JP2010228206A - 液体流路ユニットの製造方法、液体流路ユニット、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期に亘り安定的なダンパー効果を発揮し得るとともに小形化にも寄与し得る液体流路ユニットの製造方法を提供する。
【解決手段】 液体を貯留している液体供給源とヘッド本体１との間に配設されて前記液体供給源からヘッド本体１に至る流路の一部を構成している液体流路ユニット２の製造方法であって、液体の流路が形成された樹脂製の本体部材１３０における前記流路の開口部１３０Ａの周縁に形成された凸状部１３０Ｂにフィルム部材１３５に設けた孔部１３５Ａを当接させて前記開口部１３０Ａをフィルム部材１３５で覆う第１の工程と、開口部１３０Ａを覆ったフィルム部材１３５を前記流路側へ押圧してフィルム部材１３５に所定の張力を与える第２の工程と、前記張力を与えた状態のフィルム部材１３５の周縁部に樹脂を流し込んで一体成型した封止部材１３８により本体部材１３０との間でフィルム部材１３５を挟持して固定する第３の工程とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は液体流路ユニットの製造方法、液体流路ユニット、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置に関し、特に液体供給源に貯留されている液体をヘッド本体に供給するための液体流路ユニットを有するものに適用して有用なものである。

液体噴射ヘッドの代表例としては、例えば、圧電素子の変位による圧力を利用してノズル開口からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドが知られている。従来技術に係るインクジェット式記録ヘッドでは、インクが充填されたインクカートリッジ等の液体供給源からヘッド本体にインクが供給され、ヘッド本体から供給されたインクを圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を駆動させることによりノズルから吐出させている。例えば、インクカートリッジにインク供給針を挿入することでインク供給針の導入孔からインクカートリッジ内のインクをヘッド本体の圧力室側に導入している。

ここで、インクカートリッジ等の液体供給源からヘッド本体にインクを供給する流路の途中に液体流路ユニットを設け、ヘッド本体とともにインクジェット式記録ヘッドユニットを構成したものもある。この種の液体流路ユニットは、例えば当該インクジェット式記録ヘッドユニットがキャリッジとともに移動した場合に、液体に作用する慣性力に起因して発生する液体の脈動等の圧力変動を抑制するダンパー機能を発揮させるためのものである。このため、液体流路ユニットは、液体の流路が形成された本体部材における流路の開口部をフィルム部材で覆うことにより流路の一部で圧力室を形成し、圧力室内の液体が脈動した場合、この脈動をフィルム部材が撓むことにより吸収する構造となっている。

なお、かかるダンパー機能を有する液体流路ユニットを開示する従来技術として特許文献１がある。

特許第３６０６２８２号公報

ところで、従来技術に係る液体流路ユニットの製造方法ではフィルム部材を本体部材に熱溶着するのが一般的で、そのため本体部材に熱溶着を可能とするポリプロピレン材（ＰＰ材）を使用していた。しかし、ポリプロピレン材は寸法精度、強度の点で、汎用されている通常の樹脂に較べて劣り、またバリの発生も多く、接着剤の付きも悪い等、品質の面での解決すべき課題を有していた。

一方、上述の如きインクジェット式記録ヘッドではその小形化の要望が高まっており、その一環として液体流路ユニットに対しても高精度化を伴う小形化の要望が高まっている。ここで、液体流路ユニットにはそのダンパー機能を長期に亘り安定させることが求められるが、このためにはフィルム部材を適切な張力を付与した状態で安定的に本体部材に固定することが肝要である。

なお、このような問題は、インクジェット式記録ヘッドユニットに限らず、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドユニットにおいても同様に存在する。

本発明は、上記従来技術に鑑み、長期に亘り安定的なダンパー効果を発揮し得るとともに小形化にも寄与し得る液体流路ユニットの製造方法、液体流路ユニット、液体噴射ヘッドユニット及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の態様は、液体を貯留している液体供給源とヘッド本体との間に配設されて前記液体供給源から前記ヘッド本体に至る流路の一部を構成している液体流路ユニットの製造方法であって、液体の流路が形成された樹脂製の本体部材における前記流路の開口部の周縁に形成された凸状部にフィルム部材を当接させて前記開口部を前記フィルム部材で覆う第１の工程と、前記開口部を覆った前記フィルム部材を前記流路側へ押圧して前記フィルム部材に所定の張力を与える第２の工程と、前記張力を与えた状態のフィルム部材の周縁部に樹脂を流し込んで一体成型した封止部材により前記本体部材との間で前記フィルム部材を挟持して固定する第３の工程とを有することを特徴とする液体流路ユニットの製造方法にある。
本態様によれば、フィルム部材に適切な張力を付与した状態で、フィルム部材を本体部材に固定することができる。
また、フィルム部材の本体部材に対する固着は、樹脂製の本体部材に一体成型する樹脂製の封止部材で行うようにした。すなわち、熱溶着による固定ではないので、ポリプロピレン樹脂を用いることなく本体部材を通常用いられる樹脂で形成することができる。この結果、成型精度及び熱変形性に優れ、バリの発生も少ない液体流路ユニットを容易に製造することができる。

ここで、前記第２の工程において、前記フィルム部材に対する張力は、金型を前記フィルム部材の前記開口部に対応する部分に当接させて前記流路側へ押圧することにより付与することができる。また、前記金型は、バネで前記フィルム部材に対する押圧力を調整し得るようにすることもできる。この場合には、フィルム部材に対する張力をさらに適切なものに調整することもできる。

前記第３の工程における成型は、前記フィルム部材の周縁部の外側まで前記樹脂を流し込むのが好適である。この場合には、封止部材によるフィルム部材の張力付与のみならず、液体のシール効果も期待し得る。

本発明の他の態様は、液体を貯留している液体供給源とヘッド本体との間に配設されて前記液体供給源から前記ヘッド本体に至る流路の一部を構成する液体流路ユニットであって、前記液体の流路が形成されるとともに前記流路の開口部の周縁に凸状部を形成した樹脂製の本体部材と、前記凸状部間に圧入された状態で所定の張力を付与されて前記開口部を覆うフィルム部材と、前記本体部材との間で前記フィルム部材を挟持して固定するよう樹脂の一体成型により形成された封止部材とを備えていることを特徴とする液体流路ユニットにある。
本態様によれば、フィルム部材に適切な張力を付与した状態で前記フィルム部材が本体部材に固定された液体流路ユニットとすることができる。
また、フィルム部材の本体部材に対する固着は、本体部材に一体成型した樹脂製の封止部材で行うようにした。すなわち、熱溶着による固定ではないので、ポリプロピレン樹脂を用いることなく本体部材を通常用いられる樹脂で形成することができる。この結果、成型精度及び熱変形性に優れ、バリの発生も少ない液体流路ユニットとなる。

本発明のその他の態様は、液滴を吐出するヘッド本体に液体を供給する流路の一部を形成している液体流路ユニットと前記ヘッド本体とを組み合わせた液体噴射ヘッドユニットであって、前記液体流路ユニットは、その流路が前記ヘッド本体に連通された上記態様に記載する液体流路ユニットであることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
本態様によれば、フィルム部材に適切な張力を付与した状態で、フィルム部材が本体部材に固定されているので、液体流路ユニットにおけるフィルム部材の張力を適切なものにすることができ、当該圧力噴射ヘッドユニットの移動に伴い液体が変位してもこれに伴う脈動を適切に抑制することができる。すなわち、良好なダンパー効果を発揮させることができる。
また、フィルム部材の本体部材に対する固着は、樹脂製の本体部材に一体成型する樹脂製の封止部材で行っている。すなわち熱溶着による固定ではないので、ポリプロピレン樹脂を用いることなく本体部材を通常用いられる樹脂で形成することができる。この結果、成型精度及び熱変形性に優れ、バリの発生も少ない液体流路ユニットを有する液体噴射ヘッドユニットとなる。

本発明の他の態様は、上記液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、キャリッジの移動に伴う液体の脈動等を効果的に抑制して良好な印字品質を保証することができる。

実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットを示す断面図。 実施形態１に係る液体流路ユニットの製造方法を概念的に示す断面図。 図２の一部を抽出して示す拡大断面図。 一実施例に係るインクジェット式記録装置を示す概略図。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニットを示す断面図である。同図に示すように、実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドユニットＩ（以下、ヘッドユニットＩとも言う）は、ノズル開口からインク滴を吐出して所定の印字を行う２列のインクジェット式記録ヘッド１（以下、ヘッド本体１とも言う）と、インクカートリッジ等の液体供給源（図示せず）からヘッド本体１にインクを供給する流路の途中に配設され、ヘッド本体１に対応させてそれぞれ一体的に組み合わせられたダンパー機能を有する２個の液体流路ユニット２とを有している。ここで、２列のヘッド本体１と２個の液体流路ユニット２とはそれぞれ同様に構成されている。また、ヘッド本体１及び液体流路ユニット２の数は必要に応じて任意に選択できる。

ヘッド本体１の流路形成基板１０は、本実施形態では面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方の面には二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。

流路形成基板１０には、隔壁によって区画された複数の圧力発生室１２がその幅方向に並設された列が２列設けられている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側の領域には連通部１３が形成され、連通部１３と各圧力発生室１２とが、各圧力発生室１２毎に設けられたインク供給路１４及び連通路１５を介して連通されている。連通部１３は、後述する保護基板３０のリザーバー部３１と連通して圧力発生室１２の列毎に共通のインク室となるリザーバー１００の一部を構成する。インク供給路１４は、圧力発生室１２よりも狭い幅で形成されており、連通部１３から圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。

なお、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。また、流路の幅を絞るのではなく、厚さ方向から絞ることでインク供給路を形成してもよい。さらに、各連通路１５は、圧力発生室１２の幅方向両側の隔壁を連通部１３側に延設してインク供給路１４と連通部１３との間の空間を区画することで形成されている。すなわち、流路形成基板１０には、圧力発生室１２の幅方向の断面積より小さい断面積を有するインク供給路１４と、このインク供給路１４に連通すると共にインク供給路１４の幅方向の断面積よりも大きい断面積を有する連通路１５とが複数の隔壁により区画されて設けられている。

また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等によって固着されている。本実施形態では、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列を２列設けたため、１つのヘッド本体１には、ノズル開口２１の並設されたノズル列が２列設けられている。なお、ノズルプレート２０は、例えばガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又はステンレス鋼などからなる。

一方、このような流路形成基板１０の開口面とは反対側には、上述したように、弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、絶縁体膜５５が形成されている。さらに、この絶縁体膜５５上には、第１電極６０と、圧電体層７０と、第２電極８０とが順次積層形成されて、本実施形態の圧力発生素子である圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、第１電極６０、圧電体層７０及び第２電極８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、流路形成基板１０側の第１電極６０を圧電素子３００の共通電極とし、第２電極８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせてアクチュエーター装置と称する。なお、上述した例では、弾性膜５０、絶縁体膜５５及び第１電極６０が振動板として作用するが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、弾性膜５０及び絶縁体膜５５を設けずに、第１電極６０のみが振動板として作用するようにしてもよい。また、圧電素子３００自体が実質的に振動板を兼ねるようにしてもよい。

圧電体層７０は、第１電極６０上に形成される電気機械変換作用を示す圧電材料、特に圧電材料の中でもペロブスカイト構造の強誘電体材料からなる。圧電体層７０は、ペロブスカイト構造の結晶膜を用いるのが好ましく、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の強誘電体材料や、これに酸化ニオブ、酸化ニッケル又は酸化マグネシウム等の金属酸化物を添加したもの等が好適である。

また、圧電素子３００の個別電極である各第２電極８０には、絶縁体膜５５上まで延設された例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続されている。リード電極９０は、一端部が第２電極８０に接続されていると共に、他端部側が圧電素子３００が並設された列と列との間に延設されている。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、第１電極６０、弾性膜５０及びリード電極９０上には、リザーバー１００の少なくとも一部を構成するリザーバー部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合されている。このリザーバー部３１は、本実施形態では、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバー１００を構成している。なお、本実施形態では、流路形成基板１０にリザーバー１００となる連通部１３を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２毎に複数に分割して、リザーバー部３１のみをリザーバーとしてもよい。また、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバー１００と各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設けるようにしてもよい。

また、保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する保持部である圧電素子保持部３２が設けられている。圧電素子保持部３２は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。なお、本実施形態では、圧電素子３００が並設された列が２列設けられているため、圧電素子保持部３２を圧電素子３００の並設された各列に対応してそれぞれ設けるようにした。すなわち、保護基板３０には、圧電素子保持部３２が並設された圧電素子３００の列が並ぶ列設方向に２つ設けられている。

このような保護基板３０としては、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料、例えば、ガラス、セラミック材料等を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成した。

また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられている。貫通孔３３は、本実施形態では、２つの圧電素子保持部３２の間に設けられている。そして、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。

圧電素子３００を駆動するためのＩＣである駆動回路２００は、可撓性の配線基板であるＣＯＦ基板４１０に実装してある。ここで、ＣＯＦ基板４１０は、下端部がリード電極９０に接続されるとともにほぼ垂直に立ち上げられて板状を有する保持部材４００の側面に接着されている。すなわち、保持部材４００は両側面が垂直面となっている直方体である。本実施形態では、これら保持部材４００、ＣＯＦ基板４１０及び駆動回路２００で配線基板が構成されている。

さらに詳言すると、本実施形態に係る２個のヘッド本体１では、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列をそれぞれ設けたため、圧電素子３００が圧力発生室１２の幅方向（圧電素子３００の幅方向）に並設された列が２列設けられている。すなわち、圧力発生室１２、圧電素子３００及びリード電極９０の２列が相対向して設けられたものである。そして、下部が貫通孔３３に挿入されている保持部材４００の両側面には、それぞれＣＯＦ基板４１０が接着されており、各ＣＯＦ基板４１０は、それぞれの下端部が圧電素子３００の各列のリード電極９０の端部及び第１電極６０に接続されるとともにほぼ垂直に立ち上げられている。本実施形態では、保持部材４００の側面のそれぞれに１枚のＣＯＦ基板４１０を設けることで、１つの保持部材４００に合計２枚のＣＯＦ基板４１０が設けられている。そして、このように各ＣＯＦ基板４１０をほぼ垂直に立ち上げることでリード電極９０や第１電極６０の平面方向の大きさを小さくすることで、ヘッドを小型化している。

なお、可撓性の配線基板であるＣＯＦ基板４１０は、単体で起立させようとしても撓み易いため、ＣＯＦ基板４１０を支えとなる剛性部材である保持部材４００に接合することで、ＣＯＦ基板４１０の撓みを抑えて起立させることができるが、もちろん、保持部材４００を設けずに、ＣＯＦ基板４１０のみを流路形成基板１０の圧電素子３００が設けられた面に対して直交する方向に直立するように設けるようにしてもよい。また、ＣＯＦ基板４１０を保持部材４００の側面に接着するようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、ＣＯＦ基板４１０が保持部材４００に倒れ掛かるように保持されてもよい。

なお、保持部材４００の下端面とＣＯＦ基板４１０の下端部との間には、テフロン（登録商標）等で好適に形成し得る緩衝部材４３０が配設してある。また、ＣＯＦ基板４１０の下端部とリード電極９０とは、導電性粒子（例えば、異方性導電膜（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）などの異方性導電材に含有されるもの）で電気的に接続されている。すなわち、保持部材４００を圧下することでその下端面を介してＣＯＦ基板４１０をリード電極９０側に押圧する。このことにより、導電性粒子を潰してＣＯＦ基板４１０とリード電極９０との所定の電気的な接続を行う。この際、緩衝部材４３０はＣＯＦ基板４１０に対する押圧力を均一化するように機能する。ここで、保持部材４００の下端面とＣＯＦ基板４１０の下端部、又は緩衝部材４３０と当接する保持部材４００の下端面を、前記導電性粒子の粒子径の５倍以内の面精度とするのが好ましい。このことにより、緩衝部材４３０の存在とも相俟ってＣＯＦ基板４１０の下端部を介して導電性粒子に作用させる押圧力を均一化することができ、導電性粒子を確実に潰して良好な電気的接続が確保されるからである。もちろん、ＣＯＦ基板４１０の下端部とリード電極９０との接続は、導電性粒子に限定されず、例えば、半田等の金属材料を溶融させて両者を接続するようにしてもよい。

また、保持部材４００は、ヘッド本体１をその最高使用保証温度で使用した場合でも駆動回路２００の温度がそのジャンクション温度未満になるように放熱させ得る熱伝導率を有するものとするのが望ましい。このことにより最も過酷な負荷条件で駆動回路を動作させても十分な放熱効果を発揮させることで駆動回路の長期安定的な駆動に資することができる。このため、本実施形態における保持部材４００はＳＵＳを材料として形成してある。この場合には、駆動回路２００が発生する熱を保持部材４００が流路形成基板１０を介してその内部を流通するインクに吸収させることできる結果、駆動回路２００が発生する熱を有効に放熱させることができる。同様の作用・効果は、ＳＵＳ等の金属を材料としない場合でも流路形成基板１０の表面と駆動回路２００との距離を十分小さくすることによっても得ることができる。すなわち、駆動回路２００と流路形成基板１０の表面との距離を、ヘッド本体１をその最高使用保証温度で使用した場合でも駆動回路２００の温度がそのジャンクション温度未満になるように放熱させ得る距離とすれば良い。

なお、このような保持部材４００としては、詳しくは後述する保持部材であるヘッドケース１１０と線膨張係数が同等の材料で形成するのが好ましく、例えば、ステンレス鋼やシリコンなどが挙げられる。

さらに、保護基板３０上には、封止膜４１及び固定板４２とからなるコンプライアンス基板４０が接合されている。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバー部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバー１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバー１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。

コンプライアンス基板４０上には、保持部材であるヘッドケース１１０が設けられている。ヘッドケース１１０には、カートリッジ等の貯留手段からのインクをリザーバー１００に供給するインク導入路１１１が設けられている。

ここで、インク導入路１１１は液体流路ユニット２のインク排出口１３４に連通しており、液体流路ユニット２を介してインクカートリッジ等の液体供給源（図示せず）からリザーバー１００にインクが供給される。

また、ヘッドケース１１０には、封止膜４１に対向する領域に凹部１１２が形成されており、この凹部１１２の存在により封止膜４１のたわみ変形が適宜行われるようになっている。さらに、ヘッドケース１１０には、保護基板３０に設けられた貫通孔３３と連通する配線部材保持孔１１３が設けられており、ＣＯＦ基板４１０及び保持部材４００は、配線部材保持孔１１３内に挿通された状態で、ＣＯＦ基板４１０の下端部がリード電極９０と接続されている。そして、ヘッドケース１１０の配線部材保持孔１１３に挿通されたＣＯＦ基板４１０及び保持部材４００は、ヘッドケース１１０と接着剤１２０を介して固定されている。ここで、ヘッドケース１１０とＣＯＦ基板４１０とを接着剤１２０を介して接着してもよいが、ヘッドケース１１０と保持部材４００とを直接接着した方が、ヘッドケース１１０に保持部材４００を確実に保持させることができる。すなわち、ヘッドケース１１０と保持部材４００との剛性の高い部材同士を接着することで、ＣＯＦ基板４１０とリード電極９０とが確実に接続された状態を保持させることができ、ＣＯＦ基板４１０とリード電極９０との接続が剥がれて断線する等の不具合を防止することができる。したがって、本実施形態では、リード電極９０の並設方向に沿って、ＣＯＦ基板４１０に所定の間隔でＣＯＦ基板４１０の厚さ方向に貫通する保持孔４１１を設け、この保持孔４１１を介してヘッドケース１１０と保持部材４００とを接着剤１２０を介して接着するようにした。また、ヘッドケース１１０と保持部材４００とを直接接着する際には、ヘッドケース１１０と保持部材４００とを線膨張係数の同等な材料で形成するのが好ましい。本実施形態では、ヘッドケース１１０と保持部材４００とをステンレス鋼で形成することで、ヘッド本体１が熱により膨張・収縮した際に、ヘッドケース１１０と保持部材４００との線膨張係数の違いによる反りや破壊を防止することができる。ちなみに、ヘッドケース１１０と保持部材４００とを、線膨張係数が違う材料を用いると、保持部材４００が流路形成基板１０を押圧してしまい、流路形成基板１０にクラックが発生する虞がある。さらには、ヘッドケース１１０と保持部材４００とは、これらの部材が固定される保護基板３０とも略同一の線膨張係数である材料がより望ましい。

かかる各ヘッド本体１では、ノズル開口２１が開口するインク吐出面とは反対側（図では上方）に各ＣＯＦ基板４１０が伸びており、その先端部がそれぞれ水平に折り曲げられて接続基板５００に接続されている。さらに詳言すると、ＣＯＦ基板４１０の先端部は液体流路ユニット２の本体部材１３０の上面にパッド部材１３１を介して載置してあり、かかる状態の各先端部に接続基板５００が上方から接続されている。

液体流路ユニット２は、リザーバー等の液体供給源からインク導入口１３２を介して導入したインクをインク排出口１３４からリザーバー１００に向けて排出するもので、液体供給源からヘッド本体１に至る流路の一部を構成するものである。ここで、インク導入口１３２は接続基板５００を貫通してヘッド本体１と接続基板５００との間の空間から上方に突出している。かかる状態でインク供給源からのインクを導入するためのチューブ等（図示せず）が接続される。また、液体流路ユニット２は本体部材１３０の下面をヘッドケース１１０の表面に直接当接させた状態でヘッドケース１１０に載置してあり、インク排出口１３４とインク導入路１１１が直接連通するように構成してある。

図２に明示するように、液体流路ユニット２は、インク導入口１３２を介して導入したインクの脈動を抑制するダンパーとしての機能も有する。そこで、本体部材１３０の流路の開口部１３０Ａをフィルム部材１３５で覆うことにより形成した圧力室１３６を有しており、圧力室１３６に貯留されたインクが外部からの振動により揺れた場合にフィルム部材１３５が撓むことによりインクの脈動を抑制するようになっている。

さらに詳言すると、本体部材１３０はインクが流通する流路の一方面側に開口部１３０Ａを有するとともに、開口部１３０Ａの周縁に凸状部１３０Ｂを形成した樹脂製の容器であり、高精度のものを樹脂成型することができる通常の樹脂（例えばＰＰＳ、ＰＰＥ、Ｈｉ−ＰＳアロイ）でモールド成型してある。フィルム部材１３５は孔部１３５Ａが凸状部１３０Ｂに挿入された状態で所定の張力を付与されて開口部１３０Ａを覆うとともに、本体部材１３０との間でフィルム部材１３５を封止部材１３８で挟持して固定している。封止部材１３８は本体部材１３０との間で樹脂の一体成型により形成される。この結果、所定の張力が付与されたフィルム部材１３５で区画される圧力室１３６が形成される。なお、液体流路ユニット２の流路の途中にはリザーバー１００に供給されるインクから最終的に異物を除去するためのフィルター１３７が配設されている。

かかる本実施形態では、インクカートリッジ等の液体供給源から供給されるインクは液体流路ユニット２を介してヘッド本体１のリザーバー１００に供給される。かくしてヘッド本体１では、リザーバー１００から流入したインクを圧電素子３００の駆動により圧力発生室１２からノズル開口２１を介して吐出させている。

ここで、液体流路ユニット２は液体供給源からヘッド本体１に至るインクの流路としての機能を有するとともに、ダンパーとしての機能も有する。換言すれば、流路の一部でもありダンパーとしての機能も有する液体流路ユニット２がヘッド本体１の接続基板５００とヘッド本体１との間の空間に配設されている。したがって、前記空間の有効利用を図ることができ、当該ヘッドユニットＩの小形化に資することができるものとなっている。ちなみに、接続基板５００とヘッド本体１との間の空間は基板４１０を立ち上げている等の理由で、必然的に必要になる。

図２は本実施形態に係る液体流路ユニット２の製造方法を概念的に示す説明図である。同図（ａ）及びそのＡ部分の拡大図である図３（ａ）に示すように、別途モールド成型により流路が形成され、フィルター１３７等の実装を終えた金型５１０に納められている樹脂製の本体部材１３０における凸状部１３０Ｂにフィルム部材１３５に設けた孔部１３５Ａを挿入して開口部１３０Ａをフィルム部材１３５で覆う。

次に、図２（ｂ）に示すように、金型５１０に対し別の金型５２０を当接させる。この金型５２０は容器状の外金型５２０Ａと、この外金型５２０Ａの内部に収納され外金型５２０Ａの開口端面から若干前方に突出している内金型５２０Ｂとで構成されている。内金型５２０Ｂは外金型５２０Ａに対しバネ５３０を介して装着してあり、本体部材１３０の開口部１３０Ａの形状とほぼ一致する表面がフィルム部材１３５に当接するようになっている。

したがって、金型５２０を金型５１０に当接させることに伴い、内金型５２０Ｂがフィルム部材１３５の開口部１３０Ａに対応する部分に当接して流路側へ押圧する。このことにより開口部１３０Ａを覆ったフィルム部材１３５が流路側へ押圧されて所定の張力が付与される。ここで、本体部材１３０における開口部１３０Ａとの境界となる壁面部分には面取部１３０Ｃが形成してあり、当該境界部分においてフィルム部材１３５に集中する応力の緩和を図っている。

一方、図２（ｂ）とともにそのＢ部分の拡大図である図３（ｂ）に明示すように、外金型５２０Ａの端面には封止部材１３８の外形形状に対応する空間５２０Ｃが設けてあり、この空間５２０Ｃに樹脂を充填し得る構造となっている。ここで、空間５２０Ｃはフィルム部材１３５の周縁部の外側まで樹脂を流し込んで充填することができるような形状となっている。

最後に、図２（ｃ）及びそのＣ部分の拡大図である図３（ｃ）に示すように、張力を付与した状態のフィルム部材１３５の周縁部である空間５２０Ｃに樹脂注入口５２０Ｄを介して樹脂を流し込むことにより封止部材１３８を一体成型する。この結果、封止部材１３８により本体部材１３０との間でフィルム部材１３５を挟持して固定することができる。

かくして、最後の封止部材１３８の成型時の樹脂注入に伴う熱によりフィルム部材１３５が若干伸びても開口部１３０Ａに対応する部分のフィルム部材１３５に対しては適切な張力を付与することができる。このことによりフィルム部材１３５は弛むことなく一定の張力の付与の下で本体部材１３０に固定されるので、長期に亘り安定したダンパー効果を発揮することができる。

なお、上述の如く金型５２０を二重構造とすることは必須ではない。開口部１３０Ａに当接する表面がその周縁部の表面よりも若干前方に突出するように構成してあれば、外金型５２０Ａと内金型５２０Ｂとが一体となったものでも構わない。外金型５２０Ａに対し内金型５２０Ｂをバネ５３０を介して装着した場合にはフィルム部材１３５に対する押圧力を最適な押圧力に調整することができる。また、封止部材１３８を成型する際、フィルム部材１３５の周縁部の外側まで樹脂を流し込んで充填することも必須ではないが、このように成型することにより封止部材１３８によるフィルム部材１３５の固定と同時に圧力室１３６からインクが漏洩しないように確実にシールすることもできる。

（他の実施形態）
なお、上述した実施形態１では、圧力発生室１２に圧力変化を生じさせる圧力発生素子として、薄膜型の圧電素子３００で形成したアクチュエーター装置を有するヘッド本体１について説明したが、特にこれに限定するものではない。例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のアクチュエーター装置や、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型のアクチュエーター装置などを使用したヘッド本体であっても勿論構わない。また、圧力発生素子として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出するものや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーターなどを使用することができる。

また、上記実施形態１ではヘッド本体１と液体流路ユニット２とを一体的に組み合わせたものを示したが、両者が独立して設けられチューブ等を介して連通されているものでも勿論良い。ただ、上記実施形態１のように一体的に構成することによりヘッドユニットＩの全体の小形化を図ることはできる。

さらに、上述した実施形態では、流路形成基板１０に圧力発生室１２が並設された列を２列設けたものであるが、この場合の列数には特別な制限はない。一列であっても、３列以上であっても構わない。複数列の場合には少なくとも２列一組を相対向させて設ければよい。

上記実施形態１における液体流路ユニット２ではフィルター１３７のみを備える場合を示したが、これは自己封止機能を備えたものであっても勿論構わない。ここで、自己封止機能とは、ヘッド本体１側が負圧になったときのみインク排出口１３４を介してリザーバー１００にインクを供給するような機能をいい、ヘッド本体１側が負圧になったときのみ流路を開く開閉弁を液体流路ユニット２の流路内に配設することにより実現している。

なお、上記実施形態１のヘッドユニットＩは、インクジェット式記録装置に搭載される。図４は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図示するように、上記実施形態１のヘッドユニットＩは、インク供給手段を構成するカートリッジ３Ａ及び３Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニットＩを搭載したキャリッジ４は、装置本体５に取り付けられたキャリッジ軸６に軸方向移動自在に設けられている。このヘッドユニットＩは、例えば、ブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。

そして、駆動モーター７の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト８を介してキャリッジ４に伝達されることで、ヘッドユニットＩを搭載したキャリッジ４はキャリッジ軸６に沿って移動される。一方、装置本体５にはキャリッジ軸６に沿ってプラテン９が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン９に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
また、流路構造や材質などは、上述したものに限られることはない。

なお、上記実施の形態においては、液体噴射ヘッドの一例としてインクジェット式記録ヘッドを挙げて説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルターーの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。

Ｉ インクジェット式記録ヘッドユニット（ヘッドユニット）、 １ インクジェット式記録ヘッド（ヘッド本体）、 ２ 液体流路ユニット、 １０ 流路形成基板、 １２ 圧力発生室、 １５ 連通路、 ２１ ノズル開口、 ６０ 第１電極、 ７０ 圧電体層、 ８０ 第２電極、 ９０ リード電極、 １００ リザーバー、 １１０ ヘッドケース、 １１１ インク導入路、 １３０ 本体部材、 １３０Ａ 開口部、 １３０Ｂ 凸状部、 １３２ インク導入口、 １３４ インク排出口、 １３５ フィルム部材、１３５Ａ 孔部、 １３６ 圧力室、 １３８ 封止部材、 ２００ 駆動回路、 ３００ 圧電素子（圧力発生素子）、 ４００ 保持部材、 ４１０ ＣＯＦ基板（配線基板）、 ４３０ 緩衝部材、 ５００ 接続基板、 ５１０、５２０ 金型、 ５２０Ａ 外金型、 ５２０Ｂ 内金型

Claims (7)

1. 液体を貯留している液体供給源とヘッド本体との間に配設されて前記液体供給源から前記ヘッド本体に至る流路の一部を構成している液体流路ユニットの製造方法であって、
   液体の流路が形成された樹脂製の本体部材における前記流路の開口部の周縁に形成された凸状部にフィルム部材を当接させて前記開口部を前記フィルム部材で覆う第１の工程と、
   前記開口部を覆った前記フィルム部材を前記流路側へ押圧して前記フィルム部材に所定の張力を与える第２の工程と、
   前記張力を与えた状態のフィルム部材の周縁部に樹脂を流し込んで一体成型した封止部材により前記本体部材との間で前記フィルム部材を挟持して固定する第３の工程とを有することを特徴とする液体流路ユニットの製造方法。
2. 請求項１に記載する液体噴射ヘッドの製造方法において、
   前記第２の工程において、前記フィルム部材に対する張力は、金型を前記フィルム部材の前記開口部に対応する部分に当接させて前記流路側へ押圧することにより付与するようにしたことを特徴とする液体流路ユニットの製造方法。
3. 請求項２に記載する液体噴射ヘッドの製造方法において、
   前記金型は、バネで前記フィルム部材に対する押圧力を調整し得るようにしたものであることを特徴とする液体流路ユニットの製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載する液体流路ユニットの製造装置において、
   前記第３の工程における成型は、前記フィルム部材の周縁部の外側まで前記樹脂を流し込んで行うことを特徴とする液体流路ユニットの製造方法。
5. 液体を貯留している液体供給源とヘッド本体との間に配設されて前記液体供給源から前記ヘッド本体に至る流路の一部を構成する液体流路ユニットであって、
   前記液体の流路が形成されるとともに前記流路の開口部の周縁に凸状部を形成した樹脂製の本体部材と、
   前記凸状部間に圧入された状態で所定の張力を付与されて前記開口部を覆うフィルム部材と、
   前記本体部材との間で前記フィルム部材を挟持して固定するよう樹脂の一体成型により形成された封止部材とを備えていることを特徴とする液体流路ユニット。
6. 液滴を吐出するヘッド本体に液体を供給する流路の一部を形成している液体流路ユニットと前記ヘッド本体とを組み合わせた液体噴射ヘッドユニットであって、
   前記液体流路ユニットは、その流路が前記ヘッド本体に連通された請求項５に記載する液体流路ユニットであることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
7. 請求項６に記載する液体噴射ヘッドユニットを具備することを特徴とする液体噴射装置。

Images