JP6384056B2 - 液体噴射ヘッドの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、液体が流通する流路を含む構造体の製造に関する。
液体が流通する流路を複数の部材の組合せで構成する技術が従来から提案されている。例えば特許文献1から特許文献3には、複数の部材の組合せで構成された流路にインク等の液体を流通させて複数のノズルから噴射する液体噴射ヘッドが開示されている。
特開2010−184426号公報 特開2012−200963号公報 特開2013−159051号公報
特許文献1から特許文献3の技術のもとでは、流路を構成する各部材が接着剤を利用して相互に固定される。したがって、接着剤の硬化に必要な時間を確保する必要があるという問題や、接着剤の硬化まで各部材を保持するための専用の治具やスペースが必要であるという問題がある。以上の事情を考慮して、本発明は、流路を含む構造体の製造コストを削減することを目的とする。
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る流路構造体の製造方法は、第1部材と第2部材とを具備し、液体が流通する流路が形成された流路構造体の製造方法であって、接着剤を介して第1部材と第2部材とを貼り合わせ、接着剤の硬化前に第1部材と第2部材とをカシメにより固定する。以上の製造方法では、第1部材と第2部材とが両者間の接着剤の硬化前にカシメにより固定されるから、第1部材と第2部材とを接着剤の硬化まで保持する必要がない。したがって、流路構造体の製造に必要な時間が短縮され、第1部材と第2部材とを接着剤の硬化まで保持する専用の治具やスペースが不要である。すなわち、流路構造体の製造コストを削減することが可能である。
本発明の好適な態様に係る液体噴射ヘッドの製造方法は、第1部材と第2部材とを具備し、液体が流通する流路が形成され、流路内に流通する液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドの製造方法であって、接着剤を介して第1部材と第2部材とを貼り合わせ、接着剤の硬化前に第1部材と第2部材とをカシメにより固定する。以上の製造方法では、第1部材と第2部材とが両者間の接着剤の硬化前にカシメにより固定されるから、液体噴射ヘッドの製造コストを削減することが可能である。
熱可塑性材料で形成されたピンが第1部材に設置され、ピンが挿入される貫通孔が第2部材に形成された液体噴射ヘッドを製造する場合には、貫通孔に挿入されたピンの先端部を加熱により変形させる熱カシメにより第1部材と第2部材とを相互に固定する工程が好適である。以上の態様によれば、第1部材のピンの破損等の可能性が低減されるという利点がある。
本発明の好適な態様に係る液体噴射装置の製造方法は、第1部材と第2部材とを具備し、液体が流通する流路が形成され、流路内に流通する液体をノズルから噴射する液体噴射ヘッドを具備する液体噴射装置の製造方法であって、接着剤を介して第1部材と第2部材とを貼り合わせ、接着剤の硬化前に第1部材と第2部材とをカシメにより固定する。以上の製造方法では、第1部材と第2部材とが両者間の接着剤の硬化前にカシメにより固定されるから、液体噴射装置の製造コストを削減することが可能である。なお、液体噴射装置の好適例は、印刷用紙等の印刷媒体にインクを噴射する印刷装置であるが、本発明に係る液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。
本発明の好適な形態に係る印刷装置の構成図である。 液体噴射ヘッドの断面図である。 液体噴射ヘッドを印刷媒体側からみた平面図である。 液体噴射ヘッドの製造工程の説明図である。
<印刷装置の構成>
図1は、本発明の好適な形態に係るインクジェット方式の印刷装置100の部分的な構成図である。印刷装置100は、液体の例示であるインクを印刷用紙等の印刷媒体200に噴射して印刷媒体200の表面に画像を形成する液体噴射装置であり、制御装置10と搬送機構12と移動機構14と液体噴射ヘッド16とキャリッジ18とを具備する。
制御装置10は、印刷装置100の各要素を統括的に制御する。液体噴射ヘッド16は、インクが充填された複数のインクカートリッジ300とともにキャリッジ18に搭載され、各インクカートリッジ300から供給されるインクを制御装置10による制御のもとで複数のノズルから印刷媒体200に噴射する。搬送機構12は、制御装置10による制御のもとで印刷媒体200をY方向(副走査方向)に搬送し、移動機構14は、制御装置10による制御のもとでキャリッジ18をX方向(主走査方向)に往復させる。印刷媒体200の搬送とキャリッジ18の往復とに並行して液体噴射ヘッド16が印刷媒体200にインクを噴射することで印刷媒体200に所望の画像が形成される。
図2は、液体噴射ヘッド16の断面図(Y方向に垂直な断面)である。液体噴射ヘッド16は、第1構造体21と第2構造体22と連通部24とを含んで構成される。第1構造体21は、複数のノズルNからインクを噴射する要素であり、第2構造体22は、各インクカートリッジ300のインクを第1構造体21に供給する要素である。連通部24は、第1構造体21の内部の流路と第2構造体22の内部の流路とを相互に連通させる。なお、第1構造体21および第2構造体22の内部に形成されるインクの流路の具体的な形状については図示を便宜的に省略した。
第1構造体21は、固定板30と複数のヘッドユニット32と複数の支持部34と供給部36と制御基板38とを具備する。図3は、第1構造体21を印刷媒体200側(インクの噴射側)からみた平面図である。図2および図3に例示される通り、複数のヘッドユニット32の各々は、複数のノズルNからインクを噴射するヘッドチップである。任意の1個のヘッドユニット32は、複数のノズルNが2列に形成されたノズルプレート322と、相異なるノズルNに対応する圧力室および圧電素子の複数組(図示略)とを含んで構成される。駆動信号の供給により圧電素子を振動させて圧力室内の圧力を変動させることで、圧力室に充填されたインクが各ノズルNから噴射される。なお、各ヘッドユニット32の構造は任意である。
固定板30は、例えば高剛性の金属(例えばステンレス鋼)で形成された平板材であり、各ヘッドユニット32に対応する複数の開口部302が形成される。図3に例示される通り、複数のヘッドユニット32の各々は、開口部302の内側にノズルプレート322が位置する状態で、例えば接着剤を利用して固定板30の表面に固定される。図3に例示される通り、各ヘッドユニット32の複数のノズルNがY方向に沿って配列するように複数のヘッドユニット32はX方向に沿って並列される。複数の支持部34の各々は、例えば樹脂材料で形成されてヘッドユニット32を支持する。ヘッドユニット32に供給されるインクを貯留する貯留室(リザーバー)や貯留室にインクを供給するための流路が支持部34の内部に形成される。
供給部36は、複数の支持部34(複数のヘッドユニット32)を支持するとともに各ヘッドユニット32にインクを供給するための流路を形成する要素であり、流路部材361と流路部材362とを含んで構成される。流路部材361は、底面部372と側面部374と張出部376とを含む構造体であり、例えば樹脂材料の射出成形で一体に形成される。側面部374は、底面部372の周縁から突起した壁状の部位であり、張出部376は、側面部374から外側に張り出した部位である。
複数の支持部34の各々は、固定板30と流路部材361の底面部372との間に固定される。各支持部34と固定板30とは例えば接着剤で相互に接着される。他方、各支持部34と流路部材361との固定には接着およびカシメが利用される。具体的には、図2に例示される通り、各支持部34のうちヘッドユニット32とは反対側の表面(流路部材361の底面部372との対向面)にピンP1が形成され、ピンP1が挿入される貫通孔H1が流路部材361の底面部372に形成される。各支持部34と流路部材361の底面部372とは、両者間に設置された接着剤による接着に加えて、貫通孔H1に挿入されたピンP1の先端部を変形させるカシメにより、相互に固定される。
流路部材362は、各ヘッドユニット32にインクを供給する流路を流路部材361と協働して形成する要素であり、例えば樹脂材料で形成されて流路部材361に固定される。流路部材361と流路部材362との固定には接着およびカシメが利用される。具体的には、図2に例示される通り、流路部材361の側面部374にピンP2が形成され、ピンP2が挿入される貫通孔H2が流路部材362に形成される。流路部材361と流路部材362とは、両者間の接着剤による接着に加えて、貫通孔H2に挿入されたピンP2の先端部を変形させるカシメにより、相互に固定される。
図2の制御基板38は、駆動信号や電源電位を各ヘッドユニット32に供給する配線や駆動信号を生成する駆動回路が実装された配線基板である。各ヘッドユニット32と制御基板38とにわたる可撓性の配線基板(図示略)を介して駆動信号や電源電位が制御基板38から各ヘッドユニット32に供給される。
制御基板38は、流路部材361の張出部376に固定される。制御基板38と流路部材361との固定には接着およびカシメが利用される。具体的には、図2に例示される通り、流路部材361の張出部376のうち底面部372とは反対側の表面にピンP3が形成され、ピンP3が挿入される貫通孔H3が制御基板38に形成される。制御基板38と流路部材361の張出部376とは、両者間の接着剤による接着に加えて、貫通孔H3に挿入されたピンP3の先端部を変形させるカシメにより、相互に固定される。連通部24の内部の流路は、制御基板38に形成された貫通孔(図示略)を介して供給部36の内部の流路に連通する。
図2の第2構造体22は、筐体50とフィルター組立体52とバルブ組立体54とを具備する。筐体50は、第1筐体部501と第2筐体部502とで構成される中空のケースである。第1筐体部501と第2筐体部502とが複数のネジS2を利用して相互に固定されることで筐体50が構成され、筐体50の内部の空間にフィルター組立体52とバルブ組立体54とが収容および支持される。第1筐体部501は、底面部512と側面部514とを含む構造体であり、例えば樹脂材料の射出成形で一体に形成される。側面部514は、底面部512の表面から第1構造体21とは反対側に突起した壁状の部位である。第1構造体21の流路部材361と第2構造体22の第1筐体部501とは複数のネジS1を利用して相互に固定される。第1構造体21と第2構造体22とが相互に固定されると、連通部24は、流路部材361と第1筐体部501とにより押圧された状態で両者間に挟持される。
フィルター組立体52は、流路部材531と流路部材532とを含んで構成される。インクカートリッジ300から各ヘッドユニット32に供給されるインクを通過させて気泡や異物を除去するフィルター(図示略)が流路部材531と流路部材532との間に保持される。流路部材531と流路部材532とは例えば接着剤で相互に固定される。
フィルター組立体52は第1筐体部501の底面部512に固定される。フィルター組立体52と第1筐体部501との固定には接着およびカシメが利用される。具体的には、図2に例示される通り、第1筐体部501の底面部512の表面にピンP4が形成され、ピンP4が挿入される貫通孔H4が流路部材531と流路部材532とに形成される。フィルター組立体52と第1筐体部501とは、流路部材531と底面部512との間の接着剤による接着に加えて、貫通孔H4に挿入されたピンP4の先端部を変形させるカシメにより、相互に固定される。底面部512のピンP4を利用したカシメは、流路部材531と流路部材532との固定にも寄与する。すなわち、流路部材531と流路部材532とは、両者間の接着剤による接着とピンP4を利用したカシメとにより相互に固定される。
バルブ組立体54は、複数の流路部材55(551〜554)の積層で構成され、インクカートリッジ300から供給されるインクの圧力を制御する調整弁(例えば自己封止弁や背圧制御弁)が内部に形成される。各流路部材55の固定には接着およびカシメが利用される。具体的には、図2に例示される通り、流路部材554のうち流路部材551〜553側の表面にピンP5が形成され、ピンP5が挿入される貫通孔H5が流路部材551〜553にわたり形成される。バルブ組立体54の各流路部材55は、各部材間の接着剤による接着に加えて、流路部材551〜553の貫通孔H5に挿入されたピンP5の先端部を変形させるカシメにより、相互に固定される。
以上に説明した通り、本実施形態では、支持部34と流路部材361(底面部372)との固定、流路部材361(側面部374)と流路部材362との固定、流路部材361(張出部376)と制御基板38との固定、第1筐体部501(底面部512)とフィルター組立体52との固定、および、バルブ組立体54の複数の流路部材55の固定に、接着およびカシメ利用される。
<製造工程>
図4は、液体噴射ヘッド16の製造工程のうち複数の部材(第1部材81,第2部材82)を接着およびカシメで相互に固定する組立工程の説明図である。図4では、第1部材81にピンP(P1〜P5)が形成され、第2部材82に貫通孔H(H1〜H5)が形成された場合が想定されている。ピン(カシメピン)Pを含む第1部材81は、加熱により変形する熱可塑性材料(例えば樹脂材料)で一体的に形成される。図2の構成では、支持部34,流路部材361の側面部374,流路部材361の張出部376,第1筐体部501の底面部512,および、流路部材554が第1部材81に相当し、流路部材361の底面部372,流路部材362,制御基板38,フィルター組立体52,および、バルブ組立体54の流路部材551〜553が第2部材82に相当する。
図4に例示される通り、まず、第1部材81および第2部材82の少なくとも一方の表面に接着剤84が形成される(工程Q1)。例えば、第1部材81または第2部材82の表面に流体状の接着剤84が塗布される。なお、第1部材81の表面に接着剤84を形成した状態を図4では例示したが、第2部材82の表面や第1部材81および第2部材82の双方の表面に接着剤84を形成することも可能である。また、両面に接着剤84が塗布された膜体(両面テープ)を第1部材81または第2部材82の表面に配置することも可能である。接着剤84の形成が完了すると、図4に例示される通り、第1部材81のピンPが第2部材82の貫通孔Hに挿入された状態で、第1部材81と第2部材82とが接着剤84を介して貼り合わされる(工程Q2)。
工程Q1で形成した接着剤84の硬化前に図4の工程Q3が実行される。工程Q3では、第2部材82のうち第1部材81とは反対側の表面から突出したピンPの先端部を、加熱機器(ヒーター)85により加熱および加圧することで変形させる(工程Q3)。工程Q3のカシメ(熱カシメ)により、第1部材81と第2部材82とが相互に固定される。工程Q3の実行後に接着剤84を硬化させる。すなわち、第1部材81と第2部材82とのカシメ(工程Q3)は、接着剤84が完全に硬化するまで第1部材81と第2部材82とを保持(仮固定)する手段としても把握される。図4に例示した工程Q1から工程Q3を包含する製造工程で液体噴射ヘッド16(更には印刷装置100)が製造される。
以上に説明した通り、本実施形態では、液体噴射ヘッド16を構成する第1部材81と第2部材82とが、両者間の接着剤84の硬化前にカシメにより固定される。したがって、第1部材81と第2部材82とを接着剤84の硬化まで工程Q2の実行後の状態に保持する必要はない。すなわち、液体噴射ヘッド16の製造に必要な時間が短縮される。また、接着剤84の硬化まで第1部材81と第2部材82とを保持するための専用の治具やスペースは不要である。以上の通り、本実施形態によれば、第1部材81と第2部材82との接合で流路を形成する構造の製造コストを削減することが可能である。本実施形態では特に、熱可塑性材料のピンPを加熱により変形させる熱カシメが採用されるから、ピンPを加熱しない場合と比較してピンPの破損等の可能性が抑制されるという利点がある。
<変形例>
前述の形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様は、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合され得る。
(1)前述の形態では、支持部34,流路部材361の側面部374,流路部材361の張出部376,第1筐体部501の底面部512,および、流路部材554にピンP(P1〜P5)を形成し、流路部材361の底面部372,流路部材362,制御基板38,フィルター組立体52,および、バルブ組立体54の流路部材551〜553に貫通孔H(H1〜H5)を形成したが、ピンPと貫通孔Hとの関係を逆転させることも可能である。例えば、支持部34,流路部材361の側面部374,流路部材361の張出部376,第1筐体部501の底面部512,および、流路部材554に貫通孔H(H1〜H5)を形成し(第2部材82)、流路部材361の底面部372,流路部材362,制御基板38,フィルター組立体52,および、バルブ組立体54の流路部材551〜553にピンP(P1〜P5)を形成して(第1部材81)、各ピンPを各貫通孔Hに挿入する構成も採用される。
(2)前述の形態では、複数のノズルNからインクを噴射する液体噴射ヘッド16を例示したが、液体噴射ヘッド16以外にも本発明は適用され得る。例えば、液体噴射ヘッド16にインクを供給する流路が形成された構造体に本発明を適用することも可能である。また、前述の形態で例示したフィルター組立体52またはバルブ組立体54の単体(液体噴射の機能を含まない要素)にも本発明は適用され得る。以上の例示から理解される通り、本発明の適用の対象は、液体が流通する流路が形成された流路構造体として包括的に表現され、前述の形態で例示した液体噴射ヘッド16は流路構造体の好適例として位置付けられる。
また、流路構造体が具備する第1部材81および第2部材82の好適例は、それ自身が流路を形成する部材(すなわち流路の内周面を構成する要素)であるが、前述の形態における制御基板38や筐体50(第1筐体部501)のように流路の形成に直接的には寄与しない要素も第1部材81または第2部材82に該当し得る。
(3)液体噴射ヘッド16がインクを噴射する方式は、圧電素子を利用した前述の方式(ピエゾ方式)に限定されない。例えば、加熱により圧力室内に気泡を発生させて圧力室内の圧力を変化させる発熱素子を利用した方式(サーマル方式)の液体噴射ヘッド16にも本発明は適用され得る。また、前述の形態では、液体噴射ヘッド16をキャリッジ18に搭載して往復させるシリアル型の印刷装置100を例示したが、印刷媒体200の幅方向(Y方向)に複数の液体噴射ヘッド16を配列したライン型の印刷装置100にも本発明は適用される。
(4)以上の形態で例示した印刷装置100は、印刷に専用される機器のほか、ファクシミリ装置やコピー機等の各種の機器に採用され得る。もっとも、本発明の液体噴射装置の用途は印刷に限定されない。例えば、色材の溶液を噴射する液体噴射装置は、液晶表示装置のカラーフィルターを形成する製造装置として利用される。また、導電材料の溶液を噴射する液体噴射装置は、配線基板の配線や電極を形成する製造装置として利用される。
100……印刷装置(液体噴射装置)、200……印刷媒体、300……インクカートリッジ、10……制御装置、12……搬送機構、14……移動機構、16……液体噴射ヘッド、18……キャリッジ、21……第1構造体、22……第2構造体、24……連通部、30……固定板、32……ヘッドユニット、322……ノズルプレート、34……支持部、36……供給部、361……流路部材、362……流路部材、372……底面部、374……側面部、376……張出部、38……制御基板、50……筐体、501……第1筐体部、502……第2筐体部、512……底面部、514……側面部、52……フィルター組立体、531,532……流路部材、54……バルブ組立体、55(551〜554)……流路部材、81……第1部材、82……第2部材、84……接着剤、85……加熱機器、P(P1〜P5)……ピン、H(H1〜H5)……貫通孔。

Claims (4)

  1. ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットを支持する支持部と、前記ヘッドユニットに前記液体を供給するための流路を形成する流路部材とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
    前記支持部および前記流路部材の一方には、熱可塑性材料で形成された複数のピンが設置され、前記支持部および前記流路部材の他方には、前記複数のピンがそれぞれ挿入される複数の貫通孔が形成され、
    前記ピンに隣接する接着剤を介して前記支持部と前記流路部材とを貼り合わせ、
    前記接着剤の硬化前に、前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入された前記複数のピンの先端部を加熱により同時に変形させる熱カシメにより前記支持部と前記流路部材とを相互に固定する
    液体噴射ヘッドの製造方法。
  2. ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに駆動信号を供給する制御基板と、前記ヘッドユニットに前記液体を供給するための流路を形成する流路部材とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
    前記制御基板および前記流路部材の一方には、熱可塑性材料で形成された複数のピンが設置され、前記制御基板および前記流路部材の他方には、前記複数のピンがそれぞれ挿入される複数の貫通孔が形成され、
    前記ピンに隣接する接着剤を介して前記制御基板と前記流路部材とを貼り合わせ、
    前記接着剤の硬化前に、前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入された前記複数のピンの先端部を加熱により同時に変形させる熱カシメにより前記制御基板と前記流路部材とを相互に固定する
    液体噴射ヘッドの製造方法。
  3. ノズルから液体を噴射するヘッドユニットと、前記ヘッドユニットに供給される液体を通過させるフィルターを保持するフィルター組立体と、前記フィルター組立体を収容する筐体とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
    前記フィルター組立体および前記筐体の一方には、熱可塑性材料で形成された複数のピンが設置され、前記フィルター組立体および前記筐体の他方には、前記複数のピンがそれぞれ挿入される複数の貫通孔が形成され、
    前記ピンに隣接する接着剤を介して前記フィルター組立体と前記筐体とを貼り合わせ、
    前記接着剤の硬化前に、前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入された前記複数のピンの先端部を加熱により同時に変形させる熱カシメにより前記フィルター組立体と前記筐体とを相互に固定する
    液体噴射ヘッドの製造方法。
  4. 複数の部材の積層により構成され、前記液体の圧力を制御する調整弁が内部に形成されたバルブ組立体を具備し、
    前記複数の部材のうち一の部材には、熱可塑性材料で形成された複数のピンが設置され、前記複数の部材のうち他の部材には、前記複数のピンがそれぞれ挿入される複数の貫通孔が形成され、
    前記ピンに隣接する接着剤を介して前記複数の部材を貼り合わせ、
    前記接着剤の硬化前に、前記他の部材の前記複数の貫通孔にそれぞれ挿入された前記一の部材の前記複数のピンの先端部を加熱により同時に変形させる熱カシメにより前記複数の部材を相互に固定する
    請求項1から請求項3の何れかの液体噴射ヘッドの製造方法。
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