JP2001158088A - インクジェットヘッドとキャリッジ及びインクジェット印字装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ユーザレベルでヘッドを簡単に交換することが
できるとともにヘッドをキャリッジに装着したときのノ
ズルの取付け位置精度を高精度に出す。 【解決手段】ヘッド１をアウターカバー２とインナーカ
バー３とヘッド構造体４及びフェースプレート５で構成
し、少ない構成部品でヘッド１を作製する。フェースプ
レート５にはキャリッジ３０に装着したときの位置決め
基準面を設け、ヘッド１のノズル列をキャリッジ３０に
対して精度良く位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 〔発明の詳細な説明〕この発明は、記録用紙にインクを
噴射して印字するインクジェットヘッドとキャリッジ及
びインクジェット噴射式のプリンタやファクシミリ，複
写機等のインクジェット印字装置、特に組立ての容易化
と小型化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばインクジェットプリンタは搬送さ
れる記録用紙上面から約１ｍｍ程度の一定距離に設けら
れたノズルを有するインクジェットヘッド（以下、ヘッ
ドという）からインクを直接噴射して記録用紙に印字す
る。このインクを噴射するヘッドは記録用紙の搬送方向
と直交する方向に往復駆動されるキャリッジに搭載され
ている。このインクジェットプリンタには、例えば特開
平６−２９７７２５号公報や特開平７−４７６７２号公
報，特開平８−３１８６２１号公報に示すように、ヘッ
ドがキャリッジに対して着脱可能な構造になっているも
のがある。

【０００３】このようにヘッドがキャリッジに対して着
脱可能な構造になっている場合、ヘッドをキャリッジに
装着したときに、インクを噴射するノズルを正確に位置
合わせする必要があり、例えば特開平７−４７６７２号
公報に示すように、各ヘッドのノズルの近傍に位置合わ
せ用の突起を設け、この突起を機械加工してキャリッジ
の位置合わせ用のガイド孔に挿入して位置決めするよう
にしている。また、ヘッドとキャリッジを直接接続する
ことはできないため、例えば特開平８−３１８６２１号
公報に示すように、キャリッジに薄くて柔らかいフレシ
ブルプリント配線板（ＦＰＣ）を設け、キャリッジにヘ
ッドが装着されたときに、ＦＰＣをヘッドに設けた電極
に対して平行移動してＦＰＣの電極をヘッドに設けた電
極に圧接させてヘッドとキャリッジを電気的に接続させ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記にようにヘッドに
設けた位置合わせ用の突起を機械加工して位置合わせし
ていると、ユーザレベルでヘッドを簡単に交換すること
は困難である。また、ヘッドとキャリッジを電気的に接
続するためには、キャリッジに設けたＦＰＣの電極とと
もにヘッドの電極も精度良く位置決めしておく必要があ
る。

【０００５】この発明はこのような点を改善し、ユーザ
レベルでヘッドを簡単に交換することができるととも
に、ヘッドをキャリッジに装着したときのノズルの取付
け位置精度を高精度に出せ、かつキャリッジと駆動用の
電気的接続を容易にとれることができるインクジェット
ヘッドとキャリッジ及びインクジェット印字装置を提供
することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るインクジ
ェットヘッドは、キャリッジに着脱自在に搭載するイン
クジェットヘッドであって、ヘッド構造体とフェースプ
レートとインナーカバーとアウターカバーを有し、ヘッ
ド構造体はヘッドモジュールとＦＰＣを有し、ヘッドモ
ジュールは側面にインク供給口と複数の液室を有するヘ
ッド本体を有し、ＦＰＣはヘッド本体の各々の液室に対
応して設けられたパッド部の駆動電極に接続される駆動
部と、キャリッジ側との接続をするディンプル電極部を
有し、インナーカバーはほぼＵ字状に形成され、Ｕ字状
の先端部の両側に固定フレームを有するヘッド構造体保
持部と、ヘッド構造体保持部の両側に取付けられた側壁
を有し、ヘッド構造体保持部の固定フレームの近傍には
インク供給口を有し、一方の側壁にはヘッド構造体の電
極を引き出す電極用スリットを有し、フェースプレート
で保持されたヘッド構造体を覆い、電極用スリットから
ＦＰＣのディンプル電極部を引き出して側壁に固定し、
アウターカバーは上面にインク供給口を有し、長手方向
の側面にスリットが形成され、インナーカバーを覆い、
インナーカバーとの間に共通液室とインク流路を形成す
ることを特徴とする。

【０００７】上記フェースプレートに、キャリッジに装
着したときの位置決め基準面を有する。

【０００８】また、インナーカバーのＦＰＣのディンプ
ル電極部を固定する側壁とＦＰＣのディンプル電極部に
位置決め基準孔を有すると良い。

【０００９】さらに、インナーカバーとアウターカバー
の間に形成されるインク流路にインナーカバーのインク
供給口に接続されたリブを有することが望ましい。

【００１０】この発明に係るキャリッジは、インクジェ
ットヘッドの上面をノズル方向であるＺ軸方向とディン
プル電極部方向であるＹ軸方向に押圧して位置決めをす
る押圧部とインクジェットヘッドの側面をキャリッジが
走査されるＸ軸方向に押圧して位置決めをする加圧部が
設けられた回転自在なアームを設けたことを特徴とす
る。

【００１１】この発明に係るインクジェット印字装置は
上記キャリッジを有することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明のインクジェットヘッド
（以下、ヘッドという）は、アウターカバーとインナー
カバーとヘッド構造体及びフェースプレートを有する。
アウターカバーは上面にインク供給口を有し、長手方向
の側面にスリットが形成されている。インナーカバーは
ほぼＵ字状に形成され、Ｕ字状の先端部の両側に固定フ
レームを有するヘッド構造体保持部と、ヘッド構造体保
持部の両側に取付けられた側壁を有する。ヘッド構造体
保持部の固定フレームの近傍にはインク供給口を有し、
一方の側壁にはヘッド構造体の電極を引き出す電極用ス
リットを有する。ヘッド構造体はヘッドモジュールと２
組のＦＰＣを有する。ヘッドモジュールは側面にインク
供給口を有し、内部に複数の液室を有する２組のヘッド
本体とノズルプレートを有し、フェースプレートに位置
決めして保持される。ＦＰＣはヘッド本体の各々の液室
に対応して設けられたパッド部の駆動電極に接続される
駆動部と、本体側との接続をするディンプル電極部を有
する。

【００１３】このフェースプレートで保持されたヘッド
構造体をインナーカバーで覆い、電極用スリットからＦ
ＰＣのディンプル電極部を引き出して側壁に固定する。
このインナーカバーをアウターカバーで覆い、インナー
カバーとアウターカバーとの間に共通液室とインナーカ
バーのインク供給口に連通する２系列のインク流路を形
成する。

【００１４】このようにヘッドをアウターカバーとイン
ナーカバーとヘッド構造体及びフェースプレートで構成
するから、少ない構成部品でヘッドを作製することがで
きるとともに組立て作業も簡単にできる。また、ヘッド
の各構成部品を同じ方向から移動して組み立てることが
できるから、ヘッドを組み立てるときのレイアウト等を
簡略化して自動組立てを行なうことができる。

【００１５】

【実施例】図１，図２はこの発明の一実施例を示し、図
１は全体構成を示す分解斜視図、図２は断面図である。
図に示すように、インクジェットヘッド（以下、ヘッド
という）１はアウターカバー２とインナーカバー３とヘ
ッド構造体４及びフェースプレート５を有する。アウタ
ーカバー２は上面にインク供給口６を有し、長手方向す
なわちＹ軸方向の側面にスリット７が形成され、Ｙ軸方
向の一方の上面端部に保持用の斜面部８を有する。イン
ナーカバー３はほぼＵ字状に形成され、Ｕ字状の先端部
の両側に固定フレーム９を有するヘッド構造体保持部１
０と、ヘッド構造体保持部１０のＹ軸方向の両側に取付
けられた側壁１１を有する。ヘッド構造体保持部１０の
固定フレーム９の近傍にはインク供給口１２を有し、一
方の側壁１１にはヘッド構造体４の電極を引き出す電極
用スリット１３を有する。

【００１６】ヘッド構造体４はヘッドモジュール１４と
２組のＦＰＣ１５を有する。ヘッドモジュール１４は側
面にインク供給口１６を有し、内部に複数の液室を有す
る２組のヘッド本体１７とノズルプレート１８を有す
る。ヘッド本体１７はシリコーンプロセスで作られる複
数の液室を有する例えば解像度１５０ｄｐｉの端面噴射
型タイプからなる。そして図３の組み付け手順の工程図
の（ｂ）に示すように、ヘッド本体１７にノズルプレー
ト１８を接着したものを２組を用意し、図３（ｃ）に示
すように、位置精度よく背面接合して３００ｄｐｉのヘ
ッドモジュール１４を作製する。ＦＰＣ１５はヘッド本
体１７の各々の液室に対応して設けられたパッド部１９
の駆動電極に接続される駆動部２０と、本体側との接続
をするディンプル電極部２１を有する。このＦＰＣ１５
の駆動部２０にはあらかじめ別途の組立により、図３
（ａ）に示すように、ヘッド本体１７の噴射駆動を行う
ドライブＩＣ２２をワイアーボンド接続した後に樹脂２
３で封止して固定してある。そして図３（ｄ）に示すよ
うに、ヘッドモジュール１４の先端部にフェースプレー
ト５を接合した後、図３（ｅ）に示すように、ヘッド本
体１７のパッド部１９に位置精度よくＡＣＦ接合する。

【００１７】このフェースプレート５を接合したヘッド
構造体４を、図３（ｆ）に示すように、インナーカバー
３で覆い接着固定する、ＦＰＣ１５のディンプル電極部
２１をインナーカバー３の電極用スリット１３を有する
側壁１１に接着して固定する。インナーカバー３の電極
用スリット１３を有する側壁１１に接着するときは、図
４の分解斜視図に示すように、インナーカバー３の電極
用スリット１３から２組のＦＰＣ１５のディンプル電極
部２１を引き出し、電極用スリット１３の部分で直角に
曲げる。そして各ディンプル電極部２１の背面に接着剤
を塗布した後、インナーカバー３の側壁１１の電極用ス
リット１３を挟んで上下に設けた位置決め固定孔２４と
一致する位置にガイドピン２５を有する位置決め加圧治
具２６のガイドピン２５を各ディンプル電極部２１の上
下に設けた位置決め用孔２７に通して各ディンプル電極
部２１を位置決めし、位置決め加圧治具２６のガイドピ
ン２５をインナーカバー３の位置決め固定孔２４に挿入
して加圧保持しながら加熱して接着剤を硬化させて位置
決め加圧治具２６を除去する。このようにして各ディン
プル電極部２１をインナーカバー３に正確に位置決めし
て接着固定することができる。

【００１８】インナーカバー３をヘッド構造体４に被せ
て固定した後、アウターカバー２のスリット７にインナ
ーカバー３のヘッド構造体保持部１０を挿入して、図３
（ｇ）に示すように、アウターカバー２でインナーカバ
ー３のヘッド構造体保持部１０を覆い接着固定してヘッ
ド１を作製し、ヘッド構造体保持部１０とアウターカバ
ー２の間に共通液室２８と２系列のインク流路２９を形
成する。したがって共通液室２８とインク流路２９を簡
単に形成することができる。このインク流路２９はイン
ナーカバー３のインク供給口１２とヘッド構造体４のイ
ンク供給口１６を介してヘッド構造体４の各液室に連通
している。したがって共通液室２８のインクをインク流
路２９を通してヘッド構造体４の各液室に安定して供給
することができる。

【００１９】このようにヘッド１をアウターカバー２と
インナーカバー３とヘッド構造体４及びフェースプレー
ト５で構成するから、少ない構成部品でヘッド１を作製
することができるとともに組立て作業も簡単にできる。
また、ヘッド１の各構成部品を同じ方向から移動して組
み立てることができるから、ヘッド１を組み立てるとき
のレイアウト等を簡略化して自動組立てを行なうことが
できる。

【００２０】上記のように構成したヘッド１を装着する
キャリッジ３０は、図５の断面図に示すように、キャリ
ッジ軸３１に沿ってＸ軸方向に往復駆動される。このキ
ャリッジ２の各ヘッド装着部３２にはアーム３３と電気
的接続部３４を有する。アーム３４は弾力性を有するバ
ネ材で形成され、図６の斜視図に示すように、上面４１
の左右２個所を直角より幾分大きな角度例えば１００度
に曲げたほぼコの字形状に形成された第１のアーム４２
と第２のアーム４３を有する。第１のアーム４２と第２
のアーム４３の間隔はヘッド１の厚さより幾分大きく形
成されている。第１のアーム４２と第２のアーム４３の
上部には、ヘッド１のＺ方向を加圧するコロ３５を上下
に移動するとともに回転自在に保持する長孔４４が設け
られ、上面４１の先端部にはコロ３５の軸を押える押え
部４５を有する。第１のアーム４２と第２のアーム４３
の上部の長孔４４より先端部のキャリッジ３０と干渉し
ない位置にはそれぞれ外側に向かって微少角度だけ曲げ
られた曲げ部４６が形成されている。また、第１のアー
ム４２と第２のアーム４３の長孔４４と曲げ部４６の間
のキャリッジ３０と干渉しない位置には、外側に向かっ
た凸部４７が形成されている。第１のアーム４２の下部
には支持アーム４８と押えアーム４９を有し、第２のア
ーム４３の下部には第１のアーム４２の支持アーム４８
とほぼ同じ形状の支持アーム５０を有する。第１のアー
ム４２の支持アーム４８と第２のアーム４３の支持アー
ム５０の先端部にはアーム３３の回転中心を形成する外
側に向かった凸部５１が設けられ、この凸部５１をキャ
リッジ３０の各ヘッド装着部３２の電気的接続部３４が
設けられた側の下端部両側面近傍に設けたスリットと嵌
合させてアーム３３を回転自在に支持する。第１のアー
ム４２の押えアーム４９は第２のアーム４３側に微小角
度曲げられ、先端部にはヘッド１のノズル列方向と直交
する方向すなわちキャリッジ３０が走査されるＸ軸方向
の側面を押える加圧部５２を有する。

【００２１】電気的接続部３４はＦＰＣ５３とゴム状弾
性体からなるパット５４と加圧板５５及び板バネ５６を
有し、板バネ５６の弾性力により加圧板５５をアーム３
３側に押し付けて、ヘッド１が装着される前は、加圧板
５５とパット５４及びＦＰＣ５３を垂直方向より反時計
方向にやや回転した位置に配置している。

【００２２】そしてキャリッジ３０にヘッド１を装着す
るときは、アーム３３を反時計方向に回転してコロ３５
をヘッド装着部３２の上部から待避する。そして、ヘッ
ド１のディンプル電極部２１側の側面をＦＰＣ５３側に
してヘッド１をヘッド装着部３２に挿入する。ヘッド１
をヘッド装着部３２に挿入すると、キャリッジ３０の電
気的接続部３４のＦＰＣ５３とパッド５４と加圧板５５
を時計方向に回動して板バネ５６を撓ませ、キャリッジ
３０のＦＰＣ５３のディンプル電極をヘッド１のディン
プル電極部２１に一定の接触圧力で接触する。この状態
でアーム３３を時計方向に回動すると、アーム３３の長
孔４４と押え部４５で保持されたコロ３５がヘッド１の
上面端部に設けた斜面面８を乗り越えて停止し、ヘッド
１をＺ軸方向に加圧し、ヘッド１のディンプル電極部２
１側のＹ方向基準面３６でヘッド１のＹ軸方向を位置決
めしながら、図７の正面図に示すように２系列のノズル
列３７側のフェースプレート５の端部のＺ軸方向の位置
を決めるＺ基準面３８をキャリッジ３０の受け部５７に
当て、第１のアーム４２の押えアーム４９に設けられた
加圧部５２でヘッド１のＸ軸方向の側面を押さえてヘッ
ド１を位置決めして固定する。このようにしてヘッド１
のノズル列３７をキャリッジ３０に対して精度良く位置
決めすることができる。

【００２３】キャリッジ３０に装着したヘッド１を取り
外すときは、アーム３３を反時計方向に回動してコロ３
５をヘッド１の上面から退避させる。このときアーム３
３の加圧部５２はヘッド１の側面を擦りながら反時計方
向に回動してヘッド１を浮かせるような力を与える。し
たがってヘッド１を容易に引き出すことができ、ヘッド
１を容易に着脱することができる。また、図５に示すよ
うに、ヘッド１の上面に突起６０を設けておくと、突起
６０を指でつまんでヘッド１をより容易に引き出すこと
ができる。

【００２４】また、図８に示すように、アウターカバー
２とインナーカバー３のいずれかに共通液室２８とイン
ナーカバー３のインク供給口１２の両端部とを連結する
案内リブ６１を設けることにより、共通液室２８のイン
クをインク供給口１２に円滑に送ることができるととも
に、アウターカバー２とインナーカバー３の間の角部等
の不必要な場所にインク溜りができることを防ぐことが
でき、インク溜りにより気泡などでインクの流れが阻害
されることを防ぐことができる。

【００２５】さらに、アウターカバー２とインナーカバ
ー３で形成される共通液室２８のインナーカバー３の上
部に、図９の断面図に示すように、フィルタ６２を設け
ることにより、２系列のインク流路２９に送るインクを
１枚のフィルタ６２で濾過することができる。

【００２６】また、アウターカバー２とインナーカバー
３で形成される共通液室２８にダイヤフラムを有する圧
力変動抑制機構を設けると良い。このように共通液室２
８に圧力変動抑制機構を設けることにより、キャリッジ
３０の往復移動走査に伴ってインクカートリッジとヘッ
ド１を連結したインクチューブが屈曲動作を繰り返し、
その結果、インクチューブ内のインクはポンプ的作用に
より脈動的な圧力変動を繰り返すが、この圧力変動を圧
力変動抑制機構で抑制して共通液室２８内のインクを一
定圧力に保持することができる。

【００２７】また、上記のように構成したヘッド１をイ
ンクジェット噴射式のプリンタやファクシミリ，複写機
に使用するすることにより、ヘッド１をユーザレベルで
簡単に着脱できるとともに、ヘッド１を精度良く位置決
めして装着するから、ヘッド１を安定して駆動し、安定
したインク噴射特性でインク滴を噴射することができ、
良質な画像を安定して形成することができる。

【００２８】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、インク
ジェットヘッドをアウターカバーとインナーカバーとヘ
ッド構造体及びフェースプレートで構成するから、少な
い構成部品でインクジェットヘッドを作製することがで
きるとともに組立て作業も簡単にできる。

【００２９】また、インクジェットヘッドの各構成部品
を同じ方向から移動して組み立てることができるから、
インクジェットヘッドを組み立てるときのレイアウト等
を簡略化して自動組立てを行なうことができる。

【００３０】さらに、フェースプレートに、キャリッジ
に装着したときの位置決め基準面を設けることにより、
インクジェットヘッドのノズル列をキャリッジに対して
精度良く位置決めすることができる。

【００３１】また、インナーカバーのＦＰＣのディンプ
ル電極部を固定する側壁とＦＰＣのディンプル電極部に
位置決め基準孔を設けることにより、ディンプル電極部
をインナーカバーに正確に位置決めして接着固定するこ
とができ、インクジェットヘッドの電極とキャリッジの
駆動用電極とを安定して電気的に接続することができ
る。

【００３２】また、インナーカバーとアウターカバーの
間に形成されるインク流路にインナーカバーのインク供
給口に接続されたリブを設けることにより、不必要な場
所にインク溜りができることを防ぐことができ、インク
溜りにより気泡などでインクの流れが阻害されることを
防ぐことができる。

【００３３】さらに、インクジェットヘッドを装着する
キャリッジに、インクジェットヘッドの上面をノズル方
向であるＺ軸方向とディンプル電極部方向であるＹ軸方
向に押圧して位置決めをする押圧部とインクジェットヘ
ッドの側面をキャリッジが走査されるＸ軸方向に押圧し
て位置決めをする加圧部が設けられた回転自在なアーム
を設けることにより、インクジェットヘッドを簡単に着
脱することができるとともに、装着したインクジェット
ヘッドを精度良く位置決めすることができる。

【００３４】また、このキャリッジをインクジェット噴
射式のプリンタやファクシミリ，複写機等に使用するす
ることにより、インクジェットヘッドの電気的接続を安
定にして駆動することができ、安定したインク噴射特性
でインク滴を噴射して良質な画像を安定して形成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の全体構成を示す分解斜視図
である。

【図２】上記実施例の断面図である。

【図３】インクジェットヘッドの組み付け手順を示す工
程図である。

【図４】ＦＰＣのディンプル電極部をインナーカバーに
位置決め固定する状態を示す分解斜視図である。

【図５】インクジェットヘッドを装着したキャリッジの
断面図である。

【図６】キャリッジのアームを示す斜視図である。

【図７】インクジェットヘッドのノズル列側の正面図で
ある。

【図８】インク流路の案内リブを示す側面図である。

【図９】共通液室に設けたフィルタを示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１；ヘッド、２；アウターカバー、３；インナーカバ
ー、４；ヘッド構造体、５；フェースプレート、１０；
ヘッド構造体保持部、１２；インク供給口、１３；電極
用スリット、１４；ヘッドモジュール、１５；ＦＰＣ、
１７；ヘッド本体、２１；ディンプル電極部、３０；キ
ャリッジ、３３；アーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 ▲隆▼ 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 竹本 武 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2C056 EA22 HA08 HA09 HA52 2C057 AF62 AG84 BA03 BA14

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリッジに着脱自在に搭載するインク
   ジェットヘッドであって、 ヘッド構造体とフェースプレートとインナーカバーとア
   ウターカバーを有し、 ヘッド構造体はヘッドモジュールとＦＰＣを有し、ヘッ
   ドモジュールは側面にインク供給口と複数の液室を有す
   るヘッド本体を有し、ＦＰＣはヘッド本体の各々の液室
   に対応して設けられたパッド部の駆動電極に接続される
   駆動部と、キャリッジ側との接続をするディンプル電極
   部を有し、 インナーカバーはほぼＵ字状に形成され、Ｕ字状の先端
   部の両側に固定フレームを有するヘッド構造体保持部
   と、ヘッド構造体保持部の両側に取付けられた側壁を有
   し、ヘッド構造体保持部の固定フレームの近傍にはイン
   ク供給口を有し、一方の側壁にはヘッド構造体の電極を
   引き出す電極用スリットを有し、フェースプレートで保
   持されたヘッド構造体を覆い、電極用スリットからＦＰ
   Ｃのディンプル電極部を引き出して側壁に固定し、 アウターカバーは上面にインク供給口を有し、長手方向
   の側面にスリットが形成され、インナーカバーを覆い、
   インナーカバーとの間に共通液室とインク流路を形成す
   ることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 【請求項２】 上記フェースプレートに、キャリッジに
   装着したときの位置決め基準面を有する請求項１記載の
   インクジェットヘッド。
3. 【請求項３】 上記インナーカバーのＦＰＣのディンプ
   ル電極部を固定する側壁とＦＰＣのディンプル電極部に
   位置決め基準孔を有する請求項１又は２記載のインクジ
   ェットヘッド。
4. 【請求項４】 上記インナーカバーとアウターカバーの
   間に形成されるインク流路にインナーカバーのインク供
   給口に接続されたリブを有する請求項１，２又は３記載
   のインクジェットヘッド。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかのインクジェ
   ットヘッドを装着するキャリッジであって、 インクジェットヘッドの上面をノズル方向であるＺ軸方
   向とディンプル電極部方向であるＹ軸方向に押圧して位
   置決めをする押圧部とインクジェットヘッドの側面をキ
   ャリッジが走査されるＸ軸方向に押圧して位置決めをす
   る加圧部が設けられた回転自在なアームを設けたことを
   特徴とするキャリッジ。
6. 【請求項６】 請求項５のキャリッジを有することを特
   徴とするインクジェット印字装置。