JP2007160823A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】チューブを筒状部から抜けにくくする。
【解決手段】インクジェットヘッドは、インク供給チューブ４と、筒状のジョイント部３１が形成された流路構成部材１１と、インク供給チューブ４のジョイント部３１に嵌合した部分を覆うキャップ８とを含んでいる。流路構成部材１１のジョイント部３１近傍には、表面１１ａから裏面１１ｂに貫通した孔３５が形成されている。キャップ８は、筒体１５１と、筒体１５１の内周面１５１ａから突出して形成された突起１５２とを有している。筒体１５１の端部には、筒体１５１の軸方向に沿って突出した突出部１５３が形成されている。突出部１５３の先端には、外側に向かって突出した引っ掛け部１５５が形成されており、流路構成部材１１の孔３５に突出部１５３が挿入されたときに段差面１１ｃに係合する。
【選択図】図７

Description

本発明は、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドに関する。

特許文献１には、被記録媒体にインクを吐出して記録を行うための記録ヘッドユニットにインクタンク内のインクをチューブを介して供給するチューブ供給形式のインクジェット記録装置が記載されている。このインクジェット記録装置においては、被記録媒体にインクを吐出する記録ヘッドを備えた記録ヘッドユニットと、記録ヘッドユニットに供給するインクを貯溜するインクタンクと、そのインクタンクから記録ヘッドユニットにインクを供給するチューブとを備えている。記録ヘッドユニットの内部には、チューブ内で発生した気泡を貯溜するエアトラップユニットが設けられており、そのエアトラップユニットにはチューブと連結するジョイント部材（筒状部）が配設されている。ジョイント部材とチューブとが連結する部分には、ジョイント部材本体から突設された頸部とその頸部から拡張し、チューブに向かって縮径するテーパ状に形成された頭部とで構成された連結具が設けられている。そして、ジョイント部材の連結具には、チューブが被包され、連結具を被包したチューブの外周に固定部材（キャップ）を挿嵌し連結具とチューブとを締め付けて、両者を連結固定している。

特開２００３−８０７２５号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載のインクジェット記録装置において、固定部材は連結具を被包したチューブを外周から締め付けているだけなので、チューブに対して連結具からチューブが抜ける方向に力がかかると、チューブとともに固定部材も一緒にチューブが抜ける方向に移動しようとするので、チューブが連結具から抜けやすい。

そこで、本発明の目的は、チューブが筒状部から抜けにくいインクジェットヘッドを提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明のインクジェットヘッドは、可撓性を有するインク供給チューブと、前記インク供給チューブに外周面を覆われて嵌合されるように一表面から突出して形成された筒状部を有する流路構成部材と、前記インク供給チューブの前記筒状部に嵌合した部分を覆うキャップとを含んでいる。そして、前記流路構成部材には、前記一表面に穴が形成されており、前記キャップが、前記インク供給チューブが挿通可能な内径を有する筒体と、前記インク供給チューブの前記筒状部に嵌合した部分における内径位置と外径位置との間に先端が位置するように前記筒体の内周面から内側に向かって突出した突起と、前記筒体の端部から前記穴に向かって突出した突出部とを有している。そして、前記突出部には、前記突出部が前記穴に挿入されたときに前記穴の周縁に係合する引っ掛け部が形成されている。

これによると、インク供給チューブの筒状部に嵌合した部分を突起で筒状部に対して押圧しつつ、引っ掛け部と穴の周縁とを係合させてキャップをリザーバユニットに固定することができる。そのため、単にインク供給チューブを筒状部に対して押圧するだけで抜け止めとするものよりもインク供給チューブが筒状部から抜けにくくなる。

本発明において、前記穴が前記一表面から裏面まで貫通しており、前記流路構成部材が、前記筒状部から供給されたインクを流通させるインク流路を有しており、前記インク流路の一部が、前記裏面の前記筒状部と対向する領域を取り囲んで前記裏面から突出した環状壁と、前記環状壁の端部開口を封止するフィルムと、前記裏面とによって囲まれて構成されている。そして、前記フィルムが、前記裏面から前記穴を取り囲んで突出した筒状壁の端部開口を封止していることが好ましい。これにより、一表面側から穴に入り込んだインクが筒状壁の端部開口から流出しない。

また、このとき、前記環状壁及び前記筒状壁の先端が、同じ高さレベルに配置されていてもよい。これにより、環状壁の端部開口及び筒状壁の端部開口を同時にフィルムで封止することができる。

また、このとき、前記流路構成部材が樹脂からなり、前記環状壁及び前記筒状壁の先端が先細り形状を有していてもよい。これにより、環状壁及び筒状壁の先端を加熱すると容易に溶融するため、フィルム越しに環状壁及び筒状壁の先端を加熱してそれぞれを簡易に溶着させることができる。

また、本発明において、前記筒体には、複数の前記突出部が形成されており、各突出部と前記筒体の軸とをそれぞれ繋ぐ直線を前記筒体の軸方向から見たときに、隣接する前記直線間がなす角度がそれぞれ同じであってもよい。これにより、流路構成部材にキャップをバランス良く強固に固定することができる。そのため、インク供給チューブが筒状部からより抜けにくくなる。

また、本発明において、前記筒体には、前記突出部の側面を前記筒体の端面を越えて前記軸方向に延在させる２つの切欠きが形成されていることが好ましい。これにより、流路構成部材にキャップを固定するときに、突出部が撓みやすくなる。そのため、キャップを流路構成部材に固定しやすくなる。

また、本発明において、前記突起が前記筒体の内周面に沿って環状に形成されていることが好ましい。これにより、筒状部からインク供給チューブが抜けないように保持する保持力が向上する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの外観斜視図である。図１に示すように、インクジェットヘッド１は、主走査方向に長尺な形状であって、下から順に、被記録媒体に対向するヘッド本体２、インクを一時的に貯溜するリザーバユニット３、リザーバユニット３の主走査方向の両端に接続されたインク供給チューブ４と排出チューブ５、及び、インク供給チューブ４及び排出チューブ５をリザーバユニット３にそれぞれ固定するキャップ８を有している。インク供給チューブ４は、一方の端部がリザーバユニット３に接続されており、他方の端部が図示しないインクタンクと接続されている。そして、インクタンクからのインクをリザーバユニット３に供給する。排出チューブ５は、一方の端部がリザーバユニット３に接続されており、他方の端部が図示しない廃液タンクに接続されている。

ヘッド本体２の上面には、給電部材であるＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）６が４つ貼り付けられており、ヘッド本体２とリザーバユニット３との間から上方に引き出されている。ＦＰＣ６は、一端において後述するアクチュエータユニット２１と接続され、他端において図示しない制御基板と接続されている。また、ＦＰＣ６には、アクチュエータユニット２１から制御基板に至る途中でドライバＩＣ７が実装されている。つまり、ＦＰＣ６は、制御基板とドライバＩＣ７と電気的に接続されており、制御基板から出力された画像信号をドライバＩＣ７に伝達し、ドライバＩＣ７から出力された駆動信号をアクチュエータユニット２１に供給する。

図２は、本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの断面図である。図３は、図１に示すリザーバユニットの分解平面図である。図４は、図２に示す流路構成部材を斜め下方から見たときの部分斜視図である。図５は、図２に示す流路構成部材を斜め上方から見たときの部分斜視図である。なお、図２では説明の都合上、鉛直方向の縮尺を拡大し、且つ、同一線に沿った断面では通常描かれないリザーバユニット３内のインク流路をも適宜に示している。また、図３（ａ）、（ｂ）はリザーバユニット３の一部を構成する流路構成部材１１であって、（ａ）は上方から見た図であり、（ｂ）は下方から見た図である。

リザーバユニット３は、インクを一時的に貯溜し且つヘッド本体２に含まれる流路ユニット９にインクを供給するものである。リザーバユニット３は、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、主走査方向に長尺な流路構成部材１１と、主走査方向に長尺な矩形状の平面を有する３枚のプレート１２〜１４とが積層された積層構造を有している。これらのうち３枚のプレート１２〜１４が、例えば、ステンレス鋼等の金属プレートである。

最上層の流路構成部材１１は、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリプロピレン樹脂のような合成樹脂から形成されており、図２及び図３（ａ）に示すように、流路構成部材１１の長手方向一端及び他端近傍に表面１１ａから突出した筒状のジョイント部（筒状部）３１，３２が形成されている。ジョイント部３１はインク供給チューブ４に、ジョイント部３２は排出チューブ５にそれぞれ嵌合して接続されるものである。表面１１ａのジョイント部３１，３２に隣接した位置には、表面１１ａから裏面１１ｂまで貫通した一対の孔（穴）３５，３６が形成されている。

流路構成部材１１の裏面１１ｂには、図３（ｂ）及び図４に示すように、ジョイント部３１，３２と対向する領域をそれぞれ取り囲みつつ突出した環状壁３７，３８が形成されている。環状壁３７，３８は、共に裏面１１ｂを底面とし、プレート１２側に開口している。このうち、環状壁３７は、平面視で、裏面１１ｂのジョイント部３１と対向する領域からＬ字状に屈曲している。環状壁３８は、平面視で、裏面１１ｂのジョイント部３２と対向する領域からＬ字状に屈曲しそこから副走査方向に幅が拡大しつつ流路構成部材１１の中央近傍で副走査方向に幅が縮小している。また、裏面１１ｂには、一対の孔３５，３６をそれぞれ取り囲みつつ突出した一対の筒状壁３９，４０が形成されている。これら筒状壁３９，４０は、図２及び図４に示すように、裏面１１ｂにおいて一対の孔３５，３６の内面から筒状壁３９，４０の内面にかけて段差面１１ｃが形成されるように、各孔３５，３６の周縁から一部離隔して形成されている。これら筒状壁３９，４０の突出方向の端部（裏面１１ｂとは反対側の端部）は、環状壁３７，３８の端部（裏面１１ｂとは反対側の端部）と同一高さレベルとなっている。つまり、筒状壁３９，４０の開口端と環状壁３７，３８の開口端とが同一平面レベルに形成されている。また、環状壁３７及び筒状壁３９の突出方向の端部には、図４に示すように、先細り形状のテーパ部３７ａ，３９ａがそれぞれ形成されている。これらテーパ部３７ａ，３９ａは、フィルム４１越しに加熱されることで溶融し、フィルム４１と溶着される。なお、図３（ｂ）中に左側のハッチングで示す領域がフィルム４１と溶着される領域である。こうして、環状壁３７及び筒状壁３９のそれぞれの開口が封止される。このとき、環状壁３７及び筒状壁３９の端部先端が同一高さレベルであるため、同時に同じフィルム４１を溶着することができる。また、環状壁３７及び筒状壁３９の端部にテーパ部３７ａ，３９ａが形成されているので、それぞれの先端を加熱すると容易に溶融する。そのため、フィルム４１越しに環状壁３７及び筒状壁３９の先端を加熱してフィルム４１を簡易に溶着させることができる。加えて、テーパ部３７ａ，３９ａ以外の環状壁３７及び筒状壁３９が溶融されるのを防ぐことができる。こうして、裏面１１ｂ、環状壁３７及びフィルム４１に囲まれることで、ジョイント部３１に繋がったインク流入流路（インク流路の一部）４５が形成される。

また、流路構成部材１１のジョイント部３２側にある環状壁３８及び筒状壁４０にも、上述した環状壁３７及び筒状壁３９と同様に端部が同じ高さレベルとなっており、且つ、端部に先細り形状のテーパ部が形成されている。そして、環状壁３８及び筒状壁４０の端部にフィルム４２が同じように溶着されている。なお、図３（ｂ）中に右側のハッチングで示す領域がフィルム４２と溶着される領域である。こうして、環状壁３８及び筒状壁４０のそれぞれの開口が封止され、裏面１１ｂ、環状壁３８及びフィルム４２に囲まれることで、ジョイント部材３２に繋がった排出流路４４が形成される。

流路構成部材１１の表面１１ａには、図２及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、表面１１ａから裏面１１ｂまで貫通した円孔４６，４７が形成されている。円孔４６は、インク流入流路４５の下流端と連通する位置に形成されている。円孔４７は、流路構成部材１１の中央からややジョイント部３２よりの位置に形成されており、排出流路４４の上流端と連通している。表面１１ａには、図３（ａ）及び図５に示すように、上流側の円孔４６及び下流側の円孔４７を取り囲みつつ表面１１ａから突出した環状壁４８が形成されている。環状壁４８の平面形状は、円孔４６近傍から流路構成部材１１の長手方向に沿って副走査方向の両端近傍まで幅が拡大しつつそこから中央近傍まで両端に沿って延在し円孔４７にかけて副走査方向に幅が縮小している。環状壁４８の端部（突出方向）には、先細り形状のテーパ部４８ａが形成されている。テーパ部４８ａは、フィルム４９越しに加熱されることで溶融し、フィルム４９と溶着されている（図２参照）。なお、図３（ａ）中にハッチングで示す領域がフィルム４９と溶着される領域である。こうして、環状壁４８の開口が封止される。そして、表面１１ａ、環状壁４８及びフィルム４９で囲まれることで、後述のフィルタを内蔵するフィルタ室が形成され、インク流路の一部を構成する。このとき、環状壁４８の端部にテーパ部４８ａが形成されているので、加熱すると容易に溶融する。そのため、フィルム４９越しに環状壁４８の先端を加熱してフィルム４９を簡易に溶着させることができる。また、フィルム４９は、可撓性を有し上面が大気と接するように設けられているので、インクの振動を減衰するダンパを兼ねている。

本実施形態のフィルム４１，４２，４９は、優れたガスバリア性を有する材質（例えば、シリカ膜（ＳｉＯｘ膜）やアルミ膜が蒸着されたＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）フィルム）から構成されており、インクジェットヘッド２の外側の気体がフィルム４１，４２，４９を介して流路構成部材１１のインク流路内にほとんど侵入することができないようになっている。

表面１１ａの環状壁４８の内側領域（フィルム４９によって封止された表面１１ａ）には、主走査方向に延在した凹部５１が形成されている。凹部５１は、円孔４６からやや流路構成部材１１の中央より部分から流路構成部材１１の中央まで延在している。また、凹部５１の平面形状は、環状壁４８の外周平面形状とほぼ相似形状となっている。凹部５１の底面であって流路構成部材１１の中央には、円孔５２が形成されている。凹部５１の周囲には、凹部５１の周縁から外側に水平に延在した環状平面５３が形成されており、この環状平面５３に微細なフィルタ孔５４が複数形成されたフィルタプレート５５が支持されている。環状平面５３の周縁には、環状壁５６が形成されている。フィルタプレート５５は、電気鋳造法によって製造されたニッケル金属製からなり、その周端部と環状平面５３とが固定されている。つまり、環状面５３は、フィルタプレート５５の外縁部に沿って突設された環状壁５６により区画されている。環状壁５６は、環状壁４８よりも低く形成されており、環状壁４８がフィルタ室を規定し、環状壁５６がフィルタ室内におけるフィルタプレート５５の支持部（環状面５３）を規定している。

流路構成部材１１には、図２に示すように、インク流入流路４５の下流端に繋がった円孔４６からフィルム４９とフィルタプレート５５との間の空間および凹部５１内の空間を通過し円孔５２に至る湾曲インク流路６０が形成されている。湾曲インク流路６０は、流路構成部材１１の中央近傍において、円孔４７を介して排出流路４４とも接続されている。湾曲インク流路６０の出口（円孔５２の開口）周囲には、下方に向かって開口する環状溝６１が形成されている。環状溝６１内には、Ｏリング６２が嵌め込まれている。また、流路構成部材１１には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように表面１１ａから裏面１１ｂまで貫通した４つの円孔５９が形成されている。これら円孔５９は、中央部の２つに加え、流路構成部材１１の長手方向に沿う端部側にそれぞれ１つずつ形成されており、流路構成部材１１の中央を中心としてほぼ点対称に配置されている。

上から二番目のプレート１２には、図２及び図３（ｃ）に示すように、長手方向の両端部にそれぞれ円孔７１，７２が形成されている。これら円孔７１，７２は、ネジによってプリンタ本体にインクジェットヘッド２を固定するときに使用されるものである。また、プレート１２には、中央に円孔７３が形成されており、円孔７１，７２からやや中央よりに位置決め孔７５ａ，７５ｂが形成されている。また、プレート１２には、４つのネジ穴７６が形成されている。これらネジ穴７６は、中央部の２つに加え、プレート１２の長手方向に沿う端部側にそれぞれ１つずつ形成されており、プレート１２の中央を中心としてほぼ点対称に配置されている。つまり、４つのネジ穴７６は、上述した円孔５９と対応して形成されており、流路構成部材１１の４つの円孔５９にそれぞれネジが通され、それらネジをプレート１２のネジ穴７６にねじ込むことで流路構成部材１１とプレート１２とが固定される。このとき、プレート１２の円孔７３と円孔５２とが対向し円孔７３と湾曲インク流路６０とが連通する。湾曲インク流路６０の出口を囲む環状溝６１内には、Oリング６２が嵌め込まれているので、湾曲インク流路６０の出口から流路構成部材１１とプレート１２との間にインクが漏れ出さない。

上から三番目のプレート１３には、図２及び図３（ｄ）に示すように、貫通孔８１が形成されている。貫通孔８１は、主流路８２及び主流路８２に連通する１０個の支流路８３を含むリザーバ流路８５を形成している。リザーバ流路８５の平面形状は、プレート１３の中央に関して点対称となっている。主流路８２は、プレート１３の長手方向に延在しており、その中央がプレート１３の円孔７３に対応している。支流路８３は、主流路８２よりも流路幅が狭くなっている。なお、支流路８３はどれもほぼ同じ流路幅、流路長となっており、各支流路８３間での流路抵抗がほぼ同じ値となっている。また、プレート１３には、プレート１２に形成された位置決め孔７５ａ，７５ｂに対応した位置決め孔８６ａ，８６ｂが形成されている。さらに、組み上がったリザーバユニット３をヘッド本体２に組み付けるときに用いられる位置決め孔８７ａ，８７ｂとが形成されている。

上から四番目のプレート１４には、図２及び図３（ｅ）に示すように、各支流路８３の先端部と対向する位置に平面形状が楕円状のインク排出孔８８が形成されている。プレート１４の下面においては、インク排出孔８８の周縁部分（図中点線で囲んだ部分）が下方に突出するように形成されており、この突出部８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄのみが流路ユニット９の上面及びその上面に配置された１０個のフィルタプレート９５ａ，９５ｂ（図８参照）と固定され、突出部８９ａ，８９ｂ，８９ｃ，８９ｄ以外は流路ユニット９から離隔している。そして、この離隔されることで形成された空間からＦＰＣ６が引き出されている。また、プレート１４には、プレート１３に形成された４つの位置決め孔８６ａ，８６ｂ，８７ａ，８７ｂに対応した４つの位置決め孔９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂが形成されている。

これら３枚のプレート１２〜１４は、それぞれに形成された位置決め孔７５ａ，７６ｂ，８６ａ，８６ｂ，８７ａ，８７ｂ，９１ａ，９１ｂ，９２ａ、９２ｂに図示しない位置決めピンが挿入されることで位置決めされる。そして、互いに接着剤で固定される。こうして、流路構成部材１１及び３枚のプレート１２〜１４が積層されたリザーバユニット３が構成される。なお、本実施形態では、流路構成部材１１はポリプロピレン樹脂製であり、各プレート１２〜１４はＳＵＳ４３０製である。

次に、インクが供給されたときにおけるリザーバユニット３内でのインクの流れについて説明する。なお、図２中黒塗り矢印がリザーバユニット３内でのインク流れを示している。

図２中黒塗り矢印で示すように、インク供給チューブ４からジョイント部３１を介して流路構成部材３内に流入したインクは、インク流入流路４５内で水平に流れる。そして、インクは円孔４６を通過するように上昇し湾曲インク流路６０内に流入する。湾曲インク流路６０内に流入したインクは、ジョイント部３２が開放されておれば、円孔４７を介して排出流路４４に流入しジョイント部３２の一部に流入する。例えば、インクの初期導入時であれば、ジョイント部３２からインクを排出することで、フィルタプレート５５の上面側に存在する空気も排出されて、少なくともフィルタプレート５５の上流側が新鮮なインクで満たされる。このとき、フィルタプレート５５近傍のインクはフィルタプレート５５に形成されたフィルタ孔５４を通過して凹部５１内に落ち込む。そして、凹部５１内に落ち込んだインクは、円孔５２及び湾曲インク流路６０の出口と連通する円孔７３を通ってリザーバ流路８５に落とし込まれる。その後、インクは、図３（ｄ）の矢印で示すように、主流路８２の中央からその長手方向両端に向かって流れるインクの流れを形成する。主流路８２の長手方向両端に到達したインクは、各支流路８３に分岐して流れ込む。各支流路８３に流れ込んだインクは、インク排出孔８８及びフィルタプレート９５ａ、９５ｂに形成されたフィルタ孔を通過して流路ユニット９の上面に形成されたインク供給口１０１（図８参照）に流入する。なお、流路ユニット９内に流入したインクは、後述するように、マニホールド流路１０５に連通する複数の個別インク流路１３２に分配される。さらに、各個別インク流路１３２の終端であるノズル１０８に至り外部へと吐出される。このように、リザーバユニット３内には、インク流入流路４５、湾曲インク流路６０及びリザーバ流路８５というようなインク流路が形成されており、インクが一時的に貯溜されることなる。

次に、ジョイント部３１とインク供給チューブ４、及び、ジョイント部３２と排出チューブ５を固定するキャップ８について説明する。図６は、図１に示すキャップ８を示しており、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すVIB−VIB線に沿った断面図であり、（ｃ）は平面図である。図７は、図１に示す流路構成部材のジョイント部にインク供給チューブを固定するときの状況図である。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、キャップ８は、インク供給チューブ４が挿通可能な内径を有する円筒状の筒体１５１と、筒体１５１の内周面１５１ａに形成された突起１５２と、筒体１５１の下端部から下方に向かって突出した２つの突出部１５３とを有している。突起１５２は、内周面１５１ａに沿って環状に形成されていると共に、筒体１５１の延在方向（上下方向）に関する中央近傍に配置さている。また、突起１５２は、図７（ａ）に示すように、筒体１５１にインク供給チューブ４を挿通したときに、先端がインク供給チューブ４の肉厚内（すなわち、インク供給チューブ４の内径位置と外径位置との間）に存在するように内周面１５１ａから筒体１５１の軸１５０に向かう方向に突出している。また、突起１５２は、先端が先細りとなるテーパ状に形成されている。

筒体１５１には、各突出部１５３の側面１５３ａを端面１５１ｂを越えて筒体１５１の軸方向に延在させる２つの切欠き１５４が形成されている。そのため、突出部１５３の基端部は、筒体１５１の延在方向に端面１５１ｂから中央よりの所に位置している。突出部１５３は、２つの切欠き１５４に挟まれて延在方向に長い短冊状の外形形状を有し、基端部で支持された弾性部材として働く。突出部１５３は、軸１５０に直交する方向の断面形状が流路構成部材３に形成された孔３５，３６の開口形状よりも一回り小さい相似形状となっている。また、２つの突出部１５３は、筒体１５１の軸１５０とジョイント部３１，３２の軸とを同一直線上において並べたときに、一対の孔３５，３６とそれぞれ対向する位置に形成されている。具体的には、図６（ｃ）に示すように、２つの突出部１５３の中心と軸１５０とを通る仮想直線Ｋ１，Ｋ２間の角度が１８０°となるように、２つの突出部１５３が筒体１５１に形成されている。

突出部１５３には、軸１５０に直交する方向（筒体１５１の径方向）において、突出部１５３の先端から外側に向かって突出した引っ掛け部１５５が形成されている。引っ掛け部１５５の上面１５５ａは平らである。また、軸１５０に関して、引っ掛け部１５５の外側方向の先端部は、孔３５，３６の最も外側の開口縁より外側に位置している。これにより、突出部１５３を孔３５，３６に挿入したときに段差面１１ｃと係合するようになっている。

次に、ジョイント部３１にインク供給チューブ４をキャップ８で固定するときの動作について以下に説明する。なお、ジョイント部３２に排出チューブをキャップ８で固定する場合も同じであるため、その説明については省略する。図７（ａ）に示すように、まず、キャップ８内にインク供給チューブ４を挿通する。そして、インク供給チューブ４の突出部１５３側にある端部をジョイント部３１に覆い被せてジョイント部３１にインク供給チューブ４を嵌合させる。次に、図７（ｂ）に示すように、２つの突出部１５３が一対の孔３５に挿入されるようにキャップ８の位置を合わせし、インク供給チューブ４のジョイント部３１に嵌合した部分をキャップ８で覆うようにキャップ８をジョイント部３１に沿って流路構成部材３側に移動させる。このとき、筒体１５１には、切欠き１５４が形成されているので、引っ掛け部１５５の先端部と孔３５近傍の表面１１ａとが接触しても突出部１５３が軸１５０に近づくように内側に撓みやすくなっている。また、突出部１５３の移動方向の先端部は、軸１５０と斜めに交わる斜面を有し、全体として移動方向に先細り形状となっている。これにより、引っ掛け部１５５が孔３５内に挿入しやすくなる。そして、引っ掛け部１５５の上面が段差面１１ｃと係合するまで、キャップ８を流路構成部材１１側に移動させる。この間、インク供給チューブ４の先端面は、表面１１ａに当接したままである。こうして、ジョイント部３１にインク供給チューブ４がキャップ８によって固定され、インク供給チューブ４からのインクが流路構成部材３のインク流入流路４５に供給される流路が構成される。

次に、図８〜図１１を参照しつつ、ヘッド本体２について説明する。図８は、ヘッド本体２の平面図である。図９は、図８の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。なお、図９では説明の都合上、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１１０及びアパーチャ１１２を実線で描いている。図１０は、図９に示すX−X線に沿った部分断面図である。図１１（ａ）はアクチュエータユニット２１の拡大断面図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）においてアクチュエータユニット２１の表面に配置された個別電極を示す平面図である。

ヘッド本体２は、図８に示すように、流路ユニット９、及び、流路ユニット９の上面に固定された４つのアクチュエータユニット２１を含む。アクチュエータユニット２１は、圧力室１１０に対向して設けられた複数のアクチュエータを含み、流路ユニット９に形成された圧力室１１０内のインクに選択的に吐出エネルギーを付与する機能を有する。

流路ユニット９は、リザーバユニット３と略同じ幅で、主走査方向に関する長さがリザーバユニット３より若干短い、略直方体状の外形を有する。流路ユニット９の下面には、図９及び図１０に示すように多数のノズル１０８がマトリクス状に配置されたインク吐出面が形成されている。圧力室１１０も流路ユニット９とアクチュエータユニット２１との固定面においてノズル８と同様マトリクス状に多数配列されている。また、流路ユニット９の長手方向両端には、位置決め孔１０２ａ，１０２ｂが形成されており、プレート１３，１４に形成された位置決め孔８７ａ，８７ｂ，９２ａ，９２ｂと対応した位置に形成されている。これら位置決め孔８７ａ，８７ｂ，９２ａ，９２ｂ，１０２ａ，１０２ｂに位置決め用ピンを通すことで、流路ユニット９とリザーバユニット３の位置決めが行われる。

流路ユニット９は、図１０に示すように、上から順に、キャビティプレート１２２、ベースプレート１２３、アパーチャプレート１２４、サプライプレート１２５、マニホールドプレート１２６、１２７、１２８、カバープレート１２９、及び、ノズルプレート１３０、という９枚の金属プレートから構成されている。これらプレート１２２〜１３０は、主走査方向（図１参照）に長尺な矩形状の平面を有する。

キャビティプレート１２２には、インク供給口１０１（図８参照）に対応する貫通孔、及び、圧力室１１０に対応する略菱形の貫通孔が多数形成されている。ベースプレート１２３には、各圧力室１１０について圧力室１１０とアパーチャ１１２との連絡孔及び圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口１０１とマニホールド流路１０５との連絡孔が形成されている。アパーチャプレート１２４には、各圧力室１１０についてアパーチャ１１２となる貫通孔及び圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口１０１とマニホールド流路１０５との連絡孔が形成されている。サプライプレート１２５には、各圧力室１１０についてアパーチャ１１２と副マニホールド流路１０５ａとの連絡孔及び圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔が形成されていると共に、インク供給口１０１とマニホールド流路１０５との連絡孔が形成されている。マニホールドプレート１２６、１２７、１２８には、各圧力室１１０について圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔、及び、積層時に互いに連結してマニホールド流路１０５及び副マニホールド流路１０５ａとなる貫通孔が形成されている。カバープレート１２９には、各圧力室１１０について圧力室１１０とノズル１０８との連絡孔が形成されている。ノズルプレート１３０には、各圧力室１１０についてノズル１０８に対応する孔が形成されている。

９枚のプレート１２２〜１３０は、図９に示すような個別インク流路１３２が流路ユニット９内に形成されるように位置合わせしつつ積層され且つ互いに固定されている。なお、本実施形態では、各プレート１２２〜１３０は、リザーバユニット３と同様に、いずれもＳＵＳ４３０製である。

図８に示すように、流路ユニット９の上面は、リザーバユニット３のインク排出孔８８（図３（ｅ）参照）に対応して、計１０個のインク供給口１０１が開口している。流路ユニット９の内部には、インク供給口１０１に連通するマニホールド流路１０５及びマニホールド流路１０５から分岐した副マニホールド流路１０５ａが形成されている。各ノズル１０８に対しては、図１０に示すように、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａ、そして副マニホールド流路１０５ａの出口から圧力室１１０を経てノズル１０８に至る、個別インク流路１３２が形成されている。リザーバユニット３からインク供給口１０１を介して流路ユニット９内に供給されたインクは、マニホールド流路１０５から副マニホールド流路１０５ａに分岐され、絞りとして機能するアパーチャ１１２及び圧力室１１０を介してノズル１０８に至る。また、流路ユニット９の上面には、インク供給口１０１を覆う複数のフィルタプレート９５ａ，９５ｂが配置されている。フィルタプレート９５ａは、流路ユニット９の副走査方向（短手方向）に対して斜めに傾いて延在しており、流路ユニット９の長手方向両端近傍に位置するインク供給口１０１をそれぞれ覆っている。フィルタプレート９５ｂは、流路ユニット９の長手方向に沿って延在しており、短手方向の両端で長手方向に沿って位置するインク供給口１０１をそれぞれ２つずつ覆っている。つまり、フィルタプレート９５ａ，９５ｂは合計６つ設けられている。これらフィルタプレート９５ａ，９５ｂは、プレート１４の突出部８９ａ〜８９ｄのそれぞれと対向しており、突出部８９ａ〜８９ｄのインク排出孔８８と対向する領域を除く下面と接着剤によって接着されている。また、突出部８９ａ〜８９ｄのフィルタプレート９５ａ，９５ｂと対向しない下面と流路ユニット９の当該下面と対向する領域とが接着剤で接着されている。

４つのアクチュエータユニット２１は、図８に示すように、それぞれ台形の平面形状を有しており、流路ユニット９の上面に開口したインク供給口１０１及びフィルタプレート９５ａ，９５ｂを避けるよう千鳥状に配置されている。上述したインク吐出面は、アクチュエータユニット２１の接着領域に対応する流路ユニット９の下面側に位置する。つまり、本実施の形態では、ノズル１０８がマトリクス状に開口するインク吐出面と圧力室１１０がマトリクス状に配列する面とが、流路ユニット９の対向する一対の面を構成しており、この一対の面に挟まれるようにして複数の個別インク流路１３２が流路ユニット９内に形成されている。さらに、各アクチュエータユニット２１の平行対向辺は流路ユニット９の長手方向に沿っており、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は流路ユニット９の幅方向に関して互いにオーバーラップしている。４つのアクチュエータユニット２１はまた、流路ユニット９の幅方向の中心から互いに相反する側に等距離離隔するような相対位置関係を有する。

アクチュエータユニット２１は流路ユニット９の上面におけるリザーバユニット３の下面と離隔しつつ対向する部分に固定されている。上述したように、リザーバユニット３は、突出部８９ａ〜８９ｄによって、流路ユニット９に固定されており、ちょうど突出部８９ａ〜８９ｄの突出高さだけリザーバユニット３と流路ユニット９との間には隙間が生じている。アクチュエータユニット２１は、この隙間内に配置されている。さらに、アクチュエータユニット２１上にはＦＰＣ６が固定されているが、このＦＰＣ６はリザーバユニット３の下面には接触していない。

アクチュエータユニット２１は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなる厚み略１５μｍの３枚の圧電シート１４１、１４２、１４３から構成されている（図１１（ａ）参照）。圧電シート１４１〜１４３は、１つのインク吐出面に対応して形成された多数の圧力室１１０に跨って配置されている。

最上層の圧電シート１４１上における圧力室１１０に対向する位置には、個別電極１３５が形成されている。最上層の圧電シート１４１とその下側の圧電シート１４２との間にはシート全面に形成された略２μｍの厚みの共通電極１３４が介在している。個別電極１３５及び共通電極１３４は共に例えばＡｇ−Ｐｄ系等の金属材料からなる。圧電シート１４２、１４３の間には電極が配置されていない。

個別電極１３５は略１μｍの厚みを有し、図１１（ｂ）に示すように圧力室１１０と相似な略菱形の平面形状を有する。略菱形の個別電極１３５における鋭角部の一方は延出され、その先端には個別電極１３５と電気的に接続された略１６０μｍの径を有する円形のランド１３６が設けられている。ランド１３６は、例えばガラスフリットを含む金からなる。ランド１３６は、図１１（ａ）に示すように、個別電極１３５の延出部上であって、圧電シート１４１〜１４３の厚み方向に関してキャビティプレート１２２における圧力室１１０を画定する壁に対向する位置、即ち圧力室１１０に重ならない位置に形成され、ＦＰＣ６（図１参照）に設けられた接点と電気的に接合されている。

共通電極１３４は図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極１３４は全ての圧力室１１０に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。一方、個別電極１３５は、選択的に電位を制御することができるよう、個別電極１３５（ランド１３６）ごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ６及びランド１３６を介してドライバＩＣ７に接続されている（図１参照）。つまり、アクチュエータユニット２１において、個別電極１３５と圧力室１１０とで挟まれた部分が、個別のアクチュエータとして働き、圧力室１１０の数に対応した複数のアクチュエータが作り込まれている。

ここで、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート１４１はその厚み方向に分極されており、個別電極１３５を共通電極１３４と異なる電位にして圧電シート１４１に対してその分極方向に電界を印加すると、圧電シート１４１における電界印加部分が圧電効果により歪む活性部として働く。即ち、圧電シート１４１はその厚み方向に伸長又は収縮し、圧電横効果により平面方向に収縮又は伸長しようとする。一方、残り２枚の圧電シート１４２，１４３は、個別電極１３５と共通電極１３４とに挟まれた領域をもたない非活性層であって、自発的に変形することができない。

つまりアクチュエータユニット２１は、圧力室１１０から離れた上側１枚の圧電シート１４１を活性部を含む層とし且つ圧力室１１０に近い下側２枚の圧電シート１４２，１４３を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプである。図１１（ａ）に示すように、圧電シート１４１〜１４３は圧力室１１０を区画するキャビティプレート１２２の上面に固定されているため、圧電シート１４１における電界印加部分とその下方の圧電シート１４２，１４３との間で平面方向への歪みに差が生じると、圧電シート１４１〜１４３全体が圧力室１１０側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。これにより圧力室１１０の容積が低下することによって、圧力室１１０内の圧力が上昇し、圧力室１１０からノズル１０８へとインクが押し出され、ノズル１０８からインクが吐出される。その後、個別電極１３５を共通電極１３４と同じ電位に戻すと、圧電シート１４１〜１４３は元の平坦な形状になって、圧力室１１０の容積が元の容積に戻る。これに伴い、マニホールド流路１０５から圧力室１１０へとインクが導入され、再び圧力室１１０内にインクが貯溜される。

以上のような本実施形態によるインクジェットヘッド１によると、キャップ８が、インク供給チューブ４及び排出チューブ５のジョイント部３１，３２に嵌合した部分を外側から覆う。さらに、キャップ８に形成された突起１５２でインク供給チューブ４をジョイント部３１側に押圧しているので、インク供給チューブ４及び排出チューブ５がジョイント部３１，３２に固定される。さらに、キャップ８の引っ掛け部１５５を孔３５，３６近傍の段差面１１ｃに係合させてキャップ８をリザーバユニット３に固定することができる。そのため、単にインク供給チューブ４をジョイント部３１，３２に対して押圧するだけで抜け止めとするものよりもインク供給チューブ４及び排出チューブ５がジョイント部３１，３２から抜けにくくなる。

また、流路構成部材１１に形成された筒状壁３９，４０の端部開口がフィルム４１，４２によって封止されているので、孔３５，３６を介して外部からインクやインクミストが浸入することがない。仮に、筒状壁３９，４０の端部開口を封止していない場合では、端部開口から浸入したインクやインクミストはプレート１２の位置決め孔７５ａ，７５ｂ、プレート１３の位置決め孔８６ａ，８６ｂ、及び、プレート１４の位置決め孔９１ａ，９１ｂを介して流路ユニット９に達するように流れてしまう。位置決め孔９１ａ，９１ｂとちょうど対向する位置には、流路ユニット９の長手方向の両端部に位置するインク供給口１０１をそれぞれ覆うフィルタプレート９５ａが存在するが、これらフィルタプレート９５ａとプレート１４の突出部８９ａ，８９ｄとが隙間なく確実に接着されていないと、位置決め孔９１ａ，９１ｂを介して浸入してきたインクがアクチュエータユニット２１側に流れてしまう。すると、アクチュエータユニット２１の上面に形成された個別電極１３５間が短絡する虞が生じることになる。しかし、本実施形態においては、フィルム４１，４２に筒状壁３９，４０の端部開口が封止されていることで、上述したような個別電極１３５間の短絡を防ぐことが可能になる。

また、キャップ８が２つの突出部１５３を有しており、平面視において、各突出部１５３と軸１５０とを結ぶ仮想直線Ｋ１，Ｋ２間の角度が左右どちらも同じ角度（１８０°）になっている。そのため、キャップ８が周方向に関して均等な引っ掛け力を有することになり、流路構成部材１１にキャップ８をより強固に固定することができる。したがって、インク供給チューブ４及び排出チューブ５がジョイント部３１，３２からより抜けにくくなる。また、突起１５２が環状に形成されていることで、ジョイント部３１，３２からインク供給チューブ４及び排出チューブ５がより抜けにくくなるような保持力が向上する。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述した実施形態においては、引っ掛け部１５５の上面が流路構成部材１１の段差面１１ｃに係合することで、キャップ８が流路構成部材１１に固定されているが、孔３５，３６の内周面に引っ掛け部１５５が配置可能な窪みが形成されていてもよい。また、環状壁３７，３８及び筒状壁３９，４０の端部が同一高さレベルに存在していなくてもよい。また、環状壁３７及び筒状壁３９の端部にテーパ部３７ａ，３９ａが形成されていなくてもよい。また、キャップには、１又は３以上の突出部１５５が形成されていてもよい。なお、３以上の突出部１５５がキャップに形成されている場合、軸と各突出部１５５とを結ぶ仮想直線を軸方向から見たときに、隣接する仮想直線間の角度が同じ方がよい。これにより、各突出部１５５がキャップの周方向にバランス良く配置されることになる。したがって、流路構成部材とキャップとがより一層強固に固定される。また、筒体１５１に切欠き１５４が形成されていなくてもよい。また、筒体１５１には、内周面１５１ａに沿って形成された環状の突起１５２が形成されているが、内周面１５１ａに沿って部分的に途切れた突起であってもよい。また、キャップ８には、内周面１５１ａから少なくとも一以上の島状に独立した突起が形成されておればよい。また、内周面１５１ａにおいて、筒体１５１の軸１５０方向に平行に延びた突起が複数形成されていてもよい。これにより、筒体１５１によるインク供給チューブ４あるいは排出チューブ５のジョイント部３１，３２への高い押圧力を確保しつつ突出部１５３を引っ掛けるための移動が容易となる。

本発明に係るインクジェットヘッドは、アクチュエータユニット２１を有するピエゾ式のインクジェットヘッドであるが、サーマル式のインクジェットヘッドであってもよいし、静電式のインクジェットヘッドであってもよい。また、本発明に係るインクジェットヘッドは、プリンタに限定されず、インクジェット式のファクシミリやコピー機にも適用可能である。

本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの外観斜視図である。 本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの断面図である。 図１に示すリザーバユニットの分解平面図である。 図２に示す流路構成部材を斜め下方から見たときの部分斜視図である。 図２に示す流路構成部材を斜め上方から見たときの部分斜視図である。 図１に示すキャップを示しており、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すVIB−VIB線に沿った断面図であり、（ｃ）は平面図である。 図１に示す流路構成部材のジョイント部にインク供給チューブを固定するときの状況図である。 ヘッド本体の平面図である。 図８の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図９に示すX−X線に沿った部分断面図である。 （ａ）はアクチュエータユニットの拡大断面図であり、（ｂ）は図１１（ａ）においてアクチュエータユニットの表面に配置された個別電極を示す平面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
２ ヘッド本体
４ インク供給チューブ
８ キャップ
１１ 流路構成部材
１１ａ 表面（一表面）
１１ｂ 裏面
３１ ジョイント部（筒状部）
３５ 孔（穴）
３７ 環状壁
３９ 筒状壁
４１ フィルム
１５０ 軸
１５１ 筒体
１５１ｂ 端面
１５２ 突起
１５３ 突出部
１５４ 切欠き
１５５ 引っ掛け部

Claims (7)

1. 可撓性を有するインク供給チューブと、
   前記インク供給チューブに外周面を覆われて嵌合されるように一表面から突出して形成された筒状部を有する流路構成部材と、
   前記インク供給チューブの前記筒状部に嵌合した部分を覆うキャップとを含んでおり、
   前記流路構成部材には、前記一表面に穴が形成されており、
   前記キャップが、
   前記インク供給チューブが挿通可能な内径を有する筒体と、
   前記インク供給チューブの前記筒状部に嵌合した部分における内径位置と外径位置との間に先端が位置するように前記筒体の内周面から内側に向かって突出した突起と、
   前記筒体の端部から前記穴に向かって突出した突出部とを有しており、
   前記突出部には、前記突出部が前記穴に挿入されたときに前記穴の周縁に係合する引っ掛け部が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記穴が前記一表面から裏面まで貫通しており、
   前記流路構成部材が、前記筒状部から供給されたインクを流通させるインク流路を有しており、
   前記インク流路の一部が、前記裏面の前記筒状部と対向する領域を取り囲んで前記裏面から突出した環状壁と、前記環状壁の端部開口を封止するフィルムと、前記裏面とによって囲まれて構成されており、
   前記フィルムが、前記裏面から前記穴を取り囲んで突出した筒状壁の端部開口を封止してい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. 前記環状壁及び前記筒状壁の先端が、同じ高さレベルに配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記流路構成部材が樹脂からなり、
   前記環状壁及び前記筒状壁の先端が先細り形状を有していることを特徴とする請求項２又は３に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記筒体には、複数の前記突出部が形成されており、
   各突出部と前記筒体の軸とをそれぞれ繋ぐ直線を前記筒体の軸方向から見たときに、隣接する前記直線間がなす角度がそれぞれ同じであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記筒体には、前記突出部の側面を前記筒体の端面を越えて前記軸方向に延在させる２つの切欠きが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記突起が前記筒体の内周面に沿って環状に形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。

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