JP6400054B2 - 液体供給部材および液体供給部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド等で用いられる、液体の供給路が内部に形成された液体供給部材および液体供給部材の製造方法に関する。

インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッドに用いられる液体供給部材は、複数種の液体を供給するために複数の液体供給路が屈曲するように形成されている。一般に、このような液体供給路を有する液体供給部材は、製造のしやすさ、軽さ、および耐腐食性等の観点から、樹脂材料によって射出成形された複数の部品の組み合わせによって構成されている。例えば、特許文献１には、それら複数の部品を同じ金型で個別に射出成形した後、同じ金型による成形でそれらの部品の接合を行う製造方法（ダイスライド・インジェクション成形）が開示されている。

特開２００２−１７８５３８号公報

特許文献１の方法で、液体の供給路が内部に形成された液体供給部材を製造する場合、同じ金型内で、液体供給部材を構成する複数の部品の成形および接合を行うことにより、複数の部品の接合精度を１部品の寸法精度と同程度にすることができる。

しかし、液体吐出ヘッドに用いられる液体供給部材では、液体吐出ヘッドのサイズを小さく抑えるために液体供給路が密に配備され複雑な形状になることがある。その場合、特許文献１の方法では、接合する部品における熱の影響を受けやすい部分が、小さく複雑な形状である場合、接合時の熱の影響を受けて変形したり、接合後の液体供給路のシール性が低下する虞がある。

よって本発明は、液体供給路の成形における変形やシール性の低下を抑制することができる液体供給部材および液体供給部材の製造方法を提供することを目的とする。

そのため本発明の液体供給部材の製造方法は、液体を流すことが可能な流路の一部を備えた第１部材と、前記第１部材の前記流路の一部と組み合わされることで、前記流路を形成する部材を備えた第２部材と、を同一の金型における異なる位置で成形する１次成形工程と、前記金型の第１の型と第２の型とを相対移動させて前記第１部材と前記第２部材とを対向させ、当該第１部材と第２部材とを重ね合わせた後に、前記第１部材と前記第２部材とを溶融樹脂で接合する２次成形工程と、を有する液体供給部材の製造方法において、前記第２部材に、前記第１部材との接合時に前記第１部材と当接する薄肉部を設ける工程と、前記第１部材における、前記薄肉部に対して流入する溶融樹脂が流れる樹脂流路上で、前記薄肉部に対して溶融樹脂の流れる方向における上流側に、前記薄肉部と溶融樹脂とが接触するのを防ぐ保護部、を設ける工程と、を有していることを特徴とする。

本発明によれば、液体供給路の成形における変形やシール性の低下を抑制することができる液体供給部材の製造方法を実現することができる。

液体供給部材を備える液体吐出ヘッドを示した斜視図である。 液体供給部材の製造における１次成形工程を示した図である。 第１および第２の工程における成形部品の位置関係を示す図である。 液体供給部材２の製造における２次成形工程を示した図である。 第３および第４の工程における成形部品の位置関係の説明図である。 第２の構成部品、第１の構成部品を示した図である。 第２の構成部品の吐出素子ユニットとの接合部近傍の断面を示した図である。 比較例として保護部を設けない場合のテーパ部の変形を示した図である。 液体供給部材の吐出素子ユニットとの接合部近傍の断面を示した図である。

以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態における液体供給部材を備える液体吐出ヘッド１を示した斜視図である。インク等の液体を吐出する液体吐出ヘッド１は、いわゆるシリアルスキャン方式のインクジェット記録装置に代表される液体吐出装置のキャリッジに搭載される。なお、液体吐出ヘッド１は、いわゆるフルライン方式の液体吐出装置に配備される構成であってもよい。

液体吐出ヘッド１は、液体供給部材２、吐出素子ユニット３、および電気接続基板５を備えている。液体は、不図示の液体容器から、液体供給部材２の接続部４、および液体供給部材２内の液体供給路を通して、吐出素子ユニット３に供給される。吐出素子ユニット３には、液体を吐出可能な複数の吐出口が不図示の吐出口列を形成するように配列されており、それぞれの吐出口に対しては、電気熱変換素子（ヒータ）やピエゾ素子などの吐出エネルギー発生素子が備えられている。

液体吐出ヘッド１は、６つの接続部４から計６種類の液体が供給され、それらの液体は、各接続部４と対応する吐出口列から吐出される。液体供給部材２には、６つの接続部４と、それらに対応する吐出口列と、の間を連通する液体供給路が形成されている。６つの接続部４の隣接間隔よりも、対応する吐出口列の隣接間隔の方が小さいため、液体流路は、屈曲した形状のものも含まれる。不図示の液体吐出装置によって、電気接続基板５を通して吐出エネルギー発生素子を駆動することにより、それに対応する吐出口から液体が吐出される。

図２は、液体供給部材２の製造における１次成形工程である第１工程および第２工程を示した図である。液体供給部材２の製造方法として、ダイスライド・インジェクション成形が用いられる。図２（ａ）、（ｂ）は、その製造工程中の第１および第２の工程における金型と成形部品の概略断面図である。また、図３（ａ）、（ｂ）は、第１および第２の工程における成形部品の位置関係を示す図である。

第１の工程では、図２（ａ）のように、金型６１、６２の内部で、液体供給部材２を構成する第１の構成部品２１および第２の構成部品２２が樹脂材料によって射出成形される。第１の構成部品２１は、金型（第１金型）６１の第１位置と、金型（第２金型）６２の第１位置と、の間で成形され、第２の構成部品２２は、金型６１の第２位置と、金型６２の第２位置と、の間で成形される。液体供給部材２を成形するための樹脂材料は、金型６２内に設けられたゲート６２１、６２２を通して供給される。金型６１は、図２（ｂ）のように矢印Ｘ方向に沿ってスライド可能である。不図示の移動機構によって、金型６１、６２は、型締め方向および型開き方向に相対移動されると共に、金型６１が矢印Ｘ方向およびその逆方向に移動される。

第１の構成部品２１には、液体供給路の一部となる溝部（液体供給路の形成部分）２１３が形成される。第２の構成部品２２には、溝部２１３を閉蓋することで溝部２１３と共に液体供給路を形成する蓋部２２３が形成される。蓋部２２３は、溝部２１３の開口部分を全体に渡って塞ぐことができるように、その幅Ｗ２が溝部２１３の幅Ｗ１よりも大きくなっている（図２（ｂ）参照）。本実施形態では、第１の構成部品２１および第２の構成部品２２の成形材料として、フィラー入りの同一の樹脂材料を用いる。

第２の工程では、図２（ｂ）のように金型６１、６２を開いてから、第１の構成部品２１を保持した金型６１を矢印Ｘ方向にスライド（上型あるいは下型のいずれか一方をスライド）させる。これによって、第１の構成部品２１を金型６２に保持された第２の構成部品２２と対向させる。これにより、図３（ｂ）のように、溝部２１３の周囲の領域（第１領域）Ａ１と、溝部２１３から幅方向にはみ出す蓋部２２３の溝部２１３の周囲の領域（第２の領域）Ａ２と、が対向する同一位置となる。

図４は、液体供給部材２の製造における２次成形工程である第３工程および第４工程を示した図である。図４（ａ）、（ｂ）は、第３および第４の工程における金型と成形部品の概略断面図、図４（ｃ）は、金型から取り出された液体供給部材２の断面を示した図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は、第３および第４の工程における成形部品の位置関係の説明図である。

第３の工程では、図４（ａ）のように、金型６１、６２を再び型締めして、領域Ａ１、Ａ２を当接させる。これにより、領域Ａ１、Ａ２によって閉じられた溝部２１３内に液体供給路２３が形成され、図５（ａ）のように、第１の構成部品２１と第２の構成部品２２とが重なった状態となる。

第４の工程では、図４（ｂ）のように、領域Ａ１、Ａ２の外側の領域に溶融樹脂を流し込んで封止部材２４を形成する。封止部材２４を形成する溶融樹脂は、金型６２に設けられたゲート６２３を通して供給される。供給された溶融樹脂と第１および第２の構成部品とが相溶し凝固することで、第１の構成部品２１と封止部材２４が接合され、かつ第２の構成部品２２と封止部材２４が接合されて、図４（ｃ）および図５（ｂ）のように一体化して液体供給部材２を構成する。このとき、領域Ａ１、Ａ２の一部も溶融樹脂の熱によって相溶してもよい。その後、第１の構成部品２１、第２の構成部品２２および封止部材２４によって構成された液体供給部材２は、図４（ｃ）のように金型６１、６２から取り出される。

本実施形態においては、その溶融樹脂として、第１の構成部品２１および第２の構成部品２２と同じ樹脂材料を用いる。封止部材２４を形成する樹脂材料は、第１の構成部品２１および第２の構成部品２２と相溶するものであればよく、第１の構成部品２１および第２の構成部品２２と異なる材料であってもよい。

図１（ａ）のように、吐出素子ユニット３が下方に位置する液体吐出ヘッド１の使用時の姿勢において、液体供給部材２の溝部２１３と蓋部２２３とは、水平面内にて延在している。つまり、溝部２１３と蓋部２２３によって形成される液体供給路は、液体吐出ヘッド１の使用時の姿勢において水平面に沿って延在する部分を含む。図３（ａ）において、第１の構成部品２１には、６種の液体のそれぞれに対応する液体供給路を形成するための複数の溝部２１３が形成されており、第２の構成部品２２には、それらの溝部２１３に対応する不図示の蓋部２２３が形成されている。また、液体吐出ヘッド１の使用時の姿勢において、液体供給路は、接続部４（図１（ａ）参照）の近傍部分、および吐出素子ユニット３との接続部の近傍部分では、鉛直方向に延在している。液体供給路の鉛直方向に延在する部分と、水平面に沿って延在する部分と、の接続部分には屈曲部が形成される。

（特徴的構成）
以下、本発明における特徴的構成について説明する。
図６（ａ）は、第２の構成部品２２を示した図であり、図６（ｂ）は第１の構成部品２１を示した図である。また図７（ａ）は、第１の工程における、第２の構成部品２２の吐出素子ユニット３との接合部近傍の断面を示した図であり、図７（ｂ）は、第４の工程における、液体供給部材２の吐出素子ユニット３との接合部近傍の断面を示した図である。

第２の構成部品２２には、水平面内の液体供給路２３の終端部から接続するように鉛直方向に延びる液体供給路２５が設けられ、液体供給路２５の端部には、吐出素子ユニット３に接続する開口２６が設けられている。

水平面内の液体供給路２３と鉛直方向の液体供給路２５との接続部には、液体の流れを制御するための制御部２７が設けられている。制御部２７は、液体供給路２３から液体供給路２５へと供給される液体の供給方向において、液体供給路２５と液体供給路２３とが接続された箇所を越えて液体供給路２３を延長するように、第１の構成部品２１と第２の構成部品２２とに跨る凹形状で形成される。第２の構成部品２２が備える、制御部２７の一部であるテーパ部２２４は、第１の構成部品２１の方向に向かって空間が広がる傾斜面を備えている。このテーパ部２２４はその他の部分に比べて厚みの薄い、薄肉部となっている。また保護部２１４は、接合時にテーパ部２２４と第１の構成部品２１とが当接する部分を囲むように、第４の工程でテーパ部２２４に対して流入する樹脂の流入方向上流側で、樹脂が流入する流路の一部として（樹脂流路上に）設けられている。

第１の工程において、テーパ部２２４は可動側金型６１で成形される。すなわち、第２の工程以降においては、テーパ部２２４は金型に触れない状態となる。第４の工程において溶融樹脂（封止部材２４）を流し込む際に、テーパ部２２４を形成する部材に溶融樹脂が直接触れると、圧力や熱によってテーパ部２２４が変形し、所望の液体供給路形状が得られない可能性がある。また、変形が大きい場合には液体供給路内に溶融樹脂が流れ込み、液体供給路が塞がる可能性もある。

そこで、本実施形態では、第４の工程で溶融樹脂が流入する流路の一部に、溶融樹脂が直接テーパ部２２４を形成する部材に触れないように凸状の保護部２１４を設けている。こうすることで、テーパ部２２４には溶融樹脂から直接熱や圧力が伝わることがないため、テーパ部２２４の変形を抑制することができる。図７（ｂ）に示すように、型６１と型６２とを型締めし、第１の構成部品２１と第２の構成部品２２とを重ね合わせた際に、第２の構成部品２２に設けられた薄肉部（テーパ部２２４）の一側面と、第１の構成部品２１に設けられた凸状の保護部２１４の一側面とが隣接する。この状態で溶融樹脂が流れ込む流入路（封止部材２４の領域）に、保護部２１４の一側面の裏面に向かって溶融樹脂を流動させる。

図８は、比較例として、保護部２１４を設けない場合に発生しうるテーパ部２２４の変形を示した図である。保護部２１４が設けられていない場合、流入してきた溶融樹脂が直接テーパ部２２４を形成する部材に触れることになる。その際、肉厚が薄くなっているテーパ部２２４は、最も熱や圧力の影響を受けやすい。そのため、図８のように、テーパ部２２４は変形し、テーパ部２２４で接合されるはずであった部分から制御部２７内（液体供給路内）に溶融樹脂が流れ込み、液体供給路２３、２５が塞がる可能性もある。

本実施形態では、保護部２１４は、高さＨ１よりも幅Ｗ１が大きい形状をしている。そして、テーパ部に対して溶融樹脂が流入する方向の軸と、第１の構成部品２１と第２の構成部品２２とを当接させる方向の軸とで決定する面において、高さＨ１、幅Ｗ１の矩形の断面形状となっている。また、鉛直方向（図中上側）から見た保護部２１４の形状は、溶融樹脂（封止部材２４）が流入する部分の形状に合わせて設けられている。つまり、保護部２１４は、流入してきた溶融樹脂がテーパ部２２４を形成している部材と接触するのを阻止するように設けられている。なお、テーパ部２２４が形成されていない部材の根元部２２６は、テーパ部２２４と距離があるため、溶融樹脂と接触してもテーパ部２２４に直接熱や圧力の影響を与えない。そのため根元部２２６は、流入してきた溶融樹脂と接触する構成となっている。

また、保護部２１４の幅Ｗ１は、テーパ部の幅Ｗ２よりも大きくしている。また、保護部２１４の高さＨ１は、テーパ部２２４のテーパの高さよりも高くなるように設けられている。

なお、溶融樹脂の流動領域が狭い場合には、保護部によって流動領域がより狭くなり、溶融樹脂の流れを阻害する可能性もある。そのような場合には、溶融樹脂の流動領域を確保するため、流動保護壁形状は根元から先端に向かって細くなる形状であってもよい。

また、本実施形態では、第２の構成部品に保護部を設けたが、熱や圧力の影響を受けやすい第２の構成部品の一部を保護する保護部を第１の構成部品が備える構成でもよい。

このように、２つの構成部品を組み合わせるダイスライド・インジェクション成形において、熱や圧力の影響を受けやすい一方の構成部品の一部を保護する保護部を他方の構成部品に設ける。これによって、液体供給路の成形における変形やシール性の低下を抑制することができる液体供給部材および液体供給部材の製造方法を実現することができた。

（第２の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同様であるため、以下では特徴的な構成についてのみ説明する。

図９は、本実施形態における第４の工程における、液体供給部材２の吐出素子ユニット３との接合部近傍の断面を示した図である。本実施形態では、液体供給路２５が長く設けられており、液体供給路２５内すべてに金型６２の一部を挿入した状態で形成すると、その金型６２の一部が破損しやすくなる虞がある。

そこで、本実施形態では、液体供給路２５の途中で金型を分割し、第１の工程では、液体供給路２５の一部を金型６１によって形成する構成としている。この場合、第１の実施形態と同様に、液体供給路２５を形成する部材の一部が、第２の工程以降で金型に触れない部分となる。さらに、その液体供給路２５を形成する部材の一部は、図９のように薄肉部２２５となっている。このような薄肉部２２５は、流入してきた溶融樹脂に触れると、熱や圧力の影響を受けて変形することがある。

そこで、本実施形態では、第１の部材に凸状の保護部２１４を設けることにより、第２の工程以降で金型に触れない薄肉部２２５に、第４の工程において熱や圧力がかかりにくいようにしている。本実施形態における保護部２１４の高さＨ２は、第４の工程において液体供給路２５内の金型６２の先端位置よりも高くなるように設けられている。また、保護部２１４における幅Ｈ３が薄肉部２２５の幅Ｈ４よりも厚くなるように構成すれば、図のように断面が台形形状としてもよい。

このように、２つの構成部品を組み合わせるダイスライド・インジェクション成形において、熱や圧力の影響を受けやすい一方の構成部品の一部を保護する保護部を他方の構成部品に設ける。これによって、液体供給路の成形における変形やシール性の低下を抑制することができる液体供給部材および液体供給部材の製造方法を実現することができた。

なお、第１および第２の実施形態では、液体供給路形成部における薄肉部の変形を低減する目的で保護部を設けた。しかし、溶融樹脂流動領域の外形を第１または第２の一方の構成部品で規定する場合においても、他方の部材に保護部を設けることで、外部への溶融樹脂の流出を防止する効果がある。

２１ 第１の構成部品
２２ 第２の構成部品
２３ 液体供給路
２４ 封止部材
２５ 液体供給路
２１４ 保護部
２２５ 薄肉部

Claims (15)

1. 液体を流すことが可能な流路の一部を備えた第１部材と、前記第１部材の前記流路の一部と組み合わされることで、前記流路を形成する部材を備えた第２部材と、を同一の金型における異なる位置で成形する１次成形工程と、
   前記金型の第１の型と第２の型とを相対移動させて前記第１部材と前記第２部材とを対向させ、当該第１部材と第２部材とを重ね合わせた後に、前記第１部材と前記第２部材とを溶融樹脂で接合する２次成形工程と、を有する液体供給部材の製造方法において、
   前記第２部材に、前記第１部材との接合時に前記第１部材と当接する薄肉部を設ける工程と、
   前記第１部材における、前記薄肉部に対して流入する溶融樹脂が流れる樹脂流路上で、前記薄肉部に対して溶融樹脂の流れる方向における上流側に、前記薄肉部と溶融樹脂とが接触するのを防ぐ保護部、を設ける工程と、
   を有していることを特徴とする液体供給部材の製造方法。
2. 前記薄肉部を、前記第２部材に、液体を流すことが可能な供給路の一部として設ける工程を有することを特徴とする請求項１に記載の液体供給部材の製造方法。
3. 前記薄肉部に、傾斜する面を備えたテーパ部を設ける工程を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体供給部材の製造方法。
4. 前記２次成形工程において、前記供給路の一部には、金型の一部が挿入されていることを特徴とする請求項２に記載の液体供給部材の製造方法。
5. 前記保護部によって、前記供給路における前記金型が挿入されていない部分の前記薄肉部と溶融樹脂とが接触するのを防ぐことを特徴とする請求項４に記載の液体供給部材の製造方法。
6. 前記薄肉部と前記保護部とが接触することで、前記薄肉部と溶融樹脂とが接触するのを防ぐことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
7. 前記薄肉部に対して溶融樹脂が流入する方向の軸と、前記第１部材と前記第２部材とを当接させる方向の軸とで決定する面における、前記保護部の断面形状を、矩形に形成する工程を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
8. 前記薄肉部に対して溶融樹脂が流入する方向の軸と、前記第１部材と前記第２部材とを当接させる方向の軸とで決定する面における、前記保護部の断面形状を、根元から先端に向かって細くなる形状に形成する工程を有していることを特徴とする請求項４ないし請求項６のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
9. 前記保護部の溶融樹脂が流入する方向に亘る幅を、前記薄肉部の溶融樹脂が流入する方向に亘る幅よりも広く形成する工程を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
10. 前記第１部材と前記第２部材とを接続することで、前記流路と前記供給路とが接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
11. 液体を流すことが可能な流路の一部を備えた第１部材と、前記第１部材の前記流路の一部と組み合わされることで、前記流路を形成する部材を備えた第２部材と、を同一の金型における異なる位置で成形する１次成形工程と、
    前記金型の第１の型と第２の型とを相対移動させて前記第１部材と前記第２部材とを対向させ、当該第１部材と第２部材とを重ね合わせた後に、前記第１部材と前記第２部材とを溶融樹脂で接合する２次成形工程と、を有する液体供給部材の製造方法において、
    前記１次成形工程において、前記第２部材の、前記溶融樹脂が流入する流入路の端部側に薄肉部を形成する工程と、前記第１部材の、前記流入路の端部側に凸状の保護部を形成する工程と、を含み、
    前記２次成形工程において、前記薄肉部の一側面と前記保護部の一側面とを隣接させて前記第１部材と前記第２部材とを重ね合わせる工程と、を含むことを特徴とする液体供給部材の製造方法。
12. 前記２次成形工程において、前記流入路に溶融樹脂を流入させ、前記保護部の一側面の裏面に向かって溶融樹脂を流動させることを特徴とする請求項１１に記載の液体供給部材の製造方法。
13. 前記薄肉部の一側面の裏面は、液体を流すことが可能な供給路の一部であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液体供給部材の製造方法。
14. 前記２次成形工程において、前記供給路の一部には、金型の一部が挿入されていることを特徴とする請求項１３に記載の液体供給部材の製造方法。
15. 液体を流すことが可能な流路の一部を備えた第１部材と、
    前記第１部材の前記流路の一部と組み合わされることで、前記流路を形成する部材を備えた第２部材と、が接合されてなる液体供給部材において、
    前記第１部材と前記第２部材とは、溶融樹脂で接合され、
    前記第２部材は、前記第１部材との接合時に前記第１部材と当接する薄肉部を備え、
    前記第１部材における、前記薄肉部に対して流入する溶融樹脂が流れる樹脂流路上で、前記薄肉部に対して溶融樹脂の流れる方向における上流側に、前記薄肉部と溶融樹脂とが接触するのを防ぐ保護部、を備えていることを特徴とする液体供給部材。

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