(57)【要約】【課題】信頼性に優れたアセンブリを製造するためのアセンブリの製造方法、信頼性に優れた液状体吐出ヘッドとその製造方法、および当該液状体吐出ヘッドを搭載する液状体吐出装置を提供すること。【解決手段】ケース３０における射出成型時の樹脂の流動方法（矢印Ａの方向）と液状体導入部材４０における射出成型時の樹脂の流動方法（矢印Ｂの方向）とが一致するように部材間の位置合わせを行った上で、両部材を接合する。位置合わせは、ケース３０のガイド部３１に形成されたマーク３５と液状体導入部材４０のフランジ部４３に形成されたマーク４５とを合わせることにより行う。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とを含むアセンブリの製造方法であって、
射出成型により前記第１部材を形成する工程と、
射出成型により前記第２部材を形成する工程と、
前記第１部材における前記射出成型に係る方向と前記第２部材における前記射出成型に係る方向とを実質的に一致させるように、前記第１部材と前記第２部材とを結合する工程と、を有することを特徴とするアセンブリの製造方法。
【請求項２】
液状体の供給流路が形成された基体と、前記供給流路に前記液状体を導入するための液状体導入部材とを備える液状体吐出ヘッドの製造方法であって、
射出成型により前記基体を形成する工程と、
射出成型により前記液状体導入部材を形成する工程と、
前記基体における前記射出成型に係る方向と前記液状体導入部材における前記射出成型に係る方向とを実質的に一致させるように、前記第１部材と前記第２部材とを接合する工程と、を有することを特徴とする液状体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
結晶性樹脂を含む材料を用いて、前記基体ないし前記液状体導入部材を形成することを特徴とする請求項２に記載の液状体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記基体と前記液状体導入部材とが、前記基体における前記射出成型に係る方向と前記液状体導入部材における前記射出成型に係る方向とを実質的に一致させるような状態の下で一義的に接合されるように、前記基体と前記液状体導入部材との相対的な位置関係を物理的ないし視覚的に規定する位置決め手段を設けることを特徴とする請求項２または３に記載の液状体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
液状体の供給流路が形成された基体と、前記供給流路に前記液状体を導入するための液状体導入部材とを備える液状体吐出ヘッドであって、
前記基体と前記液状体導入部材とは、分子構造に関して配向性を有する樹脂を含む材料から形成されており、
前記基体と前記液状体導入部材とは、前記基体に係る配向方向と前記液状体導入部材に係る配向方向とが実質的に一致するように互いに接合されていることを特徴とする液状体吐出ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の液状体吐出ヘッドを搭載する液状体吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の部材を含むアセンブリの製造方法、および、インクジェット式記録装置、ディスプレイ製造装置、電極形成装置、バイオチップ製造装置などの液状体吐出装置、並びに、液状体吐出装置に搭載される液状体吐出ヘッドとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液状体を吐出する微小なノズルを有する液状体吐出ヘッドが、印刷や工業用途に広く利用されるようになってきている。例えば、特許文献１に掲げる液状体吐出ヘッドは、外部からインク（液状体）の供給を受けるための樹脂製のインク供給針（液状体導入部材）がフランジ部において樹脂製のケース（基体）に接合された構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１１１３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述の液状体導入部材や基体は射出成型により形成されるものであるが、射出成型時における樹脂の流動方向に依存して、樹脂の分子構造に配向性を生じることがある。とりわけ、結晶性樹脂を用いた場合にはこの傾向が強く、配向性に依存した収縮率の偏差によって成型後の部材の形状に歪みが生じてしまうことがあり、これが接合部における形状の不整合等を招いて、接合強度やシール性に関する信頼性を低下させる原因となる。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、信頼性に優れたアセンブリを製造するためのアセンブリの製造方法、信頼性に優れた液状体吐出ヘッドとその製造方法、および当該液状体吐出ヘッドを搭載する液状体吐出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１部材と第２部材とを含むアセンブリの製造方法であって、射出成型により前記第１部材を形成する工程と、射出成型により前記第２部材を形成する工程と、前記第１部材における前記射出成型に係る方向と前記第２部材における前記射出成型に係る方向とを実質的に一致させるように、前記第１部材と前記第２部材とを結合する工程と、を有することを特徴とする。
【０００７】
この発明のアセンブリの製造方法によれば、第１部材における射出成型に係る方向と第２部材における射出成型に係る方向とを実質的に一致させるように、第１部材と第２部材とを結合するようになっている。これにより、第１部材と第２部材とが、その分子構造に係る配向方向が互いに実質的に一致するような状態で結合されるので、信頼性に優れたアセンブリを製造することができる。
【０００８】
本発明は、液状体の供給流路が形成された基体と、前記供給流路に前記液状体を導入するための液状体導入部材とを備える液状体吐出ヘッドの製造方法であって、射出成型により前記基体を形成する工程と、射出成型により前記液状体導入部材を形成する工程と、前記基体における前記射出成型に係る方向と前記液状体導入部材における前記射出成型に係る方向とを実質的に一致させるように、前記第１部材と前記第２部材とを接合する工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
この発明の液状体吐出ヘッドの製造方法によれば、基体における射出成型に係る方向と液状体導入部材における射出成型に係る方向とを実質的に一致させるように、基体と液状体導入部材とを接合するようになっている。これにより、基体と液状体導入部材とが、その分子構造に係る配向方向が互いに実質的に一致するような状態で接合されるので、信頼性に優れた液状体吐出ヘッドを製造することができる。
【００１０】
また好ましくは、前記液状体吐出ヘッドの製造方法において、結晶性樹脂を含む材料を用いて、前記基体ないし前記液状体導入部材を形成することを特徴とする。
この発明の液状体吐出ヘッドの製造方法によれば、結晶性樹脂の高い化学的安定性によって液状体に対する優れた耐性を有すると共に、接合部の信頼性にも優れた液状体吐出ヘッドを製造することができる。
【００１１】
また好ましくは、前記液状体吐出ヘッドの製造方法において、前記基体と前記液状体導入部材とが、前記基体における前記射出成型に係る方向と前記液状体導入部材における前記射出成型に係る方向とを実質的に一致させるような状態の下で一義的に接合されるように、前記基体と前記液状体導入部材との相対的な位置関係を物理的ないし視覚的に規定する位置決め手段を設けることを特徴とする。
この発明の液状体吐出ヘッドの製造方法によれば、位置決め手段によって、基体における射出成型に係る方向と液状体導入部材における射出成型に係る方向とを容易に且つ好適に規定することができる。
【００１２】
本発明は、液状体の供給流路が形成された基体と、前記供給流路に前記液状体を導入するための液状体導入部材とを備える液状体吐出ヘッドであって、前記基体と前記液状体導入部材とは、分子構造に関して配向性を有する樹脂を含む材料から形成されており、前記基体と前記液状体導入部材とは、前記基体に係る配向方向と前記液状体導入部材に係る配向方向とが実質的に一致するように互いに接合されていることを特徴とする。
【００１３】
この発明の液状体吐出ヘッドによれば、基体と液状体導入部材とが、その分子構造に係る配向方向が互いに実質的に一致するような状態で接合されているので、接合部に関しての信頼性に優れている。
【００１４】
本発明の液状体吐出装置は、前記液状体吐出ヘッドを搭載することを特徴とする。
この発明の液状体吐出装置は、上記液状体吐出ヘッドを搭載しているので、優れた信頼性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。また、以下の説明で参照する図では、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺を実際のものとは異なるように表す場合がある。
【００１６】
（液状体吐出装置の全体構成について）
まずは、図１を参照して液状体吐出装置の構成について説明する。
図１は、液状体吐出装置の全体構成を示す図である。
【００１７】
図１において、液状体吐出装置１００は、基板１０１を載置するためのステージ１０２と、基板１０１に対向するキャリッジ１０３と、キャリッジ１０３に液状体を供給する液状体供給機構１０６と、吐出制御回路１０７とを備えている。ステージ１０２は、主走査機構１０４によりキャリッジ１０３に対して図の左右方向に往復動（主走査）され、また、キャリッジ１０３は、副走査機構１０５により主走査に直交する方向に移動（副走査）される。主走査機構１０４、副走査機構１０５、吐出制御回路１０７は、制御コンピュータ１０８により統括制御される。
【００１８】
液状体供給機構１０６は、例えば、複数種の液状体を収容する容器と、容器から液状体を移送する移送管と、液状体の供給圧を一定の下に制御する圧力制御ユニットを備えている。使用される液状体としては、水や有機溶媒等の液体、およびこれらの溶液のほか、液体中に固体微粒子を分散させたものなどを採用することもできる。
【００１９】
キャリッジ１０３は、複数の液状体吐出ヘッド１０（図２参照）を備えており、吐出制御回路１０７からの電気信号を受けて、ノズル２０（図２参照）から基板１０１に対して液状体を吐出する。詳しくは、後述する。
【００２０】
液状体吐出装置１００は、基板１０１の任意の位置に対してキャリッジ１０３から液状体を吐出することで、液状体を基板１０１上にパターン化して配置（描画）することができる。そして、配置した液状体を乾燥等により固化して、パターン化された様々な機能性膜を形成することができる。
【００２１】
（液状体吐出ヘッドの構成について）
次に、図２、図３を参照して液状体吐出ヘッドの構成について説明する。
図２は、液状体吐出ヘッドの全体構成を示す図である。図３は、液状体導入部材の周辺構造を示す断面図である。
【００２２】
液状体吐出ヘッド１０は、液状体供給機構１０６（図１参照）から液状体を導入するケースアセンブリ１４と、液状体を吐出する吐出アセンブリ１５と、吐出制御回路１０７（図１参照）とフレキシブル配線基板１１０を介して電気的に接続される回路基板１６とを備えている。ケースアセンブリ１４は、内部に供給流路３３を有する基体としてのケース３０と、液状体供給機構１０６からの導出管１０９と結合する液状体導入部材４０とを備えている。尚、本実施形態のケースアセンブリ１４は、同じ構造の二つの液状体導入部材４０が取り付けられた構成となっている。
【００２３】
液状体導入部材４０は、尖端部４１に導入孔４２を、内部に導入流路４６を有する中空針状の部材であり、尖端部４１の反対側は裾を広げたフランジ部４３となっている。液状体導入部材４０は、フランジ部４３においてケース３０と超音波溶着により接合されている。
【００２４】
ケース３０は、フランジ部４３の外周における外周面４３ａを規定するガイド部３１と、ガイド部３１の内側においてフランジ部４３の下面を受けるフランジ取付部３２を備えている。導入孔４２を通じて導入された液状体は、導入流路４６、フィルタ５０、供給流路３３を通じて吐出アセンブリ１５に供給される。
【００２５】
フィルタ５０は、金属線をメッシュ状に編みこんでなる部材であり、供給流路３３の連通口の形成面に溶着されている。フィルタ５０は、導入流路４６から供給流路３３へと供給される液状体に含まれる異物等をトラップする役割を果たすものである。尚、導入流路４６および供給流路３３のフィルタ５０側が拡幅されているのは、フィルタ５０の有効面積を大きくして通過に係るインクの流動抵抗（損失水頭）を低減するための配慮である。
【００２６】
液状体導入部材４０およびケース３０には、化学的安定性に優れた結晶性樹脂、本実施形態においては、ＰＰＳ（PolyPhenylene-Sulfide）が用いられている。これは、工業用途に用いられる様々な化学的性質の液状体によっても侵食されないようにするための配慮である。また、上述の結晶性樹脂にガラス素材などの別材料を混入させて用いることで、強度や化学的な耐性を補強することも可能である。
【００２７】
吐出アセンブリ１５は、一面に所定の配列で形成されたノズル２０と、ノズル２０の個々と連通するキャビティ２２と、対応する液状体種ごとにキャビティ２２に液状体を供給するリザーバ２３を備えている。キャビティ２２の天蓋部２４は可撓性膜２５により移動可能となっており、天蓋部２４と接合された圧電素子２６の駆動により、液状体がノズル２０から吐出される。尚、圧電素子２６の駆動制御は、フレキシブル配線基板１１０を介して伝送される電気信号により、ノズル２０ごとに行われる。
【００２８】
フランジ部４３とフランジ取付部３２との重なり領域である接合部５２において、フランジ部４３の下面側には、超音波溶着の際にその作用部となる溶着突起４４（図３では、溶着により先端が潰された状態）が形成されている。溶着突起４４は、フランジ部４３の外周面４３ａに沿ってループを描くように形成されており、接合前においては仮想線で示すような断面三角形型の形状を有していたものである。
【００２９】
接合部５２において、フランジ部４３（液状体導入部材４０）とフランジ取付部３２（ケース３０）との間には中間部材としての溶融樹脂５１が介在している。この溶融樹脂５１は、超音波溶着によってフランジ部４３（液状体導入部材４０）とフランジ取付部３２（ケース３０）の一部が溶融して形成されたものであり、両部材を接合すると共に導入流路４６と供給流路３３との接続部をシールする役割も果たしている。
【００３０】
ガイド部３１およびフランジ部４３の上面には、部材表面に凹凸を施して形成された位置決め手段としてのマーク３５、マーク４５がそれぞれ設けられている。マーク３５、マーク４５は、ケースアセンブリ１４の組み立ての際（詳しくは後述する）において、液状体導入部材４０とケース３０との位置関係を規定する役割を果たすものである。
【００３１】
（液状体吐出ヘッドの製造方法について）
次に、図２、図４、図５、図６、図７を参照して液状体吐出ヘッドの製造方法（アセンブリの製造方法）について説明する。
図４は、ケースの成型過程を示す図である。図５は、液状体導入部材の成型過程を示す図である。図６は、ケースアセンブリの組み立て過程を示す斜視図である。図７は、ケースアセンブリの組み立て工程を示すフローチャートである。
【００３２】
図２に示す液状体吐出ヘッド１０は、それぞれ別々に組み立てたケースアセンブリ１４と吐出アセンブリ１５と回路基板１６とを集合させることで製造される。以下では、ケースアセンブリ１４の組み立てについて、詳細に説明を行う。
【００３３】
ケースアセンブリ１４の組み立ては、第１部材としてのケース３０および第２部材としての液状体導入部材４０をそれぞれ射出成型により形成（図７の工程Ｓ１および工程Ｓ２）した後、図６に示すように、ケース３０にフィルタ５０と液状体導入部材４０とを取り付けることで行われる。ここで、フィルタ５０は、ケース３０における供給流路３３の連通口形成面３４に超音波溶着等により接合される（図７の工程Ｓ３）。また、液状体導入部材４０は、ガイド部３１によりフランジ部４３の外周面４３ａが、フランジ取付部３２によりフランジ部４３の下面部４３ｂが規定された状態で、ケース３０と超音波溶着等により接合される（図７の工程Ｓ４）。
【００３４】
図４に示すように、工程Ｓ１に用いる金型６０は、ケース３０（図６参照）に対応するキャビティ６１と、樹脂を注入するための注入口６３と、樹脂をキャビティ６１に導く流路６４と、キャビティ６１における樹脂の導入口であるゲート６５とを有している。本実施形態では、１つの金型６０について独立した２つのキャビティ６１を有しており、各キャビティ６１の長手方向における両端に、互いに対向する１対のゲート６５が形成された構成となっている。
【００３５】
図５に示すように、工程Ｓ２に用いる金型７０は、内部に、液状体導入部材４０（図６参照）に対応するキャビティ７１と、樹脂を注入するための注入口７３と、樹脂をキャビティ７１に導く流路７４と、キャビティ７１における樹脂の導入口であるゲート７５とを有している。本実施形態では、１つの金型７０について独立した４つのキャビティ７１を有しており、各キャビティ７１のフランジ部４３（図６参照）に対応する領域の一端に、ゲート７５が形成された構成となっている。
【００３６】
工程Ｓ１では、注入口６３から注入された溶融状態の樹脂が、流路６４、ゲート６５を通じて、矢印に示す方向に沿ってキャビティ６１内に流入される。また、工程Ｓ２では、注入口７３から注入された溶融状態の樹脂が、流路７４、ゲート７５を通じて、矢印に示す方向に沿ってキャビティ７１内に流入される。尚、樹脂としてＰＰＳを採用した本実施形態では、工程Ｓ１，Ｓ２は、金型温度：１５０℃、樹脂温度：３００℃という比較的高温の下で行われるようになっている。
【００３７】
キャビティ６１，７１内で樹脂が固化された場合、その分子構造は、射出成型の際の樹脂の流動方向（図示の矢印の方向）との関係で配向性を有する。これは、樹脂の流動時に、鎖状の樹脂の分子がその流動方向に沿って配向し、その配向状態を維持したまま固化がなされるためである。
【００３８】
このような分子構造の配向性は固化時における収縮率の偏差を生じ、その結果、成型後の部材の形状は、その分子構造に係る配向性に依存することになる。ＰＰＳを用いた本実施形態の場合は、樹脂の流動方向における収縮率が相対的に小さくなるため、成型後の部材は、設計された形状に対して当該方向に相対的に長く歪んだ形状となる。
【００３９】
図６においてケース３０に重ねて表示する矢印Ａは、工程Ｓ１の射出成型に係る方向、すなわち、キャビティ６１内における樹脂の主たる流動方向（図４参照）に対応する方向を示すものであり、樹脂の主たる配向方向を示すものであると言い換えることもできる。また、図６において液状体導入部材４０に重ねて表示する矢印Ｂは、工程Ｓ２の射出成型に係る方向、すなわち、キャビティ７１内の樹脂の主たる流動方向（図５参照）に対応する方向を示すものであり、樹脂の主たる配向方向を示すものであると言い換えることもできる。
【００４０】
図示のように、液状体導入部材４０や、液状体導入部材４０のフランジ部４３を規定するためのケース３０のガイド部３１、フランジ取付部３２は、中心軸に対する回転体様の形状となっている。このため、液状体導入部材４０をケース３０に接合する際（工程Ｓ４）に、液状体導入部材４０とケース３０との中心軸方向の相対的な回転位置がなんら規定されないとすると、互いの配向方向の関係がバラバラになってしまい、これが接合部における部材間の形状の不整合等を招いて、接合部の強度やシール性を低下させることがある。
【００４１】
このような事情に鑑み、工程Ｓ４では、ケース３０における矢印Ａの方向と液状体導入部材４０における矢印Ｂの方向とを一致させるように、両部材間における中心軸方向の相対的な回転位置を規定するようにしている。尚、本実施形態の場合は、ケース３０のガイド部３１に形成されたマーク３５と、液状体導入部材４０のフランジ部４３に形成されたマーク４５を用いることで、このような位置決めを視覚的に容易に行うことが可能となっている。
【００４２】
マーク３５，４５は、ケース３０および液状体導入部材４０を成型する際（工程Ｓ１，Ｓ２）に、部材の表面形状として一体に形成されるものである。またその位置は、キャビティ６１，７１内の樹脂の主たる流動方向に基づいて、当該方向を識別できるように設定されている。
【００４３】
本発明は上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態では、視覚的なマークを用いてケース３０と液状体導入部材４０との中心軸方向の相対的な回転位置を規定するようにしたが、ガイド部３１とフランジ部４３に互いに嵌合可能な凹凸形状を形成するなどして、物理的に回転位置の規定がなされるようになっていてもよい。
また、ケース３０、液状体導入部材４０の成型に用いる金型６０，７０において、キャビティ６１，７１におけるゲートの位置や数は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を違えない範囲において様々な態様に変更することができる。
また、本発明のアセンブリの製造方法は、上述したケースアセンブリの組み立てのほか、複数の部材を有する様々なアセンブリの組み立て（製造）に適用することができる。
また、実施形態の各構成はこれらを適宜組み合わせたり、省略したり、図示しない他の構成と組み合わせたりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】液状体吐出装置の全体構成を示す図。
【図２】液状体吐出ヘッドの全体構成を示す図。
【図３】液状体導入部材の周辺構造を示す断面図。
【図４】ケースの成型過程を示す図。
【図５】液状体導入部材の成型過程を示す図。
【図６】ケースアセンブリの組み立て過程を示す斜視図。
【図７】ケースアセンブリの組み立て工程を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４５】
１０…液状体吐出ヘッド、１４…ケースアセンブリ、３０…第１部材としてのケース、３１…ガイド部、３２…フランジ取付部、３３…供給流路、３５…位置決め手段としてのマーク、４０…第２部材としての液状体導入部材、４３…フランジ部、４３ａ…フランジ部の外周面、４３ｂ…フランジ部の下面部、４４…溶着突起、４５…位置決め手段としてのマーク、４６…導入流路、５０…フィルタ、５１…溶融樹脂、５２…接合部、６０…金型、６１…キャビティ、６３…注入口、６４…流路、６５…ゲート、７０…金型、７１…キャビティ、７３…注入口、７４…流路、７５…ゲート、１００…液状体吐出装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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