(57)【要約】【課題】多孔質体を針内部の全体に亘って充填できる液体供給針の製造方法を提供する。【解決手段】インクを吐出可能な記録ヘッドを備える記録ヘッドユニットに用いられ、インクカートリッジ内への挿入状態でこのインクカートリッジに貯留されたインクを記録ヘッド側に供給するインク供給針１９の製造方法において、内部にインク流路を備えた中空針状のフレーム３３を成形型とし、発泡原料液３４′をフレーム３３のインク流路内に注入する注入工程と、原料液３４′注入後のフレーム３３を加熱して原料液３４′を発泡させ、フレーム３３内部にインク吸収体３４を充填する発泡工程とを順に経ることを特徴とする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出可能な液体噴射ヘッドを備える液体噴射ヘッドユニットに用いられ、液体カートリッジ内への挿入状態で該液体カートリッジに貯留された液体を液体噴射ヘッド側に供給する液体供給針の製造方法において、
内部に液流路を備えた中空針状のフレームを成形型とし、発泡原料液を前記フレームの液流路内に注入する注入工程と、
液注入後のフレームを加熱して原料液を発泡させ、フレーム内部に多孔質吸収体を充填する発泡工程とを順に経ることを特徴とする液体供給針の製造方法。
【請求項２】
前記発泡工程では、根本側開口部を臨ませた状態で前記フレームを雌型内に収納し、原料液の注入後に根本側開口部を閉塞型で覆って原料液を発泡させることを特徴とする請求項１に記載の液体供給針の製造方法。
【請求項３】
前記フレームは、筒状の針胴体部、及び、該胴体部の先端に連続する錐形状の針先端部を有し、外側空間と液流路とを連通する開口窓部を針胴体部に開設したことを特徴とする請求項１または２に記載の液体供給針の製造方法。
【請求項４】
前記多孔質吸収体がウレタンフォームであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の液体供給針の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の液体を吐出可能な液体噴射ヘッドユニットに備えられる液体供給針の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体を液滴の状態で吐出可能な液体噴射ヘッドとしては、種々のものが提案されている。例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド、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（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）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（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドが提案されている。
【０００３】
この液体噴射ヘッドは、カートリッジホルダ等と共に液体噴射ヘッドユニットを構成する。例えば、インクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置の場合、カートリッジホルダを有するキャリッジに記録ヘッドが取り付けられている。カートリッジホルダにはインク供給針（液体供給針の一種）を取り付けており、インクカートリッジをカートリッジホルダに装着すると、インクカートリッジの針挿入部内にインク供給針が挿入される。これにより、インクカートリッジに貯留された液体状のインクがインク供給針を通じて記録ヘッド側に供給される。
【０００４】
このようにインク供給針を通じてカートリッジ内のインクを記録ヘッド側に供給する構成では、気泡による多ノズル抜け（ズタ抜け）と呼ばれる現象が生じる可能性がある。即ち、インク供給針の挿入によってカートリッジ内の針挿入部内は空気が侵入しやすい状態となり、侵入した空気はインクの流れに乗ってインク供給針内に入り込む可能性が高い。この侵入した空気は、体積が小さい状態ではクリーニングや印字によっては移動せずにインク供給針の根本側に配置されたフィルタ上で留まる。しかし、長期間に亘って留まると、インクに溶けていたガスや水分が蒸発したものと合わさって次第に成長する。また、カートリッジ交換の時に、新たに針内に取り込まれた空気と合体する等して次第に大きくなる。そして、過度に大きくなった気泡はインクの流れに乗り易くなるため、記録ヘッド側に移動する可能性が高くなる。気泡が移動した場合、記録ヘッド内の流路が気泡で満たされることとなり、印字する時に多ノズル抜けが生じる。即ち、多くのノズル開口からインク滴が吐出されない状態となる。
【０００５】
この多ノズル抜けを防止する技術が種々提案されている。その中の１つに、インク供給針の内部に多孔質吸収体を配設するものがある。この構成では、インク供給針の内部空間に多孔質吸収体を配設すると共に、内部空間と針外部とを極く細いインク誘導孔によって連通している（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３２９３３２号公報（第３頁，第２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の液体供給針は、直径で３〜５ｍｍ程度であり、内部空間の直径（内寸法）も１〜３ｍｍ程度と極く細い。このため、多孔質体を成型して内部空間に詰め込んだのでは無駄な空間が生じ易く、不均一にもなり易い。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み提案されたもので、その目的は、多孔質吸収体を針内部の全体に亘って充填できる液体供給針の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたもので、液体を吐出可能な液体噴射ヘッドを備える液体噴射ヘッドユニットに用いられ、液体カートリッジ内への挿入状態で該液体カートリッジに貯留された液体を液体噴射ヘッド側に供給する液体供給針の製造方法において、
内部に液流路を備えた中空針状のフレームを成形型とし、発泡原料液を前記フレームの液流路内に注入する注入工程と、
液注入後のフレームを加熱して原料液を発泡させ、フレーム内部に多孔質吸収体を充填する発泡工程とを順に経ることを特徴とする。
この発明によれば、フレームを成形型とし、その液流路内で多孔質吸収体を発泡させているので、液流路の全域に亘って多孔質吸収体を確実に充填できる。
【００１０】
上記発明において、発泡工程では、根本側開口部を臨ませた状態で前記フレームを雌型内に収納し、原料液の注入後に根本側開口部を閉塞型で覆って原料液を発泡させることが好ましい。
この発明によれば、雌型及び閉塞型で区画された空間内にフレームを収納するので、原料液や発泡体（多孔質体）がフレームの開口部から過度にあふれ出してしまう不具合を防止することができる。これにより、多孔質体の表面をフレームの外表面と面一に作成することができ、後加工の容易化も図ることもできる。
【００１１】
また、前記フレームを、筒状の針胴体部、及び、該胴体部の先端に連続する錐形状の針先端部を有するものとし、外側空間と液流路とを連通する開口窓部を針胴体部に開設する構成が好ましい。さらに、多孔質吸収体をウレタンフォームとすることが好ましい。
【００１２】
【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説明する。なお、以下の説明は、液体噴射装置の一種であるインクジェット式プリンタ（以下、単にプリンタという。）を例に挙げて行うことにする。
【００１３】
図１に例示したプリンタ１は、ベース部材１７（図２参照）の上側にインクカートリッジ２を保持可能なカートリッジホルダ３を設けると共にベース部材１７の下側に記録ヘッド４を取り付けたキャリッジ５と、このキャリッジ５を主走査方向（紙幅方向）に移動するヘッド走査機構と、この主走査方向に直交する紙送り方向（副走査方向）に記録紙６を移送する紙送り機構などを備えている。
【００１４】
上記のヘッド走査機構は、筺体内にガイド部材として設けた案内軸７と、筺体の左右一側（図１では右側）に配設されたパルスモータ８と、このパルスモータ８の回転軸に取り付けられた駆動プーリ９と、筺体の左右他側（図１では左側）に配設された遊転プーリ１０と、これらの駆動プーリ９及び遊転プーリ１０に掛け渡されると共にキャリッジ５に接続されたタイミングベルト１１等を有する。このヘッド走査機構では、制御部（図示せず）がパルスモータ８を制御することで、キャリッジ５が案内軸７に沿って紙幅方向に移動する。即ち、記録ヘッド４が主走査方向に移動する。また、上記の紙送り機構は、記録紙６を紙送り方向に移送するための紙送りローラ１２と、この紙送りローラ１２の駆動源となる紙送りモータ１３とを有する。この紙送り機構では、制御部が紙送りモータ１３を制御することで、記録紙６が紙送り方向に移送される。
【００１５】
上記のキャリッジ５は、記録ヘッド４と共に液体噴射ヘッドユニットを構成している。キャリッジ５が備えるカートリッジホルダ３は、図２に示すように、インクカートリッジ２を装着可能な上面開放の箱状部材であり、インクカートリッジ２を装着するための収納室１６を区画形成している。この収納室１６の底部を構成するベース部材１７の上面には、ステンレスメッシュのフィルタ１８を間に挟んだ状態でインク供給針１９を取り付けている。なお、インク供給針１９については後で詳しく説明する。また、ベース部材１７の下面にはブロック状のヘッド取付部２０を下向きに突設し、このヘッド取付部２０の内部には記録ヘッド４側に集束する収束流路２１を設ける。記録ヘッド４は、このヘッド取付部２０の先端面（下面）に取り付けられている。そして、インク供給針１９を通じて流入したインクは、収束流路２１を通って記録ヘッド４に供給される。
【００１６】
この記録ヘッド４は、液体噴射ヘッドの一種であり、本実施形態では、所謂撓み振動モードの圧電振動子を備えたものを用いている。構造について簡単に説明すると、この記録ヘッド４は、アクチュエータユニットと、流路ユニットとから概略構成されている。アクチュエータユニットは、例えば、圧力室の一部を振動板によって区画し、圧力室とは反対側の振動板表面に圧電振動子を設けたものである。また、流路ユニットは、例えば、共通インク室としてのリザーバと各圧力室毎に設けられたノズル開口と、圧力室の一端とリザーバとを連通する供給側連通口と、圧力室の他端とノズル開口とを連通するノズル側連通口とを有する。
【００１７】
この記録ヘッド４では、リザーバから圧力室を通ってノズル開口に至る個別インク流路が圧電振動子に対応する複数形成されている。また、収束流路２１を通ってきたインクはまずリザーバに貯留され、このリザーバから各個別インク流路内を満たす。そして、ノズル開口からインク滴を吐出させる場合には、圧電振動子を撓み変形させることで圧力室容積を変動させ圧力室内のインクに圧力変動を生じさせる。なお、記録ヘッド４としては、圧力発生素子として圧電振動子を使用したものに限らず、発熱素子や磁歪素子などを使用したものでもよい。
【００１８】
上記のインクカートリッジ２は、例えば熱可塑性プラスチック等の成型により作製された箱状ケース２４を備え、このケース２４内にインク保持材２５（液体保持部材の一種）を収容している。例示したケース２４は、隔壁２６によってその内部が複数の収容室２７に区画されており、各収容室２７にインク保持材２５を収容している。このインク保持材２５は、液体状のインクを吸収し保持する。このインク保持材２５としては、例えば、スポンジ状の発泡素材が好適に用いられる。本実施形態ではウレタンフォームを用いている。
【００１９】
インクカートリッジ２の底面部には、インク供給針１９が挿入される針挿入部２８を設けている。図３に示すように、この針挿入部２８は、例えば円筒状部分として形成され、カートリッジ底面部から外側に向けて形成されている。この針挿入部２８の内周面であって先端寄りにはＯリング２９が設けられている。このＯリング２９は、インクカートリッジ２が装着されると、インク供給針１９の外周面に液密状態で密着し、インクカートリッジ２内に貯留されたインクがカートリッジ外部に漏れ出すことを防止する。上記のインク保持材２５は、その一部が針挿入部２８内にも配設されている。このため、インク供給針１９は、挿入時においてインク保持材２５の内部へと侵入する。本実施形態では、インク供給針１９のインク保持材２５内への侵入を容易とするために、インク保持材２５側に挿入孔や切り込み（何れも図示せず）を形成している。
【００２０】
次に、上記のインク供給針１９について詳細に説明する。図４は、内部にインク吸収体を密に配設したインク供給針１９の第１例の外観を示しており、（ａ）はその側面図、（ｂ）はその平面図である。例示したインク供給針１９は、中空状のフレーム３３と、このフレーム３３内に配設されるインク吸収体３４とから概略構成されている。
【００２１】
上記のフレーム３３は、円筒状の針胴体部３５と、この針胴体部３５の先端に連続して設けられた円錐形状の針先端部３６と、針胴体部３５の根本に連続して設けられ、針胴体部３５から離隔する側に拡開する中空状の拡開部３７とを有する。そして、このフレーム３３の内側空部は、インクが流れるインク流路（本発明の液流路の一種）として機能する。また、このフレーム３３において、針先端部３６のテーパー面には、略扇状の開口窓部３８を、内部と貫通させた状態で開設している。本実施形態の開口窓部３８は、中心角が６０度の扇状であって、針胴体部３５側の弧が針先端側の弧よりも長い形状である。なお、針先端部３６は円錐形状に限らない。例えば、三角錐や四角錐等の多角錘であってもよい。
【００２２】
上記のインク吸収体３４は、多孔質吸収体の一種であり、インクカートリッジ２内のインクを毛細管現象によって効率よく移動させるものである。本実施形態では、このインク吸収体３４を、ウレタンフォームによって構成している。そして、このインク吸収体３４を、フレーム３３のインク流路及び上記の開口窓部３８の全体に配設している。即ち、図３に示すように、開口窓部３８にてインク吸収体３４の表面をフレーム３３の外表面に露出させている。詳しくは、インク吸収体３４の表面をフレーム３３の外表面と略面一に設ける。同様に、インク供給針１９の根本部分についても、フレーム端面と面一に設けている。
【００２３】
このように構成するため、本実施形態では、フレーム３３を成形型として用いる。即ち、発泡原料液をフレーム３３のインク流路内に注入して加熱することで、原料液を発泡させてインク流路内にインク吸収体３４を充填する。以下、この製造方法を図５に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
まず、注入工程を行う。この注入工程では、まず、図５（ａ）に示すように、針先端部３６を先頭にし（即ち、倒立状態で）、根本側開口部を臨ませた状態で、雌型４１の凸形状空部４２（型の窪部）にフレーム３３を収納する。なお、この空部４２はフレーム３３の外形状に倣った形状に形成されており、収納状態で空部４２とフレーム３３の隙間がないようになっている。フレーム３３を収納したならば、インク吸収体３４の主原料および副原料を攪拌混合する。本実施形態ではインク吸収体３４としてウレタンフォームを使用しているので、主原料としてポリオール、イソシアネートを用い、副原料として触媒（アミン化合物等）、発泡剤（水、フルオロカーボン等）、整泡剤（シリコーンオイル等）、難燃剤などを用いる。副原料は予めポリオールと混合しておき、この混合液をイソシアネート原液に混ぜて攪拌し原料液３４′を調合する。なお、発泡剤および整泡剤の量は、所望の発泡率に合わせて適宜選択する。原料液３４′を混合したならば、図５（ｂ）に示すように、このように調合した原料液３４′を所定量フレーム３３内に注入する。原料液３４′を注入したならば、図５（ｃ）に示すように、閉塞型４３を雌型４１に載置して拡開部３７の開口（即ち、根本側開口部）を閉塞型４３で覆う。
【００２５】
閉塞型４３を雌型４１に載置したならば、発泡工程に移行する。この発泡工程では、閉塞型４３で覆ったまま原料液３４′を加熱する。これにより、図４（ｄ）に示すように、原料液３４′は、発泡してインク吸収体３４となってインク流路内を満たす。また、このインク吸収体３４は針先端部３６の開口窓部３８内にも充填される。この場合において、閉塞型４３には空気抜き孔４４が形成されているので、針先端部３６から拡開部３７（根本側開口部）までの全域にインク吸収体３４を均一に充填させることができる。さらに、型内の空部４２は、フレーム３３の外形状に合わせて作成されているので、開口窓部３８を通じてインク吸収体３４が外部に漏出する不具合も防止できる。
【００２６】
インク吸収体３４が固化したならば、閉塞型４３及び雌型４１を順に離型すると共に、空気抜き孔４４内に侵入した余材部分を切断除去する。これにより、図４（ｅ）に示すインク供給針１９が完成する。このインク供給針１９は、カートリッジホルダ３に超音波溶着するなどして、該カートリッジホルダ３に取り付ける。
【００２７】
次に、上記工程で作成されたインク供給針１９を用いたインクの供給について説明する。図２に示したように、カートリッジホルダ３におけるベース部材１７上面にはインク供給針１９が立設している。そして、インクカートリッジ２をカートリッジホルダ３に装着するにあたっては、針挿入部２８を下側に向けた状態でインクカートリッジ２をカートリッジホルダ３の上方から下方に向けて押し込む。この押し込みにより、針挿入部２８の封止フィルムがインク供給針１９（針先端部３６）によって破断される。そして、インクカートリッジ２の装着状態では、インク供給針１９は、その針先端部３６と針胴体部３５の一部とがインク保持材２５の内部に侵入する。
【００２８】
ここで、インク吸収体３４がインク供給針１９（フレーム３３）の外表面に露出しているため、図３に示すように、インク吸収体３４とインク保持材２５とが直接的に接触する。この接触によって、インク保持材２５の毛細管力が作用し、インク保持材２５側に保持されているインクを、インク吸収体３４側（インク供給針１９側）に効率よく吸収させることができる。その結果、インク吸収体３４内にインクが浸透し、インクカートリッジ２からインク供給針１９内へのインク供給が良好に行われ、記録ヘッド４にインクを円滑且つ確実に供給することができる。また、インク保持材２５におけるインク保持量が少なくなっても、毛細管力によりインクをインク供給針１９内に確実に供給することができる。
【００２９】
この場合において、本実施形態では、インクカートリッジ２内のインク保持材２５とインク供給針１９内のインク吸収体３４とが同じ素材（ウレタンフォーム）である。このため、インク保持材２５とインク吸収体３４との境界面であってもインクは円滑に流れる。この点でも、インク供給の確実性を高めることができる。そして、開口窓部３８の開口面積が充分に広いため、目詰まり等の問題も生じ難い。また、インク供給針１９の全体にインク吸収体３４が配設されているので、インク供給針１９内における気泡の発生を確実に防止できる。さらに、インク吸収体３４に保持されたインクが針根本部分のフィルタ１８を湿らすため、フィルタ１８の乾燥に起因する目詰まりも防止できる。
【００３０】
次に、本発明の変形例について説明する。図６は、開口窓部の構成を変えたインク供給針１９の外観を示しており、（ａ）はインク供給針１９の第２例の側面図、（ｂ）は第３例の側面図である。これらの図に示すように、第２例及び第３例のインク供給針１９は、針先端部３６には開口窓部を開設していない。その代わり、針胴体部３５（円筒部分）にそれぞれ開口窓部５１，５２を開設している。即ち、第２例のインク供給針１９は、円形の開口窓部５１を散点させた状態で複数形成している。そして、インク流路内に配設されたインク吸収体３４の一部を、これらの開口窓部５１を通じてフレーム表面に露出させている。同様に、第３例のインク供給針１９では、長方形（スリット状）の開口窓部５２を針胴体部３５の周方向に等間隔で複数形成している。このインク供給針１９でも、インク流路内に配設されたインク吸収体３４の一部を、この開口窓部５２を通じてフレーム表面に露出させている。
【００３１】
これらのインク供給針１９でも、上記実施形態のインク供給針１９と同様の作用効果を奏する。簡単に説明すると、開口窓部５１，５２を通じてインク吸収体３４とインク保持材２５とが直接的に接触するので、インクを円滑且つ確実に供給することができる。また、インク吸収体３４自体がフィルタ１８としても機能するので、異物の針内への侵入を阻止する。さらに、開口窓部５１，５２の面積を充分に広く形成できるので、目詰まり等の不具合を防止することもできる。
【００３２】
加えて、これらのインク供給針１９では、円錐状の針先端部３６に開口部が形成されていないので、当該部分の剛性を上記実施形態のインク供給針１９より高めることができる。これにより、インクカートリッジ２の封止フィルムを確実に破断することができる。
【００３３】
なお、本発明は、プリンタ１に限らず、プロッタ、ファクシミリ装置、コピー機等、各種の記録装置に用いる液体供給針にも適用可能である。また、本発明は、記録装置以外の液体噴射装置に用いる液体供給針にも適用できる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタ１８を製造するディスプレー製造装置、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレーやＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極を形成する電極製造装置、バイオチップ（生物化学素子）を製造するチップ製造装置、極く少量の試料溶液を正確な量供給するマイクロピペット用の液体供給針にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリンタの斜視図である。
【図２】インクカートリッジの装着状態を示す概略側断面図である。
【図３】針挿入部を示す概略拡大図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、インク供給針の第１例の側面図及び平面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、インク供給針の製造方法を説明する模式図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、インク供給針の第２例及び第３例の側面図である。
【符号の説明】
１…プリンタ，２…インクカートリッジ，３…カートリッジホルダ，４…記録ヘッド，５…キャリッジ，６…記録紙，７…案内軸，８…パルスモータ，９…駆動プーリ，１０…遊転プーリ，１１…タイミングベルト，１２…紙送りローラ，１３…紙送りモータ，１６…収納室，１７…ベース部材，１８…フィルタ，１９…インク供給針，２０…ヘッド取付部，２１…収束流路，２４…ケース，２５…インク保持材，２６…隔壁，２７…収容室，２８…針挿入部，２９…Ｏリング，３３…フレーム，３４…インク吸収体，３５…針胴体部，３６…針先端部，３７…拡開部，３８…扇状開口窓部，４１…雌型，４２…空部，４３…閉塞型，４４…空気抜き孔，５１…円形開口窓部，５２…スリット状開口窓部
【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】
2004314360.tif 000007
【図６】
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