JP2012206464A - インクカートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】印刷装置に着脱されるインクカートリッジにおいて、製造コストの安価に抑えつつ、外箱に対するインクの容積率を向上させる。
【解決手段】
インクが封入され、２面の熱可塑性フィルムの端部を熱溶着させ接合させた液体収納容器と、液体収納容器が挿入される箱状の外装体と、外装体の着脱方向における一端面に設けられ、液体収納容器に接続されたインク供給口とを備え、外装体の長手方向の一辺の内部寸法Ｗｂと、外装体の対角線の内部寸法Ｗｃと、液体収納容器の接合された端部Ｗａとの関係が、Ｗｂ＜Ｗａ≦Ｗｃであり、液体収納容器を外装体に挿入した際に、外装体の長手方向の一辺と、液体収納容器の接合された端部とが、着脱方向を中心軸として角度θ（ｃｏｓθ＝Ｗｂ／Ｗｃ）を付与して挿入される角度付与手段とを備えたことを特徴とするインクカートリッジ。
【選択図】 図６

Description

本発明は、印刷装置に対して着脱されるインクカートリッジに関する。

従来より、インクジェット印刷装置には、インクヘッドにインクを供給するためにインク導出部とインク収納部とを有するインクカートリッジが使用されている。

このインクカートリッジとしては、インクジェット記録装置への着脱性が容易で、輸送及び取り扱い過程での落下、輸送時の振動等に対して耐性を有し、且つ安価に製作を可能にしたいという要請がある。これに応える技術として、２枚の熱可塑性フィルム材料の４辺を熱溶着した内袋に、インクを充填し、この内袋を収納する段ボール等の外箱とを有するものが提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示された技術によれば、外箱を段ボールとすることにより、着脱や輸送などの取り扱いの際の耐性を維持しつつ、安価にインクカートリッジを製作することができ、内部をフィルム材料とすることによって、インクの充填を確実なものとするとともに、輸送や取り扱いを容易にすることができる。

また、外箱の形状は変えずにインクを充填する内袋の内容量をさらに増加したい要請があり、これに応える技術として、４枚の熱可塑性フィルム材料をインク充填時の断面形状が四角形となるように熱溶着し接合した袋体が提案されている。（例えば、特許文献２）

特許文献２に開示された技術によれば、インク充填時に袋体の断面形状が略四角形となり、外装体の内面形状と合致するので、外装体内のスペースを最大限に利用し、インク内容量を増加させることができる。

特開２００６−０６９０５１号公報 特開２０１０−０８２９９４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたインクカートリッジでは、単にフィルム材料を袋状にした内袋を段ボール製の外箱に収納する構成であるため、外箱内面の形状と、インクを充填した状態の内袋の外形形状とが合致せず、内袋と外箱との間に無駄な空間が形成され、その分だけ外箱の容積率が低下するという問題があった。

また、特許文献２に開示されたインクカートリッジでは、４枚の熱可塑性フィルムを熱溶着させるので、製造コストが高くなるという問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑み、外装体の形状は変えずに、外箱の容積率を向上させつつ、インクを充填する袋体の製造コストを低減させるインクカートリッジを提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、印刷装置に対して所定の着脱方向に着脱されるインクカートリッジであって、インクが封入され、２面の熱可塑性フィルムの端部を熱溶着させ接合させた液体収納容器と、前記液体収納容器が挿入される箱状の外装体と、前記外装体の前記着脱方向における一端面に設けられ、前記液体収納容器に接続されたインク供給口と、を備え、前記インク供給口が設けられた一端面と平行な断面において、前記外装体の長手方向の一辺の内部寸法Ｗｂと、前記外装体の対角線の内部寸法Ｗｃと、前記液体収納容器の接合された端部の寸法Ｗａと、の関係が、Ｗｂ＜Ｗａ≦Ｗｃであることを特徴とするインクカートリッジである。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクカートリッジにおいて、前記液体収納容器を前記外装体に挿入した際に、前記外装体の長手方向の前記一辺と、前記液体収納容器の接合された前記端部との関係が、前記着脱方向を中心軸として角度θ（ｃｏｓθ＝Ｗｂ／Ｗｃ）となるよう角度を付与する角度付与手段を備えたことを特徴とするインクカートリッジである。

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載のインクカートリッジにおいて、前記角度付与手段は、前記インク供給口と前記液体収納容器とを前記着脱方向を中心軸として角度θで固定接続するための先端保持手段と、前記外装体の前記着脱方向における前記インク供給口とは反対側の他端面において、前記液体収納容器が角度θを維持するようガイドするガイド部材と、を備えたことを特徴とするインクカートリッジである。

請求項１記載のインクカートリッジによれば、２面の熱可塑性フィルムを貼り合わせただけの簡単な構成で、外装体の長手方向の一辺の内部寸法Ｗｂと、外装体の対角線の内部寸法Ｗｃと、液体収納容器の接合された端部の寸法Ｗａとの関係が、Ｗｂ＜Ｗａ≦Ｗｃとしたことで、液体収納容器を外装体の対角線に沿って挿入することができ、製造コストを安価に抑えつつ、外装体に対する液体収納容器の容積率を向上させることができる。

また、請求項２記載のインクカートリッジによれば、外装体と液体収納容器との関係を角度θで維持させるよう角度付与手段を設けたので、液体収納容器を外装体に挿入する際に角度θを意識する必要も無く、挿入後においても角度θが維持されることで、外装体内での液体収納容器の折れや潰れを防止することができ、液体収納容器内に残るインクの残量を軽減することができる。

また、請求項３記載のインクカートリッジによれば、インク供給口と液体収納容器とを角度θを維持したまま固定し、液体収納容器のインク供給口と反対側の端部においても外装体内面との角度θを維持するようガイド部材を設けたので、インクカートリッジの両端において角度θが維持されることで、外装体内での液体収納容器の折れや潰れを防止することができ、液体収納容器内に残るインクの残量を軽減することができる。

実施形態に係る印刷装置の印刷用紙搬送経路の概要を示す図である。 実施形態に係るインクカートリッジの外観図である。 実施形態に係るインクカートリッジの側断面図である。 実施形態に係る外装体を組立てる際の手順を示す説明図である。 実施形態に係る液体収納容器を示す説明図である。 実施形態に係るインクカートリッジの断面図である。

（印刷装置の全体構成）
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る印刷装置１００の印刷用紙搬送経路の概要を示す図である。本実施形態では、印刷装置１００は、多数のノズルが形成されたインクヘッドを複数備え、それぞれのインクヘッドから黒又はカラーインクを吐出してライン単位で印刷を行い、搬送ベルト上の印刷用紙上に複数の画像を互いに重なり合うように形成するインクジェット方式のラインカラープリンタを例に説明する。

本実施形態において、上記インクヘッドは、用紙の搬送方向に沿って、４つのインクヘッドが並べて配置され、複数の画像を互いに重なり合うようにしてカラー画像を形成する。印刷装置１００内部には、演算処理装置３３０が備えられており、この演算処理装置３３０によって、上述したインクヘッドによる印刷処理や、搬送機構の駆動制御の他、インクカートリッジからのインク供給に関する制御も行う。

この演算処理装置３３０は、ＣＰＵやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサ、メモリ、及びその他の電子回路等のハードウェア、或いはその機能を持ったプログラム等のソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成された演算モジュールであり、プログラムを適宜読み込んで実行することにより種々の機能モジュールを仮想的に構築し、構築された各機能モジュールによって、画像データに関する処理や、各部の動作制御、ユーザ操作に対する種々の処理を行う。また、この演算処理装置３３０には、操作パネル３４０が接続されており、この操作パネル３４０を通じて、ユーザによる指示や設定操作を受け付けることができる。

印刷装置１００は、装置本体１の上面にインクカートリッジ２００を取付けるカートリッジ取付機構３０が設けられており、このカートリッジ取付機構に対して上記各色のインクカートリッジ２００が複数（ここでは、４本）配列されて装填される。このカートリッジ取付機構３０にインクカートリッジの着脱機構であるホルダー部が水平方向に向けられて設けられている。また、このカートリッジ取付機構３０上方を覆うように上面装置３５０が配設され、インクカートリッジ２００の装填は、この上面装置３５０下面と印刷装置本体１の上面との間に水平方向に挿入することにより行われる。この上面装置３５０は、例えば、シートフィーダーや操作パネルなどが配設される。

（インクカートリッジの全体構成）
図２（ａ）は、インクカートリッジ２００の外観斜視図であり、同図（ｂ）は、係合面の正面図である。また、図３（ａ）は、インクカートリッジ２００の側断面図であり、同図（ｂ）は、（ａ）の係合面部分を拡大して示す断面図である。なお、図３においては、外装体２４０に係合面２１０を取付けた状態を示しているが、内部の液体収納容器は省略している。

インクカートリッジ２００は、印刷装置１００に対して水平方向（着脱操作方向Ｄ２）に着脱される細長の筐体であり、インクが封入される液体収納容器２２０と、液体収納容器２２０が挿入される外箱である外装体２４０とから概略構成されている。

外装体２４０は、横断面における内面形状が矩形の筒状体であり、本実施形態では、インクカートリッジ２００の着脱操作方向を含む水平面に平行となる横辺と、その水平面に垂直となる縦辺との比が、約２対１となっている。換言すると、図２（ｂ）に示すように着脱操作方向に取付け操作される際、印刷装置１００側となる係合面２１０を正面とすると、インクカートリッジ２００の幅ｗと、高さｈの比が約２対１となっている。

また、外装体２４０の印刷装置１００側端面には、印刷装置１００側のカートリッジ取付機構３０に係合される係合面２１０が嵌め込まれている。この係合面２１０は、樹脂又は金属などの硬質材料で形成され、印刷装置１００のカートリッジ取付機構３０に当接される突当面となっている。

この係合面２１０は、その中央にインク供給口２３０が配置されており、この供給口の左右両側の面が突当面２１０ａ，２１０ａとなる。この突当面２１０ａ，２１０ａは、樹脂や金属で一体成形された部材であり、箱状の外装体２４０の端部に嵌め込まれ、粘着面を有した紙製のラベル２１０ｂで外装体２４０に固定されている。

この係合面２１０の中央部上下には、印刷装置１００側に設けられた把持手段によって把持されるように嵌合される嵌合部２１２が形成されている。この嵌合部２１２には、三角形状の凸部が配列されており、装置本体１側のホルダー部３１０に設けられた把持手段に嵌合するようになっている。この把持手段は、上下一対の凹部を弾性力により挟み込むようにして把持する機構を有しており、この把持手段の間に嵌合部２１２の凸部を、把持手段の凹部間に押し込むことによって、嵌合部２１２がクリック感を伴って嵌合するようになっている。

また、係合面２１０の上部には、一対の遮蔽凸部２１１が突設されている。この遮蔽凸部２１１は、カートリッジの取付け時に、上下を誤らないようにするために、一方の面のみに設けられている。また、この遮蔽凸部２１１は、印刷装置１００に嵌合された際には、印刷装置１００側に設けられた取付検知センサーに検知されるようになっている。具体的には、取付検知センサーは、受光センサーであり、受光が遮断されることにより、その遮蔽物の存在を検知する。遮蔽凸部２１１は、取付け時に受光センサーに接近され、受光を遮断することによりその取付けが検出される。

さらに、前記係合面２１０は、印刷装置１００側に設けられた非接触通信インターフェース（Ｉ/Ｆ）４３０と非接触通信を行う通信タグ２５０が貼り付けられている。この通信タグ２５０は、非接触通信（Ｉ/Ｆ）４３０から受信される電波により内部電力を発生させ、その電力によりメモリに対するデータの読み出し及び書込みを行うとともに、アンテナを通じて、データの送受信を行う。このメモリには、本実施形態では、カートリッジのインクの色や水性・油性の種別、着脱回数などが記憶され、カートリッジ取付機構３０に装着が検知されると、非接触通信インターフェースとの通信を開始し、自機が記憶するデータを送信する。

この係合面２１０において、インク供給口２３０は、図３（ｂ）に拡大して示すように、液体収納容器２２０の外装体２４０に対する挿通方向Ｄ１と同一軸上において反対方向に向けられており、インク供給口２３０からのインク流出方向Ｄ３が、挿通方向Ｄ１と反対方向となっている。

そして、このインク供給口２３０は、印刷装置１００側のホルダー部３１０に嵌合される供給口側ジョイント部２３２を有しており、この供給口側ジョイント部２３２の内部は、中空のシリンダー状となっており、そのシリンダー内には、インク供給口２３０を封止する中栓２３１が前後に進退可能に取付けられている。この中栓２３１は、液体収納容器２２０内部からの圧力により外方に押圧され、先端の拡径部分を供給口の開口部内側に押しつけることで、インク供給口２３０を封止するようになっている。

このインク供給口２３０が係合されるホルダー部３１０には、係合された状態の供給口側ジョイント部２３２に挿入され、中栓２３１を供給口側ジョイント部２３２内に押し込む挿入軸３１２が突設されており、この挿入軸３１２により中栓２３１を押し込むことによって、インク経路３１１に連通する流出経路２３３が開通される。これによって、液体収納容器２２０内のインクは、インク流出方向Ｄ３に流出することとなる。

そして、このインク供給口２３０の供給口側ジョイント部２３２の先端は、係合面２１０の突当面２１０ａと同一平面内に位置されている。すなわち、供給口側ジョイント部２３２は、係合面２１０内に埋設されており、突当面２１０ａといわゆる面一となっている。なお、この供給口側ジョイント部２３２の開口部周縁には、環状の溝部２３２ａが形成され、この溝部２３２ａに、ホルダー側ジョイント部の外縁が嵌合される。

（外装体）
図４は、インクカートリッジの外装体２４０を組立てる際の手順を示す説明図である。外装体２４０は、紙や木質材など係合面２１０よりも軟質な材料で形成され、切り出し及び折り曲げが可能となっている。本実施形態では、外装体２４０の係合面２１０と反対側の下面に、外装体２４０の表面に形成された凹部２０４が形成されており、インクカートリッジ２００を引き抜く際の取っ手となっている。

この凹部２０４は、本実施形態では、外装体２４０の表面を貫通し、内部中空に連通する穴であり、この穴は、外装体２４０の部材表面の一部に切れ目を入れ、この部分を内面側に且つ終端側に向けて折り曲げられて形成されている。

また、外装体２４０の内部終端には、外装体２４０内面と、液体収納容器２２０終端との間の内部空間２０１の形状を確保する後端仕切板２０２が配置されている。この後端仕切板２０２によって確保される空間は、外装体２４０内部において、凹部２０４の裏面に対応した位置となっている。なお、凹部２０４で折り曲げられた部分は、仕切部材２０２により確保された内部空間２０１内に位置されるように外装体２４０の終端側に折り曲げられている。

この後端仕切板２０２は、角度θをもって液体収納容器２００終端部分と面接触できるようになっている。これにより、液体収納容器２２０終端部分においても外装体２４０内面との角度θを維持できるようになっている。角度θについては後述する。そして、上述したインクカートリッジ２００は、インクが封入される液体収納容器２２０を、箱状の外装体２４０に収納することにより組み立てられる。なお、この後端仕切板２０２は、請求項に記載の角度付与手段のうち、先端保持手段とは反対側の他端面において角度θを維持するようガイドするガイド部材に該当する。

（液体収納容器）
図５は、液体収納容器２２０の説明図である。同図（Ａ）は液体収納容器２２０の斜視図、同図（Ｂ）は係合面２１０と位置関係を表す斜視図、同図（Ｃ）は係合面２１０と液体収納容器２２０を接合した斜視図、同図（Ｄ）は、液体収納容器２２０を外装体２４０へ挿入する過程を表す斜視図となっている。同図（Ｅ）（Ｆ）は、便宜上、係合面２１０を装着しない状態で液体収納容器２２０を外装体２４０へ挿入した図となっている。

液体収納容器２２０はインクが封入される袋体ではあり、本実施形態では、図５（Ａ）に示すように、２枚のフィルム２２１を熱溶着により接合されることで形成され、インクが封入された状態においては、ＡＡ断面及びＢＢ断面の形状が楕円形状に形成される。また、液体収納容器２２０の各フィルム２２１を貼り合わせた４つの接合辺２２２は、熱溶着により直線形状をなし、インクを封入しても直線形状を維持している。

さらに、液体収納容器２２０には、熱溶着により貼りあわされたフィルム２２１の一端に、フィルム２２１と熱溶着により固定されたインク供給口２３０が形成されている。このインク供給口２３０は、液体収納容器２２０が外装体２４０に対して挿入された状態において、係合面２１０の中央に位置され、係合面２１０に組み込まれて、係合面２１０の一部となるように構成されている。この液体収納容器２２０の収納状態において、インク供給口２３０が、液体収納容器２２０の外装体２４０に対する挿通方向Ｄ１と同一軸上において反対方向に向けられ、印刷装置１００側のホルダー部に着脱されるようになっている。

このインク供給口２３０には、中栓２３２と一体的に成形された供給口把持部２３５が設けられている。供給口把持部２３５は、図５（B）に示すように略矩形状に構成され、係合面２１０と対向するように平行に設けられている。

ここで、フィルム２２１と熱溶着で固定される際に、供給口把持部２３５の上面部２３５ａと、フィルム２２１の熱溶着された接合辺２２２の内、インク供給口が設けられたインク供給口側接合辺２２２ａとの角度が、角度θを付けて熱溶着されている。つまり、請求項に記載の液体収納容器２２０のインク供給口側の角度付与手段である先端保持手段は、フィルム２２１とインク供給口２３０とを角度θをつけて熱溶着することで実現している。

なお、供給口把持部２３５の上面部２３５ａと係合面２１０の上面部２１０ａとは平行になるように接合され、また、係合面２１０の上面部２１０ａと外装体２４０の上面部２４０ａとも平行になるよう液体収納容器２２０を挿入されるので、インク供給口接合辺２２２ａと、外装体２４０ａとの角度は、角度θが付けた関係となる。

図６は、インクカートリッジ２００の断面図であり、図５（Ｆ）のＣ方向から見た側面図である。ここで、係合面２１０と平行な平面における外装体２４０の長手方向の一辺、つまり、図６の断面図平面内におけるの外装体２４０の一辺の内部寸法Ｗｂとし、図６の断面図における外装体２４０の対角線の内部寸法Ｗｃとした時に、前述の角度θは、ｃｏｓθ＝Ｗｂ／Ｗｃの関係式で求められる。つまり、液体収納容器２２０のインク供給口側接合辺２２２ａが、外装体２４０の対角線と平行になるように挿入されることになる。

また、インク供給口側接合辺２２２ａの長さＷａは、Ｗｂ＜Ｗａ≦Ｗｃの関係式の範囲内に設計されている。つまり、外装体２４０の長手方向の一辺の内部寸法Ｗｂよりも長く、外装体２４０の対角線の内部寸法以下の長さとなっている。

この長さの関係は、実験により容積率及び残量の条件を満たすものとして求められたものである。実施例及び比較例を表１に示す。

表１では、外装体２４０の各内部寸法であるＷｂを103ｍｍ、Ｗｃを113ｍｍとし、インク供給口側接合辺２２２ａの長さＷａを102ｍｍ、112ｍｍ、116ｍｍとし、また液体収納容器２２０の一端の角度付与手段として、供給口角度θaを角度無しである0°と角度ありである24°とし、液体収納容器２２０の他端の角度付与手段として、後端仕切板２０２（ガイド部材）の有無を条件として測定を行った。測定評価は、収容量は1000ｍｌ以上を「○」とし、残量平均は40ｍｌ以下を「○」とし、総合評価として両者が「○」であるものを「○」としている。

比較例１〜３は、インク供給口側接合辺２２２ａの長さＷａを102ｍｍであり、外装体２４０の長手方向の一辺の内部寸法Ｗｂよりも短い。また、角度付与手段として、比較例１が両端ともに角度が付与されていない状態、比較例２が、一端のみ角度が付与されている状態、比較例３が両端ともに角度が付与されている状態となっている。以下、比較例４〜５及び実施例１、比較例６〜８も同様である。

実施例１は、インク供給口側接合辺２２２ａの長さＷａを112ｍｍであり、外装体２４０の長手方向の一辺の内部寸法Ｗｂよりも長く、外装体２４０の対角線の内部寸法Ｗｃよりも短い。また、角度付与手段も両端にて角度を付与している。この場合のみ、収容量と残量ともに条件を満たしている。

以上のように、本実施形態のインクカートリッジ２００によれば、２枚の熱可塑性フィルムを貼り合わせただけの簡単な構成で、外装体の長手方向の一辺の内部寸法Ｗｂと、外装体の対角線の内部寸法Ｗｃと、液体収納容器の長手寸法Ｗａとの関係が、Ｗｂ＜Ｗａ≦Ｗｃとし、液体収納容器を外箱の対角線に沿って挿入することで、製造コストを安価に抑えつつ、外箱に対する液体収納容器の容積率を向上させることができる。

１…印刷装置本体
３０…カートリッジ取付機構
１００…印刷装置
１１０…ヘッドユニット
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ…インクヘッド
１１１…ディストリビュータ
１１２…温度センサー
２００…インクカートリッジ
２０１…内部空間
２０２…後端仕切部材（ガイド部材）
２０４…凹部（穴）
２１０…係合面
２１０ａ…突当面
２１０ｂ…ラベル
２１１…遮蔽凸部
２１２…嵌合部
２２０…液体収納容器
２２１…フィルム
２２２…フィルムの接合辺
２３０…インク供給口
２３１…中栓
２３２…供給口側ジョイント部
２３３…流出経路
２４０…外装体
２４０ａ，２４０ｂ…蓋体
２５０…通信タグ
３０１…インク補給経路
３０２…電磁開閉弁
３０３…インクタンク
３０３ａ…液面センサー
３０４…供給路
３１０…ホルダー部
３１１…インク経路
３１２…挿入軸
３１３…ホルダー側ジョイント部
３３０…演算処理装置
３４０…操作パネル
３５０…上面装置

Claims (3)

1. 印刷装置に対して所定の着脱方向に着脱されるインクカートリッジであって、
   インクが封入され、２面の熱可塑性フィルムの端部を熱溶着させ接合させた液体収納容器と、
   前記液体収納容器が挿入される箱状の外装体と、
   前記外装体の前記着脱方向における一端面に設けられ、前記液体収納容器に接続されたインク供給口と、
   を備え、
   前記インク供給口が設けられた一端面と平行な断面において、
   前記外装体の長手方向の一辺の内部寸法Ｗｂと、
   前記外装体の対角線の内部寸法Ｗｃと、
   前記液体収納容器の接合された端部の寸法Ｗａと、
   の関係が、Ｗｂ＜Ｗａ≦Ｗｃであることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 請求項１記載のインクカートリッジにおいて、
   前記液体収納容器を前記外装体に挿入した際に、前記外装体の長手方向の前記一辺と、前記液体収納容器の接合された前記端部との関係が、前記着脱方向を中心軸として角度θ（ｃｏｓθ＝Ｗｂ／Ｗｃ）となるよう角度を付与する角度付与手段を備えたことを特徴とするインクカートリッジ。
3. 請求項２記載のインクカートリッジにおいて、
   前記角度付与手段は、
   前記インク供給口と前記液体収納容器とを、前記着脱方向を中心軸として角度θで固定接続するための先端保持手段と、
   前記外装体の前記着脱方向における前記インク供給口とは反対側の他端面において、前記液体収納容器が角度θを維持するようガイドするガイド部材と、を備えたことを特徴とするインクカートリッジ。