JP2015202570A - 液体収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 容器内の泡量を精度よく測定及び管理することが可能な液体収納容器を提供すること。【解決手段】 液体をフィルムで形成された液体収納室に収納し、前記液体収納室が付勢部材によって付勢されている液体収納容器であって、前記液体収納室から突出した凸部であって、前記液体収納室と連通した凸部を有し、前記液体収納室と前記凸部とはフィルムで一体的に形成されており、前記液体収納室を形成するフィルムの厚みは、前記凸部を形成するフィルムの厚みよりも薄いことを特徴とする液体収納容器。【選択図】 図４

Description

本発明は、インクジェット記録装置等に用いられる液体収納容器に関する。

インクジェット記録装置等に搭載される液体収納容器は、良好な印刷結果を得る為に、安定した負圧の制御と液体の供給が求められている。安定した負圧の制御と液体の供給を行う液体収納容器として、容器の一部に可撓性部材を設け、バネ等の付勢部材で付勢し負圧を発生させ、可撓性部材を変位、変形させながら液体を供給する液体収納容器がある。このような液体収納容器として、特許文献１に記載されたものがある。この液体収納容器では、液体を保持する容器を拡張方向に付勢することで負圧を発生させている為、容器内部に空間がある。その為、空間内を撹拌する構造を持つことができ、染料インク、顔料インクどちらにも広く用いることができる。

しかし、液体を充填した後、液体収納容器を構成する樹脂やフィルムから外気が透過し、液体収納容器内に侵入することで、液体収納容器内に残存する泡が、大きくなったり、減圧等の環境変化によって膨張したりすることがある。このような泡の成長、膨張に対し、液体収納容器の容積が十分ではなく、体積変化への追従ができなかった場合、液体収納容器内部が加圧され、液体の供給先であるインクジェットヘッドからインクが漏れる可能性がある。この為、液体収納容器の内部に、あらかじめ液体収納容器内に泡の成長分や膨張分の容積を確保しておくことが求められる。また、液体収納容器に液体を充填した後の液体収納容器内に残存する泡量を管理しておくことも求められる。

このような泡量の管理の例として、特許文献２に記載されている管理方法がある。特許文献２に記載の管理方法では、剛体の略四角形状に容器内の泡を、容器外側二方向からカメラで撮影し、撮影結果から体積を算出し、規定の泡量かどうかを判定している。また、壁に触れた泡は完全な球体では無く、複数触れ合った泡は境界の設定が困難である為、計算式を用いて精度良く泡量を測定、管理している。

特開２００７−３０１８５９号公報 特開２０１３−２２８３８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の方法では、カメラが配置されている容器上面に全ての泡を接触させられない場合がある。例えば、生産性向上をねらい大容量化された液体収納容器では、液体を充填する際に残る泡量も増えてしまうことがある。

また、液体収納容器内部に構造物がある場合においては、容器内部を減圧してから液体を充填したとしても、減圧時に液体収納容器内部の容積をゼロにすることは難しく、容積と減圧度に応じて泡が残ってしまうことがある。よって、カメラが配置されている容器上面に全ての泡を接触させられない場合がある。

さらに、カメラが配置されている容器上面に全ての泡を接触させる為に、液体充填後に残る泡を供給口から排出させて泡量を減らす場合、泡と同時に液体も排出してしまうことがある。

そこで、本発明は、容器内の泡量を精度よく測定及び管理することが可能な液体収納容器を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、液体をフィルムで形成された液体収納室に収納し、前記液体収納室が付勢部材によって付勢されている液体収納容器であって、前記液体収納室から突出した凸部であって、前記液体収納室と連通した凸部を有し、前記液体収納室と前記凸部とはフィルムで一体的に形成されており、前記液体収納室を形成するフィルムの厚みは、前記凸部を形成するフィルムの厚みよりも薄いことを特徴とする液体収納容器である。

本発明の構成によれば、容器内の泡量を精度よく測定及び管理することが可能な液体収納容器を提供することができる。

インクジェット記録装置の概略構成を示す図である。 液体収納容器を示す図である。 液体収納容器の分解図である。 液体収納容器を示す図である。 液体収納容器を示す図である。 液体収納容器を示す図である。

以下、本発明の液体収納容器に関して、図面を用いて説明する。

図１は、インクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）の概略構成を示す図である。図１には、液体収納容器（インクカートリッジ）１が、記録装置本体３０に搭載されている状態が示されている。

記録装置本体３０は、キャリッジ３１、インクジェットヘッド３２、装着部３３、搬送手段３４、制御部３５及び入出力部３６の他に、不図示の開閉可能な外装カバー、給装手段、給送カセット、排出トレイ及び操作部等を備えている。インクジェットヘッド３２と装着部３３とで、ヘッドユニット３８を構成している。また、記録装置本体３０は、入出力部３６を介して、コンピュータやデジタルカメラ、メモリカード等の外部装置（不図示）と接続可能なように構成されている。

制御部３５は、記録装置本体３０全体の制御、液体収納容器１との情報通信の制御、入出力部３６を介して外部装置から入力される情報の解析、処理、及び、入出力部３６への情報の出力等を実行する。例えば、制御部３５は、キャリッジ３１、インクジェットヘッド３２、搬送手段３４、給装手段等の各デバイスを動作させる命令を発し、各デバイスの動作を制御する。また、制御部３５は、液体収納容器１に設けられた記憶素子からインク色や初期インク充填量、インク消費量等のカートリッジ固有情報を読み出す制御や、液体収納容器１に設けられた記憶素子にインク消費量等の情報を書き込む制御も実行できる。さらには、制御部３５は、外部装置から入出力部３６を介して入力されるプリント指令や画像データ等の情報を解析、処理し、また、インク残量等の情報を入出力部３６に出力することもできる。

キャリッジ３１には、インクジェットヘッド３２及び液体収納容器１が取り外し可能に装着可能な装着部（以下、「カートリッジ装着部」あるいは「ホルダ」ともいう）３３が設けられている。図１では、インクジェットヘッド３２と装着部３３とが一体化されたヘッドユニット（「カートリッジ装着ユニット」ともいう）３８が、キャリッジ３１に対して取り外し可能に搭載される構造となっている。このキャリッジ３１は、プリント媒体３７の搬送方向と直交するＸ軸方向に沿って移動可能に構成されている。

キャリッジ３１に設けられた装着部３３は、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）のインクをそれぞれ収納する液体収納容器が取り外し可能に装着されるように構成されている。インクジェットヘッド３２は、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）のインクをそれぞれ吐出するための各色ヘッド部を備えており、液体収納容器１から供給されるインクが吐出可能なように構成されている。

次に、図１のインクジェット記録装置で使用可能な液体収納容器の一例について説明する。

図２は、液体収納容器１を示す斜視図である。図２（ａ）は液体収納容器の外観を示す図であり、図２（ｂ）はその分解図である。図３は図２の液体収納容器の内部構成を示す図である。図３（ａ）は液体収納容器をＸ軸方向に沿って右面側から見た断面図、図３（ｂ）は液体収納容器をＹ軸方向に沿って背面側から見た断面図である。

図２（ａ）に示されるように、液体収納容器１は、内部に液体収納室を有する直方体状の筐体（以下、「カートリッジ本体」あるいは「容器本体」ともいう）２を備えている。筐体２は、上壁の外壁面である上面２ａ、下壁（底壁）の外壁面である下面（底面）２ｂ、上壁と下壁を繋ぐ複数の側壁の外壁面である複数の側面２ｃ〜２ｆを含んで構成されている。これら上壁（上面）、底壁（底面）及び複数の側壁（複数の側面）は、液体収納容器が装着部に装着されたときの液体収納容器の向き（姿勢）、即ち、使用状態における液体収納容器の向き（姿勢）によって定義される。

複数の側面は、第１側面である前面（正面）２ｃ、第２側面である後面（背面）２ｄ、第１側面と第２側面を繋ぐ第３側面である左面２ｅ、第１側面と第２側面を繋ぐ第４側面である右面２ｆを含む。前面２ｃは、液体収納容器の装着方向の前側（先端）に位置する面である。後面（背面）２ｄは、液体収納容器の装着方向の後側（後端）に位置する面であり、液体収納室を挟んで前面２ｃの反対側に位置する。左面２ｅは液体収納容器を正面側からみたときに左側に位置する面である。右面２ｆは、液体収納容器を正面側からみたときに右側に位置する面であり、液体収納室を挟んで左面２ｅの反対側に位置する。

尚、前面２ｃである第１側面を有する第１側壁を「前壁」、後面２ｄである第２側面を有する第２側壁を「後壁」、左面２ｅである第３側面を有する第３側壁を「左壁」、右面２ｆである第４側面を有する第４側壁を「右壁」と称する。前壁と後壁は液体収納室を挟んで対向しており、また、左壁と右壁は液体収納室を挟んで対向している。

図２（ａ）において、Ｘ軸方向は、液体収納容器の幅方向であり、キャリッジに搭載された状態における液体収納容器の移動方向（キャリッジの移動方向）でもある。Ｙ軸方向は、液体収納容器の奥行き方向であり、カートリッジの装着方向（挿入方向）及び取り外し方向（脱抜方向）でもある。Ｚ軸方向は、液体収納容器の高さ方向であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向である。また、θｘ方向はＸ軸を回転中心軸とする回転方向であり、θｙ方向はＹ軸を回転中心軸とする回転方向であり、θｚ方向はＺ軸を回転中心軸とする回転方向である。

尚、図２（ａ）では直方体状の筐体であるため、Ｘ軸方向は左面２ｅ及び右面２ｆに直交し、Ｙ軸方向は前面（正面）２ｃ及び背面２ｄに直交し、Ｚ軸方向は上面２ａ及び下面（底面）２ｂに直交することになる。但し、筐体の形状は直方体状に限られるものではなく、例えば、筐体を構成する面の全部あるいは一部が曲面あるいは傾斜面で構成されていてもよい。筐体を構成する面の全部あるいは一部が曲面あるいは傾斜面で構成されている場合、これら面にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が直交するとは限らない。

図２及び図３に示されるように、筐体の前面２ｃには、電気接点４が設けられた基板３、位置決め部としての位置決め穴６、貫通部としての貫通口７、管挿入部としての管挿入口８、及び識別部９が設けられている。また、上面２ａには位置決め部２４が、左面２ｅ及び右面２ｆには位置決め部１０が、それぞれ形成されている。電気接点４、位置決め穴６、貫通口７、管挿入口８及び識別部９は、装着部３３に設けられた記録装置本体側インターフェース部と接続されるカートリッジ側インターフェース部として機能する。電気接点４、位置決め穴６、貫通口７、管挿入口８及び識別部９は、記録装置本体側インターフェース部である電気接続部、位置決めピン、開封ピン、インク受け管、識別部材に接続される。貫通口７は、大気連通口として機能し、封止フィルム１７が貼られている。

図２及び図３に示されるように、管挿入口８は、筐体２の前面２ｃの下部（上面２ａよりも底面２ｂに近い部分）である底面近傍に設けられている。管挿入口８は管挿入路２２の一端部に設けられており、管挿入路２２の他端部は液体収納室１１に接続されている。管挿入路２２には、弾性体（例えば環状ゴム）からなるシール部材１９が設けられている。液体収納容器の装着時において管挿入口８にはインク受け管が挿入されるので、これにより、前面２ｃに沿った方向（Ｘ軸方向やＺ軸方向）、つまり、前面２ｃの面内方向への移動が規制される。即ち、管挿入部としての管挿入口８は、前面２ｃの面内方向の位置ズレを抑制する役割も担う。尚、ここでは、管挿入部として管挿入口（開口）を用いて説明しているが、管挿入部は開口に限られるものではない。管挿入部８は、インク受け管が挿入可能なように構成されていればよいので、インク受け管が挿入される前の状態において開口している必要はない。また、管挿入部、管挿入口及び管挿入路は、それぞれ、機能面から、以下のように称することもできる。例えば、「管挿入路２２」は、インク受け管を受ける部位でもあるので、「管受け路」と称することもできる。「管挿入口８」は、管受け官の一端に位置し、インク受け管を受けるための開口でもあるので、「管受け口」と称することもできる。「管挿入部８」は、管受け官の一端に位置し、インク受け管を受けるための部位でもあるので、「管受け部」とも称する。

「管挿入路２２」は、カートリッジ外部（インク受け管）に液体収納室１１内のインクを供給するための供給路でもあるので、「インク供給路」と称することもできる。「管挿入口８」は、インク供給路の一端に位置し、液体収納室１１内のインクをカートリッジ外部（インク受け管）に供給するための開口でもあるので、「インク供給口」と称することもできる。「管挿入部８」は、インク供給路の一端に位置し、液体収納室１１内のインクをカートリッジ外部（インク受け管）に供給するための部位でもあるので、「インク供給部」と称することもできる。

「管挿入路２２」は、液体収納室１１内のインクをカートリッジ外部に排出するための排出路でもあるので、「インク排出路」と称することもできる。「管挿入口８」は、インク排出路の一端に位置し、液体収納室１１内のインクをカートリッジ外部に排出するための開口でもあるので、「インク排出口」と称することもできる。「管挿入部８」は、インク排出路の一端に位置し、液体収納室１１内のインクをカートリッジ外部に排出するための部位でもあるので、「インク排出部」と称することもできる。

図３（ａ）に示されるように、液体収納容器１が装着部３３に装着される前の状態、即ち、液体収納容器１の未使用状態では、封止部材としての封止フィルム１８が管挿入口８を覆うように管挿入口８の周囲部分に取り付けられている。この封止フィルム１８（以下、「管挿入口封止フィルム」、「供給口封止フィルム」、または、「管受け口封止フィルム」ともいう）は、物流時等のカートリッジ使用前におけるインク漏れを防止するインク漏れ防止手段として機能する。封止フィルム１８は、液体収納容器１の装着の際、インク受け管により開封される。

次に、液体収納室の構成を中心に液体収納容器の内部構成について説明する。図２（ｂ）は、図２（ａ）の液体収納容器を分解した分解図である。筐体２は、上面２ａ、底面２ｂ、前面２ｃ、背面２ｄ及び左面２ｅを含む第１筐体部材４０と、右面２ｆを含む第２筐体部材４１とを含んで構成される。第２筐体部材４１は、第１筐体部材４０の開口を塞ぐ蓋部材として機能する。液体収納室１１は、第１筐体部材４０の内壁面と、この第１筐体部材４０の内壁縁に密着された可撓性部材１２（柔軟性のあるシート）と、によって構成される内部空間にインクを収納する部屋である。

シール部材ユニット２０は、第１筐体部材４０に設けられた管挿入路２２に嵌め込まれる部材である。シール部材ユニット２０は、一端に開閉可能なスリットが設けられ他端が開口している円筒状のシール部材１９と、シール部材１９の外周面と一体化された外装２１とで構成されている。シール部材ユニット２０が管挿入路２２に挿入されると、上記他端の開口が管挿入口８を構成することになる。

液体収納室１１の内部には、負圧発生部材としての負圧発生バネ１３と、第１筐体部材４０の内壁周よりも一回り小さい板部材１４とが配置される。負圧発生バネ１３の一端は第１筐体部材４０の左面２ｅ内壁に係合され、負圧発生バネ１３の他端は板部材１４に係合される。負圧発生バネ１３は、板部材１４を介して可撓性部材１２を液体収納室が拡張する方向に付勢することで、液体収納室内を一定の負圧の範囲に維持する。

外部へのインク供給によって液体収納室内のインクが減少すると、液体収納室１１内の負圧は著しく高まろうとするが、負圧発生バネ１３が縮み、それに伴い板部材１４が液体収納室１１の内容積を縮小する方向に移動することで負圧の著しい上昇を抑制する。

尚、液体収納室１１と第２筐体部材４１との間の空間（非インク収納空間）は、液体収納容器１の後壁に設けられた連通路及び大気開口を介して、液体収納容器１の外部と連通している。詳しくは、液体収納容器１の後壁には連蛇行状の溝が設けられており、この溝の一端は上記非インク収納空間に連通しており、且つ他端は大気開口に連通している。そして、この蛇行状の溝を覆うようにラベルが貼付されており、ラベルにより覆われた溝が上記非インク収納空間と大気開口とを連通する連通路として機能する。従って、板部材１４が液体収納室１１の内容積を縮小する方向に移動しようとすると、液体収納室１１と第２筐体部材４１との間の空間（非インク収納空間）には大気開口から連通路を介して大気が取り込まれる。

上記した板部材１４の移動が行われることで、インク供給が行われる。さらにインク消費が進み、液体収納室１１内の負圧がフィルタ１５のメニスカス力以上に達すると、前述したように大気連通路１６からフィルタ１５を通過して液体収納室１１内に空気が導入されることになる。これ以降は、インクが供給された分だけ大気連通路１６から大気が液体収納室内に導入されるので、液体収納室の負圧は一定範囲内に維持され、負圧が必要以上に高まることが抑制される。このように、インク供給の途中から大気が液体収納室内に入り込むようにすることで、液体収納室内のインクを十分に使うことができる。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態に係る液体収納容器について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は液体収納容器の断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ´における断面図である。

図４に示されるように、液体収納容器は、凸部１０１を有する。凸部１０１は、液体収納室１１から突出しており、液体収納室１１と連通している。凸部１０１には、泡が収納される。

図４では、凸部１０１は、液体（インク）が注入される際に、重力方向の上向きに突出するように形成されている。図４では、液体収納容器１にインクを注入する際、液体収納容器１を管挿入部８が上向きになるように置き、管挿入部８からインクを注入する。そうすると、注入時に残る泡が浮力によって凸部１０１に収容される。よって、凸部１０１は、重力方向の上向きに突出するように形成することが好ましい。また、泡を凸部１０１に収容する為には、凸部１０１を管挿入部８と実質的に平行な方向に突出するように形成することが好ましい。実質的に平行とは、例えば製造誤差によって僅かに平行でないとしても、平行であると解釈することを意味する。

液体収納室１１と凸部１０１とは、フィルムによって一体的に形成する。即ち、液体収納室１１と凸部１０１とは、同じフィルムから形成する。但し、液体収納室を形成するフィルムの厚みは、凸部を形成するフィルムの厚みよりも薄くする。この為に、液体収納室を形成する部分は成形し、凸部を形成する部分は成形しないことが好ましい。液体収納室のフィルム１０４を成形することで、フィルム１０４が延伸され、薄化する。この為、付勢部材である負圧発生バネ１３での変形が容易になり抵抗が減る。その結果、負圧発生バネ１３によって安定した負圧とインクの供給を提供することが可能となる。成形には、フィルムを温めた後、成形金型をフィルムに押し当て、金型側から吸引することで成形を行う真空成形や、温めたフィルムを型で押して成形する型押し成形等を用いることが好ましい。尚、フィルムを成形するとは、外力によりフィルムを引き伸ばし、引き伸ばした部分でフィルムの厚みを減少させることを意味する。

凸部１０１のフィルム１０４の厚みを相対的に厚くすることで、凸部１０１を平面で構成しやすくなる。また、成形しないと、凸部１０１を平面に近い形状で構成することがより容易になる。よって、この部分の容積を簡易に算出することができる。また、インク注入後に凸部１０１の液面を測定するだけで、精度良く泡量を算出することが可能となる。

以上の構成によれば、インク注入後に凸部１０１に泡１０３を集めることができ、精度良く泡量を測定、管理することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る液体収納容器について、図５を用いて説明する。図５（ａ）は液体収納容器の断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ´における断面図である。以下、第１の実施形態（図４）と異なる点を説明する。

図５に示す液体収納容器では、凸部１０１と液体収納室１１の境界に、壁１０２を形成している。壁１０２は、フィルム１０４で構成される面と同じ高さまで底面から伸びる壁である。この壁１０２を設けることで、インク注入時や負圧発生バネ１３による負圧で、凸部１０１を構成するフィルム１０４がたるむことを抑制することができる。その結果、凸部１０１の液面を測定するだけで、精度良く泡量を算出することが可能となる。

以上の構成によれば、インク注入後に凸部１０１に泡１０３を集めることができ、精度良く泡量を測定、管理することが可能となる。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る液体収納容器について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は液体収納容器の断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ´における断面図である。以下、第２の実施形態（図５）と異なる点を説明する。

図６に示す液体収納容器では、凸部１０１の内部に、突起１０５を形成している。突起１０５は、フィルム１０４で構成される面と同じ高さまで底面から伸びる突起である。この突起１０５を設けることで、液面と凸部の相対位置を簡単に読み取ることができる。その結果、凸部１０１に収容した泡１０３の容積を素早く算出することが可能となる。算出の点から、突起１０５の数は、２つ以上であることが好ましい。より好ましくは３つ以上である。

以上の構成によれば、インク注入後に凸部１０１に泡１０３を集めることができ、素早く、精度良く泡量を測定、管理することが可能となる。

Claims (8)

1. 液体をフィルムで形成された液体収納室に収納し、前記液体収納室が付勢部材によって付勢されている液体収納容器であって、
   前記液体収納室から突出した凸部であって、前記液体収納室と連通した凸部を有し、
   前記液体収納室と前記凸部とはフィルムで一体的に形成されており、前記液体収納室を形成するフィルムの厚みは、前記凸部を形成するフィルムの厚みよりも薄いことを特徴とする液体収納容器。
2. 前記フィルムのうち、前記液体収納室を形成する部分は成形されており、前記凸部を形成する部分は成形されていない請求項１に記載の液体収納容器。
3. 液体が注入される管挿入部を有し、前記管挿入部と前記凸部とは実質的に平行である請求項１または２に記載の液体収納容器。
4. 前記凸部に、液体を注入した際に発生する泡を収容する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体収納容器。
5. 前記凸部は、液体を注入する際に重力方向の上向きに突出するように形成する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の液体収納容器。
6. 前記凸部と前記液体収納室の境界に壁が形成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体収納容器。
7. 前記凸部の内部に突起が形成されている請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体収納容器。
8. 前記突起の数は２つ以上である請求項７に記載の液体収納容器。
   

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