(57)【要約】【課題】  インクの蒸発に対して、有利に働き液体収納容器内における液体の濃度上昇を抑制することができるインクジェット記録ヘッドの液体収納容器を提供する。【解決手段】  シート切断と同時に、シート部材の切断部分に溶融部を形成し、シート切断部であるシート外周部に厚い部分を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット記録ヘッドに供給するための液体を貯蔵するための液体収納容器において、
前記容器の一部を構成し、液体入出可能な開口部を有した、フレーム部材と、
前記容器を形成する変形可能な一部に変形可能な凸形状が成型されているシート部材と、
前記フレーム部材の液体入出可能な開口部に設けられたインク供給口部材と、
前記フレーム部材外縁に固定される面部材とを備え、
前記フレーム部材外周より大きいサイズの前記シート部材と該フレーム部材とのシート部材溶着面外縁部において、該シート部材に吸収する光を与え、該シート部材内で発熱させることにより、該シート部材が切断され、かつ同時にシート外周部が厚い部分を形成することにより、前記フレーム部材と前記面部材とのシール性を向上させる構造であることを特徴とする液体収納容器。
【請求項２】
前記フレーム部材において、前記シート部材切断時に、前記シート外周の厚い部分が該フレーム部材に接しない寸法であることを特徴とする請求項１に記載の液体収納容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を収納する液体収納容器に関する。より詳細には、例えば、記録部としてのペンあるいはインクジェット記録ヘッドなどの外部装置へインク等の液体を供給するために負圧が利用される液体収納容器の構成要素として用いられる凸型シート部材を備える液体収納容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体収納容器に用いられる凸型シート部材は、容器内のインクの消費により変形し、かつシート部材の変形により生じるフィルムの剛性による負圧（背圧）の上昇が小さくなければならないため、非常に薄いシート部材である。また、インク収納容器に必要となる蒸発抑制やシート部材を透過して混入される酸素や窒素なども容器内の負圧を変化させる要因となるため、気体透過量を抑制する高水蒸気バリア性及び高ガスバリア性を有する機能性シート部材であることが知られている。（以上のシート部材を用いた液体収納容器およびその製造方法は、特許文献１、特許文献２など参照）
本液体収納容器における製造方法は、フレーム部材にバネユニットが設けられ、その上から凸型シート部材が溶着され、溶着面外縁部にて、シート部材を切断し、溶着されたシートを覆うように面部材がフレーム部材に固定される。その固定方法は、熱加締め・引っ掛け・熱板溶着・レーザ溶着等の方式がある。
【０００３】
本液体収納容器においては、
インク蒸発を抑制するためにフレーム部材と面部材を極力密閉状態にしたい。
【０００４】
また、液体収納容器内の液体容積率向上のために、面部材とフレーム部材との固定代のスペースを極力小さくしたい。
【０００５】
そのため、熱加締め・引っ掛け方式は、全周を固定することができず、その上、固定する箇所が限定され、インクの蒸発抑制に対して好ましくない。一方、熱板溶着方式では、フレーム部材と面部材との間にシート部材があるので、シート部材が熱板の熱源で溶融してしまうため適用できない。よって、フレーム部材と面部材を固定する方法として、最も信頼性が高いレーザ溶着方法を選択した。
【０００６】
しかし、フレーム部材と面部材との組み合わせ時の形状から、両者は略全周溶着になり、全周のうち１部は、フレーム部材と面部材との間にクリアランスが生じる。従い、インクの蒸発に対して不利になり、液体収納容器内における液体の濃度上昇が多少促進されることになる。また、
フレーム部材と面部材の成形時による反りや部品公差、組立精度を考慮するとフレーム部材と面部材との間にクリアランスが生じる可能性もある。
【０００７】
以上から、インクの蒸発抑制に対してマージンを上げるため、フレーム部材と面部材とのクリアランスを極力埋めることが必要である。
【０００８】
本発明では、シートの切断工程において上記の目的を達成したいと考えている。
【０００９】
一般的に、シートを切断する方法としては、刃物、せん断、水圧、電磁波エネルギーが挙げられる。切断方法は、各種の用途に応じて選択されるが、従来、生産では設備費用やタクトの関係から、シートの切断は、刃物やせん断を選択することが多い。
【００１０】
しかし、上記方法では、切断された凸型シート部材は、切断部分と非切断部分におけるシート部材の厚みにほとんど差がないため、上記で述べたフレーム部材と面部材とのクリアランスを埋めることができない。
【００１１】
また、本液体収納容器では限られたスペース内でシート切断が必須であり、シート部材が液体収納容器からはみ出さないことやシート切断時にフレーム部材にキズが入らないこと等の制約が入るため、刃物やせん断でシート部材を切断することは不可能な状況にある。さらにシート部材にも応力がかかり、シートの切断時のバリによるゴミの発生も懸念される。
【特許文献１】特開平１５−１９１４８９号公報
【特許文献２】特開平１６−０９８５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記様々な問題を解決すべく本発明者らが鋭意検討した結果、シート切断工程において、液体の内容量安定性に優れた信頼性の高い切断方式、即ち、シート部材に吸収する光を照射する方式（電磁波エネルギー方式）を用いることにより、上記問題を解決することを見出しに本発明に至った。よって、本発明は、シート切断と同時に、シート部材の切断部分に溶融部を形成し、シート切断部であるシート外周部に厚い部分を設けることで、シート部材と面部材とのクリアランスの低減が可能になる。結果、インクの蒸発に対して、有利に働き液体収納容器内における液体の濃度上昇を抑制することができるインクジェット記録ヘッドの液体収納容器を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、インクジェット記録ヘッドに供給するための液体を貯蔵するための液体収納容器において、前記容器の一部を構成し、液体入出可能な開口部を有した、フレーム部材と、前記容器を形成する変形可能な一部に変形可能な凸形状が成型されているシート部材と、前記フレーム部材の液体入出可能な開口部に設けられたインク供給口部材と、前記フレーム部材外縁に固定される面部材とを備え、
前記フレーム部材外周より大きいサイズの前記シート部材と該フレーム部材とのシート部材溶着面外縁部において、該シート部材に吸収する光を与え、該シート部材内で発熱させることにより、該シート部材が切断され、かつ同時にシート外周部が厚い部分を形成することにより、前記フレーム部材と前記面部材とのシール性を向上させる構造であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上述した通り、本発明の方法によれば、液体収納容器の製造方法によるシート部材切断工程において、シート部材に吸収する光を照射することでシート部材切断部分に溶融部を形成し、シート外周部に厚い部分を設けることで、シート部材と面部材とのクリアランスの低減が可能になる。結果、インク蒸発が抑制でき、液体収納容器内の液体濃度上昇を抑えることが可能になった。
【００１５】
限られたスペースでのシート部材の切断が可能となり、フレーム部材へのキズやシート部材のはみ出し、切断部のバリによるゴミの発生が解消できた。
【００１６】
以上から、シート切断工程において、液体の内容量安定性に優れた信頼性の高い切断であるシート部材に吸収する光を照射する方式を用いる液体収納容器を提案することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１８】
以下に、図１〜図８を参照して、上記本発明に係る真空成形方法で成形された凸型シートを用いて製造される液体収納容器及びその製造方法について説明する。
【００１９】
図１は、本発明により製造される液体収納容器１００の斜視図である。液体収納容器１００は、四角枠状のフレーム部材１０１における開口部に、バネユニット１０２を取り付け、上方から可撓性のシート部材（可撓性部材）１０６をフレーム部材１０１に溶着した密閉構造となっている。液体収納容器の内部を負圧にするために用いられるバネユニット１０２は、図２のようにバネ１０３と圧力板（平板）１０４から構成されていて、その結合方法は、圧力板１０４側に切り掛け部分を設けて、バネ１０３がそれによって固定されている。フレーム部材１０１には、液体収納容器１００の内部に通じるインク供給口１０７が形成されていて、インク供給口１０７に合わせてインク供給口部材１４０が取り付けられている。面部材１２４はシート部材１０６の上から被せられ、フレーム部材１０１の外縁部にて固定されている。
【００２０】
図３〜図６はこのような液体収納容器１００の製造方法を説明するための図である。
【００２１】
図３は、バネユニット１０２とフレーム部材１０１、シート材料１２５を取り付ける工程の説明図である。受け治具（図示せず）の上に載置したフレーム部材１０１の内面に、バネユニット１０２を位置決めして配置する。そして、圧力板１０４の上面にセットされ、加熱されたシート材料１２５にフレーム部材１０１とバネユニット１０２の上昇と同時に、アシスト治具１０８がシート材料１２５をはさみ込むように下降する。
【００２２】
その後、シート材料１２５がシート部材溶着面１０９近傍に到達するとインク供給口１０７から、フレーム部材１０１とシート材料１２５内に存在する空気を吸引することにより、図４のようにシート材料１２５は、フレーム部材１０１の形状にならった凸型にシート成形される。
【００２３】
その際、バネユニット１０２は縮んだ状態にある。
【００２４】
この工程においては、本発明に係るシート材料１２５により、成形時におけるシート溶着部稜線の明確化に伴うシート材料１２５とシート部材溶着面１０９との位置合せが容易に行える。これによって、液体収納容器における機能性や溶着安定性を損ねることなく、液体収納容器製造の歩留まりを向上させる。
【００２５】
図５は、シート材料１２５をフレーム部材１０１に溶着する工程の説明図である。ヒートヘッド１２０により、シート部材溶着面１０９と、シート材料１２５と、の環状の接合面同士を熱溶着する。ヒートヘッド１２０とフレーム部材１０１を固定している治具（図示せず）との位置精度が、シート部材溶着面１０９と、シート材料１２５の周縁部分とを均一に対面させることにより、それらの接合面は、極めて均一に熱溶着されてシールされることになる。ゆえに、ヒートヘッド１２０とフレーム部材１０１との位置精度は、均一なシール性を確保すべく熱溶着する上において重要である。
【００２６】
図６は、シート材料１２５を吸収する光（以後：レーザ光１２３と称する）によって、フレーム部材１０１の外側にはみ出たシート材料１２５の部分を切断する工程の説明図である。このように、フレーム部材１０１からはみ出たシート材料１２５の部分を切り取ることにより、図１のようにバネ・シート・フレームユニット１２２が完成すると同時に、シート材料の切断部分が溶融し、シート外周部に厚い部分を設けることが可能になる。＜図１（ａ−ａ'）断面参照＞
本実施例におけるレーザ光１２３は、炭酸ガスレーザを用いている。本発明に用いるレーザ加工手段は、その他に、ルビーレーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等があるが、３種類のレーザ共に炭酸ガスレーザと比較して、波長が短いため、レーザ加工局部での熱発生時間が極めて短く、微小なスポットに集光できるため、熱影響の少ない高品位な微細加工に好ましい。しかし、本実施例では、前記のような微細な加工は必要でなく、レーザ切断部の熱影響によりシート部の切断部分が非切断部分より厚くなる炭酸ガスレーザを選択した。
【００２７】
図７（ａ）は、シート材料１２５にレーザ光１２３を照射する工程の説明図である。本実施例におけるレーザ光１２３の照射位置は、シート溶着周縁部分から０.４ｍｍを狙う。なぜなら、フレーム部材１０１の寸法公差が０.１ｍｍ、フレーム部材１０１の成形による内反りが約０.２ｍｍ、レーザ光１２３を発生するヘッドのロボット精度が０.０２ｍｍ、フレーム部材１０１の固定治具精度が０.０２ｍｍであり、すべてを加算すると約０.４ｍｍになるからである。また、本実施例で用いたレーザ光１２３のスポット径はφ７０μｍであるが、シート材料１２５へのレーザ光１２３の到達スポット径はφ１００μｍ以下とする。その理由は、図１の（ｂ−ｂ'）断面である図７（ｂ）にレーザ照射範囲１４１を表すように、非常にレーザの照射範囲が狭いためであることや部品精度、治具精度等からである。この照射範囲外に照射した場合、シート部材溶着面１０９にダメージを与えたり、シート材料１２５がフレーム部材１０１やインク供給口部材１４０に溶着され、両者から分離できない可能性があるため、本発明には適さない。また、レーザ出力時のビーム径が、φ１００μｍ以上でもレーザ光１２３を遮断するマスクを用いて、シート材料１２５への到達スポット径をφ１００μｍ以下にすることは可能である。
【００２８】
ここで、図８は、レーザ切断に必要なフレーム部材の形状の説明図である。
【００２９】
図１の（ａ−ａ'）断面図は、レーザ光１２３がシート材料１２５に照射され、シート材料１２５が切断され、シート切断部分に非切断部より厚みがるシート外周部１２６がレーザ光１２３の両側に形成される。その時におけるシート外周部１２６の厚みは、レーザ光１２３の照射時間あるいは、レーザ出力値によるが、初期厚さ６０μｍの場合、約９０〜１２０μｍ程度になる。
【００３０】
なお、シート材料１２５を切断する際は、シート部材溶着面１０９と相反する方向に平行にシート材料１２５を引っ張った状態で切断する。その理由は、シート材料１２５が弛んでいるとシート切断の際、シート材料１２５とバネ・シート・フレームユニット１２２とが分離しにくくなることやシート切断部にシワが入りやすく切断できない箇所が発生する可能性があるから。
【００３１】
また、シート切断時、シートの微妙な弛みとシートが切断部で溶融し厚さが増すため、シート材料１２５の切断部からフレーム部材１０１までの逃げ量が０.３ｍｍ以上とる必要がある。それにより、レーザ１２３が切断時にフレーム部材まで到達せず、フレーム部材１０１に凹部を入れない役目も行う。
【００３２】
本実施例では、図７（ａ）のようなフレーム部材１０１の形状にし、シート切断部において、シート材料１２５とフレーム部材１０１との間にクリアランスがとれる形状であれば可能である。
【００３３】
なお、図１〜図８に示されている液体収納容器の製造におけるシート部材１０６の成形素材としてのシート材料１２５は、原材料から大きなサイズのシート状に成形されたものであり、このシート材料１２５は、製造される液体収納容器の性能に対して重要なファクターを占める。このシート材料１２５には、気体とインク成分の透過度が低く、かつ可撓性を持ちつつ繰り返し変形に対する耐久性が要求される。その好適な材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、エチレンビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）、ナイロンなどが挙げられる。また、複合材料として、前記材料にアルミニウムやシリカを蒸着したものなどを用いることもでき、さらに、これらを積層化して用いてもよい。特に、耐薬品性に優れたＰＰやＰＥと、気体・水蒸気遮断性能に優れたＰＶＤＣやＥＶＯＨを積層して用いることにより、優れたインクタンク性能を発揮することができる。また、このようなシート材料１２５の厚さは、柔軟性と耐久性に鑑みて、１０μｍ〜１００μｍ程度が適する。シート材料１２５の厚さが１００μｍ（０．１ｍｍ）を越えると、シートの腰が強くなり、凸形状に成形したシートにおいて、凸部の変形性が悪くなり、負圧利用のインクタンクとしてとして好ましいものではない。このことから、可撓性の機能を充分に利用するため、なるべく薄い膜厚のシートを使用することが好ましい。したがって、シート材料１２５としては、６０μｍ以下の厚みであって、高ガスバリア性・高水蒸気バリア性能の材質であることが望ましい。
【００３４】
図１のようにバネ・シート・フレームユニット１２２が完成すると最後に、それに面部材１２４を取り付けて、レーザ溶着でシート切断部より外縁部を固定する。図１の（ｃ−ｃ'）断面は、フレーム部材１０１とシート部材１０６、面部材１２４の関係を詳細に説明する。フレーム部材１０１とシート部材１０６の間にインク浸漬部１２７があり、長期保存・長期使用や使用環境によりインク中の水分がシート部材１０６を介して、水蒸気１２７として飛ばされ、インクが蒸発していく。そこで、インク蒸発抑制策として、フレーム部材１０１と面部材１２４とを略全周レーザ溶着を施すことで略密閉状態にする。しかし、更なるインク蒸発抑制のマージンアップのために、図１のｃ-ｃ‘断面図のように、シート材料１２５の切断において、シート部材１０６に初期シート厚より厚みがあるシート溶融部１２６を形成することにより、シート部材１０６から発生する水蒸気１２７をシート外周部１２６でブロックする。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の液体収納容器の斜視図とシート材料の切断工程後におけるシート部材形態を説明するａ−ａとｃ−ｃ'断面図。
【図２】バネユニットの構成図である。
【図３】図１の液体収納容器におけるシート材料の成形工程の説明図である。
【図４】図３のシート材料における成形完了後の説明図である。
【図５】図４でのシート材料の溶着工程の説明図である。
【図６】シート部材の切断工程の説明図である。
【図７】（ａ）図１のａ−ａ'断面図であり、レーザ光の照射位置の説明図である、（ｂ）図１のｂ−ｂ'断面図であり、レーザ光の範囲の説明図である。
【図８】レーザ切断に必要なフレーム部材の形状の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１００  液体収納容器
１０１  フレーム部材
１０２  バネユニット
１０３  バネ
１０４  圧力板
１０６  シート部材
１０７  インク供給口
１０８  アシスト治具
１０９  シート部材溶着面
１２０  ヒートヘッド
１２２  バネ・シート・フレームユニット
１２３  レーザ光
１２４  面部材
１２５  シート材料
１２６  シート外周部
１２７  水蒸気
１４０  インク供給口部材
１４１  レーザ照射範囲
１４２  シート部材に吸収する光
【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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