JP2016013637A - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造時に乾燥工程を経ても弾性体が変形せずに密閉性を保てるようにした液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】ホルダーユニット１０は、インクタンクが装着されたときにタンク内に連通するボス状孔１１，１２を有する。吐出ユニット２０は、液体を吐出する吐出口に連通する流路２１，２２を有する。弾性シール部材３０は、対向するホルダーユニット１０と吐出ユニット２０の間に配設される。弾性シール部材３０は、対向するボス状孔１１，１２と流路２１，２２の間で貫通され、両ユニット間に液体流路を形成する貫通孔３１，３２を有する。貫通孔３１は長円形の断面形状を有し、弾性シール部材３０の外周側面の一部３３に沿って配設される。少なくとも外周側面の一部３３を支持する突起部１４を、ホルダーユニット１０が備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッド及び液体吐出装置に関する。より詳細には、液体を収容するタンクを装着するホルダーユニットと液体を吐出する吐出口を有する吐出ユニットとの間に液体経路を密閉するための弾性シール部材が配設された液体吐出ヘッド及び該液体吐出ヘッドを備える液体吐出装置に関する。

従来、液体吐出装置として、例えばインクジェット記録装置が知られている。インクジェット記録装置は液体吐出ヘッドとしてインクジェット記録ヘッドを備え、インクジェット記録ヘッドからインクを記録媒体に向けて吐出して記録媒体上に画像を記録する。

このようなインクジェット記録装置においてタンクホルダーユニットに装着したインクタンクからインク吐出ユニットへインクを導くための構成の一例が特許文献１に開示されている。同文献の図１が示すインクジェット記録ヘッドにおいて、ホルダーユニットＨ０１と吐出ユニットＨ０４の間に弾性体Ｈ０３が備えられる。ホルダーユニットＨ０１が有するボス状孔Ｈ０２はインクタンクから内部流路を通って供給されるインクの出口となる。吐出ユニットＨ０４には、ボス状孔Ｈ０２と対応して開口がある。ボス状孔Ｈ０２と開口の間にある弾性体Ｈ０３には、ボス状孔Ｈ０２と開口の間に流路を形成するように貫通する貫通孔が開いている。貫通孔の開口部には、ボス状孔Ｈ０２及び吐出ユニットＨ０４の開口に対応して、弾性体Ｈ０３のベース部分よりも突出するリップが配設されている。インク流路の弾性体Ｈ０３による密閉性は、強く圧した状態でホルダーユニットＨ０１と吐出ユニットＨ０４の間に挟まれたときにリップが押圧力により弾性変形して両ユニットに対し密着されることで、接着剤を用いずに確保される。

特開２０１２−２４０２０９号公報

しかしながら、上記文献の構成にあっては、製造工程においてインク流路の洗浄を行ない、洗浄後に高温高圧の空気を送風してインク流路の乾燥を行った際にリップ部分が変形してしまい、送風停止後も元の形状を復元できない場合がある。このような変形があると、インク流路の密閉性を保てないおそれがある。また、変形によりデッドスペースができてインクが残留することがあり、この結果、残留インクが異物となってインク吐出を阻害するおそれもある。

本発明の目的は、特許文献１の接着剤不要な特徴を損なわず、液体流路内の洗浄・乾燥工程を経ても液体経路の密閉性と液体の吐出性能を確保することが可能な液体吐出ヘッド及び液体吐出装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る液体吐出ヘッドは、液体を収容するタンクが装着されたときに該タンク内に連通する第１の開口を有する装着手段と、液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する第２の開口を有する吐出部と、前記第１の開口と前記第２の開口が対向する前記装着手段と前記吐出部の間に配設された弾性体であって、対向し合う前記第１の開口と前記第２の開口の間で貫通され、前記装着手段と前記吐出部の間に前記液体の流路を形成する貫通孔を有する弾性体とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、前記貫通孔は、長円形の断面形状を有し、及び、前記弾性体の外周側面の一部に沿って配設され、少なくとも前記外周側面の前記一部を支持する支持手段を、前記装着手段または前記吐出部が備える。

上記目的を達成するための本発明に係る液体吐出装置は、上記構成の液体吐出ヘッドを備える。

以上の本発明によれば、弾性体が支持手段により支持されているために、製造工程において高温高圧空気を用いる乾燥工程を経ても弾性体が変形することがないので密閉性を保つことができ、信頼性の高い液体吐出を行うことができる。

本発明の第一実施形態のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。 本発明の第一実施形態の要部の平面図である。 図２におけるＡ−Ａ’断面を示す断面矢視図である。 本発明の第二実施形態の要部の平面図である。 図４におけるＢ−Ｂ’断面を示す断面矢視図である。 本発明の第三実施形態の要部を説明する図である。 本発明の第四実施形態の要部断面を示す断面図である。

（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態の分解斜視図である。本実施形態における液体吐出ヘッドは、本発明をインクジェット記録ヘッド１００に適用したものである。本第一実施形態のインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置も本発明の範疇に含まれる。

図１に示すインクジェット記録ヘッド１００は、ホルダーユニット１０（第１の液体供給部材）と、吐出ユニット２０（第２の液体供給部材）と、その間に挟持される弾性シール部材３０とを含んで構成される。ホルダーユニット１０は複数色のインクタンクを着脱自在に装着できるように構成されており、その底面に、Ｂｋインク用のボス状孔１１及びイエロー、シアン、マゼンタなど、カラーインク用の複数のボス状孔１２が開口している。これらボス状孔１１，１２は内部流路（不図示）と連通しており、各色インクを収容しているインクタンクが装着されたときにタンク内と連通する。さらに、ホルダーユニット１０の底面において、ボス状孔１１の近傍に突出する長方体形状の突起部（支持部）１４が形成されている。ホルダーユニット１０は、ある程度剛性の高い材料からなることが好ましく、本実施形態のホルダーユニット１０は、限定ではなく一例として樹脂材料により形成されている。

一方、吐出ユニット２０は、支持プレート２５の底面側にＢｋインク用のインク吐出基板２６及びカラーインク用のインク吐出基板２７を備え、これらインク吐出基板２６，２７と接合された流路部材（不図示）の上面に開口を有している。流路部材はこの開口と連通する内部流路を有し、内部流路はインク吐出基板２６，２７が有する吐出口と連通している。支持プレート２５は、より高剛性の材料からなることが好ましく、本実施形態の支持プレート２５は、限定ではなく一例としてセラミックにより形成されている。

ホルダーユニット１０と吐出ユニット２０は、流路部材の開口がボス状孔１１，１２と対向した状態で且つ両者の間に弾性シール部材３０を挟んだ状態で、ネジ止めされて固着される。弾性シール部材３０はゴム等の弾性体でできている。弾性シール部材３０においては、ボス状孔１１に対応する位置に断面形状が長円形の貫通孔３１が、ボス状孔１２に対応する位置に断面形状が円形の貫通孔３２が貫通し、これら貫通孔により、ホルダーユニット１０と吐出ユニット２０の間にインク流路を形成する。したがって、ホルダーユニット１０にインクタンクが装着されると、タンク内のインクをホルダーユニット１０のインク吐出基板２６，２７が有する吐出口へ供給することができる。Ｂｋインク用のボス状孔１１及び対応する貫通孔３１の断面形状が長円形であるのは、ブラックインクは他色インクよりも消費量が多く、単位時間においてより多くの流量が必要なためである。貫通孔３１の開口は、所定の長さの第１の開口長さと、該第１の開口長さと直交する方向の長さが前記所定の長さより長い第２の開口長さとを備える断面形状を有する。本実施形態において貫通孔３１の断面形状は長円形の列を示すが本発明はこれに限られず、短手と長手の開口長さを備える開口、例えば矩形形状であっても良い。

突起部１４は、その側面が弾性シール部材３０の外周の側面である外周側面の一部に接触するようなホルダーユニット１０の底面上の位置に配設されている。弾性シール部材３０を貫通する貫通孔３１、３２の吐出ユニット２０側すなわち吐出部側の開口部の周囲にはリップ（図３参照）が配設されている。リップを含めた弾性シール部材３０の厚みはホルダーユニット１０と吐出ユニット２０の間隔よりも大きくできているため、ホルダーユニット１０と吐出ユニット２０によりリップが押圧されることで密閉性を保つことができる。リップは、ホルダーユニット１０側の開口部の周囲にも配設することができる。

図２は、本発明の第一実施形態の要部の平面図であり、弾性シール部材３０及び突起部１４をホルダーユニット１０の底面側から表している。

弾性シール部材３０は、図２の通り、３対の互いにほぼ平行な直線状の平面部を６箇所の曲面部でつなげた平面形状である。平面部及び曲面部は、ホルダーユニット１０の底面に対しては直角である。突起部１４は前述した通り長方体形状であり、長方形の平面形状を有している。上記第２の開口長さ方向に沿って延在する、弾性シール部材３０の外周側面部のうち、図中右側の平面部３３に、突起部１４の図中の左側面全体が面接触している。弾性シール部材３０には平面部３３に隣接し、平面部３３に沿って、長円形の断面形状を有する貫通孔３１が貫通しており、貫通孔３１は長円断面の長手方向が平面部３３とほぼ平行となるように配設され、弾性シール部材３０の肉厚が薄い連続部分が形成されている。円形の他の貫通孔のうち幾つかは弾性シール部材３０の外周側面の近傍に配設され、これによって、弾性シール部材３０の肉厚が薄い、幾つかの断片的な部分が形成されている。

図３は、模式的に図２におけるＡ−Ａ’断面を示す断面矢視図である。

図示の通り、ホルダーユニット１０のＢｋインク用のボス状孔１１と吐出ユニット２０のＢｋ吐出基板２６に連通するインク流路２１は、貫通孔３１を介して連通し、これにより、Ｂｋインクのインク流路を形成している。ホルダーユニット１０のカラーインク用のボス状孔１２と吐出ユニット２０のカラー吐出基板２７に連通するインク流路２２は、貫通孔３２を介して連通し、これにより、カラーインクのインク流路を形成している。貫通孔３１，３２の吐出ユニット２０側の開口部の周囲にはリップ３４，３５が配設されている。

ここで、インクジェット記録ヘッド製造工程における乾燥工程における弾性シール部材３０について、図３を参照して説明する。

インクジェット記録ヘッド製造工程においては、ホルダーユニット１０、吐出ユニット２０、弾性シール部材３０を前述の通りに組み立てる他、記録動作を行うのに必要なその他の部品を組み付けて完成する。完成品は、仕様を満たしているか否か検査される。検査時には、実際にインク流路にインクを導入して印字動作を行った後、インク流路内のインク除去のため、インク流路を含め、インクジェット記録ヘッド内部を洗浄液で洗浄する。洗浄後は内部を乾燥させるため、１００℃以上の高温の空気を加圧した状態で、図３に矢印で示す通り、インク流入部からホルダーユニット１０のボス状孔１１，１２、貫通孔３１，３２、吐出ユニット２０のインク流路２１，２１を通して送風する。

ここで、高温高圧空気の送風（矢印）による内圧で貫通孔３１の右内面を押圧する力Ｆが作用しても、弾性シール部材３０の肉厚が薄い連続部分が倒れないように、平面部３３に面接触している樹脂製の突起部１４の応力Ｓにより支持することができる。このため、リップ３４は洗浄後の乾燥工程を経ても変形することがなく、弾性シール部材３０による密閉性を保つことができ、信頼性の高いインク吐出を行なえるので、画質を損なうことがない。

（第二実施形態）
図４は、本発明の第二実施形態の要部の平面図であり、弾性シール部材３０及び突起部４０をホルダーユニット１０の底面側から表している。

弾性シール部材３０は第一実施形態のものと同様である。第一実施形態の突起部１４が弾性シール部材３０の肉厚が薄い連続部分の右側平面部３３のみを支持する構成であったのに対して、突起部４０は弾性シール部材３０の外周側面全体を支持するために、外周側面全体に接触して外周側面を囲む、塀状の構造を有している。突起部４０の内側面は閉じていて、弾性シール部材３０をもらさず囲んでおり、したがって、弾性シール部材３０の肉厚が薄い、幾つかの断片的な部分をも囲んでいる。

図５は、模式的に図４におけるＢ−Ｂ’断面を示す断面矢視図である。

図４及び図５に示した構造により、高温高圧空気の送風による内圧で貫通孔３１の右側部分が支持されることに加え、弾性シール部材３０の外周部に近い、貫通孔３２を含む他の貫通孔周囲のリップも洗浄後の乾燥工程を経て倒れることなく変形することがない。例えば貫通孔３２の近傍の外周側面３６には、押圧する力Ｆに抗して突起部４０の応力Ｓが働く。したがって、ブラックインク以外のインク流路についても密閉性をより高めることができ、より信頼性の高いインク吐出を行なえるので、画質を損なうことがない。

なお、突起部４０は弾性シール部材３０の貫通孔周囲の変形を防ぐために作用するのであるから、突起部４０の内側面が閉じていて弾性シール部材３０をもらさず囲む必要はない。すなわち、弾性シール部材３０の外周側面における貫通孔近傍の、弾性シール部材３０の肉厚が薄い部分を支持すればよいのであり、外周側面において貫通孔から遠隔の部分は開いていても、本実施形態の効果を得ることができる。

（第三実施形態）
図６は、本発明の第三実施形態の要部を説明する図である。

図６から明らかな通り、本実施形態の弾性シール部材６０の、突起部１４と面接触する平面部３３ａは傾斜面であり、図において時計周りの向きに傾斜している。すなわち、貫通孔３１の右内面と平面部３３ａの間の厚みは、ホルダーユニット１０側よりも吐出ユニット２０側でより大きい。したがって、組み立て完了後には、接触面のリップ３４に近い側では弾性シール部材６０の弾性による付勢力が図において右方向に働いている。この結果、洗浄後の乾燥工程における弾性シール部材６０の変形をより生じにくくすることができる。

（第四実施形態）
図７は、本発明の第四実施形態の要部の断面模式図である。

上記各実施形態では、ホルダーユニット１０に、弾性シール部材の外周側面の一部または全部を支持するための突起部が設けられていた。図７に示す本実施形態ではホルダーユニット１０は突起部を有しておらず、これに代わって、吐出ユニット２０に配設する、アルミニウム等からなる放熱板（ヒートシンク）７０が弾性シール部材３０の外周側面の周囲を支持する構造を実施した。図示の例では弾性シール部材３０の外周側面の周囲全部が放熱板７０の端面に接して該端面により該外周側面全部が支持されているが、少なくとも貫通孔３１の近傍において支持する構造であればよいことは前述と同様である。

本実施形態によれば、上記各実施形態と同様の効果に加えて、放熱板と支持手段を兼用することによるコスト面での効果を得ることもできる。

（他の実施形態）
本発明の液体吐出ヘッドは、インクを吐出可能なインクジェット記録ヘッドの他、種々の液体を吐出するためのヘッドとして広く適用することができ、例えば、種々の処理液や薬剤などを吐出するためのヘッドとして用いることもできる。また、本発明の液体吐出装置は、インクジェット記録ヘッドを用いるインクジェット記録装置の他、種々の処理液や薬剤などを処理部材に付与するための装置として、広く適用することができる。

Claims (15)

1. 液体を収容するタンクが装着されたときに該タンク内に連通する第１の開口を有する装着手段と、液体を吐出する吐出口及び該吐出口に連通する第２の開口を有する吐出部と、前記装着手段と前記吐出部の間に配設された弾性体であって、対向し合う前記第１の開口と前記第２の開口の間で貫通され、前記装着手段と前記吐出部の間に前記液体の流路を形成する貫通孔を有する弾性体とを備えた液体吐出ヘッドにおいて、
   前記貫通孔は、長円形の断面形状を有し、及び、前記弾性体の外周側面の一部に沿って配設され、
   少なくとも前記外周側面の前記一部と接する支持手段を、前記装着手段または前記吐出部が備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記支持手段は前記装着手段に前記吐出部と向き合って配設された突起部であり、該突起部が該突起部の側面により前記外周側面の前記一部を支持することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記外周側面の前記一部は、前記貫通孔の前記断面形状の長手方向に対してほぼ平行であることを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記装着手段はさらに、前記タンクが装着されたときに該タンク内に連通する他の第１の開口を有し、
   前記吐出部はさらに、前記吐出口に連通する他の第２の開口を有し、
   前記弾性体はさらに、対向し合う前記他の第１の開口と前記他の第２の開口の間で貫通され、前記装着手段と前記吐出部の間に前記液体の他の流路を形成する他の貫通孔であって、前記外周側面の近傍に配設された他の貫通孔を有し、
   前記突起部が該突起部の前記側面によりさらに、前記他の貫通孔の近傍の前記外周側面の他の部分を支持することを特徴とする請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記弾性体は、前記貫通孔の前記吐出部側の開口部の周囲にリップを有しており、
   前記弾性体の少なくとも前記外周側面の前記一部は、前記貫通孔が前記弾性体を貫通する方向に対して、該一部と前記突起部の前記側面との間に作用する力が前記吐出部側でより大きくなる向きに傾斜していることを特徴とする請求項２または３に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記弾性体は、前記他の貫通孔の前記吐出部側の開口部の周囲にリップを有しており、
   前記弾性体の少なくとも前記外周側面の前記他の部分は、前記他の貫通孔が前記弾性体を貫通する方向に対して、該他の部分と前記突起部の前記側面との間に作用する力が前記吐出部側でより大きくなる向きに傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記突起部の前記側面は閉じており、前記突起部が前記弾性体を囲むことを特徴とする請求項４または６に記載の液体吐出ヘッド。
8. 前記支持手段は前記吐出部に前記装着手段と向き合って配設された放熱板であり、該放熱板が該放熱板の端面により前記弾性体の前記外周側面の前記一部を支持することを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
9. 前記装着手段はさらに、前記タンクが装着されたときに該タンク内に連通する他の第１の開口を有し、
   前記吐出部はさらに、前記吐出口に連通する他の第２の開口を有し、
   前記弾性体はさらに、対向し合う前記他の第１の開口と前記他の第２の開口の間で貫通され、前記装着手段と前記吐出部の間に前記液体の他の流路を形成する他の貫通孔であって、前記外周側面の近傍に配設された他の貫通孔を有し、
   前記放熱板が該放熱板の前記端面によりさらに、前記他の貫通孔の近傍の前記外周側面の他の部分を支持することを特徴とする請求項８に記載の液体吐出ヘッド。
10. 前記放熱板の前記端面は閉じており、前記放熱板が前記弾性体を囲むことを特徴とする請求項９に記載の液体吐出ヘッド。
11. 第１の流路と該第１の流路と連通する第１の開口とを備える第１の液体供給部材と、
    第２の流路と該第２の流路と連通する第２の開口とを備える第２の液体供給部材と、
    前記第１の開口と前記第２の開口とを連通する貫通孔を備え、前記第１の液体供給部材と前記第２の液体供給部材との間に挟持される弾性体と、
    を備える液体吐出ヘッドにおいて、
    前記貫通孔の開口は、所定の長さの第１の開口長さと、該第１の開口長さと直交する方向の長さが前記所定の長さより長い第２の開口長さとを備える断面形状を有し、
    前記弾性体は、前記貫通孔に隣接し、かつ、該貫通孔の前記第２の開口長さ方向に沿って延在する外周側面部を備え、
    前記第１の液体供給部材と前記第２の液体供給部材の少なくとも一方には、前記外周側面部と接する支持部を備えることを特徴とする液体吐出ヘッド。
12. 前記貫通孔の開口は、長円形であることを特徴とする請求項１１に記載の液体吐出ヘッド。
13. 前記支持部は、前記第１の開口が形成される面、または、前記第２の開口が形成される面から突出する突起であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液体吐出ヘッド。
14. 前記弾性体には前記貫通孔の開口より小さい開口を備える他の貫通孔を備えることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッド。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載の液体吐出ヘッドを備えた液体吐出装置。

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