JP2010241042A - 液体吐出ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザー光を照射して樹脂で構成される透過性部材と吸収性部材とを溶着することにより透過性部材と吸収性部材との間にインク流路が形成された液体吐出ヘッドにおいて、溶着部から発生した気体によって、レーザー光照射レンズが汚染される。
【解決手段】 本発明の液体吐出ヘッドは、透過性部材と吸収性部材とで構成される流路部材に流路となる空間が形成されており、この流路とは別に、透過性部材と吸収性部材とレーザー溶着する際に発生する気体を流路部材の外部へ排出するために用いられる開口部を備える排出路が形成されており、この開口部は、流路部材のうちレーザー光が照射される面とは異なる面に形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばインク等の液体を吐出させて記録媒体に記録を行うための液体吐出ヘッドとその製造方法に関し、特にインクジェット記録を行う液体吐出ヘッドに関する。

液体吐出ヘッドとして、一般的にインクジェット記録ヘッドが知られている。

図１４を参照して、インクジェット記録ヘッドの構成について簡単に説明する。

図１４（ａ）に示すように、インクジェット記録ヘッド１０００は、タンクホルダユニット１５００と、インクを吐出するための記録素子ユニット１４００とで構成されている。

インクはインクタンク（不図示）から、樹脂材料で構成されるタンクホルダユニット１５００に形成されたインク流路を経由して、記録素子ユニット１４００に導かれる構成となっている。

図１４（ａ）、（ｂ）に示すインク流路の壁の一部が一体的に形成されたタンクホルダ１５２０と、図１４（ａ）、（ｃ）に示すインク流路の壁の一部が形成された流路プレート１５１０とが接合され、タンクホルダユニット１５００となる。このようにして、タンクホルダユニット１５００にインク流路１６００（図１４（ｃ））が形成される。

タンクホルダ１５２０と流路プレート１５１０とを接合してインク流路１６００を形成する方法として、特許文献１に記載のレーザー溶着による方法が知られている。

一般にレーザー溶着とは、レーザー光に対して透過性を有する樹脂部材と、レーザー光に対して吸収性を有する樹脂部材とを当接させた状態で、溶着すべき部分にレーザー光を照射することにより接合させる方法である。

特許文献１に記載のレーザー溶着を用いてタンクホルダ１５２０と流路プレート１５１０とを接合する方法について図１５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。

レーザー光に対して吸収性を有するようにしたタンクホルダ１５２０と、レーザー光に対して透過性を有するようにした流路プレート１５１０とを、当接させる（図１５（ａ））。その後、タンクホルダ１５２０と流路プレート１５１０とが当接した状態でレーザー光照射レンズ１１０からレーザー光を照射し、インク流路１６００（図１５（ｂ））を形成する。

特開２００５−０９６４２２号公報

図１５（ｃ）に、図１５（ｂ）の溶着される部分を拡大した図を示す。上述したレーザー溶着によるインク流路の製法において、溶着部１６３０は樹脂を溶融させるため高温に達する。溶着の工程において図１５（ｃ）に示すように、インク流路１６００の周辺の領域（図１４（ｂ）、（ｃ）の１６００Ｓ）の溶着部１６３０から汚染気体Ｇが発生し、流路プレート１５１０とタンクホルダ１５２０との隙間から外部に汚染気体Ｇが漏れ出ることがある。

このように溶着時に発生する汚染気体Ｇが、流路プレート１５１０とタンクホルダ１５２０との隙間から漏れでて、レーザー光照射装置１００のうち照射レンズ１１０に到達した場合、照射レンズ１１０が汚染されてしまい、レーザー光の照射に影響を与える。

上記問題点を鑑み、本発明は、レーザー光を照射して樹脂部材を溶着することによりインク流路を形成する液体吐出ヘッドの製造方法において、溶着部から発生した汚染気体による照射レンズの汚染を低減することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドは、液体を吐出するための吐出口が設けられた液体吐出基板と、該液体吐出基板に液体を供給するための流路を有する流路部材と、を含む液体吐出ヘッドであって、前記流路部材は、レーザー光に対して透過性を有する透過性部材と、レーザー光に対して吸収性を有する吸収性部材と、を備えており、前記吸収性部材のうち前記流路の壁の一部を形成する流路部の周辺の領域へ向けて、前記透過性部材を通してレーザー光が照射されて、前記流路部の周辺の領域で前記透過性部材と前記吸収性部材との溶着部が形成されることにより、前記透過性部材と前記吸収性部材との間に前記流路となる空間が形成されており、前記溶着部が形成される際に該溶着部から発生する気体を前記流路部材の外部へ排出するために用いられる排出路が、前記流路部材に設けられており、前記排出路は、一端で前記流路部材の外表面に連通し、もう一端で前記透過性部材と前記透過性部材および前記吸収性部材の間に形成された空間に連通し、前記流路には連通しないように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、液体吐出ヘッドの製造時に照射レンズの汚染を低減することができるため、安定したレーザー光の照射により信頼性の高いインク流路を備えた液体吐出ヘッドを提供することができる。また、照射レンズの汚染を低減可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の説明図である。 本発明の第２の実施形態の説明図である。 本発明の第２の実施形態の変形例の説明図である。 本発明の第３の実施形態の説明図である。 本発明の第３の実施形態の説明図である。 本発明の第３の実施形態の流路部材の構成例を示す。 本発明の第３の実施形態の流路部材の構成例を示す。 本発明の第３の実施形態の流路部材の構成例を示す。 本発明の第３の実施形態の流路部材の構成例を示す。 本発明の第３の実施形態の変形例の説明図である。 本発明の記録ヘッドの製造方法の一例である。 本発明を適用可能な記録ヘッドの説明図である。 記録ヘッドに設けられる記録素子基板の説明図である。 従来の記録ヘッドの構成についての説明図である。 レーザー溶着に関する本発明の課題の説明図である。

以下に本発明の液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）にかかわる実施形態の基本的な構成を説明する。

なお、本明細書において「記録」とは、文字や図形など有意の情報を形成する場合のみならず、有意無意を問わず、また人間が視覚で知覚し得るように顕在化したものであるか否かを問わない。さらに、広く記録媒体上に画像、模様、パターンなどを形成する場合、または媒体の加工を行う場合をも包含する。

また、「記録媒体」とは、一般的な記録装置で用いられる紙のみならず、布、プラスチックフィルム、金属板、ガラス、セラミックス、木材、皮革などのインクを受容可能な物をも含むものである。

さらに、「インク」とは、上記「記録」の定義と同様に広く解釈されるべきであり、記録媒体に付与されることによって、画像、模様、パターンなどの形成または記録媒体の加工あるいはインクの処理に供され得る液体を含む。したがって、記録に関して用いることが可能なあらゆる液体を包含している。

＜＜液体吐出ヘッド＞＞
液体吐出ヘッドとしてのインクジェット記録ヘッド（以下、記録ヘッド）の構成について、図１２を参照して説明する。

図１２（ａ）は、記録ヘッドの一例を示す模式的斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）記録ヘッドを矢印Ａの方向で見た模式図であり、図１２（ｃ）は、図１２（ａ）の記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。

記録ヘッドＨ１０００は、図１２（ｃ）に示すように、記録素子ユニットＨ１４００と、インクを収容するタンクを保持し、タンクから記録素子ユニットＨ１４００にインクを供給するタンクホルダユニットＨ１５００と、を備える。

＜記録素子ユニット＞
以下、記録素子ユニットを構成する記録素子基板Ｈ１１００、配線部材Ｈ１３００について、詳細に説明する。

液体吐出基板としての記録素子基板Ｈ１１００の構成について、図１３を参照して説明する。

図１３は、記録素子基板Ｈ１１００の構成を説明するための部分破断斜視図である。記録素子基板Ｈ１１００は、厚さ０．５ｍｍ〜１ｍｍのシリコン基板Ｈ１１１０と、インク流路を形成する流路壁Ｈ１１０６や吐出口Ｈ１１０７を形成するための吐出口形成部材Ｈ１１２０で構成される。

シリコン基板Ｈ１１１０には、インクを供給するための貫通口であるインク供給口Ｈ１１０２が異方性エッチング等を用いて形成されており、インク供給口Ｈ１１０２を挟んでその両側に、このインク供給口に沿って記録素子Ｈ１１０３が設けられている。記録素子としては例えば、発熱抵抗素子やピエゾ素子などを設けても良いが、ここでは一例としてヒーターなどの発熱抵抗素子を用いたものについて説明する。

また、シリコン基板Ｈ１１１０には、アルミニウムなどで構成され、記録素子Ｈ１１０３に電力を供給する電気配線（不図示）がインク供給口Ｈ１１０２から所定の距離を離して並設されている。これら記録素子Ｈ１１０３と電気配線は、既存の成膜技術（例えば、フォトリソグラフィー技術）を利用して形成することができる。

さらにシリコン基板Ｈ１１１０には、電気配線に電力を供給したり、記録素子Ｈ１１０３を駆動するための電気信号を供給したりするための複数の接続端子Ｈ１１０５で構成される電極部Ｈ１１０４が、記録素子の列の両端に位置する側の辺に沿って設けられている。接続端子Ｈ１１０５は例えばＡｕなどからなるバンプで形成されている。

上述のシリコン基板Ｈ１１１０の面上には、吐出口形成部材Ｈ１１２０がフォトリソグラフィー技術によって形成されている。吐出口形成部材Ｈ１１２０は、記録素子Ｈ１１０３に対応してインク流路が形成されており、各インク流路を区切るインク流路壁Ｈ１１０６とその上方を覆う天井部とを有し、天井部には吐出口Ｈ１１０７が開口されている。吐出口Ｈ１１０７は、記録素子Ｈ１１０３のそれぞれに対向して設けられており、複数の吐出口Ｈ１１０７が配列することにより、吐出口列を形成している。

上記のように構成された記録素子基板Ｈ１１００において、各記録素子Ｈ１１０３の発熱によって発生した気泡の圧力によって、インク供給口Ｈ１１０２から供給されたインクは、各記録素子Ｈ１１０３に対向する吐出口Ｈ１１０７から吐出される。

図１２（ｃ）に示す配線部材Ｈ１３００は、記録ヘッドが記録装置と電気的に接続するための接続端子Ｈ１３１１が設けられたリジッド配線基板Ｈ１３１０と、記録素子基板Ｈ１１００と電気的に接続されているフレキシブル配線基板Ｈ１３２０とで構成される。フレキシブル配線基板Ｈ１３２０を記録ヘッドＨ１０００の面に沿って折り曲げて配置することで、記録ヘッドＨ１０００の異なる面にそれぞれ設けられる接続端子Ｈ１３１１と、記録素子基板Ｈ１１００とを電気的に接続している。

記録素子基板Ｈ１１００に設けられた記録素子Ｈ１１０３を駆動するために、配線部材Ｈ１３００を介して、記録装置から記録素子基板Ｈ１１００に電気的な信号や電力が伝達される。具体的には、記録素子基板Ｈ１１００の表面端部に形成された電極部Ｈ１１０４とフレキシブル配線基板Ｈ１３２０の開口部から延出したリードとが互いにワイヤ−ボンデイング等の電気接続手段により接続されている。なお、この電気接続部は、インクによる腐食及び外力による損傷を防止するため封止材により封止されている。

記録ヘッドＨ１０００は、記録装置から送られる電気信号に応じて記録素子を駆動させることにより、インクを収容するタンク（不図示）から供給されるインクを記録素子基板Ｈ１１００に設けられた吐出口から吐出する。

＜タンクホルダユニット＞
図１２（ｃ）に示すタンクホルダユニットＨ１５００は、第１流路部材Ｈ１５１０と、第２流路部材Ｈ１５２１が一体的に形成されたタンクホルダＨ１５２０とで構成される。第１流路部材Ｈ１５１０には、インク流路の壁の一部を構成する第１流路部Ｈ１６１０（図１（ａ）参照）が形成されており、第２流路部材Ｈ１５２１には、インク流路の壁の一部を構成する第２流路部Ｈ１６２０が形成されている。

第１流路部材Ｈ１５１０および第２流路部材Ｈ１５２１が第１流路部Ｈ１６１０および第２流路部Ｈ１６２０を内側にして接合されることにより、第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１との間にインク流路が形成される。このインク流路を介してタンクから記録素子基板Ｈ１１００にインクが供給される。なお、第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１とを接合することにより、インク流路が形成された流路部材Ｈ１５３０が組み立てられる。よって、第１、第２流路部材のどちらか一方または両方に、適宜、インク流路の一部を形成する流路部としての溝を設ければ良い。なお、本発明の実施形態においては、タンクホルダＨ１５２０に一体的に第２流路部材が形成された例を示している。よって、タンクホルダユニットＨ１５００が流路部材Ｈ１５３０となる。

第１流路部材には、レーザー光が照射される側の面にインク流路に連通する開口Ｈ１５１２（図１、図１２（ｃ）参照）が形成されており、開口Ｈ１５１２を介してインク流路は記録素子基板Ｈ１１００に設けられたインク供給口Ｈ１１０２と連通する。また、第２流路部材にはレーザー光が照射される側の面の裏面にインク流路に連通する開口Ｈ１５２２（図１２（ｂ）参照）が形成されており、開口Ｈ１５２２を介してインク流路はタンクと連通する。

また、レーザー光により第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１とを溶着するためには、どちらか一方の流路部材がレーザー光に対して透過性を有し、他方の流路部材がレーザー光に対して吸収性を有する必要がある。本発明の実施形態においては、レーザー光が容易に溶着部に照射できるという観点から、レーザー光に対して透過性を有する透過性部材を第１流路部材Ｈ１５１０とし、レーザー光に対して吸収性を有する吸収性部材を第２流路部材Ｈ１５２１とした。どちらの流路部材に透過性、吸収性を持たせるかについては、適宜変更が可能である。

なお、本発明の実施形態においては、第２流路部材Ｈ１５２１がタンクホルダＨ１５２０と一体となって成形されている。しかしながら第２流路部材Ｈ１５２１をタンクホルダＨ１５２０とは別体で成形し、第２流路部材Ｈ１５２１と第１流路部材Ｈ１５１０とを後述の実施形態で説明する方法で溶着して流路部材を形成後、タンクホルダに対して流路部材を取り付けるようにしても良い。

ここで、本発明においてレーザー光に対して透過性を有する透過性部材とは、厚さ２．０ｍｍの部材に対してレーザー光を照射した場合の透過率が３０％以上の部材を意味する。また、本発明においてレーザー光に対して吸収性を有する吸収性部材とは、厚さ２．０ｍｍの部材に対してレーザー光を照射した場合の吸収率が９０％以上の部材を意味する。上述のような透過率及び吸収率の部材を用いることで、透過性部材と吸収性部材とのレーザー溶着が可能となる。

なお、透過性部材の材料の一例として、後述する実施形態においては、透明ノリル「型番ＴＰＮ９２２１」（ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ社＜旧ＧＥ Ｐｌａｓｔｉｃｓ社＞製）を採用した。この透明ノリルは、レーザー光を透過する性質を有しつつ、耐インク性にも優れた透明材料である。他に、透過性部材の材料として、色材を含まない透明ノリルである「型番ＴＮ３００」（同社製）を使用することも可能である。

ここでノリルとは、変性ポリフェニレンエーテル（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｅｔｈｅｒ）または変性ポリフェニルオキサイド（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）の通称名である。ノリルは耐熱性及び強度を上げるためにポリフェニレンエーテル（ポリフェニレンオキサイド）を変性させたものであり、熱可塑性樹脂に属し、酸・アルカリに強い耐性を持つ特徴を有する。

また、吸収性部材の材料の一例としては、レーザー光を吸収する染料または顔料を含有した黒色ノリルである「型番ＳＥ１Ｘ」（同社製）を採用した。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、第１流路部Ｈ１６１０が形成されている第１流路部材Ｈ１５１０と、第２流路部Ｈ１６２０が形成されている第２流路部材Ｈ１５２１（Ｈ１５２０）とを溶着して、流路部材Ｈ１５３０（Ｈ１５００）を形成する方法を示す断面図である。

図１（ａ）は、透過性部材としての第１流路部材Ｈ１５１０と、吸収性部材としての第２流路部材Ｈ１５２１とを用意し、第１流路部Ｈ１６１０および第２流路部Ｈ１６２０を内側にして当接させる工程を示す。図１（ａ）に示すように、第２流路部材Ｈ１５２１が一体的に形成されたタンクホルダＨ１５２０を受け台Ｊ２００に配置し、その後に、第１流路部材Ｈ１５１０を第２流路部材Ｈ１５２１に配置する。

図１（ｂ）はレーザー光を照射して第１流路部材と第２流路部材とを溶着する溶着工程を示す。図１（ｂ）に示すレーザー光照射装置Ｌ１００は、レーザー光照射レンズＬ１１０と、レーザー光源Ｌ１２０と、レーザー光源Ｌ１２０から照射レンズＬ１１０にレーザー光を伝達するファイバーＬ１３０を備えている。

図１（ｂ）に示すように、インク流路のＨ１６００周辺の領域に対して、照射レンズＬ１１０から透過性部材である第１流路部材Ｈ１５１０を通して、吸収性部材である第２流路部材Ｈ１５２１に対してレーザー光が照射され、溶着部Ｈ１６３０が形成される。このようにして第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１とが接合され、流路部材Ｈ１５３０が形成される。

本実施形態では、第２流路部材Ｈ１５２１に、第１流路部材と第２流路部材とが溶着される溶着部Ｈ１６３０（図１（ｂ））に連通する排出路Ｈ１５３１が設けられている。排出路Ｈ１５３１は、図１（ｂ）に示すインク流路Ｈ１６００とは連通しない構成となっている。この排出路Ｈ１５３１の一端の第１開口Ｈ１５３２は、第１流路部材と第２流路部材との間に形成された空間に連通するように第２流路部材に形成されている。なお、第１開口Ｈ１５３２を溶着部Ｈ１６３０に隣接した領域に配置することで、溶着部Ｈ１６３０から発生した汚染気体をすみやかに、排出路Ｈ１５３１を介して排出することができる。また、排出路Ｈ１５３１のもう一端の第２開口Ｈ１５３３は第２流路部材Ｈ１５２１（流路部材Ｈ１５３０）の外表面に形成されている。ここで、本明細書における「流路部材の外表面」とは、第１流路部材と第２流路部材とが溶着された状態において、外側に露出している面を言うものとする。すなわち、第１流路部材と第２流路部材とが所定の間隔を保って対向している面は、流路部材の外表面からは除くものとする。

また、第１流路部材と第２流路部材とを当接させる際に、第２流路部材Ｈ１５２１が載せられる受け台Ｊ２００には排気管Ｊ２１０が形成されている。排気管Ｊ２１０により、第２流路部材に形成された排出路Ｈ１５３１の一端の第２開口Ｈ１５３２から第１流路部材と第２流路部材との隙間の気体を排気できるようになっており、排気管Ｊ２１０の一端は減圧手段としてのポンプＰ１に接続されている。

図１（ｂ）に示す溶着工程の際、または溶着工程後に、ポンプＰ１を用いて、排気管Ｊ２１０および排出路Ｈ１５３１を介して第１流路部材と第２流路部材との隙間に存在する汚染気体を排気する排気工程を行う。

このように溶着工程の際、または溶着工程後に、排気工程を行うことで、汚染気体が、第１流路部材と第２流路部材との隙間から漏れ出て、レーザー光照射レンズＬ１１０の方へ向かうことを抑制することができる。

なお、排気工程は、溶着部Ｈ１６３０から汚染気体が発生する溶着工程中に行う方が、汚染気体をすみやかに第１流路部材と第２流路部材との隙間から排出できるため望ましい。また、溶着工程中に排気工程を行い、さらに溶着工程後も引き続いて排気工程を行うことで、溶着部Ｈ１６３０から発生して隙間に残存した汚染気体を、排出路Ｈ１５３１を介して効率よく排出することができる。また、当接させる工程から、すなわち溶着工程前から溶着工程にわたって排気工程を行うことで、さらに効率よく汚染気体を排出することができる。また、複数の記録ヘッドを製造するために、第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１とを当接させる工程と、溶着工程とを繰り返す場合がある。このような場合には、当接させる工程および溶着工程にわたって、排気工程を行うことで、第１流路部材と第２流路部材との隙間に存在する汚染気体を、排出路Ｈ１５３１を介して排出し、効率良く記録ヘッドを製造することができる。

以上説明したように、溶着工程で溶着部から発生した汚染気体を第１流路部材と第２流路部材との間に接続される排出路を介して排出することで、汚染気体が第１流路部材と第２流路部材との隙間から漏れ出て、照射レンズへ向かうことが抑制可能となる。

その結果、照射レンズの汚染を低減することができ、レーザー光の照射エネルギーの減衰を抑えることができる。すなわち本発明によれば、レーザー光照射装置の性能の低下を抑制し、安定したレーザー光の照射により形成された信頼性の高いインク流路を備える記録ヘッドを提供することができる。

さらに、記録ヘッドを量産する場合にも、本発明によれば照射レンズの汚染が低減されるため、照射レンズの洗浄の回数を減らすことができ、高い生産性を実現することができる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について、図２を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第２の実施形態は、第１の実施形態の構成に加えて、溶着工程中または溶着工程後に、レーザー光照射レンズＬ１１０近傍に気体を噴射するものである。

第１流路部材と第２流路部材とを溶着して流路部材Ｈ１５３０を形成する方法については、第１の実施形態の場合と同様のため、説明を省略する。

図２（ｂ）に示すように、レーザー光照射方向に沿って、レーザー光照射レンズＬ１１０の近傍に汚染されていない清浄な気体を噴射するために、噴射ノズルＮ３００を設けた。噴射ノズルＮ３００は導入路Ｎ３１０を介して気体噴射手段としてのポンプＰ２に接続されており、噴射ノズルＮ３００内に気体を導入することができる。図２（ａ）、（ｂ）に示すように噴射ノズルＮ３００内に導入された気体は、照射レンズＬ１１０に対応して噴射ノズルＮ３００に形成された開口から、照射レンズＬ１１０の近傍に気体が噴射される。よって、照射レンズＬ１１０の近傍に汚染されていない気体を噴射することで、照射レンズＬ１１０近傍の雰囲気を汚染されてない状態とすることができる。

また、照射レンズＬ１１０側から溶着対象である第１流路部材および第２流路部材に向けて気体を噴射することで、照射レンズＬ１１０側から第１流路部材および第２流路部材に向かう気流を発生させることもできる。よって、図２（ｂ）に示す溶着工程において溶着部Ｈ１６３０から発生した汚染気体が第１流路部材と第２流路部材との隙間から漏れ出て照射レンズＬ１１０へ向かうことを抑制することができ、照射レンズＬ１１０の汚染を低減することができる。

なお、噴射ノズルＮ３００から噴射する気体としては、照射レンズＬ１１０を汚染するなどの影響を与えにくい気体、例えば窒素などの不活性気体を用いれば良い。また、噴射ノズルＮ３００外部の空気が汚染されていなければ、外部の空気を気体導入路Ｎ３１０から噴射ノズルＮ３００の内部へ導入する構成としても良い。

また、噴射ノズルＮ３００から気体を噴射し、照射レンズに気体を噴射する工程、または照射レンズ側から溶着対象である第１流路部材および第２流路部材に向かう気流を発生させる工程は、第１の実施形態で説明した排気工程と同様のタイミングで行えば良い。さらに、排気工程と、気流を発生させる工程を、同時に行うことで、より効率的にレーザー光照射レンズに対する汚染を低減することができる。

図２（ａ）に示すように、第１流路部材に排出路Ｈ１５３１ｖの壁を構成する溝Ｈ１５３１ａが形成されている。第１流路部材と第２流路部材とを当接させることにより、第１流路部材と第２流路部材との間に排出路Ｈ１５３１ｖとなる空間が形成される構成となっている。この排出路Ｈ１５３１ｖとなる空間は、溶着部Ｈ１６３０と流路部材Ｈ１５３０の外部とつながっている。なお、排出路Ｈ１５３１ｖの一端となる流路部材Ｈ１５３０の外表面に形成される開口Ｈ１５３３は、図１２（ｃ）に示すタンクホルダユニットＨ１５００において、第１流路部材Ｈ１５１０のレーザー光が照射される側の面の側面に形成される。

なお、第２の実施形態においては、流路部材Ｈ１５３０は、図２（ｂ）に示すようにインク流路Ｈ１６００が形成される面に対して、垂直な方向に沿って形成された排出路Ｈ１５３１ｖを備えている。また流路部材Ｈ１５３０は、インク流路Ｈ１６００が形成される面に沿って形成された排出路Ｈ１５３１ｈとを備えている。以下、Ｈ１５３１ｖを垂直排出路と称し、Ｈ１５３１ｈを水平排出路と称する。

本実施形態では、垂直排出路Ｈ１５３１ｖだけでなく水平排出路Ｈ１５３１ｈも流路部材Ｈ１５３０に設けることで、第１の実施形態で示したように垂直排出路Ｈ１５３１ｖのみで排出路を配置する場合に比べて、排出路の配置の自由度を大きくすることができる。よって、排気工程において、より適切な位置から、第１流路部材と第２流路部材との間に存在する気体を流路部材Ｈ１５３０から排気することが可能となり、レーザー光照射レンズＬ１１０に対する汚染を低減することができる。インク流路の配置に応じて、垂直排出路のみ、または水平排出路のみ、または両方を配置すれば良い。

以上説明したように、本実施形態においても第１の実施形態と同様に、溶着部Ｈ１６３０から発生した気体を排出路Ｈ１５３１ｖ、Ｈ１５３１ｈを介してポンプＰ１を用いて流路部材Ｈ１５３０の外部へ排出することができる。よって、レーザー光照射レンズＬ１１０の汚染を低減することができる。

また、噴射ノズルＮ３００を用いて、レーザー光照射レンズＬ１１０側から第１流路部材および第２流路部材へ向かう気流を発生させる排気工程を行うことで、溶着部から発生した気体が照射レンズの方へ向かうことを抑制することができる。よって、第１の実施形態に比べてさらにレーザー光照射レンズＬ１１０の汚染を低減することができる。

次に第２の実施形態の変形例について図３を用いて説明する。

第２の実施形態の変形例は、レーザー溶着による加工区域をカバーＣ３５０で覆った形態について示す。なお、上述の図２に示す構成と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。変形例が図２の構成と異なる点は、レーザー光照射レンズＬ１１０およびレーザー溶着による加工区域である流路部材Ｈ１５３０が、溶着工程時に実質的に閉空間となる点である。

なお、レーザー光照射装置Ｌ１００の全体を、カバーＣ３５０で覆う必要はなく、少なくとも照射レンズＬ１１０がカバーＣ３５０の内部に配される構成であれば、レーザー光源Ｌ１２０、ファイバーＬ１３０はカバーＣ３５０の外部に配されていても良い。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、レーザー溶着による加工区域を、照射レンズＬ１１０を含めてカバーＣ３５０で覆った状態で、照射レンズＬ１１０側が気流の上流側となるように、カバーＣ３５０にはポンプＰ２と繋がった気体導入路Ｃ３６０が設けられている。この気体導入路Ｃ３６０からカバーＣ３５０の内部に気体を導入できる構成としている。

第１流路部材と第２流路部材とを溶着して流路部材Ｈ１５３０を形成する方法について、図３を用いて説明する。

図３（ａ）に示す第１流路部材と第２流路部材とを当接させる工程は、図１（ａ）で説明した場合と同様であるため、説明を省略する。

図３（ｂ）はレーザー光を照射する溶着工程を示す。レーザー光照射装置Ｌ１００とともにカバーＣ３５０が受け台Ｊ２００に向かって移動し、カバーＣ３５０は受け台Ｊ２００と接触して、溶着対象である第１流路部材Ｈ１５１０および第２流路部材Ｈ１５２１を覆う。第１の実施形態で説明した場合と同様に、インク流路の周辺の領域に対してレーザー光照射装置Ｌ１００のレーザー光照射レンズＬ１１０からレーザー光を照射する。

図３（ｂ）に示す溶着工程中、または溶着工程後に、気体導入路Ｃ３６０からポンプＰ２を用いてカバーＣ３５０の内側に気体を導入し、レーザー光照射レンズＬ１１０側から溶着対象である第１流路部材および第２流路部材に向かう気流を発生させることができる。よって、溶着部Ｈ１６３０から発生した汚染気体が第１流路部材と第２流路部材との隙間から漏れ出て照射レンズＬ１１０へ向かうことを抑制することができ、照射レンズＬ１１０の汚染を低減することができる。また、カバーＣ３５０により、溶着工程の際に流路部材Ｈ１５３０をほぼ密閉状態にして、ポンプＰ１を用いて排出路Ｈ１５３１を介して、導入路Ｃ３６０からカバーＣ３５０の内部に導入された気体を排気する。このようにして、図２に示す構成に比べて、さらに効果的にレーザー光照射レンズＬ１１０側から溶着対象である第１流路部材および第２流路部材に向かう気流を発生させることができる。

なお、第２の実施形態の変形例においては、排出路Ｈ１５３１は第２流路部材に設けられており、第２流路部材の外表面に排出路Ｈ１５３１の一端の開口Ｈ１５３３が形成されている。

また、カバーＣ３５０に遮光機能を持たせることで、溶着時に照射レンズＬ１１０から照射されるレーザー光が外部へ漏れることを抑制することができる。よって、カバーＣ３５０に遮光機能を持たせた場合はさらに遮光のための遮光カバーを設けなくても良い。

また、受け台Ｊ２００に形成される排気管Ｊ２１０は、流路部材Ｈ１５３０に形成される排出路Ｈ１５３１の配置に応じて、配置すれば良い。

（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態について、図４、図５および図１１を用いて説明し、図４で示す流路部材の他の構成例について、図６〜図９を用いて説明する。なお、第１の実施形態または第２の実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第３の実施形態は、第１および第２の実施形態で説明した構成に対してさらに、第１流路部材と第２流路部材との間に、溶着部から発生する気体を滞留させるための滞留部となる空間が流路部材に形成されていることを特徴とする。このような滞留部を形成することで、溶着工程後に気体を排出する工程を行っても、滞留部に溶着部から発生した気体が滞留するため、気体が漏れ出しにくいという効果を奏する。

本実施形態の流路部材Ｈ１５３０の構成について、図４を用いて詳細に説明する。図４に示すＡ−Ａ断面線は、図１１に示すＡ−Ａ断面線と対応しており、図４（ａ）は、第１流路部材Ｈ１５１０のＡ−Ａ断面図および底面図を示し、図４（ｂ）は、第２流路部材Ｈ１５２１の上面図およびＡ−Ａ断面図を示す。

図４（ａ）に示す第１流路部材Ｈ１５１０には、インク流路Ｈ１６００の壁の一部を形成する第１流路部Ｈ１６１０として、半円の断面形状を有する溝が形成されている。第１流路部Ｈ１６１０に沿った両側の領域、すなわちインク流路の周辺の領域Ｈ１６３０Ｓで、第１流路部材は第２流路部材Ｈ１５２１と溶着される（図４（ａ）、（ｂ））。

図４（ｂ）に示す第２流路部材Ｈ１５２１（タンクホルダＨ１５２０）には、インク流路Ｈ１６００の壁の一部を形成する第２流路部Ｈ１６２０として、半円の断面形状を有する溝が形成されている。さらに、第２流路部材Ｈ１５２１には、インク流路の周辺の領域Ｈ１６３０Ｓに沿って、滞留部Ｈ１５３５（図５（ｂ）、（ｃ）参照）となる溝Ｈ１５３５ｂが形成されている。

滞留部となる溝は、溶着部Ｈ１６３０となるインク流路の周辺の領域Ｈ１６３０Ｓに沿って形成される。また、流路部材Ｈ１５３０に形成される排出路は、滞留部Ｈ１５３５に接続される構成となっている。

また、第２流路部材Ｈ１５２１には、垂直排出路Ｈ１５３１ｖが形成されており、排出路Ｈ１５３１は滞留部となる溝Ｈ１５３５ｂに接続されている。垂直排出路Ｈ１５３１ｖの一端の開口Ｈ１５３３は、図１２（ｂ）に示す開口Ｈ１５２２が形成された側の面（第２流路部材のうち、レーザー光が照射される面の裏面側）に形成されている（図５参照）。

滞留部Ｈ１５３５を図４に示すように、流路部材Ｈ１５３０のうち溶着部Ｈ１６３０に沿って設けることで、溶着工程後に、気体を排出する排気工程を行う場合に、溶着部Ｈ１６３０から発生する汚染気体を滞留させやすくなる。また、滞留部Ｈ１５３５を溶着部Ｈ１６３０に隣接した領域に設けることで、滞留部Ｈ１５３５に接続された排出路Ｈ１５３１を介して、汚染気体が流路部材Ｈ１５３０から漏れ出すことを抑制しつつ、流路部材Ｈ１５３０の外部に排出することができる。

次に第３の実施形態の流路部材Ｈ１５３０の他の構成について、図６〜図９を用いて説明する。

図６、図７に示すＡ−Ａ断面線は、図１１に示すＡ−Ａ断面線と対応しており、図６（ａ）、図７（ａ）は、第１流路部材Ｈ１５１０のＡ−Ａ断面図および底面図を示し、図６（ｂ）、図７（ｂ）は、第２流路部材Ｈ１５２１の上面図およびＡ−Ａ断面図を示す。

図６および図７に示すように、滞留部Ｈ１５３５を形成するための溝Ｈ１５３５ａ、Ｈ１５３５ｂは、第１流路部材および第２流路部材のうち少なくとも一方（図６）、または両方（図７）に設ければ良い。図７に示すように溝Ｈ１５３５ａおよび溝Ｈ１５３５ｂで滞留部Ｈ１５３５を形成することで、滞留部の体積を大きくすることができ、溶着部Ｈ１６３０から発生する汚染気体を滞留させやすくすることができる。よって、汚染気体をより効率的に滞留部Ｈ１５３５に滞留させることができ、排出することができる。

また、図８に示すＡ−Ａ断面線は、図１１に示すＡ−Ａ断面線と対応しており、図８（ａ）は、第１流路部材Ｈ１５１０のＡ−Ａ断面図および底面図を示し、図８（ｂ）は、第２流路部材Ｈ１６２１の上面図、Ａ−Ａ断面図および側面図を示す。

さらに、図９に示すＡ−Ａ断面線は、図１１に示すＡ−Ａ断面線と対応しており、図９（ａ）は、第１流路部材Ｈ１５１０のＡ−Ａ断面図、底面図および側面図を示し、図９（ｂ）は、第２流路部材Ｈ１６２１の上面図、Ａ−Ａ断面図および側面図を示す。

図８および図９では、水平排出路Ｈ１５３１ｈとなる複数の溝Ｈ１５３１ａまたはＨ１５３１ｂが第１流路部材に形成された例を示す。水平排出路Ｈ１５３１ｈの一端の開口Ｈ１５３２は滞留部Ｈ１５３５に接続されている。水平排出路Ｈ１５３１ｈのもう一端の開口Ｈ１５３３は、図９（ｂ）の流路部材Ｈ１５３０（タンクホルダユニットＨ１５００）のうち、レーザー光が照射される側の面の側面に形成されている。図示しないが、第１流路部材および第２流路部材の両方に、排出路Ｈ１５３１となる溝をそれぞれ形成しても良い。

以上、第１流路部材と第２流路部材との間に、溶着部から発生する汚染気体を一時的に滞留させるための滞留部となる空間が形成される流路部材の構成について、図４、図６〜図９を例に挙げて説明した。このような構成とすることで、溶着工程の際に発生して滞留部に溜まった気体が流路部材の外部まで拡散しにくくなる。よって、溶着工程後に流路部材内部の気体を排出する排気工程を行ったとしても、排出路Ｈ１５３１を介して流路部材の外部に効率良く排気することができる。

また、第３の実施形態では、第１の実施形態および第２の実施形態で説明したレーザー溶着の方式とは異なる方式を用いた場合について示す。

第１の実施形態および第２の実施形態においては、レーザー溶着の方法として、溶着したい領域に沿ってレーザー光を走査させて照射するいわゆるスキャン方式による方法を採用した場合を説明した。第３の実施形態においては、図１１に示すように、溶着したい領域に対応させて照射レンズＬ１１０を配置し、一括してレーザー光を照射する一括照射方式について説明する。

なお、スキャン方式よりも一括照射方式でレーザー光を照射する場合の方が、レーザー光照射時に単位時間あたりに溶着部から発生する気体の量が多く、溶着部から発生する気体によって照射レンズＬ１１０が汚染されるという課題がより大きいと言える。

図１１は、第１流路部Ｈ１６１０が形成されている第１流路部材Ｈ１５１０と、第２流路部Ｈ１６２０が形成されている第２流路部材Ｈ１５２１（タンクホルダＨ１５２０）とを溶着して、流路部材Ｈ１５３０を形成する方法を示す斜視図である。また、図５（ａ）〜（ｃ）は、図１１（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ対応した断面図を示している。

図５（ａ）および図１１（ａ）は、透過性部材としての第１流路部材Ｈ１５１０と、吸収性部材としての第２流路部材Ｈ１５２１とを、第１流路部および第２流路部を内側にして当接させる工程を示す。

図５（ｂ）および図１１（ｂ）は、押さえ治具Ｊ４００で第１流路部材Ｈ１５１０を押さえ、第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１とを密着させた状態で、第１および第２流路部材へ向けて照射レンズＬ１１０からレーザー光を照射する溶着工程を示す。押さえ治具Ｊ４００は、インク流路の周辺の領域Ｈ１６００Ｓに対応して照射レンズＬ１１０が配置可能に構成されており、溶着させたい領域に一括でレーザー光を照射できる構成となっている。

図５（ｃ）および図１１（ｃ）は、第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１とが溶着されて形成されたタンクホルダユニットＨ１５００（流路部材Ｈ１５３０）を示す。

本実施形態では、図５（ｂ）に示す溶着工程の後、ポンプＰ１を用いて、排出路Ｈ１５３１を介して滞留部Ｈ１５３５内の気体を流路部材Ｈ１５３０の外部に排出する排気工程を行う。

このように、一括照射方式でレーザー溶着を行って、単位時間あたりに溶着部から発生する気体の量が多くなる場合でも、本発明の構成を用いれば、溶着部から発生する気体によって照射レンズＬ１１０が汚染されることを低減することができる。

また、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、レーザー光照射レンズＬ１１０側から流路部材Ｈ１５３０へ向かう気流を発生させる工程を行えば、さらにレーザー光照射レンズＬ１１０の汚染を低減することができる。

また、図１０に示すように、レーザー光に対して遮光機能を備える遮光カバーＣ３７０でレーザー光照射レンズＬ１１０、押さえ治具Ｊ４００、流路部材Ｈ１５３０を覆った構成としても良い。さらに受け台Ｊ２００がレーザー光に対して遮光機能を備えるようにしても良い。このような構成とすることで、レーザー光が流路部材に照射される溶着工程時にレーザー光が、レーザー光照射レンズＬ１１０、押さえ治具Ｊ４００、流路部材Ｈ１５３０などから外部に漏れることを低減することができる。さらに、照射レンズＬ１１０側から流路部材Ｈ１５３０へ向かう気流を発生させるために内部に気体を導入するための気体導入路Ｃ３８０を、遮光カバーＣ３７０に設けることで、気流を発生させるための新たな部材を設けなくても良い。

なお、気流を発生させる工程は、第１の実施形態または第２の実施形態で説明した場合と同様のタイミングで行えばよい。

なお、本実施形態においては、溶着される部位であるインク流路の周辺の領域およびインク流路となる流路部を含んでレーザー光が照射される例として一括照射方式の例を示した。しかしながら、例えばライン状のレーザー光を照射しながら面を走査し、レーザー光が溶着される部位以外であるインク流路を構成する流路部などを含んで照射される場合にも適用可能である。

本実施形態においては、図５（ｂ）に示すように、第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１とを、レーザー光が照射されるインク流路の周辺の領域Ｈ１６００Ｓのみで当接させ、レーザー光が照射されない部分は当接させない構成としている。

このように当接部分と非当接部分とを設けることで、第１流路部材Ｈ１５１０と第２流路部材Ｈ１５２１と当接させた際に、当接部分（インク流路の周辺の領域Ｈ１６００Ｓ）のみに圧力が集中し、当接部分における密着性を向上させることができる。

図５（ｂ）に示すように、レーザー光がインク流路の周辺の領域Ｈ１６００Ｓに照射されると、第２流路部材Ｈ１５２１（吸収性部材）が含有している染料または顔料が発熱して樹脂が溶融し、そのとき発生した熱が第１流路部材Ｈ１５１０に伝達される。その伝達された熱により第１流路部材Ｈ１５１０も溶融する。その際、インク流路の周辺の領域Ｈ１６００Ｓは密着性が高く、効率良く溶融熱が伝達されるため、図５（ｃ）に示す溶着部Ｈ１６３０は強固なものとなる。

以上、第１〜第３の実施形態で説明した通り、本発明の製法を適用すれば、照射レンズの汚染を低減することができるため、安定したレーザー光の照射によりインク流路を形成することが可能な液体吐出ヘッドの製造方法を提供することができる。

以上、第１から第３の実施形態で説明したように、本発明によれば、レーザー光照射装置の性能の低下を抑制し、安定したレーザー光の照射により形成された信頼性の高いインク流路を備える記録ヘッドを提供することができる。

さらに、記録ヘッドを量産する場合にも、本発明によれば照射レンズの汚染が低減されるため、照射レンズの洗浄の回数を減らすことができ、高い生産性を実現することができる。

Ｈ１１００ 記録素子基板
Ｈ１５１０ 第１流路部材（透過性部材）
Ｈ１５２１ 第２流路部材（吸収性部材）
Ｈ１５３０ 流路部材
Ｈ１５３１ 排出路
Ｈ１６００ インク流路
Ｈ１６２０ 第２流路部
Ｈ１６３０ 溶着部

Claims (16)

1. 液体を吐出するための吐出口が設けられた液体吐出基板と、該液体吐出基板に液体を供給するための流路を有する流路部材と、を含む液体吐出ヘッドであって、
   前記流路部材は、レーザー光に対して透過性を有する透過性部材と、レーザー光に対して吸収性を有する吸収性部材と、を備えており、
   前記吸収性部材のうち前記流路の壁の一部を形成する流路部の周辺の領域へ向けて、前記透過性部材を通してレーザー光が照射されて、前記流路部の周辺の領域で前記透過性部材と前記吸収性部材との溶着部が形成されることにより、前記透過性部材と前記吸収性部材との間に前記流路となる空間が形成されており、
   前記溶着部が形成される際に該溶着部から発生する気体を前記流路部材の外部へ排出するために用いられる開口部を備える排出路が前記流路とは別に前記流路部材に設けられており、
   前記開口部は、前記流路部材のうちレーザー光が照射される面とは異なる面に形成されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記排出路は、前記流路とは連通していないことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記排出路は、前記溶着部に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記透過性部材と前記吸収性部材との間に前記溶着部に沿って、前記気体を滞留させるための滞留部となる空間が形成されており、該滞留部は前記排出路と接続されていることを特徴する請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記滞留部は、前記溶着部に隣接して設けられていることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記透過性部材および前記吸収性部材いずれか一方、または両方に、前記滞留部の一部を形成する溝が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記排出路は、前記透過性部材と前記吸収性部材との間に形成されており、前記透過性部材および前記吸収性部材いずれか一方または両方に、前記排出路の一部を形成する溝が設けられていることを特徴とする請求項請求項１乃至６のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記開口部が前記吸収性部材に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記排出路は、前記流路が配される面に垂直な方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずかれかに記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記排出路は、前記流路が配される面に沿って設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の液体吐出ヘッド。
11. 液体を吐出するための吐出口が設けられた液体吐出基板と、該液体吐出基板に液体を供給するための流路を有する流路部材と、を含む液体吐出ヘッドに用いられる流路部材であって、
    レーザー光に対して透過性を有する透過性部材と、レーザー光に対して吸収性を有する吸収性部材と、を備えており、
    前記吸収性部材のうち前記流路の壁の一部を形成する流路部の周辺の領域へ向けて、前記透過性部材を通してレーザー光が照射されて、前記流路部の周辺の領域で前記透過性部材と前記吸収性部材との溶着部が形成されることにより、前記透過性部材と前記吸収性部材との間に前記流路となる空間が形成されており、
    前記溶着部が形成される際に該溶着部から発生する気体を前記流路部材の外部へ排出するために用いられる開口部を備える排出路が前記流路とは別に設けられており、
    前記開口部は、レーザー光が照射される面とは異なる面に形成されていることを特徴とする流路部材。
12. 液体を吐出するための液体吐出基板と、
    レーザー光に対して透過性を有する透過性部材と、レーザー光に対して吸収性を有する吸収性部材と、を備える流路部材と、
    前記透過性部材と前記吸収性部材との間に形成されており、前記液体吐出基板に液体を供給するための流路と、
    を含む液体吐出ヘッドの製造方法であって、
    開口部を備える排出路が設けられた前記流路部材を用意する工程と、
    前記透過性部材と、前記流路の壁の一部を形成する流路部を備える前記吸収性部材と、を前記流路部を内側にして当接させる工程と、
    前記流路部の周辺の領域へ向けて、前記透過性部材を通してレーザー光を照射して、前記透過性部材と前記吸収性部材とを溶着する工程と、
    減圧手段と前記開口部とを接続させることで、前記流路部材の内部の気体を外部へ排出する工程と、
    を含み、
    前記排出する工程は、前記溶着する工程中および前記溶着する工程後のうちいずれか一方または両方で行われることを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
13. 前記排出する工程は、前記当接させる工程から前記溶着する工程後にわたって行われることを特徴とする請求項１２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
14. 気体噴射手段に接続された噴射ノズルを用いて、レーザー光を照射する照射レンズの近傍に気体を噴射する工程を含み、
    前記気体を噴射する工程は、前記溶着する工程中および前記溶着する工程後のうちいずれか一方、または両方で行われることを特徴とする請求項１２または１３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
15. 前記気体を噴射する工程は、前記当接させる工程から前記溶着する工程後にわたって行われることを特徴とする請求項１４に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
16. 前記溶着する工程前に、内部に気体を導入するための導入路を備える部材でレーザー光を照射する照射レンズと前記透過性部材とを覆う工程と、
    前記導入路から気体を導入する工程と、を含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。