JP6669386B2 - 液体収容容器、液体収容容器の製造方法、および記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体収容容器、液体収容容器の製造方法、および液体収容容器を用いる記録装置に関するものである。

インクなどの液体の収容室内に揺動体を備えた液体収容容器として、特許文献１には、液体のインクを収容するインクカートリッジが記載されている。このインクカートリッジの内部には、インクの残量に応じて揺動する揺動体が備えられている。揺動体におけるインジケータ部の位置を外部から光学的に検知することにより、インクの残量が検知される。揺動体には、カートリッジの本体側の揺動軸と回転可能に嵌り合う軸孔が形成されており、揺動軸に揺動体の軸孔を嵌め合わせた後、その揺動軸にキャップを嵌め合わされる。そのキャップは、揺動体の脱落を抑制すると共に、揺動体の揺動範囲を規制するために嵌め合わされる。

特許第５４４７２１４号

しかしながら、特許文献１のように、揺動体の脱落を抑制するために特別なキャップを必要とする液体収容容器は、部品点数の増加、液体収容容器の生産性の低下、および液体収容容器の高価格化等を招くことになる。

本発明の目的は、単純な構成によって、揺動体の脱落を抑制することができる液体収容容器、液体収容容器の製造方法、および液体収容容器を用いる記録装置を提供することにある。

本発明の液体収容容器は、液体の収容室内に、前記収容室内の液体の減少量に応じて第１方向に揺動する揺動体を備えた液体収容容器であって、前記収容室の一部を構成する本体フレームと、前記揺動体の揺動中心部と前記本体フレームとが対向する対向部の一方に設けられた支軸と、前記対向部の他方に設けられて前記支軸と回転可能に嵌り合う軸孔と、前記支軸と前記軸孔とが対向する対向部に設けられて、前記支軸を前記軸孔に抜け止めするように互いに係合する支軸側係合部および軸孔側係合部と、前記本体フレームに設けられて前記収容室内に位置する凸部と、を備え、前記凸部によって前記第１方向とは逆の第２方向における前記揺動体の揺動位置が規制され、前記凸部よりも前記第１方向の側の範囲において前記揺動体の揺動を許容するように、前記収容室内に設定された第１揺動範囲と、前記凸部と、前記凸部から前記第２方向に離れた位置と、の間において前記揺動体の揺動を許容するように、前記収容室内に設定された第２揺動範囲と、を有し、前記凸部は、前記第２揺動範囲から前記第１揺動範囲に向かって徐々に高くなる傾斜面を含み、前記揺動体が前記第２揺動範囲から前記第１揺動範囲に向かって前記第１方向に揺動するときに、前記傾斜面によって前記揺動体を弾性変形させつつ前記傾斜面上における前記揺動体の通過を許容した後に、前記揺動体を復元させることを特徴とする。

本発明によれば、単純な構成によって揺動体の脱落を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態における液体収容容器の斜視図である。 揺動体の取付け部の斜視図である。 揺動体の取付け手順の説明図である。 液体収容容器の使用時の姿勢の説明図である。 揺動体の動作の説明図である。 記録装置の構成例の説明図である。 揺動体の取付け部の変形例の説明図である。 ストッパの傾斜面の説明図である。 図５のストッパを用いた揺動体の組み付け方法の説明図である。 本発明の第２の実施形態における揺動体の取付け手順の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態を［液体収容容器の構成］，［液体収容容器の製造方法］，および［揺動体の動き］に分けて説明する。

［液体収容容器の構成］
図１（ａ）は、本実施形態における液体収容容器１００の分解斜視図である。液体収容容器１００は、本体フレーム１０と、収容室Ｒ１に収容された液体の量を検知するための部材である揺動体２０と、第１の蓋１と、第２の蓋２とを備えている。

本体フレーム１０は、第１の方向（矢印Ａ方向）に開放された第１の開口部を有する枠形状であり、その枠形状の内部に液体を収容する収容室Ｒ１が形成される。本体フレーム１０には、第１の方向に突出する円筒形状の支持部１１と、柱状の凸部１３と、が一体的に形成されている。支持部１１には、収容室Ｒ１内に揺動体２０を取り付けるために、第１の方向に開口する軸孔１２が形成されている。本体フレーム１０には、第１の方向と直交する第２の方向（矢印Ｂ方向）に突出する突出部１４が形成されており、その内部には収容室Ｒ１に連通する指示室Ｒ２が形成されている。本体フレーム１０には、突出部１４と同様に第２の方向に開口する供給口１６および大気連通口１５が形成されている。収容室内の液体は、供給口１６から外部に供給される。

図２は、液体収容容器１００における揺動体２０の取付け部の説明図であり、揺動体２０の支軸２１と、支持部１１の軸孔１２と、の分解斜視図である。揺動体２０の揺動中心部には、中央に切込みが入った円柱状の支軸２１が設けられており、支軸２１の先端には、その支軸２１よりも幅の大きい先端部２２が形成されている。先端部２２は、支軸２１から径方向外方に突出する支軸側係合部を構成し、軸孔１２の図３中下側の開口部１２Ａは、先端部２２と係合する軸孔側係合部を構成する。これらの支軸側係合部と軸孔側係合部は、支軸２１と軸孔１２とが対向する対向部に設けられている。

図７は、支持部１１の変形例の説明図である。図７（ａ）は、揺動体２０の支軸２１と、支持部１１の軸孔１２と、の分解斜視図であり、図７（ｂ）は、支持部１１の軸孔１２、揺動体２０の支軸２１、および先端部２２の平面図である。軸孔１２の内壁には、その軸孔１２の軸線方向に延在する溝１１ａが形成されている。溝１１ａによって、軸孔１２と支軸２１との間において液体が通りやすくなり、液体のメニスカスが形成にくくなるため、揺動体２０が揺動しやすくなる。

図１に示す凸部（ストッパ）１３は、揺動体２０の一部と接触可能な範囲内に配置されており、揺動体２０の矢印Ｃ１方向（図５）の揺動範囲を規制する。凸部１３の形状は柱状に限るものでなく、図８（ａ），（ｂ）のように傾斜面１３Ａを有するものであってもよい。傾斜面１３Ａは、凸部１３を図５中のＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線に沿って断面した図８（ｂ）のように、矢印Ｃ３方向に沿って突出部１４に向かうにしたがって徐々に高くなるように傾斜されている。これにより、本体フレーム１０に揺動体２０を組み付けて揺動させる際、まず、揺動体２０の一方向（矢印Ｃ２方向）の回転が許容され、それが一方向に所定量揺動して傾斜面１３Ａ上を通過した後は、揺動体２０の他方向（矢印Ｃ１方向）の揺動が阻止される。より具体的には、揺動体２０を図９中の位置Ｐａにて本体フレーム１０に取付けて抜け止めした後、揺動体２０を矢印Ｃ２方向に所定量揺動させて、揺動体２０の弾性変形を伴って、それを矢印Ｄ１のように凸部１３の傾斜面１３Ａ上を通過させる。揺動体２０は、傾斜面１３Ａを通過した後に矢印Ｄ２方向に弾性復帰し、以降、矢印Ｃ１方向の揺動が凸部１３によって阻止される。このようにして、揺動体２０を図９中の位置Ｐｂと位置Ｐｃとの間に位置させる。この結果、揺動体２０の揺動範囲が位置Ｐｂと位置Ｐｃとの間に規制され、凸部１３は、揺動体２０の矢印Ｃ１方向の揺動を阻止するストッパとして機能する。

図１（ｂ）は、揺動体２０を液体収容容器１００に取り付けた状態の斜視図である。揺動体２０は、支軸２１から一方側に延在するフロート部２３と、支軸２１から他方側に延在するアーム２４と、アーム２４の先端に設けられたインジケータ部２５と、を一体的に備えている。インジケータ部２５は、後述するように液体収容容器１００の外部から光学的に検知可能である。揺動体２０の支軸２１は、本体フレーム１０の軸孔１２に遊びをもって嵌め付けられる。これにより、揺動体２０は支軸２１を中心にして矢印Ｃ１，Ｃ２方向に揺動可能に支持される。

第１の蓋１および第２の蓋２は、一対のフィルムにより形成されている。そのフィルムは透明な樹脂製であって、樹脂製の本体フレーム１０と熱溶着法等により密着される。これにより、本体フレーム１０のフィルムとの間に収容室Ｒ１が形成される。本例においては、本体フレーム１０がモールド成形され、その本体フレーム１０における図１（ａ）中の上下の面に、第１の蓋１および第２の蓋２を構成するフィルムを貼り付けることにより、収容室Ｒ１が形成される。本発明は、このような構成のみに限定されず、例えば、本体フレーム１０の片面をモールドして第１の蓋１および第２の蓋２の一方を形成したり、あるいは、それらの両面をフィルム以外の樹脂材料によってモールドで形成したりしてもよい。

［液体収容容器の製造方法］
図３は、液体収容容器１００に対する揺動体２０と組立て手順を説明するための要部の断面図である。

まず、図３（ａ）のように、揺動体２０の支軸２１を軸孔１２と対向させるように、軸孔１２の中心の延長線上に揺動体２０の支軸２１を位置させる。前述したように、揺動体２０には、中央に切込みが入った円柱状の支軸２１と、その支軸２１の外径より幅広の先端部２２と、が形成されている。

次に、図３（ｂ）のように、揺動体２０の支軸２１を軸孔１２内に差し込む。支軸２１は、その先端部２２が先端に向かって徐々に幅が狭まる形状（先細り形状）であるため、軸孔１２内に容易に誘導される。また、支軸２１は、中央に切込を有し、かつ先端部２２の幅が支軸２１よりも大きいため、支軸２１の外側面と軸孔１２の内側面とが強く擦られることなく、縮径方向の弾性変形を伴って軸孔１２内に挿入される。この段階において、揺動体２０のインジケータ部２５が液体収容容器１００の指示室Ｒ２内に収まるように、揺動体２０を回転させる。

その後、図３（ｃ）のように、支軸２１の先端部２２が軸孔１２から抜け出ることにより、支軸２１が拡径方向に弾性的に復元する。先端部２２の幅は軸孔１２の直径よりも大きいため、揺動体２０は脱落しにくいように抜け止めされる。また、支軸２１と軸孔１２との間には遊びがあるため、揺動体２０は軸孔１２を中心として、図４で示す矢印Ｃ１及び矢印Ｃ２方向に揺動することができる。

その後、図３（ｄ）のように、第１の蓋１および第２の蓋２を構成するフィルムによって、本体フレーム１０の図１中上下の開口部（第１の開口部および第２の開口部）を覆う。フィルムは、例えば熱圧着等の方法によって貼り付けられる。その際、熱圧着時の熱によって揺動体２０が変形しないように、揺動体２０の材料は、本体フレーム１０やフィルムより融点の高い樹脂材料を選択することが好ましい。このようにして、インクなどの液体を収容可能な収容室Ｒ１が形成される。

［揺動体の動き］
図４から図６は、液体収容容器１００の使用時の姿勢における揺動体２０の動作の説明図であり、図４および図５においては第１の蓋の図示が省略されている。

液体収容容器１００がインクジェット記録装置に着脱可能に装着されるインクタンクを構成する場合、その液体収容容器１００は液体のインクを収容し、図６のように記録装置の定位置に装着される。記録装置には光学式の検知機器２００が備えられており、その検知機器２００は、液体収容容器１００の突出部１４を挟むように対向する発光部２００Ａおよび受光部２００Ｂを含む。突出部１４は、透孔性のある透明または半透明の樹脂材料によって形成されており、検知機器２００は、発光部２００Ａと受光部２００Ｂとの間の光路中にインジケータ部２５が位置するか否か、つまり光路が遮断されているか否かを検知する。

検知機器２００は、記録装置の制御部２０１のインク残量検知部２０２に接続され、インクジェット記録ヘッド２０３には液体収容容器１００の供給口１６からインクが供給される。記録ヘッド２０３は、制御部２０１の制御下において、インクをノズル２０３Ａから吐出する。図６においては、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｂｋ）のインクを収容する４つの液体収容容器１００が装着されている。それらのインクは、対応する記録ヘッドから吐出される。記録ヘッドは、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの種々の吐出エネルギー発生素子を用いて、インクを吐出するように構成されている。記録装置の記録方式は任意であり、いわゆるシリアルスキャン方式あるいはフルライン方式であってもよい。

揺動体２０において、アーム２４およびインジケータ部２５の重量は、フロート部２３の重量より小さい。したがって、収容室Ｒ１内にインク（液体）３０が入っていない状態、もしくはインク残量が所定量未満の状態において、フロート部２３は重力方向に移動し、揺動体２０は、図５中の点線のように矢印Ｃ１方向に揺動する。このように揺動体２０が揺動したときには、インジケータ部２５は、発光部２００Ａと受光部２００Ｂとの間の光路を遮断する位置から、それを遮断しない位置に移動する。インク残量検知部２０２は、このように光路が遮断されなくなったときに、収容室Ｒ１内にインクが入っていないこと、あるいはインクが所定量未満しか残っていないことを検知する。

一方、収容室Ｒ１内にインクに所定量以上のインクが入っているときは、フロート部２３の浮力によって、揺動体２０が図５中の実線のように矢印Ｃ２方向に揺動し、インジケータ部２５によって、発光部２００Ａと受光部２００Ｂとの間の光路が遮断される。インク残量検知部２０２は、このように光路が遮断されることにより、収容室Ｒ１内に所定量以上のインクが入っていることを検知する。

このように、収容室Ｒ１および指示室Ｒ２内のインクの液面変化に追従して揺動体２０が揺動し、指示室Ｒ２内におけるインジケータ部２５の位置を突出部１４の外側から光学的に監視することにより、インクの液量が所定量以上あるか否かを検知することができる。

（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態の液体収容容器１００に形成される支持部２６の平面図であり、その支持部２６の軸孔１２内に揺動体２０が落とし込まれる。軸孔１２の内周部の互い対向する位置には、図１０（ａ）のように、軸孔１２の軸線に沿って延在する計２つの凹部２７が設けられている。

図１０（ｂ）は、揺動体２０の先端部２２と支持部２６との位置関係を説明するための要部の概略平面図である。図１０（ｂ）のように、先端部２２と凹部２７の中心が同じ位置ＰＡに重なるように揺動体２０を位置決めして、その揺動体２０を軸孔１２に落とし込む。その後、図１０（ｃ）のように、先端部２２を凹部２７の位置からずらすように揺動体２０を回転させて先端部２２を軸孔１２の開口部に係合させることにより、揺動体２０を組み付ける。図１０（ｃ）は、揺動体２０の組み付け後における先端部２２と凹部２７との位置関係を説明するための要部の概略平面図である。先端部２２は支軸側係合部を構成し、軸孔１２の開口部は軸孔側係合部を構成し、両者は、揺動体２０が図１０（ｂ）のような揺動位置にあるときに係合が解かれ、その揺動位置と異なる揺動範囲（後述する揺動範囲Ｒを含む）にあるときに係合する。

揺動体２０の支軸２１は軸孔１２内に遊嵌するため、軸孔１２を中心として矢印Ｃ１およびＣ２方向に回転可能である。液体収容容器１００の使用時に許容される揺動体２０の揺動範囲Ｒは、揺動体２０と凸部１３との接触によって規制することができる。揺動範囲Ｒの規制方法は任意であり、図１０（ｂ）のように先端部２２と凹部２７とが重ならない範囲を揺動範囲Ｒとして規制することができればよい。このように、軸孔１２における凹部２７の位置と、揺動体２０の揺動範囲Ｒとが重ならないようずらすことにより、揺動体２０の脱落を抑制することができる。

（他の実施形態）
上述した実施形態とは逆に、軸孔１２を揺動体２０に設け、支軸２１を本体フレーム１０に設けてもよい。また、液体収容容器１００は、例えば、液体のインクを収容するインクタンクとして用いることができる。このようなインクタンクを記録装置に備えることにより、そのインクタンクから供給されるインクを用いて画像を記録することができる。

１０ 本体フレーム
１２ 軸孔
１３ 凸部（ストッパ）
２０ 揺動体
２１ 支軸
２２ 先端部
２５ インジケータ部
１００ 液体収容容器

Claims (15)

1. 液体の収容室内に、前記収容室内の液体の減少量に応じて第１方向に揺動する揺動体を備えた液体収容容器であって、
   前記収容室の一部を構成する本体フレームと、
   前記揺動体の揺動中心部と前記本体フレームとが対向する対向部の一方に設けられた支軸と、
   前記対向部の他方に設けられて前記支軸と回転可能に嵌り合う軸孔と、
   前記支軸と前記軸孔とが対向する対向部に設けられて、前記支軸を前記軸孔に抜け止めするように互いに係合する支軸側係合部および軸孔側係合部と、
   前記本体フレームに設けられて前記収容室内に位置する凸部と、
   を備え、
   前記凸部によって前記第１方向とは逆の第２方向における前記揺動体の揺動位置が規制され、前記凸部よりも前記第１方向の側の範囲において前記揺動体の揺動を許容するように、前記収容室内に設定された第１揺動範囲と、
   前記凸部と、前記凸部から前記第２方向に離れた位置と、の間において前記揺動体の揺動を許容するように、前記収容室内に設定された第２揺動範囲と、
   を有し、
   前記凸部は、前記第２揺動範囲から前記第１揺動範囲に向かって徐々に高くなる傾斜面を含み、前記揺動体が前記第２揺動範囲から前記第１揺動範囲に向かって前記第１方向に揺動するときに、前記傾斜面によって前記揺動体を弾性変形させつつ前記傾斜面上における前記揺動体の通過を許容した後に、前記揺動体を復元させることを特徴とする液体収容容器。
2. 前記凸部は、前記支軸側係合部と前記軸孔側係合部とが互いに係合した状態において、前記揺動体が前記第２揺動範囲から前記第１揺動範囲に向かって前記第１方向に揺動するときに、前記傾斜面によって前記揺動体を弾性変形させつつ前記傾斜面上における前記揺動体の通過を許容した後に、前記揺動体を復元させる請求項１に記載の液体収容容器。
3. 前記揺動体は、前記揺動体の揺動中心部から一方側に延在するフロート部と、前記揺動中心部から他方側に延在するアームと、前記アームの先端に設けられたインジケータ部と、を含み、
   前記凸部は、前記揺動体が前記第２揺動範囲から前記第１揺動範囲に向かって前記第１方向に揺動するときに、前記傾斜面によって前記アームを弾性変形させつつ、前記傾斜面上における前記アームの通過を許容した後に、前記アームを復元させる請求項１または２に記載の液体収容容器。
4. 前記インジケータ部は、前記収容室の外部から光学的に検知可能である請求項３に記載の液体収容容器。
5. 前記支軸側係合部および前記軸孔側係合部は、少なくとも一方の弾性変形を伴って係合する請求項１から４のいずれか１項に記載の液体収容容器。
6. 前記支軸側係合部は、前記軸孔によって縮径方向に弾性変形されるように前記支軸から径方向外方に突出し、
   前記軸孔側係合部は、拡径方向の復元する前記支軸側係合部と係合する請求項５に記載の液体収容容器。
7. 前記支軸側係合部は切込みを有する請求項６記載の液体収容容器。
8. 前記支軸側係合部および前記軸孔側係合部は、前記揺動体が所定の揺動位置にあるときに係合し、前記揺動体が前記揺動位置と異なる揺動範囲にあるときに係合を解く請求項１に記載の液体収容容器。
9. 前記支軸側係合部は、前記支軸から径方向外方に突出し、
   前記軸孔側係合部は、前記揺動体が第１の揺動範囲にあるときに前記支軸側係合部と係合する請求項８に記載の液体収容容器。
10. 前記支軸は、先細り形状である請求項１から９のいずれか１項に記載の液体収容容器。
11. 前記軸孔の内周部は、前記軸孔の軸線方向に沿って延在する溝を含む請求項１から１０のいずれか１項に記載の液体収容容器。
12. 前記本体フレームに形成されて第１の方向に開口する第１の開口部と、
    前記第１の開口部を覆う第１の蓋と、
    を備え、
    前記軸孔は、前記第１の方向に延在するように前記本体フレームに設けられ、
    前記支軸は、前記第１の方向に沿って前記軸孔と嵌り合うように前記揺動体に設けられる請求項１から１１のいずれか１項に記載の液体収容容器。
13. 前記第１の蓋はフィルムであることを特徴とする請求項１２に記載の液体収容容器。
14. 液体の収容室内に、前記収容室内の液体の減少量に応じて第１方向に揺動する揺動体を備えた液体収容容器の製造方法であって、
    前記揺動体の揺動中心部と、前記収容室の一部を構成する本体フレームと、が対向する対向部の一方側の支軸を他方側の軸孔に差し込む工程と、
    前記収容室内における前記揺動体の所定の第１揺動範囲から前記第１方向とは逆の第２方向への前記揺動体の揺動を規制するように前記本体フレームに設けられた凸部と、前記凸部から前記第２方向に離れた位置と、の間において前記揺動体の揺動が許容される第２揺動範囲に、前記揺動体を位置させる工程と、
    前記揺動体を前記第２揺動範囲に位置させた後に、前記支軸に設けられた支軸側係合部と、前記軸孔に設けられた軸孔側係合部と、を互いに係合させて、前記支軸を前記軸孔に抜け止めする抜け止め工程と、
    前記抜け止め工程の後に、前記揺動体を前記第２揺動範囲から前記第１揺動範囲に向かって前記第１方向に揺動させることにより、前記第２揺動範囲から前記第１揺動範囲に向かって徐々に高くなるように前記凸部に形成された傾斜面によって、前記揺動体を弾性変形させつつ前記傾斜面上における前記揺動体の通過を許容した後に、前記揺動体を復元させる工程と、
    を含むことを特徴とする液体収容容器の製造方法。
15. インクタンクから供給される液体のインクを用いて画像を記録する記録装置であって、
    前記インクタンクとして、請求項１から１３のいずれか１項に記載の液体収容容器を備えることを特徴とする記録装置。

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