JP2019194106A - 収納容器の製造方法および内層の剥離方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1および図2に、内層および外層を有するインクカートリッジ13を示す。図1(a)はインクカートリッジの斜視図、図1(b)はインクカートリッジの分解図、図1(c)は図1(a)のZ−Z´におけるインクカートリッジの断面図である。図2は、インクカートリッジから記録装置(不図示)にインクを供給する際における、インクカートリッジ内部のインクの流れを示した概略図である。尚、図2において鉛直方向の上方へインクを供給する形態で説明しているが、この例に限らずあらゆる姿勢においてもインクを供給可能である。
ジョイント部材1の先端には、記録装置に設けられるインク受け管22(図2)が挿入される挿入部4が設けられている。インク受け管は一部分に穴が開いた針状のものであり、インクカートリッジの使用時に挿入部4に挿入される。インク受け管22が挿入部4に挿入されると、インク受け管は供給口弁5を押し、バネ6を圧縮する方向に供給口弁5を移動させる。インク受け管22の穴がジョイント部材1内を満たしているインク領域に到達するまでインク受け管22をジョイント部材1内に挿入すると、インク受け管22に形成される穴にインクが流入し、記録装置にインクが供給されるようになる。インクカートリッジの不使用時は、供給口弁5がバネ6によってシール部材4aに押し当てられ、挿入部4からインクが外に漏れないようになっている。
カバー部材2は、図1(c)に示すように、ジョイント部材1を覆うように取り付けられている。カバー部材2の役割としては、ジョイント部材1、特に電極部3の保護やインクカートリッジ装着時の挿入ガイドの役割などである。
ジョイント部材1に設けられる弁機構について説明する。バネ6の供給口弁5と反対側の領域は空気逆流抑制弁7と接触している。空気逆流抑制弁7を設けることで、筐体9内の空気を抜く工程において、筐体9内の空気を抜き始めてから空気抜き口14をフィルム30でシールするまでの間に、空気が空気抜き口14を介して筐体9内へ逆流しないようにすることができる。空気逆流抑制弁7を形成する材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、エラストマー等が挙げられる。
インク流路部材8は、筐体9内部に収納されているインクをジョイント部材1内に供給するためのものである。図2に示すように、上方流路8aと下方流路8bの2つの流路を有する。上方流路8aは筐体9内の鉛直方向上方にあるインクをジョイント部材1内に供給するためのものである。一方、下方流路8bは、上方流路8aが供給するインクよりも相対的に鉛直方向下方にあるインクをジョイント部材1内に供給するためのものである。このように、2か所からインクを供給することで、所定の濃度のインクを記録装置に供給できるようになる。特に、顔料インクを記録に用いる場合に効果が得られる。インク流路部材8を形成する材料としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)等が挙げられる。
筐体9は、インジェクションブロー成形で成形される部分であり、外層10と内層11の2層で構成されている。外層10は筐体9の外壁を構成する層で、図1(c)の実線で示す層である。内層11は筐体9の収容室を構成する層で、図1(c)の破線で示す層である。外層10は内層11の外面形状と略同じ内面形状を有している。外層10と内層11とは互いに密着しているが互いに剥離可能な状態となっており、上述したように内層11の内部にインクが収納される。なお、外層10と内層11とは全ての領域で密着している必要はなく、内外層の一部が互いに剥離している部分があっても良い。また、筐体の形状としては、ブロー成形の観点から円筒状であることが好ましい。
外層10は、インクカートリッジの最も外側の部材であり、外装の役割をする。そのため、外層10は、内層11よりも剛性が高いことが好ましく、剛性の高い材料で成形することが好ましい。さらには、インジェクションブロー適性が高い材料であることがより好ましい。具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレートまたはポリブチレンテレフタレートからなる群から選択されるポリエステル樹脂を用いることが好ましい。特に、ポリエチレンテレフタレートを用いることが好ましい。なぜならば、ポリエチレンテレフタレートは、ブロー成形時の空気ブローで引き伸ばすと粘度が急激に上がる性質を有するからである。この性質により、まだ伸びていない厚い部分は伸びるが伸びて薄くなった部分は伸びにくくなるため、結果として外層の厚みのばらつきを抑制できる。
内層11は、インクの使い切りを良くする観点から、柔軟な材料で成形することが好ましい。内層11を形成する材料の好ましい例としては、ポリオレフィン樹脂、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。この中の少なくとも1つを内層11の材料として用いればよい。内層11を外層10と一括してインジェクションブロー成形により成形する場合には、外層に用いる材料にとっての空気ブローに適した温度と、内層に用いる材料にとっての空気ブローに適した温度が近しくなるように内外層の材料を選定することが好ましい。具体的には、外層10の材料としてポリエチレンテレフタレート、内層11の材料としてポリエチレンまたはポリプロピレンの少なくともいずれかを用いることが好ましい。柔軟性及びインジェクションブロー適性の観点から、特にポリプロピレンの中でも直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を用いることがより好ましい。内層11は、曲げ弾性率が1000MPa以下であることが好ましく、300MPa以下であることがより好ましい。
このようなインクカートリッジ13から記録装置にインクを供給する際には、まず記録装置に設けられたインク受け管22をインクカートリッジ13の挿入部4に挿入し、ジョイント部材1内を減圧させる(図2(a))。この減圧によって、空気逆流抑制弁7が開放され、筐体9内のインクがインク流路部材8を介してジョイント部材1内へ移動する(図2(b))。その後、インク受け管22の穴(不図示)までインクが上昇した後(図2(c))、ジョイント部材1からインク受け管22を介して記録装置にインクが供給される。
次に、インクカートリッジの製造方法について説明する。インクカートリッジは、インジェクションブロー成形により内層と外層が一体となった筐体を作製した後に、内層を外層から剥離させる剥離工程を経て、最後に、筐体の内層フランジとジョイント部材を溶着し製造する。以下、各工程について順を追って説明していく。
筐体9は、インジェクション成形により製造したプリフォーム15をブロー成形することにより製造する。したがって、まず、プリフォームについて図3を参照しながら説明する。図3は、筐体9の成形に用いる積層プリフォーム15を示す図である。図3(a)及び図3(b)は、積層プリフォーム15をそれぞれ別の角度から見た斜視図であり、図3(c)は、図3(a)のA−A´における積層プリフォーム15の断面図である。プリフォームはインジェクション成形により製造される。積層プリフォーム15とは、後述するブロー成形により内層11となる内層プリフォーム16と、外層10となる外層プリフォーム17とが重ねられた、2層のプリフォームのことである。内層プリフォーム16と外層プリフォーム17を一括してインジェクション成形しても、別々に成形しても構わないが、一括してインジェクション成形する方が好ましい。これは、外層フランジ18と内層フランジ20の密着性を高くし、ブロー成形後の内層11の後収縮による変形を抑制することができるためである。
インジェクション成形により積層プリフォーム15を製造した後、積層プリフォーム15をブローキャリア(不図示)にセットする。そして、積層プリフォーム15のブロー部25aを加熱ヒーターで加熱し、内層プリフォーム16と外層プリフォーム17のブロー部の双方をガラス転移温度以上まで加熱する。その後、積層プリフォーム15を金型(不図示)内に挿入し、延伸ロッド(不図示)を用いて積層プリフォーム15の内側を延伸方向26(以下、単に延伸方向と称す)に延伸(伸長)させる。そして延伸させながら、積層プリフォーム15の内側に30気圧程度の空気を導入して、所望の筐体の形状に成形する。
筐体9の高さは、積層プリフォーム15から延伸可能であるサイズという観点から、40mm以上350mm以下とすることが好ましい。ここで高さとは、プリフォームの延伸方向の長さである。同様の観点から、筐体のブロー部の幅(最大外径)は、10mm以上130mm以下とすることが好ましい。ここで幅とは、プリフォームの延伸方向に直交する方向の長さである。
上述したインジェクションブロー成形により、内層11と外層10は少なくとも一部の領域で互いに接触している状態となっているため、筐体9を作製した後、筐体9の内層11を外層10から剥離させる。以下、図面を参照しながら内層の剥離について説明する。なお、以下の圧力の値はすべてゲージ圧表記である。
次に、本発明に係る内層11の剥離方法について、図4〜図6を参照しながら説明する。まず、図4を参照して内層の剥離の際に内層内部に挿入する支柱について説明し、その後に図5を参照して内層の剥離方法について説明し、最後に図6を参照して装置について説明する。
図4(a)は支柱50を示す概略図、図4(b)は図4(a)のy−y断面を示す概略図、図4(c)は図4(b)のx−x断面を示す概略図である。支柱50は円筒形状の柱部59と延伸部55から構成されている。延伸部55は、柱部59の長手方向と交差する方向に柱部59から延伸している。図4においては、柱部59と延伸部55は直交している。支柱50の鉛直方向の下部には、後述する空気圧源41(図7)から供給される空気を支柱内部に供給するための空気供給口48がある。支柱50の側面には、空気供給口48から支柱内部に供給された空気を外部に排出するための複数の側面空気供給口53があり、空気供給口48と側面空気供給口53は支柱内部で連通している。支柱50は、図5に示すように、治具34に取り付けられている。
次に、図5及び図6を用いて本実施形態における内層11の剥離方法について説明する。なお、図5においては説明のため、図4(c)で示した支柱50の断面図を支柱50として図示している。まず、上述したインジェクションブロー成形により成形した筐体9を治具34、35に装着する(図6の工程1)。具体的には図5(a)に示すように、筐体9の内層開口部21および大気連通口12に治具34、35をそれぞれ装着する。治具34には支柱50が取り付けられているため、筐体9を治具34に装着することにより支柱50は内層11の内部に挿入される(図6の工程2)(以下、挿入工程と称す)。治具34、35には空気を供給するための空気供給口36、37がそれぞれ形成されている。このとき、治具34、35の空気供給口36、37はそれぞれ大気開放されている状態なので、内層11の内部の圧力と、内層11と外層10の間の領域(以下、領域Aと称す)の圧力は共に大気圧(0kPa)である。次に、治具35に取り付けられているバルブ43a(図7)を閉めて領域Aを密閉空間とする(図6の工程3)。その後、治具35と連通している空気圧源41(図6)を用いて大気連通口12から領域Aに空気を注入する(図6の工程4)(以下、空気注入工程と称す)(図5b)矢印38)。このとき、空気の注入圧力は約350kPaである。また、空気を領域Aに約1秒間注入して注入を停止することを1サイクルとした場合、空気の注入は5サイクル分行い、合計して約5秒間空気を注入する。このように空気の注入を間欠的に行うことで、連続的に空気の注入を約5秒間行う場合よりも内層11が外層10から剥がれやすくなる。領域Aに空気を注入すると、内層11の内部と領域Aには圧力差(約350kPa)が生じて内層11が内層11の内部に向かって押圧されるため、内層11は外層10から剥離する。
次に、上述した内層11の剥離に使用した装置について説明する。図7はその装置を示す概略図である。空気圧源41からバルブ43を介して空気を2方向に分岐させ、そのそれぞれの空気の圧力を減圧弁42により所定の圧力まで減圧した後に領域A及び内層11内部に供給する。
次に、第1の実施形態に係る内層11の剥離に対しての比較例を、図8を参照して説明する。比較例は内層11の内部に支柱を挿入せずに内層11の剥離を行った場合を示すものである。内層11の内部に支柱を挿入せず大気連通口12から領域Aに空気を注入すると、内層11の剥離に伴う変形を抑制するものが内層11内部にないため、内層11は大きく変形してしまう(図8(b))。したがって、その後内層開口部21から内層11内部に空気を注入したとしても、部分的には元に戻るが、復元率は低い。なぜならば、内層11の形状が著しく損なわれたことにより内層11には無数の折り筋が強く付けられ、この折り筋に抗って内層11を元の形状に戻すほどの力が空気の注入にはないからである。
前述した内層の剥離工程の後に筐体内部にインクを注入した後に、筐体9の内層フランジ20とジョイント部材1を溶着する。まず、筐体9が有するフランジ31について、図9を参照しながら説明する。図9は、図3(c)においてAで囲った点線の領域の拡大図である。筐体のフランジ31は、外層フランジ18及び内層フランジ20で構成されている。外層フランジ18は外層10に設けられており、内層フランジ20は内層11に設けられている。外層フランジ18及び内層フランジ20は、ともに外層10及び内層11の非ブロー部24aに設ける。
次に、筐体9内の空気抜き工程について、図11を参照しながら説明する。ジョイント部材1と筐体9を接合した後、筐体内の空気をジョイント部材1の空気抜き口14から抜く。空気抜き口14からジョイント部材1内を減圧すると、図11(a)に示すように、空気逆流抑制弁7が解放され、矢印33のような経路を通って筐体9内の空気が抜かれる。その際、筐体9内の空気の排出に伴ってインクの界面32が上昇する。空気を抜くことによりインクがインク流路部材の上方流路8aおよび下方流路8bに流入したら、空気抜き口14からの空気の排出を停止する。空気排出の停止に伴い、空気逆流抑制弁7が再び閉じてジョイント部材1と筐体9の間を閉鎖する(図11(b))。その後、フィルム30を用いて空気抜き口14をシールし(図11(c))、インクカートリッジの製造が完了する。
内層の剥離方法に係る第2の実施形態について、図12を参照しながら説明する。なお、装置構成は第1の実施形態と同じであるため、ここでは装置構成の説明は省略する。本実施形態の特徴は、柱部57に内袋49(延伸部)が取り付けられた支柱51を内層11内部に挿入し、内層11を剥離することである。内袋49は内袋内部の圧力の増減によってその形状を膨張・収縮させることができ、柱部57の空気供給口48から柱部57内部に空気を注入することで内袋49は膨張する。以下、本実施形態の特徴部について主に説明し、第1の実施形態と同様の部分に関しては説明を省略する。
積層プリフォーム15をブロー成形した際に、外層10の大気連通口12の内部に内層11の一部が侵入する場合がある。そのため、上述した実施形態において、挿入工程の前に大気連通口12から針等を挿入して大気連通口近傍の内層を外部から加圧し、大気連通口近傍の内層11を外層10から剥離する工程(以下、予備剥離工程と称す)を設けてもよい。内層11の大気連通口12近傍の厚さは他の領域の内層よりも厚いため、大気連通口近傍の内層11は外層10から剥離しづらい場合がある。このため、予備剥離工程を挿入工程の前に行うことにより、その後の内層の剥離を安定的に実施できるようになる。
10 外層
11 内層
12 大気連通口
21 内層開口部
50 支柱
55 延伸部
59 柱部
Claims (22)
- 内部に内容物を収納し、該内容物を外部に供給する内層開口部を有する内層と、該内層を覆う形状であって、前記内層との間の空間と外部を連通する大気連通口を有する外層と、を含む筐体を有する収納容器の製造方法において、
内層と外層の少なくとも一部の領域が互いに接触している筐体を用意する工程と、
前記用意された筐体の前記内層開口部から前記内層の内部に支柱を挿入する挿入工程と、
前記挿入工程の後に、前記大気連通口を介して空気を前記空間に供給することにより前記内層を前記外層から剥離させ、前記剥離した内層の一部と前記支柱が接触する剥離工程と、
を有し、
前記支柱は、柱部と、前記柱部から前記柱部の長手方向と交差する方向に延伸する延伸部と、を有することを特徴とする収納容器の製造方法。 - 前記剥離工程において、前記大気連通口に治具を接続し、前記内層の内部の圧力よりも高い圧力の空気を前記治具から前記空間に供給する請求項1に記載の収納容器の製造方法。
- 前記剥離工程において、前記内層の内部を減圧することにより前記空気を前記空間に供給する請求項1に記載の収納容器の製造方法。
- 前記柱部は、空気を前記内層の内部に供給又は前記内層の内部の気体を吸い込むための供給口を有する請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記柱部に形成された前記供給口から前記内層の内部の気体を吸い込むことにより前記空気を前記空間に供給する請求項4に記載の収納容器の製造方法。
- 前記支柱は、該支柱の長手方向と交差する断面形状が十字型である部分を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記延伸部は、内部の圧力に応じて膨張又は収縮する内袋である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記剥離工程において、前記空間への空気の注入を間欠的に行うことを特徴とする請求項2に記載の収納容器の製造方法。
- 前記挿入工程の前に、前記大気連通口から針を挿入して該大気連通口の近傍の内層を前記外層から剥離する予備剥離工程を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記挿入工程の前に、前記外層に設けられた大気連通口から空気を注入して該大気連通口の近傍の内層を前記外層から剥離する予備剥離工程を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記剥離工程の後に、前記内層開口部から前記内層の内部に空気を注入して前記内層の形状を復元する復元工程を有することを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記収納容器は、被記録媒体に液滴を吐出して記録を行う液体吐出装置に装着し、前記内層の内部にインクが収納されるインクカートリッジであることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記剥離工程の後に、前記収納容器の前記内層開口部に弁機構を備えるジョイント部材を取り付ける工程を有することを特徴とする請求項12に記載の収納容器の製造方法。
- 前記大気連通口は、前記内層開口部と対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記外層はポリエチレンテレフタレート、前記内層はポリエチレンまたはポリプロピレンにより形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記用意する工程により用意された筐体は、前記内層に成形される内層プリフォームと、前記外層に成形される外層プリフォームとを積層させた積層プリフォームをブロー成形することにより成形されたことを特徴とする請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記用意する工程により用意された筐体は、インジェクションブロー成形により成形されたことを特徴とする請求項1乃至請求項16のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記筐体の形状は円筒状であることを特徴とする請求項1乃至請求項17のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 前記延伸部の延伸方向と前記柱部の長手方向は直交する請求項1乃至請求項18のいずれか1項に記載の収納容器の製造方法。
- 内部に内容物を収納し、該内容物を外部に供給する内層開口部を有する内層と、該内層を覆う形状であって、前記内層との間の空間と外部を連通する大気連通口を有する外層と、を含む筐体の該内層を該外層から剥離する剥離方法において、
内層と外層の少なくとも一部が互いに接触している筐体を用意する工程と、
前記用意された筐体の前記内層開口部から前記内層の内部に支柱を挿入する挿入工程と、
前記挿入工程の後に、前記大気連通口を介して空気を前記空間に供給することにより前記内層を前記外層から剥離させ、前記剥離した内層の一部と前記支柱が接触する剥離工程と、
を有し、
前記支柱は、柱部と、前記柱部から前記柱部の長手方向と交差する方向に延伸する延伸部と、を有することを特徴とする剥離方法。 - 前記剥離工程において、前記大気連通口に治具を接続し、前記内層の内部の圧力よりも高い圧力の空気を前記治具から前記空間に供給する請求項20に記載の剥離方法。
- 前記支柱は、該支柱の長手方向と交差する断面形状が十字型である部分を備えることを特徴とする請求項20又は請求項21に記載の剥離方法。
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