JP2009196292A - フィルタアッセンブリの組立方法およびインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ゲート部に連なる弦状カット部を形成した流入口部材であっても、流入口部材とフィルタ装着部材とを適切に溶着することができるフィルタアッセンブリの組立方法およびインクジェットヘッドを提供すること。
【解決手段】フィルタアッセンブリの組立方法であって、流入口部材４１の樹脂成形時における円形接合部５２の弦状カット部５７に連なるゲート部を、僅かに残して切断しておいて、フィルタ装着部材４２にフィルタ４３を固着した後、フィルタ装着部材４２の円形浅溝部６１に流入口部材４１の円形接合部５２を押し当て超音波溶着して、組み立てるものである。
【選択図】図４

Description

本発明は、主としてインクジェットヘッドのインク導入部を構成するフィルタアッセンブリの組立方法およびインクジェットヘッドに関するものである。

従来、この種のフィルタアッセンブリの組立方法として、インクジェットヘッドのインク導入部をヘッド本体側の基体に超音波溶着するものが知られている（特許文献１参照）。この場合、インク導入部（流入口部材）は、熱可塑性樹脂で逆ロート状に構成され、基体側に超音波用着用の環状の突起を有している。一方、基体（フィルタ装着部材）は、熱可塑性樹脂で構成され、インク導入部が遊嵌される浅溝状の円形ガイド部（円形浅溝部）を有している。また、円形ガイド部の内側には、フィルタが固着されている。この組立方法では、超音波振動により溶融した突起の溶融物が、インク導入部と円形ガイド部との間隙を埋めるように回り込むことで、インク導入部とフィルタを個着した基体とが溶着される。
特開２００７−２４５４６４号公報

ところで、この種の流入口部材の多くは、熱可塑性樹脂で構成されており、サイドゲート金型を用いて複数個連なった形態で射出成形される。よって、単体の流入口部材を得るためには、この成形品のゲート部を切断する必要がある。この場合、ゲート部を適切に切断しないとゲート部の残余の部分が、円形浅溝部の縁につかえて円形浅溝部に遊篏不能となる。そこで、ゲート部の切断位置の誤差を許容すべく、流入口部材のゲート部連結部分をＤ字状（弦状）に成形することが、一般的に行われる。このため、ゲート部を適切に切断した流入口部材のＤカット部分（弦状カット部）は、他の部分に比してセットバックし、円形浅溝部に対し大きな間隙を生じる。

このように射出成形された流入口部材を円形浅溝部に超音波溶着する（フィルタアッセンブリの組立）と、円形浅溝部に対し流入口部材のＤカット部分は、突起の溶融物の回込みが不十分となり、溶着不良を生じてインク漏れの原因となることが想定される。
この対処法として、成形するＤカット部分（弦状カット部）を極端に小さくすることが考えられるが、サイドゲート金型を作り直す必要があり、多額の費用がかかってしまう。

本発明は、ゲート部に連なる弦状カット部を形成した流入口部材であっても、流入口部材とフィルタ装着部材とを適切に溶着することができるフィルタアッセンブリの組立方法およびインクジェットヘッドを提供することをその課題としている。

本発明のフィルタアッセンブリの組立方法は、中心部に流路が形成され周縁部に超音波溶着用の環状突起を形成したフランジ状の円形接合部を有し、樹脂成形部品で構成された流入側の流入口部材と、中心部に流路が形成され円形接合部が遊嵌状態で接合される円形浅溝部を有し、樹脂成形部品で構成された流出側のフィルタ装着部材と、流入口部材の対面流路壁と僅かな間隙を存して、円形浅溝部から窪入するようにフィルタ装着部材の流路に装着したフィルタと、を備えたフィルタアッセンブリの組立方法であって、流入口部材の樹脂成形時における円形接合部の弦状カット部に連なるゲート部を、僅かに残して切断しておいて、フィルタ装着部材にフィルタを固着した後、フィルタ装着部材の円形浅溝部に流入口部材の円形接合部を押し当て超音波溶着して、組み立てることを特徴とする。

この構成によれば、フィルタが個着されたフィルタ装着部材の円形浅溝部に、ゲート部を僅かに残して切断された流入口部材の環状突起を押し当てながら、超音波溶着により、流入口部材とフィルタ装着部材とを溶着する。流入口部材の弦状カット部には、成形時の弦状カット部が僅かに残っていて、この部分の円形浅溝部と円形接合部との間隙は狭くなるため、溶融した環状突起の溶融物は円形浅溝部と円形接合部との間隙に十分に回り込む。これにより、流入口部材とフィルタ装着部材とが適切に溶着され、この部分からの液漏れを確実に防止することができる。また、流入口部材の金型が既に存在している場合、これを作り変える必要がない。なお、ゲート部の切断は、カッタ刃（ニッパー等）にスペーサを設けることで切断位置精度を維持することができる。

この場合、フィルタは、金属製フィルタで構成され、フィルタ装着部材は、熱可塑性樹脂で構成され、フィルタは、超音波溶着に先立って、フィルタ装着部材に熱溶着されることが、好ましい。

この構成によれば、熱可塑性樹脂で構成されたフィルタ装着部材および金属製のフィルタを熱溶着することで、フィルタ装着部材の一部が溶融し、フィルタとフィルタ装着部材とを簡単に個着することができる。なお、熱可塑性樹脂は耐薬品性のもの、例えばポリアセタールであることが好ましい。

この場合、フィルタアッセンブリが、インクジェットヘッドの吐出機能部に連なるインク導入部であることが、好ましい。

また、本発明のインクジェットヘッドは、上記に記載のフィルタアッセンブリの組立方法により組み立てられたインク導入部と、吐出機能部とを、シール部材を介して接合したことを特徴とする。

これらの構成によれば、液漏れが生じない高品質のインクジェットヘッドを提供するとこができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係るフィルタアッセンブリの組立方法、およびこのフィルタアッセンブリを組み込んだインクジェットヘッドについて説明する。フィルタアッセンブリは、インクジェットヘッドのインク導入部を構成する部品であり、フィルタを内包した状態で超音波溶着により、組み立てられる。また、このインクジェットヘッドは、民生用のプリンタに搭載される他、液晶表示装置のカラーフィルタや有機ＥＬ装置の各画素となる発光素子等を形成する液滴吐出装置に搭載される。

まず、図１ないし図４を参照して、組立対象物であるインク導入部（フィルタアッセンブリ）２を有するインクジェットヘッド１の構造について説明する。図１に示すように、インクジェットヘッド１は、２連の円錐突起状の流入口部材４１を有し、インクをインクジェットヘッド１に導入するインク導入部２と、インク導入部２に連なるヘッド基板３と、ヘッド基板３の下方に連なりインクを吐出するポンプ機能を奏するヘッド本体４と、ヘッド本体４に連なりインクを吐出する吐出ノズル１２が形成されたノズルプレート５と、を備えている。なお、ヘッド基板３、ヘッド本体４およびノズルプレート５により、請求項にいう吐出機能部６が構成されている（図１（ａ）参照）。

ノズルプレート５は、ステンレス板等で構成されており、ヘッド本体４の吐出側端面より僅かに小さく略方形に形成されている。ノズルプレート５には、その長辺方向の中心線を挟んで２本のノズル列１１，１１が、相互に平行に列設されている。また、各ノズル列１１は、等ピッチで並べた１８０個（図示では模式的に表示している。）の吐出ノズル１２で構成され、且つ両ノズル列１１は、相互に半ピッチ位置ズレして配設されている。さらに、ノズルプレート５のノズル面１３および各吐出ノズル１２の内面には、撥水膜が形成されており、吐出ノズル１２内のインクに適切なメニスカスが形成されるようになっている（図１（ｂ）参照）。

ヘッド本体４は、ヘッド基板３を介して各流入口部材４１に連なる２つの共通室と、吐出ノズル１２の数に対応し、各共通室と各吐出ノズル１２との間に介設した複数のピエゾ圧電素子を有する２組の圧力室と、を有している。また、ヘッド本体４は、直方体に形成されており、そのヘッド基板３側の端部は、ヘッド基板３を受けるべく方形フランジ状に形成されている。また、ヘッド本体４のノズルプレート５側は、上記した吐出ノズル１２に対応するように、ヘッド本体４の圧力室を構成する複数のキャビィティが形成されている。図外のインクタンクから供給されたインクは、インクジェットヘッド１に所定の電圧を印加すると、ピエゾ圧電素子による圧力室のポンプ作用により、キャビィティを介して吐出ノズル１２から吐出される（図示省略）。

ヘッド基板３は、略方形に形成されており、半部がヘッド本体４およびインク導入部２に挟持される基板本体３１と、印加される電力を入力する一対のコネクタ３３と、で一体に形成されている。基板本体３１には、これを貫通するように、インク導入部２とヘッド本体４とを連通するインク流路が形成され、且つ基板本体３１のインク導入部２側の面には、インク導入部２と流路接続するための２つの接続口が形成されている。そして、ヘッド基板３、ヘッド本体４およびノズルプレート５から成る吐出機能部６に、インク導入部２を接続するときには、２つの接続口にシール部材を介在させるようになっている。

インク導入部２は、図外のインクタンクに接続したインクチューブが接続される円錐突起状の流入口部材４１と、流入口部材４１から流入したインクをヘッド本体４に流出させるためのフィルタ装着部材４２と、流入口部材４１とフィルタ装着部材４２との間に介設され、円形に形成されて金属製のフィルタ４３と、を有している。フィルタ４３は、フィルタ装着部材４２に熱溶着され、流入口部材４１は、フィルタ装着部材４２に超音波溶着されており、インク導入部２は、一体化されている（図４参照）。

図２に示すように、流入口部材４１は、熱可塑性樹脂であるポリアセタールで形成されており、インクチューブが接続される（実際にはインクチューブの接続具）円錐突起状の接続針部５１と、接続針部５１に連なる円形フランジ状の円形接合部５２とから成り、射出成形により一体に形成されている。また、流入口部材４１の内部には、ラッパ状に拡開形成された流入流路５３が形成されている（図４参照）。接続針部５１の先端部には、インク導入孔５４が複数個形成されており、複数のインク導入孔５４は流入流路５３に連通している。インク導入孔５４から流入したインクは、流入流路５３で流速を弱めながら広がって流れ、フィルタ４３の全面を透過して流れる。

円形接合部５２のフィルタ装着部材４２側の対面流路壁５５には、その周縁部に同軸上に位置して、超音波溶着時に溶融する環状突起５６が形成されている（図４参照）。環状突起５６は、断面三角形に形成され、超音波溶着時の摩擦・溶融を促進できるようになっている。また、射出成形で成形される流入口部材４１には、円形接合部５２の周方向の２箇所（１８０°点対称位置）に、弦状に欠落するように形成した弦状カット部（Ｄカット部）５７が構成され、この各弦状カット部５７には、切断された射出成形時のゲート部５８が僅かに残されている。すなわち、実施形態の流入口部材４１は、射出成形時の２つのゲート部５８を、僅かに残して切断されている。

図３に示すように、フィルタ装着部材４２は、熱可塑性樹脂であるポリアセタールで略方形に形成されている。フィルタ装着部材４２の長辺方向には、２つの円形浅溝部６１が並んで窪入形成されており、両円形浅溝部６１，６１の中心は、フィルタ装着部材４２の中心線から左右にそれぞれ位置ずれして配設されている。また、両円形浅溝部６１，６１の周縁部およびフィルタ装着部材４２の短辺方向両辺部には、接続針部５１に接続したインクチューブの接続具が当接する受け突起６２が設けられている。さらに、フィルタ装着部材４２の長辺方向両端部には、インク導入部２をヘッド基板３にねじ止めするための一対の貫通孔６３が形成されている。

図３および図４に示すように、各円形浅溝部６１は、超音波溶着した円形接合部５２がちょうど収まる深さを有すると共に、円形接合部５２が遊篏状態で接合されるように、円形接合部５２より僅かに大きい径に形成されている。円形浅溝部６１の中心部には、斜めに延在する連通流路６４を介して、上記ヘッド基板３の接続口に連通する連通口６５が開口している。また、円形浅溝部６１の周縁部には、フィルタ４３を熱溶着するための環状個着突起６６が低く突設されている。そして、円形浅溝部６１自体が、周縁部から中心部に向って狭窄形状となる流出流路６７を構成し、流出流路６７は、上記の連通口６５を介して連通流路６４に連通している。すなわち、流入口部材４１の複数のインク導入孔５４から流入したインクは、流入口部材４１の内部に形成した流入流路５３を流れ、さらにフィルタ４３を通過した後、フィルタ装着部材４２の内部に形成した流出流路６７から連通流路６４を流れてヘッド基板３の接続口に達する。

図４に示すように、インク導入部２は、流入口部材４１、フィルタ４３およびフィルタ装着部材４２が一体になるように組立てられており、フィルタ４３は、フィルタ装着部材４２の環状個着突起６６を僅かに溶融するようにして熱溶着され、流入口部材４１は、フィルタ４３を包含した状態でフィルタ装着部材４２に超音波溶着されている。この状態で、流入口部材４１の対面流路壁５５とフィルタ４３とは、所望の間隙を存して対面し、且つ円形接合部５２の環状突起５６は溶融して、円形接合部５２と円形浅溝部６１との間隙に流れてこれを埋める。これにより、流入口部材４１とフィルタ装着部材４２とが液密に溶着される。

次に、図５および図６を参照して、インクジェットヘッド１の組立方法につき、特にインク導入部２の組立方法について詳細に説明する。インク導入部２の構成部品である流入口部材４１およびフィルタ装着部材４２は、上述のように射出成形により成形される。実施形態のものでは、流入口部材４１およびフィルタ装着部材４２は、１個ずつ射出成形される。図５は、流入口部材４１を射出成形している状態を表しており、下側の固定金型Ａａおよび上側の可動金型Ａｂからなる金型（サイドゲート金型）Ａに、溶融したポリアセタールを流し込むことで、流入口部材４１が成形される（図５（ｂ）参照）。

金型Ａから取り出された成形品には、流入口部材４１の他、流入口部材４１の両弦状カット部（Ｄカット部）５７同士を連結するゲート部５８と、上記ゲート部５８の中間位置から垂直に延在するランナー５９が、一体に成形されている。ここで、作業者は、ゲート部５８を弦状カット部５７の近傍で切断して２個の流入口部材４１を得るが、実施形態のものでは、ゲート部５８を僅かに残して切断するようにしている（図５（ａ）参照）。より具体的には、図６に示すように、弦状カット部５７は円形接合部５２の外周円より内側に位置しており、ゲート部５８をほぼこの外周円の位置で切断する。これにより、円形浅溝部６１の内周面と円形接合部５１の各弦状カット部５７との間隙ｄ１は、円形浅溝部６１の内周面と円形接合部５１の弦状カット部５７以外の部分の間隙ｄ２と、略同一間隙寸法（クリアランス）となる。なお、ゲート部５８は、例えば、カッタ刃にスペーサを取り付けたニッパー等の切断具を用い、弦状カット部５７を位置決め基準にして切断する。

このようにして、流入口部材４１およびフィルタ装着部材４２を準備したら、先ず、フィルタ装着部材４２にフィルタ４３を熱溶着する（図７（ａ）参照）。具体的には、円形浅溝部６１が上向きとなるようにフィルタ装着部材４２をセットし、フィルタ４３をこの円形浅溝部６１に嵌め入れるようにして環状個着突起６６に着座させる。ここで、熱溶着装置７１の溶着ヘッド７２をフィルタ４３に当接し、フィルタ４３をフィルタ装着部材４２に熱溶着する。

次に、超音波溶着装置７３の溶着ヘッド７４に流入口部材４１をチャッキングし、その円形接合部５２を、フィルタ装着部材４２の円形浅溝部６１に位置決めして押し当てる。ここで、超音波溶着装置７３を駆動して、流入口部材４１をフィルタ装着部材４２に超音波溶着する（図７（ｂ）参照）。超音波溶着装置７３を駆動すると、円形接合部５２の環状突起５６が溶融し、その溶融物が円形接合部５２と円形浅溝部６１との間隙ｄ１およびｄ２を埋めるように回り込んで、円形接合部５２と円形浅溝部６１とを溶着する。その際、円形接合部５２の各弦状カット部５７においても、ゲート部５８により間隙ｄ１が狭くなっているため、溶融物が十分に回りこみ、適切な溶着が行われる。

このようにして、インク導入部２の組立が完了したら、予め組み上げておいた吐出機能部６に、インク導入部２を締結する。具体的には、吐出機能部６（のヘッド基板３）の接続口にシール部材をセットした後、インク導入部２を位置合せしつつ上側から吐出機能部６にあてがい、この状態で２本の固定ねじを締結する。これにより、インクジェットヘッド１の全組立工程が終了する。

以上の構成によれば、射出成形されゲート部５８を僅かに残して切断した流入口部材４１を、フィルタ４３が熱溶着したフィルタ装着部材４２に対して超音波溶着する。これにより、円形接合部５２の環状突起５６が溶融し、円形浅溝部６１と僅かにゲート部５８を有する円形接合部５２との間隙ｄ１を、他の部分と同様に完全に埋めることができるため、液漏れを確実に防止することができる。

インクジェットの外観斜視図である。 流入口部材の外観斜視図である。 フィルタ装着部材の外観斜視図である。 インク導入部の断面図である。 成形後の流入口部材の平面図、および成形状態の流入口部材の断面図である。 円形接合部と円形浅溝部との間隙を表した拡大平面図である。 インク導入部の組立工程を表した断面図である。

符号の説明

１…インクジェットヘッド ２…インク導入部 ４１…流入口部材 ４２…フィルタ装着部材 ４３…フィルタ ５２…円形接合部 ５３…流入流路 ５５…対面流路壁 ５６…環状突起 ５７…弦状カット部 ５８…ゲート部 ６１…円形浅溝部

Claims (4)

1. 中心部に流路が形成され周縁部に超音波溶着用の環状突起を形成したフランジ状の円形接合部を有し、樹脂成形部品で構成された流入側の流入口部材と、
   中心部に流路が形成され前記円形接合部が遊嵌状態で接合される円形浅溝部を有し、樹脂成形部品で構成された流出側のフィルタ装着部材と、
   前記流入口部材の対面流路壁と僅かな間隙を存して、前記円形浅溝部から窪入するように前記フィルタ装着部材の流路に装着したフィルタと、を備えたフィルタアッセンブリの組立方法であって、
   前記流入口部材の樹脂成形時における前記円形接合部の弦状カット部に連なるゲート部を、僅かに残して切断しておいて、
   前記フィルタ装着部材にフィルタを固着した後、前記フィルタ装着部材の前記円形浅溝部に前記流入口部材の前記円形接合部を押し当て超音波溶着して、組み立てることを特徴とするフィルタアッセンブリの組立方法。
2. 前記フィルタは、金属製フィルタで構成され、
   前記フィルタ装着部材は、熱可塑性樹脂で構成され、
   前記フィルタは、前記超音波溶着に先立って、前記フィルタ装着部材に熱溶着されることを特徴とする請求項１に記載のフィルタアッセンブリの組立方法。
3. 前記フィルタアッセンブリが、インクジェットヘッドの吐出機能部に連なるインク導入部であることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタアッセンブリの組立方法。
4. 請求項３に記載のフィルタアッセンブリの組立方法により組み立てられたインク導入部と、前記吐出機能部とを、シール部材を介して接合したことを特徴とするインクジェットヘッド。

Images