JP2007030459A - 液体噴射記録ヘッド及び、液体噴射記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体噴射記録ヘッドの組立において、バッファ室を閉塞させるための専用工程を設定する必要はなく、製造工程を簡略化する。
【解決手段】 記録ユニット部とインクタンクホルダー部が結合されることによって気体を存在させる空間室としてのバッファ室が形成される構成とする。特に記録ユニット部とインクタンクホルダー部とを結合させる際に使用する可撓性のあるジョイントシールを使いバッファ室を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は紙や布などの記録媒体に対して記録液などの液体をオリフィスより噴射させて記録を行う液体噴射記録ヘッドおよびこの液体噴射記録ヘッドを用いた液体噴射記録装置に関する。

従来プリンタ、複写機、ファクシミリ等のプリント装置は、画像情報に基づき被記録材上にドットパターンからなる画像を記録していくように構成されている。前記プリント装置は、そのプリント方式により、インクジェット方式、ワイヤドット方式、サーマル方式、レーザービーム方式等に分けることができ、そのうちインクジェット式は液体噴射記録ヘッドを備え、その液路にインクを吐出させるために利用される吐出エネルギーを発生するエネルギー変換手段を有し、インクをインク供給口から液室を介して前記した液路に導き、ここでインクにエネルギー変換手段から与えられた吐出エネルギーによりインクを飛翔液滴として被記録材に向けて飛翔させ、その着弾により記録が行われるように構成されている。

中でも熱エネルギーを利用してインクを吐出する液体噴射記録ヘッドは、記録用のインク滴を吐出して飛翔液滴を形成するためのインク吐出口を高密度に配列することが可能であるほか全体的にコンパクト化も容易であること等の利点があるため多方面で実用化されている。

さらに、近年においては高速記録の要求から液体噴射記録ヘッドに配列されるノズル数も多ノズル化されるようになってきている。

又、別の従来例としては、特許文献１をあげることが出来る。
特開2004-042613号公報

しかしながらインクジェット方式では流体であるインクを取り扱うために、インクの振動によって吐出口のメニスカスが激しく振動してしまい画像品位を著しく劣化させることがある。特に高密度で多ノズル配列された液体噴射記録ヘッドにおいては単位時間あたりのインク流量が多く、吐出が停止された時、インクが前方へ移動しようとする慣性力が大きくなり、この慣性力によりノズル内のインクが押し出されて、吐出口におけるメニスカスが飛び出した状態になる。

一方、インク供給源であるインクタンクは一般的に供給口からインク垂れが生じないようにするため、負圧力を維持させるような構成になっている。このことから、インクタンクから供給されるインクには上流側へ引き戻そうとする力が作用するため、前述したような吐出口でメニスカスが飛び出した状態のインクはその後反対側に後退しようとする。

このように、吐出停止後は、吐出口メニスカスが前方に飛び出したり、後方へ後退したりする、いわゆるメニスカス振動を誘発する。このような振動は単位時間当たりのインク流量が増えるほど大きくなる。そして、メニスカス位置が前方に飛び出した状態や後方に後退した状態で次の印字信号が入ると、前者では、小さなインク滴が飛び散る、いわゆるスプラッシュ状の印字になってしまい、後者では、吐出速度や吐出量が小さくなる、いわゆるショボ状の吐出となって、いずれも印字品位を悪化させてしまうことになる。図５は従来構成の液体噴射記録ヘッドで所定の吐出をしたときの吐出パルスに対するインク流路内の圧力振動波形を示した図である。同図に示すように、吐出停止後では流路内の圧力振動振幅が大きく正圧になっており、この圧力振動が前述したような吐出口のメニスカス振動を誘発して、次の吐出を乱す要因となっている。そして、このような現象を解決する一手段とし、共通液室やインク流路途中にバッファ室を設け気泡を蓄えることで、このような圧力振動を吸収減衰させる方式が採用されている。

バッファ室の空間はそのインク供給系が有する振動を十分に減衰させ得るような容積が確保されなければならないが、バッファ室は共通液室やインク流路と連通しているため、共通液室内やインク流路内のインクがバッファ室へ流入して、バッファ室内の気体と置換されてしまう恐れがある。そして、バッファ室内の気体とインクが置換されると、インク供給系の振動減衰作用が低減され、不安定吐出となり印字品位を悪化させてしまうことになる。

また一般に、バッファ室は共通液室またはインク流路から分岐されて袋小路状に配設されることから、バッファ室が配設された液体噴射記録ヘッドにおける部品洗浄では袋小路部であるバッファ室内の洗浄が不十分となったり、洗浄後の乾燥に長い時間を費やしてしまうといった問題を有していた。また、バッファ室内の洗浄が不十分であるとバッファ室に残存する塵などによって印字不良を引き起こすことになる。

これに対して、バッファ室の袋小路部を貫通構造とすることにより洗浄液を循環させることができるようになり、洗浄工程が容易に実施できるようにしたものがある。このような構成の場合、バッファ室洗浄後にシール部材などを用いてバッファ室の貫通部をシールし袋小路にしている。しかしバッファ室を貫通構造にすると、バッファ室洗浄後にバッファ室の貫通部をシール部材でシールする工程が別途必要となり生産性悪化やコストアップを招く要因となっていた。

本発明は液体噴射記録ヘッドおよび該液体噴射記録ヘッドを搭載する記録装置において、記録ユニット部とインクタンクホルダー部が結合されることによって気体を存在させる空間室としてのバッファ室が形成される構成とする。

液体噴射記録ヘッドの組立において、バッファ室を閉塞させるための専用工程を設定する必要はなく、製造工程を簡略化できる効果がある。

特に記録ユニット部とインクタンクホルダー部とを結合させる際に使用する可撓性のあるジョイントシールを使いバッファ室を形成するので、新たな部品を設けたり、別の組立工程を設けることなくコストアップを招かずバッファ室を設けることが可能となる。

（実施例１）
図１は本発明に係る液体噴射記録ヘッドの断面図、図２は本発明に係る液体噴射記録ヘッドのインクタンクホルダー図、図３は本発明に係る液体噴射記録ヘッドの斜視図、図４はインクジェット記録装置内のキャリッジユニットにインクジェット記録ヘッドが搭載された状態を示す図である。

以下に、本発明の実施例１を図１乃至図４に基づいて説明する。

インクジェット記録ヘッド１０１は、液滴を吐出する吐出口（ノズル）が列を成して形成されたノズル列からプリント信号に従って液滴を吐出する液滴吐出部と、インクジェット記録装置本体との間を伝送されるプリント信号の受け渡しをするために前記液滴吐出部に電気配線がなされるフレキシブルケーブルやTAB等のシート配線部材とを有する記録ユニット部１０２と、記録ユニット部１０２を保持するとともに記録ユニット部１０２に供給される記録液等を収容する記録液貯蔵タンク１３１を着脱保持するための筐体の役割を担うインクタンクホルダー部１０３とから構成され、同図に示すインクジェット記録ヘッド１０１はタンクホルダー部材が取り付けられたキャリッジに対して着脱可能に搭載される。

１は記録素子基板、２は支持基板、３はシート電気配線基板、４はコンタクト端子配線基板、５は台座、６は液体供給ユニット、７はジョイントシール、８はビス、９は流路ジョイント、１０はビス止めボス部、１１がバネ状部材である。

記録素子基板１には、Si基板の片面に記録液を吐出するための複数の記録素子と、各記録素子に電力を供給するAl等の配線とが成膜技術により形成され、この記録素子に対応した複数のノズルと複数の吐出口（不図示）とがフォトリソグラフィ技術により形成されるとともに吐出口と接続される複数のノズルに記録液を供給するための記録液室が裏面に開口するように形成されている（不図示）。

２つの記録素子基板１は相対位置および傾きをアライメントした後に、支持基板２の上面に載置接合される。記録素子基板１と支持基板２の相対位置は半導体実装技術によって高精度に位置決め接合される。

なお、記録素子基板１は同図に示すような２つ構成に限られるものではなく、１枚構成あるいは３枚以上の構成や異なるサイズの記録素子基板１を複数組み合わせる構成などがあり、各々の用途によって使い分けられている。

支持基板２はアルミニウム、アルミニウム合金、セラミックス等の材料から成り、記録素子基板１における吐出発熱を効率良く放熱させるための放熱部材としての役割も担っている。

この支持基板２には記録素子基板１に記録液を供給するための共通液室２ａと記録液供給口（不図示）が形成されており、共通液室２ａは記録素子基板１との接合面（以下は接合面と称す）から開口し、記録液供給口は支持基板２の接合面と反対側の面（以下は裏面と称す）から開口するように形成されている。そして、記録素子基板１が支持基板２の接合面に接合されると記録素子基板１の記録液室と支持基板２の共通液室２ａが連通される。

また、支持基板２には台座５が接着固定されており、この台座５には記録素子基板１との実装干渉を避けるための開口部が形成されている。

シート電気配線基板３は記録素子基板１に対して電気的に接続されるように、台座５の上面に接合保持されている。そして、シート電気配線基板３とコンタクト端子配線基板４とはACF、リードボンディング、ワイヤボンディング、パターンニング、コネクタなどの手段によって接続される。

上記した電気配線部（シート電気配線基板３とコンタクト端子配線基板４を接続した一連の配線部）は記録素子基板１に記録液を吐出するための電気信号を印加するものであり、記録素子基板１に対応する電気配線とインクジェット記録装置本体からの電気信号を受け取るための外部信号入力端子４ａとを有している。そして、この外部信号入力端子４ａを有するコンタクト端子配線基板４は液体供給ユニット６の背面に位置決め固定されている。

本構成では、電気配線部がシート電気配線基板３とコンタクト端子配線基板４に分割された構成であるが、シート電気配線基板３とコンタクト端子配線基板４を同一部材で形成する構成にしても構わない。

液体供給ユニット６には不図示のフィルターが接合されており、フィルターは支持基板２との接合部の反対側に接合されている。そして、このフィルターによって不図示の記録液貯蔵タンクから供給される記録液内の塵埃の侵入を抑えることができるようになっている。

ジョイントシール７は支持基板２の記録液供給口２ａと液体供給ユニット６の流路ジョイント９をシール接続して両者を連通させるもので、ゴム、エラストマーなどの材料によって形成される。ジョイントシール７の上流側に設けられた不図示のガイドスリーブが液体供給ユニット６の下流側に設けられた位置決めスリーブ９ａに挿入された後に、支持基板２と液体供給ユニット６がビス８によって固定接続されると、ジョイントシール７は支持基板２と液体供給ユニット６によって挟持圧縮されるため、支持基板２の記録液供給口と液体供給ユニット６の流路ジョイント９はジョイントシール７にて接続されて完全にシールされるようになる。

このとき流路ジョイント９の近傍に設けられたバッファー部11がジョイントシール９によって同時にシールされる。このことによって液体供給ユニット６の流路ジョイント９と支持基盤２が接合された際に十分な容積を持つバッファーが作り出される。このバッファーはその構造からインク流路に対して上側に空気層を、下側に流路とのコンタクトを持つので今までのバッファーで起こりやすかったインクの置換は発生しにくい構造になっている。

このようにして、液体供給ユニット６に搭載された記録液貯蔵タンク１３１から供給された記録液は不図示のフィルターから流路内へ進入して支持基板２の共通液室２ａを経て、記録素子基板１の記録液室を介してノズル部へ供給される。

次に液体噴射記録装置内のキャリッジに前述した液体噴射記録ヘッド１０１が搭載された状態について説明する。

図４において、１２１はキャリッジ、１２２はタンクホルダー部材で、キャリッジ１２１に対してタンクホルダー部材１２２が取り付けられた状態がキャリッジユニット１２０である。また、１３１は液体噴射記録ヘッド１０１に対して着脱される交換式記録液貯蔵タンクであり、交換式記録液貯蔵タンク１３１のラッチレバー１３１ａがタンクホルダー部材１２２の受け部（不図示）に係合されると交換式記録液貯蔵タンク１３１はキャリッジユニット１２０に保持されるようになっている。

本発明に係る液体噴射記録ヘッドの断面図 本発明に係る液体噴射記録ヘッドのインクタンクホルダー図 本発明に係る液体噴射記録ヘッドの斜視図 インクジェット記録装置内のキャリッジユニットにインクジェット記録ヘッドが搭載された状態を示す図 従来例の液体噴射記録ヘッドにおける所定の吐出をしたときの吐出パルスに対するインク流路内の圧力振動波形を示した波形図

符号の説明

１０１ インクジェット記録ヘッド
１０２ 記録ユニット部
１０３ ホルダー部１０３
１２０ キャリッジユニット
１２１ キャリッジ
１２２ タンクホルダー部材
１３１ 交換式記録液貯蔵タンク
１３１a ラッチレバー
１、２０５ 記録素子基板
２、２１１ 支持基板
２ａ 記録液供給口
３、２１４ シート電気配線基板
４、２２１ コンタクト端子配線基板
４a、２２０ 外部信号入力端子
５、２１３ 台座
６、２１５ 液体供給ユニット
７、２１９ ジョイントシール
８、２２２ ビス
９、２１７ 流路ジョイント
９a 位置決めスリーブ
１０、２１８ ビス止めボス部
１１ バッファー部

Claims (2)

1. 記録液を吐出するための吐出口と、記録液を吐出するためのエネルギーを発生する複数の記録素子が設けられた記録素子基板と、前記記録素子基板を所定位置に接合固定するとともに、記録液を取り入れる記録液流入口と記録液を一時的に貯蔵する共通液室が形成される板状部材からなる支持基板とを有する液体吐出ユニットと、
   記録液を貯溜するインクタンクが着脱保持可能で前記インクタンクから前記液体吐出ユニットに記録液を供給する記録液通路と前記記録液通路を液体吐出ユニットとを連結するための流路連結部材とを有するインクタンクホルダーユニットと、
   前記液体吐出ユニットの支持基板と前記インクタンクホルダーユニットによって挟持されて前記支持基板の記録液流入口と前記インクタンクホルダーユニットの記録液通路とをシールするシール部材を有する液体噴射記録ヘッドにおいて、
   流路連結部材に隣接して設けられたバッファー部がシール部材によりインクタンクホルダーユニットの支持基板が接合される際に同時にシールされることを特徴とする液体噴射記録ヘッド。
2. 請求項１に記載された液体噴射記録ヘッドを用いたことを特徴とする液体噴射記録装置。

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