(57)【要約】【課題】気密性に優れ、適用対象である装置の大型化を招くことなく、簡単かつ安価に製造できる、流路構造およびその製造方法を提供する。【解決手段】流路構造１０は、「流体」としての空気が流れる溝２２を有し、溝２２の少なくとも側壁部２２ｂおよび２２ｃが樹脂で形成されている流路本体１８と、溝２２の深さ方向における溝２２の底部２２ａ側とは反対側に設けられた開口部３２を気密的に密閉する密閉フィルム２０とを備え、密閉フィルム２０における底部２２ａ側に位置する内面およびその反対側に位置する外面の少なくとも一方が、側壁部２２ｂおよび２２ｃの樹脂が溶融されて開口部３２の内側に流動することによって得られた接合部３４に溶着されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が流れる溝を有し、前記溝の少なくとも側壁部が樹脂で形成されている流路本体と、
前記溝の深さ方向における前記溝の底部側とは反対側に設けられた開口部を気密的に密閉する密閉フィルムとを備え、
前記密閉フィルムにおける前記底部側に位置する内面およびその反対側に位置する外面の少なくとも一方が、前記側壁部の前記樹脂が溶融されて前記開口部の内側に流動することによって得られた接合部に溶着されている、流路構造。
【請求項２】
前記密閉フィルムは、前記樹脂と同種の樹脂からなり、前記接合部に溶着される溶着層と、前記溶着層よりもガス透過性の低い材料からなるガスバリア層とを有している、請求項１に記載の流路構造。
【請求項３】
前記溝は、直角以下の角度で複数回に分けて曲げられた曲がり部を有している、請求項１または２に記載の流路構造。
【請求項４】
（ａ）流体が流れる溝を有し、前記溝の少なくとも側壁部が樹脂で形成されている流路本体を準備する工程と、
（ｂ）前記溝の深さ方向における前記溝の底部側とは反対側に設けられた開口部を塞ぐようにして、前記側壁部の前記開口部側の端部に気密性を有する密閉フィルムを配置する工程と、
（ｃ）前記密閉フィルムと前記側壁部とを同時に加熱し、溶融された前記側壁部を前記開口部の内側に流動させて接合部を形成するとともに、前記接合部を前記密閉フィルムにおける前記底部側に位置する内面およびその反対側に位置する外面の少なくとも一方に溶着する工程とを備える、流路構造の製造方法。
【請求項５】
前記（ｂ）工程では、前記側壁部の前記開口部側の端面に前記密閉フィルムを接触させ、
前記（ｃ）工程では、前記接合部で前記内面の少なくとも一部を被覆する、請求項４に記載の流路構造の製造方法。
【請求項６】
前記密閉フィルムは、貫通孔を有しており、
前記（ｂ）工程では、前記側壁部の前記開口部側の端部を前記貫通孔に挿通させ、
前記（ｃ）工程では、溶融された前記開口部側の端部を流動させて接合部を形成するとともに、前記接合部で前記外面の少なくとも一部を被覆する、請求項４に記載の流路構造の製造方法。
【請求項７】
前記溝は曲がり部を有しており、
前記側壁部の前記開口部側の端部において前記曲がり部を構成する部分の樹脂の量が多くされている、請求項４ないし６のいずれかに記載の流路構造の製造方法。
【請求項８】
前記（ｃ）工程では、前記流路本体と前記密閉フィルムとを溶着する箇所にエアを吹き付けることによって溶融された前記樹脂の流動方向を前記開口部の内側に向くように規制する、請求項４ないし７のいずれかに記載の流路構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溝の開口部をフィルムで密閉することによって得られる流路構造およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、インクジェットプリンタのインクカートリッジにおいては、ノズルからインクを良好に吐出させるために、インクカートリッジの内部を大気に連通させる必要があるが、大気連通のための空気流路に空気が自由に流れたのではインクカートリッジの内部のインクが蒸発してしまうため、当該空気流路には、空気を簡単には通過させない機能を備えることが要求される。そこで、従来では、図１０に示すように、インクカートリッジ１の上面に迷路状の溝２を形成し、当該溝２の開口部２ａをフィルム３で密閉することによって、断面積が小さく、かつ、長さの長い空気流路４を構成していた（特許文献１参照）。そして、ガス透過性の低い（すなわちガスバリア性の高い）フィルム３を用いたり、開口部２ａの幅を狭くしたりすることによって、インクが開口部２ａからフィルム３を通して蒸発するのを抑制していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５６１２４号公報（図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の空気流路４（図１０）によれば、上記構成によって開口部２ａからインクが蒸発するのを或る程度抑制することができるが、ガス透過性の低いフィルム３を用いる場合でも、十分な蒸発防止効果を得るためにはより高性能のフィルム３を用いなければならず、製造コストが高くなるという問題があった。また、開口部２ａの幅を狭くする場合には、必要最小限の流路断面積を確保するために溝２の深さを深くする必要があるため、インクカートリッジ１が大型化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、気密性に優れ、適用対象である装置（たとえばインクカートリッジ）の大型化を招くことなく、簡単かつ安価に製造することができる、流路構造およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明に係る流路構造は、流体が流れる溝を有し、前記溝の少なくとも側壁部が樹脂で形成されている流路本体と、前記溝の深さ方向における前記溝の底部側とは反対側に設けられた開口部を気密的に密閉する密閉フィルムとを備え、前記密閉フィルムにおける前記底部側に位置する内面およびその反対側に位置する外面の少なくとも一方が、前記側壁部の前記樹脂が溶融されて前記開口部の内側に流動することによって得られた接合部に溶着されている。
【０００７】
この構成によれば、側壁部の樹脂が溶融されて開口部の内側に流動することによって接合部が構成されているので、接合部によっても開口部を塞ぐことができ、密閉フィルムの密閉機能と相俟って、気密性を高めることができる。したがって、従来技術と同程度の気密性を得るのであれば、フィルム３（図１０）よりも性能の低い安価な密閉フィルムを用いることができ、また、開口部の幅を広くして溝の深さを浅くすることができる。さらに、側壁部の樹脂が開口部の内側に流動することによって形成された接合部に密閉フィルムが溶着されているので、流路本体に密閉フィルムを溶着するための溶着面積を広く確保することができる。
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明に係る流路構造の製造方法は、（ａ）流体が流れる溝を有し、前記溝の少なくとも側壁部が樹脂で形成されている流路本体を準備する工程と、（ｂ）前記溝の深さ方向における前記溝の底部側とは反対側に設けられた開口部を塞ぐようにして、前記側壁部の前記開口部側の端部に気密性を有する密閉フィルムを配置する工程と、（ｃ）前記密閉フィルムと前記側壁部とを同時に加熱し、溶融された前記側壁部を前記開口部の内側に流動させて接合部を形成するとともに、前記接合部を前記密閉フィルムにおける前記底部側に位置する内面およびその反対側に位置する外面の少なくとも一方に溶着する工程とを備える。
【０００９】
この構成によれば、流路本体の側壁部を溶融して接合部を形成するのと同時に、当該接合部を密閉フィルムの内面または外面に溶着するようにしているので、気密性の高い流路構造を簡単かつ安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の液体吐出装置およびその製造方法によれば、接合部および密閉フィルムの２層構造によって気密性を飛躍的に高めることができるので、低性能の安価な密閉フィルムを用いることが可能であり、製造コストを低減することができる。また、開口部の幅を広くして溝の深さを浅くすることが可能であり、その適用対象である装置（たとえばインクカートリッジ）を小型化することができる。さらに、流路本体に密閉フィルムを溶着するための溶着面を接合部によって広く確保することができるので、溶着強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は第１実施形態に係る流路構造を示す斜視図である。
【図２】図２は第１実施形態に係る流路構造を示す断面図である。
【図３】図３は第１実施形態に係る流路構造の製造方法を示す工程図であり、（Ａ）は流路本体と密閉フィルムとを準備する工程を示す図、（Ｂ）は開口部を塞ぐようにして密閉フィルムを配置する工程を示す図、（Ｃ）は密閉フィルムと側壁部とを同時に加熱して溶着する工程を示す図である。
【図４】図４は第２実施形態に係る流路構造を示す断面図である。
【図５】図５は第２実施形態に係る流路構造の要部を示す分解斜視図である。
【図６】図６は第２実施形態に係る流路構造の製造方法を示す工程図であり、（Ａ）は流路本体と密閉フィルムとを準備する工程を示す図、（Ｂ）は開口部を塞ぐようにして密閉フィルムを配置する工程を示す図、（Ｃ）は密閉フィルムと側壁部とを同時に加熱して溶着する工程を示す図である。
【図７】図７は第３実施形態に係る流路構造の一部を示す平面図である。
【図８】図８は第４実施形態に係る流路構造の一部を示す平面図である。
【図９】図９は流路構造の他の用途を示す断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）は従来の流路構造を示す斜視図であり、図１０（Ｂ）は従来の流路構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施形態に係る「流路構造」および「流路構造の製造方法」について図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１実施形態）
［流路構造］
図１および図２に示すように、第１実施形態に係る流路構造１０は、インクジェットプリンタに用いられるインクカートリッジ１２の内部空間１４と外部空間１６とを連通する「大気連通路」として構成されたものであり、流路本体１８と、密閉フィルム２０とを備えている。
【００１３】
流路本体１８は、インクカートリッジ１２の上壁部１２ａの一部に、ポリプロピレン（ＰＰ）等のような上壁部１２ａと同じ樹脂によって一体的に構成されたものであり、上壁部１２ａの上面に形成された溝２２と、溝２２の長さ方向一方端部に上壁部１２ａを貫通して形成された貫通孔２４（図２）と、溝２２の長さ方向他方端部に外部空間１６に連通して形成された大気連通口２６とを有している。
【００１４】
溝２２は、空気を流れ難くして内部空間１４に収容されたインクの蒸発を抑制するために、図１に示すように、互いに平行に配設された複数（本実施形態では５本）の直線溝２８ａ〜２８ｅと、直線溝２８ａ〜２８ｅを連結する複数（本実施形態では４個）の曲がり部３０とによって蛇行した迷路状に形成されている。なお、溝２２の平面視形状は、特に限定されるものではなく、渦巻き状、Ｕ字状および１本の直線状等のいずれかであってもよい。
【００１５】
溝２２は、図２に示すように、直線溝２８ａ〜２８ｅおよび曲がり部３０のそれぞれにおいて、底部２２ａと、底部２２ａを挟んで対向する２つの側壁部２２ｂおよび２２ｃとを有しており、溝２２の深さ方向における底部２２ａ側とは反対側には開口部３２が設けられており、開口部３２の少なくとも一部（本実施形態では全部）は、側壁部２２ｂおよび２２ｃの開口部３２側の端部から開口部３２の内側に延びて形成された接合部３４によって塞がれている。接合部３４は、側壁部２２ｂおよび２２ｃの樹脂が溶融されて開口部３２の内側に流動することによって、側壁部２２ｂおよび２２ｃと一体的に形成されており、開口部３２においては、接合部３４によって密閉フィルム２０が支持されている。
【００１６】
なお、「開口部３２」は、後述する流路構造の製造方法（図３）に着目して付けた名称であり、製造の初期工程（図３（Ａ），（Ｂ））では、物理的に開いているが、完成された流路構造１０においては、接合部３４によって塞がれている。
【００１７】
貫通孔２４は、インクカートリッジ１２の内部空間１４と溝２２とを連通する流路であり、大気連通口２６は、溝２２とインクカートリッジ１２の外部空間１６とを連通する流路である。したがって、内部空間１４は、貫通孔２４、溝２２および大気連通口２６を介して大気に連通されており、かつ、迷路状の溝２２によって空気の自由な流れが抑制されている。
【００１８】
密閉フィルム２０は、図３に示すように、ポリプロピレン（ＰＰ）等のような側壁部２２ｂおよび２２ｃと同種の樹脂からなり、接合部３４に溶着される溶着層４０と、溶着層４０よりもガス透過性の低い材料からなるガスバリア層４２と、ガスバリア層４２を保護するポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のような表面保護層４４とを有しており、ガスバリア層４２の一方面に溶着層４０が形成されており、他方面に表面保護層４４が形成されている。溶着層４０は、後述するように、接合部３４に対する溶着のために溶融されるが、このとき、ガスバリア層４２および表面保護層４４が同時に溶融されたのでは、これらの機能を有効に発揮することができなくなる。そこで、ガスバリア層４２および表面保護層４４には、溶着層４０を構成する樹脂よりも融点が高い材料が用いられている。
【００１９】
そして、密閉フィルム２０が流路本体１８の表面（接合部３４を含む。）に溶着されることによって、溝２２の開口部３２が接合部３４の外側から密閉されている。
【００２０】
第１実施形態に係る流路構造１０によれば、密閉フィルム２０および接合部３４の２層構造によって開口部３２を塞いでいるので、高い気密性を得ることができる。したがって、従来のフィルム３（図１０）よりも低性能の安価な密閉フィルム２０を用いることができ、インクカートリッジ１２の製造コストを低減することができる。また、開口部３２の幅を広くして溝２２の深さを浅くすることができ、インクカートリッジ１２を小型に構成することができる。さらに、開口部３２の内側に延びて形成された接合部３４に密閉フィルム２０が溶着されているので、流路本体１８に密閉フィルム２０を溶着するための溶着面積を広く確保することができ、流路本体１８に対に対する密閉フィルム２０を強固に溶着することができる。
［流路構造の製造方法］
次に、流路構造１０の製造方法について説明する。
【００２１】
流路構造１０を製造する際には、まず、図３（Ａ）に示すように、流体（本実施形態では空気）が流れる溝２２を有し、溝２２の少なくとも側壁部２２ｂおよび２２ｃが樹脂で形成されている流路本体１８を準備する。また、上述の密閉フィルム２０を準備する。この工程では、側壁部２２ｂおよび２２ｃは、未だ溶融されていないため、流路本体１８は接合部３４を有しておらず、側壁部２２ｂおよび２２ｃの高さは、溶融されて低くなることを見越して、溶融後の高さよりも十分に高く設計されている。
【００２２】
続いて、図３（Ｂ）に示すように、溝２２の深さ方向における溝２２の底部２２ａ側とは反対側に設けられた開口部３２を塞ぐようにして、側壁部２２ｂおよび２２ｃの開口部３２側の端部に気密性を有する密閉フィルム２０を配置する。つまり、側壁部２２ｂおよび２２ｃの開口部３２側の端面２３に密閉フィルム２０を接触させて載置する。このとき、大気連通口２６を確保するために、大気連通口２６が位置する領域２７を除外して密閉フィルム２０を配置する。
【００２３】
その後、図３（Ｃ）に示すように、密閉フィルム２０の上面に面ヒータ５０を接触させて、密閉フィルム２０と側壁部２２ｂおよび２２ｃとをこれらの溶融温度よりも１０℃程度高い温度で同時に加熱し、溶融された側壁部２２ｂおよび２２ｃを開口部３２の内側に流動させて接合部３４を形成するとともに、当該接合部３４を密閉フィルム２０における底部２２ａ側に位置する内面２０ａに溶着する。ここで、溶着すべき樹脂の溶融温度よりも１０℃程度高い温度で加熱することは、通常の溶着温度よりも２０℃程度低い温度で加熱することを意味するが、これは、溶着温度が高い場合には、溶融された樹脂の流動が不安定になって精度を出すことが困難になるからである。
【００２４】
なお、加熱の態様としては、低温から徐々に高温にしていく態様や、低温と高温とを切り換える態様等を任意に選択して用いることが可能であるが、低温と高温とを複数サイクルで繰り返して加熱した場合には、樹脂に与えるダメージが大きくなるため、１サイクルで加熱することが望ましい。また、この工程では、流路本体１８と密閉フィルム２０とを溶着する箇所にエアを吹き付けることによって溶融された樹脂の流動方向が開口部３２の内側に向くように規制するようにしてもよい。
（第２実施形態）
［流路構造］
図４および図５に示す第２実施形態に係る流路構造６０では、流路本体６２の溝６４を構成する側壁部６４ｂおよび６４ｃの開口部６６側の端部６８が、上方に突出する突部６８ａと、突部６８ａの基端部において密閉フィルム７０を受けるフィルム受部６８ｂとを有している。また、密閉フィルム７０では、上述の流路構造１０とは逆に、溝６４に対向する側から順番に表面保護層４４、ガスバリア層４２および溶着層４０が積層されており、この密閉フィルム７０には、突部６８ａが下方から挿通される貫通孔７０ａが形成されている。そして、開口部６６の少なくとも一部は、側壁部６４ｂおよび６４ｃの開口部６６側の端部６８から開口部６６の内側に延びて形成された接合部７２によって塞がれている。接合部７２は、側壁部６４ｂおよび６４ｃにおける突部６８ａの樹脂が溶融されて開口部６６の内側に流動されることによって、側壁部６４ｂおよび６４ｃと一体的に形成されており、接合部７２が密閉フィルム７０を覆い隠すようになっている。
【００２５】
なお、流路本体６２および密閉フィルム７０の他の部分は、第１実施形態に係る流路本体１８および密閉フィルム２０と同様であるため、当該他の部分については、流路本体１８および密閉フィルム２０の対応する部分と同じ参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００２６】
第２実施形態に係る流路構造６０によれば、密閉フィルム７０の表面保護層４４が溝６４に対向して位置しており、密閉フィルム７０の貫通孔７０ａから上方に突出した突部６８ａが接合部７２となって溶着層４０に溶着されているので、溶着の程度に係わらず、溝６４の容積を一定にすることが可能であり、溝６４に万が一インクが流入しても閉塞されない流路断面積を確保することができる。
［流路構造の製造方法］
次に、流路構造６０の製造方法について説明する。
【００２７】
流路構造６０を製造する際には、まず、図６（Ａ）に示すように、流体（本実施形態では空気）が流れる溝６４を有し、溝６４の少なくとも側壁部６４ｂおよび６４ｃが樹脂で形成されている流路本体６２を準備する。また、上述の密閉フィルム７０を準備する。この工程では、側壁部６４ｂおよび６４ｃは、未だ溶融されていないため、流路本体６２は接合部７２を有しておらず、突部６８ａの高さは、溶融されて流動することを見越して、十分に高く設計されている。
【００２８】
続いて、図６（Ｂ）に示すように、側壁部６４ｂおよび６４ｃの開口部６６側の端部６８の突部６８ａを貫通孔７０ａに挿通させ、溝６４の深さ方向における溝６４の底部６４ａ側とは反対側に設けられた開口部６６を塞ぐようにして、側壁部６４ｂおよび６４ｃの開口部６６側の端部６８のフィルム受部６８ｂに気密性を有する密閉フィルム７０を配置する。
【００２９】
その後、図６（Ｃ）に示すように、突部６８ａの上端面に面ヒータ５０を接触させて、密閉フィルム７０と突部６８ａ（すなわち側壁部６４ｂおよび６４ｃ）とを好ましくは１サイクルで加熱し、溶融された突部６８ａを開口部６６の内側に流動させて上記接合部７２を形成するとともに、接合部７２を密閉フィルム７０における外面（すなわち内面の反対側に位置する面）７０ｂに溶着する。そして、ヒータ５０の加熱面を冷却した後、完成した流路構造６０からヒータ５０を離間させる。なお、この工程では、流路本体６２と密閉フィルム７０とを溶着する箇所にエアを吹き付けることによって溶融された樹脂の流動方向が開口部６６の内側に向くように規制するようにしてもよい。
【００３０】
この実施形態では、融点の高い表面保護層４４およびガスバリア層４２の上方に溶着層４０が位置しており、密閉フィルム７０の貫通孔７０ａから上方に突出した突部６８ａが溶融されて密閉フィルム７０の上面を流動するので、樹脂の流れを表面保護層４４およびガスバリア層４２によって規制することが可能であり、接合部７２を一定の厚みで均質に形成することができる。したがって、溶着温度を高くした場合でも精度が損なわれることはなく、溶着温度を通常の溶着温度程度に高くして溶着速度を高めることができる。
（その他の実施形態）
上述の各実施形態では、溝２２，６４が曲がり部３０（図１）を有しているが、図７中の二点鎖線で示すように、これらの曲がり部３０が直角（９０度）に曲げられている場合（二点鎖線で示す。）には、溝２２，６４の最大幅Ｗ１が広くなってしまう。
【００３１】
そこで、図７中の実線で示すように、第３実施形態に係る流路構造８０では、溝８２の最大幅Ｗ２が広くなり過ぎないようにするために、溝８２を直角（９０度）以上に曲げる場合でも、曲がり部８４が直角以下の角度（第３実施形態では４５度）で複数回（第３実施形態では４回）に分けて曲げられている。
【００３２】
また、図８に示すように、第４実施形態に係る流路構造９０の製造方法では、溝９２の最大幅Ｗ１が広くなった場合でも接合部を構成する樹脂が不足するのを防止するために、側壁部９４ａおよび９４ｂの開口部９６側の端部において曲がり部９８を構成する部分（図８中の斜線で示す部分）の樹脂の量が多くされている。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、溝の開口部を密閉フィルムで密閉することによって得られる流路構造およびその製造方法に関するものであり、上述の各実施形態とは異なる分野においても、また、同じインクジェットプリンタの分野においても、他の様々な用途に利用可能である。たとえば、同じインクジェットプリンタの分野では、図９に示すようなヘッド収容装置１００において利用可能である。ヘッド収容装置１００は、ヘッドユニット１０２およびタンクユニット１０４を収容するとともに、これらの内部を、或る程度の気密性を確保しつつ大気に連通させるものであり、これらを収容する収容容器１００ａと、収容容器１００ａの下部に取り付けられた廃インク容器１００ｂとを有している。収容容器１００ａの内部には、ヘッドユニット１０２のノズル面１０２ａを覆うキャップ１０６が配置されており、廃インク容器１００ｂの内部には、廃インクを吸収する吸収体１０８が配置されており、廃インク容器１００ｂの内部が大気に開放されている。そして、キャップ１０６の内部と廃インク容器１００ｂの内部とが連通路１１０を介して連通されており、連通路１１０に対して上述の各実施形態の流路構造１０，６０，８０および９０のいずれかが、一部（大気連通口２６等）に変更を加えて採用されている。なお、この用途では、流路構造の溝内を「流体」としてのインク（液体）および空気（気体）が流れることになる。
【符号の説明】
【００３４】
１０…  流路構造
１２…  インクカートリッジ
１４…  内部空間
１６…  外部空間
１８…  流路本体
２０…  密閉フィルム
２２…  溝
２３…  端面
２２ａ，２２ｂ…  側壁部
２４…  貫通孔
２６…  大気連通口
２８ａ〜２８ｅ…  直線溝
３０…  曲がり部
３２…  開口部
３４…  接合部
４０…  溶着層
４２…  ガスバリア層
４４…  表面保護層
５０…  面ヒータ
６０…  流路構造
６２…  流路本体
６４ｂ，６４ｃ…  側壁部
６４…  溝
７０…密閉フィルム
７２…  接合部
８０，９０…  流路構造
１００…  ヘッド収容装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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