(57)【要約】【課題】密閉不良となったインクカートリッジの蓋を付け替えて、正常なインクカートリッジに容易に再生することができる構造を提供する。【解決手段】インクタンク３と、インクタンク３の開口部を振動溶着で閉じるための蓋２１とを有するインクカートリッジである。インクタンク３の開口部３ａが開口した面に、蓋２１を溶着可能にする第１のダイレクタ１１、および、別の蓋２２を溶着可能にする第２のダイレクタ１２が設けられている。そして、インクタンク３の開口部に溶着された蓋２１の、第２のダイレクタ１２に対応する部分が、蓋２１の第１のダイレクタ１１と接合する面に対して凹んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを収容するための容器と、前記容器の一面に開いた開口部を溶着で閉じるための蓋とを有するインクカートリッジにおいて、
前記容器における前記開口部の外周部に、前記蓋を溶着するための第１のエネルギー・ダイレクターと第２のエネルギー・ダイレクターを有し、
前記外周部に前記蓋が前記第１のエネルギー・ダイレクターで溶着され、かつ、溶着された前記蓋と前記外周部の少なくとも一方が前記第２のエネルギー・ダイレクターと前記蓋とが対向する位置において、前記第２のエネルギー・ダイレクターを避ける形状であることを特徴とするインクカートリッジ。
【請求項２】
前記蓋の一方の面が、前記第１のエネルギー・ダイレクターと溶着される第１の溶着面であり、前記蓋の他方の面が、前記第２のエネルギー・ダイレクターで溶着される第２の溶着面で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。
【請求項３】
前記外周部が段差形状となっており、各段差部にそれぞれ第1のエネルギー・ダイレクターまたは第2のエネルギー・ダイレクターが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクカートリッジ。
【請求項４】
前記蓋の前記第２のエネルギー・ダイレクターに対応する部分が、前記蓋の前記第１のエネルギー・ダイレクターと接合する面に対して、凹んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のインクカートリッジ。
【請求項５】
前記第1のエネルギー・ダイレクターが、前記第２のエネルギー・ダイレクターに対して、前記容器の前記開口部側に設けられ、
前記蓋の、前記第1のエネルギー・ダイレクターに溶着される部分で囲まれる領域の面積が、前記第２のエネルギー・ダイレクターに溶着される部分で囲まれる領域の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のインクカートリッジ。
【請求項６】
前記第１のエネルギー・ダイレクターと溶着する第１の蓋と、前記第２のエネルギー・ダイレクターと溶着する第２の蓋が異なっていることを特徴とする請求項1または３または５に記載のインクカートリッジ。
【請求項７】
請求項６記載のインクカートリッジの製造方法であって、
前記蓋を外し、前記容器の前記開口部の外周部に設けられた前記第２のエネルギー・ダイレクターに別の蓋を溶着することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。
【請求項８】
請求項１から５のいずれかに記載のインクカートリッジの製造方法であって、
前記蓋を外し、前記容器の前記開口部の外周部に設けられた前記第２のエネルギー・ダイレクターに前記蓋の前記第２の溶着面を溶着することを特徴とするインクカートリッジの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクカートリッジおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、底面に記録素子基板が設けられた容器にインクを収容し蓋で閉じてなるインクカートリッジの製造工程には接着、熱カシメなどの様々な結合方法が用いられている。中でも、アルミやチタンなどで作られたホーンと冶具で樹脂同士を圧接させた状態で、ホーンを超音波振動させることで、樹脂同士の接触面に摩擦熱を発生させ相溶かした時点で冷却して結合させる超音波溶着が知られている。この超音波溶着は短時間で溶着が済むこと、高精度、高再現性、高気密性や溶着強度の高さから最もよく用いられている。樹脂成形品の接合部にエネルギー・ダイレクター（以下、ダイレクタと略す）と呼ばれる凸条部を設け、溶着が容易に出来るようにしている。
【０００３】
インクカートリッジの作製時においても、蓋に設けられたダイレクタと、固定されたインクタンクとを押圧接触させながら、記録素子基板のインク吐出口面に沿って蓋に振動を加える（横振動を加える）ことで両者を接合する方法が採られていた（特許文献１）。これは、蓋を記録素子基板のインク吐出口面に沿って振動させるという方法が、記録素子基板への損傷を与えずに高精度に組み付けられるということによる。
【０００４】
また、トナーやインク等の消耗品を容易に詰め替えることができるように、蓋（天板）を壊れやすくした構成もある（特許文献２）。蓋を壊してトナー室に開口を形成して、この開口からトナーは充填される。トナー充填後、蓋を壊して形成された開口にテープを接着してトナー室が密閉される。
【特許文献１】特開２００６−４４２３０号公報
【特許文献２】特開２００１−１２２３６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、以下のような課題がある。
【０００６】
インクカートリッジを大量生産する際に、蓋とインクタンクとを溶着で接合した部分が完全に密閉されていないカートリッジが、発生することがある。。その場合、インクタンク内のインクが密閉されていない部分を介して外部へ漏れてしまう可能性がある。。また、密閉されていないためインクの蒸発が通常よりも早くなり、インクの物性が変化しやすくなってしまう。。このような問題が生じてしまうと、大量生産を行うカートリッジでは、少ない不良発生率であっても、その不良数は非常に多くなってしまう。
【０００７】
一度、インクタンクに溶着した蓋を外すと、接合していた部分が凝集破壊して、インクタンク側の溶着面は凸凹な面になっている。そこに、もう一度、蓋を振動溶着しても強固な接合はできずに、上記の問題が再び生じる。また、この問題を回避するために凹凸な溶着面を平らな面に再加工するには、製造時間とコストがかかってしまう。
【０００８】
また、蓋を壊した後にその開口をテープで接着する方法は、本発明に係るインクカートリッジには不向きである。その理由は、蓋にはインクカートリッジを搭載するプリンタ本体と嵌合して固定するために必要なリブが設けられているため、テープでは代用できない。また、テープの場合、インクの蒸発が早くなってしまい、インクの物性が変ってしまう可能性がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、蓋とインクタンクとを溶着で接合した部分が完全に密閉されずに不良となったインクカートリッジの蓋を付け替えて、正常なインクカートリッジに容易に再生することができる構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一つの態様は、インクを収容するための容器と、前記容器の一面に開いた開口部を溶着で閉じるための蓋とを有するインクカートリッジにおいて、
前記容器における前記開口部の外周部に、前記蓋を溶着するための第１のエネルギー・ダイレクターと第２のエネルギー・ダイレクターを有し、
前記外周部に前記蓋が前記第１のエネルギー・ダイレクターで溶着され、かつ、溶着された前記蓋と前記外周部の少なくとも一方が前記第２のエネルギー・ダイレクターと前記蓋とが対向する位置において、前記第２のエネルギー・ダイレクターを避ける形状であるインクカートリッジとその製造方法を提供することにある。
【００１１】
このような特徴により、蓋と容器とを溶着で接合した部分が完全に密閉されずに不良となった場合、蓋を容器から外しても第２のダイレクタは潰れずにそのまま残っている。これにより、第２のダイレクタを利用して、蓋の反対側面あるいは別の蓋を容器に良好に溶着することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蓋とインクタンクとを溶着で接合した部分が完全に密閉されずに不良となったインクカートリッジの蓋を付け替え、良好に溶着できるので、正常なインクカートリッジに容易に再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
以下の各実施形態を適用できるインクカートリッジ１は、図６に示されるように、インクタンク３と、インクタンク３の一面である上面の開口部を閉じる蓋２と、蓋２に対面するインクタンク底面に組み付けられた記録素子基板４と、を備えたものである。インクタンク３は、インク成分の蒸発を抑えるためにガラス繊維を入れるなどのバリア性の高い樹脂材料を用いて形成された容器である。さらに、記録素子基板４は、インクタンク３内のインクを吐出させる為の部品である。
【００１５】
インクタンク３の内部には、繊維束を積層したインク吸収部材が、記録素子基板４と対向するインクタンク上面の開口部から挿入されている。インク吸収部材の挿入後、インクタンク３内のインク吸収部材の内部には所定のインクが注入され、インクタンク３の開口部を閉鎖する為に溶着により蓋２が結合される。溶着の方法は熱溶着、振動溶着、超音波溶着などいずれの方法でも構わない。例えば振動溶着の場合、溶着の振動方向は、開口部が開いたインクタンク上面と平行に振動させる横振動か、あるいは、それと垂直な方向に振動させる縦振動のどちらを選択しても良い。蓋２にはインクタンク３の内部を外気に連通する為の大気連通口と、インクジェットプリンタ本体と嵌合して固定するためのリブ５を備えている。
【００１６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１として、図６のＡ−Ａ断面でインクタンクと蓋の溶着の様子を示した概略図である。振動溶着を例にして以下説明する。
【００１７】
図１に示すように、インクタンク３における開口部３ａの周縁面（外周部）には、第１の蓋２１，第２の蓋２２との振動溶着を行う際のエネルギーを伝えるダイレクタ１１，１２を備える。第１のダイレクタ１１は、第２のダイレクタ１２を挟んで、タンクの開口部３ａに対して、より外側に位置している。両方のダイレクタ１１，１２は、幅０．５ｍｍ、高さ約０．５ｍｍで開口面より突出した断面三角形状をしている。
【００１８】
第１の蓋２１は、インクタンク３の開口部３ａが開けられた上面（以下、開口面と呼ぶ。）と略同一寸法で、第１のダイレクタ１１と溶着可能である。そして、第１の蓋２１が第１のダイレクタ１１と振動溶着されるときに第２のダイレクタ１２の部分を避けるように、蓋２1の、第２のダイレクタ１２に対応している部分が凹んでいる。凹み量は第２のダイレクタ１２の高さより大きい約０．６ｍｍに設定されている。この結果、図１（ｂ）に示すように、第１の蓋２１における第１のダイレクタ１１と接合する面をインクタンク３の開口面に溶着しても、第２のダイレクタ１２の先端が第１の蓋２１の面まで届かない。ここで、蓋２１とインクタンク３との接合部のエアーリーク検査を行い、基準を越えていなければ、そのインクカートリッジは良品となる。
【００１９】
しかし、第１の蓋２１とインクタンク３との溶着不良が発生した場合、インクタンク３から第１の蓋２１が外される。このとき、第１の蓋２１の、第２のダイレクタに対応する部分が凹んだ構成であるため、図１（ｃ）に示すように、第２のダイレクタ１２は潰れずにそのまま残っている。この状態のインクタンク３であれば、図１（ｄ）に示すように、第１の蓋２１とは別の蓋である第２の蓋２２を第２のダイレクタ１２と溶着させることが可能となり、再びインクタンク３と蓋２２との強固な接合を行うことができる。ここで第２の蓋２２は、インクタンク３の開口面に対向する面が、第２のダイレクタと接触し、溶着可能であるような面形状となっている。図1（ｄ）では平面形状になっているが、第2のダイレクタと対向する部分が凸状面になっていても構わない。
【００２０】
このように、本実施形態の構成によれば、第１の蓋２１を外して第２の蓋２２を溶着することができ、一度溶着不良となったインクカートリッジを正常なインクカートリッジにするための蓋の付け替え作業が、時間とコストをかけずに良好に行える。
【００２１】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２として、図６のＡ−Ａ断面でインクタンクと蓋の溶着の様子を示した概略図である。
【００２２】
上記実施形態１では、第１の蓋と第２の蓋を用いてインクカートリッジの再生作業を行う場合を説明したが、図２のように第１の溶着面２３とその反対側の第２の溶着面２４を持つ１つの蓋２で行っても良い。
【００２３】
蓋２の一方の面が、インクタンク３の開口面に溶着される第１の溶着面２３として使用されるが、第１の溶着面２３は、実施形態１で説明したように第２のダイレクタ１２に対応している部分が凹んでいる。そのため、第１の溶着面２３における第１のダイレクタ１１と接合する面をインクタンク３の開口面に溶着しても、第２のダイレクタ１２先端が第１の蓋２１の面まで届かない。つまり、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００２４】
ここで、蓋２とインクタンク３との接合部のエアーリーク検査を行い、蓋２とインクタンク３との溶着不良が発生していると判断した場合、インクタンク３から蓋２が外される。このとき、蓋２が上記した構成であるため、図１（ｃ）に示したように、第２のダイレクタ１２は潰れずにそのまま残っている。
【００２５】
本実施形態では、蓋２がインクタンク３の開口面と略同一寸法であり、蓋２の他方の面である第２の溶着面２４は、少なくとも第２のダイレクタ１２に対応する部分が平らになっている。そのため、図２（ｂ）に示すように、インクタンク３から外した蓋２をひっくり返して、第２の溶着面２４とインクタンク３とを第２のダイレクタ１２を介して溶着させることができる。
【００２６】
なお、図６に示したように、蓋２には、インクカートリッジとプリンタ本体との嵌合を可能にするためのリブ５が設けられていることがある。そのため、蓋２をひっくり返し溶着しても、プリンタ本体との嵌合が出来るように、本実施形態の蓋２には、第1の溶着面２３と第２の溶着面２４の両面にプリンタ本体との勘合するためのリブ５が設けられている。リブ５は、インクタンク３と第1の溶着面２３および第２の溶着面２４の溶着を妨げない位置にあれば、いずれの場所でも構わない。
【００２７】
さらに蓋の構成として、蓋と溶着されるインクタンクの第１のダイレクタ１１が、第２のダイレクタ１２よりも内側（タンクの開口部側）に位置していても良い。その場合の蓋は、例えば図３に示すような形状となる。つまり、図３で示すところの蓋２は、実施形態２と同じく1つの蓋をひっくり返し、2面を利用した構成になっている。図３において、インクタンク３と溶着される蓋２の第１の溶着面２３の面積は、第２のダイレクタ１２で囲まれる領域よりも小さい形状となっている。かつ蓋２の第２の溶着面２４の面積は、第２のダイレクタ１２で囲まれる領域よりも大となる形状とする。第１の溶着面２３と、第２の溶着面２４の面積をこのような構成にすることで、図３に示す一つの蓋２をひっくり返してインクタンクに溶着できる。
【００２８】
（実施形態３）
図４は、本発明の実施形態３として、図６のＡ−Ａ断面でインクタンクと蓋の溶着の様子を示した概略図である。
【００２９】
インクタンク３における開口部３ａの周縁面（外周部）には、図４に示すような２段の段差が設けられている。これらの各段差には、それぞれダイレクタ１１，１２が配置されている。つまり、インクタンク３の第１のダイレクタ１１が設けられた面と第２のダイレクタ１２が設けられた面の、第１の蓋２1に対する重力方向の高さが、異なっている。インクタンク開口部周縁面が段差形状になり、各段差部にそれぞれダイレクタが設けられている。
【００３０】
第２のダイレクタ１２が設けられた面は開口部３ａの周囲に環状に存在し、さらに、この外側に位置する段差のある面に、第１のダイレクタ１１が設けられた面が環状に存在する。つまり、第１のダイレクタ１１は、第２のダイレクタ１２よりも外側に位置している。
【００３１】
両方のダイレクタ１１，１２は、それぞれが設けられた面にて幅０．５ｍｍ、高さ約０．５ｍｍで突出した断面三角形状をしている。そして、ダイレクタ１１，１２の各々が設けられた面の段差が約０．６mmあり、第２のダイレクタ１２の先端が、第１のダイレクタ１１が設けられた面より低い位置関係にある。
【００３２】
第１の蓋２１は、インクタンク３の開口面と略同一寸法であるので、第１のダイレクタ１１が設けられた面に橋渡しされるように、第１のダイレクタ１１と溶着される。このとき、図４（ｂ）に示すように、第１の蓋２１における第１のダイレクタ１１と接合する面をインクタンク３に溶着しても、第２のダイレクタ１２先端が第１の蓋２１の面まで届かない。インクタンク３の開口部３ａの外周部が、段差によって、溶着された蓋２１に第２のダイレクタ１１が接しないように避ける形状になっているからである。ここで、蓋２１とインクタンク３との接合部のエアーリーク検査を行い、基準を越えていなければ、そのインクカートリッジは良品となる。
【００３３】
しかし、第１の蓋２１とインクタンク３との溶着不良が発生した場合、インクタンク３から第１の蓋２１が外される。このとき、インクタンク３における開口部３ａの周縁面が上記した構成（開口部の周縁面が段差形状になり、各段差部にそれぞれダイレクタが設けられている。）であるため、図４（ｃ）に示すように、第２のダイレクタ１２は潰れずにそのまま残っている。この状態のインクタンク３であれば、図４（ｄ）に示すように、第１の蓋２１とは別の蓋である第２の蓋２２を第２のダイレクタ１２と溶着させることが可能となる。よって再びインクタンク３と蓋２との強固な接合を行うことができる。なお、第２の蓋２２は、第１のダイレクタ１１が設けられた面と干渉せず、かつ、第２のダイレクタ１２が設けられた環状の面に収まるような寸法のものでなければならない。
【００３４】
このように、本実施形態の構成によれば、第１の蓋２１を外して第２の蓋２２を溶着することができ、一度溶着不良となったインクカートリッジを正常なインクカートリッジに再生するための蓋の付け替え作業が、時間とコストをかけずに良好に行える。
【００３５】
（実施形態４）
図５は、本発明の実施形態４として、図６のＡ−Ａ断面でインクタンクと蓋の超音波溶着の様子を示した概略図である。
【００３６】
上記実施形態３では、第１の蓋と第２の蓋を用いてインクカートリッジの再生作業を行う場合を説明したが、図５のように第１の溶着面２３とその反対側の第２の溶着面２４を持つ１つの蓋２で行っても良い。
【００３７】
上記実施形態３と同様、インクタンク３における開口部３ａの周囲に、第２のダイレクタ１２が設けられた面が環状に存在し、さらに、この外側に、第１のダイレクタ１１が設けられた面が環状に存在する。その上、第１のダイレクタ１１が設けられた面が、第２のダイレクタ１２が設けられた面よりも重力方向において高い位置に形成され、第２のダイレクタ１２の先端が、第１のダイレクタ１１が設けられた面より低い位置関係にある。第１のダイレクタと第２のダイレクタの位置が、重力方向において異なっている。
【００３８】
本実施形態では、インクタンク３の開口面に溶着させる蓋２の一方の面である第１の溶着面２３が、実施形態３で説明したようにインクタンク３の開口面と略同一寸法を持つ。第１の溶着面２３は、第１のダイレクタ１１が設けられた、第２のダイレクタ１２の先端よりも高い面に橋渡しされるように、第１のダイレクタ１１と溶着される。このとき、図５（ａ）に示すように、第１の蓋２１における第１のダイレクタ１１と接合する面をインクタンク３に溶着しても、第２のダイレクタ１２先端が蓋２の面まで届かない。つまり、実施形態３と同様の効果が得られる。
【００３９】
ここで、蓋２とインクタンク３との接合部のエアーリーク検査を行い、蓋２とインクタンク３との溶着不良が発生していると判断した場合、インクタンク３から蓋２が外される。このとき、インクタンク３における開口部３ａの周縁面が上記した構成であるため、図４（ｃ）に示したように、第２のダイレクタ１２は潰れずにそのまま残っている。
【００４０】
ここで、蓋２の他方の面にある第２の溶着面２４は、蓋２の、第１のダイレクタ１１と対応する面よりも高く位置し、かつ、第２のダイレクタ１２が設けられた環状の面内に収まるような寸法となっている。つまり、第２の溶着面２４は、溶着時に、第１のダイレクタ１１が設けられた面と干渉しない。そして、第２の溶着面２４は少なくとも第２のダイレクタ１２に対応する部分が平らである。そのため、図５（ｂ）に示すように、インクタンク３から外した蓋２をひっくり返して、第２の溶着面２４とインクタンク３とを第２のダイレクタ１２を介して溶着させることができる。
【００４１】
なお、図６に示したように、蓋２には、インクカートリッジとプリンタ本体との嵌合を可能にするためのリブ５が設けられていることがある。そのため、蓋２をひっくり返し溶着してもプリンタ本体との嵌合が出来るように、本実施形態の蓋２には、第1の溶着面２３と第２の溶着面２４の両面にプリンタ本体との勘合するためのリブ５が設けられている。勿論、リブ５は、インクタンク３と第1の溶着面２３および第２の溶着面２４の溶着を妨げないように設計する必要がある。
【００４２】
以上各実施形態を示して本発明を説明したが、本発明では、インク容器の開口部の外周部に少なくとも２つのエネルギー・ダイレクターを設ける。そして、その外周部と、外周部に第１のエネルギー・ダイレクターで振動溶着された蓋の少なくとも一方が、第２のエネルギー・ダイレクターを避ける形状となっていれば、本発明は上記の実施形態に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態１に適用されるインクカートリッジの断面図である。
【図２】本発明の実施形態２に適用されるインクカートリッジの断面図である。
【図３】本発明の実施形態２に適用されるインクカートリッジの断面図である。
【図４】本発明の実施形態３に適用されるインクカートリッジの断面図である。
【図５】本発明の実施形態４に適用されるインクカートリッジの断面図である。
【図６】本発明に適用されるインクカートリッジの模式的斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      インクカートリッジ
２      蓋
３      インクタンク
４      記録素子基板
１１      第１のダイレクタ
１２      第２のダイレクタ
２１      第１の蓋
２２      第２の蓋
２３      第１の溶着面
２４      第２の溶着面
【図１】
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【図２】
2009006597.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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