JP2008221678A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化のために記録ヘッドの背を低くした場合でも、樹脂成形により液体流路を支障なく製造できるヘッドケースを備えた液体噴射装置を提供する。
【解決手段】ヘッドケースに形成される液体流路は、液体供給口の位置からノズル形成面に向かって延びる細長の第１の金型と、第１の金型の先端が突き当てられる突起状の第２の金型とを用いた樹脂成形で形成される。第１の金型の先端部に、基幹部に対してインク流路下端部の肉厚を確保する方向に偏心した、先細りのテーパ部が形成されている。第１の金型が基幹部に対して偏心した先細りテーパ部を持つことにより、液体流路の上端部及び下端部の位置が規定されている場合においても、テーパ部の偏心量を調整することにより、適切な壁肉厚を確保した設計が可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ノズル開口から液滴を噴射する液体噴射装置に関する。従来の液体噴射装置の代表例としては、画像記録用のインクジェット式記録ヘッドを備えたインクジェット式記録装置がある。その他の液体噴射装置としては、例えば液晶ディスプレー等のカラーフィルタ製造に用いられる色材噴射ヘッドを備えた装置、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材（導電ペースト）噴射ヘッドを備えた装置、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッドを備えた装置、精密ピペットとしての試料噴射ヘッドを備えた装置等が挙げられる。

液体噴射装置の代表例であるインクジェット式記録装置は、印刷時の騒音が比較的小さく、しかも小さなドットを高い密度で形成できるため、昨今においてはカラー印刷を含めた多くの印刷に使用されている。

このようなインクジェット式記録装置は、一般に、キャリッジに搭載されて記録紙等の記録媒体の幅方向（ヘッド走査方向）に往復移動するインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）と、記録媒体をヘッド走査方向と直交する方向（媒体送り方向）に移動させる送り手段と、を備えている。

このインクジェット式記録装置においては、印刷データに対応して記録ヘッドより記録媒体に対してインク滴（液滴）を吐出させることで印刷が行われる。そして、キャリッジに搭載される記録ヘッドを、例えばブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各色のインクの吐出が可能なものとすることにより、ブラックインクによるテキスト印刷ばかりでなく、各インクの吐出割合を変えることにより、フルカラー印刷を可能としている。

図５は、記録ヘッドの上部にインクカートリッジを装着する状態を示した断面図である。記録ヘッド５０を構成するヘッドケース５１の下側面には、記録ヘッド５０のノズル形成面５２ａを含むノズルプレート５２が取り付けられている。このノズルプレート５２には複数のノズル開口５３が形成されている。記録ヘッド５０の内部には、各ノズル開口５３に対応して各圧力室（図示せず）が設けられており、各圧力室に対応して圧電振動子を含むアクチュエータ５４が設けられている。

そして、ヘッドケース５１の内部には、各圧力室に供給されるインクを輸送するための４本のインク流路５５が形成されている。ヘッドケース５１の上面には、各インク流路５５の上流端に連通するようにして各インク供給口５６が立設されている。各インク供給口５６とインク流路５５の上流端との間には各フィルタ部材５７が介装されている。

図５中の最も左側のインク供給口５６にはブラックインクカートリッジ５８が装着され、他の３本のインク供給口５６にはカラーインクカートリッジ５９が装着される。カラーインクカートリッジ５９には、イエロー、シアン、マゼンタの各インクが個別に収納されており、３本のインク供給口５６が各色に対応している。

ヘッドケース５１は樹脂成形によって製造され、インク流路５５は、図６に示したように細長丸棒状の第１の金型６０と、この第１の金型６０の先端が突き当てられる突起状の第２の金型６１とを使用して形成される。第１の金型６０の先端には位置合わせ用の凸部６２が形成されており、第２の金型６１には凸部６２が嵌合される凹部６３が形成されている。

ところで、インクジェット式記録装置における近年の多色化傾向のために、キャリッジに搭載されるインクカートリッジのインクの種類が増加している。そして、図５から分かるように、装着されるカートリッジの数だけインク供給口が必要になり、インク供給口の数だけインク流路が必要となる。

このようにインク流路の数が増えると、ヘッドケースの左右端部に近い側に形成されたインク流路は、その流路長が長くなると共に、ノズル形成面に対する角度が小さくなる（即ち、より水平に近くなる）。このため、図６に示した細長丸棒状の第１の金型６０の全長が長くなり、ヘッドケースの樹脂成形において第１の金型６０を第２の金型６１に突き当てる際に、第１の金型６０がその自重によって下方に撓んでしまい、第１の金型６０の先端の凸部６２が第２の金型６１の凹部６３に位置決めできない場合がある。このように第１の金型６０と第２の金型６１とが不整合の状態で型締めを行うとそれらが破損する危険がある。

また、前記の如くインク流路のノズル形成面に対する角度が小さくなると、インク流路下端部の壁肉厚が小さくなり、剛性が保てなくなる恐れがある。

また、前記の如く第１の金型と第２の金型とを突き合わせてインク流路を形成する場合、両金型の突当て部にバリが発生することがあり、第１の金型の先端に付着したバリが離型時にインク流路を傷つけてしまうという問題もある。

前記の問題を回避するため、特許文献１では、第１の金型の先端に先細りテーパ部を備え、第１の金型の剛性を保ちながら、液体流路における液体の流速を確保する技術が開示されている。

特開２００４−１２２３９８号公報

ところで、近年は特に、家庭用途のインクジェット式記録装置において、本体サイズの小型化が望まれており、記録ヘッドにおいては、特に背の高さを抑えることが重要となる。

ところが、記録ヘッドの背を低く抑えるためには、インク流路のノズル形成面に対する角度を、これまで以上に小さくする必要があるため、特許文献１に係る技術では、インク流路下端部の壁肉厚が小さくなり、十分な剛性を保てなくなる恐れがある。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、記録ヘッドの背を低くした場合でも、樹脂成形により液体流路を支障なく製造できるヘッドケースを備えた液体噴射装置を提供することにある。

本発明による液体噴射装置は、液体が噴射されるノズル開口が形成されたノズル形成面を有する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、前記液体噴射ヘッドは、前記ノズル開口から噴射される液体を前記液体噴射ヘッドの内部に供給するための複数の液体供給口と、前記複数の液体供給口が装着されたヘッドケースと、前記複数の液体供給口を介して供給された液体を前記ノズル形成面の方向に導くために前記複数の液体供給口の各々に対応させて前記ヘッドケースの内部に形成された複数の液体流路と、を備え、前記ヘッドケースは樹脂成形によって製造され、前記複数の液体流路のうちの少なくとも一つは、前記液体供給口の装着位置に隣接する位置から前記ノズル形成面に向かって延びる細長の部分を含む第１の金型と、前記第１の金型の先端が突き当てられる突起状の部分を含む第２の金型とを用いた樹脂成形で形成され、前記第１の金型の先端部には、前記第１の金型の基幹部に対して偏心した先細りのテーパ部が形成されており、前記第１の金型の前記テーパ部によって、前記液体流路の下流端部に形成されたテーパ部によって前記流体流路内で前記液体の所望の流速を確保することが可能となり、前記第１の金型の基幹部は、前記液体流路が傾斜している場合であっても前記第１の金型が撓んで前記第２の金型との突き合わせが不能とならないように十分な径を有していることを特徴とする。

また、前記第１の金型の前記テーパ部は、ヘッドケースの液体流路下端部の肉厚を確保する方向に偏心していることを特徴とする。

このように、第１の金型が基幹部に対して偏心した先細りテーパ部を持つことにより、液体流路の上端部及び下端部の位置が規定されている場合においても、テーパ部の偏心量を調整することにより、適切な壁肉厚を確保した設計が可能となる。

また、本発明の液体噴射装置においては、前記第１の金型のテーパ部の先端に、ストレート小径部を設けてもよい。

こうすると、液体流路の下流部側において、構造上どうしても壁肉厚が薄くなってしまう箇所が生じる場合にも、壁肉厚が薄くなる箇所より上流側にテーパ部及びストレート小径部を設けることで、十分な壁肉厚を確保した設計が可能となる。

また、本発明の液体噴射装置においては、前記第１の金型の前記テーパ部は、前記ノズル形成面側のみがテーパとなった、片テーパ形状となっていてもよい。

こうすると、液体流路は下端部の壁肉厚を最大限に確保する方向に偏心するため、ヘッドケースの剛性を高めることが可能となる。

また、本発明の液体噴射装置においては、前記複数の液体流路のすべてが、全周がテーパとなったテーパ部を持つ第１の金型と、第２の金型によって形成されてもよい。

このように第１の金型の先端部の全周がテーパになっていると、離型時に樹脂の成型収縮によって金型に負荷がかかって第１の金型が撓んだ場合、または第１の金型と第２の金型との突き合わせ部にバリが発生した場合でも、第１の金型に付着したバリによって、離型時にインク流路が傷つけられるのを防ぐことができる。

以下、本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置について図面を参照して説明する。

本実施形態によるインクジェット式記録装置は、複数のノズル開口のそれぞれに連通する各圧力室に対応して設けられた各圧力発生素子により、各圧力室内のインクに圧力変動を生じさせて各ノズル開口からインク滴（液滴）を吐出させるインクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）を備えている。圧力発生素子としては、例えば圧電振動子を用いることができる。

図１は、本実施形態によるインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図である。図１中符号１はキャリッジであり、このキャリッジ１はキャリッジモータ２により駆動されるタイミングベルト３を介して、ガイド部材４に案内されてプラテン５の軸方向に往復移動されるように構成されている。プラテン５は、記録紙６（記録媒体の一種）をその裏面から支持して記録ヘッド１２に対する記録紙６の位置を規定する。

キャリッジ１、キャリッジモータ２、タイミングベルト３、及びガイド部材４は、インクジェット式記録ヘッド（液体噴射ヘッド）１２をキャリッジ１と共にヘッド走査方向に走査させるキャリッジ機構を構成している。

記録ヘッド１２は、キャリッジ１の記録紙６に対向する側に搭載されている。また、キャリッジ１には、記録ヘッド１２にインクを供給するインクカートリッジ７が着脱可能に装着されている。インクカートリッジ７には合計６色のインクが収容されている。

インクジェット式記録装置の非印刷領域であるホームポジション（図１中、右側）にはキャップ部材１３が配置されており、このキャップ部材１３はキャリッジ１に搭載された記録ヘッド１２がホームポジションに移動した時に、記録ヘッド１２のノズル形成面に押し当てられてノズル形成面との間に密閉空間を形成するように構成されている。そして、キャップ部材１３の下方には、キャップ部材１３により形成された密閉空間に負圧を与えるための吸引ポンプ１０が配置されている。

キャップ部材１３の印刷領域側の近傍には、ゴムなどの弾性板（弾性ブレード）から成るワイピング部材１１が記録ヘッド１２の移動軌跡に対して例えば水平方向に進退できるように配置されていて、キャリッジ１がキャップ部材１３側から印刷領域側に移動するに際して、必要に応じて記録ヘッド１２のノズル形成面を払拭することができるように構成されている。

本実施形態によるインクジェット式記録装置は、さらに、記録ヘッド１２により印刷（記録）が行われる記録紙６をヘッド走査方向に対して直交する媒体送り方向に間欠的に搬送する媒体送り機構を備えている。

図２は、本実施形態によるインクジェット式記録装置の記録ヘッド（液体噴射ヘッド）１２の断面図であり、図３はＡ部の拡大図である。

図２に示したように記録ヘッド１２はヘッドケース２０を有し、このヘッドケース２０の下側面には、記録ヘッド１２のノズル形成面２１ａを含むノズルプレート２１が取り付けられている。このノズルプレート２１には多数のノズル開口が形成されている。

図３に示したように、ノズルプレート２１にはアクチュエータユニット２５が積層されており、このアクチュエータユニット２５には、各ノズル開口に対応して各圧力室が設けられており、各圧力室に対応して圧電振動子を含むアクチュエータが設けられている。また、ノズルプレート２１の外周縁はカバー２６によって支持されている。

ヘッドケース２０の内部には、各圧力室に供給されるインクを輸送するための６本のインク流路２２が形成されている。ヘッドケース２０の上面には、各インク流路２２の上流端に連通するようにして各インク供給針２３が立設されている。各インク供給針２３とインク流路２２の上流端との間には各フィルタ部材２４が介装されている。

そして、本実施形態においては、６本のインク流路２２のうちの記録ヘッド左右端側の２本は、図３に示したようにその下流側の端部近傍に先細りのテーパ部３２が形成されている。このテーパ部３２によってインク流路２２内の所望の流速が確保される。

図２に示したヘッドケース２０は樹脂成形によって製造される。図４は６本のインク流路２２のうちの記録ヘッド左右端側の２本を樹脂成形により形成する様子を示しており、インク供給針２３の装着位置に隣接する位置からノズル形成面２１ａに向かって直線上に延びる細長丸棒状の部分を含む第１の金型４０と、この第１の金型４０の先端が突き当てられる突起状の部分を含む第２の金型４１とが使用される。第１の金型４０の先端面には位置合わせ用の凸部４４が形成されており、第２の金型４１には凸部４４が嵌合される凹部４５が形成されている。

そして、本実施形態においては、第１の金型４０の先端部に、基幹部４２に対してインク流路下端部２７の肉厚を確保する方向に偏心した、先細りのテーパ部４３が形成されている。インク流路下端部２７の肉厚を最大限に確保するため、テーパ部４３はノズル形成面側のみがテーパとなっている。この第１の金型４０のテーパ部４３によってインク流路２２のテーパ部３２が、第１の金型４０の基幹部４２によってインク流路２２の大径部３１が、それぞれ形成される。

記録ヘッドにおいて、ノズル形成面２１ａに対するインク流路２２の角度が３０度以下で且つ、インク流路２２の長さが２０ｍｍ以上であっても、インク流路２２のテーパ部３２が大径部３１に対して偏心していない場合、インク流路下端部２７の肉厚が薄くなって剛性を保てなくなる恐れがある。一方、本実施形態のように、第１の金型４０が基幹部４２に対して偏心したテーパ部４３を備えた金型を用いて流路形成を行えば、流路下端部２７の肉厚を確保することが可能である。

以上述べたように、本実施形態によるインクジェット式記録装置においては、第１の金型４０の先端部に基幹部４２に対して偏心した先細りのテーパ部４３が形成されていることによって、記録ヘッドの小型化のためにヘッドケース２０の背を低くしなければならない場合においても、肉厚が薄くなりがちなインク流路下端部２７の肉厚を確保し、十分な剛性を保った設計が可能となる。

なお、上記実施形態においては、第１の金型のテーパ部４３の一方にはテーパがない、いわゆる片テーパの状態であるようにしたが、変形例として図７に示すように、全面にテーパを持つ形状にしてもよい。こうすることで、離型時に樹脂の成型収縮によって金型に負荷がかかって第１の金型４０が撓んだ場合、または第１の金型４０と第２の金型４１との突き合わせ部にバリが発生した場合でも、第１の金型４０に付着したバリによって、離型時にインク流路２２が傷つけられるのを防ぐことができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図８は、第２実施形態におけるインク流路の状態を示した図である。
本実施形態においては、インク流路２２の大径部８１に対して偏心したテーパ部の先端８２に、ストレート小径部８３を備えている点が、上記第１実施形態と異なっている。図９に示した第１の金型９０の基幹部９１によってインク流路の大径部８１が、第１の金型９０のテーパ部９２によってインク流路のテーパ部８２が、第１の金型９０のストレート小径部９３によってインク流路のストレート小径部８３が、それぞれ形成される。第１実施形態では、記録ヘッドの小型化に伴ってノズル形成面２１ａに対するインク流路２２の角度が小さくなると、カバー取付部２８付近の肉厚が薄くなる恐れがあった。本実施形態においては、図８に示すように、前記カバー取付部２８より上流側にテーパ部を設け、テーパ部の先端にストレート小径部を備えることで、カバー取付部２８付近の肉厚を確保し、剛性を高めることが可能である。

本実施形態におけるテーパ部は、第１実施形態と同様に、ノズル形成面側のみの片テーパ形状としても、変形例として図１０に示すような全周テーパ形状としてもよい。

なお、以上では、液体噴射ヘッドの一種である記録ヘッド１２を例に挙げて説明したが、本発明は、液体導入針を有する他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド、バイオチップ（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも本発明を適用することができる。

本発明による液体噴射装置の一実施形態としてのインクジェット式記録装置の概略構成を示した斜視図。 本実施形態におけるインクジェット式記録装置の記録ヘッドを拡大して示した断面図。 図２のＡ部を拡大して示した断面図。 図２に示した記録ヘッドのヘッドケースのインク流路を形成する様子を示した説明図。 従来のインクジェット式記録装置の記録ヘッドの上部にインクカートリッジを装着する状態を示した断面図。 従来のインクジェット式記録装置の記録ヘッドのヘッドケースのインク流路を形成する様子を示した説明図。 本実施形態の変形例におけるインク流路の様子を示した説明図。 第２実施形態におけるインクジェット式記録装置の記録ヘッドのヘッドケースのインク流路の状態を示した断面図。 第２実施形態におけるインクジェット式記録装置の記録ヘッドのヘッドケースのインク流路を形成する様子を示した説明図。 第２実施形態の変形例におけるインク流路の様子を示した説明図。

符号の説明

１…キャリッジ、２…キャリッジモータ、３…タイミングベルト、４…タイミングベルト、５…プラテン、６…記録紙、７…インクカートリッジ、１０…吸引ポンプ、１１…ワイピング部材、１２…記録ヘッド、１３…キャップ部材、２０…ヘッドケース、２１…ノズルプレート、２１ａ…ノズル形成面、２２…インク流路、２３…インク供給口、２４…フィルタ部材、２５…アクチュエータユニット、２６…カバー、２７…インク流路下端部、２８…カバー取付部、３１…インク流路の大径部、３２…インク流路のテーパ部、４０…第１の金型、４１…第２の金型、４２…第１の金型の基幹部、４３…第１の金型のテーパ部、４４…第１の金型の凸部、４５…第２の金型の凹部、５０…記録ヘッド、５１…ヘッドケース、５２…ノズルプレート、５２ａ…ノズル形成面、５３…ノズル開口、５４…アクチュエータ、５５…インク流路、５６…インク供給口、５７…フィルタ部材、５８…ブラックインクカートリッジ、５９…カラーインクカートリッジ、６０…従来の第１の金型、６１…従来の第２の金型、６２…従来の第１の金型の凸部、６３…従来の第２の金型の凹部、８１…第２実施形態のインク流路の大径部、８２…第２実施形態のインク流路のテーパ部、８３…第２実施形態のインク流路のストレート小径部、９０…第２実施形態における第１の金型、９１…第２実施形態における第１の金型の基幹部、９２…第２実施形態における第１の金型のテーパ部、９３…第２実施形態における第１の金型のストレート小径部。

Claims (5)

1. 液体が噴射されるノズル開口が形成されたノズル形成面を有する液体噴射ヘッドを備えた液体噴射装置であって、
   前記液体噴射ヘッドは、前記ノズル開口から噴射される液体を前記液体噴射ヘッドの内部に供給するための複数の液体供給口と、前記複数の液体供給針が装着されたヘッドケースと、前記複数の液体供給針を介して供給された液体を前記ノズル形成面の方向に導くために前記複数の液体供給口の各々に対応させて前記ヘッドケースの内部に形成された複数の液体流路と、を備え、
   前記ヘッドケースは樹脂成形によって製造され前記複数の液体流路のうちの少なくとも一つは、前記液体供給口の装着位置に隣接する位置から前記ノズル形成面に向かって延びる細長の部分を含む第１の金型と、前記第１の金型の先端が突き当てられる突起状の部分を含む第２の金型とを用いた樹脂成形で形成され、前記第１の金型の先端部には、前記第１の金型の基幹部に対して偏心した先細りのテーパ部が形成されており、
   前記第１の金型の基幹部は、前記液体流路が傾斜している場合であっても前記第１の金型が撓んで前記第２の金型との突き合わせが不能とならないように十分な径を有していることを特徴とする液体噴射装置。
2. 請求項１に記載の液体噴射装置であって、前記テーパ部は、先端にストレート小径部を備えることを特徴とする液体噴射装置。
3. 請求項１または２に記載の液体噴射装置であって、前記テーパ部は、前記ヘッドケースの前記液体流路下端部の肉厚を確保する方向に偏心していることを特徴とする液体噴射装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、前記第１の金型の前記テーパ部は、前記ノズル形成面側のみがテーパになっていることを特徴とする液体噴射装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の液体噴射装置であって、前記複数の液体流路のすべてが前記第１及び第２の金型によって形成されることを特徴とする液体噴射装置。

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