JP4821433B2 - 液体カートリッジ及び液体吐出装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体カートリッジ及び液体吐出装置に関するものである。

従来、液体カートリッジの一つであるインクカートリッジとして、インクを収容する収容空間と収容されたインクを外部に供給するインク供給口部とを有するとともに、その収容空間が縮小可能なように少なくとも一部が可撓性を有して構成されたインクリザーバと、そのインクリザーバを収容するとともに外部に対して密閉されたケースとを備え、前記収容空間内のインクを前記ケースの外に供給できるように、前記インク供給口部が前記ケースの壁面に取り付けられたものは知られている（例えば特許文献１，２参照）。

特許文献１，２に記載のものでは、インクカートリッジの装着時には、カートリッジ取付部に前記インクカートリッジを装着すると、インク供給口部にインク供給針が挿入され、インクの供給が可能な状態とされる。この状態で、吸引ポンプなどの吸引手段を用いて、インクジェットヘッドのノズル面側からインクを吸引することで、インク供給系へのインクの初期導入が行われ、記録が開始される。

また、特許文献１，２に記載のものでは、吐出回復時に、しごき部材や押圧レバーを駆動することで、袋状のインクリザーバに正圧を作用させ、インクを吐出させることもできようになっている。
実開平２−１２２９３７号公報（第４図） 実開平４−０００５４０号公報（第１図〜第３図）

特許文献１，２に記載のものでは、インクカートリッジの装着時には、吸引ポンプなどの吸引手段を用いて、インクジェットヘッドのノズル面側からインクを吸引することで、インク供給系へのインクの初期導入を行うようにしているが、その初期導入に要する時間を短縮したいという要求や、初期導入に用いる構成を簡素化したいという要求がある。

また、特許文献１，２に記載のものでは、しごき部材や押圧レバーを駆動することで、袋状のインクリザーバに正圧を作用させ、前記初期導入を行うことも考えられるが、しごき部材や押圧レバー等の特別な部材が必要となる。

この発明は、インクカートリッジのような液体カートリッジを所定位置に装着することにより、ケース内の液体リザーバに正圧を作用させ、特別な部材を用いることなく、初期導入を簡単に行うことができる液体カートリッジ及び液体吐出装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、液体を収容する収容空間と収容された液体を外部に供給する液体供給口部とを有するとともに、その収容空間が縮小可能なように少なくとも一部が可撓性を有して構成された液体リザーバと、その液体リザーバを収容するとともに外部に対して密閉された合成樹脂製のケースとを備え、前記収容空間内の液体を前記ケースの外に供給できるように、前記液体供給口部が前記ケースの壁面に取り付けられた液体カートリッジであって、前記液体リザーバと前記ケースの間の空間が、少なくとも大気圧よりも低い圧力状態に減圧されており、前記液体供給口部が取り付けられた前記ケースの壁面に、前記液体供給口部と並んで、薄肉部が形成され、前記薄肉部は、他の部分よりも容易に破壊可能とされ、破壊されることで外部と連通するものであり、前記薄肉部に対応する前記ケースの内部は、前記薄肉部に対応して内方に突出する筒状部によって、前記液体リザーバが存在しない空間部とされていることを特徴とする。ここで、「液体」には、インク、塗料などの通常の液体のほか、液化したメタル材料なども含まれる。「その収容空間が縮小可能なように少なくとも一部が可撓性を有して構成された」とは、全体が可撓性を有する袋状のフィルムなどで形成される場合のほか、枠体に対し前記フィルムが貼り付けてなるなど、可撓性を有する部分と剛性を有する部分とを組み合わせて形成される場合も含まれる。

このようにすれば、液体リザーバとケースの間の密閉空間が、少なくとも大気圧よりも低い圧力状態に減圧されているので、脆弱部が破壊されることで、前記空間が外部と連通されて大気開放される。これにより外部より空気が導入されて、液体リザーバのうち可撓性を有する部分に、前記空気によって、それを押圧する正圧が作用する。このとき、液体供給口部が液体供給系に接続されていると、前記正圧によって液体が液体リザーバの液体供給口を通じて押し出され、液体供給系に流れることになる。また、このような正圧作用を液体カートリッジの最初の装着時に行うようにすれば、吸引ポンプのような特別な部材を用いることなく、液体供給系への液体の初期導入を簡単に行うことができる。また、装着される液体吐出装置が、初期導入のためにインクジェットのノズルからインクを吸引するポンプなどの吸引手段を備えたものである場合には、この吸引手段と併用することによって吸引時間を短縮することができる。

また、前記液体供給口部が取り付けられた前記ケースの壁面に、前記液体供給口部と並んで、前記脆弱部が形成されているので、液体吐出装置のカートリッジ取り付け部内において、前記液体供給口部に挿入され液体を外部の液体供給系に供給するための液体供給針と並列に、前記脆弱部を破壊する突出部材を設けることで、前記液体供給口部への前記液体供給針の挿入と同時に、前記脆弱部を前記突出部材によって破壊することができる。
さらに、前記脆弱部に対応する前記ケースの内部は、前記脆弱部に対応して内方に突出する筒状部によって、前記液体リザーバが存在しない空間部とされているので、前記筒状部を設けるという簡単な構造でもって前記液体リザーバを前記脆弱部から離すことで、前記脆弱部を破壊する際に、前記液体リザーバの損傷を回避することができる。

請求項２に記載のように、請求項１の液体カートリッジにおいて、前記液体リザーバと前記ケースの間の空間が、真空に近い状態に減圧されていることが好ましい。

このようにすれば、前記液体リザーバと前記ケースの間の空間と外部との圧力差が大きくなるので、外部よりの空気（大気圧）の導入により前記液体リザーバの可撓性を有する部分がより効果的に押圧される。

請求項３に記載のように、請求項１または２の液体カートリッジにおいて、前記液体リザーバは、前記液体供給口部が結合された袋体からなることが好ましい。

このようにすれば、液体供給口部が結合された袋体からなるという単純な構成で、少なくとも一部が可撓性を有する液体リザーバを簡単に構成することができる。

請求項４に記載のように、請求項３の液体カートリッジにおいて、前記袋体は、気体透過性のフィルムで形成されていることが望ましい。

このようにすれば、前記空間は少なくとも大気圧よりも低い圧力状態に減圧されているので、インクから分離したエアがフィルムを通じて袋体内から前記空間に移動し、インクに含まれるエアの脱気が促進される。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の液体カートリッジがカートリッジ取付部に着脱可能に装着される液体吐出装置であって、前記カートリッジ取付部に対し、前記液体供給口部に挿入される液体供給針と並列に、前記脆弱部を破壊し前記ケース内に大気を導入させる突出部材が設けられていることが好ましい。ここで、液体吐出装置には、インクジェットプリンタのほか、液化したメタル材料を吐出してプリント基板を作製する装置も含まれる。

このようにすれば、液体供給針を液体供給口部に挿入するのと同時に、突出部材にて脆弱部を破壊し、前記空間を外部と連通して大気開放することができる。

この場合、請求項６に記載のように、請求項５の液体吐出装置において、前記突出部材は、筒状で、圧力空気の供給が可能である正圧付与手段が接続されていることが好ましい。

このようにすれば、筒状の突出部材を通じて圧力空気を供給することで、液体リザーバを加圧して、正圧パージを行うことができる。

以上のように構成したから、本発明は、液体リザーバとケースの間の空間を、少なくとも大気圧よりも低い圧力状態に減圧し、薄肉部を破壊することで前記空間と外部とを連通させて大気開放し、液体リザーバの可撓性を有する部分を、大気圧に基づく正圧にて押圧するようにしているので、前記正圧によって液体を液体リザーバの液体供給口を通じて押し出し、液体供給系に流出させることができる。よって、このような正圧の作用を液体カートリッジの最初の装着時に行うようにすれば、特別な部材を用いることなく、液体供給系への液体の初期導入を簡単に行うことができる。また、装着される液体吐出装置が、初期導入のための吸引手段を備えるものである場合には、吸引時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１は本発明に係るインクカートリッジ（液体カートリッジ）がカートリッジ取付部に装着されるインクジェットプリンタの略構成を示す説明図である。

図１に示すように、インクカートリッジ１は、インクリザーバ２と、そのインクリザーバ２を収容するとともに外部に対して密閉されたケース３とを備える。このインクカートリッジ１は、カートリッジ取付部に装着される前は、インクの脱気状態を維持するために、収納袋Ｔによって真空パックされている。

インクリザーバ２は、インク（液体）を収容する収容空間である袋体２Ａと、この袋体２Ａに結合され収容されたインクを外部に供給するインク供給口部２Ｂとを有し、その袋体２Ａは、収容空間が縮小可能なように、可撓性を有する気体透過性のフィルムで形成されている。

インク供給口部２Ｂはケース３の壁面に取り付けられ、袋体２Ａ内のインクをケース３の外に供給できるようになっている。このインク供給口部２Ｂは、ケース３の開孔に対応してケース３の内部に固定されている外枠２Ｂａと、この外枠内に設けられ開孔を閉塞する弁体２Ｂｂと、この弁体２Ｂｂを、前記開孔を閉じる方向に常時付勢するスプリング部材２Ｂｃとで構成される。つまり、インク供給口部２Ｂは、開閉弁を有する構成とされている。なお、ケース３の開孔周囲の外側表面には、シール材４が貼り付けられている。

また、インクリザーバ２とケース３の間の空間Ｓが、少なくとも大気圧よりも低い圧力状態、例えば真空に近い状態に減圧されている。

ケース３は合成樹脂で形成され、それの一部には、ケース３の他の部分よりも容易に破壊可能である薄肉部３ａ（脆弱部）が形成されている。この薄肉部３ａは、インク供給口部２Ｂが設けられている面と同じ面においてインク供給口部２Ｂと並んで形成されている。この薄肉部３ａが破壊されることで空間Ｓと外部とが連通されることになる。

また、薄肉部３ａに対応するケース３の内部には、薄肉部３ａに対応して内方に突出する筒状部３ｂが形成されている。この筒状部３ｂによって、空間Ｓが少なくとも大気圧よりも低い圧力状態である場合に、袋体２Ａがケース３の内周面に沿うように広がるのが抑制され、袋体２Ａが存在しない空間部が形成されている。

インクカートリッジ１は、インクジェット記録装置（液体吐出装置）のカートリッジ取付部１１に着脱可能に装着されるものである。カートリッジ取付部１１には、インクリザーバ２のインク供給口部２Ｂに挿入されインクを袋体２Ａ内から導き出すためのインク供給針１２と並列に薄肉部３ａを破壊しケース３内に大気を導入させる突出部材１３が設けられている。突出部材１３は、筒状で、圧力空気の供給が可能である圧力ポンプなどの正圧付与手段１４が接続されている。この正圧付与手段１４は、通常時は、突出部材１３を外部に連通する大気連通状態にある。

上記装置によれば、インクカートリッジ１の袋体２Ａとケース３との間の密閉空間が、少なくとも大気圧よりも低い圧力状態に減圧されているので、インクカートリッジ１をカートリッジ取付部１１に着脱可能に装着する際に、インク供給針１２をインク供給口部２Ｂに挿入するのと同時に、突出部材１３にて薄肉部３ａを破壊する。この破壊の際に、薄肉部３ａに対応して筒状部３ｂが設けられ、薄肉部３ａが設けられ突出部材１３が挿入される部分から袋体２Ａを離すようにしているので、突出部材１３による袋体２Ａの損傷を回避することができる。

よって、インク供給針１２の挿入によって弁体２Ｂｂはスプリング部材２Ｂｃのスプリング力に抗して後退し、開孔が開放されるとともに、前記空間Ｓも外部と連通されて大気開放される。

これにより、インク供給針１２を通じてインクの供給が可能な状態となるとともに、袋体２Ａとケース３との間の空間に、外部より空気が導入され、その空気によって、袋体２Ａを押圧する正圧が作用する。そして、前記正圧による押圧によってインクが、袋体２Ａ内からインク供給針１２を通じて押し出され、インクジェット記録装置のインク供給系（インクジェットヘッドとそのヘッドにインクを供給する流路）に流れる。

このようにして、インクカートリッジ１をカートリッジ取付部１１に装着するという操作だけで、特別な部材を用いることなく、インクジェット記録装置に対するインクの初期導入が実現される。

また、インクカートリッジ１は、カートリッジ取付部１１に装着して使用する前は、袋体２Ａとケース３との間の空間Ｓは少なくとも大気圧よりも低い圧力状態に減圧されていることから、インクから分離したエアが袋体２Ａを通過して空間Ｓに移動するので、インクに含まれるエアの脱気が促進される。さらに正圧付与手段１４を駆動して、袋体２Ａに正圧を作用させて、インクの吐出回復のための正圧パージを行うことも可能である。

本発明は、前記実施の形態のほか、次のように変更することも可能である。

(i)収容空間は、袋体２Ａのように全体が可撓性を有する必要はなく、縮小可能なように少なくとも一部が可撓性を有していればよい。つまり、可撓性を有する複数のフィルムと、そのような可撓性を有さず前記各フィルムの周縁部が接合される枠部材とを備え、それらの組み合わせで収容空間が構成されるようにしてもよい。

例えば図２（ａ）（ｂ）に示すように、収容空間２Ａ’が、インク供給口部２Ｂが形成された円筒状の枠部材２Ａａと、その枠部材２Ａａの両側の開口が、収容空間２Ａ’が縮小可能なように、可撓性を有する気体透過性のフィルム２Ａｂで閉塞される構成とすることも可能である。この場合には、突出部材１３にて薄肉部３ａが破壊されると、外部より導入される空気によってフィルム２Ａｂを押圧する正圧が作用する。なお、ケース３と枠部材２Ａａとの間には、枠部材２Ａａに当接して枠部材２Ａａ（収容空間２Ａ’）を定位置に支持する支持部材５が設けられている。また、例えば図３に示すように、枠部材２Ａａ’を上下面だけでなく、左右面にも、可撓性を有する気体透過性のフィルム２Ａｂ’で閉塞される構成とし、収容空間２Ａ”を中空直方体形状とすることも可能である。この場合も、突出部材１３にて薄肉部３ａが破壊されると、外部より導入される空気によってフィルム２Ａｂ’を押圧する正圧が作用する。

これらの場合（図２及び図３）には、インクの消費に伴い、フィルム２Ａｂ，２Ａｂ’が枠部材２Ａａ，２Ａａ’内に徐々に侵入するように偏倚することで、インクを最後まで使用可能とされている。

(ii)前記脆弱部は、薄肉部３ａとして構成する必要はなく、例えば、ケース３に形成された開孔部に貼り付けられ前記開孔部を閉塞する金属製フィルム（例えばアルミ箔）とすることも可能である。このようにすれば、金属製フィルムが突出部材１３にて突き破られることになる。

(iii)前記インクカートリッジは、記録動作の際に往復移動するキャリッジに搭載されるものであってもよいし、キャリッジ外に載置されるものでもよい。

(iv)前記インクジェット記録装置は、装着されたインクカートリッジのインクをイン
ク供給系に導入するための吸引手段、例えば、インクジェットヘッドのノズル側から吸引するポンプのような構成を備えるものであってもよい。この場合、インクカートリッジから自発的にインクが供給されることと相俟って、インクの初期導入に要する時間を短縮することができる。

本発明に係るインクカートリッジ（液体カートリッジ）がカートリッジ取付部に装着されるインクジェットプリンタの略構成を示す説明図である。 インクカートリッジについての、他の実施の形態を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。 インクカートリッジについての、別の実施の形態についての図２（ａ）と同様の図である。

符号の説明

１ インクカートリッジ
２ インクリザーバ
２Ａ 袋体
２Ａ’、２Ａ” 収容空間
２Ｂ インク供給口部
３ ケース
３ａ 薄肉部
１１ カートリッジ取付部
１２ インク供給針

Claims (6)

1. 液体を収容する収容空間と収容された液体を外部に供給する液体供給口部とを有するとともに、その収容空間が縮小可能なように少なくとも一部が可撓性を有して構成された液体リザーバと、その液体リザーバを収容するとともに外部に対して密閉された合成樹脂製のケースとを備え、前記収容空間内の液体を前記ケースの外に供給できるように、前記液体供給口部が前記ケースの壁面に取り付けられた液体カートリッジであって、
   前記液体リザーバと前記ケースの間の空間が、少なくとも大気圧よりも低い圧力状態に減圧されており、
   前記液体供給口部が取り付けられた前記ケースの壁面に、前記液体供給口部と並んで、薄肉部が形成され、前記薄肉部は、他の部分よりも容易に破壊可能とされ、破壊されることで外部と連通するものであり、
   前記薄肉部に対応する前記ケースの内部は、前記薄肉部に対応して内方に突出する筒状部によって、前記液体リザーバが存在しない空間部とされていることを特徴とする液体カートリッジ。
2. 前記液体リザーバと前記ケースの間の空間が、真空に近い状態に減圧されていることを特徴とする請求項１に記載の液体カートリッジ。
3. 前記液体リザーバは、前記液体供給口部が結合された袋体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の液体カートリッジ。
4. 前記袋体は、気体透過性のフィルムで形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体カートリッジ。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の液体カートリッジがカートリッジ取付部に着脱可能に装着される液体吐出装置であって、
   前記カートリッジ取付部に対し、前記液体供給口部に挿入される液体供給針と並列に、前記脆弱部を破壊し前記ケース内に大気を導入させる突出部材が設けられていることを特徴とする液体吐出装置。
6. 前記突出部材は、筒状で、圧力空気の供給が可能である正圧付与手段が接続されていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出装置。

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