JP2022095354A - Liquid tank and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は液体タンクの製造方法、及び液体タンクに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid tank and a liquid tank.
インクジェット記録装置として、液体タンク(インクタンク)が装着されるものが知られている。液体タンクは、タンク本体に蓋部材を接合することによって製造されることが多い。特許文献1には、タンク本体と蓋部材をそれぞれ治具で固定し、タンク本体と蓋部材を上下方向から当接させ、蓋部材に横振動を加え、当接面を溶着させることによって、蓋部材をタンク本体に接合する方法が開示されている。
As an inkjet recording device, a device equipped with a liquid tank (ink tank) is known. Liquid tanks are often manufactured by joining a lid member to the tank body. In
特許文献1に記載された方法によれば、蓋部材は溶着によってタンク本体に溶着される。しかし、蓋部材とタンク本体との接合面には微小な凹凸が存在しており、溶着によって微小な凹部を埋めることが困難な場合がある。微小な凹凸は微小リークの原因となり得るため、商品の信頼性の低下につながる。また、蓋部材をタンク本体に接合するのは液体タンクの製造工程の終盤であるため、この段階で微小リークが発生した液体タンクが製造されてしまうと、それらを使用できないため、コストアップにつながる。
According to the method described in
本発明は、微小リークの発生を抑えることが容易な液体タンクの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a liquid tank in which the generation of minute leaks can be easily suppressed.
本発明の液体タンクの製造方法は、液体が収容されたタンク本体の開口を取り囲む第1の面と、蓋部材の第2の面のいずれか一方の面から突き出す溶着リブを、他方の面に溶着することによって、蓋部材をタンク本体に接合することと、第1の面と第2の面のいずれか一方の面に設けられ溶着リブに沿って延びるシール部材を、他方の面に当接させ、溶融させ、硬化させることによって、第1の面と第2の面との間の空間を封止することと、を有する。 In the method for manufacturing a liquid tank of the present invention, a welding rib protruding from one of the first surface surrounding the opening of the tank body containing the liquid and the second surface of the lid member is formed on the other surface. By welding, the lid member is joined to the tank body, and the sealing member provided on one of the first surface and the second surface and extending along the welding rib abuts on the other surface. It has the ability to seal the space between the first and second surfaces by allowing, melting and curing.
本発明によれば、微小リークの発生を抑えることが容易な液体タンクの製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a liquid tank in which it is easy to suppress the generation of minute leaks.
以下、図面を参照して本発明の液体タンクとその製造方法について説明する。以下の実施形態では、インクジェットプリンタに装着されるインクタンクについて説明するが、液体はインクに限定されない。すなわち、本発明は、液体吐出装置から吐出される液体を収容する液体タンクと、その製造方法に関するものである。また、本発明は、液体が収容されるタンク本体に蓋部材を接合することで形成される液体タンクと、その製造方法に広く適用可能である。 Hereinafter, the liquid tank of the present invention and a method for manufacturing the same will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the ink tank mounted on the inkjet printer will be described, but the liquid is not limited to the ink. That is, the present invention relates to a liquid tank for accommodating a liquid discharged from a liquid discharge device and a method for manufacturing the same. Further, the present invention is widely applicable to a liquid tank formed by joining a lid member to a tank body in which a liquid is stored, and a method for manufacturing the same.
以下に述べる実施形態では、液体タンクは記録ヘッドと一体化されて、記録用カートリッジを構成している。記録用カートリッジはインクが無くなると全体が交換される。しかし、大容量のインク収容容器を別途設け、そこから液体タンクにインクを補充するようにしてもよい。記録ヘッドは液体タンクと独立して設けてもよい。この場合、液体タンク内のインクが無くなったとき、記録ヘッドは交換せずに、液体タンクのみを交換する。本発明はいずれのタイプの液体タンクにも適用することができる。 In the embodiments described below, the liquid tank is integrated with the recording head to form a recording cartridge. The entire recording cartridge is replaced when the ink runs out. However, a large-capacity ink container may be provided separately, from which the liquid tank may be refilled with ink. The recording head may be provided independently of the liquid tank. In this case, when the ink in the liquid tank runs out, the recording head is not replaced, but only the liquid tank is replaced. The present invention can be applied to any type of liquid tank.
(第1の実施形態)
図1(a)は、記録素子基板3の側からみた記録用カートリッジ1の斜視図を、図1(b)は、蓋部材7の側からみた記録用カートリッジ1の斜視図を示す。図1(c)は、記録素子基板3と電気配線部材4とタンク本体5の分解斜視図を、図1(d)は、液体タンク2の分解斜視図を示す。記録用カートリッジ1は、インクを収容する液体タンク2と、インクを吐出するための記録素子基板3と、記録素子基板3に記録のための信号等を送る電気配線部材4と、を有している。液体タンク2は、インクを収容するタンク本体(筐体)5と、タンク本体5に収容されインクを保持するインク吸収体6と、蓋部材7とを有している。タンク本体5と蓋部材7は樹脂で形成されている。タンク本体5は、上部が開口8とされた箱形の形状を有している。図1(d)において、タンク本体5にインク吸収体6を挿入し、インクを注入した後、蓋部材7をタンク本体5に接合することで、液体タンク2が完成する。
(First Embodiment)
FIG. 1A shows a perspective view of the
次に、蓋部材7をタンク本体5に接合する方法について説明する。図2、3は液体タンク2の製造方法、具体的には蓋部材7をタンク本体5に接合する工程を概念的に示している。図3は蓋部材7とタンク本体5の接合部の付近を拡大して示している。図2(a)、図3(a)は蓋部材7の接合前の状態を、図2(b)、図3(b)、図3(c)は蓋部材7の接合中の状態を、図2(c)は蓋部材7の接合後の状態を示す。図3(d)は図3(b)のA部拡大図を、図3(e)は比較例の図3(d)と同じ部位の拡大図を示す。図4は、溶着リブ9とシール部材10が形成された、蓋部材7の第2の面S2の平面図を示す。
Next, a method of joining the
まず、タンク本体5と蓋部材7の接合部の構成について説明する。タンク本体5は矩形の開口8を取り囲む第1の面S1を有している。第1の面S1は矩形の枠状の面である。蓋部材7は、第1の面S1と対向する第2の面S2を有している。第2の面S2は、第1の面S1及び開口8と対向する矩形の面であり、少なくとも蓋部材7のタンク本体5との接合時及び接合後は、第1の面S1と平行である。蓋部材7は溶着リブ9とシール部材10とを有する。溶着リブ9とシール部材10は、第2の面S2から突き出し、第2の面S2に沿って延びる突条体である。溶着リブ9とシール部材10は、タンク本体5の開口8の全周に沿って連続的に延びる、閉じた形状を有し、全体として矩形形状である。これによって、タンク本体5と蓋部材7の接合強度と蓋部材7のシール性を確保することができる。特に、蓋部材7のシール性を十分に確保するため、シール部材10をタンク本体5の開口8の全周に沿って連続的に設けることが好ましい。図4(a)に示すように、シール部材10は溶着リブ9の内側を、溶着リブ9に沿って平行に延びている。溶着リブ9はタンク本体5の第1の面S1と溶着されることで、蓋部材7とタンク本体5とを接合する。つまり、溶着リブ9は第1の面S1と第2の面S2との間に設けられ、蓋部材7をタンク本体5に接合する接合手段である。溶着リブ9は蓋部材7とタンク本体5とを一体化するものであり、溶着部は所定の接合強度を有している。溶着リブ9は所定の剛性を有するように、シール部材10より高い剛性(縦弾性係数)を有している。溶着リブ9は難燃性や量産性を考慮し、蓋部材7と同じ材料で、蓋部材7と一体成形することが好ましい。
First, the configuration of the joint portion between the
シール部材10は蓋部材7のシール性を向上させるために設けられている。シール部材10は0~30℃程度の常温では固相であるが、蓋部材7及び溶着リブ9より縦弾性係数の低い材料で形成されている。このため、シール部材10はタンク本体5に圧接した際に、変形して第1の面S1になじむことができる。また、シール部材10は、タンク本体5や蓋部材7よりも融点が低く(加熱すると溶けやすい)、溶融性に優れた材料で形成されている。さらに、シール部材10は耐薬品性に優れていることが好ましい。これらの条件を満たす材料としては熱可塑性エラストマーが好ましく、融点が160℃程度で耐薬品性に優れるオレフィン系の熱可塑性エラストマーがさらに好ましい。シール部材10の成形精度を確保するため、シール部材10は蓋部材7と同時に成形することが好ましい。シール部材10は塗布によって形成することもできる。
The sealing
蓋部材7をタンク本体5に接合するには、まず図2(a)に示すように、インクが充填されたタンク本体5を下側治具11に、蓋部材7を上側治具12に固定する。図3(a)に示すように、シール部材10は溶着リブ9よりも第2の面S2からの高さが高く形成される。次に、図2(b)に示すように、下側治具11を上昇させる。シール部材10は第1の面S1に当接する。さらに下側治具11を上昇させ、上向きの力をシール部材10に印加する。すると、図3(b)に示すように、シール部材10は変形しながら、第1の面S1に押し付けられる。続いて、溶着リブ9が第1の面S1に当接し、押し付けられる。このように、本実施形態では、溶着リブ9が、溶着リブ9と対向する第1の面S1に接触する前に、溶着リブ9よりも高いシール部材10が、シール部材10と対向する第1の面S1に接触する。これによって、次に述べる横振動が開始された直後からシール部材10に摩擦熱を与えることができる。
To join the
所定の上向き荷重が溶着リブ9とシール部材10に加わると、図2(b)に示すように、上側治具12を横振動させる。これによって、図3(c)に示すように、蓋部材7がタンク本体5に対して横方向に振動する。このとき、上向き荷重は印加したままである。上述のように、溶着リブ9とシール部材10は、第1の面S1と当接し、第1の面S1に押し付けられている。このため、溶着リブ9及びシール部材10と第1の面S1との間に、横振動による摩擦熱が発生する。溶着リブ9は摩擦熱によって加熱溶融する。同様に、シール部材10も摩擦熱によって加熱溶融する。溶着リブ9は上向き荷重によって溶融し(削られ)、高さが徐々に減少していく。シール部材10は厚さ方向に圧縮され、横方向に広がっていく。溶着リブ9の溶け込み量が所望の量に達した時点で横振動を停止し、図2(c)に示すように、下側治具11を下降させる。その後、摩擦熱の発生が止まり、溶着リブ9とシール部材10は冷却硬化する。これによって、溶着リブ9がタンク本体5の第1の面S1に溶着する。また、シール部材10は第1の面S1と第2の面S2との間の空間を封止する。換言すれば、第1の面S1と第2の面S2との間に、第1の面S1と第2の面S2との間の空間を封止するシール部材10が設けられる。以上の工程で、接合工程が終了する。
When a predetermined upward load is applied to the
このように、横振動で発生する摩擦熱によりシール部材10を溶解させることで、図3(d)に示すように、溶解したシール部材10が第1の面S1の微細な凹部13に入り込む。上向き荷重が掛っているため、シール部材10はより確実に微細な凹部13に入り込む。シール部材10は、第2の面S2との接触面でも溶解するため、第2の面S2の微細な凹部もシール部材10で埋められる。このように、シール部材10は、第1の面S1と第2の面S2の凹凸に沿った形状を有するように設けられ、これによって蓋部材7のシール性が向上する。従って、微小リークの発生を抑え、信頼性の高い液体タンク2を提供することができる。また、蓋部材7の接合不良が生じにくくなるため、歩留まりが向上し液体タンク2の低コスト化につながる。特に、一体型のインクジェット記録用カートリッジ1の場合、微小リークによる接合不良が発生すると、液体タンク2だけではなく、記録ヘッドも共に廃却されることになるため、損失額が大きい。よって、本実施形態は、より高い歩留まりが求められる一体型のインクジェット記録用カートリッジにおいて特に大きな効果を奏する。図3(e)は、シール部材10の代わりに一般的なゴム製のOリング14を使用したときの、Oリング14と第1の面S1の近傍を示している。ゴム製品は熱によって硬化する特性があるため、第1の面S1の微細な凹部13を埋めるのは困難である。また、溶着リブ9を二重に配置することも考えられる。しかし、第1の面S1と第2の面S2の平行度を十分に確保する必要があるため、タンク本体5の製造公差を考慮するとシール性の改善は困難である。
By melting the
シール部材10を高くし過ぎると、溶着リブ9が所定の量だけ溶融するまでのシール部材10の溶融量が多くなり、プロセスに要する時間がかかる。従って、図3(a)に示す溶着リブ9とシール部材10の高さの差hは、溶着リブ9の溶融厚さ(溶着リブ9が摩擦で削られる厚さ)以下とすることが好ましい。高さの差hは、溶着リブ9の溶融厚さに応じて調整可能であることが好ましい。また、図3(a)に示す溶着リブ9とシール部材10の離間距離wは、溶着リブ9の溶融厚さ(上記と同じ)<シール部材10の圧接量+離間距離wの関係を満たすことが好ましい。これによって、シール部材10が溶着リブ9の溶着面に入り込むことを防止できる。シール部材10の圧接量とは、シール部材10をタンク本体の第1の面S1の凹凸形状になじませるための押し付け量(上下方向の変形量)を意味する。高さの差hと離間距離wは、溶着リブ9の溶融厚さに応じて調整可能であることが好ましい。
If the sealing
上述のように、本実施形態では、シール部材10は溶着リブ9の内側に配置されている(図4(a)参照)。内側にシール部材10を配置することでシール部材10の使用量が少なくてすみ、低コスト化につながる。しかし、図4(b)に示すように、シール部材10は溶着リブ9の外側に配置してもよい。溶着リブ9と第1の面S1の当接面に発生する溶着バリ(図3(b)のB部に発生する)が外側にはみ出すことが防止されるため、外観上の品質を向上させる効果がある。シール性に関しては、どちらのパターンでも同等の効果が得られる。
As described above, in the present embodiment, the sealing
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係る、蓋部材7の第2の面S2の平面図を示す。図5ではシール部材10の図示を省略しているが、図4に示すように、シール部材10は溶着リブ9の内側または外側に配置される。溶着リブ9は開口8の周囲を断続的に延びている。溶着リブ9は矩形の線に沿って設けられている。結果的に、矩形の線は、複数の溶着リブ9のそれぞれの中心を通って延在する線となる。溶着強度を確保するため、溶着リブ9の全長(複数の溶着リブ9の合計の長さ)は、上述の矩形の線の全長の60%以上であることが好ましい。矩形の線の一例を図5(a)に破線Lで示す。図5(a)に示す形態では、溶着リブ9が蓋部材7の長辺に沿って断続的に、短辺に沿って連続的に延びている。図5(b)に示す形態では、溶着リブ9が蓋部材7の長辺及び短辺に沿って断続的に延びている。図5(c)に示す形態では、溶着リブ9が蓋部材7の短辺に沿って連続的に延びており、さらにこの短辺に沿った部分の端部からこれと直交する方向に溶着リブ9が延びている。図5(d),(e)に示す形態では、溶着リブ9が蓋部材7の長辺及び短辺に沿って連続的に延びているが、各溶着リブ9は互いに分離されている。図5(d)に示す形態では、蓋部材7の長辺に沿った溶着リブ9が短辺に沿った溶着リブ9より長く、図5(e)に示す形態では、蓋部材7の長辺に沿った溶着リブ9が短辺に沿った溶着リブ9より短い。図5(f)に示す形態では、蓋部材7の長辺に沿った溶着リブ9だけが設けられている。これらの形態は、溶着強度の確保を前提に、溶着リブ9の厚さや高さに応じて選択することが好ましい。本実施形態によれば、溶着リブ9の材料の使用量が抑えられるため、低コスト化につながる。
(Second embodiment)
FIG. 5 shows a plan view of the second surface S2 of the
以上、いくつかの実施形態によって本発明を説明したが本発明はこれに限定されない。例えば、溶着リブ9とシール部材10のいずれかまたは双方はタンク本体5に設けてもよい。すなわち、溶着リブ9はタンク本体5の第1の面S1と、蓋部材7の第2の面S2のいずれか一方の面から突き出すように設けることができ、他方の面に溶着することによって、蓋部材7をタンク本体5に接合することができる。溶着リブ9に沿って延びるシール部材10も、第1の面S1と第2の面S2のいずれか一方の面に設け、他方の面に当接させ、溶融させ、硬化させることができ、それによって第1の面S1と第2の面S2との間の空間を封止することができる。
Although the present invention has been described above by some embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, either or both of the
5 タンク本体
7 蓋部材
9 溶着リブ
10 シール部材
S1 第1の面
S2 第2の面
5
Claims (16)
前記第1の面と前記第2の面のいずれか一方の面に設けられ前記溶着リブに沿って延びるシール部材を、他方の面に当接させ、溶融させ、硬化させることによって、前記第1の面と前記第2の面との間の空間を封止することと、
を有する、液体タンクの製造方法。 The lid member is attached to the lid member by welding a welding rib protruding from one of the first surface surrounding the opening of the tank body containing the liquid and the second surface of the lid member to the other surface. By joining to the tank body,
The first surface is formed by contacting, melting, and curing a sealing member provided on one of the first surface and the second surface and extending along the welding rib with the other surface. To seal the space between the surface of the surface and the second surface,
A method for manufacturing a liquid tank.
前記振動によって、前記溶着リブと、前記溶着リブと当接する前記第1または第2の面との間に、前記溶着リブを溶着させるための摩擦熱を発生させることと、
前記振動によって、前記シール部材と、前記シール部材と当接する前記第1または第2の面との間に、前記シール部材を溶融させるための摩擦熱を発生させることと、
を有する、請求項1から12のいずれか1項に記載の製造方法。 By vibrating the lid member laterally with respect to the tank body,
By the vibration, frictional heat for welding the welded rib is generated between the welded rib and the first or second surface in contact with the welded rib.
By the vibration, frictional heat for melting the seal member is generated between the seal member and the first or second surface in contact with the seal member.
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 12.
前記第1の面と前記第2の面との間に、前記第1の面と前記第2の面との間の空間を封止するシール部材を設けることと、を有し、
前記シール部材は、前記第1の面と前記第2の面の凹凸に沿った形状を有するように設けられる、液体タンクの製造方法。 The lid member is attached by a joining means provided between a first surface surrounding the opening of the tank body containing the liquid and a second surface of the lid member facing the first surface. To join to the tank body and
It is provided with a sealing member between the first surface and the second surface to seal the space between the first surface and the second surface.
A method for manufacturing a liquid tank, wherein the sealing member is provided so as to have a shape along the unevenness of the first surface and the second surface.
前記第1の面と対向する第2の面を有する蓋部材と、
前記第1の面と前記第2の面のいずれか一方の面から突き出し他方の面に溶着され、前記蓋部材を前記タンク本体に接合する溶着リブと、
前記第1の面と前記第2の面との間に設けられ、前記溶着リブに沿って延び、前記第1の面と前記第2の面との間の空間を封止するシール部材と、
を有する液体タンク。 A tank body having an opening and a first surface surrounding the opening and containing a liquid.
A lid member having a second surface facing the first surface, and
A welding rib that protrudes from one of the first surface and the second surface and is welded to the other surface to join the lid member to the tank body.
A sealing member provided between the first surface and the second surface, extending along the welding rib and sealing the space between the first surface and the second surface.
Liquid tank with.
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