JP2009248427A - Ink tank, recording head, manufacturing method of ink tank, and manufacturing method of recording head - Google Patents
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Description
本発明は、インクを収容可能なインクタンク、インクタンク一体の記録ヘッド、および、それらの製造方法に関するものである。 The present invention relates to an ink tank capable of containing ink, a recording head integrated with an ink tank, and a method of manufacturing the same.
インクジェット方式による記録技術は、ランニングコストが安く、静かな記録方法として注目されている。インクジェット記録装置には、インクを吐出する記録ヘッドと、記録ヘッドにインクを供給するためのインクタンクと、が用いられる。記録ヘッドには、インクを吐出可能なノズルが形成された記録チップが備えられている。 The ink jet recording technique is attracting attention as a quiet recording method with a low running cost. An ink jet recording apparatus uses a recording head for ejecting ink and an ink tank for supplying ink to the recording head. The recording head is provided with a recording chip on which nozzles that can eject ink are formed.
市場には、記録ヘッドとインクタンクとが一体に構成されたインクジェットカートリッジ(インクタンク一体の記録ヘッド)と、それらが別体に構成されたものがある。それらを別体に構成した場合には、インクタンク内のインクが無くなったときに、記録ヘッドは交換せずに、インクタンクのみを交換することができる。また、それらを一体に構成したインクジェットカートリッジの場合には、記録ヘッド部とインクタンク部とを接続するための部材を記録装置に備える必要がなく、記録装置の構造の大幅な簡略化が可能となり、そのコストダウンおよび小型化が容易となる。インクジェットカートリッジの場合には、その生産工程において不良が発生すると、インクタンク部だけではなく、記録ヘッド部も共に廃却されることになるため、損失額が大きくなる。よって、インクジェットカートリッジの場合には、より高い生産歩留まりが求められる。 In the market, there are an ink jet cartridge (recording head integrated with an ink tank) in which a recording head and an ink tank are integrated, and a cartridge in which they are configured separately. When they are configured separately, when the ink in the ink tank runs out, it is possible to replace only the ink tank without replacing the recording head. In addition, in the case of an ink jet cartridge in which they are integrally formed, it is not necessary to provide a member for connecting the recording head unit and the ink tank unit to the recording apparatus, and the structure of the recording apparatus can be greatly simplified. The cost and size can be easily reduced. In the case of an ink jet cartridge, if a defect occurs in the production process, not only the ink tank portion but also the recording head portion is discarded, resulting in a large loss. Therefore, in the case of an ink jet cartridge, a higher production yield is required.
特許文献1には、インクタンクを構成するインク容器と蓋とを振動溶着するための技術が開示されている。そのインク容器の底面には、記録ヘッドを構成する記録素子基板(記録チップ)が備えられている。したがって記録ヘッドは、インクタンクと一体のインクジェットカートリッジを構成する。記録素子基板に対して鉛直方向の振動を加えた場合には、その記録素子基板が破損するおそれがあるため、蓋の溶着時に加える振動の方向は、記録素子基板の延在方向、つまり、その表面に対して平行であることが好ましい。 Patent Document 1 discloses a technique for vibrating and welding an ink container and a lid constituting an ink tank. A recording element substrate (recording chip) constituting a recording head is provided on the bottom surface of the ink container. Therefore, the recording head constitutes an ink jet cartridge integrated with the ink tank. When vertical vibration is applied to the recording element substrate, the recording element substrate may be damaged. Therefore, the direction of vibration applied when the lid is welded is the extending direction of the recording element substrate, that is, the direction of the vibration. It is preferable to be parallel to the surface.
ここで、溶着面と平行な面において振動する振動溶着(以後、「横振動」と称す)について説明する。インク容器または蓋の溶着面には溶着リブが設けられており、蓋をインク容器側に押し付ける方向に圧力を加えながら横振動を加えることにより、その溶着リブが摩擦熱により溶解する。その溶着リブが所定の高さ分だけ溶けた時点にて、横振動を停止して、圧力を加えたまま所定の時間保持することにより、溶解した樹脂の部分が冷却・固化して、インク容器と蓋とが溶着される。しかし、このような横振動による振動溶着において、まれに溶着不良が発生する場合がある。その溶着不良のモードとしては、主に第1および第2の2つ不良モードがある。 Here, vibration welding (hereinafter referred to as “lateral vibration”) that vibrates in a plane parallel to the welding surface will be described. A welding rib is provided on the welding surface of the ink container or the lid, and the welding rib is melted by frictional heat by applying lateral vibration while applying pressure in a direction of pressing the lid against the ink container. When the welding rib is melted by a predetermined height, the lateral vibration is stopped and the pressure is applied and held for a predetermined time, so that the melted resin portion is cooled and solidified, and the ink container And the lid are welded together. However, in such vibration welding by lateral vibration, a welding failure may occur in rare cases. The welding failure modes mainly include the first and second failure modes.
第1の不良モードは、インク容器と蓋によって形成されるインク収容室からのインクのリークである。インク収容室に、細いPP繊維を積層させた多孔質部材から成る吸収体を挿入する場合には、インク収容室よりも数倍大きい吸収体が圧縮して挿入されることになる。その吸収体を予め圧縮した形態に成形した場合には、物流コストを削減することができる。しかし、予め圧縮した形態の吸収体は、それを形成する繊維同士の結びつきが強くなるため、吸収体を変形させた場合の反発力も大きくなる。蓋の内側には、吸収体がインク収容室内で移動しないように、吸収体をある程度押圧する吸収体押さえリブが設けられている。蓋の振動溶着時における吸収体からの反発力は、予め圧縮した形態の吸収体は、予め圧縮されていない形態の吸収体に比べて大きくなる。吸収体の反発力が大きくなった場合には、溶解した溶着リブの樹脂が部分的に破壊されて、インク収納室の密閉性が損なわれるおそれがある。 The first failure mode is ink leakage from the ink storage chamber formed by the ink container and the lid. When an absorbent body made of a porous member in which thin PP fibers are laminated is inserted into the ink storage chamber, an absorbent body several times larger than the ink storage chamber is compressed and inserted. When the absorber is molded into a pre-compressed form, the distribution cost can be reduced. However, since the absorbent body in a pre-compressed form has a strong connection between the fibers forming the absorbent body, the repulsive force when the absorbent body is deformed also increases. Inside the lid, an absorber pressing rib that presses the absorber to some extent is provided so that the absorber does not move in the ink containing chamber. The repulsive force from the absorber at the time of vibration welding of the lid is larger in the pre-compressed absorber than in the non-compressed absorber. When the repulsive force of the absorber increases, the melted resin of the weld rib may be partially destroyed, and the airtightness of the ink storage chamber may be impaired.
第2の不良モードは、振動溶着時に溶解した樹脂のインク容器の外側へのはみ出しである。このような樹脂のはみ出しにより溶着バリが生じた場合には、インクタンクの外観が損なわれたり、インクタンクをインクジェット記録装置に装着する際に干渉して装着不良を招くおそれがある。 The second failure mode is the protrusion of the resin dissolved during vibration welding to the outside of the ink container. When welding burrs are generated due to such protrusion of the resin, the appearance of the ink tank may be impaired, or interference may occur when the ink tank is mounted on the ink jet recording apparatus, resulting in mounting failure.
特許文献2には、インク容器と蓋との溶着時に発生する樹脂のはみ出しを防止するための構成が開示されている。具体的には、インク容器と蓋の対向部の一方側に溝が形成され、他方側には、その溝にはまり込むような凸部が形成されており、溶解した樹脂(溶着バリ)が溝内に溜まるようになっている。 Patent Document 2 discloses a configuration for preventing the resin from protruding when the ink container and the lid are welded. Specifically, a groove is formed on one side of the opposed portion of the ink container and the lid, and a convex portion is formed on the other side so as to fit into the groove, and dissolved resin (welding burr) is formed in the groove. It is designed to accumulate inside.
しかしながら、特許文献2のように、インク容器と蓋との対向部に互いにはまり合う溝と凸部を形成した場合には、振動溶着時に、それらの溝と凸部とが緩衝するおそれがある。そのため、それらの溝と凸部との関係から、振動溶着時の振動方向が規制されることがある。特に、特許文献1のインクタンク一体の記録ヘッドのように、振動溶着時の振動方向を記録素子基板の延在方向に設定する必要がある場合には、そのような要求に応えられなくなるおそれがある。仮に、振動方向が記録素子基板に対して垂直な方向に規制された場合には、記録素子基板の破損を招くおそれがある。したがって、インクタンク一体の記録ヘッドの高い生産歩留まりを確保することが難しかった。 However, as in Patent Document 2, in the case where grooves and projections that fit into each other are formed in the facing portion between the ink container and the lid, the grooves and projections may be buffered during vibration welding. Therefore, the vibration direction at the time of vibration welding may be regulated from the relationship between the grooves and the protrusions. In particular, when it is necessary to set the vibration direction at the time of vibration welding to the extending direction of the recording element substrate as in the recording head integrated with the ink tank of Patent Document 1, there is a possibility that such a request cannot be met. is there. If the vibration direction is restricted to a direction perpendicular to the recording element substrate, the recording element substrate may be damaged. Therefore, it has been difficult to ensure a high production yield of the ink tank integrated recording head.
本発明の目的は、振動方向に関して特別な制約を受けることなく、インク容器と蓋とを適確に振動溶着することができるインクタンク、インクタンク一体の記録ヘッド、および、それらの製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an ink tank capable of accurately vibrating and welding an ink container and a lid without any particular restriction on the vibration direction, a recording head integrated with an ink tank, and a method for manufacturing the same. There is to do.
本発明のインクタンクは、インクを収容可能なインク収容空間を形成するインク容器の開口縁部に、蓋が振動溶着されるインクタンクにおいて、前記インク容器の開口縁部と前記蓋との対向面部の一方に、前記振動溶着によって溶解される溶着リブと、当該溶着リブの近傍に位置する溝と、を設けたことを特徴とする。 The ink tank of the present invention is an ink tank in which a lid is vibration-welded to an opening edge of an ink container that forms an ink containing space capable of containing ink, and an opposed surface portion between the opening edge of the ink container and the lid One of them is provided with a welding rib to be melted by the vibration welding and a groove located in the vicinity of the welding rib.
本発明の記録ヘッドは、インクを収容可能なインク収容空間を形成するインク容器に、前記インク収容空間内のインクを吐出可能なノズルを備えた記録素子基板が取付けられ、前記インク容器の開口縁部に蓋が振動溶着される記録ヘッドにおいて、前記インク容器の開口縁部と前記蓋との対向面部の一方に、前記振動溶着によって溶解される溶着リブと、当該溶着リブの近傍に位置する溝と、を設けたことを特徴とする。 In the recording head of the present invention, a recording element substrate having a nozzle capable of discharging ink in the ink storage space is attached to an ink container forming an ink storage space capable of storing ink, and an opening edge of the ink container In a recording head in which a lid is vibration welded to a portion, a welding rib that is melted by the vibration welding and a groove that is located in the vicinity of the welding rib are formed on one of the facing surfaces of the opening edge of the ink container and the lid. And is provided.
本発明のインクタンクの製造方法は、インクを収容可能なインク収容空間を形成するインク容器の開口縁部に、蓋が振動溶着されるインクタンクの製造方法において、前記振動溶着時に、前記インク容器の開口縁部と前記蓋との対向面部の一方に設けた溶着リブを溶解させ、かつ前記溶着リブの溶解した部分の一部を、前記溶着リブの近傍に位置するように前記対向面部の一方に設けた溝内に入り込ませることを特徴とする。 According to another aspect of the invention, there is provided an ink tank manufacturing method in which a lid is vibration welded to an opening edge of an ink container forming an ink containing space capable of containing ink. One of the opposing surface portions so that the welding rib provided on one of the opposing surface portions of the opening edge portion of the lid and the lid is melted and a part of the melted portion of the welding rib is positioned in the vicinity of the welding rib It is characterized by being able to enter into a groove provided in.
本発明の記録ヘッドの製造方法は、インクを収容可能なインク収容空間を形成するインク容器に、前記インク収容空間内のインクを吐出可能なノズルを備えた記録素子基板が取付けられ、前記インク容器の開口縁部に蓋が振動溶着される記録ヘッドの製造方法において、前記振動溶着時に、前記インク容器の開口縁部と前記蓋との対向面部の一方に設けた溶着リブを溶解させ、かつ前記溶着リブの溶解した部分の一部を、前記溶着リブの近傍に位置するように前記対向面部の一方に設けた溝内に入り込ませることを特徴とする。 In the recording head manufacturing method of the present invention, a recording element substrate having a nozzle capable of discharging ink in the ink storage space is attached to an ink container forming an ink storage space capable of storing ink, and the ink container In the recording head manufacturing method in which the lid is vibration welded to the opening edge of the ink container, the welding rib provided on one of the facing surface portions of the opening edge of the ink container and the lid is melted during the vibration welding, and A part of the melted portion of the welding rib is inserted into a groove provided on one of the opposed surface portions so as to be positioned in the vicinity of the welding rib.
本発明によれば、インク容器の開口縁部と蓋との対向面部の一方に溶着リブと共に溝を設け、振動溶着時に、溶着リブを溶解させて、その一部を溝内に入り込ませることにより、溶着リブの溶解部分がはみ出ることによる溶着バリの発生を防止することができる。これにより、振動方向に関して特別な制約を受けることなく、インク容器と蓋とを確実に溶着して、インクタンクおよびインクタンク一体の記録ヘッドの生産歩留まりを高めることができる。 According to the present invention, by providing a groove together with the welding rib on one of the opening edge portion of the ink container and the lid, and dissolving the welding rib at the time of vibration welding, a part of the groove is inserted into the groove. Further, it is possible to prevent the occurrence of weld burrs due to the melted portion of the weld rib protruding. Accordingly, the ink container and the lid can be surely welded without being subjected to special restrictions regarding the vibration direction, and the production yield of the ink tank and the recording head integrated with the ink tank can be increased.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1から図6は、本発明の第1の実施形態を説明するための図である。
(First embodiment)
1 to 6 are views for explaining a first embodiment of the present invention.
図1は、本発明の記録ヘッドを用いることが可能なインクジェット記録装置の構成例を説明するための模式図である。本例の記録装置は、矢印Xの主走査方向における第1および第2の記録ヘッドH1,H2の往復移動(主走査)と、主走査方向と交差(本例の場合は直交)する矢印Yの副走査方向における記録媒体108の搬送(副走査)と、を繰り返す。記録ヘッドH1,H2は、主走査方向に移動しつつインクを吐出することにより、記録媒体108にインクのドットを形成して、文字や記号などの画像を記録する。本例の記録装置は、いわゆるシリアルスキャンタイプの記録装置である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration example of an ink jet recording apparatus that can use the recording head of the present invention. The recording apparatus of this example has an arrow Y that reciprocates (main scans) the first and second recording heads H1 and H2 in the main scanning direction indicated by an arrow X and intersects the main scanning direction (orthogonal in this example). The conveyance (sub scanning) of the
第1および第2の記録ヘッドH1,H2は、キャリッジ102に着脱可能に搭載される。キャリッジ102は、ガイドシャフト103に摺動自在に支持され、モータ104の駆動力により、ガイドシャフト103に沿って主走査方向に往復移動される。モータ104の駆動力は、プーリ105,106の間に掛け渡されたベルト107を介してキャリッジ102に伝達される。記録媒体108は、搬送ローラ109によって、第1および第2の記録ヘッドH1,H2における吐出口の形成面(吐出口面)と対向する記録位置を通って副走査方向に搬送される。搬送ローラ109は、モータ134によって回転駆動される。
The first and second recording heads H1 and H2 are detachably mounted on the
第1および第2の記録ヘッドH1,H2は、いわゆるカートリッジ方式の記録ヘッドであり、キャリッジ102に対して着脱可能である。また、これらの記録ヘッドH1,H2は、インクタンクと一体のインクジェットカートリッジを構成しており、インクタンク内のインクが消費されて無くなった場合には、交換することができる。第1の記録ヘッドH1のインクタンク内にはブラックインクが充填され、第2の記録ヘッドH2のインクタンク内には、複数のカラーインクが分けて充填されている。
The first and second recording heads H <b> 1 and H <b> 2 are so-called cartridge type recording heads, and are detachable from the
以下、第1の記録ヘッドH1を代表して、本例の記録ヘッドの構成を説明する。 Hereinafter, as a representative of the first recording head H1, the configuration of the recording head of this example will be described.
図2(a),(b)は、記録ヘッドH1を異なる方向から見た斜視図である。インク容器11は、インクを収容可能なインク収容空間を形成するものであり、その上側の開口部に蓋12が溶着されることによってインクタンクを構成する。そのインク容器11には、インクタンク内のインクを吐出するための記録素子基板20と、電気配線テープ14と、が備えられている。記録ヘッドH1がキャリッジ102に搭載されたときに、記録素子基板20が電気配線テープ14を介して記録装置側に電気的に接続される。
2A and 2B are perspective views of the recording head H1 as seen from different directions. The
図3(a)は、インク容器11、記録素子基板20、および電気配線テープ14の分解斜視図である。図3(b)は、インク容器11と蓋12の分解斜視図であり、インク容器11の内部にはフィルタ15とインク吸収体16が収容される。後述するように。蓋12には細口17と微細溝18が形成され、また蓋12の表面にはシール部材19が貼り付けられる。
FIG. 3A is an exploded perspective view of the
図4は、記録素子基板20の一部を破断した斜視図であり、同図中の下側部分がインク容器11側に取り付けられる。Si基板(シリコン基板)21には、長溝状のインク供給口21Aが貫通形成されており、そのインク供給口21Aの図4中の下側部分がインク容器11内に連通する。インク供給口21Aの両側には、電気熱変換素子(ヒータ)22がそれぞれ1列ずつ配列されている。プレート23には、それぞれの電気熱変換素子22に対応する吐出口23Aが形成されている。電気熱変換素子22および吐出口23Aを含めて「ノズル」ともいう。インク供給口21Aを通してインク容器11から供給されたインクは、電気熱変換素子22の発熱によって発泡され、その発泡エネルギーを利用して対応する吐出口23Aから吐出される。また基板21には、電気熱変換素子22を駆動するための電気信号などを供給するための電極部24が設けられている。
FIG. 4 is a perspective view in which a part of the
インク容器11は、例えば、樹脂材料により成形されている。その内部に備わるインク吸収体16(図3(b)参照)は、インクを保持して負圧を発生する。インク容器11は、このようなインク吸収体16を備えることにより、負圧を付与したインクを供給するインクタンクとして機能する。PP(ポリプロピレン)繊維により形成されるインク吸収体16は、インク容器11内におけるインク吸収体16の収容室よりも少し大きめの直方体に予め圧縮されている。そのインク吸収体16は、さらに圧縮されてインク容器11内に挿入される。インク吸収体16を予め圧縮する割合を高くすればするほど、インク吸収体の物流コストを小さくすることができる。しかし、予め圧縮する割合を高くした場合には、PP繊維同士の結合が強くなるため、それが押されたときの反発力は大きくなる。
For example, the
フィルタ15(図3(b)参照)は、例えば、SUS金属繊維を焼結したフィルタであり、記録素子基板20内へのゴミの進入を防ぐために、記録素子基板20とインク吸収体16との間のインク流路中に溶着により取り付けられている。そのインク流路とインク供給口21Aとが連通するように、インク容器11に対して記録素子基板20が精度よく接着固定される。また、インク容器11における記録素子基板20の周囲の平面には、電気配線テープ14の裏面が接着固定される。記録素子基板20と電気配線テープ14との電気的な接続部分は、封止されることにより、インクによる腐食や外的衝撃から保護されている。電気配線テープ14の未接着部分は、折り曲げられてから、インク容器11の側面、つまり記録素子基板20の接着面に対してほぼ垂直な側面に、熱カシメもしくは接着等によって固定される。
The filter 15 (see FIG. 3B) is, for example, a filter obtained by sintering SUS metal fibers. In order to prevent dust from entering the
蓋19は、インク容器11の上部開口部に振動溶着されることにより、インク容器11の内部を密閉する。蓋19には、インク容器11内の変動圧力を逃がすための細口17と、それに連通する微細溝18が形成されている。さらに、微細溝18の一端部を残して、微細溝18のほとんどと細口17がシール部材19によって覆われている。細口17は、微細溝18とシール部材19との間に形成される連通路と共に、インク容器11の内部と外部との間を連通する大気連通口を形成する。また蓋19には、記録ヘッドH1をキャリッジ102に固定するための係合部13が設けられている。
The
図5は、蓋12をインク容器11側から観た図、つまり蓋12を裏側から観た斜視図である。
FIG. 5 is a view of the
インク容器11の上側開口部に振動溶着される蓋12の内面には、その振動溶着により溶解・固化する溶着リブ31が四角枠状に形成されている。また、溶着リブ31の外周に沿って、溝32が形成されている。つまり、環状の溶着リブ31の外側に隣接するように、環状の溝32が形成されている。蓋12の内側には、吸収体16が動かないように、それをある程度押すための押圧リブが形成されている。本例の場合は、その押圧リブとして、比較的長いリブ33A、比較的短いリブ33B、およびT字状のリブ33Cが形成されている。また本例において、溶着リブ31は、幅が0.7mm、高さが0.8mmであり、また溝32は、幅が0.6mm、深さが0.3mmである。
On the inner surface of the
図6(a),(b)は、蓋12とインク容器11とを振動溶着するときの様子の説明図である。図6(a)は振動溶着前の状態を示し、図6(b)は振動溶着後の状態を示す。振動溶着の際には、図6(a)のように、蓋12をインク容器11側に押し付けるように、つまり蓋12の溶着リブ31をインク容器11の開口縁部34に押し付けるように、蓋12を矢印A方向に押しながら、蓋12に矢印S方向に振動を加える。矢印S方向の振動は、蓋12とインク容器11との溶着面に対して平行な面内における横振動である。また矢印Sの振動方向は、記録素子基板20の延在方向、つまり、その表面に対して平行である。このような横振動を加えることにより、図6(b)中の31Aのように溶着リブ31が摩擦熱により溶解し、その溶解部分31Aの一部が溝32内に入り込む。所定の高さ分hの溶着リブ31が溶解した時点にて横振動を停止させ、矢印A方向の圧力を加えたまま所定時間保持する。これにより、溶着リブ31の溶解部分31Aが冷却・固化して、インク容器11と蓋12とが溶着される。
FIGS. 6A and 6B are explanatory views of the state when the
溶着リブ31の溶解に伴って、蓋12とインク容器11との対向間隔は狭くなる。溶着リブ31の溶解部分31Aの一部は、そのように狭くなる対向間隔内に挟み込まれることなく、溝32内に入り込む。蓋12とインク容器11との対向間隔内に溶解部分31Aの全部が挟み込また場合には、その溶解部分31Aに、蓋12とインク容器11とを引き離す方向に作用する大きな反発力が発生するおそれがある。しかし本例のように、その溶解部分31Aの一部が溝32内に入り込むことにより、そのような反発力の発生は小さく抑えられる。また、溶解部分31Aの一部が溝32内に収容されるため、それが外側にはみ出ることを防止することができる。したがって、記録装置に対する記録ヘッドH1の装着時に、その装着を阻害するような干渉が生じるおそれがない。
As the
本例においては、横振動の振幅を1.2mm、周波数を300Hzとし、溶着リブ31の溶解高さhを0.5mmとし、溶着リブ31の溶解後の冷却時間を0.3secとした。溶着リブ31が0.5mmの高さ分だけ溶解するのに要した時間は、0.3secであった。
In this example, the amplitude of the transverse vibration was 1.2 mm, the frequency was 300 Hz, the melting height h of the
(比較例)
図10(a),(b)は、インク容器と蓋との振動溶着の比較例の説明図である。この比較例においては、蓋12に溝32が形成されていない。
(Comparative example)
10A and 10B are explanatory diagrams of comparative examples of vibration welding between the ink container and the lid. In this comparative example, the
図10(a)は振動溶着前の状態を示し、図10(b)は振動溶着後の状態を示す。振動溶着の際には、図10(a)のように、蓋12をインク容器11側に押し付けるように、つまり蓋12の溶着リブ31をインク容器11の開口縁部34に押し付けるように、蓋12を矢印A方向に押しながら、蓋12に矢印S方向に振動を加える。このような横振動を加えることにより、図10(b)中の31Aのように溶着リブ31が摩擦熱により溶解する。そして、所定の高さ分hの溶着リブ31が溶解した時点にて横振動を停止させ、矢印A方向の圧力を加えたまま所定時間保持する。これにより、溶着リブ31の溶解部分31Aが冷却・固化して、インク容器11と蓋12とが溶着される。
FIG. 10A shows a state before vibration welding, and FIG. 10B shows a state after vibration welding. At the time of vibration welding, as shown in FIG. 10A, the
横振動を加える振動溶着時には、図10(b)のように、溶着リブ31の溶解に伴って狭くなる蓋12とインク容器11との対向間隔K内に、溶着リブ31の溶解部分31Aが詰まってくる。溶解部分31Aは、その外側の冷却・固化が進行するため、対向間隔Kが狭まることに対する反発力、つまり蓋12とインク容器11とを引き離す方向に作用する反発力が大きく発生するおそれがある。その場合には、所定の高さh分だけ溶着リブ31が溶けるまでの時間が増加して、振動を加える時間が長くなり、その分、蓋12とインク容器11の溶着部に発生する熱量が増加する。その熱量の増加により、所定の冷却時間内に溶解部分31Aが固化できなくなり、インク吸収体16(図3参照)の反発力によって、溶着部に微細な隙間が発生するおそれがある。そのような微細な隙間が発生した場合には、インク容器11内に収容したインクが外部にリークするおそれがある。
At the time of vibration welding that applies lateral vibration, as shown in FIG. 10B, the melted
この比較例においては、振動の振幅を1.2mm、周波数を300Hzとし、溶着リブ31の溶解高さh0.7mmとし、冷却時間を0.3secとした。溶着リブ31が高さ0.5mm分だけ溶解するまでの時間は、1.8secであった。
In this comparative example, the vibration amplitude was 1.2 mm, the frequency was 300 Hz, the melting height h of the
図11(a),(b)は、インク容器と蓋との振動溶着の他の比較例の説明図である。この比較例においても、蓋12には溝32が形成されていない。図11(a)は振動溶着前の状態を示し、図11(b)は振動溶着後の状態を示す。
11A and 11B are explanatory diagrams of another comparative example of vibration welding between the ink container and the lid. Also in this comparative example, the
横振動を加える振動溶着時に、図10(b)のように、溶着リブ31の溶解に伴って狭くなる蓋12とインク容器11との対向間隔K内に、溶着リブ31の溶解部分31Aが収まりきらなくたった場合には、その溶解部分31Aの一部が外側にはみ出る。そのはみ出た溶解部分31Aの部分は、溶着バリとなる。
At the time of vibration welding for applying lateral vibration, as shown in FIG. 10B, the melted
(第2の実施形態)
第1の実施形態においては、溶着リブ31と溝32が蓋12側に設けられている。本実施形態においては、図7(a),(b)のように、インク容器11側に溶着リブ31と溝32を設けた。本実施形態においても同様の効果が得られる。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
図7(a)は振動溶着前の状態を示し、図7(b)は振動溶着後の状態を示す。振動溶着の際には、前述した実施形態と同様に、図7(a)のように蓋12をインク容器11側に押し付けながら、蓋12に矢印S方向の横振動を加える。このような横振動を加えることにより、図7(b)中の31Aのように溶着リブ31が摩擦熱により溶解し、その溶解部分31Aの一部が溝32内に入り込む。所定の高さ分hの溶着リブ31が溶解した時点にて横振動を停止させ、矢印A方向の圧力を加えたまま所定時間保持する。これにより、溶着リブ31の溶解部分31Aが冷却・固化して、インク容器11と蓋12とが溶着される。
FIG. 7A shows a state before vibration welding, and FIG. 7B shows a state after vibration welding. At the time of vibration welding, as in the above-described embodiment, lateral vibration in the direction of arrow S is applied to the
溶着リブ31の溶解部分31Aの一部は、前述した実施形態と同様に、蓋12とインク容器11との対向間隔内に挟み込まれることなく、溝32内に入り込む。このように、溶解部分31Aの一部が溝32内に入り込むことにより、蓋12とインク容器11とを引き離す方向に作用する反発力の発生が抑えられる。また、溶解部分31Aの一部が溝32内に収容されるため、それが外側にはみ出ることを防止することができる。したがって、記録装置に対する記録ヘッドH1の装着時に、その装着を阻害するような干渉が生じるおそれがない。
A part of the melted
本例においては、横振動の振幅を1.2mm、周波数を300Hzとし、溶着リブ31の溶解高さhを0.5mmとし、溶着リブ31の溶解後の冷却時間を0.3secとした。溶着リブ31が0.5mmの高さ分だけ溶解するのに要した時間は、0.3secであった。
In this example, the amplitude of the transverse vibration was 1.2 mm, the frequency was 300 Hz, the melting height h of the
(第3の実施形態)
前述した実施形態においては、溝32が溶着リブ31の全周にわたって設けられている。しかし、溝32を環状ではなく、環状の溶着リブ31に対して部分的に隣接するように設けてもよく、この場合にも同様の効果が得られる。
(Third embodiment)
In the above-described embodiment, the
溶着リブ31に対して部分的に隣接するように溝32を設ける場合には、例えば、図8(a),(b),(c),(d)のように、溶着リブ31と溝32を蓋12に形成することができる。
When the
図8(a)の場合には、振動溶着時における矢印Sの振動方向に対して直交する蓋12の2つの辺部分12Aのみに、溶着リブ31の外側に隣接する溝32が形成されている。つまり溝32は、矢印Sの振動方向と直交する方向に延在する溶着リブ31の部分の外側(溶着リブ31よりもインク収容空間から遠い位置)に設けられている。図8(b)の場合には、矢印Sの振動方向に沿う蓋12の2つの辺部分12Bのみに、溶着リブ31の外側に隣接する溝32が形成されている。つまり溝32は、矢印Sの振動方向に沿って延在する溶着リブ31の部分の外側(溶着リブ31よりもインク収容空間から遠い位置)に設けられている。
In the case of FIG. 8A, the
振動方向と直交方向に延在する辺部分12Aにおいては、一般に、振動溶着時に溶着バリがより広範囲に拡がる傾向がある。そのため辺部分12Aには、溶着バリによる反発力、つまり、蓋12とインク容器11とを引き離す方向に作用する反発力は、比較的小さい。一方、振動方向と平行に延在する辺部分12Bにおいては、辺部分12Aに比べて溶着バリはそれほど広い範囲には拡がらない。そのため、辺部分12Bには、溶着バリによる反発力が比較的大きい。したがって、図8(a)のように形成された溝32は、溶着バリの発生防止に関しての効果が大きく、反発力の低減に関しての効果は小さい。逆に、図8(b)のように形成された溝32は、溶着バリの発生防止に関して効果は小さく、反発力の低減に関しての効果は大きい。
In the
図8(c)の場合には、矢印Sの振動方向に対して直交する蓋12の2つの辺部分12Aの内の一方のみに、溶着リブ31の外側に隣接する溝32が形成されている。図8(d)の場合には、矢印Sの振動方向に沿う蓋12の2つの辺部分12Bの内の一方のみに、溶着リブ31の外側に隣接する溝32が形成されている。これらの図8(c),(d)の場合にでも、溝32は、それが設けられた部分において同様の効果を発揮することができる。
In the case of FIG. 8C, a
(第4の実施形態)
溝32は、溶着リブ31の内側、つまり溶着リブ31よりもインク収納空間側に設けてもよい。
(Fourth embodiment)
The
図9は、蓋12に対する溶着リブ31と溝32の形成例を示し、環状の溶着リブ31の内側に隣接するように環状の溝32が形成されている。つまり溝32は、溶着リブ31よりもインク収容空間から遠い位置に設けられている。このように、溶着リブ31によって囲まれるインク収納空間側に溝32を設けることにより、蓋12やインク容器12から離脱した溶着バリのインク容器12内への侵入を防止して、その溶着バリが及ぼす悪影響を回避することができる。
FIG. 9 shows an example of forming the
(他の実施形態)
本発明は、インクを収容可能なインク収容空間を形成するインク容器の開口縁部に、蓋が振動溶着される種々のインクタンク対して、広く適用することができる。したがって、インク収容空間内に収容されるインクの種類は特定されず、例えば、インク収容空間内に異なる色のインクを分けて収容してもよい。また本発明は、インク以外の液体(例えば、薬液など)を収容するための収納容器としても適用することができる。
(Other embodiments)
The present invention can be widely applied to various ink tanks in which a lid is vibration welded to an opening edge portion of an ink container that forms an ink containing space capable of containing ink. Therefore, the type of ink stored in the ink storage space is not specified. For example, different color inks may be stored separately in the ink storage space. The present invention can also be applied as a storage container for storing a liquid other than ink (for example, a chemical solution).
また本発明は、インクを収容可能なインク収容空間を形成するインク容器に、インク収容空間内のインクを吐出可能なノズルを備えた記録素子基板が取付けられ、インク容器の開口縁部に蓋が振動溶着される種々の記録ヘッドに対して、広く適用することができる。したがって、記録素子基板のノズルによって吐出するインクの種類は特定されず、例えば、記録素子基板に異なるインクを吐出するためのノズルを備えてもよい。また、インクを吐出するためのエネルギーを発生する吐出エネルギー発生素子としては、電気熱変換素子の他、ピエゾ素子などを用いることもできる。 According to the present invention, a recording element substrate having a nozzle capable of discharging ink in an ink storage space is attached to an ink container that forms an ink storage space that can store ink, and a lid is provided at an opening edge of the ink container. The present invention can be widely applied to various recording heads that are vibration welded. Accordingly, the type of ink ejected by the nozzles of the recording element substrate is not specified, and for example, a nozzle for ejecting different inks may be provided on the recording element substrate. Further, as an ejection energy generating element that generates energy for ejecting ink, a piezoelectric element or the like can be used in addition to the electrothermal conversion element.
また、インク容器の開口縁部と蓋との対向面部の一方に、振動溶着によって溶解される溶着リブと、その溶着リブの近傍に位置する溝と、を設ければよく、それらの溶着リブと溝の形状などは限定されない。要は、インク容器と蓋との振動溶着時に、溶解した溶着リブの一部を溝内に入り込ませることができればよい。そのため溝は、少なくとも、振動溶着時の振動方向に沿って延在する溶着リブの部分の近傍位置に設けてもよく、あるいは、少なくとも、振動溶着時の振動方向と直交する方向に延在する溶着リブの部分の近傍位置に設けてもよい。また溝は、少なくとも、溶着リブよりもインク収容空間に近い位置、または溶着リブよりもインク収容空間から遠い位置の一方に設けてもよい。例えば、前述した実施形態のように溶着リブを四角枠状に設けて、その溶着リブの外側の近傍位置または内側の近傍位置の一方に溝を設けてもよい。 In addition, a welding rib that is melted by vibration welding and a groove that is positioned in the vicinity of the welding rib may be provided on one of the opposed surface portions of the opening edge of the ink container and the lid. The shape of the groove is not limited. In short, it is only necessary that a part of the melted welding rib can enter the groove during vibration welding between the ink container and the lid. Therefore, the groove may be provided at least in the vicinity of the portion of the welding rib extending along the vibration direction during vibration welding, or at least the welding extending in a direction orthogonal to the vibration direction during vibration welding. You may provide in the vicinity position of the part of a rib. The groove may be provided at least one of a position closer to the ink storage space than the welding rib or a position farther from the ink storage space than the welding rib. For example, as in the above-described embodiment, the welding rib may be provided in a square frame shape, and the groove may be provided in one of a position near the outside or a position near the inside of the welding rib.
H1,H2 記録ヘッド
11 インク容器
12 蓋
20 記録素子基板
31 溶着リブ
31A 溶解部分
32 溝
34 開口縁部
H1,
Claims (13)
前記インク容器の開口縁部と前記蓋との対向面部の一方に、前記振動溶着によって溶解される溶着リブと、当該溶着リブの近傍に位置する溝と、を設けたことを特徴とするインクタンク。 In an ink tank in which a lid is vibration welded to an opening edge of an ink container that forms an ink containing space capable of containing ink,
An ink tank comprising: a welding rib that is melted by the vibration welding; and a groove that is positioned in the vicinity of the welding rib on one of the opposed surface portions of the opening edge of the ink container and the lid. .
前記溝は、少なくとも、前記溶着リブの外側の近傍位置または内側の近傍位置の一方に設ける
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のインクタンク。 The welding rib is provided in a square frame shape on one of the opposed surface portions along the opening edge of the ink container,
The ink tank according to any one of claims 1 to 4, wherein the groove is provided at least at one of a position near the outside or a position near the inside of the welding rib.
前記インク容器の開口縁部と前記蓋との対向面部の一方に、前記振動溶着によって溶解される溶着リブと、当該溶着リブの近傍に位置する溝と、を設けたことを特徴とする記録ヘッド。 A recording element substrate having a nozzle capable of discharging ink in the ink storage space is attached to an ink container forming an ink storage space capable of storing ink, and a lid is vibration welded to the opening edge of the ink container. In the recording head
A recording head characterized in that a welding rib to be melted by the vibration welding and a groove located in the vicinity of the welding rib are provided on one of the opposed surface portions of the opening edge of the ink container and the lid. .
前記溝は、少なくとも、前記溶着リブの外側の近傍位置または内側の近傍位置の一方に設ける
ことを特徴とする請求項6から9のいずれかに記載の記録ヘッド。 The welding rib is provided in a square frame shape on one of the opposed surface portions along the opening edge of the ink container,
The recording head according to claim 6, wherein the groove is provided at least at one of a position near the outside or a position near the inside of the welding rib.
前記振動溶着時に、前記インク容器の開口縁部と前記蓋との対向面部の一方に設けた溶着リブを溶解させ、かつ前記溶着リブの溶解した部分の一部を、前記溶着リブの近傍に位置するように前記対向面部の一方に設けた溝内に入り込ませる
ことを特徴とするインクタンクの製造方法。 In an ink tank manufacturing method in which a lid is vibration-welded to an opening edge of an ink container that forms an ink containing space capable of containing ink,
At the time of the vibration welding, the welding rib provided on one of the opening edge portion of the ink container and the facing surface portion of the lid is melted, and a part of the melted portion of the welding rib is positioned in the vicinity of the welding rib. An ink tank manufacturing method, wherein the ink tank is inserted into a groove provided on one of the opposing surface portions.
前記振動溶着時に、前記インク容器の開口縁部と前記蓋との対向面部の一方に設けた溶着リブを溶解させ、かつ前記溶着リブの溶解した部分の一部を、前記溶着リブの近傍に位置するように前記対向面部の一方に設けた溝内に入り込ませる
ことを特徴とする記録ヘッドの製造方法。 A recording element substrate having a nozzle capable of discharging ink in the ink storage space is attached to an ink container forming an ink storage space capable of storing ink, and a lid is vibration welded to the opening edge of the ink container. In the recording head manufacturing method,
At the time of the vibration welding, the welding rib provided on one of the opening edge portion of the ink container and the facing surface portion of the lid is melted, and a part of the melted portion of the welding rib is positioned in the vicinity of the welding rib. The recording head manufacturing method, wherein the recording head is inserted into a groove provided on one of the opposing surface portions.
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JP2008098326A JP2009248427A (en) | 2008-04-04 | 2008-04-04 | Ink tank, recording head, manufacturing method of ink tank, and manufacturing method of recording head |
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EP4446120A1 (en) | 2023-04-14 | 2024-10-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Cartridge and reusing method of cartridge |
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