JP6298317B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、複数枚の可撓性フィルムで構成されたインク袋と、インク袋が挿入される箱状の外装体とを備えて印刷装置に着脱されるインクカートリッジに関する。

シリアルプリンタに装着されるインクカートリッジとして、可撓性フィルムの周縁部同士を溶着してなるインク袋にインクを充填し、主に樹脂で形成された直方体のカートリッジ外装内にこのインク袋を収納してなるインクカートリッジが既に実用化されている（例えば特許文献１参照）。

そして、近年のインクジェットプリンタでは、ヘッドのライン化による高速プリントの実現によりインク消費量が増大している。これに伴い、インクカートリッジの大容量化（５００ｍｌ以上）が進んできている。

特開2010-82991号公報

ところで、従来のインクカートリッジでは、このような可撓性フィルムからなるインク袋からインクを吸引すると、インクの減少に伴ってインク袋が座屈のように変形して、特にインク底部付近で吸引されずにインク袋内に残って無駄になってしまうことが問題となっている。また、インク袋にインクを充填する際、インク袋にシワや窪みなどのいびつな変形が生じ、インクカートリッジの使用でインク吸引する際にこの変形した部分にインクが残って無駄になってしまう問題もある。

特に、インクジェットプリンタでは、近年、インクカートリッジの大容量化が益々進んでおり、これらの問題が早期に解決されることが好ましい。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数枚の可撓性フィルム同士を接合してなるインク袋を備えたインクカートリッジであって、インク収容量が大容量であることを維持しつつ、使用後のインク袋内のインク残量を低減させることができるインクカートリッジを提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るインクカートリッジの第１の特徴は、複数枚の可撓性フィルム同士の周囲が接合されたシール部が形成されていてインクを収容するインク収容部と、前記インク収容部に連通するインク供給口とを有するインク袋を備えて印刷装置に着脱されるインクカートリッジであって、前記シール部が含まれる平面内で前記インク収容部の最大幅を形成している最大幅シール部分は幅方向内側に凸状の凸シール部を有していることにある。

本発明に係るインクカートリッジの第２の特徴は、前記シール部は、前記インク収容部の前記インク供給口側の端部と反対方向である底側の端部から、前記最大幅シール部分のインク袋底側に近い端部にかけて、前記インク収容部の幅を広げるように斜めに延びる底側斜めシール部を有することにある。

本発明に係るインクカートリッジの第３の特徴は、前記シール部は、前記インク供給口から前記最大幅シール部分の前記インク供給口に近い端部にかけて、前記インク収容部の幅を複数段にわたって広げるインク供給口側シール部を有することにある。

本発明に係るインクカートリッジの第１の特徴によれば、インクカートリッジを使用した際、凸シール部によって、インク袋の中心線に近い領域からインクが優先的に吸引され、インク流路を塞ぐ方向の座屈変形やシワがインク袋に生じ難い。従って、複数枚の可撓性フィルム同士を接合してなるインク袋を備えたインクカートリッジであって、インク収容量が大容量であることを維持しつつ、使用後のインク袋内のインク残量を低減させることができるインクカートリッジとすることができる。

本発明の係るインクカートリッジの第２の特徴によれば、底側斜めシール部が形成されている領域では、インク供給口に向けてインク流路が徐々に広がっているので、インク袋底側ではインクが滞り難くてシワが形成され難い。よって、インク袋内の底側の端部付近のインクも充分に吸引して使用することができる。

本発明の係るインクカートリッジの第３の特徴によれば、インク供給口側シール部によってインク収容部の幅が複数段にわたって広がっているので、インク袋にインクを充填する際、インク袋にシワや窪みなどのいびつな変形が生じることが回避される。よって、インクカートリッジの使用でインク吸引する際、このようにいびつに変形した部位にインクが残って無駄になってしまうことがない。

本発明の一実施形態に係るインクカートリッジが着脱自在に装着される印刷装置で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。 本発明の一実施形態に係るインクカートリッジで、（ａ）はインク袋内のインクが吸引により流れていくことを説明する模式的な平面図、（ｂ）はインクがある程度に消費されたときの模式的な正面断面図、（ｃ）はインクが更に消費されたときの模式的な正面断面図、（ｄ）はインク袋の交換時期のときの模式的な側面断面図である。 本発明の一実施形態に係るインクカートリッジの一例を説明する模式的な平面図である。 従来のインクカートリッジで、（ａ）はインク袋内のインクが吸引により流れていくことを説明する模式的な平面図、（ｂ）はインクが１００％充填されているときの模式的な側面断面図、（ｃ）はインクが比較的多く消費されたときの模式的な正面断面図、（ｄ）はインク袋の交換時期のときの模式的な側面断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、すでに説明したものと同一または類似の構成要素には同一または類似の符号を付し、その詳細な説明を適宜省略している。

また、図面は模式的なものであり、寸法比などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法比などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための例示であって、この発明の実施の形態は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

（印刷装置の全体構成）
図１は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態という）に係るインクカートリッジが着脱自在に装着される印刷装置で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。本実施形態では、印刷装置１０として、多数のノズルが形成されたインクヘッドを複数備え、それぞれのインクヘッドから黒又はカラーインクを吐出してライン単位で印刷を行い、搬送ベルト上の印刷用紙上に複数の画像を互いに重なり合うように形成するインクジェット方式のラインカラープリンタを例に挙げて説明する。

本実施形態において、上記インクヘッドは、用紙の搬送方向に沿って、４つのインクヘッドが並べて配置され、複数の画像を互いに重なり合うようにしてカラー画像を形成する。印刷装置１０内部には、演算処理装置１２が備えられており、この演算処理装置１２によって、上述したインクヘッドによる印刷処理や、搬送機構の駆動制御の他、インクカートリッジからのインク供給に関する制御も行う。

この演算処理装置１２は、ＣＰＵやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサ、メモリ、及びその他の電子回路等のハードウェア、或いはその機能を持ったプログラム等のソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成された演算モジュールであり、プログラムを適宜読み込んで実行することにより種々の機能モジュールを仮想的に構築し、構築された各機能モジュールによって、画像データに関する処理や、各部の動作制御、ユーザー操作に対する種々の処理を行う。また、この演算処理装置１２には、操作パネル１４が接続されており、この操作パネル１４を通じて、ユーザーによる指示や設定操作を受け付けることができる。

印刷装置１０は、印刷装置本体１０ｍの上面にインクカートリッジ２０を取付けるカートリッジ取付機構１６が設けられており、このカートリッジ取付機構に対して上記各色のインクカートリッジ２０が複数（ここでは、４本）配列されて装填される。このカートリッジ取付機構１６にインクカートリッジの着脱機構であるホルダー部が水平方向に向けられて設けられている。また、このカートリッジ取付機構１６上方を覆うように上面装置１８が配設され、インクカートリッジ２０の装填は、この上面装置１８下面と印刷装置本体１０ｍの上面との間に水平方向に挿入することにより行われる。この上面装置１８は、例えば、シートフィーダーや操作パネルなどが配設される。

（インクカートリッジ）
図２は、本実施形態に係るインクカートリッジで、（ａ）はインク袋内のインクが吸引により流れていくことを説明する模式的な平面図、（ｂ）はインクがある程度に消費されたときの模式的な正面断面図、（ｃ）はインクが更に消費されたときの模式的な正面断面図、（ｄ）はインク袋の交換時期のときの模式的な側面断面図である。

図１、図２に示すように、インクカートリッジ２０は、印刷装置１０に対して水平方向（着脱操作方向Ｄ２）に着脱される細長状のものであり、インクが封入されるインク袋２２と、インク袋２２が挿入される外箱である外装体３０とから概略構成されている。外装体３０は、横断面における内面形状が矩形の筒状体である。

外装体３０は案内部２８を内側に備えている。この案内部２８は、インク袋２２のインク供給口側の端部２２ｓとは反対側に位置し、インク供給口側の端部２２ｓから最も遠い端部である底側の端部２２ｂを下方から支えて案内する構造になっている。そして、案内部２８は、インク消費によりインク供給口側の端部２２ｓから底側の端部２２ｂまでの長さＸ＋ΔＸが長くなるに従って底側の端部２２ｂが上昇する（図２（ｄ）参照）ように、底側の端部２２ｂが当接する傾斜面２８ｓを有する。

なお、インク供給口側の端部２２ｓは、天側の端部とも言われ、インク供給口２４が上向きとなるようにインク袋２２を上下方向に立てたときの上側の端部に相当する。そして、底側の端部２２ｂは、地側の端部とも言われ、インク供給口２４が上向きとなるようにインク袋２２を上下方向に立てたときの下側の端部に相当する。

ここでインク袋２２は、２枚の可撓性フィルムの周囲を溶着で接合することで２枚の可撓性フィルム間にインク収容部２２ａを形成してなるものである。インク収容部２２ａのインク供給口２４以外の周囲は、この溶着によって形成されたシール部４０で形成されており、インク収容部２２ａはインク供給口２４に連通している。このインクカートリッジ２０を印刷装置１０に装着すると底側の端部２２ｂを形成している底シール部４２は、着脱操作方向Ｄ２に直交する水平な部位となる。

シール部４０のうち、シール部４０が含まれる平面内でインク収容部２２ａの最大幅ＢＭを形成している最大幅シール部分４０ｍは、幅方向内側に凸状の凸シール部４４を、平面から見て両サイド側、すなわち、インク袋２２のインク供給口２４から底側へ延びる中心線Ｃの両サイド側にそれぞれ有する。従って、凸シール部４４におけるインク収容部２２ａの幅ＢＴは、上記最大幅ＢＭよりも狭い。

凸シール部４４は平面視で略台形の上底および脚を構成するような形状である。凸シール部４４のインク袋底側を構成する底側の脚４４ｂは、インク袋底側からインク供給口側にかけて徐々に中心線Ｃに近づいており、凸シール部４４のもう一方の脚であるインク供給口側の脚４４ｓは、インク袋底側からインク供給口側にかけて徐々に中心線Ｃから遠ざかっている。そして、凸シール部４４の底側の脚４４ｂとインク供給口側の脚４４ｓとを結ぶ上底４４ｕは、中心線Ｃにほぼ平行である。

また、シール部４０は、インク収容部２２ａのインク供給口側の端部２２ｓと反対方向である底側の端部２２ｂから、最大幅シール部分４０ｍのインク袋底側に近い端部４０ｍｂにかけて、インク収容部２２ａの幅を広げるように斜めに延びる底側斜めシール部４６を中心線Ｃの両サイド側に有する。

更に、シール部４０は、インク供給口２４から最大幅シール部分４０ｍのインク供給口２４に近い端部４０ｍｓにかけて、インク収容部２２ａの幅を複数段（本実施形態では２段）にわたって広げるインク供給口側シール部４８を中心線Ｃの両サイド側に有する。

（作用、効果）
以下、本実施形態の作用、効果を説明する。印刷装置１０に装着されたインクカートリッジ２０は水平方向に沿って装着されている。印刷装置１０で印刷することでインクが消費されるに従い、インク供給口２４からインクが吸引されていく。

この吸引の際、凸シール部４４の底側の脚４４ｂが形成されている領域ではインクが中心線Ｃ側に近づくように流れ、上底４４ｕが形成されている領域では狭いインク流路を中心線Ｃにほぼ沿ってインクが流れ、インク供給口側の脚４４ｓが形成されている領域ではインク供給口側の脚４４ｓによりインク流路が広がっている。従って、インク供給口２４からインクが吸引されると中心線Ｃに近い領域からインクが優先的に吸い出されるため、図２（ｂ）に示すように、中心線Ｃに近い領域が凹んで、インク袋２２の高さ方向Ｈおよび天地方向（中心線Ｃに沿った方向）に沿った凸部Ｔが、インク袋２２を構成する可撓性フィルムに形成され易い。この結果、Ｍ方向（図２（ｄ）参照）の曲げに対するインク袋２２の断面係数が上昇し、インク袋２２には、中心線Ｃに交差する方向、すなわち、インク流路を塞ぐ方向の座屈変形やシワが生じ難くなる。従って、インクカートリッジ２０では、インク収容量が大容量であることを維持しつつ、使用後のインク袋内のインク残量を低減させることができる。

また、底側斜めシール部４６が形成されている領域では、インク供給口２４に向けてインク流路が徐々に広がっているので、インク袋底側では、インクが滞り難くてシワが形成され難い。よって、底側の端部２２ｂ付近のインクも充分に吸引して使用することができる。

更に、インク袋２２にはインク供給口側シール部４８が形成されている。これにより、インク袋２２にインクを充填する際、インク袋２２にシワや窪みなどのいびつな変形が生じることが回避されるので、インクカートリッジの使用でインク吸引する際、このようにいびつに変形した部位にインクが残って無駄になってしまうことがない。

そして、外装体３０を従来に比べて特に変更することなく簡単な構成のインクカートリッジ２０でこれらの効果を得ることができる。

なお、インク袋２２からインクを吸引してもインク袋２２が水平に保持されるカートリッジ構造では、インクを吸引したインク袋２２がカートリッジ外装内に収まるように、インク袋２２のインク供給口側の端部２２ｓから底側の端部２２ｂまでの長さ、すなわちインク袋２２の長手方向長さを小さくしなければならず、インク袋の容量が小さくなってしまうが、本実施形態ではこのような不具合が生じることはない。

＜比較検討例＞
以下、従来例のインクカートリッジ、比較例のインクカートリッジ、および、実施例のインクカートリッジについて、インク袋内のインク残量に関して比較検討した例を説明する。なお、実施例のインクカートリッジは、上記実施形態で説明したインクカートリッジ２０の一例である。

図３は、上記実施形態に係るインクカートリッジの一例である実施例のインクカートリッジを示す模式的な平面図である。図４は、従来例のインクカートリッジで、（ａ）はインク袋内のインクが吸引により流れていくことを説明する模式的な平面図、（ｂ）はインクが１００％充填されているときの模式的な側面断面図、（ｃ）はインクが比較的多く消費されたときの模式的な正面断面図、（ｄ）はインク袋の交換時期のときの模式的な側面断面図である。

従来例のインクカートリッジ１００は、２枚の可撓性フィルムを溶着で接合することで２枚の可撓性フィルム間にインク収容部１２２ａを形成してなるものである。この溶着によってシール部１４０が形成されている。

従来例のインクカートリッジ１００では、外装体１３０内のインク袋１２２からインクが吸引されると、特にインク供給口１２４付近のインクが積極的に吸引され、インク袋部分が潰れてシワが形成され易く、このため、インク袋内のインク供給路がこのようなシワによって遮蔽されて残存インクＲが生じ易い。従って、インク袋１２２内のインク残量が比較的多い場合であってもインクが吸引されない状態となる。

また、図４（ｃ）に示すように、インク袋１２２の中心線Ｃに直交する断面内ではおおよそ均等にインクが減っていく。ここで、外装体１３０は案内部１２８を内側に備えている。この案内部１２８は、実施例のインクカートリッジ２１に配置された案内部２８と同等のものであり、インク袋１２２の底側の端部１２２ｂを下方から支えて案内する傾斜面１２８ｓを有する。このため、インク袋１２２からインクが吸引されてインク袋１２２の底側の端部１２２ｂが案内部１２８によって下方から支えられると、インク袋１２２に座屈のような変形が生じ易い。このことは、インク袋１２２内のインク残量が比較的多い場合であってもインクが吸引されない状態となることを更に生じ易くしている。

また、従来例のインクカートリッジ１００では、インク供給口１２４付近でインク底側に向けて徐々に中心線から遠ざかっているインク供給口側斜めシール部１４８が形成されている。インク袋１２２にインクを充填する際、このインク供給口側斜めシール部１４８にシワや窪みなどのいびつな変形部１２２ｄが生じ易い。従って、使用時にインクを吸引する際、この変形部１２２ｄにインクが残って無駄になってしまうことが多い。

インク袋を構成する可撓性フィルムよりも変形し難い平板をインク袋上に配置してインク袋の変形を均一にする比較例のインクカートリッジ（図示せず）では、インク吸引に伴ってインク袋内のインク供給路が遮蔽されることは妨げられるが、このインク供給路が狭くなるので、インク吸引に伴って必要とするインク流量が得られなくなるという不具合が生じる。インク袋を構成する可撓性フィルムを外側から押圧する機構を有するインクカートリッジや、インク袋に溝を設けたインクカートリッジであっても同様の不具合が生じる。

一方、実施例のインクカートリッジ２１では、凸シール部４４が形成されていることにより、中心線Ｃに近い領域からインクが優先的に吸い出される。この結果、中心線Ｃに近い領域が凹んだ形状にインク袋２２が変形しやすいので、インク袋２２には、中心線Ｃに交差してインク流路を塞ぐ方向の座屈変形やシワが生じ難くなる。

また、凸シール部４４が形成されている領域で、インク袋の高さ方向Ｈ（図２（ｂ）参照）および天地方向（中心線Ｃに沿った方向）に沿った凸部Ｔが形成され易い。この結果、インク袋２２には、中心線Ｃに交差する方向、すなわち、インク流路を塞ぐ方向のシワが形成され難くなる。

また、インク吸引の際、底側斜めシール部４６が形成されていることにより、インク袋底側では、インクが滞り難くてシワが形成され難く、底側の端部２２ｂ付近のインクも充分に吸引して使用することができる。

更に、インク供給口側シール部４８が形成されているので、インク充填時にこの部位にシワや窪みが発生することを防止でき、インクカートリッジの使用でこの部位にインク残りが生じることを効果的に防止できる。

このように、実施例のインクカートリッジ２１では、従来例のインクカートリッジ１００のようにインク袋にシワや窪みが形成されることは大きく防止されており、吸引されずに廃棄されてしまう無駄なインク量を大幅に低減させることができる。

なお、実施例のインクカートリッジ２１の要部の具体的な寸法例は、最大幅ＢＭが１１６ｍｍ、幅ＢＴが９４ｍｍ、底側斜めシール部４６の中心線Ｃ方向の長さＢＨ１、底側斜めシール部４６のインク袋２２の幅方向長さＢＶ１が何れも５６ｍｍ、インク供給口側シール部４８のインク供給口側端から第１傾斜部４８ｐのインク供給口側端までの中心線Ｃ方向の長さＳＨ１が２７．５ｍｍ、インク供給口側シール部４８のインク供給口側端から第１傾斜部４８ｐのインク袋底側端までの中心線Ｃ方向の長さＳＨ２が８０．４ｍｍ、インク供給口側シール部４８のインク供給口側端から中間円筒部４９のインク袋底側端までの長さＳＨ３が１２６ｍｍ、インク供給口側シール部４８のインク供給口側端から第２傾斜部４９のインク袋底側端までの長さＳＨ４が１２６ｍｍ、第１傾斜部４８ｐのインク供給口側端からインク袋底側端までの幅方向長さＳＶ１が２０ｍｍ、第２傾斜部４８ｑのインク供給口側端からインク袋底側端までの幅方向長さＳＶ２が２０ｍｍである。

１０ 印刷装置
２０ インクカートリッジ
２２ インク袋
２４ インク供給口
２２ａ インク収容部
２２ｂ 底側の端部
２２ｓ インク供給口側の端部
４０ シール部
４０ｍｂ インク袋底側に近い端部
４０ｍｓ インク供給口に近い端部
４０ｍ 最大幅シール部分
４４ 凸シール部
４６ 底側斜めシール部
４８ インク供給口側シール部
ＢＭ 最大幅

Claims (3)

1. 複数枚の可撓性フィルム同士の周囲が接合されたシール部が形成されていてインクを収
   容するインク収容部と、前記インク収容部に連通するインク供給口とを有するインク袋を
   備えて印刷装置に着脱されるインクカートリッジであって、
   前記シール部が含まれる平面内で前記インク収容部の最大幅を形成している最大幅シール部分は、幅方向内側に凸状の凸シール部とそれ以外の部分とから形成され、
   前記凸シール部は、前記インク供給口からのインクの供給に伴い前記インク供給口から底側へ延びる中心線に向かって変形自在であることを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記シール部は、前記インク収容部の前記インク供給口側の端部と反対方向である底側
   の端部から、前記最大幅シール部分のインク袋底側に近い端部にかけて、前記インク収容
   部の幅を広げるように斜めに延びる底側斜めシール部を有することを特徴とする請求項１
   記載のインクカートリッジ。
3. 前記シール部は、前記インク供給口から前記最大幅シール部分の前記インク供給口に近
   い端部にかけて、前記インク収容部の幅を複数段にわたって広げるインク供給口側シール
   部を有することを特徴とする請求項１または２記載のインクカートリッジ。
   
   

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