JP4341271B2 - 液体噴射ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体容器等の液体貯留手段から液体供給針をへて液体噴射部に液体を供給して、液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法および同製造方法で製造された液体噴射ヘッドならびに製造用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体をノズル開口から噴射させる液体噴射ヘッドは、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射部をあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録装置を例にとって説明する。
【０００３】
従来の記録装置では、インクカートリッジのインクが、流路形成部材に取付けられた中空のインク供給針をへてインク噴射部へ供給されるようになっている。図１１は、従来のインク噴射ヘッドに採用されているインク供給針の平面図，底面図および断面図である。中空状のインク供給針８０は、直管部８１とその先端に設けた円錐形の部分全体からなる尖部８２と上記直管部８１の内径が徐々に大きくなっている拡径部８３から構成され、尖部８２にあけた複数のインク通孔８４が直管部８１の多段型とされた内端面８５Ａ，８５Ｂに開口している。
【０００４】
上記内端面８５Ａは、凹部の天井面のような面であり、直管部８１と同心とされた平坦な円形の面である。また、内端面８５Ｂは内端面８５Ａの外側で同面８５Ａと同心状とされた環状の平面であり、内端面８５Ａとは段差がつけられている。このように多段構造にするのは、直管部８１の軸心に近い部分においてはインク通孔８４が長くなり流路抵抗が高くなるので、上記のように内端面８５Ａを形成して軸心側のインク通孔８４の長さをできるだけ短くしているのである。また、上記拡径部８３の開口端にフィルタ８６が配置されている。
【０００５】
なお、直管部８１の真直ぐな円筒内面と、拡径部８３の徐々に拡径して行く略テーパ状の内面との境界部は、符号８７で示されている。また、インク供給針８０は、ポリプロピレンやポリエチレン等の合成樹脂によりインジェクション成型で製作されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３１４８６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のインク通孔８４は断面円形の真直ぐな細長い流路であり、インク供給針８０内にインクを保持するために、このような流路構成としている。しかしながら、流路内のインクの流動抵抗を少なくして円滑なインク供給を行なうためには、インク通孔８４のような通路形状は望ましくない。一方、この種のインク供給針８０は、一般に合成樹脂によるインジェクション成型で製作するのであるが、インク通孔８４のような細長い流路を成型するための金型は、非常に微細な構造となる。つまり、インク通孔８４は、中子の機能を果たす細長いピンを金型キャビティ内に配置して成型される。
【０００８】
したがって、インク通孔８４における流動抵抗が大きいことや、金型が微細な構造であるために、金型の強度ならびに耐久性等を向上させにくいという問題がある。さらに、溶融樹脂の成型圧力を高めて成型品質を向上させる点でも金型構造の改善が望まれる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体供給針の流路抵抗を低減させるとともに成型金型の強度や耐久性等を向上させる、液体噴射ヘッドの製造方法，同製造方法により製造された液体噴射ヘッドならびに製造金型を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記液体供給針を成型する型は所定の位置関係で合致する雌型と雄型から構成され、上記雄型の上記尖部を成型する部位に、尖部側が小径で同心状に段が配置された多段構造部が設けられ、上記雌型の上記尖部を成型する部位に、上記液体通孔を成型する通孔成型部材が設けられ、上記通孔成型部材は、雌型の内面から略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記通孔成型部材に形成した接触面を雄型の上記多段構造部の各段に接触させた状態で上記型内に成型材料を注入することを要旨とする。
【００１１】
すなわち、上記液体供給針を成型する型は所定の位置関係で合致する雌型と雄型から構成され、上記雄型の上記尖部を成型する部位に、尖部側が小径で同心状に段が配置された多段構造部が設けられ、上記雌型の上記尖部を成型する部位に、上記液体通孔を成型する通孔成型部材が設けられ、上記通孔成型部材は、雌型の内面から略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記通孔成型部材に形成した接触面を雄型の上記多段構造部の各段に接触させた状態で上記型内に成型材料を注入する製造方法である。
【００１２】
このため、溶融状態の成型材料は、上記接触面の面衝合部分には流入しないので、この接触面の箇所において、液体通孔が形成される。そして、このような接触は、雄型の多段構造部と雌型の通孔成型部材との間で、同心状の複数箇所で行なわれるので、成型された液体通孔は尖部において同心状に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細な構造を採用することなく、雌型の一部と雄型の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部の細部構造の隅々まで成型材料が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、成型材料の流速が向上するので、成型材料の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成された液体通孔は、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなう液体の流路抵抗を液体供給針の尖部において最小化することができる。
【００１３】
また、上記液体供給針を超音波接合によって流路形成部材に接合する場合には、超音波振動が液体供給針の各部に伝達されるのであるが、尖部における細部構造の剛性向上により、尖部の微細構造部に過大な応力が作用しない。さらに、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における「ずれ運動」による溶融現象が回避できる。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記通孔成型部材が、板状部材である場合には、上記雌型の内面から突出させた部材として、高い剛性のもとで雌型と一体化できるので、型の耐久性を高めることができる。また、板状部材であるから、成型材料の流動のガイド板としての機能が果たされ、尖部の先端部に向って整然とした材料流れが形成できる。
【００１５】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記板状部材が雄型の一部に接触する接触面が、板状部材の厚さ方向の面に形成した面部分である場合には、上記接触面の形成が簡素化された構造で確保できる。また、上記面部分は、板状部材の上記軸心側の端面形状を選定することにより、簡単に選定することができるので、雄型の多段構造部に対する正確な面衝合が確保でき、液体通孔が正常に成型できる。
【００１６】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記接触面が、１つの板状部材に一定間隔で複数配置された複接触面または１つの板状部材に１つ配置された単接触面である場合には、板状部材毎に複数の液体通孔を成型したり１つの液体通孔を成型したりすることが自由に行なえて、尖部における液体通孔の個数ないしは流路面積を最適な値にすることができる。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記複接触面を有する板状部材と上記単接触面を有する板状部材とが円周方向に交互に配置されている場合には、複接触面による同心上の液体通孔の列と、単接触面による同心上の液体通孔の列とを複合させることができるので、上記各液体通孔を通過した液体が、液体供給針内を偏ることなく良好な分布で流下する。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記板状部材の上記軸心側の内側端面は階段型形状部とされ、上記階段型形状部の突出した角部の近傍に上記接触面が形成され、上記接触面が雄型の上記多段構造部の角部近傍に接触する場合には、上記板状部材の角部と上記多段構造部の角部近傍の剛性の高い箇所同士が接触するので、密着性の良好な面接触が確保され、精密な形状や寸法の液体通孔がえられる。例えば、液体通孔の周縁部分に「ばり」が発生するようなことも防止できる。
【００１９】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記雄型の多段構造部の一部と板状部材の接触面との接触箇所以外の部分は成型材料が流入する空間部とされている場合には、上記空間部が配置されていることにより、成型材料が環状に連なった状態となる。そして、この環状に連なった部分と、尖部の母線方向に存在する骨格部材とが一体化された尖部骨格を形成するので、尖部の強度を高くすることができる。
【００２０】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記接触面が、上記軸心の方向に対して略直交する向きに配置されているとともに、上記軸心の方向に対して略直交する向きに配置された雄型の多段構造部の端面に密着した状態で接触している場合には、液体通孔の開口が上記軸心に略直交する仮想平面上において同心上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。
【００２１】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記接触面が、上記軸心の方向に略沿った向きに配置されているとともに、上記軸心の方向に略沿った向きに配置された雄型の多段構造部の外側面に密着した状態で接触している場合には、液体通孔の開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。
【００２２】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記接触面と上記外側面が、尖部側が軸心に近づいた傾斜面とされている場合には、雄型を雌型内に組み込む際に、上記接触面と上記外側面とが干渉することなく接近して行き、両型の組合わせが完了した位置において、接触面と外側面との密着が確保される。
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドであって、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記横面の一部に液体通孔が設けられていることを要旨とする。
【００２４】
すなわち、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記横面の一部に液体通孔が設けられている。
【００２５】
したがって、上記液体通孔の開口が上記軸心に略直交する仮想平面上に円周方向に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。さらに、液体通孔が単一の仮想平面上に円周方向に配列されている場合には、尖部における液体通孔の開口分布を液体供給針内の液体流にとって最適化することができる。例えば、液体供給針内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、液体通孔の開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００２６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組が複数配置された溝部と上記組が１つ配置された溝部とが円周方向に交互に配列されている場合には、複数の液体通孔を尖部の母線方向に配列し、その隣の母線上に１つの液体通孔を開口させることにより、尖部における液体通孔の開口分布が良好なものとなる。また、組が複数配置された溝部の液体通孔のうち尖部の大径側に位置する液体通孔と、組が１つ配置された溝部の液体通孔とを同一円周上に配列することにより、尖部の大径部側の液体通孔の個数を多くし、尖部の小径側の液体通孔の個数を少なくして、液体供給針内の液体流の分布を均一化することができる。
【００２７】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドであって、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記縦面の一部に液体通孔が設けられていることを要旨とする。
【００２８】
すなわち、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記縦面の一部に液体通孔が設けられている。
【００２９】
したがって、上記液体通孔の開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。さらに、液体通孔が単一の仮想円筒面上に円周方向に配列されている場合には、尖部における液体通孔の開口分布を液体供給針内の液体流にとって最適化することができる。例えば、液体供給針内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、液体通孔の開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００３０】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組が複数配置された溝部と上記組が１つ配置された溝部とが円周方向に交互に配列されている場合には、複数の液体通孔を尖部の母線方向に配列し、その隣の母線上に１つの液体通孔を開口させることにより、尖部における液体通孔の開口分布が良好なものとなる。また、組が複数配置された溝部の液体通孔のうち尖部の大径側に位置する液体通孔と、組が１つ配置された溝部の液体通孔とを同一円周上に配列することにより、尖部の大径部側の液体通孔の個数を多くし、尖部の小径側の液体通孔の個数を少なくして、液体供給針内の液体流の分布を均一化することができる。
【００３１】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造用金型は、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドの製造用金型であって、上記液体供給針を成型する型は所定の位置関係で合致する雌型と雄型から構成され、上記雄型の上記尖部を成型する部位に、尖部側が小径で同心状に段が配置された多段構造部が設けられ、上記雌型の上記尖部を成型する部位に、上記液体通孔を成型する通孔成型部材が設けられ、上記通孔成型部材は、雌型の内面から略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記通孔成型部材には、上記多段構造部の各段に接触する接触面が形成されていることを要旨とする。
【００３２】
すなわち、上記液体供給針を成型する型は所定の位置関係で合致する雌型と雄型から構成され、上記雄型の上記尖部を成型する部位に、尖部側が小径で同心状に段が配置された多段構造部が設けられ、上記雌型の上記尖部を成型する部位に、上記液体通孔を成型する通孔成型部材が設けられ、上記通孔成型部材は、雌型の内面から略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記通孔成型部材には、上記多段構造部の各段に接触する接触面が形成されている。
【００３３】
したがって、溶融状態の成型材料は、上記接触面の面衝合部分には流入しないので、この接触面の箇所において、液体通孔が形成される。そして、このような接触は、雄型の多段構造部と雌型の通孔成型部材との間で、同心状の複数箇所で行なわれるので、成型された液体通孔は尖部において同心状に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細構造を採用することなく、雌型の一部と雄型の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部の細部構造の隅々まで成型材料が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、成型材料の流速が向上するので、成型材料の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成された液体通孔は、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなう液体の流路抵抗が液体供給針の尖部において最小化することができる。
【００３４】
また、上記液体供給針を超音波接合によって流路形成部材に接合する場合には、超音波振動が液体供給針の各部に伝達されるのであるが、尖部における細部構造の剛性向上により、尖部の微細構造部に過大な応力が作用しない。さらに、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における「ずれ運動」による溶融現象が回避できる。
【００３５】
本発明の液体噴射ヘッドの製造用金型において、上記通孔成型部材が、板状部材であり、その厚さ方向に形成した面部分に雄型の多段構造部に接触する接触面が形成されている場合には、上記通孔成型部材が、上記雌型の内面から突出させた部材として、高い剛性のもとで雌型と一体化できるので、型の耐久性を高めることができる。また、板状部材であるから、成型材料の流動のガイド板としての機能が果たされ、尖部の先端部に向って整然とした材料流れが形成できる。板状部材の厚さ方向に形成した面部分に上記接触面を簡素化された構造で確保できる。また、上記面部分は、板状部材の上記軸心側の端面形状を選定することにより、簡単に選定することができるので、雄型の多段構造部に対する正確な面衝合が確保でき、液体通孔が正常に成型できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００３７】
本発明において対象とされている液体噴射ヘッドは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施の形態においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用される記録ヘッドを実施の形態の対象にしている。
【００３８】
図１から図４は、本発明が適用されるインクジェット式記録装置の周辺構造の一例を示す図である。この装置は、インクカートリッジ２が搭載されるとともにインク噴射部１が取付けられたキャリッジ３を備えている。
【００３９】
上記キャリッジ３は、タイミングベルト４を介してステッピングモータ５に接続され、ガイドバー６に案内されて記録紙７の紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。上記キャリッジ３は、上部に開放する箱型を呈し、記録紙７と対向する面（この例では下面）に、インク噴射部１のノズル面が露呈するよう取付けられるとともに、インクカートリッジ２が収容されるようになっている。
【００４０】
そして、上記インク噴射部１にインクカートリッジ２からインクが供給され、キャリッジ３を移動させながら記録紙７上面にインク滴を吐出させて記録紙７に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。図１において、８は印刷休止中にインク噴射部１のノズル開口を封止することによりノズルの乾燥をできるだけ防ぐキャップ、９はインク噴射部１のノズル面をワイピングするワイパー部材である。また、キャリッジ３には、図１に示すように、ガイドバー６が挿通されている。
【００４１】
図２は、上記インク噴射部１に用いるヘッド本体１０の基本構造の一例を示す。このヘッド本体１０は、ノズル開口１１と圧力発生室１２が形成された流路ユニット１３と、圧電振動子１４が収容されたヘッドケース１５とが接合されて構成されている。
【００４２】
上記流路ユニット１３は、ノズル開口１１が穿設されたノズル形成面を有するノズルプレート１６と、圧力発生室１２と共通のインク室１７ならびにこれらを連通させるインク供給路１８とに対応する空間が形成された流路形成板１９と、上記圧力発生室１２の開口を塞ぐ振動板２０とが積層されて形成されている。
【００４３】
上記圧電振動子１４は、駆動信号の入力により、充電状態で長手方向に収縮し、充電状態から放電する過程で長手方向に伸長する、いわゆる縦振動モードの振動子である。上記圧電振動子１４は、その先端が圧力発生室１２の一部を形成する振動板２０の島部２０Ａに固着された状態で他端が基台２１に固定されている。
【００４４】
また、上記ヘッドケース１５には、そのインク室１７に対応する部分に、インク室１７にインクカートリッジ２のインクを導入するヘッド流路２４が形成されている。上記ヘッド流路２４の開口縁には、環状突起２３が形成されている。
【００４５】
上記ヘッド本体１０では、上記圧電振動子１４の収縮・伸長を受けて圧力発生室１２が膨張・収縮し、圧力発生室１２の圧力変動によりインクの吸引とインク滴の吐出とが行なわれるようになっている。図２において、２２は圧電振動子１４に駆動信号を入力するフレキシブル回路板である。
【００４６】
上記ヘッド本体１０では、図２において紙面に垂直な方向に圧電振動子１４，圧力発生室１２，ノズル開口１１が列設されており、ノズルプレート１６には、２列のノズル列が形成されている。
【００４７】
図３および図４は、上記ヘッド本体１０が用いられたインク噴射ヘッドＨを示す図である。上記インク噴射部１は、ヘッド本体１０と、上記ヘッド本体１０が取付けられるヘッドホルダ３２とを備えている。本発明においては、このヘッドホルダ３２が「流路形成部材」に相当している部材であり、図１に示したキャリッジ３に別部品として組み付けられたり、あるいはキャリッジ３の一部に形成されたりしている。本発明においては、この「流路形成部材」は上記の前者・後者双方に該当している。以下、この「流路形成部材」をヘッドホルダと呼称し、各実施の形態は別部品として組み付けられている場合である。
【００４８】
図において、２８はヘッド本体１０を覆うカバー部材、４０はヘッド本体１０をヘッドホルダ３２に取付けるねじ、４１はカバー部材２８に形成されたねじ挿通穴である。また、３８はヘッドケース１５のヘッドホルダ３２と対面する面に突設された２つの挿通管であり、上記挿通管３８にねじ４０が挿通されるようになっている。
【００４９】
上記ヘッドホルダ３２は、インクカートリッジ２に差し込まれてインクの供給を受ける複数（この例では４つ）のインク供給針２７が立設されている。上記各インク供給針２７は、中空状で先端部にインク孔３４が穿設されている。上記各インク供給針２７の根元部には、インクカートリッジ２から供給されたインクをろ過するフィルタ３１が設けられてる。
【００５０】
そして、上記ヘッドホルダ３２には、各インク供給針２７にそれぞれ連通するとともに、ヘッド本体１０のヘッド流路２４にそれぞれ連通してインクカートリッジ２のインクをヘッド本体１０に導入するホルダ流路３０が形成されている。
【００５１】
上記ヘッドホルダ３２とヘッド本体１０との間には、フレキシブル回路板２２を介してヘッド本体１０の圧電振動子１４に駆動信号を送るヘッド基板３６が挟まれるよう設けられている。上記ヘッド基板３６には、フレキシブル回路板２２を挿通させる回路板挿通穴３５が形成されている。
【００５２】
また、上記ヘッド基板３６には、ホルダ流路３０の下部開口およびヘッド流路２４の上部開口に対応する部分に、上下に貫通する貫通穴３７が穿設され、上記貫通穴３７にヘッドケース１５の環状突起２３が挿通されてヘッド基板３６の上面に環状突起２３の開口が露呈するようになっている。
【００５３】
さらに、上記ヘッド基板３６には、ヘッド本体１０の一方の挿通管３８を挿通させる挿通穴４７と、他方の挿通管３８との干渉を防止する矩形の切欠部４３が形成されている。このように、上記切欠部４３により一方の挿通管３８との干渉を防止するようにしたことにより、この部分のヘッド基板３６の加工が容易になり、加工コストを節減することができる。
【００５４】
そして、上記ヘッド基板３６とヘッドホルダ３２との間には、ホルダ流路３０とヘッド流路２４を連通させる連通口３３が形成されたシール部材２９が挟持されている。上記シール部材２９は、ゴム，軟質樹脂，エラストマー等の弾性材料から形成されている。そして、上記シール部材２９は、ヘッドホルダ３２，ヘッド基板３６およびヘッド本体１０を組み付けた状態で、ホルダ流路３０の下部開口およびヘッド流路２４の上部開口に当接し、連通口３３によりホルダ流路３０とヘッド流路２４を連通させるとともにその接続部をシールするようになっている。
【００５５】
上記シール部材２９を弾性材から形成したことにより、環状突起２３の開口とホルダ流路３０の開口との間でシール部材２９が押し潰されて密着し、ホルダ流路３０とヘッド流路２４の接続部が確実にシールされる。また、ヘッド流路２４の開口とホルダ流路３０の開口に弾性材からなるシール部材２９を当接させるだけで流路の接続部を確実にシールでき、組み立て性を損なわない。
【００５６】
また、上記ヘッド本体１０のヘッドケース１５には、シール部材２９に穿設された圧入穴４６に圧入されて組み付け時やヘッド本体１０内の洗浄作業の際にシール部材２９の脱落を防止する圧入部材４４が突設されている。さらに、上記シール部材２９には、ヘッド本体１０の挿通管３８を挿通させる２つの挿通穴４７が形成されている。
【００５７】
そして、上記ヘッド本体１０のヘッドケース１５には、ヘッド基板３６の切欠部４３に対応する部分に、シール部材２９と当接してシール部材２９の反りを防止する円柱状の反り防止部材３９が突設されている。上記反り防止部材３９の上面には、シール部材２９に穿設された嵌入穴４５に嵌入してシール部材２９の不要な回転を防止する円柱状の回転防止部材４２が、反り防止部材３９と同軸状に突設されている。
【００５８】
上述のように、インクカートリッジ２からのインクがインク供給針２７に流入し、それからヘッドホルダ３２のホルダ流路３０を通過する。さらに、インクはシール部材２９の連通口３３からヘッド流路２４へ流入して、流路ユニット１３へ供給され、ノズル開口１１からインク滴として吐出される。そして、ヘッドケース１５，圧電振動子１４，流路ユニット１３等によりインク噴射部２５が構成されている。また、インク供給針２７の内側中空部分からホルダ流路３０，連通口３３を経てインク噴射部２５にわたって一連のインク流路２６が形成されている。
【００５９】
本発明においては、インク供給針２７からノズル開口１１にいたる構成部材の集合体により、液体噴射ヘッドであるインク噴射ヘッドＨが構成されている。したがって、インク噴射ヘッドＨを構成する主要な部材は、インク供給針２７，ヘッドホルダ３２，シール部材２９，インク噴射部２５等である。
【００６０】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法および同製造方法で製造された液体噴射ヘッドならびに製造用金型であるが、本発明全体を理解しやすくするために、上記インク供給針の構成を最初に説明する。なお、インク供給針全体は符号２７で示し、インク供給針の各部の構造のうち図１１に記載した構造と同じ部位については同じ符号を付している。
【００６１】
すなわち、円形断面とされた中空状のインク供給針２７は、直管部８１とその先端に設けた円錐形の部分全体からなる尖部８２と上記直管部８１の内径が徐々に大きくなっている拡径部８３から構成されている。図５と図６にインク供給針２７の構造が示されているが、図６の斜視図は理解しやすくするために、後述の溝部の幅等を拡大した寸法で図示してある。
【００６２】
尖部８２の円錐形外周面４８に細長い溝部４９，５０が円錐形外周面４８の母線方向に形成されている。上記溝部４９は複数のインク通孔４９Ａが構成される長い溝であり、上記溝部５０は１つのインク通孔５０Ａが構成される短い溝である。ここでは、長い方の溝部４９のインク通孔４９Ａは、２つである。
【００６３】
溝部４９の底部は、図６に最もよく示されているように、階段状の形状とされている。このような階段状の形状により、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面４９Ｂと、上記軸心にほぼ直交する向きに配置された横面４９Ｃとが組になっていて、溝部４９では上記組が２つ階段状に配列されている。そして、上記の各横面４９Ｃにインク通孔４９Ａがそれぞれ設けられている。
【００６４】
溝部５０の底部は、図６に最もよく示されているように、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面５０Ｂと、上記軸心に略直交する向きに配置された横面５０Ｃとが組になっていて、溝部５０では上記組が１つ構成されている。そして、上記の横面５０Ｃにインク通孔５０Ａが設けられている。
【００６５】
上記のインク通孔４９Ａのうち、円錐形外周面４８の大径側に位置しているインク通孔４９Ａは、上記軸心に略直交する仮想平面上に円周方向に配列されている。また、インク通孔４９Ａのうち、円錐形外周面４８の小径側に位置しているインク通孔４９Ａは、上記の仮想平面とは異なった上記軸心に略直交する仮想平面上に円周方向に配列されている。したがって、円錐形外周面４８の大径側に配列されたインク通孔４９Ａと、円錐形外周面４８の小径側に配列されたインク通孔４９Ａとは、軸心方向に離隔して同心円上に配列されていることになる。
【００６６】
一方、インク通孔５０Ａは、円錐形外周面４８の大径側に位置している上記の仮想平面と同様な仮想平面上に円周方向に配列されている。この実施の形態では、インク通孔５０Ａと４９Ａは、同一仮想平面状に配列されている。
【００６７】
したがって、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心に略直交する仮想平面上において円周方向に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。さらに、インク通孔４９Ａと５０Ａが円錐形外周面４８の大径側の仮想平面上に円周方向に配置され、もう１つのインク通孔４９Ａが円錐形外周面４８の小径側の異なる仮想平面上に円周方向に配置されていることにより、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布をインク供給針２７内のインク流にとって最適化することができる。例えば、インク供給針２７内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部８２の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００６８】
つぎに、上記インク供給針２７の製造方法を、主として図７および図８に基づいて説明する。
【００６９】
溶融状態の成型材料としては、アルミニウムのような軽合金やポリプロピレン，ポリエチレンのような合成樹脂等が採用できるが、ここでは後者の材料を対象にしている。成型用の型５１は、所定の位置関係で合致する雌型５２と雄型５３から構成されている。上記雄型５３の尖部８２を成型する部位には、多段構造部５４が形成されている。雄型５３は断面が円形であり、尖部８２側が小径とされた小径部５４Ａと、上記小径部５４Ａよりも大きな径部の大径部５４Ｂとにより多段構造部５４が構成されている。なお、５４Ｃ，５４Ｄは、それぞれ後述の接触面が衝合する小径部５４Ａと大径部５４Ｂの端面である。また、ここでの多段構造部５４は２段であるが、これを必要に応じて３段あるいは４段にすることもできる。
【００７０】
上記雌型５２の尖部８２を成型する部位には、通孔成型部材である板状部材５５が複数設けられている。上記板状部材５５は、図６に示した溝部４９，５０を成型するためのもので、雌型５２の内面からインク供給針２７の略軸心に向って突出した状態で配置されている。板状部材５５の内側端面すなわち板状部材５５の厚さ方向の面に、縦面５５Ｂとこの縦面５５Ｂにほぼ直交する横面５５Ｃが形成されている。上記縦面５５Ｂと横面５５Ｃとは組になっていて、縦面５５Ｂは上記溝部４９の縦面４９Ｂを成型し、横面５５Ｃは上記溝部４９の横面４９Ｃを成型するために配置されている。したがって、縦面５５Ｂは上記軸心に略平行とされた面であり、横面５５Ｃは上記軸心に略直交する面とされている。このような縦面５５Ｂと横面５５Ｃとの組が複数配置されることにより、階段型形状部５６が構成される。
【００７１】
また、縦面５５Ｂと横面５５Ｃとの組が１つ配置されることにより、溝部５０の縦面５０Ｂと横面５０Ｃを形成する単一の段形状部５７が構成される。
【００７２】
上記階段型形状部５６の突き出た角部５６Ａの近傍に、接触面５５Ａが形成されている。図８の場合は、接触面５５Ａが角部５６Ａの近傍の横面５５Ｃに形成されている。すなわち、接触面５５Ａは、横面５５Ｃの軸心側の端部に形成されている。上記接触面５５Ａは、雌雄両型５２，５３を組み合わせたときに、雄型５３の端面５４Ｃに密着する。また、もう１つの接触面５５Ａは、雄型５３の端面５４Ｄに密着する。したがって、２箇所に配置した接触面５５Ａ，５５Ａは多段構造部５４の各段（５４Ｃ，５４Ｄ）に同心円上において複数箇所で接触する。一方、上記単一の段形状部５７には、単一の接触面５５Ａが設けられている。
【００７３】
上記の構成により、板状部材５５の２箇所に接触面５５Ａを有する場合は、「複接触面を有する板状部材」であり、板状部材５５の１箇所に接触面５５Ａを有する場合は、「単接触面を有する板状部材」である。
【００７４】
なお、多段構造部５４の段差寸法と階段型形状部５６の接触面５５Ａの位置を適正に設定しておくことにより、インク通孔４９Ａの母線方向の間隔を正しく求めることができる。
【００７５】
雄型５３の多段構造部５４の一部と板状部材５５の接触面５５Ａとの接触箇所以外の部分は成型材料が流入する空間部５５Ｄとされている。上記空間部５５Ｄが配置されていることにより、成型材料が環状に連なった状態となる。そして、この環状に連なった部分と、尖部８２の母線方向に存在する骨格部材４８Ａ（図８（Ｄ）参照）とが一体化された尖部骨格を形成するので、尖部の強度を高くすることができる。
【００７６】
図８（Ａ）や（Ｂ）に示した板状部材５５，５５が配置されていない箇所は、（Ｄ）に示すような雌雄の型関係となっている。この部分は図６に示すように、尖部８２の頂部から直管部８１にいたる母線方向の骨格部材４８Ａを形成するキャビティ部分となる。
【００７７】
図７において、両型５２と５３の間の空間部５８がインク供給針２７の製品キャビティである。同図において２点鎖線の引出し線で示した箇所が、インク供給針２７の各構造部を示している。製品キャビティ５８の下部にポリプロピレンやポリエチレン等の溶融樹脂を注入する注入口５９があけられている。
【００７８】
つぎに、溶融樹脂の注入による樹脂の流れ状態を説明する。
【００７９】
上記注入口５９から溶融樹脂が注入されると、溶融樹脂は拡径部８３の環状のキャビティ部８３Ａ全域にわたって略同じ高さで上昇してゆき、それに引続いて直管部８１のキャビティ部８１Ａに流入して行く。このようにして流動してきた溶融樹脂は、板状部材５５に沿って尖部８２のキャビティ部８２Ａに流入して行き、尖部８２における各部構造が成型される。
【００８０】
尖部８２のキャビティ部８２Ａに流入してきた溶融樹脂は、板状部材５５にガイドされながら乱流現象の少ない状態でキャビティ部８２Ａの隅々まで流入する。このとき、接触面５５Ａの部分が端面５４Ｃや５４Ｄに密着しているので、この密着箇所に溶融樹脂は流れ込まない。したがって、インク供給針２７を型５１から取出したときには、インク通孔４９Ａ，５０Ａが円周方向に配列されている。また、溶融樹脂は、上記空間部５５Ｄにも流入して環状に連なった部分が尖部８２に円周方向に形成される。
【００８１】
上記のような製造工程により、溶融樹脂が、上記接触面５５Ａの箇所には流入しないので、この接触面５５Ａの箇所において、インク通孔４９Ａ，５０Ａが形成される。そして、このような接触は、雄型５３の多段構造部５４と雌型５２の板状部材５５との間で、同心円上の複数箇所で行なわれるので、成型されたインク通孔４９Ａ，５０Ａは尖部８２において同心円上に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細な構造を採用することなく、雌型５２の一部と雄型５３の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型５１の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部８２の細部構造の隅々まで溶融樹脂が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、溶融樹脂の流速が向上するので、溶融樹脂の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成されたインク通孔４９Ａ，５０Ａは、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなうインクの流路抵抗をインク供給針２７の尖部８２において最小化することができる。
【００８２】
板状部材５５を雌型５２の内面から突出させた部材として、高い剛性のもとで雌型５２と一体化できるので、型の耐久性を高めることができる。また、板状部材５５であるから、溶融樹脂の流動のガイド板としての機能が果たされ、尖部８２の先端部に向って整然とした材料流れが形成できる。上記接触面５５Ａが、板状部材５５の厚さ方向の面に形成した面部分であるから、接触面５５Ａの形成が簡素化された構造で確保できる。また、上記面部分は、板状部材５５の上記軸心側の端面形状を設定することにより、簡単に選定することができるので、雄型５３の多段構造部５４に対する正確な面衝合が確保でき、インク通孔４９Ａ，５０Ａが正常に成型できる。
【００８３】
板状部材５５に接触面５５Ａの数を自由に設定できるので、１つの板状部材５５によって、複数のインク通孔４９Ａを成型したり１つのインク通孔５０Ａを成型したりすることが自由に行なえて、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの個数ないしは流路面積を最適な値にすることができる。上記複接触面を有する板状部材５５と上記単接触面を有する板状部材５５とが円周方向に交互に配置されていることから、複接触面による同心円上のインク通孔４９Ａの列と、単接触面による同心円上のインク通孔５０Ａの列とを複合させることができるので、上記各インク通孔４９Ａ，５０Ａを通過したインクが、インク供給針２７内を偏ることなく良好な分布で流下する。
【００８４】
上記板状部材５５の角部５６Ａと上記多段構造部５４の角部近傍の剛性の高い箇所同士が接触するので、密着性の良好な面接触が確保され、精密な形状や寸法のインク通孔４９Ａ，５０Ａがえられる。例えば、インク通孔４９Ａ，５０Ａの周縁部分に「ばり」が発生するようなことも防止できる。
【００８５】
上記空間部５５Ｄが配置されていることにより、成型材料が環状に連なった状態となる。そして、この環状に連なった部分と、尖部８２の母線方向に存在する骨格部材４８Ａとが一体化された尖部骨格を形成するので、尖部の強度を高くすることができる。
【００８６】
上記接触面５５Ａが、上記軸心の方向に対して略直交する向きに配置されているとともに、上記軸心の方向に対して略直交する向きに配置された雄型５３の多段構造部５４の端面５４Ｃ，５４Ｄに密着した状態で接触しているので、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心に略直交する仮想平面上において同心円上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。
【００８７】
図９および図１０は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第２の実施の形態を示す。
【００８８】
上記尖部８２の円錐形外周面４８に形成された複数の溝部４９，５０の底部を、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面４９Ｂ，５０Ｂと上記軸心に略直交する向きに配置された横面４９Ｃ，５０Ｃをそれぞれ組にして構成し、上記縦面４９Ｂおよび５０Ｂの一部に円周方向に配列されたインク通孔４９Ａ，５０Ａが設けられている。
【００８９】
したがって、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。さらに、インク通孔４９Ａ，５０Ａが単一の仮想円筒面上に円周方向に配列されている場合には、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布をインク供給針２７内のインク流にとって最適化することができる。例えば、インク供給針２７内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部８２の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００９０】
この実施の形態において製造されたインク供給針２７は、インク供給針２７の軸心に略沿った向きで配置された縦面４９Ｂに、インク通孔４９Ａが開口している。図１０（Ａ）の構造部分は、溝部４９に２つのインク通孔４９Ａが形成された場合であり、溝部５０における１つのインク通孔５０Ａの成型は上記インク通孔４９Ａの場合と同様である。
【００９１】
インク通孔４９Ａの向きが上記のようになっているので、図１０（Ｂ）に示すように、接触面５５Ａはインク供給針２７の軸心に略沿った向きで配置されている。この接触面５５Ａは、多段構造部５４の外側面５４Ｅ，５４Ｆに接触するようになっている。この接触を確実なものとするために、上記接触面５５Ａと上記外側面５４Ｅ，５４Ｆが、尖部８２側が軸心に近づいた傾斜面とされている。図中の符号θは上記傾斜面の傾斜角度を示している。そこで、外側面５４Ｅ，５４Ｆの上部にテーパ面５４Ｇ，５４Ｈが形成されている。こうすることにより、雄型５３を雌型５２内に組み込む際に、上記接触面５５Ａと上記外側面５４Ｅ，５４Ｆとが干渉することなく接近して行き、両型５２，５３の組合わせが完了した位置において、接触面５５Ａと外側面５４Ｅ，５４Ｆ（テーパ面５４Ｇ，５４Ｈ）との密着が確保される。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００９２】
したがって、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９３】
本発明における液体噴射ヘッドは、図５および図６に示すように、上記尖部８２の円錐形外周面４８に形成された複数の溝部４９，５０の底部を、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面４９Ｂ，５０Ｂと上記軸心に略直交する向きに配置された横面４９Ｃ，５０Ｃを組にして構成し、上記横面４９Ｃ，５０Ｃの一部に円周方向に配列されたインク通孔４９Ａ，５０Ａが設けられている。
【００９４】
したがって、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心に略直交する仮想平面上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。さらに、インク通孔４９Ａ，５０Ａが単一の仮想平面上に円周方向に配列されている場合には、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布をインク供給針２７内のインク流にとって最適化することができる。例えば、インク供給針２７内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部８２の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００９５】
そして、上記の複数組の配置と単数組の配置を円周方向に交互に行なうことにより、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布が良好なものとなる。また、組が複数配置された溝部４９のインク通孔４９Ａのうち尖部８２の大径側に位置するインク通孔４９Ａと、組が１つ配置された溝部５０のインク通孔５０Ａとを同一円周上に配列することにより、尖部８２の大径部側のインク通孔４９Ａ，５０Ａの個数を多くし、尖部８２の小径側のインク通孔４９Ａの個数を少なくして、インク供給針２７内のインク流の分布を均一化することができる。
【００９６】
図９および図１０は、本発明における液体噴射ヘッドの第２の実施の形態を示す。
【００９７】
この実施の形態は、上記尖部８２の円錐形外周面４８に形成された複数の溝部４９，５０の底部を、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面４９Ｂ，５０Ｂと上記軸心に略直交する向きに配置された横面４９Ｃ，５０Ｃそれぞれを組にして構成し、上記縦面４９Ｂ，５０Ｂの一部に円周方向に配列されたインク通孔４９Ａ，５０Ａが設けられている。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００９８】
したがって、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。さらに、インク通孔４９Ａ，５０Ａが単一の仮想円筒面上に円周方向に配列されている場合には、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布をインク供給針２７内のインク流にとって最適化することができる。例えば、インク供給針２７内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部８２の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口位置や個数を自由に選定することができる。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９９】
本発明における液体噴射ヘッドの製造用金型は、すでに説明したように、図７，図８，図１０等に示した構成である。
【０１００】
すなわち、上記インク供給針２７を成型する型５１は所定の位置関係で合致する雌型５２と雄型５３から構成され、上記雄型５３の尖部８２を成型する部位に、尖部８２側が小径とされ異なった径部が同心状に配置された多段構造部５４が設けられ、上記雌型５２の尖部８２を成型する部位に、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａを成型する板状部材５５が雌型５２の内面からインク供給針２７の略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記多段構造部５４の各段に同心状において複数箇所で接触する接触面５５Ａが上記板状部材５５に形成されている。
【０１０１】
したがって、溶融状態の成型材料は、上記接触面５５Ａの面衝合部分には流入しないので、この接触面５５Ａの箇所において、インク通孔４９Ａ，５０Ａが形成される。そして、このような接触は、雄型５３の多段構造部５４と雌型５２の板状部材５５との間で、同心状の複数箇所で行なわれるので、成型されたインク通孔４９Ａ，５０Ａは尖部８２において同心状に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細な構造を採用することなく、雌型５２の一部と雄型５３の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部８２の細部構造の隅々まで成型材料が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、成型材料の流速が向上するので、成型材料の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成されたインク通孔４９Ａ，５０Ａは、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなうインクの流路抵抗をインク供給針２７の尖部８２において最小化することができる。
【０１０２】
また、上記板状部材５５が雄型５３の一部に接触する接触面５５Ａが、板状部材５５の厚さ方向の面に形成した面部分であることから、上記接触面５５Ａの形成が簡素化された構造で確保できる。また、上記面部分は、板状部材５５の上記軸心側の端面形状を選定することにより、簡単に選定することができるので、雄型５３の多段構造部５４に対する正確な面衝合が確保でき、インク通孔４９Ａ，５０Ａが正常に成型できる。
【０１０３】
以上に述べた液体噴射ヘッドの製造方法においては、型５１の構造、例えば、雌雄両型５２，５３の合致によって形成される空間部５５Ｄによって、１つの部品であるインク供給針２７自体の構造や性能が改善される。したがって、上記製造方法によって製造されたインク供給針２７の各部の構造は、インク供給針２７そのものあるいはこのようなインク供給針２７を包含したインク噴射ヘッドとして種々な発明を形成している。
【０１０４】
上記の実施の形態では、圧力発生素子が縦振動モードの形式であるが、他に、たわみ振動モードで液体を噴射したり、液体の加熱素子で液体を噴射したりする形式のものであってもよい。また、本発明における液体貯留手段は、上記の実施の形態で示した、キャリッジにインクカートリッジを搭載する形式のものに加えて、インクタンクをインクジェット式記録装置の本体側に装着し、キャリッジには圧力変動を吸収するサブタンクを搭載した形式のものであってもよい。
【０１０５】
上述の実施の形態は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射装置は、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施の形態では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法およびそれに用いる金型によれば、溶融状態の成型材料は、上記接触面の面衝合部分には流入しないので、この接触面の箇所において、液体通孔が形成される。そして、このような接触は、雄型の多段構造部と雌型の通孔成型部材との間で、同心状の複数箇所で行なわれるので、成型された液体通孔は尖部において同心状に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細な構造を採用することなく、雌型の一部と雄型の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部の細部構造の隅々まで成型材料が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、成型材料の流速が向上するので、成型材料の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成された液体通孔は、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなう液体の流路抵抗が液体供給針の尖部において最小化することができる。
【０１０７】
また、上記液体供給針を超音波接合によって流路形成部材に接合する場合には、超音波振動が液体供給針の各部に伝達されるのであるが、尖部における細部構造の剛性向上により、尖部の微細構造部に過大な応力が作用しない。さらに、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における「ずれ運動」による溶融現象が回避できる。
【０１０８】
また、本発明の液体噴射ヘッドによれば、上記液体通孔の開口が上記軸心に略直交する仮想平面上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。さらに、液体通孔が単一の仮想平面上に円周方向に配列されている場合には、尖部における液体通孔の開口分布を液体供給針内の液体流にとって最適化することができる。例えば、液体供給針内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、液体通孔の開口位置や個数を自由に選定することができる。
【０１０９】
また、本発明の液体噴射ヘッドによれば、上記液体通孔の開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。さらに、液体通孔が単一の仮想円筒面上に円周方向に配列されている場合には、尖部における液体通孔の開口分布を液体供給針内の液体流にとって最適化することができる。例えば、液体供給針内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、液体通孔の開口位置や個数を自由に選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるインクジェット式記録装置の斜視図である。
【図２】上記インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射部の断面図である。
【図３】上記インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドの分解斜視図である。
【図４】上記インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドの断面図である。
【図５】インク噴射ヘッドに組み付けられるインク供給針の平面図，底面図，部分拡大図，断面図である。
【図６】上記インク供給針の尖部を示す斜視図および平面図である。
【図７】上記インク供給針の成型用金型の全体構造を示す断面図である。
【図８】上記金型の各部の構造を示す断面図，斜視図である。
【図９】インク噴射ヘッドに組み付けられる他のインク供給針の平面図，底面図，部分拡大図，断面図である。
【図１０】上記インク供給針の成型用金型の部分的な斜視図，断面図である。
【図１１】従来のインク供給針を示す平面図，底面図，断面図である。
【符号の説明】
Ｈ インク噴射ヘッド
１ インク噴射部
２ インクカートリッジ
３ キャリッジ
４ タイミングベルト
５ ステッピングモータ
６ ガイドバー
７ 記録紙
８ キャップ
９ ワイパー部材
１０ ヘッド本体
１１ ノズル開口
１２ 圧力発生室
１３ 流路ユニット
１４ 圧電振動子
１５ ヘッドケース
１６ ノズルプレート
１７ インク室
１８ インク供給路
１９ 流路形成板
２０ 振動板
２０Ａ 島部
２１ 基台
２２ フレキシブル回路板
２３ 環状突起
２４ ヘッド流路
２５ インク噴射部
２６ インク流路
２７ インク供給針
２８ カバー部材
２９ シール部材
３０ ホルダ流路
３１ フィルタ
３２ ヘッドホルダ，流路形成部材
３３ 連通口
３４ インク孔
３５ 回路板挿通穴
３６ ヘッド基板
３７ 貫通穴
３８ 挿通管
３９ 反り防止部材
４０ ねじ
４１ 挿通穴
４２ 回転防止部材
４３ 切欠部
４４ 圧入部材
４５ 嵌入穴
４６ 圧入穴
４７ 挿通穴
４８ 円錐形外周面
４８Ａ 骨格部材
４９ 溝部
４９Ａ インク通孔
４９Ｂ 縦面
４９Ｃ 横面
５０ 溝部
５０Ａ インク通孔
５０Ｂ 縦面
５０Ｃ 横面
５１ 型
５２ 雌型
５３ 雄型
５４ 多段構造部
５４Ａ 小径部
５４Ｂ 大径部
５４Ｃ 端面
５４Ｄ 端面
５４Ｅ 外側面
５４Ｆ 外側面
５４Ｇ テーパ面
５４Ｈ テーパ面
θ 傾斜角度
５５ 板状部材
５５Ａ 接触面
５５Ｂ 縦面
５５Ｃ 横面
５５Ｄ 空間部
５６ 階段型形状部
５６Ａ 角部
５７ 段形状部
５８ 空間部，製品キャビティ
５９ 注入口
８０ インク供給針
８１ 直管部
８１Ａ キャビティ部
８２ 尖部
８２Ａ キャビティ部
８３ 拡径部
８３Ａ キャビティ部
８４ インク通孔，液体通孔
８５Ａ 内端面
８５Ｂ 内端面
８６ フィルタ
８７ 境界部
８８ 下端面
８９ 突条部
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体容器等の液体貯留手段から液体供給針をへて液体噴射部に液体を供給して、液体を噴射する液体噴射ヘッドの製造方法および同製造方法で製造された液体噴射ヘッドならびに製造用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体をノズル開口から噴射させる液体噴射ヘッドは、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射部をあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録装置を例にとって説明する。
【０００３】
従来の記録装置では、インクカートリッジのインクが、流路形成部材に取付けられた中空のインク供給針をへてインク噴射部へ供給されるようになっている。図１１は、従来のインク噴射ヘッドに採用されているインク供給針の平面図，底面図および断面図である。中空状のインク供給針８０は、直管部８１とその先端に設けた円錐形の部分全体からなる尖部８２と上記直管部８１の内径が徐々に大きくなっている拡径部８３から構成され、尖部８２にあけた複数のインク通孔８４が直管部８１の多段型とされた内端面８５Ａ，８５Ｂに開口している。
【０００４】
上記内端面８５Ａは、凹部の天井面のような面であり、直管部８１と同心とされた平坦な円形の面である。また、内端面８５Ｂは内端面８５Ａの外側で同面８５Ａと同心状とされた環状の平面であり、内端面８５Ａとは段差がつけられている。このように多段構造にするのは、直管部８１の軸心に近い部分においてはインク通孔８４が長くなり流路抵抗が高くなるので、上記のように内端面８５Ａを形成して軸心側のインク通孔８４の長さをできるだけ短くしているのである。また、上記拡径部８３の開口端にフィルタ８６が配置されている。
【０００５】
なお、直管部８１の真直ぐな円筒内面と、拡径部８３の徐々に拡径して行く略テーパ状の内面との境界部は、符号８７で示されている。また、インク供給針８０は、ポリプロピレンやポリエチレン等の合成樹脂によりインジェクション成型で製作されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−３１４８６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のインク通孔８４は断面円形の真直ぐな細長い流路であり、インク供給針８０内にインクを保持するために、このような流路構成としている。しかしながら、流路内のインクの流動抵抗を少なくして円滑なインク供給を行なうためには、インク通孔８４のような通路形状は望ましくない。一方、この種のインク供給針８０は、一般に合成樹脂によるインジェクション成型で製作するのであるが、インク通孔８４のような細長い流路を成型するための金型は、非常に微細な構造となる。つまり、インク通孔８４は、中子の機能を果たす細長いピンを金型キャビティ内に配置して成型される。
【０００８】
したがって、インク通孔８４における流動抵抗が大きいことや、金型が微細な構造であるために、金型の強度ならびに耐久性等を向上させにくいという問題がある。さらに、溶融樹脂の成型圧力を高めて成型品質を向上させる点でも金型構造の改善が望まれる。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体供給針の流路抵抗を低減させるとともに成型金型の強度や耐久性等を向上させる、液体噴射ヘッドの製造方法，同製造方法により製造された液体噴射ヘッドならびに製造金型を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記液体供給針を成型する型は所定の位置関係で合致する雌型と雄型から構成され、上記雄型の上記尖部を成型する部位に、尖部側が小径で同心状に段が配置された多段構造部が設けられ、上記雌型の上記尖部を成型する部位に、上記液体通孔を成型する通孔成型部材が設けられ、上記通孔成型部材は、雌型の内面から略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記通孔成型部材に形成した接触面を雄型の上記多段構造部の各段に接触させた状態で上記型内に成型材料を注入することを要旨とする。
【００１１】
すなわち、上記液体供給針を成型する型は所定の位置関係で合致する雌型と雄型から構成され、上記雄型の上記尖部を成型する部位に、尖部側が小径で同心状に段が配置された多段構造部が設けられ、上記雌型の上記尖部を成型する部位に、上記液体通孔を成型する通孔成型部材が設けられ、上記通孔成型部材は、雌型の内面から略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記通孔成型部材に形成した接触面を雄型の上記多段構造部の各段に接触させた状態で上記型内に成型材料を注入する製造方法である。
【００１２】
このため、溶融状態の成型材料は、上記接触面の面衝合部分には流入しないので、この接触面の箇所において、液体通孔が形成される。そして、このような接触は、雄型の多段構造部と雌型の通孔成型部材との間で、同心状の複数箇所で行なわれるので、成型された液体通孔は尖部において同心状に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細な構造を採用することなく、雌型の一部と雄型の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部の細部構造の隅々まで成型材料が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、成型材料の流速が向上するので、成型材料の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成された液体通孔は、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなう液体の流路抵抗を液体供給針の尖部において最小化することができる。
【００１３】
また、上記液体供給針を超音波接合によって流路形成部材に接合する場合には、超音波振動が液体供給針の各部に伝達されるのであるが、尖部における細部構造の剛性向上により、尖部の微細構造部に過大な応力が作用しない。さらに、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における「ずれ運動」による溶融現象が回避できる。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記通孔成型部材が、板状部材である場合には、上記雌型の内面から突出させた部材として、高い剛性のもとで雌型と一体化できるので、型の耐久性を高めることができる。また、板状部材であるから、成型材料の流動のガイド板としての機能が果たされ、尖部の先端部に向って整然とした材料流れが形成できる。
【００１５】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記板状部材が雄型の一部に接触する接触面が、板状部材の厚さ方向の面に形成した面部分である場合には、上記接触面の形成が簡素化された構造で確保できる。また、上記面部分は、板状部材の上記軸心側の端面形状を選定することにより、簡単に選定することができるので、雄型の多段構造部に対する正確な面衝合が確保でき、液体通孔が正常に成型できる。
【００１６】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記接触面が、１つの板状部材に一定間隔で複数配置された複接触面または１つの板状部材に１つ配置された単接触面である場合には、板状部材毎に複数の液体通孔を成型したり１つの液体通孔を成型したりすることが自由に行なえて、尖部における液体通孔の個数ないしは流路面積を最適な値にすることができる。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記複接触面を有する板状部材と上記単接触面を有する板状部材とが円周方向に交互に配置されている場合には、複接触面による同心上の液体通孔の列と、単接触面による同心上の液体通孔の列とを複合させることができるので、上記各液体通孔を通過した液体が、液体供給針内を偏ることなく良好な分布で流下する。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記板状部材の上記軸心側の内側端面は階段型形状部とされ、上記階段型形状部の突出した角部の近傍に上記接触面が形成され、上記接触面が雄型の上記多段構造部の角部近傍に接触する場合には、上記板状部材の角部と上記多段構造部の角部近傍の剛性の高い箇所同士が接触するので、密着性の良好な面接触が確保され、精密な形状や寸法の液体通孔がえられる。例えば、液体通孔の周縁部分に「ばり」が発生するようなことも防止できる。
【００１９】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記雄型の多段構造部の一部と板状部材の接触面との接触箇所以外の部分は成型材料が流入する空間部とされている場合には、上記空間部が配置されていることにより、成型材料が環状に連なった状態となる。そして、この環状に連なった部分と、尖部の母線方向に存在する骨格部材とが一体化された尖部骨格を形成するので、尖部の強度を高くすることができる。
【００２０】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記接触面が、上記軸心の方向に対して略直交する向きに配置されているとともに、上記軸心の方向に対して略直交する向きに配置された雄型の多段構造部の端面に密着した状態で接触している場合には、液体通孔の開口が上記軸心に略直交する仮想平面上において同心上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。
【００２１】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記接触面が、上記軸心の方向に略沿った向きに配置されているとともに、上記軸心の方向に略沿った向きに配置された雄型の多段構造部の外側面に密着した状態で接触している場合には、液体通孔の開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。
【００２２】
本発明の液体噴射ヘッドの製造方法において、上記接触面と上記外側面が、尖部側が軸心に近づいた傾斜面とされている場合には、雄型を雌型内に組み込む際に、上記接触面と上記外側面とが干渉することなく接近して行き、両型の組合わせが完了した位置において、接触面と外側面との密着が確保される。
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドであって、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記横面の一部に液体通孔が設けられていることを要旨とする。
【００２４】
すなわち、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記横面の一部に液体通孔が設けられている。
【００２５】
したがって、上記液体通孔の開口が上記軸心に略直交する仮想平面上に円周方向に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。さらに、液体通孔が単一の仮想平面上に円周方向に配列されている場合には、尖部における液体通孔の開口分布を液体供給針内の液体流にとって最適化することができる。例えば、液体供給針内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、液体通孔の開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００２６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組が複数配置された溝部と上記組が１つ配置された溝部とが円周方向に交互に配列されている場合には、複数の液体通孔を尖部の母線方向に配列し、その隣の母線上に１つの液体通孔を開口させることにより、尖部における液体通孔の開口分布が良好なものとなる。また、組が複数配置された溝部の液体通孔のうち尖部の大径側に位置する液体通孔と、組が１つ配置された溝部の液体通孔とを同一円周上に配列することにより、尖部の大径部側の液体通孔の個数を多くし、尖部の小径側の液体通孔の個数を少なくして、液体供給針内の液体流の分布を均一化することができる。
【００２７】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドであって、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記縦面の一部に液体通孔が設けられていることを要旨とする。
【００２８】
すなわち、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記縦面の一部に液体通孔が設けられている。
【００２９】
したがって、上記液体通孔の開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。さらに、液体通孔が単一の仮想円筒面上に円周方向に配列されている場合には、尖部における液体通孔の開口分布を液体供給針内の液体流にとって最適化することができる。例えば、液体供給針内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、液体通孔の開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００３０】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記組が複数配置された溝部と上記組が１つ配置された溝部とが円周方向に交互に配列されている場合には、複数の液体通孔を尖部の母線方向に配列し、その隣の母線上に１つの液体通孔を開口させることにより、尖部における液体通孔の開口分布が良好なものとなる。また、組が複数配置された溝部の液体通孔のうち尖部の大径側に位置する液体通孔と、組が１つ配置された溝部の液体通孔とを同一円周上に配列することにより、尖部の大径部側の液体通孔の個数を多くし、尖部の小径側の液体通孔の個数を少なくして、液体供給針内の液体流の分布を均一化することができる。
【００３１】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造用金型は、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドの製造用金型であって、上記液体供給針を成型する型は所定の位置関係で合致する雌型と雄型から構成され、上記雄型の上記尖部を成型する部位に、尖部側が小径で同心状に段が配置された多段構造部が設けられ、上記雌型の上記尖部を成型する部位に、上記液体通孔を成型する通孔成型部材が設けられ、上記通孔成型部材は、雌型の内面から略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記通孔成型部材には、上記多段構造部の各段に接触する接触面が形成されていることを要旨とする。
【００３２】
すなわち、上記液体供給針を成型する型は所定の位置関係で合致する雌型と雄型から構成され、上記雄型の上記尖部を成型する部位に、尖部側が小径で同心状に段が配置された多段構造部が設けられ、上記雌型の上記尖部を成型する部位に、上記液体通孔を成型する通孔成型部材が設けられ、上記通孔成型部材は、雌型の内面から略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記通孔成型部材には、上記多段構造部の各段に接触する接触面が形成されている。
【００３３】
したがって、溶融状態の成型材料は、上記接触面の面衝合部分には流入しないので、この接触面の箇所において、液体通孔が形成される。そして、このような接触は、雄型の多段構造部と雌型の通孔成型部材との間で、同心状の複数箇所で行なわれるので、成型された液体通孔は尖部において同心状に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細構造を採用することなく、雌型の一部と雄型の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部の細部構造の隅々まで成型材料が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、成型材料の流速が向上するので、成型材料の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成された液体通孔は、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなう液体の流路抵抗が液体供給針の尖部において最小化することができる。
【００３４】
また、上記液体供給針を超音波接合によって流路形成部材に接合する場合には、超音波振動が液体供給針の各部に伝達されるのであるが、尖部における細部構造の剛性向上により、尖部の微細構造部に過大な応力が作用しない。さらに、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における「ずれ運動」による溶融現象が回避できる。
【００３５】
本発明の液体噴射ヘッドの製造用金型において、上記通孔成型部材が、板状部材であり、その厚さ方向に形成した面部分に雄型の多段構造部に接触する接触面が形成されている場合には、上記通孔成型部材が、上記雌型の内面から突出させた部材として、高い剛性のもとで雌型と一体化できるので、型の耐久性を高めることができる。また、板状部材であるから、成型材料の流動のガイド板としての機能が果たされ、尖部の先端部に向って整然とした材料流れが形成できる。板状部材の厚さ方向に形成した面部分に上記接触面を簡素化された構造で確保できる。また、上記面部分は、板状部材の上記軸心側の端面形状を選定することにより、簡単に選定することができるので、雄型の多段構造部に対する正確な面衝合が確保でき、液体通孔が正常に成型できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００３７】
本発明において対象とされている液体噴射ヘッドは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施の形態においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用される記録ヘッドを実施の形態の対象にしている。
【００３８】
図１から図４は、本発明が適用されるインクジェット式記録装置の周辺構造の一例を示す図である。この装置は、インクカートリッジ２が搭載されるとともにインク噴射部１が取付けられたキャリッジ３を備えている。
【００３９】
上記キャリッジ３は、タイミングベルト４を介してステッピングモータ５に接続され、ガイドバー６に案内されて記録紙７の紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。上記キャリッジ３は、上部に開放する箱型を呈し、記録紙７と対向する面（この例では下面）に、インク噴射部１のノズル面が露呈するよう取付けられるとともに、インクカートリッジ２が収容されるようになっている。
【００４０】
そして、上記インク噴射部１にインクカートリッジ２からインクが供給され、キャリッジ３を移動させながら記録紙７上面にインク滴を吐出させて記録紙７に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。図１において、８は印刷休止中にインク噴射部１のノズル開口を封止することによりノズルの乾燥をできるだけ防ぐキャップ、９はインク噴射部１のノズル面をワイピングするワイパー部材である。また、キャリッジ３には、図１に示すように、ガイドバー６が挿通されている。
【００４１】
図２は、上記インク噴射部１に用いるヘッド本体１０の基本構造の一例を示す。このヘッド本体１０は、ノズル開口１１と圧力発生室１２が形成された流路ユニット１３と、圧電振動子１４が収容されたヘッドケース１５とが接合されて構成されている。
【００４２】
上記流路ユニット１３は、ノズル開口１１が穿設されたノズル形成面を有するノズルプレート１６と、圧力発生室１２と共通のインク室１７ならびにこれらを連通させるインク供給路１８とに対応する空間が形成された流路形成板１９と、上記圧力発生室１２の開口を塞ぐ振動板２０とが積層されて形成されている。
【００４３】
上記圧電振動子１４は、駆動信号の入力により、充電状態で長手方向に収縮し、充電状態から放電する過程で長手方向に伸長する、いわゆる縦振動モードの振動子である。上記圧電振動子１４は、その先端が圧力発生室１２の一部を形成する振動板２０の島部２０Ａに固着された状態で他端が基台２１に固定されている。
【００４４】
また、上記ヘッドケース１５には、そのインク室１７に対応する部分に、インク室１７にインクカートリッジ２のインクを導入するヘッド流路２４が形成されている。上記ヘッド流路２４の開口縁には、環状突起２３が形成されている。
【００４５】
上記ヘッド本体１０では、上記圧電振動子１４の収縮・伸長を受けて圧力発生室１２が膨張・収縮し、圧力発生室１２の圧力変動によりインクの吸引とインク滴の吐出とが行なわれるようになっている。図２において、２２は圧電振動子１４に駆動信号を入力するフレキシブル回路板である。
【００４６】
上記ヘッド本体１０では、図２において紙面に垂直な方向に圧電振動子１４，圧力発生室１２，ノズル開口１１が列設されており、ノズルプレート１６には、２列のノズル列が形成されている。
【００４７】
図３および図４は、上記ヘッド本体１０が用いられたインク噴射ヘッドＨを示す図である。上記インク噴射部１は、ヘッド本体１０と、上記ヘッド本体１０が取付けられるヘッドホルダ３２とを備えている。本発明においては、このヘッドホルダ３２が「流路形成部材」に相当している部材であり、図１に示したキャリッジ３に別部品として組み付けられたり、あるいはキャリッジ３の一部に形成されたりしている。本発明においては、この「流路形成部材」は上記の前者・後者双方に該当している。以下、この「流路形成部材」をヘッドホルダと呼称し、各実施の形態は別部品として組み付けられている場合である。
【００４８】
図において、２８はヘッド本体１０を覆うカバー部材、４０はヘッド本体１０をヘッドホルダ３２に取付けるねじ、４１はカバー部材２８に形成されたねじ挿通穴である。また、３８はヘッドケース１５のヘッドホルダ３２と対面する面に突設された２つの挿通管であり、上記挿通管３８にねじ４０が挿通されるようになっている。
【００４９】
上記ヘッドホルダ３２は、インクカートリッジ２に差し込まれてインクの供給を受ける複数（この例では４つ）のインク供給針２７が立設されている。上記各インク供給針２７は、中空状で先端部にインク孔３４が穿設されている。上記各インク供給針２７の根元部には、インクカートリッジ２から供給されたインクをろ過するフィルタ３１が設けられてる。
【００５０】
そして、上記ヘッドホルダ３２には、各インク供給針２７にそれぞれ連通するとともに、ヘッド本体１０のヘッド流路２４にそれぞれ連通してインクカートリッジ２のインクをヘッド本体１０に導入するホルダ流路３０が形成されている。
【００５１】
上記ヘッドホルダ３２とヘッド本体１０との間には、フレキシブル回路板２２を介してヘッド本体１０の圧電振動子１４に駆動信号を送るヘッド基板３６が挟まれるよう設けられている。上記ヘッド基板３６には、フレキシブル回路板２２を挿通させる回路板挿通穴３５が形成されている。
【００５２】
また、上記ヘッド基板３６には、ホルダ流路３０の下部開口およびヘッド流路２４の上部開口に対応する部分に、上下に貫通する貫通穴３７が穿設され、上記貫通穴３７にヘッドケース１５の環状突起２３が挿通されてヘッド基板３６の上面に環状突起２３の開口が露呈するようになっている。
【００５３】
さらに、上記ヘッド基板３６には、ヘッド本体１０の一方の挿通管３８を挿通させる挿通穴４７と、他方の挿通管３８との干渉を防止する矩形の切欠部４３が形成されている。このように、上記切欠部４３により一方の挿通管３８との干渉を防止するようにしたことにより、この部分のヘッド基板３６の加工が容易になり、加工コストを節減することができる。
【００５４】
そして、上記ヘッド基板３６とヘッドホルダ３２との間には、ホルダ流路３０とヘッド流路２４を連通させる連通口３３が形成されたシール部材２９が挟持されている。上記シール部材２９は、ゴム，軟質樹脂，エラストマー等の弾性材料から形成されている。そして、上記シール部材２９は、ヘッドホルダ３２，ヘッド基板３６およびヘッド本体１０を組み付けた状態で、ホルダ流路３０の下部開口およびヘッド流路２４の上部開口に当接し、連通口３３によりホルダ流路３０とヘッド流路２４を連通させるとともにその接続部をシールするようになっている。
【００５５】
上記シール部材２９を弾性材から形成したことにより、環状突起２３の開口とホルダ流路３０の開口との間でシール部材２９が押し潰されて密着し、ホルダ流路３０とヘッド流路２４の接続部が確実にシールされる。また、ヘッド流路２４の開口とホルダ流路３０の開口に弾性材からなるシール部材２９を当接させるだけで流路の接続部を確実にシールでき、組み立て性を損なわない。
【００５６】
また、上記ヘッド本体１０のヘッドケース１５には、シール部材２９に穿設された圧入穴４６に圧入されて組み付け時やヘッド本体１０内の洗浄作業の際にシール部材２９の脱落を防止する圧入部材４４が突設されている。さらに、上記シール部材２９には、ヘッド本体１０の挿通管３８を挿通させる２つの挿通穴４７が形成されている。
【００５７】
そして、上記ヘッド本体１０のヘッドケース１５には、ヘッド基板３６の切欠部４３に対応する部分に、シール部材２９と当接してシール部材２９の反りを防止する円柱状の反り防止部材３９が突設されている。上記反り防止部材３９の上面には、シール部材２９に穿設された嵌入穴４５に嵌入してシール部材２９の不要な回転を防止する円柱状の回転防止部材４２が、反り防止部材３９と同軸状に突設されている。
【００５８】
上述のように、インクカートリッジ２からのインクがインク供給針２７に流入し、それからヘッドホルダ３２のホルダ流路３０を通過する。さらに、インクはシール部材２９の連通口３３からヘッド流路２４へ流入して、流路ユニット１３へ供給され、ノズル開口１１からインク滴として吐出される。そして、ヘッドケース１５，圧電振動子１４，流路ユニット１３等によりインク噴射部２５が構成されている。また、インク供給針２７の内側中空部分からホルダ流路３０，連通口３３を経てインク噴射部２５にわたって一連のインク流路２６が形成されている。
【００５９】
本発明においては、インク供給針２７からノズル開口１１にいたる構成部材の集合体により、液体噴射ヘッドであるインク噴射ヘッドＨが構成されている。したがって、インク噴射ヘッドＨを構成する主要な部材は、インク供給針２７，ヘッドホルダ３２，シール部材２９，インク噴射部２５等である。
【００６０】
本発明は、液体噴射ヘッドの製造方法および同製造方法で製造された液体噴射ヘッドならびに製造用金型であるが、本発明全体を理解しやすくするために、上記インク供給針の構成を最初に説明する。なお、インク供給針全体は符号２７で示し、インク供給針の各部の構造のうち図１１に記載した構造と同じ部位については同じ符号を付している。
【００６１】
すなわち、円形断面とされた中空状のインク供給針２７は、直管部８１とその先端に設けた円錐形の部分全体からなる尖部８２と上記直管部８１の内径が徐々に大きくなっている拡径部８３から構成されている。図５と図６にインク供給針２７の構造が示されているが、図６の斜視図は理解しやすくするために、後述の溝部の幅等を拡大した寸法で図示してある。
【００６２】
尖部８２の円錐形外周面４８に細長い溝部４９，５０が円錐形外周面４８の母線方向に形成されている。上記溝部４９は複数のインク通孔４９Ａが構成される長い溝であり、上記溝部５０は１つのインク通孔５０Ａが構成される短い溝である。ここでは、長い方の溝部４９のインク通孔４９Ａは、２つである。
【００６３】
溝部４９の底部は、図６に最もよく示されているように、階段状の形状とされている。このような階段状の形状により、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面４９Ｂと、上記軸心にほぼ直交する向きに配置された横面４９Ｃとが組になっていて、溝部４９では上記組が２つ階段状に配列されている。そして、上記の各横面４９Ｃにインク通孔４９Ａがそれぞれ設けられている。
【００６４】
溝部５０の底部は、図６に最もよく示されているように、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面５０Ｂと、上記軸心に略直交する向きに配置された横面５０Ｃとが組になっていて、溝部５０では上記組が１つ構成されている。そして、上記の横面５０Ｃにインク通孔５０Ａが設けられている。
【００６５】
上記のインク通孔４９Ａのうち、円錐形外周面４８の大径側に位置しているインク通孔４９Ａは、上記軸心に略直交する仮想平面上に円周方向に配列されている。また、インク通孔４９Ａのうち、円錐形外周面４８の小径側に位置しているインク通孔４９Ａは、上記の仮想平面とは異なった上記軸心に略直交する仮想平面上に円周方向に配列されている。したがって、円錐形外周面４８の大径側に配列されたインク通孔４９Ａと、円錐形外周面４８の小径側に配列されたインク通孔４９Ａとは、軸心方向に離隔して同心円上に配列されていることになる。
【００６６】
一方、インク通孔５０Ａは、円錐形外周面４８の大径側に位置している上記の仮想平面と同様な仮想平面上に円周方向に配列されている。この実施の形態では、インク通孔５０Ａと４９Ａは、同一仮想平面状に配列されている。
【００６７】
したがって、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心に略直交する仮想平面上において円周方向に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。さらに、インク通孔４９Ａと５０Ａが円錐形外周面４８の大径側の仮想平面上に円周方向に配置され、もう１つのインク通孔４９Ａが円錐形外周面４８の小径側の異なる仮想平面上に円周方向に配置されていることにより、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布をインク供給針２７内のインク流にとって最適化することができる。例えば、インク供給針２７内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部８２の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００６８】
つぎに、上記インク供給針２７の製造方法を、主として図７および図８に基づいて説明する。
【００６９】
溶融状態の成型材料としては、アルミニウムのような軽合金やポリプロピレン，ポリエチレンのような合成樹脂等が採用できるが、ここでは後者の材料を対象にしている。成型用の型５１は、所定の位置関係で合致する雌型５２と雄型５３から構成されている。上記雄型５３の尖部８２を成型する部位には、多段構造部５４が形成されている。雄型５３は断面が円形であり、尖部８２側が小径とされた小径部５４Ａと、上記小径部５４Ａよりも大きな径部の大径部５４Ｂとにより多段構造部５４が構成されている。なお、５４Ｃ，５４Ｄは、それぞれ後述の接触面が衝合する小径部５４Ａと大径部５４Ｂの端面である。また、ここでの多段構造部５４は２段であるが、これを必要に応じて３段あるいは４段にすることもできる。
【００７０】
上記雌型５２の尖部８２を成型する部位には、通孔成型部材である板状部材５５が複数設けられている。上記板状部材５５は、図６に示した溝部４９，５０を成型するためのもので、雌型５２の内面からインク供給針２７の略軸心に向って突出した状態で配置されている。板状部材５５の内側端面すなわち板状部材５５の厚さ方向の面に、縦面５５Ｂとこの縦面５５Ｂにほぼ直交する横面５５Ｃが形成されている。上記縦面５５Ｂと横面５５Ｃとは組になっていて、縦面５５Ｂは上記溝部４９の縦面４９Ｂを成型し、横面５５Ｃは上記溝部４９の横面４９Ｃを成型するために配置されている。したがって、縦面５５Ｂは上記軸心に略平行とされた面であり、横面５５Ｃは上記軸心に略直交する面とされている。このような縦面５５Ｂと横面５５Ｃとの組が複数配置されることにより、階段型形状部５６が構成される。
【００７１】
また、縦面５５Ｂと横面５５Ｃとの組が１つ配置されることにより、溝部５０の縦面５０Ｂと横面５０Ｃを形成する単一の段形状部５７が構成される。
【００７２】
上記階段型形状部５６の突き出た角部５６Ａの近傍に、接触面５５Ａが形成されている。図８の場合は、接触面５５Ａが角部５６Ａの近傍の横面５５Ｃに形成されている。すなわち、接触面５５Ａは、横面５５Ｃの軸心側の端部に形成されている。上記接触面５５Ａは、雌雄両型５２，５３を組み合わせたときに、雄型５３の端面５４Ｃに密着する。また、もう１つの接触面５５Ａは、雄型５３の端面５４Ｄに密着する。したがって、２箇所に配置した接触面５５Ａ，５５Ａは多段構造部５４の各段（５４Ｃ，５４Ｄ）に同心円上において複数箇所で接触する。一方、上記単一の段形状部５７には、単一の接触面５５Ａが設けられている。
【００７３】
上記の構成により、板状部材５５の２箇所に接触面５５Ａを有する場合は、「複接触面を有する板状部材」であり、板状部材５５の１箇所に接触面５５Ａを有する場合は、「単接触面を有する板状部材」である。
【００７４】
なお、多段構造部５４の段差寸法と階段型形状部５６の接触面５５Ａの位置を適正に設定しておくことにより、インク通孔４９Ａの母線方向の間隔を正しく求めることができる。
【００７５】
雄型５３の多段構造部５４の一部と板状部材５５の接触面５５Ａとの接触箇所以外の部分は成型材料が流入する空間部５５Ｄとされている。上記空間部５５Ｄが配置されていることにより、成型材料が環状に連なった状態となる。そして、この環状に連なった部分と、尖部８２の母線方向に存在する骨格部材４８Ａ（図８（Ｄ）参照）とが一体化された尖部骨格を形成するので、尖部の強度を高くすることができる。
【００７６】
図８（Ａ）や（Ｂ）に示した板状部材５５，５５が配置されていない箇所は、（Ｄ）に示すような雌雄の型関係となっている。この部分は図６に示すように、尖部８２の頂部から直管部８１にいたる母線方向の骨格部材４８Ａを形成するキャビティ部分となる。
【００７７】
図７において、両型５２と５３の間の空間部５８がインク供給針２７の製品キャビティである。同図において２点鎖線の引出し線で示した箇所が、インク供給針２７の各構造部を示している。製品キャビティ５８の下部にポリプロピレンやポリエチレン等の溶融樹脂を注入する注入口５９があけられている。
【００７８】
つぎに、溶融樹脂の注入による樹脂の流れ状態を説明する。
【００７９】
上記注入口５９から溶融樹脂が注入されると、溶融樹脂は拡径部８３の環状のキャビティ部８３Ａ全域にわたって略同じ高さで上昇してゆき、それに引続いて直管部８１のキャビティ部８１Ａに流入して行く。このようにして流動してきた溶融樹脂は、板状部材５５に沿って尖部８２のキャビティ部８２Ａに流入して行き、尖部８２における各部構造が成型される。
【００８０】
尖部８２のキャビティ部８２Ａに流入してきた溶融樹脂は、板状部材５５にガイドされながら乱流現象の少ない状態でキャビティ部８２Ａの隅々まで流入する。このとき、接触面５５Ａの部分が端面５４Ｃや５４Ｄに密着しているので、この密着箇所に溶融樹脂は流れ込まない。したがって、インク供給針２７を型５１から取出したときには、インク通孔４９Ａ，５０Ａが円周方向に配列されている。また、溶融樹脂は、上記空間部５５Ｄにも流入して環状に連なった部分が尖部８２に円周方向に形成される。
【００８１】
上記のような製造工程により、溶融樹脂が、上記接触面５５Ａの箇所には流入しないので、この接触面５５Ａの箇所において、インク通孔４９Ａ，５０Ａが形成される。そして、このような接触は、雄型５３の多段構造部５４と雌型５２の板状部材５５との間で、同心円上の複数箇所で行なわれるので、成型されたインク通孔４９Ａ，５０Ａは尖部８２において同心円上に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細な構造を採用することなく、雌型５２の一部と雄型５３の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型５１の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部８２の細部構造の隅々まで溶融樹脂が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、溶融樹脂の流速が向上するので、溶融樹脂の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成されたインク通孔４９Ａ，５０Ａは、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなうインクの流路抵抗をインク供給針２７の尖部８２において最小化することができる。
【００８２】
板状部材５５を雌型５２の内面から突出させた部材として、高い剛性のもとで雌型５２と一体化できるので、型の耐久性を高めることができる。また、板状部材５５であるから、溶融樹脂の流動のガイド板としての機能が果たされ、尖部８２の先端部に向って整然とした材料流れが形成できる。上記接触面５５Ａが、板状部材５５の厚さ方向の面に形成した面部分であるから、接触面５５Ａの形成が簡素化された構造で確保できる。また、上記面部分は、板状部材５５の上記軸心側の端面形状を設定することにより、簡単に選定することができるので、雄型５３の多段構造部５４に対する正確な面衝合が確保でき、インク通孔４９Ａ，５０Ａが正常に成型できる。
【００８３】
板状部材５５に接触面５５Ａの数を自由に設定できるので、１つの板状部材５５によって、複数のインク通孔４９Ａを成型したり１つのインク通孔５０Ａを成型したりすることが自由に行なえて、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの個数ないしは流路面積を最適な値にすることができる。上記複接触面を有する板状部材５５と上記単接触面を有する板状部材５５とが円周方向に交互に配置されていることから、複接触面による同心円上のインク通孔４９Ａの列と、単接触面による同心円上のインク通孔５０Ａの列とを複合させることができるので、上記各インク通孔４９Ａ，５０Ａを通過したインクが、インク供給針２７内を偏ることなく良好な分布で流下する。
【００８４】
上記板状部材５５の角部５６Ａと上記多段構造部５４の角部近傍の剛性の高い箇所同士が接触するので、密着性の良好な面接触が確保され、精密な形状や寸法のインク通孔４９Ａ，５０Ａがえられる。例えば、インク通孔４９Ａ，５０Ａの周縁部分に「ばり」が発生するようなことも防止できる。
【００８５】
上記空間部５５Ｄが配置されていることにより、成型材料が環状に連なった状態となる。そして、この環状に連なった部分と、尖部８２の母線方向に存在する骨格部材４８Ａとが一体化された尖部骨格を形成するので、尖部の強度を高くすることができる。
【００８６】
上記接触面５５Ａが、上記軸心の方向に対して略直交する向きに配置されているとともに、上記軸心の方向に対して略直交する向きに配置された雄型５３の多段構造部５４の端面５４Ｃ，５４Ｄに密着した状態で接触しているので、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心に略直交する仮想平面上において同心円上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。
【００８７】
図９および図１０は、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法の第２の実施の形態を示す。
【００８８】
上記尖部８２の円錐形外周面４８に形成された複数の溝部４９，５０の底部を、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面４９Ｂ，５０Ｂと上記軸心に略直交する向きに配置された横面４９Ｃ，５０Ｃをそれぞれ組にして構成し、上記縦面４９Ｂおよび５０Ｂの一部に円周方向に配列されたインク通孔４９Ａ，５０Ａが設けられている。
【００８９】
したがって、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。さらに、インク通孔４９Ａ，５０Ａが単一の仮想円筒面上に円周方向に配列されている場合には、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布をインク供給針２７内のインク流にとって最適化することができる。例えば、インク供給針２７内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部８２の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００９０】
この実施の形態において製造されたインク供給針２７は、インク供給針２７の軸心に略沿った向きで配置された縦面４９Ｂに、インク通孔４９Ａが開口している。図１０（Ａ）の構造部分は、溝部４９に２つのインク通孔４９Ａが形成された場合であり、溝部５０における１つのインク通孔５０Ａの成型は上記インク通孔４９Ａの場合と同様である。
【００９１】
インク通孔４９Ａの向きが上記のようになっているので、図１０（Ｂ）に示すように、接触面５５Ａはインク供給針２７の軸心に略沿った向きで配置されている。この接触面５５Ａは、多段構造部５４の外側面５４Ｅ，５４Ｆに接触するようになっている。この接触を確実なものとするために、上記接触面５５Ａと上記外側面５４Ｅ，５４Ｆが、尖部８２側が軸心に近づいた傾斜面とされている。図中の符号θは上記傾斜面の傾斜角度を示している。そこで、外側面５４Ｅ，５４Ｆの上部にテーパ面５４Ｇ，５４Ｈが形成されている。こうすることにより、雄型５３を雌型５２内に組み込む際に、上記接触面５５Ａと上記外側面５４Ｅ，５４Ｆとが干渉することなく接近して行き、両型５２，５３の組合わせが完了した位置において、接触面５５Ａと外側面５４Ｅ，５４Ｆ（テーパ面５４Ｇ，５４Ｈ）との密着が確保される。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００９２】
したがって、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９３】
本発明における液体噴射ヘッドは、図５および図６に示すように、上記尖部８２の円錐形外周面４８に形成された複数の溝部４９，５０の底部を、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面４９Ｂ，５０Ｂと上記軸心に略直交する向きに配置された横面４９Ｃ，５０Ｃを組にして構成し、上記横面４９Ｃ，５０Ｃの一部に円周方向に配列されたインク通孔４９Ａ，５０Ａが設けられている。
【００９４】
したがって、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心に略直交する仮想平面上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。さらに、インク通孔４９Ａ，５０Ａが単一の仮想平面上に円周方向に配列されている場合には、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布をインク供給針２７内のインク流にとって最適化することができる。例えば、インク供給針２７内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部８２の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口位置や個数を自由に選定することができる。
【００９５】
そして、上記の複数組の配置と単数組の配置を円周方向に交互に行なうことにより、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布が良好なものとなる。また、組が複数配置された溝部４９のインク通孔４９Ａのうち尖部８２の大径側に位置するインク通孔４９Ａと、組が１つ配置された溝部５０のインク通孔５０Ａとを同一円周上に配列することにより、尖部８２の大径部側のインク通孔４９Ａ，５０Ａの個数を多くし、尖部８２の小径側のインク通孔４９Ａの個数を少なくして、インク供給針２７内のインク流の分布を均一化することができる。
【００９６】
図９および図１０は、本発明における液体噴射ヘッドの第２の実施の形態を示す。
【００９７】
この実施の形態は、上記尖部８２の円錐形外周面４８に形成された複数の溝部４９，５０の底部を、インク供給針２７の軸心に略沿った向きに配置された縦面４９Ｂ，５０Ｂと上記軸心に略直交する向きに配置された横面４９Ｃ，５０Ｃそれぞれを組にして構成し、上記縦面４９Ｂ，５０Ｂの一部に円周方向に配列されたインク通孔４９Ａ，５０Ａが設けられている。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００９８】
したがって、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ないインク通孔４９Ａ，５０Ａが所定の配置形態のもとに確保される。さらに、インク通孔４９Ａ，５０Ａが単一の仮想円筒面上に円周方向に配列されている場合には、尖部８２におけるインク通孔４９Ａ，５０Ａの開口分布をインク供給針２７内のインク流にとって最適化することができる。例えば、インク供給針２７内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部８２の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、インク通孔４９Ａ，５０Ａの開口位置や個数を自由に選定することができる。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００９９】
本発明における液体噴射ヘッドの製造用金型は、すでに説明したように、図７，図８，図１０等に示した構成である。
【０１００】
すなわち、上記インク供給針２７を成型する型５１は所定の位置関係で合致する雌型５２と雄型５３から構成され、上記雄型５３の尖部８２を成型する部位に、尖部８２側が小径とされ異なった径部が同心状に配置された多段構造部５４が設けられ、上記雌型５２の尖部８２を成型する部位に、上記インク通孔４９Ａ，５０Ａを成型する板状部材５５が雌型５２の内面からインク供給針２７の略軸心に向って突出した状態で複数配置され、上記多段構造部５４の各段に同心状において複数箇所で接触する接触面５５Ａが上記板状部材５５に形成されている。
【０１０１】
したがって、溶融状態の成型材料は、上記接触面５５Ａの面衝合部分には流入しないので、この接触面５５Ａの箇所において、インク通孔４９Ａ，５０Ａが形成される。そして、このような接触は、雄型５３の多段構造部５４と雌型５２の板状部材５５との間で、同心状の複数箇所で行なわれるので、成型されたインク通孔４９Ａ，５０Ａは尖部８２において同心状に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細な構造を採用することなく、雌型５２の一部と雄型５３の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部８２の細部構造の隅々まで成型材料が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、成型材料の流速が向上するので、成型材料の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成されたインク通孔４９Ａ，５０Ａは、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなうインクの流路抵抗をインク供給針２７の尖部８２において最小化することができる。
【０１０２】
また、上記板状部材５５が雄型５３の一部に接触する接触面５５Ａが、板状部材５５の厚さ方向の面に形成した面部分であることから、上記接触面５５Ａの形成が簡素化された構造で確保できる。また、上記面部分は、板状部材５５の上記軸心側の端面形状を選定することにより、簡単に選定することができるので、雄型５３の多段構造部５４に対する正確な面衝合が確保でき、インク通孔４９Ａ，５０Ａが正常に成型できる。
【０１０３】
以上に述べた液体噴射ヘッドの製造方法においては、型５１の構造、例えば、雌雄両型５２，５３の合致によって形成される空間部５５Ｄによって、１つの部品であるインク供給針２７自体の構造や性能が改善される。したがって、上記製造方法によって製造されたインク供給針２７の各部の構造は、インク供給針２７そのものあるいはこのようなインク供給針２７を包含したインク噴射ヘッドとして種々な発明を形成している。
【０１０４】
上記の実施の形態では、圧力発生素子が縦振動モードの形式であるが、他に、たわみ振動モードで液体を噴射したり、液体の加熱素子で液体を噴射したりする形式のものであってもよい。また、本発明における液体貯留手段は、上記の実施の形態で示した、キャリッジにインクカートリッジを搭載する形式のものに加えて、インクタンクをインクジェット式記録装置の本体側に装着し、キャリッジには圧力変動を吸収するサブタンクを搭載した形式のものであってもよい。
【０１０５】
上述の実施の形態は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射装置は、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施の形態では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド，液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド，有機ＥＬディスプレー，ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【０１０６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法およびそれに用いる金型によれば、溶融状態の成型材料は、上記接触面の面衝合部分には流入しないので、この接触面の箇所において、液体通孔が形成される。そして、このような接触は、雄型の多段構造部と雌型の通孔成型部材との間で、同心状の複数箇所で行なわれるので、成型された液体通孔は尖部において同心状に配列され、所要の流路面積が所定の通孔位置において確保される。また、前述の中子ピンのような微細な構造を採用することなく、雌型の一部と雄型の一部との剛性の高い箇所同士が直接接触する形式であるから、金型の耐久性の向上と簡素化が図れる。このような剛性向上により、溶融樹脂等の成型材料を高圧で注入することができるので、尖部の細部構造の隅々まで成型材料が流入し、いわゆる湯まわり不足によるショート部分が発生しない。あわせて、成型材料の流速が向上するので、成型材料の温度低下が可及的に少なくなり、ウエルドラインにおける融着状態が良好なものとなる。さらに、このようにして形成された液体通孔は、通路長さのない形態であるから、流路長さにともなう液体の流路抵抗が液体供給針の尖部において最小化することができる。
【０１０７】
また、上記液体供給針を超音波接合によって流路形成部材に接合する場合には、超音波振動が液体供給針の各部に伝達されるのであるが、尖部における細部構造の剛性向上により、尖部の微細構造部に過大な応力が作用しない。さらに、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における「ずれ運動」による溶融現象が回避できる。
【０１０８】
また、本発明の液体噴射ヘッドによれば、上記液体通孔の開口が上記軸心に略直交する仮想平面上に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。さらに、液体通孔が単一の仮想平面上に円周方向に配列されている場合には、尖部における液体通孔の開口分布を液体供給針内の液体流にとって最適化することができる。例えば、液体供給針内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、液体通孔の開口位置や個数を自由に選定することができる。
【０１０９】
また、本発明の液体噴射ヘッドによれば、上記液体通孔の開口が上記軸心と略同心の仮想円筒面上において同心状に配列されることになる。これによって、流動抵抗の少ない液体通孔が所定の配置形態のもとに確保される。さらに、液体通孔が単一の仮想円筒面上に円周方向に配列されている場合には、尖部における液体通孔の開口分布を液体供給針内の液体流にとって最適化することができる。例えば、液体供給針内で偏った流れになるのを防止することができる。また、上記の組単位で尖部の母線方向に複数組を配置したり単数組を配置したり、あるいはこれらの組を複合させて配置することにより、液体通孔の開口位置や個数を自由に選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるインクジェット式記録装置の斜視図である。
【図２】上記インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射部の断面図である。
【図３】上記インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドの分解斜視図である。
【図４】上記インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドの断面図である。
【図５】インク噴射ヘッドに組み付けられるインク供給針の平面図，底面図，部分拡大図，断面図である。
【図６】上記インク供給針の尖部を示す斜視図および平面図である。
【図７】上記インク供給針の成型用金型の全体構造を示す断面図である。
【図８】上記金型の各部の構造を示す断面図，斜視図である。
【図９】インク噴射ヘッドに組み付けられる他のインク供給針の平面図，底面図，部分拡大図，断面図である。
【図１０】上記インク供給針の成型用金型の部分的な斜視図，断面図である。
【図１１】従来のインク供給針を示す平面図，底面図，断面図である。
【符号の説明】
Ｈ インク噴射ヘッド
１ インク噴射部
２ インクカートリッジ
３ キャリッジ
４ タイミングベルト
５ ステッピングモータ
６ ガイドバー
７ 記録紙
８ キャップ
９ ワイパー部材
１０ ヘッド本体
１１ ノズル開口
１２ 圧力発生室
１３ 流路ユニット
１４ 圧電振動子
１５ ヘッドケース
１６ ノズルプレート
１７ インク室
１８ インク供給路
１９ 流路形成板
２０ 振動板
２０Ａ 島部
２１ 基台
２２ フレキシブル回路板
２３ 環状突起
２４ ヘッド流路
２５ インク噴射部
２６ インク流路
２７ インク供給針
２８ カバー部材
２９ シール部材
３０ ホルダ流路
３１ フィルタ
３２ ヘッドホルダ，流路形成部材
３３ 連通口
３４ インク孔
３５ 回路板挿通穴
３６ ヘッド基板
３７ 貫通穴
３８ 挿通管
３９ 反り防止部材
４０ ねじ
４１ 挿通穴
４２ 回転防止部材
４３ 切欠部
４４ 圧入部材
４５ 嵌入穴
４６ 圧入穴
４７ 挿通穴
４８ 円錐形外周面
４８Ａ 骨格部材
４９ 溝部
４９Ａ インク通孔
４９Ｂ 縦面
４９Ｃ 横面
５０ 溝部
５０Ａ インク通孔
５０Ｂ 縦面
５０Ｃ 横面
５１ 型
５２ 雌型
５３ 雄型
５４ 多段構造部
５４Ａ 小径部
５４Ｂ 大径部
５４Ｃ 端面
５４Ｄ 端面
５４Ｅ 外側面
５４Ｆ 外側面
５４Ｇ テーパ面
５４Ｈ テーパ面
θ 傾斜角度
５５ 板状部材
５５Ａ 接触面
５５Ｂ 縦面
５５Ｃ 横面
５５Ｄ 空間部
５６ 階段型形状部
５６Ａ 角部
５７ 段形状部
５８ 空間部，製品キャビティ
５９ 注入口
８０ インク供給針
８１ 直管部
８１Ａ キャビティ部
８２ 尖部
８２Ａ キャビティ部
８３ 拡径部
８３Ａ キャビティ部
８４ インク通孔，液体通孔
８５Ａ 内端面
８５Ｂ 内端面
８６ フィルタ
８７ 境界部
８８ 下端面
８９ 突条部
Claims (3)
- 液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドであって、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記組が複数配置された溝部と上記組が１つ配置された溝部とが円周方向に交互に配列されていると共に、上記横面の一部に液体通孔が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受けるとともにその先端の尖部に液体通孔を設けた断面円形で中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドであって、上記尖部の円錐形外周面に円周方向に配列された複数の溝部を形成し、上記各溝部の底部を、液体供給針の軸心に略沿った向きに配置された縦面と上記軸心に略直交する向きに配置された横面との組により構成し、上記縦面の一部に液体通孔が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
- 上記組が複数配置された溝部と上記組が１つ配置された溝部とが円周方向に交互に配列されている請求項２記載の液体噴射ヘッド。
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