焊接方法、制造液体排出头的方法和液体排出头与流程

1.本公开涉及焊接方法、制造液体排出头的方法和液体排出头。


背景技术：

2.将构件接合在一起以制造结构的方法的示例包括激光焊接和超声波焊接。在一些情况下，因为焊接时间相对长，所以对于大量生产的产品而言，难以采用激光焊接。
3.日本专利申请特开平7-52255讨论了关于超声波焊接的接合方法。诸如超声波焊接等的通过摩擦热将构件焊接在一起的方法适于作为用于以低成本和短时间将构件接合在一起的手段。然而，在超声波焊接中，焊接期间的振动会导致构件彼此磨蹭，并且一部分构件可能会剥离。如果结构内部具有空间，则已经从构件剥离的碎屑可能会作为多个微小碎屑(灰尘)残留在空间中。如果微小碎屑残留在空间中，则结构的性能可能降低。


技术实现要素：

4.为了去除微小碎屑，能够想到在完成焊接之后通过使诸如水的流体流过空间来清理空间的内部的方法。然而，通过摩擦产生的碎屑带静电，并且能够附着于空间的内壁面。如果碎屑附着于内壁面，则难以在完成焊接之后通过清理来去除碎屑，因而清理可能花费长的时间。
5.本公开旨在提供在能够在短时间内去除空间中的碎屑的同时，使用摩擦热将构件焊接在一起的方法。
6.根据本公开的方面，将第一构件和第二构件焊接在一起的方法包括：执行制备工序，制备所述第一构件和所述第二构件；执行接触工序，以在所述第一构件与所述第二构件之间形成空间的方式使所述第一构件和所述第二构件接触；执行焊头接触工序，使焊头与所述第一构件或所述第二构件接触；执行振动工序，使所述焊头振动，以通过摩擦热将所述第一构件和所述第二构件焊接在一起；以及执行流体流动工序，使流体流过所述空间，其中，在所述振动工序期间执行所述流体流动工序。
7.通过参照附图对以下示例性实施方式的描述，本发明的其它特征将变得明显。
附图说明
8.图1a是示出液体排出头的立体图，图1b是示出图1a所示的液体排出头的拆分构件的分解立体图。
9.图2a和图2b是分别示出流路形成构件的焊接面和壳体的焊接面的示意图。
10.图3a和图3b是沿着图2a和图2b所示的线a-a截取的截面图。
11.图4是示出流路形成构件的位于流路形成构件的焊接面的相反侧的面的俯视图。
12.图5是示出焊头的立体图。
13.图6是示出焊头和流路形成构件彼此接触的区域的示意图。
14.图7是示出壳体的待与液体容器连接的那侧的立体图。
15.图8a和图8b是示出基于超声波焊接的振动工序的立体图。
16.图9是示出超声波焊接期间的空气流的示意图。
17.图10是示出制造液体排出头的方法的各工序的流程图。
18.图11是示出焊头的变型的示意图。
19.图12a和图12b是示出基于传统超声波焊接的振动工序的立体图。
20.图13是示出根据第二示例性实施方式的流路形成构件的俯视图。
21.图14是示出根据第二示例性实施方式的壳体的俯视图。
22.图15是示出根据第二示例性实施方式的超声波焊接期间的空气流的示意图。
具体实施方式
23.在下文中，将详细描述本公开的示例性实施方式。将使用排出液体的液体排出头作为内部具有空间的结构的示例进行以下描述。
24.(液体排出头)
25.下面将描述本公开的第一示例性实施方式。图1a是示出根据本示例性实施方式的液体排出头100的立体图。图1b是示出图1a所示的液体排出头100的拆分构件的分解立体图。如图1b所示，根据本示例性实施方式的液体排出头100主要包括打印元件单元15和壳体单元16。打印元件单元15主要包括：打印元件基板11和12，其具有排出液体的排出口；电线基板14，其用于向打印元件基板11和12供给电力；以及支撑板13，其支撑打印元件基板11和12。壳体单元16主要包括：壳体41(第二构件)，其待与容纳向排出口供给的液体的液体容器(未示出)连接；和流路形成构件42(第一构件)，其具有第二凹部20(图3a和图3b)。第二凹部20作为用于将液体从液体容器向排出口供给的流路23(图3a和图3b)。
26.图2a和图2b是分别示出流路形成构件42的焊接面和壳体41的焊接面的示意图。图2a是示出流路形成构件42的待焊接到壳体41的焊接面(面对壳体41的面)的俯视图。图2b是示出壳体41的待焊接到流路形成构件42的焊接面(面对流路形成构件42的面)的俯视图。图3a和图3b是沿着图2a和图2b的线a-a截取的截面图。图3a是示出壳体41和流路形成构件42的焊接前的状态的截面图。图3b是示出壳体41和流路形成构件42的焊接后的状态的截面图。如图3b所示，流路形成构件42的第二凹部20和壳体(嵌合构件)41的嵌合部18彼此嵌合，以形成流路23。
27.壳体41具有第一凹部22和第二通孔24，第二通孔24建立针对从焊接面到位于该焊接面的相反侧的面的区域的连通。第二通孔24是供来自液体容器的液体流入流路形成构件42的流路23的孔。流路形成构件42具有：第二凹部20，其作为流路23；突出部(焊接肋)21；以及第一通孔25，其建立针对从焊接面到位于该焊接面的相反侧的面的区域的连通。第一通孔25是引向打印元件单元15的孔。已经从第二通孔24流过流路23的液体经由第一通孔25向打印元件单元15供给。
28.在突出部21和第一凹部22彼此接触的状态下执行稍后详细描述的超声波焊接。因而，突出部21的一部分熔融并接合到壳体41，因而使壳体41和流路构件42接合。因而，将第二凹部20的周缘密封，以形成供液体流过的流路23。所形成的流路23的数量对应于液体排出头100的墨的数量。归因于流路23的形成，壳体41的第二通孔24和流路形成构件42的第一通孔25彼此连通，并且从液体容器供给的液体能够流向打印元件单元15。
29.图4是示出流路形成构件42的位于流路形成构件42的图2a所示的焊接面的相反侧的面(位于打印元件单元15侧的面)的俯视图。如图4所示，根据本示例性实施方式的流路形成构件42具有槽部26。槽部26均从对应的第一通孔25附近延伸到流路形成构件42的外缘17。槽部26均用作供空气在超声波焊接(稍后描述)时执行的空气流动工序中经过的通道。在这里，第一通孔25附近是指从第一通孔25起在30mm以内且在如下位置的范围内的区域：当使稍后描述的焊头50与流路形成构件42接触时，所述位置与焊头50的第三凹部51(图5)重叠。
30.图5是示出在壳体41与流路形成构件42之间进行超声波焊接时使用的焊头50的立体图。图6是示出当使焊头50与流路形成构件42接触时焊头50和流路形成构件42彼此接触的区域的示意图。在图6中，用虚线区域表示焊头50和流路形成构件42待接触的区域。焊头50在焊头50待与流路形成构件42接触的部分处具有第三凹部51。流路形成构件42的第一通孔25从周围面突出。因而，焊头50形成有第三凹部51，以便防止第一通孔25和焊头50直接接触。如图6所示，除了第一通孔25和其附近以及流路形成构件42的外缘17近旁以外，该构造使焊头50与流路形成构件42接触。避免第一通孔25和焊头50接触，以便确保稍后描述的用于空气流的通道。如图6所示，在俯视图中，存在如下部分：在该部分处，焊头50的第三凹部51与流路形成构件42的槽部26的一部分重叠，使得确保了供空气在超声波焊接期间经过的通道。换言之，已经经过第一通孔25的空气经由第三凹部51和槽部26向外部排出。
31.槽部26设置在流路形成构件42的任意部位处，只要当使焊头50与流路形成构件42接触时流路23的内部经由第一通孔25与流路形成构件42的外缘17(端部)连通即可。因而，已经流过流路23的空气在稍后描述的空气流动工序中向外部排出。然而，如果可能的话，不期望槽部26形成在位于焊接肋21的正上方的位置处。这是因为，期望使焊头50在位于焊接肋21的正上方的位置处与流路形成构件42接触，以将焊头50的振动能量传递给突出部(焊接肋)21而尽可能不损失振动能量。从压力损失的观点出发，期望各个槽部26的尺寸明显大于流路23的宽度和深度，以便不妨碍空气流的流量设定。
32.(制造液体排出头的方法)
33.接下来，将参照图7至图11描述根据本示例性实施方式的制造液体排出头100的方法。根据本示例性实施方式的制造液体排出头100的方法的特征在于，在对壳体41和流路形成构件42进行超声波焊接期间，将空气流供给到流路23中。在制造方法的以下描述中，将仅详细描述本示例性实施方式的特征部分，将省略其它工序的描述。
34.图7是示出壳体41的待与液体容器连接的那侧的立体图。图8a是示出壳体41和流路形成构件42在适当位置处彼此嵌合的状态的立体图。图8b是示出通过使处于图8a所示状态的焊头50与流路形成构件42接触，焊头50与流路形成构件42接触的状态的立体图。图9是示出超声波焊接期间的空气流的示意图，并且是沿着图4所示的线b-b截取的示意图。图10是示出根据本示例性实施方式的制造液体排出头100的方法的各工序的流程图。图11是示出图5所示的焊头50的变型的示意图。
35.首先，在图10的步骤s1中，制备壳体41和流路形成构件42(制备工序)。接下来，在图10的步骤s2中，如图8a所示，使壳体41和流路形成构件42在适当位置处接触，使得壳体41的第一凹部22和流路形成构件42的突出部(焊接肋)21彼此嵌合，以形成流路23(接触工序)。接下来，在图10的步骤s3中，使焊头50与流路形成构件42接触(焊头接触工序)。此时，
使焊头50与流路形成构件42接触，使得焊头50的第三凹部51对应于流路形成构件42的第一通孔25。接下来，在图10的步骤s4中，将空气送入流路23(空气流动工序)，然后在图10的步骤s5中，在送入空气的状态下，如图8b所示，焊头50超声地振动，以通过摩擦热将壳体41和流路形成构件42焊接在一起(振动工序)。换言之，在振动工序期间(焊接期间)，继续从如图7所示的朝向壳体41的待与液体容器连接的那侧开口的第二通孔24将空气送入流路23。焊头50的振动使流路形成构件42的突出部(焊接肋)21熔融，并且如图3a和图3b所示，壳体41和流路形成构件42接合。还可以将空气流动工序称作流体流动工序。
36.从第二通孔24供给到流路23中的空气经过流路形成构件42的第一通孔25，然后如图9所示，经由流路形成构件42与焊头50之间的间隙向外部排出。流路形成构件42与焊头50之间的间隙由流路形成构件42的上述槽部26形成。
37.当执行振动工序以使突出部(焊接肋)21熔融时，突出部(焊接肋)21的一部分可能会剥离并变成微小碎屑，微小碎屑可能会残留在流路23内的空间中。因而，在振动工序期间执行空气流动工序，以在微小碎屑附着于流路23的内壁面之前将微小碎屑从流路23的内部去除。产生在流路23中的微小碎屑由空气流携带、依次经过第一通孔25、焊头50的第三凹部51和流路形成构件42的槽部26并向外部排出。在超声波焊接期间，碎屑会在流路23中飞散，因而与完成焊接之后的碎屑附接于内壁面的状态相比，通过空气流会更有效率地排出碎屑。此外，由于空气流可能会因完成焊接之后在接合部位处发生的焊接毛刺而受到妨碍，所以与用于在完成焊接之后去除碎屑的清理相比，会更有效率地排出碎屑。因而，根据本示例性实施方式，在较短的时间内去除了产生在流路23中的碎屑。
38.当执行超声波振动时，本发明人和其他人观察到，构件的碎屑尤其是在开始使突出部(焊接肋)21熔融之前的焊接初始阶段产生。因而，期望在开始超声波焊接之前执行空气流。另外，从使空气流量稳定的观点出发，期望在开始超声波焊接之前开始空气流的供给。
39.去除碎屑的力取决于空气流的流量。由本发明人和其他人进行的实验发现，如果针对各流路23有5l/min以上的空气流动，则会获得足够的效果。
40.在存在数量对应于墨颜色的多个流路23的情况下，针对各流路23执行类似流量的空气流。因而，期望制备能够针对各流路23独立控制空气压力的通道。即使流路23中的压力损失的程度不同(诸如流路23的长度对于各墨颜色不同的情况)，这也能够设定针对各流路23的适当流量。
41.虽然在以上描述中，均用作供空气经过的通道的槽部26形成于流路形成构件42，但是本示例性实施方式不限于该配置。具体地，如图11所示，槽部26可以设置于焊头50。如果难以在流路形成构件42上设置具有足够尺寸的槽部26，则采用该配置是适当的。可选地，槽部26可以形成于流路形成构件42和焊头50两者。能够获得类似的有益效果。
42.如果在焊接期间利用电离的空气执行空气流，则能够去除碎屑的静电。因而，能够更有效率地向外部排出碎屑。虽然在本示例性实施方式中，在空气流动工序中送入的是加压空气，但是可以通过减压由空气抽吸来执行空气流动工序，只要确保期望的流量即可。如果针对空气流使用暖风以使突出部(焊接肋)21预热，则能够缩短使用超声波焊接直到将焊接肋21熔融为止的时间，因而减少了会产生的碎屑的量。虽然作为空气流动工序已经举例说明了将空气送入流路23的实施方式，但是本示例性实施方式不限于该实施方式。具体地，
在一个实施方式中，可以将诸如水等的液体送入流路23。因而，对于空气流动工序，将流体送入流路23是足够的。然而，使用处于室温下的水等执行空气流动工序会使壳体41和流路形成构件42冷却，这可能难以适当地执行超声波焊接。因而，期望在空气流动工序中使用诸如空气等的气体。尽管在以上描述中，使焊头50与流路形成构件42接触，但是本示例性实施方式不限于此。具体地，如果壳体41是适当构造的，则可以通过使焊头50与壳体41接触来执行超声波焊接。
43.虽然在本示例性实施方式中采用超声波焊接法将壳体41和流路形成构件42接合在一起，但是类似地，使用摩擦热的其它焊接方法也会导致构件碎屑的产生。因而，本示例性实施方式还适用于例如使用振动焊接法的焊接。
44.图12a和图12b是示出基于传统超声波焊接的振动工序的立体图。如图12a所示，传统流路形成构件43未设置槽部26。因而，如图12b所示，焊头50会阻塞空气的出口，使得在焊接期间通过空气流去除碎屑不能执行。
45.将参照图13至图15描述第二示例性实施方式。将用相同的附图标记或符号表示与第一示例性实施方式中类似的部分，并且将省略其描述。本示例性实施方式的特征在于，能够容易地收集通过空气流去除的碎屑。图13是示出根据本示例性实施方式的流路形成构件42的俯视图。图14是示出根据本示例性实施方式的壳体41的俯视图。图15是示出根据本示例性实施方式的超声波焊接期间的空气流的示意图，并且是振动工序中的沿着图13所示的线c-c截取的截面图。
46.如图13所示，在本示例性实施方式中，形成于流路形成构件42的槽部26不延伸到流路形成构件42的外缘17。代替地，槽部26中均形成有第三通孔28。如图15所示，第三通孔28均贯穿流路形成构件42。另一方面，如图14所示，壳体41中形成有第四通孔29。第四通孔29与第三通孔28一样，均贯穿壳体41。如图15所示，流路形成构件42的第三通孔28和壳体41的第四通孔29被形成为当壳体41和流路形成构件42焊接在一起时，第三通孔28中的各第三通孔28的位置和第四通孔29中的对应的第四通孔29的位置重叠。换言之，第三通孔28和第四通孔29彼此连通。
47.在本示例性实施方式中，在空气流动工序中的空气经过流路23、第一通孔25和槽部26之后，空气经由第三通孔28和第四通孔29返回壳体41。因而，在防止由超声波焊接产生的碎屑向外部排出的同时，能够将碎屑收集在壳体41侧，因而防止或减轻了碎屑在焊接装置中的散落。
48.根据本示例性实施方式，在使用摩擦热将构件焊接在一起的方法中，以短的时间去除了空间中的碎屑。
49.其它实施方式
50.本发明的实施方式还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施方式的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(cpu)、微处理单元(mpu)读出并执行程序的方法。
51.虽然已经参照示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式。权利要求书的范围应符合最宽泛的解释，以包含所有的这些变型、等同结构和功能。