JP4655503B2 - 液体収容体 - Google Patents

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本発明は、液体収用体及び液体噴射装置に関する。
液体噴射装置として、インクをノズルから噴射させて印刷を行うインクジェット式プリンタが知られている。このプリンタは、往復移動が可能なキャリッジを有しており、このキャリッジには、複数のノズルが形成された記録ヘッドが備えられている。そして、キャリッジが往復移動しながら、前記ノズルからインクが噴射されて印刷がなされる。また、このようなプリンタには、ノズルに供給するインクを収容しているインクカートリッジが交換可能に設けられている。
ところで、大型の紙に印刷するプリンタの場合には、多量のインクが使用されるため大容量のインクを収容したインクカートリッジが必要となる。このインクカートリッジをキャリッジに搭載して移動させると、駆動部分に多大な負荷がかかるため、大型の紙に印刷するプリンタは、インクカートリッジをキャリッジに搭載させない構成(いわゆるオフキャリッジタイプ)となっている。
オフキャリッジタイプに使用されるインクカートリッジは、インクを収容したインクパックと、このインクパックを収納しているケースとから構成されている。詳述すると、インクパックは、通常、インク導出口を備えた導出部材を2枚のラミネートフィルムに挟み、これらフィルムの周囲を溶着されてなる。また、ケースは、プラスチック等からなり、前記導出部材を外部に突出させた状態でインクパックを収容している(例えば、特許文献1、2)。
特許文献1にも示されているように、通常、1つのケースには、1つのインクパックが収容されている。従って、複数色のインクを備えるプリンタでは、その色の数だけインクカートリッジを装着しなければならないため、その分の空間が必要となり、小型化することが難しかった。
また、特許文献2のインクカートリッジでは、異なる色のインクが収容された複数のインクパックが1つのケースに収容されている。さらに各インクパックの一部を重ねて配置することで、インクパックの収納効率を向上させ、インクカートリッジを小型化させている。
特開2002−120382号公報 特開2003−053984号公報
しかしながら、特許文献2のインクカートリッジのように、1つのケースに、複数のインクパックを重ねて収容した場合、1つのインクパックが、隣接するインクパックに対して接触し、押圧する作用が働く。インクパックを構成するインク袋は、上述したようにラミネートフィルム等の可撓性のある材料からなるため、このような押圧が、インクパック内部の圧力に影響を与え、インクパック毎に圧力の差が生じてしまうという問題を有する。
通常、インクジェット式プリンタでは、インクの圧力水頭が高すぎると、ノズルからインクが漏出してしまう。そのため、オフキャリッジタイプのプリンタにおいては、インクの圧力水頭が所定の範囲(負圧)になるように、インクカートリッジは、ノズルより下方の位置に設置される。ところが、インクパック毎に圧力差がある場合、すべてのインクパックにおいて十分な負圧を得るためには、ノズルとインクカートリッジとでさらに十分な高低差を確保しなければならず、その分だけ装置が大型化してしまう等の問題が生じる。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、この目的は、1つの液体収容体に効率よく収納された複数の液体収容袋において、各液体収容袋の圧力差を小さく抑えることができる液体収容体、液体噴射装置を提供することにある。
本発明の液体収容体は、同じ形状である少なくとも4つの液体収容袋を液体収容体ケースに収容した液体収容体であって、前記液体収容体ケースは、収容する液体収容袋の個数と同じ数で、前記液体収容体ケースの底面と平行な一直線に沿って備えられた支持部を有し、前記少なくとも4つの液体収容袋の各々は、前記支持部に支持される液体導出部材を有し、前記少なくとも4つの液体収容袋は、前記一直線および前記液体収容体ケースの底面に対して、同じ方向に傾斜した姿勢で保持され、前記少なくとも4つの液体収容袋の各々の液体収容領域は、隣接する液体収容袋の液体収容領域に重なり合うように配置され、前記少なくとも4つの液体収容袋のうち、中央に近い液体収容袋ほど、隣接する液体収容袋と重なる液体収容領域が狭くなるように配置され、中央にある前記支持部同士の間隔は、その外側の前記支持部同士の間隔よりも広い、ことを特徴とする。
これによれば、両側の液体収容袋との接触による押圧の影響を受けやすい内側の液体収容袋ほど、隣接する液体収容袋との距離が大きくなるため、押圧による影響を低減することができる。この結果、複数の液体収容袋を効率よく収納した液体収容体において、各液体収容袋に収容された液体の圧力差を小さくすることが可能となる。
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した液体収容体の第1実施形態を、図1〜図7に基づいて説明する。
図2に示すように、液体収容体としてのインクカートリッジ11は略直方体形状をしている。インクカートリッジ11は、図4に示すように液体としてのインクを収容した複数の液体収容袋としてのインクパック12と、これらを収納する液体収容ケースとしての収容ケース13とを備えている。
インクパック12は、図7に示すように、可撓性を有する袋体としての袋部16と、液体導出部材としてのインク導出部材15とから構成されている。袋部16は、例えばガスバリア性を有するポリエチレンフィルムにアルミニウムを蒸着した可撓性を有するラミネートフィルムを2枚重ね合わせ、その4辺を熱溶着することで形成されている。詳述すると、袋部16は、重ね合わされた2枚のラミネートフィルムの3辺を溶着部16a,16b,16cとして熱溶着し、残りの一辺を溶着部16dとしてその中央からインク導出部材15が突出するように配置された状態で熱溶着し、袋状を形成している。これにより、インクパック12はソフトケース状(いわゆるピロータイプ)に形成され、その内部にはインクが密閉状態にて収容されている。
インク導出部材15は、略円筒形状をなし、その内部は液体導出口としてのインク供給口15aを形成している。そして、このインク供給口15aを介してインクパック12内に収容されたインクが取り出される。更に、インク導出部材15の外周面のほぼ中央には、環状の溝部15b及びこの溝部15bに隣接して設けられた環状の突条部15cが形成されている。また、インク供給口15aには、インク供給時にのみ開弁される図示しない弁機構が設けられており、袋部16内のインクが漏出しないようになっている。
一方、収容ケース13は、図4に示すように、上部に開口を有した略箱形状のケース本体部21と、このケース本体部21の開口を覆う略板形状の蓋ケース22とから構成されている。
図2に示すように、収容ケース13の前面13aには、収容されるインクパック12の個数と同じ6つの支持部23が、収容ケース13の底面と平行な一直線L1に沿って、等間隔Aに並んで備えられている。これら支持部23は、ケース本体部21のほぼ中央に備えられ、各支持部23の中央には、開口部23cが設けられている。また、図4に示すように、これら支持部23は、その下半分を構成する下側支持部23aがケース本体部21に、その上半分を構成する上側支持部23bが蓋ケース22に設けられている。支持部23は、上述した各インクパック12のインク導出部材15を支持する。従って、支持部23は、ケース本体部21の下側支持部23aにインクパック12のインク導出部材15が支持された状態で、蓋ケース22が取り付けられた後、下側及び上側支持部23a,23bが整合されて構成される。
図5に示すように、下側支持部23aには、半円弧状の突条部24と、半円弧状の溝部25が設けられており、これらはそれぞれ前記インク導出部材15の溝部15b、突条部15cと係合する。また、上側支持部23bには、下側支持部23aと同様に、図示しない突条部、図示しない溝部が設けられている。従って、インクパック12のインク導出部材15が下側及び上側支持部23a,23bに支持されると、インクパック12は、前後左右に動くことなくインクカートリッジ11内に収納される。
図5に示すように、ケース本体部21の左側の内側側面には、インクパック12の姿勢を保持する姿勢保持手段としての3つのリブ27が、前面13aと平行に設けられている。従って、図6に示すように、収容ケース13内に収納される最も左側のインクパック12は、これらリブ27に沿って配設される。これにより、インクパック12は、各支持部23を結ぶ前記の直線L1(及び収容ケース13の底面)に対して、角度θ(本実施形態ではθ≒15°)傾斜した姿勢を保持することになる。また、支持部23がケース本体部21の高さのほぼ半分の位置に設けられているため、角度θに傾斜した姿勢では、インクパック12は、その溶着部16aが蓋ケース22に当接し、溶着部16cがケース本体部21の底面に当接する。また、ケース本体部21の背面13bには、蓋ケース22と係合するための係合孔29が設けられている。
一方、図4に示すように、蓋ケース22には係合突部31が形成されており、この係合突部31には背面13b側に突出する突起部31aが設けられている。
この突起部31aは、前記ケース本体部21の係合孔29に嵌合して、蓋ケース22をケース本体部21に一体固定する。
本実施形態のインクカートリッジ11には、ブラック、イエロー、マゼンタ、ライトマゼンタ、シアン、ライトシアンの6色のインクをそれぞれ収容した6つの同形状のインクパック12が並べて収納される。ここで、各インクパック12にインクを収容する際、収容するインクの量は均一ではなく、使用頻度に応じて3水準に区分され、このうちのいずれかの量が選択的に収容される。本実施形態では、最も使用頻度の高いブラックとライトシアンのインク量が最も多く(水準1)、次いで使用頻度の高いライトマゼンタとイエローのインク量が次に多い量(水準2)であり、使用頻度の最も低いシアンとマゼンタのインク量が最も少ない(水準3)。
そして、これらのインクパック12を収容ケース13に配列する際には、水準1(最多量)のブラックとライトシアンのインクパック12が両端に位置するようにし、次いで水準2のライトマゼンタとイエローのインクパック12をその隣接する内側に位置するようにする。さらに、水準3(最少量)のシアンとマゼンタは、残る最も内側(配列の中央)に搭載する。つまり、多量のインクが収容されたインクパック12ほど、配列の外側に配置し、少量のインクが収容されたインクパックほど、配列の中央に配置する。なお、本明細書では、搭載するインクパック12が奇数の場合、配列の最も内側の1つを配列の中央と呼び、搭載するインクパック12が偶数である場合には、配列の最も内側の2つを配列の中央と呼ぶ。
インクパック12は、詳しくは以下に述べる順序で収容ケース13に装着され、インクカートリッジ11に組み立てられる。
図7に示すように、ケース本体部21の最も左側に、収容されたインク量が水準1であるインクパック12(例えばブラック)を装着する。すなわち、ケース本体部21の一番左側にある下側支持部23aにインクパック12を嵌合させて、ケース本体部21にインクパック12を装着する。そして、このインクパック12を所定角度θに傾斜した姿勢とする。
次に、収容されたインク量が水準2であるインクパック12(例えばライトマゼンタ)を、そのインク導出部材15を左から2番目の下側支持部23aに嵌合させた状態で、ケース本体部21に装着する。そして、先に収容されたインクパック12とほぼ同じ姿勢となるように、インクパック12を傾斜させる。このとき、装着されたインクパック12の側端部である溶着部16aは、先に収容されているインクパック12の袋部16の最も膨張した中央部分に位置する。すなわち、図6に示すように、各インクパック12は、インクパック12の約半分が、その隣のインクパック12の約半分と重なるように配置される。つまり、インクパックのインク収容領域が互いに重なり合うように配置されている。
その後、同様にして、左から3番目(配列の中央)の下側支持部23aに、収容されたインク量が水準3であるインクパック12(例えばシアン)のインク導出部材15を支持するようにして、このインクパック12を装着する。続いて左から4番目(配列の中央)の下側支持部23aに、収容されたインク量が水準3であるインクパック12(例えばマゼンタ)のインク導出部材15を支持するようにして、このインクパック12を装着する。更に、同様にして、左から5番目に、収容されたインク量が水準2であるのインクパック12(例えばイエロー)を装着する。最後に、図4に示すように最も右側の下側支持部23aに、収容されたインク量が水準1であるインクパック12(例えばライトシアン)のインク導出部材15を支持するようにして、このインクパック12を装着する。
本実施形態のように、複数のインクパック12を、隣接するインクパック12に一部が接触しながら重なるように配置する場合、内側に位置するインクパック12ほど、両側からの影響を受けて、インクパック12内の圧力が高くなることが実験により判明している。一方、インクパック12は、中のインク量が多いほど、内部の圧力は高くなるため、インク量に従って上記のように配置することで、各インクパック12の搭載位置による圧力の差を小さくすることが可能となる。
図4に示すように6つのインクパック12をすべてケース本体部21に収納した後、ケース本体部21の係合孔29に蓋ケース22の係合突部31を係合させて、ケース本体部21の開口を覆うように、蓋ケース22をケース本体部21に取り付ける。この時、6つのインク導出部材15は、それぞれのインク供給口15aの中心軸が水平な直線L1を含む水平面上に並ぶように支持される。以上説明したようにして、図2及び図3に示すようなインクカートリッジ11が組み上がる。
次に、上述したインクカートリッジ11を装着するインクジェット式プリンタについて、図1を参照して説明する。
図1に示すように液体噴射装置としてのインクジェット式プリンタ(以下、単にプリンタという)40には、X方向に往復移動するキャリッジ41が設けられている。このキャリッジ41の下面には、複数のノズルが形成された液体噴射ヘッドとしての記録ヘッド42が設けられている。プリンタ40の前面の一側で、前記ノズルより下方の位置には、カートリッジ装着部43が設けられている。このカートリッジ装着部43には、上述したインクカートリッジ11が挿入される略長方形の挿入口43aが形成されている。
また、プリンタ40のカートリッジ装着部43には、複数の供給針45が、インクカートリッジ11と対向するように配置される。各供給針45は、インクカートリッジ11がカートリッジ装着部43に装着されると、インクカートリッジ11の各支持部23の中央、すなわち各インクパック12のそれぞれのインク供給口15aに挿通可能な位置に配置されている。
従って、インクカートリッジ11が、挿入口43aに挿入されて、カートリッジ装着部43に装着されると、カートリッジ装着部43の供給針45が、インクカートリッジ11の各支持部23の中央、すなわち開口部23cを通してインクパック12のインク供給口15aに挿入されて、インク供給口15a内の弁機構が開弁する。これにより、インクカートリッジ11のインクパック12内からインクが供給針45及び供給チューブ46を介してキャリッジ41の記録ヘッド42に供給される。そして、記録ヘッド42のノズルからインクが紙Pに向けて噴射されて、印刷が行われる。なお、印刷によりインクが消耗すると、各インクパック12に収容されているインクの残量は、当初(インク収容時)の量とは異なるが、インクの量が減少すれば、インクパック12内の圧力は低下するため、インクの漏出のような問題は生じない。
以上説明したように本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)本実施形態では、複数のインクパック12を効率よく並べて収納したインクカートリッジ11において、インクパック12に収容されたインク量が多いほど、両端側に配置し、インクパック12に収容されたインク量が少ないほど、中央に近い位置に配置した。つまり、多量のインクが収容されて内部の圧力が高いインクパック12ほど、両側からの押圧の影響が小さい外側に配置し、少量のインクが収容されて内部の圧力が低いインクパック12ほど、両側からの押圧の影響が大きい内側に配置した。従って、各インクパック12に収容されたインクの圧力差を小さくすることができる。
(2)本実施形態では、各インクパック12に収容されたインクの圧力差を小さくできるので、記録ヘッド42のノズルからインクが漏出することなく、ノズルとインクカートリッジ11との高低差を最小限に抑えることができる。従って、インクカートリッジ11及びプリンタ40を小型化することが可能となる。
(3)本実施形態では、インクパック12は、2枚の可撓性フィルムの4辺を溶着させてなるため、インクが収容された状態では、インクパック12は可撓性フィルムの中央部が最も膨張した紡錘形状となる。従って、インクパック12の膨張した中央部に、隣接するインクパック12の側端部を重ねて収納することにより、複数のインクパック12を効率よく収納することが可能となる。この結果、インクカートリッジ11を小型化することができ、ひいてはこのインクカートリッジ11を備えたプリンタ40の小型化が可能となる。
(4)本実施形態では、インクカートリッジ11は、図6に示すようにインクパック12のインク供給口15aの中心軸が、水平な直線L1を含む水平面上にあり、インク供給口15aが同じ高さで配置されている。このため、各インクパック12の液面の高さを同じとすることができる。この結果、各インクパック12に収容されているインクの圧力を、ほぼ同じにすることができる。
(5)本実施形態では、インクカートリッジ11に収容するインクパック12は、収容ケース13に対して所定角度θ傾いて配置されている。このため、インクパック12の膨張した中央部に、隣接するインクパック12の側端部(溶着部16a,16c)を重ねて収納することにより、インクパック12を効率よく収納することが可能となる。従って、インクカートリッジ11を小型化することができ、ひいてはこのインクカートリッジ11を備えたプリンタ40の小型化が可能となる。
(6)本実施形態では、ケース本体部21にリブ27が設けられている。従って、最初にインクカートリッジ11に収容されるインクパック12は、このリブ27により傾斜した姿勢が保持される。そして、以降挿入されるインクパック12は、先に挿入されたインクパック12により傾斜した姿勢が保持される。これにより、各インクパック12は、姿勢を崩すことなく所定角度θ傾いた姿勢を保つことができ、各インクパック12に収容されているインクの圧力がばらつくのを防ぐことができる。
(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態を、図8及び図9に基づいて説明する。なお、第1実施形態と同様な部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図8に示すように、収容ケース13の前面13aには、収容されるインクパック12の個数と同じ6つの支持部23が、収容ケース13の底面と平行な一直線L1に沿って並んで備えられている。これら支持部23は、ケース本体部21のほぼ中央に備えられ、各支持部の23の中央には、開口部23cが設けられている。また、図9に示すように、支持部23にインク導出部材15が支持されると、インクパック12の約半分が、その隣のインクパック12の約半分と重なるように配置されている。
本実施形態では、これら6つの支持部23どうしの間隔は等間隔ではなく、間隔A,B,Cは、中央になるほど僅かに広くなっている。すなわち、中央の間隔Cは、その外側の間隔Bより広く、間隔Bは両端の間隔Aより広くなっている。
このため、中央に近いインクパック12ほど、隣接するインクパック12と重なる領域は狭くなる。
前述したように、複数のインクパック12を、隣接するインクパック12に一部が接触しながら重なるように配置する場合、内側に位置するインクパック12ほど、両側からの影響を受けて、インクパック12内の圧力が高くなることが実験により判明している。一方で、図9に示すような間隔A,B,Cにすることにより、両側からの影響が弱まり、各インクパック12のインクの圧力がより均一になることも実験から判明している。
さらに、インクカートリッジ11に収納される6つのインクパック12には、6色のインクが、それぞれ同形状のインクパック12に収容される。本実施形態でも、それぞれのインクパック12に収容するインクの量は均一ではなく、3水準に区分されており、多量のインクが収容されたインクパック12ほど、外側に配置され、少量のインクが収容されたインクパック12ほど、内側に配置されている。
以上説明したように本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
両端のインクパック12に比べて、内側のインクパック12ほど隣接するインクパック12との距離が大きいため、外側のインクパック12による押圧の影響を小さくすることができる。このため、各インクパック12内の圧力差をさらに小さくすることが可能となる。
(変更例)
上述した各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・前記実施形態では、1つのインクカートリッジ11に6つのインクパック12が収納されているが、収納されるインクパック12の個数はそれ以外でもよい。
・前記実施形態では、1つのインクカートリッジ11に収納される6つのインクパック12はすべて同形状であるが、大きさ、形状、材質等は異なっていてもよい。
・前記実施形態では、6つのインクパック12に収納されるインク量は3水準に区分しているが、2水準または4水準以上にしてもよい。
・前記実施形態では、6つのインクパック12に収納されるインクは、ブラック、イエロー、マゼンダ、ライトマゼンダ、シアン、ライトシアンであるが、それ以外でもよく、例えば、ブラック、イエロー、マゼンダ、シアン、レッド、バイオレット(ブルー)の組み合わせでもよい。この場合、イエロー、マゼンタ、ブラック、レッド、シアン、バイオレット(ブルー)の各色のインクをそれぞれ収容した6つの同形状のインクパック12がこの順番で並べて収納される。ここで、各インクパック12にインクを収容する際、収容するインクの量は均一ではなく、使用頻度に応じて6水準で収容される。具体的には、シアンインクを収容したインクパックのインク量が最も多い量(水準1)であり、次いでマゼンタインクを収容したインクパックが次に多い量(水準2)であり、次いでブラックインクを収容したインクパックが次に多い量(水準3)であり、次いでイエローインクを収容したインクパックが次に多い量(水準4)であり、次いでバイオレット(ブルー)インクを収容したインクパックが次に多い量(水準5)であり、レッドインクを収容したインクパックのインク量が最も少ない量(水準6)である。このカートリッジによれば、最もインク量の少ないレッドインクを収容したインクパックを中央部に位置させると共に、最もインク量が多いシアンインクのインクパックの位置を中央部とは異なる位置に配置することで、インクパック間の圧力の影響が小さくすることが可能になる。
・前記実施形態では、1つのインクカートリッジ11に収納される各インクパック12のインク供給口15aは水平方向に並んでいるが、これは、垂直方向等、水平以外の方向であってもよい。
・前記実施形態では、インクパック12は傾斜した姿勢で収納されているが、これ以外の姿勢であってもよい。例えば、水平に配置したインクパック12の上方に他のインクパック12を積み上げるように収納してもよい。
・前記実施形態では、収容ケース13に対してインクパック12を1列に配列しているが、複数列であってもよい。
・前記実施形態では、インクパック12の傾斜した姿勢を保持する姿勢保持手段であるリブ27を、ケース本体部21一体に設けているが、別体にして備えてもよい。
・前記実施形態では、インクパック12の形状は、2枚の可撓性フィルムの4辺を溶着させるピロータイプのものであるが、これを、例えば可撓性フィルムを4枚溶着する、いわゆるガゼットタイプのものを使用してもよい。
・前記実施形態では、液体噴射装置として、インクジェット式プリンタについて説明したが、その他の液体噴射装置であってもよい。例えば、ファクシミリ、コピア等を含む印刷装置や、液晶ディスプレイ、ELディスプレイ及び面発光ディスプレイの製造に用いられる電極材や色材などの液体を噴射する液体噴射装置、バイオチップ製造に用いられる生体有機物を噴射する液体噴射装置、精密ピペットとしての試料噴射装置であってもよい。
インクカートリッジを装着するプリンタの概略斜視図。 第1実施形態のインクカートリッジの上方からの斜視図。 図2のインクカートリッジの下方からの斜視図。 同インクカートリッジの上部ケースを取り外した斜視図。 同インクカートリッジの下部ケースの斜視図。 同インクカートリッジの模式正面図。 同インクカートリッジの組立て工程を説明する斜視図。 第2実施形態のインクカートリッジの上方からの斜視図。 同インクカートリッジの模式正面図。
符号の説明
11…液体収容体としてのインクカートリッジ、12…液体収容袋としてのインクパック、13…液体収容ケースとしての収容ケース、15…液体導出部材としてのインク導出部材、15a…液体導出口としてのインク供給口、40…液体噴射装置としてのプリンタ。

Claims (1)

  1. 同じ形状である少なくとも4つの液体収容袋を液体収容体ケースに収容した液体収容体であって、
    前記液体収容体ケースは、収容する液体収容袋の個数と同じ数で、前記液体収容体ケースの底面と平行な一直線に沿って備えられた支持部を有し、前記少なくとも4つの液体収容袋の各々は、前記支持部に支持される液体導出部材を有し、前記少なくとも4つの液体収容袋は、前記一直線および前記液体収容体ケースの底面に対して、同じ方向に傾斜した姿勢で保持され、前記少なくとも4つの液体収容袋の各々の液体収容領域は、隣接する液体収容袋の液体収容領域に重なり合うように配置され、前記少なくとも4つの液体収容袋のうち、中央に近い液体収容袋ほど、隣接する液体収容袋と重なる液体収容領域が狭くなるように配置され、中央にある前記支持部同士の間隔は、その外側の前記支持部同士の間隔よりも広い、ことを特徴とする液体収容体。
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