JP6869703B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法および液体吐出ヘッドに関し、詳しくは、金型を用いた射出成形において、２つ部品の間に溶融剤を流し込んで上記２部品を接着する技術に関するものである。

この種の技術として、特許文献１には、ダイスライドインジェクション成形によって、インクジェットプリンタのプリントヘッドに供給するインクを貯留し、また、供給量を制御するインクコントロールユニットを製造することが記載されている。具体的には、一次成形によって成形した、コントロールユニットの２つの部品をダイスライドさせて当接させ、その２つの部品の間に溶融剤を流し込み接着する二次成形を行い上記２部品が一体となった製品を製造するものである。

特開２００２−１７８５３８号公報

しかしながら、特許文献１における二次成形は、当接部の端に溶融剤を注入する注入部があるため、当接部が、注入部を一端として延在する部分が長尺なものである場合は、溶融剤が当接部全体に行き渡り難いという問題がある。その結果、例えば、溶融剤が注入経路の最終部まで到達せずに接合不良を引き起こすおそれがある。また、二次成形の溶融剤を一端の注入部から長手方向に流す場合、注入部近傍と注入経路の最終部との距離が長くなって大きな温度勾配が生じることがある。その場合には、成形収縮時の部品の反りが大きくなるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決し、二次成形によって長尺の部材を接合ずる場合に、二次成形用の溶融剤が当接部全体に行き渡るようにすることが可能な液体吐出ヘッドの製造方法およびその方法によって製造された液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記液体吐出ヘッドにおける液体の流路を構成する複数の流路部材をそれぞれ射出成形する第１の工程と、前記複数の流路部材が相互に当接するように、前記複数の流路部材を移動する第２の工程と、前記複数の流路部材を当接させ、当該複数の流路部材の間に封止材を注入、充填する第３の工程と、を有し、前記封止材を、前記複数の流路部材それぞれの長手方向における側部のゲートから前記長手方向と交差する方向に注入、充填し、前記封止材の前記注入、充填は、前記ゲートと連通する流入経路に対して行われ、前記複数の流路部材は、第１、第２および第３の流路部材を有し、前記第１の流路部材は、複数の記録素子を接合しかつ前記複数の記録素子へ液体を供給するための供給口を備えた第１の面と、該第１の面に対向し、前記第２の流路部材と接合する第２の面を有し、前記第２の流路部材は、前記第１の流路部材と接合する第１の面と、該第１の面に対向し前記第３の流路部材と接合する第２の面を有し、前記第３の流路部材は、前記第２の流路部材と接合する第１の面と、該第１の面に対向する第２の面を有し、前記第２の流路部材と前記第３の流路部材の間には、前記長手方向に延在する中空の共通流路が形成され、前記第１の流路部材と前記第２の流路部材の間には、前記共通流路と連通し、前記長手方向に直交する方向に延在しそれぞれの前記記録素子へ液体を供給する中空の個別流路が形成され、前記流入経路は、前記第１の流路部材の、前記第２の流路部材と接合する前記第２の面と、前記第２の流路部材の、前記第１の流路部材と接合する前記第１の面と、によって形成されることを特徴とする。

以上の構成によれば、液体吐出ヘッドの製造において、二次成形によって長尺の部材を接合ずる場合に、二次成形用の溶融剤が当接部近傍の全体に行き渡るようにすることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る、液体を吐出する装置、特にはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置１０００（以下、記録装置とも称す）の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す記録装置におけるインクの循環経路を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド３を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットを示す分解斜視図である。 （ａ）〜（ｆ）は、図４に示した第１〜第３流路部材の各流路部材の表面と裏面をそれぞれ示す図である。 本発明の一実施形態に係る流路部材内の各流路の接続関係を説明する図である。 図６のVII-VII線における断面を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る吐出モジュールを示す斜視図および分解斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る記録素子基板の構成を説明する図である。 図９（ａ）におけるＸ−Ｘ線の断面で記録素子基板および蓋部材を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る、隣り合う２つの吐出モジュールにおける、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る金型と金型内部に配置される流路部材２１０の部品を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る、流路部材の射出成形による製造の１サイクルを説明する模式図である。本発明に係る金型構成の１実施形態を示す斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、第１流路部材５０と第２流路部材６０を接合し、その接合部の間に封止材を注入する際の注入経路を示す図である。 図１４（ｂ）におけるXV-XV線断面を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、第２流路部材６０と第３流路部材７０を接合し、その接合部の間に封止材を注入、充填する際の流入経路を示す図である。 （ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１６（ｂ）におけるそれぞれXVIIA-XVIIA線、XVIIB-XVIIB線およびXVIIC-XVIIC線断面を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の記載は本発明の範囲を限定するものではない。一例として、本実施形態では発熱素子により気泡を発生させて液体を吐出するサーマル方式が採用されているが、ピエゾ方式およびその他の各種液体吐出方式が採用された液体吐出ヘッドにも本発明を適用することができる。また、以下に示す実施形態は、インク等の液体をタンクと液体吐出ヘッド間で循環させる形態のインクジェット記録装置（記録装置）であるが、その他の形態であっても良く、例えばインクを循環せずに、液体吐出ヘッド上流側と下流側に２つのタンクを設け、一方のタンクから他方のタンクへインク流すことで、圧力室内のインクを流動させる形態であってもよい。さらに、以下に示す実施形態は記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂ライン型ヘッドであるが、記録媒体に対してスキャンを行いながら記録を行う、所謂シリアル型の液体吐出ヘッドにも本発明を適用できる。シリアル型の液体吐出ヘッドとしては、例えばブラックインク用、およびカラーインク用記録素子基板を各１つずつ搭載する構成があげられるが、これに限らず、数個の記録素子基板を吐出口列方向に吐出口をオーバーラップさせるよう配置した、記録媒体の幅よりも短い、短尺のラインヘッドを作成し、それを記録媒体に対してスキャンさせる形態のものであっても良い。

（インクジェット記録装置）
図１は、本発明の一実施形態に係る、液体を吐出する装置、特にはインクを吐出して記録を行うインクジェット記録装置１０００（以下、記録装置とも称す）の概略構成を示す斜視図である。記録装置１０００は、記録媒体２を搬送する搬送部１、記録媒体の搬送方向と略直交して配置されるライン型の液体吐出ヘッド３とを備え、複数の記録媒体２を連続もしくは間欠に搬送しながら１パスで連続記録を行うライン型記録装置である。記録媒体２は、カット紙に限らず、連続したロール紙であってもよい。液体吐出ヘッド３は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各インクを吐出することができ、後述するように液体を液体吐出ヘッドへ供給する供給路である液体供給経路、メインタンクおよびバッファタンク（図２参照）が流体的に接続される。また、液体吐出ヘッド３には、液体吐出ヘッド３へ電力および吐出制御信号を供給する電気制御部が電気的に接続されている。吐出ヘッド３内における液体経路及び電気信号経路については後述する。

（インク循環経路）
図２は、図１に示す記録装置におけるインクの循環経路を示す模式図である。循環経路において、液体吐出ヘッド３は、第１循環ポンプ１００２、及びバッファタンク１００３等に流体的に接続している。なお、図２では、説明を簡略化するためにＣＭＹＫインクのうちの一色のインクの循環経路のみを示しているが、実際には４色分の循環経路が、液体吐出ヘッド３及び記録装置本体に設けられる。メインタンク１００６と接続される、サブタンクとしてのバッファタンク１００３はタンク内部と外部とを連通する大気連通口（不図示）を有し、インク中の気泡を外部に排出することができる。バッファタンク１００３は、補充ポンプ１００５とも接続されている。補充ポンプ１００５は、インクを吐出しての記録や吸引回復等、液体吐出ヘッドの吐出口からインクを吐出（排出）することによって液体吐出ヘッド３で液体が消費されたときに、消費された分のインクをメインタンク１００６からバッファタンク１００５へ移送する。

第１循環ポンプ１００２は、液体吐出ヘッド３の液体接続部１１１から液体を引き出してそれをバッファタンク１００３へ流す機能を有する。第１循環ポンプとしては定量的な送液能力を有する容積型ポンプが好ましい。具体的には、チューブポンプ、ギアポンプ、ダイヤフラムポンプ、シリンジポンプ等を挙げることができるが、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形態であってもよい。液体吐出ユニット３００を駆動して吐出をするときは、第１循環ポンプ１００２によって、共通回収流路２１２内をある一定量のインクが流れるようにする。この流量としては、液体吐出ヘッド３内の各記録素子基板１０間の温度差が、記録画質に影響しない程度に設定することが好ましい。もっとも、あまりに大きな流量に設定すると、液体吐出ユニット３００内の流路の圧損の影響により、各記録素子基板１０で負圧差が大きくなり過ぎて画像の濃度ムラが生じてしまうので、各記録素子基板１０間の温度差と負圧差を考慮しながら、流量を設定することが好ましい。

負圧制御ユニット２３０は、第２循環ポンプ１００４と液体吐出ユニット３００との経路の間に設けられており、記録を行う際の記録データのデューティーの差によって循環系の流量が変動した場合でも負圧制御ユニット２３０よりも下流側（即ち液体吐出ユニット３００側）の圧力を予め設定した一定圧力に維持するように機能する。負圧制御ユニット２３０を構成する２つの圧力調整機構としては、それ自身よりも下流の圧力を、所望の設定圧を中心として一定の範囲以下の変動に制御できるものであれば、どのような機構を用いてもよい。一例として、所謂「減圧レギュレーター」と同様の機構を採用することができる。減圧レギュレーターを用いた場合には、図２に示す、第２循環ポンプ１００４によって、液体供給ユニット２２０を介して負圧制御ユニット２３０の上流側を加圧するようにすることが好ましい。このようにすることにより、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、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。第２循環ポンプ１００４としては、液体吐出ヘッド３の駆動時に使用するインク循環流量の範囲において、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使用できる。具体的には、ダイヤフラムポンプ等が適用可能である。また、第２循環ポンプ１００４の代わりに、例えば負圧制御ユニット２３０に対してある一定の水頭差をもって配置された水頭タンクを適用することも可能である。

図２に示したように、負圧制御ユニット２３０は、それぞれが互いに異なる制御圧が設定された２つの圧力調整機構を備えている。２つの負圧調整機構のうち、相対的に高圧設定側（図２において「Ｈ」と記載）、相対的に低圧側（図２において「Ｌ」と記載）は、それぞれ、液体供給ユニット２２０内を経由して、液体吐出ユニット３００内の共通供給経路２１１、共通回収流路２１２に接続されている。負圧制御ユニットＨから流出されたインクは流入口３０１ａを介して、また、負圧制御ユニットＬから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。液体吐出ユニット３００には、共通供給経路２１１、共通回収流路２１２、及び各記録素子基板と連通する個別供給流路２１５（個別供給流路２１３および個別回収流路２１４）が設けられている。個別供給流路２１５は共通供給経路２１１及び共通回収流路２１２と連通しているので、第１循環ポンプ１００２で流す液体の一部は、共通供給流路２１１から記録素子基板１０の内部流路を通過して、共通回収流路２１２へと流れる（図２に示す矢印の方向）。これは、共通供給流路２１１に接続された圧力調整機構Ｈと、共通回収流路２１２に接続された圧力調整機構Ｌに圧力差が設けられ、第１循環ポンプ１００２が共通回収流路２１２のみに接続されているからである。

このようにして、液体吐出ユニット３００では、共通回収流路２１２内を通過するような液体の流れと、共通供給流路２１１から各記録素子基板１０内を通過し共通回収流路２１２に至る流れが発生する。このため、各記録素子基板１０で発生する熱を共通供給流路２１１から共通回収流路２１２への流れで記録素子基板１０の外部へ排出することが出来る。またこのような構成により、液体吐出ヘッド３による記録を行っている際に、記録を行っていない吐出口や圧力室においてもインクの流れを生じさせることが出来るので、その部位におけるインクの増粘を抑制できる。また増粘したインクやインク中の異物を共通回収流路２１２へと排出することができる。このため、本実施形態の液体吐出ヘッド３は、高速で高画質な記録が可能となる。

（液体吐出ヘッドの構成）
図３（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド３を示す斜視図である。第１の実施形態に係る液体吐出ヘッド３の構成について説明する。液体吐出ヘッド３は、１つの記録素子基板１０でＣ／Ｍ／Ｙ／Ｋの４色のインクを吐出可能な記録素子基板１０を直線上に１５個配列（インラインに配置）されるライン型の液体吐出ヘッドである。図３（ａ）に示すように、液体吐出ヘッド３には各記録素子基板１０と、フレキシブル配線基板４０および電気配線基板９０を介して電気的に接続された信号入力端子９１と電力供給端子９２を備える。信号入力端子９１及び電力供給端子９２は記録装置１０００の制御部と電気的に接続され、それぞれ、吐出駆動信号及び吐出に必要な電力を記録素子基板１０に供給する。電気配線基板９０内の電気回路によって配線を集約することで、信号出力端子９１及び電力供給端子９２の数を記録素子基板１０の数に比べて少なくできる。これにより、記録装置１０００に対して液体吐出ヘッド３を組み付ける時又は液体吐出ヘッドの交換時に取り外しが必要な電気接続部数が少なくて済む。図３（ｂ）に示すように、液体吐出ヘッド３の片側に設けられた液体接続部１１１は、記録装置１０００の液体供給系と接続される。これによりＣＭＹＫ４色のインクが記録装置１０００の供給系から液体吐出ヘッド３に供給され、また液体吐出ヘッド３内を通ったインクが記録装置１０００の供給系へ回収されるようになっている。このように各色のインクは、記録装置１０００の経路と液体吐出ヘッド３の経路を介して循環可能である。

図４は、本実施形態に係る液体吐出ヘッド３を構成する各部品またはユニットを示す分解斜視図である。筺体８０には、液体吐出ユニット３００、液体供給ユニット２２０、および電気配線基板９０が取り付けられる。液体供給ユニット２２０には、液体接続部１１１（図２、図３）が設けられるとともに、液体供給ユニット２２０の内部には、供給されるインク中の異物を取り除くため、液体接続部１１１の各開口と連通する各色別のフィルタ２２１（図２）が設けられている。液体供給ユニット２２０は、４色分のフィルタ２２１が設けられている。フィルタ２２１を通過した液体はそれぞれの色に対応して供給ユニット２２０上に配置された負圧制御ユニット２３０へ供給される。負圧制御ユニット２３０は、各色インク別の圧力調整弁からなるユニットであり、それぞれの内部に設けられる弁やバネ部材などの働きによって、液体の流量の変動に伴って生じる記録装置１０００の供給系内（液体吐出ヘッド３の上流側の供給系）の圧損変化を大幅に減衰させて、圧力制御ユニットよりも下流側（液体吐出ユニット３００側）の負圧変化をある一定範囲内で安定化させることができる。各色の負圧制御ユニット２３０内には、図２にて上述したように、各色２つの圧力調整弁が内蔵されており、それぞれ異なる制御圧力に設定され、高圧側が液体吐出ユニット３００内の共通供給流路２１１、低圧側が共通回収流路２１２と、液体供給ユニット２２０を介して連通している。

筐体８０は、液体吐出ユニット支持部８１及び電気配線基板支持部８２とを有して構成され、液体吐出ユニット３００及び電気配線基板９０を支持するとともに、液体吐出ヘッド３の剛性を確保している。電気配線基板支持部８２は電気配線基板９０を支持するためのものであって、液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めによって固定されている。液体吐出ユニット支持部８１には、ジョイントゴム１００が挿入される開口８３、８４、８５、８６が設けられている。液体供給ユニット２２０から供給される液体はジョイントゴムを介して液体吐出ユニット３００を構成する第３流路部材７０へと導かれる。

液体吐出ユニット３００は、複数の吐出モジュール２００、流路部材２１０とを有しており、液体吐出ユニット３００の記録媒体側の面にはカバー部材１３０が取り付けられる。ここで、カバー部材１３０は図４に示すように、長尺の開口１３１が設けられた額縁状の表面を持つ部材であり、開口１３１からは吐出モジュール２００に含まれる記録素子基板１０及び封止材部１１０（図９）が露出している。開口１３１の周囲の枠部は、記録待機時に液体吐出ヘッド３をキャップするキャップ部材の当接面としても機能する。このため、開口１３１の周囲に沿って接着剤、封止材、充填材等を塗布し、液体吐出ユニット３００の吐出口面上の凹凸や隙間を埋めることで、キャップ時に閉空間が形成されるようにしている。

液体吐出ユニット３００に含まれる流路部材２１０は、図４に示すように、流路部材２１０は第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０を積層したものである。流路部材２１０は、この積層によって形成される流路によって、液体供給ユニット２２０から供給された液体を各吐出モジュール２００へと分配し、また、吐出モジュール２００から環流する液体を液体供給ユニット２２０へと戻すことができる。流路部材２１０は液体吐出ユニット支持部８１にネジ止めで固定されている。この流路部材２１０の製造については、図１２以降の図を参照して後述する。

図５（ａ）〜（ｆ）は、図４に示した第１〜第３流路部材の各流路部材の表面と裏面をそれぞれ示す図である。

図５（ａ）は、第１流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される側の面を示し、図５（ｆ）は、第３流路部材７０の、液体吐出ユニット支持部８１と当接する側の面を示す。第１流路部材５０と第２流路部材６０とは、夫々の流路部材の当接面である図５（ｂ）に示す面と図５（ｃ）に示す面が対向するように接合し、第２流路部材と第３流路部材とは、夫々の流路部材の当接面である図５（ｄ）に示す面と図５（ｅ）に示す面が対向するように接合する。

第２流路部材６０と第３流路部材７０を接合することにより、夫々の流路部材に形成される共通流路溝６２と共通流路溝７１とによって、流路部材の長手方向に延在する８本の共通流路が形成される。これによりインク色毎に共通供給流路２１１と共通回収流路２１２のセットが流路部材２１０内に形成される（図７）。第３流路部材７０の連通口７２はジョイントゴム１００の各穴と連通しており、液体供給ユニット２２０と流体的に流通している。

第１流路部材５０と第２流路部材６０を接合することにより、上記８本の共通流路を、第１流路部材５０の連通口５１に連通させることができる。詳しくは、第２流路部材６０の共通流路溝６２の底面には連通口６１が複数形成されており、この連通口６１が第１流路部材５０の個別流路溝５２の一端部と連通している。そして、第１流路部材５０の個別流路溝５２の他端部には連通口５１が形成されており、連通口５１を介して、複数の吐出モジュール２００と流体的に連通する。この個別流路溝５２により流路部材の中央側へ流路を集約することが可能となる。

個別流路溝５２およびその周囲の面５３が上記交差方向に延在する部分の両端端部からは、面５３と同じ高さの底となる溝５３ａが、第１流路部材５０の両側部の端に向かって延在している。なお、この底の面５３を有する凹状の溝は、その第１流路部材５０と第２流路部材６０を接合させたときに形成されるものであり、接合前には存在していない。また、図５（ｃ）に示すように、第２流路部材６０の連通口６１を取り囲むように、上述した個別流路溝５２、面５３および溝５３ａに対応した封止材溝６３および凸部６４が形成されている。すなわち、図１５にて後述されるように、第１流路部材５０と第２流路部材６０とが接合することによって、第１流路部材５０の個別流路溝５２が第２流路部材６０の凸部６４によって密閉されて個別流路が形成されるとともに、個別流路溝５２の周囲に二次封止材封止溝６３よる二次封止材用の流路が形成される。この二次封止材用の流路は、図１２以降の図を参照して後述される、液体吐出ヘッド３の製造において用いられる。

図６は、流路部材２１０内の各流路の接続関係を説明する図であり、第１〜第３流路部材を接合して形成される流路部材２１０内の流路を第１の流路部材５０の、吐出モジュール２００が搭載される面側から一部を拡大して見た透視図である。流路部材２１０には、インク色毎に液体吐出ヘッド３の長手方向に伸びる共通供給流路２１１（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ）、及び共通回収流路２１２（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）が設けられている。各色の共通供給流路２１１には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別供給流路（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）が連通口６１を介して接続されている。また、各色の共通回収流路２１２には、個別流路溝５２によって形成される複数の個別回収流路（２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄ）が連通口６１を介して接続されている。このような流路構成により各共通供給流路２１１から個別供給流路２１３を介して、流路部材の中央部に位置する記録素子基板１０にインクを集約することが出来る。また、記録素子基板１０から個別回収流路２１４を介して、各共通回収流路２１２にインクを回収することが出来る。

図７は、図６のVII-VII線における断面を示す断面図である。この図に示すように、それぞれの個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）は連通口５１を介して、吐出モジュール２００と連通している。図７では、個別回収流路（２１４ａ、２１４ｃ）のみ図示しているが、図６に示すように、別の断面では、個別供給流路２１３と吐出モジュール２００とが連通している。各吐出モジュール２００に含まれる支持部材３０及び記録素子基板１０には、第１流路部材５０からのインクを記録素子基板１０に設けられる記録素子１５（図９）に供給するための流路、および記録素子１５に供給した液体の一部または全部を第１流路部材５０に回収（環流）するための流路が形成されている。ここで、各インク色の共通供給流路２１１は対応する色の負圧制御ユニット２３０（高圧側）と液体供給ユニット２２０を介して接続されており、また共通回収流路２１２は負圧制御ユニット２３０（低圧側）と液体供給ユニット２２０を介して接続されている。この負圧制御ユニット２３０に圧力差を設け、第１循環ポンプ１００２を共通回収流路２１２のみに接続してあるため、図６及び図７に示すように、各流路を接続した本実施形態の液体吐出ヘッド内では、各色で共通供給流路２１１から、個別供給流路２１３、記録素子基板１０、および個別回収流路２１４を経て、共通回収流路２１２へと順に流れるインク流が発生する。

（吐出モジュール）
図８（ａ）および（ｂ）は、本実施形態の吐出モジュール２００を示す斜視図および分解斜視図である。吐出モジュール２００の製造方法としては、先ず、記録素子基板１０及びフレキシブル配線基板４０を、予め液体連通口３１が設けられた支持部材３０上に接着する。その後、記録素子基板１０上の端子１６と、フレキシブル配線基板４０上の端子４１とをワイヤーボンディングによって電気接続し、その後にワイヤーボンディング部（電気接続部）を封止材１１０で覆って封止する。フレキシブル配線基板４０の記録素子基板１０と反対側の端子４２は、電気配線基板９０の接続端子９３（図４参照）と電気接続される。支持部材３０は、記録素子基板１０を支持する支持体であるとともに、記録素子基板１０と流路部材２１０とを流体的に連通させる流路部材である為、平面度が高く、また十分に高い信頼性をもって記録素子基板と接合できるものが好ましい。材質としては例えばアルミナや樹脂材料が好ましい。

（記録素子基板の構造）
図９（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の記録素子基板１０の構成を説明する図である。図９（ａ）は記録素子基板１０の吐出口１３が形成される側の面の平面図を示し、図９（ｂ）は、図９（ａ）のIXBで示した部分の拡大図を示し、図９（ｃ）は、図９（ａ）の裏面の平面図を示す。図９（ａ）に示すように、記録素子基板１０の吐出口形成部材１２に、各インク色に対応する４列の吐出口列が形成されている。なお、以後、複数の吐出口１３が配列される吐出口列が延びる方向を「吐出口列方向」と称する。

図９（ｂ）に示すように、各吐出口１３に対応した位置には液体を熱エネルギにより発泡させるための発熱素子である記録素子１５が配置されている。隔壁２２により、記録素子１５を内部に備える圧力室２３が区画されている。記録素子１５は記録素子基板１０に設けられる電気配線（不図示）によって、図９（ａ）の端子１６と電気的に接続されており、記録装置１０００の制御回路から、電気配線基板９０（図４）及びフレキシブル配線基板４０（図８）を介して入力されるパルス信号に基づいて発熱して液体を沸騰させる。この沸騰による発泡の力で液体を吐出口１３から吐出する。図９（ｂ）に示すように、各吐出口列に沿って、一方の側には液体供給路１８が、他方の側には液体回収路１９が延在している。液体供給路１８及び液体回収路１９は、記録素子基板１０に設けられた吐出口列方向に伸びた流路であり、それぞれ供給口１７ａ、回収口１７ｂを介して吐出口１３と連通している。

図９（ｃ）および図１０に示すように、記録素子基板１０の、吐出口１３が形成される面の裏面にはシート状の蓋部材２０が積層されており、蓋部材２０には、後述する液体供給路１８及び液体回収路１９に連通する開口２１が複数設けられている。本実施形態では、液体供給路１８の１つに対して２個、液体回収路１９の１つに対して１個の開口２１が蓋部材２０に設けられている。図９（ｂ）に示すように、蓋部材２０の夫々の開口２１は、図５（ａ）に示した複数の連通口５１と連通している。図１０に示すように蓋部材２０は、記録素子基板１０の基板１１に形成される液体供給路１８及び液体回収路１９の壁の一部を形成する蓋としての機能を有する。蓋部材２０は、液体に対して十分な耐食性を有している物が好ましく、また、混色防止の観点から、開口２１の開口形状および開口位置には高い精度が求められる。このため、蓋部材２０の材質として、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。このように蓋部材は開口２１により流路のピッチを変換するものであり、圧力損失を考慮すると厚みは薄いことが望ましく、フィルム状の部材で構成されることが望ましい。

図１０は、図９（ａ）におけるX-X線の断面で記録素子基板１０および蓋部材２０を示す斜視図である。記録素子基板１０は、Ｓｉによって形成される基板１１と、感光性の樹脂により形成される吐出口形成部材１２とが積層されたものであり、基板１１の裏面には蓋部材２０が接合されている。基板１１の一方の面側には記録素子１５が形成されており（図９）、その裏面側には、吐出口列に沿って延在する液体供給路１９および液体回収路１８を構成する溝が形成されている。基板１１と蓋部材２０によって形成される液体供給路１８及び液体回収路１９はそれぞれ、流路部材２１０内の共通供給流路２１１と共通回収流路２１２と接続されており、これにより、液体供給路１８と液体回収路１９との間には差圧を生じさせることができる。液体吐出ヘッド３の複数の吐出口１３から液体を吐出し記録を行っている際に、吐出動作を行っていない吐出口においては、この差圧によって、基板１１内に設けられた液体供給路１８内の液体は、供給口１７ａ、圧力室２２、回収口１７ｂを経由して液体回収路１９へ流れる（図１０の矢印Ｃで示した流れ）。この流れによって、記録を休止している吐出口１３や圧力室２２において、吐出口１３からの蒸発によって生じる増粘インクや、泡・異物などを液体回収路１９へ回収することができる。また吐出口１３や圧力室２２のインクの増粘を抑制することが出来る。液体回収路１９へ回収された液体は、蓋部材２０の開口２１及び支持部材３０の液体連通口３１（図８（ｂ）参照）を通って、流路部材２１０内の連通口５１、個別回収流路２１４、共通回収流路２１２の順に回収されて、最終的には記録装置１０００の供給経路へと回収される。

すなわち、記録装置本体から液体吐出ヘッド３へ供給される液体は下記の順に流動し、供給および回収される。液体は、まず液体供給ユニット２２０の液体接続部１１１から液体吐出ヘッド３の内部に流入し、ジョイントゴム１００、第３流路部材に設けられた連通口７２および共通流路溝７１、第２流路部材に設けられた共通流路溝６２および連通口６１、第１流路部材に設けられた個別流路溝５２および連通口５１の順に供給される。その後、支持部材３０に設けられた液体連通口３１、蓋部材に設けられた開口２１、基板１１に設けられた液体供給路１８および供給口１７ａを順に通って圧力室２３に供給される。圧力室２３に供給された液体のうち、吐出口１３から吐出されなかった液体は、基板１１に設けられた回収口１７ｂおよび液体回収路１９、蓋部材に設けられた開口２１、支持部材３０に設けられた液体連通口３１を順に流れる。その後、第１流路部材に設けられた連通口５１および個別流路溝５２、第２流路部材に設けられた連通口６１および共通流路溝６２、第３流路部材７０に設けられた共通流路溝７１および連通口７２、ジョイントゴム１００を順に流れて、液体供給ユニットに設けられた液体接続部１１１から液体吐出ヘッド３の外部へ液体が流動する。図２に示す循環経路の形態においては、液体接続部１１１から流入した液体は負圧制御ユニット２３０を経由した後にジョイントゴム１００を通り、負圧制御ユニット２３０を介して液体接続部１１１から液体吐出ヘッドの外部へ流動する。

また、図２に示したように、液体吐出ユニット３００の共通供給流路２１１の一端から流入した全ての液体が個別供給流路２１３を経由して圧力室２３に供給されるわけではなく、個別供給流路２１３に流入することなく、共通供給流路２１１の他端から液体供給ユニット２２０に流動する液体もある。このように、記録素子基板１０を経由することなく流動する経路を備えることで、本実施形態のような、比較的微細で流抵抗の大きい流路を備える記録素子基板１０を備える場合であっても、液体の循環流の逆流を抑制することができる。このようにして、本実施形態の液体吐出ヘッドでは、圧力室や吐出口近傍部の液体の増粘を抑制できるので吐出のヨレや不吐を抑制でき、結果として高画質な記録を行うことができる。

（記録素子基板間の位置関係）
図１１は、本実施形態に係る、隣り合う２つの吐出モジュールにおける、記録素子基板の隣接部を部分的に拡大して示す平面図である。図９に示したように、本実施形態の記録素子基板は、略平行四辺形の形状を有している。図１１に示すように、各記録素子基板１０における吐出口１３が配列される各吐出口列（１４ａ〜１４ｄ）は、記録媒体の搬送方向に対し一定角度傾くように配置されており、それによって記録素子基板１０同士の隣接部における吐出列は、少なくとも１つの吐出口が記録媒体の搬送方向にオーバーラップするように構成されている。図１１に示すように、Ｄ線上の２つの吐出口が互いにオーバーラップ関係にある。このような配置によって、仮に記録素子基板１０の位置が所定位置から多少ずれた場合でも、オーバーラップする吐出口の駆動制御によって、記録画像の黒スジや白抜けを目立たなくすることができる。複数の記録素子基板１０をいわゆる千鳥配置ではなく、直線上（インライン）に配置した場合においても、図１１のような構成によって液体吐出ヘッド１０の記録媒体の搬送方向の長さの増大を抑えつつ、記録素子基板１０同士のつなぎ部における黒スジや白抜け対策を行うことが出来る。なお、本実施形態では記録素子基板の主平面は平行四辺形であるが、本発明はこれに限るものではなく、例えば長方形、台形、その他形状の記録素子基板を用いた場合でも、本発明の構成を好ましく適用することができる。

以上説明した構成における液体吐出ユニットの流路部材２１０の製造について、次に説明する。

図１２（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る金型と金型内部に配置される流路部材２１０の部品を示す斜視図である。本実施形態の液体吐出ヘッドは、所謂、ダイスライドインジェクション成形法によって製造される。同図（ａ）は第１〜第３の流路部材をそれぞれ成形（一次成形）する位置、同図（ｂ）は、第１〜第３の流路部材を相互に当接させて接合するための封止材料を充填する（二次成形）位置を示している。また、図１３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態に係る、流路部材２１０の射出成形による製造の１サイクルを説明する模式図である。図１３（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、図１２に示す矢印Ｊ方向からの矢視となっている。

金型は、固定側プレート（金型）２８１、中間プレート（金型）２８２、可動側プレート（金型）２８３が閉まった状態で、１サイクルが開始となる（図１３（ａ））。最初に、この図１３（ａ）に示す位置で、第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０を、それぞれ第１の成形位置、第２の成形位置、第３の成形位置で射出成形する（一次成形）。このときの成形樹脂は、それぞれの成形位置に配置されているバルブゲート２８４ａ、２８４ｂ、２８４ｃから射出される。これにより、第１流路部材５０、第２流路部材６０、および第３流路部材７０が形成される。

次に、可動側プレート２８１、中間プレート２８２を矢印Ｋ１の方向に移動し、金型を開く（図１３（ｂ））。このとき、第１の流路部材５０は、固定側プレート２８１の固定側駒２５１によって保持された状態でそのままの位置を維持する。一方、第２の流路部材６０は、中間プレート２８２の保持スライド駒２６３によって保持された状態で移動し、また、第３の流路部材７０は、可動側プレート２８３の可動側駒２７２によって保持された状態で移動する。

次に、中間プレート２８２と可動側プレート２８３は、それぞれ第２流路部材６０、第３流路部材７０を保持した状態で、固定側プレート２８１が保持している第１流路部材５０の位置まで、それぞれ図中、矢印Ｋ２、Ｋ３の方向へ移動する（図１３（ｃ））。

次に、中間プレート２８２と可動側プレート２８３は、固定側プレート２８１に向かって、図中矢印Ｋ４の方向へ移動し、金型を閉める（図１３（ｄ））。このとき、第１、第２、第３の流路部材がそれぞれ当接し、中空の共通流路、個別流路を形成する。そして、図１４〜図１７にて後述されるように、各液体供給路の周囲に形成された封止材料充填用空間に、封止材料を充填する（二次成形）。このように、第１〜第３の流路部材を封止材料で一体化することにより、流路部材２１０を形成することができる。

図１４（ａ）および（ｂ）は、第１流路部材５０と第２流路部材６０を接合し、その接合部の間に封止材を注入、充填する際の流入経路を示す図であり、第２流路部材６０側の、流入経路を形成する溝などを示している。また、図１５は、図１４（ｂ）におけるXV-XV線断面を示す断面図である。図５（ａ）〜（ｆ）を参照して概略を上述したように、第２流路部材６０には二次成形用の封止材を注入し所定範囲に行き渡らせるための流入経路を構成する封止材溝６３が、第１流路部材５０における個別流路溝５２に対応してその周囲を囲むように形成されている。図示のように第１の流路部材５０と第２流路部材６０との当接部の近傍（当接部に隣接する領域）に二次形成用の封止材を注入することで個別流路５２を形成している。また、第１流路部材５０における個別流路溝５２に対応した領域の一部に連通口６１が設けられている。

図１４（ａ）に示すように、封止材溝６３は、第１〜第５の群の５つのグループとして形成される。そして、それぞれのグループには、図１４（ｂ）に示すように、封止材を注入するためのゲート６５およびゲート６５を介して注入された封止材をグループ内の各封止材溝６３に分配するための分岐路６３ａが設けられる。第１流路部材５０と第２流路部材６０とを接合して個別流路を形成する際、第１流路部材５０に設けられた個別流路用溝５２には、第２流路部材６０の凸部６４が対面し、これにより、個別流路用溝５２とともに個別流路を形成する。すなわち、接合前には第1流路部材５０の個別流路用溝５２の周囲は溝５２の上端と同じ位置の面を形成している。この状態に対して、接合において、第２流路部材６０の凸部６４が上記周囲の面を押し込むことにより、第１流路部材５０では、凹部の底面５３が形成される。

以上の構成により、第１流路部材５０と第２流路部材６０を接合ずると、個別流路が形成されるとともに、その周囲に封止材を注入、充填するための流入経路（図１４（ａ）および（ｂ）において、封止材溝６３で示される経路）が形成される。この流入経路は、図１４（ａ）および（ｂ）に示すように、第２流路部材６０の長手方向における側部に設けられたゲート６５から他方の側部に向かい、また、上記長手方向に交差する方向に延在するものである。その結果、ゲートから注入された二次成形用の封止材は、各個別流路溝５２の周囲の流入経路の空間を充填しつつ、対向側の側部近傍（最終充填部６６）まで到達することができる。すなわち、封止材の流入経路を、流路部材の長手方向における一方の側部から他方の側部までとすることができ、流路部材の長手方向に流入経路を延在させる場合と比較して流入経路の長さを短くできる。その結果、二次成形に必要な、封止材を充填すべき流入箇所全体に封止材を行き渡らせることが容易になる。また、封止材を充填するための流入経路における注入部近傍と注入経路の最終部との間に生じ得る温度勾配を小さくすることができる。

また、ゲートから最終充填部までを一方通行で封止材を流入させることによって、効果的にガスを逃がすことができ、充填不良をなくすことができ、高い接合信頼性を得ることが可能となる。なお、本発明を適用する上で、必ずしも最終充填部を流路部材の片側側面に集約させる必要はない。しかし、最終充填部が片側側面に集約していることで、片側側面のみを確認するだけで、容易に２次封止材料の最終充填到達有無を検査することが可能となる点で好ましい。また、本実施形態では、第１流路部材と第２流路部材を接合する封止材が流れる方向は、長手方向に対し傾斜を持っている。これにより、長手方向に対し直交する方向に封止材料を流す場合よりも、接合部の投影面積が増えることで、接合強度が向上し、より高い接合信頼性を得ることが可能となる。これに対し、流路の接合に無関係な最終充填部付近の封止材料が流れる方向は、長手方向に対し略直交する方向となっている。これによって、個別流路周囲の封止を全て完了した後、最短距離で最終充填部まで到達することとなり、封止容量の削減、成形サイクルの短縮、等の効果を得ることが可能となる。なお、ゲートの数や分岐する経路の数等は、二次成形用の封止材が全域にわたって均等に流れるようするという条件の下、個別流路形状や使用する成形機の能力等により、適宜定めることができる。

図１６（ａ）および（ｂ）は、第２流路部材６０と第３流路部材７０を接合し、その接合部の間に封止材を注入、充填する際の流入経路を示す図である。これの図は、第３流路部材７０側の、流入経路を形成する溝などを、流路部材７０の部材を一部除いた透視した状態で示しており、図１６（ａ）は、第２流路部材６０と接合する側の面（図５（ｅ））を示し、図１６（ｂ）は、液体吐出ユニット支持部８１と当接する側の面（図５（ｆ））を示している。また、図１７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１６（ｂ）におけるそれぞれXVIIA-XVIIA線、XVIIB-XVIIB線およびXVIIC-XVIIC線断面を示す断面図である。

図１６（ａ）および（ｂ）に示すように、流路部材７０の長手方向の側部に対応する箇所に配置された封止材注入ゲート７５から注入された二次成形用の封止材は分岐路７３ａによって、４つの共通供給流露２１１ａ〜２１１ｄと４つの共通回収流路２１２ａ〜２１２ｄに対応した９つの封止材溝（流入路）７３に流入、充填される。この封止材の注入、充填を時系列で説明すると、先ず、図１７（ａ）に示すように、ゲート７５から注入された封止材は、分岐路７３ａを通り、その分岐路７３ａに連通する図の上下方向に延在する封止材溝７３を下方に流れる。その後、流路部材７０の長手方向に延在する封止材溝７３（図１６（ａ））を上記長手方向に沿って流れる。そして、最終的に、図１７（ｃ）に示すように、図の上下方向に延在する封止材溝７３を上方に流れガス逃げ穴７６に至る。

以上の第２流路部材６０と第３流路部材７０との接合部に対する、接合面に沿った方向の封止材の注入、充填は、第３流路部材７０の長手方向における側部に設けられたゲート７５から他方の側部に向かい、また、上記長手方向に交差する方向に沿ったものとなる。これにより、封止材を短い距離で流入させることができる。

なお、上述の実施形態は、３つの流路部材（第１〜第３の流路部材）を同一金型内で成形し接合する例に関するものであるが、この例に限定されない。例えば、２つ以上の流路部材を同一金型内で成形、接合する場合にも適用することができる。また、インクジェット記録ヘッドの流路部材のみならず、インクジェット記録装置に搭載される長尺部材に広く適用することができる。さらに、上述の実施形態は、Ａ３幅に対応したページワイド型液体吐出ヘッドを採用しており、第１流路部材５０、第２流路部材６０、第３流路部材７０の外形は、短手約３０ｍｍ・長手約３５０ｍｍを採用しているが、さらに大きなページワイド型にも適応ができる。一方、幅が小さい側においては、Ａ４幅以上のページワイド型（短手約３０ｍｍ・長手約２６０ｍｍ以上）が好ましい。

３ 液体吐出ヘッド
１０ 記録素子基板
５０ 第１流路部材
５２ 個別流路溝
５３ 面
５３ａ 溝
６０ 第２流路部材
６１ 連通口
６２ 共通流路溝
６３ 封止材溝（流入路）
６３ａ 分岐路
６４ 凸部
６５ ゲート
６６ 最終充填部
７０ 第３流路部材
７１ 共通流路溝
７２ 連通口
７３ 封止材溝（流入路）
７３ａ 分岐路
７５ ゲート
７６ ガス逃げ穴
２１０ 流路部材
２１１ 共通供給流路
２１２ 共通回収流路
２１３ 個別供給流路
２１４ 個別回収流路
３００ 液体吐出ユニット

Claims (7)

1. 液体吐出ヘッドの製造方法であって、
   前記液体吐出ヘッドにおける液体の流路を構成する複数の流路部材をそれぞれ射出成形する第１の工程と、
   前記複数の流路部材が相互に当接するように、前記複数の流路部材を移動する第２の工程と、
   前記複数の流路部材を当接させ、当該複数の流路部材の間に封止材を注入、充填する第３の工程と、
   を有し、前記封止材を、前記複数の流路部材それぞれの長手方向における側部のゲートから前記長手方向と交差する方向に注入、充填し、
   前記封止材の前記注入、充填は、前記ゲートと連通する流入経路に対して行われ、
   前記複数の流路部材は、第１、第２および第３の流路部材を有し、
   前記第１の流路部材は、複数の記録素子を接合しかつ前記複数の記録素子へ液体を供給するための供給口を備えた第１の面と、該第１の面に対向し、前記第２の流路部材と接合する第２の面を有し、
   前記第２の流路部材は、前記第１の流路部材と接合する第１の面と、該第１の面に対向し前記第３の流路部材と接合する第２の面を有し、
   前記第３の流路部材は、前記第２の流路部材と接合する第１の面と、該第１の面に対向する第２の面を有し、
   前記第２の流路部材と前記第３の流路部材の間には、前記長手方向に延在する中空の共通流路が形成され、前記第１の流路部材と前記第２の流路部材の間には、前記共通流路と連通し、前記長手方向に直交する方向に延在しそれぞれの前記記録素子へ液体を供給する中空の個別流路が形成され、
   前記流入経路は、前記第１の流路部材の、前記第２の流路部材と接合する前記第２の面と、前記第２の流路部材の、前記第１の流路部材と接合する前記第１の面と、によって形成され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１、第２、および第３の工程は、同一の金型内で実施され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. 前記流入経路は、前記ゲートがある側部と反対側の側部近傍の最終充填部まで延在す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。
4. 前記最終充填部は、前記長手方向に対し略直交する方向に延在することを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
5. 前記流入経路は、前記長手方向に対し傾斜を持つ方向に延在することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
6. 前記流入経路は、１つの前記ゲートから複数に分岐し、さらに当該分岐した流入経路が前記長手方向と交差する方向に延在する、前記流入経路の群の複数が前記長手方向に配列したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
7. 前記第１、第２、および第３の工程は、ダイスライドインジェクション成形法で成形されることを特徴とする請求項１ないし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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