JP2020199705A - 液体吐出ヘッド、および液体吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接着領域を広げ、接合強度を確保することが可能な液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、液体吐出ヘッドの少なくとも一部を保護する保護部材２と、保護部材の厚みよりも幅が大きく、保護部材を受ける溝部を有するベース部材５と、溝部５ａに塗布され、保護部材とベース部材とを接着する接着部材７と、を有し、保護部材と溝部とが重なる接合部分が接着部材で覆うことで、接着領域を広げ、接合強度を確保する。【選択図】図２

Description

本発明は、液体吐出ヘッド、および液体吐出装置に関する。

従来、インクジェットヘッドでは、ヘッド内部へのインク侵入を防ぐための保護カバーを接着する技術がある。例えば、特許文献１には、保護カバー接着剤をせき止めし、接着領域を制御する目的で、ベース板に凹部を設ける構成が開示されている。

特許文献１では、ベース板に凹部を設けているが、接合時の接着領域が少ないため、必ずしも接合強度が十分ではなく、接合強度を確保できない。
本発明の一態様では、接着領域を広げ、接合強度を確保することが可能な液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明にかかる液体吐出ヘッドは、液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記液体吐出ヘッドの少なくとも一部を保護する保護部材と、前記保護部材の厚みよりも幅が大きく、保護部材を受ける溝部を有するベース部材と、前記溝部に塗布され、前記保護部材と前記ベース部材とを接着する接着部材と、を有し、前記保護部材と前記溝部とが重なる接合部分が前記接着部材で覆われている、ことを特徴とする液体吐出ヘッドとして構成される。

本発明によれば、接着領域を広げ、接合強度を確保することができる。

液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドユニットの外観斜視図である。 インクジェットヘッドユニットの長手方向の断面図である。 実施例２における保護カバーとハウジングユニットとの接合部分の構成を示す図である。 実施例３における保護カバーとハウジングユニットとの接合部分の構成を示す図である。 実施例４における保護カバーとハウジングユニットとの接合部分の構成を示す図である。 液体を吐出する装置の一例を示す図であり、（Ａ）は要部構成の概略を示す斜視図、（Ｂ）は側面図である。 液体吐出ユニットの一例を示す側面図である。 液体吐出ユニットの一例を示す上面図である。 液体吐出ユニットの一例を示す側面図である。

以下、添付図面を参照して、液体吐出ヘッド、および液体吐出装置の実施の形態を詳細に説明する。本実施形態における液体吐出ヘッドは、カバー接合の接着剤塗布に際して、保護カバーの両側面及び底面を接着剤で覆うことができ、保護カバーとベース板であるハウジングユニットとの隙間における接着領域を広げ、接合強度を確保できることが特徴になっている。 上記記載の本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に解説する。

（実施例１）
図１は、実施例１における液体吐出ヘッドの一例であるインクジェットヘッドユニット１の外観斜視図である。図２は、インクジェットヘッドユニット１の長手方向の断面図である。図１に示すように、インクジェットヘッドユニット１は、少なくとも、保護カバー２、ハウジングユニット５を有し、当該ハウジングユニット５には、保護カバー２で覆われる外側にインク供給穴６が設けられている。

また、図２に示すように、本実施例におけるハウジングユニット５は、接着剤７を塗布して保護カバー２との接合部分の周囲を封止するための溝部５ａを有している。当該溝部５ａは、保護カバー２の厚みより幅を広くした構成となっている。すなわち、溝部５ａの凹部形状の幅が、保護カバー２の前記接合部分の底部である底面２ｃの幅よりも広い構成となっている。ハウジングユニット５と保護カバー２を組付ける前に溝部５ａに接着剤７が塗布され、その後、保護カバー２が溝部５ａの幅の略中央となるように組付けられる。図２では、溝部５ａにおける保護カバー２内側の隙間５ａ１と、溝部５ａにおける保護カバー２外側の隙間５ａ２との間に、保護カバー２が組付けられている。これにより、保護カバー２のハウジングユニット５との接合部分の内面側の隙間５ａ１および外面側の隙間５ａ２を形成することができ、保護カバー２のハウジングユニット５との接合部分の内側面２ａと外側面２ｂ、及び底面２ｃの３つの面を接着剤７で覆うことが出来る。そのため、保護カバー２とハウジングユニット５との接着領域を広げ、接合強度を確保することが出来る。

すなわち、液体を吐出する液体吐出ヘッドにおいて、液体吐出ヘッドの少なくとも一部を保護する保護部材である保護カバー２と、保護カバー２の厚みよりも幅が大きく、保護カバー２を受ける溝部５ａを有するベース部材であるハウジングユニット５と、溝部５ａに塗布され、保護カバー２とハウジングユニット５とを接着する接着材７と、を有し、保護カバー２と溝部５ａとが重なる接合部分が接着材７で覆われている。これにより、従来よりも接着領域を広げ、接合強度を確保することができる。

（実施例２）
図３は、実施例２における保護カバー２とハウジングユニット５との接合部分の構成を示す図である。インクジェットヘッドユニット１全体の構成については、実施例１と同様であるため、ここではその説明を省略する。
図３に示すように、本実施例では、溝部５ａの内側および外側に、接着剤７のはみ出しを防ぐための凹部５ｂ−１、５ｂ−２を設けた構成となっている。当該構成では、内側に設けた凹部５ｂ−１により、電子部品への接着剤の接触による不良を防ぐことが出来、また、外側に設けた凹部５ｂ−２により、インク供給穴６への接着剤の侵入を防ぐことが出来る。

（実施例３）
図４は、実施例３における保護カバー２とハウジングユニット５との接合部分の構成を示す図である。インクジェットヘッドユニット１全体の構成については、実施例１と同様であるため、ここではその説明を省略する。
図４に示すように、本実施例では、溝部５ａの内側および外側に、接着剤７のはみ出しを防ぐための凸部５ｂ−３、５ｂ−４を設けた構成となっている。当該構成では、内側に設けた凸部５ｂ−３により、電子部品への接着剤の接触による不良を防ぐことが出来、また、外側に設けた凸部５ｂ−４により、インク供給穴６への接着剤の侵入を防ぐことが出来る。

（実施例４）
図５は、実施例４における保護カバー２とハウジングユニット５との接合部分の構成を示す図である。インクジェットヘッドユニット１全体の構成については、実施例１と同様であるため、ここではその説明を省略する。
図５に示すように、本実施例では、溝部５ａを、上段部５ｃ−１と、上段部５ｃ−１とは異なる幅の下段部５ｃ−２とを有した段付き構造とすることにより、上段部５ｃ−１と下段部５ｃ−２との境界線(点線)まで接着剤７を塗布して接着剤７の使用量を制御しつつ、ハウジングユニット５の上面Ｓへの接着剤のはみ出しを防ぐことが出来、ハウジングユニット５の上面Ｓを受けとするような液体吐出装置に使用する場合にも対応出来る。すなわち、接着剤７の使用量を上記境界線までとして制御した場合において、当該制御による接着剤７の使用量が多くなった場合でも、接着剤７の余剰分が上段部５ｃ−１に留まるため、実施例２、実施例３と同様に、電子部品への接着剤の接触による不良を防ぐことが出来、インク供給穴６への接着剤の侵入を防ぐことが出来る。

なお、上記実施例２〜４の各構成は、適宜組み合わせて構成してもよい。例えば、溝部５ａの内側に凹部５ｂ−１を設けるとともに、溝部５ａの外側に凸部５ｂ−４を設けたり、あるいは溝部５ａを上記段付き構造とし、さらに凹部５ｂ−１、５ｂ−２や凸部５ｂ−３、５ｂ−４を設けてもよい。このように、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記各実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせて実施してよい。

〔液体吐出ユニット〕
液体吐出ユニットには、上述の液体吐出ヘッド（インクジェットヘッドユニット１）が備えられている。図７、図８及び図９に、インクジェットヘッドとして搭載した液体吐出ユニットの一例を示す。

「液体吐出ユニット」とは、液体吐出ヘッドに他の機能部品、機構が一体化したものであり、液体を吐出する機能に関連する部品の集合体である。例えば、「液体吐出ユニット」は、ヘッドタンク、キャリッジ、供給機構、維持回復機構、主走査移動機構の構成の少なくとも一つを液体吐出ヘッドと組み合わせたものなどが含まれる。
ここで、一体化とは、例えば、液体吐出ヘッドと機能部品、機構が、締結、接着、係合などで互いに固定されているもの、一方が他方に対して移動可能に保持されているものを含む。また、液体吐出ヘッドと、機能部品、機構が互いに着脱可能に構成されていても良い。
例えば、液体吐出ユニット４４０として、図７に示すように液体吐出ヘッド４０４とヘッドタンク４４１が一体化されているものがある。

図７に示す液体吐出ユニット４４０はキャリッジ４０３に搭載されている。キャリッジ４０３は、主走査移動機構を構成するガイド部材４０１により保持され、主走査方向に往復移動する。
図７には、後述する液体を吐出する装置を構成している部材のうち、被記録媒体（例えば、用紙等）を搬送するための手段である搬送ベルト４１２を示している。この搬送ベルト４１２は、無端状ベルトであり、搬送ローラ４１３と、テンションローラ４１４との間に掛け渡されている。

また、チューブなどで互いに接続されて、液体吐出ヘッドとヘッドタンクが一体化されているものがある。ここで、これらの液体吐出ユニットのヘッドタンクと液体吐出ヘッドとの間にフィルタを含むユニットを追加することもできる。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドとキャリッジが一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッド４０４を主走査移動機構の一部を構成するガイド部材４０１に移動可能に保持させて、液体吐出ヘッド４０４と主走査移動機構４９３が一体化されているものがある。また、図８に示すように、液体吐出ヘッド４０４とキャリッジ４０３と主走査移動機構４９３が一体化されているものがある。

図８に示す液体吐出ユニット４４０は、後述する液体を吐出する装置を構成している部材のうち、側板４９１Ａ、４９１Ｂ及び背板４９１Ｃで構成される筐体部分と、主走査移動機構４９３と、キャリッジ４０３と、液体吐出ヘッド４０４で構成されている。図中矢印Ｄ１は主走査方向を示す。

また、液体吐出ユニットとして、液体吐出ヘッドが取り付けられたキャリッジに、維持回復機構の一部であるキャップ部材を固定させて、液体吐出ヘッドとキャリッジと維持回復機構が一体化されているものがある。

また、液体吐出ユニットとして、図９に示すように流路部品４４４が取付けられた液体吐出ヘッド４０４にチューブ４５６が接続されて、液体吐出ヘッド４０４と供給機構が一体化されているものがある。このチューブ４５６を介して、液体貯留源の液体が液体吐出ヘッド４０４に供給される。

流路部品４４４はカバー４４２の内部に配置されている。流路部品４４４に代えてヘッドタンク４４１を含むこともできる。また、流路部品４４４の上部には液体吐出ヘッド４０４と電気的接続を行うコネクタ４４３が設けられている。

主走査移動機構は、ガイド部材単体も含むものとする。また、供給機構は、チューブ単体、装填部単体も含むものする。

〔液体を吐出する装置〕
液体を吐出する装置には、上述の液体吐出ヘッドを備えている。優れた組み立て性と優れた放熱効率とを両立することができ、最大吐出量の増加を実現可能な液体吐出ヘッドを備えることにより省スペース化を実現可能であり、液体を吐出する装置の小型化や低コスト化を実現することができるとともに、温度上昇による誤動作等を防止し、安定した液体吐出を実現することができる。

なお、本願において、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッド又は液体吐出ユニットを備え、液体吐出ヘッドを駆動させて、液体を吐出させる装置である。液体を吐出する装置には、液体が付着可能なものに対して液体を吐出することが可能な装置だけでなく、液体を気中や液中に向けて吐出する装置も含まれる。

この「液体を吐出する装置」は、液体が付着可能なものの給送、搬送、排紙に係わる手
段、その他、前処理装置、後処理装置なども含むことができる。
例えば、「液体を吐出する装置」として、インクを吐出させて用紙に画像を形成する装
置である画像形成装置、立体造形物（三次元造形物）を造形するために、粉体を層状に形成した粉体層に造形液を吐出させる立体造形装置（三次元造形装置）がある。

また、「液体を吐出する装置」は、吐出された液体によって文字、図形等の有意な画像が可視化されるものに限定されるものではない。例えば、それ自体意味を持たないパターン等を形成するもの、三次元像を造形するものも含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」とは、液体が少なくとも一時的に付着可能なものであって、付着して固着するもの、付着して浸透するものなどを意味する。具体例としては、用紙、記録紙、記録用紙、フィルム、布などの被記録媒体、電子基板、圧電素子などの電子部品、粉体層（粉末層）、臓器モデル、検査用セルなどの媒体であり、特に限定しない限り、液体が付着するすべてのものが含まれる。

上記「液体が付着可能なもの」の材質は、紙、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックスなど液体が一時的でも付着可能であればよい。

また、「液体」は、ヘッドから吐出可能な粘度や表面張力を有するものであればよく、特に限定されないが、常温、常圧下において、または加熱、冷却により粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下となるものであることが好ましい。より具体的には、水や有機溶媒等の溶媒、染料や顔料等の着色剤、重合性化合物、樹脂、界面活性剤等の機能性付与材料、ＤＮＡ、アミノ酸やたんぱく質、カルシウム等の生体適合材料、天然色素等の可食材料、などを含む溶液、懸濁液、エマルジョンなどであり、これらは例えば、インクジェット用インク、表面処理液、電子素子や発光素子の構成要素や電子回路レジストパターンの形成用液、３次元造形用材料液等の用途で用いることができる。

また、「液体を吐出する装置」は、液体吐出ヘッドと液体が付着可能なものとが相対的に移動する装置があるが、これに限定するものではない。具体例としては、液体吐出ヘッドを移動させるシリアル型装置、液体吐出ヘッドを移動させないライン型装置などが含まれる。

また、「液体を吐出する装置」としては他にも、用紙の表面を改質するなどの目的で用紙の表面に処理液を塗布するために処理液を用紙に吐出する処理液塗布装置、原材料を溶液中に分散した組成液をノズルを介して噴射させて原材料の微粒子を造粒する噴射造粒装置などがある。

図６に、液体吐出ヘッドをインクジェットヘッドとして搭載した液体を吐出する装置であるインクジェット画像形成装置の一例を示す。図６（Ａ）は要部構成の概略を示す斜視図、（Ｂ）は側面図である。
このインクジェット画像形成装置３０１は、装置本体の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへインクを供給するインクカートリッジ等で構成される液体吐出ユニットが印字機構部３０２に収納されている。装置本体の下方部には前方側から多数枚の記録紙３０３を積載可能な給紙カセット（給紙トレイ）３０４を抜き差し自在に装着することができ、また、記録紙３０３を手差しで給紙するための手差しトレイ３０５を開倒することができ、給紙カセット３０４或いは手差しトレイ３０５から給送される記録紙３０３を取り込み、印字機構部３０２によって所要の画像を記録した後、後面側に装着された排紙トレイ３０６に排紙する。

印字機構部３０２は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材である主ガイドロッド３１１と従ガイドロッド３１２とでキャリッジ３１３を主走査方向（紙面の垂直方向）に摺動自在に保持し、このキャリッジ３１３にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）の各色のインク滴を吐出するインクジェットヘッドからなる記録ヘッド３１４を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。またキャリッジ３１３には記録ヘッド３１４に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ３１５を交換可能に装着している。
インクカートリッジ３１５は上方に大気と連通する大気口、下方にはインクジェットヘッドへインクを供給する供給口を、内部にはインクが充填された多孔質体を有しており、多孔質体の毛管力によりインクジェットヘッドへ供給されるインクをわずかな負圧に維持している。

また、記録ヘッドとしてここでは各色の記録ヘッド３１４を用いているが、各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドでもよい。さらに、記録ヘッド３１４として用いるインクジェットヘッドは、圧電素子などの電気機械変換素子で液室壁面を形成する振動板を介してインクを加圧するピエゾ型、或いは発熱抵抗体により気泡を生じさせてインクを加圧するバブル型、若しくはインク流路壁面を形成する振動板とこれに対向する電極との間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する静電型などを使用することができるが、本実施形態では静電型インクジェットヘッドを用いている。

ここで、キャリッジ３１３は後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッド３１１に摺動自在に嵌装し、前方側（用紙搬送方向下流側）を従ガイドロッド３１２に摺動自在に載置している。そして、このキャリッジ３１３を主走査方向に移動走査するため、主走査モータ３１７で回転駆動される駆動プーリ３１８と従動プーリ３１９との間にタイミングベルト３２０を張装し、このタイミングベルト３２０をキャリッジ３１３に固定しており、主走査モータ３１７の正逆回転によりキャリッジ３１３が往復駆動される。

一方、給紙カセット３０４にセットした記録紙３０３を記録ヘッド３１４の下方側に搬送するために、給紙カセット３０４から記録紙３０３を分離給装する給紙ローラ３２１及びフリクションパッド３２２と、記録紙３０３を案内するガイド部材３２３と、給紙された記録紙３０３を反転させて搬送する搬送ローラ３２４と、この搬送ローラ３２４の周面に押し付けられる搬送コロ３２５及び搬送ローラ３２４からの記録紙３０３の送り出し角度を規定する先端コロ３２６とを設けている。搬送ローラ３２４は副走査モータ３２７によってギヤ列を介して回転駆動される。

そして、キャリッジ３１３の主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラ３２４から送り出された記録紙３０３を記録ヘッド３１４の下方側で案内する用紙ガイド部材である印写受け部材３２９を設けている。この印写受け部材３２９の用紙搬送方向下流側には、記録紙３０３を排紙方向へ送り出すために回転駆動される搬送コロ３３１、拍車３３２を設け、さらに記録紙３０３を排紙トレイ３０６に送り出す排紙ローラ３３３及び拍車３３４と、排紙経路を形成するガイド部材３３５，３３６とを配設している。
記録時には、キャリッジ３１３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド３１４を駆動することにより、停止している記録紙３０３にインクを吐出して１行分を記録し、記録紙３０３を所定量搬送後次の行の記録を行う。記録終了信号または、記録紙３０３の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了させ記録紙３０３を排紙する。

また、キャリッジ３１３の移動方向右端側の記録領域を外れた位置には、記録ヘッド３１４の吐出不良を回復するための回復装置３３７を配置している。回復装置はキャップ手段と吸引手段とクリーニング手段を有している。キャリッジ３１３は印字待機中にはこの回復装置３３７側に移動されてキャッピング手段で記録ヘッド３１４をキャッピングされ、吐出口部を湿潤状態に保つことによりインク乾燥による吐出不良を防止する。また、記録途中などに記録と関係しないインクを吐出することにより、全ての吐出口のインク粘度を一定にし、安定した吐出性能を維持する。

吐出不良が発生した場合等には、キャッピング手段で記録ヘッド３１４の吐出口を密封し、チューブを通して吸引手段で吐出口からインクとともに気泡等を吸い出し、吐出口面に付着したインクやゴミ等はクリーニング手段により除去され吐出不良が回復される。また、吸引されたインクは、本体下部に設置された廃インク溜（不図示）に排出され、廃インク溜内部のインク吸収体に吸収保持される。

１ インクジェットヘッドユニット
２ 保護カバー
２ａ 内側面
２ｂ 外側面
２ｃ 底面
５ ハウジングユニット
５ａ 溝部
５ｂ−１、５ｂ−２、５ｂ−３、５ｂ−４ 凹部
５ｃ−１ 上段部
５ｃ−２ 下段部
６ インク供給穴
７ 接着剤

特開２００４−２６２２０３号公報

Claims (6)

1. 液体を吐出する液体吐出ヘッドであって、
   前記液体吐出ヘッドの少なくとも一部を保護する保護部材と、
   前記保護部材の厚みよりも幅が大きく、保護部材を受ける溝部を有するベース部材と、
   前記溝部に塗布され、前記保護部材と前記ベース部材とを接着する接着部材と、を有し、
   前記保護部材と前記溝部とが重なる接合部分が前記接着部材で覆われている
   ことを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記溝部の幅は前記保護部材の前記接合部分の底部の幅よりも広い、
   ことを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記溝部の内側および外側に凹部が設けられている、
   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. 前記溝部の内側および外側に凸部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記溝部は、段付き構造により構成される、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドを備えたことを特徴とする液体吐出装置。