JP5257133B2

JP5257133B2 - 液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

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Publication number: JP5257133B2
Application number: JP2009041919A
Authority: JP
Inventors: 寛成大脇; 寛之小林; 和英中村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2013-08-07
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Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関する。

液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドでは、一般的に、インクが充填された液体貯留手段であるインクカートリッジから、このインクカートリッジに着脱可能に挿入されるインク供給体となるインク供給針及びインクカートリッジが保持されるカートリッジケース等の流路部材に形成されたインク流路を介してヘッド本体にインクが供給され、ヘッド本体に設けられた圧電素子等の圧力発生手段を駆動させることによりヘッド本体に供給されたインクがノズルから吐出される。

このようなインクジェット式記録ヘッドでは、インクカートリッジのインク内に存在する気泡、あるいはインクカートリッジを着脱する際にインク内に混入した気泡がヘッド本体に供給されてしまうと、この気泡によるドット抜け等の吐出不良が発生するという問題がある。このような問題を解決するために、インクカートリッジに挿入されるインク供給針と流路部材との間にインク内の気泡やゴミ等を除去するためのフィルターを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、このようなフィルターと流路部材とは、熱溶着等により固定され、インク供給針と流路部材とは超音波溶着等により固定されている。

特開２０００−２１１１３０号公報

しかしながら、インク供給針と流路部材とを熱溶着により固定すると、隙間が発生する虞があり、隙間からインクが漏出してしまうという問題がある。なお、このような問題はインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明はこのような事情に鑑み、ヘッドを小型化することができると共に、液体の漏出を確実に防止してコストを低減することができる液体噴射ヘッドの製造方法、液体噴射ヘッド及び液体噴射装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、液体流路が互いに連通するように設けられた第１流路部材及び第２流路部材と、前記第１流路部材の前記第２流路部材側に当該第２流路部材の周囲の領域に設けられて、前記第１流路部材と第２流路部材とを接合する一体成型部材と、を有する流路部材を具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記第１流路部材と前記第２流路部材とを前記液体流路が互いに連通するように当接させた状態で、前記一体成型部材を形成する空間部を枠部で画成すると共に、前記第２流路部材の前記第１流路部材と反対側の面に設けられた凹部の当接面に前記枠部を当接させる保持工程と、前記空間部内に樹脂を充填することで、前記一体成型部材を成型すると共に前記第１流路部材と前記第２流路部材とを前記一体成型部材によって接合する成型工程と、を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる態様では、一体成型部材によって、第１流路部材に第２流路部材を溶着するための領域が不要となり、ヘッドを小型化することができる。また、一体成型部材によって第１流路部材と第２流路部材との間に隙間が発生するのを確実に防止して、隙間から液体が漏出するのを確実に防止することができる。さらに、枠部を当接面に当接させることで、一体成型部材を成型する際の圧力や硬化させる際の冷却時の収縮圧力を枠部が受けることができる。これにより、第２流路部材が変形するのを抑制することができる。

ここで、成型枠部によって、前記第１流路部材及び前記第２流路部材を成型すると共に、前記成型工程では、前記枠部として、前記成型枠部の一部を用い、前記成型枠部の前記第２流路部材の周囲の領域を他の領域に対して後退させて前記空間部を画成することが好ましい。これによれば、第１流路部材と第２流路部材との成型と、一体成型部材との成型を容易に且つ低コストで行うことができると共に、一体成型部材が成型される空間部を容易に画成することができる。

また、前記第２流路部材の前記凹部の当接面と、前記一体成型部材の前記第２流路部材側の端面とが面一となっていることが好ましい。これによれば、一体成型部材となる樹脂によって押圧される面積を最小限に抑えることができ、第２流路部材の変形をさらに確実に抑制できる。

また、前記第２流路部材の前記当接面が、前記第１流路部材の前記第２流路部材が設けられる面に対して、鈍角となるように傾斜して設けられていることが好ましい。これによれば、一体成型部材の成型時の圧力を当接面が、第２流路部材を第１流路部材側に押圧する方向に転換させることができ、第１流路部材と第２流路部材との密着性を向上して、樹脂材料の液体流路内への侵入を確実に抑制することができる。

また、前記凹部が、前記第１流路部材と前記第２流路部材とが当接する領域に設けられていることが好ましい。これによれば、第２流路部材を第１流路部材側に凹部を介して比較的大きな圧力で押圧しても、第２流路部材の変形を抑制することができ、一体成型部材となる樹脂の液体流路内への侵入を抑制することができる。

さらに、本発明の他の態様は、上記態様に記載の液体噴射ヘッドの製造方法で製造した液体噴射ヘッドに、前記液体噴射ヘッドを制御する制御部を電気的に接続することを特徴とする液体噴射装置の製造方法にある。
かかる態様では、小型化を図ることができると共に、印刷品質を向上した液体噴射装置を製造できる。

また、本発明の他の態様は、液体流路が互いに連通するように設けられた第１流路部材及び第２流路部材と、前記第１流路部材の前記第２流路部材側であって、当該第２流路部材の周囲の領域に設けられると共に、前記第１流路部材と前記第２流路部材とを接合した一体成型部材と、を有する流路部材を具備し、前記第２流路部材には、前記一体成型部材よりも内側に、前記第１流路部材の前記第２流路部材が接合される面と交差する方向に凹んだ凹部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる態様では、一体成型部材によって、第１流路部材及び第２流路部材を固定して一体化することで、第１流路部材に第２流路部材を溶着するための領域が不要となり、ヘッドを小型化することができる。また、一体成型部材によって第１流路部材と第２流路部材との間に隙間が発生するのを確実に防止して、隙間から液体が漏出するのを確実に防止することができる。さらに、枠部を当接面に当接させることで、一体成型部材を成型する際の圧力や硬化させる際の冷却時の収縮圧力を枠部が受けることができる。これにより、第２流路部材が変形するのを抑制することができる。また、第２流路部材の変形を抑制することができるため、良好な液体供給性能を得ることができる。

また、本発明の他の態様は、上記態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる態様では、印刷品質を向上した液体噴射装置を実現できる。

実施形態１に係る記録装置の概略斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの上面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの要部斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの要部断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す要部断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す要部断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの製造方法を示す要部断面図である。他の実施形態に係る記録ヘッドを示す要部断面図である。他の実施形態に係る記録ヘッドを示す要部断面図である。他の実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。他の実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。他の実施形態に係る記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。

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に係る液体噴射装置の一例であるインクジェット式記録装置の概略斜視図である。本発明のインクジェット式記録装置１０は、図１に示すように、インク滴を吐出する液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドとも言う）１１がキャリッジ１２に固定され、この記録ヘッド１１には、ブラック（Ｂ）、ライトブラック（ＬＢ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の複数の異なる色のインクが貯留された液体貯留手段であるインクカートリッジ１３がそれぞれ着脱可能に固定されている。

記録ヘッド１１が搭載されたキャリッジ１２は、装置本体１４に取り付けられたキャリッジ軸１５に軸方向移動自在に設けられている。そして、駆動モーター１６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１７を介してキャリッジ１２に伝達されることで、キャリッジ１２はキャリッジ軸１５に沿って移動される。一方、装置本体１４にはキャリッジ軸１５に沿ってプラテン１８が設けられており、図示しない給紙装置等により給紙された紙等の被記録媒体Ｓがプラテン１８上を搬送されるようになっている。

また、キャリッジ１２のホームポジションに対応する位置、すなわち、キャリッジ軸１５の一方の端部近傍には、記録ヘッド１１のノズル形成面を封止するキャップ部材１９を有するキャッピング装置２０が設けられている。このキャップ部材１９によってノズル開口が形成されたノズル形成面を封止することにより、インクの乾燥を防止している。また、このキャップ部材１９は、フラッシング動作時のインク受けとしても機能する。

ここで、本実施形態に係る記録ヘッド１１について説明する。なお、図２は、本実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。

図２に示すように、記録ヘッド１１は、液体貯留手段であるインクカートリッジ１３が固定されるカートリッジケース等の流路部材３０と、流路部材３０のインクカートリッジ１３とは反対側の面に固定されたヘッド本体２２０と、ヘッド本体２２０の液体噴射面側に設けられたカバーヘッド２４０とを具備する。

まず、流路部材３０について詳細に説明する。なお、図３は、流路部材の上面図であり、図４は、図３のＡ−Ａ′断面図である。

図３及び図４に示すように、流路部材３０は、第１流路部材の一例である流路部材本体３１と、流路部材本体３１の一方面側に配置された第２流路部材の一例である供給針３２と、流路部材本体３１と供給針３２とに挟持されたフィルター３３と、これらの流路部材本体３１、供給針３２及びフィルター３３を一体化する一体成型部材３４とを備えている。

流路部材３０は、その一方面に上述したインクカートリッジ１３がそれぞれ装着される供給体装着部３５を有する。勿論、この供給体装着部３５に直接インクカートリッジ１３が装着される態様に限定されず、インクを貯留する液体貯留手段からチューブ等を介して供給体装着部３５にインクが導かれる態様であってもよい。

流路部材本体３１には、後述するフィルター３３よりも下流側にあって、一端が流路部材本体３１の供給針３２が設けられる面（流路部材本体３１の一方面）に開口し、他端がヘッド本体２２０側に開口して、インクカートリッジ１３からのインクをヘッド本体２２０に供給するための本体側液体流路３６が設けられている。なお、詳しくは後述するが、流路部材３０には複数のヘッド本体２２０、本実施形態では５つのヘッド本体２２０が設けられており、本体側液体流路３６は、一つのヘッド本体２２０につき２つ設けられ、この２つの本体側液体流路３６には、一つのインクカートリッジ１３からのインクがそれぞれ独立して導入されるようになっている。

また、流路部材本体３１には、供給針３２が固定される一方面の周方向に沿って壁部４３が形成されている。この壁部４３の内側には、後述する製造工程で形成される一体成型部材３４が、供給針３２の先端部４６側が突出するように設けられている。

供給針３２は、流路部材本体３１の一方面に固定されるものであり、先端部４６から底面側に向けて拡幅する裾部４７を有している。供給針３２は、先端部４６に設けられたインク導入口５１に連通する針側液体流路４０を有しており、針側液体流路４０は、フィルター３３を介して流路部材本体３１の本体側液体流路３６に連通している。すなわち、本実施形態では、流路部材本体３１の本体側液体流路３６と、供給針３２の針側液体流路４０とが流路部材の液体流路を構成している。

供給針３２に設けられた針側液体流路４０は、本体側液体流路３６側に向けて内径が拡幅した空間、すなわち、幅広部であるフィルター室４１が設けられている。フィルター室４１のフィルター３３側の開口を介してインクカートリッジ１３から供給されたインクが本体側液体流路３６に供給されるようになっている。

フィルター３３は、流路部材本体３１と供給針３２との間に、液体流路を横断するように配置された状態で挟持されている。このような、フィルター３３は、金属や樹脂等の繊維を細かく編むことで複数の微細孔が形成されたシート状のものや、金属や樹脂等の板状部材に複数の微細孔を貫通させたものなどを用いることができる。なお、フィルター３３は、不織布等を用いてもよく、その材料は特に限定されるものではない。また、本実施形態では、流路部材本体３１と供給針３２との間に液体流路を横断するフィルター３３を設けるようにしたが、フィルター３３と共に、又はフィルター３３の代わりに弁機構等の各種機構を設けるようにしてもよい。もちろん、フィルター３３等を全く設けていなくてもよい。

一体成型部材３４は、フィルター３３を挟持した流路部材本体３１と供給針３２とを一体成型接合している。ここで一体成型接合とは、流路部材本体３１と供給針３２との両方に接触するように一体成型部材３４を成型することにより流路部材本体３１と供給針３２とを接合することをいう。すなわち、詳しくは後述するが、一体成型部材３４は、流路部材本体３１と供給針３２との表面を型として成型されたものである。そして、一体成型部材３４を流路部材本体３１と供給針３２との表面を型として成型することによって、流路部材本体３１と供給針３２とがフィルター３３を挟持した状態で一体化（一体成型接合）されている。また、流路部材本体３１と供給針３２とが互いに当接する境界は、一体成型部材３４によって覆われることになる。このため、流路部材本体３１と供給針３２との間からインクがリーク（漏洩）するのを抑制することができる。

このような一体成型部材３４は、挟持領域の外側に供給針３２の周方向に亘って設けられている。本実施形態では、一体成型部材３４は、裾部４７の端部側を覆い、さらに、一体成型部材３４は、壁部４３の内側全体に亘って設けられている。一体成型部材３４は、このように全供給針３２に共通して設けられていてもよいし、供給針３２ごとに形成されていてもよい。

ちなみに、流路部材本体にフィルターを熱溶着等で溶着し、さらに供給針を超音波溶着等で溶着する場合、流路部材本体に、フィルターを溶着するための領域を設け、さらに、該領域の外側に供給針を溶着するための領域が必要となるが、本発明に係る記録ヘッド１１では一体成型部材３４により流路部材本体３１と供給針３２とを固定しているため、このような溶着のための領域は不要となる。これにより、隣り合う供給針３２の間隔を短くすることができ、記録ヘッド１１を小型化することができる。また、このような小型化が可能であることから、フィルターの面積を小さくしてヘッドの小型化を図ることが不要となる。フィルターの面積を過度に小さくすると、動圧が上がるため、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を駆動する駆動電圧を上げなくてはならないが、本発明では、フィルターを縮小して記録ヘッドを小型化する必要が少ないので、動圧は上昇し難く、駆動電圧を上げる必要が少ない。

また、供給針と流路部材本体とを溶着により固定すると、隙間が発生する虞があり、隙間からインクが漏出してしまうが、本発明では、流路部材本体３１と供給針３２とが一体成型部材３４により固定されているため、これらの間に隙間が生じることが防止され、隙間からインクが漏出することが防止される。また、仮に隙間ができたとしてもその隙間は一体成型部材３４で覆われるので、インクの漏出が防止される。

さらには、一体成型部材３４は、成型により形成されるため、ガス透過率の低い材料（ガスバリア性が高い材料）を用いることができる。このように、一体成型部材３４としてガス透過率が低い材料を用いることで、液体流路内のインクのガスが外部に漏れ出るのを低減することができると共に、外部から液体流路内にガスが浸透するのを低減することができる。ちなみに、接着や溶着では、一般的にガス透過率が高い材料は接着力や溶着力が高く、逆にガス透過率が低い材料は接着力や溶着力が低い。したがって、接合強度（接着力や溶着力）の確保とガスバリア性の確保との両方を満たすのは困難であるが、一体成型部材３４を用いることで、接合強度の確保とガスバリア性の確保との両方を満たすることができる。

また、本実施形態では、一体成型部材３４によって流路部材本体３１と供給針３２とを一体成型接合するため、流路部材本体３１及び供給針３２として、ガス透過率の低い（ガスバリア性の高い）材料を用いることができる。したがって、液体流路内のインクのガスが外部に漏れ出るのを抑制することができると共に、外部から液体流路内にガスが浸透するのを抑制することができる。

ここで、本実施形態の流路部材３０を構成する供給針３２には、一体成型部材３４よりも内側に凹部４８が設けられている。すなわち、供給針３２の凹部４８は、一体成型部材３４によって覆われていない領域に設けられている。このような凹部４８は、一体成型部材３４の供給針３２が接合される面と交差して一体成型部材３４とは反対側（先端部４６側や中心側などと言い換えられる）に向かう当接面４９を有する。本実施形態では、供給針３２の裾部４７に、流路部材本体３１とは反対側に開口する凹形状の凹部４８を設けるようにした。また、本実施形態では、供給針３２の周方向に亘って連続した凹部４８を設けるようにした。このような凹部４８では、一体成型部材３４側の側面が、一体成型部材３４とは反対側に向かう当接面４９となる。

また、凹部４８の当接面４９は、一体成型部材３４の供給針３２側の端面と面一となるように設けられている。これは、詳しくは後述するが、一体成型部材３４を成型する際の枠部を、当接面４９に当接させた状態で、一体成型部材３４を成型するからである。そして、このように、凹部４８の当接面４９は、一体成型部材３４の供給針３２側の端面と面一となるように、すなわち、枠部を当接面４９に当接させた状態で一体成型部材３４を成型することで、一体成型部材３４の成型時の圧力によって供給針３２が変形するのを抑制することができる。

また、凹部４８は、流路部材本体３１と供給針３２とが当接する領域、本実施形態では、流路部材本体３１と供給針３２とによってフィルター３３を挟持した挟持領域内に設けられている。ここで、凹部４８が流路部材本体３１と供給針３２とが当接する領域に設けられているとは、流路部材本体３１の供給針３２が設けられる面を平面視した際に、流路部材本体３１と供給針３２とが当接する領域（フィルター３３を挟持する領域）と、凹部４８とが少なくとも一部で重なるように設けられていることを言う。

このように凹部４８を流路部材本体３１と供給針３２とが当接する領域に設けることで、詳しくは後述するが、一体成型部材３４を成型する際に、枠部によって供給針３２を凹部４８を介して流路部材本体３１側に押圧した際に、供給針３２が変形するのを防止して、確実に押圧することができる。

このように、詳しくは後述する製造方法によって製造された流路部材３０の供給針３２は、製造時の変形が抑制されていることから、供給針３２の変形に伴う気泡の滞留などの不具合が発生するのを抑制して、優れた液体供給性能を有する流路部材３０とすることができる。これに伴い、インク吐出特性に優れたインクジェット式記録ヘッド１１とすることができる。

このような流路部材３０の供給針３２とは反対側にはヘッド本体２２０が設けられている。ここで、ヘッド本体２２０について説明する。なお、図５は、ヘッド本体の分解斜視図であり、図６は、ヘッド本体の断面図である。

図示するように、ヘッド本体２２０を構成する流路形成基板６０は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなり、その一方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。この流路形成基板６０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の隔壁によって区画された圧力発生室６２が、幅方向に並設された列が２列形成されている。また、各列の圧力発生室６２の長手方向外側には、後述するリザーバー形成基板８０に設けられるリザーバー部８１と連通し、各圧力発生室６２の共通のインク室となるリザーバー１００を構成する連通部６３が形成されている。また、連通部６３は、インク供給路６４を介して各圧力発生室６２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。すなわち、本実施形態では、流路形成基板６０に形成された液体流路として、圧力発生室６２、連通部６３及びインク供給路６４が設けられている。

また、流路形成基板６０の開口面側には、ノズル開口７１が形成されたノズルプレート７０が接着剤４００を介して固着されている。具体的には、複数のヘッド本体２２０に対応するように複数のノズルプレート７０が設けられており、当該ノズルプレート７０は後で詳述するカバーヘッド２４０の露出開口部２４１よりも若干広い面積を有してカバーヘッド２４０と重畳する領域で接着剤等によって固定されている。なお、ノズルプレート７０のノズル開口７１は、各圧力発生室６２のインク供給路６４とは反対側で連通する位置に穿設されている。本実施形態では、流路形成基板６０に圧力発生室６２が並設された列を２列設けたため、１つのヘッド本体２２０にノズル開口７１の並設されたノズル列７１Ａが２列設けられている。そして、本実施形態では、このノズルプレート７０のノズル開口７１が開口する面が液体噴射面となっている。このようなノズルプレート７０としては、例えば、シリコン単結晶基板やステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属基板などが挙げられる。

一方、流路形成基板６０の開口面とは反対側には、弾性膜５０上に、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の圧電材料からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子３００が形成されている。

このような圧電素子３００が形成された流路形成基板６０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８１を有するリザーバー形成基板８０が接合されている。このリザーバー部８１は、本実施形態では、リザーバー形成基板８０を厚さ方向に貫通して圧力発生室６２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６０の連通部６３と連通されて各圧力発生室６２の共通のインク室となるリザーバー１００を構成している。

また、リザーバー形成基板８０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圧電素子保持部８２が設けられている。

さらに、リザーバー形成基板８０上には、各圧電素子３００を駆動するための半導体集積回路（ＩＣ）等からなる駆動回路１１０が設けられている。この駆動回路１１０の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子３００の個別電極から引き出された引き出し配線と接続されている。そして、駆動回路１１０の各端子には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の外部配線１１１を介して外部と接続され、外部から外部配線１１１を介して印刷信号等の各種信号を受け取るようになっている。

また、このようなリザーバー形成基板８０上には、コンプライアンス基板１４０が接合されている。コンプライアンス基板１４０のリザーバー１００に対向する領域には、リザーバー１００にインクを供給するためのインク導入口１４４が厚さ方向に貫通することで形成されている。また、コンプライアンス基板１４０のリザーバー１００に対向する領域のインク導入口１４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部１４３となっており、リザーバー１００は、可撓部１４３により封止されている。この可撓部１４３により、リザーバー１００内にコンプライアンスを与えている。

また、コンプライアンス基板１４０上には、ヘッドケース２３０が固定されている。

ヘッドケース２３０は、インク導入口１４４に連通すると共に流路部材３０の本体側液体流路３６に連通して、流路部材３０からのインクをインク導入口１４４に供給するインク供給連通路２３１が設けられている。このヘッドケース２３０には、コンプライアンス基板１４０の可撓部１４３に対向する領域に凹部２３２が形成され、可撓部１４３の撓み変形が適宜行われるようになっている。また、ヘッドケース２３０には、リザーバー形成基板８０上に設けられた駆動回路１１０に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動回路保持部２３３が設けられており、外部配線１１１は、駆動回路保持部２３３を挿通して駆動回路１１０と接続されている。

ヘッド本体２２０を構成する各部材には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔２３４が角部の２箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔２３４にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、ヘッド本体２２０が一体的に組み合わせられる。

また、ヘッドケース２３０を介して流路部材３０に保持されたヘッド本体２２０は、図２に示すように、５つのヘッド本体２２０の液体噴射面側を覆うように箱形状を有するカバーヘッド２４０によって相対的に位置決めされて保持されている。カバーヘッド２４０は、ノズル開口７１を露出する露出開口部２４１と、露出開口部２４１を画成すると共にヘッド本体２２０の液体噴射面の少なくともノズル列７１Ａの並設されたノズル開口７１の両端部側に接合される接合部２４２とを具備する。

接合部２４２は、本実施形態では、複数のヘッド本体２２０に亘って液体噴射面の外周に沿って設けられた枠部２４３と、隣接するヘッド本体２２０の間に延設されて露出開口部２４１を分割する梁部２４４とで構成されており、枠部２４３及び梁部２４４がヘッド本体２２０の液体噴射面、すなわちノズルプレート７０の表面に接合されている。

また、カバーヘッド２４０には、ヘッド本体２２０の液体噴射面の側面側に、液体噴射面の外周縁部に亘って屈曲するように延設された側壁部２４５が設けられている。

このようにカバーヘッド２４０は、接合部２４２をヘッド本体２２０の液体噴射面に接着するようにしたため、液体噴射面とカバーヘッド２４０との段差を減少させることができ、液体噴射面のワイピングや吸引動作などを行っても、液体噴射面にインクが残留するのを防止することができる。また、梁部２４４によって隣接するヘッド本体２２０の間が塞がれているため、隣接するヘッド本体２２０の間にインクが侵入することがなく、圧電素子３００や駆動回路１１０などのインクによる劣化及び破壊を防止することができる。また、ヘッド本体２２０の液体噴射面とカバーヘッド２４０との間は、接着剤によって隙間なく接着されているため、隙間に被記録媒体Ｓが入り込むのを防止してカバーヘッド２４０の変形及び紙ジャムを防止することができる。さらに、側壁部２４５が、複数のヘッド本体２２０の外周縁部を覆うことで、ヘッド本体２２０の側面へのインクの回り込みを確実に防止することができる。また、カバーヘッド２４０に、ヘッド本体２２０の液体噴射面と接合される接合部２４２を設けるようにしたため、複数のヘッド本体２２０の各ノズル列７１Ａをカバーヘッド２４０に対して高精度に位置決めして接合することができる。

このようなカバーヘッド２４０としては、例えば、ステンレス鋼などの金属材料が挙げられ、金属板をプレス加工により形成してもよく、成形により形成するようにしてもよい。また、カバーヘッド２４０を導電性の金属材料とすることで、接地することができる。なお、カバーヘッド２４０とノズルプレート７０との接合は、特に限定されず、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤や、紫外線硬化型の接着剤による接着などが挙げられる。

このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッド１１は、インクカートリッジ１３からのインクを本体側液体流路３６から取り込み、インク供給連通路２３１及びインク導入口１４４を介して、リザーバー１００からノズル開口７１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路１１０からの記録信号に従い、各圧力発生室６２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、弾性膜５０及び圧電素子３００をたわみ変形させることにより、各圧力発生室６２内の圧力が高まりノズル開口７１からインク滴が吐出する。

ここで、このようなインクジェット式記録ヘッド１１、特に流路部材３０に係る製造方法について詳細に説明する。図７及び図８は、本実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を説明する要部断面図であり、図９は、図８の要部を拡大した断面図である。

まず、図７に示すように、流路部材本体３１と供給針３２とを、本体側液体流路３６と針側液体流路４０とが互いに連通するように枠部５００に保持させる（保持工程）。

本実施形態では、流路部材本体３１と供給針３２との間にはフィルター３３が設けられるため、流路部材本体３１と供給針３２との間にフィルター３３を挟持させた状態で枠部５００に保持させる。

流路部材本体３１と供給針３２とを保持する枠部５００は、流路部材本体３１が嵌合される第１枠部５１０と、供給針３２が嵌合される第２枠部５２０とが上下に分割されるように設けられたものである。

そして、流路部材本体３１と供給針３２とを保持した枠部５００の内部には、一体成型部材３４が形成される空間部６００が設けられている。ここで、第２枠部５２０には、供給針３２に設けられた凹部４８内に突出する突出部５２１が設けられており、第２枠部５２０の突出部５２１が凹部４８内に挿入されることで、突出部５２１の空間部６００側の側面５２２が凹部４８内の当接面４９（内側面）に当接する。

また、第１枠部５１０と第２枠部５２０とは、流路部材本体３１と供給針３２とが互いに所定の圧力で押圧されるように保持している。これは、後の工程で、一体成型部材３４を成型する際の材料となる溶融した樹脂が、液体流路内に侵入するのを抑制するためである。このとき、本実施形態では、凹部４８が流路部材本体３１と供給針３２とが当接する領域内（本実施形態ではフィルター３３の挟持領域内）に設けられているため、第２枠部５２０の突出部５２１によって供給針３２を凹部４８を介して流路部材本体３１側に相対的に押圧しても、供給針３２の変形を抑制することができる。ちなみに、凹部４８を、流路部材本体３１と供給針３２とが当接する領域よりも内側、すなわち、フィルター室４１に対応する領域に設けると、第２枠部５２０の突出部５２１によって供給針３２を凹部４８を介して押圧すると、供給針３２が変形してしまう虞がある。また、供給針３２の裾部４７側の端部側に流路部材本体３１に当接せずに浮いた領域が存在した場合、この浮いた領域に凹部４８を形成すると、供給針３２は逆方向に変形してしまう虞がある。このため、凹部４８を流路部材本体３１と供給針３２とが当接する領域内に設けるのが好適である。

次に、図８に示すように、一体成型部材３４を一体成型することにより流路部材３０を形成する。具体的には、溶融した樹脂を枠部のゲート５２３を介して空間部６００に充填することで、一体成型部材３４を成型すると共に、流路部材本体３１と供給針３２とを一体成型部材３４によって接合（一体成型接合）して一体化する。このとき、図９に示すように、第２枠部５２０の突出部５２１の空間部６００側の側面５２２が、供給針３２の凹部４８の当接面４９に当接する。これにより、空間部６００に樹脂を充填する際の圧力によって、供給針３２が押圧されたとしても、供給針３２の移動（変形）は第２枠部５２０の突出部５２１を凹部４８の当接面４９に当接されることによって規制され、供給針の変形を抑制することができる。また、空間部６００に充填された樹脂が冷却されて硬化する際に収縮するが、この収縮時の圧力も、第２枠部５２０の突出部５２１が供給針３２の凹部４８の当接面４９に当接することによって規制される。これにより、供給針３２の変形が抑制される。すなわち、本実施形態では、供給針３２は、空間部６００に樹脂を充填する際の圧力や、樹脂を硬化させる際の冷却に伴う収縮時などに、第２枠部５２０の突出部５２１を供給針３２の当接面４９に当接させて、供給針３２の変形を規制することができる。そして、第２枠部５２０の突出部５２１によって凹部４８を介して供給針３２を流路部材本体３１側に押圧することで、供給針３２と流路部材本体３１との間から液体流路内に樹脂が侵入するのを抑制することができる。また、供給針３２の変形を抑制することによっても、供給針３２と流路部材本体３１との間に隙間が生じることがなく、樹脂の液体流路内への侵入を確実に低減できる。

このように、本発明に係る記録ヘッド１１では一体成型部材３４により流路部材本体３１と供給針３２とを固定しているため、両者を溶着するための領域が不要となる。これにより、隣り合う供給針３２の間隔を短くすることができ、記録ヘッド１１を小型化することができる。ちなみに、流路部材本体にフィルターを熱溶着等で溶着し、さらに供給針を超音波溶着等で溶着する場合、流路部材本体に、フィルターを溶着するための領域を設け、さらに、該領域の外側に供給針を溶着するための領域が必要となるため、大型化してしまう。

また、実施形態では、小型化が可能であることから、フィルターの面積を小さくする必要がない。すなわち、フィルターの面積を過度に小さくすると、動圧が上がるため、圧電素子や発熱素子等の圧力発生手段を駆動する駆動電圧を上げなくてはならないが、本発明では、フィルターを縮小して記録ヘッドを小型化する必要がないので、動圧は上昇せず、駆動電圧を上げる必要がない。

以降、特に図示しないが、このように製造した流路部材３０に、ヘッドケース２３０を介してヘッド本体２２０を設け、このヘッド本体２２０を覆うようにカバーヘッド２４０を取り付けることで記録ヘッド１１が形成される（図２参照）。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態１について説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、供給針３２に凹部を設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、供給針の外周に突出した凸部を設けるようにしてもよい。このような例を図１０に示す。なお、図１０は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドの他の例を示す要部断面図である。

図１０に示すように、供給針３２Ａには、凸部４２が設けられている。この凸部４２によって供給針３２Ａの外周には、一体成型部材３４よりも内側に実質的な凹部４８Ａが形成される。そして、凸部４２の一体成型部材３４とは反対側の側面（凹部４８Ａの一体成型部材３４側の側面）が当接面４９Ａとなっている。このような供給針３２Ａであっても、上述した実施形態１の製造方法と同様に、当接面４９Ａに第２枠部５２０Ａの突出部５２１Ａの側面５２２Ａを当接させた状態で、一体成型部材３４を成型することができる。このため、凸部４２を設けた場合には、凸部４２の一体成型部材３４とは反対側の当接面４９Ａと一体成型部材３４の端面とが面一となる。このような構成では、凸部４２を設けた分、樹脂に押圧される面積が増大するが、凸部４２を第２枠部５２０Ａで規制することができるため、供給針３２Ａの変形を抑制することができる。

また、上述した実施形態１及び図１０に示す例では、当接面４９、４９Ａを流路部材本体３１の供給針３２、３２Ａが設けられる面に対して垂直な面となるように凹部４８（凸部４２）を設けるようにしたが、特にこれに限定されない。ここで、このような例を図１１に示す。

図１１に示すように、凹部４８Ｂの一体成型部材３４側の側面は、流路部材本体３１の供給針３２Ｂが設けられる面に対して、鈍角となるように傾斜して設けられた当接面４９Ｂとなっている。このような傾斜した当接面４９Ｂであれば、第２枠部５２０Ｂを第１枠部（図示なし）に対して垂直に移動させても、傾斜した当接面４９Ｂが第２枠部５２０Ｂの移動を妨げることがない。そして、このような凹部４８Ｂの当接面４９Ｂに第２枠部５２０Ｂの突出部５２１Ｂの側面５２２Ｂを当接させた状態で、一体成型部材３４を成型すると、空間部６００に充填された樹脂の圧力は、傾斜した当接面４９Ｂによって供給針３２Ｂを流路部材本体３１側に押圧する方向に転換される。このため、第２枠部５２０Ｂを当接面４９Ｂに当接させることによって、供給針３２Ｂの変形を抑制することができると共に、供給針３２Ｂを流路部材本体３１側にさらに押圧して、供給針３２Ｂと流路部材本体３１との密着性を向上して、両者の間に隙間が生じるのを低減して、樹脂が液体流路内に侵入するのをさらに抑制することができる。

また、上述した実施形態１では、一体成型部材３４を成型する枠部５００に流路部材本体３１及び供給針３２を保持させるようにしたが、流路部材本体３１及び供給針３２を成型してもよい。例えば、成型枠部によって流路部材本体３１及び供給針３２を同時に成型した後、成型枠部の一部をコアバックさせることで、成型枠部を内部に空間を有する枠部として一体成型部材を成型してもよい。このような例を図１２〜１４を参照して説明する。なお、図１２〜図１４は、本発明の他の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。

まず、成型枠部５３０について説明する。成型枠部５３０は、上下に分割可能な第１成型枠部５４０と、第２成型枠部５５０とで構成されている。成型枠部５３０には、流路部材本体３１が内部に成型される流路部材本体３１と同一形状を有する本体用空間部６０１と、供給針３２が内部に成型される供給針３２と同一形状を有する針用空間部６０２とが設けられている。

第１成型枠部５４０は、図１４に示すように、本体用空間部６０１と針用空間部６０２とが入れ替わるように、第２成型枠部５５０と当接する面内で回転自在に設けられている。

また、第１成型枠部５４０は、本体用空間部６０１を画成する一部が、第２成型枠部５５０とは反対側に後退（上昇とも言う）するようになっている（コアバック）。

このような成型枠部５３０を用いて流路部材３０を形成するには、まず、図１２に示すように、第１成型枠部５４０と第２成型枠部５５０とを互いに当接させて、成型枠部５３０内に本体用空間部６０１と針用空間部６０２とを画成する。そして、図１３に示すように、溶融した樹脂を成型枠部５３０のゲート（図示なし）を介して、本体用空間部６０１及び針用空間部６０２内に充填することで、流路部材本体３１と供給針３２とを成型する。

次に、図１４に示すように、第１成型枠部５４０を供給針３２と共に回転させる。このとき、第１成型枠部５４０の供給針３２が形成された領域の一部は、流路部材本体３１とは反対側に後退（コアバック）し、流路部材本体３１の供給針３２側の一方面に、供給針３２の周囲に亘って、一体成型部材３４が成型される空間部６００が画成される。すなわち、成型枠部５３０は、その一部が後退（コアバック）することによって、一体成型部材３４を成型するための枠部となる。そして、成型枠部５３０の後退する領域は、供給針３２の凹部４８内に挿入されて当接面４９に当接する突出部５２１よりも外側（供給針３２の先端部４６とは反対側）とすれば、上述した実施形態１と同様に、突出部５２１によって供給針３２の変形を抑制することができる。

このような状態で、上述した実施形態１と同様に溶融した樹脂を空間部６００に充填することで、一体成型部材３４を成型すると共に、流路部材本体３１と供給針３２とを一体成型接合して一体化する。

また、上述した実施形態１では、第１流路部材を流路部材本体３１とし、第２流路部材を供給針３２としたが逆としてもよい。さらに、ヘッド本体２２０に接続する流路部材本体３１全体を第１流路部材としたが、流路部材本体３１をフィルター３３側とヘッド本体２２０側とで分割し、フィルター３３側の部材を第１流路部材として供給針３２と一体化してもよい。なお、この場合には、一体化した部材にヘッド本体２２０側の流路部材本体を組み付けて流路部材３０を構成することになる。

さらに、実施形態１では、液体貯留手段であるインクカートリッジ１３を流路部材３０に着脱自在となるように設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、液体貯留手段として、インクタンク等を記録ヘッド１１とは異なる位置に設け、液体貯留手段と記録ヘッド１１とをチューブなどの供給管を介して接続するようにしてもよい。すなわち、上述した実施形態１では、第２流路部材として針状の供給針３２を例示したが、第２流路部材は、針状のものに限定されるものではない。また、流路部材本体３１は、供給針３２以外に弁機構を持つものであってもよい。

また、実施形態１では、２つの本体側液体流路３６に対して１つのヘッド本体２２０が設けられた構成を例示したが、インクの色毎に複数のヘッド本体を設けるようにしてもよい。このような場合には、各本体側液体流路３６が、各ヘッド本体に連通する。すなわち、各本体側液体流路３６が、各ヘッド本体に設けられたノズル開口が並設されたノズル列毎に連通するように設けられていてもよい。もちろん、本体側液体流路３６は、ノズル列毎に連通しなくてもよく、１つの本体側液体流路３６が複数のノズル列に連通していてもよく、また、１列のノズル列を２つに分け、それぞれに本体側液体流路３６が連通していてもよい。すなわち、本体側液体流路３６は、複数のノズル開口からなるノズル開口群に連通していればよい。

さらに、上述の実施形態では、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド１１を例示して本発明を説明したが、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る。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記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタ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を挙げることができる。

１０インクジェット式記録装置（液体噴射装置）、１１インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）、３０流路部材、３１流路部材本体（第１流路部材）、３２供給針（第２流路部材）、３３フィルター、３４一体成型部材、３６本体側液体流路、４０針側液体流路、４８、４８Ａ、４８Ｂ凹部、４９、４９Ａ、４９Ｂ当接面、５００枠部、５１０第１枠部、５２０、５２０Ａ、５２０Ｂ第２枠部、５２１、５２１Ａ、５２１Ｂ突出部、５２２、５２２Ａ、５２２Ｂ側面、５３０成型枠部、５４０第１成型枠部、５５０第２成型枠部、６００空間部、６０１本体用空間部、６０２針用空間部

Claims

液体流路が互いに連通するように設けられた第１流路部材及び第２流路部材と、前記第１流路部材の前記第２流路部材側に当該第２流路部材の周囲の領域に設けられて、前記第１流路部材と第２流路部材とを接合する一体成型部材と、を有する流路部材を具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記第１流路部材と前記第２流路部材とを前記液体流路が互いに連通するように当接させた状態で、前記一体成型部材を形成する空間部を枠部で画成すると共に、前記第２流路部材の前記第１流路部材と反対側の面に設けられた凹部の当接面に前記枠部を当接させる保持工程と、
前記空間部内に樹脂を充填することで、前記一体成型部材を成型すると共に前記第１流路部材と前記第２流路部材とを前記一体成型部材によって接合する成型工程と、
を具備することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
成型枠部によって、前記第１流路部材及び前記第２流路部材を成型すると共に、前記成型工程では、前記枠部として、前記成型枠部の一部を用い、前記成型枠部の前記第２流路部材の周囲の領域を他の領域に対して後退させて前記空間部を画成することを特徴とする請求項１記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記第２流路部材の前記凹部の当接面と、前記一体成型部材の前記第２流路部材側の端面とが面一となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記第２流路部材の前記当接面が、前記第１流路部材の前記第２流路部材が設けられる面に対して、鈍角となるように傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
前記凹部が、前記第１流路部材と前記第２流路部材とが当接する領域に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法。
請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドの製造方法で製造した液体噴射ヘッドに、前記液体噴射ヘッドを制御する制御部を電気的に接続することを特徴とする液体噴射装置の製造方法。
液体流路が互いに連通するように設けられた第１流路部材及び第２流路部材と、前記第１流路部材の前記第２流路部材側であって、当該第２流路部材の周囲の領域に設けられると共に、前記第１流路部材と前記第２流路部材とを接合した一体成型部材と、を有する流路部材を具備し、
前記第２流路部材には、前記一体成型部材よりも内側に、前記第１流路部材の前記第２流路部材が接合される面と交差する方向に凹んだ凹部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
請求項７記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。