(57)【要約】【課題】  確実に部材と部材との界面にレーザ光を集光可能とし、確実に部材と部材とをレーザ溶接可能とする。【解決手段】  レーザ光に対して透光性を有する材料によって形成される透明部材１と上記レーザ光を吸収する材料によって形成される吸収部材２との接合方法であって、上記透明部材１と上記吸収部材２との接合面Ｓに上記レーザ光を集光する集光部３を上記透明部材が備え、上記集光部３を介して上記レーザ光が上記透明部材１と上記吸収部材２との接合面Ｘに集光することによって上記透明部材１と上記吸収部材２とを溶接する。【選択図】              図１
2007021990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光に対して透光性を有する材料によって形成される透明部材と前記レーザ光を吸収する材料によって形成される吸収部材との接合構造であって、
前記透明部材と前記吸収部材との接合面に前記レーザ光を集光する集光部を前記透明部材が備え、前記集光部を介して前記レーザ光が前記透明部材と前記吸収部材との接合面に集光されたことによって前記透明部材と前記吸収部材とが溶接されたことを特徴とする接合構造。  
【請求項２】
前記集光部が球面レンズであることを特徴とする請求項１記載の接合構造。
【請求項３】
前記集光部がシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１記載の接合構造。
【請求項４】
前記集光部がフレネルレンズであることを特徴とする請求項１記載の接合構造。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の接合構造を有することを特徴とする記録ヘッドユニット。
【請求項６】
レーザ光に対して透光性を有する材料によって形成される透明部材と前記レーザ光を吸収する材料によって形成される吸収部材との接合方法であって、
前記透明部材と前記吸収部材との接合面に前記レーザ光を集光する集光部を前記透明部材が備え、前記集光部を介して前記レーザ光が前記透明部材と前記吸収部材との接合面に集光することによって前記透明部材と前記吸収部材とを溶接することを特徴とする接合方法。
【請求項７】
前記集光部は、前記透明部材を射出成形によって形成する際に同時に形成されることを特徴とする請求項６記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合構造及び方法、並びに記録ヘッドユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
部材と部材とを接合する際に、一方の部材をレーザ光に対して透光性を有する材料によって形成し、他方の部材をレーザ光を吸収する材料によって形成し、一方の部材側から部材と部材との界面にレーザ光を集光させることによって一方の部材と他方の部材とを接合するレーザ溶接技術を用いる場合がある（例えば、特許文献１参照）。
このような技術によれば、レーザ光が部材と部材との界面において集光され他方の部材に吸収されることによって部材と部材との界面における温度が上昇するため、一方の部材と他方の部材とが溶解される。このため、一方の部材と他方の部材とを溶接することで接合することができる。
【特許文献１】特開２００２−３３１５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、部材と部材との界面の温度を上昇させるためには、上述のように、部材と部材との界面にレーザ光を集光させる必要がある。このため、従来は、集光レンズを用いてレーザ光を部材と部材との界面に合わせて集光させている。
しかしながら、複雑な部材同士の接合にレーザ溶接技術を適用しようとした場合には、集光レンズの設置スペースが確保できずに、レーザ溶接技術を用いることができない場合が生じる。例えば、一方の部材（レーザ光に対して透光性を有する材料によって形成される部材）が溝部を有しており、この溝部の底部を他方の部材（レーザ光を吸収する材料によって形成される部材）と接合する場合には、溝部が集光レンズより小さいと集光レンズを溝部の内部に配置することができず、また、集光レンズの焦点距離にも限界があるため、部材と部材との界面にレーザ光を集光することができなくなる。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、確実に部材と部材との界面にレーザ光を集光可能とし、確実に部材と部材とをレーザ溶接可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の接合構造では、レーザ光に対して透光性を有する材料によって形成される透明部材と上記レーザ光を吸収する材料によって形成される吸収部材との接合構造であって、上記透明部材と上記吸収部材との接合面に上記レーザ光を集光する集光部を上記透明部材が備え、上記集光部を介して上記レーザ光が上記透明部材と上記吸収部材との接合面に集光されたことによって上記透明部材と上記吸収部材とが溶接されたことを特徴とする。
【０００６】
このような特徴を有する本発明の接合構造によれば、透明部材にレーザ光を集光する集光部が備えられている。このため、透明部材と吸収部材とをレーザ溶接によって接合する場合にレーザ光を集光するための集光レンズを別途配置する必要がなくなる。したがって、レーザ光が集光部に届きさえすれば、透明部材と吸収部材との界面にレーザ光を集光させ、透明部材と吸収部材とを確実に接合することが可能となる。そして、本発明の接合構造は、このようにして透明部材と吸収部材とが接合されたものであるため、確実に透明部材と吸収部材とが接合されたものとなる。
【０００７】
なお、本発明の接合構造において、具体的には、集光部が球面レンズ、シリンドリカルレンズあるいはフレネルレンズであるという構成を採用することができる。
例えば、集光部が球面レンズであれば、透明部材と吸収部材とをスポット溶接する場合に好適に行うことができる。
また、集光部がシリンドリカルレンズであれば、透明部材と吸収部材とを長距離に亘って溶接する場合に好適に行うことができる。
また、集光部がフレネルレンズであれば、集光部自体の高さを抑えることが可能となる。
【０００８】
次に、本発明の記録ヘッドユニットは、本発明の接合構造を有することを特徴とする。
本発明の接合構造は、確実に透明部材と吸収部材とが接合されたものであるため、このような接合構造を有する本発明の記録ヘッドユニットによれば、例えば、複雑形状の部材と複雑形状の部材とが確実に接合されたものとなる。
【０００９】
次に、本発明の接合方法は、レーザ光に対して透光性を有する材料によって形成される透明部材と上記レーザ光を吸収する材料によって形成される吸収部材との接合方法であって、上記透明部材と上記吸収部材との接合面に上記レーザ光を集光する集光部を上記透明部材が備え、上記集光部を介して上記レーザ光が上記透明部材と上記吸収部材との接合面に集光することによって上記透明部材と上記吸収部材とを溶接することを特徴とする。
【００１０】
このような特徴を有する本発明の接合方法によれば、透明部材にレーザ光を集光する集光部が備えられている。このため、透明部材と吸収部材とをレーザ溶接によって接合する場合にレーザ光を集光するための集光レンズを別途配置する必要がなくなる。したがって、レーザ光が集光部に届きさえすれば、透明部材と吸収部材との界面にレーザ光を集光させ、透明部材と吸収部材とを確実に接合することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の接合方法においては、上記集光部は、上記透明部材を射出成形によって形成する際に同時に形成されるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、集光部が透明部材の形成時に同時に作りこまれることとなる。このため、集光部を形成するための工程を別途行う必要がなくなり、容易に集光部を備える透明部材を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明に係る接合構造及び方法、並びに記録ヘッドユニットの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１３】
（接合構造及び方法）
図１は、本実施形態の接合構造を模式的に示した斜視図である。この図に示すように、本実施形態の接合構造は、透明部材１と吸収部材２との接合構造である。
【００１４】
透明部材１は、透明部材１と吸収部材２とを接合する際に用いられるレーザ光に対して透明性を有する材料によって形成されている。また、吸収部材２は、上述のレーザ光を吸収する材料によって形成されている。
なお、透明部材１を形成する材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。また、吸収部材２を形成する材料としては、レーザ光を吸収する官能基を有する樹脂や、透明部材１を形成する材料にカーボンブラックや着色顔料を配合したものを用いることができる。
この透明部材１と吸収部材２とは、図１に示すように、透明部材１の下面１１（図２参照）と、吸収部材２の上面２１（図３参照）とが接触された状態において溶接されている。
【００１５】
そして、本実施形態の接合構造においては、透明部材１と吸収部材２との接合面Ｓ（界面）にレーザ光を集光するための集光レンズ３（集光部）が、透明部材１の上面１２に形成されている。この集光レンズ３に所定の（透明部材１と吸収部材２とを接合する際に用いられる）レーザ光が入射されることによって、レーザ光は、接合面Ｓに集光されることとなる。
なお、レーザ光を接合面Ｓに集光させるために必要なレーザ光の波長や透明部材１及び集光レンズ３の屈折率等のパラメータは、透明部材１と吸収部材２とを接合する以前に得ることができる。このため、予め得ることのできるパラメータに基づいて集光レンズ３の形状を容易に設定することができる。
そして、図１に示すように、本実施形態の接合構造においては、集光レンズ３が球面レンズとして構成されている。
【００１６】
このような本実施形態の接合構造によれば、透明部材１の上面１２に形成された集光レンズ３にレーザ光を入射させることによって、透明部材１と吸収部材２との接合面Ｓにレーザ光を集光させることができる。このため、レーザ光を集光する際に、集光レンズを別途配置する必要がなくなり、レーザ光が集光レンズ３に届きさえすれば、透明部材１と吸収部材２との接合面Ｓにレーザ光を集光させ、透明部材１と吸収部材２とを確実に接合することが可能となる。そして、本実施形態の接合構造は、このようにして透明部材１と吸収部材２とが接合されたものであるため、確実に透明部材１と吸収部材２とが接合されたものとなる。
【００１７】
次に、透明部材１と吸収部材２との接合方法について、より詳細に説明する。
【００１８】
まず、図２に示すように、透明部材１を形成する。具体的には、レーザ光に対して透光性を有する材料が射出成形されることによって透明部材１が形成される。
ここで、本実施形態の接合方法においては、透明部材１が射出成形される際に、同時に集光レンズ３が透明部材１の上面１２に形成される。このため、集光レンズ３を形成するための工程を別途行う必要がなくなり、容易に集光レンズ３を備える透明部材１を形成することが可能となる。
なお、集光レンズ３の形状は、上述のように、予め得ることのできるパラメータ（レーザ光を接合面Ｓに集光させるために必要なレーザ光の波長や透明部材１及び集光レンズ３の屈折率等のパラメータ）に基づいて設定されている。
【００１９】
続いて、図３に示すように、吸収部材２を形成する。具体的には、レーザ光を吸収する材料が射出成形されることによって吸収部材２に形成される。
【００２０】
このようにして透明部材１及び吸収部材２を形成した後に、透明部材１の下面１１と吸収部材２の上面１２とを合わせる。そして、図４に示すように、レーザ光Ｌを透明部材１に形成された集光レンズ３に入射する。この結果、レーザ光Ｌは、集光レンズ３によって集光され、透明部材１と吸収部材２との接合面Ｓ（界面）に集光される。そして、レーザ光が吸収部材２に吸収されることによって接合面Ｓにおける温度が上昇し、透明部材１及び吸収部材２が溶解される。このため、レーザ光Ｌの照射を止めることによって透明部材１と吸収部材２とが溶接されることで接合される。
なお、レーザ光Ｌとしては、半導体レーザ光やＹＡＧレーザ光を用いることができる。
【００２１】
このような本実施形態の接合方法によれば、透明部材１にレーザ光Ｌを集光する集光レンズ３が形成されている。このため、透明部材１と吸収部材２とをレーザ溶接によって接合する場合にレーザ光Ｌを集光するための集光レンズを別途配置する必要がなくなる。したがって、レーザ光Ｌが集光レンズ３に届きさえすれば、透明部材１と吸収部材２との接合面Ｓにレーザ光Ｌを集光させ、透明部材１と吸収部材２とを確実に接合することが可能となる。
【００２２】
なお、本実施形態の接合構造及び方法は、集光レンズ３を球面レンズとしたため、透明部材１と吸収部材２とをスポット溶接する場合に特に良好な接合状態を得ることが可能となる。
しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、集光レンズ３をシリンドリカルレンズとしたり、図６に示すように、集光レンズ３をフレネルレンズとすることも可能である。そして、集光レンズ３をシリンドリカルレンズとした場合には、透明部材１と吸収部材２とを長距離に亘って溶接する場合に好適に行うことができる。また、集光レンズ３をフレネルレンズとした場合には、集光レンズ３自体の高さを抑えることが可能となる。
また、集光レンズ３をトロイダルレンズ等の他のレンズとすることも可能である。
【００２３】
また、本実施形態の接合構造及び方法においては、透明部材１と吸収部材２とを溶接によって接合したため、透明部材１と吸収部材２との間には、接着剤を配置しなかったが、例えば、透明部材１と吸収部材２との間に熱可塑性の接着剤を配置し、レーザ光Ｌが集光されることで発生する熱によって接着剤を軟化させ、透明部材１と吸収部材２とを接着することも可能である。
【００２４】
（記録ヘッドユニット）
次に、上述の接合構造を有する本実施形態の記録ヘッドユニットについて説明する。
図７は、本実施形態の記録ヘッドユニットを備える液滴吐出装置を示した斜視図である。
【００２５】
キャリッジ１０は、ガイド部材２０に支持され、タイミングベルト３０を介してステップモータ４に接続されており、プラテン５に対して平行に往復動可能とされている。
このキャリッジ１０の下面にはインクジェット式記録ヘッド６が搭載され、上面には印刷ユニット７が脱着自在に搭載されている。
そして本実施形態において、記録ヘッドユニットは、キャリッジ１０、インクジェット式記録ヘッド６及び印刷ユニット７を備えて構成されている。
【００２６】
図８は、印刷ユニット７の断面図である。印刷ユニット７は、キャリッジ１０に搭載されるホルダ１１０と、このホルダ１１０に収容されるインクカートリッジ２００とを備えてなり、ホルダ１１０の記録用紙９に対向する下面にインクジェット式記録ヘッド６が設けられている。
記録ヘッド６は、プリンタ本体のフレキシブルケーブル８に接続しているキャリッジ１０上の図示しない端子と接離可能に電気接続する端子板１２０にフレキシブルケーブル１３により接続されている。
【００２７】
インクカートリッジ２００は、内部を壁２１０によりインクをそのまま貯蔵するインク室２２と、多孔質からなるフォーム材２３を充填したフォーム室２４との２つの領域に区分され、壁２１０の下部に穿設された通孔２５を介してこれら２つの室が連通されている。
【００２８】
フォーム室２４の底面にはフォーム材２３の底面を押圧する凸部２６が形成されていて、ここにインク供給路を形成する通孔２７が穿設され、上端に第１のフィルタ板３１が設けられ、また下端に後述するインク供給針１６を受け入れるインク供給口２８が設けられている。
【００２９】
ホルダ１１０には、上端がインクカートリッジ２００のインク供給口２８を封止しているシール２９を貫通して、パッキン３００に嵌合できるように先端が針状に形成され、また下端が記録ヘッド６に連通するインク流路１４に接続する通孔１５を備えたインク供給針１６が植設されている。
【００３０】
また、このようなインク供給路の途中、本実施形態においてはインク供給針１６の下端と、記録ヘッド６に連通する通孔１４との間には、図８に示すように第２のフィルタ板３２を備えたフィルタ室３３が形成されている。
【００３１】
第１のフィルタ板３１は、いずれも線径が数μｍのステンレス鋼線、つまり綾織りフィルタに使用される鋼線の１／１０程度の細い鋼線を用いて形成した焼結不織布４０、４１によって構成されていて、インク供給口２８に連通する通孔２７を覆うようにして凸部２６の装着部２６ａに添設されている。
【００３２】
これらの不織布４０、４１のうち、記録ヘッド６側に位置する第１の不織布４０は、記録ヘッド６へのインクの供給時における動圧損が小さく、つまり流路抵抗が低く、かつメニスカス強度が可能な限り高いフィルタとして形成される。また、この不織布４０の内側に積層される第２の不織布４１は、メニスカス強度は特に要求されないが、第１の不織布４０を補強し得るに足る十分な肉厚を有し、しかも流路抵抗が可能な限り小さい不織布として形成されている。
【００３３】
記録ヘッド６に連通する通孔１４を遮るようにして組み付けられる第２のフィルタ板３２は、インクカートリッジ２００側の第１の不織布４０と同様、線径が数μｍのステンレス鋼線を用いて形成した焼結不織布として構成されている。
この第２のフィルタ板３２は、記録ヘッド６へのインクの供給時における動圧損が低く、かつメニスカス強度が可能な限り高いフィルタとして形成される。
【００３４】
なお、第２のフィルタ板３２は、一方を記録ヘッド６のヘッドフレーム１１０ａにより、他方をインク供給針１６に囲まれて保護されている関係上、第１のフィルタ板３１のように、補強用の不織布４１を必要としてないが、第１のフィルタ３１と同様に補強用不織布を設けると、自己保形性が高くなって組付けが容易となる。
【００３５】
このような本実施形態において、印刷により記録ヘッド６でインクが消費されると、カートリッジ２０のフォーム材２３に吸収されているインクが記録ヘッド６により吸い出され、第１のフィルタ板３１を通過して通孔２７を通ってインク供給針１６に流れ込み、インク供給路１５を経由してフィルタ室３３に流れ込む。そして、フィルタ室３３の断面積がインク供給路１５とほぼ同一であるため、インクは流速を落とすことなく通孔１４を経由して記録ヘッド６に流れ込む。
【００３６】
図９は、記録ヘッド６の分解斜視図である。
圧力発生室形成基板５０は、２列の圧力発生室５１、５２を備え、一方の面が振動板５３により封止されている。振動板５３の表面には、圧力発生室５１、５２に対応して、個別に分離された下部電極５４、５５が形成されていて、これら電極５４、５５の表面に圧電振動子５６、５７が形成され、さらに圧電振動子５６、５７の表面には上部電極５８が複数の圧電振動子５６、５７に股がるように形成されている。
【００３７】
固定基板５９は、圧力発生室形成基板５０と、振動板５３とからなるアクチュエータユニットを固定する機能と、外部からインクの供給を受けるインク供給口形成板としての機能を備えており、圧力発生室５１、５２のそれぞれの両端で連通する連通孔６０、６１、６２、６３と、後述する２つの共通のインク室６５、６６のそれぞれに独立にインクを供給する２つのインク導入口６７、６８を設けて構成されている。
【００３８】
共通のインク室形成板６９は、インク導入口６７、６７からのインクを連通孔６０、６２を経由して圧力発生室５１、５２のそれぞれに供給する共通のインク室６５、６６を形成するもので、一方の面を固定基板５９により、また他方の面をノズルプレート７０により封止されている。ノズルプレート７０には、２列のノズル開口列７１、７２が形成されていて、共通のインク室形成板６９の連通孔７３、７４及び固定基板５９の連通孔６１、６３を介して各圧力発生室５１、５２に連通している。
【００３９】
そして、本実施形態においては、インク供給針１６とホルダ１１０との接合構造が本発明の接合構造とされている。具体的には、図１０の拡大断面図に示すように、インク供給針１６が透明部材として構成されており、そのフランジ部１６１に集光レンズ１６２を備えて構成されている。また、ホルダ１１０が吸収部材として構成されている。
このようなインク供給針１６をホルダ１１０に接合する場合には、インク供給針１６のフランジ部１６１に形成された集光レンズ１６２にレーザ光を入射することによって、レーザ光がインク供給針１６とホルダ１１０との接合面に集光されるため、インク供給針１６とホルダ１１０とが確実に接合される。
【００４０】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る接合構造及び方法、並びに記録ヘッドユニットの好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態においては、本発明の接合構造を記録ヘッドユニットのインク供給針１６とホルダ１１０との接合構造にのみ適用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザ光を用いて接合される他の接合構造全般に適用することが可能である。
【００４２】
また、上記実施形態の集光レンズ３に他の機能を持たせることも可能である。例えば、集光レンズ３にアライメントマークとしての機能を持たせ、インク供給針１６とホルダ１１０との位置合わせに用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態である接合構造を模式的に示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態である接合方法の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態である接合方法の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態である接合方法の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態である接合構造の変形例である。
【図６】本発明の一実施形態である接合構造の変形例である。
【図７】本発明の一実施形態の記録ヘッドユニットを備える液滴吐出装置を示した斜視図である。
【図８】印刷ユニットの断面図である。
【図９】記録ヘッドの分解斜視図である。
【図１０】インク供給針及びホルダの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１……透明部材、２……吸収部材、３……集光レンズ（集光部）、Ｓ……接合面（界面）
【図１】
2007021990.tif 000003
【図２】
2007021990.tif 000004
【図３】
2007021990.tif 000005
【図４】
2007021990.tif 000006
【図５】
2007021990.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007021990.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007021990.tif 000011
【図１０】
2007021990.tif 000012