JP3584960B2 - インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置に関し、より詳細には板材に通孔を穿設して各流路を形成した積層型記録ヘッド本体を固定するヘッドケースとの取り付け構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
入力情報に応じて複数のノズルからインク滴を噴射して文字や図形を出力するオンデマンド型インクジェット式記録ヘッドは、ワイヤドット式記録ヘッドに比較して印字品質が高く、且つ騒音が低く、さらにページプリンタに比較してランニングコストが低いために急速に普及している。
【0003】
このインクジェット式記録ヘッドの中で、基板に複数のノズル開口を穿設してプレートの面に垂直な方向にインク滴を吐出させる積層型インクジェット式記録ヘッドは、特開昭62−111758号公報等に見られるように、平面上に配列された圧力発生室を区画するスペーサと、これらの一方の面を封止するとともに、圧力発生室に対応して配置された圧電振動板を持つ弾性板と、他方の面を封止する蓋板からなるアクチュエータユニット、及びインクタンクに連通する流路と接続するインク供給口形成基板と、圧力発生室にインクを供給するリザーバ室を区画するリザーバ室形成基板と、圧力発生室に連通するノズル開口を備えたノズルプレートとを一体に構成した流路ユニットから構成されている。
【0004】
このような積層構造を採るインクジェット式記録ヘッドは、典型的にはその厚みが0.5ミリ程度で、機械的強度が低いため、インクタンク保持体に設けられたヘッドケースに固定されてキャリッジに搭載される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヘッドケースと記録ヘッドとの固定には通常、接着剤が使用されているため、流路ユニットに形成されているインク供給口に接着剤が流れ込んで、インクタンク等のインク供給手段から記録ヘッドへのインクの供給に障害が生じるという問題がある。また、記録密度を向上するために複数のアクチュエータユニットを固定したものにあっては、インクカートリッジに連通する1つのインク供給路から複数のアクチュエータユニットにインクを確実、且つ平均に分配することが困難であるという問題がある。また、接着剤を塗布する際に接着剤の内側に気泡が残留し、ヘッドケースと記録ヘッドとを加圧することにより残留していた気泡が接続箇所で停滞してしまい、インク内に気泡が混入されインクの吐出が阻害されるという問題がある。
【0006】
そこで、本発明は、このような事情に鑑み、インク供給手段から記録ヘッドに確実にインクを供給することができるインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第1の態様は、インクを吐出する複数のノズル開口と、該ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室を画成した流路形成基板と、インク供給手段と連通され前記圧力発生室へのインク供給を受ける複数のインク供給口及び前記圧力発生室内にインク吐出のための圧力を発生する圧力発生手段を具備する記録ヘッド本体と、当該記録ヘッド本体の前記インク供給口側に接着剤を介して固定されると共に前記インク供給手段と前記インク供給口とを連通するインク流路を有するヘッドケースとを具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記ヘッドケースは、前記記録ヘッド本体との接合面の前記インク流路の開口近傍にその他の面よりも突出した突出部を有し、当該突出部の外縁に少なくとも側面の一部に亘って面取り部が設けられ、且つ前記ヘッドケースは各インク流路の前記突出部の外縁から所定距離だけ離れた位置の少なくとも一部に、前記突出部の高さよりも低く突出して、前記突出部との間に凹部を画成する規制部を有すると共に、各インク流路に対応する凹部が連通部によってそれぞれ連通され、前記凹部を画成する前記規制部が当該ヘッドケースと前記インク供給口周縁部との間の接着剤の広がりを規制することを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【0008】
かかる第1の態様では、突出部の外縁に面取り部を設けることにより、記録ヘッド本体とヘッドケースとの接着の際に、ヘッドケースと接着剤との間の気泡の残留が抑えられる。また、接着剤塗布量を少なくしても、突出部天面の接着剤量を確保することができる。また、記録ヘッドとヘッドケースとの接着の際に、規制部により、接着剤の広がりの範囲を制御でき、良好な接着が実現できる。
【0009】
本発明の第2の態様は、第1の態様において、前記圧力発生手段は、前記圧力発生室の一方面に設けられた振動板上に配設された圧電振動子であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【0010】
かかる第2の態様では、各圧電振動子の駆動によりインク滴を吐出することができる。
【0011】
本発明の第3の態様は、第1又は2の態様において、前記面取り部が、C面形状又はR形状であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【0012】
かかる第3の態様では、C面形状あるいはR形状の面取り部により、気泡の残留が抑えられる。
【0013】
本発明の第4の態様は、第1〜3の何れかの態様において、前記面取り部が、突出部の側面全体に亘って形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【0014】
かかる第4の態様では、突出部の側面全体に亘って設けられた面取り部によって、より効果的に気泡の残留が抑えられる。
【0017】
本発明の第5の態様は、第1〜4の何れかのインクジェット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置に関する。
【0018】
かかる第5の態様では、インク供給手段から記録ヘッドに確実にインクが供給され、インク吐出を良好に行うことができるインクジェット式記録装置を実現することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0020】
図1は、本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図であり、図2は、ヘッドをキャリッジに搭載した状態の断面図である。
【0021】
図示するように、本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドを構成するヘッドケース1は、プリンタのキャリッジ20に搭載されて大略インクカートリッジ21を収容するインクカートリッジ収容室2を画成する。
【0022】
ヘッドケース1の上部の一方側寄りにはインクカートリッジ21を固定すると共に、インクカートリッジ収容室2へのインクカートリッジ21の押し込み、引き上げ、及び固定を行うインクカートリッジ固定レバー3が設けられている。
【0023】
また、ヘッドケース1のインクカートリッジ収容室2側の底面部分には、インクカートリッジ21のインク針挿入口22に挿入されるインク供給針4が植設されている。一方、ヘッドケース1の下面側には、圧力発生手段の駆動によってインクを吐出する記録ヘッド本体5が、周囲をカバーヘッド6によって保持されて、ヘッドケース1に固定されている。
【0024】
このインク供給針4と記録ヘッド本体5とは、ヘッドケース1に設けられたインク流路7を介して連通され、インクカートリッジ21から記録ヘッド本体5にインクを供給できるようになっている。
【0025】
また、ヘッドケース1のインクカートリッジ収容室2とは反対側の側面には記録ヘッド本体5を駆動する駆動回路を実装した回路基板8が固定されていてフレキシブルケーブル9により記録ヘッド本体5に接続されている。
【0026】
このようなヘッドケース1は、インク溶媒に対する耐久性、ガスバリア性、射出成形性、熱溶着性、及び接着を備えた高分子材料、例えば環状オレフィンコポリマー樹脂を射出成形して、インク流路7に連通させてインク供給針4の基台部4a及び記録ヘッド本体5等が固定された後、キャリッジ20に搭載される。
【0027】
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドに用いられる記録ヘッド本体の一例を示す。
【0028】
図3及び図4は、記録ヘッド本体の一例を示す断面図である。
【0029】
記録ヘッド本体5は、例えば、図示するように、圧力発生室31が形成された流路形成基板32の一方面には弾性膜33が形成され、この弾性膜33上に、下電極膜34、圧電体膜35及び上電極膜36が積層及びパターニングされ、各圧力発生室31毎に圧電振動子300を構成している。
【0030】
一方、流路形成基板32の他方面側には、封止板41、インク室側板42、薄肉板43、及び共通インク室形成基板44を介してノズル45aが穿設されたノズル形成基板45が設けられ、このノズル45aと圧力発生室31とを連通するノズル連通口46が封止板41、インク室側板42、薄肉板43及び共通インク室形成基板44を貫通するように配されている。
【0031】
これらの基板は、それぞれ接着剤層49を介して固定され、薄肉板43、共通インク室形成基板44及びノズル形成基板45により、共通インク室47が形成されている。この共通インク室47と各圧力発生室31とは封止板41、インク室側板42及び薄肉板43を貫通して形成されたインク供給連通口48を介して連通されており、また、封止板41には、外部のインク供給手段からインク供給を受ける図示しないインク供給口が形成されている。このインク供給口は、後述するように、ヘッドケース1のインク流路7と接続され、例えば、インクカートリッジと連通される。また、この共通インク室47に対向する部分のインク室側板42に開口42aが形成されている。この開口42a部分の薄肉壁43により、インクを吐出する際に発生するノズル45aと反対側に向かう圧力が吸収され、他の圧力発生室31に、共通インク室47を経由して不要な正又は負の圧力が加わるのを防止している。
【0032】
このような記録ヘッド本体5は、ヘッドケース1と接着剤を介して固着され、インク供給口とインク流路7とが連通される。
【0033】
図5は、ヘッドケース1のインク流路7とインク供給口との連通部分を模式的に示した平面図及び断面図である。
【0034】
図5に示すように、ヘッドケース1の一方面側、すなわち、封止板41との接着面側には、周囲よりも突出した突出部11が設けられ、突出部11の外縁には側面の一部までC面形状の面取り部12が設けられている。この突出部11の略中央部にはインクカートリッジに連通するインク流路7が形成されている。また、突出部11の周囲には、突出部11から所定距離だけ離れた位置に、周囲よりも突出し且つ突出部11の高さよりも低い規制部13が形成されている。したがって、これら突出部11及び規制部13との間には、周囲よりも高さの低い凹部14が画成されることになる。また、本実施形態では、隣接する凹部14を連通する連通部15が設けられている。
【0035】
突出部11の外縁の面取り部12は、後述するヘッドケース1とヘッド本体5とを接着する際、凹部14に塗布した接着剤の間、特に突出部11の基端部の周りに気泡が残留するのを防止する役割を果たしている。
【0036】
また、この面取り部12は、本実施形態では、突出部11の側面の一部に亘ってC面形状に形成したが、これに限定されず、例えば、R形状としてもよい。また、面取り部12は、インク流路11と封止板41のインク供給口50とを確実に接合できる程度に突出部11の端面を残し、極力大きく形成することが好ましい。例えば、本実施形態では、突出部11を高さ約0.2mmで形成し、面取り部12を突出部11の先端から高さ方向で約0.1mmの寸法で形成した。
【0037】
また、規制部13は、ヘッドケース1と封止板41とを接着する際に、インク流路7及びインク供給口50の周縁、すなわち突出部11の封止板41との当接面11a上の接着剤の広がりを規制する。つまり、規制部13と突出部11との間の凹部14の面積、及び突出部11の当接面11aの大きさ、接着剤の使用量等を考慮することにより、接着剤の広がる範囲を所望に制御することができるので、接着剤が突出部11の当接面11a上に確実に広がり、且つインクの流路内に入り込まない位置まで広がるように調整することができる。
【0038】
以下、このようなヘッドケース1と記録ヘッド本体5との接着工程について説明する。
【0039】
図6は、インク流路7とインク供給口との連通部分の接着工程を示す模式図である。
【0040】
まず、図6(a)に示すように、ヘッドケース1の突出部11と規制部13との間の凹部14に接着剤17を塗布する。本実施形態では、上述のように、隣接する凹部14を連通する連通部15を設けて全ての凹部14を連通させており、図示しないが接着剤17を隣接する凹部14に一緒に塗布している。これは、塗布している接着剤が切られる端部では、塗布量が一定になり難いため、複数の凹部14に一緒に塗布することにより、各凹部14に接着剤を略均一に塗布するためである。
【0041】
また、本実施形態では、突出部11の外縁に面取り部12を設けているため、凹部14の突出部11側の隅部16では、凹部14の底面に対して直交する方向に延びる凹部14の側面の一部が除去されて広く開放される。したがって、接着剤17が隅部16まで容易に入り込むことができる。したがって、隅部16への気泡の残留が抑えられる。
【0042】
次いで、図6(b)に示すように、その上方から記録ヘッド本体5、すなわち封止板41を、インク供給口50とインク流路7との位置を合わせた状態で加圧する。これにより、凹部14に塗布された接着剤17は突出部11の当接面11a上まで広がり両者を接着する。このとき、本実施形態では、規制部13を設けているので、突出部11の当接面11a上に接着剤17が確実に広がる。しかし、規制部13は、接着剤17の広がる領域を考慮した位置に設けられているため、インクの流路を妨げる範囲までは広がることがない。また、規制部13の高さは、突出部11の高さよりも低く形成されているため、突出部11の当接面11aと封止板41とが、確実に当接され、インクの流路が確実に連通される。
【0043】
一方、このような微細な形状の部材には面取り部を設けないのが通常であるが、このように突出部110の外縁に面取り部を設けない場合には、図7(a)に示すように、まず、凹部140に接着剤17を塗布する際、凹部140の突出部110側の隅部160に気泡18が残留しやすい。すなわち、凹部140の突出部110側の隅部160では、凹部140の底面に対して直交する方向に、突出部110の側面が相対的に長く延びているため、接着剤17が隅部160容易に入り込むことができず、気泡18が残留してしまう。
【0044】
次いで、接着剤17を塗布した上から、上述と同様に封止板41を加圧すると、図7(b)に示すように、隅部160に残留していた気泡19が突出部110の側面及び封止板41との接合面110aに沿ってインクの流路まで押し出され、インクの流路に連通する空間が形成されてしまう。
【0045】
したがって、面取り部を設けない場合には、この空間に溜まった気泡が、インク内に混入することによりインクの吐出を阻害する虞がある。
【0046】
以上のように、突出部11の外縁に面取り部12を設け、また、その外側に規制部13を設けたことにより、ヘッドケース1と記録ヘッド本体5とが接着剤17を介して確実に接着され、インク流路7とインク供給口50とが確実に連通され、且つインクの流れ及び吐出を阻害することがない。
【0047】
このように形成されたインクジェット式記録ヘッドでは、インクカートリッジに連通されるインク流路を介してインク供給口から共通インク室47にインクが供給され、インク供給連通口48を介して各圧力発生室31に分配される。そして、ノズル45aに至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、下電極膜34と上電極膜36との間に電圧を印加し、弾性膜33、下電極膜34及び圧電体膜35を撓み変形させることにより、圧力発生室31内の圧力が高まりノズル45aからインクを吐出する。
【0048】
なお、本実施形態では、面取り部12を突出部11の側面の一部まで形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、図8に示すように、面取り部12を突出部11の側面全体に亘って設けるようにしてもよい。これにより、隅部16はさらに広く開放され、気泡の残留をさらに確実に抑えることができる。
【0049】
また、記録ヘッド本体として、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドを例示して説明したが、これに限定されず、例えば、バブルジェット式のインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応用することができることはいうまでもない。
【0050】
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図9は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【0051】
図9に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット61A及び61Bは、前述のようにインク供給手段を構成するカートリッジ21A及び21Bが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット61A及び61Bを搭載したキャリッジ20は、装置本体62に取り付けられたキャリッジ軸63に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット61A及び61Bは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【0052】
そして、駆動モータ64の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト65を介してキャリッジ5に伝達されることで、記録ヘッドユニット61A及び61Bを搭載したキャリッジ20はキャリッジ軸64に沿って移動される。一方、装置本体62にはキャリッジ20に沿ってプラテン66が設けられている。このプラテン66は図示しない紙送りモータの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートSがプラテン66に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ヘッドケースの突出部の周縁部に面取り部を設けることにより、ヘッドケースと記録ヘッド本体とを接着剤により接着する際、凹部の突出部側の隅部への気泡の残留が抑えられる。また、突出部の周囲に接着剤の広がりを規制する規制部を設けることにより、インク供給口とインク流路とが確実に連通され、且つ接着剤がインクの流路内に侵入することがない。したがって、ノズル開口からのインク滴の吐出を、常に良好な状態に保持することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの分解斜視図である。
【図2】図1のインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図3】記録ヘッド本体の一例を示す断面図である。
【図4】記録ヘッド本体の一例を示す断面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るヘッドケースの要部を示す平面図及び断面図である。
【図6】ヘッドケースと封止板との接着工程を示す断面図である。
【図7】従来のヘッドケースと封止板との接着工程を示す断面図である。
【図8】本発明の一実施形態に係るヘッドケースの変形例を示す断面図である。
【図9】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【符号の説明】
1 ヘッドケース
2 インクカートリッジ収容室
3 インクカートリッジ固定レバー
4 インク供給針
5 記録ヘッド本体
6 カバーヘッド
7 インク流路
8 回路基板
9 フレキシブルケーブル
11 突出部
12 面取り部
13 規制部
14 凹部
15 連通部
16 隅部
20 キャリッジ
21 インクカートリッジ
22 インク針挿入口
Claims (5)
- インクを吐出する複数のノズル開口と、該ノズル開口にそれぞれ連通する圧力発生室を画成した流路形成基板と、インク供給手段と連通され前記圧力発生室へのインク供給を受ける複数のインク供給口及び前記圧力発生室内にインク吐出のための圧力を発生する圧力発生手段を具備する記録ヘッド本体と、当該記録ヘッド本体の前記インク供給口側に接着剤を介して固定されると共に前記インク供給手段と前記インク供給口とを連通するインク流路を有するヘッドケースとを具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記ヘッドケースは、前記記録ヘッド本体との接合面の前記インク流路の開口近傍にその他の面よりも突出した突出部を有し、当該突出部の外縁に少なくとも側面の一部に亘って面取り部が設けられ、且つ前記ヘッドケースは各インク流路の前記突出部の外縁から所定距離だけ離れた位置の少なくとも一部に、前記突出部の高さよりも低く突出して、前記突出部との間に凹部を画成する規制部を有すると共に、各インク流路に対応する凹部が連通部によってそれぞれ連通され、前記凹部を画成する前記規制部が当該ヘッドケースと前記インク供給口周縁部との間の接着剤の広がりを規制することを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。 - 請求項1において、前記圧力発生手段は、前記圧力発生室の一方面に設けられた振動板上に配設された圧電振動子であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
- 請求項1又は2において、前記面取り部が、C面形状又はR形状であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
- 請求項1〜3の何れかにおいて、前記面取り部が、突出部の側面全体に亘って形成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
- 請求項1〜4の何れかのインクジェット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
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