JP2012016835A - 液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザー光を照射することで複数の部材を接合することにより液体吐出ヘッドを製造する場合に、接合面における面精度の高い液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 第一の部材１と第二の部材２とを当接する当接工程においては、第一の部材１及び第二の部材２のうちのいずれか一方に設けられ、第一の部材１と第二の部材２とが当接される当接部とは別に設けられた突出部８と、第一の部材１及び第二の部材２のうちの他方の部材と、が当接しない。レーザー光を照射して供給路を形成する形成工程においては、突出部８と他方の部材とが当接する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体吐出ヘッドおよび液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

液体吐出ヘッドとして一般的なインクジェット記録ヘッドは、インクタンクが装着されるタンクホルダーユニットと、インクを吐出するための記録素子ユニットで構成されている。インクはインクタンクからタンクホルダーユニットに形成されたインク流路（供給路）を経由して、記録素子ユニットに供給される。

タンクホルダーユニットには、タンクホルダーと、流路形成プレートとが接合されることによりインク流路が形成されている。タンクホルダーと流路形成プレートとを接合する方法としては、レーザー溶着による方法（特許文献１）が知られている。

特開２００５−０９６４２２号公報

レーザー溶着を用いて部材を接合する場合に、その溶着量を規制しないと過剰に溶着されてしまい、溶着量にばらつきが生じ、部材同士の接合面の面精度が低下する恐れがある。特に、インクジェット記録ヘッドが大型化した場合は、わずかな面精度の低下であっても、インクジェット記録ヘッドの両端部ではその精度の低下が大きなものとなる恐れがある。タンクホルダーと流路形成プレートとの接合面の面精度が低いと、タンクホルダーユニットと記録素子ユニットとの接合面の面精度の低下につながり、インクが理想的な着弾位置からずれて着弾される恐れが生じる。また、タンクホルダーと流路形成プレートとの接合の精度は、タンクンクホルダーユニットと記録素子ユニットとの接合に用いるゴム部材のシール性にも影響を与える。

そこで、本発明は、レーザー光を照射することで複数の部材を接合して液体吐出ヘッドを製造する場合に、接合面における面精度の高い液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出する吐出口と、該吐出口に液体を供給する供給路を備えた液体供給部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、少なくともいずれか一方がレーザー光に対して吸収性を有する第一の部材及び第二の部材を用意する用意工程と、前記第一の部材と前記第二の部材とを当接する当接工程と、レーザー光を照射することで前記第一の部材と前記第二の部材とが当接される当接部を溶着して前記供給路を形成する形成工程と、を含み、前記当接工程においては、前記第一の部材及び前記第二の部材のうちのいずれか一方に設けられ、前記当接部とは別に設けられた突出部と、前記第一の部材及び前記第二の部材のうちの他方の部材と、が当接せず、前記形成工程においては、前記突出部と前記他方の部材とが当接することを特徴とする。

レーザー光を照射することで複数の部材を接合して液体吐出ヘッドを製造する場合に、接合面における面精度を向上させることが可能となる。

第一の実施形態を説明するための模式図 レーザー溶着の工程を説明するための模式図 第二の実施形態を示す模式図 第一の実施形態にレーザー照射幅を記載した模式図 インクジェット記録ヘッドの分解斜視図 図２におけるＡ−Ａ断面の模式図 第三の実施形態を説明するための図

（第一の実施形態）
本発明の第一の実施形態である液体吐出ヘッド及び液体吐出ヘッドの製造方法について、液体吐出ヘッドとして一般的なインクジェット記録ヘッドを例に、図面を参照して詳細に説明する。

図５は、インクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。インクジェット記録ヘッドは、タンクホルダー１（第一の部材）と流路形成プレート２（第二の部材）とを有するタンクホルダーユニット１１と、吐出口から液体を吐出するエネルギーを発生する記録素子を備えた記録素子ユニット１２とを有している。タンクホルダーユニット１１と記録素子ユニット１２とは、ゴム部材１３を介して接合される。インクはインクタンクからタンクホルダーユニット１１に形成されたインク流路４（供給路）を経由して、記録素子ユニット１２に供給される。

図２は、タンクホルダー１と流路形成プレート２とをレーザー溶着する際の工程を示す模式図である。タンクホルダー１及び流路形成プレート２の少なくとも一方には、インク流路４となる溝部が形成されており、タンクホルダー１と流路形成プレート２との当接部にレーザー光を照射することにより、タンクホルダー１と流路形成プレート２とが溶着される。これにより、溝部がインク流路４（供給路）となる。本実施形態では、タンクホルダー１と流路形成プレート２とが溶着されることでインク流路４を備えた液体供給部材が形成される。

図１は、タンクホルダー１と流路形成プレート２とをレーザー溶着する際の工程を示す模式図である。図１には、説明の便宜上、インク流路４を記載していない。

ここで、タンクホルダー１は、レーザー光に対して吸収性を有する部材である。タンクホルダー１には、突起部７と突出部としての突き当て部８とが設けられている。流路形成プレート２は、レーザー光に対して透過性を有する透過性部材である。突起部７はその一部が流路形成プレート２に対して溶着される。突き当て部８はレーザー溶着時に発生した突起部７の熱が伝わりにくいような位置に設けられる。９は空間部であり、これも突き当て部８に熱が伝わりにくくする役目を果たす。

まず、タンクホルダー１と流路形成プレート２とを用意する（図１（ａ））。次に、タンクホルダー１の突起部７と流路形成プレート２とが当接する（図１（ｂ）。このとき、突き当て部８は流路形成プレート２には当接してない。この状態で、図１に示すＺ方向から流路形成プレート２を介して突起部７にレーザー光１６が照射されると、突起部７は発熱し溶融する。そのとき発生した熱が、流路形成プレート２の突起部７に当接する部分に伝達される。その伝達された熱により流路形成プレート２の当接部も溶融し、突起部７と流路形成プレート２とが溶着される。溶着の過程において、突起部７の先端部が溶融し、タンクホルダー１が沈み込むことで、突き当て部８が流路形成プレート２に当接した状態（図１（ｃ））となり、タンクホルダー１の沈み込みが終了する。すなわち、突き当て部８を設けることで、突起部７の溶融量を所定量に規制することが可能である。これにより、タンクホルダー１と流路形成プレートとの接合面の面精度を向上させることができる。

なお、図２は当接部に対してレーザー光を一斉に照射する一括照射方式であるが、レーザー光を当接部に走査して照射する走査方式でもよく、レーザー光の照射方法は特に限定されない。タンクホルダー１を一体成型した場合には、突き当て部８もレーザー光に対して吸収性を有するため、レーザー光が照射されることで、突き当て部８も溶融される可能性がある。この場合、突起部７における溶着量が適切に規制されない恐れがあるため、突き当て部８にはレーザー光が照射されない方がよく、走査方式を用いて突起部７のみにレーザー光を照射する方が好ましい。また、タンクホルダー１を二色成型で成型し、突起部７のみに吸収性を有する材料を用いたり、突起部７に突き当て部８よりレーザー光に対する吸収性が高い材料を用いてもよい。これにより、突き当て部８が溶融する恐れを低減できるので、接合面における面精度をより高くすることが可能である。

第一の実施形態では、図２に示すように、突き当て部８を３箇所、タンクホルダー１に設けた。タンクホルダー１と流路形成プレート２との接合面の面精度を高めるために、突き当て部８同士の距離を極力広げて設けている。

図６は、インク流路４の形成を説明するための、図２に示すＡ−Ａ断面の模式図である。図６（ａ）は溶着される前、（ｂ）は溶着された後の図である。突起部７で形成された溝部２５が、溶着後にインク流路４となる。

なお、本実施形態では、突き当て部８は吸収性部材であるタンクホルダー１に設けていたが、流路形成プレート２に突き当て部８を設けた構成であってもよい。すなわち、タンクホルダー１及び流路形成プレート２のうちのいずれか一方に突き当て部８が設けられており、レーザー溶着時において、突き当て部８とタンクホルダー１及び流路形成プレート２のうちの他方の部材とが当接すればよい。

なお、本実施形態において、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、本実施形態は、流路形成プレート２にレーザー光に対する透過性が高い部材を用いた。しかし、流路形成プレート２の材料として、レーザー光に対する透過性が低い部材を用いてもよい。この場合、突起部７よりも融点の高い材料を流路形成プレート２に用いることで、タンクホルダー１と流路形成プレート２とを溶着する際に、流路形成プレート２側からレーザー光を照射し、突起部７に熱を伝達することも可能である。

（第二の実施形態）
本実施形態は、流路形成プレート２のうち、突起部７が当接する部分を含む近傍に、凹部１９を設けた構成である。図３は、本実施形態を説明するための図である。

図４は、図１にレーザー照射幅２０を記載した図である。レーザー光１６のスポット径を絞らずに照射した場合は、突き当て部８にレーザー光１６が照射される恐れがある。突き当て部８にレーザー光１６を照射させると、溶着量の規制が適切に行われにくくなる恐れがある。そのため、突起部７と突き当て部８とは、レーザー光を照射する方向に関して、レーザー照射幅２０に加えてある程度の隙間２１をあけて設けることとなる。このとき、図３に示すように凹部１９を流路形成プレート２に設けることで、突き当て部８と流路形成プレート２と当接する部分と、溶着部とを、レーザー光を照射する方向に関して離して設けることができる。したがって、突き当て部８にレーザー光１６が照射される恐れを低減することができる。

（第三の実施形態）
上述の実施形態では、接合する二つの部材のうち、一方の部材に透過性部材を用いた。しかし、両部材の透過性がともに低いなど、一方の部材を介してレーザー光を突起部に照射することが困難である場合もある。そこで、突起部に対してレーザー光を照射できるようにタンクホルダーの側面に開口部を設け、開口部から突起部にレーザー光を照射して部材同士の接合を行ってもよい。しかし、タンクホルダーの側面の全域に開口部を設けるのは困難である。そのため、本実施形態は、上述の実施形態のようにレーザー光の照射による溶着のみで部材同士を接合してインク流路を形成するのではなく、レーザー溶着を両部材の仮接合に用いた例である。接着剤を用いて部材同士を接合する場合は、接着剤の硬化に時間を要するので、接着剤が硬化して接合する前の仮止めとして、部材同士を仮接合する場合がある。

図７（ａ）は、記録ヘッドの分解斜視図であり、記録ヘッドはタンクンクホルダー２８と記録素子ユニット２９とを有している。本実施形態の記録ヘッドは、上述の流路形成プレート２を用いた例とは異なり、タンクホルダー２８と記録素子ユニット２９とを接合することでインク流路２２（供給路）が形成される。

図７（ｂ）は、記録ヘッドのインク流路２２が設けられた部分の断面図である。２５はタンクホルダー２８に設けられた流路壁である。タンクホルダー２８と記録素子ユニット２９とを当接した際に、接着剤２４を塗布するための空間が形成される。タンクホルダー２８の側面には、レーザー光を突起部７に照射するための開口部２６が設けられている。

上記のタンクホルダー２８と記録素子ユニット２９との空間が埋まるように接着剤２４を塗布しておき、タンクホルダー２８と記録素子ユニット２９とを当接する。開口部２６からタンクホルダー２８に設けられた突起部７にレーザー光を照射すると、突き当て部８が記録素子ユニット２９に当接するまで突起部７が溶融される。これにより、タンクホルダー２８と記録素子ユニット２９とが仮接合される。その後、接着剤２４を硬化することで、タンクホルダー２８と記録素子ユニット２９とが接合され、インク流路２２が形成される。

レーザー溶着による仮接合時に、突起部７の溶着量を突き当て部８で規制するため、面精度の高い接合が可能である。また、仮接合に接着剤を用いる場合は本接合に用いる接着剤とは異なる硬化時間の短い接着剤を用いる必要があるが、レーザー溶着による仮接合を行うので、仮接合の際には接着剤を用いずに済み、製造時間の短縮にもつながる。

１ タンクホルダー（第一の部材）
２ 流路形成プレート（第二の部材）
３ レーザー照射器
４ インク流路（供給路）
７ 突起部
８ 突き当て部（突出部）

Claims (7)

1. 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に液体を供給する供給路を備えた液体供給部材と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   少なくともいずれか一方がレーザー光に対して吸収性を有する第一の部材及び第二の部材を用意する用意工程と、
   前記第一の部材と前記第二の部材とを当接する当接工程と、
   レーザー光を照射することで前記第一の部材と前記第二の部材とが当接される当接部を溶着して前記供給路を形成する形成工程と、
   を含み、
   前記当接工程においては、前記第一の部材及び前記第二の部材のうちのいずれか一方に設けられ、前記当接部とは別に設けられた突出部と、前記第一の部材及び前記第二の部材のうちの他方の部材と、が当接せず、
   前記形成工程においては、前記突出部と前記他方の部材とが当接することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
2. 前記第一の部材及び前記第二の部材のうちの少なくともいずれか一方には前記供給路となる溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
3. 前記第一の部材は、レーザー光に対して吸収性を有する部材であり、前記第二の部材はレーザー光に対して透過性を有する部材であり、
   前記第二の部材を介してレーザー光を照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記突出部は、前記第一の部材に設けられており、該突出部は、前記形成工程において前記当接部にレーザー光が照射されることで形成される溶着部のうちの、前記第一の部材の部分よりも、レーザー光に対する吸収性が低いことを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記形成工程において、前記当接部を備えた面と、前記突出部が当接される面との、レーザー光を照射する方向に関する位置が異なることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記第一の部材は、側面に開口部が設けられており、該開口部を通って前記当接部にレーザー光を照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 液体を吐出する吐出口と、該吐出口に液体を供給する供給路を備えた液体供給部材と、を有する液体吐出ヘッドであって、
   前記液体供給部材は、少なくともいずれか一方がレーザー光に対して吸収性を有する第一の部材及び第二の部材を有し、レーザー光によって前記第一の部材と前記第二の部材とが溶着されて前記供給路が形成されており、
   前記第一の部材及び前記第二の部材のうちのいずれか一方に設けられ、前記第一の部材と前記第二の部材とが溶着された溶着部とは別に設けられた突出部と、前記第一の部材及び前記第二の部材のうちの他方の部材と、が当接していることを特徴とする液体吐出ヘッド。

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