JP7030466B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、印刷装置に着脱されるインクカートリッジに関する。

インクジェット印刷装置において、インクヘッドに供給するインクを収納したインクカートリッジが使用されている（例えば、特許文献１参照）。

また、インクジェット印刷装置のなかには、油性インクを用いて印刷を行うものがある。油性インクは、石油系炭化水素溶剤、脂肪酸エステル系溶剤、高級アルコール系溶剤等を非水系溶剤として用いて構成されている。このような従来の油性インクは、ポリプロピレン等の素材を膨潤させる性質がある。

このため、油性インクを収納するインクカートリッジにおいて、インクに接触する頻度が高い部材には、油性インクで膨潤しないポリアセタール樹脂等の素材が使用されている。

特開２０１０－８２９９４号公報

ところで、インクカートリッジには、インクの供給口を覆うためのキャップが付属されている。キャップはインクに接触する頻度が低いため、低コスト化等の理由により、油性インクで膨潤するポリプロピレン等の素材で製造されることがある。

油性インクで膨潤する素材からなるキャップは、例えば、使用済みのインクカートリッジを回収する際にインクカートリッジに装着された場合に、供給口近辺に付着している油性インクに接触して、膨潤することがある。キャップが膨潤すると、キャップが緩み、インクカートリッジからインクがにじみ出たり、インクが漏れてインクカートリッジが汚染されたりするおそれがある。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、インクによるキャップの膨潤を抑制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、インクを収納するインク容器と、前記インク容器の内部と外部とを連通させる供給口部と、前記供給口部に着脱されるキャップとを備え、前記インク容器に収納されるインクが、シリコーンオイルを含む油性インクであることを特徴とする。

本発明のインクカートリッジによれば、インクによるキャップの膨潤を抑制できる。

（ａ）は、実施の形態に係るインクカートリッジが装填される印刷装置の概略構成を示す平面図である。（ｂ）は、同装置の正面図である。（ｃ）は、同装置の側面図である。 実施の形態に係るインクカートリッジの外観斜視図である。 実施の形態に係るインクカートリッジの係合部の正面図である。 実施の形態に係るインクカートリッジの部分拡大断面図および印刷装置のホルダ部の断面図である。 実施の形態に係るインクカートリッジと印刷装置のホルダ部とが接続された状態を示す断面図である。 実施の形態に係るインクカートリッジのキャップを外した状態における部分拡大断面図である。 実施の形態に係るインクカートリッジのキャップを装着した状態における部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一もしくは同等の部位や構成要素には、同一もしくは同等の符号を付している。

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装置等を例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本実施の形態では、インクカートリッジが装填される印刷装置が、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異なる色のインクを吐出してライン単位で印刷を行い、搬送ベルト上の用紙に画像を形成するインクジェット方式のラインカラープリンタである場合を例に説明する。

図１（ａ）～（ｃ）に示す印刷装置１００は、本実施の形態に係るインクカートリッジ１が装填されるインクジェット方式のラインカラープリンタである。印刷装置１００は、用紙の搬送方向に沿って並べて配置された４つのインクヘッド（図示せず）を有する。４つのインクヘッドは、それぞれ異なる色のインクを吐出し、各色の画像を互いに重ね合わせてカラー画像を形成する。

なお、インクカートリッジ１を印刷装置１００に対して水平に着脱する方向を「着脱方向Ａ」とする。そして、インクカートリッジ１を印刷装置１００に挿入して装填させる方向を「装填方向Ａ１」、 インクカートリッジ１を印刷装置１００から離脱させ取り外す方向を「離脱方向Ａ２」とする。装填方向Ａ１は、インクカートリッジ１に充填されたインクが印刷装置１００に流出する方向（以下、「インク流出方向Ｂ」という）と同方向となり、後述するインク容器２を外装体４に収容する際に挿入する方向は、離脱方向Ａ２と同方向となる。

印刷装置１００には、演算処理装置１０１が備えられており、この演算処理装置１０１が、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。

演算処理装置１０１は、ＣＰＵやＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ、メモリ、およびその他の電子回路等のハードウェア、あるいはその機能を持ったプログラム等のソフトウェア、また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る。演算処理装置１０１は、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、ユーザ操作に対する種々の処理を行う。また、演算処理装置１０１には、操作パネル１０２が接続されており、この操作パネル１０２を通じて、ユーザによる指示や設定操作を受け付けることができる。

図１（ａ），（ｃ）に示すように、印刷装置１００の、装置本体１００ａの上部には、インクカートリッジ１が取付けられるカートリッジ取付機構１０３が設けられている。カートリッジ取付機構１０３は、４つのインクヘッドに１つずつ対応して、合計４つ設けられている。

また、カートリッジ取付機構１０３の上方を覆うように上面装置１０４が配設されている。インクカートリッジ１の装填は、この上面装置１０４の下面と装置本体１００ａの上面との間に水平方向（装填方向Ａ１）に挿入することにより行われる。この上面装置１０４には、例えば、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）にセットした原稿を搬送に伴い光学的に読み取ってデジタルデータ化する画像読取装置（スキャナ）や、上述の操作パネル１０２が配設される。

また、カートリッジ取付機構１０３には、インクカートリッジ１を印刷装置１００に装填した際に、後述するインクカートリッジ１の供給口部１１と嵌合するホルダ部１１１が設けられている。

図４、図５に示すように、ホルダ部１１１は、後述するインクカートリッジ１の供給口部１１の供給口側ジョイント部１３と嵌合するホルダ側ジョイント部１１２を備えている。ホルダ側ジョイント部１１２は、概ね外形円柱状の部材であって、その離脱方向Ａ２側の端部には、インクカートリッジ１の供給口側ジョイント部１３と嵌合する円環状の凸部１１３が形成されている。凸部１１３の内方は凹部１１４となっている。

凹部１１４には、インクカートリッジ１のインクを印刷装置１００内のインクタンク（図示せず）に流入させるためのインク経路１１５が連通されている。また、ホルダ側ジョイント部１１２の凹部１１４の中央には、後述するインクカートリッジ１の中栓１５を押圧するための棒状の押圧部１１６が離脱方向Ａ２に向けて突設されている。

次に、インクカートリッジ１の構成について説明する。

図２に示すように、インクカートリッジ１は、インク容器２と、インク供給部３と、外装体４と、係合部５と、キャップ６とを備える。

インク容器２は、インクを収納する袋体である。本実施の形態のインク容器２は、長方形状の熱可塑性フィルムを２枚重ね、長手方向の一端にインク供給部３を介在させた状態で、その周囲を熱溶着により接合して形成されている。インク容器２を、外装体４の開口部から挿入し、インク供給部３が組み付けられた係合部５を外装体４の開口部に嵌合することで、インクカートリッジ１が組み立てられる。

インク容器２には、シリコーンオイルを含む油性インクが収納されている。具体的には、インク容器２に収納される油性インクは、主として非水系溶剤と色材とから構成され、非水系溶剤としてシリコーンオイルを含む。シリコーンオイルは、非水系溶剤の１５～１００質量％の範囲で含有されることが好ましい。非水系溶剤には、シリコーンオイル以外に、石油系炭化水素溶剤、脂肪酸エステル系溶剤、高級アルコール系溶剤等が含まれていてもよい。

また、インク容器２に収納される油性インクの色材としては、顔料および染料のいずれも使用することができ、単独で使用しても両者を併用してもよい。また、インク容器２に収納される油性インクは、顔料分散剤、防腐剤、酸化防止剤、界面活性剤等を含んでいてもよい。

インク供給部３は、インクカートリッジ１が印刷措置１００に装填された際に、インク容器２内のインクを印刷装置１００に供給するためのものである。インク供給部３は、インク容器２の装填方向Ａ１側の端部に取り付けられている。インク供給部３は、油性インクに接触しても膨潤しないポリアセタール樹脂等の素材からなる。

図３～図５に示すように、インク供給部３は、インク容器２の内部と外部とを連通させる供給口部１１を備えている。供給口部１１には、ホルダ側ジョイント部１１２と嵌合する供給口側ジョイント部１３と、供給口側ジョイント部１３の周囲を取り囲む円環状の凹部１４とが設けられている。凹部１４にホルダ側ジョイント部１１２の凸部１１３が挿入されることで、供給口側ジョイント部１３とホルダ側ジョイント部１１２とが嵌合可能になっている。供給口側ジョイント部１３は、中空円柱状に形成され、先端に開口部１３ａが形成されている。この開口部１３ａを介して、インク容器２の内部と外部とが連通される。供給口部１１は、開口部１３ａが装填方向Ａ１に向けられた状態で係合部５と係合している。

また、供給口部１１には、開口部１３ａを開放または閉止する中栓１５と、中栓１５をインク流出方向Ｂに付勢して開口部１３ａを閉止させる付勢部材１６と、インクカートリッジ１の着脱に伴う中栓１５の摺動を着脱方向Ａに沿ってガイドする被覆部材１７とが組み込まれている。

また、インク供給部３は、インク容器２の熱可塑性フィルムに熱溶着された連通管１９を有している。連通管１９は筒状の部材であり、インク容器２の内外を連通している。

そして、中栓１５等が組み込まれた供給口部１１を、連通管１９の開口部に挿入して液密状態で嵌着することにより、供給口部１１とインク容器２は一体化されている。このような構造によれば、中栓１５による開口部１３ａの開閉により、インク容器２の内部と外部とを連通させ、または遮断することができる。

中栓１５は、先端が開口部１３ａを塞いでインク容器２の内部と外部との連通を閉止する栓部１５ａと、栓部１５ａの後端側（離脱方向Ａ２側）から延設される軸部１５ｂと、栓部１５ａの先端に設けられ、ホルダ部１１１の押圧部１１６と係合する係合受け部１５ｃと、栓部１５ａの周囲に嵌め込まれ、開口部１３ａを閉止した際に栓部１５ａと供給口側ジョイント部１３との間の間隙を埋めるＯリング１５ｄとを有する。

中栓１５は、付勢部材１６の付勢力によって栓部１５ａの先端側の面が供給口側ジョイント部１３の先端部の内側の面に当接して開口部１３ａを閉止する。また、Ｏリング１５ｄが栓部１５ａと供給口側ジョイント部１３との間の間隙を埋める。これにより、インク容器２の内部と外部との連通が遮断され、インクは外部に流出しない。

また、中栓１５は、インクカートリッジ１が印刷装置１００に装填されたとき、カートリッジ取付機構１０３の押圧部１１６と係合受け部１５ｃとが係合することで付勢部材１６の付勢力に抗して離脱方向Ａ２に摺動する。これにより、図５に示すように、栓部１５ａが開口部１３ａから離隔する。この結果、インク容器２の内部と外部とが開口部１３ａを介して連通され、インクがインク流出方向Ｂに沿ってインク容器２の内部から外部に流出可能となる。

付勢部材１６は、バネやゴムなどの弾性体で構成され、栓部１５ａの後端側から開口部１３ａを閉止する方向（すなわち、装填方向Ａ１）に付勢する。本実施の形態では、付勢部材１６としてバネを使用している。

被覆部材１７は、付勢部材１６を支持する支持部１７ａと、支持部１７ａから延設された略円筒形状の被覆部１７ｂとで構成されている。被覆部材１７は、支持部１７ａで付勢部材１６を支持するとともに、中栓１５の軸部１５ｂが供給口部１１から露出している部分をすべて覆い隠すように長さが設定されている。すなわち、図４に示すように栓部１５ａが開口部１３ａを閉止している状態でも、図５に示すように栓部１５ａが押圧部１１６に押し込まれて開口部１３ａが開放されている状態でも、中栓１５の軸部１５ｂは被覆部材１７によって覆い隠されている。

このように、被覆部１７ｂは、中栓１５の摺動の有無に拘わらず、供給口部１１から露出した軸部１５ｂをすべて覆うような長さとされているため、例えばインク残量が少なくなりインク容器２が萎んだときであっても、軸部１５ｂの端部とインク容器２の内面とが接触することがない。これにより、中栓１５によってインク容器２が損傷する危険性がなくなるため、ユーザは取り扱いを注意することなくインクカートリッジ１を使用することができる。

外装体４は、紙製（例えば、段ボール）のシート部材に設定された折り辺を折り曲げて糊代部分を貼り合わせることにより、長手方向における一端が開口され、他端が閉止された、有底の中空直方体をなす箱状に組み立てられている。

外装体４の開口部（カートリッジ装填時における印刷装置１００側の開口部）には、印刷装置１００側のカートリッジ取付機構１０３に係合される係合部５が嵌め込まれ、印刷装置１００のカートリッジ取付機構１０３との突当面となっている。

係合部５は、樹脂、金属などの硬質材料で形成され、インクカートリッジ１を印刷装置１００に装填した際に、カートリッジ取付機構１０３と係合される着脱機構として機能する。係合部５は、外装体４の開口部と嵌合するため、その開口部の寸法と略同等の大きさで成形されている。

図２、図３に示すように、係合部５は、外装体４の開口部に嵌合した後、裏面に粘着性を有するシール状のラベル２１（例えばフィルム法合成紙のように合成樹脂を主成分とする合成紙の裏面に接着剤を塗布したシート物）で貼り付け固定される。ラベル２１は、外装体４に係合部５を嵌合させた状態で、外装体４の側面から、係合部５を経て、反対側の側面に渡って巻き回されることにより、係合部５を外装体４に組み付け固定している。

キャップ６は、供給口部１１の開口部１３ａを覆うためのものであり、供給口部１１に着脱される。図６、図７に示すように、キャップ６は、キャップ側ジョイント部２６を有する。キャップ側ジョイント部２６は、円筒形状に形成されている。図７のように、キャップ側ジョイント部２６が供給口側ジョイント部１３と嵌合することで、供給口部１１にキャップ６が装着され、開口部１３ａがキャップ６により覆われる。キャップ６は、柔軟性を有するポリプロピレンやゴム等の素材で形成されている。

上述のようなインクカートリッジ１が使用される際、供給口部１１に装着されたキャップ６が取り外され、インクカートリッジ１が印刷装置１００に装着される。これにより、図５のように、中栓１５が押圧部１１６に押されて栓部１５ａが開口部１３ａから離隔し開口部１３ａが開放される。そして、インク容器２内のインクが開口部１３ａから流出し、ホルダ部１１１のインク経路１１５を介して印刷装置１００内のインクタンクに供給される。

インク容器２内のインクがなくなってインクカートリッジ１の交換が必要になると、インクカートリッジ１が印刷装置１００から取り外される。印刷装置１００から取り外された使用済みのインクカートリッジ１は、回収のためキャップ６が装着される。

使用済みのインクカートリッジ１では、供給口部１１の供給口側ジョイント部１３等にインクが付着している。インクが付着した供給口側ジョイント部１３にキャップ６が装着されると、キャップ６がインクに接触する。

ここで、本実施の形態とは異なり、インク容器２が収納するインクが、シリコーンオイルを含まない油性インクである場合、ポリプロピレンやゴム等の素材で形成されたキャップ６がインクに接触すると、徐々にキャップ６が膨潤することがある。供給口部１１に装着されたキャップ６が膨潤すると、キャップ６が緩み、インクカートリッジ１からインクがにじみ出たり、インクが漏れてインクカートリッジ１が汚染されたりするおそれがある。

これに対し、本実施の形態では、インク容器２が収納するインクは、シリコーンオイルを含む油性インクである。シリコーンオイルを含む油性インクは、一般的な油性インクに接触すると膨潤しやすいポリプロピレンやゴム等の素材でも、膨潤させない。このため、本実施の形態のインクカートリッジ１によれば、キャップ６が、一般的な油性インクで膨潤しやすいポリプロピレンやゴム等の素材からなるものであっても、インクによるキャップ６の膨潤を抑制できる。

本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。

［付記］
本出願は、以下の発明を開示する。

（付記１）
インクを収納するインク容器と、
前記インク容器の内部と外部とを連通させる供給口部と、
前記供給口部に着脱されるキャップとを備え、
前記インク容器に収納されるインクが、シリコーンオイルを含む油性インクであることを特徴とするインクカートリッジ。

１ インクカートリッジ
２ インク容器
３ インク供給部
４ 外装体
５ 係合部
６ キャップ
１１ 供給口部
１３ 供給口側ジョイント部
１３ａ 開口部
１４ 凹部
１５ 中栓
１６ 付勢部材
１７ 被覆部材
２６ キャップ側ジョイント部
１００ 印刷装置
１０１ 演算処理装置
１０２ 操作パネル
１０３ カートリッジ取付機構
１０４ 上面装置
１１１ ホルダ部
１１２ ホルダ側ジョイント部
１１５ インク経路
１１６ 押圧部

Claims (1)

1. インクを収納するインク容器と、
   前記インク容器の内部と外部とを連通させる供給口部と、
   前記供給口部に着脱されるキャップとを備え、
   前記インク容器に収納されるインクが、シリコーンオイルを含む油性インクであり、
   前記シリコーンオイルは、前記油性インクの非水系溶剤の１５～１００質量％の範囲で含有されることを特徴とするインクカートリッジ。

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