JP3224094B2 - ヘッドユニットの接続構造 - Google Patents
ヘッドユニットの接続構造Info
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Description
タ、ファックスなどに適用されるインクジェット式記録
装置に搭載されるヘッドユニットの接続構造に関する。
出する記録ヘッドを用いて被記録媒体に文字や画像を記
録するインクジェット式記録装置が知られている。かか
るインクジェット式記録装置では、被記録媒体に対向す
る記録ヘッドはヘッドホルダに設けられ、ヘッドホルダ
はキャリッジに搭載されて被記録媒体の搬送方向とは直
交する方向に走査される。
分解概略を図8に、その断面を図9に示す。図8及び図
9に示すように、圧電セラミックプレート101には、
複数の溝102が並設され、各溝102は、側壁103
で分離されている。各溝102の長手方向一端部は圧電
セラミックプレート101の一端面まで延設されてお
り、他端部は、他端面までは延びておらず、深さが徐々
に浅くなっている。また、各溝102内の両側壁103
の開口側表面には、長手方向に亘って、駆動電界印加用
の電極105が形成されている。
102の開口側には、カバープレート104が接着剤1
06を介して接合されている。カバープレート104に
は、各溝102の浅くなった他端部と連通する凹部とな
るインク室107と、このインク室107の底部から溝
102とは反対方向に貫通するインク供給口108とを
有する。
バープレート104との接合体の溝102が開口してい
る端面には、各溝102に対向する位置にノズル開口1
09を有するノズルプレート110が接合されている。
さらに、カバープレート104の圧電セラミックプレー
ト101とは逆側には、一端がカバープレート104と
の接合面側に開口し、インク供給口108と連通されて
インク流路を形成するインク導入路111を有するヘッ
ドカバー112が接着剤によって接着されている。一
方、圧電セラミックプレート101側には、図示しない
駆動回路等が搭載されるベースプレート114が接合さ
れている。また、各電極105と駆動回路とは、ボンデ
ィングワイヤ115等で接続され、電極105に駆動電
圧を印加できるようになっている。
トでは、インク室107から各溝102内にインクを充
填し、所定の溝102の両側の側壁103に電極105
を介して所定の駆動電界を作用させると、側壁103が
変形して所定の溝102内の容積が変化し、これによ
り、溝102内のインクがノズル開口109から吐出す
る。
に対応するノズル開口109からインクを吐出する場合
には、その溝102a内の電極105a,105bに正
の駆動電圧を印加すると共にそれぞれに対向する電極1
05c,105dを接地するようにする。これにより、
側壁103a,103bには溝102aに向かう方向の
駆動電界が作用し、これが圧電セラミックプレート10
1の分極方向と直交すれば、圧電厚みすべり効果により
側壁103a,103bが溝102a方向に変形し、溝
102a内の容積が減少して圧力が増加し、ノズル開口
109からインクが吐出する。
は、実際には、さらに、インクカートリッジを着脱自在
に保持するヘッドホルダに固定されると共に、インクカ
ートリッジとヘッドカバーのインク導入路とを連通する
インク流路を有する流路基板に接合される。そして、こ
のインク流路を介してインクカートリッジからヘッドチ
ップユニットへインクが供給される。
基板とは、突出部と開口部とを嵌合することにより両者
のインク流路が連通するように構成され、両者の接合
は、ヘッドカバーの接合面及び突出部の外周面に接着剤
を塗布後、ヘッドカバーと流路基板とを押しつけて接着
する。
た構造では、接着剤の量が多すぎる場合には、接着剤が
インク流路内や外部まではみ出してしまい、インクの流
れを阻害したり、外観を損ねてしまうという問題があ
る。また、逆に接着剤の量が少なすぎる場合には、両者
が確実に接着されずに剥がれ易いという問題がある。
カバーと流路基板とを適量の接着剤で確実且つ容易に接
着することのできるヘッドユニットの接続構造を提供す
ることを課題とする。
明の第1の態様は、ノズル開口に連通する複数の溝にイ
ンクを供給するインク室と当該インク室にインクを供給
するインク流路とを有するヘッドユニットと、該ヘッド
ユニットを保持するヘッドホルダに取り付けられ且つ前
記ヘッドユニットのインク流路と連通されるインク流路
を有する流路基板との接続構造において、前記ヘッドユ
ニット及び前記流路基板の何れか一方に設けられてその
先端に前記インク流路が開口する突出部と、他方に設け
られて前記突出部が挿入されると共にその底部に前記イ
ンク流路が開口するインク連結口とを有し、前記インク
連結口は、前記突出部よりも若干大きい内径を有すると
共に前記突出部の高さと略同一の高さを有し且つ当該イ
ンク連結口に挿入された前記突出部との間に間隙を画成
し、前記ヘッドユニット及び前記流路基板の少なくとも
一方には、前記突出部と前記インク連結口との間に画成
される間隙から外部まで連通して前記間隙に接着剤を充
填するための連通孔が少なくとも一つ設けられ、前記ヘ
ッドユニットと前記流路基板とは、前記間隙に前記連通
孔を介して充填された接着剤によって接着されているこ
とを特徴とするヘッドユニットの接続構造にある。
て、前記連通孔は、少なくとも二つあり、一方は、接着
剤充填の際の空気排出口となることを特徴とするヘッド
ユニットの接続構造にある。本発明の第3の態様は、第
1又は2の態様において、前記連通孔は、前記インク連
結口に対応して、それぞれ設けられていることを特徴と
するヘッドユニットの接続構造にある。
の態様において、前記インク連結口と前記突出部とはそ
れぞれ複数あり、それぞれの間に形成された前記間隙
は、前記インク連結口が開口した面に形成された溝によ
りそれぞれ連通されていることを特徴とするヘッドユニ
ットの接続構造にある。本発明の第5の態様は、第1〜
4の何れかの態様において、前記突出部の先端面と当接
する前記インク連結口の底面部が、テーパ面となってい
ることを特徴とするヘッドユニットの接続構造にある。
て、前記突出部の先端面の周縁部が、テーパ面となって
いることを特徴とするヘッドユニットの接続構造にあ
る。本発明の第7の態様は、第1〜6の何れかの態様に
おいて、前記ヘッドホルダには、前記ヘッドユニットの
駆動回路が搭載されていることを特徴とするヘッドユニ
ットの接続構造にある。
て、前記ヘッドホルダには、インクを収容したインクカ
ートリッジが着脱自在に保持できることを特徴とするヘ
ッドユニットの接続構造にある。かかる本発明では、ヘ
ッドカバーと流路基板とが、常に、適量の接着剤で確実
且つ容易に接着され、インク流路を良好に連通すること
ができる。
いて本発明を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施
形態に係るヘッドチップの分解斜視図である。図1に示
すように、圧電セラミックプレート11には、複数の溝
12が並設され、各溝12は、側壁13で分離されてい
る。各溝12の長手方向一端部は圧電セラミックプレー
ト11の一端面まで延設されており、他端部は、他端面
までは延びておらず、深さが徐々に浅くなっている。ま
た、各溝12内の両側壁13の開口側表面には、長手方
向に亘って、駆動電界印加用の電極15が形成されてい
る。
成される各溝12は、例えば、円盤状のダイスカッター
により形成され、深さが徐々に浅くなった部分は、ダイ
スカッターの形状を利用して形成される。また、各溝1
2内に形成される電極15は、例えば、公知の斜め方向
からの蒸着により形成される。このような圧電セラミッ
クプレート11の溝12の開口側には、インク室プレー
ト17が接合されている。インク室プレート17には、
各溝12の浅くなった他端部と連通する凹部となるイン
ク室21と、このインク室21の底部から溝12とは反
対方向に貫通するインク供給口22とを有する。
色(B)、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン
(C)の各色のインクに対応したグループに分かれてお
り、インク室21及びインク供給口22は、それぞれ4
つずつ設けられている。なお、インク室プレート17
は、セラミックプレート、金属プレートなどで形成する
ことができるが、圧電セラミックプレート11との接合
後の変形等を考えると、熱膨張率の近似したセラミック
プレートを用いるのが好ましい。
ク室プレート17との接合体の溝12が開口している端
面には、ノズルプレート25が接合されており、ノズル
プレート25の各溝12に対向する位置にはノズル開口
27が形成されている。本実施形態では、ノズルプレー
ト25は、圧電セラミックプレート11とインク室プレ
ート17との接合体の溝12が開口している端面の大き
さより大きくなっている。また、ノズルプレート25
は、ポリイミドフィルムなどに、例えば、エキシマレー
ザ装置を用いてノズル開口27を形成したものである。
レート11とインク室プレート17との接合体の溝12
が開口している端部の周囲には、ノズル支持プレート2
8が配置されている。このノズル支持プレート28は、
ノズルプレートの接合体端面の外側と接合されて、ノズ
ルプレート28を安定して保持するためのものである。
なくてもよい。また、このようなヘッドチップの駆動原
理等は従来技術で述べたとおりであるので、ここでの説
明は省略する。さらに、このようなヘッドチップ30を
駆動するための配線等の設け方も特に限定されないが、
以下に、その一例を示す。
30をヘッドチップユニット40とする製造工程の一例
を示す。図2に示すように、圧電セラミックプレート1
1のノズル開口側とは反対側の端部には電極15に接続
される図示しない配線パターンが形成されており、この
配線パターンには異方性導電膜31を介してフレキシブ
ルケーブル32が接合される。また、圧電セラミックプ
レート11とインク室プレート17との接合体のノズル
支持プレート28の後端側には、圧電セラミックプレー
ト11側のアルミニウム製のベースプレート33と、イ
ンク室プレート17側のヘッドカバー34とが組み付け
られる。ベースプレート33とヘッドカバー34とは、
ベースプレート33の係止孔33aにヘッドカバー34
の係止シャフト34aを係合することにより固定され、
両者で圧電セラミックプレート11とインク室プレート
17との接合体を挟持する。ヘッドカバー34には、イ
ンク室プレート17のインク供給口22のそれぞれに連
通するインク導入路35が設けられている。また、この
インク導入路35のインク室プレート17とは逆側の開
口部分は、他の部分よりも突出した突出部35aとなっ
ており、さらにその周囲には、後述する流路基板45の
ヘッド連結口46側の先端部分と嵌合可能な大きさの凹
部36が形成されている。なお、詳しくは後述するが、
流路基板45のインク連結口46に突出部35aが挿入
固定されると共に、凹部36に流路基板45の接合面側
の先端部分が嵌合されて、ヘッドカバー34のインク導
入路35及び流路基板45のインク流路とが連通され
る。
ミックプレート11の後端側に突出したベースプレート
33上には配線基板37が固着される。ここで、配線基
板37上にはヘッドチップを駆動するための集積回路な
どの駆動回路38が搭載され、駆動回路38とフレキシ
ブルケーブル32とが異方性導電膜39を介して接続さ
れる。これにより、図3(b)のヘッドチップユニット
40が完成する。
40は、例えば、インクカートリッジを着脱自在に保持
するタンクホルダに組み付けられてヘッドホルダユニッ
トを構成する。このようなタンクホルダ41及びインク
ホルダユニット50の一例を図4及び図5に示す。な
お、図4は、ヘッドホルダ及びヘッドホルダユニットの
斜視図であり、図5は、ヘッドホルダユニット50の要
部断面図である。
方面が開口した略箱形形状をなし、図示しないインクカ
ートリッジが着脱自在に保持可能なものである。また、
底壁上面には、インクカートリッジの底部に形成された
開口部であるインク供給口と連結する連結部42が設け
られている。連結部42は、例えば、黒色(B)、イエ
ロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)の各色のイ
ンク毎に設けられている。
形成され、その開口となる連結部42の先端には、フィ
ルタ43が設けられている。また、連結部42内に形成
されたインク流路は底壁の裏面側まで連通して形成さ
れ、各インク流路は、タンクホルダ41の裏面側に設け
られた流路基板45内のインク流路を介して流路基板4
5の側壁に開口するヘッド連結口46に連通する。この
ヘッド連結口46は、タンクホルダ41の側面側に開口
し、当該側壁の底部には、上述したヘッドチップユニッ
ト40を保持するヘッドチップユニット保持部47が設
けられている。ヘッドチップユニット保持部47には、
配線基板37上に設けられた駆動回路38を包囲する略
コ字状に立設された包囲壁48と、包囲壁48内にあっ
てヘッドチップユニット40のベースプレート33及び
配線基板37に設けられた係止孔40aと係合する係合
シャフト49が立設されている。
基板45には、ヘッドカバー34の各インク導入口35
に対応して、ヘッド連結口46が設けられている。この
ヘッド連結口46は、ヘッドカバー34の突出部35a
の外径よりも大きく且つ流路基板45のインク流路51
よりも大きい内径で形成されている。また、このインク
連結口56の深さは、突出部35aの高さと略同一、又
は若干浅く形成されている。したがって、インク連結口
46に突出部35aが挿入されると、インク連結口46
の内周面と突出部35aの外周面との間に間隙52が画
成され、この間隙52は、突出部35aの先端部分がイ
ンク連結口56の底面部56aに当接することによって
封止される。
aの形状は、特に限定されないが、本実施形態では、テ
ーパ形状とし、突出部35aの先端面が確実に当接する
ようにしている。また、さらに、突出部35aの先端面
の周縁部をテーパ形状としてもよく、これにより、突出
部35aの先端面とインク連結口56の底面部56aと
がより確実に当接する。
の接合面とは反対面の各ヘッド連結口46に対応する領
域には、それぞれ、間隙52と外部とを連通する微小径
の連通孔53が形成されている。この連通孔53は、少
なくとも一つがこの間隙に接着剤を充填するための充填
孔53aとして用いられ、残りの連通孔53は、接着剤
を充填する際に間隙52内の空気を排出する排出孔53
bとして用いられる。
ヘッドカバー34との当接面には、各インク連通口46
間に渡って、例えば、断面略半円形状の溝部54が設け
られている。すなわち、流路基板45とヘッドカバー3
4を接合した状態でも、全ての間隙52が溝部54によ
って連通される。これにより、一つの充填孔53aから
全ての間隙52に接着剤を充填することができる。
ト保持部47にヘッドチップユニット40が搭載されて
ヘッドホルダユニット50が完成する。以下、このヘッ
ドカバーと流路基板との接合工程について説明する。ま
ず、図6(a)に示すように、ヘッドカバー34の各イ
ンク導入路35の突出部35aが、それぞれに対応する
流路基板45のインク連結口46に挿入され、且つ流路
基板45の接合面側の先端部分45aが、ヘッドカバー
34の凹部36に嵌合されるように、ヘッドチップユニ
ット40をヘッドホルダ41のヘッドチップユニット保
持部47に搭載する。このとき、各インク連結口46と
突出部35aとの間には間隙52が画成され、各間隙5
2は、流路基板45の溝部54によって全て連通されて
いることになる。
基板45をクランプして、図6(b)に示すように、流
路基板45の一つの連通孔53(充填孔53a)から、
所定の治具等を用いて、間隙52内に接着剤55を充填
する。この際、接着剤55は溝部54を介して間隙52
全てに順次充填されていく。また、間隙52内に存在す
る空気は、その他の連通孔53(排出孔53b)から排
出され、充填孔53aから接着剤55を容易に充填する
ことができる。なお、連通孔53は、微小径であるた
め、この連通孔53から接着剤55が外部に漏れ出すこ
とがない。
てヘッドカバー34と流路基板45とが接着固定され
る。このようにヘッドホルダ41とヘッドチップユニッ
トとは、ヘッドカバー34に形成されたインク導入路3
5が流路基板45のヘッド連結口46に連結されて、接
着固定される。これにより、タンクホルダ41の連結部
42を介してインクカートリッジから導入されたインク
は、流路基板45内のインク流路を通ってヘッドチップ
ユニット40のインク導入路35に導入され、インク室
22及び溝12内に充填される。
のインク導入路35の開口部分を突出部35aとして、
流路基板45のインク流路51の開口部分をこの突出部
35aの外径よりも大きい内径を有するインク連結口4
6としたが、これに限定されず、逆であってもよい。こ
のようなヘッドユニット50は、例えば、インクジェッ
ト式記録装置のキャリッジに搭載されて使用される。こ
の使用態様の一例の概略を図7に示す。
対のガイドレール62a及び62b上に軸方向に移動自
在に搭載されており、カイドレール62の一端側に設け
られてキャリッジ駆動モータ63に連結されたプーリ6
4aと、他端側に設けられたプーリ64bとに掛け渡さ
れたタイミングベルト65を介して搬送される。キャリ
ッジ61の搬送方向と直交する方向の両側には、ガイド
レール62a及び62bに沿ってそれぞれ一対の搬送ロ
ーラ66及び67が設けられている。これらの搬送ロー
ラ66及び67は、キャリッジ61の下方に当該キャリ
ッジ61の搬送方向とは直交する方向に被記録媒体Sを
搬送するものである。
ニット50が搭載され、このヘッドユニット50には上
述したインクカートリッジを着脱自在に取付可能であ
る。このようなインクジェット式記録装置によると、被
記録媒体Sを送りつつキャリッジ61をその送り方向と
は直交方向に走査することにより、ヘッドチップによっ
て被記録媒体S上に文字及び画像を記録することができ
る。
発明はこのような構成に限定されるものではない。
カバーと流路基板とを、ヘッドカバーのインク導入路の
突出部と流路基板のインク連結口との間に画成された間
隙、及び溝部に接着剤を充填することにより接着固定す
るようにした。これにより、ヘッドカバーと流路基板と
を、常に適量の接着剤で接着することができ、接合強度
が向上する。また、接着剤が外部に漏れることもなく、
ヘッドの外観も損なうことがないという効果を奏する。
斜視図である。
解斜視図である。
行程を示す断面図である。
トの組立を示す斜視図である。
トの要部断面図である。
トの接合工程の概略を示す断面図である。
たユニットの使用態様を示す斜視図である。
視図である。
である。
図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 ノズル開口に連通する複数の溝にインク
を供給するインク室と当該インク室にインクを供給する
複数のインク流路とを有するヘッドユニットと、該ヘッ
ドユニットを保持するヘッドホルダに取り付けられ且つ
前記ヘッドユニットのインク流路と連通される複数のイ
ンク流路を有する流路基板との接続構造において、 前記ヘッドユニット及び前記流路基板の何れか一方に設
けられてその先端に前記インク流路が対応して開口する
複数の突出部と、他方に設けられて前記複数の突出部が
対となって挿入されると共にその底部に前記インク流路
が開口する複数のインク連結口とを有し、前記インク連
結口は、前記突出部よりも若干大きい内径を有すると共
に前記突出部の高さと略同一の高さを有し且つ当該イン
ク連結口に挿入された前記突出部との間に間隙を画成
し、前記ヘッドユニット及び前記流路基板の少なくとも
一方には、前記突出部と前記インク連結口との間に画成
される間隙から外部まで連通して前記間隙に接着剤を充
填するための連通孔が前記インク流路に対応してそれぞ
れに且つ前記突出部先端側に設けられ、前記インク連結
口と前記突出部との間に形成された前記間隙は前記イン
ク連結口が開口した面に形成された溝によりそれぞれ連
通され、該溝によって連通されることにより前記インク
連結口に対応してそれぞれ設けられた前記連通孔のうち
少なくとも一つの前記連通孔は接着剤充填の際の空気排
出口となり、 前記ヘッドユニットと前記流路基板とは、前記間隙に前
記連通孔を介して充填された接着剤によって接着されて
いることを特徴とするヘッドユニットの接続構造。 - 【請求項2】 請求項1において、前記突出部の先端面
と当接する前記インク連結口の底面部が、テーパ面とな
っていることを特徴とするヘッドユニットの接続構造。 - 【請求項3】 請求項2において、前記突出部の先端面
の周縁部が、テーパ面となっていることを特徴とするヘ
ッドユニットの接続構造。 - 【請求項4】 請求項1〜3の何れかにおいて、前記ヘ
ッドホルダには、前記ヘッドユニットの駆動回路が搭載
されていることを特徴とするヘッドユニットの接続構
造。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れかにおいて、前記ヘ
ッドホルダには、インクを収容したインクカートリッジ
が着脱自在に保持できることを特徴とするヘッドユニッ
トの接続構造。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかの接続構造をも
つヘッドユニットを具備し、該ヘッドユニットを保持す
るヘッドホルダをキャリッジに搭載し、該ヘッドホルダ
に着脱自在に保持されたインクカートリッジに収納され
たインクを前記ヘッドホルダを介して複数のノズルを有
する前記ヘッドユニットに供給し、供給された前記イン
クを前記ヘッドユニットから被記録媒体に吐出して記録
を行うことを特徴とするインクジェット式記録装置。
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