JP6768467B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット記録装置などに用いられる液体吐出ヘッドの製造方法に関する。

特許文献１には、フルライン型のインクジェット記録装置に搭載される長尺のインクジェット記録ヘッドが開示されている。特許文献１のような長尺のインクジェット記録ヘッドでは、インクを吐出するノズルが配列して成る比較的短尺のプリントチップを更にノズル配列方向に配置した吐出アセンブリが利用される。そして、この吐出アセンブリに、個々のプリントチップに共通してインクを供給するための流路部材が当接され接着されることにより、インクジェット記録ヘッドが完成される。

このような長尺の吐出アセンブリに液体を滞りなく供給する流路部材においては、コストや形状自由度などを鑑みて樹脂形成が有用され、特許文献１においても樹脂形成された流路部材が開示されている。具体的には、平板形状から成る長尺の流路形成層を複数成形し、更にこれらを積層することによって流路部材を製造しており、複数のインク色のそれぞれに対応した複雑な流路構造を、その内部に実現している。そして、このように形成された流路部材と吐出モジュールとを接着剤を用いて互いに接着することにより、インクジェット記録ヘッドを完成させている。

特開２００７−２４５４２１号公報

しかしながら、平板形状から成る長尺の流路形成層を複数積層して製造する工程においては、工程中の離型や収縮のために、どうしてもある程度のうねりや反りなどが個々の流路形成層で発生する。そしてこれらを積層および接合した際には、更にそれぞれが変形するおそれが生じる。さらに、このように変形してしまった流路部材に吐出アセンブリを接着すると、複数のプリントチップ間において接着姿勢にばらつきが生じ、吐出アセンブリと流路部材の接着性が損なわれるおそれも生じる。また、インクジェット記録ヘッドを記録装置に搭載した状態においては、記録媒体との対向距離や対向角度が吐出アセンブリ内でばらつき、記録媒体に記録される画像にも影響が現れてしまう。

本発明は上記問題点を解消するためになされたものである。よってその目的とするところは、うねりや反りの無い平板状の流路部材を樹脂成形によって製造することにより、吐出アセンブリと流路部材の接着性を確保しつつ、記録媒体に対し安定した画像を記録可能な液体吐出ヘッドを製造することである。

そのために本発明は、液体を吐出するための素子が配列された液体吐出モジュールと該液体吐出モジュールに液体を供給するための流路部材で構成される液体吐出ヘッドの製造方法であって、第１の方向に分離可能な固定側金型と中間可動金型と可動側金型とを、前記第１の方向に型締めした状態において、内部の異なる箇所に樹脂を注入することにより、前記内部の異なる箇所のそれぞれに前記流路部材を構成するための第１部材と、第２部材と、第３部材と、を成形する第１の成形工程と、前記第１の成形工程の後に、前記中間可動金型および前記可動側金型を前記第１の方向に移動して前記固定側金型、前記中間可動金型および前記可動側金型を分離し、前記中間可動金型および前記可動側金型を前記分離の方向とは異なる第２の方向に移動して、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の前記第２の方向における位置を合わせる工程と、前記位置を合わせる工程を行った後に前記固定側金型と前記中間可動金型と前記可動側金型を前記第１の方向に型締めした状態で内部に樹脂を注入することにより、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材を接合することにより前記流路部材を完成させる第２の成形工程と、を有し、前記第１の成形工程から前記第２の成形工程が完了するまで、前記第１部材、前記第２部材、および前記第３部材は、前記第１の成形工程においてそれぞれが成形された駒型に保持されていることを特徴とする。

以上の構成によれば、吐出モジュールと流路部材の接着性を確保しつつ、記録媒体に対し安定した画像を記録することが可能な液体吐出ヘッドを製造することが出来る。

インクジェット記録装置の内部構成概略図である。 インクジェット記録装置における液体循環流路を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、液体吐出ヘッドの外観斜視図である。 液体吐出ヘッドの分解斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）は、流路部材の詳細な構成を説明するための図である。 液体吐出ヘッドの透視図である。 液体吐出ヘッドの断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、吐出モジュールの斜視図および分解図である。 （ａ）〜（ｃ）は、記録素子基板の構造を説明するための図である。 記録素子基板の構造を説明するための図である。 記録素子基板の接続状態を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、本金型における流路部材の形成状態を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、流路部材の製造工程を説明するための図である。 第２の成形工程における流路部材の接合箇所を示す図である。

（インクジェット記録装置の説明）
図１は、本発明の液体吐出装置として使用可能なインクジェット記録装置１０００の内部構成概略図である。搬送部１は、記録媒体となるシートＳを一定の速度でｙ方向に搬送する。液体吐出ヘッド３は、搬送中のシートＳに対し記録データに従ってｚ方向にインクを吐出する。本実施形態の液体吐出ヘッド３は、同色のインク（同じ種類の液体）を吐出する複数のノズルが、シートＳ幅に対応する距離だけｘ方向に配列して構成されるフルライン型のインクジェット記録ヘッドである。そして、このようなノズル列が、シアン、マゼンタ、イエロー、およびブラックのインク別に、ｙ方向に並列配置されている。吐出動作に必要なデータや電力は電気配線ユニット５から供給される。なお、シートＳはカット紙であってもよいし、ロール紙であってもよい。

液体吐出ヘッド３の重力方向上方（−ｚ方向）には、不図示のチューブからインクを受容したり、そのインクを液体吐出ヘッド３に供給したりするための液体供給ユニット４が配備されている。そして、液体供給ユニット４の更に上方には、液体吐出ヘッド３に供給するインクの圧力調整を行うための負圧制御ユニット２が配備されている。負圧制御ユニット２はインク色ごとに用意され、液体吐出ヘッド３における負圧力は各インク色で独立に調整できるようになっている。なお、図１を含む全ての図面において、ｘｙｚ軸は本実施形態の液体吐出ヘッドに固定され、各部品の方向を説明するための方向軸であり、記録装置使用時や記録ヘッド製造時における重力方向などに固定されるものではない。

（循環経路の説明）
図２は、インクジェット記録装置１０００における液体循環流路を示す図である。ここでは、１色のインクについての循環流路を示しているが、実際の記録装置にはこのような循環経路が、ＣＭＹＫのインク色ごとに用意されている。バッファタンク１００３は、第１循環ポンプ１００２、第２循環ポンプ１００４と接続されており、これらポンプの作動によって図の左から右方向へインクが流れるようになっている。一方、バッファタンク１００３内のインク残量が少なくなると、補充ポンプ１００５が作動し、装置内に固定されている大容量のメインタンク１００６からインクが補充される。バッファタンク１００３には大気連通口が形成されており、流入した気泡を液体循環流路から排出できるようになっている。

第１循環ポンプ１００２は、流出接続部１１１を介して液体供給ユニット４から流出されるインクを、バッファタンク１００３に導く。第２循環ポンプ１００４は、バッファタンク１００３に貯留されたインクを、流入接続部１１２を介して、液体供給ユニット４に供給する。第２循環ポンプ１００４を配備しておくことにより、高密度な記録や液体吐出ヘッド３の回復処理のために、バッファタンク１００３のインクが急激に減少しても、液体吐出ヘッド３内の流圧を一定範囲に維持することができる。

液体供給ユニット４は、流入接続部１１２より収容したインクを、フィルタ２２１を介して異物を取り除いた後、負圧制御ユニット２に供給する。負圧制御ユニット２には、高流圧でインクを流出する負圧制御ユニットＨと、低流圧でインクを流出する負圧制御ユニットＬが並列配置されている。そして、負圧制御ユニットＨより流出されたインクは流入口３０１ａを介して、負圧制御ユニットＬより流出されたインクは流入口３０１ｂを介して、それぞれ液体吐出ヘッド３内の液体吐出ユニット３００に供給される。このような負圧制御ユニット２を配備しておくことにより、記録デューティの変化に伴って循環系の流量が変動した場合であっても、負圧制御ユニット２よりも下流に位置する液体吐出ユニット３００ではその流圧を一定範囲に保つことができる。

液体吐出ユニット３００には、負圧制御ユニットＨにより高圧力でインクが流れる共通供給流路６２１と、負圧制御ユニットＬにより低圧力でインクが流れる共通回収流路６２２が形成されている。また、液体吐出ユニット３００には、複数のノズルがｘ方向に配列されて成る記録素子基板１０が、ｘ方向に更に複数接続されている。そして、個々の記録素子基板１０には、共通供給流路６２１と接続する個別供給流路５２１と、共通回収流路６２２と接続する個別回収流路５２２が形成されている。このため、個々の記録素子基板１０には、共通供給流路６２１と共通回収流路６２２の流圧差に伴うインク流れが発生する。具体的には、高圧力を有する共通供給流路６２１より個別供給流路５２１を介してインクが流入され、更にそのインクが個別供給流路５２１を介して共通供給流路６２１へ流出される。

個々の記録素子基板１０で吐出動作が行われると、循環中のインクの一部が吐出によって消費され、残りのインクは個別回収流路５２２および共通回収流路６２２を経て、流出口３０２より液体供給ユニット４に排出される。流出口３０２より液体供給ユニット４に流出されたインクは、流出接続部１１１を介して第１循環ポンプ１００２に向けて送出される。

以上のような循環供給回路を用いた液体吐出ヘッドにおいては、記録素子基板１０の吐出動作で発生する熱が流動する液体によって奪われるので、吐出動作が連続して行われても、蓄熱に伴う吐出不良を抑えることができる。また、吐出頻度が少ないノズルの近傍に増粘インクや異物が停滞し難く、すべてのノズルの吐出状態を安定させることができる。

但し、上記効果を得るためにあまり流速を大きくしてしまうと、液体吐出ユニット３００における圧力損失によって記録素子基板１０間で圧力差が生じ、吐出状態がばらつき、濃度ムラなどが招致されるおそれがある。よって、第１循環ポンプ１００２においては、個々の記録素子基板１０間の温度差と圧力差のどちらもが印刷した画像に影響しない程度に、その排出流量が調整されていることが好ましい。第１循環ポンプ１００２の具体的な例としては、チューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ等のような定量的な送液能力を有する容積型ポンプが挙げられる。また、例えば一般的な定流量弁やリリーフ弁をポンプ出口に配して一定流量を確保することもできる。

一方、第２循環ポンプ１００４としては、駆動時に使用するインク循環流量範囲において、一定圧以上の揚程圧を有するものであればよく、ターボ型ポンプや容積型ポンプなどを用いればよい。具体的には、ダイヤフラムポンプ等が挙げられる。また第２循環ポンプの代わりに、例えば負圧調整ユニットに対しある一定の水頭差をもって配置された水頭タンクとすることもできる。

負圧制御ユニット２に備えられた２つのユニットＨおよびＬについては、所謂「減圧レギュレータ」と同様の機構を採用することができる。減圧レギュレータを用いた場合には、図２に示すように、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット４を介して負圧制御ユニット２の上流側を加圧するようにすることが好ましい。このようにするとバッファタンク１００３の液体吐出ヘッド３に対する水頭圧の影響を抑制できるので、記録装置１０００におけるバッファタンク１００３のレイアウトの自由度を広げることができる。

（液体吐出ヘッド構成の説明）
図３（ａ）および（ｂ）は、液体吐出ヘッド３の外観斜視図である。本実施形態の液体吐出ヘッド３は、シートＳの全幅をカバーするフルライン型のカラーインクジェット記録ヘッドである。ｘ方向には１５個の記録素子基板１０が配列し、個々の記録素子基板１０が、吐出データに従ってシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のインクをｚ方向に吐出する。

吐出データや吐出動作のための電力は、電気配線基板９０に設けられた信号入力端子９１および電力供給端子９２に入力され、フレキシブル配線基板４０を介して、それぞれの記録素子基板１０に供給される。本実施形態では、電気配線基板９０内の電気回路によって配線が集約されているので、信号入力端子９１および電力供給端子９２の数は、記録素子基板１０の数（１５個）よりも少なく抑えられている。すなわち、記録装置１０００に対して液体吐出ヘッド３を組み付けたり交換したりする際の、電気接続部の着脱回数を少なく抑えることが出来る。

一方、記録素子基板１０が吐出するインクは、図２で説明したように、流入接続部１１２を介して液体供給ユニット４に流入され、負圧制御ユニット２で流圧が調整された後、液体吐出ユニット３００に供給される。そして、吐出によって消費されなかったインクは、再び流出接続部１１１を介して液体吐出ヘッド３より排出される。図では、４色のインク分の流入接続部１１２および流出に用いる流出接続部１１１が示されている。流入接続部１１２および流出接続部１１１のそれぞれには、各種ポンプと連通するためのチューブが接続される。

図４は、液体吐出ヘッド３の分解斜視図である。液体吐出ヘッド３は、ヘッド剛性を担保するための筐体８０に対し、＋ｚ方向側より液体吐出ユニット３００が、−ｚ方向側より液体供給ユニット４および負圧制御ユニット２がこの順番で取り付けられて構成される。筐体８０の−ｙ方向側には電気配線基板支持部８２とともに電気配線基板９０がビス止めされる。筐体８０の＋ｚ方向側には液体吐出ユニット支持部８１を介して液体吐出ユニット３００が取り付けられる。液体吐出ユニット３００は、３層の平板形状部材から成る流路部材２１０と１５個の記録素子基板１０からなる吐出モジュール２００、およびこれらの外周を被覆するカバー部材１３０がｚ方向に積層される。

負圧制御ユニット２は、４色のインクそれぞれについて独立に用意されている。個々の負圧制御ユニット２の内部には、図２で説明した負圧制御ユニットＨと負圧制御ユニットＬが並列配置されている。これら負圧制御ユニットＨと負圧制御ユニットＬは、内部に配された弁やバネ部材などで形成される圧力調整弁によって、それぞれについて設定された範囲に流圧を調整している。このような圧力調整弁の機能により、供給系内（液体吐出ヘッド３の上流側の供給系）に液体の流量の変動に伴う圧損変化が生じても、圧力制御ユニットよりも下流にある液体吐出ユニット３００側ではその圧力が一定範囲内で安定するようになっている。

液体吐出ユニット３００の配列幅に相当する距離だけｘ方向に延在する液体供給ユニット４は、４色分の負圧制御ユニット２が共通して接続される。このため、液体供給ユニット４には、図２で示す流出接続部１１１および流入接続部１１２と、フィルタ２２１が４色それぞれについて配備されている。液体吐出ユニット３００の構成および製造方法については後に詳しく説明する。

筐体８０は、液体吐出ユニット３００の反りを高精度に矯正して、記録素子基板１０の位置精度を確保する役割を果す。このため、筐体８０は十分な剛性を有することが好ましい。好適な材質としてはＳＵＳやアルミなどの金属材料やアルミナなどのセラミックや、フィラー等を添加した樹脂が挙げられる。筐体８０の底部には、ジョイントゴム１００を挿入するための開口８３〜８６が設けられている。液体供給ユニット４と、液体吐出ユニット３００とは、ジョイントゴム１００を介して液体の流入出が行われる。

１５個の記録素子基板１０からなる吐出モジュール２００は、インクを滴として吐出する構成を備え、流路部材２１０は、液体供給ユニット４から供給された液体を個々の記録素子基板１０さらに個々のノズルに導く構成である。流路部材２１０および吐出モジュール２００については後に詳しく説明する。

カバー部材１３０は、記録素子基板１０の吐出口面を露出させるための長尺の開口１３１を有している。開口１３１周囲の枠部は、液体吐出ヘッド３の吐出口面を保護したり吸引回復処理を行ったりする際に、ゴム状のキャップ部材と当接する。液体吐出ヘッド３の製造時において、枠部の内側に接着剤、封止材、充填材を塗布した後、当該面を吐出モジュール２００と接着させることにより、キャップ部材との密着度を高め、吐出口面の保護や回復処理の効果を高めることができる。

図５（ａ）〜（ｆ）は、流路部材２１０の詳細な構成を説明するための図である。図５（ａ）および（ｂ）は第１流路部材５０の表裏面、図５（ｃ）および（ｄ）は第２流路部材６０の表裏面、図５（ｅ）および（ｆ）は第３流路部材７０の表裏面をそれぞれ示している。いずれの部材も、ほぼ同型の平板形状を有している。図５（ａ）が吐出モジュール２００と当接する側の面となり、図５（ｆ）が液体供給ユニット４と当接する側の面となる。また、図５（ｂ）に示す第１流路部材５０の面と図５（ｃ）に示す第２流路部材６０の面が当接し、図５（ｄ）に示す第２流路部材６０の面と図５（ｅ）に示す第３流路部材７０の面が当接する。

液体供給ユニット４より供給されたインクを吐出モジュール２００の個々の記録素子基板１０に導くための流路構成と、個々の記録素子基板１０で消費されなかったインクを液体供給ユニット４に戻すための流路構成が、これら流路部材によって実現されている。このような流路部材２１０は、筐体８０の底部に位置する液体吐出ユニット支持部８１にビス止め固定されており、その反りや変形が抑えられている。

第３流路部材７０において、液体供給ユニット４と当接する面（図５（ｆ））には、図２で説明した液体供給ユニット４の流入口３０１ａ、３０１ｂおよび流出口３０２に対応する位置に、複数の連通口７２が形成されている。これら連通口７２は背面側（図５（ｅ））に貫通しており、背面側にはｘ方向に延在する共通流路溝７１が形成されている。図において、８本の共通流路溝７１のうち、４本が各インク色の流入口３０１ａに連結する共通流路溝７１であり、残りの４本が各インク色の流入口３０１ｂ、流出口３０２に連結する共通流路溝７１である。このような構成のもと、流入口である連通口７２より供給されたインクは、その背面において共通流路溝７１に沿ってｘ方向に広がる。

第２流路部材６０において、第３流路部材７０の図５（ｅ）に示す面と当接する面（図５（ｄ））には、第３流路部材７０に形成された共通流路溝７１に対応する位置にｘ方向に延在する共通流路溝６２が形成されている。更に、個々の共通流路溝６２には、背面側（図５（ｃ））に貫通する連通口６１が、ｘ方向の所々に形成されている。このような構成のもと、共通流路溝７１および６２に広がるインクの一部は、第２流路部材６０の背面側（図５（ｃ））に移動する。

第１流路部材５０において、第２流路部材６０の図５（ｃ）に示す面と当接する面（図５（ｂ））には、第２流路部材６０に形成された連通口６１から、個々のインク色に対応するノズル列が形成された位置までインクを導くための個別流路溝５２が形成されている。個々の個別流路溝５２の連通口６１とは反対の端部には、背面側（図５（ａ））に貫通する連通口５１が形成されている。このような構成のもと、連通口６１より流入されたインクは、個別流路溝５２に沿って進行し、連通口５１を介して第１流路部材５０の吐出モジュール２００と当接する側の面（図５（ａ））に移動し、吐出モジュール２００にインクを供給する。一方、吐出モジュール２００にて消費されなかったインクは、上記流路と逆の流路を辿って図５（ｆ）の連通口７２に戻り、液体供給ユニット４に流出する。

第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０のそれぞれは、液体（インク）に対して十分な耐腐食性を有し、線膨張率の低い材質から構成されることが好ましい。好適に使用可能な材質としては、特に、上述したような複雑な循環経路を規定するためには、樹脂材料、特にＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）が好ましい。また、ＰＳＦ（ポリサルフォン）や変性ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）を母材としてシリカ微粒子やファイバーなどの無機フィラーを添加した複合材料なども挙げられる。

図６は、流路部材２１０を−ｚ方向（各面と垂直な方向）から観察した場合の第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０の透視図である。ここでは、図５（ｄ）および（ｅ）で示される８本の共通流路溝６２（７１）のうち、インク供給のために利用される流路溝を、各インクについて６２１ｋ、６２１ｃ、６２１ｍ、６２１ｙとして示している。また、インク回収のために利用される流路溝を、各インクについて６２２ｋ、６２２ｃ、６２２ｍ、６２２ｙとして示している。さらに、図５（ｂ）で示される個別流路溝５２のうち、インク供給のために利用される流路溝を、５２１ｋ、５２１ｃ、５２１ｍ、５２１ｙとして、インク回収のために利用される流路溝を、５２２ｋ、５２２ｃ、５２２ｍ、５２２ｙとして示している。このように、連通口７２、共通流路溝７１、６２、連通口６１、個別流路溝５２および連通口５１は、いずれも、複数色のインクごとに流入流路と流出流路が独立して用意されている。

図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。第３流路部材７０と第２流路部材６０の重ね合わせによって、インク供給のための共通供給流路６２１ｋ、６２１ｃ、６２１ｍ、６２１ｙとインク回収のための共通回収流路６２２ｋ、６２２ｃ、６２２ｍ、６２２ｙが形成されている。ブラックインク（Ｋ）を回収するための共通回収流路６２２ｋとマゼンタインク（Ｍ）を供給するための共通供給流路６２１ｍが、第１流路部材５０に形成されたインク回収のための個別回収流路５２２ｋ、個別供給流路５２１ｍとそれぞれ接続している。図７では、図２で説明した記録素子基板１０における共通供給流路６２１と共通回収流路６２２の断面も示している。ブラックインク（Ｋ）の個別回収流路５２２ｋはブラックインク（Ｋ）の共通回収流路６２２ｋに接続し、マゼンタインク（Ｍ）の個別供給流路５２１ｍはマゼンタインク（Ｍ）の共通供給流路６２１ｍに接続している。

以上説明した構成により、本実施形態の液体吐出ユニット３００では、共通供給流路６２１→個別供給流路５２１→記録素子基板１０→個別回収流路５２２→共通回収流路６２２の順にインクが流れ、図２で説明したインク循環を滞りなく維持することができる。なお、図６及び７で示したブラック、シアン、マゼンタ、イエローのｙ方向における流路溝の配列順序は一例であり、他の順序とすることもできる。

図８（ａ）および（ｂ）は、吐出モジュール２００の斜視図および分解図である。吐出モジュール２００は、支持部材３０上に記録素子基板１０を接着し、更に記録素子基板１０上の端子１６とフレキシブル配線基板４０の端子４１をワイヤーボンディングによって電気接続し、そのワイヤーボンディング部を封止材１１０によって封止する。フレキシブル配線基板４０において、記録素子基板１０との接続部とは反対の位置にある端子４２は、電気配線基板９０の接続端子９３と電気接続される（図３、図４参照）。支持部材３０には、図２で説明した共通供給流路６２１や共通回収流路６２２と接続するための液体連通口３１が、第１流路部材５０の連通口５１と対応する位置に形成されている。支持部材３０は、記録素子基板１０の支持体であると同時に、記録素子基板１０と流路部材２１０との間に位置する１つの流路部材でもある。このため、平面度が高く、十分に高い信頼性をもって記録素子基板１０と接合できるものが好ましい。好適に使用可能な材質としては例えばアルミナや樹脂材料が挙げられる。

図９（ａ）〜（ｃ）および図１０は、記録素子基板１０の構造を説明するための図である。図９（ａ）は記録素子基板１０の上面図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す領域ＩＸＢの拡大図、図９（ｃ）は記録素子基板１０の背面図である。また、図１０は、図９（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。図１０に示すように、記録素子基板１０は、主に吐出口形成部材１２と、基板１１と、蓋部材２０がｚ方向に積層されて構成されている。

図９（ａ）の上面図に示すように、１つの吐出口形成部材１２（記録素子基板１０）には、同色のインクを吐出する吐出口１３がｘ方向に配列して成る吐出口列が、インク色分だけｙ方向に並列配置している。また、その端部にはフレキシブル配線基板４０と接合するための端子１６が形成されている。本実施形態の記録素子基板１０は平行四辺形を呈しており、ｘ方向に１５枚配列することにより吐出モジュール２００が形成される。

図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す領域ＩＸＢの拡大図である。本実施形態の液体吐出ヘッドにおいて、１つの記録素子（ノズル）は、電気熱変換素子１５、圧力室２３、および吐出口１３によって構成される。圧力室２３はｘ方向に並ぶ２つの隔壁２２によって形成される。圧力室２３は、内部に液体を吐出するために利用されるエネルギを発生する素子（ここでは電気熱変換素子１５）を備える。電気熱変換素子１５は端子１６と電気的に接続されており、電気配線基板９０及びフレキシブル配線基板４０を介して、装置本体の制御回路に駆動制御される。このような構成のもと、吐出データに従って電気熱変換素子１５に電圧パルスが印加されると、圧力室２３に供給されたインク中に膜沸騰が生じ、その泡の成長エネルギによって、電気熱変換素子１５と対向する位置にある吐出口１３からインクが吐出される。

一方、吐出口列のｙ方向両側には、共通供給流路６２１と接続し圧力室２３にインクを供給するための液体供給路１８と、共通回収流路６２２と接続し圧力室２３からのインクを回収するための液体回収路１９が、ｘ方向に延在している。また、図１０の断面図にも示すように、液体供給路１８および液体回収路１９のそれぞれには、圧力室２３と個別に連通する供給口１７ａと回収口１７ｂが形成されている。圧力室２３の内部の液体は、供給口１７ａや回収口１７ｂを用いて、圧力室２３の外部との間で循環することができる。

更に、図９（ｃ）にも示すように、第１流路部材５０と接する側に配された蓋部材２０には、第１流路部材５０の連通口５１に対応する位置に複数の開口２１が形成されており、記録素子基板１０内の液体供給路１８及び液体回収路１９のそれぞれに連通している。このような蓋部材２０においては、液体（インク）に対する十分な耐食性と、混色防止の観点から複数の開口２１の高いレイアウト精度が求められる。よって例えば、感光性樹脂材料やシリコン板を用い、フォトリソプロセスによって開口２１を設けることが好ましい。

以上の構成により、液体吐出モジュール２００においては、開口２１→液体供給路１８→供給口１７ａ→圧力室２３→回収口１７ｂ→液体回収路１９→開口２１の順にインクが流れる。そして、圧力室２３の流動時に電気熱変換素子１５が駆動された場合に、その一部が吐出口１３より吐出される。この際、圧力室２３のインクは吐出頻度によらず安定して流動しているので、増粘インク、泡、異物などが混在しても、これらは特定の位置に滞留せず、液体回収路１９へ導出（排出）される。

図１１は、記録素子基板１０の接続状態を示す図である。図９（ａ）でも説明したように、本実施形態の記録素子基板１０は平行四辺形を呈している。そして、この記録素子基板１０の複数を、互いの側辺を当接させながらｘ方向に連続配置することにより、４色のインクに対応する４列の吐出口列１４が形成される。この際、２つの記録素子基板１０の接続箇所において、一方の記録素子基板１０の最端部に位置する少なくとも１つの吐出口１３と、もう一方の記録素子基板１０の最端部に位置する吐出口１３が、ｘ方向の同じ位置にレイアウトされるようになっている。言い換えると、そのようにレイアウトされるように、平行四辺形の傾き角度が設計されている。図では、Ｄ線上の２つの吐出口１３が、ｘ方向の同じ位置にレイアウトされている。

このような構成によれば、液体吐出ヘッド製造時に２つの記録素子基板１０が多少ずれて接続されてしまっても、接続部に相当する位置の画像は、オーバーラップ領域に含まれる複数の吐出口の恊働によって印刷することができる。よって、紙面上にされた画像においては、上記ずれに伴う黒スジや白抜けを目立たなくすることができる。なお、以上では記録素子基板１０の主平面を平行四辺形としたが、本発明はこれに限るものではない。例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板を用いることもできる。

（流路部材の成形工程）
図１２（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の流路部材２１０における第１〜第３の流路部材（５０、６０、７０）の金型内部における形成位置およびこれらを接合する位置を説明するための図である。これら３つの部材は、本金型Ｋ００１の内部で個別に成形され、同じく本金型Ｋ００１の内部で互いに接合される。以下、個別に成形される工程を第１の成形工程、互いに接合される工程を第２の成形工程と称する。

本実施形態の本金型Ｋ００１は、ｘｙ平面を有し互いにｚ方向に分離可能であってｙ方向にスライド可能な、固定側金型Ｋ１００と、中間可動金型Ｋ２００と、可動側金型Ｋ３００、の３つの金型によって構成される。固定側金型Ｋ１００には、金型内部の所定の位置に液体樹脂を注入するためのバルブゲートが配設されている。

第１の成形工程では、１２（ａ）に示すバルブゲート２８４ａ〜２８４ｃから液体樹脂を注入することにより、第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０を、本金型Ｋ００１内のｙ方向に分離した位置に成形する。第２の成形工程においては、図１２（ｂ）に示すバルブゲート２８５から液体樹脂を注入することにより、第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０を接合する。

図１３（ａ）〜（ｄ）は、流路部材２１０の製造工程を詳しく説明するための本金型Ｋ００１の断面図である。固定側金型Ｋ１００、中間可動金型Ｋ２００、および可動側金型Ｋ３００は、互いのｘｙ平面を対向させた状態で図の順番にｚ方向に配置されている。中間可動金型Ｋ２００と可動側金型Ｋ３００は、固定側金型Ｋ１００に対しｚ方向に移動可能であり、その結果として、これら３つの金型がｚ方向に結合したり分離したりできるようになっている。

図１３（ａ）は、第１の成形工程における上記３つの金型の状態を示している。第１の成形工程において、３つの金型は互いにｚ方向に結合し型締めされ、その状態でバルブゲート２８４ａ〜２８４ｃより液体樹脂が流入される。図において、本金型Ｋ００１の略中央には、固定側金型Ｋ１００に付随する駒型片Ｋ１０１と可動側金型Ｋ３００に付随する駒型片Ｋ３０１によって第１流路部材５０のための駒型が形成されている。そして、当該駒型の内部にバルブゲート２８４ａより液体樹脂を注入することにより、この位置に第１流路部材５０が成形される。

第１流路部材５０の＋ｙ方向の位置には、固定側金型Ｋ１００に付随する駒型片Ｋ１０２と中間可動金型Ｋ２００に付随する駒型片Ｋ２０１と可動側金型Ｋ３００に付随する駒型片Ｋ３０２によって第２流路部材５０ための駒型が形成されている。そして、当該駒型の内部にバルブゲート２８４ｂより液体樹脂を注入することにより、この位置に第２流路部材６０が成形される。さらに、第１流路部材５０の−ｙ方向の位置には、固定側金型Ｋ１００に付随する駒型片Ｋ１０３と可動側金型Ｋ３００に付随する駒型片Ｋ３０３によって第３流路部材７０ための駒型が形成されている。そして、当該駒型の内部にバルブゲート２８４ｃより液体樹脂を注入することにより、第３流路部材７０が成形される。

上記第１の成形工程が完了すると、中間可動金型Ｋ２００および可動側金型Ｋ３００は−ｚ方向に移動し、固定側金型Ｋ１００、中間可動金型Ｋ２００および可動側金型Ｋ３００は、互いにｚ方向に分離する。図１３（ｂ）は、上記分離が行われた後の状態を示している。この段階において、第１流路部材５０は固定側金型Ｋ１００の駒型片Ｋ１０１に、第２流路部材６０は中間可動金型Ｋ２００の駒型片Ｋ２０１に、第３流路部材５０は可動側金型Ｋ３００の駒型片Ｋ３０３に、それぞれ保持された状態になっている。

上記離間工程が完了すると、中間可動金型Ｋ２００は−ｙ方向に、可動側金型Ｋ３００は＋ｙ方向に移動し、第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０のｙ方向における位置合わせを行う。図１３（ｃ）はこのような位置合わせが完了した状態を示している。第１の成形工程で成形された第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０がｙ方向の同じ位置にレイアウトされている。

上記位置合わせが完了すると、中間可動金型Ｋ２００および可動側金型Ｋ３００は＋ｚ方向に移動し、固定側金型Ｋ１００、中間可動金型Ｋ２００および可動側金型Ｋ３００は再び型締めされる。図１３（ｄ）は、上記型締めが完了し第２の成形工程を実行する状態を示している。この型締めにより、第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０は互いにｚ方向に当接し、当接箇所の一部にはこれら流路部材を互いに接合するため樹脂流路が形成される。そして、この樹脂流路にバルブゲート２８５より液体樹脂を注入することにより、第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０は互いに接合され、本実施形態の流路部材２１０が完成する。

図１４は、第２の成形工程における上記樹脂流路の位置すなわち、第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０の接合箇所２９１を示す図である。第１流路部材５０と第２流路部材６０は、個別供給流路と個別回収流路の周囲（一部不図示）で結合され、これら流路経路を確実なものとしている。また、第２流路部材６０と第３流路部材７０は、個々の共通供給流路と共通回収流路の周囲で結合され、これら共通経路を確実なものとしている。

以上説明した工程によって、流路部材２１０が完成すると、第１流路部材５０の接合面５３には、接着剤を介して複数の吐出モジュール２００が接着され、更にこれら全体を囲うようにカバー部材１３０が接着され、本実施形態の液体吐出ユニット３００が完成する。

一般に、熱可逆性の樹脂を用いた樹脂成形の場合、成形した樹脂を本金型から取り外して冷却する段階において、樹脂の収縮に伴う反りやうねりがある程度発生する。そして、このような反りやうねりが生じた複数の部品を接合する場合には、完成品全体がさらに変形してしまうおそれが生じる。しかしながら、本実施形態のように、個々の流路部材を成形する第１成形工程からこれらを接合する第２成形工程が完了するまで、個々の流路部材を本金型の内部で夫々の流路部材を成形した駒によって保持する構成であれば、上記変形を抑制することが出来る。特に、吐出モジュール２００との接着箇所となる第１流路部材５０の接合面５３については、第２成形工程が完了するまで固定側金型Ｋ１００の駒型片Ｋ１０１に保持されており、取り出し後の空気冷却などによる変形が十分に抑えられている。結果、吐出モジュール２００との接着も確実なものとなり、信頼性の高い流路部材２１０を実現し、記録媒体に対する記録精度を向上させることが出来る。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態では１次成形で成形した３つの部品を、ｙ方向の同じ位置に合わせて一括接合する形態としたが、これら３部品は段階的に接合させることも出来る。例えば、第１の成形工程の後、まず第３流路部材７０と第２流路部材６０の位置合わせを行ってこれらを接合し、その後更に第３流路部材７０と第２流路部材６０の接合品を第１流路部材５０に対して位置あわせし、これらを接合しても良い。このような形態であっても、第１流路部材５０、第２流路部材６０および第３流路部材７０が、これら全ての接合が完了するまで本金型Ｋ００１に保持されており、反りやうねりに伴う変形を抑えるという本発明の効果を得ることは出来る。

また、以上では、電気熱変換素子を用いたサーマル方式のインクジェット記録ヘッドを例に説明したが、液体の吐出方式はこれに限定されるものではない。ピエゾ方式など他の方式を採用することもできる。更に、以上では図２を用いて、液体循環流路を備えるフルライン型のインクジェット記録装置を例に説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものでもない。例えば、液体吐出ヘッドの上流側に配されたインクタンクから下流側に配されたインクタンクにインクを流動させる形態としても良く、必ずしも液体を循環させる必要は無い。更に言えば、記録データに従って液体吐出ヘッドから吐出する分のインクのみがインクタンクから供給される形態であっても良いし、必ずしもフルライン型の液体吐出ヘッドで無くても構わない。例えばシリアル型の液体吐出ヘッドであっても、比較的長尺なヘッドの場合には、これに液体を供給する流路部材においては平坦性や記録素子基板との接着性が重視され、本発明の製造方法は有効となる。

いずれにせよ、液体吐出モジュールに対し液体を直接供給する流路部材であって、当該流路部材を、樹脂成形によって成形された複数の平板状の流路構成を積層させて製造する構成であれば、本発明を有効に機能させることができる。

３ 液体吐出ヘッド
５０ 第１流路部材
６０ 第２流路部材
７０ 第３流路部材
２００ 吐出モジュール
２１０ 流路部材
３００ 液体吐出ユニット
Ｋ１００ 固定側金型
Ｋ２００ 中間可動金型
Ｋ３００ 可動側金型

Claims (7)

1. 液体を吐出するための素子が配列された液体吐出モジュールと該液体吐出モジュールに液体を供給するための流路部材で構成される液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   第１の方向に分離可能な固定側金型と中間可動金型と可動側金型とを、前記第１の方向に型締めした状態において、内部の異なる箇所に樹脂を注入することにより、前記内部の異なる箇所のそれぞれに前記流路部材を構成するための第１部材と、第２部材と、第３部材と、を成形する第１の成形工程と、
   前記第１の成形工程の後に、前記中間可動金型および前記可動側金型を前記第１の方向に移動して前記固定側金型、前記中間可動金型および前記可動側金型を分離し、前記中間可動金型および前記可動側金型を前記分離の方向とは異なる第２の方向に移動して、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材の前記第２の方向における位置を合わせる工程と、
   前記位置を合わせる工程を行った後に前記固定側金型と前記中間可動金型と前記可動側金型を前記第１の方向に型締めした状態で内部に樹脂を注入することにより、前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材を接合することにより前記流路部材を完成させる第２の成形工程と、
   を有し、
   前記第１の成形工程から前記第２の成形工程が完了するまで、前記第１部材、前記第２部材、および前記第３部材は、前記第１の成形工程においてそれぞれが成形された駒型に保持されてい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２の成形工程の後に、前記第１部材に設けられた接合面を前記液体吐出モジュールの支持部材と接着することによって前記流路部材と前記液体吐出モジュールとを結合する工程を更に有し、
   前記接合面は、前記第１の成形工程から前記第２の成形工程が完了するまで、前記固定側金型に付随する駒型に保持さ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. 前記流路部材は複数の前記液体吐出モジュールに共通して液体を供給することを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
4. 前記第１部材、前記第２部材および前記第３部材は前記第１の方向と垂直な平板形状を有しており、前記第１の方向に積層され接合されることによって前記流路部材を構成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記液体吐出ヘッドは、前記素子が前記第２の方向に配列されているフルライン型のインクジェット記録ヘッドであり、前記第２部材および前記第３部材には前記配列の方向に延在する流路溝が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記液体吐出ヘッドは、複数色のインクを吐出することが可能なカラーインクジェット記録ヘッドであり、前記流路部材には前記複数色のインクのそれぞれについての流路が形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記流路部材には、前記液体吐出モジュールに供給されるインクのための流路と前記液体吐出モジュールから回収されるインクのための流路とが形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。

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