JP5929169B2 - 印刷流体カートリッジ - Google Patents

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Description

本発明は、電気的インターフェースが設けられた印刷流体カートリッジに関する。
従来、インクを用いて記録用紙(被記録媒体)に画像を記録するインクジェット記録装置が広く知られている。インクジェット記録装置は、インクジェット方式の記録ヘッドを備える。記録ヘッドは、インクカートリッジから供給されたインクを記録用紙へ向けてノズルから選択的に噴出する。インクカートリッジは、インクジェット記録装置に着脱可能に設けられる。
上記インクカートリッジには、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのようないずれか一色を有するインクが貯留されている。また、顔料系のインクや染料系のインクなど、インクの特性が異なるものが貯留されていることもある。インクの混色や固化などを防止する観点から、ユーザにより取り付けられるインクカートリッジが、何色のインクを貯留するものであるか、或いは、どのような特性を有するインクを貯留するものであるかを、インクジェット記録装置が判別できることが望まれる。この判別をするための構成の一つとして、ICチップのように、インク色などの情報を記憶可能な記憶手段を備えたインクカートリッジが公知である(特許文献1,2)。
特開平09−39265号公報 特開2003−54003号公報
ICチップをインクカートリッジに組み付けるに際して、ICチップの位置決め精度が問題となる。例えば、カートリッジ装着部に装着された状態のインクカートリッジの挿入方向の位置が若干ずれたとしても、カートリッジ装着部に設けられた接点を、ICチップの電極に確実に接触させる必要がある。また、ICチップに複数の電極が設けられている場合には、複数の電極の全てに複数の接点を接触させる必要がある。このようなICチップの位置決めは、例えば、画像処理等を用いて行うことができるが、組み立て工程が複雑且つ高度になるという問題がある。
また、インクカートリッジが輸送されるときの衝撃や、ユーザがインクカートリッジを床に落下させたときの衝撃などが加わったときに、ICチップがインクカートリッジから外れたり、位置がずれたりしないようにする必要もある。このようなインクカートリッジにおけるICチップの精度の高い位置決めと、確実な固定とを、簡易且つ低コストで実現されることが望まれる。
本発明は、前述された事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、印刷流体カートリッジに設けられた電気的インターフェースの位置決め及び固定を、簡易且つ低コストで実現できる手段を提供することにある。
本発明に係る印刷流体カートリッジは、前面及び当該前面から離れて配置される後面を有し、内部に設けられた部屋に印刷流体を貯留可能な本体と、上記前面に設けられており、上記部屋から上記本体の外部に印刷流体を流出可能な印刷流体供給部と、カートリッジ装着部に挿入される途中において、接点と接触可能な電気的インターフェースと、を具備する。上記電気的インターフェースは、平板形状の基板と、上記基板に形成された電極と、上記基板の厚み方向へ貫通された一対の切欠き又は孔と、を有する。上記本体は、前面と後面との間に設けられており、上記基板を支持する支持面と、上記支持面から離れる向きへ突出されており、上記一対の切欠き又は孔に各々が挿通されて、上記基板を位置決めする一対の凸部と、上記基板が配置されていない箇所において上記支持面から離れる向きへ突出されており、先端部が上記基板を覆うように熱カシメされた固定部と、を有する。
印刷流体カートリッジは、カートリッジ装着部に装着される。カートリッジ装着部に装着される過程において、電気的インターフェースが接点と接触する。電気的インターフェースの基板は、支持面に支持されている。基板は、一対の切欠き又は孔に凸部が挿通されることにより、支持面上において回転しないように位置決めされている。また、固定部の先端が熱により溶融されて基板の上面に密接することにより、つまり熱カシメにより、基板が支持面と固定部の先端との間に挟み込まれる。
本発明によれば、電気的インターフェースの基板が、一対の切欠き又は孔に凸部が挿入されることにより支持面上において第1方向へ位置決めされ、固定部が基板の対して熱カシメされることによって、基板が支持面上に固定される。これにより、本体に電気的インタフェースを精度よく位置決めして確実に固定することができる。
図1は、本発明の一実施形態としてのカートリッジ装着部110を備えたプリンタ10の内部構造を模式的に示す模式断面図である。 図2は、本発明の実施形態のインクカートリッジ30の外観構成を示す斜視図である。 図3は、本発明の実施形態のIC基板80付近の拡大図である。 図4は、IC基板80が固定される前の状態を示す拡大図である。 図5は、本発明の一実施形態としてのカートリッジ装着部110の構成を示す断面図である。 図6は、本発明の実施形態のインクカートリッジ30がカートリッジ装着部110に装着された状態を示すインクカートリッジ30及びカートリッジ装着部110の断面図である。 図7は、本発明の変形例のIC基板80付近の拡大図である。
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明が具体化された一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。
[プリンタ10の概要]
図1に示されるように、プリンタ10は、インクジェット記録方式に基づいて、記録用紙に対してインク滴を選択的に吐出することにより画像を記録するものである。プリンタ10は、インク供給装置100を備えている。インク供給装置100には、カートリッジ装着部110が設けられている。カートリッジ装着部110には、インクカートリッジ30が装着され得る。カートリッジ装着部110には、その一面が外部に開放された開口112が設けられている。インクカートリッジ30は、開口112を介してカートリッジ装着部110に挿入され、或いはカートリッジ装着部110から抜き出される。インクカートリッジ30が印刷流体カートリッジに相当する。
インクカートリッジ30には、プリンタ10で使用可能なインクが貯留されている。インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110に装着された状態において、インクカートリッジ30と記録ヘッド21とがインクチューブ20で接続される。記録ヘッド21にはサブタンク28が設けられている。サブタンク28は、インクチューブ20を通じて供給されるインクを一時的に貯留する。記録ヘッド21は、インクジェット記録方式によって、サブタンク28から供給されたインクをノズル29から選択的に吐出する。
給紙トレイ15から給紙ローラ23によって搬送路24へ送給された記録用紙は、搬送ローラ対25によってプラテン26上へ搬送される。記録ヘッド21は、プラテン26上を通過する記録用紙に対してインクを選択的に吐出する。これにより、画像が記録用紙に記録される。プラテン26を通過した記録用紙は、排出ローラ対22によって、搬送路24の最下流側に設けられた排紙トレイ16に排出される。
なお、本実施形態に係るプリンタ10の概略構成は一例に過ぎず、例えば、記録用紙の給紙方式や搬送方式、搬送路の形状などは、公知のインクジェットプリンタにおける他の構成が採用されてもよいことは言うまでもない。
[インク供給装置100]
図1に示されるように、インク供給装置100は、プリンタ10に設けられている。インク供給装置100は、プリンタ10が備える記録ヘッド21へインクを供給するものである。インク供給装置100は、インクカートリッジ30を装着可能なカートリッジ装着部110を備えている。なお、図1においては、カートリッジ装着部110にインクカートリッジ30が装着された状態が示されている。
[インクカートリッジ30]
図2に示されるように、インクカートリッジ30はインクが貯留される容器である。インクカートリッジ30の内部に形成されている空間がインクを貯留するインク室36(図6参照)である。インク室36は、本体31により区画されている空間であるが、本体31とは別の部材によってインク室36が区画されていてもよい。インク室36が部屋に相当する。
インクカートリッジ30は、図2に示された起立状態、つまり、同図の下側の面を底面とし、同図の上側の面を上面として、カートリッジ装着部110に対して矢印50(図6参照)で示される方向(以下「挿入及び取出方向50」と称する。)に沿って挿抜される。すなわち、インクカートリッジ30は、挿入向き56(図5参照)に沿ってカートリッジ装着部110に挿入され、また、取出向き55(図5参照)に沿ってカートリッジ装着部110から抜き出される。インクカートリッジ30は、起立状態のままカートリッジ装着部110に挿抜される。インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110に装着される向きが挿入向き56であり、抜き出される向きが取出向き55である。起立状態における高さ方向52が、重力方向に相当する。
本体31の外形は、略直方体形状である。本体31は、幅方向(左右方向)51に細く、高さ方向(上下方向)52と奥行き方向(前後方向)53が幅方向51よりも大きい扁平形状である。インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110へ装着されるときに前方側となる本体31の壁が前壁40であり、後方側となる本体31の壁が後壁42である。前壁40と後壁42とは、奥行き方向53において対向している。前壁40及び後壁42は、前壁40及び後壁42とを接続し、かつ前壁40の上端から後壁42の上端に向けて延びる上壁39、及び前壁40の下端から後壁42の下端に向けて延びる下壁41、の4つの壁によりそれぞれ区画されている。また、上壁39、前壁40、下壁41及び後壁42は、幅方向51に離れて位置される一対の側壁37,38により接続されている。なお、挿入及び取出方向50は奥行き方向53と平行である。前壁40が前面に相当し、後壁42が後面に相当する。幅方向51が、第2方向に相当する。奥行き方向53が、第1方向に相当する。
本体31の前壁40における高さ方向52の中央より下側に、インク供給部43が設けられている。インク供給部43は、円筒形状の外形をなしており、前壁40から挿入及び取出方向50に沿って外側へ突出している。インク供給部43の突出端にはインク供給口71が形成されている。
図6に示されるように、インク供給口71からインク供給部43の内部空間を通じて、挿入及び取出方向50に延びてインク室36へ通ずるインク流路72が形成されている。インク供給口71は、インク供給バルブ70によって開閉可能に構成されている。インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110に装着されると、カートリッジ装着部110に設けられたインクニードル122が、インク供給口71に挿入されてインク供給バルブ70を開く。これにより、インク流路72を通ってインク室36から、カートリッジ装着部110に設けられたインクニードル122へインクが流出される。インク供給部43が印刷流体供給部に相当する。
なお、インク供給口71は、必ずしもインク供給バルブ70によって開閉可能な構成に限定されず、例えば、インク供給口71がフィルムやゴム栓などで閉塞されており、インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110に装着されると、インクニードル122がフィルムを突き破ることによりインク供給口71が開かれる構成であってもよい。
図2,3に示されるように、本体31の上壁39には、基板支持部60が設けられている。基板支持部60は、上壁39において前壁40と後壁42との中間より若干前壁40側に配置されている。基板支持部60は、上壁39により形成される外面を支持面として、その支持面から離れる向きへ突出された凸部61,62と、凸部61,62より後壁42側において上壁39に突設された固定部63と、を有する。
凸部61,62は、幅方向51の中央を奥行き方向53に沿って延びる中心線に対して線対称に形成されている。凸部61,62は、上壁39から上方へ突出する円柱形状である。凸部61,62は、幅方向51へ離間されて配置されている。凸部61,62間の距離は、後述されるIC基板80のすべての電極82,83,84を含む幅方向51の距離より長く、一対の切欠き85,86に係合可能な位置に配置されている。
固定部63は、上壁39における凸部61,62より後壁42側に配置されている。凸部61,62とIC基板80とが係合した状態において、固定部63は、IC基板80より後壁42側に位置する。図4に示されるように、固定部63は、熱カシメされる前の状態において、幅方向51に沿って直線形状に延出されたリブが上壁39から上側に突出された形状である。このとき、固定部63の上端は、IC基板80の表面より十分に高い。このとき、基板81の後端側の小口面とリブとは、奥行き方向53において間隔を空けて配置されている。この固定部63が、熱カシメによって先端部分がIC基板80側へ倒され、IC基板80における各電極82,83,84より後ろ側に覆い被さっているものである。固定部63によって、IC基板80が上壁39から離れる向きへ移動することなく固定される。固定部63は、加熱により溶融し、冷却されると固化する樹脂からなるものである。
本体31の上壁39には、基板支持部60に支持されたIC基板80が設けられている。IC基板80は、インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110に装着される途中において接点131,132,133(図4参照)と導通し、かつインクカートリッジ30がカートリッジ装着部110に装着された状態においても接点131,132,133と導通する。IC基板80が電気的インターフェースに相当する。
IC基板80には、基板81の表面に、HOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84が搭載されており、基板81の裏側にICが搭載されている。ICは、各図には現れていないが、所謂半導体集積回路であり、インクカートリッジ30に関する情報、例えば、ロット番号や製造年月日、インク色などの情報を示すデータが読み出し可能に格納されている。
基板81は、平面視が長方形の平板である。基板81の表面には、幅方向51に沿って、HOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84が形成されており、各電極はICと電気的に接続されている。HOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84は、それぞれが奥行き方向(前後方向)53に沿って延出されており、幅方向51に離間されて配置されている。
基板81において、HOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84より前壁40側の幅方向51の両端には、厚み方向へ貫通された一対の切欠き85,86が形成されている。切欠き85,86は、幅方向51に離間されて配置されている。各切欠き85,86は、基板81の端から幅方向51へ延びている。切欠き85,86の大きさは、凸部61,62が係合可能な大きさであり、円柱形状の凸部61,62の外径より若干大きい半円形状である。切欠き85,86は、幅方向51においてHOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84と重複しないようにオフセット配置されている。つまり、切欠き85,86は、HOT電極82及びシグナル電極84に到達しない程度に基板81の端から幅方向51に延出されている。
なお、凸部61,62及び切欠き85,86の形状は任意であり、凸部61,62と切欠き85,86との各係合により基板81が奥行き方向53に対して位置決めされればよい。また、凸部61,62と切欠き85,86との各係合により、基板81は幅方向51に対しても概ね位置決めされる。
凸部61,62と基板81の切欠き85,86とが係合された状態において、固定部63の先端部が加熱されて溶融されると、固定部63の先端部が基板81上に倒れ込む。加熱後に自然冷却されることにより、固定部63が基板81の後端側から表面に鍔状に張り出すようにして基板81の表面と密接する。このとき、固定部63が基板81との隙間にも流れ込んで基板81を前方へ押し出すので、基板81の切欠き85,86が、凸部61,62と密着される。このような熱カシメと、切欠き85,86と凸部61,62との当接によって、基板81が上壁39上に固定される。
[カートリッジ装着部110]
図5に示されるように、カートリッジ装着部110の筐体としてのケース101は、プリンタ10の正面側に開口112を有する箱形状である。開口112を通じてケース101へインクカートリッジ30が挿入又は取り出される。ケース101には、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応する4つのインクカートリッジ30が収容可能である。各実施形態で示される各図においては、1つのインクカートリッジ30に相当するケース101のみが例示されている。
ケース101は、挿入及び取出方向50において開口112とは対向位置にあり、ケース101の内部空間に面している終面102を有する。図5に示されるように、接続部103は、ケース101の終面102の下部に設けられている。接続部103は、終面102において、ケース101に装着された各インクカートリッジ30のインク供給部43に対応する位置にそれぞれ配置されている。
接続部103は、インクニードル122と、保持部121とを有する。同図には示されていないが、インクニードル122は、ケース101の終面と表裏をなすケース101の外面側で、インクチューブ20に接続されている。各インクニードル122と接続された各インクチューブ20は、プリンタ10の記録ヘッド21へインクを流通可能に接続されている。
保持部121は、例えば、ケース101の終面102に形成され、終面102の一部を円筒状に窪ませて形成されている。インクニードル122は、保持部121の中心に挿入及び取出方向50に配置されている。図6に示されるように、インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110に装着されると、円筒状のインク供給部43が円筒状の保持部121に挿入される。このとき、インク供給部43の外周面が保持部121を画定している面に接触、例えば、密着する。インク供給部43が保持部121へ挿入されると、インクニードル122がインク供給部43のインク供給口71に挿入され、インクニードル122がインク供給バルブ70を移動させる。これにより、閉位置のインク供給バルブ70が、コイルバネ73の付勢に抗して開位置へ移動されて、インク室36に貯留されているインクが外部へ流出可能となる。インク室36から流出されたインクは、水頭差等により、インクニードル122内へ流入し、インクチューブ20を通じて記録ヘッド21へ流れる。
図5に示されるように、ケース101の天面104において、終面102と開口112との間には接点131,132,133が設けられている。各接点131,132,133は、挿入及び取出方向50と直交する方向に離れて配置されている。各接点131,132,133の配置は、インクカートリッジ30のHOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84の配置に対応している。
各図には示されていないが、各接点131,132,133は、電気回路を介して演算装置に電気的に接続されている。演算装置は、例えばCPU,ROM,RAMなどからなるものであり、プリンタ10の制御部として構成されていてもよい。接点131は、HOT電極82と電気的に導通されることによって電圧VcをHOT電極82に印加するためのものである。接点132は、GND電極83と電気的に導通されることにより、GND電極83がアースされる。接点131,132がHOT電極82及びGND電極83と導通されることによって、基板81に電力が供給される。接点133は、シグナル電極84と電気的に導通されることにより、基板81に格納されたデータにアクセス可能とするものである。
図6に示されるように、インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110へ装着される途中に、IC基板80のHOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84は、所定のタイミングで各接点131,132,133にそれぞれ接触して電気的に導通された状態となる。より詳細には、インクカートリッジ30がカートリッジ装着部110へ装着される途中において、接点131,132,133が凸部61,62の間を通過して、基板81の小口面又は上角部に当接する。そして、接点131,132,133は基板81の表面を接触しながら後方へ相対的に移動して、HOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84にそれぞれ電気的に接続される。前述されたように、基板支持部60において各凸部61,62は、IC基板80のHOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84が配置された箇所より幅方向51の外側に配置されているので、接点131,132,133は、各凸部61,62と当接することなく、基板81のHOT電極82、GND電極83及びシグナル電極84に接触可能である。
[実施形態の効果]
本実施形態によれば、IC基板80の基板81が、切欠き85,86と凸部61,62とが係合することにより上壁39上において奥行き方向53へ位置決めされ、固定部63がIC基板80の各電極81,82,83より後ろ側に積層されるように熱カシメされることによって、IC基板80が上壁39上に固定される。これにより、本体31にIC基板80を精度よく位置決めして確実に固定することができる。
また、凸部61,62が、幅方向51方向において各電極81,82,83より外側に離間されてオフセット配置されているので、カートリッジ装着部110にインクカートリッジ30が装着される過程において、接点131,132,133が凸部61,62と当接することなく、各電極81,82,83へアクセス可能となる。また、接点131,132,133と凸部61,62とが当接しないので、インクカートリッジ30の装着過程における負荷が軽減される。
[変形例]
なお、本実施形態では、基板81より後壁42側に設けられた固定部63が基板81上に倒れ込むように熱カシメされているが、図7に示されるように、基板81の幅方向51の両側であって各電極81,82,83より後壁42側に設けられた一対の固定部64,65が、基板81上に倒れ込むように熱カシメされることによって、IC基板80が上壁39に対して固定されてもよい。
また、本実施形態では、基板81に切欠き85,86が設けられているが、これら切欠き85,86は、一方又は双方が基板81を厚み方向に貫通する孔であってもよい。
なお、実施形態においては、残量検知部が省略されているが、インクカートリッジ30に残量検知部が設けられていてもよい。この残量検知部は、インクカートリッジ30の前壁40からインク室36から離れる向きに突出するようにして配置される。この残量検知部は、光透過性樹脂からなる。残量検知部を介してインク室36内を外部から見て残量を視認することや光センサで検知することが可能である。光センサを用いる場合の残量検知部を構成する一対の側壁の距離は、光センサの発光素子と受光素子との間隔よりも小さく設定されている。なお、残量検知部内には、インク量に応じて移動するような遮光板が設けられていてもよい。また、この遮光板に代えて、インク室36内のインク量に応じて、発光素子から出射された光の全部又は一部を反射、回折、または減衰させるようにして受光素子に至る光量を低下させるものであってもよい。
さらに、実施形態においては、インクジェット方式のプリンタ10に対応して、印刷流体としてインクがインクカートリッジ30に収納される態様が示されているが、印刷流体としてはインクに限られず、例えば、電子写真式の画像形成装置に対応する印刷流体としてのトナーを収納したカートリッジなどにも本発明を適用することは可能である。
また、本実施形態では、本体31は、箱形であるが、本体31は、インクを貯留する箱形状の一部を覆うブラケットなどを有する複数の部材により構成されていてもよい。そのような実施態様において、IC基板80は、ブラケットに配置されていてもよい。
また、本実施形態では、IC基板80は、本体31の上壁39に設けられているが、IC基板80は、本体31の前壁40と後壁42との間のいずれの壁に設けられていてもよく、例えば本体31の側面37,38にIC基板80が配置されていてもよい。また、本体31の上壁39に凸形状などが形成されており、その凸形状の上面を支持面としてIC基板80が設けられていてもよい。このような変形例において、凸部及び固定部は、支持面から突出されていてもよいし、本体31の上壁39から突出されていてもよい。
また、本実施形態では、凸部61,62が各電極81,82,83より挿入向き56の前側に配置されているが、凸部61,62が各電極81,82,83より挿入向き56の後側に配置され、固定部63が各電極81,82,83より挿入向き56の前側に配置されていてもよい。また、一対の凸部61,62は、円柱形状であっても角柱形状であってもよい。
30・・・インクカートリッジ(印刷流体カートリッジ)
31・・・本体
36・・・インク室(部屋)
39・・・上壁(支持面)
40・・・前壁(前面)
42・・・後壁(後面)
43・・・インク供給部(印刷流体供給部)
61,62・・・凸部
63,64,65・・・固定部
80・・・IC基板(電気的インターフェース)
81・・・基板
82,83,84・・・電極
85,86・・・切欠き
110・・・カートリッジ装着部
131,132,133・・・接点

Claims (7)

  1. 前面及び当該前面から離れて配置される後面を有し、内部に設けられた部屋に印刷流体を貯留可能な本体と、
    上記前面に設けられており、上記部屋から上記本体の外部に印刷流体を流出可能な印刷流体供給部と、
    カートリッジ装着部に挿入される途中において、接点と接触可能な電気的インターフェースと、を具備し、
    上記電気的インターフェースは、
    平板形状の基板と、
    上記基板に形成された電極と、
    上記基板の厚み方向へ貫通されており、挿入向きに沿った第1方向と直交し且つ上記支持面に平行な第2方向に離間されて配置されており、上記基板の小口面から第2方向へそれぞれ切り欠かれた一対の切欠きと、を有しており、
    上記本体は、
    前面と後面との間に設けられており、上記基板を支持する支持面と、
    上記支持面から離れる向きへ突出されており、上記一対の切欠きに各々が挿通されて、上記基板を位置決めする一対の凸部と、
    上記基板が配置されていない箇所において上記支持面から離れる向きへ突出されており、先端部が上記基板の表面に鍔状に張り出した固定部と、を有する印刷流体カートリッジ。
  2. 上記一対の切欠きは、上記電極より挿入向きの前側に配置されたものである請求項1に記載の印刷流体カートリッジ。
  3. 上記一対の凸部は、上記基板を少なくとも挿入向きに沿った第1方向に対して位置決めするものである請求項1又は2に記載の印刷流体カートリッジ。
  4. 上記一対の切欠きは、第2方向において上記電極とオフセット配置されたものである請求項1から3のいずれかに記載の印刷流体カートリッジ。
  5. 上記固定部は、上記基板より挿入向きの後ろ側に配置されたものである請求項1から4のいずれかに記載の印刷流体カートリッジ。
  6. 上記固定部は、上記基板より第2方向の外側に一対が配置されたものである請求項1から4のいずれかに記載の印刷流体カートリッジ。
  7. 上記電極は、上記基板において、挿入向きと直交し且つ上記支持面に平行な第2方向に複数が並べられて配置されたものである請求項1から6のいずれかに記載の印刷流体カートリッジ。
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