JP6896526B2 - Manufacturing method of liquid flow path member - Google Patents
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Description
本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド等に用いられる液体流路部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a liquid flow path member used for a liquid discharge head or the like that discharges a liquid.
インクジェットプリンタは、液体吐出ヘッドから微小なインクを吐出して文字や画像を形成する出力機器であり、家庭用やオフィス機器としての利用だけでなく、近年は産業用途としての利用にまで普及しつつある。 Inkjet printers are output devices that eject minute ink from a liquid ejection head to form characters and images, and have become widespread not only for home and office equipment but also for industrial use in recent years. is there.
インクジェットプリンタでは、液体を吐出する記録素子に液体を供給する液体流路部材が必要となる。液体流路部材の製造では、液体のリークを抑制した各部材の接合が求められる。また、部材を接合する際にその接合部でのゴミの発生を抑える必要がある。これに対して、液体流路部材を形成する方法として、特許文献1には振動溶着や超音波溶着と比較してゴミ発生の少ないレーザー溶着を用いる方法が提案されている。具体的には、レーザー溶着による接合技術として、勘合用の凹凸形状に対して斜めからレーザー光を照射する方法が提案されている。
Inkjet printers require a liquid flow path member that supplies liquid to a recording element that discharges liquid. In the manufacture of liquid flow path members, it is required to join the members in which liquid leakage is suppressed. In addition, when joining members, it is necessary to suppress the generation of dust at the joint. On the other hand, as a method for forming a liquid flow path member,
レーザー溶着を行う際に、レーザー透過部材側に流路となる凹凸部を形成し液体流路部材を形成しようとすると、溶着部位によっては、凹凸のある透過部材を介して吸収材にレーザー光を照射する場合が発生する。その場合、レーザー受光面の凹凸角部や表面で発生するレーザー光の表面導波や、形状に起因するレーザー光の屈折によって、レーザーを吸収する吸収材に溶着するに十分なレーザー光が照射されない部分が発生する。結果、溶着が不十分な箇所が発生し、その部位からの液体のリークが発生する懸念がある。 When laser welding is performed, if an uneven portion serving as a flow path is formed on the laser transmitting member side to form a liquid flow path member, depending on the welding site, laser light is applied to the absorbent material via the uneven transmitting member. Irradiation may occur. In that case, due to the surface waveguide of the laser light generated on the uneven corners and the surface of the laser receiving surface and the refraction of the laser light due to the shape, sufficient laser light is not irradiated to be welded to the absorbing material that absorbs the laser. Part occurs. As a result, there is a concern that a portion where welding is insufficient may occur and a liquid may leak from the portion.
また、特許文献1のように、レーザーの照射角度を適宜最適な状態に変更しようとすると、レーザー照射装置のコストや製造タクトが増大してしまう。
Further, as in
本発明は上記課題を鑑みてなされたもので、レーザー溶着装置のコストの増大を抑制しつつ、レーザーの透過部材の凹凸の影響を抑制し、溶着信頼性の高い液体流路部材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and a method for manufacturing a liquid flow path member having high welding reliability by suppressing the influence of unevenness of a laser transmitting member while suppressing an increase in cost of a laser welding device. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため、本発明の液体流路部材の製造方法は、レーザー光に対して透過性を有し、液体の流路を構成する凹部を一方の面に備える第1の部材と、レーザー光に対して吸収性を有し、前記第1の部材の前記一方の面の裏面に設けられる第2の部材と、前記第1の部材の前記一方の面に設けられ、前記凹部を覆う第3の部材と、を備える液体流路部材の製造方法において、前記第1の部材の前記裏面と前記第2の部材とが当接された当接部に対して、前記第1の部材の前記一方の面側から前記第1の部材を介してレーザー光を照射して前記第1の部材と前記第2の部材とを溶着する工程を含み、前記溶着する工程において、前記凹部の底面に設けられる谷線は曲面を有し、前記曲面を介して前記当接部にレーザー光を照射することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for manufacturing a liquid flow path member of the present invention includes a first member that is transparent to laser light and has a recess that constitutes a liquid flow path on one surface. A second member that absorbs laser light and is provided on the back surface of the one surface of the first member and is provided on the one surface of the first member to cover the recess. In the method for manufacturing a liquid flow path member including the third member, the first member has a contact portion with which the back surface of the first member and the second member are in contact with each other. A step of irradiating a laser beam from one surface side via the first member to weld the first member and the second member is included, and in the welding step, the bottom surface of the recess is formed. The valley line provided has a curved surface, and is characterized in that the abutting portion is irradiated with a laser beam through the curved surface.
以上、本発明によれば、レーザー溶着装置のコストの増大を抑制しつつ、レーザーの透過部材の凹凸の影響を抑制し、溶着信頼性の高い液体流路部材の製造方法の提供が可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a liquid flow path member having high welding reliability by suppressing the influence of unevenness of the laser transmitting member while suppressing an increase in the cost of the laser welding apparatus. ..
本発明の実施形態に関わる液体を流動させる液体流路部材およびその製造方法について、概略を説明する。図1は本発明が適用可能な液体流路部材の分解斜視図である。液体流路部材は、図1のように、主に流路プレート10、流路開閉用バルブを備えるバルブ部材20、流路形成材40から構成されている。流路プレートと流路形成材で構成される液体流路の途中に設けられた流量(圧力)制御部材であるバルブ部材20でインクの流れを制御し、液体吐出ヘッドに液体を供給する。
An outline of a liquid flow path member for flowing a liquid and a method for manufacturing the same according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an exploded perspective view of a liquid flow path member to which the present invention can be applied. As shown in FIG. 1, the liquid flow path member is mainly composed of a
流路プレートは、厚さ3〜10mm程度の樹脂のプレートに液体流路となる凹部が形成されている。この流路プレートは、成型や、板材に機械加工を施すなどの手段で製作される。また、後述するように、バルブ部材20をレーザー溶着で流路プレート10に接合するため、流路プレートにはレーザー光を透過する性質を持つ樹脂材が用いられる。尚、各実施形態において流量(圧力)制御部材としてバルブ部材20を用いて説明しているが、本発明はこれに限られず、液体の流量や圧力を調整する、各種の流量(圧力)制御部材が適用可能である。また流量(圧力)制御部材に限られず、流路プレート10の上に設けられる部材で、レーザー光を吸収する特性を備える部材であれば本発明を適用可能である。
The flow path plate has a recess formed as a liquid flow path in a resin plate having a thickness of about 3 to 10 mm. This flow path plate is manufactured by means such as molding or machining the plate material. Further, as will be described later, in order to join the
流量(圧力)制御部材としてのバルブ部材20には、例えば流路の開閉を行うバルブや、流路内での駆動力を与えるポンプなどがある。本実施形態における流路プレート10とバルブ部材20は、両者を当接した後、所謂レーザー溶着によって接合される。このため、バルブ部材20には、レーザー光を吸収して発熱し、流路プレート10と相溶して接合する性質を持つ樹脂材が用いられる。レーザー出力などの製造条件は、流路プレート10のレーザー透過率やバルブ部材20の溶着時の発熱量、所望の溶着強度に応じて、適宜変更する。
The
流路形成材40は、流路プレート10に貼り付けることによって、液体流路を形成するための部材である。つなわち、流路プレート10に設けられた流路となる凹部に対して、流路形成材40を設けることで凹部の蓋部材と機能し、流路形成材40が流路の壁の一部を形成する。この流路形成材40には、樹脂の板材やフィルム等が適用可能である。流路形成材40の流路プレート10への貼付は、流路プレート10とバルブ部材20とのレーザー溶着への影響度合に応じて、レーザー溶着前に行うかレーザー溶着後に行うかを適宜選択する。
The flow
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図2(a)、(b)を用いて説明する。図2では図1に示す液体流路部材1の製造工程を示す図であり、図2(a)は、第1の実施形態における流路プレート10とバルブ部材20とを溶着する、レーザー溶着工程を表す模式図である。図2(b)は、図2(a)のA−A’断面図であり、流路プレート10とバルブ部材20とのレーザー溶着の様子を示す模式図である。流路プレート10の一方の面であるレーザー受光面18には、液体流路となる凹部が形成されており、流路プレート10のレーザー受光面18の裏面19にはバルブ部材20が当接されている。流路プレートのレーザー受光面18に対してレーザー光30を照射し、流路プレート10を介して流路プレート10とバルブ部材20との当接部にレーザー光を照射する。つまり、流路プレート10の一方の面側(面18)から流路プレート10を介して当接部にレーザー光を照射する。レーザー光30と被照射部である液体流路部材1とを相対移動させることで、溶着部12が形成され両者が接合(溶着)される。ここで流路プレート10はレーザー光に対して透過性を有する部材で形成され、バルブ部材20はレーザー光に対して吸収性を有する部材で形成されている。なお、レーザー照射方法は本実施形態のような走査型の照射に限定されるものではなく、例えば、広い領域を一括して照射することが可能なレーザー光源を用いて、溶着領域に対してレーザー光を一括照射しても良い。
(First Embodiment)
The first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of the liquid
図3は、本発明の比較例として示すレーザー溶着部分の拡大図である。レーザー受光面18に液体流路となる凹部11が形成されており、図3に示すようにこの凹部の谷線部分14が角形状の場合、レーザー光30の表面導波の影響によって、流路プレート10とバルブ部材20との当接面の一部にレーザー光の未照射部分が発生する。具体的には、図3に示すように凹部11の谷線部分14の直下の位置にこのような未照射部分が発生する。結果、流路プレート10とバルブ部材20との当接箇所において溶着途切れが発生したり、溶着が弱い箇所が発生したりして、流路から液体のリークが発生する懸念が発生する。
FIG. 3 is an enlarged view of a laser welded portion shown as a comparative example of the present invention. A
図4は、本実施形態における溶着工程を示す図であり、図2(b)のレーザー溶着部分26の拡大図を示す。本実施形態において流路プレート10のレーザー受光面18に形成される凹部11の底部には曲面15が形成されている。具体的には、凹部11の谷線部分の角を丸めた曲面15が形成されている。この曲面15の作用によって、レーザー光30が屈折し、図3で示すようなバルブ部材20のレーザー光未照射部分が無くなる。結果、図3で示すような溶着途切れの発生が抑制され、図3の谷線部分14が角形状の場合と比較して流路プレート10とバルブ部材20との溶着信頼性を向上することができる。本実施形態では、凹部谷線部分の曲面15におけるR形状の半径を約1mmとした。なお、この値は本実施形態に限定されるものではなく、流路プレート10の厚さ、流路となる凹部の寸法、流路プレート10のレーザー透過率等に応じて適宜変更することができる。
FIG. 4 is a diagram showing a welding process in the present embodiment, and shows an enlarged view of the
流路プレート10とバルブ部材20とをレーザー溶着によって接合した後、流路形成材40を流路プレート10の面18に接合する。本実施形態では、流路形成材40にポリプロピレン(PP)をラミネートしたアルミフィルムを用い、熱溶着によって流路プレート10に接合した。なお、流路形成材40および流路プレート10との接合方法は本実施形態に限定されるものではない。例えば流路形成材40はガスバリア性、耐インク性を有していることが好ましく、上述した材料以外の各種部材が適用可能であり、樹脂フィルムや樹脂板、表面処理を施した金属板等も利用することが可能である。また、接合方法に関しても、接合時のゴミ発生が少ない方法が好ましく、接着やシール部材を利用したビス止め等も利用することができる。
After joining the
流路形成材40と流路プレート10との接合に対して、振動溶着や超音波溶着は溶着時のゴミ発生が比較的多いことから好適ではない。また、レーザー溶着も技術的に可能ではあるものの、レーザー溶着の際に2方向からのレーザー照射方向が必要になり、装置コストが上昇してしまう。レーザー透過材である流路プレート10に対して、別方向から組付けられているバルブ部材20と流路形成材40それぞれに対してレーザー光を照射することになるからである。よって、流路プレート10とバルブ部材20との接合はレーザー溶着で行い、流路プレート10と流路形成材40との接合は熱溶着や接着等の接合方法を適用することが好ましい。
Vibration welding and ultrasonic welding are not suitable for joining the flow
以上、本発明の実施形態によれば、レーザー受光面18に形成される凹部11の影響を抑制し、また、装置コストを大幅に上げることなしに、溶着信頼性の高い液体流路部材の製造方法を提供することが可能になる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, a liquid flow path member having high welding reliability can be manufactured without suppressing the influence of the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について、図5を参照して説明する。図5は第1の実施形態である図4で説明した凹部11の谷線曲面15に加えて、凹部11の稜線をR形状である曲面16を備える形状としている。このとき、凹部稜線の曲面16におけるR形状の半径(曲率半径)は凹部谷線角部の曲面15におけるR形状の半径(曲率半径)よりも小さい。本実施形態においては、凹部11の開口部に設けられる曲面16の曲率半径を0.5mm、凹部11の底面部に設けられる曲面15の曲率半径を1mmにしている。なお、この値は本実施形態に限定されるものではなく、流路プレート10の厚さ、凹部11の寸法、流路プレート10のレーザー透過率等に応じて適宜変更することができる。以上、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得られる他、レーザー光30の屈折を利用して、所望の位置に対して部分的に溶着強度を向上させることが可能になる。
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 5, in addition to the valley line curved
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態について、図6を参照して説明する。本実施形態では、流路プレート10および流路形成材40の両方にレーザー光を透過する性質を持つ樹脂材を用いる。また、流路プレート10と流路形成材40の成型には、所謂、DSI成型(ダイスライドインジェクション成型)技術を用いて一体成型した。そして、DSI成型による流路プレート10と流路形成材40の接合後、レーザー溶着によってバルブ部材20と流路プレート10とを接合する。なお、流路プレート10と流路形成材40の接合方法は本実施形態に限るものではなく、共にレーザー光を透過する性質さえ有していれば、熱溶着や接着などの方法を用いることも可能である。
(Third Embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a resin material having a property of transmitting laser light is used for both the
本実施形態によれば、第1の実施形態および第2の実施形態と同様の効果を得られる他、流路形成材40と流路プレート10とを接合した後であっても、流路プレート10とバルブ部材20とをレーザー溶着することが可能である。即ち、工程順序を柔軟に設定することが可能になる。また、流路プレート10と流路形成材40を予め一体化することにより、液体流路の曝露領域や曝露している時間を減らせることから、製造過程での液体流路内へのゴミの混入を軽減することが可能になる。以上のことから、液体流路部材の生産性を更に向上させることが可能になる。
According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment and the second embodiment can be obtained, and even after the flow
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態について図7を用いて説明する。図7は、液体流路部材1をインクジェットヘッドに代表される液体吐出ヘッド25に適用した例を示す。液体吐出ヘッド25には、上述した各実施形態における液体流路部材1が適用可能である。
図7(a)に示すように、液体吐出ヘッド25は、液体を吐出するエネルギー発生素子を備える記録素子基板21と、記録素子基板21のエネルギー発生素子を駆動するための制御回路や電気実装部品を備える配線基板22を備える。さらに、この配線基板と記録素子基板21とを電気的に接続するフレキシブル配線23および枠体24を備える。本実施形態における液体吐出ヘッド25は、記録素子基板21が直線状に配列され、記録を行う被記録媒体の幅に対応した長さを有する、所謂フルライン型(ページワイド型)の液体吐出ヘッド25である。
(Fourth Embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows an example in which the liquid
As shown in FIG. 7A, the
図7(b)に示すように、液体吐出ヘッドの長手方向に延在する流路プレート10と、流路プレート10の内部を流れる液体の圧力を制御するためのバルブ部材20を備える。本実施形態においては1つの流路プレート10に対して複数のバルブ部材20を備え、各バルブ部材20により、記録装置本体から記録素子基板21に供給される液体の圧力を調整(制御)している。
As shown in FIG. 7B, a
1 液体流路部材
10 流路プレート
11 液体流路
12 溶着部
13 未溶着部
14 凹部の谷線角部
15 凹部の谷線曲面
16 凹部の稜線曲面
17 溶着強度向上部
20 バルブ部材
30 レーザー光
40 流路形成材
1 Liquid
Claims (9)
前記第1の部材の前記裏面と前記第2の部材とが当接された当接部に対して、前記第1の部材の前記一方の面側から前記第1の部材を介してレーザー光を照射して前記第1の部材と前記第2の部材とを溶着する工程を含み、
前記溶着する工程において、前記凹部の底面に設けられる谷線は曲面を有し、前記曲面を介して前記当接部にレーザー光を照射することを特徴とする液体流路部材の製造方法。 A first member having transparency to laser light and having a recess forming a liquid flow path on one surface, and the one of the first member having absorption to laser light. In a method for manufacturing a liquid flow path member, which comprises a second member provided on the back surface of the surface and a third member provided on the one surface of the first member and covering the recess.
A laser beam is emitted from the one surface side of the first member to the abutting portion where the back surface of the first member and the second member are in contact with each other via the first member. The step of irradiating and welding the first member and the second member is included.
A method for manufacturing a liquid flow path member, characterized in that, in the welding step, the valley line provided on the bottom surface of the recess has a curved surface, and the abutting portion is irradiated with a laser beam through the curved surface.
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