JP2017149008A - Liquid injection head and liquid injection device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の流路構成部材を積層して有する液体流路部材を備えた液体噴射ヘッド、および、これを備えた液体噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid ejecting head including a liquid flow path member having a plurality of flow path constituting members stacked, and a liquid ejecting apparatus including the liquid ejecting head.
液体噴射装置は液体噴射ヘッドを備え、この噴射ヘッドから各種の液体を噴射(吐出)する装置である。この液体噴射装置としては、例えば、インクジェット式プリンターやインクジェット式プロッター等の画像記録装置があるが、最近ではごく少量の液体を所定位置に正確に着弾させることができるという特長を生かして各種の製造装置にも応用されている。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターを製造するディスプレイ製造装置,有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイやFED(面発光ディスプレイ)等の電極を形成する電極形成装置,バイオチップ(生物化学素子)を製造するチップ製造装置に応用されている。そして、画像記録装置用の記録ヘッドでは液状のインクを噴射し、ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドではR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは生体有機物の溶液を噴射する。 The liquid ejecting apparatus includes a liquid ejecting head and ejects (discharges) various liquids from the ejecting head. As this liquid ejecting apparatus, for example, there is an image recording apparatus such as an ink jet printer or an ink jet plotter, but recently, various types of manufacturing have been made by taking advantage of the ability to accurately land a very small amount of liquid on a predetermined position. It is also applied to devices. For example, a display manufacturing apparatus for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an electrode forming apparatus for forming an electrode such as an organic EL (Electro Luminescence) display or FED (surface emitting display), a chip for manufacturing a biochip (biochemical element) Applied to manufacturing equipment. The recording head for the image recording apparatus ejects liquid ink, and the color material ejecting head for the display manufacturing apparatus ejects solutions of R (Red), G (Green), and B (Blue) color materials. The electrode material ejecting head for the electrode forming apparatus ejects a liquid electrode material, and the bioorganic matter ejecting head for the chip manufacturing apparatus ejects a bioorganic solution.
液体噴射ヘッドは、液体を貯留した液体供給源から液体を導入し、当該液体を圧電素子や発熱素子等の駆動素子を駆動することによりノズルから液滴として噴射させる。この液体噴射ヘッドには、複数の構成部品を積層することで液体流路を形成したものがある。例えば、特許文献1に開示されている液体噴射ヘッドは、ヘッド本体(ヘッド部材)側のインク流路に連通する連通流路(流路空間)および当該流路を流通するインクを濾過するフィルターを備えた流路形成部材、連通流路に連通してサブタンクとして機能すると共にダンパ機能をも有するサブタンク空間が形成されたサブタンク部材、流路形成部材とサブタンク部材との間に介在されたシール部材、流路形成部材の変形を抑えるための金属製の変形規制部材等を積層して備えている。これらの部材は、流路形成部材に設けられたかしめピンが、それぞれの部材に当該かしめピンが挿通可能な貫通孔に挿通され、その先端部分を熱によって変形させる(かしめる)ことにより、各構成部材がユニット化されている。これにより、ネジ等の固定具を別途用いることなく、複数の構成部品を互いに固定することができ、コスト削減に寄与する。
The liquid ejecting head introduces a liquid from a liquid supply source that stores the liquid, and ejects the liquid as droplets from a nozzle by driving a driving element such as a piezoelectric element or a heating element. Some liquid ejecting heads have a liquid flow path formed by stacking a plurality of components. For example, a liquid ejecting head disclosed in
ところで、上記のようなかしめピンをかしめることにより流路構成部材同士を固定する構成では、流路構成部材に形成された貫通孔が外部(外気)と連通するため、このような貫通孔が、流路が形成された領域に配置されると、流路内の水分(溶媒)が貫通孔を通じて蒸発し、当該流路内の液体が増粘してしまう虞がある。このため、上記特許文献1のユニットでは、流路が形成された領域の外側に上記のかしめピンが配置され、サブタンク部材と流路部材とは、エラストマー等の弾性材からなるシール部材介して連通されている。このように、流路が形成された領域から外れた位置にかしめピンが配置される構成では、流路形成部材が大きくなり、液体噴射ヘッド全体の大型化を招いてしまうという問題があった。
By the way, in the configuration in which the flow path component members are fixed by caulking pins as described above, the through holes formed in the flow path component members communicate with the outside (outside air). If arranged in the region where the flow path is formed, moisture (solvent) in the flow path may evaporate through the through-hole, and the liquid in the flow path may become thickened. For this reason, in the unit of
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体流路部材におけるかしめピンの配置レイアウトの自由度を向上させて小型化が可能な液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a liquid ejecting head that can be downsized by improving the degree of freedom of the layout layout of the caulking pins in the liquid flow path member, and the liquid It is in providing an injection device.
本発明の液体噴射ヘッドは、上記目的を達成するために提案されたものであり、積層された複数の流路構成部材により液体流路、および、当該液体流路を内包する封止空間が形成された液体流路部材を備え、
前記液体流路部材内の前記液体流路を通った液体がノズルから噴射される液体噴射ヘッドであって、
前記流路構成部材のうちの少なくとも1つは、かしめ材が挿通される貫通孔を有し、
前記各流路構成部材は、前記貫通孔に挿通されて先端部がかしめられた前記かしめ材により相互に固定され、
前記封止空間は、前記かしめ材を囲むシール材により封止されていることを特徴とする。
The liquid jet head of the present invention has been proposed in order to achieve the above object, and a liquid flow path and a sealed space containing the liquid flow path are formed by a plurality of stacked flow path components. Provided with a liquid flow path member,
A liquid ejecting head in which liquid passing through the liquid channel in the liquid channel member is ejected from a nozzle;
At least one of the flow path components has a through hole through which a caulking material is inserted,
Each of the flow path component members is fixed to each other by the caulking material that is inserted into the through hole and caulked at the tip.
The sealing space is sealed with a sealing material surrounding the caulking material.
本発明によれば、液体流路を内包する封止空間内に配置されたかしめ材により流路構成部材同士が固定される構成においても、かしめ材を囲むシール材により封止空間が貫通孔から液体流路部材の外部(外気)と連通しないように封止されるので、液体流路が形成された領域にもかしめ材を配置することができ、かしめ材の配置レイアウトの自由度が向上する。このため、液体流路部材においてかしめ材を効率よく配置することができる。これにより、液体流路部材の小型化が可能となり、延いては液体噴射ヘッドの小型化が可能となる。また、液体流路を内包する封止空間が外部と繋がる空間から隔離されるので、封止空間内の液体流路を形成する壁面の一部を透過した水分の過剰な蒸発を抑制することが可能となる。 According to the present invention, even in the configuration in which the flow path component members are fixed by the caulking material disposed in the sealed space containing the liquid flow path, the sealing space is removed from the through hole by the sealing material surrounding the caulking material. Since sealing is performed so as not to communicate with the outside (outside air) of the liquid flow path member, the caulking material can be disposed also in the region where the liquid flow path is formed, and the degree of freedom in the layout layout of the caulking material is improved. . For this reason, a caulking material can be efficiently arranged in a liquid channel member. As a result, the liquid flow path member can be downsized, and thus the liquid jet head can be downsized. In addition, since the sealed space containing the liquid flow path is isolated from the space connected to the outside, it is possible to suppress excessive evaporation of moisture that has permeated a part of the wall surface forming the liquid flow path in the sealed space. It becomes possible.
上記構成において、前記流路構成部材のうちの1つは、前記かしめ材を一体的に有する構成を採用することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that one of the flow path component members adopts a configuration that integrally includes the caulking material.
この構成によれば、かしめ材を別途用意する必要がないので、液体流路部材の組み立て容易性が向上する。また、コスト削減にも寄与する。 According to this configuration, since it is not necessary to prepare a caulking material separately, the ease of assembly of the liquid flow path member is improved. It also contributes to cost reduction.
上記構成において、前記かしめ材は、太さが相対的に太い第1の部分と、太さが相対的に細い第2の部分と、前記第1の部分および前記第2の部分の間に形成された段差面と、を有し、
前記流路構成部材のうち最も前記かしめ材の先端側に配置された流路構成部材の前記貫通孔の開口周縁部と前記段差面との間がシール材により封止されている構成を採用することが望ましい。
In the above configuration, the caulking material is formed between a first portion having a relatively large thickness, a second portion having a relatively small thickness, and the first portion and the second portion. A stepped surface, and
A configuration is adopted in which the gap between the opening peripheral edge of the through hole and the step surface of the flow path component disposed at the most distal end side of the caulking material is sealed with a sealing material among the flow path components. It is desirable.
この構成によれば、最も前記かしめ材の先端側に配置された流路構成部材の貫通孔の開口周縁部と段差面との間がシール材により封止されることにより、かしめ材が挿通される貫通孔が形成された流路構成部材が複数設けられた構成であっても、上記の一箇所のシールのみで封止空間を貫通孔から外気と連通しないように封止することができる。これにより、かしめ材の周囲における貫通孔毎にシール材を複数設ける必要がなく、その分の工程を削減することができる。また、シール箇所以外のかしめ材の周囲に流路を配置する等、封止空間をより有効に活用することができる。 According to this configuration, the caulking material is inserted by sealing the gap between the opening peripheral edge of the through hole of the flow path constituting member disposed at the most distal end side of the caulking material and the stepped surface. Even in a configuration in which a plurality of flow path components having through-holes formed therein are provided, the sealing space can be sealed from the through-hole so as not to communicate with the outside air only by the seal at one place. Thereby, it is not necessary to provide a plurality of sealing materials for each through-hole around the caulking material, and the corresponding steps can be reduced. In addition, the sealing space can be used more effectively, for example, by arranging a flow path around the caulking material other than the seal portion.
また、上記構成において、前記段差面は、前記第2の部分側とは反対側に窪んだ窪部を有する構成を採用することが望ましい。 In the above configuration, it is desirable that the step surface has a recess that is recessed on the side opposite to the second portion side.
この構成によれば、段差面に窪部が設けられていることにより、流路構成部材同士がかしめにより固定される工程において最もかしめ材の先端側に配置された流路構成部材の貫通孔の開口周縁部と段差面との間のシール材が加圧された際、余剰なシール材を窪部に積極的に流入させることができる。これにより、シール材が貫通孔を通じて流路部材の外側まで漏出することが抑制される。その結果、かしめ材の先端部をヒートツールにより加熱してかしめる際に、当該ヒートツールにシール材が付着する不具合が抑制される。 According to this configuration, since the recess is provided in the stepped surface, the through hole of the flow path component member arranged at the most distal end side of the caulking material in the process of fixing the flow path component members to each other by caulking. When the sealing material between the peripheral edge portion of the opening and the step surface is pressurized, excess sealing material can be actively introduced into the recess. Thereby, it is suppressed that a sealing material leaks to the outer side of a flow-path member through a through-hole. As a result, when the front end portion of the caulking material is heated and caulked by the heat tool, a problem that the sealing material adheres to the heat tool is suppressed.
また、上記構成において、前記流路構成部材のうち最も前記かしめ材の先端側に配置された流路構成部材は、当該流路構成部材の前記貫通孔の開口周縁部から前記積層方向において隣り合う他の流路構成部材に向けて突出した凸部を有し、
前記凸部の先端面と前記段差面とがシール材により封止されている構成を採用することもできる。
Moreover, in the said structure, the flow-path structural member arrange | positioned most at the front end side of the said caulking material among the said flow-path structural members is adjacent in the said lamination direction from the opening peripheral part of the said through-hole of the said flow-path structural member. Having a convex portion protruding toward another flow path component;
It is also possible to adopt a configuration in which the tip surface of the convex portion and the step surface are sealed with a sealing material.
当該構成によれば、最も前記かしめ材の先端側に配置された流路構成部材の貫通孔の開口周縁部に凸部が形成されていることにより、その分、段差面とのシール材によるシール箇所が、かしめの際に加熱されるかしめ材の先端部から離れることになる。これにより、かしめ材の先端部がかしめられる際の熱によってシール材が受けるダメージを低減することができる。これにより、封止空間をより確実に封止することが可能となる。 According to the said structure, since the convex part is formed in the opening peripheral part of the through-hole of the flow-path structural member arrange | positioned most at the front-end | tip side of the said caulking material, the seal | sticker by the sealing material with a level | step difference surface is correspondingly The point will be away from the tip of the caulking material that is heated during caulking. Thereby, the damage which a sealing material receives with the heat | fever when the front-end | tip part of a caulking material is caulked can be reduced. As a result, the sealing space can be more reliably sealed.
上記構成において、前記他の流路構成部材は、前記凸部に対応して厚さ方向の途中まで窪んだ凹部を有し、
前記凸部の先端面と前記凹部の底面と前記段差面とがシール材により封止されている構成を採用することもできる。
In the above-described configuration, the other flow path component member has a concave portion that is depressed halfway in the thickness direction corresponding to the convex portion,
It is also possible to adopt a configuration in which the front end surface of the convex portion, the bottom surface of the concave portion, and the step surface are sealed with a sealing material.
そして、本発明の液体噴射装置は、上記何れかの構成の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする。 The liquid ejecting apparatus according to the aspect of the invention includes the liquid ejecting head having any one of the above-described configurations.
この構成によれば、小型化が可能な液体噴射ヘッドを備えるので、装置全体としての小型化が可能となる。また、液体の増粘が抑制されるので、例えば、液体の着弾対象に液体を着弾させて画像等を記録する場合において記録画像等の画質の低下を抑制することが可能となる。 According to this configuration, since the liquid ejecting head that can be miniaturized is provided, the entire apparatus can be miniaturized. Further, since the increase in the viscosity of the liquid is suppressed, for example, when an image or the like is recorded by landing the liquid on a liquid landing target, it is possible to suppress a decrease in the image quality of the recorded image or the like.
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下においては、本発明の液体噴射装置として、液体噴射ヘッドの一種であるインクジェット式記録ヘッド(以下、記録ヘッド)を搭載したインクジェット式記録装置(以下、プリンター)を例に挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the embodiments described below, various limitations are made as preferred specific examples of the present invention. However, the scope of the present invention is not limited to the following description unless otherwise specified. However, the present invention is not limited to these embodiments. In the following description, an ink jet recording apparatus (hereinafter referred to as a printer) equipped with an ink jet recording head (hereinafter referred to as a recording head), which is a kind of liquid ejecting head, will be described as an example of the liquid ejecting apparatus of the present invention. .
図1は、プリンター1の構成を示す平面図である。本実施形態におけるプリンター1は、記録用紙、布、あるいは樹脂フィルム等の記録媒体(液体の着弾対象:図示せず)の表面に記録ヘッド10から液体状のインク(本発明における液体の一種)を噴射させて画像やテキスト等の記録を行う装置である。このプリンター1は、フレーム2と、このフレーム2内に配設されたプラテン3と、を備えており、図示しない搬送機構によってプラテン3上に記録媒体が搬送される。また、フレーム2内には、プラテン3と平行にガイドロッド4が架設されており、このガイドロッド4には、記録ヘッド10を収容したキャリッジ5が摺動可能に支持されている。このキャリッジ5は、キャリッジ移動機構によってガイドロッド4に沿って紙送り方向と直交する主走査方向に往復移動するように構成されている。このキャリッジ移動機構は、パルスモーター6と、このパルスモーター6の駆動により回転する駆動プーリー7と、この駆動プーリー7とはフレーム2における反対側に設けられた遊転プーリー8と、駆動プーリー7および遊転プーリー8の間に架設されたタイミングベルト9とを有する。本実施形態におけるプリンター1は、記録媒体に対してキャリッジを相対的に往復移動させながら記録ヘッド10のノズル65(図2参照)からインクを噴射させて記録動作(液体噴射動作)を行う。
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the
フレーム2の一側には、インクカートリッジ13(液体供給源あるいは液体貯留容器の一種)を着脱可能に搭載するカートリッジホルダー14が設けられている。インクカートリッジ13は、エアーチューブ15を介してエアーポンプ16と接続されており、このエアーポンプ16からの空気が各インクカートリッジ13内に供給される。そして、この加圧空気によってインクカートリッジ13内に配設されたインクパックが加圧されることにより、インクパック内のインクがインク供給チューブ17を通じて記録ヘッド10側に供給(圧送)される。インクカートリッジ13からインク供給チューブ17から送られてくるインクは、キャリッジ5に搭載された記録ヘッド10の内部のインク流路に供給される。なお、液体貯留容器としては、例示したものには限られず、カートリッジ型、パック型、タンク型等、種々の構成のものを採用することができる。
On one side of the
インク供給チューブ17は、例えば、合成樹脂で作製された可撓性を有する中空部材であり、このインク供給チューブ17の内部には、各インクカートリッジ13に対応するインク流路が形成されている。また、プリンター1本体側と記録ヘッド10側との間には、プリンター1本体側の制御部(図示せず)から記録ヘッド10側に駆動信号等を伝送するFFC(フレキシブルフラットケーブル)18が配線されている。
The
図2は、記録ヘッド10の一例の構成を示す断面図である。また、図3は、かしめピン28の周囲の構造を説明する模式的な断面図である。なお、図3において、流路等の図示は省略されている。本実施形態における記録ヘッド10は、ヘッド本体21、中継基板22、シール部材23、およびインク流路部材24(本発明における液体流路部材の一種)を積層して備えている。なお、以下においては、便宜上、各部材の積層方向を上下方向として説明する。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an exemplary configuration of the
インク流路部材24は、インクカートリッジ13からインク供給チューブ17を介して送られてきたインクを受け、当該インクをフィルター30で濾過した後にヘッド本体21側に供給する部材である。本実施形態における流路部材は、記録ヘッド10側から順にフィルター流路部材25、圧力調整部材26、および蓋部材27を積層した状態で有し、これらの流路構成部材をかしめピン28(本発明におけるかしめ材に相当)により相互に固定している。この点の詳細については後述する。
The ink
流路構成部材の一種であるフィルター流路部材25は、合成樹脂製の部材であり、ヘッド本体21との間に中継基板22およびシール部材23を介在させて当該ヘッド本体21の上面側に配置されている。このフィルター流路部材25は、ベース基板34と、このベース基板34の外縁から上下にそれぞれ延出された側壁35と、を有している。ベース基板34の上面(圧力調整部材26が配置される側の面)から側壁35の上端面までの寸法(高さ)は、圧力調整部材26の厚さよりも大きく設定されている。これにより、圧力調整部材26がベース基板34に積層された状態では、当該圧力調整部材26の周囲を側壁35が囲繞する。そして、側壁35の上端面に蓋部材27が後述するシール材49により接合されることにより、インク流路部材24の内部には、液体流路を内包する封止空間36が画成される。この封止空間36は、内部の液体流路から当該液体流路を形成する壁面の一部(例えば、後述する可撓シート39)を透過した水分の過剰な蒸発を抑制する水分蒸発管理空間として機能する。なお、封止空間36は、完全に密閉された空間ではなく、図示しない大気開放路を通じて大気開放されている。この大気開放路の通路抵抗によって大気開放しつつも流路からの水分蒸発が抑制される。
The filter
フィルター流路部材25のベース基板34には、フィルター30が配置されたフィルター室31が形成されている。フィルター室31は、後述する圧力調整部材26の導出空間33と連通する。フィルター室31および導出空間33は、インクが流通する他の流路と比して流路断面積が拡げられている。そして、上記フィルター30は、フィルター室31の底部に配設されている。フィルター30は、フィルター室31に流入したインクを濾過する部材であり、例えば、金属を網目状に編み込んだものや薄手の金属板に多数の穴を開けたもの等が用いられる。フィルター30を通過したインクは、導出路32を通じて、ヘッド本体21側に供給される。
A
ベース基板34の上面における略中央部には、蓋部材27側に向けてかしめピン28が突設されている。すなわち、本実施形態におけるかしめピン28は、フィルター流路部材25に一体的に設けられている。後述するかしめ工程を経ていない状態におけるかしめピン28の全長(ベース基板34の上面からの突出長さ)は、ベース基板34の上面からフィルター流路部材25に接合された蓋部材27の上面までの寸法よりも長く設定されている。本実施形態においては、かしめピン28の両側にフィルター室31がそれぞれ設けられている。図3に示すように、このかしめピン28は、太さが相対的に太い基端側(ベース基板34側)の第1の部分44と、太さが相対的に細い先端側(蓋部材27側)の第2の部分46とを有する円筒状のピンである。なお、かしめピン28としては、円筒状のものには限られず、例えば、四角柱等、種々の構成を採用することができる。第1の部分44は、ベース基板34の上面から当該ベース基板34上に配置された圧力調整部材26の上面までの寸法に相当する長さに設定されている。また、第2の部分45は、圧力調整部材26の上面からフィルター流路部材25に接合された蓋部材27の上面までの寸法よりも長くなっている。これらの第1の部分44と第2の部分45との間には、両者を連続する段差面47が形成されている。
A
流路構成部材の一種である圧力調整部材26は、上面側が開口した圧力調整室38、当該圧力調整室38の開口面を封止する可撓シート39、および、圧力調整室38と上記フィルター室31とを連通する導出空間33を有している。また、図示しないが、圧力調整部材26には、インク供給チューブ17と接続された平面流路と、当該流路を開閉する開閉弁が設けられており、インク供給チューブ17からのインクが、平面流路から流路開閉弁を介して圧力調整室38内に供給される。圧力調整室38の開口面を封止している可撓シート39は、可撓性を有する薄膜、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)等の合成樹脂材料により作製されている。可撓シート39の可撓領域が、圧力調整室38内の圧力変動に応じて圧力調整室38側または圧力調整室38の外側(蓋部材27側)に変位する。圧力調整室38内の圧力の低下に伴って可撓シート39が圧力調整室38側に向けて撓むと、上記の開閉弁が開かれて上流側から圧力調整室38内にインクが導入される。その一方、圧力調整室38内の圧力が上昇することにより可撓シート39が圧力調整室38の外側に向けて撓むと、開閉弁が閉じられて上流側から圧力調整室38へのインクの流入が遮断される。このようにして、圧力調整部材26は、インクの供給圧力を調整する。この圧力調整部材26の略中央部分には、フィルター流路部材25のベース基板34に設けられたかしめピン28が挿通される貫通孔41が形成されている。この貫通孔41は、かしめピン28のうち、直径が相対的に太い第1の部分44が挿通可能な大きさとなっている。なお、本実施形態において、インク流路部材24内の一連の流路、すなわち、上記平面流路、圧力調整室38、導出空間33、フィルター室31、および導出路32が、本発明における液体流路に相当する。
The
流路構成部材の一種であり、流路構成部材のうち最もかしめピン28の先端側(後述するかしめ部46側)に配置された蓋部材27は、例えば、金属等の比較的剛性の高い素材からなる板材であり、上記封止空間36を画成するための蓋としての機能の他、フィルター流路部材25を補強する補強材としての機能も奏する。この蓋部材27の略中央部分にも、フィルター流路部材25のベース基板34に設けられたかしめピン28が挿通される貫通孔42が形成されている。この貫通孔42は、かしめピン28のうち、直径が相対的に細い第2の部分45が挿通可能な大きさとなっている。すなわち、蓋部材27の貫通孔42は、圧力調整室38の貫通孔41よりも直径が小さくなっている。このようなかしめピン28およびこれが挿通される貫通孔41,42の組は、インク流路部材24において複数設けられてもよい。
The
インク流路部材24とヘッド本体21との間に配置される中継基板22は、プリンター本体側からの駆動信号や吐出データ(ラスターデータ)等を受け、この駆動信号を、フレキシブル基板55を通じてヘッド本体21側の圧電素子54へ供給するための配線パターン等が形成されたプリント基板である。この中継基板22の上面(ヘッド本体21側の下面とは反対側の面)には、フレキシブル基板55と接続される端子、プリンター本体側からのFFCが接続される図示しないコネクター、その他の電子部品等が実装されている。
The
中継基板22においてヘッド本体21の流路接続部58に対応する位置には、この流路接続部58が挿通される逃げ穴56が開設されている。逃げ穴56は、流路接続部58の外径よりも少し大きい貫通穴である。また、中継基板22には、基板厚さ方向を貫通する配線挿通口59が開設されている。この配線挿通口59は、一端が圧電素子54の素子端子と接続されたフレキシブル基板55の他端側が挿通される穴である。本実施形態における配線挿通口59の長手方向および短手方向の内寸は、フレキシブル基板55が支障なく挿通可能な程度の大きさに設定されている。
A
中継基板22の上面側(インク流路部材24側)に配置されるシール部材23は、例えば、エラストマーやゴムなどの弾性材によって作製された薄手の板状の部材であり、フィルター流路部材25の導出路32に対応する位置には連通口62が開設されている。連通口62は、フィルター流路部材25における導出路32の下端開口とヘッド本体10の流路接続部58の上端開口との間に配置される。そして、両開口の周縁部に対し連通口62の開口周縁部が、シール部材23の弾性により密着することで、導出路32と流路接続部58とを液密状態で連通する。
The
ヘッド本体21は、インクが噴射されるノズル65、このノズル65に連通する圧力室66、圧力室66内のインクに圧力変動を生じさせる圧電素子54等を備えている。ノズル65は、ドット形成密度に対応したピッチで複数並設されている。圧力室66および圧電素子54は、ノズル65毎に設けられている。フィルター流路部材25の導出路32から流路接続部58を介して導入されたインクは、導入流路63を流下して、個別連通路67を通じて各圧力室66に供給されてノズル65に至る。
The
圧電素子54の図示しない素子端子(電極端子)には、中継基板22に他端側が接続されたフレキシブル基板55の一端側の端子が接続される。中継基板22およびフレキシブル基板55を通じて駆動信号(駆動電圧)が圧電素子54に印加されると、当該圧電素子54は印加電圧の変化に応じて伸縮することにより、圧力室66の一面を区画する可撓面が、ノズル65に近づく側またはノズル65から遠ざかる方向に変位する。これにより、圧力室66内のインクに圧力変動が生じ、この圧力変動を利用してノズル65からインクが噴射される。
An unillustrated element terminal (electrode terminal) of the
次に、インク流路部材24についてより詳細に説明する。本実施形態においてインク流路部材24を構成する流路構成部材であるフィルター流路部材25、圧力調整部材26、および蓋部材27は、フィルター流路部材25のかしめピン28が圧力調整部材26の貫通孔41および蓋部材27の貫通孔42にそれぞれ挿通され、当該蓋部材27の貫通孔42から上方に突出したかしめピン28の先端部がヒートツールにより加熱されて溶融される(かしめられる)ことにより、内部に封止空間36を画成した状態で相互に固定されている。
Next, the ink
図4〜図7は、インク流路部材24の組み立て工程について説明する工程図であり、かしめピン28周辺の断面図である。まず、図4に示すように、圧力調整部材26の貫通孔41にフィルター流路部材25のかしめピン28が挿通され、フィルター室31と導出空間33とが連通する状態でフィルター流路部材25のベース基板34に圧力調整部材26が配置される。フィルター室31と導出空間33との連通部分は、例えば接着剤48等のシール材によりシールされる(図2参照)。本実施形態ではこの状態において、かしめピン28の段差面47と圧力調整部材26の上面とは、概ね同一面上に揃う。そして、かしめピン28の第1の部分44の外周面と貫通孔41との間に生じた隙間を覆うように、且つ、かしめピン28の第2の部分45の周囲を囲繞するようにシール材49が塗布される。このシール材49としては、例えばエポキシ系接着剤等が用いられる。また、シール材49としては、接着剤に限られず、例えば、エラストマー等の弾性材からなるOリング等のシール材を採用することも可能である。同様に、フィルター流路部材25の側壁の上端面にもシール材49が塗布される(図2および図3参照)。続いて、図5に示すように、蓋部材27の貫通孔42にかしめピン28の第2の部分45が挿通されて、フィルター流路部材25の側壁35の上端面に当該蓋部材27が配置される。これにより、インク流路部材24の内部には、圧力調整部材26が配置された封止空間36が画成される。この状態では、かしめピン28の先端部分は、貫通孔42から蓋部材27の外部(上方)に突出する。
4 to 7 are process diagrams for explaining an assembly process of the ink
蓋部材27とフィルター流路部材25とは、治具等により互いに近接する方向に荷重が与えられる。これによりシール材49が弾性変形して流路構成部材に密着する。この状態で、かしめ工程が行われる。すなわち、図6に示すように、かしめピン28の融点以上の加熱温度に設定されたヒートツール51により、蓋部材27の貫通孔42から突出したかしめピン28の先端部が下方、すなわち蓋部材27側に向けて押圧される。これにより、かしめピン28の先端部は、加熱されて溶融(塑性変形)する。ヒートツール51および治具からの押圧から解放されると、図7に示すように、かしめピン28の先端部が溶融して変形した部分であるかしめ部46が貫通孔42の上部開口を塞ぎ、この状態で硬化する。このかしめ部46の直径は、貫通孔42の内径よりも大きくなる。これにより、このかしめ部46が、かしめピン28の貫通孔42からの抜け止めとなる。すなわち、かしめピン28の先端部分がかしめられることにより、フィルター流路部材25と圧力調整部材26と蓋部材27とが相互に固定され、インク流路部材24として一体化される。そして、上記シール材49により、封止空間36が封止される。すなわち、本実施形態においては、最もかしめピン28の先端側に位置する(すなわち、かしめ部46に隣接する)流路構成部材である蓋部材27と、その一つ下層の圧力調整部材26の上面と、かしめピン28の段差面47とが、かしめピン28の周囲に配置されたシール材49によりシール(接着)されることで、インク流路部材24の内部の封止空間36が貫通孔42を通じてインク流路部材24の外部と連通しないように封止(シール)される。なお、本実施形態において、シール材49は、少なくとも蓋部材27における貫通孔42の封止空間36側の開口周縁部と段差面47とをシールする構成であればよい。
A load is applied to the
このように、液体流路が形成された領域である封止空間36内に配置されたかしめピン28により流路構成部材同士が固定される構成においても、かしめピン28を囲むシール材49により封止空間36が貫通孔41,42からインク流路部材24の外部(外気)と連通しないように封止されるので、液体流路が形成された領域にもかしめピン28を配置することができ、かしめピン28の配置レイアウトの自由度が向上する。このため、インク流路部材24においてかしめピン28を効率よく配置することができる。これにより、インク流路部材24の小型化が可能となり、延いては記録ヘッド10およびプリンター1の小型化が可能となる。また、このような構成により、液体流路を内包する封止空間36がインク流路部材24の外部と繋がる空間から隔離されるので、封止空間36内の液体流路を形成する壁面の一部(例えば、可撓シート39)を透過した水分の過剰な蒸発を抑制することが可能となる。これにより、インク流路部材24の液体流路におけるインクの増粘が抑制されるので、ノズル65から噴射されるインクの重量や飛翔速度(噴射特性)が増粘により変化することが抑制され、これにより、記録画像等の画質の低下を抑制することが可能となる。
As described above, even in the configuration in which the flow path components are fixed to each other by the
さらに、本実施形態においては、かしめピン28が段差面47を有しており、少なくともこの段差面47と、蓋部材27の貫通孔42の封止空間36側の開口周縁部とがシール材49によりシールされることにより、かしめピン26が挿通される貫通孔(41,42)が形成された流路構成部材が複数設けられた構成(本実施形態においては、圧力調整部材26と蓋部材27)であっても、上記の一箇所のシールのみで封止空間36を貫通孔からインク流路部材24の外部と連通しないように封止することができる。これにより、かしめピン28の周囲における貫通孔毎にシール材49を複数設ける必要がなく、その分の工程やコストを削減することができ、さらには、シール箇所以外のかしめピン28の周囲に流路を配置する等、封止空間36をより有効に活用することができる。
また、本実施形態におけるかしめピン28は、フィルター流路部材25に一体的に設けられているので、かしめピン(かしめ材)を別途用意する必要がないので、インク流路部材24の組み立て容易性が向上する。また、コスト削減にも寄与する。
Further, in the present embodiment, the
In addition, since the
図8は、本発明の第2の実施形態の構成を説明するかしめピン28周辺の断面図である。本実施形態においては、かしめピン28の段差面47において第2の部分45との境界部分に、段差面47から第1の部分44の高さ方向の途中まで第2の部分45とは反対側に窪んだ溝状の窪部68が、第2の部分45の外周に沿って形成されている点が上記第1の実施形態と異なっている。なお、他の構成については第1の実施形態と同様である。本実施形態においては、段差面47に窪部68が設けられていることにより、当該段差面47と蓋部材27の貫通孔42の封止空間36側の開口周縁部との間でシール材49が加圧された際、余剰なシール材49が窪部68に流入できる。これにより、シール材49が貫通孔42を通じてインク流路部材24の外側(蓋部材27の上面側)まで漏出することが抑制される。その結果、かしめピン28の先端部がヒートツール51によりかしめられる際に、当該ヒートツール51にシール材49が付着する不具合が抑制される。なお、窪部68は、例示した溝状のものには限れず、例えば、微小なディンプル状の窪部が段差面47に複数形成された構成を採用することもできる。
FIG. 8 is a sectional view around the
図9は、本発明の第3の実施形態の構成を説明するかしめピン28周辺の断面図である。本実施形態においては、蓋部材27の下面における貫通孔42の開口周縁部から積層方向において隣り合う他の流路構成部材である圧力調整部材26に向けて突出した円筒状の凸部69が形成されており、この凸部69の先端面とかしめピン28の段差面47とがシール材により封止されている点が上記各実施形態と異なっている。本実施形態における段差面47は、凸部69に対応させるため、圧力調整部材26の上面よりもベース基板34側に後退した位置に配置されている。なお、他の構成については第1の実施形態と同様である。本実施形態においては、凸部69が形成されていることにより、その分、段差面47とのシール材49によるシール箇所がかしめ部46から離れている。これにより、かしめピン28の先端部をヒートツール51によりかしめる際に、熱かしめの熱によってシール材49が受けるダメージを低減することができる。これにより、封止空間36をより確実に封止することが可能となる。
FIG. 9 is a sectional view around the
図10は、本発明の第4の実施形態の構成を説明するかしめピン28周辺の断面図である。本実施形態においては、蓋部材27の下面における貫通孔42の開口周縁部に凸部69が形成されている点で上記第3の実施形態と共通している一方で、蓋部材27と積層方向で隣り合う他の流路構成部材である圧力調整部材26には、蓋部材27の凸部69に対応して上面から下面側に向けて厚さ方向の途中まで窪んだ凹部70が形成されている点で上記第3の実施形態と異なっている。そして、凸部69の先端面と凹部70の底面とかしめピン28の段差面47とがシール材49により封止されている。本実施形態においても、上記第3の実施形態と同様に、かしめピン28の先端部をヒートツール51によりかしめる際に、熱かしめの熱によってシール材49が受けるダメージを低減することができる。また、本実施形態の構成によれば、凸部69の先端面と凹部70の底面とに亘って貫通孔41と第1の部分44との隙間を覆うようにシール材49が配置されるので、この隙間に余剰なシール材49を積極的に流入させることができる。これにより、シール材49が貫通孔42を通じて流路部材42の外側(蓋部材27の上面側)に漏出することが抑制される。
FIG. 10 is a sectional view around the
図11は、本発明の第5の実施形態の構成を説明するかしめピン28′周辺の断面図である。本実施形態においては、かしめピン28′が、各流路構成部材とは別個独立した部材である点が上記各実施形態と異なっている。本実施形態におけるかしめピン28′は、圧力調整部材26の貫通孔41に挿通される第1の部分44の一側(蓋部材27側)と、他側(フィルター流路部材25側)に、それぞれ第2の部分45a,45bが形成されており、第1の部分44と一側の第2の部分45aとの間、および、第1の部分44と他側の第2の部分45bとの間にそれぞれ段差面47a,47bが形成されている。これに対応して、本実施形態におけるフィルター流路部材25には、かしめピン28′の他側の第2の部分45bが挿通される貫通孔73が開設されている。そして、本実施形態においては、第1の部分44が圧力調整部材26の貫通孔41に挿通され、一側の第2の部分45aが蓋部材27の貫通孔42に挿通され、他側の第2の部分45bがフィルター流路部材25の貫通孔73に挿通される。蓋部材27の下面と圧力調整部材26の上面とかしめピン28の段差面47aとに亘ってシール部材49aが配置され、また、フィルター流路部材25のベース基板34と圧力調整部材26の下面とかしめピン28の段差面47bとに亘ってシール部材49bが配置される。そして、貫通孔41から突出した一側の第2の部分45aの先端部と、貫通孔73から突出した他側の第2の部分45bの先端部と、がそれぞれかしめられることにより、流路構成部材同士が相互に固定されている。このように、かしめピン28′が各流路構成部材とは別個独立した部材であっても、上記各実施形態と同様に、封止空間36を封止することができる。
FIG. 11 is a cross-sectional view around the
図12は、本発明の第6の実施形態の構成を説明するかしめピン28周辺の断面図である。上記実施形態においては、フィルター流路部材25、圧力調整部材26、および蓋部材27の合計3つの流路構成部材によりインク流路部材24が構成された例を示したが、これには限られず、2つまたは4つ以上の流路構成部材によりインク流路部材24が構成される場合においても本発明を適用することができる。本実施形態においては、フィルター流路部材25と圧力調整部材26との間に、第4流路構成部材72が設けられている。この第4流路構成部材72には、かしめピン28の第1の部分44が挿通される貫通孔73が開設されている。その他の構成については第1の実施形態と同様である。要するに、複数の流路構成部材が積層された構成であれば、上記各実施形態と同様に本発明を適用することが可能である。
FIG. 12 is a sectional view around the
図13は、本発明の第7の実施形態の構成を説明するかしめピン28″周辺の断面図である。上記実施形態においては、かしめピン28が、第1の部分44と第2の部分45とを有することにより両者の間に段差面47が形成された構成を例示したが、これには限られず、かしめピンが段差面47を有していなくてもよい。本実施形態におけるかしめピン28″(かしめ工程の前の状態)は、基端から先端まで太さ(直径)が一定のピンである。このため、圧力調整部材26の貫通孔41の内径と蓋部材27の貫通孔42の内径も一定に揃えられている。本実施形態においては、蓋部材27の下面側における貫通孔42の開口周縁部と圧力調整部材26の上面側の貫通孔41の開口周縁部との間にシール材49aが配置され、また、圧力調整部材26の下面側の貫通孔41の開口周縁部とフィルター流路部材25のベース基板34との間にシール部材49bが配置されている。これらのシール部材49a,49bにより、インク流路部材24内の封止空間36と貫通孔41,42との間が封止されている。その他の構成については第1の実施形態と同様である。本実施形態においても、上記各実施形態と同様に、封止空間36が貫通孔41,42を通じてインク流路部材24の外部と連通することが抑制される。また、本実施形態においては、かしめピン28″および貫通孔41,42が配置された空間と、液体流路が形成された封止空間36とが隔離されるようにシール部材49a,49bが配置されているので、液体流路からの水分(溶媒)の蒸発や液体流路への水分侵入をより効果的に抑制することができる。
FIG. 13 is a cross-sectional view around the
図14は、本発明の第8の実施形態の構成を説明するかしめピン28″周辺の断面図である。本実施形態におけるかしめピン28″が基端から先端まで太さが一定のピンである点は上記第7の実施形態と共通している一方、本実施形態においては、蓋部材27の下面側における貫通孔42の開口周縁部と圧力調整部材26の上面側の貫通孔41の開口周縁部との間のみにシール材49が配置され、当該シール材49がかしめピン28″の外周に密着することで、封止空間36が貫通孔42と連通しないように封止されている点で異なっている。その他の構成については第8の実施形態と同様である。本実施形態においては、シール材49によるシールが一箇所で足りるため、その分の工程を削減するとともに、封止空間36をより有効に活用することができる。
FIG. 14 is a cross-sectional view of the vicinity of a
図15は、本発明の第9の実施形態の構成を説明するかしめピン28″周辺の断面図である。本実施形態におけるかしめピン28″も上記第7の実施形態および第8の実施形態と同様に基端から先端まで太さが一定のピンである。本実施形態においては、蓋部材27の上面(封止空間36とは反対側の面)における貫通孔42の開口周縁部とかしめピン28″のかしめ部46と間のみにシール材49が配置され、これにより、封止空間36がインク流路部材24の外部と連通しないように封止されている点で異なっている。その他の構成については第8の実施形態と同様である。本実施形態においては、封止空間36内にシール材49が配置されていないので、その分封止空間36をさらに有効に活用することができる。なお、図16に示す第9の実施形態の変形例のように、シール材49がかしめ部46によって覆い隠されるようにすることもできる。これにより、シール性をより高めることが可能となる。また、シール材49は、かしめ部46が熱により溶融される際に当該熱により溶融されて、かしめ部46に溶け込み一体化されてもよい。
FIG. 15 is a cross-sectional view of the vicinity of the
そして、以上においては、流路構成部材として、フィルター流路部材25、圧力調整部材26、および蓋部材27を例示したが、これには限られない。要するに、複数の流路構成部材が、それぞれの貫通孔に挿通されて先端部がかしめられたかしめ材により相互に固定され、当該かしめ材を囲むシール材により封止されることにより、内部に液体流路を内包する封止空間を画成する構成であれば、本発明を適用することができる。
In the above description, the
さらに、上記実施形態においては、液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッド10を例に挙げて説明したが、本発明は、液体流路部材を備えた他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ、FED(面発光ディスプレイ)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等にも本発明を適用することができる。ディスプレイ製造装置用の色材噴射ヘッドでは液体の一種としてR(Red)・G(Green)・B(Blue)の各色材の溶液を噴射する。また、電極形成装置用の電極材噴射ヘッドでは液体の一種として液状の電極材料を噴射し、チップ製造装置用の生体有機物噴射ヘッドでは液体の一種として生体有機物の溶液を噴射する。
Furthermore, in the above-described embodiment, the ink
1…プリンター,2…フレーム,3…プラテン,4…ガイドロッド,5…キャリッジ,6…パルスモーター,7…駆動プーリー,8…遊転プーリー,9…タイミングベルト,10…記録ヘッド,11…サブタンク,12…キャップ,13…インクカートリッジ,14…カートリッジホルダー,15…エアーチューブ,16…エアーポンプ,17…インク供給チューブ,18…FFC,21…ヘッド本体,22…中継基板,23…シール部材,24…インク流路部材,25…フィルター流路部材,26…圧力調整部材,27…蓋部材,28…かしめピン,30…フィルター,31…フィルター室,32…導出路,33…導出空間,34…ベース基板,35…側壁,36…封止空間,38…圧力調整室,39…可撓シート,41…貫通孔,44…第1の部分,45…第2の部分,46…かしめ部,47…段差面,48…接着剤 ,49…シール材,50…接着剤,51…ヒートツール,54…圧電素子,55…フレキシブル基板,56…逃げ穴,58…流路接続部,59…配線挿通口,62…連通口,63…導入流路,65…ノズル,66…圧力室,67…個別供給路,68…窪部,69…凸部,72…第4流路構成部材,73…貫通孔
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記液体流路部材内の前記液体流路を通った液体がノズルから噴射される液体噴射ヘッドであって、
前記流路構成部材のうちの少なくとも1つは、かしめ材が挿通される貫通孔を有し、
前記各流路構成部材は、前記貫通孔に挿通されて先端部がかしめられた前記かしめ材により相互に固定され、
前記封止空間は、前記かしめ材を囲むシール材により封止されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。 A liquid flow path is formed by a plurality of laminated flow path constituent members, and a liquid flow path member in which a sealing space containing the liquid flow path is formed,
A liquid ejecting head in which liquid passing through the liquid channel in the liquid channel member is ejected from a nozzle;
At least one of the flow path components has a through hole through which a caulking material is inserted,
Each of the flow path component members is fixed to each other by the caulking material that is inserted into the through hole and caulked at the tip.
The liquid ejecting head, wherein the sealing space is sealed with a sealing material surrounding the caulking material.
前記流路構成部材のうち最も前記かしめ材の先端側に配置された流路構成部材の前記貫通孔の開口周縁部と前記段差面との間がシール材により封止されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体噴射ヘッド。 The caulking material includes a first portion having a relatively large thickness, a second portion having a relatively small thickness, and a stepped surface formed between the first portion and the second portion. And having
The gap between the opening peripheral edge of the through hole and the step surface of the flow path component disposed at the most distal end side of the caulking material among the flow path components is sealed with a sealing material. The liquid ejecting head according to claim 1.
前記凸部の先端面と前記段差面とがシール材により封止されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の液体噴射ヘッド。 Of the flow path component members, the flow path component member disposed closest to the distal end side of the caulking material is another flow path component member adjacent in the stacking direction from the opening peripheral edge of the through hole of the flow path component member. Has a convex part protruding toward
The liquid ejecting head according to claim 3, wherein a front end surface of the convex portion and the stepped surface are sealed with a sealing material.
前記凸部の先端面と前記凹部の底面と前記段差面とがシール材により封止されていることを特徴とする請求項5に記載の液体噴射ヘッド。 The other flow path constituent member has a concave portion that is depressed halfway in the thickness direction corresponding to the convex portion,
The liquid ejecting head according to claim 5, wherein a front end surface of the convex portion, a bottom surface of the concave portion, and the stepped surface are sealed with a sealing material.
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