JP2005246979A - 記録装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録装置及びその製造方法において、ヘッドユニットの組立後に記録ヘッドに不良が判明した場合に、不良が発生した記録ヘッドのみを取り替えることができ、しかも、ヘッドホルダに対する記録ヘッドの位置決めを正確に行うことができるようにする。
【解決手段】 ヘッドホルダ３にネジ止めにより取り付けた中間部材４ａ乃至４ｄに記録ヘッド２ａ乃至２ｄを接着固定する。これにより、ヘッドユニット３の組立後に記録ヘッド２ａ乃至２ｄに不良が判明した場合でも、不良が発生した記録ヘッド及び中間部材のみを取り外して新しい中間部材４をヘッドホルダ３に取り付けた後、新しい記録ヘッド２をインク噴射ノズルが他の記録ヘッドのインク噴射ノズルと整合した状態で、中間部材４に接着することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、記録装置及びその製造方法に関し、特に、記録ヘッドをヘッドホルダに取り付ける際の技術に関するものである。

従来から、インクを記録媒体に噴射して記録を行う記録装置に備えられるヘッドユニットにおいて、記録ヘッドをヘッドホルダに対して位置決めし、固定するようにしたものが知られている。以下、従来のヘッドユニットの構造及びその組み立て方法について図面を参照して説明する。図９、図１０はそれぞれ従来のヘッドユニットの斜視図及び分解斜視図である。ヘッドユニット１'は、ヘッドホルダ３、複数の記録ヘッド２ａ乃至２ｄ、ケースホルダ１０及びヘッドガイド１１等から構成される。記録ヘッド２ａ乃至２ｄは、アクチュエータ、マニホールド、及びノズルプレート等が一体に組み付けられており、ヘッドホルダ３に対して位置決めして接着固定される。なお、これら記録ヘッド２ａ乃至２ｄは、ＦＰＣ２１を介して記録装置の制御部と接続されているヘッド基板５にハンダ付けによって接続されている。また、記録ヘッド２ａ乃至２ｄのインクカートリッジケース（不図示）と接触される部分にはヘッドホルダ３の内側からシールラバー８ａ乃至８ｄが取り付けられる。なお、記録ヘッド２ａ乃至２ｄのヘッドホルダ３への取り付けは、ネジ止め等によって行ってもよい。

しかしながら、上記のような従来の記録装置に備えられるヘッドユニットによれば、記録ヘッド２ａ乃至２ｄがヘッドホルダ３に対して直接に接着されているので、ヘッドユニット１’の組立後、記録ヘッド２ａ乃至２ｄのいずれかに不良が発生した場合、不良が発生した記録ヘッドのみを単品で交換することができない。そのため、ヘッドユニット１’を記録装置に取り付けて印字テストを行って、複数の記録ヘッドの内の１つの記録ヘッドに印字不良が判明した場合には、ヘッドユニット１’全体を取り替えなければならなかった。また、記録ヘッド２ａ乃至２ｄをヘッドホルダ３にネジ止めによって取り付ける場合は、上記のような記録ヘッドの不良が発生したときには、記録ヘッドを単品で取り替えることができるが、ネジ止め時のトルクによりヘッドホルダ３に対する記録ヘッド２ａ乃至２ｄの取り付け位置がずれることがあり、所定の位置に正確に記録ヘッド２ａ乃至２ｄを取り付けることが困難であった。また、いずれの場合でも、ＦＰＣ２１はヘッド基板５にハンダ付けされているため、これを剥がして新規にＦＰＣをハンダ付けし直すことは非常に困難な作業であった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ヘッドユニットの組立後や、ヘッドユニットを記録装置に取り付けた後に記録ヘッドの不良が判明した場合に、不良が発生した記録ヘッドのみを単品で取り替えることが可能であり、しかも、ヘッドホルダへの記録ヘッドの取り付け時の位置決めを正確に行うことができる記録装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る記録装置は、記録媒体に対してインクにより記録を行う記録ヘッドと、この記録ヘッドが中間部材を介して固定されるヘッドホルダとを有するヘッドユニットを備えた記録装置であって、記録ヘッドを支持するための中間部材が、ヘッドホルダに着脱可能に取り付けられた後に、次いで、記録ヘッドが中間部材に接着されることにより、記録ヘッドを中間部材を介してヘッドホルダに固定するように構成したものである。

上記構成においては、ヘッドホルダに対して着脱可能な中間部材を介して記録ヘッドをヘッドホルダに固定するので、ヘッドユニットの組立後や、ヘッドユニットを記録装置に取り付けた後に記録ヘッドの不良が判明した場合でも、不良が発生した記録ヘッド及び中間部材を取り外し、新しい中間部材をヘッドホルダに取り付けた後、記録ヘッドの位置決めを正確に行ってその記録ヘッドを中間部材に接着することができる。この結果、交換した記録ヘッドを、従来のようにネジ止め時のトルクにより位置ずれすることなく、高精度に位置決めすることができ、高品質の記録を達成することができる。

請求項２記載の発明に係る記録装置は、請求項１に記載の記録装置であって、中間部材が、締結手段によってヘッドホルダに取り付けられるものである。

請求項３記載の発明に係る記録装置は、請求項１記載の記録装置であって、中間部材が、ネジ止めによってヘッドホルダに取り付けられるものである。

上記構成（請求項２又は請求項３）においては、中間部材をネジ止め等の締結手段によってヘッドホルダに取り付けるようにしたので、簡単な構成でもって、中間部材とヘッドホルダとを着脱可能な構成にすることができる。

請求項４記載の発明に係る記録装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の記録装置であって、記録ヘッドがドットマトリクス形式で記録する記録素子を有するものであり、かつ、その記録ヘッドは複数個あり、各記録ヘッドは、各記録ヘッドの記録素子同士が相互に整合配置された状態で、それぞれ独立した中間部材に接着されているものである。

上記構成においては、ドットマトリクス記録形式の記録素子を有する複数の記録ヘッドの１つに不良が発生したとき、その１つの記録ヘッドのみを中間部材と共に取り外した後、新たな中間部材をヘッドホルダに取り付け、新たな記録ヘッドを、その記録素子が他の記録ヘッドの記録素子と整合した位置で、中間部材に接着固定することができる。つまり、新たな記録ヘッドを中間部材に固定する際、ネジ止め等のトルクを発生しないので、記録ヘッドの記録素子同士がずれることなく正確に整合され、複数の記録ヘッドによるドットマトリクス形式の記録を高精度に行うことができる。

請求項５記載の発明に係る記録装置は、請求項４記載の記録装置であって、前記ヘッドユニットが制御部と接続されたヘッドドライバを有する基板を備え、前記複数の記録ヘッドは、コネクタを介してその基板と着脱可能に接続されているものである。

上記構成においては、１つの記録ヘッドを交換するに際して、不良記録ヘッドと基板との接続を外し、新しい記録ヘッドを基板に接続し直すことで、請求項４記録ヘッドの交換を容易に行うことが可能になる。

請求項６記載の発明に係る記録装置は、請求項４記載の記録装置であって、記録ヘッドがインクジェット式の記録ヘッドであり、記録素子はインク噴射ノズルであるものである。

上記構成においては、記録ヘッドをインクジェット式とし、記録素子をインク噴射ノズルとしたので、請求項４記載の構成を実施するのに好適である。つまり、インクジェット式の記録装置は、一般に非常に微細な記録密度（ドットピッチ、通常０．１ｍｍ以下のピッチ）であり、わずかな位置ずれが記録品質に影響するため、交換した記録ヘッドについてインク噴射ノズル同士を正確に整合させなければならないが、請求項４記載の構成により、それが容易になる。

請求項７記載の発明に係る記録装置の製造方法は、記録媒体に対してインクにより記録を行う記録ヘッドと、この記録ヘッドが中間部材を介して固定されるヘッドホルダとを有するヘッドユニットを備えた記録装置の製造方法であって、記録ヘッドを支持するための中間部材をネジ止めによりヘッドホルダに着脱可能に取り付けた後に、次いで、記録ヘッドが中間部材に対して位置決め接着されることにより、記録ヘッドを中間部材を介してヘッドホルダに固定するものである。

上記製造方法においては、請求項１で記載したものと同等の作用を得ることができる。

請求項８記載の発明に係る記録装置の製造方法は、請求項７記載の記録装置の製造方法であって、記録ヘッドがドットマトリクス形式で記録する記録素子を有するものであり、かつ、その記録ヘッドは複数個あり、ヘッドホルダに取り付けられた複数個の中間部材に対し、各記録ヘッドの記録素子同士を相互に整合配置した位置で各記録ヘッドを接着固定するものである。

上記製造方法においては、請求項４で記載したものと同等の作用を得ることができる。

以上のように請求項１又は請求項７記載の発明に係る記録装置又はその製造方法によれば、ヘッドユニットの組立後や、記録装置に取り付けた後に記録ヘッドの不良が判明した場合でも、不良が発生した記録ヘッド及び中間部材を取り外し、新しい中間部材をヘッドホルダに取り付けた後、記録ヘッドの位置決めを正確に行ってその記録ヘッドを中間部材に接着することができるので、交換した記録ヘッドを、従来のようにネジ止め時のトルクにより位置ずれすることなく、高精度に位置決めすることができ、高品質の記録を達成することができる。

請求項２又は請求項３記載の発明に係る記録装置によれば、ネジ止め等の締結手段によって中間部材をヘッドホルダに取り付けるので、簡単な構成でもって、中間部材とヘッドホルダとを着脱可能とすることができる。

請求項４又は請求項８記載の発明に係る記録装置又はその製造方法によれば、ドットマトリクス記録形式の記録素子を有する複数の記録ヘッドの１つに不良が発生したとき、その１つの記録ヘッドのみを中間部材と共に取り外した後、新たな中間部材をヘッドホルダに取り付け、新たな記録ヘッドを、その記録素子が他の記録ヘッドの記録素子と整合した位置で、中間部材に接着固定することができる。つまり、新たな記録ヘッドを中間部材に固定する際、ネジ止め等のトルクを発生しないので、記録ヘッドの記録素子同士がずれることなく正確に整合され、複数の記録ヘッドによるドットマトリクス形式の記録を高精度に行うことができる。

請求項５記載の発明に係る記録装置によれば、記録ヘッドを交換するに際して、不良記録ヘッドと基板との接続を外し、新しい記録ヘッドを基板に接続し直すことで、請求項４の記録ヘッドの交換を容易に行うことが可能になる。

請求項６記載の発明に係る記録装置によれば、非常に微細な記録密度（ドットピッチ、通常０．１ｍｍ以下のピッチ）で記録するインクジェット式の記録装置においては、わずかな記録ヘッドの位置ずれがドットのずれ、即ち記録品質に影響するが、交換した記録ヘッドについてインク噴射ノズル同士を正確に整合させることができ、請求項４記載の発明を好適に実施することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る記録装置及びその製造方法について図面を参照して説明する。図１は記録装置に備えられるヘッドユニットの分解斜視図である。ヘッドユニット１は、インクジェット方式でカラー記録を行う４つの記録ヘッド２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、この記録ヘッド２ａ乃至２ｄが取り付けられ固定されるヘッドホルダ３、及び記録ヘッド２ａ乃至２ｄをヘッドホルダ３に取り付けるための中間部材４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、インクカートリッジケース４０（図６参照）を保護するためのケースホルダ１０、及び記録ヘッド２ａ乃至２ｄを保護するためのヘッドガイド１１からなる。記録ヘッド２ａ乃至２ｄ（代表して記録ヘッド２ａについて説明する）のマニホールド２２にはインク供給口２２ａが設けられており、これに対応して、中間部材４ａ乃至４ｄ（代表して中間部材４ａについて説明する）には、インク供給口２２ａを挿通させるための孔４１と、マニホールド２２を位置決めするための凸部４２ａ，４２ｂと、ヘッドホルダ３へネジ止め固定するためのネジ止め用の孔４３が設けられている。

ヘッドユニット１の組立方法（製造方法）について上記の図１に加えて図２乃至図４を参照して説明する。図２は中間部材４ａ乃至４ｄをヘッドホルダ３へ取り付ける方法を示す断面図、図３はヘッドホルダ３へ記録ヘッド２ａ乃至２ｄ等を組み付ける前の状態の断面図、図４はヘッドホルダ３に組み付けられた中間部材４ａ乃至４ｄに対して記録ヘッド２ａ乃至２ｄを位置決めして接着固定する方法を示す断面図である。まず、中間部材４ａ乃至４ｄをネジ止めによりヘッドホルダ３に取り付ける。ヘッドホルダ３には、中間部材４ａ乃至４ｄを嵌め込むための開口部３ａ乃至３ｄが設けられており、この開口部３ａ乃至３ｄに中間部材４ａ乃至４ｄを嵌め込み、図２に示すように、ヘッドホルダ３の内側において中間部材４ａ乃至４ｄを押さえネジ７ａ乃至７ｄを用いてネジ止めすることによって、中間部材４ａ乃至４ｄをヘッドホルダ３に取り付ける。

図３に示すように、記録ヘッド２ａ乃至２ｄは、ドットマトリクス形式で記録を行うインク噴射ノズル（記録素子）２３ａが設けられたノズルプレート２３、複数のインク室が形成されたアクチュエータ２４、各インク室にインクを分配供給するマニホールド２２、及びインクの気泡等を取り除くためのフィルタ２５を組み付けてなるものであり、この記録ヘッド２ａ乃至２ｄのインク供給口２２ａを中間部材４ａの孔４１に嵌め込み、マニホールド２２を凸部４２ａ，４２ｂでほぼ位置決めを行った上で、記録ヘッド２ａ乃至２ｄの前方からカメラ１６を使用して各記録ヘッドのインク噴射ノズル２３ａ同士が図８（ａ）に示すようにキャリッジの移動方向に一列に並んだことが確かめられるまで、各記録ヘッドの位置を微調整し、中間部材４ａ乃至４ｄと記録ヘッド２ａ乃至２ｄの間に接着剤を流し込む。これによって、記録ヘッド２ａ乃至２ｄがヘッドホルダ３に固定される。この固定後、記録ヘッド２ａ乃至２ｄのインク供給口２２ａには、インクカートリッジケース４０から供給されるインクの漏れを防ぐためにシールラバー８ａ乃至８ｄがヘッドホルダ３の内側から取り付けられる。

さらに、また、ヘッドドライバ等が備えられたヘッド基板５がヘッドホルダ３の裏面に取り付けられる。このヘッド基板５と記録ヘッド２ａとは、ＦＰＣ（flexible printed circuit）２１によって接続され、ＦＰＣ２１とヘッド基板５とは、コネクタ６を用いて着脱自在に接続される。また、ヘッドホルダ３の上部には、インクカートリッジケース４０を保護するためのケースホルダ１０が取り付けられる。また、ヘッドホルダ３の記録ヘッド２ａ乃至２ｄが取り付けられている面には、ヘッドガイド１１が取り付けられる。

次に、ヘッドユニット１及びキャリッジでなる印字機構部について図５及び図６を参照して説明する。図５はヘッドユニット１及びキャリッジ５１を示す斜視図、図６はキャリッジ５１に取り付けられたヘッドユニット１にインクカートリッジケース４０を装填する様子を示す斜視図である。上記のようにして組み立てられたヘッドユニット１は、ガイドシャフト５３に沿って水平横方向に移動自在に構成されたキャリッジ５１上に取り付けられる。この取り付けは、ヘッドユニット１の両側面部に設けられている突出部３５を、キャリッジ５１の両側壁５２の内側に設けられたガイド溝５２ａに沿って嵌め込み、ヘッドユニット１の両側面部の突出部３６を、キャリッジ５１の両側部中央に設けられている係合部５５に係止させることによって行われる。

インクが充填されたインクカートリッジケース４０は、ヘッドホルダ３内に設けられた仕切り板３８によって形成されるスペースにそれぞれ装填される。この装填の際、図６に示すように、インクカートリッジケース４０の先端をヘッドホルダ３内に差し入れ、シールラバー８ｂにインクカートリッジケース４０先端のインク排出口（不図示）を嵌め込んだ後、インクカートリッジケース４０の後端部をキャリッジ５１に押し込んで、固定ホルダ５６に係止させてキャリッジ５１に固定する。インクカートリッジケース４０がキャリッジ５１に固定されると、固定ホルダ５６の近傍に設けられている装填検出スイッチ５７が押し込まれ、インクカートリッジケース４０が装填されたことが記録装置内の制御部に確認される。

次に、ヘッドホルダ３に取り付けられた後の記録ヘッド２ａ乃至２ｄの交換について図７を参照して説明する。図７はヘッドユニット１の組み立て後に記録ヘッド２ａ乃至２ｄの一部を交換する様子を示す分解斜視図である。いま、記録ヘッド２ａが不良であることが発見された場合の交換要領を説明する。まず、ケースホルダ１０及びヘッドガイド１１をヘッドホルダ３から外し、シールラバー８ａをインク供給口（２２ａ）から取り外す。そして、不良が発生した記録ヘッド２ａが接着されている中間部材４ａのネジ止めを解除し、不良が発生した記録ヘッド２ａ及びその中間部材４ａのみをヘッドホルダ３から取り外して、記録ヘッドがまだ接着されていない中間部材を、その取り外した箇所にネジ止めする。その後、その中間部材上に、新しい記録ヘッドを前述のように位置決めし、各記録ヘッドの前方からカメラを使用して、各記録ヘッドのインク噴射ノズル２３ａ同士が相互に整合するようにし、新しい記録ヘッドの位置を微調整して、新しい中間部材と記録ヘッドの間に接着剤を流し込んで、記録ヘッドを固定する。また、上述したように、記録ヘッドに接続しているＦＰＣ２１は、コネクタ６によってヘッド基板５に着脱自在に接続されているので、ヘッド基板５からは簡単に取り外すことができる。

このように、本実施形態の記録装置及びその製造方法によれば、ヘッドホルダ３に着脱自在にネジ止めされた中間部材４ａ乃至４ｄに対して記録ヘッド２ａ乃至２ｄを接着するので、ヘッドユニット１を組み立てた後や、ヘッドユニット１を記録装置に取り付けた後に一部の記録ヘッドに不良が判明した場合でも、ヘッドユニット１全体が不良品となったり、ヘッドユニット１全体を取り替えたりする必要がなく、不良が発生した記録ヘッド及び中間部材のみを取り替えれば足りる。また、記録ヘッドの中間部材への取り付けは接着によって行うので、取り付け時の位置決めを正確に行うことができる。

なお、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、カラー記録のため各色の記録ヘッド２ａ乃至２ｄを各記録ヘッドのインク噴射ノズルが図８（ａ）のように横一列に並ぶように配置しているが、この構成に限定されることなく、各記録ヘッドのノズル噴射孔同士が相互に整合配置された状態とされていれば、他の配置であってもよい。図８（ｂ）（ｃ）は各記録ヘッドの各ノズル噴射孔の他の配置例を示す図である。図８（ｂ）に示すように、同一色の２つの記録ヘッドをノズル噴射孔が互い違いに並ぶように配置すれば、一度の印字走査で高密度の記録が可能になる。また、ノズル列を２列有する２つの記録ヘッドを図８（ｃ）に示すようにして上下に斜めにずらして配置すれば、通常、上下いずれの記録ヘッドでも記録不可能であった両記録ヘッドの接続部分のドット間が相互に埋まり、両記録ヘッド境界近傍の領域に対しても記録可能となり、通常よりも広い幅を高密度で記録することができる。

また、インクジェット式の記録装置は、一般に非常に微細な大きさ（直径数十μｍ）のインク噴射ノズルを有し、記録密度（ドットピッチ）も微細（通常０．１ｍｍ以下のピッチ）であり、このようなものにおいて、わずかな記録ヘッドの位置ずれがドットのずれ、即ち記録品質に影響するため、各記録ヘッドのノズルを正確に整合させるのに、本発明は好適である。特に、カラー記録のように、多数の記録ヘッドを用いるものにおいて、優れた効果を発揮する、また、他の種類の記録ヘッド、例えば感熱記録を行うサーマルヘッド、ワイヤーを用いたインパクト式ヘッド等にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る記録装置に備えられるヘッドユニットの分解斜視図である。 中間部材をヘッドホルダへ取り付ける方法を示す断面図である。 ヘッドホルダへ記録ヘッド等を組み付ける前の状態の断面図である。 ヘッドホルダに組み付けられた中間部材に対して記録ヘッドを位置決めして接着固定する方法を示す断面図である。 ヘッドユニット及びキャリッジを示す斜視図である。 キャリッジに取り付けられたヘッドユニットにインクカートリッジケースを装填する様子を示す斜視図である。 ヘッドホルダに取り付けられた後の記録ヘッドを交換する様子を示す分解斜視図である。 （ａ）は各記録ヘッドのノズル噴射孔が横一列に並ぶように配置した各ノズル噴射孔を示す図、（ｂ）（ｃ）は各記録ヘッドの各ノズル噴射孔の他の配置例を示す図である。 従来のヘッドユニットの斜視図である。 従来のヘッドユニットの分解斜視図である。

符号の説明

１ ヘッドユニット
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 記録ヘッド
３ ヘッドホルダ
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 中間部材
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 押さえネジ

Claims (8)

1. 記録媒体に対してインクにより記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドが中間部材を介して固定されるヘッドホルダとを有するヘッドユニットを備えた記録装置において、
   前記記録ヘッドを支持するための前記中間部材が、前記ヘッドホルダに着脱可能に取り付けられた後に、
   次いで、前記記録ヘッドが前記中間部材に接着されることにより、前記記録ヘッドを前記中間部材を介して前記ヘッドホルダに固定するように構成したことを特徴とする記録装置。
2. 前記中間部材が、締結手段によって前記ヘッドホルダに取り付けられることを特徴とする請求項１記載の記録装置。
3. 前記締結手段が、ネジ止めであることを特徴とする請求項２記載の記録装置。
4. 前記記録ヘッドがドットマトリクス形式で記録する記録素子を有するものであり、かつ、該記録ヘッドは複数個あり、各記録ヘッドは、各記録ヘッドの記録素子同士が相互に整合配置された状態で、それぞれ独立した前記中間部材に接着されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の記録装置。
5. 前記ヘッドユニットが制御部と接続されたヘッドドライバを有する基板を備え、前記複数の記録ヘッドは、コネクタを介して前記基板と着脱可能に接続されていることを特徴とする請求項４記載の記録装置。
6. 前記記録ヘッドがインクジェット式の記録ヘッドであり、前記記録素子はインク噴射ノズルであることを特徴とする請求項４記載の記録装置。
7. 記録媒体に対してインクにより記録を行う記録ヘッドと、該記録ヘッドが中間部材を介して固定されるヘッドホルダとを有するヘッドユニットを備えた記録装置の製造方法において、
   前記記録ヘッドを支持するための前記中間部材をネジ止めにより前記ヘッドホルダに着脱可能に取り付けた後に、
   次いで、前記記録ヘッドが前記中間部材に対して位置決め接着されることにより、前記記録ヘッドを前記中間部材を介して前記ヘッドホルダに固定することを特徴とする記録装置の製造方法。
8. 前記記録ヘッドがドットマトリクス形式で記録する記録素子を有するものであり、かつ、該記録ヘッドは複数個あり、前記ヘッドホルダに取り付けられた複数個の前記中間部材に対し、各記録ヘッドの記録素子同士を相互に整合配置した位置で各記録ヘッドを接着固定することを特徴とする請求項７記載の記録装置の製造方法。
   

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