(57)【要約】【課題】  超音波溶着によってボトルの開口部に栓を溶着する構造であって、このボトルの前記開口部の前端は超音波溶着面とし、前記開口部近くの外周囲に段部を配置した溶着構造であっても、栓が傾いて溶着されないような溶着構造を提供すること。【解決手段】  超音波溶着によってボトルの開口部に栓を溶着する構造であって、このボトルの開口部の前端を超音波溶着面とすると共に、前記開口部付近の外周囲に段部を配置した溶着構造であって、前記開口部の段部の軸心側に補強部を設けた溶着構造。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波溶着によってボトルの開口部に栓を溶着する構造であって、このボトルの開口部の前端を超音波溶着面とすると共に、前記開口部付近の外周囲に段部を配置した溶着構造であって、前記開口部の段部の軸心側に補強部を設けたことを特徴とする溶着構造。
【請求項２】
前記補強部を開口部から本体部に向けて拡開するような凹曲面状に形成すると共に、その凹曲面の半径値を前記段部の厚さ値以上に設けたことを特徴とする請求項１記載の溶着構造。
【請求項３】
前記補強部をリブ状に多数設けたことを特徴とする請求項１、或いは、請求項２に記載の溶着構造。
【請求項４】
前記補強部を開口部から本体部に向けて拡開するような漏斗状に設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の溶着構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筆記具やインキジェットプリンタ等のインキ類、例えば、油性インキや水性インキ及び／または顔料インキや染料インキ、或いは、化粧液や塗料、薬剤、補修液、調味料などの液料を収容する栓で密封したボトルの溶着構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、射出成形法やブロー成形法（ダイレクトブローやインジェクションブロー）等で成形された熱可塑性樹脂材によるボトルと栓を、超音波溶着法によりボトルの口部を密封接合した容器は広く知られている。また、各種容器の中で、注出用ノズルなどと一体に形成された捻子切り開封部を持ち、かつ、該開封部を切断することによって形成される外部と内部を連通する連通口を内蔵液の注出口として用いる容器がある事も広く知られている。
ブロー成形法のダイレクトブロー成形法とは、連続的に押し出される硬化前のパリソン（樹脂材料）の一部を金型内に挟み込み、次いで、そのパリソン内に空気を送り込み金型内で膨らませる。次に、その膨張したパリソンを冷却固化させ、その後に金型内から成形品を取り出すものである。
また、インジェクションブロー成形法とは、射出成形金型で最終成形品に近似した口部を有した成形品（プリフォーム）を成形する。次いで、そのプリフォームをブロー金型内にセットする。次いで、そのプリフォーム（熱い又は暖めた）の開口部から空気を送り込み、ブロー金型内で膨らませる。次に、その膨張した成形品を冷却固化させ、その後に金型内から成形品を取り出すものである。尚、インジェクションブロー成形法には、ホットパリソン法とコールドパリソン法がある。ホットパリソン法とは、射出成形後、直に、ブロー金型内に熱いままのプリフォームがセットされ、膨らませる方法である。コールドパリソン法とは、プリフォームを一旦貯蔵し、次に、ブロー金型内にプリフォームをセットし暖めてから膨らませる方法である。
【特許文献１】特公昭４９−３４７１８号。
【特許文献２】特開平１０−１５６９２８号。
【特許文献３】特開平７−６８９１１号。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの従来構造で容器の栓を射出成形法で形成し、容器のボトルをブロー成形法で形成し、これら栓とボトルの両部材を超音波溶着すると、栓がボトルに対して傾いて接着されてしまうという問題があった。さらに、栓の傾きが甚だしい場合には、栓とボトルとの密封が不充分で、ボトル内蔵の液が漏れてしまうという問題があった。
この原因を調べると、超音波溶着用の振動子（ホーン）を栓前方に押し当て、次いで超音波振動を発振させた時点で、ボトルの開口部外周近傍に形成された拡径の段部の軸心側の付け根の一部が振動子の押し付け方向に撓む現象が観察された（図８参照）。
詳述すると、容器のボトルをブロー成形法で形成し、且つ、ボトルの開口端面（溶着面）近くの外周に拡径した段部を有している場合に発生することが判明した。
これは、射出成形法によるボトルの開口部の内面は、金型コアピンにより意図した所定の厚肉形状に形成することができるが、ブロー成形法によるボトルの内面は、意図した厚肉形状が得られないことによるものであった。つまり、ダイレクトブロー成形法やインジェクションブロー成形法では、ボトルの内面形状を規制するコアピンが設けられていないためと、ブロー金型内での膨出量にバラツキが生じてしまうためであった。
さらに、ブロー成形法で、ボトルの開口部外周近傍に拡径した段部を有している場合には、その段部の内面に充分な肉厚が得られないことによるものであった。つまり、前記開口部の内面形状を規制することができないのに加え、前記段部が肉薄部となってしまっているためである。この現象は、可撓性などの薄肉になるに従って顕著となる。また、ボトルの胴部が円筒形など円周方向で均等な形状ではなく、横断面形状が楕円形や馬蹄形など非均等な形状（異形）になっても前記の作用、即ち、栓のボトルに対する傾きが発生しやすくなる。
本発明は、上記の問題、即ち、栓が傾いて溶着されないような溶着構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、超音波溶着によってボトルの開口部に栓を溶着する構造であって、このボトルの開口部の前端を超音波溶着面とすると共に、前記開口部付近の外周囲に段部を配置した溶着構造であって、前記開口部の段部の軸心側に補強部を設けたことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、超音波溶着によってボトルの開口部に栓を溶着する構造であって、このボトルの開口部の前端を超音波溶着面とすると共に、前記開口部付近の外周囲に段部を配置した溶着構造であって、前記開口部の段部の軸心側に補強部を設けたので、正確な溶着が得られるが故に、液漏れなどが発生しない良好なボトルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明について添付図面を参照しながら、詳細に説明する。図１〜図７に第一実施例を示す。図１は正断面図を示し、図２は図１の左側面図を示し、図３は図１の上面図を示し、図４は図１の底面図を示し、図５は図１前方の一部拡大図を示し、図６は図１の捻子切り部１ｇを捻子切り分離した後のノズル部１ｆの左側面拡大図を示し、図７は図１の捻子切り部１ｇを捻子切り分離した後の捻子切り部１ｇの右側面拡大図を示す。
図８と図９に第一比較例を示し、図８は図５との比較図を示し、図９は図８の超音波溶着前のボトルを示す。
参照符号１は、可撓性材料である熱可塑性樹脂のポリプロプレン樹脂材（日本ポリプロ（株）製、ノバテックＰＰのＥＡ７Ａ）で、ダイレクトブロー成形法で形成した略筒状のボトルである。このボトル１は、前方（図中上方）より、円筒状に開口した開口部１ａを設けている。
この開口部１ａを覆うように、熱可塑性樹脂のポリプロプレン樹脂材（日本ポリプロ（株）製、ノバテックＰＰのＢＣ２Ｅ）で、射出成形法で形成した円形有底状の栓２を設けている。栓２の内側底面には、後方に向けて尖った円錐形のリブ２ａを設けている。
ボトル１の開口部１ａの前端は水平面状の端面１ｂをなし、この端面１ｂは前記栓２のリブ２ａと超音波溶着される接合面でもある。また、開口部１ａの外周囲には、拡径して厚さ値Ｍが０．６０ｍｍの段部１ｃを設けている。その段部１ｃの軸心側には、開口部から段部１ｃの外周（胴部）に向けて拡開するような凹曲面状の半径値ｎが０．８０ｍｍの補強部１ｄを設けている。つまり、Ｎ（半径値）／Ｍ（厚さ値）比は１．３３となっている。
ボトル１の段部１ｃの後方には拡径した液を収納する胴部（本体部）１ｅを設けている。その胴部１ｅの側面には、前後に傾斜した平面状の静置部１ｆを設けている。故に、胴部１ｅは円筒形ではなく、横断面が馬蹄形のような円周方向に非均等な形状にしている。また、胴部１ｅの後方は縮径した円筒状となし、その円筒状部の後方は漏斗形をなしており、そして、その漏斗形部の後方には細い円筒状で後端が閉じたノズル部１ｇを設けている。
そのノズル部１ｇの側面に連接し、かつ、ノズル部１ｇの軸心に対して静置部１ｆの反対側には、平板状のホームベース形で付け根の一部が膨らんだ捻子切り部１ｈを設けている。また、ノズル部１ｇの内部と捻子切り部１ｈの連接した内部には、両部に跨る開孔部１ｉを設けており、さらに、ノズル部１ｇと捻子切り部１ｈの連接した箇所を切断部１ｊとして設けている。
尚、ボトル１のノズル部１ｇ内に挿入するように、熱可塑性樹脂のポリプロプレン樹脂材（日本ポリプロ（株）製、ノバテックＰＰのＭＧ０３Ｂ）で、射出成形法で形成した略棒状の詰め棒３を設けている。参照符号Ｒは、ボトル１に内蔵した液を示しており、参照符号Ａは、ボトル１内の空気を示している。
【０００７】
第二実施例は、第一実施例と同一材料で、第一実施例の段部１ｃの厚さ値Ｍを０．６０ｍｍとし、補強部１ｄの半径値ｎを０．６０ｍｍとし、Ｎ／Ｍ比を１．００としたものである。
【０００８】
作用について第一実施例の図５と、第一比較例の図８と図９を用いて説明する。図８のボトル1‘は第一実施例と同一材料で、ボトル1‘の胴部は円筒形ではない異形であり、段部１ｃ’ の厚さ値Ｍは０．６０ｍｍにしている。段部１ｃ’ の軸心側の付け根半径値Ｎは０．２０ｍｍにしていて、Ｎ／Ｍ比は０．３３である。このボトル1‘に栓２を超音波溶着すると、栓２はボトル1’の静置部１ｆ‘側に傾くように溶着され易くなる（図８参照）。これは、栓２の前方から超音波溶着させるための超音波振動を発振させるホーン（超音波振動子／図示なし）を押し当てると、ボトル1‘の開口部１ａ’に垂直荷重＋超音波振動が加えられ、超音波振動による瞬時の発熱にともなう樹脂の軟質化と、斜面状の静置部１ｆ‘側が静置部１ｆ‘側以外の部位よりも応力が高くなる（応力集中）ことによるものである。つまり、ボトル1‘の段部１ｃ’から胴部へ裾広がる広がり長さが静置部１ｆ‘側が短いため、静置部１ｆ‘側が突っ張ったようなボトル構造となり、静置部１ｆ‘側以外の部位が逃げ変形し易くなるのに対して静置部１ｆ‘側が逃げ変形しにくいため、段部１ｃ’の静置部１ｆ‘側が押し込まれ易くなってしまうのである。
また、栓２の溶着傾きは上記理由以外にもあり、ボトル1‘の端面１ｂ’の水平角度バラツキや、ボトル1‘の胴部１ｅ’（図示なし）の肉厚バラツキや、超音波溶着用ボトル受け台でのボトル1‘の収まり状態のバラツキ等によるものがある。つまり、ホーンを押し当てた時、ボトル１’の収まりや形状寸法バラツキにより、ボトル1‘の段部１ｃ’円周の一部方向に応力集中し、その結果、栓２がボトル1‘の段部１ｃ’の円周各方向に傾いて溶着されてしまうのである。
第二比較例は、第一実施例と同一材料で、第一実施例の段部１ｃの厚さＭを０．６０ｍｍとし、補強部１ｄの半径ｎを０．４０ｍｍとし、Ｎ／Ｍ比を０．６７としたものである。
第一実施例と第二実施例と第一比較例と第二比較例について、栓２を共通に用いて、各々３０個の試料を試験した。
第一実施例では、栓２の目立つ傾きはなかった。また、液を内蔵した容器を下向きにし、ボトル１の胴部１ｅを手で押し窪ませての、栓２からの液漏れもなかった。
第二実施例では、栓２が少し傾くものが２個生じたが、ボトル押しでの液漏れはなかった。
第一比較例では、栓２が全て著しく傾き、ボトル押しでの液漏れが５個生じた。
第二比較例では、栓２が全て傾き、著しく傾くものが3個生じ、ボトル押しでの液漏れが１個生じた。
比較例での栓２の傾きは、超音波溶着時のボトル1‘の段部１ｃ’ の栓２の傾き方向への応力集中によるものであり、栓２の傾きが静置部１ｆ‘方向以外にも生じてしまうものもあった。
【０００９】
次に、ボトル１について更に詳述する。図２の矢印方向Ｐで示すように、捻子切り部１ｈは、切断部１ｊを中心にして左右いずれかの方向に数回回転させることによりボトル１から切離される。図６は、捻子切り部１ｈをボトル１から切離した後のノズル部１ｇである。図６の切断部１ｊと開孔部１ｉの範囲が破断面１ｋとなっている。この捻子切り操作によって、開孔部１ｉには樹脂材が伸びた薄い膜状のバリ１ｌが生じる。図７は、捻子切り部１ｈをボトル１から切り離した後の捻子切り部１ｈである。図７の開孔部１ｉには、捻子切り部１ｈを捻子切る時に、樹脂材が伸びた薄い膜状のバリ１ｌが生じる。ここで、捻子切り部１ｈを平板状のホームベース形に設けているのは、ホームベース形の窄まり部でノズル部１ｇと連接させているので、開孔部１ｉに生じるバリ１ｌが捻子切り部１ｈ側よりもノズル部１ｇ側が少なくなるようにしている。ノズル部１ｇ側に生じるバリ１ｌを少なくすることによって、バリ１１による開孔部１ｉの閉塞作用を防止している。尚、熱可塑性樹脂材に、紫外線照射処理や冷凍処理等の樹脂伸び防止処理をすれば、バリ１ｌの伸びを、より低減させて、開孔部１ｉが塞がらないようにすることも可能である。
図４の矢印方向Ｑで示すように、捻子切り部１ｈは、切断部１ｊを中心にして上下方向に折り曲げ往復させてもボトル１から切離させることが可能である。しかるに、捻子切り部１ｈは、図４のＱ方向よりは、図２のＰ方向に回しながら切離した方が、切離した時の開孔部１ｉからのボトル１内の液の飛散が抑えられる。ここで、捻子切り部１ｈをＱ方向に折り曲げて切離しようとしても、ノズル部１ｇが軸心を中心として捻子曲がり変形し、捻子切り部１ｈを切り離せないようにすることは可能である。これには、軸心に対してのノズル部１ｇの捻子り変形する回転トルク値が、捻子切り部１ｈのＱ方向への折り曲げトルク値よりも小さくなるような構造にすれば良い。具体的には、ノズル部１ｇの径や長さ、肉厚、樹脂弾性係数や、捻子切り部１ｈの破断面１ｋの形状や面積などの構造要素を適度に設ければ良いものである。
前記ボトル１のノズル部１ｇ内に挿入した詰め棒３は、ノズル部１ｇ内の容積を少なく、即ち、液の浸入量を少なくするものである。また、ノズル部１ｇの内面と詰め棒３外周間の間隙を狭くすることにより、ボトル１に液Ｒの充填工程と、栓２の超音波溶着工程や製品流通段階でのノズル部１ｇ内や捻子切り部１ｈの空隙部への、液Ｒの移動をし難くしようとするものである。つまり、ノズル部１ｇの内面と詰め棒３外周間の間隙を狭くすることにより、毛管現象による浸入した液Ｒが強固な膜を間隙に形成しているので、ノズル部１ｇ内や捻子切り部１ｈの空隙部の空気Ａが、両部材の間隙を通過させないようにしているものである。また、ノズル部１ｇ内面と詰め棒３外周間の間隙を狭くすることにより、液Ｒの通過抵抗を高めて、液出量や液出速度を抑えるようにしているものでもある。
この構成により、ボトル１を前後逆にして、捻子切り部１ｈを捻子切り切離した時の開孔部１ｉからの液Ｒの滲み出量を少なくできるものである。静置部１ｆを机上面に置いて、捻子切り部１ｈを捻子切り切離しても、上記と同様、開孔部１ｉからの液Ｒの滲み出量を少なくできるものである。また、エチルアルコール等の沸点が低く、蒸気圧が高い性質の主溶媒を用いた液Ｒを内蔵した場合でも、高温環境下で捻子切り部１ｈを捻子切り切離した時の開孔部１ｉからの液Ｒの噴き出し量を抑えようとするものでもある。
尚、高温環境下での捻子切り部１ｈを捻子切り切離した時の、液Ｒの噴き出し量をさらに抑えるのに、超音波溶着時の液Ｒの温度を高くしても良く、また、ボトル１の胴部１ｅを窪ませて栓２を超音波溶着し、その溶着後、胴部１ｅの窪ませを解除して、ボトル１の復元力を応用して、ボトル１内が減圧となるようにしても良いものである。
尚、ボトル１内が減圧となると、成形直後のボトル１の形状より、栓２を超音波溶着した後のボトル１の静置部１ｆが多少窪む形状となってしまう。このボトル１の窪みが目立たないように、ボトル１の形状を一部蛇腹形状にしても良い。また、静置部１ｆの減圧による窪み量を考慮し、成形直後の静置部１ｆを平面ではなく膨らみ形状などにしても良いものである。
尚、前記詰め棒３は、略棒状で示したが、多角柱形やスリットや貫通孔を形成しても良い。また、無垢状の射出成形品ではなく、スポンジやセラミック、繊維束体などの多孔質体としても良いものである。
【００１０】
図１０と図１１に第三実施例を示す。図１０はボトル１１の正断面図を示し、図１１は図１０の上面図を示す。
ボトル１１は、第一実施例と略同様である。第一実施例との差異は補強部にある。即ち、ボトル１１の段部１1ｃには、前後に凹凸のリブ状で放射状に多数広がる補強部１１ｄを設けている。その補強部１１ｄは、前記リブの配列に従って段部１1ｃの内面に多数の突起から構成されている。
ボトル１１の胴部１１ｅの後方は縮径した円筒状をなしており、その円筒状部の後方は漏斗形状となっている。その漏斗形部の前後途中からは、湾曲して後方のノズル部１１ｇに繋がるように湾曲部１１ｍを設けている。そのノズル部１１ｇの内面前方から、湾曲部１１ｍや漏斗形部、円筒状部、並びに、胴部１１ｅにかけて、軸と並行で軸心に向け突出する直線状の３本の縦リブを設け、その3本の縦リブ間に２本の毛管リブ１１ｎを静置部１１ｆを正面に見て左右２箇所に設けている。尚、ノズル部１１ｇの後端には、半球面状の先凸部１１ｏを設けている。
作用について説明する。栓２をボトル１１の端面１１ｂに超音波溶着すると、前後に凹凸のリブ状で放射状に多数広がる補強部１１ｄにより、超音波溶着時の段部１１ｃの円周上の特定位置への応力集中を避けることができる。此により、栓２が傾いて溶着されることが防止される。尚、前記多数の補強部１１ｄは、均等な形状ではなく深い部分と浅い部分とを交互に配置しても良く、また、静置部１１ｆ側に多く配置しても良い。
前記ボトル１１の湾曲部１１ｍや毛管リブ１１ｎは、液を内蔵したボトル１１を前後逆にし、捻子切り部１１ｈを切離する時、ノズル部１１ｇ内に浸入した液を胴部１１ｅ側に移動させ易くするものである。つまり、湾曲部１１ｍは、胴部１１ｅ側に広がるような湾曲形としているので、液のノズル部１１ｇの残留力が弱まり、その結果、ノズル部１１ｇ内の液が重力方向に移動し易いものとなる。また、毛管リブ１１ｎは、ノズル部１１ｇ内の液と胴部１１側の液とを毛管リブ１１ｎの液を介して繋げているので、ノズル部１１ｇ内の液を重力方向の胴部１１側の液へと移動させ易くする。
ここで、ボトル１１の液を他の容器などに補充する場合には、ノズル部１１ｇの先端の先凸部１１ｏが突出しているので、ノズル部１１ｇを他の容器の補充口に挿入し易くなっている。
【００１１】
図１２に第四実施例の要部拡大断面図を示す。ボトル２１や栓２２は、第一実施例と略同様である。ボトル２１の段部２1ｃには、開口部から胴部に向けて拡開するような漏斗状の補強部２１ｄを設けている。また、栓２２は円板状でボトル２１の開口部２１ａに挿入される円筒部２２ｂを設けている。
作用について説明する。栓２２をボトル２１の端面２１ｂに超音波溶着すると、開口部から胴部に向けて拡開するような漏斗状に広がる補強部２１ｄにより、段部２１ｃを補強した構造となり、超音波溶着時の段部２１ｃの応力変形を防ぐことができる。此により、栓２が傾いて溶着されることが防止される。尚、前記段部２１ｃは、全体に略漏斗状であれば良く、凹曲面状でも凸曲面状でも多段状でも良い。また、端面２１ｂの外周の途中から段部２１ｃへと漏斗状に広がるように設けても良い。そして、更には補強部を第一実施例から第四実施例との組合せ形態としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第一実施例の正断面図。
【図２】図１の左側面図。
【図３】図１の上面図。
【図４】図１の底面図。
【図５】図１前方の一部拡大図。
【図６】図１の捻子切り部１ｇを捻子切り分離した後のノズル部１ｆの左側面拡大図。
【図７】図１の捻子切り部１ｇを捻子切り分離した後の捻子切り部１ｇの右側面拡大図。
【図８】図５の比較図。
【図９】図８の超音波溶着前のボトル１‘の要部縦断面図。
【図１０】第三実施例の正断面図。
【図１１】図１０の上面図。
【図１２】第四実施例の要部拡大断面図。
【符号の説明】
【００１３】
１、１‘、１１、２１              ボトル
１ａ、１ａ‘、１１ａ、２１ａ      開口部
１ｂ、１ｂ‘、１１ｂ、２１ｂ      端面
１ｃ、１ｃ‘、１１ｃ、２１ｃ      段部
１ｄ、１１ｄ、２１ｄ              補強部
１ｅ、１１ｅ、２１ｅ              胴部（本体部）
１ｆ、１ｆ‘、１１ｆ              静置部
１ｇ、１１ｇ                      ノズル部
１ｈ、１１ｈ                      捻子切り部
ｉｉ、１１ｉ                      開孔部
１ｊ、１１ｊ                      切断部
１ｋ                              破断面
１ｌ                              バリ
１１ｍ                            湾曲部
１１ｎ                            毛管リブ
１１ｏ                            先凸部
２２ｂ                            円筒部
Ｐ、Ｑ                            捻子切り方向
Ｍ                                段部厚さ値
Ｎ                                半径値
【図１】
2006182395.tif 000003
【図２】
2006182395.tif 000004
【図３】
2006182395.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006182395.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006182395.tif 000009
【図８】
2006182395.tif 000010
【図９】
2006182395.tif 000011
【図１０】
2006182395.tif 000012
【図１１】
2006182395.tif 000013
【図１２】
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