JP5219533B2 - インクカートリッジ及びインクカートリッジの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はインクカートリッジ及びインクカートリッジの製造方法に関する。

現在市販されているインクジェット記録装置に搭載されるインクカートリッジのインク容量は様々で、市場のニーズに応えるためにその種類は増える傾向にある。インク容量を変更する場合、既存のインクカートリッジに対してインク量を減らす場合は、インク注入量を現状よりも減らすことで対応可能である。

逆に、既存のインクカートリッジに対してインク量を増やす場合には、そのままインク注入量を増やすだけではインクカートリッジの信頼性が保証できなくなり、最悪の場合はインク漏れが発生する可能性もあるため、容易には対応することができない。そのため、インク容量を増やす際には、インク容器や吸収体およびその周辺部品などを再設計する必要があった。

しかし、少量多品種であるインクカートリッジは大量生産に向かず、インクカートリッジの製造コストが高くなることが懸念される。そこで、カートリッジを大容量化する次のような手法が提案されている。

特許文献１には、大容量のインクカートリッジを作製する際に、治具を用いて２つの枠体（容器）を固定し、超音波溶着あるいは熱溶着などの手法によってそれら接合するという手法が開示されている。

図１１は従来のインクカートリッジを示す断面図である。枠体（第二の容器）１４０１は周囲目の側面を成す４面のみから構成されるため、強度が不足している。また、枠体（第二の容器）１４０１の底面の第一の溶着リブ１２０５のすぐそばに平坦な部分が存在しないために、溶着の際に治具を溶着部の近くに安定して接触させることができず、溶着を安定的に行うことが困難である。また、この従来の構成では、第一の容器１１０１と第二の容器１２０１との溶着の際、それらの溶着面積が狭いため、バリが発生したときにバリが外側に突出する可能性が高い。

また、大気連通口１３０３を有する蓋部材１３０１の底面の周囲には、枠体（第二の容器）１４０１の上面に溶着される第二の溶着リブ１３０２が形成されている。蓋部材１３０１の溶着リブ１３０２の真上にあたる部分は平坦なため、溶着の際に治具を溶着部に安定して接触させることが可能であることから、蓋部材１３０１の裏面側から溶着部の溶着を安定的に行うことが可能である。
特許第３３０８７５１号公報

しかしながら、上述した従来技術では、第二の容器を第一の容器に接合する際に、溶着部のすぐ裏面に平坦な部分が存在しないと溶着部の近くに溶着治具を配置できない。そのため、第一の容器と第二の容器との接合精度が低いあるいは接合強度が不足するという課題があった。

また、第一の容器と第二の容器との接合面の面積が小さいために、溶着の際に発生するバリが接合面の外側に突出するという課題があった。

さらに、第二の容器は４面の側壁のみから構成されて中が空洞であるため、第二の容器の強度が不足してしまい、溶着時など第二の容器に力が加えられると第二の容器が歪む可能性があり、その結果、接合の強度や精度が不足するという課題もあった。

そこで本発明は、第二の容器自身の強度が高く、かつ第一の容器と第二の容器との接合精度及び接合強度を高くすることができるインクカートリッジを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のインクカートリッジは、第１インク収納部材と、第１インク収納部材に溶着接合されてインク収納空間を形成する第２インク収納部材と、第２インク収納部材に溶着接合された蓋部材と、を備え、第２インク収納部材が第１インク収納部材と蓋部材との間に設けられたインクカートリッジであって、第２インク収納部材は、側壁と、側壁から突出して設けられたフランジ部と、を有し、フランジ部は、第１インク収納部材に溶着接合されている接合面と、接合面の反対側に位置し、第１インク収納部材と接合面との溶着接合のために押圧される押圧面と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第２インク収納部材（第二の容器）自身の強度が高く、かつ第１インク収納部材（第一の容器）と第２インク収納部材との接合精度及び接合強度を高くすることができるインクカートリッジを提供することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るインクカートリッジを示す外観斜視図である。本実施形態のインクカートリッジは、第１インク収容部材としての第一の容器１０１と、第一の容器１０１の上に設けられた、第２インク収納部材としての第二の容器２０１と、第二の容器２０１の上側の開口を覆う蓋部材３０１とを有している。

図２は、図１に示したインクカートリッジの図１に示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。ただし図２では、説明の簡略化のために、インクカートリッジ内に備えられた吸収体の図示は省略されている。

図２を参照すると、第一の容器１０１は、下端部にインク吐出部１０３が設けられ、上端部にフィルタ１０２が設けられたインク供給部１０４を有している。第一の容器１０１は既存のインクカートリッジ、例えば図１１に示した従来のインクカートリッジに用いられている第一の容器１１０１をそのまま流用してもよい。

第二の容器２０１は、第二の容器２０１の上部の開口縁に形成された、第２フランジ部としての第一のフランジ２０２と、第二の容器２０１の下部の開口縁に形成された、フランジ部としての第二のフランジ２０３と、第二の容器２０１の側壁の内側に形成された複数の側面リブ２０４とを有している。第一のフランジ２０２は第二の容器２０１の側壁から外側に突出し、第二のフランジ２０３は第二の容器２０１の側壁から内側に突出している。第二の容器２０１の第二のフランジ２０３の下面には、第一の溶着リブ２０５が形成されている。第一のフランジ２０２には大気連通口３０３が形成された蓋部材３０１が溶着され、第二のフランジ２０３は第一の容器１０１に溶着される。一方、第一の容器１０１は、第一の容器１０１の上部の開口縁に形成された、第３フランジ部としてのフランジを有している。

このように、本実施形態のインクカートリッジは、第二の容器２０１が第一のフランジ２０２と第二のフランジ２０３とを有している。そのため、本実施形態における第二の容器２０１は、図１１に示した従来技術における第二の容器１４０１に比べて強度が向上している。よって、第二の容器２０１を第一の容器１０１に溶着する際に第二の容器２０１に溶着治具５０１から荷重が加えられたり、インクカートリッジが落下して第二の容器２０１に衝撃が加えられたりした場合であっても、第二の容器２０１の変形や破損を防止できる。

図３は、図１及び図２に示した第二の容器を斜め上から見た斜視図である。図３に示すように、第二の容器２０１の側壁に沿って形成された複数の側面リブ２０４は、第二のフランジ２０３に対して垂直に、かつ第二の容器２０１の側壁に対しても垂直に配置され、第二のフランジ２０３及び第二の容器２０１の側壁から一体的に延びている。第二の容器にリブが形成されていない場合には、第二の容器の強度不足が懸念され、溶着時に治具が当接されたときに歪み等が生じるおそれがある。これに対して本実施形態では、複数の側面リブ２０４が第二の容器２０１の側壁に形成されているため、上記の２つのフランジ２０２，２０３による強度向上効果に加えて、第二の容器２０１の強度がさらに向上している。また、側面リブ２０４によって吸収体を支持することができるという効果もある。

図４は、図２等に示したインクカートリッジの第一の容器と第二の容器との溶着部を拡大して示す断面図である。第二のフランジ２０３の第一の容器１０１に対向する面には第一の溶着リブ２０５が形成されている。第一の溶着リブ２０５は、第一の容器１０１の側壁の真上であって、かつ第二の容器２０１の側壁から内側に延びた第二のフランジ２０３の上面である水平面２０３ａに対向する位置に配置されている。第一の容器１０１と第二の容器２０１とを溶着する際には、溶着治具５０１が第二のフランジ２０３の水平面２０３ａに当接され、溶着治具５０１によって第二の容器２０１が第一の容器１０１に押し付けられる。その際、溶着治具５０１、第一の溶着リブ２０５及び第一の容器１０１の側壁が一直線上に配置されるため、溶着治具５０１からの押圧力が第一の溶着リブ２０５に直接的に加えられる。そのため、第一の溶着リブ２０５を第一の容器１０１に安定的に溶着することができ、溶着精度が向上する。

また、第二の容器２０１の下部は第二のフランジ２０３が設けられて溶着面が広くなっているので、溶着の際に生じるバリが第一の容器１０１の上面と第二のフランジ２０３の下面との間から外側に突出する可能性を低減することができる。そして、第一の溶着リブ２０５を受ける側の第一の容器１０１においても、側壁の真上から溶着治具５０１によって力が加えられるため、比較的強い荷重を受けることができる。

なお、上記では、第二の容器２０１の上部の開口縁に形成された第一のフランジ２０２が第二の容器２０１の外側に突出し、第二の容器２０１の下部の開口縁に形成された第二のフランジ２０３が第二の容器２０１の内側に突出した例を示した。しかしながら、第一及び第二のフランジ２０２，２０３の構成はこれに限られず、第一のフランジ２０２が第二の容器２０１の内側に突出し、第二のフランジ２０３が第二の容器２０１の外側に突出した構成であってもよい。つまり、第一及び第二のフランジ２０２，２０３の一方が第二の容器２０１の外側に突出し、他方が第二の容器２０１の内側に突出している構成であればよい。

ここで、図５を参照して、図１等に示したインクカートリッジを作製する工程を説明する。図５は、図１等に示したインクカートリッジを作製する工程を簡略化して示した図である。

まず、図５（ａ）に示すように、第一の容器１０１に第二の容器２０１を接合する。この接合を行う際にはまず、図４を参照して説明したように、受け治具５０２で支持された第一の容器１０１に対して、溶着治具５０１によって第二の容器２０１の第一の溶着リブ２０５（図２参照）を押し当てる。そして、溶着治具５０１から熱エネルギーや超音波振動エネルギーを第一の溶着リブ２０５に加えることによって第一の溶着リブ２０５を溶解させ、これを第一の容器１０１に溶着させる。第一の容器１０１への第二の容器２０１の接合は、このようにして行われる。

次に、図５（ｂ）に示すように、第一の容器１０１及び第二の容器２０１によって形成された内部空間内に吸収体４０１を挿入する。続いて、図５（ｃ）に示すように吸収体４０１内にニードルを刺し入れ、そのニードルから吸収体４０１内にインクを注入する。

最後に、図５（ｄ）に示すように、蓋部材３０１を第二の容器２０１に接合する。この接合は、蓋部材３０１の第二の溶着リブ３０２（図２参照）を第二の容器２０１の第一のフランジ２０２の上面に溶着治具（不図示）によって押し当てて、第二の溶着リブ３０２を第二の容器２０１に溶着させることによって行われる。

（第２の実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るインクカートリッジの断面図である。ただし図６（ａ）では、説明の簡略化のために、インクカートリッジ内に備えられた吸収体の図示は省略されている。また、図７は図６（ａ）に示したインクカートリッジの第一の容器と第二の容器との溶着部を拡大して示す断面図である。

図６（ａ）に示す第２の実施形態に係るインクカートリッジは、第二の容器２０１の側壁が第一の容器１０１の上側のフランジの縁よりも外側に張り出している点が、図２等に示した第１の実施形態に係るインクカートリッジと相違している。第２の実施形態に係るインクカートリッジのその他の構成は、図２等に示した第１の実施形態に係るインクカートリッジと同じである。

本実施形態のように第二の容器２０１の側壁が第一の容器１０１の上側のフランジの縁よりも外側に張り出した構成とすることにより、その分だけインクカートリッジの内部容積が大きくなるため、内部に収容できるインク容量を大きくすることができる。本実施形態も第１の実施形態と同様に、第一の容器１０１と第二の容器２０１とを溶着する際には、溶着治具５０１が第二のフランジ２０３の水平面２０３ａに当接され、溶着治具５０１によって第二の容器２０１が第一の容器１０１に押し付けられる。その際、溶着治具５０１による押圧力（図示矢印Ａ方向）と、受け治具５０２による支持反力（図示矢印Ｂ方向）とが一直線上に配置され、その一直線上に第一の溶着リブ２０５が配置されている。そのため、溶着治具５０１からの押圧力が第一の溶着リブ２０５に直接的に加えられるので、第一の溶着リブ２０５を第一の容器１０１に安定的に溶着することができ、溶着精度が向上する。さらに、本実施形態では第一の溶着リブ２０５が２つの治具５０１，５０２の間に挟まれるため、溶着を行う際により大きな力を第一の溶着リブ２０５に加えることができることから、第一の溶着リブ２０５の溶着をより良好に行うことができる。

さらに、第二の容器２０１の側壁が第一の容器１０１の上側のフランジの縁よりも外側に張り出しているため、溶着の際に生じるバリが第二の容器２０１よりも外側に突出する可能性がより低くなっている。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示したインクカートリッジの変形例を示す断面図である。図６（ｂ）に示すインクカートリッジにおける第二の容器２０１は、第二のフランジ２０３及び側面リブ２０４の内側の縁が、第一の容器１０１の側壁の内側面と連続する位置まで内側に延びている。図６（ｂ）に示すインクカートリッジのその他の構成は、図６（ａ）に示したインクカートリッジと同様である。第二のフランジ２０３及び側面リブ２０４をこのように延長した構成においても、図６（ａ）に示したインクカートリッジによる上述の効果と同様の効果を得ることができる。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係るインクカートリッジの断面図である。ただし図８では、説明の簡略化のために、インクカートリッジ内に備えられた吸収体の図示は省略されている。

図８に示す第３の実施形態に係るインクカートリッジは、側面リブ２０４が第二の容器２０１の外側に形成されている点が、図２等に示した第１の実施形態に係るインクカートリッジと相違している。第３の実施形態に係るインクカートリッジのその他の構成は、図２等に示した第１の実施形態に係るインクカートリッジと同じである。

図８に示す第３の実施形態に係るインクカートリッジも、図２等に示した第１の実施形態に係るインクカートリッジと同様に作製することができ、かつ第１の実施形態に係るインクカートリッジと同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では側面リブ２０４が第二の容器２０１の外側に形成されているため、インクカートリッジが落下したときには側面リブ２０４によって衝撃を吸収することができるので、第二の容器２０１の破損をより効果的に防止できる。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係るインクカートリッジの断面図である。ただし図９では、説明の簡略化のために、インクカートリッジ内に備えられた吸収体の図示は省略されている。

図９に示す第４の実施形態に係るインクカートリッジでは、第二の容器２０１の第一のフランジ２０２が第二の容器２０１の側壁よりも内側に突出し、第二のフランジ２０３が第二の容器２０１の側壁よりも外側に突出している。さらに、側面リブ２０４が第二の容器２０１の外側に形成されている。第４の実施形態に係るインクカートリッジは、上記の点を除いて第１の実施形態のインクカートリッジと同じ構成を有している。

ここで、図１０を参照して、図９に示したインクカートリッジを作製する工程を説明する。図１０は、図９に示したインクカートリッジを作製する工程を簡略化して示した図である。

図１０（ａ）に示すように、本実施形態では最初に、蓋部材３０１の第二の溶着リブ３０２を第二の容器２０１の第一のフランジ２０２に溶着させて、蓋部材３０１を第二の容器２０１を接合する。

次に、図１０（ｂ）に示すように第一の容器１０１に吸収体４０１を挿入し、吸収体４０１にインクを含ませる。続いて、図１０（ｃ）に示すように、蓋部材３０１が接合された第二の容器２０１を吸収体４０１の上から被せるようにして、第一及び第二の容器１０１，２０１の内部に吸収体４０１を収容する。

最後に、図１０（ｄ）に示すように、第二の容器２０１の第一の溶着リブ２０５を第一の容器１０１に溶着させ、第二の容器２０１を第一の容器１０１に接合する。以上により、図９に示したインクカートリッジが作製される。

本実施形態も第２の実施形態と同様に、第一の容器１０１と第二の容器２０１とを溶着する際には、溶着治具（不図示）が第二のフランジ２０３の水平面２０３ａに当接され、溶着治具によって第二の容器２０１が第一の容器１０１に押し付けられる。その際、溶着治具による押圧力と、第一の容器１０１のフランジを支持する受け治具（不図示）による支持反力とが一直線上に配置され、その一直線上に第一の溶着リブ２０５が配置されている。そのため、溶着治具からの押圧力が第一の溶着リブ２０５に直接的に加えられるので、第一の溶着リブ２０５を第一の容器１０１に安定的に溶着することができ、溶着精度が向上する。さらに、本実施形態では第一の溶着リブ２０５が２つの治具の間に挟まれるため、溶着を行う際により大きな力を第一の溶着リブ２０５に加えることができることから、第一の溶着リブ２０５の溶着をより良好に行うことができる。

さらに、本実施形態も第３の実施形態と同様に側面リブ２０４が第二の容器２０１の外側に形成されているため、インクカートリッジが落下したときには側面リブ２０４によって衝撃を吸収できるので、第二の容器２０１の破損をより効果的に防止できる。

本発明の第１の実施形態に係るインクカートリッジを示す外観斜視図である。 図１に示したインクカートリッジの図１に示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１及び図２に示した第二の容器を斜め上から見た斜視図である。 図２等に示したインクカートリッジの第一の容器と第二の容器との溶着部を拡大して示す断面図である。 図１等に示したインクカートリッジを作製する工程を簡略化して示した図である。 図（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るインクカートリッジの断面図であり、図（ｂ）は図（ａ）に示したインクカートリッジの変形例を示す断面図である。 図６（ａ）に示したインクカートリッジの第一の容器と第二の容器との溶着部を拡大して示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るインクカートリッジの断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るインクカートリッジの断面図である。 図９に示したインクカートリッジを作製する工程を簡略化して示した図である。 従来のインクカートリッジを示す断面図である。

符号の説明

１０１ 第一の容器
１０２ フィルタ
１０３ インク吐出部
１０４ インク供給部
２０１ 第二の容器
２０２ 第一のフランジ
２０３ 第二のフランジ
２０４ 側面リブ
２０５ 第一の溶着リブ
３０１ 蓋部材
３０２ 第二の溶着リブ
３０３ 大気連通口

Claims (12)

1. 第１インク収納部材と、前記第１インク収納部材に溶着接合されてインク収納空間を形成する第２インク収納部材と、前記第２インク収納部材に溶着接合された蓋部材と、を備え、前記第２インク収納部材が前記第１インク収納部材と前記蓋部材との間に設けられたインクカートリッジであって、
   前記第２インク収納部材は、側壁と、前記側壁から突出して設けられたフランジ部と、を有し、
   前記フランジ部は、前記第１インク収納部材に溶着接合されている接合面と、前記接合面の反対側に位置し、前記第１インク収納部材と前記接合面との溶着接合のために押圧される押圧面と、を有することを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記第２インク収納部材は、前記側壁から突出して設けられ、前記蓋部材と溶着接合されている第２フランジ部を有し、
   前記フランジ部及び前記第２フランジ部の一方は前記第２インク収納部材の外側に向けて突出しており、前記フランジ部及び前記第２フランジ部の他方は前記第２インク収納部材の内側に向けて突出していることを特徴とする請求項１に記載のインクカートリッジ。
3. 前記フランジ部は前記第２インク収納部材の外側に向けて突出し、前記第２フランジ部は前記第２インク収納部材の内側に向けて突出していることを特徴とする請求項２に記載のインクカートリッジ。
4. 前記フランジ部は前記第２インク収納部材の内側に向けて突出し、前記第２フランジ部は前記第２インク収納部材の外側に向けて突出していることを特徴とする請求項２に記載のインクカートリッジ。
5. 前記第２インク収納部材の前記側壁の内側面には、前記フランジ部から前記第２フランジ部へ向かう方向に沿って延在したリブが配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
6. 前記第２インク収納部材の前記側壁の外側面には、前記フランジ部から前記第２フランジ部へ向かう方向に沿って延在したリブが配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
7. 前記第２インク収納部材の前記接合面は、前記第１インク収納部材の側壁に溶着接合されており、
   前記押圧面、前記接合面及び前記第１インク収納部材の側壁は、一直線上に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
8. 前記第１インク収納部材は、側壁と、前記側壁から突出して設けられた第３フランジ部であって前記第２インク収納部材の前記フランジ部に溶着接合されている第３フランジ部とを有し、
   前記第３フランジ部は、前記第２インク収納部材の前記フランジ部の前記接合面に溶着接合されている第２接合面と、前記第２接合面の反対側に位置する第２押圧面とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクカートリッジ。
9. 前記押圧面、前記接合面、前記第２接合面及び前記第２押圧面は、一直線上に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のインクカートリッジ。
10. （ａ）蓋部材と、（ｂ）第１インク収納部材と、（ｃ）前記蓋部材及び前記第１インク収納部材の間に設けられた第２インク収納部材であって側壁と前記側壁から突出して設けられたフランジ部とを有する第２インク収納部材と、を備えるインクカートリッジを製造する方法であって、
    前記フランジ部の第１面を押圧しながら前記フランジ部の前記第１面の反対側に位置する第２面を前記第１インク収納部材に溶着接合してインク収納空間を形成する工程と、
    前記蓋部材を前記第２インク収納部材に溶着接合する蓋部材溶着接合工程と、
    を有することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。
11. 前記インク収納空間にインク保持部材を収納する工程を前記蓋部材溶着接合工程の前に有し、
    前記蓋部材を前記第２インク収納部材に溶着接合することにより、前記インク保持部材が収納されたインク収納空間を閉鎖することを特徴とする請求項１０に記載のインクカートリッジの製造方法。
12. 前記第２インク収納部材は、前記フランジ部が突出する向きとは逆向きに前記側壁から突出する第２フランジ部を有しており、
    前記蓋部材溶着接合工程では、前記蓋部材を前記第２フランジ部に溶着接合することを特徴とする請求項１０または１１に記載のインクカートリッジの製造方法。
    

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