JP5729922B2 - インクジェットヘッドユニット - Google Patents

Description

本発明は、液体を吐出させて記録を行うインクジェットヘッドユニットに関する。特に、長尺タイプのインクジェットヘッドユニットに関する。

インクジェット記録装置では、インク吐出部材に配列された複数の吐出口から微細な液滴状のインクを吐出して記録を行う。吐出口列が長いほど広範囲の領域を記録できるため、高速な記録が可能となる。近年では吐出口列が長い長尺タイプのインクジェットヘッドユニットが提案されている。

インク吐出部材に吐出口を形成するにあたり、吐出口の形状が多数の吐出口のうち一つでも他と異なっていると、そのインク吐出部材は製品に使用できない。長尺タイプのインクジェットヘッドユニットを、吐出口の密度を低下させることなく一つのインク吐出部材で構成する場合、インク吐出部材一つ当たりの吐出口の数が増加するため、インク吐出部材の歩留まりが低下していた。

そこで、特許文献１では、インク吐出部材一つ当たりの吐出口の数を減らし、複数のインク吐出部材を配列することによって吐出口列を長くしたインクジェットヘッドユニットが開示されている。この方法は、インク吐出部材一つ当たりの吐出口の数を少なくできるため、インク吐出部材の歩留まりの低下を抑制することができる。

特許文献１で開示されているインクジェットヘッドユニットは、複数のインク吐出部材が列状に配列されたベースプレートと、該ベースプレートのインク吐出部材の側とは反対の側に接合された流路形成部材とを有している。流路形成部材は、外部からインクをベースプレートへ供給するための流路を形成している。ベースプレートのインク吐出部材が配設される位置には、ベースプレートを貫通するようにスリットが形成されており、流路形成部材には、該スリットと連通するように共通液室が形成されている。共通液室にインクを送ることによって、スリットを介してインクが均一にインク吐出部材へ供給される。

特開２００７−２９６６３８号公報

しかしながら、特許文献１で開示されているインクジェットヘッドユニットでは、ベースプレートに形成された複数のスリットを覆うように流路形成部材をベースプレートに固定しなければならない。したがって、ベースプレートと流路形成部材との接合部は、ベースプレートの流路形成部材が隣接する面の略全域にわたっており、またインクジェットヘッドユニットが長尺化するほど接合部の幅が長くなる。

接合部の幅が長いと、インクジェットヘッドユニットの使用中に、ベースプレートと流路形成部材とが異なる線膨張率で膨張した場合、接合部における両者の膨張量にも差がでる。したがって、接合部に大きな力がかかり、接合部で剥離が生じる虞がある。

特に、インクを吐出するために、インクに熱エネルギーを与えてインク中の気泡が成長したときの圧力を利用する場合、吐出の度に熱が発生する。すなわち、インク吐出部材の熱がベースプレート及び流路形成部材に伝わり、熱膨張が繰り返されるため、接合部が剥離しやすく接合部の信頼性の低下を招く。

ベースプレートにはインク吐出部材と略等しい線膨張率を有するアルミナや炭化珪素などのセラミックが用いられ、流路形成部材には煩雑な形状を形成可能な樹脂材料が用いられる。一般的に、セラミックよりも樹脂材料の方が線膨張率は大きく、ベースプレートと流路形成部材との間に線膨張率の差がある。流路形成部材を、ベースプレートと略等しい線膨張率を有する材料で形成すると、コストアップの虞や成形性の低下の虞がある。

そこで、本発明は、ベースプレートと流路形成部材との間に線膨張率の差があるインクジェットヘッドユニットにおいて、ベースプレートと流路形成部材との接合部の信頼性の高いインクジェットヘッドユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、インク吐出部材が列状に配置されたベースプレートと、ベースプレートの、インク吐出部材が配置された側とは反対の側に接合され、外部からインクをベースプレートへ供給するための流路を形成する流路形成部材と、ベースプレートに隣接し、インク吐出部材の位置の基準となる基準部材と、を備える。ベースプレートは、複数のインク吐出部材からなる列の列方向の長さに対応して形成された共通液室と、共通液室と流路形成部材の流路とを連通する連通口と、基準部材の位置決めを行う基準部材位置決め穴と、を備える。流路形成部材のベースプレートに対して接合される部分は、連通口の開口縁の領域のみに対応して設けられている。基準部材位置決め穴は、ベースプレートのインク吐出部材が配設されている層に隣接する層に形成されている。

本発明によれば、ベースプレートと流路形成部材との間に線膨張率の差があるインクジェットヘッドユニットにおいて、ベースプレートと流路形成部材との接合部の信頼性の高が高められる。

本発明の実施形態におけるインクジェットヘッドユニットの模式断面図。 本発明の実施例におけるインクジェットヘッドユニットの斜視図。 本発明の実施例におけるインクジェットヘッドユニットの分解斜視図。 流路形成部材の分解斜視図。 ベースプレートの分解斜視図。 ベースプレートの各層を平面的にずらした分解平面図。

次に、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明におけるインクジェットヘッドユニット１を模式的に表した断面図である。

インクジェットヘッドユニット１には、ベースプレート２が設けられており、ベースプレート２の一方の面に、液滴状のインクを吐出するためのインク吐出部材４が列状に複数配設されている。ベースプレート２のインク吐出部材４が配設される位置に対応して、スリット５が形成されている。

また、ベースプレート２の内部には、インク吐出部材４からなる列の列方向幅に対応して共通液室６が形成されている。したがって、共通液室６は、スリット５と連通するように設けられている。

ベースプレート２の、インク吐出部材４が配設されている面とは反対側に位置する面には、複数の流路形成部材３が固定されている。それぞれの流路形成部材３のベースプレート２と接していない位置には、外部とインクを送受するための接続口７が形成されている。また、それぞれの流路形成部材の内部には、接続口７からベースプレート２へ流路８が形成されており、流路８と共通液室６とを連通するための連通口９がベースプレート２に設けられている。

なお、流路８には、接続口７からベースプレート２へ向かうインク中の塵埃や気泡を除去するためのフィルタ１０が設けられている。

本実施形態では、複数の流路形成部材３が設けられており、一の流路形成部材３と共通液室６とを連通する連通口９と、他の流路形成部材３と共通液室６とを連通する別の連通口９とは、共通液室６において互いに最も離れる位置に形成されている。すなわち、図１に示すように、共通液室６の一の端部の近傍に一の連通口９が形成されており、共通液室６の他の端部の近傍に、他の連通口９が形成されている。

本実施形態では、一の連通口９からインクを供給すると、全てのインク吐出部材４にインクが充填されたあとで、他の連通口９からインクが排出される。したがって、連通口９を離して配設することによって、インク吐出部材４に均一に十分な量のインクが送られ、インク吐出部材４におけるインク量の不足が抑制される。

流路形成部材３は、連通口９の開口縁の接合部１１においてベースプレート２と接合されている。接合方法としては、接着剤を接合部１１に塗布して接着させる方法が挙げられる。

本実施形態においては、流路形成部材３とベースプレート２との接合部１１は、連通口９の開口縁のみに対応して限定された領域に設けられている。したがって、ベースプレート２及び流路形成部材３が熱を有して膨張しても、膨張による接合部１１の寸法変化は小さい。よって、接合部１１が大きな力を受けることがなく、接合部１１での剥離が抑制される。

また、接着剤を塗布する領域が狭く、接着剤の量が少量であっても、接合部１１の伸縮が小さいため、接合部１１での剥離を抑制することができる。したがって、接着剤のコストを低減することができる。

さらに、ベースプレート２と流路形成部材３との接合に関して、シール部材及びネジを用いることも可能である。ネジを用いた固定では、固定力を高めるために、複数のネジが接合部１１において均等に配置される。

従来技術のように、流路形成部材３に共通液室６が形成され、ベースプレート２に沿って長く接合部１１が設けられている構造においては、ネジが配置される範囲も広くなる。したがって、熱による膨張量も大きくなり、ネジの破損や緩みなどが発生しやすくなる。

本実施例においては、連通口９の開口縁の所をネジで固定するため、ネジとネジの間隔が小さく、熱膨張によってネジの破損や緩みなどを抑制できる。

接着剤でベースプレート２と流路形成部材３とを接合する場合、接合部１１がインクに接触するため、インクに溶出せず、且つインクによって接着力が弱められない接着剤が求められる。シール部材及びネジを用いた固定方法では、ネジによってベースプレート２と流路形成部材３とが保持されるため、インクに溶出しない材料をシール部材に用いればよく、材料の選択を広げることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによってなんら限定されるものではない。なお、以下の説明では、上述した実施形態において示したものと同じ部分に対しては同じ符号を用いて説明する。

（実施例１）
図２（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施例におけるインクジェットヘッドユニット１の斜視図であり、図３（ａ）及び（ｂ）はインクジェットヘッドユニット１の分解斜視図である。

図２に示すように、インクジェットヘッドユニット１には、ベースプレート２が設けられており、ベースプレート２の一方の面にインク吐出部材４が千鳥状に複数配設されている。インク吐出部材４を千鳥状に配置することによって、インク吐出部材４とインク吐出部材４との間に重複する領域ができ、隙間なくインクを吐出することが可能となる。

また、ベースプレート２の、インク吐出部材４が配設されている面とは反対側に位置する面には、流路形成部材３が固定されている。

図４は、流路形成部材３の分解斜視図である。図４に示すように、流路形成部材３は、接続口７や流路を形成する主形成部材１８と、主形成部材１８の蓋となる蓋部材１９と、を有している。接続口７にはジョイントゴム１７が圧入されている。

不図示のインクタンクに設けられているチューブなどが接続口７に接続されることによって、インクが流路形成部材３に供給される。ジョイントゴム１７を接続口７に設けることによって、接続口７からのインクの蒸発と、インクの供給の際におけるインクの漏れを防止することができる。

また、主形成部材１８には、接続口７からベースプレート２へ流路（不図示）が形成されている。本実施例においては、主形成部材１８にインクを供給するための第１の流路（不図示）と排出するための第２の流路（不図示）が設けられている。第１及び第２の流路は、主形成部材１８の内部で合流しており、第２の流路を通ってきたインクが再度第１の流路を通ることができるようになっている。

第１及び第２の流路には、それぞれ第１のフィルタ３７及び第２のフィルタ３８が設けられている。

ジョイントゴム１７、第１のフィルタ３７及び第２のフィルタ３８が主形成部材１８に固定されたあとに、蓋部材１９が主形成部材１８にＵＳ溶着（超音波溶着）等で接合され、流路形成部材３となる。

また、図２及び図３に示すように、コネクタ１３を有する電気信号接続部材１２が、ベースプレート２の一の面を覆うように固定されている。

図３（ｂ）に示すように、ベースプレート２のインク吐出部材４が配設される位置にはスリット５が形成されており、電気信号接続部材１２のインク吐出部材４に相当する位置には窓１４が設けられている。したがって、インクはスリット５を通ってインク吐出部材４に送られる。

インク吐出部材４には電気信号を受けるための不図示のパッド部が設けられており、該パッド部と電気信号接続部材１２とがワイヤボンディング等の溶接技術を用いて電気的に接続されている。したがって、コネクタ１３から受けた電気信号が、電気信号接続部材１２を介してインク吐出部材４に伝達される。

また、図２及び図３に示すように、インクジェットヘッドユニット１の位置の基準となる基準部材１６がベースプレート２に固定されている。基準部材１６によって、インクジェットヘッドユニット１がインクジェット記録装置に搭載されたときに、インク吐出部材４と被記録部材との位置精度が向上し、高い記録品位が得られる。

図５は、ベースプレート２の分解斜視図である。図５に示すように、ベースプレート２は、第１から第３のスリット層２０、２１及び２２、共通液室層２３、仕切り層２４、流路層２５及び連通口層２６をこの順に積層することによって形成されている。

図６は、ベースプレート２の各層を平面的にずらしたときの分解平面図である。第１から第３のスリット層２０、２１及び２２には、スリット５が形成されており、共通液室層２３には、スリット５と連通するように共通液室６が形成されている。

仕切り層２４の、共通液室６の一の端部に相当する位置には、供給口３３が形成されており、共通液室６の他の端部に相当する位置には排出口３４が形成されている。

流路層２５には、供給口３３を介して共通液室６と連通する供給流路３１と、排出口３４を介して共通液室６と連通する排出流路３２と、が形成されている。

仕切り層２４の、共通液室６に相当する領域であって、供給口３３及び排出口３４が形成されている位置以外には仕切り層２４を貫通する穴は形成されていない。また、供給口３３は共通液室６の一の端部に形成されており、排出口３４は、他の端部に形成されている。したがって、供給流路３１から共通液室６に送られたインクは、インク吐出部材４を充填したあと、排出流路３２に送られる。

連通口層２６の、流路層２５が隣接された側とは反対側には、流路形成部材３が接合されている。また、流路形成部材３の第１の流路及び第２の流路と、供給流路３１及び排出流路３２を連通するように第１の連通口３５及び第２の連通口３６が連通口層２６に形成されている。したがって、供給流路３１及び排出流路３２の形状を任意に定めることよって、第１の連通口３５と第２の連通口３６とを近接して形成することができる。

また、流路形成部材３を固定するための流路形成部材固定穴２７や、基準部材１６をネジ止めするための基準部材ネジ止め穴３０が各層に形成されている。第１の連通口３５及び第２の連通口３６は、流路形成部材固定穴２７に挟まれるように形成されている。したがって、第１の連通口３５及び第２の連通口３６と、流路形成部材３との接合力が高められる。

本実施例においては、図６に示すように、第２のスリット層２１に基準部材１６の位置決めを行う基準部材位置決め穴２９が形成されており、他の層には基準部材１６の位置決め部を基準部材位置決め穴２９まで案内する穴が設けられている。基準部材位置決め穴２９を第２のスリット層２１、すなわちインク吐出部材４に近い層に形成することによって、インク吐出部材４と基準部材１６との位置精度を高められる。

本実施例によれば、ベースプレート２の内部に、スリット５、共通液室６、供給流路３１及び排出流路３２を設けることで、インク吐出部材４が複数合っても連通口を少なくとも２つにまとめることができる。したがって、流路形成部材３とベースプレート２との接合部を最小限に抑えることが可能となる。

ベースプレート２と流路形成部材３とは、第１の連通口３５及び第２の連通口３６の開口縁に形成される接合部で固定されている。接合部には、接着剤、またはシール部材及びネジ止めのいずれかの方法が使用される。ベースプレート２と流路形成部材との接合部は、限られた領域になるため、ベースプレート２と流路形成部材３との間の線膨張率に差があっても信頼性の高い接合が得られる。また、接着剤の量を抑えることができるためコストダウンの効果もある。

特に、シール部材及びネジ止めを用いてベースプレート２と流路形成部材３とを固定する接合は、組み立てが容易で、且つ不良部品の場合は一度外して再度組み立てることが可能であり、コストダウン及び生産性向上を図ることができる。

１ インクジェットヘッドユニット
２ ベースプレート
３ 流路形成部材
４ インク吐出部材
５ スリット
６ 共通液室
８ 流路
９ 連通口
１１ 接合部
１６ 基準部材
２０ 第１のスリット層
２１ 第２のスリット層
２２ 第３のスリット層
２３ 共通液室層
２４ 仕切り層
２５ 流路層
２６ 連通口層

Claims (7)

1. インク吐出部材が列状に配置されたベースプレートと、前記ベースプレートの、前記インク吐出部材が配置された側とは反対の側に接合され、外部からインクを前記ベースプレートへ供給するための流路を形成する流路形成部材と、前記ベースプレートに隣接し、前記インク吐出部材の位置の基準となる基準部材と、を備え、
   前記ベースプレートは、複数の前記インク吐出部材からなる列の列方向の長さに対応して形成された共通液室と、前記共通液室と前記流路形成部材の流路とを連通する連通口と、前記基準部材の位置決めを行う基準部材位置決め穴と、を備え、
   前記流路形成部材の前記ベースプレートに対して接合される接合部は、前記連通口の開口縁の領域のみに対応して設けられ、
   前記基準部材位置決め穴は、前記ベースプレートの前記インク吐出部材が配設されている層に隣接する層に形成されているインクジェットヘッドユニット。
2. 前記ベースプレートが、前記インク吐出部材が配設された複数の位置に対応して複数のスリットを有するスリット層と、前記スリットのいくつかと連通するように設けられた前記共通液室を有する共通液室層と、前記共通液室層と前記流路形成部材との間に設けられ前記連通口を有する連通口層と、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ユニット。
3. 前記共通液室層と前記連通口層との間に、前記共通液室と前記連通口とを接続する流路を形成する流路層を備えることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッドユニット。
4. 前記接合部は、前記連通口の開口縁の領域に塗布された接着剤であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドユニット。
5. 前記接合部は、前記連通口の開口縁の領域に対応するシール部材を有し、前記ベースプレートに対して前記流路形成部材はネジによって固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドユニット。
6. 前記ネジは、前記連通口を挟むように配置されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッドユニット。
7. 前記流路形成部材と前記ベースプレートとは線膨張率が異なっている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッドユニット。

Images