JP7414495B2 - 液体吐出ヘッドの製造方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、ページワイド型の液体吐出ヘッドを構成する部材のうち、複数の吐出モジュールに液体を供給するための流路構成部材を製造する方法が記載されている。この方法では、まず、樹脂の射出成形により、流路構成部材を構成する3つの部材を金型内の異なる位置で個別に成形する(一次成形)。そして、型開き後、金型をスライドさせて3つの部材の位置合わせを行い、再び型締めしてこれらを当接させ、この当接部に溶融樹脂を注入することで3つの部材を接合する(二次成形)。このような方法を用いることで、内部に液体流路などの複雑な中空構造を有する流路構成部材を高精度に製造することが可能になる。
そこで、本発明の目的は、金型の大型化や複雑化を招くことなく、樹脂成形品である流路構成部材を高い信頼性で製造することができる液体吐出ヘッドの製造方法を提供することである。
液体吐出ヘッド3は、記録媒体の幅に対応する長さを有するライン型(ページワイド型)の液体吐出ヘッドであり、その長手方向に直線状(インライン)に配列された15個の記録素子基板10を有している。各記録素子基板10は、フレキシブル配線基板40と共に吐出モジュール200を構成し、シアン(C)/マゼンタ(M)/イエロー(Y)/ブラック(K)の4色のインクを吐出可能である。液体吐出ヘッド3は、液体供給ユニット220の液体接続部111を介して、液体吐出装置(図示せず)の液体供給系に接続される。これにより、CMYKの4色のインクは、液体吐出装置の液体供給系から液体吐出ヘッド3に供給され、液体吐出ヘッド3内を通り、液体吐出装置の液体供給系に回収される。このように、各色のインクは、液体吐出装置と液体吐出ヘッド3との間で循環可能である。
第1、第2、および第3の流路部材50,60,70は、液体(インク)に対して十分な耐腐食性を有し、線膨張率の低い材料からなることが好ましい。そのような材料としては、樹脂材料を母材としてシリカ微粒子やファイバー等の無機フィラーを添加した複合材料を好適に用いることができる。母材として用いられる樹脂材料としては、例えば、LCP(液晶ポリマー)、PPS(ポリフェニルサルファイド)、PSF(ポリサルフォン)、変性PPE(ポリフェニレンエーテル)などが挙げられる。また、第1、第2、および第3の流路部材50,60,70の寸法は、一例として、短手方向の長さが約30mmであり、長手方向の長さが、ページワイド型の液体吐出ヘッドの用紙幅に応じて、約260mm(A4幅)から約約350mm(A3幅)である。
A4の用紙幅に対応する
第3の流路部材70には、液体供給ユニット220と流体的に流通する連通口72が形成されている。第2の流路部材60の共通流路溝62の底面には複数の連通口61が形成され、各連通口61は第1の流路部材50の個別流路溝52の一端部と連通している。第1の流路部材50の個別流路溝52の他端部には連通口51が形成され、連通口51は吐出モジュール200と流体的に連通している。この個別流路溝52により、流路構成部材210の短手方向の中央部付近に流路を集約することが可能になる。
流路構成部材210には、上述したように、インクの色ごとに液体吐出ヘッド3の長手方向に延びる共通供給流路211(211a,211b,211c,211d)と共通回収流路212(212a,212b,212c,212d)が設けられている。各色の共通供給流路211は、連通口61を介して、共通供給流路211と交差する方向に延びる複数の個別供給流路213(213a,213b,213c,213d)に接続されている。また、各色の共通回収流路212は、連通口61を介して、共通回収流路212と交差する方向に延びる複数の個別回収流路214(214a,214b,214c,214d)に接続されている。さらに、個別供給流路213および個別回収流路214はそれぞれ、連通口51を介して吐出モジュール200と流体的に連通している。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、流路構成部材210の中央部付近に位置する記録素子基板10にインクを集約的に供給することができる。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できる。
また、吐出モジュール200に含まれる支持部材30および記録素子基板10には、第1の流路部材50から記録素子基板10に設けられた記録素子(図示せず)にインクを供給するための流路が形成されている。さらに、支持部材30および記録素子基板10には、記録素子に供給されたインクの一部または全部を第1の流路部材50に回収(環流)するための流路も形成されている。こうして、本実施形態の液体吐出ヘッド3内では、インクの色ごとに、共通供給流路211、個別供給流路213、記録素子基板10、個別回収流路214、共通回収流路212へと順に流れるインクの流れが発生する。
本実施形態の流路構成部材210は、概略すると、固定型282(図5から図7参照)と可動型283とからなる金型を用いて、3つの工程により製造される。一次成形工程(第1の工程)では、図4(a)に示すように、金型の内部にバルブゲート284a~284cから溶融樹脂を射出して、第1、第2、および第3の流路部材50,60,70を個別に成形する。二次成形工程(第2の工程)では、図4(b)に示すように、第1の流路部材50と第2の流路部材60を当接させ、その当接部にバルブゲート285から二次成形用の封止樹脂(第1の封止樹脂)を注入して両部材50,60を接合する。三次成形工程(第3の工程)では、図4(c)に示すように、第2の流路部材60と第3の流路部材70を当接させ、その当接部にバルブゲート286から三次成形用の封止樹脂(第2の封止樹脂)を注入して両部材60,70を接合する。
こうして一次成形工程が完了すると、図5(b)に示すように、可動型283が矢印K1の方向に移動し、金型280が型開きされる。このとき、第1の流路部材50は、可動型283に設けられたスライド駒287に保持され、第2および第3の流路部材60,70は、固定型282に設けられた駒288(図9(b)参照)および駒289(図11(c)参照)にそれぞれ保持される。そして、可動型283は、図5(c)に示すように、第1の流路部材50を保持した状態で、第1の流路部材50が第2の流路部材60に対向する位置まで、矢印K2の方向にスライドする。
こうして二次成形工程が完了すると、図6(b)に示すように、再び可動型283が矢印K1の方向に移動し、金型280が型開きされる。このとき、第2の流路部材60は、一体化された第1の流路部材50と共に可動型283に保持される。そして、可動型283は、図6(c)に示すように、第1の流路部材50を介して第2の流路部材60を保持した状態で、第2の流路部材60が固定型282に保持された第3の流路部材70に対向する位置まで、矢印K2の方向にスライドする。
こうして三次成形工程が完了すると、図7(b)に示すように、再び可動型283が矢印K1の方向に移動し、金型280が型開きされる。このとき、一体化された流路構成部材210は、可動型283に保持された状態で矢印K1の方向に移動する。その後、可動型283のスライド駒287が矢印K5の方向にスライドして第1の流路部材50の保持が解除され、流路構成部材210は、矢印K6の方向に引き出され可動型283から取り出される。
これに対し、本実施形態では、図5(a)から図7(a)に示すように、一次成形工程から三次成形工程までの間、第1の流路部材50は、吐出モジュール200が接合される接合面53が可動型283に当接した状態で保持される。これにより、金型280内での第1の流路部材50の冷却時間を長くすることができ、反りやうねりなどの変形を抑制して平坦な接合面53を得ることができる。また、第1の流路部材50がスライド駒287によって確実に保持されている点や、バルブゲートなどの熱源がないために可動型283の温度制御が容易な点も、成形工程中の接合面53の変形を抑制するためには有利である。こうして、本実施形態では、流路構成部材210と吐出モジュール200との高い接着信頼性と複数の吐出モジュール200の相対位置精度の確保を両立することができる。
二次成形樹脂を注入するためのバブルゲート285は、第2の流路部材60の長手方向に沿って5つ設けられており、第2の流路部材60には、各バルブゲート285から連通する封止溝63が形成されている。封止溝63は、第1の流路部材50と共に、二次成形樹脂が充填される封止通路を構成する。なお、本実施形態では、すべてのバルブゲート285は、第2の流路部材60の短手方向の一方の端部に設けられ、二次成形樹脂が封止通路から流出する最終充填部666は、第2の流路部材60の短手方向の他方の端部に設けられている。これにより、バルブゲート285から最終充填部66まで二次成形樹脂が一方通行で流れるため、二次成形樹脂内のガスを効果的に逃がすことができ、充填不良の発生を抑制することで高い接合信頼性を得ることができる。さらに、最終充填部66が他方の端部に集約的に設けられていることで、その端部を確認するだけで、二次成形樹脂の最終的な充填の有無を容易に検査することができる。また、二次成形樹脂が流れる方向(封止溝63が延びる方向)は、第2の流路部材60の短手方向に対して傾斜しているため、短手方向に平行な場合に比べて、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できる。これに対し、最終充填部66が延びる方向は、第2の流路部材60の短手方向にほぼ平行であるが、最終充填部66の付近は流路構成部材50,60の接合に無関係である。このため、二次成形樹脂は、個別流路213,214の周囲の封止を全て完了した後、最短距離で最終充填部66まで到達することになり、樹脂容量の削減や成形サイクルの短縮などの効果を得ることができる。
なお、バルブゲート285の数や封止溝63の配置は、二次成形樹脂が流路部材50,60の当接部全体にわたって均等に流れる限り、図示した例に限定されず、個別流路213,214の形状や使用する成形機の性能などに応じて適宜設定可能である。
三次成形樹脂が充填される封止通路は、例えば、第3の流路部材70の長手方向の端部および中央部では、ガス逃げ穴76として終端するが、第3の流路部材70を保持する固定型282の駒部材には、ガス逃げ穴76に連通するガスベントが形成されている。これにより、封止通路を外部に連通させることができ、三次成形樹脂内にガスを残留させることなく三次成形樹脂を封止通路に充填することが可能になる。
50 第1の流路部材
60 第2の流路部材
70 第3の流路部材
210 流路構成部材
282,283 金型
Claims (16)
- 固定型と可動型とからなる金型を用いて、液体を吐出する複数の吐出モジュールに液体を供給するための流路構成部材を製造する工程を含む、液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記流路構成部材を製造する工程が、
前記金型を型締めし、前記金型の内部に樹脂を射出することで、前記金型内の異なる位置に、前記流路構成部材を構成する第1、第2、および第3の部材を個別に成形する第1の工程と、
前記第1の工程の後、前記金型を型開きし、前記可動型に保持された前記第1の部材と前記固定型に保持された前記第2の部材が対向するまで前記可動型をスライドさせた後、前記金型を型締めして前記両部材を当接させ、該当接部に前記固定型に設けられた第1のゲートから第1の封止樹脂を注入して前記両部材を接合する第2の工程と、
前記第2の工程の後、前記金型を型開きし、前記可動型に保持された前記第2の部材と前記固定型に保持された前記第3の部材が対向するまで前記可動型をスライドさせた後、前記金型を型締めして前記両部材を当接させ、該当接部に前記固定型の前記第1のゲートとは異なる位置に設けられた第2のゲートから第2の封止樹脂を注入して前記両部材を接合する第3の工程と、を含み、
前記第2のゲートは、前記第3の部材に対応する位置で前記固定型に設けられ、
前記第3の工程が、前記第2の部材と前記第3の部材を当接させた後、前記第3の部材を保持する前記固定型の駒部材の少なくとも一部をスライドさせて前記駒部材と前記第3の部材との間に前記第2のゲートに連通する空間を形成し、該形成した空間から前記第2の封止樹脂を注入することを含む、液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記第1の工程において、前記第1から第3の部材は、それぞれ長方形の板状に成形され、
前記第2のゲートは、前記第3の部材の短手方向の中央部に対向する位置で前記固定型に設けられている、請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記第1の工程において、前記第1から第3の部材は、それぞれ長方形の板状に成形され、
前記第2のゲートは、前記第3の部材の短手方向の端部に対向する位置で前記固定型に設けられている、請求項1に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記第3の工程において、前記当接部に、前記空間に連通する通路が形成され、前記第2の部材と前記第3の部材は、前記通路に前記第2の封止樹脂が充填されることで接合される、請求項2または3に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記空間は、前記第3の部材の短手方向に沿って形成され、前記通路は、前記第2および第3の部材の長手方向に沿って形成される、請求項4に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記駒部材には、前記通路を外部に連通させるガスベントが形成されている、請求項4または5に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記ガスベントは、前記第3の部材の長手方向の端部および中央部の少なくとも一方に対向する位置で前記駒部材に形成されている、請求項6に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記通路の少なくとも前記空間に隣接する部分は、前記駒部材に面している、請求項4から7のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記駒部材には、前記第3の部材に向けて突出して前記通路と平行に延びる凸部が形成されている、請求項4から8のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第1の工程において、前記第3の部材は、前記第2のゲートに隣接する部分が他の部分よりも厚くなるように成形される、請求項2から9のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第1のゲートは、前記第2の部材に対向する位置で前記固定型に設けられている、請求項1から10のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記第1の工程において、前記第1から第3の部材は、それぞれ長方形の板状に成形され、
前記第1のゲートは、前記第2の部材の短手方向の端部に対向する位置で前記固定型に設けられている、請求項11に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記第2の工程において、前記当接部に、前記第1のゲートに連通する通路が形成され、前記第1の部材と前記第2の部材は、前記通路に前記第1の封止樹脂が充填されることで接合される、請求項12に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記通路は、前記第1および第2の部材の短手方向に沿って形成される、請求項13に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
- 前記流路構成部材を製造する工程の後、前記流路構成部材の前記第1の部材に前記吐出モジュールを接合する工程をさらに含み、
前記第1の部材は、前記流路構成部材を製造する工程の間、前記可動型に当接した状態で該可動型の駒部材に保持されている、請求項1から14のいずれか1項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。 - 前記流路構成部材を製造する工程の後で前記吐出モジュールを接合する工程の前、前記駒部材は、前記第1の部材を保持する位置から該保持を解除する位置にスライドされる、請求項15に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
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