JP6525728B2 - 液体供給部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置などの液体吐出装置用の液体供給部材の製造方法に関し、詳しくは、金型内で、液体供給部材の複数の部品を成形し、また、組み立てる製造方法に関するものである。

特許文献１には、この種の製造方法が記載されている。この方法は、例えば、中空体を構成する二つの部品を同じ金型内の異なる位置で射出成形し（１次成形）、金型を開いた後、いずれか一方の部品はそれを保持する金型が、他方の部品を保持する金型に対して、相互の部品が当接可能な位置までダイスライドする。そして、金型を閉じることにより、二つの部品を当接し中空体を形成する。さらに、当接部に溶融樹脂を流し、当接部を接着および封止して、密閉中空部品を形成する（２次成形）。この技術によれば、液体供給部材の製造をより簡易にすることが可能となる。

特開２００２−１７８５３８号公報

しかしながら、金型を用いた特許文献１に記載の製造方法では、二つの部品を当接させる箇所が、一方の部品の内側深い位置にある場合には、金型を開くときのストロークが大きくなるという問題がある。

例えば、図１１（ａ）および（ｂ）は、二つの部品５００、５２１が互いに浅い位置および深い位置で当接する場合を示している。これら図において、金型は不図示で、二つの部品のみが示されており、それぞれの部品を保持した金型は図において上および下に開く。図１１（ｂ）に示すように、二つの部品が当接する箇所が一方の部品の内側深い位置にある場合、金型を開いて金型を相互にスライド可能とするためには、浅い当接箇所の場合の距離Ａ８に較べてより大きい距離Ａ９だけ金型を開くストロークが必要となる。

このように金型を開く際のストロークが大きいことによって、例えば、次のような問題も派生する。射出成形において大量生産を考慮する場合、一般に、ランナー部などの損品となる不要成形部を作らないように、射出ノズルの構成としてホットランナー方式を採用する場合がある。すなわち、ホットランナーのゲートバルブを成形品直近に配置することにより成形後に製品としては不要となるランナー部が無い成形が可能となる。しか、ホットランナー方式で金型を構成するには、金型の型厚方向に、ゲートバルブ、バルブ駆動用のシリンダーを配置するする必要があるため、型厚がより大きくなる。また、成形品の取り出しを自動化する場合には、金型を開く際のスペースとして、成形品取り出し用のロボットの作業スペースが必要となる。これらの点から、上述の金型を開くストロークが比較的大きいことは、使用する成形機に、より大きな金型取り付けスペースが必要となる。すなわち、金型、成形機の大型化、コストアップとなる。

本発明の目的は、二つの部品を一方の深い位置で当接する、金型を用いた成形においても、金型や成形機の大型化を抑制することが可能な液体供給部材の製造方法を提供することである。

そのために本発明では、第１の金型と第２の金型とが開閉可能であるとともに、前記第１の金型を前記第２の金型に対して相対的にダイスライド可能な、前記第１の金型と前記第２の金型を用いて液体供給部材を成形する、液体供給部材の製造方法であって、前記第１の金型と前記第２の金型を閉じた状態で、前記液体供給部材の第１の構成部分と、前記液体供給部材の、前記第１の構成部分以外の第２の構成部分と、を射出成形によって異なる位置で成形する第１成形工程と、成形された前記第２の構成部分を、前記ダイスライドの方向および前記開閉の方向のそれぞれに交差する方向にスライドさせる退避工程と、前記第１の金型を前記第２の金型に対して相対的にダイスライドするとともに、前記成形された前記第２の構成部分を成形された前記第１の構成部分に当接させる当接工程と、前記第１の金型と前記第２の金型を閉じた状態で、前記第１の構成部分と前記第２の構成部分とを射出成形によって接合する第２成形工程と、を有したことを特徴とする。

以上の構成によれば、液体供給部材の製造方法において、二つの部品を一方の深い位置で当接する、金型を用いた成形においても、金型や成形機の大型化を抑制することが可能となる。

（ａ）および（ｂ）は、本発明の液体吐出装置の一実施形態に係るインクジェット記録装置で用いられる記録ヘッドを示す斜視図である。 図１に示す液体供給部材の詳細な構成を示す分解斜視図である。 図１に示す液体供給部材における液室を構成する部材を示す分解斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１に示す液体供給部材内部の液室の構造を示すそれぞれ断面図および拡大図である。 本発明の一実施形態に係る金型を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る金型における液体供給部材および液室蓋部材Ｈ１２１それぞれの成形位置と形状駒を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る金型の動作を説明する図である。 （ａ）〜（ｃ）は、同じく本発明の一実施形態に係る金型の動作を説明する図である。 （ａ）および（ｂ）は、２部品相互の当接部の密閉のための成形材料の射出用バルブゲートの配置位置を示す模式的断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る液体供給部材を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、金型を用いた二つの部品の成形において、二つの部品が互いに浅い位置および深い位置で当接する場合を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の液体吐出装置の一実施形態に係るインクジェット記録装置で用いられる記録ヘッドを示す斜視図であり、それぞれ記録ヘッドを別の角度から見た図である。これら図において、記録ヘッドＨ００１は、図中上方に、液体としてのインクを貯蔵する容器（不図示）から供給される液体を、液導入口Ｈ０１０に接続するチューブ等（不図示）を介して導入するサブタンクＨ０３０を備えている。また、図中下方に向く面に、液体を記録媒体に向けて吐出するための記録素子部Ｈ０２０を備える。さらに、記録ヘッドＨ００１は、サブタンクＨ０３０と記録素子部Ｈ０２０を接続して、液体の供給経路を形成する液体供給部材Ｈ１００を備えている。

図２は、液体供給部材Ｈ１００の詳細な構成を示す分解斜視図である。液体供給部材Ｈ１００内の液体供給経路は、サブタンクＨ０３０に接続する部分に、フィルターＨ１０１を備え、これによって液体中の異物を除去する。液体供給経路において、フィルターＨ１０１の下流側には、液体を一時的に貯留する液室（流路）Ｈ１１０を備えている。さらに、液体供給経路の下流側には、記録素子部Ｈ０２０が接続している。

図３に示すように、液室Ｈ１１０は、フィルターＨ１０１の接続部の開口および記録素子部Ｈ０２０の接続部の開口と、それらとは別の方向の面をふさぐための液室蓋部材Ｈ１２１で構成されている。

図４（ａ）および（ｂ）は、液体供給部材Ｈ１００内部の液室Ｈ１１０の構造を示すそれぞれ断面図および拡大図であり、図４（ａ）は、図１におけるＳ１−Ｓ１線断面を示している。インク等の液体は、不図示のサブタンクＨ０３０が接続するフィルターＨ１０１側から導入され、液室Ｈ１１０内に一時的に貯蔵される。この貯蔵された液体は、記録素子部Ｈ０２０における吐出動作に伴って記録素子部Ｈ０２０側へ供給される。

本実施形態は、液室Ｈ１０１を構成する液体供給部材Ｈ１００を、射出成形による樹脂モールド部品として製造する。射出成形では、図４（ａ）に示すように、フィルターＨ１０１の部分の開口と、記録素子部Ｈ０２０側の開口の位置もしくは形状が異なって、両開口の間を複雑な面の組み合わせで構成している場合、さらにもう１面に開口を設けることがある。そして、その開口は、射出成形で液室Ｈ１１０を形成したあとに、別の部材である液室蓋部材Ｈ１２１で塞ぐ。このように、射出成形によって液体供給部材Ｈ１００を成形する場合、本実施形態は、液体供給部材Ｈ１００（液室蓋部材Ｈ１２１を除いた部分）と、液室蓋部材Ｈ１２１と、の二つの部材を成形して、その後当接する。そして、液室蓋部材Ｈ１２１は、液体供給部材Ｈ１００の液室Ｈ１１０の１つの開口部に配置されるものであることから、射出成形では、液体供給部材Ｈ１００の構造物の奥深くに配置されたものとなる。

以下、本発明の一実施形態に係る、射出成形による液体供給部材Ｈ１００を製造する方法について説明する。

図５は、本発明の一実施形態に係る金型を示す斜視図である。本実施形態の金型Ｋ００１は、固定側金型Ｋ１００と、可動側金型Ｋ２００とで構成され、可動側金型Ｋ２００には、ダイスライド構成Ｋ２３０が配置されている。固定側金型Ｋ１００と可動側金型Ｋ２００とは型開きおよび型締めのために開閉可能に構成されるとともに、可動側金型Ｋ２００を固定側金型Ｋ１００に対して相対的にダイスライド可能に構成されている。金型Ｋ００１において、液体供給部材Ｈ１００を成形するための駒と、液室蓋部材Ｈ１２１を成形するための形状駒がそれぞれ固定側金型Ｋ１００または可動側金型Ｋ２００の内部に配置されている。また、図中のＫ１１０、Ｋ１１１、Ｋ１２０、Ｋ１３０、Ｋ１３１は、樹脂を射出するバルブゲートを示している。

図６（ａ）および（ｂ）は、金型における液体供給部材Ｈ１００および液室蓋部材Ｈ１２１それぞれの成形位置と形状駒を示す図である。図６（ａ）は、図５中の矢印Ａ１側からの矢視を示しており、金型内部が分かるように、固定側金型Ｋ１００は透過した状態となっている。

図６（ａ）および（ｂ）において、金型Ｋ００１には、液体供給部材Ｈ１００を成形するための第１の成形位置Ｋ２１０と、流路蓋部材Ｈ１２１を成形するための第２の成形位置Ｋ２２０と、それらを相互に当接、接合するための第３の成形位置Ｋ２２５とがある。それぞれの成形位置には、成形材料を射出するバルブゲートＫ１１０、Ｋ１１１、Ｋ１２０、Ｋ１３０、またはＫ１３１が配置されている。第１の成形位置で成形される液体供給部材Ｈ１００の形状駒は、可動側金型Ｋ２００と固定側金型Ｋ１００とで構成されている。また、第２の成形位置で成形される液室蓋部材Ｈ１２１の形状駒は、パーツ駒Ｋ２２２と、パーツスライド駒Ｋ２２１とで構成されている。図６（ｂ）は、第１の成形位置Ｋ２１０の断面を示す、図６（ａ）のＳ３−Ｓ３線断面、第２の成形位置Ｋ２２０、第三の成形位置Ｋ２２５の断面を示す、同じくＳ２−Ｓ２線断面であり、それぞれの成形位置に対応したバルブゲートの断面構成を示している。

図７（ａ）〜（ｃ）、および図８（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る金型の動作を説明する図であり、本実施形態の金型の１サイクルの動作を順番に示している。これらの図では、図示および説明を簡易にするため、固定側金型は不図示としている。

図７（ａ）に示す工程では、不図示の固定側金型と、可動側金型Ｋ２００とが、型締めされた状態で、第１の成形位置Ｋ２１０で液体供給部材Ｈ１００を、第２の成形位置Ｋ２２０で液室蓋部材Ｈ１２１を、それぞれ射出成形する（１次成形）。液体供給部材Ｈ１００の成形位置には２つの射出用のバルブゲートＫ１１０、Ｋ１１１が設けられ、液室蓋部材Ｈ１２１の成形位置には、バルブゲートＫ１２０が１つ設けられている。液体供給部材Ｈ１００の第１の構成部分である、液室蓋部材Ｈ１２１を除いた部分と、液体供給部材の、上記第１の構成部分以外の第２の構成部分である液室蓋部材Ｈ１２１、を射出成形によって異なる位置で成形する。この工程による成形後、型開きする。

次に、図７（ｂ）に示す工程では、成形された液室蓋部材Ｈ１２１をパーツスライド駒Ｋ２２１に保持した状態で、パーツスライド駒Ｋ２２１を、型開閉機構とは別に駆動機構を持つパーツスライド機構（不図示）によって、図中矢印Ａ２の方向にスライドする。すなわち、金型Ｋ１００と金型Ｋ２００の型開きの方向および後述するダイスライドの方向のそれぞれに交差（本実施形態では直交）する方向であるＡ２の方向にスライドする。これにより、成形された液室蓋Ｈ１２１を、次の工程のダイスライドの経路から退避させることができる。前述したように、液室蓋部材Ｈ１２１は、液体供給部材Ｈ１００の構造物の比較的深い箇所に配置される。これに対し、本実施形態の成形方法では、可動側金型と固定側金型との型開きの動作によって液室蓋部材Ｈ１２１を退避させるのではなく、上記矢印Ａ２方向へのスライドによって退避を行う。これにより、可動側金型と固定側金型との型開きの動作のストロークを大きくする必要がなくなる。

ここで、パーツスライド駒Ｋ２２１のスライドに伴って、成形された液室蓋部材Ｈ１２１が退避するには、液室蓋部材Ｈ１２１のパーツスライド駒Ｋ２２１側の面がパーツスライド駒Ｋ２２１によって把持される力が、液室蓋部材Ｈ１２１の反対面がパーツ駒Ｋ２２２によって把持される力より大きい必要がある。そのため、液室蓋部材Ｈ１２１のパーツスライド駒Ｋ２２１側の面には、把持力を大きくするため、複数のスリーブ状の構造Ｈ１２２（図４（ｂ））が設けられている。しかし、極端にこの把持力を大きくすると、２次成形後の離型の際にうまく離型できず、完成品が破損する危険性がある。そこで、このスリーブ状の構造物（凸部）Ｈ１２２の内側は、円錐状の凹形状Ｈ１２３（図４（ｂ））をなし、表裏の把持力と離型性を両立する、周囲面がテーパＨ１２４（図４（ｂ））をなす構造としている。このテーパＨ１２４は、使用材料、周囲の製品構造によっては把持力を調整すべく、材料などを任意に変更できるように、テーパＨ１２４を形成する金型構造を入れ子ピン構造としている。

次の図７（ｃ）に示す工程では、パーツスライド駒Ｋ２２１が退避した状態で、可動側金型Ｋ２００内に配置されているダイスライドＫ２３０を、図中矢印Ａ３の方向に移動させる（相対的にダイスライドを行う）。このとき、成形された液体供給部材Ｈ１００は、ダイスライドＫ２３０上に保持されて、液室蓋部材Ｈ１２１と当接可能な位置まで矢印Ａ３の方向に移動する。ダイスライドＫ２３０も、前述のパーツスライド機構と同様に、金型開閉機構とは別の駆動機構によって駆動される。

その後、図８（ａ）に示す工程で、パーツスライド機構の戻り動作によって、パーツスライド駒Ｋ２２１に保持された、成形された液室蓋部材Ｈ１２１を図中矢印Ａ４の方向に第３の成形位置Ｋ２２５まで移動させて、液体供給部材Ｈ１００の液室Ｈ１１０の開口部に当接させる。第３の成形位置Ｋ２２５にも、材料射出用のバルブゲートＫ１３０、Ｋ１３１が設けられている。

ここで、本実施形態の金型に配置されているバルブゲートは、総て同じもので、図の破線で示すような断面サイズもったものである。そのため、隣接して配置する場合、この円の直径以上のピッチで配置する必要がある。流路蓋部材Ｈ１２１を成形するためのバルブゲートと、第３の成形位置のバルブゲートＫ１３０、Ｋ１３１も、バルブゲートの断面円の直径以上のピッチで配置する必要があることから近接できない。そのため、本実施では、流路蓋部材Ｈ１２１の成形位置と、第３の成形位置Ｋ２２５とを別の位置としている。すなわち、パーツスライド機構は、流路蓋部材Ｋ１２１の成形を行う第２の成形位置Ｋ２２０、ダイスライドを回避するための退避位置、液体供給部材Ｈ１００と液室蓋部材Ｈ１２１との当接、接合位置、の３か所の停止位置を有している。

次に、第３の成形位置Ｋ２２５において、液体供給部材Ｈ１００の液室Ｈ１１０の開口部と、液室蓋部材Ｈ１２１とが当接した状態で型締めする。

その後、図８（ｂ）に示す工程で、液体供給部材Ｈ１００の液室Ｈ１１０の開口部と、液室蓋部材Ｈ１２１と、の当接部に対し、液体供給部材Ｈ１００、液室蓋部材Ｈ１２１と相溶性のある材料を隙間なく充填し、密閉接合する。この密閉するための材料にはフィラーが含まれる。この材料充填によって、液室Ｈ１１０において、サブタンクＨ０３０の接続するフィルターＨ１０１側開口と記録素子部Ｈ０２０側開口を除き、密閉構造の中空部分が完成する。

最後に、図８（ｃ）に示す工程で、金型Ｋ００１の型開きを行い、パーツスライド駒２２１を図中矢印Ａ５方向へ移動させるとともに、密閉中空構造が完成した液体供給部材Ｈ１００を押し出し、金型Ｋ００１から取り出す。

以上の動作を行う構造をもった金型Ｋ００１を使用することにより、固定側金型Ｋ１００と可動側金型Ｋ２００との金型開閉ストロークが大きくなることを抑制することができる。その結果、金型および成形機の大型化を防止することができ、コンパクトかつローコストのインクジェット記録ヘッドの製造が可能となる。

なお、本実施形態では、２つの部品の当接部が、図９（ａ）に示す場合と比較して、一方の部品の内側深い位置にある場合、これら２部品相互の当接部の密閉のための成形材料の射出用バルブゲートの配置位置が、２部品の当接位置から離れた位置になる。そこで、図９（ｂ）に示すように、２部品当接接合後の製品の最外形部から、２部品当接部Ｋ６５２までの間に、筒状部形状のゲートランナー形状Ｈ６３１を設け、ゲートバルブＫ１５０から成形材料を導入するようにする。このようなゲートランナー構造を設けることにより、２部品当接部の位置自由度が向上し、金型構成、レイアウトの自由度の向上、すなわち金型および成形機の大型化防止を図ることができる。

（他の実施形態）
図１０は、液体供給部材Ｈ１００と、液室蓋部材Ｈ１２１とが接合した状態に、インク等の液体を供給する供給チューブ（不図示）を接続する機能をもったサブタンクＨ１３０が組み合わされた状態のインクジェット記録ヘッドＨ００１を示している。このように、部品点数が増えた場合であっても、本発明のような金型構成を応用して、同一金型内で、一連の動作で、完成させることもできる。

Ｈ００１ 記録ヘッド
Ｈ０２０ 記録素子部
Ｈ１００ 液体供給部材
Ｈ１１０ 液室
Ｈ１２１ 液室蓋部材
Ｋ００１ 金型
Ｋ１００ 固定側金型
Ｋ２００ 可動側金型
Ｋ２２１ パーツスライド駒
Ｋ２２２ パーツ駒
Ｋ２３０ ダイスライド

Claims (10)

1. 第１の金型と第２の金型とが開閉可能であるとともに、前記第１の金型を前記第２の金型に対して相対的にダイスライド可能な、前記第１の金型と前記第２の金型を用いて液体供給部材を成形する、液体供給部材の製造方法であって、
   前記第１の金型と前記第２の金型を閉じた状態で、前記液体供給部材の第１の構成部分と、前記液体供給部材の、前記第１の構成部分以外の第２の構成部分と、を射出成形によって異なる位置で成形する第１成形工程と、
   成形された前記第２の構成部分を、前記ダイスライドの方向および前記開閉の方向のそれぞれに交差する方向にスライドさせる退避工程と、
   前記第１の金型を前記第２の金型に対して相対的にダイスライドするとともに、前記成形された前記第２の構成部分を成形された前記第１の構成部分に当接させる当接工程と、
   前記第１の金型と前記第２の金型を閉じた状態で、前記第１の構成部分と前記第２の構成部分とを射出成形によって接合する第２成形工程と、
   を有したことを特徴とする液体供給部材の製造方法。
2. 前記第２の構成部分は、前記第１の金型と前記第２の金型との前記開閉の方向において前記第１の構成部分の内側の位置で、当該第１の構成部分と接合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. 前記第２の構成部分は、前記第１の構成部分に接合されることにより、前記液体供給部材の中の中空部分を構成することを特徴とする請求項1または２に記載の液体供給部材の製造方法。
4. 前記第２成形工程における射出成形の材料は、前記第１および前記第２の構成部分と同じ材料であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
5. 前記第２成形工程における射出成形の材料には、フィラーが含まれることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
6. 前記第２の構成部分は、前記第１の構成部分に当接する面の反対面に、内側が凹形状をなす複数の凸部を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
7. 前記複数の凸部の内側の凹形状は、前記第２の構成部分の凸部が設けられる面に対して、テーパを周囲面とする円錐状であることを特徴とする請求項６に記載の液体供給部材の製造方法。
8. 前記第２の構成部分が、前記第１成形工程で射出成形される位置と、前記退避工程でスライドした先の位置と、前記第２成形工程で前記第１の構成部分と接合する位置は、それぞれ別の位置であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。
9. 前記第２成形工程では、前記第１の構成部分と前記第２の金型とで構成する筒状部を介して前記接合のための材料が充填されることを特徴とする請求項１ないし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の構成部分と前記第２の構成部分との接合により、インクを吐出する記録素子部にインクを供給するための流路を形成することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の液体供給部材の製造方法。