JP4911306B2

JP4911306B2 - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置

Info

Publication number: JP4911306B2
Application number: JP2007086083A
Authority: JP
Inventors: 敦今井; 寛成大脇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: JP2008238752A

Description

本発明は、ノズルから液滴を吐出する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に、インク滴を吐出す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に関する。

液体噴射ヘッドの代表例であるインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、インクカートリッジ等の貯留部材から供給されるインクを噴射するノズルと圧力発生室とが形成された流路ユニットと、この流路ユニットに接合され圧電素子が収容されるヘッドケースとを有するヘッド本体と、複数のヘッド本体が固定されるヘッドホルダとを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、このようなインクジェット式記録ヘッドにおいては、一般的に、ヘッド本体とヘッドホルダとの間に、連通口を有するシール部材が挟持されており、ヘッドホルダの流路（ホルダ流路）とヘッド本体の流路（ヘッド流路）とがこの連通口によって連通されている。

特開２００３−３９６７２号公報

上記のようなシール部材は、ヘッド本体とヘッドホルダとの間で比較的高精度に位置決めする必要がある。具体的には、ヘッドホルダ及びヘッド本体の流路と、シール部材の連通口とを高精度に位置決めする必要がある。シール部材の厚さが厚いほどシール部材の剛性が高くなるため、シール部材の位置決めは容易となる。このため、シール部材は、一般的に、比較的厚く形成されている。しかしながら、シール部材の厚さが厚すぎると、ヘッドホルダとヘッド本体との間にシール部材を挟持する際にシール部材が大きく変形してしまい、シール性が低下する虞がある。

また、製造過程においてシール部材に異物が付着することがあり、この異物が付着したシール部材をヘッドホルダとヘッド本体との間に挟持することによっても、シール性の低下、例えば、インク漏れが発生する虞がある。

このような問題は、勿論、インク滴を噴射するインクジェット式記録ヘッドだけでなく、他の液滴を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シール部材の位置決め精度とシール性との両方を十分に満足することができ、貯留部材からノズルまで液体を良好に供給することができる液体噴射ヘッドを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、液滴を吐出するノズルに連通する第１の液体流路を有するヘッド部材と、液体が貯留される貯留部材に一端側が連通すると共に他端側が前記第１の液体流路に連通する第２の液体流路を有するヘッドホルダと、前記ヘッド部材と前記ヘッドホルダとの間に介装され前記第１の液体流路と前記第２の液体流路とを連通する連通口を有するシール部材とを具備し、前記シール部材は、所定厚さの厚肉部と、その両面側にそれぞれ設けられる段差部の間の前記厚肉部よりも厚さの薄い薄肉部とで構成され、該薄肉部が少なくとも各連通口の周縁部に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる本発明では、シール部材によって第１の液体流路と第２の液体流路との接続部分を良好に密封することができる。

ここで、前記薄肉部は、複数の前記連通口の周縁部に連続的に設けられてもよい。また、前記薄肉部が複数独立して設けられていてもよい。さらに前記厚肉部が格子状に形成されていてもよい。何れの構成としても、シール部材が厚肉部と薄肉部とを有する構成であれば、シール性は向上する。

また、前記シール部材の前記連通口の開口縁部には、前記ヘッド部材又は前記ヘッドホルダの少なくとも何れか一方に当接される環状の突起部を有し、該突起部の高さが前記厚肉部の高さよりも低いことが好ましい。これにより、ヘッドホルダに当接する突起部に異物が付着するのを防止することができる。したがって、シール部材によって第１の液体流路と第２の液体流路との接続部分をより確実に密封することができる。

また、本発明は、このような液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。かかる本発明では、信頼性を向上した液体噴射ヘッドを実現することができる。

以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る記録装置の概略斜視図である。本実施形態の液体噴射装置であるインクジェット式記録装置１は、図１に示すように、例えば、ブラック（Ｂ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）等の複数の異なる色のインクが貯留される貯留室を有するインクカートリッジ（液体貯留手段）２が装着されたインクジェット式記録ヘッド１０（以下、記録ヘッド）が搭載されるキャリッジ３を有し、記録ヘッド１０が搭載されたキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。そして、駆動モータ６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７を介してキャリッジ３に伝達されることで、キャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙装置等により給紙された紙等の被記録媒体Ｓがプラテン８上を搬送されるようになっている。

次に、本実施形態に係る記録ヘッド１０について説明する。なお、図２は、実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図であり、図３はその断面図である。また図４は、図３の一部を拡大した断面図であり、図５は、シール部材の平面図及び断面図である。

図２及び図３に示すように、インクジェット式記録ヘッド１０を構成するヘッドホルダの一例であるカートリッジケース１１は、上述したインクカートリッジ（図示なし）が装着されるカートリッジ装着部１２を有する。例えば、本実施形態では、このカートリッジ装着部１２に、ブラックインク及び複数色のカラーインクが充填された各インクカートリッジがそれぞれ装着されるようになっている。また、カートリッジケース１１の底面には、一端が各カートリッジ装着部１２に開口し、他端が後述するヘッドケース側に開口する複数のインク連通路（第１の液体流路）１３がそれぞれ形成された管状の流路形成部１４が突設されている（図３参照）。

カートリッジケース１１の上面側、すなわち、カートリッジ装着部１２のインク連通路１３の開口部分には、インクカートリッジに挿入される複数のインク供給針１５が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルタ１６を介して固定されている。

カートリッジケース１１の下面側には、シール部材１７及び回路基板１８を挟んで、ヘッド部材１９が固定されている。本実施形態に係るヘッド部材１９は、複数の圧電素子を有する圧電素子ユニット２０を収容するための中空箱体状の部材であるヘッドケース２１と、このヘッドケース２１のカートリッジケース１１とは反対側の端面に固定されるヘッド本体２２とで構成されている。ヘッド本体２２は、複数のノズル２３が穿設されたノズルプレート２４と、ノズル２３に連通する圧力発生室２５を含む流路が形成された流路形成基板２６と、流路形成基板２６のノズルプレート２４とは反対面側に配される振動板２７とで構成されている。これらノズルプレート２４及び振動板２７と流路形成基板２６とはそれぞれ接着剤によって接合されている。またヘッドケース２１には、一端側が圧力発生室２５に連通すると共に他端側がカートリッジケース１１のインク連通路１３に連通するインク供給路２８が設けられている。詳しくは後述するが、インク連通路１３とインク供給路２８との接続部分は、シール部材１７によって良好に密封されている。

このようにカートリッジケース１１の下面側に、シール部材１７、回路基板１８、ヘッド部材１９を構成するヘッドケース２１及びヘッド本体２２の順で配し、これら各部材の外側にヘッド本体２２のノズル２３を露出する窓部２９を有する枠体３０をはめ込み、ネジ３１によってカートリッジケース１１に固定することで、インクジェット式記録ヘッド１０が形成される。

ここで、上述したようにカートリッジケース１１とヘッド部材１９を構成するヘッドケース２１との間には、シール部材１７と回路基板１８とが挟持されており、インク連通路１３とインク供給路２８との接続部分がシール部材１７によって良好に封止されている。具体的には、シール部材１７は、図４に示すように、カートリッジケース１１のインク連通路１３が開口する流路形成部１４の先端面と、ヘッドケース２１に設けられるインク供給路（第２の液体流路）２８が開口する突出部３２との間に挟持されていることで、インク連通路１３とインク供給路２８との接続部分を密封してこの接続部分からのインクの漏れを防止している。なお、回路基板１８には、各インク供給路２８に対応して、各インク供給路２８が開口する突出部３２が係合する係合孔３３が設けられている。

本実施形態に係るシール部材１７は、図５に示すように、各インク供給路２８とインク連通路１３とを連通する貫通孔である複数の連通口３４を有する。例えば、本実施形態では、２つの連通口３４を一組として、圧電素子の並設方向（図中上下方向）で５列に形成されている。そして、これら各連通口３４の周縁部の厚さは、他の部分の厚さよりも薄くなっている。具体的には、シール部材１７は、所定の厚さ、例えば、１．６ｍｍ程度の厚さを有する厚肉部３５と、この厚肉部３５よりも薄い厚さ、例えば、０．７ｍｍ程度の厚さを有する薄肉部３６とを有し、各連通口３４はこの薄肉部３６に形成されている。この薄肉部３６は、例えば、シール部材１７の両面側にそれぞれ段差部３７を設けることによって形成されている。すなわち、シール部材１７の両面側にそれぞれ設けられた段差部３７の間の部分が、薄肉部３６となっている。さらに、本実施形態では、薄肉部３６は、各列の連通口３４に対応してそれぞれ独立して設けられている。つまり、複数の各薄肉部３６内に２つの連通口３４がそれぞれ形成されている。

このようにシール部材１７の各連通口３４の周縁部に薄肉部３６が設けられていることで、インク供給路２８とインク連通路１３との接続部分を良好に密封することができる。すなわち、カートリッジケース１１とヘッドケース２１との間にシール部材１７が挟持された際、シール部材１７の弾性変形量が比較的小さいため、シール部材１７と、流路形成部１４及び突出部３２の先端面とを確実に密着させることができ、インク供給路２８とインク連通路１３との接続部分からのインク漏れ等の発生を防止することができる。

なお、薄肉部３６の厚さは、特に限定されないが、薄肉部３６が自重によって変形しない程度の厚さとすることが好ましい。これにより、インク供給路２８とインク連通路１３との接続部分をより確実に密封することができる。

また、本実施形態に係るシール部材１７は、比較的厚さの厚い厚肉部３５と比較的厚さの薄い薄肉部３６とで構成されていることで、シール部材１７全体としての剛性は比較的高い。このため、カートリッジケース１１とヘッドケース２１との間にシール部材１７を挟持する際に、カートリッジケース１１及びヘッドケース２１と、シール部材１７とを良好に位置決めすることができる。したがって、インク供給路２８とインク連通路１３との接続部分をより確実に密封することができる。

また本実施形態では、シール部材１７の各連通口３４の開口縁部に、断面が略山形を有しカートリッジケース１１側に突出する突起部３８が設けられている。そして、この突起部３８に、カートリッジケース１１の流路形成部１４の先端面が当接するようになっている。一方、薄肉部３６の突起部３８とは反対側の面にヘッドケース２１の突出部３２が当接する。このような構成とすることで、インク連通路１３とインク供給路２８との接続部分をより確実に密封することができる。

ここで、この突起部３８の高さｈ１は、厚肉部３５の高さｈ２よりも低く形成されていることが好ましい。これにより、異物が付着することに起因するインク漏れ等の発生を防止することができる。例えば、インクジェット式記録ヘッド１０の製造過程において、図６に示すように、突起部３８側を下向きとしてシール部材１７をテーブル２００上に載置する際、このテーブル２００上に異物が付着していても、突起部３８がテーブルに接触することがない。このため、突起部３８にテーブル２００上の異物が付着してしまうのを防止することができる。したがって、シール部材１７に異物が付着して、この異物によるインク漏れ等の発生を防止することができる。

以上説明したように、本実施形態では、シール部材１７が、厚肉部３５と薄肉部３６とで構成されるようにしたので、シール部材１７によるシール性を大幅に向上することができる。さらにシール部材１７と、カートリッジケース１１及びヘッドケース２１とを良好に位置決めすることができる。したがって、カートリッジケース１１とヘッドケース２１との間を極めて良好に密封し、連通口３４を介してインク連通路１３とインク供給路２８とを良好に連通させることができる。

なお、シール部材１７の形状は、勿論、上述した形状に限定されるものではない。本実施形態では、複数の独立した薄肉部３６を設けるようにしたが、例えば、図７に示すように、薄肉部３６は、全ての連通口３４に対応する領域に連続的に形成されていてもよい。また、本実施形態では、連通口３４の周縁部のみに薄肉部３６を設けるようにしたが、薄肉部３６は、それ以外の領域に設けられていてもよい。例えば、図８に示すように、厚肉部３５を格子状に設け、薄肉部３６をマトリックス状に配置するようにしてもよい。さらに、図９に示すように、厚肉部３５を各連通口３４の周囲のみに所定幅で形成し、各連通口３４の周縁部を含むシール部材１７の他の部分を全て薄肉部３６とするようにしてもよい。このように薄肉部３６の面積を比較的広くすることで、材料費を削減することができるという効果もある。

何れにしてもシール部材１７には、薄肉部３６が各連通口３４の周縁部に少なくとも設けられていればよく、シール部材１７のそれ以外の部分の形状、つまり、厚肉部３５とするか薄肉部３６とするかは、シール部材１７全体の剛性等を考慮して適宜決定されればよい。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態に基づいて詳細に説明したが、勿論、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、ヘッドホルダの一例であるカートリッジケースと、ヘッド部材の一例であるヘッドケースとの間にシール部材が配された構成について説明したが、これはあくまで一例に過ぎず、インクカートリッジとヘッド本体との間にシール部材が配された構成であれば、シール部材の位置に拘わらず、本発明を適用することができる。すなわち、インクカートリッジとヘッド本体との間の何れの部分に配されるシール部材にも本発明の技術を適用することができる。

また、上述した実施形態においては、本発明の液体噴射ヘッドとしてインクジェット式記録ヘッドを例示したが、液体噴射ヘッドの基本的構成は上述したものに限定されるものではない。本発明は、広く液体噴射ヘッドの全般を対象としたものであり、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等にも適用することができる。

実施形態１に係る記録装置の概略斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの分解斜視図である。実施形態１に係る記録ヘッドの断面図である。実施形態１に係る記録ヘッドの拡大断面図である。実施形態１に係るシール部材の平面図及び断面図である。実施形態１に係るシール部材を説明する図である。実施形態１に係るシール部材の変形例を示す平面図である。実施形態１に係るシール部材の変形例を示す平面図である。実施形態１に係るシール部材の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１０インクジェット式記録ヘッド、１１カートリッジケース、１２カートリッジ装着部、１３インク連通路、１４流路形成部、１５インク供給針、１６フィルタ、１７シール部材、１８回路基板、１９ヘッド部材、２０圧電素子ユニット、２１ヘッドケース、２２ヘッド本体、２３ノズル、２４ノズルプレート、２５圧力発生室、２６流路形成基板、２７振動板、２８インク供給路、２９窓部、３０枠体、３１ネジ、３２突出部、３３係合孔、３４連通口、３５厚肉部、３６薄肉部、３７段差部、３８突起部

Claims

液滴を吐出するノズルに連通する第１の液体流路を有するヘッド部材と、液体が貯留される貯留部材に一端側が連通すると共に他端側が前記第１の液体流路に連通する第２の液体流路を有するヘッドホルダと、前記ヘッド部材と前記ヘッドホルダとの間に介装され前記第１の液体流路と前記第２の液体流路とを連通する連通口を有するシール部材とを具備し、
前記シール部材は、所定厚さの厚肉部と、その両面側にそれぞれ設けられる段差部の間の前記厚肉部よりも厚さの薄い薄肉部とで構成され、該薄肉部が少なくとも各連通口の周縁部に設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
前記薄肉部が、複数の前記連通口の周縁部に連続的に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
前記薄肉部が複数独立して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
前記厚肉部が格子状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の液体噴射ヘッド。
前記シール部材の前記連通口の開口縁部には、前記ヘッド部材又は前記ヘッドホルダの少なくとも何れか一方に当接される環状の突起部を有し、該突起部の高さが前記厚肉部の高さよりも低いことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の液体噴射ヘッド。
請求項１〜５の何れか一項に記載の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。