JP2005119027A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 インクジェットヘッドを容易に製造する。
【解決手段】 インクジェットヘッド４は、インクを吐出口４２から吐出するヘッドチップ４１と、ヘッドチップ４１に接着されたマニホールド４８ａ，４８ｂとを有している。このマニホールド４８ａ，４８ｂのヘッドチップ４１の側の側面には、吐出口４２を下側とした場合に、下端部４９ａが閉塞されるとともに上端部４９ｂが開口した溝部４９が形成されている。溝部４９には、接着剤が充填されている。溝部４９の側壁４９２は、上端部４９ｂから下端部４９ａに向かって溝部４９の幅を狭めるように、上下方向に対して傾斜して設けられている。溝部４９は、側壁４９２と下端部４９ａとに沿って浅くなっている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、インクジェットプリンタに備えられるインクジェットヘッドに関する。

従来より、紙などの記録媒体にインクを吐出して所定の画像を記録するインクジェットプリンタが提案され、実用化されている。インクジェットプリンタは、ノズル（インクの吐出口）を有するインクジェットヘッドを備えており、インクジェットヘッドと記録媒体とを相対的に移動させつつノズルから記録媒体に向けてインクを吐出することにより、記録媒体に所定の画像を記録している。

インクジェットヘッドは、インク供給口から供給されたインクをノズルから吐出するインクジェットヘッドチップ（以下、ヘッドチップとする）を備えている。ヘッドチップの両側面には、インク供給口にインクを供給するマニホールドが取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。

このようなインクジェットヘッドを製造するには、例えば、以下の２つの方法がある。
即ち、第１の方法は、接着剤によってヘッドチップの一方の面、他方の面の順にマニホールドを接着する方法である。
また、第２の方法は、ヘッドチップの両面に接着剤を塗布してヘッドチップの両面から一度にマニホールドを接着する方法である。
特開２００２−４６２５６号公報

しかしながら、上記第１の方法を用いる場合には、ヘッドチップの一方の面に塗布された接着剤が硬化してからでないと、他方の面に接着剤を塗布することができないため、製造に手間がかかるという問題がある。
また、上記第２の方法を用いる場合には、ヘッドチップの両面の極細かい領域に対して接着剤を塗布するのが難しいという問題がある。

本発明の課題は、容易に製造可能なインクジェットヘッドを提供することである。

請求項１記載の発明は、
インクを吐出口から吐出するインクジェットヘッドチップと、
前記インクジェットヘッドチップに接着されたマニホールドとを有するインクジェットヘッドにおいて、
前記吐出口を下側とした場合に、
前記マニホールドの前記インクジェットヘッドチップ側の側面には、下端部が閉塞されるとともに上端部が開口した溝部が形成され、
この溝部には、接着剤が充填されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、下端部が閉塞された溝部がマニホールドに形成されているので、インクジェットヘッドチップにマニホールドを取り付けた後、溝部に接着剤を流し込むことにより、溝部の内部に接着剤をとどめ、インクジェットヘッドチップとマニホールドとを接着することができる。従って、粘度の小さい接着剤や、硬化するまでに長い時間を要する接着剤を用いる場合にも余分な接着剤が流出してしまうことがないため、接着剤を塗布する従来の場合と比較して、容易に接着を行うことができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記溝部の少なくとも一方の側壁は、前記上端部から前記下端部に向かって前記溝部の幅を狭めるように、上下方向に対して傾斜して設けられ、
前記溝部は、前記一方の側壁と前記下端部とに沿って浅くなっていることを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、上側から下側に向かって溝部の幅が狭くなるように側壁が上下方向に対して傾斜し、この側壁と溝部の下端部とに沿って溝部が浅くなっているので、溝部に流し込まれた接着剤は、底の浅い部分に流入し、マニホールド及びインクジェットヘッドチップと確実に接触して硬化する。従って、強固に接着を行うことができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記溝部は、前記インクジェットヘッドチップとの間に未硬化の接着剤を貯留するための貯留部を前記上端部に有し、
この貯留部の容積は、前記溝部全体の容積の半分以上であることを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、貯留部の容積が溝部全体の容積の半分以上であるので、貯留部内に貯留された未硬化の接着剤は、貯留部を除いた溝部の全体に行き渡ることとなる。従って、インクジェットヘッドチップとマニホールドとを取り付けた後、貯留部内に未硬化の接着剤を貯留しておくことにより、接着を行うことができる、つまりいっそう容易に接着を行うことができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記マニホールドは、前記インクジェットヘッドチップの２つ以上の面にそれぞれ接着されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、インクジェットヘッドチップに対して複数のマニホールドを一度に接着することができるので、インクジェットヘッドチップの各面に順次マニホールドを接着する場合と比べ、インクジェットヘッドを容易に製造することができる。

請求項１記載の発明によれば、接着剤を塗布する従来の場合と比較して、容易に接着を行うことができる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、強固に接着を行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、いっそう容易に接着を行うことができる。
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、インクジェットヘッドを容易に製造することができる。

以下、本実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。

まず図１を参照して、本実施形態のインクジェットプリンタの全体構成について説明する。図１はインクジェットプリンタの全体構成図である。

インクジェットプリンタ１は、記録領域Ｃの範囲内でインクを吐出することによって記録媒体Ｐに画像を記録するものである。インクジェットプリンタ１には、搬送手段（図示せず）が備わっており、主走査方向Ａと直交した副走査方向に沿って記録媒体Ｐを搬送するようになっている。

記録媒体Ｐの上方には、主走査方向Ａに沿って延在するキャリッジレール２が配置されている。キャリッジレール２には、キャリッジ３が移動自在に設けられている。

キャリッジ３は、記録媒体Ｐに対してインクを吐出するインクジェットヘッド４を搭載し、キャリッジレール２に沿ってホームポジション領域Ｂからメンテナンス領域Ｄにかけて主走査方向Ａに移動するようになっている。

本実施形態に係るインクジェットプリンタ１では、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色のインクを吐出できるよう、合計で４個のインクジェットヘッド４がキャリッジ３に設置されている。本実施形態においては、２個のインクジェットヘッド４，４が前後方向に１列に配置されていて、この前後に並んだインクジェットヘッド４，４の中央の両側方にその他の２個のインクジェットヘッド４，４が配置されている。

これら各インクジェットヘッド４には、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色のインクを貯蔵するインクタンク５，…が、それぞれインク供給管６を介して連結されている。つまり、インクタンク５内のインクは、インク供給管６によって各インクジェットヘッド４に供給されるようになっている。

メンテナンス領域Ｄには、インクジェットヘッド４に対してメンテナンスを行うメンテナンスユニット７が設けられている。このメンテナンスユニット７には、インクジェットヘッド４の吐出面を覆って、ノズル内のインクを吸引するための複数の吸引キャップ８と、吐出面に付着したインクを拭き取る清掃ブレード９と、インクジェットヘッド４から空吐出されたインクを受けるインク受器１０と、吸引ポンプ１１と、廃インクタンク１２とが設けられている。

吸引キャップ８は吸引ポンプ１１を介して廃インクタンク１２と連通しており、メンテナンス動作時には上昇してインクジェットヘッド４の吐出面を覆うようになっている。吸引キャップ８…は、上述のように上昇した時に全てのインクジェットヘッド４の吐出面を覆うことができるよう、各インクジェットヘッド４に対応するように４個配列されている。
吸引ポンプ１１はシリンダーポンプやチューブポンプを有して構成されていて、吸引キャップ８が吐出面を覆った状態で作動することにより、吐出口からインクジェットヘッド４内部のインクを異物とともに吸引するための吸引力を発生するようになっている。

ホームポジション領域Ｂには、インクジェットヘッド４を保湿する保湿ユニット１３が設けられている。保湿ユニット１３には、インクジェットヘッド４が待機状態にあるとき、吐出面を覆うことでインクジェットヘッド４のインクを保湿する４個の保湿キャップ１４，…が設けられている。これら４個の保湿キャップ１４，…は、４個のインクジェットヘッド４，…の吐出面を同時に覆うことができるよう、インクジェットヘッド４，…の配列に対応して配列される。

また、インクジェットプリンタ１には、図示しない制御部が備えられている。この制御部は、ＣＰＵ（中央演算装置）と、メモリとを有して構成され、インクジェットプリンタ１の各構成要素を制御するようになっている。メモリには、記録媒体Ｐに形成する画像のデータや、インクジェットプリンタ１の各構成要素を制御するためのプログラムが記憶されており、このメモリ内の画像データやプログラムに基づいて各構成要素に制御信号を送信するようになっている。

次に、図２、図３を参照しつつ、インクジェットヘッド４について説明する。
図２に示すように、本実施形態のインクジェットヘッド４には、複数の吐出口４２（図３参照）からインクを吐出するインクジェットヘッドチップ（以下「ヘッドチップ」と称す。）４１が設けられている。

ヘッドチップ４１は、図３に示すように、薄板状の中心部材４１ａの両側部に、一対の薄板状の側部材４１ｂ，４１ｃが接着剤によって貼り合わされて構成されている。ヘッドチップ４１の両側面には、インク供給口４３，４３が設けられていて、ヘッドチップ４１の内部に形成されたインク流路４４，４４を介して、インク供給口４３と吐出口４２とが連続するようになっている。また、側部材４１ｂの側面、つまりヘッドチップ４１の一方の側面には、図２の矢印方向Ｅに延在する溝部４１ｅが形成されている。
なお、本実施の形態においては、ヘッドチップ４１の寸法は、縦（図２の上下方向の長さ）が１５ｍｍ、横が４５ｍｍ、厚みが３．２ｍｍとなっている。

ヘッドチップ４１の両側部には、インク供給口４３に連結されて、外部からのインクをヘッドチップ４１に供給する１対のマニホールド４８ａ，４８ｂが取り付けられている。

マニホールド４８ａ，４８ｂの両端部には、図４、図５に示すように、互いに嵌合可能な嵌合部４８ｃと被嵌合部４８ｄとがそれぞれ形成されている。これら嵌合部４８ｃと被嵌合部４８ｄとが嵌合することにより、マニホールド４８ａ，４８ｂはヘッドチップ４１を狭持した状態となっている。また、図３に示すように、マニホールド４８ａに設けられた凸部４８２は側部材４１ｂの側面の溝部４１ｅと嵌合しており、これによりマニホールド４８ａ，４８ｂは、ヘッドチップ４１に対してノズル方向Ｎに位置が固定された状態となっている。なお、図４では、ヘッドチップ４１の図示を省略している。

また、マニホールド４８ａ，４８ｂの嵌合部４８ｃ，４８ｃの内側と、被嵌合部４８ｄ，４８ｄの内側とには、図６（ａ）に示すように、ヘッドチップ４１の側（図の手前側）に開放された溝部４９，…が設けられている。また、図６（ａ）では図示しないが、溝部４９には接着剤が充填されており、マニホールド４８ａ，４８ｂとヘッドチップ４１とを接着するようになっている。なお、図６（ａ）では、便宜上、マニホールド４８ｂを簡略化して図示している。また、図６（ａ）では、マニホールド４８ｂに設けられた溝部４９，４９のみを図示するが、マニホールド４８ｂの溝部４９とマニホールド４８ａの溝部４９とは同形状となっている。

溝部４９は、図６（ｂ）に示すように、側壁部４９１，４９２及び底部４９３から形成されており、下端部４９ａが閉塞されるとともに、上端部４９ｂが上方に開口している。
側壁部４９２は、上端部４９ｂから下端部４９ａに向かって溝部４９の幅を狭めるように、上下方向に対して傾斜している。

底部４９３は、本実施の形態においては第１底部４９４、第２底部４９５及び第３底部４９６の３段に形成されている。
側壁部４９２に沿って形成された第１底部４９４は第２底部４９５及び第３底部４９６よりもヘッドチップ４１に近くなっており、これにより溝部４９は側壁部４９２に沿って浅くなっている。
上端部４９ｂに形成された第３溝部４９６は第１溝部４９４及び第２溝部４９５よりもヘッドチップ４１から離れており、これにより、溝部４９にはヘッドチップ４１との間に未硬化の接着剤を貯留するための貯留部４９ｃが形成されている。貯留部４９ｃの容積は、溝部４９の全体の容積の半分以上となっている。

なお、本実施の形態においては、マニホールド４８ａ，４８ｂの外形寸法は、縦が１０ｍｍ、横が６５ｍｍ、厚みが５．５ｍｍとなっている。また、第１底部４９４とヘッドチップ４１との間隔は０．１ｍｍ、第２底部４９５とヘッドチップ４１との間隔は０．５ｍｍ、第３底部４９６とヘッドチップ４１との間隔は１．５ｍｍとなっている。また、第１底部４９４の幅は０．５ｍｍ、第２底部の下端の幅は０．４ｍｍとなっており、第３底部４９６の上端の幅は１．５７ｍｍ、下端の幅は１．２９ｍｍ、高さは２ｍｍとなっている。

また、マニホールド４８ａ，４８ｂの内部には、図３、図６（ａ）に示すようにインク流路４８ｅ，４８ｆが設けられており、マニホールド４８ａ，４８ｂの一端部には、図４、図５（ｂ）に示すように、インク流路４８ｅ，４８ｆにインクを導入するためのインク導入口４８１，…が形成されている。このインク導入口４８１は、製作工程における内部洗浄の際に洗浄液を注入するための注入口ともなるものである。なお、本実施の形態においては、各マニホールド４８ａ，４８ｂの一端部に２つずつのインク導入口４８１，４８１が形成されているが、１つのみ形成されていても良いし、３つ以上形成されていても良い。

また、マニホールド４８ａ，４８ｂの前記一端部からは、図４に示すように、インク受け部４８８が延出して設けられている。このインク受け部４８８は、インクを溜めつつインク導入口４８１，…に案内するものである。

マニホールド４８ａ，４８ｂの他端部には、製作工程における内部洗浄の際に洗浄液を排出し、完成時には塞がれる排出口４８３が形成されている。

また、ヘッドチップ４１の下部には、図２、図４に示すように、マニホールド４８ａ，４８ｂ及びヘッドチップ４１を保持する保持板５１が取り付けられている。

図４に示すように、保持板５１には開口５１ａが設けられており、吐出面が露出するようになっている。
また、保持板５１には第１の係止片５１ｂと、第２の係止片５１ｃとがそれぞれ形成されており、これら第１の係止片５１ｂ及び第２の係止片５１ｃはマニホールド４８ａ，４８ｂに係合し、マニホールド４８ａ，４８ｂに対して保持板５１の位置を確定させるようになっている。

また、図２に示すように、ヘッドチップ４１の上部には、制御部からの制御信号を中心部材４１ａに送信するヘッド駆動基板４６，４６が、フレキシブル配線板４７，４７を介して接続されている。

ヘッド駆動基板４６，４６には、それぞれコネクタ４６１が設けられており、これらのコネクタ４６１，４６１には、中継基盤５８を介して電源（図示せず）及び制御部（図示せず）が電気的に接続されていて、制御信号及び電力がヘッド駆動基板４６に供給されるようになっている。

そして、インクジェットヘッド４には、上記したヘッドチップ４１、マニホールド４８ａ，４８ｂ、ヘッド駆動基板４６、保持板５１などのインクジェットヘッド４の構成要素が取り付けられ固定される筐体フレーム５３と、筐体フレーム５３を覆うカバー５４ａ，５４ｂとが設けられている。

筐体フレーム５３には、インク受け部４８８にインクを供給するフレームインク流路５５が設けられていて、このフレームインク流路５５には、インク供給管６が連結されるようになっている。筐体フレーム５３の内部には、ヘッド駆動基板４６，４６を支持する支持梁５６が設けられている。

また、筐体フレーム５３の上部には開口５７が設けられていて、インクジェットヘッド４の組立後においては、この開口５７を介して前記電源及び制御部とヘッド駆動基板４６とが接続されている。

続いて、ヘッドチップ４１へのマニホールド４８ａ，４８ｂの固定方法について説明する。
まず、ヘッドチップ４１の両側面にマニホールド４８ａ，４８ｂを取り付ける。具体的には、ヘッドチップ４１の溝部４１ｅとマニホールド４８ａの凸部４８２とを嵌合させることによりヘッドチップ４１にマニホールド４８ａを取り付ける。次に、マニホールド４８ａの嵌合部４８ｃとマニホールド４８ｂの被嵌合部４８ｄとを嵌合させることにより、ヘッドチップ４１にマニホールド４８ｂを取り付ける。

次に、図７（ａ）に示すように、マニホールド４８ａ，４８ｂとヘッドチップ４１との間に形成された貯留部４９ｃに未硬化の接着材を充填する。なお、図７では、ヘッドチップ４１の図示を省略している。また、図中、接着剤の位置を網掛け部分によって示す。

ここで、貯留部４９ｃの容積は溝部４９の全体の容積の半分以上であるので、貯留部４９ｃに貯留された未硬化の接着剤は次第に下方に流動し（図７（ｂ）参照）、貯留部４９ｃを除く溝部４９の全体に行き渡った状態（図７（ｃ）参照）でヘッドチップ４１の両側面にマニホールド４８ａ，４８ｂを固定する。

このとき、上側から下側に向かって溝部４９の幅が狭くなるように傾斜した側壁部４９２に沿って溝部４９が浅くなっているので、溝部４９に流し込まれた未硬化の接着剤は、浅い部分、つまり第１底部４９３とヘッドチップ４１との間に流入し、マニホールド４８ａ，４８ｂ及びヘッドチップ４１と確実に接触して硬化する。また、溝部４９の下端部４９ａは閉塞されているので、未硬化の接着剤は下端部４９ａから流出することなく溝部４９の内部に留まる。

以上のようなインクジェットヘッド４によれば、粘度の小さい接着剤や、硬化するまでに長い時間を要する接着剤を用いる場合にも余分な接着剤が流出してしまうことがないため、ヘッドチップ４１にマニホールド４８ａ，４８ｂを取り付けた後、溝部４９に接着剤を流し込むことにより、ヘッドチップ４１とマニホールド４８ａ，４８ｂとを接着することができる。従って、接着剤を塗布する従来の場合と比較して、容易に接着を行うことができる。

また、未硬化の接着剤をマニホールド４８ａ，４８ｂ及びヘッドチップ４１と確実に接触させて硬化させることができるため、強固に接着を行うことができる。

また、貯留部４９ｃを除いた溝部４９の全体に未硬化の接着剤を行き渡らせることができるため、貯留部４９ｃの内部に未硬化の接着剤を貯留しておくことにより、接着を行うことができる、つまり容易に接着を行うことができる。

また、ヘッドチップ４１に対して複数のマニホールド４８ａ，４８ｂを一度に接着することができるので、ヘッドチップ４１の各面に順次マニホールド４８ａ，４８ｂを接着する場合と比べ、インクジェットヘッド４を容易に製造することができる。

なお、上記実施の形態においては、溝部４９の第３底部４９６がヘッドチップ４１から離れて位置することによって貯留部４９ｃが形成されることとして説明したが、側壁部４９１と側壁部４９２とが離れて位置することによって貯留部４９ｃが形成されることとしても良い。
また、ヘッドチップ４１の２面にマニホールドが接着されていることとして説明したが、３面以上に接着されていることとしても良い。

インクジェットプリンタの概略構成を表す説明図である。 本発明に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。 インクジェットヘッドの概略構成を表す側断面図である。 一対のマニホールドとキャップ受け板との分解斜視図である。 互いに嵌合した一対のマニホールドにキャップ受け板が取り付けられた状態を示す図であり、（ａ），（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 （ａ）はマニホールドの側面図であり、（ｂ）はマニホールドに形成された溝部の斜視図である。 ヘッドチップにマニホールドを固定する手順を説明するための図である。

符号の説明

４ インクジェットヘッド
４１ ヘッドチップ（インクジェットヘッドチップ）
４８ マニホールド
４９ 溝部
４９ａ 溝部の下端部
４９ｂ 溝部の上端部
４９ｃ 貯留部
４９２ 溝部の側壁部（溝部の一方の側壁部）

Claims (4)

1. インクを吐出口から吐出するインクジェットヘッドチップと、
   前記インクジェットヘッドチップに接着されたマニホールドとを有するインクジェットヘッドにおいて、
   前記吐出口を下側とした場合に、
   前記マニホールドの前記インクジェットヘッドチップ側の側面には、下端部が閉塞されるとともに上端部が開口した溝部が形成され、
   この溝部には、接着剤が充填されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 請求項１記載のインクジェットヘッドにおいて、
   前記溝部の少なくとも一方の側壁は、前記上端部から前記下端部に向かって前記溝部の幅を狭めるように、上下方向に対して傾斜して設けられ、
   前記溝部は、前記一方の側壁と前記下端部とに沿って浅くなっていることを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 請求項１または２記載のインクジェットヘッドにおいて、
   前記溝部は、前記インクジェットヘッドチップとの間に未硬化の接着剤を貯留するための貯留部を前記上端部に有し、
   この貯留部の容積は、前記溝部全体の容積の半分以上であることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、
   前記マニホールドは、前記インクジェットヘッドチップの２つ以上の面にそれぞれ接着されていることを特徴とするインクジェットヘッド。

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