JP2007185972A - インクジェットヘッドユニットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のフィルタ融着方法ではフィルタ融着時の加熱、押圧によるインク流路の変形、あるいは融着部のインク流路への進入により気泡の停留点が出来る恐れがあった。インク流路中に気泡の停留点があると、気泡排出を行った後でも気泡が留まり、留まった気泡が振動や環境変化等の外乱によりインクジェットヘッド側に移動し、インク吐出不良を引き起こすことがあった。
【解決手段】インクを記録紙に吐出し記録を行うインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを保持すると共にインクを前記インクジェットヘッドに供給するインク流路及びフィルタ設置部を有する基台から成るインクジェットヘッドユニットにおいて、前記フィルタ設置部は、前記インク流路を取囲む融着面、融着突起及び溝により構成され、前記フィルタは融着突起を介して融着面に融着固定される。
【選択図】図８

Description

本発明は、インクジェットヘッドとインクタンクが一体あるいは分離可能に構成されたヘッドユニットの製造方法に関し、特に、インクジェットヘッドへのインク流路中にフィルタを有するインクジェットヘッドユニットの製造方法に関するものである。

従来、特開平８−８０６１６号公報の第１図に開示されているようなインク流路中にフィルタを融着するインクジェットヘッドユニットが知られていた。

特開平８−８０６１６号公報

しかし、従来の方法ではフィルタ融着時の加熱、押圧によるインク流路の変形、あるいは融着部のインク流路への進入により気泡の停留点が出来る恐れがあった。

一般にインクジェットプリンタでは、インクジェットヘッドのノズル側からポンプ吸引を行いヘッドユニット内の気泡を排出する。
しかしインク流路中に気泡の停留点があると、気泡排出を行った後でも気泡が留まり、留まった気泡が振動や環境変化等の外乱によりインクジェットヘッド側に移動し、インク吐出不良を引き起こすので好ましくない。

そこで、本発明の課題は、インク流路の変形あるいは融着部のインク流路への進入によるが気泡停留点の無い気泡排出性が高いインクジェットヘッドユニットの製造方法を提案することにある。

上記の課題を解決するために本発明のインクジェットヘッドユニットの製造方法は、インクを吐出するインクジェットヘッドを保持するための基台であって、インクを前記インクジェットヘッドに供給するインク流路を有する基台と、前記インクジェットヘッドに供給されるインクから異物を除去するためのフィルタと、有するインクジェットヘッドユニットを製造する方法であって、前記基台には、前記インク流路を取囲むように形成され、前記フィルタが固定される融着面と、前記融着面の外側に形成された融着突起と、前記融着突起の外側に形成された溝であって、溶融した前記融着突起の当該溝側への変形を容易にするための溝と、前記溝の外側の内壁から延出するように形成された案内壁とが設けられており、前記フィルタを前記案内壁に沿って前記融着突起の上に載置し、前記融着突起上に載置された前記フィルタに加熱された融着治具を接触させ、当該融着治具の熱を前記フィルタを介して前記融着突起に伝播させて当該融着突起を溶融させ、前記融着治具により前記フィルタを押圧して溶融した前記融着突起の溶融物を前記フィルタの微細孔に入り込ませ、前記融着治具を前記フィルタから離して前記溶融物を固化させることによりフィルタを前記融着面上に固定することを特徴としている。

ここで、溶融前の前記融着突起は略台形形状であり、前記インク流路側の斜面と前記融着面の成す角度は前記溝側の斜面と前記融着面の成す角度よりも小なることが望ましい。

また、溶融前の前記融着突起は略三角形状であり、前記インク流路側の斜面と前記融着面の成す角度は前記溝側の斜面と前記融着面の成す角度よりも小なることが望ましい。

以上説明したように、本発明のヘッドユニットの製造方法では、基台へのフィルタ融着時にインク流路の変形が抑えられ、また融着突起のインク流路への進入も無いので、気泡停留点が無い。従って、留まった気泡によるインク吐出不良の無い信頼性の高いヘッドユニットが得られる。

さらに、基台の融着突起形状を略三角形状とし前記インク流路側の斜面と前記融着面の成す角度は前記溝側の斜面と前記融着面の成す角度よりも小さくすれば、より信頼性の高いヘッドユニットが得られる。

さらにまた、基台の融着突起形状を略台形形状とし前記インク流路側の斜面と前記融着面の成す角度は前記溝側の斜面と前記融着面の成す角度よりも小さくすれば、より信頼性の高いヘッドユニットが得られる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したインクジェットプリンタのインクジェットヘッドユニット（以下、ヘッドユニットとする）の第１実施例を説明する。

図１は、本例のヘッドユニットを搭載可能なインクジェットプリンタの主要部分を示す概略構成図である。インクジェットプリンタ１は、シリアル型のものであり、ガイド軸２に沿って往復移動可能なキャリッジ３にヘッドユニット４が搭載されている。このヘッドユニット４に対しては、定位置に配置したインクタンク５から可撓性のインクチューブ６を介してインクが供給される。本例では、カラーインクおよびブラックインクが、インクタンク５−１および５−２から、２本のインクチューブ６−１および６−２を介して、ヘッドユニット４に供給される。

図２は本例のヘッドユニット４を前側から見た場合の斜視図であり、図３は後側から見た場合の斜視図であり、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した部分を示す横断面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線で切断した部分を示す縦断面図である。また、図６はその分解斜視図である。

これらの図を参照して説明すると、本例のヘッドユニット４は、後側が開口しているユニットカバー１１を備えており、このユニットカバー１１の中にヘッドユニットの各構成部品が収納されている。すなわち、ユニットカバー１１の中には、その前面側から、ヘッドチップ（インクジェットヘッド）１２、ユニット基板１３、左右一対のダンパ装置１４、１５、および中継基板１６がこの順序で積層されている。左右のダンパ装置１４、１５の間には抜け防止板１７が配置されている。また、本例のダンパ装置１４、１５は、ヘッドチップ１２との間にヘッドチップ１２に供給されるインクから異物を除去するためのフィルタ１８、１９を備えている。なお、ユニットカバー１１の前面にはカバーヘッド２０が積層されている。

ダンパ装置１４、１５は左右対称の形状をしており、それぞれ、ユニットカバー１１に取り付けたダンパケース２１、２２と、これらのダンパケース２１、２２に形成したダンパ室用の凹部２３、２４をシールしている可撓性のダンパ膜２５、２６とを備えており、凹部２３およびダンパ膜２５、凹部２４およびダンパ膜２６によって、それぞれダンパ室２７、２８が区画形成されている。

各ダンパ室２７、２８には、各インクチューブ６−１、６−２が接続されており、インクタンク５−１、５−２から各インクが供給される。各ダンパ室２７、３８に供給されたインクは、フィルタ１８、１９を介してヘッドチップ１２に供給される。

なお、ユニットカバー１１、ユニット基板１３、ダンパケース２１、２２、抜け防止板１７およびカバーヘッド１８は例えば樹脂成形品から形成できる。また、本例のダンパ膜２５、２６はゴム膜である。

次に、各部分の構造を説明する。まず、ヘッドチップ１２は扁平な直方体形状をしており、その前面１２ａがインクノズル面であり、ここには各色のインクを吐出する２本のインクノズル列（図示せず）が形成されている。このインクノズル面１２ａがユニットカバー１１の前面開口部１１ａおよびヘッドカバー２０の前面開口部２０ａから露出している。また、ヘッドチップ１２の各側面からは給電用のフレキシブル配線基板３１−１、３１−２が引き出されて、ユニットカバー１１の各側面の内側に沿って後ろ側に引き出され、中継基板１６の前面に接続されている。各フレキシブル配線基板３１−１、３１−２におけるユニット基板１３各側面に対峙している部分にはヘッドチップ駆動用ＩＣ３２−１、３２−２が取り付けられている。

ヘッドチップ１２が取り付けられているユニット基板１３は、ヘッドチップ１２が前面４１ａに接着固定された前板部分４１（チップ取り付け部）と、この前板部分４１の上下から後方に向けて直角に延びる上板部分４２および下板部分４３を備えている。前板部分４１の後面４１ｂと、上板部分４２および下板部分４３の間に、ダンパ１４、１５が組みつけられている。

ここで、前板部分４１の前面４１ａには、ここにヘッドチップ１２を接着固定するための接着剤を充填するための接着剤溝４４が形成されている。前板部分４１の後面４１ｂには、その中央に、上下方向に延びる差込溝４５が形成されており、ここに抜け防止板１７を差込可能である。また、上板部分４２の左右の側面から内側に向けて水平に延びる一定幅のスライド溝４６、４７が形成されている。これらのスライド溝４６、４７に沿って、左右両側からダンパ装置１４、１５をユニット基板１３に組み付けることが可能である。

また、前板部分４１の内部にはヘッドチップ１２に形成されている各２個ずつのインク取り込み口３３、３４に各インクを供給するためのインク供給路４８、４９が形成されており、これらインク供給路４８、４９のダンパ側連通口４８ａ、４９ａが前板部分後面４１ｂに露出している。このダンバ側連通口４８ａ、４９ａには各ダンパ装置１４、１５の各フィルタ１８および１９がそれぞれ、熱融着によって取り付けられている。

次に、図７は一方のダンパ装置１４を取り出して示す断面図である。この図も参照してダンパ装置１４、１５および抜け防止板１７を説明する。各ダンパ装置１４、１５は左右対称の構造となっているので、一方のダンパ装置１４についてのみ説明し、他方のダンバ装置１５における対応する部分には同一の番号を付し、それらの説明は省略するものとする。

ダンパ装置１４は、前述したように、ダンパケース２１と、ここに形成したダンパ室形成用の凹部２３と、この凹部２３をシールしているダンパ膜２５を備えており、凹部２３およびダンパ膜２５によってダンパ室２７が区画形成されている。詳細に説明すると、ダンパケース２１には一定深さの矩形の凹部２３が形成されており、この凹部２３の矩形開口部５１は抜け防止板１７の側に面しており、その矩形枠状の開口縁端面５２はユニット基板１３における前板部分４１の後面４１ｂに垂直である。この開口縁端面５２には、矩形枠状の一定幅の圧入溝５３が形成されている。この圧入溝５３の開口側の部分はテーパ状に広がっている。

これに対してダンパ膜２５は全体として一定厚さのゴム膜であり、その一方の表面には、外周縁部分に沿って矩形枠状の圧入突起５４が形成されている。圧入突起５４の高さ寸法は圧入溝５３の深さ寸法よりも小さいが、その幅寸法は圧入溝５３の幅よりも圧入代分だけ大きくしてある。従って、ダンパ膜２５の圧入突起５４を圧入溝５３に強制的に押し込むと、この圧入突起５４を弾性変形させてダンパケース側の圧入溝５３に圧入固定することができる。圧入固定された状態では、圧入突起５４の側面が圧入溝５３の側面に密着して、密閉状態のダンパ室２７が形成される。

凹部２３におけるヘッドユニット後側の側面における底面側の部位には、インク供給路５５が連通している。このインク供給路５５はダンパケース２１の後端面から後方に水平に突出しているインク供給管５６に連通している。このインク供給管５６には、インクチューブ６−１、６−２のうちの一方の側が接続され、ここを介してダンパ室内にインクが供給される。

また、本例のダンパ１４においては、凹部２３におけるヘッドユニット前側の底面部分には矩形の連通口５７が開いており、この前側には凹部２３よりも小さな容積のインク室５８が形成されている。このインク室５８の前端開口５９がダンパケース２１の前端面から露出しており、この前端開口５９がユニット基板１３の前板部分４１に形成されているダンパ側連通口４８ａに連通している。

すなわち、本例のダンパ室２７は、ヘッドユニット前後方向に延びる扁平な直方体の室であり、その内周面を規定している６つの内側平面のうち、最も広い面積の左右一対の内側端面がダンパ膜２５と凹部底面６３によって規定され、後側の内側側面６４にはインク供給路５５が形成され、前側の内側側面６５および底面６３の前側部分にはヘッドチップ側にインクを供給するインク室５８が連通しており、このインク室５８を介してヘッドチップ１２の側にインクが供給される。また、インク室５８における前端開口５９はダンパ室２７の内側面からヘッドユニット前方に離れており、この前端開口５９に連通してユニット基板１３の側のダンパ側連通口４８ａにフィルタ１８が取り付けられている。

一方、図６に示すように、ダンパケース２１の上面部分には、ユニット基板１３の上板部分４２に形成されているスライド溝４６に対して横方から水平に差込可能なスライド突起６０が形成されている。

次に、抜け防止板１７は、左右一対のダンバ１４、１５の間に配置されており、ほぼダンパ膜２５に形成した矩形枠状の圧入突起５４に対応する大きさの矩形枠部分７１と、この矩形枠部分７１の上端面および下端面に形成された上下に突出した位置決め用突起７２、７３と、矩形枠部分７１の前端から前方に延びる差込部７４を供えている。

この差込部７４は、ユニット基板１３の前板部分４１における後面４１ｂに形成されている差込溝４５に対して後側から垂直に差込可能である。また、上下の位置決め用突起７２、７３も、同じくユニット基板１３の上板部分および下板部分に形成された位置決め溝７５、７６（図においては位置決め溝７５のみを示す。）に後側から差込可能である。

このように構成された本例のヘッドユニット４のダンパ装置１４、１５においては、そのダンパ室２７、２８が扁平な直方体形状とされており、面積の広い一対の内側端面の一方がダンパ膜２５、２６によって規定され、フィルタ１８、１９は、ダンパ室２７、２８に連通した容積の小さなインク室５８の前端開口５９に連通した部分に配置されている。

次に図８は基台１３のフィルタ融着部８０の断面図を示し、図９はフィルタ融着部の上面図を示す。フィルタ融着部８０は左右対称形状となっているので、一方のフィルタ融着部８０についてのみ説明する。インク流路４８の上部にはフィルタ１８を融着するフィルタ融着部８０を構成する。フィルタ融着部８０は前述したように一定の温度により溶融する材料、例えば熱可塑性樹脂等の高分子材料で形成される。フィルタ１８はステンレス等の金属で構成され、メッシュ形状、繊維形状であってインクは通過可能であるが異物の通過は遮断するように形成されている。

フィルタ１８よりヘッドチップ１２側のインク流路４８はヘッドチップ１２側に向かって絞り込まれた形状となっている。フィルタ融着部８０は融着面４１ｃと、融着面４１ｃに垂直に立設するフィルタの位置決め壁４１ｆとを備えている。また、融着面４１ｃには融着突起４１ｄ、溝４１ｅを形成する。融着突起４１ｄ、溝４１ｅはインク流路を取囲むように形成され、融着突起４１ｄの断面形状を台形形状とする。

次に、フィルタの融着固定方法を示す。図１０は融着操作の説明図、図１１はフィルタ融着部８０のフィルタ融着後の断面図を示す。

（１）フィルタ１８の押圧行程
フィルタ１８を基台１３のフィルタ融着部８０に勘合し、融着突起４１ｄ上に載置する。この時、フィルタ融着部８０の位置決め壁４１ｆがフィルタ１８の案内壁となり位置ずれなく融着突起４１ｄ上に載置できる。上部から予め所定温度に加熱された融着治具９０を降下させ、フィルタ１８に接触させる。

（２）フィルタ融着行程
融着治具９０の熱はフィルタ１８を介してフィルタ融着部８０の融着面４１ｃの融着突起４１ｄに伝播される。融着突起４１ｄは加熱されて溶融する。この時、融着治具９０を融着突起４１ｄの高さHの寸法分だけ降下させると、融着治具９０の押圧力により溶融材料がフィルタ１８の微細孔に入り込む。その後、融着治具９０を上昇させると、溶融した材料がフィルタ１８のメッシュと絡み合い冷却されて固化し、フィルタ１８が融着面４１ｃに固定される。

この融着行程中に融着面４１ｃも加熱され、融着治具９０の押圧力により変形する可能性があるが、本実施例では融着突起４１ｄの外側に溝４１ｅを設け融着突起４１ｄがインク流路４８から外側に向かって変形し易くしている。これによりインク流路４８の変形を小さくすることができ、また溶融した融着突起４１ｄがインク流路４８に進入して気泡の停留点を作ることがない。

（その他の実施の形態）
図１２は本発明による第２実施例を示し、第１実施例と同じ部分については同一の符号を付け説明は省略する。この実施例では、融着突起４１ｄの断面形状を非対称な台形形状とし、インク流路４８側の斜面４１ｄ−１と融着面４１ｃのなす角度θ1を、溝４１ｅ側の斜面４１ｄ−2と融着面４１ｃのなす角度θ２よりも小さくしている。これによりインク流路４８の変形をさらに小さくすることができ、また溶融した融着突起４１ｄがインク流路４８に進入して気泡の停留点を作ることがない。

（その他の実施の形態）
図１３は本発明による第３実施例を示し、第１の実施例と同じ部分については同一の符号を付け説明は省略する。この実施例では、融着突起４１ｄの断面形状を非対称な三角形状とし、インク流路４８側の斜面４１ｄ−１と融着面４１ｃのなす角度θ1を、溝４１ｅ側の斜面４１ｄ−2と融着面４１ｃのなす角度θ２よりも小さくしている。これによりインク流路４８の変形をさらに小さくすることができ、また溶融した融着突起４１ｄがインク流路４８に進入して気泡の停留点を作ることがない。

本発明の第１実施例を適用したシリアル型のインクジェットプリンタの主要部分を示す概略構成図である。 第１実施例のヘッドユニットを前側から見た場合の斜視図である。 第１実施例のヘッドユニットを後側から見た場合の斜視図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線で切断した部分を示す横断面図である。 図４のＶ−Ｖ線で切断した部分を示す縦断面図である。 第１実施例のヘッドユニットの分解斜視図である。 第１実施例のヘッドユニットに組み込まれているダンパを示す断面図である。 第１実施例のフィルタ融着部を示す断面図である。 第１実施例のフィルタ融着部を示す上面図である。 第１実施例のフィルタ融着操作の説明図である。 第１実施例のフィルタ融着後の断面図である。 本発明による第２実施例を説明する為の断面図である。 本発明による第３実施例を説明する為の断面図である。

符号の説明

１…インクジェットプリンタ、２…ガイド軸、３…キャリッジ、４…ヘッドユニット、５…インクタンク、６…インクチューブ、１１…ユニットカバー、１１ａ…前面開口部、１２…ヘッドチップ、１２ａ…インクノズル面、１３…基台、１４，１５…ダンパ装置、１６…中継基板、１７…抜け防止板、１８，１９…フィルタ、２０…ヘッドカバー、２１，２２…ダンパケース、２３，２４…凹部、２５，２６…ダンパ膜、２７，２８…ダンパ室、３３，３４…インク取り入れ口、４１…前板部分（チップ取り付け部）、４１ａ…前面、４１ｂ…後面、４５…差込溝、５１…凹部の開口部、５５…インク供給路、５８…インク室、６３…ダンパ室の広い面積の内側端面（凹部底面）、６４，６５…ダンパ室の小面積の内側側面、５９…連通口、７１…気泡、８０…フィルタ融着部、９０…融着治具。

Claims (3)

1. インクを吐出するインクジェットヘッドを保持するための基台であって、インクを前記インクジェットヘッドに供給するインク流路を有する基台と、
   前記インクジェットヘッドに供給されるインクから異物を除去するためのフィルタと、を有するインクジェットヘッドユニットを製造する方法であって、
   前記基台には、
   前記インク流路を取囲むように形成され、前記フィルタが固定される融着面と、
   前記融着面の外側に形成された融着突起と、
   前記融着突起の外側に形成された溝であって、溶融した前記融着突起の当該溝側への変形を容易にするための溝と、
   前記溝の外側の内壁から延出するように形成された案内壁とが設けられており、
   前記フィルタを前記案内壁に沿って前記融着突起の上に載置し、
   前記融着突起上に載置された前記フィルタに加熱された融着治具を接触させ、当該融着治具の熱を前記フィルタを介して前記融着突起に伝播させて当該融着突起を溶融させ、
   前記融着治具により前記フィルタを押圧して溶融した前記融着突起の溶融物を前記フィルタの微細孔に入り込ませ、
   前記融着治具を前記フィルタから離して前記溶融物を固化させることによりフィルタを前記融着面上に固定することを特徴とするインクジェットヘッドユニットの製造方法。
2. 請求項１において、
   溶融前の前記融着突起は略台形形状であり、前記インク流路側の斜面と前記融着面の成す角度は前記溝側の斜面と前記融着面の成す角度よりも小なることを特徴とするインクジェットヘッドユニットの製造方法。
3. 請求項１において、
   溶融前の前記融着突起は略三角形状であり、前記インク流路側の斜面と前記融着面の成す角度は前記溝側の斜面と前記融着面の成す角度よりも小なることを特徴とするインクジェットヘッドユニットの製造方法。

Images