に流れる。プリントヘッド３１の噴射速度（fi
ring rate）は、画像の解像度及びプリント品質によ
り、７．５ｋＨｚと１５ｋＨｚとで切替えが可能であ
る。キャリッジの速度は、いずれのプリントモードにお
いても一定である。

【００１６】図４から図８を参照すると、異なる色イン
クを含む複数のインクカートリッジ１６と、各カートリ
ッジを収容する個別のカートリッジ収容室を含むインク
カートリッジ収容アセンブリ１９とを有するプリンタメ
インインク供給部２０が示されている。６つのインクカ
ートリッジ１６が、収容アセンブリの一部を形成する分
割壁または隔壁２３によってそれぞれが分離するよう
に、インクカートリッジ収容アセンブリのアセンブリハ
ウジングに配置される。インクカートリッジ１６は、非
対称の曲線プロファイル５１を有するハウジング５０
と、一体形成された手持ち機構またハンドル５３と、カ
ートリッジ位置合わせ機構５２と、インクカートリッジ
色識別部またはインクタイプ識別構造６０と、メモリチ
ップアセンブリ５５とで構成される。さらに、インクバ
ッグ７０がカートリッジ内部に支持され、特定色のイン
クを収容する。一般に、使用されるインクの色は、シア
ン、マゼンタ、イエロー、ブラックでもよい。これらの
色の１つ以上を異なる暗度にしてもよい。よって、例え
ば、暗度の異なるシアンを有するカートリッジを提供し
てもよい。さらに、スポットカラーを提供することもで
きるので、極めて特異的な色を使用するオプションも提
供される。

【００１７】カートリッジハウジングはインク収容空洞
（cavity）を含み、ハウジングは、前側壁９０と、前側
壁に対向する後側壁９１と、左側壁９４と、右側壁９３
とにより定められ、左側壁と右側壁のそれぞれにより、
前側壁と後側壁との間に間隔が形成されている。さら
に、底部壁９５が設けられ、インクカートリッジのイン
クはこの底部壁から取り出される。前側壁及び後側壁は
湾曲し、一方の側壁の外部面がほぼ凸形の湾曲を有し、
他方の側壁の外部面がほぼ凹形の湾曲を有する。カート
リッジハウジングの表面上に、複数の位置合わせくぼみ
または機構５２が形成されている。第１の位置合わせく
ぼみ５２が前側壁の外部面に形成され、一対の位置合わ
せくぼみ５２が後側壁の外部面に形成されている。これ
ら３つの位置合わせくぼみは底部壁近くに形成され、第
１の位置合わせくぼみは、インク収容空洞の幅方向にお
いて、一対の位置合わせくぼみのほぼ中央に位置する。
図から、くぼみ５２のそれぞれがカートリッジの高さ方
向に相対的に長く延びていることがわかるが、カートリ
ッジがその底部をインクカートリッジ収容室の底部に向
けて移動しながら挿入されるために、この形状は効果的
である。よって、細長いくぼみは、各収容室に対するカ
ートリッジの挿入方向に一致する。インクカートリッジ
の壁は相対的に硬質で、硬質のカートリッジ構造体を提
供する。

【００１８】アセンブリハウジング内に互いに等間隔に
配置された複数の同一の隔壁には、カートリッジ位置合
わせ構造２４（図８及び図９も参照のこと）がさらに形
成されている。各隔壁２３は曲線を有し、この曲線に対
してほぼ相補的な曲線を有するカートリッジを受ける。
隣り合う隔壁２３によりカートリッジ収容室（cartridg
e receiving receptacle）が定められる。隣り合う隔壁
２３は、互いに向き合う面を有するが、この互いに向き
合う面において位置合わせ構造２４の位置は同一ではな
い。これは、カートリッジの前部面と後部面の位置合わ
せくぼみの位置が同一ではないためである。

【００１９】カートリッジ１６の曲線プロファイル５１
は複数の半径で構成され、波形状の外観を与える。他の
カートリッジと入れ子状に重ねられた際に、挿入方向が
単一方向であるように、この形状を他の非矩形形状にす
ることもできる。インクカートリッジ湾曲形状にするこ
とにより、挿入前にインクカートリッジの適切な向きを
判断する際の視覚的な助けを提供する。カートリッジの
一般形状、及びカートリッジ収容アセンブリの一部を形
成するカートリッジ収容室の一般形状により、カートリ
ッジの誤った挿入を防ぐことができる。これにより、メ
モリチップアセンブリの一部を形成する電気的接触部
を、カートリッジ収容アセンブリ２０の収容室における
電気接触部材２１（図６）に位置合わせできる。さら
に、曲線プロファイル５１は、１つのカートリッジを別
のカートリッジの上に積み重ねることで入れ子状を提供
し、保管時にもインクカートリッジを安定させる。

【００２０】インクカートリッジハウジング（図７、図
８）は、プラスチックカートリッジに成形された一体形
の位置合わせ機構５２を含み、この位置合わせ機構５２
は、インクカートリッジ収容アセンブリ１９（図５）の
収容室に形成された配置構造または配置機構に係合し、
あるいは配置機構と協動する。各収容室の開口部はイン
クカートリッジよりかなり大きく、インクカートリッジ
を簡単に挿入できる。インクカートリッジの位置合わせ
機構５２は、インクカートリッジ１６がインクカートリ
ッジ収容アセンブリ１９の適切な収容室に挿入される
と、分割壁または隔壁２３（図９）に設けられた対応す
る配置機構２４と係合する。これらの機構どうしの係合
は、収容室のインクカラー識別キー及び針がカートリッ
ジ取付け部７１及びセプタム７２（図１４）に接近する
前に起こる。これらの機構は、中空の針７４がセプタム
７２に揃いこれを貫通するようにインクカートリッジ１
６を位置合わせする。カートリッジの位置合わせ機構５
２は、さらに、インクカートリッジを位置合わせして、
各カートリッジ収容室の電気的接触部材２１（図６）が
インクカートリッジ１６のメモリチップアセンブリ５５
（図１６及び図１７）の対応する電気的接触部５８（図
１６及び図１７）に係合するように位置決めする。ここ
で留意すべき重要なこととして、分割壁２３、インクカ
ートリッジハウジング５０（図７）及び色識別構造（色
またはインクタイプ識別構造）６０はインクカートリッ
ジアセンブリ２０において繰返し使用される同一の部品
である。１つのカラーカートリッジと次のカラーカート
リッジとの違いは、１つのカートリッジ収容室と別のカ
ートリッジ収容室との色識別キータブ６７の向きの差
（図１１及び図１２参照）に関連する、色識別構造６０
の向きの差により表される。よって、このデザインで
は、使用する固有の部品数を最小限にすることでインク
カートリッジアセンブリ２０の製造コストを最小化して
いる。

【００２１】図１５は、インクカートリッジ１６を色識
別キーアセンブリ６６とともに示した分解図である。色
識別部６０は、２つのプラスチック成形部品６１及び６
２で構成される。インクバッグを内部に備えてカートリ
ッジを組立てる工程において、インクバッグ取付け部７
１はカートリッジ底部ハウジングから延びる。この組立
ての最中に、インクバッグ取付け部７１は、互いに係合
して周囲に環を形成する色識別部品６１と６２との内部
に捉えられる。これにより、インクカートリッジを収容
アセンブリ２０に挿入する際に、針７４に対して提示さ
れる取付け部を固定する。図２０を参照すると、色識別
部６０に一体成形された八角形状の部材８０が、インク
カートリッジハウジング５０の底面壁に成形された八角
形のくぼみ６５に係合する。なお、インクカートリッジ
ハウジング５０は、複数のハウジング部材、好ましくは
２つのハウジングハーフ５０ａ及び５０ｂで形成され、
これらの部材を超音波溶接し、種々の部品、例えばイン
ク識別部６０や、カートリッジに固定されたメモリチッ
プアセンブリ５５などとともにカートリッジを組み立て
る。各ハウジングハーフは、八角形のくぼみ６５の８面
のうち４面を決定するくぼみ６５ａ、６５ｂを含む。カ
ートリッジハウジングハーフの組立てに先立ち、色識別
部６０を、それぞれが８色の異なるインクカラーの一つ
に特有の、８つの固有角度位置に向けることができる。
ここでは、特定のインクカートリッジに対して８つの固
有位置が示されているが、これは例示に過ぎず、一般的
には、色識別部を複数の位置に向けることにより、複数
の異なるインクを含むカートリッジの色またはインクタ
イプを識別できる。図においては、八角形部材が、カー
トリッジハウジングに形成されたくぼみ内に位置してい
るが、他の位置決め構造を位置決めの目的で使用し、部
品を支持する方向を変えることにより、同一の部品を異
なるカラーインクカートリッジに使用できるようにする
こともできる。この場合には、色識別部はほぼ円筒形の
部材であり、カートリッジハウジングハーフの組立てに
先立ってその中心軸を中心に回転可能で、カートリッジ
内のインクの色に適する方法で八角形のくぼみに設置さ
れる。この点に関し、上記の説明は、異なる色または異
なる暗度のインクを含むカートリッジに関して記載した
が、本発明は、異なるタイプのインクを含むカートリッ
ジを収容室に設置する場合も想定している。例えば、１
つのカートリッジが顔料製インクを含み、別のカートリ
ッジが染料から作ったインクを含んでもよい。あるい
は、カートリッジによって濃度の異なるインクを含んで
もよい。よって、色識別部６０は、広く、色又はインク
タイプ識別構造と呼ぶことができる。

【００２２】図１５及び図２０を参照すると、色識別部
６０は、インクカートリッジ１６に充填されるインクの
色またはタイプに対する固有の向きで、インクカートリ
ッジハウジングハーフ５０ａ、５０ｂの八角形のくぼみ
６５に位置決めされ、組み立てられる。色識別キータブ
６７は、インクカートリッジ収容アセンブリの底部に位
置し、ある一色のインクの特定インクカートリッジだけ
が完全に挿入できるように方向付けられている。色識別
キータブ６７が、形状６３（図１２参照）で示すよう
に、色識別部６０のキースロットまたはキー溝に揃った
場合、針７４とセプタム７２との完全な係合が実現する
（図１３）。インクカートリッジ１６を、他の色のイン
ク用に構成されたカートリッジ収容室に設置すると、形
状６４（図１１）に示すように、色識別キータブ６７の
向きは、色識別部６０のキー溝６８に揃わない。この場
合、針７４とセプタム７２との係合が妨げられる結果、
２つの異なる色のインクの相互汚染を回避することがで
きる。カートリッジ収容室に対応しない色のインクがカ
ートリッジに充填されている場合には、これらの色識別
機構は、そのカートリッジをカートリッジ収容室に対し
て位置合わせせず、インクカートリッジのカートリッジ
収容室に対する完全な挿入を妨げる。この色識別方法に
よれば、カートリッジ組立て工程において固有の方向変
換を行うだけで、同じ部品をあらゆる色のカートリッジ
に使用することができる。よって、様々な色のインクを
含むよう適合されたカートリッジを生成するために必要
な製造工具の数及び固有部品の数を最小化し、その製造
コストを低減する。カートリッジ部品の組立て後、セプ
タム及び色識別部６０にシールを被せてもよい。

【００２３】図１５から図２０を参照すると、不揮発性
メモリチップアセンブリ５５は、硬質回路基板５７と、
不揮発性メモリチップ５９と、金製接触部５８とで構成
され、インクカートリッジハウジングに一体成形された
ポケット５６内部に配置される。ポケット５６は、メモ
リをアセンブリに受けるための一体形配置機構を含む。
これらの一体形機構を含むポケットは、インクカートリ
ッジハウジングの一部として成形され、ハウジングが組
立てられると、メモリチップアセンブリ５５を保持す
る。各カートリッジハウジングハーフは、このポケット
５６を定めるための構造を含んでいる。インクカートリ
ッジハウジングに対するメモリチップアセンブリの位置
は一体形機構によって厳密に制御されるので、組立ての
目的で、手動または自動化された位置合わせ取付け部品
を必要としない。メモリチップアセンブリは各カートリ
ッジハウジングハーフに形成されたポケット部にただ配
置すればよく、ハウジングハーフを互いに合わせて溶接
すると、ポケット構造を決定する一体形機構がポケット
内部にメモリチップアセンブリを自動配置する。プリン
タからのデータライン及びニュートラルラインがメモリ
チップのそれぞれのデータライン及びニュートラルライ
ンと接続されていることを保証するため、硬質回路基板
５７の端部の１角部に面取り部７５が形成されている。
係合埋め込み領域７６（mating filled in area）は、
カートリッジハウジングのポケットを定める一体形配置
機構の一部として形成されている。図、特に図１８に示
されるように、各カートリッジハウジングハーフは、カ
ートリッジの底部壁と内部壁の少なくともいずれかに形
成されたスロットを含み、カートリッジの底部壁に形成
された開口８２の付近にポケット構造５６を決定する。
開口８２は、実際には、それぞれのハウジングハーフ５
０ａ及び５０ｂに形成された開口部分８２ａ及び８２ｂ
を有する。回路基板の面取り部７５がポケット構造、特
に、面取り部７５と形状がほぼ相補的である、係合埋め
込み領域７６を有するポケット部分に適切に配置されな
い限り、カートリッジのハウジングハーフは、カートリ
ッジの組立て工程において係合させることはできない。
これにより、組立て工程における、メモリチップアセン
ブリの適切な方向が保証される。ひとたびハウジングに
より保持されると、インクカートリッジ収容アセンブリ
上の電気的接触部に対する、金製接触部の位置公差は、
射出成形工程の能力に依存する。その他の関係する公差
には、硬質回路基板の大きさ、硬質回路基板上の金製接
触部の位置公差、及び電気接触部に関連する位置公差を
含む、インクカートリッジ収容アセンブリ内部の部品の
位置公差が含まれる。図１６及び図１７を参照すると、
導電性の金製電気的接触部５８の大きさは、メモリチッ
プの金製接触部の、電気的接触部に対する位置合わせに
関し、関連するすべての部品に経済的な公差が適用でき
るサイズにまで増大されている。好ましい実施形態にお
いては、２つの円形電気的接触部５８のそれぞれの面積
は、約１／４インチ（６．３ミリメートル）の直径を有
する円に等しい。各電気的接触部５８に対して円形の領
域が示されているが、比較的大きい、異なる形状の他の
導電性領域を使用してもよい。メモリチップ５９は、ダ
ラスセミコンダクタ社（Dallas Semiconductor Corp.：
合衆国テキサス州ダラス）から販売されるタイプ、例え
ばチップＤＳ２５０２でもよく、プリンタのコンピュー
タコントローラに対してデータの送受信を行う、回路基
板５７の１つの電気接触部による（served by）１回線
を特徴とする。回路基板５７の第２電気的接触部による
第２の回線は、接地または基準接続のために使用でき
る。メモリチップから引出される掃引線（traces）は、
回路基板を通過する貫通路（throughways）または孔５
４に接続し、さらに、回路基板の反対側に形成された電
気的接触部５８に接続する。図１６及び図１７に示され
るように、回路基板の端部は、小型回路基板の製造にお
いては一般的である「ネズミの歯型（mouse bites）」
を有してもよい。

【００２４】上記ように、カートリッジの底部に形成さ
れ、インクカートリッジにハウジング５０の一部として
一体形係合機構を含むポケット構造５６の内部に収容さ
れるメモリチップアセンブリ５５を説明した。メモリチ
ップアセンブリ５５は、回路基板５７と、メモリチップ
５９と、電気的接触部５８（図１６及び図１７）で構成
される。回路基板は硬質であり、ポケット構造５６に挿
入される。ポケット構造の一体形機構は、インクカート
リッジハウジングの一部として成形され、カートリッジ
の底側部に形成された開口８２を介して電気的接触部５
８が外方向に向くようにハウジングが組み立てられる
と、メモリチップアセンブリを保持する。インクカート
リッジアセンブリに対する、メモリチップアセンブリの
位置そして重要な回路基板上の各電気的接触部の位置
は、ポケット構造の一体形機構により厳密に制御される
ので、手動または自動の位置合わせ固定は、組立ての目
的で必要ではない。プリンタからのデータライン及びニ
ュートラルラインがメモリチップの各データ及びニュー
トラル入力ピンに接続していることを保証するために、
回路基板のポケットへの挿入を１方向に制限するための
面取り部７５または他の適当な構造が硬質回路基板の１
角部に形成されている。ポケット構造に設けられた協動
構造、例えば埋め込み領域７６（図１８）が、カートリ
ッジハウジングのポケット構造の一体形配置機構の一部
として形成されている。これにより、組立工程におい
て、メモリチップアセンブリ、特に各電気的接触部の適
切な向きが保証される。

【００２５】ひとたびハウジングによって保持される
と、インクカートリッジ収容アセンブリ上の電気的接触
部に対する、金製接触部の位置公差は、射出成形工程の
能力に依存する。その他の関係する公差には、硬質回路
基板の大きさ、硬質回路基板５７上の金製接触部の位置
公差、及び電気接触部５４に関連する位置公差を含む、
インクカートリッジ収容アセンブリ１９内部の部品の位
置公差が含まれる。導電性の金製電気的接触部５８の大
きさは、メモリチップの金製接触部の電気的接触部に対
する位置合わせに関し、関連するすべての部品に経済的
な公差が適用できるサイズ（それぞれの円形領域は直径
が約１／４インチである）にまで増大されている。

【００２６】図１４、図２３、図２４及び図２５には、
カートリッジ内部に取付けられるインクバッグ７０の構
成について詳細が示されている。取付け部７１は、熱に
よりバッグの材料にシールされている。可撓性インクバ
ッグ材料は３層で構成され、各層のあいだに接着剤を含
む。各層は、インクとの適合性、水蒸気及び気体に対す
る低透過性、または耐磨耗性のいずれかを提供すること
により、特定の目的を有する。インクに接触する内側層
は、線形の低密度または低密度のポリエチレンである。
取付け部は高密度のポリエチレンから生成され、熱溶接
工程においてバッグに対する良好な接着を促す。中間層
はアルミホイルで、水蒸気及び気体に対して低透過性を
提供し、外側層は強度及び耐摩擦性の高い、ナイロンま
たはポリエチレンテレフタレンである。セプタム７２は
取付け部の円形開口に挿入されている。取付け部の円形
開口の内径は、セプタムの外径より小さいので、セプタ
ムは挿入されると、わずかな圧縮を受ける。バッグ、取
付け部、及びセプタムは、組立てられた際に、効果的な
充填排出処理を許容するものでなければならない。イン
クバッグの機能に対する特徴は、図１４に示される傾斜
（テーパ）角度７３である。

【００２７】インクが充填された際にバッグに残留する
封入空気の量を最小化することが重要である。バッグに
残留した空気は、インクカートリッジが製造されてから
インクを使用するまでにインク中に溶解する。インク中
の溶解気体は、圧電式プリントヘッドの噴射工程におい
て溶液から排出され、気泡を形成する。気泡は、その圧
縮性のために、ノズルがプリント媒体１２にインク滴を
噴出するのを妨げる。そこで、傾斜角度７３により、イ
ンク充填中におけるバッグ内の空気の排出を助け、使用
時にほとんどのインクをバッグから排出できるようにす
る。

【００２８】インク充填工程においては、インク注入前
にバッグを真空にする。インクバッグが満たされると、
この時には取付け部とセプタムの付近にある残留空気を
廃棄する。ここで、傾斜角度が存在しない場合、空気は
バッグの角部に捉えられる傾向があり、排気ができな
い。そこで、傾斜角度により、残留空気を取付け部の方
向に移動し、除去できるようにする。傾斜角度７３は、
バッグの取付け部及びセプタム付近の領域からバッグの
垂直方向側端部に向かって形成され、その大きさは5度
から４５度の間にすべきである。好ましい実施形態にお
いては、１５度の傾斜角度が提供されている。

【００２９】インクバッグの性能に寄与する別の要素
は、カートリッジハウジングの大きさ及び形状と、バッ
グ７０の大きさ及び形状との関係である。インクバッグ
にインクが充満し（図２１参照）、インクカートリッジ
ハウジング５０の内部に収容されている時には、インク
バッグはインクカートリッジハウジング５０の４つの内
部側面により制約されている。したがって、インクカー
トリッジハウジング内におけるインクバッグの容量は、
インクカートリッジハウジング５０の大きさの最適化に
より促進される。この最適化の鍵となるのが、インクカ
ートリッジハウジングサイズのアスペクト比であり、こ
れによりインクバッグ７０のサイズが促進される。

【００３０】図２１、図２２、図２３及び図２４を参照
すると、インクカートリッジハウジング５０は、体積Ｖ
_Hを含み、これがインクバッグ７０を収容する体積を含
む。カートリッジハウジングは、このＶ_Hの上部に位置
するさらなる体積を含み、これにより上部壁５３ａを有
する一体形ハンドル５３のためのスペースを提供する。
このカートリッジハンドルにより、カスタマによるカー
トリッジの搬送が簡単になる。インクバッグを収容する
カートリッジハウジングの体積Ｖ_Hは、高さＨ_H（図２２
参照）、幅Ｗ_H（図２１参照）、及び厚さＴ_H（図２１参
照）を有して定められる。厚さＴ_Hの幅Ｗ_Hに対するアス
ペクト比、カートリッジの高さＨ_H、及び可撓性インク
バッグにより、インクバッグ内のインクの体積と、使用
後の残留インクと、充填後にバッグに残留する空気との
最適な関係が決定する。この関係は、次のように定義さ
れる。 Ｔ_H：ハウジングアセンブリの前側面及び後側面の内部
面どうしの距離として定義される、カートリッジハウジ
ングの厚さ。 Ｗ_H：ハウジングアセンブリの左側面及び右側面の内部
面どうしの距離として定義される、カートリッジハウジ
ングの厚さ。 Ｈ_H：カートリッジハウジングの底側部の内部面から、
インクバッグを収容すべく設計された空洞部の頂部まで
の距離として定義される、カートリッジの高さ。一体形
ハンドルの形成に必要なカートリッジのさらなる高さは
これに含まれない。この内部面は延伸により（with a d
raft）成形されているので、測定は、カートリッジハウ
ジングハーフが接合する端部から行う。 Ｖ_H：インクバッグを収容するハウジングアセンブリの
内部体積 Ｗ_B：空のインクバッグを平らに置き、まちの存在に関
わらず完全に伸ばした状態の、インクバッグの全体幅 Ｈ_B：空のインクバッグを平らに置き、まちの存在に関
わらず完全に伸ばした状態の、インクバッグの全体高さ ＳＷ：バッグのシール幅であり、インクバッグの側部に
沿って設けられ、バッグのより小さい内部体積を提供す
るシール幅。 Ｗ_H：Ｔ_H ＝ ４．３２：１（４．３２＋／−０・１
０） Ｖ_H ＝ ４．３２Ｔ_H ²Ｈ_H １８０ｍｍ＜Ｈ_H＜５００ｍｍの場合、 Ｗ_B ＝ Ｔ_Hπ／２＋Ｗ_H−Ｔ_H＋２ＳＷ Ｈ_B ＝ Ｈ_H＋Ｔ_H

【００３１】インクカートリッジの組立てに利用される
方法は、そのデザインにより効果がある。上述の関係に
したがってインクバッグとカートリッジハウジングを一
定の大きさに形成するという効果により、インクの充填
処理を開始する前にインクバッグをカートリッジハウジ
ングに組み付けることができる。ただし、ハウジングハ
ーフの組立てに先立ってインクバッグを充填することも
できる。組立て工程には、以下のステップを含む。すな
わち、インクバッグを真空にし、カートリッジの第１ハ
ーフをその側面を下にして置き、インクバッグの取付け
部周囲に色識別部品を設置し、インクバッグを第１のハ
ウジングに両面テープを用いて挿入する。インクバッグ
の挿入は次のように行う。すなわち、空のインクバッグ
を第１のハウジングハーフのプロファイルに適合させ、
両面テープによって適所に留め、第２のハウジングハー
フを被せる。つづいて、第１及び第２のハウジングハー
フを超音波溶接する。超音波溶接処理は、低コストの組
立て方法を提供する。ただし、他の周知の方法を使用す
ることも可能である。

【００３２】ハウジングアセンブリが溶接されると、イ
ンクバッグをその側面を下にして置き、針がセプタムを
通過するように設置し、この針からインクバッグにイン
クを汲出すようにして、インクバッグに既知の量のイン
ク（例えば、１１００ｍＬ）を満たす。次に、カートリ
ッジアセンブリを垂直方向に、取付け部とセプタムが上
向きになるように立てる。ここで、カートリッジを叩い
て（bumped）インク中の空気をバッグの上部まで移動さ
せてもよい。そして、針から真空を供給することによ
り、残留する空気及び約５０ｍＬのインクをバッグから
取り出す。この時点で、インクバッグはハウジングによ
って完全に制約され、図２１における水平方向の断面図
に示されるように、インクバッグの表面はハウジングア
センブリの４つの内部面に密接している。この結果、イ
ンクバッグの、その搬送時における移動を防止できる。
ここで、インクバッグが移動すると、バッグの表面が擦
れて破裂し、その結果インクが漏れる可能性がある。超
音波溶接工程に先立ちインクバッグを充填した場合に
も、インクバッグはこの溶接工程により擦り切れて、そ
の後破裂する可能性がある。上記の組立て方法と、イン
クバッグに関連するハウジングの構成との両者により、
低コストのインクカートリッジアセンブリが得られる。
図２１の、図示される断面からわかるように、前側部及
び後側部、及びその内部面が湾曲しているが、前側部壁
及び後側部壁の各内部面上の対応する点どうしの間に
は、カートリッジ空洞部の内部厚さである間隔が均一に
設けられている。この前側部と後側部は相補的に湾曲
し、例えば、一方の曲面はほぼ凹形であり、他方の曲面
がほぼ凸形であるが、内部方向には、これらの前後側部
は、少なくともカートリッジを通過する特定の部分に沿
って、対応点のあいだにほぼ均一の間隔を保持してい
る。

【００３３】メモリチップがインクカートリッジハウジ
ングの底部側面に位置することにより、インクカートリ
ッジ収容アセンブリの電気的接触部材に係合するための
簡単で低コストの電気接触部のデザインが可能になる。
インクカートリッジハウジングの他の場所においてメモ
リチップアセンブリ５５を支持することもできるが、メ
モリチップアセンブリはインクバッグ７０に近接しない
ように配置することが望ましい。メモリチップを、イン
クカートリッジハウジングの底側面または底部壁９５
の、図に示される位置に配置した場合、絶対的に必要で
はないが、インクバッグの下端部の傾斜により、インク
バッグのインク充満時に、メモリチップアセンブリを支
持するポケット構造５６にインクバッグが接触するのを
防ぐことができる。インクバッグがポケット構造に接触
すると、インクバッグが擦り切れてインクがバッグから
漏れる。そこで、バッグに傾斜を形成することにより、
充満したインクバッグ７０は、インクカートリッジハウ
ジングの内部でポケット構造を越えて位置することがで
きる。ポケット構造５６をカートリッジの左右側壁から
十分な間隔で配置されるようにこれらの側壁に対して位
置決めし、カートリッジハウジングの壁厚が名目的（no
minal）壁厚により近く維持されてこれらのカートリッ
ジを成形する成形ツーリング（mold tooling）の信頼性
がより良好に維持されることが好ましい。さらなる効果
は、メモリチップアセンブリの取付け位置がハンドルの
指穴より下部に位置することにある。この関係は、イン
クカートリッジの利用を簡単にするためにインクカート
リッジ収容アセンブリ２０が外向きに傾斜することによ
り得られる。これに関しては、図１、図４及び図６を参
照する。通常、インクカートリッジの利用を要求されな
いときには、インクカートリッジ収容アセンブリ２０は
閉じ位置（図示せず）に位置する。一方、インクカート
リッジ収容アセンブリを図示されるように外方向に傾斜
または回動させて、オペレータがインクカートリッジ１
６を利用できるようにすると、各カートリッジのメモリ
チップアセンブリ及び各カートリッジ収容室の電気的接
触部２１は上向きに傾斜する。この結果、インクカート
リッジ収容アセンブリがその開位置に回動すると、重力
の働きにより、インクカートリッジから漏れたインクが
メモリチップアセンブリ及び電気的接触部から遠ざかる
ように移動する。上記の様々な状況を考慮してメモリチ
ップアセンブリの電気的接触部５８の位置を最適化する
ためには、メモリチップアセンブリを支持する構造は、
底部壁上であって、望ましくは右側部壁９３の内部面か
ら約８〜９ミリメートルの位置に配置される。この場
合、電気的接触部５８の中心が、右側部壁の外部面から
約１９ミリメートルに位置する。ここで、右側部壁と
は、カートリッジ収容アセンブリが開位置に回動する
と、上方に回動するカートリッジハウジングの壁であ
る。カートリッジハウジングの幅寸法、すなわち右側壁
と左側壁との間の距離により、メモリチップアセンブリ
をセプタムから隔てることの可能な距離が制限される。
漏れ出たインクによる汚染を避けるため、上記の距離は
できるだけ大きくするのが好ましい。側壁近くの配置に
関する制約のため、間隔の最適な位置は、上述のように
記載されるカートリッジの右側壁の外側面から約１９ミ
リメートルの距離である。記載されるカートリッジで
は、電気的接触部５８の中心からセプタム７２の中心ま
での最適な間隔は約５７ミリメートルである。

【００３４】好ましい実施形態を特に参照して本発明を
詳細に説明したが、本発明の範囲内で変更及び修正が可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 プリントキャリッジと、キャリッジガイド部
材と、タイミングベルトと、インク供給管と、本発明に
よるインクカートリッジと、記録要素と、シート搬送ロ
ーラと、を含むインクジェットプリンタを示す斜視図で
ある。

【図２】 図１のマルチカラープリンタにおいて使用さ
れる単一のカラーインクジェットプリントヘッドを示す
斜視図である。

【図３】 図２のプリントヘッドに対するノズルプレー
トを示す平面図である。

【図４】 図１のプリンタにおいて使用されるインクカ
ートリッジ収容アセンブリの斜視図である。

【図５】 本発明によるインクカートリッジを６つ含
む、インクカートリッジ収容アセンブリの上面図であ
る。

【図６】 図１のプリンタにおいて使用されるインクカ
ートリッジ収容アセンブリの別の斜視図である。

【図７】 本発明のインクカートリッジの斜視図であ
る。

【図８】 位置合わせ機構と、メモリチップアセンブリ
と、色識別部と曲線形状とを含む、インクカートリッジ
の底面図である。

【図９】 インクカートリッジ収容アセンブリの分離部
に係合するインクカートリッジ位置合わせ機構を示す図
である。

【図１０】 インクカートリッジ収容アセンブリの分離
部に係合するインクカートリッジ位置合わせ機構を示す
図である。

【図１１】 インクカートリッジが収容アセンブリ内に
設置された際に、色識別キー溝と色識別キータブがどの
ように接合するかを示す図であり、誤ったカートリッジ
が収容室に設置されようとしている状態が示されてい
る。

【図１２】 インクカートリッジが収容アセンブリ内に
設置された際に、色識別キー溝と色識別キータブがどの
ように接合するかを示す図であり、適切なカートリッジ
が収容室に設置される状態が示されている。

【図１３】 インクカートリッジの内部に位置するイン
クバッグに係合している収容室からインク引出し針を受
ける状態を示す図である。

【図１４】 インクバッグ、取付け部、セプタム及びイ
ンク引出し針を示す分解図であり、針はカートリッジ収
容アセンブリの収容室の一部を形成する。

【図１５】 本発明のインクカートリッジの分解図であ
る。

【図１６】 メモリチップアセンブリの詳細を示す斜視
図である。

【図１７】 メモリチップアセンブリの詳細を示す斜視
図である。

【図１８】 インクカートリッジハウジングハーフと、
ハウジングハーフに取付けられるメモリチップアセンブ
リの分解図である。

【図１９】 アセンブリの詳細を示す分解図であり、イ
ンクバッグの取付け部、セプタム、色識別部、メモリチ
ップアセンブリ、インクカートリッジハーフ、及び収容
室の一部を形成するインク引出し針を示し、同図はカー
トリッジハーフの下側から見た図である。

【図２０】 アセンブリをさらに詳細に示す分解図であ
り、ここでは色識別部は取付け部を捕捉し、その周囲に
環を形成している。

【図２１】 インクカートリッジの概略断面図であり、
インクカートリッジの内部面による、充填されたインク
バッグの支持を示している。

【図２２】 本発明のインクカートリッジの前面及び右
側面を示す概略図であり、内部高さ寸法を示している。

【図２３】 カートリッジに位置決めされるインクバッ
グの前側立面図であり、インクバックを完全に伸ばした
状態を示している。

【図２４】 カートリッジに位置決めされるインクバッ
グの前側立面図であり、インクバックを伸ばしていない
状態を示している。

【図２５】 インクバッグの斜視図である。

【符号の説明】

１０ プリンタ、１６ インクカートリッジ、１９ イ
ンクカートリッジ収容アセンブリ、２１ 電気接触部、
２３ 分割壁（隔壁）、２４ カートリッジ位置合わせ
構造、５０ ハウジング、５０ａ，５０ｂ ハウジング
ハーフ、５１曲線プロファイル、５２ カートリッジ位
置合わせ機構、５５ メモリチップアセンブリ、５６
一体形ポケット、５７ 回路基板、５８ 電気的接触
部、５９メモリチップ、６０ 色またはインクタイプ識
別構造、６７ 色識別キータブ、７０ インクバッグ、
７１ 取付け部、７２ セプタム、７３ 傾斜角度、９
０ 前側壁、９１ 後側壁、９３ 右側壁、９４ 左側
壁、９５ 底部壁。

フロントページの続き (72)発明者 ダイアナ キャロライン ペトラネク アメリカ合衆国 ニューヨーク ヒルトン エフナー ドライブ 18 Ｆターム(参考） 2C056 EA24 FA10 KC05 KC06 KC14 KC30

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクバッグを含むインクカートリッジ
   であって、 前記カートリッジは、前側壁と、前側壁に対向する後側
   壁と、前側壁と後側壁とを隔離する一対の対向する左右
   側壁と、底部壁と、を有するカートリッジハウジングを
   有し、前記壁の各内側対向面はハウジング内に内部空洞
   を定め、前記前側壁及び後側壁はそれぞれ、湾曲した内
   側対向面を有し、前記前側壁の内側対向面の湾曲は前記
   後側壁の内側対向面の湾曲と相補的であり、前記カート
   リッジを通過する各断面において、前側壁と後側壁の各
   内側対向面上の対応する点どうしの間には、ほぼ均一の
   内部カートリッジ空洞厚さ間隔が形成され、 前記インクバッグは、前記内部空洞内に配置されてイン
   クが充填され、前記前側壁、後側壁、一対の対向する左
   右側壁のそれぞれ、及び底部壁に接触する、インクバッ
   グを含むインクカートリッジ。
2. 【請求項２】 インクバッグを含むインクカートリッジ
   にインクを入れる方法であって、 前側壁と、前側壁に対向する後側壁と、前側壁と後側壁
   とを隔離する一対の対向する左右側壁と、底部壁と、を
   有するカートリッジハウジングを提供し、前記壁の各内
   側対向面はハウジング内にインクバッグを支持するため
   の内部空洞を定め、前記前側壁及び後側壁は、その外側
   及び内側対向面のいずれにも湾曲を有し、インクバッグ
   が収容されるカートリッジを通過する断面において、前
   記カートリッジの内部厚さ、すなわち前側壁及び後側壁
   の内側対向面上の対応する点どうしの間隔はほぼ均一で
   あり、前記前側壁の内側対向面の湾曲は前記後側壁の内
   側対向面の湾曲とほぼ相補的であり、 前記インクバッグにインクを充填し、前記インクバッグ
   が前記前側壁、後側壁、底部壁及び一対の対向する左右
   側壁の各内側対向面に係合する、方法。
3. 【請求項３】 インクバッグを含むインクカートリッジ
   であって、前記カートリッジは、 前側壁と、前側壁に対向する後側壁と、前側壁と後側壁
   とを隔離する一対の対向する左右側壁と、底部壁と、を
   有するカートリッジハウジングを備え、前記壁は前記ハ
   ウジング内に内部空洞を定める各内側対向面を有し、 前記インクバッグは、前記内部空洞内に配置されて液体
   インクが充填され、前記前側壁の内側対向面、前記後側
   壁の内側対向面、前記一対の対向する左右側壁のそれぞ
   れの内側対向面、及び前記底部壁の内側対向面に接触
   し、前記インクバッグは前記底部壁から遠ざかって延び
   る傾斜を有し、 前記底部壁は、カートリッジからインクを引出すための
   インク利用位置を含み、 前記底部壁は、前記インク利用位置から隔てた位置に、
   メモリチップを支持するための内部構造を含み、 前記インクバッグの傾斜により、該インクバッグはメモ
   リチップを支持する内部構造から隔てられている、 インクカートリッジ。