JP2007270959A - 樹脂部材と金属部材との接続構造、及び、これを含むインクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】環境温度の変化が生じた場合でも部材間の固定を維持する。
【解決手段】段付きネジ９１を用いて樹脂製のフィルター部７０と金属製のインク分配部８０とを接続する。段付きネジ９１は、頭部９１ａ、円柱部９１ｂ、及び雄ネジ部９１ｃを有する。フィルター部７０には段付きネジ９１の頭部９１ａが配置される凹部７０ａ及び円柱部９１ｂが挿入される貫通孔７０ｄが形成されている。インク分配部８０には段付きネジ９１の雄ネジ部９１ｃと螺合する雌ネジ穴８５ａ，８５ｂが形成されている。凹部７０ａの底面における頭部９１ａと対向する領域に、頭部９１ａに当接する凸部７０ｂと頭部９１ａから離隔した離隔部７０ｃが設けられている。ネジ締めの際、凸部７０ｂが押圧力によって変形し、フィルター部７０とインク分配部８０とが互いに強固に固定される。
【選択図】図５

Description

本発明は、樹脂部材と金属部材との接続構造、及び、これを含むインクジェットヘッドに関する。

樹脂部材と金属部材とを段付きネジを用いて接続する技術が知られている（特許文献１参照）。段付きネジは、頭部、頭部に接続された大径部、及び、大径部の先端から延出し、大径部より径が小さく且つネジ切りされた小径部を有する。大径部はネジ切りされておらず、樹脂部材の厚みと略同じ長さを有する。上記文献では、金属部材に段付きネジの小径部と螺合する雌ネジ穴が形成されており、樹脂部材に段付きネジの大径部と係合する貫通孔が形成されている。そして段付きネジの頭部と樹脂部材との間にゴム製の下敷きを介在させてネジ締めを行うことにより、下敷きによって樹脂部材にかかる応力が緩和され、樹脂部材にクラックが発生するのを防止することができる。

上記のような接続構造は様々な装置に適用され得る。例えばインクジェットヘッドにおいてインクタンクからノズルに至るまでのインク流路が形成されたユニットを樹脂部材と金属部材との積層構造とする場合、上記接続構造を適用することができる。このような場合、両部材の接続部分にインクが流れる連通口が存在することになるため、インクが漏れないように両部材を確実に固定する必要がある。

特開２００３−９０３０８号公報、図３

しかしながら、上記文献の技術によると、下敷きを介して締め付けを行うことで樹脂部材への応力集中を緩和することはできるものの、製品出荷時の環境温度の変化等によって部材間に熱膨張差が生じると、例えば樹脂部材における段付きネジが係合された部分の厚みが減少するなどして緩みが生じ、両部材が互いに固定されなくなる。インクジェットヘッドに接続構造においてこのような問題が生じると、接続部分からインクが漏れ、ノズルへのインク供給を円滑に行うのが困難となる。

本発明の目的は、環境温度の変化が生じた場合でも部材間の固定を維持することが可能な樹脂部材と金属部材との接続構造及びインクジェットヘッドを提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係るインクジェットヘッドは、インクを吐出するインク吐出口が形成されたインク吐出面及びインク吐出面とは反対方向を向いた第１内側面を有していると共に、第１内側面を形成する部分が金属からなる第１流路部材と、第１流路部材の第１内側面と接触する第２内側面及び第２内側面とは反対方向を向いた外側面を有していると共に、第１流路部材に供給されるインクが流出する流出口が第２内側面に形成された樹脂製の第２流路部材と、第１流路部材と第２流路部材とを互いに固定するネジとを備えており、第２流路部材には、第２内側面と外側面とを接続する貫通孔が形成されており、第１流路部材の第１内側面には、貫通孔より径の小さな雌ネジ穴、及び、流出口から流出したインクが流入する流入口が形成されており、ネジが、貫通孔よりも径の大きい頭部、頭部に接続され且つ貫通孔に挿入可能な径を有する円柱部、及び、円柱部の先端から円柱部の軸方向に延び且つ貫通孔より径の小さな雄ネジ部を有する段付きネジであって、第１流路部材と第２流路部材とは、段付きネジの円柱部が貫通孔に挿入されつつ雄ネジ部が雌ネジ穴と螺合することによって互いに固定されており、第２流路部材が、外側面における貫通孔の周囲にあって上記軸方向に関して段付きネジの頭部と対向する環状の第１対向領域内に、頭部に当接する凸部及び頭部から上記軸方向に離隔した離隔部を有し、円柱部の軸方向に関する長さが、雄ネジ部が雌ネジ穴と螺合する前の状態で、凸部の先端から第２内側面まで上記軸方向に延びる線分よりも短く、雄ネジ部が雌ネジ穴と螺合した状態で、上記線分の長さと同じであることを特徴とする。

上記構成によると、段付きネジを締め付ける過程において、第２流路部材の凸部が段付きネジの頭部で押圧され変形する。そして段付きネジの円柱部の先端が第１流路部材の第１内側面に接触し圧接する状態となると、段付きネジの締め付けが終了する。このとき、変形後の凸部から段付きネジの頭部に対して締め付け方向とは逆方向の力が作用し、さらにその力に対する反作用が段付きネジの頭部から凸部に加わる。このような力の作用反作用によって、段付きネジは第１及び第２流路部材に対して確実に固定され、締め付け終了時の状態を維持することができる。つまり、第１流路部材と第２流路部材とは互いにずれることなく強固に固定され、この状態を維持することができる。このような構成では、環境温度の変化が生じた場合でも、段付きネジの固定状態に影響が及ぶことはなく、部材間の固定を維持することが可能である。

さらに、第１流路部材と第２流路部材との固定が環境温度の変化によっても強固に維持されることにより、第１流路部材と第２流路部材との接続部分からインクが漏れるという問題が軽減され、インク吐出口へのインク供給を円滑に行うことができる。

凸部が第２流路部材に一体的に形成されていることが好ましい。この場合、凸部として別部材を設ける場合に比べて部品点数を抑えることができる。

第１内側面における流入口を取り囲む位置及び第２内側面における流出口を取り囲む位置のいずれかに、弾性変形状態で配置された弾性環状部材をさらに備えていることが好ましい。この場合、弾性環状部材によって流入口からのインク漏れを効果的に防止することができる。

上記弾性環状部材の一部が、第２内側面内にあって上記軸方向に関して段付きネジの頭部と対向する第２対向領域に配置されていることが好ましい。この場合、段付きネジの締め付けに伴って弾性環状部材にも力が加わるため、シール性が向上し、流入口からのインク漏れをより効果的に防止することができる。

第１流路部材と第２流路部材とを互いに固定する２つの段付きネジを備えており、上記弾性環状部材の一部が、第２内側面内にあって上記軸方向に関して一方の段付きネジの頭部と対向する第２対向領域に配置されており、上記弾性環状部材の別の一部が、第２内側面内にあって上記軸方向に関して他方の段付きネジの頭部と対向する第３対向領域に配置されていることが好ましい。この場合、２つの段付きネジによって弾性環状部材に力が加えられるので、シール性がより向上し、流入口からのインク漏れをさらに効果的に防止することができる。

平面視において、上記２つの段付きネジの中心が流入口の中心軸に関して対称に配置されていることが好ましい。この場合、２つの段付きネジによって流入口近傍がより強固に固定されると共に上記弾性環状部材が対称に加圧されるので、シール性がさらに向上し、流入口からのインク漏れをさらに効果的に防止することができる。

本発明に係る樹脂部材と金属部材との接続構造は、樹脂部材と金属部材とのネジを用いた接続構造において、金属部材が、樹脂部材と接触する第１内側面を有し、樹脂部材が、金属部材の第１内側面と接触する第２内側面及び第２内側面とは反対方向を向いた外側面を有し、樹脂部材には、第２内側面と外側面とを接続する貫通孔が形成されており、金属部材の第１内側面には、貫通孔より径の小さな雌ネジ穴が形成されており、ネジが、貫通孔よりも径の大きい頭部、頭部に接続され且つ貫通孔に挿入可能な径を有する円柱部、及び、円柱部の先端から円柱部の軸方向に延び且つ貫通孔より径の小さな雄ネジ部を有する段付きネジであって、樹脂部材と金属部材とは、段付きネジの円柱部が貫通孔に挿入されつつ雄ネジ部が雌ネジ穴と螺合することによって互いに固定されており、樹脂部材が、外側面における貫通孔の周囲にあって上記軸方向に関して段付きネジの頭部と対向する環状の対向領域内に、頭部に当接する凸部及び頭部から上記軸方向に離隔した離隔部を有し、円柱部の軸方向に関する長さが、雄ネジ部が雌ネジ穴と螺合する前の状態で、凸部の先端から第２内側面まで上記軸方向に延びる線分よりも短く、雄ネジ部が雌ネジ穴と螺合した状態で、上記線分の長さと同じであることを特徴とする。

上記構成によると、段付きネジを締め付ける過程において段付きネジの頭部で樹脂部材の凸部を押圧して変形させる。そして段付きネジの円柱部の先端が金属部材の第１内側面に接触し圧接する状態となると、段付きネジの締め付けが終了する。このとき、変形後の凸部から段付きネジの頭部に対して締め付け方向とは逆方向の力が作用し、さらにその力に対する反作用が段付きネジの頭部から凸部に加わる。このような力の作用反作用によって、段付きネジは樹脂部材及び金属部材に対して確実に固定され、締め付け終了時の状態を維持することができる。つまり、樹脂部材と金属部材とは互いにずれることなく強固に固定され、この状態を維持することができる。このような構成では、環境温度の変化が生じた場合でも、ネジの緩みが抑制され、部材間の固定を維持することが可能である。

凸部が樹脂部材に一体的に形成されていることが好ましい。この場合、凸部として別部材を設ける場合に比べて部品点数を抑えることができる。

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に示す本実施形態のインクジェットヘッド１は、主走査方向に沿って細長な形状であり、下側から順に、ヘッド本体６０及びリザーバユニット９０を有する。ヘッド本体６０は、下面にインク吐出面３０ａ（図１０参照）を有する流路ユニット４、及び、流路ユニット４の上面に貼り付けられた４つのアクチュエータユニット２１（図８参照）を含む。リザーバユニット９０は、上側から順に、樹脂製のフィルター部７０及び金属製のインク分配部８０を含む。フィルター部７０とインク分配部８０とは段付きネジ９１によって互いに固定されており、この接続構造については後に詳細に説明する。

フィルター部７０は、樹脂で一体成形により作製されたものであって、その上面７０ｆ（図２参照）の長手方向一端に筒状突起７１を有する。筒状突起７１の内部には導入口７１ａが形成されており、筒状突起７１にチューブ、バルブ等が取り付けられ、インクタンク等のインク供給源からのインクが導入口７１ａからフィルター部７０内に導入される。

フィルター部７０内には、図２に示すように、導入口７１ａから流出口７２に至るインク流路が形成されている。導入口７１ａから導入されたインクは先ず第１の穴７４に流入する。第１の穴７４は平面視において図３（ｂ）に示すダンパー膜７４ａと同形状であり、第１の穴７４の下側はダンパー膜７４ａにより塞がれている。ダンパー膜７４ａは、導入口７１ａからインクが導入されることにより生じる振動を吸収する役割を担っている。第１の穴７４に流入したインクは、フィルター７５ａを通って第２の穴７５に流れ込み、さらに上側にダンパー膜７６ａが形成された空間７６を通った後下降し、フィルター部７０の下面７０ｅに開口するよう形成された流出口７２からインク分配部８０へと流出される。

ここで、フィルター部７０とインク分配部８０との段付きネジ９１を用いた接続構造について説明する。

図３（ａ）に示すように、フィルター部７０の上面７０ｆにおいて副走査方向（図１参照）に関して流出口７２の両側に、凹部７０ａが形成されている。各凹部７０ａの底面には、フィルター部７０の下面７０ｅと上面７０ｆとを接続するようにフィルター部７０の厚み方向に貫通した貫通孔７０ｄが形成されている（図５（ａ），（ｂ）参照）。凹部７０ａ及び貫通孔７０ｄは、図４に示すように平面視において２つの段付きネジ９１の中心が流出口７２及び後述の流入口８４の中心軸に関して対称に配置されるように、形成されている。本実施形態では、流出口７２がフィルター部７０の下面７０ｅの中央に形成されており、当該流出口７２に対して副走査方向に関して対称に２つの貫通孔７０ｄが形成されている。またフィルター部７０の上面７０ｆには、流出口７２及び２つの貫通孔７０ｄによって形成される列を挟むようにして副走査方向に互いに平行に延びる一対のリブが形成されている。

なお、図４は、図３（ａ）における一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図であり、段付きネジ９１によって樹脂製のフィルター部７０と金属製のインク分配部８０とを接続する過程を示すものである。図５（ａ）は段付きネジ９１による締め付けが終了する前の状態を示し、図５（ｂ）は段付きネジ９１による締め付けが終了してフィルター部７０及び金属製のインク分配部８０の両者が互いに固定された状態を示す。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

段付きネジ９１は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、貫通孔７０ｄよりも径の大きい頭部９１ａ、頭部９１ａに接続され且つ貫通孔７０ｄに挿入可能なよう貫通孔７０ｄの径より若干小さな径を有する円柱部９１ｂ、及び、円柱部９１ｂの先端から円柱部９１ｂの軸方向に延び且つ貫通孔７０ｄより径の小さな雄ネジ部９１ｃを有する。円柱部９１ｂの側面及び貫通孔９０ｄの内面は共にネジ切りされておらず、雄ねじ部９１ｃの側面及び後述するインク分配部８０の第１及び第２の雌ネジ穴８５ａ，８５ｂの内面は共に螺合可能にネジ切りされている。

図５（ａ）に示すように、凹部７０ａの底面には上方に突出した凸部７０ｂが形成されている。凸部７０ｂは、段付きネジ９１の頭部９１ａにおける円柱部９１ｂとの接続部分近傍に当接するよう、貫通孔７０ｄの周縁に沿って環状に形成されている。また、凹部７０ａの底面において段付きネジ９１の円柱部９１ｂの軸方向（図５（ａ）の紙面に沿った上下方向）に関して頭部９１ａと対向する環状の領域内に、頭部９１ａに当接する凸部７０ｂ、及び、頭部９１ａから上記軸方向に離隔した離隔部７０ｃが設けられている。

段付きネジ９１を用いてフィルター部７０とインク分配部８０とを接続する際、先ず図５（ａ）に示すように各段付きネジ９１の円柱部９１ｂを貫通孔７０ｄに挿入しつつ雄ネジ部９１ｃをインク分配部８０の第１及び第２の雌ネジ穴８５ａ，８５ｂに螺合させる。この段階では、凸部７０ｂが後述のように押圧によって変形しておらず、凸部７０ｂの先端からフィルター部７０の下面７０ｅに円柱部９１ｂの軸方向に延びる線分Ｔ１は円柱部９１ｂの軸方向に関する長さＬより長い。また、雄ネジ部９１ｃは雌ネジ穴８５ａ，８５ｂと完全には螺合しておらず、且つ、円柱部９１ｂにおける雄ネジ部９１ｃが接続された先端と後述のアッパープレート８１の上面８１ａとの間に若干の隙間が形成されている。

図５（ａ）の状態からさらに、頭部９１ａ上面に形成された溝９１ｄにドライバ等の器具を係合しつつネジ締めを行うことにより、図５（ｂ）に示すように、頭部９１ａからの押圧力によって凸部７０ｂが変形しながら、段付きネジ９１がネジ込まれていく。そして、雄ネジ部９１ｃが雌ネジ穴８５ａ，８５ｂと完全に螺合し、且つ、円柱部９１ｂの先端とアッパープレート８１の上面８１ａとの間の隙間がなくなって当該先端及び上面８１ａが接触し互いに圧接する状態となると、段付きネジ９１の締め付けが終了する。このとき、変形後の凸部７０ｂの先端からフィルター部７０の下面７０ｅに円柱部９１ｂの軸方向に延びる線分Ｔ２は円柱部９１ｂの軸方向に関する長さＬと同じである。

また、図２、図４、及び図６に示すように、フィルター部７０の下面７０ｅにおける流出口７２を取り囲むように形成された凹部７７ａ内には、弾性材料からなるＯリング７７が配置されている。流出口７２はインク分配部８０のアッパープレート８１の上面に形成された流入口８４と連通するように形成されており、流出口７２と流入口８４との接続部はＯリング７７によって水密に取り囲まれている。Ｏリング７７は、図６に示すように、凹部７７ａの底面を画定する壁とアッパープレート８１の上面８１ａとに挟まれることにより弾性変形した状態にあり、弾性復帰した状態即ち原形での径は凹部７７ａの深さよりも大きい。

図４に示すように、各段付きネジ９１は平面視においてＯリング７７に対して対称的に且つ頭部９１ａがＯリング７７の一部と重なるように配置されている。上述のように、フィルター部７０の上面７０ｆに、流出口７２及び２つの貫通孔７０ｄによって形成される列を挟むようにして副走査方向に互いに平行に延びる一対のリブが形成されていることによって、段付きネジ９１が取り付けられる部分近傍の剛性が高められている。そのため、段付きネジ９１による締め付け力がＯリング７７に対して均等に加わる。

インク分配部８０は、図７に示すように、いずれも金属製のアッパープレート８１、リザーバプレート８２、及びアンダープレート８３を有し、これら３枚の金属プレート８１，８２，８３を積層し且つ互いに接着固定することにより形成されている。プレート８１〜８３はいずれも主走査方向（図１参照）に細長な略矩形状の平面を有すると共に、同じ幅を有している。アッパープレート８１は他の２枚のプレート８２，８３より若干長く図１に示すように長手方向両端が突出しているが、これはアッパープレート３１においてヘッド１をホルダ（図示せず）に固定するためである。

アッパープレート８１の中央には、流出口７２から流出したインクが流入する流入口８４が形成されている。副走査方向（図１参照）に関して流入口８４の両側には第１の雌ネジ穴８５ａが対称に形成されている。第１の雌ネジ穴８５ａの径は上述した貫通孔７０ｄより小さい（図５（ａ），（ｂ）参照）。流入口８４及び第１の雌ネジ穴８５ａは共にアッパープレート８１の厚み方向に貫通している。

図７は、インク分配部８０を形成する３枚のプレート８１〜８３の平面図を示す。図７の上段にはアッパープレート８１の上面８１ａ、即ちアッパープレート８１におけるフィルター部７０の下面７０ｅと接触する面が示されており、中段にはアッパープレート８１の下面に接着されるリザーバプレート８２の上面が示されており、下段には流路ユニット４の上面に接着されるアンダープレート８３の下面が示されている。つまり、３枚のプレート８１〜８３のうちアンダープレート８３のみ下面が示されている。

リザーバプレート８２には、流入口８４から流入したインクをアンダープレート８３に形成された各孔８８へと分配するように、主インク室８６及び主インク室８６から分岐した分岐流路８７に対応する穴が厚み方向に貫通するように形成されている。主インク室８６は流入口８４に対向する部分を中心としてリザーバプレート８２の長手方向（主走査方向）の両側に延び、分岐流路８７は主インク室８６の両端からそれぞれ５つずつ分岐している。これら主インク室８６及び分岐流路８７は、全体としてリザーバプレート８２の中心に関して略点対称に形成されている。流入口８４からのインクは主インク室８６の中央に流入し、そこから左右に流れて各分岐流路８７に流れ込む。

リザーバプレート８２においてアッパープレート８１の第１の雌ネジ穴８５ａに対応する位置にはそれぞれ、第１の雌ネジ穴８５ａと同様の第２の雌ネジ穴８５ｂが形成されている。２つの雌ネジ穴８５ｂは、主インク室８６の中央を挟むようにして主インク室８６の両側に配置されている。第２の雌ネジ穴８５ｂもまたリザーバプレート８２の厚み方向に貫通している。

アンダープレート８３には、略円形の孔８８が計１０個貫通するように形成されている。各孔８８は分岐流路８７の各先端に対応している。また、各孔８８は流路ユニット４の各開口３ａ（図８参照）に対応するものであり、リザーバプレート８２の主インク室８６から各分岐流路８７に流れ込んだインクは、各分岐流路８７の先端から孔８８に流入し、開口３ａを介して流路ユニット４に供給される。

アンダープレート８３の下面は、ハーフエッチング等によって、図７においてハッチングされた部分のみが下方に突出するように形成されている。アンダープレート８３は図７においてハッチングされた部分のみが流路ユニット４の上面に固定される。この流路ユニット４との固定面は孔８８の形成領域でもあり、当該孔８８の形成領域が、アンダープレート８３の長手方向（主走査方向）に沿って千鳥状に、アンダープレート８３の短手方向（副走査方向）の両縁近傍に配置されている。また、ハッチングされていない部分は、流路ユニット４の上面との間に空間を形成している。そして流路ユニット４の上面における当該空間に対応する部分にアクチュエータユニット２１が貼り付けられる（図２及び図８参照）。

次に、ヘッド本体６０について説明する。

流路ユニット４は、図１に示すように、主走査方向に細長な略直方体形状を有し、その平面視における大きさ及び形状はアッパープレート８１を除くリザーバユニット９０の各部材と略同じである。

図８は、ヘッド本体６０の平面図であり、流路ユニット４の上面、即ち流路ユニット４におけるリザーバユニット９０と接着される面が示されている。図９は、図８における一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。なお、図９では図面を分かりやすくするために、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１０、アパーチャ１２、及びノズル８の開口（即ちインク吐出口）を実線で描いている。

流路ユニット４の上面には、図８に示すように、アクチュエータユニット２１を避けるように、主走査方向に沿って２列に、各列５個、計１０個の開口３ａが形成されている。流路ユニット４内には各開口３ａに連通するマニホールド流路５が形成されており、各マニホールド流路５は主走査方向に延在する複数の副マニホールド流路５ａに分岐している。マニホールド流路５は、図９に示すように、アクチュエータユニット２１の斜辺に沿うように延在している。２つのアクチュエータユニット２１に挟まれた領域において、１つのマニホールド流路５が隣接するアクチュエータユニット２１によって共有されており、マニホールド流路５の両側から各アクチュエータユニット２１の方向へと副マニホールド流路５ａが分岐している。図８に示すように、１つのアクチュエータユニット２１と対向する部分には４つの副マニホールド流路５ａが配設されている。リザーバユニット９０に貯留されているインクは、各開口３ａを介して、マニホールド流路５、副マニホールド流路５ａへと供給される。

流路ユニット４の下面であるインク吐出面３０ａにおける、各アクチュエータユニット２１の接着領域に対応する領域には、微小径を有する多数のノズル８がマトリクス状に配列されている（図９及び図１０参照）。流路ユニット４の上面におけるアクチュエータユニット２１の接着領域には、各ノズル８に対応する圧力室１０がマトリクス状に配列されている。圧力室１０の平面形状は略菱形である。本実施形態では、圧力室１０は流路ユニット４の長手方向に沿って等間隔に配置されて列をなし、１つのアクチュエータユニット２１の接着領域において計１６列となる圧力室１０の列が互いに平行に配列されている。ノズル８も圧力室１０と同様に配置されており、全体として６００ｄｐiの解像度で画像形成が可能となっている。

各副マニホールド流路５ａには、その出口からアパーチャ１２及び圧力室１０を介してノズル８に至る個別インク流路７（図１０参照）が多数接続されている。個別インク流路７は、各ノズル８に対して形成されている。

４つのアクチュエータユニット２１は、それぞれ台形の平面形状を有し、流路ユニット４の上面に、上底及び下底が主走査方向に沿うように千鳥状に配列されている。各アクチュエータユニット２１は、エポキシ系の熱硬化性接着剤を介して流路ユニット４に接着されており、図７の下段に描かれたアンダープレート８３の凹部（ハッチングされていない部分）の底面と間隙をなしつつ対向するよう配設されている。隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士は副走査方向に関してオーバーラップしている。

アクチュエータユニット２１の上面には、圧力室１０より一回り小さい個別電極３５がそれぞれ各圧力室１０に対応する位置に形成されている（図９参照）。各アクチュエータユニット２１にはフレキシブルプリント配線基板（図示せず）が接続されており、当該フレキシブルプリント配線基板を介して伝達された駆動信号に基づいて、各個別電極３５とアクチュエータユニット２１の領域全体に形成された共通電極（図示せず）との間の電位が制御される。このような制御によってアクチュエータユニット２１における個別電極３５が形成された部分を選択的に変形させることで、対応する圧力室１０内のインクに吐出エネルギーが付与され、当該圧力室１０内のインクがノズル８から吐出される。

図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、インクを吐出するための単位素子の断面構造を示すものである。

流路ユニット４は、図１０に示すように、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６，２７，２８、カバープレート２９、及びノズルプレート３０の計９枚のＳＵＳ４３０等からなる金属プレートを積層し且つ互いに接着固定することにより形成されている。

キャビティプレート２２には、圧力室１０に対応する略菱形の孔が多数形成されている。ベースプレート２３には、各圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔及び各圧力室１０からノズル８への連絡孔が形成されている。アパーチャプレート２４には、アパーチャ１２に対応する孔と各圧力室１０からノズル８への連絡孔とが形成されている。サプライプレート２５には、各アパーチャ１２と副マニホールド流路５ａとの連絡孔及び各圧力室１０からノズル８への連絡孔が形成されている。マニホールドプレート２６，２７，２８には、副マニホールド流路５ａと、各圧力室１０からノズル８への連絡孔とが形成されている。カバープレート２９には、各圧力室１０からノズル８への連絡孔が形成されている。ノズルプレート３０には多数のノズル８が形成されている。

プレート２２〜３０は、図１０に示す個別インク流路７が形成されるよう、互いに位置合わせして積層されている。個別インク流路７は、副マニホールド流路５ａから上方へ向かい、アパーチャ１２にて水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル８へと向かう。

図１０から明らかなように、プレート２２〜３０の積層方向において圧力室１０とアパーチャ１２とは異なるレベルに設けられている。これにより、図９に示すように、１つの圧力室１０に連通するアパーチャ１２を、当該圧力室１０に隣接する別の圧力室１０と平面視で重なるよう配置することが可能となっている。結果、圧力室１０同士を高密度に配置することができ、インクジェットヘッド１の小型化と高解像度印刷とを実現することができる。

以上に述べたように、本実施形態のインクジェットヘッド１によると、段付きネジ９１を締め付ける過程において、段付きネジ９１の頭部９１ａでリザーバユニット９０におけるフィルター部７０の凸部７０ｂを押圧し、図５（ｂ）に示すように変形させる。そして円柱部９１ｂの先端とアッパープレート８１の上面８１ａとの間の隙間がなくなって当該先端及び上面８１ａが接触し互いに圧接する状態となったとき、段付きネジ９１の締め付けが終了する。このとき、変形後の凸部７０ｂから段付きネジ９１の頭部９１ａに対して締め付け方向とは逆方向、即ち上向きの力が作用し、さらにその力に対する反作用が段付きネジ９１の頭部９１ａから凸部７０ｂに加わる。このような力の作用反作用によって、段付きネジ９１がフィルター部７０及びインク分配部８０に対して確実に固定され、締め付け終了時の状態を維持することができる。つまり、フィルター部７０とインク分配部８０とが互いにずれることなく強固に固定され、この状態を維持することができる。このような構成では、環境温度の変化が生じた場合でも、段付きネジ９１の固定状態に影響が及ぶことはなく、フィルター部７０−インク分配部８０間の固定を維持することが可能である。

さらに、フィルター部７０−インク分配部８０間の固定状態は両部材の熱膨張に影響されるが、段付きネジ９１の固定状態は、フィルター部７０−インク分配部８０間の固定状態によって左右されず、常に維持される。そのため、フィルター部７０とインク分配部８０との接続部分からインクが漏れるという問題が軽減され、ノズル８へのインク供給を円滑に行うことができる。

凸部７０ｂがフィルター部７０に一体的に形成されているので、例えば凸部７０ｂとして別部材を設ける場合に比べ、部品点数を抑えることができる。

インク分配部８０のアッパープレート８１の上面８１ａにおける流入口８４を取り囲む位置であって、フィルター部７０の下面７０ｅにおける流出口７２を取り囲む位置に、Ｏリング７７（図２及び図４参照）を弾性変形状態で配置したことにより、流入口８４からのインク漏れを効果的に防止することができる。詳細には、フィルター部７０の下面７０ｅとアッパープレート８１の上面８１ａとの間に若干の隙間がある場合でも、Ｏリング７７のシール効果によって、流出口７２及び流入口８４を通過するインクが当該隙間を通じて漏れ出すのが防止される。

図４に示すように、Ｏリング７７の一部が、段付きネジ９１の円柱部９１ｂの軸方向（図４の紙面に垂直な方向）に関して頭部９１ａと対向する領域に配置されている。この場合、段付きネジ９１の締め付けに伴ってＯリング７７にも力が直接的に加わるため、シール性が向上し、流入口８４からのインク漏れをより効果的に防止することができる。

フィルター部７０とインク分配部８０とを互いに固定するために２つの段付きネジ９１が設けられており、Ｏリング７７の一部が、段付きネジ９１の円柱部９１ｂの軸方向（図４の紙面に垂直な方向）に関して一方の段付きネジ９１の頭部９１ａと対向する領域に配置されており、Ｏリング７７の別の一部が、上記軸方向に関して他方の段付きネジ９１の頭部９１ａと対向する領域に配置されている。この場合、２つの段付きネジ９１によってＯリング７７に力が加えられるので、シール性がより向上し、流入口８４からのインク漏れをさらに効果的に防止することができる。

しかも、平面視において２つの段付きネジ９１の中心が流入口８４の中心軸に関して対称に配置されている。これにより、２つの段付きネジ９１によって流入口８４近傍がより強固に固定されると共にＯリング７７が対称に加圧されるので、シール性がさらに向上し、流入口８４からのインク漏れをさらに効果的に防止することができる。

さらに本実施形態は、段付きネジ９１の代わりに頭部及び雄ネジ部を有し円柱部を有さないネジ（「一般ネジ」と称す）を用いた場合に比べ、以下のような効果を有する。例えば図５（ａ）に示す貫通孔７０ｄを第１及び第２の雌ネジ穴８５ａ，８５ｂと同一径とし且つネジ切りを設け、貫通孔７０ｄと第１及び第２の雌ネジ穴８５ａ，８５ｂとに一般ネジの雄ネジ部を挿入し、頭部で凸部７０ｂを押圧して変形させ、締め付けを行う。このように締め付けが行われた後、部材間に熱膨張差が生じたり振動が生じたりすると、一般ネジは、雄ネジ部が円柱部を介することなく頭部に直接接続されているため、熱膨張差や振動による影響が雄ネジ部の螺合部におよんでネジが容易に緩み、頭部が凸部７０ｂから離隔してしまう。頭部が凸部７０ｂから離隔すると、ネジによる締め付けが緩み、フィルター部７０−インク分配部８０間の固定が維持されなくなり、両部材の接続部分からインクが漏れるという問題が生じる。これに対し、本実施形態のように段付きネジ９１を用いた場合、たとえ部材間に熱膨張差が生じたり振動が生じたりしても、雄ネジ部９１ｃが円柱部９１ｂを介して頭部９１ａに接続されているので、熱膨張差や振動による影響が雄ネジ部９１ｃに直接及ぶことがなく、ネジの緩みが抑制され、上記のような問題が軽減される。

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設計変更が可能なものである。

例えば、上述の実施形態では凸部７０ｂがフィルター部７０に一体的に形成されているが、これに限定されず、押圧力により変形可能な材料から形成した別部材としての凸部を設けてよい。

凸部７０ｂは、貫通孔７０ｄの周縁に沿って環状に形成されることに限定されない。例えば、多角形の輪郭に沿った形状の凸部を設けてよく、また、複数の凸部を離散的に形成しもてよい。

上述の実施形態では、Ｏリング７７の一部が段付きネジ９１の円柱部９１ｂの軸方向（図４の紙面に垂直な方向）に関して頭部９１ａと対向する領域に配置されているが、これに限定されない。さらに、Ｏリング７７を省略してもよい。

上述の実施形態では２つの段付きネジ９１を用いているが、１つのみでもよいし、３以上の段付きネジ９１を用いてもよい。また、２つの段付きネジ９１は、中心が流入口８４の中心軸に関して対称になるよう配置されなくてよい。

段付きネジ９１を取り付ける位置は流出口７２近傍に限定されない。

上述の実施形態では、フィルター部７０の下面７０ｅに形成された凹部７７ａ内にＯリング７７を設けているが、図１１（ａ）に示すように、インク分配部８０のアッパープレート８１の上面８１ａにおける流入口８４を取り囲む位置に凹部を形成して当該凹部内にＯリング７７を設けてよい。また、図１１（ｂ）に示すように、フィルター部７０の下面７０ｅ及びアッパープレート８１の上面８１ａの両方に互いに対向するように凹部を形成し、当該凹部内にＯリング７７を設けてもよい。いずれの場合においても、Ｏリング７７によってフィルター部７０の流出口７２とインク分配部８０の流入口８４との水密状態が維持される。

インク分配部８０に含まれる３枚のプレート８１〜８３のうち最上層のプレート８１が金属製であれば、他のプレート８１，８２は金属以外の材料からなってよい。つまり、インク分配部８０における樹脂製のフィルター部７０と接触する面が金属からなる限り、本発明の接続構造を適用することができる。

リザーバユニット９０内のインク流路の構成は、フィルター部７０におけるインク分配部８０と接触する面にインク分配部８０に供給されるインクが流出する流出口が形成され、且つ、インク分配部８０におけるフィルター部７０と接触する面に上記流出口から流出したインクが流入する流入口が形成される限りは、上述した実施形態のものに限定されず様々に変更可能である。

上述の実施形態では、アッパープレート８１及びリザーバプレート８２にそれぞれ段付きネジ９１の雄ネジ部９１ｃと螺合する第１及び第２の雌ネジ穴８５ａ，８５ｂを形成しているが、これに限定されない。例えば、アッパープレート８１にのみ雌ネジ穴を形成してもよいし、アンダープレート８３にも雌ネジ穴を形成してもよい。

アクチュエータユニット２１は圧電式に限定されず、サーマル式等、様々な駆動方式のものを採用してよい。

本発明はインクジェットヘッドに限定されず、インクジェットヘッド以外の様々な装置における樹脂部材と金属部材との接続構造に適用可能である。

本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 （ａ）は図１のインクジェットヘッドに含まれるリザーバユニットのフィルター部の上面図である。（ｂ）はフィルター部の下面図である。 図３（ａ）における一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 図１のインクジェットヘッドに含まれるリザーバユニットのインク分配部を形成する各プレートを示す平面図である。 図１のインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体を示す平面図である。 図８における一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。 図９のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 Ｏリングの配置の変形例を示す部分断面図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット（第１流路部材）
２１ アクチュエータユニット
３０ａ インク吐出面
６０ ヘッド本体
７０ フィルター部（第２流路部材；樹脂部材）
７０ｂ 凸部
７０ｃ 離隔部
７０ｄ 貫通孔
７０ｅ フィルター部の下面（第２内側面）
７０ｆ フィルター部の上面（外側面）
７２ 流出口
７７ Ｏリング（弾性環状部材）
８０ インク分配部（第１流路部材；金属部材）
８１ａ アッパープレートの上面（第１内側面）
８４ 流入口
８５ａ，８５ｂ 雌ネジ穴
９１ 段付きネジ
９１ａ 頭部
９１ｂ 円柱部
９１ｃ 雄ネジ部

Claims (8)

1. インクを吐出するインク吐出口が形成されたインク吐出面及び前記インク吐出面とは反対方向を向いた第１内側面を有していると共に、前記第１内側面を形成する部分が金属からなる第１流路部材と、
   前記第１流路部材の前記第１内側面と接触する第２内側面及び前記第２内側面とは反対方向を向いた外側面を有していると共に、前記第１流路部材に供給されるインクが流出する流出口が前記第２内側面に形成された樹脂製の第２流路部材と、
   前記第１流路部材と前記第２流路部材とを互いに固定するネジとを備えており、
   前記第２流路部材には、前記第２内側面と前記外側面とを接続する貫通孔が形成されており、
   前記第１流路部材の前記第１内側面には、前記貫通孔より径の小さな雌ネジ穴、及び、前記流出口から流出したインクが流入する流入口が形成されており、
   前記ネジが、前記貫通孔よりも径の大きい頭部、前記頭部に接続され且つ前記貫通孔に挿入可能な径を有する円柱部、及び、前記円柱部の先端から前記円柱部の軸方向に延び且つ前記貫通孔より径の小さな雄ネジ部を有する段付きネジであって、
   前記第１流路部材と前記第２流路部材とは、前記段付きネジの前記円柱部が前記貫通孔に挿入されつつ前記雄ネジ部が前記雌ネジ穴と螺合することによって互いに固定されており、
   前記第２流路部材が、前記外側面における前記貫通孔の周囲にあって前記軸方向に関して前記段付きネジの前記頭部と対向する環状の第１対向領域内に、前記頭部に当接する凸部及び前記頭部から前記軸方向に離隔した離隔部を有し、
   前記円柱部の前記軸方向に関する長さが、前記雄ネジ部が前記雌ネジ穴と螺合する前の状態で、前記凸部の先端から前記第２内側面まで前記軸方向に延びる線分より短く、前記雄ネジ部が前記雌ネジ穴と螺合した状態で、前記線分と同じ長さであることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記凸部が前記第２流路部材に一体的に形成され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. 前記第１内側面における前記流入口を取り囲む位置及び前記第２内側面における前記流出口を取り囲む位置のいずれかに、弾性変形状態で配置された弾性環状部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記弾性環状部材の一部が、前記第２内側面内にあって前記軸方向に関して前記段付きネジの前記頭部と対向する第２対向領域に配置されてい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。
5. 前記第１流路部材と前記第２流路部材とを互いに固定する２つの前記段付きネジを備えており、
   前記弾性環状部材の一部が、前記第２内側面内にあって前記軸方向に関して一方の前記段付きネジの前記頭部と対向する前記第２対向領域に配置されており、前記弾性環状部材の別の一部が、前記第２内側面内にあって前記軸方向に関して他方の前記段付きネジの前記頭部と対向する第３対向領域に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
6. 平面視において、２つの前記段付きネジの中心が前記流入口の中心軸に関して対称に配置されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
7. 樹脂部材と金属部材とのネジを用いた接続構造において、
   前記金属部材が、前記樹脂部材と接触する第１内側面を有し、
   前記樹脂部材が、前記金属部材の前記第１内側面と接触する第２内側面及び前記第２内側面とは反対方向を向いた外側面を有し、
   前記樹脂部材には、前記第２内側面と前記外側面とを接続する貫通孔が形成されており、
   前記金属部材の前記第１内側面には、前記貫通孔より径の小さな雌ネジ穴が形成されており、
   前記ネジが、前記貫通孔よりも径の大きい頭部、前記頭部に接続され且つ前記貫通孔に挿入可能な径を有する円柱部、及び、前記円柱部の先端から前記円柱部の軸方向に延び且つ前記貫通孔より径の小さな雄ネジ部を有する段付きネジであって、
   前記樹脂部材と前記金属部材とは、前記段付きネジの前記円柱部が前記貫通孔に挿入されつつ前記雄ネジ部が前記雌ネジ穴と螺合することによって互いに固定されており、
   前記樹脂部材が、前記外側面における前記貫通孔の周囲にあって前記軸方向に関して前記段付きネジの前記頭部と対向する環状の対向領域内に、前記頭部に当接する凸部及び前記頭部から前記軸方向に離隔した離隔部を有し、
   前記円柱部の前記軸方向に関する長さが、前記雄ネジ部が前記雌ネジ穴と螺合する前の状態で、前記凸部の先端から前記第２内側面まで前記軸方向に延びる線分より短く、前記雄ネジ部が前記雌ネジ穴と螺合した状態で、前記線分と同じ長さであることを特徴とする樹脂部材と金属部材との接続構造。
8. 前記凸部が前記樹脂部材に一体的に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の接続構造。

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