(57)【要約】【課題】  金属繊維を織ってなるフィルターを適用した場合でも、液体供給タンク側の圧接体とインク導入部のフィルターとの当接を良好に保つことができる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  フィルター１０３の片側の面と複数の支柱１０４とが当接し、フィルター１０３が張った平坦部１０３ａが形成された状態で、平坦部１０３ａより外側の、フィルター１０３の外周部１０３ｂを、平坦部１０３ａに対して曲げ、フィルター１０３の端部を固定部に固定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出する液体吐出部と、
金属繊維を織ってなるフィルターと、
前記フィルターの端部が固定される固定部と、前記フィルターの片側の面と当接する複数の支柱と、を備え、前記液体吐出部に供給する液体が収容された液体収容部から前記フィルターを介して液体が導入される液体導入部と、
を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、
前記面と前記複数の支柱とが当接し、前記フィルターが張った平坦部が形成された状態で、前記平坦部より外側の、前記フィルターの外周部を、前記平坦部に対して曲げ、前記端部を前記固定部に固定することを特徴とする液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記平坦部に垂直な方向、または、前記平坦部に交差し、且つ前記垂直な方向より前記平坦部から外側に向かう方向に、前記端部に荷重を加えて、前記外周部を曲げ、前記端部を固定することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記平坦部に沿う面を備えた治具を用いて、前記沿う面で前記端部に荷重をかけることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記複数の支柱と押さえ治具とで前記フィルターを挟んだ状態で、前記外周部を曲げ、前記端部を固定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項５】
少なくとも３本の前記支柱が備えられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記複数の支柱が円周上に等間隔で配されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記フィルターに当接される前記支柱の先端部は、前記支柱の立設する方向から見て長円形状であり、前記曲げられたフィルターの外周部に沿って前記先端部の頂点から前記外側の方向へ傾斜していることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドの製造方法。
【請求項８】
金属繊維を織ってなるフィルターの片側の面が複数の支柱に当接することで、前記フィルターが張った平坦部が形成された状態で、前記平坦部より外側の、前記フィルターの外周部を、前記平坦部に対して曲げ、前記フィルターの端部を固定することを特徴とするフィルターの固定方法。
【請求項９】
液体を吐出する液体吐出部と、
金属繊維を織ってなるフィルターと、
前記フィルターの端部が固定される固定部と、前記フィルターの片側の面と当接する複数の支柱と、を備え、前記液体吐出部に供給する液体が収容された液体収容部から前記フィルターを介して液体が導入される液体導入部と、
を有し、
前記フィルターの、前記複数の支柱に当接される複数の当接部より内側には、平坦な形状である平坦部が形成されており、
前記フィルターは、前記平坦部が、該平坦部より外側の、前記フィルターの外周部よりも、上方に配された凸形状であることを特徴とする液体吐出ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出ヘッド、液体吐出ヘッドの製造方法、及びフィルターの固定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出ヘッドとして一般的なインクジェット記録ヘッドにおいては、異物の混入を防ぐためにインタンクからインクを導入するインク導入部にフィルターが設けられており、フィルターを通ったインクがインク吐出部に供給される構造になっている。また、インクタンクのインク導出部には、圧接体が設けられており、フィルターと圧接体とが当接された状態で、インク供給を行う形態が用いられている。ここで、圧接体は、当接方向の位置ずれを吸収できるように、ある程度柔軟性のある材料で構成され、かつ、インクの流路となるような毛管力を持つ部材であり、例えば、ポリプロピレン繊維の集合体が用いられる。一般的に圧接体としては、フィルターの径より大きいものが使用される。
【０００３】
特許文献１に示されているように、フィルターは熱可塑性の樹脂部材に対して熱溶着によって固定され、フィルター周縁の繊維端が圧接体を傷つけたり、フィルターが剥離したりしないように、フィルター周縁を露出させず樹脂で覆う形状となっている。
【０００４】
ここで、フィルター周縁を覆う樹脂である固定部がフィルターの上面より高い位置に設けられていると、圧接体は樹脂と接触しフィルターと直接接触しにくくなる。また、特に、吐出口近傍で増粘したインクを吸い出す時などに行われる、インクジェット記録ヘッドの吸引時には、通常の印字時に比べ速い速度でインクが流れるため、フィルターと圧接体とが十分に当接されていないと、その部分から大気を吸い込む可能性がある。これにより、吐出口へのインク供給が中断されて印字不良を起こす恐れがある。
【０００５】
そのため、インクタンクの略平坦な圧接体の表面とインク導入部のフィルターとの当接を良好に保つことができるように、圧接体に当接されるフィルターの当接部を、フィルター周縁を覆う固定部に対して圧接体側に凸で、略平坦な形状としている。
【０００６】
ところで、インクジェット記録ヘッドに用いられるフィルターの種類の一つとして、金属繊維を不織布状に重ね、金属を焼結することで形成するフィルター（焼結フィルター）がある。この焼結フィルターは、目の細かさと、多層化による目詰まりのし難さという利点を兼ね備えているため、相対的に径の小さい吐出口に対してインクを導入するインク導入部に設けられていた。
【０００７】
しかし、フィルターはロール状のシートからプレスにより打ち抜いた後に樹脂部材に固定されるが、焼結フィルターは細い金属繊維が多層に折り重ねられているので、プレスで打ち抜く際に細かな打ち抜きカスが発生する。これらのカスがフィルター上に残ったまま樹脂部材に固定されると、供給されるインクとともにインクジェット記録ヘッドのインク吐出部まで到達してインク吐出部を詰まらせてしまうことがある。
【０００８】
これに対して、相対的に径の大きい吐出口に対してインクを導入する導入部に設けられていた金属繊維を織ったフィルター（メッシュフィルター）は、繊維の径が太く層も少ないことから、プレスによる打ち抜きカスが発生しにくい。近年、メッシュフィルターにおいても、目が細かくて濾過性能が高く、相対的に径の小さい吐出口に対してインクを導入する導入部にも適用できるフィルターが開発されている。先述の打ち抜きカスが発生しにくいという利点から、従来の焼結フィルターに代わっての適用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１３７４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、メッシュフィルターは柔軟性があるため、特許文献１に示されている焼結フィルターのように、フィルターをシートからプレスで打ち抜く際や樹脂部材に溶着した後に、圧接体と当接されるフィルターの当接部を平坦な形状にすることが困難である。
【００１１】
そのため、プレスで打ち抜いたメッシュフィルター単部品では平坦な形状とし、樹脂部材への溶着の際に、フィルター自身の柔軟性でフィルターの端部に対して当接部が圧接体側に凸となるようにたわませて、フィルターの端部を固定することが一般的であった。
【００１２】
しかし、この場合は、フィルターは樹脂部材に固定された状態では円弧状にたわんだ状態であり、圧接体との当接部を平坦な形状とすることが困難であった。インクタンクの圧接体に当接する際に、フィルターを押し込んで圧接体との当接部を平坦な形状に変形させることも期待できるが、メッシュフィルターは弾性を持つため、必ずしも圧接体に密着した形状にならずに一部が凹んでしまうこともある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、金属繊維を織ってなるフィルターを適用した場合でも、液体供給タンク側の圧接体とインク導入部のフィルターとの当接を良好に保つことができる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の液体吐出ヘッドの製造方法は、液体を吐出する液体吐出部と、金属繊維を織ってなるフィルターと、前記フィルターの端部が固定される固定部と、前記フィルターの片側の面と当接する複数の支柱と、を備え、前記液体吐出部に供給する液体が収容された液体収容部から前記フィルターを介して液体が導入される液体導入部と、を有する液体吐出ヘッドの製造方法であって、前記面と前記複数の支柱とが当接し、前記フィルターが張った平坦部が形成された状態で、前記平坦部より外側の、前記フィルターの外周部を、前記平坦部に対して曲げ、前記端部を前記固定部に固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、金属繊維を織ってなるフィルターを適用した場合でも、液体供給タンク側の圧接体とインク導入部のフィルターとの当接を良好に保つことができる液体吐出ヘッドおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態を説明する断面模式図である。
【図２】第２の実施形態を説明する断面模式図である。
【図３】第１および第２の実施形態の部品形状を示す平面模式図である。
【図４】第３の実施形態を説明する平面模式図および断面模式図である。
【図５】第４の実施形態を説明する平面模式図および断面模式図である。
【図６】インクジェット記録ヘッドとインクタンクの斜視図である。
【図７】インクタンクのインク導出部とインクジェット記録ヘッドのインク導入部との接続部分を示す断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を詳細に説明する。液体吐出ヘッドとして一般的なインクジェット記録ヘッド１００には、液体に熱エネルギーを付与して膜沸騰を生じさせてインクを吐出するものや、薄膜素子に電気信号を入力して薄膜素子を微小変位させて、インクを吐出するものがある。
【００１８】
（第１の実施形態）
図６（ａ）はインクタンク３００（液体収容部）がインクジェット記録ヘッド１００から取り外された状態を示し、（ｂ）はインクタンク３００がインクジェット記録ヘッド１００に装着された状態を示す。また、図６（ｃ）はインクジェット記録ヘッド１００の分解斜視図を示す。本実施形態のインクジェット記録ヘッド１００は、インクタンク３００が装着されるタンクホルダーユニット１１０、供給路形成部材１２０、記録素子基板保持部材１３０、記録素子基板１４０を含んで構成されている。記録素子基板１４０には、インクを吐出するためのエネルギーを発生するエネルギー発生素子と、インクを吐出する吐出口（液体吐出部）が設けられている。
【００１９】
図７はインクタンク３００のインク導出部３０１とインクジェット記録ヘッド１００のインク導入部１０１（液体導入部）との接続部分を示す断面模式図である。このように、インクタンク３００がインクジェット記録ヘッド１００に装着された状態では、インクタンク３００の圧接体３０２とフィルター１０３とが、フィルター１０３の当接部１０３ａで当接されている。また、インクの蒸発を防ぐためのシールゴム１０９がインク導入部１０１の外周を囲うように設けられており、このシールゴム１０９とインク導出部３０１とが当接される。インクタンク３００に収容されたインクはフィルター１０３を介してインクジェット記録ヘッド１００に導入され、インク導入路１０２を通って、記録素子基板１４０に供給される。
【００２０】
図１は、本発明に係る第１の実施形態のインクジェット記録ヘッド１００のインク導入部１０１の、図３のＡ−Ａ断面を示している。図１は、金属繊維を網目状に織って形成したフィルター（メッシュフィルター）１０３を樹脂部材であるインク導入部１０１に溶着で固定する工程を説明するための図であり、図１（ａ）は溶着前、（ｂ）は溶着時、（ｃ）は溶着後の状態を示している。また、図３は、本実施形態の溶着前の状態のインク導入部１０１を、フィルター１０３が載る側である上面からみた模式図である。
【００２１】
図１（ｃ）に示すように、筒状であるインク導入部１０１には、内部にインク導入路（液体流路）１０２が形成されており、その上部にフィルター１０３が溶着固定されている。圧接体３０２と当接される部分であるフィルター１０３の当接部１０３ａは、インク導入部１０１に固定されたフィルター１０３の端部１０３ｂに対して、圧接体３０２側に凸となっており、フィルター１０３が凸形状をなしている。また、当接部１０３ａは圧接体３０２と良好に当接できるように、略平坦な形状を有する平坦部となっている。
【００２２】
フィルター１０３としては、耐インク性のあるステンレス３０４もしくは３１６Ｌのグレードの、線径が０．０１〜０．０３ミリメートルである線材を用いた綾畳織りタイプのメッシュフィルターを用いた。このタイプのメッシュフィルターは濾過性能が高く、吐出口径が小さい吐出部にインクを導入するインク導入部１０１に適用することができる。メッシュフィルターは、不織布を焼結してなる焼結フィルターに対して、リール状のシートからプレス型で打ち抜く際に抜き打ちカスの発生が少なく、抜き打ちカスが吐出部に詰まることによる製造時の歩留まりの低下も抑制することができる。
【００２３】
次に、フィルター１０３をインク導入部１０１に固定する工程を説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、プレスで打ち抜かれた平坦な形状のフィルター１０３を、インク導入部１０１に設けられた複数の支柱１０４に載せる。すなわち、フィルター１０３の片側の面には、複数の支柱１０４と当接される複数の当接部が形成される。メッシュフィルターは、焼結フィルターと異なり柔軟性を持つためプレス時に所望の形状に成形することが困難であるため、平坦な形状のまま打ち抜かれる。図３に示すように、インク導入部１０１には、上面から見た形状が円形である支柱１０４が３本設けられている。支柱１０４の断面は先細りの形状となっており、その先端部がフィルター１０３と当接されるようになっている。また、インク導入部１０１の周縁部には、リブ１０７と、リブ１０７より内側に配されたリブ１０８とが設けられている。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示すように、熱溶着ツール１０５を用いてリブ１０７とリブ１０８とを熱で溶かしツール形状にならうようにフィルター１０３をインク導入部１０１に圧着固定する。リブ１０７は図の上方からリブ１０８は図の下方から、フィルター１０３を挟むようにして、フィルター１０３を固定し、溶着されたリブ１０７とリブ１０８とがフィルター１０３の端部１０３ｂを固定する固定部となる。熱溶着ツール１０５の当接面１０５ａは、フィルター１０３の当接部１０３ａに沿った平坦な形状をしている。この当接面１０５ａでフィルター１０３の端部１０３ｂを図の下方、すなわち、当接部１０３ａに垂直な方向に押し付けている。これにより、フィルター１０３の張力を保ちつつ支柱１０４を支点にして、当接部１０３ａより外側のフィルター１０３の外周部１０３ｃを曲げられる。
【００２５】
図１（ｃ）に示すように、溶着後のインク導入部１０１は、フィルター１０３が支柱１０４を支点に張力を維持した状態で溶着固定される。
【００２６】
このように本実施形態によると、柔軟性が高いメッシュフィルターであっても、圧接体３０２と当接するフィルターの当接部１０３ａを、フィルターの端部１０３ｂに対して圧接体３０２側に凸であり、且つ略平坦な形状とすることができる。これにより、インクタンク３００の圧接体３０２と、インク導入部１０１のフィルター１０３との当接を良好に保つことができる。
【００２７】
本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、当接面１０５ａが平坦な形状である熱溶着ツール１０５を用いて溶着を行っているため、溶着時にはフィルター１０３の端部１０３ｂに図の下方向、すなわち、当接部１０３ａに対して垂直な方向に荷重がかかる。なお、端部１０３ｂに対してフィルター１０３の外周方向に向かって荷重がかかるように、外周方向に向かって熱溶着ツール１０５の当接面１０５ａが図の上方に傾斜した形状としてもよい。このような形状の熱溶着ツール１０５を用いることで、溶着時にフィルター１０３の端部１０３ｂに外周方向、すなわち、当接部１０３ａに対して交差し、且つ当接部１０３ａからフィルター１０３の外側へ向かう方向に荷重がかかる。そのため、フィルター１０３が円弧形状になりにくくなり、フィルター１０３をより安定的に上述した形状で固定することが可能となる。
【００２８】
なお、図３に示すように、本実施形態では、インク導入部１０１に、インク導入路１０２の中心に対して、支柱１０４を円周上に１２０度置きに３本配置している。支柱１０４を３本以上設けることで、フィルター１０３との接する支柱１０４の接点で平面を構成することが可能である。また、円周上に略等間隔で支柱１０４を配置することで、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維の圧接体３０２と当接されるフィルター１０３の当接部１０３ａの面積をできる限り大きく確保し、また溶着後も上述した形状を安定的に保つことが可能となる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図２は、本発明に係る第２の実施形態のインクジェット記録ヘッド１００のインク導入部１０１の、図３のＡ−Ａ断面を示し、フィルター１０３をインク導入部１０１に溶着で固定する工程を説明するための図である。図２（ａ）、（ｂ）は溶着前、（ｃ）は溶着時、（ｄ）は溶着後の状態を示している。
【００３０】
本実施形態では、熱溶着ツール１０５と独立して上下動する押さえツール１０６（押さえ治具）を用いて、フィルター１０３の溶着固定時にフィルター１０３の当接部１０３ａに荷重をかけて押さえる。インク導入部１０１の構成は上述の実施形態と同様である。
【００３１】
次に、フィルター１０３をインク導入部１０１に固定する工程を説明する。
【００３２】
まず、図２（ａ）に示すように、プレスで打ち抜かれた平坦な形状のフィルター１０３を、支柱１０４に載せる。次に、図２（ｂ）に示すように、中央に設けた押さえツール１０６が下降し、フィルター１０３の上面を支柱１０４から浮かないように所定の荷重をかけて、押さえツール１０６と支柱１０４とでフィルターを挟み込む。
【００３３】
その後、図２（ｃ）に示すように、押さえツール１０６の外周に配置した熱溶着ツール１０５を用いてリブ１０７と１０８とを熱で溶かしツール形状にならうようにフィルター１０３をインク導入部１０１に圧着固定する。熱溶着ツール１０５の当接面１０５ａが平坦な形状をしているため、フィルター１０３の端部１０３ｂを下方に押し付けることで、フィルター１０３の張力を保ちつつ支柱１０４を支点にしてフィルター１０３を曲げられる。
【００３４】
また、押さえツール１０６でフィルター１０３を押さえることでより効果的にフィルター１０３の張力を保持することができ、フィルター１０３の当接部１０３ａを略平坦な形状にすることができる。なお、図２（ｂ）に示す押さえツール１０６でフィルター１０３を押さえる工程と、図２（ｃ）に示す熱溶着ツール１０５でフィルター１０３圧着固定する工程と、を同時に開始してもよい。
【００３５】
図２（ｄ）に示すように、フィルター１０３が支柱１０４を支点に張力を維持した状態でインク導入部１０１に固定される。本実施形態によると、第１の実施形態と同様に、柔軟性が高いメッシュフィルターであっても、圧接体３０２と当接するフィルターの当接部１０３ａを、フィルターの端部１０３ｂに対して圧接体３０２側に凸であり、且つ略平坦な形状とすることができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
図４は、本発明に係る第３の実施形態のインクジェット記録ヘッド１００のインク導入部１０１を示す図である。図４（ａ）は溶着前の状態でインク導入部１０１を、フィルター１０３が載る側である上面からみた模式図であり、図４（ｂ）〜（ｄ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、フィルター１０３をインク導入部１０１に溶着で固定する工程を説明するための図である。図４（ｂ）は溶着前、（ｃ）は溶着時、（ｄ）は溶着後の状態を示している。
【００３７】
本実施形態では支柱１０４を６本とすることで、溶着後のフィルター１０３の当接部１０３ａの平面性を向上させ、またＰＰ繊維の圧接体３０２と平面で当たる面積をより大きく確保することができる。特に、高い流量でインクを供給する必要がある場合は、本実施形態のように支柱１０４の本数を増やし、円周上に略等間隔となるように配置することが有効である。
【００３８】
（第４の実施形態）
図５は、本発明に係る第４の実施形態のインクジェット記録ヘッド１００のインク導入部１０１を示す図である。図５（ａ）は溶着前の状態でインク導入部１０１を、フィルター１０３が載る側である上面からみた模式図であり、図５（ｂ）〜（ｄ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面を示し、フィルター１０３をインク導入部１０１に溶着で固定する工程を説明するための図である。図５（ｂ）は溶着前、（ｃ）は溶着時、（ｄ）は溶着後の状態を示している。
【００３９】
本実施形態では、図５（ａ）に示すように、支柱１０４の立設する上面からみた支柱１０４の形状は長円形状となっている。また、図５（ｂ）〜（ｄ）に示すように、支柱１０４の断面形状はインク導入部１０１の周縁部の方向に向かって、固定後のフィルター１０３の形状にあわせて支柱１０４の先端部の頂点から図の下方へ傾斜した形状となっている。これにより、溶着時にフィルター１０３が支柱１０４にならいやすくなるので、フィルターの端部１０３ｂに対して圧接体３０２側に凸であり、且つ略平坦である、溶着後のフィルターの当接部１０３ａの形状をより安定に保つことが可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１００  インクジェット記録ヘッド（液体吐出ヘッド）
１０１  インク導入部
１０３  フィルター
１０３ａ  当接部（平坦部）
１０３ｂ  端部
１０３ｃ  外周部
１０４  支柱
３００  インクタンク（液体収容部）
【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】
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【図６】
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【図７】
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