JP6333046B2 - 液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法および液体収容容器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法および液体収容容器の製造方法に関する。

液体吐出装置においては、液体吐出ヘッドと媒体とを相対的に移動させながら、媒体に対して液体吐出ヘッドから液体を吐出させることによって、媒体に液体を付与する。液体吐出ヘッドに対して液体を供給する液体収容容器に可撓性部材を用いる構成が知られている。この種の液体収容容器においては、内部に収容されている液体の量の変化に伴って、可撓性部材を変位させ、その内部の圧力を制御して、液体吐出ヘッドへ液体を安定的に供給するとともに液体吐出ヘッドからの液体漏れを防止している。

この可撓性部材の成形方法として、特許文献１には、真空成形型に平坦な状態の可撓性部材を固定し、可撓性部材を加熱して軟化させた後、可撓性部材と真空成形型との間の空気を吸引し、真空成形型に沿った形状に可撓性部材を成形する方法が開示されている。

特開２００４−１２２４９８号公報

しかしながら、特許文献１の成形方法によると、液体収容容器の内壁の一部となる領域すなわち液体と接する領域における可撓性部材の厚みを均一にできない場合があり、成形時における可撓性部材の厚みの制御が難しい。例えば、可撓性部材と真空成形型との間の空気を吸引して真空成形型に可撓性部材を沿わせる際に、可撓性部材の位置ごとに真空成形型に沿うタイミングが異なることに起因して、位置ごとにその厚みが異なってしまうことがある。このように、成形時において可撓性部材の厚みが制御できずに、液体と接する領域における可撓性部材の厚みが不均一となると、可撓性部材をスムーズに変位させることができず、液体収容容器内の圧力を安定的に制御できないことがある。

本発明は上記課題に鑑みなされたものである。そして、その目的は、成形時において可撓性部材の厚みを制御することができる液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法および液体収容容器の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法は、可撓性部材と、前記可撓性部材が固定される筐体と、前記筐体に取り付けられており且つ前記可撓性部材と当接する板部材と、を備え、前記板部材を介して前記可撓性部材を付勢することによって内部に負圧を生じさせる液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法であって、前記可撓性部材の第１の領域を保持し、前記第１の領域と前記筐体に前記可撓性部材を固定した際に前記板部材に当接する第２の領域との間の第３の領域を、前記第２の領域に延伸部材を当接させることによって延伸させる延伸工程を含み、前記延伸工程においては、前記第２の領域の厚みの１／２から１／１０の厚みとなるように、前記第３の領域を延伸させることを特徴とする。

上記構成によれば、筐体に可撓性部材を固定した際に板部材に当接する第２の領域に、延伸部材を当接させ、筐体に可撓性部材を固定した際に変位可能となる第３の領域を延伸させる。これによって、成形時において、可撓性部材における領域ごとにその厚みを制御することができる。

液体収容容器を用いた液体吐出装置の概略構成を示す斜視図である。 液体収容容器の内部構成を示す概略斜視図である。 （ａ）〜（ｄ）は液体収容容器を説明するための図である。 （ａ）〜（ｆ）は液体収容容器の製造方法を説明するための図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は液体吐出容器（以下「インクタンク」という）１０を用いた液体吐出装置（以下「記録装置」という）５０の概略構成を示す斜視図である。記録装置５０はシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置であり、ガイド軸５１、５２によって、キャリッジ５３が主走査方向（図中に示すｘ方向）に往復移動自在にガイドされている。キャリッジ５３は、キャリッジモータおよびその駆動力を伝達するベルト等の駆動力伝達機構により、主走査方向に往復動される。キャリッジ５３には、液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド（不図示）と、この記録ヘッドにインクを供給するためのインクタンク１０と、が搭載されている。ここでは、キャリッジ５３に４つのインクタンク１０が装着されている。また、ここでは、記録ヘッドの吐出口から液体としてインクを吐出させる場合について説明する。

記録媒体Ｐは、記録装置５０の前端部に設けられた挿入口５５から挿入された後、その搬送方向が反転されてから、送りローラ５６によって副走査方向（図中に示すｙ方向）に搬送される。記録装置５０は、記録動作と搬送動作とを繰り返すことによって、記録媒体Ｐに画像を記録する。記録動作は、キャリッジ５３と共に記録ヘッドを主走査方向に移動させつつ、プラテン５７上の記録媒体Ｐの記録領域に向かって（図中に示すｚ方向に向かって）記録ヘッドからインクを吐出させる動作である。搬送動作は、記録媒体Ｐを副走査方向に搬送する動作である。

本実施形態において記録ヘッドは、インクを吐出するためのエネルギとして、電気熱変換体から発生する熱エネルギを利用する。この場合、電気熱変換体の発熱によってインクに膜沸騰を生じさせ、そのときの発泡エネルギによって、吐出口からインクを吐出させる。記録ヘッドにおけるインクの吐出方式は、このような電気熱変換体を用いた方式のみに限定されず、例えば、圧電素子を用いてインクを吐出する方式等であってもよい。

また、キャリッジ５３の移動領域における一端には、この位置にキャリッジ５３が配置された際に、キャリッジ５３に搭載された記録ヘッドの吐出口形成面と対向するように、回復系ユニット（回復処理手段）５８が設けられている。回復系ユニット５８は、記録ヘッドからのインクの吐出状態を維持させるように、記録ヘッドに対して、吸引回復処理や予備吐出処理などの各種回復処理を施す。

図２はインクタンク１０の分解斜視図である。図２において、インクタンク１０は、筐体１とフタ部材２からなるケース部材と、筐体１に固定された可撓性部材３とを備え、これらによってインク収容部を形成する。インク収容部内には、板部材５と、これを可撓性部材３側へ付勢するバネ部材４と、が設けられている。板部材５を介してバネ部材４によって可撓性部材３を外方に付勢することによって、インク収容部内に負圧を発生させる。インク収容部にはインクが収容される。

筐体１の一側部には記録ヘッド（不図示）へのインク供給路と接続するインク供給口６が設けられる。筐体１はインクを収容する容器を構成する。その部材の材質は、ポリプロピレンで形成されているが、それに限るものではなく、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン等でもよい。可撓性部材３は、筐体１の外周部に溶着される。板部材５およびバネ部材４は、例えば、ステンレス材料により成形されている。筐体１の開口部にはフタ部材２が取り付けられ、フタ部材２は可撓性部材３を保護している。可撓性部材３はシート部材であり、多層構造となっている。可撓性部材３の具体的な構成については図３（ａ）および（ｂ）を参照して後述する。

図３（ａ）〜（ｄ）はインクタンク１０を説明するための図である。なお、図３（ａ）〜（ｄ）においては、説明の便宜のためにフタ部材２の図示を省略している。図３（ａ）および（ｂ）は可撓性部材３の変位を説明するための図であり、図２に示す線Ａ−Ａに沿った断面を示す断面図である。図３（ａ）に示す状態において、インク供給口６からインク供給路を介して記録ヘッドへインク収容部内のインクを供給すると、それに伴い可撓性部材３が変位し板部材５がバネ部材４を圧縮させる方向へ移動し、図３（ｂ）に示す状態となる。インクタンク１０においては、図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態へ、可撓性部材３をスムーズに変位させることによって、内部の負圧を安定的に制御する。これによって、液体吐出ヘッドへ液体を安定的に供給するとともに液体吐出ヘッドからの液体漏れを防止する。

ここで、可撓性部材３の構成について説明する。本実施形態における可撓性部材３は、筐体１に溶着された際に筐体１に最も近い側となる方から順に、ポリプロピレン層、ナイロン層、エチレンビニルアルコール共重合体層、ナイロン層、によって構成されている。ポリプロピレン層はインクタンク１０のインク収容部に収容したインクの蒸発を抑制する。エチレンビニルアルコール共重合体層は、インク収容部内への気体の透過を抑制する。ナイロン層は、インクタンク１０が落下した際などにおける可撓性部材３の破れや穴あき等を抑制する。このように、可撓性部材３を構成することによって、インクの蒸発によるインクの劣化、気体の透過による負圧の変化、落下時における可撓性部材３の破れや穴あき等を抑制することができる。また、筐体１に最も近い側となる層を融点が比較的低いポリプロピレン層とすることによって、比較的低温にて筐体１と可撓性部材３とを溶着させることができるため、溶着時の可撓性部材３への熱による影響を抑えることができる。なお、ポリプロピレン層に代えて、ポリエチレン層などを用いてもよい。また、可撓性部材３の構成は、上記の構成に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

図３（ｃ）は図３（ａ）に示す破線領域を拡大して示す断面図である。可撓性部材３は、筐体１の外周部に溶着されており、折り返し部３ａを有している。インクタンク１０に収容されているインクの量の変化に伴って変位可能なように、可撓性部材３は一部の領域を撓ませた状態にて筐体１に対して溶着させる。この撓んだ領域において、インクタンク１０の内側に向かって突出している部分を、折り返し部３ａという。インクタンク１０内に収容されているインクの供給と共に、可撓性部材３が変位し、撓んだ領域における折り返し部３ａの位置が変化する。この折り返し部３ａの位置が変化する範囲である折り返し領域３ｂを図３（ｄ）に示す。

図３（ｄ）は図３（ａ）に示すインクタンク１０をｘ方向上流側から見た状態を示す図である。図３（ｄ）に示すように、可撓性部材３は折り返し領域３ｂを有している。折り返し領域３ｂは、インクタンク１０の内壁の一部となる領域であり、インクタンク１０に収容されるインクと接することがある領域である。また、折り返し領域３ｂは、筐体１の外周部に溶着される領域（第１の領域）と板部材５に当接する領域（第２の領域）との間に位置する領域（第３の領域）であり、液体の供給に伴って変位する領域である。そのため、折り返し領域３ｂは、気体の透過による内部の圧力状態の変化やインクの劣化などを抑制するように構成され、且つスムーズに変位して内部の圧力を安定的に制御できるように均一な厚みを有していることが望ましい。

可撓性部材３を延伸させると、延伸された領域においては、分子が配向すると共に、配向結晶化が起こり、繊維構造が形成される。この構造により、延伸された領域においては、未延伸の領域に比べ、引張り強度が強く、衝撃強度が強く、気体透過性が低くなる。本実施形態においては、可撓性部材の折り返し領域となる領域を、他の領域よりも薄く均一な厚みを有するように延伸させる。このように延伸された可撓性部材をインクタンクに用いることによって、気体の透過による内部の圧力状態の変化やインクの劣化などを抑制するとともに、落下時の破れや穴あきに対する信頼性も確保することができる。また、折り返し領域における抵抗を低減させることによって、可撓性部材をスムーズに変位させる即ち折り返し領域における折り返し部の位置をスムーズに変化させる。これによって、本実施形態においては、インクタンク内の圧力を安定的に制御することができるので、記録ヘッドへ安定的にインクを供給することができるとともに記録ヘッドからのインク漏れを抑制することができる。可撓性部材３の延伸方法について、図４（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。

図４（ａ）〜（ｆ）はインクタンク１０の製造方法を説明するための図である。図４（ａ）及び（ｂ）は可撓性部材３の成形方法を説明するための図であり、図４（ｃ）は板部材５に延伸された可撓性部材３を当接させた状態を示す図である。図４（ｄ）は筐体１に可撓性部材３を溶着する状態を示す図であり、図４（ｅ）は可撓性部材３を切断する状態を示す図であり、図４（ｆ）はフタ部材２を配置した状態を示す図である。なお、本実施形態において、可撓性部材３を延伸させる際の可撓性部材３の温度は、可撓性部材３のガラス転移点以上であり且つ融点未満の温度である。

まず、可撓性部材３の延伸方法について説明する。図４（ａ）は可撓性部材３を保持している状態を示す図であり、図４（ｂ）は可撓性部材３を延伸させている状態を示す図である。

図４（ａ）に示すように、２つの保持部材８を用いて、可撓性部材３の両端部を保持する。その際、可撓性部材３の延伸時に保持部材８による保持状態が維持されるような保持力によって、可撓性部材３を保持することによって、延伸時に保持部材８から可撓性部材３の端部が引き抜かれる事態を防止する。なお、図４（ａ）及び（ｂ）においては、図示しないが、保持部材８と可撓性部材３との摩擦力を上げるために、保持部材８と可撓性部材３との間に例えばサンドペーパやゴム部材などを配置する。このようにして摩擦力を上げ、保持部材８の保持力を上げることによって、保持部材８による保持状態を維持したまま、可撓性部材３を延伸させる。

可撓性部材３における筐体１への溶着領域が延伸された場合、その部分の溶解温度が上昇し、筐体１との溶着時に所望の温度で溶着されない事態や、溶着の際に比較的高い温度が加わることによる可撓性部材３への負荷の増大などが生じることがある。これを防止するために、本実施形態において可撓性部材３の筐体１への溶着領域は、保持部材８によって覆われるようにして、延伸されないようにする。

図４（ｂ）に示すように、保持部材８によって保持されている可撓性部材３に、延伸部材９を当接させ、可撓性部材３を延伸させる。これによって、可撓性部材３における保持部材８によって保持されている領域と延伸部材９に当接している領域との間の領域を延伸させ、この延伸された領域を折り返し領域３ｂとする。ここでは、折り返し領域３ｂの厚みを他の領域の厚みの１／２から１／１０の厚みとなるように、延伸させるものとする。しかしながら、他の領域の厚みよりも折り返し領域３ｂの厚みを薄くすることができれば、折り返し領域３ｂは上記範囲の厚みを有していなくてもよい。また、折り返し領域３ｂの厚みは、０．０１ｍｍ未満の厚みである場合は落下時の信頼性を確保する事が難しく、０．１ｍｍを超える厚みである場合は抵抗が大きくなり安定した負圧制御が難しい。そのため、ここでは、０．０１ｍｍから０．１ｍｍの範囲内の厚みを折り返し領域３ｂが有するように、可撓性部材３は延伸されるものとする。

本実施形態において、延伸部材９における可撓性部材３との当接面の面積は、板部材５における可撓性部材３との当接面の面積と略等しく設定されている。これによって、可撓性部材３における板部材５との当接領域は、ある程度の厚みを保つようにすることができる。そのため、可撓性部材３の板部材５との当接領域の厚みが比較的薄い場合に想定されるインクタンク１０の落下時などにおける可撓性部材３の破れや穴あきに対する信頼性を確保することができる。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、延伸部材９の可撓性部材３と当接する角部は、Ｒ形状となっている。これにより、可撓性部材３の延伸時に、延伸部材９の角部と可撓性部材３との当接圧が局所的に高まって可撓性部材３が破れることを防止する。

以上のようにして、可撓性部材３を延伸させることによって、この延伸させた領域を折り返し領域３ｂとし、折り返し領域３ｂを有する可撓性部材３を成形することができる。

可撓性部材３を延伸させた後、可撓性部材３と延伸部材９との当接状態を解除する。そして、図４（ｃ）に示すように、板部材５と可撓性部材３とが当接する位置に、バネ部材４及び板部材５が取り付けられた筐体１を配置し、板部材５と可撓性部材３とを当接させる。そして、保持部材８による可撓性部材３の保持状態を維持したまま、可撓性部材３の保持部材８によって保持される領域が小さくなる方向へ保持部材８をスライドさせ、可撓性部材３の保持部材８に保持されていた領域の一部と筐体１とを当接させる。この当接させた領域にて、筐体１に対して可撓性部材３を溶着する。図４（ｄ）に示すように、筐体１に対する可撓性部材３の溶着は、溶着装置１２を用いて行われる。

その後、図４（ｅ）に示すように、保持部材８による可撓性部材３の保持状態を解除し、切断装置１３を用いて、可撓性部材３の不要な部分を切断する。この切断された部分を取り除く。そして、図４（ｆ）に示すように、可撓性部材３を介して筐体１と互いに対向する位置にフタ部材２を配置し、不図示の溶着装置を用いて、筐体１に対してフタ部材２を溶着する。このように製造されたインクタンク１０のインク収容部へ、インク供給口６を介してインクが充填され、インク供給口６を封止する。以上の工程を経て、インクを収容したインクタンク１０が完成する。

（他の実施形態）
上記実施形態においては、本発明に係る成形方法によって成形された可撓性部材を用いる液体収容容器を、記録ヘッドにインクを供給するインクタンクに適用した場合について説明した。しかしながら、記録部としてのペンにインクを供給する供給部としての液体収容容器に、本発明に係る成形方法によって成形された可撓性部材を用いてもよい。

また、種々の記録装置の他、飲料水や液体調味料などの種々の液体を収容して供給するための液体収容容器、あるいは薬品を供給する医療の分野などの液体収容容器に、本発明に係る成形方法によって成形された可撓性部材を用いてもよい。

１ 筐体
３ 可撓性部材
５ 板部材
９ 延伸部材
１０ 液体収容容器

Claims (10)

1. 可撓性部材と、前記可撓性部材が固定される筐体と、前記筐体に取り付けられており且つ前記可撓性部材と当接する板部材と、を備え、前記板部材を介して前記可撓性部材を付勢することによって内部に負圧を生じさせる液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法であって、
   前記可撓性部材の第１の領域を保持し、前記第１の領域と前記筐体に前記可撓性部材を固定した際に前記板部材に当接する第２の領域との間の第３の領域を、前記第２の領域に延伸部材を当接させることによって延伸させる延伸工程を含み、
   前記延伸工程においては、前記第２の領域の厚みの１／２から１／１０の厚みとなるように、前記第３の領域を延伸させる
   ことを特徴とする液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
2. 前記第１の領域の少なくとも一部の領域は、前記筐体に対して前記可撓性部材を固定するための領域として用いられる請求項１に記載の液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
3. 前記延伸工程における前記可撓性部材の温度は、ガラス転移点以上であり且つ融点未満である請求項１または請求項２に記載の液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
4. 前記延伸工程においては、０．０１ｍｍから０．１ｍｍの範囲内の厚みを有するように、前記第３の領域を延伸させる請求項１から請求項３の何れか１項に記載の液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
5. 前記可撓性部材として、多層構造のシートを用いる請求項１から請求項４の何れか１項に記載の液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
6. 前記多層構造のシートは、前記筐体に固定された際に前記筐体に近い側となる方から順に、ポリプロピレン層、ナイロン層、エチレンビニルアルコール共重合体層、ナイロン層によって構成されている請求項５に記載の液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
7. 前記延伸部材の前記第２の領域に当接する面の面積は、前記板部材の前記第２の領域に当接する面の面積と等しい請求項１から請求項６の何れか１項に記載の液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
8. 可撓性部材と、前記可撓性部材が固定される筐体と、前記筐体に取り付けられており且つ前記可撓性部材と当接する板部材と、を備え、前記板部材を介して前記可撓性部材を付勢することによって内部に負圧を生じさせる液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法であって、
   前記可撓性部材の第１の領域を保持し、前記第１の領域と前記筐体に前記可撓性部材を固定した際に前記板部材に当接する第２の領域との間の第３の領域を、前記第２の領域に延伸部材を当接させることによって延伸させる延伸工程を含み、
   前記延伸部材の前記第２の領域に当接する面の面積は、前記板部材の前記第２の領域に当接する面の面積と等しい
   ことを特徴とする液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
9. 前記延伸部材の前記可撓性部材に当接する角部は、Ｒ形状を有する請求項１から請求項８の何れか１項に記載の液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法。
10. 請求項１から請求項９の何れか１項に記載の液体収容容器に用いる可撓性部材の成形方法によって成形された可撓性部材の前記第１の領域の少なくとも一部の領域を、前記筐体に対して固定する固定工程を含む液体収容容器の製造方法。

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