JP2005289071A - インクカートリッジの包装体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ケースの側部を二重壁構造としてケースの強度を増大し、インクカートリッジを減圧状態で包装袋内に収容したインクカートリッジの包装体を提供する。
【解決手段】 インクカートリッジ１は、ケース２内に、インクを吸収した多孔質材８を収容する第１の室９と、その第１の室９を間にしてその両側にそれぞれ仕切壁５，６を介してインクを収容する第２の室１０及び大気連通路１１とが形成されている。仕切壁５，６の下端に接続した底部仕切壁７の下側に沿って第２の室１０及び大気連通路１１とが曲げられるとともに、その部分に隣接して空間３３が形成されている。シール材２３はインク供給口１７及び大気連通孔１８を覆うが空間３３を覆うことなく装着される。このインクカートリッジは、内部を減圧状態とした包装袋８１内に収容されている。
【選択図】 図１９

Description

本発明は、画像形成装置における記録ヘッドに供給するインクを収容するインクカートリッジの包装体に関するものである。

従来、インクジェット方式のプリンタ等の画像形成装置は、キャリッジ上に搭載された記録ヘッドのノズルからインク滴を噴出させ、記録媒体上に画像を記録するものであり、インク滴の噴出は、記録ヘッドに配設された電気機械変換素子または電気熱変換素子等のアクチュエータを駆動して圧力波を発生させることにより行われる。インクは、記録ヘッドに交換自在に搭載されるインクカートリッジから供給されるが、インクカートリッジから供給されるインク液中に気泡が混入していると、記録ヘッドのノズルからのインク噴射に悪影響を及ぼすことが知られている。

インクカートリッジには、記録ヘッドにインクを供給するインク供給口や、インクの消費による減少に対応して空気が流入するように大気と連通する大気連通孔を有する。そこで、インクカートリッジの製造工程でインクを充填した後は、これらの開口はいずれも封止部材により封止状態とされる。また、出荷時に、未使用状態でのインク漏れやケース内への空気侵入防止のため、インクを収容したインクカートリッジを包装袋内に減圧状態で密閉収容する（いわゆる真空パック）ことが行われている（例えば、特開平７−１３２６１１号公報参照）。そして、ユーザでの使用時に、包装袋からインクカートリッジを取り出し、封止部材を剥がして、大気連通孔を開口するとともに、インク供給口を記録ヘッドに連通させる。

このようなインクカートリッジにおいて、インク供給口と大気連通路孔とは互いに離れていた方が良い。例えば大気連通孔からインク供給口へ空気が短絡的に引き込まれにくくケース内のインクを無駄なく使用しやすいなど、と考えられ、インク供給口がケース下面に配設され、大気連通孔がケース上面に配設されている。そのため、製造工程でインク充填後に、インク供給口と大気連通孔とを封止するためのシールテープは、ケースの上面から下面まで引き回す必要があり（例えば、特開平９−７０９８２号公報参照）、長いテープが必要になるばかりか、シールテープをローラ機構を用いて貼るような場合、ケースに対して一方向から作業することができないので、ケースを回転させながら、シールテープをケースの上面から下面まで引き回さなければならず、作業性が悪かった。

特開平７−１３２６１１号公報 特開平９−７０９８２号公報

そこで、発明者は、インク供給口と大気連通路の開口とをケースの下面に並設することで、ケースに対して一方からシールできるようにすることを考えた。

本発明は、このようなインクカートリッジのケース強度を増大し、インクカートリッジを減圧状態で包装したインクカートリッジの包装体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明は、記録ヘッドに供給するインクを収容するインクカートリッジの包装体において、該カートリッジを構成するケース内に、インクを吸収した多孔質材を収容する第１の室と、その第１の室を間にしてその両側にそれぞれ仕切壁を介してインクを収容する第２の室及び大気連通路とが形成され、前記ケースの一端がわにおいて前記第１の室と大気連通路とが連通され、他端がわにおいて前記第１の室と第２の室とが連通されるとともに前記第２の室から前記記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口が開口され、前記インクカートリッジが、内部を減圧状態とした包装袋内に収容されている。

この構成によれば、第１の室を間にしてその両側にそれぞれ仕切壁を介して第２の室及び大気連通路を形成するので、ケースの側部をほぼ二重壁構造としてケース強度を増大することができる。そして、そのインクカートリッジを、内部を減圧状態とした包装袋内に収容することで、インクに気泡や空気が溶け込むのを防止することができる。

そして、好ましくは、インクカートリッジの包装状態において、前記インク供給口を覆ってシール材が剥離可能に装着される。さらに好ましくは、前記大気連通路は、前記ケースの他端がわにおいて前記インク供給口と並んで大気連通孔として開口され、前記インク供給口と前記大気連通孔とは１つの前記シール材によって剥離可能に覆われる。

また好ましくは、前記ケースの他端がわに、前記第１室、第２室及び大気連通路とは独立し前記シール材で覆われることなく前記ケース外に連通した空間が形成されることで、包装袋内を減圧状態としたとき、空間内も同様に減圧状態とし、その容積により、包装袋内を長期にわたり減圧状態に維持することができ、未使用状態でケース内のインクへの空気侵入を防止することができる。

また好ましくは、前記ケース内に、前記仕切壁の前記ケース他端がわ端部と接続しかつ前記ケース他端とほぼ平行に延びる底部仕切壁が形成され、前記第１室が前記底部仕切壁よりも前記ケース一端がわに形成され、前記第２室と大気連通路とが、前記底部仕切壁よりも前記ケース他端側に前記底部仕切壁に沿って曲げられて形成される。さらにこの構成において、前記第２室及び大気連通路の曲げられた部分に隣接して、前記第１室、第２室及び大気連通路とは独立した空間が形成され、該空間が前記ケースの他端から外部に連通される。この空間によって、上記のように、包装袋内を長期にわたり減圧状態に維持することができる。

さらに、本発明は、記録ヘッドに供給するインクを収容するインクカートリッジの包装体において、該カートリッジを構成するケース内に、インクを吸収した多孔質材を収容する第１の室と、その第１の室を間にしてその両側にそれぞれ仕切壁を介してインクを収容する第２の室及び大気連通路とが形成され、前記ケースの一端に前記第１の室と第２の室と大気連通路とが開放され、他端に前記第２の室と大気連通路とが開放され、その他端がわにおいて前記第１の室と第２の室とが連通され、前記ケースの一端に、前記第１の室と大気連通路とを連通した状態で前記第１の室と第２の室と大気連通路とを覆って上蓋部材が装着され、前記ケースの一端に、前記第２の室を覆って下蓋部材が装着され、その下蓋部材に前記第２の室から前記記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口が開口され、前記インクカートリッジが、内部を減圧状態とした包装袋内に収容されている。

この構成によれば、上記のように、ケースの側部をほぼ二重壁構造としてケース強度を増大することができる。上記第１の室、第２の室及び大気連通路をケースの両端に開放して形成し、その両端を上蓋部材及び下蓋部材で覆ってインクカートリッジを構成するので、ケースの成形が容易で、製造時ケース内の洗浄を容易に行うことができる。そして、そのインクカートリッジを、内部を減圧状態としで包装することで、インクに気泡や空気が溶け込むのを防止することができる。

そして、好ましくは、インクカートリッジの包装状態において、前記下蓋部材のインク供給口を覆ってシール材が剥離可能に装着される。さらに好ましくは、前記大気連通路の前記ケースの他端がわ開放面に対応して前記下蓋部材に大気連通孔が形成され、前記インク供給口と前記大気連通孔とは１つの前記シール材によって剥離可能に覆われる。

また好ましくは、前記ケースの他端がわに、前記第１室、第２室及び大気連通路とは独立した空間が形成され、前記空間が前記下蓋部材に形成された開孔を通しかつ前記シール材で覆われることなく前記ケース外に連通されることで、包装袋内を減圧状態としたとき、空間内も同様に減圧状態とし、その容積により、包装袋内を長期にわたり減圧状態に維持することができ、未使用状態でケース内のインクへの空気侵入を防止することができる。

また好ましくは、前記ケース内に、前記仕切壁の前記ケース他端がわ端部と接続しかつ前記ケース他端とほぼ平行に延びる底部仕切壁が形成され、前記第１室が前記底部仕切壁よりも前記ケース一端がわに形成され、前記第２室と大気連通路とが、前記底部仕切壁よりも前記ケース他端側に前記底部仕切壁に沿って曲げられて形成される。さらにこの構成において、前記第２室及び大気連通路の曲げられた部分に隣接して、前記第１室、第２室及び大気連通路とは独立した空間が形成され、該空間が前記ケースの他端から外部に連通している。この空間によって、上記のように、包装袋内を長期にわたり減圧状態に維持することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面を参照して説明する。

図１は本実施形態によるインクカートリッジを記録ヘッドに接続した状態を示すもので、記録媒体に沿って走査移動されるキャリッジ５２に、記録ヘッド７２を支持したヘッドホルダ５０が搭載され、そのヘッドホルダ５０にインクカートリッジ１が着脱可能に装着される。インクカートリッジ１は、その下面に設けたインク供給口１７をヘッドホルダ５０側のジョイント部材７４に嵌合し、マニホールド部材７３をとおして記録ヘッド７２の多数のインク噴出チャンネルにインクを分配する。記録ヘッド７２は、公知のように圧電素子あるいは発熱素子からなるアクチュエータを駆動することによって、各インク噴出チャンネルからインクを噴出するものである。

本実施の形態によるインクカートリッジ１は、透明もしくは半透明な樹脂材料により矩形状につくられたケース２と、上下の蓋部材３，４とから成る。ケース２は、対向する一対の第１の側壁２ａ，２ｂと、その一対の側壁間を連結する一対の第２の側壁２ｃ，２ｄとからなり、上下両端面を開放した矩形の筒状をなしている。上下の蓋部材３，４は、ケース２の上下両開放面を覆うように熱溶着されている。さらに、ケース２は、第１の側壁（図３において左右の壁）２ａ，２ｂとほぼ平行に延びる仕切壁５，６、その両仕切壁下端と接続し底部開放面とほぼ平行に延びる底部仕切壁７、およびその底部仕切壁７から底部開放面に向け垂直に延びる仕切壁７ａ，７ｂ，７ｃによって内部が区画形成されている。仕切壁５，６、底部仕切壁７、および仕切壁７ａ，７ｂは、第２の側壁２ｃ，２ｄ間を橋渡す方向に延びている。

仕切壁５，６、底部仕切壁７および第２の側壁２ｃ，２ｄに囲まれたところには、上面をケース２の上端において開放した第１の室９が形成され、インクを吸収したポリウレタンフォーム等の多孔質材８を収容している。第１の側壁の一方２ａ、仕切壁５および第２の側壁２ｃ，２ｄに囲まれたところには、第２の室１０が形成され、第１の側壁の他方２ｂ、仕切壁６および第２の側壁２ｃ，２ｄに囲まれたところには、大気連通路１１が形成されている。第２の室１０と大気連通路１１は、それぞれ上端をケース２の上面において開放し、かつ下端を底部仕切壁７の下面に沿って曲げ、その下端をケース２の下面において開放している。

上蓋部材３は、第１の室９，第２の室１０および大気連通路１１の上端をそれぞれ覆って、側壁２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄおよび仕切壁５，６の上端に熱溶着によって固着され、各室９，１０および通路１１を独立させている。下蓋部材４は、第２の室１０および大気連通路１１の下端をそれぞれ覆って、側壁２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄおよび仕切壁７ａ，７ｂの下端に熱溶着によって固着され、第２の室１０および通路１１を独立させている。その結果、第２の室１０および大気連通路１１は、側壁２ａ，２ｂに沿う垂直部分１０ａと、第１の室９の下側に位置する水平部分１０ｂ，１１ｂとからほぼＬ字形をなす。なお、大気連通路１１の垂直部分と１１ａと水平部分１１ｂとは、仕切壁７ｂに設けた連通口３０を介して連通している。

底部仕切壁７には、第１の室９と第２の室１０を接続する連通孔１５が形成されている。第１の室９と第２の室１０とにはそれぞれインクが収容され、両室でインク室を形成している。第２の室１０は、後述するようにインク充填時の通路となるとともに、第１の室９から記録ヘッド７２へインクを供給する際の中継室となる。第１の室９は第２の室１０に比して十分に大きく形成されている。大気連通路１１は、第１の室９のインクが消費された際に第１の室９に大気を補給するものである。第２の室１０と大気連通路１１との間は、底部仕切壁７の下面の仕切壁７ａによって分離されている。上記のように、ケース２の両側部に、仕切壁５，６が側壁２ａ，２Ｂとほぼ平行に設けられ、側部をほぼ二重壁構造として、ケース強度を増大している。また、このような形状のケース２は、上下に分離する金型によって容易に樹脂成形することができる。

上蓋部材３には、第２の室１０の上端開放面に対応してインク充填口１３が形成され、また、第１の室９の上端開放面に対向して、インク充填時にケース内を減圧するための減圧口１４が形成されている。第２の室１０と第１の室９とを相互に連通する上記連通孔１５は、インク充填口１３、減圧口１４が配設されている側から遠い端すなわち同側とは反対側に配置され、後述するようにインクの充填効率を上げ、かつインクの消費効率を上げるようにしている。

また、第１の室９と大気連通路１１とは、上蓋部材３に、仕切壁６の上端を跨ぐようにして形成された通路１６により連通されている。つまり、通路１６は、上蓋部材１３の上面に凹状に形成され、その一端は減圧口１４を介して第１の室９に連通され、他端は貫通口１６ａを介して大気連通路１１に連通されている。上蓋部材１３は、第１の室９内に突出し多孔質材８の上面に当接する壁２７を有している。つまり、上蓋部材３は、第１の室９と対応する部分において、厚く形成され、インク吸収材８を少し圧縮している。壁２７は、後述するように第１の室９の内面と間隔をあけ、かつ減圧口１４はその壁２７の外周よりも第１の室９の内側に位置している。

下蓋部材４には、第２の室１０の下端開放面に対応して、第２の室１０のインクを記録ヘッドに供給するためのインク供給口１７が形成され、大気連通路１１の下端開放面に対応して、大気連通孔１８がそれぞれ形成されている。図６に示すように、連通孔１５とインク供給口１７とは平面からみて相互にずれて位置しており、第２の室１０には、連通孔１５とインク供給口１７とを結ぶ最短路上に、リブ状の障壁３１が形成されている。この障壁３１はケース２の仕切壁７から一体に突設させ、下蓋部材４の内壁面と接合させることで形成することが好ましいが、下蓋部材４から一体に突設させるようにしても差し支えない。底部仕切壁７の下面７ｄ（図３）は、連通孔１５の下端から第２の室１０の垂直部分に向かって上昇するように傾斜面となっている。上記障壁３１の一方の端は、連通孔１５の側部に位置し、他端は第２の室１０の垂直部分に近いところまで延びている。これにより、記録ヘッド７２からのインク噴出により生じた負圧により第２の室１０からインクを引き込む時に、第１の室９から連通孔１５を出たインク流は矢印３２のように障壁３１を迂回して、第２の室１０の垂直部分１０ａを通って再び第２の室１０の水平部分１０ｂに入ってインク供給口１７に至る。

図４に示すように、インク充填口１３と減圧口１４は、インク充填後に、上蓋部材３の外面に熱溶着等により貼付された第１のシール材２１，２２にて閉塞される。シール材２２は通路１６を確保してその上面を覆っている。インク供給口１７と大気連通孔１８は、熱溶着等により剥離可能に貼付される第２のシール材２３にて閉塞される。インク充填口１３とインク供給口１７とが別であるから、第２のシール材２３は、インクの充填前にあらかじめインク供給口１７に貼付される。このため、インク供給口１７がインク充填口１３を兼ねる従来のもののように、インク供給口１７のまわりが充填時のインクで濡れているということがないから、インク供給口が変形しない程度の弱い熱溶着であっても、十分なシール効果を得ることができる。シール材２１，２２は、剥離する必要がないから上蓋部材３に多少変形が生じる程度に強固に熱溶着してもよい。各シール材２１，２２，２３は、空気不透過性の樹脂または金属箔あるいはそれらの積層材料でつくられる。

インク供給口１７の第２の室１０側の面には、ステンレス製の網状のフィルタ２４が取り付けられる。このフィルタ２４は、第２の室１０内のインクが表面張力により自然状態では漏出しない程度の目の大きさをもっている。

図１０に示すように大気連通路１１の垂直部分１１ａの途中には、その大気連通路１１を上下に仕切る仕切壁２９が形成されている。その仕切壁２９は、大気連通路１１の上下方向に高低差をもって延びており、その高い部分には貫通穴２８が形成され、その貫通穴２８の上端面よりも低い位置にインク溜２９ａとなる凹部が形成されている。仕切壁２９は、ケース２を樹脂成形する際、上下に分離する金型の分離部分で成形でき、特別な加工を必要としない。

また、下蓋部材４の大気連通孔１８の周壁１８ａを筒状に上方に突設することによっても、その周囲にインク溜４ａを形成している。これにより、インクカートリッジが転倒する等して第１の室９から通路１６をとおって漏れたインクが、インク溜２９ａに溜まる。また、インク溜２９ａ内のインクが、インクカートリッジを傾ける等によって貫通穴２８に入ることがあっても、その下方のインク溜め４ａに溜まる。したがって、大気連通路１１や大気連通孔１８を塞いでしまったり、インクが外部に漏れたりすることはない。

図６，図１９に示すように、ケース２には、第２の室１０および大気連通路１１の水平部分１０ｂ，１１ｂに隣接して空間３３が形成されている。空間３３は、仕切壁７ａ，７ｂ間に橋渡した仕切壁７ｃによって区画され、下面を下蓋部材４で覆われて、第２の室１０や第１の室９、大気連通路１１とは連通しておらず、下蓋部材４に設けた開孔３４によりケース外部と連通している。インクを充填したインクカートリッジ１は、出荷に際して、図１９に示すように、包装袋８１内に減圧状態で密閉収容した状態とされる。包装袋８１は、筒状部材の内部にインクカートリッジ１を収納して、内部を負圧吸引するとともに両開口端を溶着８２したものである。包装袋８１は、空気不透過性の樹脂または金属箔あるいはそれらの積層材料でつくられる。図１９で示したインクカートリッジ１の断面は、図９のＣ−Ｃ線断面に相当する。開孔３４は第２のシ−ル材２３では覆われない。上記空間３３は、包装袋８１内を減圧状態としたときに、空間３３内も同様に減圧状態とし、その容積により密閉包装袋８１内を長期間にわたり減圧状態に維持するように作用するものである。これにより、未使用状態でケース内のインクへの空気侵入を防止する。

図１１，図１２，図１３は通路１６部分の構成を詳細に示すものである。図１１に示す構成は、問題点を説明するための参考として作成したものである。この図において、通路１６ｂは、上蓋部材３を貫通して形成され、第１の室９と大気連通路１１とを相互に連通させている。通路１６ｂの上面は図示しないがシール材２２により覆われる。このような場合、仕切壁６と側壁２ｃ，２ｄのなすエッジ（稜線）Ｅ１、および仕切壁６と上蓋部材３のなすエッジＥ２に、毛細管現象によりインクが集まり易い。しかも上記エッジＥ１，Ｅ２は、通路１６ｂの内面と仕切壁６とのなすエッジＥ３と連続しているから、上記エッジＥ１，Ｅ２に集まったインクは、矢印Ｒで示すように毛細管現象によりエッジＥ３に流れ、さらに大気連通路１１内のエッジＥ４に沿って流れ出る。第１の室９から大気連通路１１の方にインクが浸入すると、ケースが透明または半透明である場合は、見苦しいものとなり、さらには、ケース外部に漏出したり、大気連通路１１を塞いでしまい、第１の室９から記録ヘッド７２へのインク供給ができなくなる不具合がある。

図１２に示すように、上記不具合を解消するために、上蓋部材３から第１の室９側に張り出す上記の壁２７の外周は、第１の室９の内面と間隔Ｋをおいている。減圧口１４は、円筒形、丸みをもった矩形等であって、内面にエッジを持たない形状をなし、壁２７の仕切壁６から離れた端部に位置している。この構成により、仕切壁６の第１の室９側の内側エッジが、通路１６および大気連通路１１に、２平面のなす内側エッジだけで繋がっていない。つまり、壁２７の下面、壁２７の外周、および減圧口１４の内面は、２平面のなす内側エッジを持たない形状であり、仕切壁６の第１の室９側の内側エッジはこれらの面部を介して大気連通路１１に繋がっていることになる。したがって、壁２７が多孔質材８を圧縮する等してにじみ出たインクや、第１の室９側の内側エッジに集まったインクが、毛細管現象により通路１６や大気連通路１１側へ流出することが防止される。また、多孔質材８に接する減圧口１４の内面にも、内側エッジがなく、しかも上蓋部材３の厚肉部に減圧口１４が位置し減圧口１４の高さが十分にあるから、多孔質材８内のインクが、減圧口１４の内面をつたって通路１６に侵入することも防止される。仮に、壁２７の外周と仕切壁６との間の隙間が小さく、その隙間を、インクが毛細管現象により上昇することがあっても、仕切壁６の上端は蓋部材３に溶着されているから、インクが大気連通路１１に侵入することはない。

なお、減圧口１４を内面にエッジのある形状とした場合、通路１６の内面を、半円筒形または丸みをもった矩形等、エッジのない断面形状としても、同様の効果が得られる。

図１３は、通路部分をさらに改良した構成を示すもので、図１２では減圧口１４は、壁２７を貫通していたが、壁２７の外周と仕切壁６の間に壁２７に接することなく設けられている。つまり、減圧口１４の内面が、多孔質材８に直接接触することなく、空間をおいているから、多孔質材８内のインクが減圧口１４の内面をつたって漏出することが、一層防止される。

また、インクジェットプリンタのキャリッジ５２には、インク残量検出センサ６０が設けられている。すなわち、インクカートリッジ１の未使用状態では、第１の室９内の多孔質材８と第２の室１０内に空間を残すことなくインクが充満されているが、記録動作によりインクが消費されて、第１の室９内のインクがなくなると、記録ヘッド７２がインクを吸引する圧力により、第１の室９から空気が第２の室１０に侵入し、第２の室１０の上方に空隙部分が生じてインク液面が下がってくる。インク残量検出センサ６０は、この第２の室１０の内側壁面でのインクの有無による光の反射の変化からインク残量の有無を検出する。

前記インク残量センサ６０は、図１に示すように、発光素子６１がケース２の第２の室１０に臨む側壁２ａの所定の高さ位置に設定された検出部位αに光を出射し、その検出部位αにおける側壁内面からの反射光を受光素子６２（図５）が受光することができるように、発光素子６１および受光素子６２が、検出部位αを挟んで第２の室１０の水平方向に所定の間隔を開けて配設されている。この目的のために、ケース２は、少なくとも検出部位α部分が透光性を確保するために透明または半透明であればよい。

また、前記検出部位αは、図５に示すように、インクカートリッジ１の第２室１０内において、側壁２ａの内面とそれに隣接する側壁２ｄの内面とが交差することによって形成される上下方向に延びる稜線部分（コーナ部分）に設定されている。このように、検出部位αを第２の室１０の稜線部分（コーナ部分）に設定しておくと、後述するように、第２の室１０内のインクの液面の高さがレベルｈ１からレベルｈ２まで急激に下がった場合に、図１４に示すように、側壁２ａ内面に付着していたインクＬが側壁２ａの中央部においてはレベルｈ１付近に保持されたとしても、側壁２ａ内面のコーナ部付近に付着していたインクＬは、コーナ部分のもつ毛細管作用によって、インク液面の高さと同じレベルｈ２近傍まで即座に移動するので、検出部位αにおける第２の室１０内のインクの有無を精度よく検出することができる。このように、液面が急激に下がるのは、キャリッジの走査移動に伴ってインク液面ｈ２がｈ１まで揺れたり、記録ヘッド７２の噴射機能回復のために、公知の吸引手段を記録ヘッド７２に接続して多量のインクを吸引することで、インク液面が急激に下がった場合である。

また、側壁２ａ内面から第２の室１０内に突出して第２の室１０の高さ方向に延びるリブを設け、このリブと側壁２ａ内面とによって形成される稜線部分に検出部位αを設定することも可能であるが、上述したように、通常のインクカートリッジにおいて存在するコーナ部分に検出部位αを設定しておくことにより、インクカートリッジ１の構造を複雑にすることなく、インク残量センサ６０による検出精度を高めることができる。

また、上述したように、第１の室９のインクをほぼ消費した後、インクの液面変動が最後に現れる第２の室１０のインク残量をインク残量センサ６０によって検出することで、インクカートリッジ１を交換すべき時点のインク残量を極力小さくすることができ、インクカートリッジ１を交換する際に発生するインクの無駄を最小限に止めることができる。

また、図１５に示すように検出部位αが設定されている第２の室１０に臨む側壁２ａの内面には、発光素子６１および受光素子６２と検出部位αとを含む平面と直交する方向、即ち、インクカートリッジ１の上下方向に延びる微細な凹凸条６３が多数形成されており、検出部位αが設定されている側壁２ａの外面には、発光素子６１および受光素子６２と検出部位αとを含む平面と平行方向、すなわち、インクカートリッジ１の前後方向に延びる微細な凹凸条６４が多数形成されている。

第２の室１０の検出部位αの高さまでインクが存在する状態では、発光素子６１から出射された光は、側壁２ａとインクとの屈折率からインク内に進み（矢印Ｂ）、受光素子６２側にはほとんど進まない。そして、検出部位αにおいてインクがない状態では、光は側壁２ａの内面で反射し受光素子６２に向かって進む。この際、ケース本体１１の側壁２ａの内面に上下方向に延びる微細な凹凸条６３が多数形成されていると、図１５に実線で示すように、発光素子６１から出射された光が、ケース本体１１の側壁２ａの内面で反射する際、この凹凸条６３によってほぼ水平方向（発光素子６１および受光素子６２と検出部位αとを含む平面と平行な方向）に散乱し、センサ６０の発光素子６１および受光素子６２と前記ケース２の検出部位αとを含む平面内で広がりながら受光素子６２側に進んでいく。側壁２ａの内面に凹凸条６３が形成されていない場合の反射光を同図に二点鎖線で示す。したがって図１６に実線および二点鎖線で示すように、センサ６０と検出部位αとの間の距離が微妙に変化した場合でも、受光素子６２が反射光を確実に受光することができる。つまり、インクジェットプリンタの製造段階でセンサ６０のキャリッジ５２に対する取付位置がばらついていたり、ユーザによるインクカートリッジ１の交換の際にインクカートリッジ１の装着位置が微妙にずれた場合でも、確実にインク残量の検出を行うことができる。なお、図では、説明の便宜上、光が発光素子６１から平行状態に出射される状態で図示したが、広がるように出射されるものでも、同様の効果を達成することができる。

また、上述したように、側壁２ａの外面に、前後方向に延びる微細な凹凸条６４が多数形成されていると、図１７に示すように、ケース２の側壁２ａの外面で反射する光が、その凹凸条６４によって上下方向に散乱し、側壁２ａの外面での反射光がセンサ６０の発光素子６１および受光素子６２と検出部位αとを含む平面の外側に広がりながら受光素子６２側に進んでいくので、受光素子６２がインク残量の検出に寄与しない側壁２ａの外面での反射光を受光しにくくなる。したがって、受光素子６２が受光する反射光のうち、インク残量の検出に寄与する側壁２ａの内面での反射光成分の比率が高くなり、インク残量の検出精度が向上する。仮に、側壁２ａの内面の凹凸条が水平方向に延びるものである場合、光が上下方向に散乱するため、図１６に示すように、センサ６０と検出部位αとの距離が変化したときに、受光素子６２が反射光を受光できる許容位置が、上記実施形態に比して著しく制限される。

以上のように構成されたケース２は、金型によって成形されるが、使用される金型は、検出部位αが設定されている側壁２ａの内面に対応する金型面が、発光素子６１および受光素子６２と検出部位αとを含む平面に直交する方向に磨かれているとともに、検出部位αが設定されている側壁２ａの外面に対応する金型面が、発光素子６１および受光素子６２と検出部位αとを含む平面に対して平行方向に磨かれており、金型面にこのような磨きをかけることによって、それぞれの金型面に所定方向に延びる微細な凹凸条が多数形成される。したがって、このような金型を用いることにより、上述したように、検出部位αが設定されている側壁２ａの内面と外面にそれぞれ所定方向に延びる多数の凹凸条６３，６４が形成されたインクカートリッジ１を簡単に製造することができる。

なお、この実施の形態では、発光素子６１と受光素子６２とを水平方向に配置しているが、これに限定されるものではなく、発光素子６１および受光素子６２をインクカートリッジ１の上下方向に配置することも可能である。但し、その場合、側壁２ａの内外面にそれぞれ形成される凹凸条６３、６４の向きを逆にしなければならない。

次に、インクカートリッジ１の製造方法を説明すると、まず、ケース２を樹脂成形し、そのケース２を洗浄し、乾燥する。このとき、ケース２は上下両端面が開放されているから、上下に分離する金型で容易に成形することができる。ケースはインクの物性が変わらないように、よく洗浄しておく必要があるが、このケースの形状では、洗浄液が内部に届きやすく、容易に洗浄することができる。また、乾燥も、洗浄液を残すことなく行うことができる。

そして、図４に示すように、ケース２の上側開放端から第１の室９に多孔質材８を挿入し、この多孔質材８を上蓋部材３で押圧することで圧縮状態にして収容する。上蓋部材３はケース２の上端開口部周縁および仕切壁５，６の上端に熱溶着される。また、下蓋部材４はケース２の下端開口周縁および仕切壁７ａ，７ｂ，７ｃの下端に熱溶着して固定される。下蓋部材４のインク供給口１７と大気連通孔１８部分には、これらを覆うようにシール材２３を剥離可能に貼付する。このように、ケース２の上下がほぼ開放状に形成され、これに上下から蓋部材３，４を装着することで、上記のような各種の室を形成することができ、これらの組み付けは容易である。また、インク供給口１７と大気連通孔１８がカートリッジの一面に並んでいるから、それらを覆うシール材２３を、従来のようにカートリッジの外周に沿って引き回す必要がなく、容易に貼付することができる。

さらに、インクカートリッジ１内へのインク充填作業を説明すると、図１８に示すように、下蓋部材４のインク供給口１７と大気連通孔１８を前述のようにシールした状態で、上蓋部材３のインク充填口１３にインク充填装置１０１を、減圧口１４に減圧装置１０２を密着させ、各装置を動作させることにより行う。インク充填口１３と減圧口１４とがカートリッジの一面に並んでいるから、各装置はともにインクカートリッジ１の一方側から近付けばよい。第１の室９内の空気は、インク充填に先立って、減圧口１４から吸引される。それによって、第１および第２の室９，１０は減圧され、インクは、インク充填口１３から第２の室１０を通って、連通孔１５から第１の室９内の多孔質材８に充填される。このとき、第２の室１０はインク充填路となり、インクは第２の室１０に一端から入り、それと最も離れた連通孔１５を通り、第１の室９に入った後、その連通孔１５と最も離れた減圧口１４に至るので、第２の室１０自体にもインクはフルに充填されるとともに、第１の両室９にも効率良くインクを充填することができる。また、上記のように、ケース２の側部は二重の壁構造となって補強されているから、減圧の際にケース２が変形することが少なく、この意味でも両室９，１０に効率良くインクを充填することができる。なお、大気連通路１１内も第１の室９と同時に減圧され、シール材を貼付後も減圧状態に維持される。

上記工程で充填されるインクは、インク中に溶存する気泡や空気を極力除去したもの（いわゆる脱気したインク）が使用される。これは、気泡や空気が記録ヘッド７２に侵入してインクの噴射不良を生じるのを回避するためである。また前述のようにインクカートリッジ１を包装袋８で減圧密封するのは、脱気したインクに気泡や空気が再び溶け込むのを防止するためである。

インク充填後、インク充填口１３と減圧口１４にシール材２１，２２が貼付される。シール材２１，２２は、一本のシール材を貼付した後、それぞれ必要な部分のみ残すようにすればよい。このように、製造段階で、充填装置１０１と減圧装置１０２をケース２に対して一方から近付け、また、ケース２に対して一方からシールすればよいので、作業性が良い。

こうして製造されたインクカートリッジ１は、前述のように、包装袋８１内に減圧状態で密閉収容した状態で出荷される。

ユーザでのインクカートリッジ１の使用時には、ユーザは、インクカートリッジ１のインク供給口１７と大気連通孔１８に貼付されているシール材２３を剥がし、インク供給口１７を記録ヘッド７２のマニホールド７３にジョイント部材７４を介して結合させる。そして、公知のように、記録ヘッド７２に吸引手段が接続され、インクカートリッジ１から記録ヘッド７２にインクが充填される。

記録動作中は、第１の室９内の多孔質材８の吸収力、すなわち毛細管現象により、第２の室１０から記録ヘッド７２に供給するインクに対し負の圧力を作用させている。記録ヘッド７２のアクチュエータは、インク噴出動作をすることで、噴出方向に負圧を発生させ、インクカートリッジ１からインクを吸引する。インク供給口１７から第２の室１０内のインクが流出すると、第１の室９内の多孔質材８から第２の室１０内にインクが補給され、第１の室９内のインクの消費にともない、大気連通孔１８から大気連通路１１を経て第１の室９に大気が導入される。第２の室１０の上端はシール材２１によって封止されているので、第２の室１０にインクがフル充填されている状態では、第２の室１０のインクに大気圧が働かないから、第１の室９内のインクがほぼ消費された後に、第２の室１０内のインクが消費されるようになる。つまり、第１の室９内のインクがなくなると、記録ヘッド７２がインクを吸引する圧力により、第２の室１０のインクが消費されるとともに、第１の室９から空気が第２の室１０に侵入し、第２の室１０の垂直部分１０の上部から空隙が生じ、インク液面が下がってくる。

このように、第１の室９において連通孔１５とは遠い側から大気が導入されるから、第１の室９のインクは有効に利用されるとともに、第２の室１０のインクも含めて全体のインクが有効に利用される。また、第２の室１０は、インク充填路として当初からフルに充填されているから、ここのインクの充填不足から残量検出において誤検出することがない。さらにシール材２３を剥がす作業も、カートリッジの一面のみであるから容易である。

また、上記のように、連通孔１５とインク供給口１７との間に障壁３１があることによって、記録ヘッド７２がインクを吸引する圧力により、インクが第１の室９から連通孔１５を通って第２の室１０に引き込まれる際、そのインク中に気泡が混入していたり、あるいは上記のように第１の室９のインクが消費されて空気が第２の室１０に引き込まれるようになったとき、その気泡、空気が記録ヘッド７２に流入するのを阻止することができる。つまり、図６に矢印３２で示すように、インク流が障壁３１を迂回するとき、第２の室１０の垂直部分１０ａに対応するところで、気泡や空気は、浮力によりその垂直部分１０ａの上方へ逃げ、インク供給口１７には達しない。第２の室の水平部分１０ｂの天井面すなわち底部仕切壁７の下面７ｄが、連通孔１５の下端から第２の室１０の垂直部分１０ａに向かって上昇するように傾斜していることで、気泡や空気は底部仕切壁７の下面にとどまることなく、垂直部分１０ａの上方へ流れる。したがって、記録ヘッド７２に気泡や空気が侵入してインク噴出不良になることを防止することができる。

本発明の一実施の形態によるインクカートリッジを記録ヘッドに搭載した状態の断面図。 インクカートリッジの外観図。 インクカートリッジの断面図。 インクカートリッジの分解断面図。 図１のＢ−Ｂ断面図。 インクカートリッジの下蓋部材を除いたケースの下面図。 インクカートリッジの上蓋部材のシール貼付前の上面図。 インクカートリッジの上蓋部材のシール貼付後の上面図。 インクカートリッジの下面図。A 図４のＡ−Ａ線断面図。 第１の室と大気連通路との間の通路１６ｂ部分の構成を拡大して示す斜視図。 図１１の通路部分を改良した構成を拡大して示す斜視図。 図１１の通路部分をさらに改良した構成を拡大して示す斜視図。 インクカートリッジの側面図。 インク残量検出部位における光の反射状態を概念的に示す水平断面図。 インク残量検出部位における光の反射状態を概念的に示す水平断面図。 インク残量検出部位における光の反射状態を概念的に示す垂直断面図。 インクカートリッジのインク充填作業を示す説明図。 インクカートリッジを包装袋に収容した状態の断面図。

符号の説明

１…インクカートリッジ
２…ケース
３…上蓋部材
４…下蓋部材
５，６，７…仕切壁
８…多孔質材
９ 第１の室
１０…第２の室
１１…大気連通路
１３…インク充填口
１４…減圧口
１５…連通孔
１６…通路
１７…インク供給口
１８…大気連通孔
２１，２２…第１のシール材
２３…第２のシール材
２９ａ，４ａ…インク溜め
３１…障壁
３３…空間
６０…インク残量検出センサ
８１…包装袋

Claims (12)

1. 記録ヘッドに供給するインクを収容するインクカートリッジの包装体において、
   該カートリッジを構成するケース内に、インクを吸収した多孔質材を収容する第１の室と、その第１の室を間にしてその両側にそれぞれ仕切壁を介してインクを収容する第２の室及び大気連通路とが形成され、
   前記ケースの一端がわにおいて前記第１の室と大気連通路とが連通され、他端がわにおいて前記第１の室と第２の室とが連通されるとともに前記第２の室から前記記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口が開口され、
   前記インクカートリッジが、内部を減圧状態とした包装袋内に収容されているインクカートリッジの包装体。
2. 請求項１に記載のインクカートリッジの包装体において、
   前記インク供給口を覆ってシール材が剥離可能に装着されているインクカートリッジの包装体。
3. 請求項２に記載のインクカートリッジの包装体において、
   前記大気連通路は、前記ケースの他端がわにおいて前記インク供給口と並んで大気連通孔として開口され、前記インク供給口と前記大気連通孔とは１つの前記シール材によって剥離可能に覆われているインクカートリッジの包装体。
4. 請求項２または３に記載のインクカートリッジの包装体において、
   前記ケースの他端がわに、前記第１室、第２室及び大気連通路とは独立し前記シール材で覆われることなく前記ケース外に連通した空間が形成されているインクカートリッジの包装体。
5. 請求項１から３のいずれかに記載のインクカートリッジの包装体において、
   前記ケース内に、前記仕切壁の前記ケース他端がわ端部と接続しかつ前記ケース他端とほぼ平行に延びる底部仕切壁が形成され、前記第１室が前記底部仕切壁よりも前記ケース一端がわに形成され、前記第２室と大気連通路とが、前記底部仕切壁よりも前記ケース他端側に前記底部仕切壁に沿って曲げられて形成されているインクカートリッジの包装体。
6. 請求項５に記載のインクカートリッジの包装体において、
   前記第２室及び大気連通路の曲げられた部分に隣接して、前記第１室、第２室及び大気連通路とは独立した空間が形成され、該空間が前記ケースの他端から外部に連通しているインクカートリッジの包装体。
7. 記録ヘッドに供給するインクを収容するインクカートリッジの包装体において、
   該カートリッジを構成するケース内に、インクを吸収した多孔質材を収容する第１の室と、その第１の室を間にしてその両側にそれぞれ仕切壁を介してインクを収容する第２の室及び大気連通路とが形成され、
   前記ケースの一端に前記第１の室と第２の室と大気連通路とが開放され、他端に前記第２の室と大気連通路とが開放され、その他端がわにおいて前記第１の室と第２の室とが連通され、
   前記ケースの一端に、前記第１の室と大気連通路とを連通した状態で前記第１の室と第２の室と大気連通路とを覆って上蓋部材が装着され、
   前記ケースの他端に、前記第２の室を覆って下蓋部材が装着され、その下蓋部材に前記第２の室から前記記録ヘッドにインクを供給するためのインク供給口が開口され、
   前記インクカートリッジが、内部を減圧状態とした包装袋内に収容されているインクカートリッジの包装体。
8. 請求項７に記載のインクカートリッジの包装体において、
   前記下蓋部材のインク供給口を覆ってシール材が剥離可能に装着されているインクカートリッジの包装体。
9. 請求項８に記載のインクカートリッジの包装体において、
   前記大気連通路の前記ケースの他端がわ開放面に対応して前記下蓋部材に大気連通孔が形成され、前記インク供給口と前記大気連通孔とは１つの前記シール材によって剥離可能に覆われているインクカートリッジの包装体。
10. 請求項８または９に記載のインクカートリッジの包装体において、
    前記ケースの他端がわに、前記第１室、第２室及び大気連通路とは独立した空間が形成され、前記空間が前記下蓋部材に形成された開孔を通しかつ前記シール材で覆われることなく前記ケース外に連通されているインクカートリッジの包装体。
11. 請求項７から９のいずれかに記載のインクカートリッジの包装体において、
    前記ケース内に、前記仕切壁の前記ケース他端がわ端部と接続しかつ前記ケース他端とほぼ平行に延びる底部仕切壁が形成され、前記第１室が前記底部仕切壁よりも前記ケース一端がわに形成され、前記第２室と大気連通路とが、前記底部仕切壁よりも前記ケース他端側に前記底部仕切壁に沿って曲げられて形成されているインクカートリッジの包装体。
12. 請求項１１に記載のインクカートリッジの包装体において、
    前記第２室及び大気連通路の曲げられた部分に隣接して、前記第１室、第２室及び大気連通路とは独立した空間が形成され、該空間が前記ケースの他端から外部に連通しているインクカートリッジの包装体。
    

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