JP2005537960A - インクタンク（インクジェットインクカートリッジ） - Google Patents

Abstract

インクカートリッジであり、２部分から成るハウジング内に、カニューレ又はニードルが貫通できる、弾性的にシールされた２つのポートが存在する。ポートの一方は、吹込成形容器により画成された潰れ可能なリザーバ内のインク供給源へのアクセスをもたらし、吹込成形容器のポートには逆止弁が取り付けられている。第２のポートは廃インク回収ゾーンへのアクセスをもたらし、廃インク回収ゾーンは、使用中にインク供給源からインクが引き出されてインク供給リザーバが潰れるに従い増大する、ハウジング内のシールされた空間である。好ましくは、前記逆止弁はリザーバ内のディップチューブから延びている。

Description

発明の分野

本発明は、概してインクカートリッジに関し、また、インクカートリッジに関連する製造方法又は使用方法、並びに、関連する組立体又は組合せに関する。

発明の背景

本文中に用いられる用語「インクカートリッジ」は、それ自体がインクジェット印刷装置若しくはその一部に組み込まれ、又は連結されるように適合され得るカートリッジを含む。この用語は、また、その唯一の機能がプリンタカートリッジを再充填することであるインクカートリッジを含む。それゆえ、用語「インクカートリッジ」は、特に明示されている場合を除き、インクカートリッジのこれらの両方の用途に加え、インクカートリッジの他の任意の用途にも適用される。

添付図面の図１は、インクジェットプリンタのための従来のインクカートリッジ１００を示す。このインクカートリッジは２つのセクションを含み、これらのセクションは、インクバッグ１１１を収容するインク供給セクション１１０と、印刷プロセスから戻った廃インクを保持するための吸収材料１２１を有する廃インク回収セクション１２０とである。セクション１１０とセクション１２０は内壁１０１により分割されて別々のハウジングチャンバを形成している。セクション１１０内のインクバッグ１１２は出口１１３に連結され、吸収材料１２１は入口１２３と接触しており、インクジェットプリンタに差し込まれたときに、閉じた流体連通回路を形成する。

図１のインクカートリッジ１００の２つのセクションに関する問題は、インクバッグ１１１に収容されるインク供給の全量を回収する能力を有する吸収材料を収容するための十分に大きい廃インク回収セクション１１０を有することが必要であることである。この能力は、インクバッグ１１１から分与され得る全てのインクの回収が要求されるような万一の場合に対応するために設けられている。これは、廃インク回収セクション１２０の容量がインク供給セクション１１０の容量と実質的に同じでなければならないことを意味する。その結果、カートリッジ１００全体の容積は、カートリッジの両方のセクションにて全インク供給量を収容できるように大きい。

米国特許第５，１５７，４２１号は、インクカートリッジの外形寸法の縮小に取り組んでいる。図２は、この米国特許のカートリッジを示し、インクカートリッジ２００の設計は、外形寸法をより小さくすることを可能にしている。インクカートリッジ２００は、インク供給手段（インクバッグ２１０の形態）と、廃インクを回収するための廃インク回収手段とを有し、これらの手段は両方とも同じカートリッジチャンバ２０１内に収容されている。廃インク回収手段は、ポリマー吸収材２２１をその内部に含む廃インクバッグ２２０を有する。ポリマー吸収材２２１は高い吸収能力を有し、従来のインクカートリッジに用いられる従来の吸収材料と比較して、必要な容量が約１／２〜１／１０である。従って、より小さい容量のポリマー吸収材２２１を廃インクバッグ２２０内で用いることができる。さらに、単一のチャンバ２０１をインクバッグ２１０及び廃インクバッグ２２０の両方に用いることにおいて、廃インク回収時の廃インクバッグ２２０の容積の増大が、インクがプリンタのジェット印刷機構に供給されてインク供給バッグ２１０の容積が減少することにより相殺される。これは、インクカートリッジの寸法及び容積を、従来のインクカートリッジと比較して著しく縮小することを可能にする。

米国特許第５，１５７，４２１号に見られるような改良されたカートリッジの設計により、外形寸法が小さいカートリッジを得ることができるであろう。しかしこのカートリッジは、製造がより困難であり、カートリッジのコストを増大させる。特には、カートリッジは２つのインクバッグを用いる。１つのバッグはインクを供給するためのものであり、１つのバッグは廃インクを回収するためのものである。１つのインクバッグではなく２つのインクバッグのコストが生じる。高容量のポリマー吸収材料も、従来の吸収材料と比較して、よりコスト高である。さらに、インクバッグ及び廃インク回収バッグは、多層材料、例えば、ナイロンフィルム、ポリエチレンフィルム及び薄い金属フィルムを積層させた材料からつくられる。そして、このコスト高な多層積層材料が全ての側部にてシールされ、また、入口２３０及び出口２４０（積層材料の接触層がポリエチレンフィルムであれば、一般に硬質プラスチック、例えば高密度ポリエチレンからつくられる）のそれぞれに、熱溶着などの技術を用いて溶着される。積層フィルム材料を硬質プラスチックに溶着することは、積層フィルムと硬質プラスチックの間の漏れを回避しようとして品質保証のために排除率が高くなるため、困難でリスクが高い。さらに、インクジェットプリンタの機構により、廃インクの幾らかがインク供給バッグに戻されることがあり、これがインクカートリッジ内の未使用のインクを汚染することがある。

米国特許第５，１５７，４２１号に示されているようなインクカートリッジが有する問題は、生産コストが非常に高いことである。

本発明の目的は、より低コストの構成要素を用い、且つ、より簡単でより低コストの製造プロセスを用いてカートリッジの寸法が縮小されたインクカートリッジを提供することにある。

本発明のさらなる別の目的は、廃インクが未使用のインクを汚染する可能性を低めるインクカートリッジを提供することにある。

発明の概要

本発明のインクカートリッジは、インクの供給と回収の両方のシステムを有する種類のインクカートリッジである。このインクカートリッジは、本件と同時に出願された特許明細書中に開示されているプリンタカートリッジ充填装置と共に用いられるであろう。

本発明は、第１の態様においてインクカートリッジであり、このインクカートリッジは、
内部空間を画成するハウジングを備え、前記ハウジングが、前記空間に通じる２つのポート(口)を有し、
前記ハウジング内の前記内部空間内に配置された、インクを収容する潰れ可能なリザーバを備え、前記リザーバがその出口（「インク供給出口」）を、前記ポートの一方に、又はそれに隣接して有し（「インク供給出口」）、
インクが前記リザーバから出ることのみを可能にするための逆止弁を前記出口に、又はそれに隣接して随意に備え、
随意に用いられる前記逆止弁及び／又はインク供給出口をシールする弾性シールを貫通できるニードル又はカニューレ（随意に用いられる逆止弁の一部を形成し、又は逆止弁とは別個に設けられる）を備え、
前記随意に用いられる逆止弁又は前記インク供給出口から延在するディップチューブを備え、前記ディップチューブがその入口を、インクカートリッジが使用状態の向きに向けられたときに最も低い位置になる潰れ可能なリザーバの内周に、又はそれに隣接して有し、
前記ハウジングの第２ポート（「廃インク回収ポート」）をシールする、ニードル又はカニューレが貫通可能なシールを備え、
前記ハウジングが前記潰れ可能なリザーバの周囲にあり、インクが前記リザーバから引き出されて前記リザーバが潰れるに従ってインク受容部を画成し、前記インク受容部が、前記リザーバが潰れるに従って、前記潰れ可能なリザーバの外側のスペースを徐々に取り込むことができ、且つ、前記潰れ可能なリザーバの中身のインクの少なくとも実質的に全てが完全にハウジング内に収まる。

好ましくは、前記ハウジングは少なくとも本質的に２つの成形部品から形成され、これらの２つの成形部品を互いに組み付ける前に、第１の成形部品が、少なくとも、インクを収容している潰れ可能なリザーバと、随意に設けられる逆止弁とを受け入れ且つ配置させることができる。

好ましくは、前記逆止弁及びディップチューブが存在する。

好ましくは、インクを収容している潰れ可能なリザーバ、逆止弁及びディップチューブから成る組立体が、ハウジングの一方の構成要素内に、ハウジングの他方の構成要素が前記一方の構成要素にシール結合される前に配置されている。

好ましくは、前記シールの一方又は両方が、前記ポートに、ハウジングのその他の前記構成要素をシール結合した後に挿入される。

好ましくは、インクを収容している潰れ可能なリザーバが、ネック又はヘッドをインク供給出口に、又はそれに隣接して有する吹込成形されたプラスチック容器であり、前記ネック又はヘッドは、潰れるように、潰れ可能なリザーバの残りの大部分よりも小さく配置されている。

好ましくは、インクを収容している潰れ可能なリザーバが、本体が本体の任意の中心アクセスからずれたインク供給出口を有する種類のリザーバであり、潰れ可能なリザーバ内からインクを前記ディップチューブ入口により取込むことを促進するために、リザーバ周囲の一部に先切部又は面取り部が設けられている。

本発明のインクカートリッジは、カートリッジ内に収容された薄壁のプラスチックボトルの形態の供給手段、及び、同一カートリッジ内の廃インク回収チャンバを有する。好ましくは、カートリッジハウジングは２つの成形部品から成り、これらの部品は、任意の適切な結合技術、例えば、超音波溶接、接着などを用いて互いにシール結合される。

インク供給ボトルは、好ましくは、低密度ポリエチレンのプレフォーム又はパリソンを吹込成形して薄壁成形品に形成される。望ましければ、プレフォームは、大気温度まで冷却させずに一時的に存在し得る。

吹込成形ボトルは、恐らく、インクなどの液体材料を貯蔵するための最も完全な手段である。全ての側部がヒートシールされ、それによりインクの漏れの危険性を増すインクバッグと異なり、吹込成形ボトルは、低コストでありながら均一な壁を全周に有し、射出成形されたボトルネックの形態の小さい開口部のみが、ボトル内のインクの、ボトル外部との連通をもたらすことを可能にする。ボトル手段の均一の壁が漏れを生じないことが可能である。ボトルの壁は薄く、比較的柔軟である。幾らかのインクが、ボトルからカニューレにより、適切にシールされたボトルネック（例えば、ボトル栓によるシール）を通って分与される場合、分与されるインクの量がボトルの内圧を低下させるとボトルの壁が潰れる。ボトルの材料及び壁厚の選択により、好ましくは、インクが完全になくなったときにボトルが完全に潰れることができる。

従って、ボトルは、溶着された２つの構成要素から成るハウジング内に好ましく収容されているため、ボトル壁が潰れると、同一チャンバ内の廃インクのための空間をもたらす。周囲が溶着されたカートリッジは、供給ポート及び廃インク戻りポートを含む。供給ポート及び廃インク戻りポートは、各々、ゴムシール栓で栓シールされ、この栓は、（i）インクカートリッジとの、そしてまた、インクジェットプリンタ、プリンタカートリッジ、又は、インクを必要とするその他のものとの液密な連通を可能にするように貫通されることができる。

インクカートリッジにおいて、カートリッジハウジングの内部チャンバは、回収された全ての廃インクを収容できる。インクボトルから供給される全てのインクが廃インク回収チャンバ内に回収される万が一の最悪の場合にも、ボトルは完全に潰され、それに応じて廃インクチャンバの空間が増大し、廃インクの全量を完全に収容できる。実際、本発明におけるカートリッジの寸法は、従来のカートリッジの寸法より小さくされ、好ましくは、米国特許第５，１５７，４２１号に示されているカートリッジの寸法よりも小さくできる。なぜなら、インクバッグも吸収材料もカートリッジ内に必要ないからである。

良好な印刷機能と印刷の質の両方を保証することにおいてインクの質が非常に重要であることが、インクジェット業界でよく知られた課題である。廃インクは汚れた粒子や過剰な気泡を含むことがあり、これらは共に、高品質のインクジェット印刷に、実際最も有害である。従って、インク供給ポート内の逆止弁が、インク流が外部方向にのみ流れることを可能にし、それにより、廃インクがインクボトル内に戻って未使用インクを汚染することを防止することが好ましい。

好適な実施形態の説明

ここで図３を参照すると、本発明の第１の実施形態が記載されている。

インクカートリッジ１０はハウジング構成要素１１を有し、構成要素１１は相補的なハウジング構成要素を用いて閉鎖でき、単一のチャンバ１２を画成する。チャンバ１２は、インク供給手段（プラスチックのインクボトル２０の形態）と、カートリッジ１０の同じチャンバ１２内に組み込まれたインク回収手段とを含む。

インクを収容しているインクボトル２０は、中央からずれた位置のボトルネック領域に組み付けられたプラスチックのニードル又はチューブ（すなわち、ディップチューブ）３０を有する。プラスチックチューブ３０は、インクがインクボトルから、従ってカートリッジから効率的に分与されることを可能にする。逆止弁５０もボトルネックに関連している（例えばボトルネックに挿入されている）。ゴム製のシール栓４０がボトルネック２１上に嵌め込まれてボトルを封止し、インクの漏れを防止し、インクカートリッジの供給口１４を形成している。

次いで、予め組み立てられたインクボトル組立体を、図示されているようにインクカートリッジハウジング１１の半分の部分に組み付ける。廃インク戻り口１５にて、別のゴムシール栓４１をインクカートリッジハウジング１１に嵌め込む。

次いで、インクカートリッジハウジングの他方の半分、すなわち、インクカートリッジハウジングの相補的ハウジング構成要素を閉じ合わせ、シールを、例えば超音波溶着により行う。

使用において、インクカートリッジは、装置（インクジェットプリンタ自体又はその他）に挿入することにより関連付けられるため、２つのカニューレが、それぞれ、供給口１４のゴムシール栓４０と廃インク戻り口１５のゴムシール栓４１を貫通することになる。カニューレが完全に貫通すると、ゴムシール栓４０及びゴムシール栓４１は、貫通したカニューレ上にセルフシールすることができ、こうして、カートリッジ１０と、カートリッジを用いる装置（例えば、インクの充填を必要とするプリンタカートリッジ、又はインクジェットプリンタ自体）の間の流体連通を完成する。装置は、通常、インクを供給口１４から引き出す吸引機構を有し、装置から出された廃インクの全てが、廃インク戻りインク口１５を通って廃インク回収チャンバ１２に戻される。

組み込まれた逆止弁５０は、廃インクがインクカートリッジのインク供給ボトル内のインクを汚染することを禁止することにより、より良好な印刷機能性及び印刷の質を保証できる。

プラスチック製のインクボトル２０は、吹込成形プロセスによりつくられる薄壁のボトルである。ボトルは、プラスチック材料、例えば、低密度ポリエチレン又は他の類似の柔軟な材料からつくられる。ボトル壁は、材料及び壁厚が慎重に選択されて柔軟であり、インクがインクボトル２０から引き出されたときに潰れることができる。インクボトル２０内のインクの量が、インクボトルを用いている装置から吸引機構によりインクが分与された結果として減少すると、内圧が降下し、これによりボトル壁が潰れる。

ここで、図４ａ及び図４ｂを参照する。インクボトル２０にインクが満たされているとき、ボトルはインクカートリッジ１０のほぼ全容積を占め、廃インク回収チャンバ１２として働くための少量の空間を残している。インクが、ゴムシール栓４０を貫通しているカニューレ６０を通して分与されてしまうとインクボトル２０は潰れる。インクの全てが消費され、且つインクの大部分が装置により使用されている通常の動作展開において、インクボトル２０は、図４ｂに示されているように完全に潰れる。しかし、幾らかの量のインクは、インクボトル２０の潰れによりこの時点で寸法が増大している廃インク回収チャンバ１２に戻る。供給される全てのインクが廃インクとして戻される万が一の最悪の場合でも、今や空間が完全に増大した廃インク回収チャンバ１２は、全ての廃インクを収容するのに十分である。

ここで図３を再び参照する。

インクボトル２０は、ボトルネックが通常はボトル本体の中央に位置する通常の吹込成形ボトルとは異なり、好ましくは、ボトル本体の一方の側部にずらして配置されたボトルネック２１を有する。また、インクボトル本体は、好ましくは、面取り部又は先切部２２も、ボトルネック２１と同じ側の底部の角部に有する。

インクカートリッジハウジング１１は、好ましくは、対応する、面取りされた、又は先端が切り取られた角部１３を有する。

面取り部は、インクカートリッジ１０が、従ってインクボトル２０が、或る角度、約４５度で着座することを可能にする。プラスチックニードル３０もまた、インクボトル２０の面取り部２２の領域に面する面取り端３１を有するように特別に設計される。この配置の目的は、図５ａ〜図５ｄに示されているような未使用インクの量を低減することにある。

ボトル内に残るであろうインク（すなわち、完全に分与されることができないインク）の量を検査する前に、プラスチックニードル３０と壁、すなわちインクボトル２０の面取り領域２２との間に、適切なインク流のための十分な間隙Ｈが必要であることに留意すべきである。間隙Ｈが小さすぎると、それがインク流量を低下させるであろうから、望ましくない。

図５ａ及び図５ｂは、プラスチックニードルがボトルの中央に配置された場合、又はボトルの一方の側部に配置された場合を示すが、ボトルは面取り部を有さずにつくられ、未使用のインクの量はＬ１×Ｈ×Ｔである。図５ｃにおいて、カートリッジが或る角度で着座することを可能にするためにチャンバが加えられ、しかしプラスチックニードルが平坦な端部を有するのであれば、残されるインクの量は、およそ（Ｌ２）（Ｈ＋Ｙ）×Ｔである。図５ｄは、カートリッジが或る角度で着座することを可能にするようにチャンバが加えられ、且つプラスチックニードルの端部もまた同じ角度に面取りされているのであれば、未使用インクの量がおよそＬ２×Ｈ×Ｔであることを示す。Ｌ１がＬ２よりも大きいため（Ｌ１＞Ｌ２）、図５ｄに示した設計により生じる未使用のインクは最小量になり、この設計が、好ましくは、本発明の好ましい実施形態の設計に用いられる。

このように、本件に記載された発明は、カートリッジの外形寸法をより小さくし、また、製造コストをより低くすることができる。

先行技術にて知られた従来のインクカートリッジの断面図である。 先行技術にて知られた改良されたインクカートリッジの断面図である。 本発明のインクカートリッジの断面図である。 図３のカートリッジに用いられる本発明の潰れ可能なボトルを示す図である。 図３のカートリッジに用いられる本発明の潰れ可能なボトルを示す概略図である。 最少量の未使用インクが本発明のカートリッジに残ることを保証するように考慮された設計を示す概略図である。 最少量の未使用インクが本発明のカートリッジに残ることを保証するように考慮された設計を示す概略図である。 最少量の未使用インクが本発明のカートリッジに残ることを保証するように考慮された設計を示す概略図である。 最少量の未使用インクが本発明のカートリッジに残ることを保証するように考慮された設計を示す概略図である。

Claims (7)

1. インクカートリッジであって、
   内部空間を画成するハウジングを備え、前記ハウジングが、前記空間に通じる２つのポートを有し、
   前記ハウジング内の前記内部空間内に配置された、インクを収容する潰れ可能なリザーバを備え、前記リザーバがその出口（「インク供給出口」）を、前記ポートの一方に、又はそれに隣接して有し（「インク供給出口」）、
   インクが前記リザーバから出ることのみを可能にするための逆止弁を、前記出口に、又はそれに隣接して随意に備え、
   随意に用いられる前記逆止弁及び／又はインク供給出口をシールする弾性シールを貫通できるニードル又はカニューレ（随意に用いられる前記逆止弁の一部を形成し、又は前記逆止弁とは別個に設けられる）を備え、
   前記随意に用いられる逆止弁又は前記インク供給出口から延在するディップチューブを備え、前記ディップチューブがその入口を、インクカートリッジが使用状態の向きに向けられたときに最も低い位置になる潰れ可能なリザーバの内周に、又はそれに隣接して有し、
   前記ハウジングの第２ポート（「廃インク回収ポート」）をシールする、ニードル又はカニューレが貫通可能なシールを備え、
   前記ハウジングが前記潰れ可能なリザーバの周囲にあり、インクが前記リザーバから引き出されて前記リザーバが潰れるに従ってインク受容部を画成し、前記インク受容部が、前記リザーバが潰れるに従って、前記潰れ可能なリザーバの外側のスペースを徐々に取り込むことができ、且つ、前記潰れ可能なリザーバの中身のインクの少なくとも実質的に全てが完全にハウジング内に収まるインクカートリッジ。
2. 前記ハウジングが少なくとも本質的に２つの成形部品から形成され、前記２つの成形部品を互いに組み付ける前に、第１の成形部品が、少なくとも、インクを収容している潰れ可能なリザーバと、随意に設けられる逆止弁とを受け入れ且つ配置させることができる請求項１に記載のカートリッジ。
3. 前記逆止弁及びディップチューブが存在する請求項１又は２に記載のインクカートリッジ。
4. インクを収容している潰れ可能なリザーバ、逆止弁及びディップチューブから成る組立体が、ハウジングの一方の部品内に、ハウジングの他の構成要素が前記一方の部品にシール結合される前に配置されている請求項３に記載のインクカートリッジ。
5. 前記シールの一方又は両方が前記ポートに、ハウジングのその他の前記構成要素をシール結合した後に挿入される請求項４に記載のインクカートリッジ。
6. インクを収容している前記潰れ可能なリザーバが、ネック又はヘッドをインク供給出口に、又はそれに隣接して有する吹込成形されたプラスチック容器であり、前記ネック又はヘッドが、潰れるように、潰れ可能なリザーバの残りの大部分よりも小さく配置されている請求項１〜５のいずれか一項に記載のインクカートリッジ。
7. インクを収容している前記潰れ可能なリザーバが、本体が本体の任意の中心アクセスからずれたインク供給出口を有する種類のリザーバであり、前記潰れ可能なリザーバ内からインクを前記ディップチューブ入口により取込むことを促進するためにリザーバ周囲の一部に先切部又は面取り部が設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクカートリッジ。

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