JP2007076088A - インクジェットヘッド及びインクジェットヘッド製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２個のノズルヘッドにはそれぞれマニホールドＡとマニホールドＢの２個のマニホールドと、２個のマニホールドに取り付けるフィルタを設ける必要があり、またフィルタをマニホールドに固着する固着装置が２台必要となる。
【解決手段】 マニホールドＡに固着するフィルタは、短手方向の基準面より距離ａの位置から他端面方向に、マニホールドＢに固着するフィルタは、短手方向の他端面より距離ｃの位置から基準面方向に取り付けられており、かつａ＝ｃとなる位置に前記フィルタを固着した前記マニホールド部を有することにより、フィルタをマニホールドに固着する固着装置が１台で固着できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ノズルにインクを供給するインク流路にフィルタを固定するマニホールドを有するインクジェットヘッドに関する。

従来、用紙やプラスチック薄板等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（インク吐出口）を有するインクジェットヘッドを備えており、かかるインクジェットヘッドの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、所定の画像を記録するようになっている。

このような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は、インクを吐出するノズルが設けられたヘッドチップと、ノズルにインクを導入するインク流路の一部を内部に備えインク流路の周縁部分に加熱されながら押圧されて固着されたフィルタを備えるマニホールドと、を具備しており、上記フィルタはインクに含まれている気泡や異物を阻止するようになっている。（例えば特許文献１）
上述のフィルタをマニホールドに固着する方法としては、例えば特許文献２では台座と発熱板とを備える固着装置を用いて、マニホールドを台座に載置する第一工程と、マニホールドに設けられ、熱を加えると溶融して変形し、冷却すると変形した形状で凝固する溶融部にフィルタを載置する第二工程と、発熱板によりフィルタの全面を加熱しながら加圧して、フィルタを溶融部に固着する第三工程と、を行うようにすることが記載されている。
特開昭６０−４８３６３号公報 特開２００５−１１９２３４号公報

しかしながら近年は高速で高精細の画質が印字できるインクジェットプリンタが要求されてきており、それに伴い１ヘッド当たり２５６ノズル以上のノズルを持ったインクジェットヘッドの開発が進められている。

このときノズル加工上の制約から１２８ノズルのヘッドを２個張り合わせて２５６ノズルとすることが広く行われているが、２個のノズルヘッドにはそれぞれマニホールドＡとマニホールドＢの２個のマニホールドと、２個のマニホールドに取り付けるフィルタを設ける必要があり、またフィルタをマニホールドに固着する固着装置が２台必要となる。

フィルタを加熱してマニホールドに溶融固定するためには同一条件のもとで行うことが品質の安定化の上で望ましいが、複数の固定装置を用いたときには条件出しのためにワークサンプルが複数個必要になる。さらに台座の段取り変えのための時間が必要になる。

本発明の目的は１台の固定装置を用いて、条件出しのためのワークサンプルを削減でき、かつ治具の段取り替え時間を必要とせずに複数のマニホールドにフィルタを取り付けることができるインクジェットヘッドの製造方法を提供することである。

上記目的は、下記構成により達成できる。
（１）
インクを吐出するノズルに前記インクを導入するインク流路の一部を内部に備えたマニホールド部に、前記インク流路の周縁部分に加熱しながら押圧してフィルタを固着し、
前記マニホールド部は、前記ノズルが設けられたインクジェットヘッドチップの両側面を挟持し、嵌合するマニホールドＡとマニホールドＢからなるインクジェットヘッドにおいて、
前記マニホールドＡに固着する前記フィルタは、前記マニホールドＡの短手方向の基準面より距離ａの位置から他端面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向に向けて取り付けられ、
前記マニホールドＢに固着する前記フィルタは、前記マニホールドＢの短手方向の他端面より距離ｃの位置から基準面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向へ取り付けられており、
かつａ＝ｃとなる位置に前記フィルタを固着した前記マニホールド部を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
（２）
前記基準面は嵌合された前記マニホールドＡと前記マニホールドＢの短手方向の一端面と、前記インクを吐出するノズル面側の長手方向を一端面とすることを特徴とする（１）に記載のインクジェットヘッド。
（３）
インクを吐出するノズルに前記インクを導入するインク流路の一部を内部に備えたマニホールド部に、前記インク流路の周縁部分に加熱しながら押圧してフィルタを固着し、
前記マニホールド部は、前記ノズルが設けられたインクジェットヘッドチップの両側面を挟持し、嵌合するマニホールドＡとマニホールドＢからなるインクジェットヘッド製造方法において、
前記マニホールドＡに固着する前記フィルタは、前記マニホールドＡの短手方向の基準面より距離ａの位置から他端面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向に向けて取り付け、
前記マニホールドＢに固着する前記フィルタは、前記マニホールドＢの短手方向の他端面より距離ｃの位置から基準面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向へ取り付け、
かつａ＝ｃとなる位置に前記フィルタを固着させたことを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。
（４）
前記基準面は嵌合された前記マニホールドＡと前記マニホールドＢの短手方向の一端面と、前記インクを吐出するノズル面側の長手方向を一端面とすることを特徴とする（３）に記載のインクジェットヘッド製造方法。

嵌合するマニホールドＡとマニホールドＢからなるインクジェットヘッドにおいて、
マニホールドＡに固着するフィルタは、短手方向の基準面より距離ａの位置から他端面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向に向けて取り付けられ、
マニホールドＢに固着するフィルタは、短手方向の他端面より距離ｃの位置から基準面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向へ取り付けられており、
かつａ＝ｃとなる位置に前記フィルタを固着した前記マニホールド部を有することによりフィルタをマニホールドに固着する固着装置が１台で固着できる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１及び図２を用いてインクジェットヘッド４について説明する。

図１はインクジェットヘッド４に形成された各流路の概略を表した概略図であり、図２は、本実施形態のインクジェットヘッド４の分解斜視図である。

本実施形態のインクジェットヘッド４には、インクを吐出する２枚の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が重ねて設けられている。ヘッドチップ４１は長尺な外形をしていて、その下端面（図２における）には多数のノズル４５が配列されている。（以下ノズルの配列を「ノズル列」と称す。）また、重ねられた２枚のヘッドチップ４１のそれぞれの外側面には略方形状のインク供給口４３が設けられていて、インク供給口４３とノズル４５とがインク吐出流路４４を介して連通するようになっている。インク吐出流路４４の一部は圧力室を形成しており、図示しない圧電素子の作用により圧力を変動させて、インク滴をノズルから吐出させる構造になっている。そして、ヘッドチップ４１には、各圧電素子に対して制御部からの制御信号を送信する２組のヘッド駆動基板（図２の４６）のそれぞれが、フレキシブル配線板（図２の４７）を介して各圧電素子に接続されている。

２枚のヘッドチップ４１の両側部には、外部からのインクをヘッドチップ４１に供給する２組のマニホールドＡ４８ａ，マニホールドＢ４８ｂが取り付けられている。マニホールドＡ４８ａ，マニホールドＢ４８ｂとヘッドチップ４１で挟まれた空間が共通インク室５０ａ，５０ｂである。

フィルタ５１ａ、５１ｂは、マニホールドＡ４８ａ，マニホールドＢ４８ｂがヘッドチップ４１に取り付けられると、ヘッドチップ４１のインク供給口４３を覆うようになっている。ここで、インク供給口４３とフィルタ５１ａ、５１ｂの間には隙間があって第２の室５２ａ，５２ｂが形成される。第２の室５２ａ，５２ｂは、フィルタ５１ａ、５１ｂによって濾過されたインクをインク供給口４３まで導くインク流路となる。

図２に示すように、ヘッドチップ４１の下部には、ノズル面が露出するようにマニホールドＡ４８ａ，マニホールドＢ４８ｂ及びヘッドチップ４１を保持する図示しない保持板が取り付けられている。

また、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Ａ４８ａ，マニホールドＢ４８ｂ、ヘッド駆動基板４６、保持板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５４が設けられており、この筐体フレーム５４は図示しないカバーによって覆われている。

図１及び図２を用いてインク注入時のインクの流路ついて説明する。

インクタンク（不図示）からインクが供給されると、インクは、インク供給管（不図示）と筐体フレーム５４の前端部に設けられてインク供給管（不図示）に接続されるインク導入口である円筒形状のインク用接続部６０を介してインクジェットヘッド４内に流入する。

インクジェットヘッド４内では先ずインクは、供給用インク流路５９を通過して、各マニホールドＡ４８ａ，マニホールドＢ４８ｂの注入口４８１ａ，４８１ｂに分岐し、共通インク室５０ａ，５０ｂに進入する。インクは各マニホールドの凹部である第１の室４９１ａ，４９１ｂに流れながら、フィルタ５１ａ、５１ｂを通過して第２の室５２ａ，５２ｂに流れる。第２の室５２ａ，５２ｂに至ったインクは、インク供給口４３からヘッドチップ４１内に進入する。つまり、マニホールドＡ４８ａ，マニホールドＢ４８ｂ内のインク流路は、注入口４８１ａ，４８１ｂから第１の室４９１ａ，４９１ｂ及び第２の室５２ａ，５２ｂを介してヘッドチップ４１のインク供給口４３に至るように形成されている。

そして、第１連通用流路６１はフィルタ５１ａ、５１ｂの上流側、すなわち第１の室に、第２連通用流路６３はフィルタ５１ａ、５１ｂの下流側、すなわち第２の室に連通するようになっている。第１連通用流路６１は、インク用接続部６０の近傍に設けられて、円筒形状の洗浄液排出口である第１接続部６２に連通している。また、第２連通用流路６３は、マニホールドＡ４８ａ，マニホールドＢ４８ｂの後端部に設けられて、同じく円筒形状の洗浄液排出口である第２接続部６４に連通している。

マニホールド内のインクを排出するには、第１接続部６２や第２接続部６４に排出管（配管）を接続して外部に排出する。

次に本発明のマニホールド部について説明する。

図３はマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂにフィルタ５１ａ、５１ｂを取り付ける時の方向を示す斜視図であり、図４（ａ）、（ｂ）はマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂにフィルタ５１ａ、５１ｂが取り付いたところを基準１を中心に開いた時のフィルタ側から見た平面図である。

なお、本実施の形態におけるフィルタ５１ａ、５１ｂは、鋼線材製で綾畳織りに編んだ部材であるが、例えば金属フィルタや金属板に孔を複数形成した部材でも良い。

次に、本実施形態で用いられるフィルタ５１ａ、５１ｂをマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂに固着する固着装置４０について説明する。図５は固着装置４０の概略図であり、図６（ａ）は固着部分Ａを一部拡大して示した図。図６（ｂ）はＢ部を拡大してところの図であり、図６（ｃ）はフィルタ５１がマニホールド４８に固着して取り付いたところを模式的に表した図である。

この固着装置４０には、フィルタ５１ａ、５１ｂをマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂに固着する際に加えられる押圧力に対してマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂを支持する台座１４１が備えられている。

また、固着装置４０には、フィルタ５１ａ、５１ｂａ、の全面を加熱しながら、台座１４１の方に押圧する発熱板１４２と発熱部材１４３が備えられ、所定時間加圧・加熱した後発熱板を退避させる移動手段を有している。

次に、フィルタ５１ａ、５１ｂをマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂに固着する方法ついて説明する。まず、台座１４１に、マニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂの開口箇所を上向きにしてマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂを載置する第一工程を行う（図６（ａ））。

ここで図４（ａ）における距離ａと図４（ｂ）における距離ｃが同距離とすると、図７に示すようにフィルタ５１ａ、５１ｂをマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂに固着させる固着装置は、マニホールドＢ４８ｂを台座１４１に載置するとき、マニホールドＡを台座１４１載置する向きに対して１８０°回転させて載置させることにより１つの固着装置４０で固着が可能である。

図７（ｂ）はマニホールドを載置するときの台座１４１と基準ピンＰ１位置を表す。上述したように台座１４１を共通に使用できるように基準ピンＰ１はマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂと干渉しない位置に設けてある。

次に、図６（ｂ）は、マニホールドの内部にあってインク流路の周縁部分に一体的に設けられ、熱で溶融する溶融部１１０に、フィルタ５１ａ、５１ｂを載置する第二工程を示す。この第二工程は、上記周縁部分に形成された位置決め部材（不図示）によって位置が規制されるフィルタ５１ａ、５１ｂを、開口箇所を覆うように溶融部１１０に載置する。この溶融部１１０は、熱を加えると溶融して変形し、冷却すると変形した形状で凝固する樹脂からなり、本実施の形態における溶融部１１０はナノコンポジット樹脂で形成されたものである。溶融部１１０は、スチレン、アクリル、ＰＥＴ、ＰＢＴ、変性ＰＰＥ、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルアミド、などであっても良い。

次いで、前記固着装置４０の発熱板１４２によりフィルタ５１ａ、５１ｂの全面を加熱しながら、フィルタ５１ａ、５１ｂをマニホールドに押圧し、その押圧力と台座１４１によりフィルタ５１ａ、５１ｂをマニホールドに固着する。

図６（ｃ）は、発熱板１４２に空気を吹き付けて発熱板１４２を冷却した後に、発熱板１４２をマニホールドから引き離す方向に移動させ、マニホールドにフィルタ５１ａ、５１ｂを固着する第三工程を示す。このように発熱板１４２を冷却することで、発熱板１４２と接触する溶融部１１０の溶融した溶融片が発熱板１４２に付着することを防ぐようになっている。

次いで、前述のように、フィルタ５１ａ、５１ｂが固着されたマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂは、インク供給用のスリット、接続端子及び微小な孔（ノズル）などが形成されたヘッドチップ４１に取り付けられる。次いで、ヘッドチップ４１の接続端子に、第１フレキシブル配線基板４７を接続し、そして第１フレキシブル配線基板４７にそれぞれに駆動回路基板４６を接続する。次いで、これら一体化させたノズルチップ４１、マニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂ第１フレキシブル配線基板４７及び駆動回路基板４６を第一筐体フレーム５４により被覆してインクジェットヘッド１の製造を完了する。

インクジェットヘッド４に形成された各流路の概略を表した概略図である。 本実施形態のインクジェットヘッド４の分解斜視図である。 マニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂにフィルタ５１ａ、５１ｂを取り付ける時の方向を示す斜視図である。 図４（ａ）、（ｂ）はマニホールドＡ４８ａ、マニホールドＢ４８ｂにフィルタ５１ａ、５１ｂが取り付いたところを基準１を中心に開いた時のフィルタ側から見た平面図である。 固着装置４０の概略図である。 図６（ａ）は固着部分Ａを一部拡大して示した図。図６（ｂ）はＢ部を拡大したところの図である。図６（ｃ）はフィルタ５１がマニホールド４８に固着して取り付いたところを模式的に表した図である マニホールドＢ４８ｂをマニホールドＡ対して１８０°回転させて載置させたところを示す図である。図７（ｂ）はマニホールドを載置するときの台座１４１と基準ピンＰ１位置を表す図。

符号の説明

４ インクジェットヘッド
４１ ヘッドチップ
４８ａ、４８ｂ マニホールドＡ、マニホールドＢ
５１ フィルタ
１４１ 台座

Claims (4)

1. インクを吐出するノズルに前記インクを導入するインク流路の一部を内部に備えたマニホールド部に、前記インク流路の周縁部分に加熱しながら押圧してフィルタを固着し、
   前記マニホールド部は、前記ノズルが設けられたインクジェットヘッドチップの両側面を挟持し、嵌合するマニホールドＡとマニホールドＢからなるインクジェットヘッドにおいて、
   前記マニホールドＡに固着する前記フィルタは、前記マニホールドＡの短手方向の基準面より距離ａの位置から他端面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向に向けて取り付けられ、
   前記マニホールドＢに固着する前記フィルタは、前記マニホールドＢの短手方向の他端面より距離ｃの位置から基準面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向へ取り付けられており、
   かつａ＝ｃとなる位置に前記フィルタを固着した前記マニホールド部を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記基準面は嵌合された前記マニホールドＡと前記マニホールドＢの短手方向の一端面と、前記インクを吐出するノズル面側の長手方向を一端面とすることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. インクを吐出するノズルに前記インクを導入するインク流路の一部を内部に備えたマニホールド部に、前記インク流路の周縁部分に加熱しながら押圧してフィルタを固着し、
   前記マニホールド部は、前記ノズルが設けられたインクジェットヘッドチップの両側面を挟持し、嵌合するマニホールドＡとマニホールドＢからなるインクジェットヘッド製造方法において、
   前記マニホールドＡに固着する前記フィルタは、前記マニホールドＡの短手方向の基準面より距離ａの位置から他端面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向に向けて取り付け、
   前記マニホールドＢに固着する前記フィルタは、前記マニホールドＢの短手方向の他端面より距離ｃの位置から基準面方向に、また長手方向の基準面より距離ｂの位置から他端面方向へ取り付け、
   かつａ＝ｃとなる位置に前記フィルタを固着させたことを特徴とするインクジェットヘッド製造方法。
4. 前記基準面は嵌合された前記マニホールドＡと前記マニホールドＢの短手方向の一端面と、前記インクを吐出するノズル面側の長手方向を一端面とすることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド製造方法。

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