JP2008246891A - Liquid ejection head unit - Google Patents
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Description
本発明は、液滴を噴射する複数のヘッド本体を具備する液体噴射ヘッドユニットに関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットに関する。 The present invention relates to a liquid ejecting head unit that includes a plurality of head bodies that eject droplets, and more particularly, to an ink jet recording head unit that ejects ink as a liquid.
液体噴射ヘッドユニットとしては、例えば、液滴としてインク滴を噴射する複数のインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニット(以下、単にヘッドユニットという)が挙げられる。このヘッドユニットとしては、例えば、インクが充填されたインクカートリッジ等が保持されるカートリッジケース本体に、複数の記録ヘッド本体が接合されたものがある。このようなヘッドユニットにおいては、ノズルが開口する面が同一平面となるように揃えた状態で、各ヘッド本体を接合部材に接合する必要がある。このため、カートリッジケース本体に各記録ヘッド本体を接合する際に、例えば、各記録ヘッドヘッド本体のノズルが開口する面(インク吐出面)とは反対側の面を押圧部材によって押圧することで、各記録ヘッド本体のインク吐出面を揃えるようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Examples of the liquid ejecting head unit include an ink jet recording head unit (hereinafter simply referred to as a head unit) including a plurality of ink jet recording heads that eject ink droplets as droplets. As this head unit, for example, there is a head unit in which a plurality of recording head bodies are joined to a cartridge case body in which an ink cartridge filled with ink is held. In such a head unit, it is necessary to join each head body to the joining member in a state where the surfaces where the nozzles are opened are aligned so as to be on the same plane. For this reason, when joining each recording head main body to the cartridge case main body, for example, by pressing the surface opposite to the surface (ink ejection surface) where the nozzles of each recording head head main body are opened by a pressing member, The ink discharge surfaces of the recording head bodies are aligned (for example, see Patent Document 1).
ここで、複数の記録ヘッド本体(ヘッド本体)とインクカートリッジ(貯留手段)とを繋ぐ流路は、複数のヘッド本体が接合されるカートリッジケース本体(接合部材)を含む複数の部材に形成されていることがある。このような構成では、これら複数の部材間に弾性材料等からなるシール部材が介装されており、各部材間における流路の接続部分からのインクの漏れがこのシール部材によって防止されている。 Here, the flow paths connecting the plurality of recording head bodies (head bodies) and the ink cartridges (storage means) are formed in a plurality of members including a cartridge case body (joining member) to which the plurality of head bodies are joined. There may be. In such a configuration, a sealing member made of an elastic material or the like is interposed between the plurality of members, and ink leakage from the connection portion of the flow path between the members is prevented by the sealing member.
しかしながら、このようにシール部材が介装されていても、各流路の接続部分からのインクの漏れを完全に防止することは難しい。そして、漏れ出したインクが、接合部材に設けられる上述した押圧部材が挿入される挿入孔からヘッド本体にまで達してしまう虞がある。ヘッド本体には、インク滴を吐出するための圧力を圧力発生室内のインクに付与する圧力発生手段が設けられているため、漏れ出したインクがヘッド本体に達してしまうと、インクが圧力発生手段に繋がる配線等に付着して電気的不具合を引き起こす虞がある。 However, even if the sealing member is interposed in this way, it is difficult to completely prevent ink leakage from the connection portion of each flow path. Then, the leaked ink may reach the head body from the insertion hole into which the above-described pressing member provided on the joining member is inserted. Since the head main body is provided with pressure generating means for applying a pressure for ejecting ink droplets to the ink in the pressure generating chamber, if the leaked ink reaches the head main body, the ink is pressure generated. There is a risk of causing an electrical failure by adhering to the wiring connected to.
なお、このような問題は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、勿論、インク以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドユニットにおいても、同様に存在する。 Such a problem exists not only in an ink jet recording head unit that ejects ink droplets, but also in other liquid ejecting head units that eject droplets other than ink.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流路からの液体の漏れに伴うヘッド本体の電気的不具合を防止した液体噴射ヘッドユニットを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a liquid ejecting head unit that prevents an electrical failure of a head main body due to leakage of liquid from a flow path.
上記課題を解決する本発明は、圧力発生室内の液体に圧力発生手段によって圧力を付与してノズルから液滴を噴射する複数のヘッド本体と、前記圧力発生室と液体が貯留されている貯留手段とを繋ぐ液体流路の一部を構成する連通路を有すると共にこれら複数のヘッド本体が接合される接合部材と、該接合部材に固定され前記連通路と共に前記液体流路を構成する供給路を有する流路部材と、前記接合部材と前記流路部材との間に介装され前記連通路と前記供給路との接続部分を密封するシール部材とを具備し、前記接合部材には、前記ヘッド本体を当該接合部材に接合する際に前記ヘッド本体の前記接合部材側の面に当接される押圧部材が挿入される挿入孔が設けられていると共に、前記シール部材には、前記挿入孔の開口周縁に当接する当接部を有し当該挿入孔を密封する突起部が各挿入孔に対応して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる本発明では、シール部材の突起部によって挿入孔を確実且つ容易に密封することができる。したがって、挿入孔内に液体が侵入して電気的不良が発生するのを確実に防止することができる。
The present invention that solves the above-described problems includes a plurality of head bodies that apply pressure to the liquid in the pressure generation chamber by the pressure generation unit and eject droplets from the nozzle, and the storage unit in which the pressure generation chamber and the liquid are stored A connecting member that forms a part of the liquid flow path that connects the plurality of head main bodies, and a supply path that is fixed to the bonding member and forms the liquid flow path together with the connecting path. And a sealing member that is interposed between the joining member and the flow path member and seals a connecting portion between the communication path and the supply path. An insertion hole into which a pressing member that comes into contact with the surface of the head body on the side of the joining member when the main body is joined to the joining member is provided, and the seal member has an insertion hole. Abuts the periphery of the opening A liquid ejecting head unit, wherein a protruding portion for sealing the insertion hole has a contact portion is provided in correspondence with the insertion holes.
In the present invention, the insertion hole can be reliably and easily sealed by the protrusion of the seal member. Therefore, it is possible to reliably prevent the liquid from entering the insertion hole and causing an electrical failure.
ここで、前記突起部の先端部が、前記挿入孔の内径よりも直径の大きい球面で構成されて前記当接部となっていることが好ましい。これにより、挿入孔の開口周縁に突起部の当接部がより確実に当接し、挿入孔がさらに良好に密封される。 Here, it is preferable that a tip end portion of the protrusion portion is formed of a spherical surface having a diameter larger than the inner diameter of the insertion hole and serves as the contact portion. Thereby, the contact part of a projection part contact | abuts more reliably to the opening periphery of an insertion hole, and an insertion hole is sealed more favorably.
また、前記挿入孔の前記流路部材側の開口部には、当該挿入孔の本体部よりも内径の大きい大径部を有する場合、前記本体部の開口周縁に前記突起部の当接部が当接し且つ前記突起部が前記大径部に係合する係合部を有するようにしてもよい。突起部をこのような形状としても、挿入孔をより確実に密封することができる。 In addition, when the opening on the flow path member side of the insertion hole has a large diameter portion having an inner diameter larger than that of the main body portion of the insertion hole, a contact portion of the projection portion is formed on the opening periphery of the main body portion. You may make it have an engaging part which contact | abuts and the said projection part engages with the said large diameter part. Even if the protruding portion has such a shape, the insertion hole can be more reliably sealed.
また、前記突起部は、前記当接部よりも先端側が前記挿入孔内に挿入される挿入部となっており、この挿入部の少なくとも一部が当該挿入孔の内径と略同一の直径で形成されているようにしてもよい。突起部をこのような形状としても、挿入孔をより確実に密封することができる。 Further, the protruding portion is an insertion portion that is inserted into the insertion hole at the tip side from the contact portion, and at least a part of the insertion portion is formed with a diameter substantially the same as the inner diameter of the insertion hole. You may be made to do. Even if the protruding portion has such a shape, the insertion hole can be more reliably sealed.
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係るヘッドユニットを示す分解斜視図であり、図2は、図1に示すヘッドユニットの断面図である。また、図3は、ヘッド本体の分解斜視図であり、図4は、ヘッド本体の断面図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a head unit according to
本実施形態に係るヘッドユニット1は、図1及び図2に示すように、複数のヘッド本体100と、これら複数の記録ヘッド本体100が接合される接合部材であるホルダ200と、このホルダ200のヘッド本体100とは反対側の面に固定される流路部材であるカートリッジケース300とを有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
まずは、記録ヘッド本体100について詳細に説明する。図3及び図4に示すように、記録ヘッド本体100を構成する流路形成基板101は、例えばシリコン単結晶基板からなり、その一方面には二酸化シリコンからなる弾性膜102が形成されている。この流路形成基板101には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の圧力発生室103が並設されている。例えば、本実施形態では、幅方向に並設された圧力発生室103の列が2列、流路形成基板101に形成されている。各圧力発生室103の列の外側には、後述するリザーバ形成基板に設けられるリザーバ部と連通し、各圧力発生室103の共通のインク室となるリザーバを構成する連通部104が形成されている。また、連通部104は、インク供給路105を介して各圧力発生室103の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
First, the recording head
この流路形成基板101の開口面側には、圧力発生室103に連通するノズル106が穿設されたノズルプレート107が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
A
一方、流路形成基板101の開口面とは反対側の弾性膜102上には、例えば、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子108が形成されている。このような圧電素子108が形成された流路形成基板101上には、リザーバ部109を有するリザーバ形成基板110が接合されている。リザーバ部109は、本実施形態では、リザーバ形成基板110を厚さ方向に貫通して圧力発生室103の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板101の連通部104と連通されて各圧力発生室103の共通のインク室となるリザーバ111を構成している。
On the other hand, on the
また、リザーバ形成基板110の圧電素子108に対向する領域には、圧電素子108の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部112が設けられている。さらに、リザーバ形成基板110上には、各圧電素子108を駆動するための駆動IC113が設けられている。この駆動IC113の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子108の個別電極から引き出された引き出し配線114と接続されている。そして、駆動IC113の各端子には、フレキシブルプリント基板(FPC)等の外部配線115が接続され、この外部配線115を介して印刷信号等の各種信号が駆動IC113に送られるようになっている。
A piezoelectric
このようなリザーバ形成基板110上には、コンプライアンス基板116が接合されている。コンプライアンス基板116のリザーバ111に対向する領域には、リザーバ111にインクを供給するためのインク導入口117が形成されている。また、コンプライアンス基板116のリザーバ111に対向する領域のインク導入口117以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部118となっており、リザーバ111は、この可撓部118によって封止されている。
On such a
さらに、コンプライアンス基板116上にはヘッドケース119が接合されている。ヘッドケース119は、インク導入口117に連通すると共にホルダ200の後述するインク連通路に連通するインク供給連通路120が設けられている。インク導入口117は、各リザーバ111に対応して設けられているため、インク供給連通路120も、各ヘッドケース119にそれぞれ二つ形成されている。またヘッドケース119には、コンプライアンス基板116の可撓部118に対向する領域に凹部121が形成されている。さらにヘッドケース119には、リザーバ形成基板110上に設けられた駆動IC113に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動IC保持部122が設けられており、外部配線115は、駆動IC保持部122を挿通して駆動IC113と接続されている。
Further, a
またヘッドケース119には、このようなIC保持部122の中央部を跨いで梁部123が設けられている。詳しくは後述するが、この梁部123に押圧部材を当接させて記録ヘッド本体100を押圧することで、各記録ヘッド本体100をホルダ200に良好に接合されている。
Further, the
本実施形態では、4つの記録ヘッド本体100が、ヘッドケース119側でホルダ200にそれぞれ接合されている。これら4つの各記録ヘッド本体100は、ノズル106が開口する側の面が一枚の固定板130に高精度に位置決めされた状態で接合され、固定板130によって一体化された複数の記録ヘッド本体100のヘッドケース119側がホルダ200に接合されている。固定板130には各記録ヘッド本体100に対応して開口部131がそれぞれ形成されており、各記録ヘッド本体100はこの開口部131の周縁部に接着剤等によって接合されている。
In the present embodiment, the four recording head
このように複数の記録ヘッド本体100が接合されるホルダ200には、図2に示すように、ヘッドケース119に形成されているインク供給連通路120に連通するインク連通路201が設けられている。またホルダ200には、各記録ヘッド本体100の中央部に対応する部分に挿入孔202が設けられている。この挿入孔202は、製造過程において各記録ヘッド本体100を押圧する押圧部材を挿入するために設けられている。
As shown in FIG. 2, the
ここで、ホルダ200に記録ヘッド本体100を接合する際には、例えば、図5(a)に示すように、複数の記録ヘッド本体100を固定板130に接合された状態で、所定の治具上に配置し、これら記録ヘッド本体100に対向して配されるホルダ200の各挿入孔202に針状の押圧部材250を挿入して、この押圧部材250の先端部を各記録ヘッド本体100に当接させて押圧する。すなわち、押圧部材250の先端部を各ヘッドケース119の梁部123上に接触させて各記録ヘッド本体100を固定板130側に向かって押圧する。
Here, when the recording head
そして、図5(b)に示すように、押圧部材250で各記録ヘッド本体100を所定の力で押圧した状態で、ホルダ200を記録ヘッド本体100側に向かって押圧する。つまり、各押圧部材250の先端部で各記録ヘッド本体100の梁部123を個別に押圧した状態で、ホルダ200を記録ヘッド本体100側に押圧して両者を接合する。
Then, as shown in FIG. 5B, the
これにより、各記録ヘッド本体100のヘッドケース119とホルダ200とを良好に接合することができる。すなわち、各記録ヘッド本体100が押圧部材250によって固定された状態でホルダ200が接合されるため、各記録ヘッド本体100が傾いてしまうのを防止することができる。なお、この押圧部材250は、各記録ヘッド本体100とホルダ200とを接合後に取り除かれる。
Thereby, the
カートリッジケース300は、図1及び図2に示すように、ホルダ200の記録ヘッド本体100とは反対側の面に固定され、インクが貯留されているインク貯留手段であるインクカートリッジ(図示なし)がそれぞれ装着される装着部301を有する。勿論、装着部301に直接インクカートリッジが装着されるのではなく、プリンタ内の別の領域にインクカートリッジを戴置し、そのインクカートリッジから可撓性を有する図示しないチューブでインクを引き回し、装着部301にチューブを接続していも良い。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、ブラック及び複数色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジケース300には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着されるようになっている。カートリッジケース300には、一端が各装着部301に開口し、他端がホルダ200側に開口する複数のインク供給路302が設けられている。さらに、装着部301のインク供給路302の開口部分には、インクカートリッジに挿入されるインク供給針310が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルタ(図示なし)を介して固定されている。上記チューブでインクを引き回す場合は、装着部301にインク供給針310を設ける必要はない。ここでは、上記形態のいずれにあってもインク貯留手段から記録ヘッド本体100にインクを供給する部材として「カートリッジケース」と称することにする。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
このようなカートリッジケース300と、記録ヘッド本体100及びホルダ200とは、カバーヘッドによって一体化されている。カートリッジケース300の下面側に、記録ヘッド本体100が接合されたホルダ200を配し、これら各部材の外側に記録ヘッド本体100のノズル106を露出する窓部401を有するカバーヘッド400をはめ込み、例えば、ネジ402等によってカートリッジケース300に固定することによって、各部材が一体化されている。
Such a
このようなカートリッジケース300とホルダ200との間には、図6に示すように、例えば、ゴム材料等の弾性材料からなるシール部材350が介装されている。各インク供給路302とインク連通路201とは、シール部材350に形成された貫通孔351を介して接続されている。このようにシール部材350を介装することで、カートリッジケース300の各インク供給路302とホルダ200の各インク連通路201との接続部分を、シール部材350によって密封して、この接続部分からのインクの漏れを防止している。例えば、本実施形態では、ホルダ200のインク連通路201の開口部に突出部205を形成している。またシール部材350のカートリッジケース300側の面には、インク供給路302に対応して凸部352を設け、この凸部352に貫通孔351を形成している。
As shown in FIG. 6, a
ここで、このようにカートリッジケース300とホルダ200との間、シール部材350を介装することで、各インク供給路302とインク連通路201との接続部分を密封してインクの漏れをある程度は防止することができる。しかしながら、長時間の使用によりこの接続部分からのインクの漏れをシール部材350によって完全に防止し続けることは難しい。そして、接続部分から漏れたインクがホルダ200に設けられている挿入孔202に入り込んで記録ヘッド本体100に付着して電気的不良が発生する虞がある。
Here, since the
このため、本発明では、シール部材350の各挿入孔202に対応する部分に、例えば、図7に示すように、挿入孔202側に突出する突起部353を設け、この突起部353によって各挿入孔202を密封するようにした。すなわち、シール部材350に、挿入孔202の開口周縁に当接する当接部354を有する突起部353を設け、この突起部353によって各挿入孔202を密封するようにした。本実施形態に係る突起部353は、シール部材350の表面から先端側に向かって径が漸小する円錐形状を有する基台部355と、その先端部に設けられる略球形の球形部356とで構成されている。球形部356は、挿入孔202の内径よりも大きい直径で形成されており、この球形部356が挿入孔202の周縁部に当接する当接部354となっているのでこの当接部354は、挿入孔202の内部まで及んでシールすることができる。
For this reason, in the present invention, as shown in FIG. 7, for example, as shown in FIG. 7, a
このように突起部353によって各挿入孔202を密封することにより、仮にインク供給路302とインク連通路201との接続部分からインクの漏れが生じたとしても、挿入孔202内にインクが入り込むことがなく、電気的不良の発生を確実に防止することができる。
By sealing each
なお、突起部353の形状は、挿入孔202の開口周縁に当接する当接部354を有する形状であれば、特に限定されるものではない。
Note that the shape of the
例えば、図8(a)に示すように、挿入孔202のカートリッジケース300側の開口部に、挿入孔202の本体部203よりも内径の大きい大径部204を有する場合には、突起部353は、本体部203の開口周縁に当接する当接部354を有すると共に、大径部204に係合する係合部357を有することが好ましい。これにより、挿入孔202をより確実に密封することができる。なお、このような係合部357を設けるようにする場合、図8(b)に示すように、係合部357の角部357aをR形状とするようにしてもよい。これにより、係合部357が挿入孔202の大径部204に係合され易くなり、挿入孔202をさらに確実に密封することができるようになる。
For example, as shown in FIG. 8A, when the
また、例えば、図9に示すように、突起部353に、大径部204に係合する係合部357を設けると共に、係合部357よりも先端側に挿入孔202の本体部203と略同一径の球体部358を設け、この球体部358が挿入孔202の本体部203に挿入されるようにしてもよい。つまり、突起部353の先端部に挿入孔202の本体部203に挿入される挿入部を設けるようにしてもよい。このような突起部353としても、勿論、挿入孔202を確実に密封することができる。
For example, as shown in FIG. 9, the
(他の実施形態)
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態1では、撓み振動型の圧電素子を有するヘッドユニットを例示したが、これに限定されず、本発明は、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子を有するヘッドユニットや、発熱素子を具備し、この発熱素子の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるヘッドユニット等、種々の構造のヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。
(Other embodiments)
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to what was mentioned above. For example, in
また、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド(記録ヘッド本体)を有するヘッドユニットを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニットを対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、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ディスプレー、FED(電界放出ディスプレー)等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオchip製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。 Further, the head unit having an ink jet recording head (recording head main body) that discharges ink has been described as an example. However, the present invention is intended for a liquid ejecting head unit having a liquid ejecting head widely. Examples of the liquid ejecting head include a recording head used for an image recording apparatus such as a printer, a color material ejecting head used for manufacturing a color filter such as a liquid crystal display, an organic EL display, and an electrode formation such as an FED (field emission display). Electrode material ejecting heads used in manufacturing, bioorganic matter ejecting heads used in biochip production, and the like.
1 ヘッドユニット、 100 記録ヘッド本体、 101 流路形成基板、 102 弾性膜、 103 圧力発生室、 104 連通部、 105 インク供給路、 106 ノズル、 107 ノズルプレート、 108 圧電素子、 109 リザーバ部、 110 リザーバ形成基板、 111 リザーバ、 112 圧電素子保持部、 113 駆動IC、 114 引き出し配線、 115 外部配線、 116 コンプライアンス基板、 117 インク導入口、 118 可撓部、 119 ヘッドケース、 120 インク供給連通路、 121 凹部、 122 IC保持部、 123 梁部、 130 固定板、 131 開口部、 200 ホルダ、 201 インク連通路、 202 挿入孔、 203 本体部、 204 大径部、 205 突出部、 250 押圧部材、 300 カートリッジケース、 301 カートリッジ装着部、 302 インク供給路、 310 インク供給針、 350 シール部材、 351 貫通孔、 352 凸部、 353 突起部、 354 当接部、 355 基台部、 356 球形部、 357 係合部、 358 球体部、 400 カバーヘッド、 401 窓部、 402 ネジ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記接合部材には、前記ヘッド本体を当該接合部材に接合する際に前記ヘッド本体の前記接合部材側の面に当接される押圧部材が挿入される挿入孔が設けられていると共に、前記シール部材には、前記挿入孔の開口周縁に当接する当接部を有し当該挿入孔を密封する突起部が各挿入孔に対応して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。 Part of a liquid flow path that connects a plurality of head bodies that apply pressure to the liquid in the pressure generation chamber by the pressure generation means and eject droplets from the nozzles, and the storage means in which the liquid is stored A joining member to which the plurality of head main bodies are joined, a flow path member having a supply passage fixed to the joining member and constituting the liquid passage with the communicating path, and the joining member And a seal member that is interposed between the flow path member and seals a connection portion between the communication path and the supply path,
The joint member is provided with an insertion hole into which a pressing member that comes into contact with the surface of the head body on the joint member side when the head body is joined to the joint member, and the seal The liquid ejecting head unit according to claim 1, wherein the member has a contact portion that contacts the periphery of the opening of the insertion hole, and a protrusion that seals the insertion hole is provided corresponding to each insertion hole.
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