JP4882554B2 - 液体収容容器 - Google Patents

Description

本発明は、液体収容部と大気開放孔との間に空気室を介装した液体収容容器に関する。

インクジェットプリンタのキャリッジに着脱可能に装着して用いられるインクカートリッジ（液体収容容器）としては、そのインク室（液体収容部）の内圧を適切な状態に保持するために、インク室を外部に連通して大気開放する為の大気開放流路を備えたものが知られている。そして、この種の大気開放流路では、大気開放孔からのインク漏れを防止する工夫が必要とされる。

そこで、従来のインクカートリッジにおける大気開放流路の構成では、インク（液体）を収容するインク室と、蛇行状態に形成した連通路部分（ヘビ道）と、浸入したインクを貯留可能な空気室（インクトラップとも云う）と、インク室を外部に連通させて該インク室のインク消費に伴って外部の空気をインク室に導入するための大気開放孔とが順次配設されている（例えば、特許文献１参照）。

例えば図１０に示すように、従来のインクカートリッジにおける大気開放流路の空気室１は、図示しないインク室に連通している大気開放溝２の大気開放孔側の端２ａに連通している。空気室１は、ケース蓋（容器本体）３を表面３ａから直交する方向に掘り下げた所定深さの円筒状の凹部５で形成されており、上端開口がケース蓋３の表面３ａに露出している。この凹部５の円形下端面の中心には小径の連通口７が同軸状態に形成されており、この連通口７の下端が大気開放孔側のインクトラップ９に連通している。
ケース蓋３の表面３ａにおける凹部５が形成されている部分には、封止ラベル（封止部材）１１が貼り付けられている。これにより、凹部５は上端開口が封止され、空気室１として区画形成される。

この空気室１は、環境温度の変化等でインク室の空気が熱膨張し、この空気の熱膨張によってインク室のインクが図示しない大気開放孔へ向かって逆流するとき、インクが外部に漏洩することを防止するために設けられている。
そこで、毛細管引力により大気開放溝２の隅部を伝わって空気室１に溜まったインクは、連通口７に浸入しメニスカスを形成することで、インクトラップ９への浸入が阻止される。

特開２００５−２２３４０号公報

しかしながら、上述のように連通口７に形成されたメニスカスは、インクカートリッジの落下、着脱による衝撃や移動時の姿勢変化、キャリッジ動作による慣性力、インク室の空気膨張などによって簡単に壊れてしまう。
一方、メニスカス力を強力にするためには、連通口７の穴径を数１０μｍ以下にする必要があり、現実的ではない。

従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、容器本体に対する衝撃や慣性力、内外圧変化に対して強く、空気室に溜まった液体が大気流入側の連通口から流出する時間を遅延させることができる良好な液体収容容器を提供することにある。

本発明の上記目的は、容器本体内に設けられ液体を収容する液体収容部と、前記液体収容部に連通する液体供給部と、前記液体収容部内の液体の消費に伴って外部に開口した大気開放孔から大気を前記液体収容部に導入する大気開放流路と、前記大気開放流路の途中に設けられて該大気開放流路に浸入した液体を貯留可能な空気室と、を備えた液体収容容器であって、
前記空気室の大気流入側における連通口が、該空気室の内壁面から突出した突起の先端面に開口されていることを特徴とする液体収容容器により達成される。

上記構成の液体収容容器によれば、液体収容部の液体が空気室の大気流出側の連通口を通過して空気室に溜まっても、大気流入側の連通口に液体が到達するまでの時間は突起の高さ分遅くなる。
すなわち、大気流入側の連通口が鉛直方向を向いている容器放置状態では、空気室に流入した液体が突起の高さまで溜まった後、突起先端面に開口する大気流入側の連通口から流出する。これにより、大気流入側の連通口から液体が流出するまでの時間が遅延される。

また、容器本体の落下、着脱による衝撃や移動時の姿勢変化、キャリッジ動作による慣性力、液体収容部の空気膨張などによって簡単に壊れてしまう従来の連通口に形成されるメニスカスとは違い、空気室における大気流入側の連通口からの液体の漏れを安定的に阻止することができる。

尚、上記構成の液体収容容器において、前記空気室より大気開放孔側における前記大気開放流路の途中に、気体の通過を許容し液体の通過を許容しない気液分離膜が設けられていることが望ましい。
このような構成の液体収容容器によれば、気液分離膜によって液体の外部への漏洩を確実に防止することができる。更に、空気室からの液体の漏れが安定的に阻止されているので、気液分離膜は液体に接触して通気性能が悪化するまでの時間を稼ぐことができ、長期間にわたって安定した通気性能を維持することができる。

また、上記構成の液体収容容器において、前記気液分離膜より大気開放孔側における前記大気開放流路の途中に、蛇行状態に形成した連通路部分が設けられていることが望ましい。
このような構成の液体収容容器によれば、蛇行状態に形成した連通路部分によって液体の外部への漏洩を遅らせる効果が期待できると共に、気液分離膜と大気開放孔との間の空気流通を疎遠にする事で、液体の蒸発を少なくすることができる。
また、空気室からの液体の漏れを遅らせると共に、気液分離膜によって液体の外部への漏洩が確実に防止されているので、連通路部分に液体が入り込んで液体供給部に対する動圧を著しく変化させることもない。

また、上記構成の液体収容容器において、前記空気室が複数個設けられ、隣接する各空気室同士が連通されていることが望ましい。
このような構成の液体収容容器によれば、容器本体内の限られたスペースにおいても、液体を貯留する為の空気室全体の容積確保が容易になる。
また、それぞれの空気室の大気流入側における連通口が、各空気室の内壁面から突出した突起の先端面に開口されるので、最も大気流入側の連通口から液体が流出するまでの時間を更に遅延させることができる。更に、それぞれの連通口を適宜異なる方向へ開口させることによって、色々な容器放置姿勢への対応が可能となり、空気室からの液体の漏洩を確実に阻止することができる。

また、上記構成の液体収容容器において、前記空気室の大気流出側における連通口が、該空気室の内壁面と同一平面上に開口されていることが望ましい。
このような構成の液体収容容器によれば、空気室における大気流入側の連通口が液体を流出させ難いトラップ構造となっているのに対し、大気流出側の連通口は液体の浸入が容易な構造となる。そこで、空気室に溜まった液体は、浸入の容易な大気流出側の連通口を通過して再び液体収容部へ回収され易くなる。

また、上記構成の液体収容容器において、前記突起の先端面と前記突起の側面とが交わるエッジ部は、断面が角になっていることが望ましい。
このような構成の液体収容容器によれば、突起が鉛直方向を向いている容器放置状態では、表面張力により突起の側面を上方へ這い上がった液体が、エッジ部の角によって突起の先端面への回り込みを阻止される。そこで、空気室に液体が溜まっても、突起の突出高さまでは液体が大気流入側の連通口に浸入することはない。尚、断面が角とは、突起の先端面と側面とが交わるエッジ部にＲや面取りの無い事である。

また、上記構成の液体収容容器において、前記突起の突出高さは、前記液体によるメニスカスが対向内壁面との間に生じない間隙を残す高さとされることが望ましい。
このような構成の液体収容容器によれば、容器本体の落下、着脱による衝撃や移動時の姿勢変化、キャリッジ動作による慣性力等により空気室に溜まった液体が突起の先端面に接触しても、液体が毛細管引力によって対向内壁面との間隙にメニスカスを形成することがなく、先端面に開口する連通口へは液体が浸入し難くなる。

本発明に係る液体収容容器によれば、液体収容部の液体が空気室の大気流出側の連通口を通過して空気室に溜まっても、大気流入側の連通口に液体が到達するまでの時間を突起の高さ分遅くすることができる。
また、本発明に係る液体収容容器は、容器本体の落下、着脱による衝撃や移動時の姿勢変化、キャリッジ動作による慣性力、液体収容部の空気膨張などによって簡単に壊れてしまう従来の連通口に形成されるメニスカスとは違い、空気室における大気流入側の連通口からの液体の漏れを安定的に阻止することができる。
従って、容器本体に対する衝撃や慣性力、内外圧変化に対して強く、空気室に溜まった液体が大気流入側の連通口から流出する時間を遅延させることができる良好な液体収容容器を提供できる。

以下、添付図面に基づいて本発明に係る液体収容容器の好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係る液体収容容器の外観斜視図、図２は図１に示した液体収容容器を表面側から見た分解斜視図、図３は図１に示した液体収容容器を背面側から見た分解斜視図、図４は容器本体の内部を表面側から見た模式図、図５は図４のＡ−Ａ断面矢視図、図６は容器本体の内部を背面側から見た模式図、図７は大気開放流路の概念図、図８は大気流入側の連通口の拡大断面図、図９は大気流入側の連通口の変形例を表す拡大断面図である。

本実施形態に係るインクカートリッジ１００は、不図示のインクジェット式プリンタにおいて、液体噴射部である印刷ヘッドが搭載されたキャリッジ上のカートリッジ装着部に装着される液体収容容器である。
このインクカートリッジ１００は、図１乃至図３に示すように、容器本体２１内に設けられインク（液体）を収容するインク室（液体収容部）２３と、カートリッジ装着部側の印刷ヘッドに接続されるインク供給部（液体供給部）２５と、インク室２３に貯留したインクをインク供給部２５に誘導するインク誘導路２７と、インク室２３内のインクの消費に伴って外部に開口した大気開放孔２９から大気をインク室２３に導入する大気開放流路１０２と、大気開放流路１０２の途中に設けられて該大気開放流路１０２に浸入したインクを貯留可能な複数の空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、を備える大気開放タイプのインクカートリッジである。

更に、本実施形態の大気開放流路１０２は、空気室３１ｃと大気開放孔２９との間に設けられる通気フィルム（気液分離膜）３３ａを貼設した気液分離部３３と、気液分離部３３と大気開放孔２９との間に蛇行状態に形成した連通路部分であるヘビ道３５と、を備える。そこで、大気開放流路１０２は、インク室２３のインクの消費に伴って、大気開放孔２９、ヘビ道３５、気液分離部３３、空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃを順次通過させた大気をインク室２３へ導入する。

図２及び図３に示すように、一体成形された容器本体２１の表裏には、隔壁３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ・・・等に密接してフィルム（封止部材）３９ａ，３９ｂが貼着され、フィルム３９ａ，３９ｂは容器本体２１の表裏開放部を塞いでインク室２３、空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、インク誘導路２７等を区画形成する。また、フィルム３９ａに封止された容器本体２１の表面には、さらに蓋部材４１が係着される。

筒状に形成されたインク供給部２５は、内部に弁体４３が内設され、供給開口４５ａを有した供給蓋４５によって閉鎖される。
弁体４３はコイルバネ４７によって供給蓋４５側に付勢されることで、供給開口４５ａを閉鎖している。この供給蓋４５は、封止フィルム４９によって供給開口４５ａが封止されている。

なお、本実施形態のインクカートリッジ１００は、受圧板収容部６１、コイルバネ６３及び受圧板６５から成る圧力調整手段を有すると共に、キャリッジ上のカートリッジ装着部にインクカートリッジ１００を着脱するためのレバー５１や、インク消費量等を書き込むための記憶手段５３や、大気開放孔２９を塞ぐ剥離可能な封止フィルム５５を有している。

図２及び図３に示した容器本体２１に形成される大気開放流路１０２を模式的に表すと図４〜図６に示す通りとなる。
すなわち、インク室２３の連通口７１は、容器本体２１の背面側に設けた連通流路７２を介して表面側に設けた連通流路７３の連通口７５に通じ、連通流路７３は連通口７７を介して空気室３１ａに通じる。

空気室３１ａは連通口７９を介して背面側の空気室３１ｂに通じ、空気室３１ｂは連通口８１を介して表面側の連通流路８３に通じる。
連通流路８３は連通口８５を介して背面側の空気室３１ｃに通じ、空気室３１ｃは連通口８７を介して表面側の連通流路８９に通じる。
連通流路８９は連通口９１を介して背面側の連通流路９０に通じ、連通流路９０は表面側の連通流路９１を介して背面側の気液分離部３３に通じる。
そして、通気フィルム３３ａを備えた気液分離部３３はヘビ道３５に通じ、その末端で大気開放孔２９となって大気開放される。

このような大気開放流路１０２を更に概念的に表すと図７の通りとなる。ここで、例えば空気室３１ａ（空気室３１ｂ，３１ｃも同様）の大気流入側における連通口７９（連通口８１，８７も同様）は、図８に示すように、空気室３１ａの内壁面９３から突出した円柱状の突起９５の先端面９５ａに開口されている。尚、突起９５は円柱状に限るものではなく、先端面が内壁面から適宜離れていれば多角柱状、円錐状或いは多角錐状に形成することもできる。

このような構成のインクカートリッジ１００によれば、インク室２３のインクが空気室３１ａの大気流出側の連通口７７を通過して空気室３１ａに溜まっても、大気流入側の連通口７９にインクが到達するまでの時間は突起９５の高さ分遅くなる。
即ち、大気流入側の連通口７９が鉛直方向を向いている容器放置状態では、空気室３１ａに流入したインクが突起９５の高さｈまで溜まった後、突起９５の先端面９５ａに開口する大気流入側の連通口７９から流出する。これにより、大気流入側の連通口７９からインクが次の空気室３１ｂに流出するまでの時間が遅延される。

また、容器本体の落下やカートリッジ装着部への着脱による衝撃、移動時の姿勢変化やキャリッジ動作による慣性力、或いはインク室内の空気膨張などによって簡単に壊れてしまう従来のインクカートリッジの連通口７に形成されるメニスカス（図１０参照）とは違い、本実施形態のインクカートリッジ１００は空気室３１ａにおける大気流入側の連通口７９からの液体の漏れを安定的に阻止することができる。

更に、本実施形態のインクカートリッジ１００に係る大気開放流路１０２においては、複数個の空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃが設けられ、隣接する各空気室同士が連通口７９，８０及び連通流路８３により連通されている。
そこで、容器本体２１内の限られたスペースにおいても、インクを貯留する為の空気室全体の容積確保が容易になる。

また、それぞれの空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃの大気流入側における連通口７９，８１，８７が、各空気室の内壁面から突出した突起（例えば、図８の突起９５参照）の先端面に開口されている。
そこで、最も大気流入側の連通口８７からインクが流出するまでの時間を更に遅延させることができる。

更に、それぞれの連通口７９，８１，８７を適宜異なる方向へ開口させることによって、色々な容器放置姿勢への対応が可能となり、空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃからのインクの漏洩を確実に阻止することができる。
例えば、本実施形態のインクカートリッジ１００のように、容器本体２１が偏平な略直方体に形成される薄型カートリッジの場合、ユーザーによって最も置かれる可能性が高い方向というのは、容器本体２１の広い面（表裏面の何れか）を下にした姿勢（すなわち、厚み方向を鉛直方向とする姿勢）であるので、容器本体２１内部の突起９５が鉛直方向を向く。そこで、容器本体２１の厚み方向に突起９５を突出させることで、インクのトラップ率を高くすることができる。

更に、それぞれの空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃの突起９５を互い違いの方向に突出させることで、インクカートリッジ１００の最も広い表裏面のどちらかが下になるように置かれた際には、何れかの空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃにおける突起９５が溜まったインクの液面から突出し、何れかの先端面９５ａの連通口７９，８５，８７がインク液面の上に配置されることとなる。これにより、インクのトラップ率を一律に高くすることができる（図５参照）。

また、本実施形態の大気開放流路１０２においては、空気室３１ａ（空気室３１ｂ，３１ｃも同様）の大気流出側の連通口７７（連通口８０，８５も同様）が、空気室３１ａ（３１ｂ，３１ｃ）の内壁面９７と同一平面上に開口されている（図８参照）。
そこで、空気室３１ａ（３１ｂ，３１ｃ）における大気流入側の連通口７９（８１，８７）がインクを流出させ難いトラップ構造となっているのに対し、大気流出側の連通口７７（８０，８５）はインクの浸入が容易な構造となり、空気室３１ａ（３１ｂ，３１ｃ）に溜まったインクは、浸入の容易な大気流出側の連通口７７（８０，８５）を通過して再びインク室２３へ回収され易くなる。

本実施形態のインクカートリッジ１００においては、図３及び図６に示すように、空気室３１ｃより大気開放孔２９側における大気開放流路１０２の途中に、空気の通過を許容しインクの通過を許容しない通気フィルム３３ａを備えた気液分離部３３が設けられ、気液分離部３３より大気開放孔２９側における大気開放流路１０２の途中に、蛇行状態に形成した連通路部分であるヘビ道３５が設けられている。
そこで、万が一空気室３１ｃからインクが漏れだしたとしても、通気フィルム３３ａによってインクのカートリッジ外部への漏洩を確実に防止することができる。また、ヘビ道３５によっても、インクのインクカートリッジ外部への漏洩を遅らせる効果が期待できると共に、通気フィルム３３ａと大気開放孔２９との間の空気流通を疎遠にする事で、インクの蒸発を少なくすることができる。
また、空気室からの液体の漏れを遅らせると共に、気液分離膜によって液体の外部への漏洩が確実に防止されているので、連通路部分に液体が入り込んで液体供給部に対する動圧を著しく変化させることもない。

更に、各空気室３１ａ（３１ｂ，３１ｃ）からのインクの漏れは、上述したように安定的に阻止されているので、通気フィルム３３ａはインクに接触して通気性能が悪化するまでの時間を稼ぐことができ、長期間にわたって安定した通気性能を維持することができる。
また、各空気室３１ａ（３１ｂ，３１ｃ）からのインクの漏れが安定的に阻止されると共に、通気フィルム３３ａによってインクのカートリッジ外部への漏洩が確実に防止されているので、へび道３５にインクが入り込んでインク供給部２５に対する動圧を著しく変化させることもない。

また、本実施形態のインクカートリッジ１００のように、容器本体２１が上下金型によって一体成形される場合、上下金型の型開き方向に突起９５の突出方向の軸線が平行とされる。これにより、軸線方向任意位置での直交断面形状が同一である突起９５は、上金型と下金型の型開き方向と軸線が一致する。そこで、容器本体２１を一体成形する際には、突起９５を成形する為のスライド金型が必要となることはなく、型抜き性も良好になるので、容器本体２１の製造を容易にできる。

また、図８に示すように、本実施形態のインクカートリッジ１００において、突起９５の先端面９５ａと側面９５ｂとが交わるエッジ部９５ｃは、断面が角になっている。即ち、突起９５の先端面９５ａと側面９５ｂとが交わるエッジ部９５ｃには、Ｒや面取りが施されていない。
そこで、突起９５が鉛直方向を向いている容器放置状態では、表面張力により突起９５の側面９５ｂを上方へ這い上がったインクが、エッジ部９５ｃの角によって突起９５の先端面９５ａへの回り込みを阻止される。従って、空気室３１ａにインクが溜まっても、突起９５の突出高さｈまではインクが大気流入側の連通口７９に浸入することはない。

更に、図９に示すように、突起９５の突出高さｈは、インクによるメニスカスが対向内壁面（フィルム３９ａや内壁面９７）との間に生じない間隙ｔを残す高さとすることもできる。
この場合、容器本体２１の落下やカートリッジ装着部への着脱による衝撃、移動時の姿勢変化やキャリッジ動作による慣性力等により空気室３１ａに溜まったインクが突起９５の先端面９５ａに接触しても、インクが毛細管引力によって対向内壁面であるフィルム３９ａとの間にメニスカスを形成することがなく、先端面９５ａに開口する連通口７９へはインクが浸入し難くなる。

したがって、上記のインクカートリッジ１００によれば、容器本体２１に対する衝撃や慣性力、内外圧変化に対して強く、空気室３１ａ，３１ｂ，３１ｃにそれぞれ溜まったインクが大気流入側の連通口７９，８１，８７から流出する時間を遅延させることができる良好なインクカートリッジを提供できる。
その結果、本実施形態のインクカートリッジ１００を用いたインクジェット式プリンタによれば、インク供給部２５に対する動圧変化が抑止され、高品質の印刷を維持し続けることができる。

図１は本発明に係る液体収容容器の外観斜視図である。 図１に示した液体収容容器を表面側から見た分解斜視図である。 図１に示した液体収容容器を背面側から見た分解斜視図である。 容器本体の内部を表面側から見た模式図である。 図４のＡ−Ａ断面矢視図である。 容器本体の内部を背面側から見た模式図である。 大気開放流路の概念図である。 大気流入側の連通口の拡大断面図である。 大気流入側の連通口の変形例を表す拡大断面図である。 従来の液体収容容器における大気流入側の連通口の拡大断面図である。

符号の説明

２１…容器本体、２３…インク室（液体収容部）、２５…インク供給部（液体供給部）、２９…大気開放孔、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…空気室、３３ａ…通気フィルム（気液分離膜）、３５…ヘビ道（蛇行状態に形成した連通路部分）、７７，８０，８５…空気室の大気流出側の連通口、７９，８１，８７…空気室の大気流入側の連通口、９３，９７…空気室の内壁面、９５…突起、９５ａ…先端面、９５ｂ…側面、９５ｃ…エッジ部、１００…インクカートリッジ(液体収容容器)

Claims (7)

1. 容器本体内に設けられ液体を収容する液体収容部と、前記液体収容部に連通する液体供給部と、前記液体収容部内の液体の消費に伴って外部に開口した大気開放孔から大気を前記液体収容部に導入する大気開放流路と、前記大気開放流路の途中に設けられて該大気開放流路に浸入した液体を貯留可能な空気室と、を備えた液体収容容器であって、
   前記容器本体の最も広い面である表裏面のいずれか一方の面を鉛直下方になるように置かれた場合に、前記空気室の大気流入側における連通口が、前記一方の面から他方の面に向かって鉛直方向に突出した突起の先端面に開口されていることを特徴とする液体収容容器。
   
   
2. 前記空気室より大気開放孔側における前記大気開放流路の途中に、気体の通過を許容し液体の通過を許容しない気液分離膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体収容容器。
3. 前記気液分離膜より大気開放孔側における前記大気開放流路の途中に、蛇行状態に形成した連通路部分が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の液体収容容器。
4. 前記空気室が複数個設けられ、隣接する各空気室同士が連通されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の液体収容容器。
5. 前記空気室の大気流出側における連通口が、該空気室の内壁面と同一平面上に開口されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の液体収容容器。
6. 前記突起の先端面と前記突起の側面とが交わるエッジ部は、断面が角になっていることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の液体収容容器。
7. 前記突起の突出高さは、前記液体によるメニスカスが対向内壁面との間に生じない間隙を残す高さとされることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の液体収容容器。

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