JP4277493B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安価に作製可能なヘッド筐体を有するインクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェット記録方式により記録媒体に対して画像形成を行なうインクジェットヘッドは、インクを吐出するノズルを有したインクジェットヘッドチップ(ヘッドチップ)や、ヘッドチップ内の圧電素子を駆動させる駆動回路基板、ヘッドチップにインクを導入するインク流路といった構成要素を備えて構成される。そして、これらの構成要素は、ヘッド筐体に収納される。
従来のインクジェットヘッドでは、ヘッド筐体のうち、キャリッジに取り付けるための底部はアルミダイカスト製のフレームで形成され、この底部と接続する4ヶ所の側壁は略直方体のプラスチック製ケースで形成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のインクジェットヘッドでは、ケースを射出成形によって略直方体に作製するために、抜き勾配等の設定が煩雑となり、設計や金型製作に高い経費を要していた。そのためインクジェットヘッドの価格が高くなっていた。
本発明の課題は、ヘッド筐体の作製を容易にすることで、安価なインクジェットヘッドを提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、筐体フレームと、前記筐体フレームに係合可能であり射出成形により作製されるカバーと、を有する筐体を備えたインクジェットヘッドであって、前記筐体フレームは、フレーム本体と、前記フレーム本体から伸びる2枚の第一壁部と、を有するとともに、前記カバーは、前記筐体フレームに係合した状態で前記2枚の第一壁部を架け渡す2枚の第二壁部を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【0005】
請求項1に記載の発明によれば、筐体フレームが2枚の第一壁部を有し、射出成形により作製されるカバーが、筐体フレームと係合した状態で2枚の第一壁部を架け渡す2枚の第二壁部を有する。そして、筐体フレームにカバーを係合させることで、ヘッド筐体が組み立てられる。この構成により、筐体フレームとカバーはいずれも略コ字型の開放部分を有した形状で作製することができる。そのため、略直方体型に形成された従来のケースに較べて、本発明に適用されるカバーは射出成形に必要な抜き勾配の設定等が容易となる。また、ヘッド筐体は筐体フレームとカバーを係合させることで容易に組み立てることができる。これらのことにより、ヘッド筐体の作製を容易にすることで安価なインクジェットヘッドを提供できる。
【0006】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットヘッドであって、前記カバーが前記筐体フレームに係合した状態で、前記2枚の第二壁部の縁部が前記2枚の第一壁部と当接するとともに、前記2枚の第一壁部の少なくとも一方は、他方に向けて曲がった屈曲部を有することを特徴とする。
【0007】
請求項2に記載の発明によれば、カバーを筐体フレームに係合させた時、基端フレーム部の反対側へのカバーの移動は、屈曲部によって規制される。このことで、堅固なヘッド筐体を容易に組み立てることができる。よって、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【0008】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載のインクジェットヘッドであって、前記カバーは、前記筐体フレームに係合した状態で前記フレーム本体の内側に当接する爪部を有することを特徴とする。
【0009】
請求項3に記載の発明によれば、カバーを筐体フレームに係合させた時、爪部とフレーム本体の内側とが当接することで、カバーが開くことが防止され、ヘッド筐体の形状を容易且つ堅固に維持することができる。よって、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドであって、前記カバーは、弾性のある合成樹脂で形成され、前記2枚の第二壁部は、先端側の間隔が基端側の間隔よりも狭くなるよう形成されるとともに、前記カバーが前記筐体フレームと係合したときに、当該筐体フレームによって先端側が離間方向に押圧されることを特徴とする。
請求項4に記載の発明によれば、カバーは弾性のある合成樹脂で形成され、2枚の第二壁部は先端側の間隔が基端側の間隔よりも狭くなるよう形成されるとともに、カバーが筐体フレームと係合したときに、当該筐体フレームによって先端側が離間方向に押圧されるので、カバーと筐体フレームとが係合している状態では、2枚の第二壁部が近接する方向に作用する弾性応力によって、筐体フレームが2枚の第二壁部(カバー)に挟持される。これにより、より堅固に筐体の形状を維持することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
まず図1を参照して、本発明一実施形態のインクジェットプリンタの全体構成について説明する。図1は本発明一実施形態のインクジェットプリンタの全体構成図である。
【0011】
図1に示すように本実施形態のインクジェットプリンタ1は、インクジェットヘッド2と、キャリッジ3と、キャリッジレール4と、保湿ユニット5と、メンテナンスユニット7と、インクタンク25と、インク供給管26と、制御手段(非図示)とを備えて構成される。
【0012】
インクジェットプリンタ1により画像が形成される記録媒体13は、図1における記録領域Cを通過するようにして、図1における主走査方向Aと直交した副走査方向に搬送される。記録媒体13の搬送は図示しない搬送手段によって行われる。
【0013】
キャリッジ3はインクジェットヘッド2,2,…を搭載し、キャリッジレール4に沿ってホームポジション領域Bからメンテナンス領域Dにかけて矢印A方向に移動する。記録領域Cにおいては、キャリッジ3の動作により、記録媒体13上の主走査が行われる。
【0014】
この主走査中にインクジェットヘッド2が、記録媒体13に向けてインクを吐出することで記録媒体13に画像を形成する。ノズル吐出方向が垂直下向きとなるようにインクジェットヘッド2を垂直置きする場合や、ノズル吐出方向が水平方向となるようにインクジェットヘッド2を水平置きする場合があるが、その他の方向でも実施可能である。いずれの場合でも、インクジェットヘッド2は、インクを吐出するためのノズルの吐出口が配列されたノズル面15bが記録媒体13と対向するように設置される。
本実施形態に係るインクジェットプリンタ1では、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の4色のインクを吐出できるよう、合計で4個のインクジェットヘッド2,2,…がキャリッジ3に設置される。中央に図示されるインクジェットヘッド2の奥側にもう1つのインクジェットヘッド2が配置されている。
なお、カラー表現するためにはインクジェットヘッドを通常4個以上用いる。インクジェットヘッドの数を4〜8個とするカラープリンタが実用されている。
【0015】
インクタンク25はインクジェットヘッド2に供給するためのインクを貯留する。インクタンク25は1個のインクジェットヘッド2に対して1個が設置される。インク供給管26はインクジェットヘッド2とインクタンク25とを連通する形態で設置され、インクタンク25からインクジェットヘッド2にインクを導く。
【0016】
メンテナンスユニット7はメンテナンス領域Dに配置され、吸引キャップ8と、清掃ブレード11と、インク受器12と、吸引ポンプ9と、廃インクタンク10等を有して構成される。メンテナンスユニット7は一連のメンテナンス動作により、インクジェットヘッド2内の異物を除去してインクジェットヘッド2のインク吐出状態を良好な状態に回復させる。
【0017】
吸引キャップ8は吸引ポンプ9を介して廃インクタンク10と連通しており、メンテナンス動作時には上昇してインクジェットヘッド2のノズル面15bを覆う。吸引キャップ8は4個が備えられる。吸引キャップ8,8,…は、上述の様に上昇した時に全てのインクジェットヘッド2,2,…のノズル面15b,15b,…を覆うことができるよう、インクジェットヘッド2,2,…のキャリッジ3での配列に対応して配列される。
吸引ポンプ9はシリンダーポンプやチューブポンプを有して構成される。吸引ポンプ9は吸引キャップ8がノズル面15bを覆った状態で作動することにより、吐出口からインクジェットヘッド2内部のインクを異物とともに吸引するための吸引力を発生する。
【0018】
清掃ブレード11はインクジェットヘッド2のインク吸引後、ノズル面15bに付着しているインクを除去する。その後、インク受器12はインクジェットヘッド2が予備吐出したインクを受ける。廃インクタンク10は吸引ポンプ9の動作によりインクジェットヘッド2から吸引されたインクや、インクジェットヘッド2から予備吐出されたインクを貯留する。
【0019】
保湿ユニット5はホームポジション領域Bに配置され、保湿キャップ6,6,…を有して構成される。保湿キャップ6は、インクジェットヘッド2が待機状態にある時、ノズル面15bを覆うことでインクジェットヘッド2,2,…のインクを保湿する。保湿キャップ6,6,…は4個が備えられる。これら4個の保湿キャップ6,6,…は、4個のインクジェットヘッド2,2,…のノズル面15b,15b,…を同時に覆うことができるよう、インクジェットヘッド2,2,…の配列に対応して配列される。
【0020】
制御手段は、CPU(中央演算装置)と、メモリとを有して構成され、インクジェットプリンタ1の各構成要素を制御する。メモリは、記録媒体13に形成する画像のデータや、インクジェットプリンタ1の各構成要素を制御するためのプログラムが記憶される。CPUは、メモリに格納された画像のデータやプログラムに基づいて演算を行ない、この演算結果に基づいて各構成要素に制御信号を送信する。
【0021】
次に、図2及び図3を参照して本発明に係るインクジェットヘッド2について説明する。
図2及び図3は本実施形態のインクジェットヘッド2の分解斜視図である。図2と図3は互いに異なる方向(ほぼ180度異なる)から見て描いたものである。
本実施形態のインクジェットヘッド2は、筐体フレーム14と、インクジェットヘッドチップ(以下単に「ヘッドチップ」という。)15と、2つのマニホールド16a,16bと、キャップ受け板17と、2つのフレキシブル配線基板18a,18bと、2つの駆動回路基板19a,19bと、外部コネクタ21と、配線支持板22と、フレキシブル配線基板23と、カバー24とを備えて構成される。
ヘッドチップ15の端部15aには多数のノズルが矢印E方向に連続して設けられている。具体的には、ノズル形状の孔を加工した金属や樹脂等からなるプレート(ノズルプレート)を端部15aの加圧室出口が設けられた端面に貼付することによりヘッドチップ15の所定位置にノズルを設ける。その結果、ノズル出口がノズル面15bに配置される。この矢印E方向に連続して設けられたノズルの列をノズル列ということとする。インクジェットヘッド2はノズル列が2列構成されたものである。これらのノズルの出口がインク吐出口となる。ヘッドチップ15は矢印E方向に長尺な外形を有する。インクジェットヘッド2は矢印E方向と図1に図示された主走査方向Aとが直交するようにキャリッジ3に搭載される。
【0022】
ヘッドチップ15はその内部に形成されたインク流路(加圧室)に充填されたインクをノズルから吐出する装置である。ヘッドチップ15の端部15aのノズル入口前にはそのノズルからインクを吐出するための圧力(吐出力)を発生する圧電素子が付設されたインク流路(加圧室)が各ノズル毎に対応して形成されている。ヒータ素子等他の手段によって吐出力を発生させても良い。一方のノズル列の各ノズルへ吐出力を与える圧電素子を駆動回路基板19aに実装された駆動回路により駆動し、他方のノズル列の各ノズルへ吐出力を与える圧電素子を駆動回路基板19bに実装された駆動回路により駆動する。そのために、駆動回路基板19a,19bはそれぞれフレキシブル配線基板18a,18bを介してヘッドチップ15の両側面に接続される。
駆動回路基板19a,19bと外部との電気的接続は外部コネクタ21、フレキシブル配線基板23、内部コネクタ20a,20bにより行われる。内部コネクタ20a,20bは駆動回路基板19a,19bにそれぞれ実装されている。フレキシブル配線基板23の外部電極は外部コネクタ21に接続されており、この外部電極を含むフレキシブル配線基板23の一端部は配線支持板22上に貼付されて支持されている。フレキシブル配線基板23の他端部は二股に分かれるように配線支持板22から延設され、その先端にそれぞれ内部電極が形成されている。これらの内部電極が各内部コネクタ20a,20bに接続される。インクジェットヘッド2の実装時には、外部コネクタ21はキャリッジ3に設置されたコネクタに接続される。
【0023】
ヘッドチップ15の両側面にはそれぞれマニホールド16a,16bが取り付けられる。マニホールド16a,16bのヘッドチップ15の側面側にはフィルタ設置部a1,a2が設けられている。フィルタ設置部a1に対してフィルタa3が取り付けられ、フィルタ設置部a2に対してフィルタa4が取り付けられる。なお、各フィルタa3,a4は、各々対応するフィルタ設置部a1,a2に熱圧着若しくは接着により取り付けられるのが好ましい。また、フィルタ設置部a1を図3に示し、フィルタ設置部a2を図2に示している。
キャップ受け板17はマニホールド16a,16bに取り付けられる。このとき、キャップ受け板17に設けられた開口部17aを介してノズル面15bが露出する。
筐体フレーム14に形成された流路コネクタ14pに図1に示したインク供給管26からインクが供給される。流路コネクタ14p及び流路形成部14n内に連続してインク流路が形成されており、このインク流路が各マニホールド16a,16bに形成されたインク流路に接続する。マニホールド16a,16bに到達するインクはフィルタa3,a4を通過して、さらにヘッドチップ15に形成されたインク流路(加圧室)に導入される。
キャップ受け板17は吸引キャップ8や保湿キャップ6を受けて、これらと密着するものである。
【0024】
筐体フレーム14は、ヘッドチップ15、マニホールド16a,16b及びキャップ受け板17を収納する基端フレーム部14aと、基端フレーム部14aの長手方向の両端からそれぞれ立設された側壁部14g,14hと、両側壁部14g,14hに架け渡すように形成された放熱板14k及びコネクタ支持部14mと、両側壁部14g,14hの内側にそれぞれ形成されたヘッドチップ保持部14i,14jとを備える。
ヘッドチップ15の両端部がヘッドチップ保持部14i,14jにそれぞれ保持される。ヘッドチップ15、2つのマニホールド16a,16b、キャップ受け板17及び基端フレーム部14aは互いに接着剤により固定される。
駆動回路基板19a,19bは放熱板14kに接合される。コネクタ支持部14mは外部コネクタ21を支持する。
筐体フレーム14にカバー24が取り付けられ、ヘッド筐体27の4側面と上端面(=ノズル面15bと反対側の面)が構成される。ヘッド筐体27の上端面を構成するカバー24の端面には、コネクタ保持開口24aが形成されている。筐体フレーム14にカバー24が取り付けられると、外部コネクタ21及び配線支持板22はコネクタ保持開口24aによって保持される。
また、基端フレーム部14aの外周には3つの支点当接部14b,14c,14dと、2つのボルト挿通部14e,14fとが付設されている。3つの支点当接部14b,14c,14dはキャリッジ3へインクジェットヘッド2を位置決めする際に、キャリッジ3側の3支点に当接して支持される部分である。位置決め後、インクジェットヘッド2をキャリッジ3に固定するためのボルトがボルト挿通部14e,14fに穿設されたボルト挿通孔に挿通される。
【0025】
次に、図4〜図6を参照し、ヘッド筐体27と、筐体フレーム14と、カバー24とについてさらに詳細に説明する。
ヘッド筐体27は、インクジェットヘッド2の各構成要素を収納し、インクジェットヘッド2の外形をなす構成要素であり、筐体フレーム14とカバー24により構成される。
【0026】
筐体フレーム14は、アルミダイカストで形成される。筐体フレーム14は図4で示すように基端フレーム部(フレーム本体)14a、側壁部(第一壁部)14g、14hを有する。
基端フレーム部14aはインクジェットヘッド2の底部を形成する略矩形状の枠である。基端フレーム部14aには、ヘッドチップ15がノズル面15bで記録媒体13と対向する様にしてキャップ受け板17を介して取り付けられる。
側壁部14gは基端フレーム部14aの図4(a)における右側の縁部から立設され、インクジェットヘッド2の右側の側壁をなす。側壁部14gは自身の幅方向から見て略直線状となるように形成される。側壁部14hは、基端フレーム部14aの図4(a)における左側の縁部から立設される。側壁部14hは基端フレーム部14aから見て側壁部14g側へ略直角に屈曲したフレーム側屈曲部14qを有しており、自身の幅方向から見てクランク型の形状を有する。側壁部14hの外面部にはインクをヘッドチップ15に供給するための流路形成部14nが一体に設けられている。
また、側壁部14g、14hの内面部には、後述する側壁面24c、24dの縁部と係合し、側壁面24c、24dがインクジェットヘッド内部に入り込むことを規制する段差部14r、14sが、側壁面24c、24dの肉厚に応じて設けられる。
【0027】
カバー24は弾性のある合成樹脂で形成され、図5(b)に示すように略コ字型の形状を有する。カバー24は端面24b、前面板24c、後面板24dを有して構成される。カバー24は、前面板24c、後面板24dのノズル面15b側の端部(下端部)の間隔d’が端面24bの幅dよりも狭い形態で形成される。
前面板24c、後面板24dは第二壁部である。前面板24c、後面板24dの形状は基端フレーム部14a、側壁部14g、14hと互いに縁部で係合して、側壁部14g、14hを架け渡すように設定さる。前面板24c、後面板24dの側壁部14hと係合する側の縁部には、図4(a)に示すように、フレーム側屈曲部14qの形状に応じて屈曲した形状のカバー側屈曲部24h、…(前面板24c側のカバー側屈曲部24hのみ図示)が設けられる。さらに、前面板24c、後面板24dの端面24bと対向する縁部(下縁部)には、基端フレーム部14aの内側に入り込んで当接する爪部24f、24gが設けられる。端面24bは側壁部14g、14hの上端部を架け渡す形態で前面板24c、後面板24dを結合する構成要素であり、図2、図3で示すようにコネクタ保持開口24aが形成されている。
【0028】
次に筐体フレーム14にカバー24を係合させてヘッド筐体27を組み立てる手順を説明する。
筐体フレーム14にヘッドチップ15、駆動回路基板19a、19bといった各構成要素を取り付けた後、カバー24の下端部を広げ、側壁部14g、14hの上端部を前面板24c、後面板24dで挟み込むようしてカバー24を筐体フレーム14にかぶせる。引き続いてカバー24を基端フレーム部14a側に向けて移動させる。前面板24c、後面板24dの左右の縁部は、カバー24下端部を広げることで、前面板24c、後面板24dと端面24bとの接続部分で生じる弾性応力により、段差部14r、14sに押当される。この状態でカバー24を下端部まで滑らせて移動することで、前面板24c、後面板24dは基端フレーム部14a及び側壁部14g、14hと互いに縁部で当接して係合して、図6に示すようにヘッド筐体27が形成される。さらに、図6(b)に示すように、爪部24f、24gが基端フレーム部14aの内部に入り込み、内縁部で当接する。
【0029】
ヘッド筐体27を構成する筐体フレーム14及びカバー24は、それぞれ略コ字型の形状を有する。そのため、筐体フレーム14及びカバー24は、設計、金型作製の際の抜き勾配等の設定が容易である。また、ヘッド筐体27は、カバー24を筐体フレーム14にかぶせて係合させることで容易に形成することができるので、インクジェットヘッド2の組み立てを容易にして安価に作成することができる。
【0030】
こうして形成されたヘッド筐体27では、フレーム側屈曲部14qとカバー側屈曲部24h、…とが係合しているため、カバー24の上方向への移動が規制される。そのため、ヘッド筐体27の形状を容易且つ堅固に維持してインクジェットヘッド2の各構成要素を保護することができる。また、爪部24f、24gが基端フレーム部14a内側で当接することで、前面板24c、後面板24dが開くことが防止される。それに加えて、カバー24は前面板24c、後面板24dの下端部の間隔が端面24bの間隔よりも狭くなるように形成されているので、筐体フレーム14と係合している状態では、カバー24の内向きに作用する弾性応力によって前面板24c、後面板24dが段差部14r、14sに押当され、筐体フレーム14がカバー24に挟持される。これらのことにより、より堅固にヘッド筐体27の形状を維持することができる。
【0031】
なお、本発明に係る実施形態は上述に限らない。本発明に係るフレキシブル配線基板23はインクジェットヘッド2以外にも、電子機器外部の機器と、互いに対向して電子機器内部に設置される2枚の回路基板とを接続する形態を有する他の電子機器に適用できる。
また、インクジェットヘッド2は、ヘッドチップ15に圧電素子を備える構成とは限らず、例えばヒータを備える構成としてもよい。
【0032】
また、本発明において、カバー24は前面板24c、後面板24dの下端部の間隔が端面24bの幅よりも広くなるように形成してもよい。この場合には、爪部24f、24gが基端フレーム部14aの内側に対してカバー24の外向きの弾性応力により押当されることで形状が堅固に維持される。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、インクジェットヘッドのヘッド筐体を構成するカバーや筐体フレームを容易に作製することができる。それに加えて、カバーと筐体フレームとを係合させることで、筐体ヘッドを容易且つ堅固に組み立てることができる。よって、インクジェットヘッドを安価に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインクジェットプリンタ1の概略を示す正面図である。
【図2】本発明に係るインクジェットヘッド2の分解斜視図である。
【図3】本発明に係るインクジェットヘッド2を図2に対してほぼ180度異なる方向から描図した分解斜視図である。
【図4】インクジェットヘッド2に適用される筐体フレーム14の正面図(a)及び筐体フレーム14をI−I線で切断して側壁部14g側を見た横断面図である。
【図5】インクジェットヘッド2に適用されるカバー24の正面図(a)及びカバー24をJ−J線で切断した横断面図である。
【図6】筐体フレーム14にカバー24を取り付けた状態の正面図(a)及び筐体フレーム14とカバー24をK−K線で切断して側壁部14g側を見た横断面図である。
【符号の説明】
1 インクジェットプリンタ
2 インクジェットヘッド
3 キャリッジ
13 記録媒体
14 筐体フレーム
14a 基端フレーム部(フレーム本体)
14g、14h 側壁部(第一壁部)
14r、14s 段差部
14q フレーム側屈曲部
15 ヘッドチップ
15b ノズル面
24 カバー
24b 端面
24c 前面板(第二壁部)
24d 後面板(第二壁部)
24f、24g 爪部
24h カバー側屈曲部
27 ヘッド筐体

Claims (4)

  1. 筐体フレームと、前記筐体フレームに係合可能であり射出成形により作製されるカバーと、を有する筐体を備えたインクジェットヘッドであって、
    前記筐体フレームは、フレーム本体と、前記フレーム本体から伸びる2枚の第一壁部と、を有するとともに、
    前記カバーは、前記筐体フレームに係合した状態で前記2枚の第一壁部を架け渡す2枚の第二壁部を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
  2. 前記カバーが前記筐体フレームに係合した状態で、前記2枚の第二壁部の縁部が前記2枚の第一壁部と当接するとともに、
    前記2枚の第一壁部の少なくとも一方は、他方に向けて曲がった屈曲部を有することを特徴とする請求項1に記載のインクジェットヘッド。
  3. 前記カバーは、前記筐体フレームに係合した状態で前記フレーム本体の内側に当接する爪部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインクジェットヘッド。
  4. 前記カバーは、弾性のある合成樹脂で形成され、
    前記2枚の第二壁部は、先端側の間隔が基端側の間隔よりも狭くなるよう形成されるとともに、前記カバーが前記筐体フレームと係合したときに、当該筐体フレームによって先端側が離間方向に押圧されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のインクジェットヘッド。
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