JP2018016001A - 液体吐出ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】キャリッジに容易に固定することが可能な液体吐出ヘッドを提供する。
【解決手段】
液体吐出ヘッド１は、液体を吐出する記録素子基板１４と、記録素子基板１４が取り付けられた筐体１１とを有する。また、液体吐出ヘッド１は、筐体１１における液体吐出装置のキャリッジに取り付けられる取付面の裏側に開口を有し、キャリッジに取り付けられた取付状態における上下方向とは交差する方向に並設された複数の穴を有する。さらに、液体吐出ヘッド１は、取付面における、並設された複数の係合穴３１の両端側にある２つの穴の上部、または、当該穴よりも内側の上部に設けられ、キャリッジに当接してキャリッジ上の当該液体吐出ヘッドの位置を決める２つの位置決めボス２１を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体を吐出する液体吐出ヘッドに関する。

液体を吐出する液体吐出ヘッドは、通常、液体を吐出する記録素子基板と、液体を蓄えるタンクと、タンクから記録素子基板に液体を供給するための流路が形成された筐体とを有する。このような液体吐出ヘッドは、液体吐出装置が備えるキャリッジに装着される。例えば、キャリッジには、液体吐出ヘッドを装着して固定するためのレバーが備わっており、そのレバーを用いて液体吐出ヘッドをキャリッジに装着することができる（特許文献１参照）。

特許第４６８３６１９号

近年、液体吐出装置の小型化が進み、それに伴い、液体吐出ヘッドの小型化も進んでいる。一般に、液体吐出ヘッドの小型化が進むほど、液体吐出ヘッドの剛性は高くなるため、キャリッジ上の液体吐出ヘッドの位置を合わせづらくなったり、液体吐出ヘッドをキャリッジに装着する際に、液体吐出ヘッドによってキャリッジが変形したりする恐れがある。キャリッジ上の液体吐出ヘッドの位置がずれたり、キャリッジが変形したりすると、液体吐出ヘッドの位置精度に影響を及ぼし、その結果、記録媒体における液体の着弾位置が所望の位置からずれることがある。このため、例えば、液体吐出装置がインクジェットプリントのような記録装置の場合、記録される画像の印字品位の劣化などが生じる恐れがある。
なお、キャリッジの剛性を高くすることで、キャリッジの変形を抑制することは可能である。しかしながら、この場合には、キャリッジに剛性の高い材料を用いたり、キャリッジを厚くしたりする必要があり、キャリッジのコストアップや大型化を招くという問題がある。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、キャリッジに容易に固定することが可能な液体吐出ヘッドを提供することである。

本発明による液体吐出ヘッドは、液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板が取り付けられた筐体とを有し、液体吐出装置のキャリッジに取り付けられる液体吐出ヘッドにおいて、前記筐体における前記キャリッジに取り付けられる取付面の裏側に開口を有し、前記キャリッジに取り付けられた取付状態における上下方向とは交差する方向に並設された複数の穴と、前記取付面における、並設された前記複数の穴のうち両端側にある２つの前記穴の前記取付状態における上部、または、当該穴よりも前記交差する方向における内側の前記取付状態における上部に設けられ、前記キャリッジに当接して前記キャリッジ上の当該液体吐出ヘッドの位置を決める２つの第１の突き当て部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、キャリッジに当接してキャリッジ上の液体吐出ヘッドの位置を決める２つの第１の突き当て部が最も外側にある２つの穴の上部、または、その穴よりも内側の上部に設けられる。このため、第１の突き当て部付近の筐体を剛性が低下し、変形しやすくなっているため、第１の突き当て部にキャリッジに当接した際に筐体の形をキャリッジの形に倣わせることが可能になり、キャリッジに容易に固定することが可能になる。

本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドを模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドを模式的に示す斜視図である。 本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドを模式的に示す斜視図である。 液体吐出ヘッド１のキャリッジへの装着方法を説明するための図である。 本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドの変形状態と非変形状態とを示す上面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。
（１．ヘッド構成）
図１は、本発明の一実施形態の液体吐出ヘッドを模式的に示す斜視図であり、図２は、図１のＲ方向から見た液体吐出ヘッドを模式的に示す斜視図である。図１および図２に示す液体吐出ヘッド１は、液体吐出装置（図示せず）に備わったキャリッジ（図示せず）に取り付けられる。液体吐出装置は、本実施形態では、インクジェットプリンタのような液体を吐出して画像を記録する記録装置である。キャリッジは、主走査方向に沿って設けられたレール（図示せず）上を摺動して、主走査方向に往復移動可能である。記録動作では、液体吐出装置は、キャリッジを往復移動させながら、液体吐出ヘッド１から液体を吐出させる。そして、液体吐出装置は、液体の吐出に合わせて、キャリッジの往復移動する主走査方向とは直交する方向に記録媒体（図示せず）を間欠的に移動させることで、記録媒体に画像を記録する。図の例では、液体吐出ヘッド１がキャリッジに取り付けられた際の主走査方向をＸ方向、上下方向をＺ方向としている。Ｘ方向は、Ｚ方向と交差（望ましくは、直交）している。以下、上下は取付状態における上下を示す。
液体吐出ヘッド１は、筐体１１と、電気接続基板１２と、電気配線基板１３と、記録素子基板１４とを備える。
筐体１１は樹脂で形成される。筐体１１の上部には、液体吐出ヘッド１をキャリッジに取り付ける際に、キャリッジに当接してキャリッジ上の液体吐出ヘッド１の位置を決める第１の突き当て部である位置決めボス２１がＸ方向に並んで２つ設けられている。また、筐体１１は、液体吐出ヘッド１をキャリッジに取り付ける際に、液体吐出ヘッド１をキャリッジに押圧する押圧部材であるレバーが当接する押圧部としてリブ２２が形成されている。リブ２２は、筐体１１のＸ方向における両側の側壁１１ａの上辺にそれぞれ１つずつ形成されており、側壁１１ａと接続されている。また、側壁１１ａには、複数の凹部２３が並設されている。位置決めボス２１は、リブ２２よりもＸ方向における筐体１１の外側に設けられる。
電気接続基板１２は、筐体１１に取り付けられている。筐体１１における電気接続基板１２が取り付けられた面がキャリッジに取り付けられる取付面となる。電気接続基板１２は、液体吐出装置から電気信号が入力される複数のコンタクトパッド１２ａを備えている。電気信号は、液体を吐出するための電力や、液体の吐出を制御するための論理信号などを含む。液体吐出装置のキャリッジは、コンタクトパッド１２ａと接続する複数のコンタクトピン（図示せず）を備えたキャリッジ基板を（図示せず）を有する。コンタクトピンは弾性力を有し、液体吐出ヘッド１をキャリッジに装着する際に、コンタクトパッド１２ａと圧嵌する。これにより、キャリッジと電気接続基板１２とが電気的に接続される。
電気配線基板１３は、可撓性を有し、筐体１１に対して折り曲げられて、取付面と下面とに跨って取り付けられ、ビス１３ａで筐体１１に固定されている。また、筐体１１には、電気配線基板１３のＸ方向の両端部の近傍に、電気配線基板１３を挟んで設けられた位置決め面２４が形成されている。位置決め面２４は、液体吐出ヘッド１をキャリッジに取り付ける際に、キャリッジに当接してキャリッジ上の液体吐出ヘッド１の位置を決める第２の突き当て部である。位置決め面２４は、位置決めボス２１よりもＸ方向における筐体１１の内側に配置され、取付状態における位置決めボス２１よりも下側、すなわち、位置決めボス２１よりも記録素子基板１４に近い位置に配置される。
また、電気配線基板１３には、記録素子基板１４が取り付けられる。電気配線基板１３は、電気接続基板１２と記録素子基板１４とを電気的に接続し、電気接続基板１２に入力された電気信号を記録素子基板１４に供給する。
記録素子基板１４は、液体を吐出する複数の吐出口（図示せず）からなる吐出口列を備え、各吐出口から液体を吐出する。吐出口列は、液体吐出ヘッド１がキャリッジに取り付けられた際に、Ｘ方向とは直交する方向に延びるように形成される。
記録素子基板１４は、液体を貯留するタンク（図示せず）と接続され、電気接続基板１２からの電気信号に基づいて、タンクからの液体を吐出口から吐出する。本実施形態では、タンクは、筐体１１に取り付けられ、筐体１１の内部には、タンク内の液体を記録素子基板１４に供給するための流路（図示せず）が備わっている。この流路を流れる液体に空気が析出することを抑制するために、筐体１１を形成する樹脂には、３０％以上のフィラー（例えば、ガラスフィラー）を添加し、ガスバリア性を向上させることが望ましい。この場合、液体吐出ヘッド１から液体を吸引させる吸引回復動作を行う頻度を低減することができる。また、フィラーを添加することにより、筐体１１の剛性を向上させることも可能になる。

図３は、図１に示したＳ方向から見た液体吐出ヘッド１を模式的に示す斜視図である。図３に示すように筐体１１の取付面の裏側には、タンクを取り付けるための複数の係合穴３１がＸ方向に並設されている。係合穴３１の数は、特に限定されないが、図３の例では、７個の係合穴３１が備わっている。係合穴３１は、筐体１１の取付面の裏側に開口を有していれば、筐体１１を貫通していても、筐体１１を貫通していなくてもよい。
また、液体吐出ヘッド１には、係合穴３１に係合されたタンクの開口部と接続する凸部３２が形成されている。凸部３２内には、液体を図１および図２に示した記録素子基板１４に供給するための流路（図示せず）が形成され、さらに凸部３２には液体内の異物を除去するためのフィルタ３３が設けられている。凸部３２の大きさは、係合穴３１に係合されたタンクの開口部の大きさに応じて設定されている。本実施形態では、図３の左から順に、細い凸部３２が４つ、太い凸部３２が１つ、細い凸部３２が１つ設けられており、太い凸部３２には、開口部の大きいタンクが接続され、細い凸部３２には開口部の小さいタンクが接続される。また、開口部の小さいタンクは１つの係合穴３１を用いて液体吐出ヘッド１と係合され、開口部の大きいタンクは２つの係合穴３１を用いて液体吐出ヘッド１に係合される。したがって、本実施形態では、液体吐出ヘッド１には、最大で６個のタンクが搭載可能である。しかしながら、搭載可能なタンクの数は、６個に限らず、適宜変更可能である。
位置決めボス２１は、図の例では、複数の係合穴３１のうちＸ方向における両端側にある２つの係合穴３１の上部に設けられているが、その２つの係合穴３１よりもＸ方向における内側の上部に設けられてもよい。

（２．液体吐出ヘッドのキャリッジへの装着方法）
図４は、液体吐出ヘッド１のキャリッジへの装着方法を説明するための図であり、液体吐出ヘッド１の側面が示されている。
液体吐出ヘッド１を装着する際には、キャリッジに備わったレバー５０を持ち上げ、液体吐出ヘッド１をキャリッジ本体とレバー５０の間に挿入する。その際、筐体１１の位置決めボス２１をキャリッジに設けられた位置決め部５１と対向させ、筐体１１の位置決め面２４をキャリッジに設けられた位置決め部５２と対向させる。位置決め部５２は、液体吐出ヘッド１のキャリッジに対するかかり代である当接量を規定する機能を有している。
液体吐出ヘッド１を挿入した状態でレバー５０を下すと、レバー５０と筐体１１の側壁１１ａの上辺に設けられたリブ２２とが当接し、レバー５０は、図４の矢印Ａで示すようにリブ２２を斜め上から押圧する。これにより、位置決め面２４を支点として、液体吐出ヘッド１がキャリッジ基板に押し付けられる。このとき、キャリッジに設けられた位置決め部５２には、矢印Ｂで示す方向に力が加わる。
レバー５０は、押圧しながらリブ２２上を摺動し、レバー５０に設けられた凸部が凹部２３に固定される。レバーにはリブ２２と当接した際に収縮するバネが接続されており、レバーが固定された状態では、図４の矢印Ｃに示すように液体吐出ヘッド１をキャリッジ基板側に押し付ける方向に力が働く。
このとき、図１に示したコンタクトパッド１２ａはキャリッジに備わったコンタクトピンに嵌合する。このとき、コンタクトピンの弾性力の合計値は、レバーを液体吐出ヘッド１に固定する固定力以下に設定される。これにより、液体吐出ヘッド１がキャリッジに固定され、固定状態において液体吐出ヘッドの向きと位置が確定し、キャリッジと電気接続基板１２とが電気的に接続される。

（３．位置決め方法）
液体吐出ヘッド１の位置決め面２４がキャリッジの位置決め部５２と正しく当接していない場合、液体吐出ヘッド１は液体吐出装置のレールに対してノズル列の方向が傾いてしまい、液体の記録媒体上の着弾位置が正しい位置からずれる恐れがある。この場合、記録される画像の印字品位が低下するなどの問題が生じる。
（従来の液体吐出ヘッドにおける正しい位置決めが行われなかった場合）
従来の液体吐出装置では、通常、キャリッジおよび筐体は樹脂で構成され、電気配線基板はキャリッジおよび筐体よりの高剛性の材料が使用される。電気配線基板は、アルミナ（酸化アルミニウム）や剛性の高い樹脂などで形成される。
一例として、左右の位置決めボスにばらつきがあり、右の位置決めボスが左の位置決めボスよりも大きい場合を考える。この場合、固定動作中に、右の位置決めボスが左の位置決めボスよりも先にキャリッジの位置決め部に当接する。このとき、筐体は、キャリッジの位置決め部に先に当接した右の位置決めボスを支点として回転し、左の位置決め面が右の位置決め面よりも先にキャリッジの位置決め部に当接する。このとき、キャリッジを形成する樹脂の反力が筐体の向きを元に戻そうとするが、筐体の剛性が高いことや、筐体と電気配線基板とがビスで固定されていることなどから、筐体の向きが維持され、右の位置決め部は筐体１１の位置決め面と当接できない。この場合、液体吐出ヘッド１は液体吐出装置のレールに対してノズル列の方向が傾いてしまい、液体の記録媒体上の着弾位置が正しい位置からずれる恐れがある。
（本実施形態の液体吐出ヘッド１における正しい位置決めが行われなかった場合）
上記の説明と同様に、左右の位置決めボス２１にばらつきがあり、右の位置決めボス２１が左の位置決めボス２１よりも大きい場合を考える。この場合、右の位置決めボス２１が左の位置決めボス２１よりも先にキャリッジの位置決め部５１に当接する。このとき、筐体１１は、キャリッジの位置決め部５１に先に当接した右の位置決めボス２１を支点として回転し、左の位置決め面２４が右の位置決め面２４よりも先にキャリッジの位置決め部５２に当接する。このとき、キャリッジを形成する樹脂の反力が筐体の向きを元に戻そうとする。
液体吐出ヘッド１では、位置決めボス２１がタンクの係合穴３１の上部に設けられているため、位置決めボス２１近傍の筐体１１の剛性が低下し、変形しやすくなっている。このため、レバーで右のリブ２２が押圧されると、筐体１１は、右のリブ２２を支点として位置決めボス２１が凹むようにＸ方向およびＺ方向に変形する。
図５（ａ）は、変形していない非変形状態の筐体１１を示す上面図であり、図５（ｂ）は、変形状態の筐体１１を示す上面図である。図５（ｂ）に示したように筐体１１が右のリブ２２を支点として位置決めボス２１が凹むように変形すると、筐体１１の形状がキャリッジの形状に倣い、その結果、キャリッジの右の位置決め部５２が筐体１１の位置決め面２４と当接する。このとき、筐体１１が十分に変形するためには、筐体１１は、取付面の裏側から見た、係合穴３１が並設されたＸ方向の長さが、Ｘ方向に対して垂直なＺ方向の長さの２倍以上であることが望ましい。

以上説明したように本実施形態では、筐体１１の係合穴３１の上部に位置決めボス２１が設けられているため、筐体１１を変形しやすくすることが可能になる。したがって、液体吐出ヘッド１の筐体１１の形をキャリッジの形に倣わせることが可能になり、液体吐出ヘッド１を正しい位置で容易に固定することが可能になる。
なお、位置決めボス２１は、係合穴３１の上部かつ、係合穴３１の中心よりも筐体１１の中心側に配置されることが望ましい。この場合、位置決めボス２１が剛性の高いリブ２２の近傍に設けられた場合でも、位置決めボス２１とリブ２２との間の係合穴３１で形成される剛性の弱い部分を大きくすることができる。このため、筐体１１をより変形しやすくすることが可能になる。
以上説明した各実施形態において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

１ 液体吐出ヘッド
１１ 筐体
１４ 記録素子基板
２１ 位置決めボス（第１の突き当て部）
２２ リブ（押圧部）
２４ 位置決め面（第２の突き当て部）
３１ 係合穴（開口穴）

Claims (7)

1. 液体を吐出する記録素子基板と、前記記録素子基板が取り付けられた筐体とを有し、液体吐出装置のキャリッジに取り付けられる液体吐出ヘッドにおいて、
   前記筐体における前記キャリッジに取り付けられる取付面の裏側に開口を有し、前記キャリッジに取り付けられた取付状態における上下方向とは交差する方向に並設された複数の穴と、
   前記取付面における、並設された前記複数の穴のうち両端側にある２つの前記穴の前記取付状態における上部、または、当該穴よりも前記交差する方向における内側の前記取付状態における上部に設けられ、前記キャリッジに当接して前記キャリッジ上の当該液体吐出ヘッドの位置を決める２つの第１の突き当て部と、を有することを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記筐体は、当該液体吐出ヘッドを前記キャリッジに押圧する押圧部材が当接する押圧部をさらに備え、
   前記押圧部は、前記第１の突き当て部よりも前記交差する方向の外側に設けられ、
   前記第１の突き当て部は、前記２つの穴の前記取付状態における上部、かつ、当該穴の中心よりも前記交差する方向における内側に配置され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. 前記筐体は、前記記録素子基板を挟んで設けられ、前記キャリッジに当接して前記キャリッジ上の当該液体吐出ヘッドの位置を決める２つの第２の突き当て部を有し、前記第２の突き当て部は、前記取付状態において前記第１の突き当て部よりも下側に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記第２の突き当て部は、前記第１の突き当て部よりも前記交差する方向における内側に配置されることを特徴とする請求項３に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記穴は、前記記録素子基板から吐出される液体を貯留するタンクを取り付けるための係合穴であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 前記筐体は、前記交差する方向の長さが前記上下方向の長さの２倍以上であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
7. 前記筐体は、３０％以上のフィラーが添加された樹脂で形成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。

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