JP2014177066A - 液滴吐出ヘッド及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルに連通した液室への液体を供給する機能と液室内の圧力変動を抑制するダンパーの機能とを確保しつつ低コスト化を図ることができる液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】共通液室形成部材の液室基板側とは反対側に設けられたダンパーと、ダンパーの共通液室形成部材とは反対側からダンパーを保持するダンパー保持部材とを備える。ダンパー保持部材は、ダンパーを介して共通液室に対応する位置に、共通液室に液体を供給するための液体供給口２０３を有する仕切部２０１ａを備える。また、ダンパー保持部材１０７は、液体供給口２０３を間に挟んで互いに対向する第１のダンパー室２００ａ、２００ｃ及び第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出ヘッド、及び、その液滴吐出ヘッドを備えたプリンタ、ファクシミリ、複写装置及びこれらの複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関するものである。

従来、この種の画像形成装置として、インク等の記録液の液滴をノズルから吐出する液滴吐出ヘッド（記録ヘッド）を用いて、紙等の記録媒体上に記録液を付着させて画像形成を行うものがある。この液滴吐出ヘッドとして、ノズルに連通する液室内の圧力変動を抑制するための圧力変動抑制部材としてのダンパーを備えたものが知られている（特許文献１参照）。このダンパーが液室内の圧力変動を抑制する機能を発揮するには、ダンパーが微動するためのスペースが必要となるため、そのスペースを形成しつつダンパーを保持するダンパーフレームが設けられている。

上記ダンパーフレームを低コスト化のため成形品として構成した場合、ダンパーが微動するためのスペースを形成している隔壁の厚さを、成形品を型から離す離型時にダンパーフレームが変形しないようにある程度厚くする必要がある。ところが、ダンパーフレームの隔壁の厚さが厚くなると液滴吐出ヘッドの幅が拡大してしまう。それに伴い、液滴吐出ヘッドを構成する各部品もサイズアップする。そのため、液滴吐出ヘッドのコストが高くなってしまう。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、ノズルに連通した液室への液体を供給する機能と液室内の圧力変動を抑制するダンパーの機能とを確保しつつ低コスト化を図ることができる液滴吐出ヘッド及び画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、ノズル孔に連通する加圧液室と該加圧液室に液体を導入する液体導入路が形成された液室基板と、前記液体導入路を介して前記加圧液室に連通する共通液室が形成されている共通液室形成部材と、を備えた液滴吐出ヘッドであって、前記共通液室内の液体の圧力を吸収するように前記共通液室形成部材の前記液室基板側とは反対側に設けられたダンパーと、前記ダンパーの前記共通液室形成部材とは反対側から該ダンパーを保持するダンパー保持部材と、を備え、前記ダンパー保持部材は、前記ダンパーを介して前記共通液室に対応する位置に、該共通液室に液体を供給するための液体供給口を有する仕切部と、該液体供給口を間に挟んで互いに対向する第１のダンパー室及び第２のダンパー室と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ノズルに連通した液室内の圧力変動を抑制するダンパーの機能を確保しつつ低コスト化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の内部の概略構成を示す透視斜視図。 本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッドの中心断面の左半分を図示した部分断面図。 本発明の実施形態に係るダンパーフレームの一構成例を示す斜視図。 ダンパーフレーム、ダンパー、樹脂基板及び共通液室基板の分解斜視図。 （Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、ダンパーフレームの構成例を示す平面図。 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、図５（Ａ）に示したダンパーフレームの破断面における構成例を示す断面図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置１０の内部の概略構成を示す透視斜視図である。このインクジェット記録装置１０の装置本体１１の内部には、液滴吐出方式（インクジェット方式）の画像形成手段としての印字機構部１２などが収納されている。この印字機構部１２は、走査方向に移動可能な可動保持部としてのキャリッジ１３に、液滴吐出装置としてのインクカートリッジ１４が搭載されている。このインクカートリッジ１４の下部に、液滴吐出ヘッドが搭載されている。

図２は、本発明の実施形態に係る液滴吐出ヘッド１００の中心断面の左半分を図示した部分断面図である。図２の液滴吐出ヘッド１００は、ヘッド本体１２０と上部構造体であるハウジング１３０とを備えている。ヘッド本体１２０は、図中下から上に順に各種基板などが積層されている。図示の構成例では、液滴吐出ヘッド１００は、図中の下から、ノズル基板１０２、液室基板１０３、振動板１１１、圧電素子１１２、駆動回路部材１１３、液体供給基板１０４、共通液室基板１０５及び樹脂基板１０８を備えている。更に、液滴吐出ヘッド１００は、樹脂基板１０８上に、ダンパー１０６とダンパー保持部材としてのダンパーフレーム１０７とを備えている。

ノズル基板１０２には、複数のノズル孔１０２ａが形成されている。また、液室基板１０３は、ノズル基板１０２の上面に配置されている。この液室基板１０３には、複数の加圧液室１０３ａが形成されている。各加圧液室１０３ａは、各ノズル孔１０２ａと連通しており、その上壁は振動板１１１で形成されている。また、各加圧液室１０３ａのノズル孔１０２ａとは反対側の端部は、流体抵抗１０３ｂが配置され、液体導入路としての液体供給口１０３ｃと連通している。

振動板１１１の中央には、電気機械変換素子としての圧電素子１１２が設置されている。圧電素子１１２の上下の表面には、図示しない上部電極と下部電極とが形成されている。その電極に接続された図示しない電極パターン上に、圧電素子１１２に所定の駆動電圧を供給する駆動手段としての駆動回路部材１１３がフリップチップボンディングされている。

液体供給基板１０４は、液室基板１０３の上面に配置されている。この液体供給基板１０４には、振動板１１１に対応する位置に凹部１０４ａが形成されている。この凹部１０４ａは圧電素子１１２を囲うように配置されている。

共通液室基板１０５は、液体供給基板１０４の上面に配置されている。また、共通液室基板１０５の上面に、樹脂基板１０８が配置されている。共通液室基板１０５と樹脂基板１０８とで、共通液室形成部材としての共通液室形成基板１２１を形成している。この共通液室形成基板１２１の内部には共通液室１０５ｄが形成されている。この共通液室１０５ｄは、液体供給基板１０４の液体供給口としての各インク供給口１０４ｃと連通し、更に、液体導入路としての液体供給口１０３ｃを介して加圧液室１０３ａに連通している。

図３は、本発明の実施形態に係るダンパーフレーム１０７の一構成例を示す斜視図である。ダンパーフレーム１０７は、ダンパー１０６を介して複数の共通液室１０５ｄそれぞれに対応する複数の位置に、複数の仕切部２１０ａと、第１のダンパー室２００ａ、２００ｃ及び第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄとを備えている。
複数の仕切部２１０ａはそれぞれ、共通液室１０５ｄに液体（インク）を供給するための液体供給口２０３を有している。この液体供給口２０３を有する仕切部２０１ａと第１のダンパー室２００ａ、２００ｃと第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄとが、複数組並べるように設けられている。具体的には、第１のダンパー室と第２のダンパー室とが互いに対向している長手方向（図中Ａ方向）と交差する短手方向（図中Ｂ方向）に、複数組（図示の例では４組）並べるように、各ダンパー室が設けられている。

液体供給口２０３を有する複数の仕切部２１０ａは、千鳥状に配置されている。具体的には、ダンパーフレーム１０７の短手方向（図中Ｂ方向）にいくにしたがってダンパーフレーム１０７の長手方向（図中Ａ方向）の位置が互い違いにずれるように、複数の仕切部２１０ａが配置されている。この液体供給口２０３を有する仕切部２１０ａを間に挟んで、第１のダンパー室２００ａ、２００ｃと第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄとが互いに対向している。

図４は、ダンパーフレーム１０７、ダンパー１０６、樹脂基板１０８及び共通液室基板１０５の分解斜視図である。図４に示すように、共通液室基板１０５の上部に、樹脂基板１０８、ダンパー１０６、ダンパーフレーム１０７の順で積層されている。ダンパー１０６及びダンパーフレーム１０７は、熱可塑性樹脂（例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂）で形成されている。また、ダンパー１０６及びダンパーフレーム１０７は、成形品として射出成形法で一体成形されている。また、ダンパー１０６は、ダンパーフレーム１０７の液体供給口２０３に対応する位置に、液体供給口１０６ａが形成されている。

図５（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれダンパーフレーム１０７の構成例を示す平面図である。
図５（Ａ）のダンパーフレーム１０７の構成例では、仕切部２０１Ａａ、２０１Ａｂを千鳥状に配列している。そして、この仕切部２０１Ａａ、２０１Ａｂを間に挟んで互いに対向するように、第１のダンパー室２００Ａａ、２００Ａｂと第２のダンパー室２００Ａｃ、２００Ａｄとを配置している。また、仕切部２０１Ａａ、２０１Ａｂを介して互いに対向している第１のダンパー室２００Ａａ、２００Ａｃと第２のダンパー室２００Ａｂ、２００Ａｄとは、互いに異なる面積の開口を有している。更に、ダンパーフレーム１０７の短手方向（図中Ｂ方向）において互いに隣接している第１のダンパー室２００Ａａ、２００Ａｃは、その隣接している側壁面の面積すなわち、長手方向（Ａ方向）における長さが互いに異なるように形成されている。また、ダンパーフレーム１０７の短手方向（図中Ｂ方向）において互いに隣接している第２のダンパー室２００Ａｂ、２００Ａｄは、その隣接している側壁面の面積すなわち長手方向（Ａ方向）における長さが互いに異なるように形成されている。

図５（Ａ）の構成例の場合は、ダンパー室の開口面積を確保しながら、中央の隔壁２０４Ａａ及び隔壁２０４Ａｂそれぞれの隔壁厚さの薄い箇所をできるだけ短くすることができ、成形品を型から離す離型時の変形を防止することができる。

図５（Ｂ）のダンパーフレーム１０７の構成例では、仕切部２０１Ｂａ、２０１Ｂｂを、ダンパーフレーム１０７の短手方向（図中の上下方向）に線状に並ぶように同列に配置している。そして、この仕切部２０１Ａａ、２０１Ａｂを間に挟んで互いに対向するように、第１のダンパー室２００Ａａ、２００Ａｂと第２のダンパー室２００Ａｃ、２００Ａｄとを配置している。また、各ダンパー室２００Ａａ、２００Ａｂ、ダンパー室２００Ａｃ、２００Ａｄの開口面積は、互いに同じになっている。

図５（Ｂ）の構成例の場合は、ダンパー室の開口面積は確保できるが、隔壁２０４Ｂａ及び隔壁２０４Ｂｂの隔壁厚さの薄いところが長くなってしまう。そのため、成形品を型から離す離型時の離型抵抗によって隔壁２０４Ｂａ及び２０４Ｂｂが変形してしまうおそれがある。

図５（Ｃ）のダンパーフレーム１０７の構成例では、仕切部２０１Ｂａ、２０１Ｂｂを、ダンパーフレーム１０７の短手方向（図中の上下方向）に線状に並ぶように同列に配置している。そして、仕切部２０１Ｂａ、２０１Ｂｂに有する液体供給口２０３を千鳥状に配列している。また、この液体供給口２０３を有する仕切部２０１Ａａ、２０１Ａｂを間に挟んで互いに対向するように、第１のダンパー室２００Ａａ、２００Ａｂと第２のダンパー室２００Ａｃ、２００Ａｄとを配置している。また、各ダンパー室２００Ａａ、２００Ａｂ、ダンパー室２００Ａｃ、２００Ａｄの開口面積は、互いに同じになっている。

図５（Ｃ）の構成例の場合は、隔壁２０４Ｃａ及び隔壁２０４Ｃｂの隔壁厚さの薄いところを短くすることができ、成形品を型から離す離型時の変形を防止できる。しかしながら、ダンパー室の開口面積が狭くなるため、ダンパー機能が不十分となってしまうおそれがある。

図６（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、図５（Ａ）に示したダンパーフレーム１０７の破断面における構成例を示す断面図である。図中の矢印Ｃの方向は、ダンパーフレーム１０７及びダンパー１０６の成形品を型から離す方向であり、ダンパーフレーム１０７及びダンパー１０６の下面に垂直な方向である。離型時における隔壁２０４Ａａの変形を防止する方法として、図５（Ａ）の構成例では、隔壁２０４Ａａの面方向の長さを短くする方法をとっている。この方法以外の他の方法として、図６（Ｂ）に示すようにダンパーフレーム１０７のダンパー室２００Ａａ、２００Ａｃの内壁面１０７ａの抜き勾配を変えてもよい。すなわち、成形品の抜き方向Ｃに対するダンパー室２００Ａａ、２００Ａｃの内壁面１０７ａの傾き角度θを図６（Ｂ）のように大きくしてもよい。このようにダンパー室２００Ａａ、２００Ａｃの内壁面１０７ａの抜き勾配（傾き角度θ）を大きくすることで離型時の抵抗が減少し変形はなくなるが、ダンパーフレーム１０７のダンパー１０６側の開口幅Ｗが狭くなってしまう。そのため、ダンパー機能が低下してしまうおそれがある。これに対し、図６（Ａ）の構成例の場合は、ダンパーフレーム１０７のダンパー１０６側の開口幅Ｗが狭くならないため、ダンパー機能が低下しない。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
ノズル孔１０２ａに連通する加圧液室１０３ａと加圧液室１０３ａに液体を導入する液体供給口１０３ｃなどの液体導入路が形成された液室基板１０３と、前記液体導入路を介して加圧液室１０３ａに連通する共通液室１０５ｄが形成されている共通液室構成基板１２１などの共通液室形成部材と、を備えた液滴吐出ヘッド１００などの液滴吐出ヘッドであって、共通液室１０５ｄ内の液体の圧力を吸収するように共通液室形成部材の液室基板１０３側とは反対側に設けられたダンパー１０６と、ダンパー１０６の共通液室形成部材とは反対側からダンパー１０６を保持するダンパーフレーム１０７などのダンパー保持部材と、を備え、前記ダンパー保持部材は、ダンパー１０６を介して共通液室１０５ｄに対応する位置に、共通液室１０５ｄに液体を供給するための液体供給口２０３を有する仕切部２１０ａと、液体供給口２０３を間に挟んで互いに対向する第１のダンパー室２００ａ、２００ｃ及び第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄと、を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、ダンパー保持部材のダンパー１０６を介して共通液室１０５ｄに対応する位置に設けた液体供給口２０３を有する仕切部２１０ａにより、ダンパー保持部材の隔壁を補強できる。従って、液滴吐出ヘッドの小型化のためにダンパー保持部材の隔壁の厚さを薄くしても、低コストの射出成形法等の型を用いた製法を用いて液滴吐出ヘッドを作製するとき、離型時に変形することがない。しかも、仕切部２１０ａの液体供給口２０３を間に挟んで互いに対向する第１のダンパー室２００ａ、２００ｃ及び第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄにより、ノズルに連通した液室への液体を供給する機能と液室内の圧力変動を抑制するダンパーの機能とを確保することができる。よって、ノズルに連通した液室への液体を供給する機能と液室内の圧力変動を抑制するダンパーの機能とを確保しつつ低コスト化を図ることができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、液体供給口２０３を有する仕切部２１０ａと第１のダンパー室２００ａ、２００ｃと第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄとを、第１のダンパー室２００ａ、２００ｃと第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄとが互いに対向している方向と交差する方向に、複数組並べるように設けられている。これによれば、上記実施形態について説明したように、ダンパー保持部材に、仕切部２１０ａと第１のダンパー室２００ａ、２００ｃと第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄとが複数組設けれている。従って、単一のダンパー保持部材で、複数の共通液室１０５ｄに対応できる。
（態様Ｃ）
上記態様Ｂにおいて、液体供給口２０３を有する複数の仕切部２１０ａは、前記交差する方向にいくにしたがって第１のダンパー室２００ａ、２００ｃと第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄとが互いに対向している方向の位置が互い違いにずれた千鳥状に配置されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、複数の仕切部２１０ａが千鳥状に配置されているため、ダンパー保持部材の複数の仕切部２１０ａが設けられている部分の強度を高めることができる。従って、上記ダンパー保持部材の離型時における変形をより確実に防止できる。
（態様Ｄ）
上記態様Ｂ又はＣにおいて、前記複数組の第１のダンパー室２００ａ、２００ｃ及び第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄのうち前記交差する方向において互いに隣接しているダンパー室は、その隣接している側壁面の面積が互いに異なる。これによれば、上記実施形態について説明したように、互いに隣接しているダンパー室の間にある隔壁の部分が小さくなるので、小型化のために隔壁を薄くしても、上記ダンパー保持部材の離型時における変形をより確実に防止できる。
（態様Ｅ）
上記態様Ａ乃至Ｄのいずれかにおいて、仕切部２１０ａを介して互いに対向している第１のダンパー室２００ａ、２００ｃ及び第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄは、互いに異なる面積の開口を有している。これによれば、上記実施形態について説明したように、第１のダンパー室２００ａ、２００ｃ及び第２のダンパー室２００ｂ、２００ｄによるダンパー機能をより確実に確保できる。
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかにおいて、前記ダンパー保持部材及び／又はダンパー１０６は、熱可塑性樹脂で形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、ダンパー保持部材及び／又はダンパー１０６のコスト削減を図ることができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｆにおいて、前記ダンパー保持部材及び前記ダンパー１０６は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で形成されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、射出成形法によるダンパー保持部材及びダンパー１０６の一体化が可能となる。
（態様Ｈ）
上記態様Ｆ又はＧにおいて、前記ダンパー保持部材及び／又は前記ダンパー１０６は、射出成形法で一体成形されている。これによれば、上記実施形態について説明したように、液滴吐出ヘッドの組立工程を簡素化できる。
（態様Ｉ）
上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかの液滴吐出ヘッドを備えたインクジェット記録装置１０などの画像形成装置である。これによれば、上記実施形態について説明したように、安定した液滴吐出の特性を確保しつつ画像形成装置の低コスト化を図ることができる。

１０ インクジェット記録装置
１１ 装置本体
１２ 印字機構部
１３ キャリッジ
１４ インクカートリッジ
１００ 液滴吐出ヘッド
１０２ ノズル基板
１０２ａ ノズル孔
１０３ 液室基板
１０３ａ 加圧液室
１０３ｂ 流体抵抗
１０３ｃ 液体供給口
１０４ 液体供給基板
１０５ 共通液室基板
１０５ｄ 共通液室
１０６ ダンパー
１０７ ダンパーフレーム
１０８ 樹脂基板
１１１ 振動板
１１２ 圧電素子
１１３ 駆動回路部材
１２０ ヘッド本体
１２１ 共通液室形成基板
１３０ ハウジング
２００ａ、２００ｃ 第１のダンパー室
２００ｂ、２００ｄ 第２のダンパー室
２００Ａａ、２００Ａｃ 第１のダンパー室
２００Ａｂ、２００Ａｄ 第２のダンパー室
２０３ 液体供給口
２１０ａ 仕切部

特開２０１２−１２５９５９号公報

Claims (9)

1. ノズル孔に連通する加圧液室と該加圧液室に液体を導入する液体導入路が形成された液室基板と、
   前記液体導入路を介して前記加圧液室に連通する共通液室が形成されている共通液室形成部材と、
   を備えた液滴吐出ヘッドであって、
   前記共通液室内の液体の圧力を吸収するように前記共通液室形成部材の前記液室基板側とは反対側に設けられたダンパーと、
   前記ダンパーの前記共通液室形成部材とは反対側から該ダンパーを保持するダンパー保持部材と、を備え、
   前記ダンパー保持部材は、前記ダンパーを介して前記共通液室に対応する位置に、該共通液室に液体を供給するための液体供給口を有する仕切部と、該液体供給口を間に挟んで互いに対向する第１のダンパー室及び第２のダンパー室と、を備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
2. 請求項１の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記液体供給口を有する仕切部と第１のダンパー室と第２のダンパー室とを、第１のダンパー室と第２のダンパー室とが互いに対向している方向と交差する方向に、複数組並べるように設けられていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
3. 請求項２の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記液体供給口を有する複数の仕切部は、前記交差する方向にいくにしたがって前記第１のダンパー室と第２のダンパー室とが互いに対向している方向の位置が互い違いにずれた千鳥状に配置されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
4. 請求項２又は３の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記複数組の第１のダンパー室及び第２のダンパー室のうち前記交差する方向において互いに隣接しているダンパー室は、その隣接している側壁面の面積が互いに異なることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
5. 請求項１乃至４のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記仕切部を介して互いに対向している第１のダンパー室及び第２のダンパー室は、互いに異なる面積の開口を有していることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
6. 請求項１乃至５のいずれかの液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記ダンパー保持部材及び／又はダンパーは、熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
7. （発明届出書の請求項７）
   請求項６の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記ダンパー保持部材及び前記ダンパーは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂で形成されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
8. 請求項６又は７の液滴吐出ヘッドにおいて、
   前記ダンパー保持部材及び／又は前記ダンパーは、射出成形法で一体成形されていることを特徴とする液滴吐出ヘッド。
9. 請求項１乃至８のいずれかの液滴吐出ヘッドを備えた画像形成装置。