JP4437409B2 - Filter unit - Google Patents
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Description
本発明は、液体が流れる流路中に配置され、例えばインクジェット記録装置におけるインク(液体)が流れる流路中に配置され、液体(インク)中に含まれる異物を除去するフィルターユニットに関する。 The present invention relates to a filter unit that is disposed in a flow path through which liquid flows, for example, is disposed in a flow path through which ink (liquid) in an ink jet recording apparatus flows, and removes foreign matters contained in the liquid (ink).
インクジェット記録装置は、インクジェットヘッドに設けられた複数のノズルから画像データに応じてインク滴を吐出し、吐出したインク滴を記録媒体に付着させることにより画像形成を行う。インクは、インク貯溜部から流路内を流れてインクジェットヘッドに供給される。 An ink jet recording apparatus forms an image by ejecting ink droplets from a plurality of nozzles provided in an ink jet head in accordance with image data and attaching the ejected ink droplets to a recording medium. Ink flows from the ink reservoir through the flow path and is supplied to the inkjet head.
このようなインクジェット記録装置では、インク中に異物が存在するとその異物がノズルに目詰まりし、ノズルからのインク滴の吐出性能が低下し、形成される画像の品質が低下する。 In such an ink jet recording apparatus, if foreign matter exists in the ink, the foreign matter is clogged in the nozzle, ink droplet ejection performance from the nozzle is lowered, and the quality of the formed image is lowered.
このため、ハウジング内にフィルターを収納したフィルターユニットを流路中に設置し、インク中に含まれている異物を除去することが行われている。フィルターユニットの構造としては、ハウジングを2部材で形成し、これらの2部材でフィルターを挟んで超音波溶着したものが知られている(例えば、特許文献1、2、3)。これらのフィルターユニットでは、ハウジング内にフィルターにより仕切られた2つの空間が形成され、一方の空間はインク貯溜部に接続され、他方の空間はインクジェットヘッドに接続される。
For this reason, a filter unit containing a filter in a housing is installed in the flow path to remove foreign substances contained in the ink. As a structure of the filter unit, there is known a structure in which a housing is formed by two members and a filter is sandwiched between these two members and ultrasonic welding is performed (for example,
樹脂などを超音波溶着すると、超音波溶着される部分が溶融してつぶれたときにバリが発生し、そのバリ又はそのバリの一部が脱落することによりゴミが発生するということが知られている。 It is known that when ultrasonically welding a resin or the like, burrs are generated when the ultrasonically welded portion is melted and crushed, and dust is generated by dropping the burrs or a part of the burrs. Yes.
特許文献1に開示された発明では、ハウジングを形成する2部材をフィルターを挟んで超音波溶着したときに、超音波溶着に伴って2部材から発生したゴミがハウジング内におけるインク貯溜部に接続される空間内とインクジェットヘッドに接続される空間内とに入り込む。ハウジング内におけるインク貯溜部に接続される空間内にゴミが入り込むことは問題とならないが、インクジェットヘッドに接続される空間内にゴミが入り込むと、そのゴミはノズルの目詰まりの原因となる。 In the invention disclosed in Patent Document 1, when two members forming the housing are ultrasonically welded with a filter interposed therebetween, dust generated from the two members along with the ultrasonic welding is connected to an ink reservoir in the housing. And the space connected to the inkjet head. It is not a problem that dust enters the space connected to the ink reservoir in the housing, but if dust enters the space connected to the ink jet head, the dust causes clogging of the nozzles.
特許文献2に開示された発明では、ハウジングを形成する一方の部材にフィルターを熱溶着し、その後にフィルターが熱溶着された部材と他の部材とを超音波溶着しているため、超音波溶着時にハウジング内におけるインクジェットヘッドに接続される空間内に入り込むゴミの発生が低減される。しかし、フィルターユニットを形成するための工程として、フィルターの熱溶着工程と、ハウジングを形成するための超音波溶着工程とが必要であり、工程数が多くなりコスト高となる。
In the invention disclosed in
特許文献3に開示された発明では、ハウジングを形成するための超音波溶着時に、ハウジング内におけるインクジェットヘッドに接続される空間内に入り込むゴミの発生を防止し、及び、超音波溶着後にはフィルターの周縁部をシールするためのシール部材を設けている。しかし、シール部材はインクの成分により劣化されて隙間を発生する場合があり、その隙間部分をインク中に含まれる異物が通過するようになり、フィルター機能が損なわれる。シール部材の劣化を防止するためには、各種のインクに対して耐久性のある材料でシール部材を形成すればよいが、そのような材料として挙げられるのは高価な材料である一部のフッ素ゴムであり、そのようなフッ素ゴムでシール部材を形成することによりコスト高となる。 In the invention disclosed in Patent Document 3, the generation of dust that enters the space connected to the ink jet head in the housing is prevented during ultrasonic welding for forming the housing, and the filter is removed after ultrasonic welding. A seal member for sealing the peripheral edge is provided. However, the seal member may be deteriorated by the ink component to generate a gap, and foreign matter contained in the ink passes through the gap portion, and the filter function is impaired. In order to prevent the deterioration of the seal member, the seal member may be formed of a material that is durable against various inks. However, such a material may include some fluorine that is an expensive material. It is rubber, and the cost is increased by forming the sealing member with such fluororubber.
本発明の目的は、一次側ハウジングと二次側ハウジングとを超音波溶着してフィルターを収納したフィルーユニットを形成した場合に、その超音波溶着時において、フィルターユニット内に形成される液室であってフィルターを通過した液体が液体被供給部に供給される二次側液室内に入り込むゴミの発生を防止することである。 An object of the present invention is to provide a liquid chamber formed in a filter unit at the time of ultrasonic welding when forming a fill unit containing a filter by ultrasonic welding of a primary housing and a secondary housing. In other words, it is possible to prevent the generation of dust in which the liquid that has passed through the filter enters the secondary liquid chamber supplied to the liquid supply portion.
本発明のフィルターユニットは、液体供給部とこの液体供給部から液体が供給される液体被供給部とを接続する流路中に配置されて一次側ハウジングと二次側ハウジングとを超音波溶着して形成されたハウジングと、前記ハウジング内に収納されたフィルターと、前記一次側ハウジングに設けられて前記一次側ハウジングと前記二次側ハウジングとの超音波溶着部分より内側の位置で前記フィルターの一方の片面の外周部分に当接された一次側当接部と、前記二次側ハウジングに設けられて前記一次側ハウジングと前記二次側ハウジングとの超音波溶着部分より内側の位置で前記フィルターの他方の片面の外周部分に当接された二次側当接部と、前記一次側ハウジングと前記一次側当接部と前記フィルターとに囲まれて前記ハウジング内に形成されて前記液体供給部に接続される一次側液室と、前記二次側ハウジングと前記二次側当接部と前記フィルターとに囲まれて前記ハウジング内に形成されて前記液体被供給部に接続される二次側液室と、を有し、前記二次側当接部の融点は、前記一次側ハウジングの融点及び前記二次側ハウジングの融点及び前記一次側当接部の融点より高く設定されている。
超音波溶着時には、一次側ハウジングと二次側ハウジングとを当接させ、及び、一次側当接部をフィルターの一方の片面の外周部分に当接させ、及び、二次側当接部をフィルターの他方の片面の外周部分に当接させ、一次側ハウジングと二次側ハウジングとを当接方向に加圧しながら超音波振動を加える。すると、互いに当接している部分が加えられた圧力と超音波振動とにより発熱して溶融し、当接部分が溶着される。
超音波溶着時における溶融現象は融点が低い部分から始まり、例えば、一次側ハウジングと二次側ハウジングとが同じ材料で形成されていて融点が同じであれば、一次側ハウジングと二次側ハウジングとは同じタイミングで溶融が始まり、良好に溶着される。また、一次側ハウジングや二次側ハウジングが樹脂などの低融点材料で形成されているのに対してフィルターは金属などの高融点材料で形成されているため、フィルターは溶融されない条件下で超音波溶着を行うことができる。
二次側当接部の融点は、一次側ハウジングの融点及び二次側ハウジングの融点及び一次側当接部の融点より高く設定されているので、超音波溶着を一次側ハウジングと二次側ハウジングと一次側当接部とが溶融されて二次側当接部が溶融されない条件下で行うことができる。
The filter unit of the present invention is disposed in a flow path connecting a liquid supply section and a liquid supply section to which liquid is supplied from the liquid supply section, and ultrasonically welds the primary side housing and the secondary side housing. One of the filters at a position inside the ultrasonic welding portion between the primary side housing and the secondary side housing provided in the primary side housing, the filter housed in the housing, and the filter housed in the housing. A primary side contact portion that is in contact with an outer peripheral portion of one side of the filter, and a filter that is provided on the secondary side housing and is located at a position inside the ultrasonic welding portion between the primary side housing and the secondary side housing. Formed in the housing surrounded by the secondary side contact portion that is in contact with the outer peripheral portion of the other side, the primary side housing, the primary side contact portion, and the filter. And formed in the housing surrounded by the primary liquid chamber connected to the liquid supply section, the secondary housing, the secondary contact section, and the filter. A secondary side liquid chamber connected thereto, wherein the melting point of the secondary side contact portion is higher than the melting point of the primary side housing, the melting point of the secondary side housing, and the melting point of the primary side contact portion. It is set.
At the time of ultrasonic welding, the primary side housing and the secondary side housing are brought into contact with each other, the primary side contact portion is brought into contact with the outer peripheral portion of one side of the filter, and the secondary side contact portion is filtered. Then, ultrasonic vibration is applied while pressing the primary side housing and the secondary side housing in the contact direction. Then, the abutting portions are heated and melted by the applied pressure and ultrasonic vibration, and the abutting portions are welded.
The melting phenomenon at the time of ultrasonic welding starts from a portion with a low melting point.For example, if the primary side housing and the secondary side housing are formed of the same material and have the same melting point, the primary side housing and the secondary side housing Starts melting at the same timing and is well welded. In addition, the primary housing and the secondary housing are made of a low melting point material such as resin, whereas the filter is made of a high melting point material such as metal. Welding can be performed.
Since the melting point of the secondary side contact portion is set higher than the melting point of the primary side housing, the melting point of the secondary side housing, and the melting point of the primary side contact portion, ultrasonic welding is performed on the primary side housing and the secondary side housing. And the primary contact portion are melted and the secondary contact portion is not melted.
本発明のフィルターユニットでは、超音波溶着を一次側ハウジングと二次側ハウジングとが溶融されるが二次側当接部は溶融されない条件下で行うことにより、二次側液室内の領域では溶融される部分がなく、超音波溶着に伴って二次側液室内に入り込むゴミの発生を防止できる。これにより、超音波溶着時に発生して二次側液室内に入り込んだゴミが液体被供給部に入り込んで目詰まり等の不都合を発生させることを防止できる。 In the filter unit of the present invention, ultrasonic welding is performed in a condition where the primary side housing and the secondary side housing are melted but the secondary side contact portion is not melted. Therefore, it is possible to prevent generation of dust that enters the secondary side liquid chamber with ultrasonic welding. Accordingly, it is possible to prevent the dust generated during the ultrasonic welding and entering the secondary side liquid chamber from entering the liquid supply portion and causing problems such as clogging.
本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は超音波溶着により形成されたフィルターユニットを示す縦断正面図、図2は超音波溶着前のフィルターユニットを示す縦断正面図、図3は超音波溶着前のフィルターユニットを示す分解斜視図である。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal front view showing a filter unit formed by ultrasonic welding, FIG. 2 is a longitudinal front view showing a filter unit before ultrasonic welding, and FIG. 3 is an exploded perspective view showing the filter unit before ultrasonic welding. is there.
このフィルターユニット1は、液体供給部であるインク貯溜部2とインクが供給される液体被供給部であるインクジェットヘッド3とを接続する流路4中に配置されるもので、一次側ハウジング5、二次側ハウジング6、フィルター7、一次側当接部8、二次側当接部9等により形成されている。
The filter unit 1 is disposed in a
一次側ハウジング5は、内周面に円錐形状の傾斜面部10が形成された椀形状の部材であり、傾斜面部10の中心部には流路4に接続される流入口11が形成されている。一次側ハウジング5の外周部には、リング形状の鍔部12と、この鍔部12に形成されたリング形状の超音波溶着用凸部13と、鍔部12の内側に形成されたリング形状の一次側当接部8とが設けられている。鍔部12や超音波溶着用凸部13及び一次側当接部8は、一次側ハウジング5の一部として一体に形成されている。
The
二次側ハウジング6は、内周面に円錐形状の傾斜面部14が形成された椀形状の部材であり、傾斜面部14の中心部には流路4に接続される流出口15が形成されている。二次側ハウジング6の外周部にはリング形状のボス部16と、ボス部16の内側に位置するリング形状の二次側当接部9とが設けられている。ボス部16は二次側ハウジング6の一部として形成され、ボス部16の外径寸法と鍔部12の外径寸法とは同じ寸法に形成されている。二次側ハウジング6と二次側当接部9とは、2色成形により形成されている。二次側ハウジング6と一次側ハウジング5とは同じ材質の樹脂材料(例えば、PBT:ポリブチレンテレフタレート)で形成され、二次側当接部9は二次側ハウジング6や一次側ハウジング5及び一次側当接部8より融点が高い樹脂材料(例えば、PPS:ポリフェニレンサルファイド)で形成されている。
The
フィルター7は金属メッシュにより形成され、その融点はPBTやPPSよりも高く設定されている。
The
一次側ハウジング5と二次側ハウジング6とは圧力と超音波振動とを加えて行われる超音波溶着によりハウジング17となり、このハウジング17内にフィルター7が収納される。超音波溶着によるハウジング17の形成は、ボス部16の先端面に超音波溶着用凸部13を当接させ、圧力と超音波振動とを加えることにより行われる。圧力と超音波振動とを加えることにより、その当接部分の温度が次第に上昇してやがて溶融し、溶融が進行することにより接着(溶着)される。
The
一次側ハウジング5と二次側ハウジング6とを超音波溶着してハウジング17を形成する場合には、一次側ハウジング5と二次側ハウジング6との間にフィルター7が介装され、一次側ハウジング5と二次側ハウジング6との超音波溶着部分(超音波溶着用凸部13とボス部16の先端面との当接部分)より内側の位置でフィルター7の一方の片面の外周部分に一次側当接部8が当接されている。また、一次側ハウジング5と二次側ハウジング6との超音波溶着部分より内側の位置でフィルター7の他方の片面の外周部分に二次側当接部9が当接されている。したがって、超音波溶着時には、フィルター7と一次側当接部8との当接箇所、及び、フィルター7と二次側当接部9との当接箇所にも圧力と超音波振動が加えられ、温度が上昇する。
When the housing 17 is formed by ultrasonic welding of the
超音波溶着によりハウジング17が形成され、ハウジング17内に一次側当接部8と二次側当接部9に当接されたフィルター7が収納されることにより、一次側ハウジング5と一次側当接部8とフィルター7とに囲まれた一次側液室18がハウジング17内に形成され、二次側ハウジング6と二次側当接部9とフィルター7とに囲まれた二次側液室19がハウジング17内に形成される。フィルターユニット1を流路4の途中に設置することにより、一次側液室18は流路4を介してインク貯溜部2に接続され、二次側液室19は流路4を介してインクジェットヘッド3に接続される。
A housing 17 is formed by ultrasonic welding, and the
このような構成において、超音波溶着によりフィルターユニット1を形成する工程を図4を参照して説明する。 In such a configuration, a process of forming the filter unit 1 by ultrasonic welding will be described with reference to FIG.
図4(a)は圧力と超音波振動とを加える前の状態を示しており、フィルター7を挟んで一次側ハウジング5と二次側ハウジング6とが当接されている。フィルター7の一方の片面の外周部分には一次側当接部8が当接され、フィルター7の他方の片面の外周部分には二次側当接部9が当接されている。また、一次側ハウジング5の鍔部12に形成された超音波溶着用凸部13が二次側ハウジング6のボス部16の先端面に当接されている。
FIG. 4A shows a state before the pressure and the ultrasonic vibration are applied. The
図4(a)に示した一次側ハウジング5と二次側ハウジング6とを超音波溶着する場合には、一次側ハウジング5と二次側ハウジング6とを当接される方向に圧力を加え、及び、一次側ハウジング5と二次側ハウジング6とに超音波振動を加える。この超音波振動は、鍔部12に形成された超音波溶着用凸部13とボス部16の先端面との当接部分において最大に作用するように加える。
When the
超音波溶着を開始すると、加えられた圧力と超音波振動とにより各当接部分(超音波溶着用凸部13とボス部16の先端面との当接部分、一次側当接部8とフィルター7との当接部分、二次側当接部9とフィルター7との当接部分)の温度が上昇する。
When the ultrasonic welding is started, each contact portion (the contact portion between the ultrasonic welding
このため、図4(b)に示すように、超音波溶着用凸部13が溶融されてつぶれていき、一次側ハウジング5と二次側ハウジング6との間隔が次第に狭くなる。
For this reason, as shown in FIG.4 (b), the ultrasonic welding
一次側ハウジング5と二次側ハウジング6との間隔が次第に狭くなることにより、超音波溶着に伴う圧力と超音波振動とが加えられて温度上昇している一次側当接部8において変形が生じる。一次側当接部8のフィルター7との当接面には微細な引けや反りなどのうねりが存在し、そのうねりが原因となる隙間20がフィルター7との間に存在するが、超音波溶着に伴う一次側当接部8の変形により一次側当接部8とフィルター7との間の隙間20が小さくなり、一次側当接部8とフィルター7との接触面積が大きくなる。なお、超音波振動は超音波溶着用凸部13とボス部16の先端面との当接部分に最大に作用するように加えられているので、超音波溶着用凸部13とボス部16の先端面との当接部分の温度上昇に比べ、一次側当接部8とフィルター7との当接部分の温度上昇、二次側当接部9とフィルター7との当接部分の温度上昇は小さくなる。
As the distance between the
なお、二次側当接部9の融点は一次側当接部8の融点よりも高いため、二次側当接部9の温度が一次側当接部8の温度と同じように上昇しても、二次側当接部9の温度上昇に伴う変形量は一次側当接部8の温度上昇に伴う変形量に比べて少ない。又は、一次側当接部8が温度上昇により軟化して変形しても、二次側当接部9では変形が生じない。
Since the melting point of the secondary contact part 9 is higher than the melting point of the
図4(c)は、超音波溶着が終了した状態を示している。溶融された超音波溶着用凸部13は大きくつぶれ、一次側ハウジング5と二次側ハウジング6との間隔がより一層狭くなっている。そして、フィルター7は一次側当接部8と二次側当接部9とにより強固に挟持され、一次側ハウジング5と一次側当接部8とフィルター7とに囲まれた一次側液室18と、二次側ハウジング6と二次側当接部9とフィルター7とに囲まれた二次側液室19とがハウジング17内に形成される。
FIG. 4C shows a state in which ultrasonic welding has been completed. The melted ultrasonic welding
超音波溶着が終了したときには一次側当接部8の変形量も大きくなり、フィルター7との間の隙間20がより一層小さくなっている。また、超音波溶着用凸部13が大きくつぶれることによりバリ21が発生し、そのバリ21の一部が脱落することにより超音波溶着に伴うゴミ22が発生している。
When the ultrasonic welding is completed, the deformation amount of the primary
さらに、超音波溶着の終了時点では、温度上昇により変形した一次側当接部8の一部にバリが生じることがあり、そのバリの一部が脱落することにより超音波溶着に伴うゴミが発生することがある。一次側当接部8から発生したゴミは、一次側液室18内に入り込む。
Further, at the end of the ultrasonic welding, burrs may be generated in a part of the primary
一方、超音波溶着に伴って二次側当接部9の温度が上昇しても、この二次側当接部9の融点は一次側当接部8の融点よりも高いので、超音波溶着時における二次側当接部9の温度上昇を適正に管理することにより、一次側当接部8に超音波溶着に伴うバリが発生してそのバリの一部が脱落してゴミが発生するようになっても、二次側当接部9におけるバリの発生やそのバリの一部が脱落することによるゴミの発生を防止することができる。これにより、超音波溶着時に二次側液室19内に入り込むゴミの発生を防止することができ、超音波溶着時に二次側液室19内に入り込んだゴミが流路4内を流れてインクジェットヘッド3内に流れ込むこと、及び、インクジェットヘッド3内に流れ込んだゴミがインクジェットヘッド3に設けられているノズルの目詰まり等を起こすことを防止できる。
On the other hand, even if the temperature of the secondary contact part 9 rises due to ultrasonic welding, the melting point of the secondary contact part 9 is higher than the melting point of the
なお、本実施の形態のフィルターユニット1では、二次側ハウジング6と二次側当接部9とを2色成形した場合を例に挙げて説明したが、二次側当接部を二次側ハウジングにインサート成形したり、接着したりしてもよい。
In the filter unit 1 according to the present embodiment, the case where the
インサート成形では、まず、リング形状の二次側当接部を形成し、この二次側当接部を二次側ハウジングを成形する金型内の所定位置に位置付けし、金型内に樹脂を充填する。 In insert molding, first, a ring-shaped secondary contact portion is formed, and this secondary contact portion is positioned at a predetermined position in a mold for molding the secondary housing, and resin is placed in the mold. Fill.
接着する場合には、二次側当接部の接着領域を形成した二次側ハウジングを成形し、この二次側ハウジング内の接着領域に二次側当接部を接着する。 In the case of bonding, a secondary side housing in which a bonding region of the secondary side contact portion is formed is formed, and the secondary side contact portion is bonded to the bonding region in the secondary side housing.
2 液体供給部
3 液体被供給部
4 流路
5 一次側ハウジング
6 二次側ハウジング
7 フィルター
8 一次側当接部
9 二次側当接部
17 ハウジング
18 一次側液室
19 二次側液室
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ハウジング内に収納されたフィルターと、
前記一次側ハウジングに設けられて前記一次側ハウジングと前記二次側ハウジングとの超音波溶着部分より内側の位置で前記フィルターの一方の片面の外周部分に当接された一次側当接部と、
前記二次側ハウジングに設けられて前記一次側ハウジングと前記二次側ハウジングとの超音波溶着部分より内側の位置で前記フィルターの他方の片面の外周部分に当接された二次側当接部と、
前記一次側ハウジングと前記一次側当接部と前記フィルターとに囲まれて前記ハウジング内に形成され、前記液体供給部に接続される一次側液室と、
前記二次側ハウジングと前記二次側当接部と前記フィルターとに囲まれて前記ハウジング内に形成され、前記液体被供給部に接続される二次側液室と、
を有し、
前記二次側当接部の融点は、前記一次側ハウジングの融点及び前記二次側ハウジングの融点及び前記一次側当接部の融点より高く設定されているフィルターユニット。 A housing formed by ultrasonic welding of the primary side housing and the secondary side housing, disposed in a flow path connecting the liquid supply unit and the liquid supply unit to which liquid is supplied from the liquid supply unit;
A filter housed in the housing;
A primary side contact portion provided in the primary side housing and in contact with an outer peripheral portion of one side of the filter at a position inside an ultrasonic welding portion between the primary side housing and the secondary side housing;
A secondary contact portion provided on the secondary housing and in contact with the outer peripheral portion of the other side of the filter at a position inside the ultrasonic welded portion between the primary housing and the secondary housing. When,
A primary-side liquid chamber formed in the housing surrounded by the primary-side housing, the primary-side contact portion, and the filter, and connected to the liquid supply portion;
A secondary side liquid chamber formed in the housing surrounded by the secondary side housing, the secondary side contact part and the filter, and connected to the liquid supply part;
Have
The filter unit in which the melting point of the secondary contact portion is set higher than the melting point of the primary housing, the melting point of the secondary housing, and the melting point of the primary contact portion.
The filter unit according to claim 1, wherein the secondary contact portion is insert-molded in the secondary housing.
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