JP4715350B2 - 液体吐出ヘッド及び液体吐出装置 - Google Patents
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しかし、その反面、ノズルシートの部分的損傷やヘッドチップの不良等により、ヘッド全体の一部分でも不具合が生じると不良品として扱われ、その結果、品質管理が難しくなって量産性に優れたものとは言えなかった。また、ヘッドの部分的な故障であっても、全体を交換することになってしまい、非効率的である上に高額な修理費用が必要とならざるを得なかった。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、ヘッドモジュール単位での取外し作業を容易なものとして、利便性を大幅に向上させることである。
本発明の1つである請求項1の発明は、複数のヘッドモジュールと、複数の前記ヘッドモジュールを収容したヘッドモジュール配置孔が形成されたヘッドフレームと、前記ヘッドモジュールと電気的に接続するためのコネクタを設けた制御基板とを備えるとともに、前記ヘッドモジュールは、半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び前記制御基板と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、ノズルが形成されたノズルシートと、前記ヘッドチップの前記電極と前記制御基板の前記コネクタとを電気的に接続するための配線基板と、前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと、全ての前記ヘッドチップの前記液室と連通するタンクとを備え、前記エネルギー発生素子により前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、前記ヘッドチップは、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向する位置に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、前記ヘッドチップ配置孔に配置された前記ヘッドチップの前記電極は、前記ヘッドチップ配置孔の前記ノズルシートにより覆われていない領域から露出し、前記配線基板は、前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるとともに、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側において、前記ヘッドチップの露出している前記電極を覆うように配置され、前記タンクは、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが配置された面と反対側の面側に、全ての前記ヘッドチップ配置孔を覆うように配置されるとともに、直列する前記ヘッドモジュール配置孔内の前記タンク同士が連通管で接続され、前記制御基板は、前記タンクが配置された面側に、全ての前記タンクを覆うように配置されるとともに、前記配線基板を通す切欠き部と、前記連通管を外部から取外し可能とする開口部とが形成されていることを特徴とする。
したがって、制御基板の開口部により、タンク同士を接続する連通管を外部から取り外すことができるので、わざわざ制御基板を取り外すことなく、また、配線基板を通す切欠き部により、制御基板から全ての配線基板を取り外すことなく、ヘッドモジュールごとの取外しが可能となる。
液体吐出ヘッド1は、液体吐出装置(本実施形態では、カラーラインインクジェットプリンタ)に搭載されるヘッドとして用いられるものである。図1に示すように、液体吐出ヘッド1は、ヘッドフレーム2と、フレキシブル配線基板3と、複数のヘッドモジュール10とから構成されている。ヘッドモジュール10は、図1の平面図において、長手方向に2個、直列に接続されており、その2個のヘッドモジュール10でA4横幅の長さをカバーして1色を印画するものである。そして、その直列に接続された2個のヘッドモジュール10が4列設けられ、4色(Y、M、C、及びK)の液体吐出ヘッド1を構成している。
ヘッドチップ20は、シリコン等からなる半導体基板21と、この半導体基板21の一方の面に析出形成された発熱抵抗体22(本発明におけるエネルギー発生素子に相当するもの)とを備えている。半導体基板21の発熱抵抗体22が形成された面と同一面側であって発熱抵抗体22が形成された縁部と反対側の縁部には、電極23が形成されている。そして、発熱抵抗体22と電極23とは、半導体基板21上に形成された導体部(図示せず)を介して接続されている。
モジュールフレーム11は、平面的に見たときに略長方形状に形成されるとともに、左右両端側には、略L形に切り欠かれた係合部11aを有する。
モジュールフレーム11は、例えばステンレス鋼から形成され、厚みが約0.5mm程度のものであり、本実施形態では、8箇所に、略長方形状のヘッドチップ配置孔11bが形成されている。ヘッドチップ配置孔11bは、ヘッドチップ20(図2参照)の外形よりわずかに大きな孔形を有し、ヘッドチップ20を内部に完全に配置できるようになっている。
なお、本実施形態では、1つのモジュールフレーム11に対して8つのヘッドチップ配置孔11bが形成されているが、これより多い又は少ないヘッドチップ配置孔11bが形成されたときであっても、上記関係は満たされる。
バッファタンク12は、インクを一時貯留するためのタンクであり、1つのヘッドモジュール10に対して1つ設けられている。
図6に示すように、図1と反対側の面では、8つのヘッドモジュール10の各バッファタンク12が見えている。そして、バッファタンク12の天壁には、インク供給孔12aが形成されており、このインク供給孔12aを介してインクタンク(図示せず)からバッファタンク12内にインクが供給される。また、1つのヘッドモジュール10に対して2つのフレキシブル配線基板3の接続側端部(図2中、ハッチング部)が、紙面に対して垂直に延びている。
制御基板4は、インクの吐出等を制御するためのものであり、制御基板4上には、各種コンデンサの他、フレキシブル配線基板3と接続するためのコネクタ4aが設けられている。また、このコネクタ4aの近傍には、フレキシブル配線基板3を通す切欠き部4bが形成されている。さらにまた、インク供給孔12a(図6参照)と対向する部分に、開口部4c及び接続口部4dが形成されている。
図9に示すように、制御基板4は、ネジ6によってヘッドフレーム2にネジ止めされる。この際、可撓性のあるフレキシブル配線基板3の接続側端部は、切欠き部4bを通って制御基板4の下側から上側に抜け、制御基板4のコネクタ4aに接続される。したがって、各ヘッドモジュール10(図1参照)は、フレキシブル配線基板3を介して、背後にある制御基板4と電気的に接続されることとなる。なお、フレキシブル配線基板3の接続側端部には、補強板3a(図4参照)が固着されているので、補強板3aをつまんでコネクタ4aに差し込めば、簡単に接続が完了する。
2 ヘッドフレーム
2a ヘッドモジュール配置孔
3 フレキシブル配線基板(配線基板)
4 制御基板
4a コネクタ
4b 切欠き部
4c 開口部
4d 接続口部
10 ヘッドモジュール
11 モジュールフレーム
11b ヘッドチップ配置孔
12 バッファタンク(タンク)
13 U字管(連通管)
14 インク供給管(供給管)
20 ヘッドチップ
21 半導体基板
22 発熱抵抗体(エネルギー発生素子)
23 電極
24 バリア層
25 ノズルシート
25a ノズル
26 インク液室(液室)
Claims (4)
- 複数のヘッドモジュールと、
複数の前記ヘッドモジュールを収容したヘッドモジュール配置孔が形成されたヘッドフレームと、
前記ヘッドモジュールと電気的に接続するためのコネクタを設けた制御基板と
を備えるとともに、
前記ヘッドモジュールは、
半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び前記制御基板と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、
ノズルが形成されたノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記電極と前記制御基板の前記コネクタとを電気的に接続するための配線基板と、
前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと、
全ての前記ヘッドチップの前記液室と連通するタンクと
を備え、
前記エネルギー発生素子により前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する液体吐出ヘッドであって、
前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
前記ヘッドチップは、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向する位置に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、
前記ヘッドチップ配置孔に配置された前記ヘッドチップの前記電極は、前記ヘッドチップ配置孔の前記ノズルシートにより覆われていない領域から露出し、
前記配線基板は、前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるとともに、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側において、前記ヘッドチップの露出している前記電極を覆うように配置され、
前記タンクは、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが配置された面と反対側の面側に、全ての前記ヘッドチップ配置孔を覆うように配置されるとともに、直列する前記ヘッドモジュール配置孔内の前記タンク同士が連通管で接続され、
前記制御基板は、前記タンクが配置された面側に、全ての前記タンクを覆うように配置されるとともに、前記配線基板を通す切欠き部と、前記連通管を外部から取外し可能とする開口部とが形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項1に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記連通管は、U字管であり、U字管の端部は、それぞれ前記タンクに接続されるとともに、U字管の中央部は、前記制御基板の前記開口部から露出する
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 請求項1に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
前記タンクは、前記液室に液体を供給するための供給管が接続され、
前記制御基板は、前記供給管を外部から取外し可能とする接続口部が形成されている
ことを特徴とする液体吐出ヘッド。 - 複数のヘッドモジュールと、
複数の前記ヘッドモジュールを収容したヘッドモジュール配置孔が形成されたヘッドフレームと、
前記ヘッドモジュールと電気的に接続するためのコネクタを設けた制御基板と
を備えるとともに、
前記ヘッドモジュールは、
半導体基板上に複数のエネルギー発生素子が一定間隔で略直線状に配置されるとともに、前記エネルギー発生素子が設けられた面に、前記エネルギー発生素子の周囲に液室を形成するためのバリア層及び前記制御基板と電気的に接続するための電極を設けたヘッドチップと、
ノズルが形成されたノズルシートと、
前記ヘッドチップの前記電極と前記制御基板の前記コネクタとを電気的に接続するための配線基板と、
前記ヘッドチップを内部に配置するための孔であって前記ヘッドチップの外形より大きいヘッドチップ配置孔が複数形成されたモジュールフレームと、
全ての前記ヘッドチップの前記液室と連通するタンクと
を備え、
前記エネルギー発生素子により前記液室内の液体に吐出力を与えることにより、前記液室内の液体を前記ノズルから吐出する液体吐出装置であって、
前記ノズルシートは、前記モジュールフレームの一方側の面において、各前記ヘッドチップ配置孔に対し、前記ヘッドチップ配置孔内に前記ノズルが位置し、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆うようにそれぞれ配置されるとともに、前記ヘッドチップ配置孔の領域の一部を覆う大きさに形成され、
前記ヘッドチップは、前記ヘッドチップの前記エネルギー発生素子と前記ノズルとが対向する位置に配置されるように、前記モジュールフレームの他方側の面から、各前記ヘッドチップ配置孔にそれぞれ配置され、
前記ヘッドチップ配置孔に配置された前記ヘッドチップの前記電極は、前記ヘッドチップ配置孔の前記ノズルシートにより覆われていない領域から露出し、
前記配線基板は、前記配線基板の電極と前記ヘッドチップの前記電極とが電気的に接続されるとともに、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが設けられた面側において、前記ヘッドチップの露出している前記電極を覆うように配置され、
前記タンクは、前記モジュールフレームの前記ノズルシートが配置された面と反対側の面側に、全ての前記ヘッドチップ配置孔を覆うように配置されるとともに、直列する前記ヘッドモジュール配置孔内の前記タンク同士が連通管で接続され、
前記制御基板は、前記タンクが配置された面側に、全ての前記タンクを覆うように配置されるとともに、前記配線基板を通す切欠き部と、前記連通管を外部から取外し可能とする開口部とが形成されている
ことを特徴とする液体吐出装置。
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