JP2022172602A - 液体収容体、および液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液体収容袋内の液体の使用効率を向上させること。
【解決手段】沈降成分を有する液体を収容する液体収容袋と、液体収容袋内に配置された液体導入管と、液体収容袋の一端部に固定され、液体導入管から導入された液体を液体吐出装置へ導出するための液体導出部と、を備えた液体収容体であって、液体導入管は、所定の姿勢において高さ方向における位置が異なる液体導入口を少なくとも２つ有するスペーサー部と、少なくとも２つの液体導入口から導入された液体が合流する合流部と、合流した液体を液体導出部へ導入する流路と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、液体吐出装置へ液体を供給する液体収容体の技術に関する。

従来、液体吐出装置へ液体を供給するための液体収容体が広く利用されている。特許文献１には、沈降成分を有する液体の濃度を安定して供給するための液体収容体が開示されている。具体的には、特許文献１には、液体収容袋内の液体を液体導出部材へ導出するための管を２本有しており、液体収容袋内で高さの異なる２か所から液体を導入できる液体収容体が開示されている。

特開２０１８－６５３７３号公報

しかしながら、特許文献１の液体収容体では、収縮後の液体収容袋内に、管へ導入しきれない液体が残ってしまい、液体を液体吐出装置に十分に供給できない虞がある。

そこで本発明は、液体収容袋内の液体の使用効率を向上させる事を目的とする。

本発明の一様態に係る液体収容体は、沈降成分を有する液体を収容する液体収容袋と、前記液体収容袋内に配置された液体導入管と、前記液体収容袋の一端部に固定され、前記液体導入管から導入された前記液体を液体吐出装置へ導出するための液体導出部と、を備えた液体収容体であって、前記液体導入管は、所定の姿勢において高さ方向における位置が異なる液体導入口を少なくとも２つ有するスペーサー部と、前記少なくとも２つの液体導入口から導入された前記液体が合流する合流部と、前記合流した液体を前記液体導出部へ導入する流路と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、液体収容袋内の液体の使用効率を向上させることができる。

液体収容体が搭載された液体吐出装置の斜視図である。 液体収容袋から内部構造体を取り出した状態の斜視図である。 液体収容体の内部構造体の斜視図である。 液体収容体の内部構造体の断面図である。 液体収容体の内部構造体の斜視図である。 液体収容体の内部構造体の断面図である。 連結液体導入管の断面図である。 液体収容体の内部構造体の連結工程の断面図である。 液体収容体の内部構造体の連結工程の断面図である。 液体収容体の内部構造体の連結工程の断面図である。 液体収容体の内部構造体の連結工程の断面図である。

液体収容体は、例えば液体吐出装置に搭載されている。また、液体収容体はインクを含んだ液体収容袋を有しており、液体吐出装置の動作に応じてインクを液体吐出装置へ導出している。液体収容袋内には、内部構造体が配置されており、内部構造体の働きによって液体収容袋内のインクを外部へ吐出している。しかし、内部構造体が、液体を導出する２本の管と、連結部材とを有しているような液体収容体は、インクの消費によって液体収容袋が収縮した際に、液体収容袋、管、および連結部材の間の密着性が悪く、空隙ができてしまう。その空隙に液体が残留してしまうことにより、液体収容袋内のインクを十分に導出できない虞がある。下記の実施形態では、内部構造体を液体収容袋との密着性を向上させることで、液体収容袋内のインクの使用効率を向上させる方法について図面を参照して説明していく。なお、以下の説明における「液体」としては、沈降成分を有するインクを例に挙げて説明するが、インクに限定されない。沈降成分を有する液体であればよい。

＜実施形態１＞
図１は、液体収容体３を搭載する液体吐出装置１の斜視図である。ここで、液体収容体３の液体吐出装置１への着脱時に、液体収容体３が液体吐出装置１に対して進退する方向をＸ方向とする。また、液体収容体３の幅方向をＹ方向とし、液体収容体３の厚さ方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は互いに直交している。液体収容体３が所定の姿勢で液体吐出装置１に搭載された状態を搭載状態と呼ぶ。液体収容体３は厚さ方向が鉛直方向と一致する向きで液体吐出装置１に搭載されるため、搭載状態でＺ方向は鉛直方向と一致する。

液体吐出装置１は液体吐出ヘッドを含む液体吐出部、記録媒体の収容部、記録媒体の搬送機構（これらは図示せず）などを備えている。カセット２に収容された液体収容体３は液体吐出装置１に搭載される。液体収容体３は液体吐出装置１の液体吐出ヘッドから吐出されるインクを収容している。本実施形態では、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ），および黒（Ｋ）のそれぞれのインクを収容する４つの液体収容体３が液体吐出装置１に搭載される。４つの液体収容体３の大きさは同じであるが、例えば黒インクの液体収容体３を他の色のインクの液体収容体３より大きくしてもよい。液体収容体３が収容されたカセット２は液体吐出装置１に対して着脱可能でありＸ方向に進退する。

図２は液体収容体３の液体収容袋１０および内部構造体５を示す斜視図である。内部構造体５は液体導出部材２０と液体導入管３０とを有し、液体収容袋１０の一端部に予め設けられた接続口１１を通じて、液体収容袋１０内に配置される。そして、液体導出部材２０の一部と液体収容袋１０との接続口１１の一部を溶着によってシールし、液体収容袋１０内へ液体を注入する。液体収容袋１０は収縮状態で扁平状になる袋を使用する。

図３は液体収容袋１０から内部構造体５を取り出した状態を示す斜視図である。液体導入管３０は、例えば、ポリエチレン、またはポリプロピレンなどの合成樹脂によって形成される。液体導入管３０は内部に流路を１本有した中空構造であり、一端部は液体導出部材２０に連結される。

図３に示すように液体導入管３０の先端は、Ｚ方向で上側方向と下側方向とに斜めに分かれており、上側の第１導入管部３１と、下側の第２導入管部３２とが設けられている。また、第１導入管部３１には第１導入口３３が設けられており、第２導入管部３２には第２導入口３４が設けられている。また、内部構造体５が液体収容袋１０内に配置されたとき、第１導入管部３１および第２導入管部３２は、Ｘ方向で液体収容袋１０の中央付近である中央部に位置する。

図４は、図３の内部構造体５のＩＶ－ＩＶにおける断面図である。第１導入口３３と第２導入口３４とから導入された液体は、合流部３７で合流し、合流後導入管部３５内の流路３６、および液体導出部材２０内を流れ、液体導出部２１へ導出される。液体は沈降成分を有するため、液体収容袋１０内の上部は濃度が低く、下部は高くなる。そのため、上側に設けられた第１導入口３３は濃度の低い液体を導入し、第２導入口３４は濃度の高い液体を導入する。導入されたそれぞれの濃度の液体は、液体導入管３０内部の合流部３７で合流し、流路３６および液体導出部材内を通り液体吐出装置１に供給される。これにより、液体導出部材２０以降で液体を合流させるのではなく、導入口近傍で合流させてから流路３６を通すことができる。即ち、濃度の違う液体が混ざる経路が延びることで、液体導出部に到達するまでに液体の濃度がより均一化し、結果的に液体吐出ヘッドの画像品質が向上する。なお、流路３６のＺ方向の長さは、液体収容袋１０と比べ、流路内部での液体の沈降を無視できる程度の長さであるものとする。また、上下２方向に斜めに分かれた第１導入管部３１および第２導入管部３２は、液体収容袋１０内に一定の容積の領域を区画する。これにより、液体収容袋１０内の液体の流通経路を塞ぎにくくするスペーサーとしての役割も担っている。即ち、液体の消費により液体収容袋１０が収縮する際に、中央部から収縮することを防ぐことができる。

更に、液体導入管３０の内部に流路３６がある構造は、スペーサー部を連結するための連結部材と、液体を導入するための複数の液体導入管と、を使う構成に比べ、内部構造体の構造が簡略化される。即ち、１本の液体導入管３０がスペーサーとしての役割、および液体を液体導出部２１へ導く役割を担うことで、よりコンパクトになる。これにより、液体の消費に伴い液体収容袋１０が収縮する際に、液体収容袋１０内側と内部構造体５との接触面を減らすことができる。接触面を減らすことで、液体収容袋１０と内部構造体５との間の空隙が減り、最後まで使用されない液体の体積が減らすことができるため液体使用効率が向上する。

以上説明したように、本実施形態によれば、液体収容袋内の液体の使用効率を向上させることができる。具体的には、液体導入管にスペーサーとしての機能を備えさせることで、液体収容袋の収縮により導入口が塞がり液体を導入しにくくなる事態を防ぐことができる。また、濃度の異なる液体を合流部で合流させたのちに流路を通らせることで濃度がより均一化した液体を液体吐出装置まで導出することができる。

＜実施形態２＞
実施形態１では、液体導入管３０がスペーサーの機能、および液体導入の機能を担っていたが、実施形態２では、液体導入管とスペーサー部材とが分離している内部構造体について説明する。なお、実施形態１と同じ役割を果たす部材についての説明は省略する。

図５は、液体収容袋１０から内部構造体６を取り出した状態を示す斜視図である。連結液体導入管５０は、例えば、ポリエチレン、またはポリプロピレンなどの合成樹脂によって形成される。連結液体導入管５０は内部に流路を有しており、一端部は液体導出部材２０に連結され、もう一端部はスペーサー部材４０に連結される。

スペーサー部材４０は、図３の第１導入管部３１および第２導入管部３２と同様に、液体収容袋１０内に一定の容積の領域を区画するための構造物である。スペーサー部材４０は、例えば、ポリエチレン、またはポリプロピレンなどの合成樹脂によって形成されている。

図６は、図５の内部構造体６のＶＩａ－ＶＩａにおける断面図である。図６（ａ）は、液体導出部材２０、連結液体導入管５０、およびスペーサー部材４０が連結している状態の断面図である。また、図６（ｂ）は、液体導出部材２０、連結液体導入管５０、およびスペーサー部材４０が連結前の状態の断面図である。連結液体導入管５０は、内部に流路を設けている。スペーサー部材４０を定位置に固定する機能と、スペーサー部材４０から液体導出部２１へ連通させる機能と、を連結液体導入管５０が担うことで、全体の構造が簡略化される。これにより、液体を消費し、液体収容袋１０が収縮する際に液体収容袋１０と内部構造体６の間の空隙が減り、使用されない液体の体積が減らすことができるため液体使用効率が向上する。

スペーサー部材４０には、上下方向に第１導入口４３と第２導入口４４とが設けられている。第１導入口と第２導入口とから導入された液体は、スペーサー部材４０内部の合流部４５で合流し、合流流路口４６へ連通している。合流流路口４６は、連結液体導入管５０が有する流路５１の一端部と連通するように接続されている。

液体収容袋１０内の液体は、沈降成分により、上部の濃度は低く、下部が高くなる。そのため、上部に設けられた第１導入口４３で濃度の低い液体を導入し、下部に設けられた第２導入口４４で濃度の高い液体を導入する。導入されたそれぞれの濃度の液体は、スペーサー部材４０内部に設けられた合流部４５で合流し、連結液体導入管５０内部の流路５１および液体導出部材２０内部を経て液体吐出装置１に供給される。そのため、図４の内部構造体５と同様に、濃度の違う液体が混ざるための経路が延び、液体の濃度がより均一化し、結果的に液体吐出ヘッドの画像品質が向上する。

本実施形態において、スペーサー部材４０は、上下両方向へ略四角錐の形状をし、四角錐の底面はＸ－Ｙ平面と平行である。なお、本実施形態において、略四角錐とは、Ｚ方向の四角錐の頂点４８、および４９にＲ処理されたもの、またはＸ－Ｙ平面が形成されている四角錐台の形状のものを含む。また、略四角錐に限らず略三角錐または略五角錐などの多角錐の形状であってもよい。

スペーサー部材４０が略四角錐のような形状をすることで、実施形態１におけるスペーサーの役割を担う第１導入管部３１および第２導入管部３２の形状に比べ、液体の消費によって収縮した液体収容袋１０の内側が内部構造体６に密着しやすい。スペーサー部材４０が略四角錐であることによって四角錐の頂点４８または４９が先に液体収容袋１０と接触し、接触した部分を起点に液体収容袋１０が内部構造体６へ密着していく。また、スペーサー部材４０の全方位に傾斜面があることで、液体収容袋１０の収縮の際に、スペーサー部材４０の傾斜に沿って収縮しやすくなるため、液体収容体３内部の液体の流通経路の閉塞をより効果的に抑制することができる。さらに、収縮した液体収容袋１０とスペーサー部材４０との密着性が向上することで、液体収容袋１０と内部構造体６との間の空隙が減り、使用されずに液体収容袋１０内に残留する液体を減らすことができるため、液体使用効率が向上する。なお、スペーサー部材の一部には溝が形成されており、液体収容袋１０がスペーサー部材４０を覆われたとしても、液体を第１導入口４３および第２導入口４４に導くガイド部の役割を担っている。

図７は、図５の連結液体導入管５０のＶＩＩａ－ＶＩＩａにおける断面図である。液体収容袋１０と連結液体導入管５０との密着性は、連結液体導入管５０の形状によって変わる。例えば、図７（ａ）のような四角形状の場合、袋が扁平状に収縮していくため、液体収容袋１０による連結液体導入管５０への密着性が悪く、液体収容袋１０と内部構造体６との間に空隙ができやすい。それに対し、図７（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）のように、図７（ａ）の四角の角部にＲ処理、傾斜、またはカーブを設けることで液体収容袋１０による連結液体導入管５０への密着性があがる。密着性は、液体収容袋１０が収縮した際の形状に近い形であればあるほどあがる。なお、連結液体導入管５０の断面形状は、図に示した限りではない。上述のように、液体収容袋１０の収縮の際に、液体収容袋１０とスペーサー部材４０との密着性を向上させることで、使用されずに液体収容袋１０内に残留する液体を減らすことができるため、液体使用効率が向上する。また、図７に示す連結液体導入管５０の形状は実施形態１における液体導入管３０の形状に適用してもよい。

本実施形態では、連結液体導入管５０は、液体導出部材２０およびスペーサー部材４０と連結する。連結する際は、部材同士の連結と、部材内部の流路の接続とを併せて行う。

図８は、図５のＶＩａ－ＶＩａ断面における部材の連結方法を示す図である。本実施形態では、図８（ａ）に示す連結液体導入管５０の両端には、リブ形状の先端５２、および５３を設ける。また、液体導出部材２０側には、先端５３の外径より小さい連結部２２を用意し、先端５３を圧入し連結する。同様に、スペーサー部材４０にも、先端５２の外径より小さい連結部４７を用意し、先端５２を圧入し連結する。図８（ｂ）は、連結液体導入管５０が、液体導出部材２０およびスペーサー部材４０と連結済みの状態である。

図９は、図５のＢ－Ｂ断面におけるネジ締め方式を用いた場合の圧入の方法を示す図である。連結液体導入管５０の先端５２、および５３は、タップが切られたおねじ形状を有しており、液体導出部材２０の連結部２２、およびスペーサー部材４０の連結部４７は、めねじ形状を有している。これらの形状によって、ネジ締め方式により部材の連結、および内部の流路連通を行うことができる。

更に、図１０（ａ）に示すように、ヒーター１００を用いて、液体導出部材２０、スペーサー部材４０、および連結液体導入管５０を、部材の融点以上に加熱し貼り合わせる熱溶着によって連結を行ってもよい。図１０（ｂ）は、熱溶着によって、液体導出部材２０、スペーサー部材４０、および連結液体導入管５０が連結済みの状態を示す図である。なお、液体導出部材２０、スペーサー部材４０、および連結液体導入管５０の連結の方法は上述に限られない。例えば、図１０（ａ）と同様な溶着位置に対し、超音波溶着または振動溶着を使用した溶着方法で連結することも可能である（不図示）。また、液体導出部材２０、連結液体導入管５０、およびスペーサー部材４０が連結されている一体のものを、金型成形によって作成させてもよい（不図示）。

以上説明したように、本実施形態によれば、液体導出部材、連結液体導入管、およびスペーサー部材を分離させることで、それぞれの部材と液体収容袋との密着性が向上するようにそれぞれの部材を作成することができる。これらの部材を連結することにより、使用されずに液体収容袋内に残留する液体をより減らすことができるため、液体使用効率が向上する。

＜実施形態３＞
実施形態３では、第１導入口および第２導入口が設けられた連結液体導入管に、ガイド部が設けられたスペーサー部材を連結する構成を説明する。なお液体導出部材と連結液体導入管との連結に関しては実施形態２と同様であるため説明を省略する。

図１１は、連結液体導入管３００とスペーサー部材４００とが連結前の状態である。図１１に示すように、本実施形態は、第１導入口３０３および第２導入口３０４が設けられた連結液体導入管３００と、スペーサー部材４００と、が連結される。連結液体導入管３００は、第１導入口３０３と第２導入口３０４とがそれぞれ導入した液体を、連結液体導入管３００の内部で合流させる。スペーサー部材４００は、液体導入口または流路を設けずスペーサーとしての機能を有する。スペーサー部材４００は、スペーサー部材４０の一部分と同様の形状をしており、スペーサー部材４０の一部分と同様の役割を担っている。

連結液体導入管３００とスペーサー部材４００を連結した際の形状は、図５に示す実施形態２の内部構造体６と同様な形状であるため、同様な効果を得ることができる。連結液体導入管３００とスペーサー部材４００との連結方法は、実施形態２で説明したような圧入による連結（図８）、ネジ締め方式による連結（図９）、熱溶着による連結（図１０）、または嵌め合いによる連結（不図示）等があるが、この方式の限りではない。

以上説明したように、本実施形態によれば、連結液体導入管３００とスペーサー部材４００との連結において、連結液体導入管３００に流路が形成されているため、部材の連結のみ行えばよく、内部流路の接続は行わなくてよい。そのため、実施形態２に比べ接続する流路同士のシール性を考慮する必要がなく、固定方法を多様に選択することができるようになる。

＜その他の実施形態＞
実施形態１においては、液体収容袋内の液体を液体導出部材へ導入する第１導入管部および第２導入管部が上下に２本設けられている場合を説明してきたが、これに限らない。例えば導入管部を、上・中・下方向に合計３つ設けてもよい。また、液体導入口に関しても、第１導入管部および第２導入管部に一つずつ設ける例を説明したがこれに限られない。吸引効率または吸引割合を変化させるために片方の導入管部に複数の液体導入口を設けるような形態があってもよい。

１ 液体吐出装置
３ 液体収容体
１０ 液体収容袋
２０ 液体導出部材
３０ 液体導入管
３６ 流路
３７ 合流部

Claims (12)

1. 沈降成分を有する液体を収容する液体収容袋と、前記液体収容袋内に配置された液体導入管と、前記液体収容袋の一端部に固定され、前記液体導入管から導入された前記液体を液体吐出装置へ導出するための液体導出部と、を備えた液体収容体であって、
   前記液体導入管は、
   所定の姿勢において高さ方向における位置が異なる液体導入口を少なくとも２つ有するスペーサー部と、
   前記少なくとも２つの液体導入口から導入された前記液体が合流する合流部と、
   前記合流した液体を前記液体導出部へ導入する流路と、
   を備えることを特徴とする液体収容体。
2. 前記液体導入口は、前記高さ方向において前記液体導入管の前記合流部よりも上の位置および下の位置の両方に配されていることを特徴とする請求項１に記載の液体収容体。
3. 前記液体導入管において、前記スペーサー部と前記流路とが一体の部材で構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体収容体。
4. 前記スペーサー部は、前記液体収容袋に収容されている液体を前記液体導入口に導くガイド部を含むことを特徴とする請求項１に記載の液体収容体。
5. 前記液体導入管は、前記スペーサー部を構成する部材と、前記流路を構成する部材とを連結することで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体収容体。
6. 前記液体導入管は、前記スペーサー部の前記液体導入口を構成する部材と、前記ガイド部を構成する部材とを連結することで形成されていることを特徴とする請求項４に記載の液体収容体。
7. 前記合流部は、前記スペーサー部を構成する部材に含まれることを特徴とする請求項５または６に記載の液体収容体。
8. 前記流路は、前記液体収容袋の一端部から、前記液体収容袋の中央部までの長さを有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の液体収容体。
9. 前記流路の断面形状は、前記液体収容体が収縮したときの形状に合わせた形状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の液体収容体。
10. 前記液体導入管と前記液体導出部とを連結する連結部材をさらに備え、
    前記液体収容体は、前記液体導出部に連結されている前記連結部材と前記流路を連結することで構成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の液体収容体。
11. 前記所定の姿勢は、前記液体収容体が前記液体吐出装置に搭載された状態の姿勢であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の液体収容体。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の液体収容体と、
    前記液体収容体より供給された液体を吐出する液体吐出部と、
    を備えることを特徴とする液体吐出装置。

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