JP5032392B2 - インクカートリッジ - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットプリンターにインクを供給するインクカートリッジに関する。

インクジェットプリンターは大量印刷、幅広化、高速化の要求に対応するために、インクジェットヘッドと独立したインク供給源を設け、インク供給源よりチューブを介してインクを供給する方式を採用し、インク供給源としてインク袋が用いられることがある。

前記のような構成のインクジェットプリンターの一例として、インク袋をハードケースに収納してインクカートリッジを構成すると共に、インク袋の一端に設けられたインク供給口をチューブに接続し、チューブを介してインクをインクジェットヘッドまで導入し、インクジェットヘッドまでインクを供給する構成が挙げられ、さらにインクカートリッジとインクジェットヘッドの間にサブタンクを設け、インク袋のインクが尽きても直ちにインクジェットヘッドへのインクの供給が停止しない構成も可能である。

このようなインク供給形態を構成すると、インクジェットプリンターにおけるインクカートリッジの収納位置の選択可能範囲が増すと共に、インクジェットプリンターへの大量印刷、幅広化、高速化の要求に応えるインクカートリッジの容量の拡大も容易となり、結果としてインク袋の大型化、長大化が採られている。

ところで、このようなインクカートリッジには特許第３４９４０１４号に見られるように、可変性を有したインク袋のインク供給口周辺部に補強フィルムを有し、インクカートリッジの容量の拡大に応じたインク袋の大型化、長大化においてもインク袋の破損を防止するものあがる。
特許第３４９４０１４号公報

密閉型のインク袋を用いた場合に、インクが消費される過程で、インク袋が収縮するが、そのときにハードケースのインク袋取付部の形状に従ってインク袋が変形できなくなることがある。また、インクカートリッジのインク袋をハードケースへ取付時に生じるインク袋の屈曲やシワなどに起因する初期的なインク袋の歪みがインク袋の変形に対して大きく影響するようになり、結果としてインク袋の一部分のみの極端な変形が生じたり、インク袋の歪みがインクの消費と共に助長されて変形し、インク袋内のインクをインクジェットヘッドへ安定して十分に供給することができなくなることがある。これらの問題により、インク袋内にインクが大量に残っているにもかかわらず使用できないといった問題を生じている。インクカートリッジの容量の拡大にともなうインク袋の大型化、長大化により、これらの問題が生じやすくなっている。

本発明は前記問題に対し、インク袋の大型化、長大化やインク袋をインクカートリッジのハードケース取付時に生じるインク袋の屈曲やシワなどに起因するインク袋の歪みがあっても、インク袋の変形を制御することで、インク袋内のインクを十分使用可能なインクカートリッジを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は一端にインク供給口を備え、かつ可撓性を有す
るインク袋を備えるインクカートリッジにおいて、インクの消費過程において前記インク袋の表面に前記インク袋の変形可能位置を制御する規制部材を有し、前記インク袋が取り付けられている前記ケースの曲部に合わせて前記変形位置を配置するインクカートリッジである。

本発明の規制部材をインク袋に設けることにより、インク消費にともなうインク袋の変形を制御し、所定の位置でインク袋の変形させることで、インク袋の歪みやインク袋の異常な変形を防止するインク袋を有するインクカートリッジを提供することを目的とする。

[実施の形態の概要]
次に本発明の実施の形態を説明する。インクカートリッジは、ケース外部にインクを供給可能にしつつ、インク袋をケースに収納している。インク袋は一端にインク供給口を備え、かつ可撓性を有する。インクの消費過程においてインク袋の表面にインク袋の変形可能位置を制御する規制部材を配置する。インクジェットプリンターで使用開始前においては、インク袋はインク袋短手方向の断面形状は略半円型を向かい合わせたような形状をしており、規制部材はインク袋の表面に断面形状にならって変形した状態で配置されている。規制部材にはインク袋の可撓性を損なわない程度の剛性を有していることが必要であり、前記断面形状にてインク袋が小さな湾曲半径を伴っている場合には規制部材の剛性を小さくする必要がある。なお、規制部材の剛性の調節は、規制部材の材料選択の他に、材料の厚み、規制部材を複層構造とし各々の材料や厚みの選択や、規制部材の大きさ幅を調節することによっても実現可能である。

インク袋は強度や耐インク性、ガスバリヤ性を確保するためにポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、共重合体エチレンビニルアルコールのような少なくとも一種類の樹脂フィルムより構成され、より強固なガスバリア性を確保する場合には中間層にアルミニウムのような金属箔または金属蒸着膜を設けるとよい。

規制部材の材料は、樹脂のフィルムや薄板の他に、金属の薄板、ゴムシート、樹脂やゴムの発泡材を用いたシートなどが選択可能である。かつインク袋に対する規制部材の固定方法に両面テープを用いる場合には、規制部材の熱膨張係数はインク袋の材料の熱膨張係数と略等しくなるように考慮し、環境温度が変化しても規制部材が剥がれないような特性が要求される。たとえばポリエチレンテレフタレートシートのような材料を規制部材に用いると、規制部材の固定に両面テープを用いてもインク袋に略等しい熱膨張係数が得られているため、規制部材が剥がれることはない。

規制部材はインク消費に伴ってインク袋を意図した形状に変形することを誘導する機能を有しており、規制部材の配置は意図したインク袋の変形形状を想定して決定される。

たとえば、インクカートリッジがケース本体と蓋より構成されたインク袋を収納するハードケースによって成り、インク袋を取付けるケース本体のインク袋に設けられたインク供給口とは別の一端に傾斜部が設けられているような形状を有している場合に、前記傾斜部はハードケース外部においてはインクジェットプリンターからインクカートリッジを引き出すときの手掛かりとなるが、一方でハードケース内部においてはインク袋の前記一端の取付面の機能を有していることもある。このケース本体の傾斜部により、インク袋はインク消費に伴って徐々に変形し、最終的にはケース本体の凹凸形状にしたがって変形しなければならない。この場合、インク袋はケース本体の平面部と傾斜部の間の凹部において折れ曲がり、ケース単体に密着することが好ましい。

規制部材はインク袋の表面に位置し、規制部材の有無によりインク袋各所の剛性が変化する。したがって、インクの消費に伴うインク袋の変形過程において規制部材のある部分は変形しにくく、規制部材の無い部分は変形しやすくなり、インク袋の変形部分を選択的に配置することが可能となる。規制部材を単独で配置するときは、規制部材の端部がインク袋の変形可能位置になることがあるが、必ずしも端部から変形が生じるとは断定できない。一方、規制部材を複数並べて配置すると、インク袋の剛性の低い部分が規制部材の間に意図的に配置できるため、インク袋の変形可能位置をより狭い範囲に限定することができる。

したがって、たとえばインク袋を取付けるケース本体において、インク袋が接する部分に角度の異なる平面部が存在する場合に、二平面の接線上にインク袋の変形可能位置を配することにより、インクの消費にともなうインク袋の変形がケース本体の形状に従って得られることになる。

ただし、インク袋のインク供給口近傍においては、インク袋は三次元的な形状をしており、インク消費に伴うインク袋の変形過程においても三次元的な変形を伴っているため、インク供給口近傍のインク袋には他の部分のインク袋と比較して大きな負荷がかかりやすい環境下にあり、インク袋に過大な負荷をかけないためにはインク供給口近傍のインク袋に規制部材を配さないほうが望ましい。

また一般的にケース本体はインク袋長手方向に凹凸形状を有しているため、規制部材の配置においてもインク袋長手方向の変形可能位置を想定すればよい。一方で、ケース本体のインク袋短手方向の形状は平面形状であることが多く、インクを供給し終わったインク袋は上記方向に対し平面形状になることが望ましく、よってインク袋の変形可能位置を設ける必要がない。したがって、規制部材はインク袋の短手方向の一方の端部からもう一方の端部まで連続するように配置することにより、インク袋短手方向においてのインク袋の変形を防止することができる。なお、この場合、インク袋短手方向において規制部材の長さはインク袋よりも長くしても良い。

さらにインクの残量を検出するためにインクエンド検出板を設けたインク袋において、規制部材をインクエンド検出板に隣接することにより規制部材の剛性がインクエンド検出板を擬似的に延長したような効果を得られることがある。インクが消費されインク袋が変形するときに、インクエンド検出板と隣接した規制部材が略一体的に動作することにより、上記効果が得られる。ただし、上記効果の有効性はインクエンド検出板を単純に延長した構成よりも劣り、規制部材の効果は補助的にすぎない。

[実施の形態の詳細]
図１は本発明を適用したインク袋の一実施の形態を示す。インク袋１０は、インクを封入する可撓性を持った材料で構成された扁平形状の袋である。インク袋１０は密閉容器であり、インクが充填されているときには膨らんだ状態で、インクが減少すると、それにあわせてインク袋１０は収縮する。インク袋１０の一端は、インク袋１０内のインクを排出する機能を持ち樹脂成型品で構成されたインク供給口１１を熱溶着などの方法で一体化されている。

図示されていない検出機構を用いてインク袋１０のインクが所定量以下になったことを、すなわちインクエンドを、検出するためのインクエンド検出板２０がインク袋１０の表面に取付けられている。インク袋１０内のインクの容量に応じてインク袋１０は収縮するが、それに合わせてインクエンド検出板２０も移動する。インク袋１０内のインクが減少し、インクエンド検出板２０が所定の位置に達した事を検知することで、インクカートリッジのエンプティを検出する。インクエンド検出板２０は、両面テープあるいは接着剤を用いてインク袋１０の一方側の面に密着させて貼り付けることが好ましい。

インク袋１０は２枚の多層樹脂フィルムの周辺部を熱溶着して扁平の袋状、すなわち幅や長さに対して厚みが小さい袋状にしたものである。溶着部１２はインク袋１０の周囲にインク漏れしないように十分な強度となる幅で溶着されている。また、インク袋１０はアルミフィルムを含む多層樹脂フィルムで作られてもよい。

インクエンド検出板２０を挟んでインク供給口１１と反対側のインク袋１０表面上において２枚の規制部材４０ａ，４０ｂが設けられている。規制部材４０ａはインクエンド検出板２０に隣接するように位置し、規制部材４０ｂは規制部材４０ａよりさらに外側に規制部材４０ａと少し間隔をあけて配置されている。この規制部材４０ｂと規制部材４０ａとの間隔が変形可能位置４１となる。すなわち、インクが消費されると、インク袋１０が徐々に縮まり、規制部材４０ａと規制部材４０ｂの間で折れ曲がる。これは、規制部材４０ａあるいは規制部材４０ｂは変形可能位置４１より剛性が高いので、剛性の小さい変形可能位置４１の部分が変形する。なお、規制部材４０ａ，４０ｂともそのインク袋１０の短手方向の長さはインク袋１０の前記方向長さに略等しい。そうすることで、インク袋１０の短手方向に沿ってインク袋１０の両端部間でほぼ規制部材に添って折れ曲げさせることができる。また、規制部材４０ａ、４０ｂはインク袋１０の短手方向の両端の溶着部１２にかかる位置まであることが好ましい。溶着部１２は溶着されていないところに比べ剛性が高いので、剛性の差があるところは予期せぬ変形が発生しやすいので、規制部材によって変形を制御する必要があるためである。

図２は図１で示したインク袋１０をインクカートリッジのハードケースに組み込んだときの組み立て例である。インク袋１０は他方側の面をハードケースのケース本体３０に図示していない両面テープなどで接着されている。インク袋１０はケース本体３０に、インク供給口１１側から平面部３２、凹部３４、傾斜部３３にわたって、ケース本体３０の形状に合わせて固定されている。このときインク袋１０の一方側の面には、インク供給口１１側よりインクエンド検出板２０、規制部材４０ａ、規制部材４０ｂが順に取付けられ、規制部材４０ａと規制部材４０ｂの間にある変形可能位置４１はケース本体３０の凹部３４の直上に位置する。傾斜部３３はインクカートリッジに取っ手にあたる部分で利用者の指が入るようケースを窪ませてある。図示はしていないが、ケース本体３０に嵌る蓋があり、インク袋１０をケース本体３０と蓋で覆っている。

図３は図１で示したインク袋１０のインクが消費されたときの断面図である。インク袋１０は規制部材４０ａと規制部材４０ｂの間の変形可能位置４１で折れ曲がる。また、この変形可能位置４１はケース本体３０の平面部３２と傾斜部３３の間の凹部３４に対応した位置である。この部分で袋１０が異常変形し易く、インク袋に大きな皺がよるとインクエンド検出板２０の誤動作を引き起こすなどの問題を生じる。そのため、この部分でケース本体３０の形状にあわせインク袋１０を変形さるため、インクが消費されたときに、凹部３４に対応する位置を挟むように規制部材４０ａ、４０ｂを配置している。

規制部材４０ａ、４０ｂを夫々１枚で説明したが、インク袋１０の短手方向に複数の規制部材を配置してもよい。この場合、複数の規制部材の辺部に沿ってインク袋１０が変形する。また、インクカートリッジはインク袋１０の短手方向が重力方向と平行になるように立てて使用する場合もある。ここで重力方向を下方向として説明すると、インクはインク袋１０下方向にたまるので、インク袋１０の下方向と上方向では加わる力が変わってくる。この場合に、インク袋の下方向を上方向で、厚みの違う規制部材すなわち剛性の異なる規制部材を使うこともできる。

図４は別の実施の形態である。インクエンド検出板２０を凹部３４の近傍まで延長した形状にして、規制部材の代わりにすることで兼用させ、変形可能位置４１を挟んで規制部材４０ｂを設けている。インク袋１０に接着する部材が減るので製造工程が簡略化できる。また、インクエンド検出板２０は規制部材４０ｂより剛性のある板なので、インクエンド検出板２０の縁に沿ってインク袋１０を変形させることができる。

インク袋および規制部材を示す上面図である。 インクカートリッジの断面図である。 インクを消費したときの断面図である。 第二の実施の形態を示すインカートリッジの断面図である。

符号の説明

１０ インク袋
１２ 溶着部
２０ インクエンド検出板
３０ ケース本体
３４ 凹部
４０ａ、４０ｂ 規制部材
４１ 変形可能位置

Claims (8)

1. 一端にインク供給口を備えかつ可撓性を有する扁平状のインク袋と、前記インク供給口からインクを外部に供給可能にかつ前記インク袋の扁平状の一方の面を固定して収納するケースとを備えたインクカートリッジにおいて、前記インク袋から前記インクが消費され前記インク袋が収縮するときに、前記インク袋の扁平状の他方の面が所望の位置で変形するように、前記インク袋の表面に前記変形位置を挟む位置に前記インク袋の変形を制御する規制部材を有し、前記インク袋が取り付けられている前記ケースの曲部に合わせて前記変形位置を配置することを特徴とするインクカートリッジ。
2. 前記規制部材が前記インク袋の略周辺部上にあ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. 前記規制部材がフィルム状の弾性材から構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクカートリッジ。
4. 前記規制部材の熱膨張係数が、前記インク袋の熱膨張係数と略等しいことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
5. 前記インク袋は２枚の樹脂フィルムの辺部を溶着して形成され、少なくとも前記規制部材は前記インク袋の短手方向の両端の溶着部分に架かるように配置されることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
6. 前記規制部材の少なくとも１つがインクエンド検出板に隣接して配置されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
7. 前記規制部材は少なくとも２つ以上あり、前記変形位置を前記インク袋の外表面上で挟み込むように配置することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載のインクカートリッジ。
8. 前記規制部材の少なくとも１つは、前記インク袋に接着され前記インク袋のインクの容量に応じて移動する板状のインクエンド検出板であることを特徴とする請求項７に記載のインクカートリッジ。

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