JP2007030429A - インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドの製造装置、及びインクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】積層一体化後にインクの流路を形成可能な複数の積層板が、変形することや、また位置決め用の部材と接合してしまうことなどを防止しつつ、これらの積層板を適切に位置決めした状態で互いを確実に接合する。
【解決手段】本発明のインクジェットヘッド1の製造方法では、金属製の複数の積層板50の各貫通穴7、8に対し金属製の位置決めピン51、52を挿通させた状態で、スポット溶接装置71により、積層板50どうしを部分的に仮接合する。この仮接合された各積層板50側から位置決めピン51、52を取り外した後、熱圧着によりこれら積層板50どうしの全面を拡散接合(本接合)する。
【選択図】図5
【解決手段】本発明のインクジェットヘッド1の製造方法では、金属製の複数の積層板50の各貫通穴7、8に対し金属製の位置決めピン51、52を挿通させた状態で、スポット溶接装置71により、積層板50どうしを部分的に仮接合する。この仮接合された各積層板50側から位置決めピン51、52を取り外した後、熱圧着によりこれら積層板50どうしの全面を拡散接合(本接合)する。
【選択図】図5
Description
本発明は、インクジェットプリンタに用いられるインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドの製造装置、及びその製造方法若しくは製造装置によって製造されるインクジェットヘッドに関する。
従来、インクジェットプリンタは、インクの微細な粒子を紙などの基材に吹き付けることで印刷を行なう印刷装置である。この種のプリンタにおけるノズル(又はインク吐出孔)は、印刷密度の向上を図るために微小間隔に複数配置されている。また、上記ノズルには、微量のインクを導くための配管部が接続される。ここで、この配管部を例えばパイプで構成する場合には、プリンタの小型化を図ることなどが困難となる。
そこで、このようなパイプを用いずに、所定形状の開口部が穿孔された複数の金属製の薄板を熱圧着により積層一体化した構造体を作製することで、インクの流路を形成する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−290935号公報
ところで、上述した手法でインクの流路を有する積層構造体を作製する場合には、薄板どうしの相対的な位置決めを行う必要性が生じる。つまり、複数の薄板を位置決めしつつこれらを積層する場合には、例えば、個々の薄板に予め位置決め用の穴を穿孔しておくとともに、各薄板のこの位置決め用の穴に金属製の位置決めピンを挿通させた状態で、熱圧着にて金属製の薄板どうしを拡散接合するといった製法などが採られることになる。
しかしながら、このような製法では、熱圧着時の金属材料間での拡散現象により位置決めピンの外周面と薄板の位置決め用の穴の内壁面(積層構造体)とが接合してしまうことや、さらには、接合してしまった位置決めピンを取り除こうとする際に、薄板(積層構造体)側を変形させてしまうことなどが懸念される。
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、積層一体化後にインクの流路を形成可能な複数の積層板が、変形することやまた位置決め用の部材と接合してしまうことなどを防止しつつ、これら積層板を適切に位置決めした状態で互いを確実に接合できるインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドの製造装置、及びインクジェットヘッドの提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るインクジェットヘッドの製造方法は、インクの流路を形成しつつ積層される複数の積層板の各々に所定の位置決め部材を接触させ、積層板どうしの板面に沿った方向の位置決めを行う工程と、前記位置決め部材を接触させることにより位置決めされた前記複数の積層板どうしを部分的に仮接合する工程と、前記積層板どうしが仮接合された後、前記複数の積層板に接触させていた前記位置決め部材を取り外す工程と、前記位置決め部材が取り外された前記複数の積層板を加熱しつつ加圧し、これら積層板どうしの全面を接合する工程と、を有することを特徴とする。
さらに、本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記積層板どうしを仮接合する工程は、スポット溶接により行われてもよいし、また、積層板どうしの隣接部分を含む各積層板の端面にレーザ光を照射することで実現されるレーザ溶接により行われてもよい。
ここで、スポット溶接を適用する場合には、積層板どうしの位置決め及び仮接合を迅速に行えるように、前記位置決め部材とスポット溶接用の少なくとも一方の電極とを固定しこれらを一体で動作させることが望ましい。また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記複数の積層板には、それぞれ位置決め用の貫通穴が形成され、さらに、前記位置決め部材は、前記複数の積層板の前記位置決め用の各貫通穴に対し挿抜自在に嵌合するシャフトで形成されることなどが例示される。
ここで、スポット溶接を適用する場合には、積層板どうしの位置決め及び仮接合を迅速に行えるように、前記位置決め部材とスポット溶接用の少なくとも一方の電極とを固定しこれらを一体で動作させることが望ましい。また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記複数の積層板には、それぞれ位置決め用の貫通穴が形成され、さらに、前記位置決め部材は、前記複数の積層板の前記位置決め用の各貫通穴に対し挿抜自在に嵌合するシャフトで形成されることなどが例示される。
ここで、本発明においては、前記複数の積層板は、例えば金属材料によって形成され、さらに前記積層板どうしの全面を接合する工程では、拡散接合などが適用される。また、本発明のインクジェットヘッドの製造方法では、前記複数の積層板は、当該各積層板の外形部分のさらに外側に配置され且つ前記積層板どうしの全面の接合後に除去される非製品部分と一体で形成されており、さらに、前記積層板どうしの部分的な仮接合は、この非製品部分を選択して行うにようにしてもよい。この場合、仮接合によって例えば熱的な影響を受けてしまった部位が、製品となる積層板の本体部分には残らないため、仮接合後に行われる積層板本体どうしの全面の本接合(拡散接合など)にて得られる例えば接合強度などに影響を与えてしまうこと(接合強度の低下)などを防止できる。
このように、本発明では、位置決めされた積層板どうしの部分的な仮接合を行うことで、各積層板の全面を接合する本接合の際には、積層板に接触させていた位置決め部材を取り外すことができるので、積層板と位置決め部材とが本接合時に拡散現象などにより互いに接合してしまうことを阻止できる。
また、本発明のインクジェットヘッドの製造装置は、インクの流路を形成しつつ積層される複数の積層板の各々に接触させて、積層板どうしの板面に沿った方向の位置決めを行う位置決め部材と、前記位置決め部材を接触させることにより位置決めされた前記複数の積層板どうしを部分的に仮接合する第1の接合機構と、前記第1の接合機構によって仮接合され且つ前記位置決め部材が取り外された前記複数の積層板を加熱しつつ加圧し、これら積層板どうしの全面を接合する第2の接合機構と、を具備することを特徴とする。
したがって、本発明によれば、積層一体化後にインクの流路を形成可能な複数の積層板が、変形することやまた位置決め用の部材と接合してしまうことなどを防止しつつ、これらの積層板を適切に位置決めした状態で互いを確実に接合することが可能なインクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドの製造装置、及びインクジェットヘッドを提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法により製造されたインクジェットヘッド全体の構成を概略的に示す斜視図である。また、図2は、図1のインクジェットヘッドを示す平面(上面)図、図3は、図1のインクジェットヘッドの底面を示す図である。さらに、図4は、図1のインクジェットヘッドの構造を示す分解斜視図である。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法により製造されたインクジェットヘッド全体の構成を概略的に示す斜視図である。また、図2は、図1のインクジェットヘッドを示す平面(上面)図、図3は、図1のインクジェットヘッドの底面を示す図である。さらに、図4は、図1のインクジェットヘッドの構造を示す分解斜視図である。
図1に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド1は、金属製のインクジェットヘッドマニホールド2を備えている。このインクジェットヘッドマニホールド2は、図1及び図4に示すように、複数の種類(図2に示す例では大別して9種類)の金属製の第1流路形成積層板21〜第9流路形成積層板29を複数枚(例えば、25〜250枚)積層して構成されている。これらの第1流路形成積層板21〜第9流路形成積層板29は、厚さが例えば0.02mm〜0.2mmの金属製(例えば、SUS304など)の板材から構成されており、これらを拡散接合などによって互いを圧着することで、ブロック状に形成されている。また、第1流路形成積層板21〜第9流路形成積層板29に開口されたインク流路は、例えばエッチング加工やブラスト加工によって形成されている。
また、インクジェットヘッドマニホールド2の底面には、図3及び図4に示すように、複数のインク吐出孔3a(直径、例えば0.01mm〜0.1mm)が形成されたオリフィスプレート3が上記した拡散接合などによって接合されている。このオリフィスプレート3は、インクジェットヘッドマニホールド2と同一の材料(例えば、SUS304など)から構成されており、厚さが例えば0.05mm〜0.2mmとされている。図3、図4に示すように、インク吐出孔3aは、オリフィスプレート3上に例えば一列に配置されている。このインク吐出孔3aは、例えばパンチング加工、レーザ加工、エッチング加工などによって形成されている。
また、インクジェットヘッドマニホールド2の各側面には、図2及び図3に示すように、振動板(箔)4が、拡散接合などによって接合されている。この振動板4は、インクジェットヘッドマニホールド2と同一の材料(例えば、SUS304など)から構成されており、厚さが例えば0.01mm〜0.05mmとされている。この振動板4は、レーザ加工やエッチング加工などによって形成されている。
この振動板4のさらに外側面には、所定形状の導体パターンが形成されたFPC(Flexible Printed Circuit)5が接着剤などによって貼着されている。さらに、このFPC5には、着接剤(例えば、メチルシアノアクリレートやエポキシ系、アクリル系の接着剤)などを用いて圧電素子6が接合(貼着)されている。この圧電素子6は、例えばPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)などの材質で構成されたピエゾ素子であって、厚さが、例えば0.5mm〜2mmとされている。この圧電素子6には、各インク吐出孔3aにそれぞれ対応する複数の電極が、蒸着などの方法で形成されており、これらの電極は、FPC5に形成された導体パターンとそれぞれ電気的に接続されている。
また、図4に示すように、上述した第1流路形成積層板21〜第9流路形成積層板29のうちで、中央部に配置される第5流路形成積層板25から一方の積層方向に積層される第6流路形成積層板26〜第9流路形成積層板29は、インク吐出孔3aの例えば奇数列の流路を形成するように配置されている。また、第5流路形成積層板25から他方の積層方向に積層される第4流路形成積層板24〜第1流路形成積層板21は、インク吐出孔3aの例えば偶数列の流路を形成するように配置されている。
ここで、上記構成に代えて、第5流路形成積層板25から一方に積層される第6流路形成積層板26〜第9流路形成積層板29が、インク吐出孔3aの偶数列の流路を形成し、第5流路形成積層板25から他方に積層される第4流路形成積層板24〜第1流路形成積層板21が、インク吐出孔3aの奇数列の流路を形成するものであってもよい。そして、このようにして形成される奇数列の流路と偶数列の流路とで、図3に示すように、インク吐出孔3aが、オリフィスプレート3上に一列に配置される。
上記中央部に配置される第5流路形成積層板25には、インク供給流路201、インク溜め部202、インク吐出部207を形成するための開口部が設けられている。また、第5流路形成積層板25の両側に配置される第6流路形成積層板26及び第4流路形成積層板24には、インク供給流路201、インク溜め部202を形成するための開口部と、下側インク流路206を形成するための開口部が設けられている。
上記第6流路形成積層板26及び第4流路形成積層板24のそれぞれの外側に配置される第7流路形成積層板27及び第3流路形成積層板23には、下側インク流路206と、上側共通インク流路203とを形成するための開口部が設けられている。また、第7流路形成積層板27及び第3流路形成積層板23のそれぞれの外側に配置される第8流路形成積層板28及び第2流路形成積層板22には、下側インク流路206と、上側個別インク流路204とを形成するための開口部が設けられている。
また、最も外側に配置される第9流路形成積層板29及び第1流路形成積層板21には、上下方向インク流路205を形成するための開口部が設けられている。
上記構成の第1流路形成積層板21〜第9流路形成積層板29を、所定の順序で、所定枚数積層して圧着することで、インクジェットヘッドマニホールド2内には、インク供給流路201からインク吐出部207に至るインクの流路が、積層方向中央部から両側に向けて形成されるとともに、図1及び図4に示すように、インクジェットヘッドマニホールド2の上側に、インク供給孔2aを通じてインクの流路を開口させた状態となる。
上記構成の第1流路形成積層板21〜第9流路形成積層板29を、所定の順序で、所定枚数積層して圧着することで、インクジェットヘッドマニホールド2内には、インク供給流路201からインク吐出部207に至るインクの流路が、積層方向中央部から両側に向けて形成されるとともに、図1及び図4に示すように、インクジェットヘッドマニホールド2の上側に、インク供給孔2aを通じてインクの流路を開口させた状態となる。
インクジェットヘッドマニホールド2へのインクの供給は、インク供給孔2aから行われる。このインク供給孔2aから供給されたインクは、インク供給流路201を通って、インク溜め部202に導入され、このインク溜め部202から、上側共通インク流路203、上側個別インク流路204、上下方向インク流路205、下側インク流路206をこの順で通過して、インク吐出部207内にまで充填される。
また、上記のようにインクジェットヘッドマニホールド2内にインクが充填された状態で、フレキシブル基板5を介して、圧電素子6に駆動信号が加わると、駆動信号が加わった部分の圧電素子6が変形することで対応する部分の振動板3が振動し、さらにこれに対応する部分の上下方向インク流路205内のインクを押圧し、オリフィスプレート3の対応するインク吐出孔3aから所定量のインクが吐出されることになる。
次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド1の製造装置及びその製造装置を用いて行われる製造方法について、図5及び図6に基づきその説明を行う。図5は、複数の積層板どうしを仮接合するためのスポット溶接装置を示す斜視図であり、図6は、積層板どうしを拡散接合するための熱圧着装置を概略的に示す図である。本実施形態では、積層板どうしの位置決め、仮接合(仮固定)及び拡散接合(本接合)についての説明を主に行う。ここで、本実施形態のインクジェットヘッド1の製造装置は、上記図5にて示す後述する位置決めピン51、52と、第1の接合機構として機能する同図5に示すスポット溶接装置70と、第2の接合機構として機能する図6に示す熱圧着装置55とを備えて構成される。なお、上述した第1流路形成積層板21〜第9流路形成積層板29は、以下、積層板50として説明する。
まず、積層板50どうしの位置決め及び仮接合についての説明、並びにその仮接合を実際に行うためのスポット溶接装置70についての説明を行う。
すなわち、図5に示すように、金属製(本実施形態ではSUS304製)の複数の積層板50には、それぞれ位置決め用の一対の貫通穴7、8が形成されている。この貫通穴(位置決め穴)7、8は、積層板50の積層一体化後インクの流路になる開口部(インク供給流路201及びインク溜め部202)と同一のステージで形成され、このインク流路形成用の開口部との相対的な位置精度が確保されている。また一方では、積層板50の貫通穴7、8に対し挿抜自在に嵌合する金属製の位置決めピン(位置決め部材)51、52が用意されている。つまり、各積層板50の一対の貫通穴7、8に対し、位置決めピン51、52を矢印Z方向に挿通させることで、積層板50どうしをその板面に沿った方向(矢印X方向及び矢印Y方向)に相対的に位置決めすることができる。この場合、積層板50の貫通穴7、8の内径と位置決めピン51、52の外径とのクリアランスは、例えば15μm以下程度に設定されることが望ましい。また、位置決めピン51、52の材料としては、耐久性を向上させるために、熱処理などにより硬度を高めたステンレス鋼などが例示される。
すなわち、図5に示すように、金属製(本実施形態ではSUS304製)の複数の積層板50には、それぞれ位置決め用の一対の貫通穴7、8が形成されている。この貫通穴(位置決め穴)7、8は、積層板50の積層一体化後インクの流路になる開口部(インク供給流路201及びインク溜め部202)と同一のステージで形成され、このインク流路形成用の開口部との相対的な位置精度が確保されている。また一方では、積層板50の貫通穴7、8に対し挿抜自在に嵌合する金属製の位置決めピン(位置決め部材)51、52が用意されている。つまり、各積層板50の一対の貫通穴7、8に対し、位置決めピン51、52を矢印Z方向に挿通させることで、積層板50どうしをその板面に沿った方向(矢印X方向及び矢印Y方向)に相対的に位置決めすることができる。この場合、積層板50の貫通穴7、8の内径と位置決めピン51、52の外径とのクリアランスは、例えば15μm以下程度に設定されることが望ましい。また、位置決めピン51、52の材料としては、耐久性を向上させるために、熱処理などにより硬度を高めたステンレス鋼などが例示される。
ここで、本実施形態では、貫通穴7、8に位置決めピン51、52を挿通させた状態で、スポット溶接を用いて積層板50どうしを部分的に仮接合するといった製造工程を有している。この仮接合工程は、積層板50どうしの全面を熱圧着する本接合時に、位置決めピン50、51を取り外した状態で、積層板50どうしを拡散接合できるようにするためのものである。換言すれば、この仮接合工程は、熱圧着時の金属材料間での拡散現象により、位置決めピン51、52の外周面と積層板50の貫通穴7、8の内壁面とが接合してしまうことを回避するために行われる。
このような仮接合は、図5に示すように、抵抗溶接方式のスポット溶接装置70を用いて実現される。スポット溶接装置70の一対の電極(例えば銅電極)71、72は、位置決めピン51、52により位置決めされた積層状態の複数の積層板50を両側面(矢印Z方向)から挟むようにして配置される。また、これらの電極71、72は、例えば圧搾空気作動のピストンなどにより駆動されて、スポット溶接対象の各積層板50を例えば加圧力0.5〜10kN程度で押圧する。また、比較的融点が高くしかも積層状態になっているステンレス製の積層板50を融着できるように、電極71、72間には、例えば数十アンペア〜数万アンペアの電流を数ミリ秒〜数百ミリ秒流すことが可能となっている。
また、スポット溶接装置70には、固定プレート73及びネジなどの締結部材74が設けられている。スポット溶接装置70の少なくとも一方の電極(本実施形態では電極71)は、これら固定プレート73及び締結部材74を通じて位置決めピン51、52と一体的に固定されている。すなわち、上記したピストンなどの進退移動機構を通じて、スポット溶接装置70の電極と位置決めピン51、52とを、複数の積層板50の積層方向(板面と直交する矢印Z方向)に一体で動作(連動)させることができるので、積層板50どうしの位置決め及び仮接合を迅速に行うことができる。なお、スポット溶接装置70の一対の電極71、72は、他の支持部材と電気的に絶縁しているものとする。
さらに、スポット溶接装置70は、積層板50の板面と直交する方向(矢印Z方向)に電極を移動させる機構を備えていることに加え、一対の電極71、72を、積層板50の板面に沿った方向(矢印X方向及び矢印Y方向)に移動させることの可能な機構をさらに備えている。この機構としては、例えば、電極を板面に沿った方向に旋回移動させる旋回機構や、また、積層板50の表面(外形)サイズを超える移動範囲を有し且つ板面に沿って電極をスライドさせるスライド機構などが例示される。
次に、熱圧着装置55の構成について説明を行う。
図6に示すように、この熱圧着装置55は、仮接合された各積層板50側から位置決めピン51、52を取り外した後、熱圧着によりこれら積層板50どうしの全面を拡散接合(本接合)することで、複数の積層板50を積層一体化した構造体(主にインクジェットヘッドマニホールド2)を作製するためのものである。熱圧着装置55は、高温真空炉56と、この高温真空炉56の床上に設置された金属製の支え台57と、この支え台57上に設置されたあて板58と、このあて板58上に配置された複数の積層板50を上方から支え台57側に押圧するあて板59を備えた金属製の圧着冶具62と、この圧着冶具62を駆動するアクチュエータ63とで主に構成される。
図6に示すように、この熱圧着装置55は、仮接合された各積層板50側から位置決めピン51、52を取り外した後、熱圧着によりこれら積層板50どうしの全面を拡散接合(本接合)することで、複数の積層板50を積層一体化した構造体(主にインクジェットヘッドマニホールド2)を作製するためのものである。熱圧着装置55は、高温真空炉56と、この高温真空炉56の床上に設置された金属製の支え台57と、この支え台57上に設置されたあて板58と、このあて板58上に配置された複数の積層板50を上方から支え台57側に押圧するあて板59を備えた金属製の圧着冶具62と、この圧着冶具62を駆動するアクチュエータ63とで主に構成される。
高温真空炉56は、その炉内を最大1300℃程度まで昇温させることが可能である。また、高温真空炉56では、その炉内に接続されたターボ分子ポンプ(図示せず)などを通じて10-1〜10-10Pa程度の真空度を得ることができる。さらに、高温真空炉56は、炉内を窒素などの不活性ガス雰囲気にすることも可能である。
支え台57の上面に設けられたあて板58、及び圧着冶具62の下端部に設けられたあて板59は、熱圧着時の金属材料間での拡散現象により、支え台57(又は圧着冶具62)と積層板50とが接合してしまうことを防止するために設けられている。つまり、あて板58及びあて板59は、例えばアルミナ(酸化アルミニウム)を表層に析出させることで得られた析出硬化型ステンレス鋼で形成されている。ここで、本実施形態では、図6に示すように、支え台57上には、仮接合の後、位置決めピン51、52が取り外された(互いに積層状態で仮接合された)複数の積層板50が搭載されることになる。なお、本実施形態に係るインクジェットヘッドの製造装置の一構成要素として、上記したスポット溶接装置70から、このような熱圧着装置55内へ仮接合後の積層板50を自動搬送する搬送機構などを追加してもよい。
したがって、図5に示した位置決め及び仮接合方法及び熱圧着装置55を用いて、実際に積層板50どうしを積層一体化する場合には、まず、酸浸漬などによる洗浄処理により、SUS304製の各積層板50の表層にあるクロムの酸化膜(不動態皮膜)を除去する。次に、図5に示すように、各積層板50の一対の貫通穴7、8に対し、位置決めピン51、52を挿通させることで、複数の積層板50どうしをその板面に沿った方向(矢印X方向及び矢印Y方向)に位置決めする。この際、位置決めピン51、52を挿通(接触)させることで位置決めされた複数の積層板50どうしを、位置決めピン51、52と一体で動作(連動)するスポット溶接装置70の電極を通じて、部分的に仮接合(スポット溶接)する。この場合のスポット溶接の条件は、一箇所の融着部分(スポット)毎に、例えば、電極71、72による積層板50への加圧力を0.5〜3kN、加圧時間を0.1〜5sec、積層板50の表面の加熱温度を1000〜1500℃、溶接径(直径)を1〜10mmとする。ここで、スポット溶接の位置及び溶接位置の数は、積層板50の形状及びサイズ並びに積層板上のインクの流路を形成するための開口部(インク供給流路201、インク溜め部202)の形状などに応じて適宜設定されることが望ましい。例えば、スポット溶接の熱的影響などで上記開口部の形状を変化させてしまうことがないように、スポット溶接の位置は、当該開口部の近傍を避けて行うことが好ましい。
次に、このようにして仮接合された各積層板50の貫通穴7、8から位置決めピン51、52を取り外し(同時に各積層板50側からスポット溶接装置70の電極を退避させ)、この互いに仮接合された複数の積層板50を熱圧着装置55における高温真空炉56内の支え台57上に載置する。次いで、この仮接合された積層板50を、所定温度に加熱しつつ、さらに圧着冶具62を通じて加圧し、当該積層板50どうしの全面を拡散接合(本接合)する。この場合の熱圧着時の条件は、例えば、加熱温度を950℃〜1050℃、加圧力を0.5〜2kg/cm2、炉内の真空度を10-4〜10-5Paとし、この状態を2時間維持し、この後さらに24時間かけて除冷処理を行う。
このようにして行われる本実施形態のインクジェットヘッド1の製造方法では、位置決めされた積層板50どうしをスポット溶接により仮接合することにより、各積層板50の全面を接合する本接合の際には、積層板50の貫通穴7、8に挿通させていた位置決めピン51、52を取り外すことができるので、積層板50と位置決めピン51、52とが本接合時の拡散現象などにより互いに接合してしまうことを防止しつつ、これら積層板50を適切に位置決めした状態でそれぞれを確実に接合することができる。
(第2の実施の形態)
この実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法では、第1の実施形態の積層板50どうしの仮接合で用いられていた抵抗溶接方式のスポット溶接装置70に代えて、図7に示すように、レーザ溶接を行うためのレーザ照射装置80が第1の接合機構として適用されている。このレーザ照射装置80としては、YAGレーザやまたCO2(炭酸ガス)レーザなどが例示される。また、この実施形態において、レーザ照射装置80より放出されるレーザ光は、積層板50どうしの隣接部分を含む各積層板50の端面に照射されるようになっている。つまり、レーザ光は、積層板50どうしの積層方向と直交する方向(矢印X方向及び矢印Y方向)から照射される。
この実施形態に係るインクジェットヘッドの製造方法では、第1の実施形態の積層板50どうしの仮接合で用いられていた抵抗溶接方式のスポット溶接装置70に代えて、図7に示すように、レーザ溶接を行うためのレーザ照射装置80が第1の接合機構として適用されている。このレーザ照射装置80としては、YAGレーザやまたCO2(炭酸ガス)レーザなどが例示される。また、この実施形態において、レーザ照射装置80より放出されるレーザ光は、積層板50どうしの隣接部分を含む各積層板50の端面に照射されるようになっている。つまり、レーザ光は、積層板50どうしの積層方向と直交する方向(矢印X方向及び矢印Y方向)から照射される。
ここで、レーザ照射装置80は、積層板50上の端面における所定位置に対し、レーザ光の照射スポットの位置を適宜変更できるように、照射スポット位置を3次元方向に移動させることの可能な機構を有する。また、レーザ溶接の位置及び溶接位置の数は、積層板50の形状及びサイズ並びに積層板50上のインクの流路(インク供給孔2a、インク吐出孔など)を形成するための当該積層板の端縁の開口部の形状やその開口位置などに応じて適宜設定されることが望ましい。例えば、インク吐出孔が形成されるべき積層板の端面や、また、インク供給孔2aが形成される部位の近傍を避けて、レーザ溶接が行われることが好ましい。
したがって、この実施形態のインクジェットヘッドの製造方法においても、位置決めされた積層板50どうしを部分的に仮接合することができるので、各積層板50の全面を接合する本接合の際には、積層板50側から位置決めピン51、52を取り外すことが可能となり、これにより、積層板50と位置決めピン51、52とが、互いに接合されてしまうことなどを防止できる。
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した実施形態では、積層板50の本体部分(製品部分)を仮接合するものであったが、これに代えて、図8及び図9に示すように、積層板50の外形部分のさらに外側にある非製品部分(後述する捨て部90、91)に仮接合を行うようにしてもよい。
ここで、図8は、積層板50を形成するための母材プレートを示す斜視図であり、また図9は、非製品部分(捨て部90、91)で仮接合を行う形態を説明するための斜視図である。図8に示すように、積層板50は、例えばSUS304製の母材プレート30を加工成形することで得られる。詳細には、非製品部分としての捨て部90、91は、各積層板50の外形部分のさらに外側に配置され且つ積層板50どうしの全面の接合後(本接合後)に除去されるものであって、積層板50と一体で加工成形される。この捨て部90、91は、積層板50本体をハンドリングするためなどに利用される。
したがって、非製品部分となるこの捨て部90、91を選択して、上記したスポット溶接装置70やレーザ照射装置80を通じて仮接合を行うことで、溶接により熱的な影響を受けてしまった部位が、製品となる積層板50の本体部分には残らないことになる。これにより、仮接合後に行われる積層板50本体どうしの拡散接合(本接合)にて得られる接合強度に影響を与えてしまうこと、つまり例えば接合強度の低下などを防止することができる。さらに、インクの流路の形成用に設けられた積層板50上の開口部の位置などを懸念することなく、効率的に積層板50どうしの仮接合を行うことができる。
さらに、上記した各実施形態では、各積層板50の一対の貫通穴7、8に対し、位置決めピン51、52を挿通させることで位置決めを行うものであったが、これに代えて、複数の積層板50の端縁(エッジ部)のコーナ部や辺部に対応する形状の位置決め部材を用意し、これを積層板50に接触させて位置決めを行うようにしてもよい。ここで、このような位置決め部材を適用する場合には、積層板50の上記した端縁(エッジ部)と、積層一体化後インクの流路になる開口部(インク供給流路201及びインク溜め部202)との相対的な位置精度を考慮して、個々の積層板50を形成することが望ましい。
1…インクジェットヘッド、2…インクジェットヘッドマニホールド、2a…インク供給孔、7,8…位置決め用の貫通穴、21…第1流路形成積層板、22…第2流路形成積層板、23…第3流路形成積層板、24…第4流路形成積層板、25…第5流路形成積層板、26…第6流路形成積層板、27…第7流路形成積層板、28…第8流路形成積層板、29…第9流路形成積層板、50…積層板、51,52…位置決めピン、55…熱圧着装置、70…スポット溶接装置、71,72…スポット溶接装置の電極、73…固定プレート、74…締結部材、80…レーザ照射装置、90,91…捨て部(非製品部分)、201…インク供給流路、202…インク溜め部。
Claims (12)
- インクの流路を形成しつつ積層される複数の積層板の各々に所定の位置決め部材を接触させ、積層板どうしの板面に沿った方向の位置決めを行う工程と、
前記位置決め部材を接触させることにより位置決めされた前記複数の積層板どうしを部分的に仮接合する工程と、
前記積層板どうしが仮接合された後、前記複数の積層板に接触させていた前記位置決め部材を取り外す工程と、
前記位置決め部材が取り外された前記複数の積層板を加熱しつつ加圧し、これら積層板どうしの全面を接合する工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記積層板どうしを仮接合する工程は、スポット溶接により行われることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記位置決め部材とスポット溶接用の少なくとも一方の電極とを固定することによりこれらを一体で動作させることを特徴とする請求項2記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記積層板どうしを仮接合する工程は、積層板どうしの隣接部分を含む各積層板の端面にレーザ光を照射するレーザ溶接により行われることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘッドの製造方法。
- 前記複数の積層板には、それぞれ位置決め用の貫通穴が形成され、
さらに、前記位置決め部材は、前記複数の積層板の前記位置決め用の各貫通穴に対し挿抜自在に嵌合するシャフトとして形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記複数の積層板は、金属材料によって形成され、
さらに、前記積層板どうしの全面を接合する工程では、拡散接合が適用されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - 前記複数の積層板は、当該各積層板の外形部分のさらに外側に配置され且つ前記積層板どうしの全面の接合後に除去される非製品部分と一体で形成されており、
前記積層板どうしの部分的な仮接合は、この非製品部分を選択して行われる請求項1ないし6のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの製造方法。 - インクの流路を形成しつつ積層される複数の積層板の各々に接触させて、積層板どうしの板面に沿った方向の位置決めを行う位置決め部材と、
前記位置決め部材を接触させることにより位置決めされた前記複数の積層板どうしを部分的に仮接合する第1の接合機構と、
前記第1の接合機構によって仮接合され且つ前記位置決め部材が取り外された前記複数の積層板を加熱しつつ加圧し、これら積層板どうしの全面を接合する第2の接合機構と、
を具備することを特徴とするインクジェットヘッドの製造装置。 - 前記第1の接合機構は、スポット溶接装置であって、
そのスポット溶接用の少なくとも一方の電極と前記位置決め部材とが固定された状態で、これらを一体で動作させる機構を備えることを特徴とする請求項8記載のインクジェットヘッドの製造装置。 -
前記第1の接合機構は、積層板どうしの隣接部分を含む各積層板の端面にレーザ光を照射して溶接を行うレーザ照射装置であることを特徴とする請求項8記載のインクジェットヘッドの製造装置。 - 前記複数の積層板には、それぞれ位置決め用の貫通穴が形成され、
さらに、前記位置決め部材は、前記複数の積層板の前記位置決め用の各貫通穴に対し挿抜自在に嵌合するシャフトとして形成されていることを特徴とする請求項8ないし10のいずれか1項に記載のインクジェットヘッドの製造装置。 - 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の製造方法、又は請求項8ないし11のいずれか1項に記載の製造装置によって製造されたことを特徴とするインクジェットヘッド。
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---|---|---|---|
JP2005219827A JP2007030429A (ja) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドの製造装置、及びインクジェットヘッド |
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JP2005219827A Withdrawn JP2007030429A (ja) | 2005-07-29 | 2005-07-29 | インクジェットヘッドの製造方法、インクジェットヘッドの製造装置、及びインクジェットヘッド |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013144390A (ja) * | 2012-01-13 | 2013-07-25 | Ricoh Co Ltd | 液滴吐出ヘッドの製造方法、液滴吐出ヘッドおよび画像形成装置 |
JP2014180683A (ja) * | 2013-03-19 | 2014-09-29 | Dainippon Printing Co Ltd | 金属板積層体の製造方法および金属板積層体 |
JP2016195106A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-17 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池セル及びその製造装置 |
EP4279281A1 (en) | 2022-05-20 | 2023-11-22 | Ricoh Company, Ltd. | Liquid discharge head, liquid discharge device, liquid discharge apparatus, and method of manufacturing liquid discharge head |
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2005
- 2005-07-29 JP JP2005219827A patent/JP2007030429A/ja not_active Withdrawn
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