JP6260096B2 - 液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから液体を噴射する液体噴射ヘッド及び液体噴射装置に関し、特に、液体としてインクを噴射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。

液滴を噴射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、ノズルに連通する圧力発生室と、圧力発生室に対向して設けられる圧電アクチュエーターと、を具備し、この圧電アクチュエーターの変位によって圧力発生室内に圧力変化を生じさせることで、ノズルからインク滴を噴射するものがある。
このようなインクジェット式記録ヘッドの構造は、様々提案されているが、一般的に、複数の部材が接着剤等によって固定されてなる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に示すインクジェット式記録ヘッドの構造では、液体噴射ヘッドにおける印刷媒体に対面する面は、シリコン基板で形成されるほぼ最小限のノズルプレートを除き、殆どがステンレス製の蓋部材が覆っている。
また、同インクジェット式記録ヘッドの構造では、蓋部材は液体噴射ヘッドの内側面でインクの流通経路を形成している。

特開２０１２−１９６８８２号公報

特許文献１に示すインクジェット式記録ヘッドの構造では、内側面でインクの流通経路を形成する蓋部材が印刷媒体に対して大きく露出されており、印刷媒体が蓋部材に当たるなどして衝撃が加わった場合にケース部材から蓋部材が剥離し易く、内側面でインクの流通経路を形成する部材の剥離は液漏れにつながるためインクジェット式記録ヘッドとしては致命的な不良となる。
なお、このような問題はインクを噴射するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、インク以外の液体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、用紙などによってノズルプレートが剥離しにくい液体噴射ヘッドおよび液体噴射装置を提供する。

本発明は、連通路内の吐出液をノズルを通して吐出するヘッドチップを備え、同ヘッドチップの前記ノズルを形成した面を外部に露出するように保持する液体噴射ヘッドであって、
前記ヘッドチップは、印刷媒体に対面する側に前記ノズルを所定の配列で形成した板状のノズルプレートを配設されており、
前記ノズルプレートを外部に露出可能な開口を有し、当該開口の内側に前記ノズルプレートを配置させて前記ヘッドチップに対して当該ノズルプレートの周囲で固定され、前記連通路を構成しない蓋部材を備えた構成としている。

前記構成において、液体噴射ヘッドはヘッドチップのノズルを形成した面を外部に露出するように同ヘッドチップを保持する。このヘッドチップは、印刷媒体に対面する側に前記ノズルを所定の配列で形成した板状のノズルプレートを配設されているが、本発明の蓋部材は前記ノズルプレートを外部に露出可能な開口を有しており、当該開口の内側に前記ノズルプレートを配置させた状態で前記ヘッドチップに対して当該ノズルプレートの周囲で固定されつつ、前記連通路を構成していない。
従って、蓋部材は前記ヘッドチップに対して当該ノズルプレートの周囲で固定されるものの、前記連通路を構成しないので液漏れの原因とならない。
そして、ヘッドチップは、蓋部材に依存することなく形成された連通路を介して供給される吐出液を、そのノズルから液滴として吐出する。
また、前記蓋部材の開口の周囲の面が、前記ノズルプレートの表面よりも、前記印刷媒体の側に近い位置とすることもできる。
かかる構成においては、ノズルプレートの表面は蓋部材の開口の表面よりも印刷媒体と離れる側に位置しており、周囲を囲まれていることもあって、印刷媒体がノズルプレートの側面に突き当たるようなことを回避する。

本発明によれば、ヘッドチップのインクの流通経路を構成する部材であるノズルプレートは印刷媒体が当たる可能性をなるべく抑えられ、インクの流通経路を構成しない蓋部材を印刷媒体に対して大きく露出させて蓋部材に印刷媒体が当たるようにすることで、インクの流通経路を構成する部材に剥離が発生するのを抑制でき、インク漏れの発生を抑制できる。

液体噴射ヘッドの上側の展開図である。 液体噴射ヘッドの下側の展開図である。 ヘッドチップの周辺の断面図である。 コンプライアンス部材の構成を模式的に示す展開図である。 ケース部材の底側を模式的に示した斜視図である。 金型の要部断面図である。 金型の要部断面図である。 ケース部材の内部の概略構成を模式的に示す断面図である。 ケース部材の内部の概略構成を模式的に示す斜視図である。 ワイプ過程を模式的に示す断面図である。 ノズルプレートと蓋部材を模式的に示す断面図である。 充填材の量が異なる状態を模式的に示す断面図である。 蓋部材を下方から見た状態を模式的に示す底面図である。 蓋部材とワイパーの当接状態を模式的に示す側面図である。

以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１と図２は、本発明の一実施形態に係る液体噴射ヘッドの一例を示すインクジェット式記録ヘッドの展開図であり、図３は、インクジェット式記録ヘッドのヘッドチップの周辺の断面図である。
図１及び図２に示すように、インクジェット式記録ヘッド１は、上側ケース部材１１と、下側ケース部材１２とからなるケース部材１０内に、各パーツを収容して形成されている。下側ケース部材１２内は上方の空間と下方の空間が形成されており、上方の空間内では、上方から第１の流路部材２１とフィルター２２と第２の流路部材２３とからなる流路部材２４と、シール部材２５と、回路基板２６とが順次積層されて収容されている。
また、下方の空間内では、上方からフレキシブル基板２７、第３の流路部材２８、ヘッドチップ３０、蓋部材２９が収容されている。なお、ヘッドチップ３０は圧電アクチュエータパーツ３１と、流路形成板３２と、ノズルプレート３３と、コンプライアンス部材４０とを備えている。

ヘッドチップ３０は、流路形成板３２の上面に圧電アクチュエータパーツ３１が接合され、下面にノズルプレート３３とコンプライアンス部材４０とが接合されている。流路形成板３２は概略矩形形状の板材状に形成されており、短手方向の中央部分の上面に概略帯板形状に形成された圧電アクチュエータパーツ３１が固定されている。圧電アクチュエータパーツ３１は、下方に開口する圧力室３０ａを有するとともに、圧力室３０ａの天井壁が上下方向へ撓んで当該圧力室３０ａ内に圧力変化を発生可能とさせる構成となっている。

圧力室３０ａの天井壁は、弾性膜と、絶縁体膜と、第１電極と圧電体層と第２電極とからなる個々の圧電アクチュエータが形成されている。この意味で圧電アクチュエータパーツ３１は個々の圧電アクチュエータを必要数だけ形成した一体のパーツを指す。また、本実施形態では、第１電極が各圧電アクチュエータで独立する個別電極として機能し、第２電極が複数の圧電アクチュエータに共通する共通電極として機能する。また第１電極はリード電極の一端と接続され、リード電極の他端にはフレキシブル基板２７に形成された駆動回路２７ａが接続される。

圧力室３０ａは、前記短手方向に二つ形成されており、かつ、長手方向に所定の数だけ並べた二列分が形成されている。短手方向に並ぶ二つの圧力室３０ａ，３０ａの中央の隙間には前記長手方向に伸びるフレキシブル基板２７が接続され、上述したように両側に位置する二列の圧力室３０ａ，３０ａの個々の圧電アクチュエータに対して駆動電力を供給する。各圧力室３０ａはその下面で流路形成板３２に形成された流路３２ａとノズル穴３２ｂに対面しており、流路３２ａの側から吐出液であるインクが圧力室３０ａに供給され、圧力変化によってノズル穴３２ｂの側にインクを押し出す。二列の圧力室３０ａに対応してノズル穴３２ｂ，３２ｂも短手方向の中央に長手方向に沿って二列分形成されて列状に配列され、同様に短手方向の外側には流路３２ａ，３２ａが二列分形成されて列状に配列される。なお、圧力室３０ａは流路形成板３２上に接着剤などにより水密的に固定されている。

流路形成板３２の流路３２ａ１および流路３２ａ３は共通連通路、流路３２ａ２は個別連通路であり、上面には外側の入口３２ａ１と内側の出口３２ａ２とで開口しており、下面に開口する中央流路３２ａ３で両者が連通している。中央流路３２ａ３は前記ノズル穴３２ｂの前記短手方向の外側で開口しているため、流路形成板３２を下方から見ると、外側に長穴状の中央流路３２ａ３，３２ａ３が開口し、その内側に二つのノズル穴３２ｂ，３２ｂが開口している。そして、これらが前記長手方向に並んで形成されている。

ノズルプレート３３は流路形成板３２のノズル穴３２ｂ，３２ｂの形成位置に沿って前記長手方向に伸びる帯板形状の矩形状に形成されており、二つのノズル穴３２ｂ，３２ｂに対面するように二つのノズル３３ａ，３３ａが形成されている。圧力室３０ａ内の圧力変化によってノズル穴３２ｂの側に押し出されたインクは、ノズル３３ａから外部へ吐出される。すなわち、液滴を吐出する。このノズルプレート３３は素材として高価なシリコン性で形成されることになる。ノズルプレート３３に形成されたノズル３３ａは下方に向けて配向されている。
ノズルプレート３３はノズル穴３２ｂ，３２ｂの形成位置に沿って貼付されるので、その外側に二列に形成される中央流路３２ａ３，３２ａ３は開口したままとなる。これらを覆蓋するのがコンプライアンス部材４０である。

図４はコンプライアンス部材の構成を模式的に示す展開図である。コンプライアンス部材４０は弾性膜部材である弾性膜４１と支持体である枠材４２とから構成されている。枠材４２には、ノズルプレート３３と干渉しないように中央に矩形のくり抜き部４２ａを有するとともに、二列の中央流路３２ａ３，３２ａ３の形成部位に対応して三つずつの窓部４２ｂを二列形成してある。この上にくり抜き部４２ａと同様のくり抜き部４１ａが形成された弾性膜４１を貼り付けることで枠材４２の枠部によって弾性膜４１を支持する。弾性膜４１の側から流路形成板３２の下面に貼付すると、それぞれの中央流路３２ａ３は弾性膜４１にて密封されるが、弾性膜４１の反対側には枠材４２の窓部４２ｂが形成されており、この窓部４２ｂの厚み分だけ弾性膜４１は撓み変形可能である。また、枠材４２の一部には溝が形成され、窓部４２ｂが密封されないように大気に繋がる経路を有することで、弾性膜４１が変形しやすいようになっている。従って、コンプライアンス部材４０は、入口３２ａ１から出口３２ａ２へと至る中央流路３２ａ３を下方から覆蓋して一連の連通路を形成しつつ、その途中でコンプライアンス部材としての機能を果たすことになる。なお、コンプライアンス部材４０が装着される位置は流路形成板３２の下面に限られるものではなく、出口３２ａ２の側の近辺であっても良い。この場合、中央流路３２ａ３は別部材で閉塞して連通路のみ形成し、他の部位でコンプライアンス部材の機能を保持すればよい。

下側ケース部材１２の下端には、ヘッドチップ３０および第３の流路部材２８を収容できる空間を形成する壁材１２ｃが突出して形成されている。壁材１２ｃは内側に前記空間を形成するように筒状に突出し、かつ、その肉厚は下側ケース部材１２における他の壁面と比較して厚く形成している。下側ケース部材１２の下端に筒状の肉厚部分が形成されることで、特に壁材１２ｃや壁材１２ｃが設けられた部分を中心に下側ケース部材１２が全体的に撓みにくくなる。好ましいのは壁材１２ｃが概略四角形状であり、環状につながって筒状となっている形状であるが、必ずしも環状につながっていなくても構わない。すなわち、壁材は内側に所定の空間を形成するように当該下側ケース部材１２と一体成形で突出するように設けられていれば、撓みに基づく変形等を抑制する効果がある。

壁材１２ｃの先端である突出端部で形成される開口にはステンレス製で弾性を有する程度に薄く形成された蓋部材２９が接合されて被覆してある。蓋部材２９にはノズルプレート３３を下面に露出させるための長穴の開口２９ａが印刷媒体に沿う平面部に形成されている。ここで、ヘッドチップ３０と蓋部材２９は、ヘッドチップ３０のコンプライアンス部材４０の部分と蓋部材２９の開口２９ａの周辺の平面部で接着固定されている。換言すると、ヘッドチップ３０のインクの流通経路を構成するノズルプレート３３の部分で蓋部材２９と接着固定されていない。

また、ヘッドチップ３０は、第３の流路部材２８を介して下側ケース部材１２の下方に接合されている。第３の流路部材２８には、中央に長手方向に伸びる貫通口２８ａが形成されており、この貫通口２８ａを介して前記フレキシブル基板２７が挿通されることになる。第３の流路部材２８は、貫通口２８ａの下側の開口付近に前記圧電アクチュエータパーツ３１を収容可能となるように空間が形成されており、また、貫通口２８ａ以外の部位では流路形成板３２における流路３２ａの入口３２ａ１に対面するように上面から下面へと貫通する連通路２８ｂが形成されている。第３の流路部材２８と流路形成板３２とは接着剤によって水密的に接着されているので、以上の構成によって、連通路２８ｂから流路３２ａを経て圧力室３０ａに連通し、さらにノズル穴３２ｂを介してノズル３３ａへとつながるインクの一連の通路が形成されることになる。

下側ケース部材１２には、第３の流路部材２８の貫通口２８ａと連通路２８ｂに対応して貫通孔１２ａとケース部材連通路１２ｂを形成してある。第３の流路部材２８は、下側ケース部材１２に対して下方から、後述する柔軟性のある接着材にて接合されており、このときに連通路２８ｂとケース部材連通路１２ｂとは水密的に連通するように固定されている。
このように下側ケース部材１２の撓み難くなった空間に設けられたヘッドチップ３０および第３の流路部材２８には外力が掛かりにくくなるうえ、弾性を有す蓋部材２９がヘッドチップ３０と下側ケース部材１２の間に生じるねじれを吸収してヘッドチップ３０には外力が一層掛かりにくくなるので、ヘッドチップ３０を構成する部材同士が剥離を起こすのを抑制でき、ひいてはインク漏れの発生を抑制できる。さらに、ヘッドチップ３０や第３の流路部材２８、換言すればインクの流通経路を構成する部材の接合にあたり柔軟性のある接着剤を用いれば一層効果がある。
なお、壁材１２ｃにおける蓋部材２９の接合位置は、上記した壁材１２ｃの先端の開口に限らず、壁材１２ｃの内外の側面であっても良い。また、蓋部材２９はステンレス製に限らず弾性を有する部材であれば良い。

ノズルプレート３３はコンプライアンス部材４０よりも薄く形成されている。従って、ノズルプレート３３は開口２９ａ内に位置した時点で蓋部材２９よりも外側に突出しない位置関係となる。また、高精度にシリコンで形成されるノズルプレート３３は高価であるため、小さくするために必要部位だけを覆蓋するように貼付されているとともに、蓋部材２９の開口２９ａからの露出をなるべく少なく抑えられている。そして、ヘッドチップ３０と蓋部材２９は、ノズルプレート３３の部分ではなくコンプライアンス部材４０の部分で蓋部材２９の開口２９ａの周辺の平面部に接着固定されている。
このようにヘッドチップ３０のインクの流通経路を構成するノズルプレート３３は印刷媒体が当たる可能性をなるべく抑えられ、インクの流通経路を構成しない蓋部材２９に印刷媒体が当たるようにすることで、インクの流通経路を構成する部材に剥離が発生するのを抑制でき、ひいてはインク漏れが発生するのを抑制できる。

図５は、下側ケース部材の底側を模式的に示した斜視図であり、図６と図７は下側ケース部材を形成するための金型の要部断面図である。
上述したように壁材１２ｃは肉厚となるように形成されている。下側ケース部材１２自体は樹脂による一体成形品であり、肉厚の部分では樹脂の冷却時の収縮の影響を受けて設計通りの精度を維持できないことが多々ある。これは個々のばらつきがあるというのではなく、成型された全ての壁材１２ｃに同様のずれが発生するということである。設計上では壁材１２ｃの先端が平面を形成するようになっていても、樹脂のひけや成形時の樹脂の収縮などによって全ての成形品でわずかに平面にならないことが起きる。このような壁材１２ｃの先端の全体に亘って平面を形成するように仕上げるのは容易ではない。

本実施例では、壁材１２ｃの先端部に互いに離間して複数の突起１２ｃ１を形成してある。具体的には、概ね断面矩形となる壁材１２ｃの四隅と、各辺の中間の四カ所との、合計八カ所である。この結果、壁材１２ｃの各辺の先端では突起１２ｃ１が最も突き出る位置になる。それぞれの突起１２ｃ１は壁材１２ｃの先端部から一律の高さではない。まず、突起１２ｃ１の無い下側ケース部材１２を成形してみる。そして、壁材１２ｃの先端の位置を計測する。そして、ヘッドチップ３０を保持した第３の流路部材２８を下側ケース部材１２内に固定した時にヘッドチップ３０が形成する平面と平行となる平面を想定して、壁材１２ｃの先端をどれだけ嵩上げすればよいかを決定する。上述した八カ所の位置でのそれぞれの嵩上げの高さが決まったら、図６に示すように金型の側にそれぞれの高さに相当する凹部を形成する。金型の側でこのような凹部を形成するのは内部を盛り上げたりするよりも容易である。また、仕上がりの精度も十分に選択可能である。

従って、必要な精度で凹部を形成し、この金型を用いることで壁材１２ｃの突起１２ｃ１の先端が形成する平面は設計者の意図したとおりのものとなる。この状態で下側ケース部材１２を上下逆転させ、ヘッドチップ３０を固定した状態の蓋部材２９を壁材１２ｃの上から載置すると、蓋部材２９は突起１２ｃ１の先端に当接し、上述した壁材１２ｃに発生するずれに影響されずに平面に保持される。なお、平面に保持されるので、蓋部材２９に複数のヘッドチップ３０が固定された場合には、下側ケース部材１２の下方に高い位置精度でそれぞれのヘッドチップ３０を配することができる。このとき、厳格な意味で蓋部材２９が突起１２ｃ１に必ず接していなければならないわけではなく、多くの突起１２ｃ１に当接し、少数の突起１２ｃ１と接したり接していない状態であっても期待する平面を保持できるのであれば構わない。また、そもそも蓋部材２９自体を壁材１２ｃの先端に塗布した接着剤によって下側ケース部材１２に接着固定されるので、厳格な意味では突起１２ｃ１と蓋部材との間に接着剤が介在して接していないことも十分に生じうる。
なお、突起を壁材１２ｃの側でなく蓋部材２９の側に設ける場合、蓋部材２９に突起を形成する工程で蓋部材２９に歪みが生じて平面さが損なわれるおそれが高いため壁材１２ｃの側に設けるのが良い。

突起１２ｃ１を形成するとき、図６に示すようにドリルで凹部を形成すれば突起１２ｃ１の先端は円錐形状となることが多い。この場合は、点に近い状態で蓋部材２９に当接する。一方、図７はいわゆるピンで凹部を形成する例を示している。ピンは概ね雌ネジ穴内に雄ネジを螺合せしめる構成であり、雄ネジを雌ネジに深く螺合させると金型の内側では凹部の深さが浅くなり、突起１２ｃ１が長く形成される。逆に、雄ネジを雌ネジに浅く螺合させると金型の内側では凹部の深さが深くなり、突起１２ｃ１が短く形成される。その長さを決めるために一定の厚みを持つスペーサーを用意しておけば、各突起１２ｃ１の長さを自由に調整できるようになる。

なお、突起１２ｃ１の数については、平面を特定できるという意味では三つ以上必要である。ただし、一つを壁材１２ｃの一部で兼用することも可能ではある。また、突起１２ｃ１で浮かせることで塗布される接着剤の量のばらつきを少なくすることもできる。そして、突起１２ｃ１の間隔が広いことで蓋部材２９が撓むことを防止するためにも、三つを超える数の突起１２ｃ１を形成することは好ましい。蓋部材２９が概ね四角形であることを考慮すると、壁材１２ｃの四隅およびその中間点の八カ所に形成すると安定する。

次に、図８は、ケース部材の内部の概略構成を模式的に示す断面図であり、図９は、ケース部材の内部の概略構成を模式的に示す斜視図である。
下側ケース部材１２は、貫通孔１２ａやケース部材連通路１２ｂを形成した底壁１２ｄよりも上方側に、上側ケース部材１１と合体したときに所定の収容空間を形成する。底壁１２ｄからは上方に向けて断面矩形形状となる内側リブ１２ｅが突出して形成されており、貫通孔１２ａやケース部材連通路１２ｂはこの内側リブ１２ｅよりも内側に形成されている。そして、内側リブ１２ｅの先端上には回路基板２６が載置され、その上にシール部材２５と流路部材２４とが載置されている。内側リブ１２ｅの先端は回路基板２６と密接できる平面を特定している。この意味で先端ではあるが平面部を形成しており、この平面部上で回路基板を載置する。

回路基板２６の外形は、内側リブ１２ｅよりも大きく形成されており、内側リブ１２ｅ上に載置した状態で内側リブ１２ｅの先端が環状に回路基板２６の下面に当接する。予め内側リブ１２ｅの先端に所定量の気密性を有する接着剤を塗布しておくことにより、内側リブ１２ｅの先端と回路基板２６の当接部位は気密的に固着される。内側リブ１２ｅ自体が筒状の立体物であり、この開口で形成される平面部に平板の回路基板２６を接着固定することで内側リブ１２ｅを中心に下側ケース部材１２全体の剛性を上げることができている。回路基板２６はプリント基板であり、貫通口２６ａの縁部には前記フレキシブル基板２７と電気的に接続される多数のリードが形成されている。また、外縁部にも図示しないリード端子が形成されコネクターを介して外部と電気的に接続されるようになっている。

回路基板２６には、下側ケース部材１２のケース部材連通路１２ｂに対応する位置に貫通口２６ｂを形成してある。この場合、貫通口２６ｂはケース部材連通路１２ｂに対応する位置に形成されており上下方向に同ケース部材連通路１２ｂは露出された状態となる。なお、ケース部材連通路１２ｂは図示しない経路を経て上述したように第３の流路部材２８の連通路２８ｂに連通している。

ゴム製素材、例えばエラストマーで形成されたシール部材２５は回路基板２６の外形よりも小さい外形であるが、少なくとも貫通口２６ａと貫通口２６ｂを含む領域よりも大きな外形であり、中央に小さな貫通口２５ａが形成されている。また、回路基板２６の貫通口２６ｂのそれぞれに対応する位置には下方に突出するカップ状に形成された凸状部位２５ｂが形成されており、この凸状部位２５ｂは回路基板２６の貫通口２６ｂに挿入された時にカップ状とした筒状部分の外周面にて同貫通口２６ｂの内縁面に嵌り込んで位置決めとして機能する。カップ状とした底面は前記ケース部材連通路１２ｂの開口の周縁部に当接している。底面には貫通口２５ｂ１も形成されているので、ケース部材連通路１２ｂへ連通する連通経路を形成する。

シール部材２５の周縁は、環状に上下に厚みを増した環状シール部位２５ｃが形成されており、シール部材２５の上方に流路部材２４を載置した時、環状シール部位２５ｃは下面にて回路基板２６の上面表面に密着し、上面にて流路部材２４の下面表面に密着する。流路部材２４にはシール部材２５の凸状部位２５ｂに対応して下方に突出する筒状の連通路２４ａが形成されている。その長さはシール部材２５に流路部材２４を載置して環状シール部位２５ｃに接する時点で連通路２４ａの下端が凸状部位２５ｂの中で底面に接する程度の長さとなっている。流路部材２４は下側ケース部材１２内では下方に向けて押圧するように収容され、このとき流路部材２４は周縁部分で環状シール部位２５ｃに突き当たるとともに連通路２４ａは凸状部位２５ｂの中で底面に突き当たる。また、シール部材２５も環状シール部位２５ｃはその下面で回路基板２６の周縁部分で環状に突き当たっており、かつ、凸状部位２５ｂの底面の下面側はケース部材連通路１２ｂの開口の周縁部に突き当たる。流路部材２４から所定の押圧力が加われば、シール部材２５は以上のようにして突き当たる部位でシールする機能を奏する。

ここで流路部材２４の連通路２４ａは第一の連通路に相当し、ケース部材連通路１２ｂは第二の連通路に相当し、第３の流路部材２８の連通路２８ｂは第三の連通路に相当する。なお、図８では、簡略化のために、連通路２８ｂの図示を省略している。すると、下側ケース部材１２における印刷媒体の側には、壁材１２ｃによって内側に所定の空間を形成する開口部が形成され、ヘッドチップ３０を保持した状態の第３の流路部材２８はこの所定の空間内で下側ケース部材１２に固定されるとともに、この開口部は蓋部材２９によってヘッドチップ３０のノズル面を外部に露出させた状態で閉塞されることになり、さらに、シール部材２５は、第一の連通路と第二の連通路との間で水密的に連通させつつ、回路基板２６を介して流路部材２４と下側ケース部材１２との間で流路部材２４の積層方向に介在され、下側ケース部材１２内における開口部側の空間を封止することになる。言い換えるとシール部材２５を介在させて積層させるだけで所定の部位で水密構造を容易に形成できている。一体のシール部材で形成することにより、別体の場合よりもシール部材全体として小型化しやすく、また、部品点数が減るため組立性も向上する。

この場合、シール部材２５に貫通口２５ａを形成しているので封止される空間はシール部材２５の下方側の空間だけではなく、シール部材２５と流路部材の間に生じる空間も封止されることになる。また、厳密には環状シール部位２５ｃの上面には細い溝とした大気開放路を形成してあり、これが環状シール部位２５ｃの上面で内周側と外周側とを連通せしめている。すなわち、大気開放路は、積層方向での密着面に形成した溝状の部位で形成されている。
非常に細い溝状とすることで多量の気体が急速に内外に通じるものではないが、微少量の気体は内外に通じる。本発明ではこの程度の気体の移動を許容した封止状態を得ている。これは上述したコンプライアンス部材４０が変位する時に生じる微少な圧力変化を外部に伝達して開放するために使われる。

本実施例では、流路部材２４は上側ケース部材１１によって覆蓋されており、上側ケース部材１１上に吐出液の保持部材である図示しないインクカートリッジが載置されて固定される。インクカートリッジから上側ケース部材１１を介して流路部材２４に至る経路も水密的な連通路としなければならず、本実施例では図示しないオーリングなどを利用した水密構造を形成している。また、上側ケース部材１１は下側ケース部材１２に対してケースの下部側からネジ止め固定され、上側ケース部材１１が下側ケース部材１２に接近して締め付けられる際に前記流路部材２４は上述した積層方向において下方に押圧力を発生する。

このように上側ケース部材１１と下側ケース部材１２の間にシール部材２５を挟んでネジで締め込んでも、上述した壁材１２ｃ、さらには内側リブ１２ｅに接着固定された平板の基板によって下側ケース部材１２に生じる撓みは効果的に抑制される。一方、シール部材２５を上側ケース部材１１と下側ケース部材１２の間に組み付けるにあたり、接着剤を用いる煩雑な接着作業でなく挟み込むだけで簡単に組み付けることができる。

インクカートリッジからヘッドチップ３０に至るインクの連通路は、上述したように流路部材２４の連通路２４ａ（第一の連通路）と、ケース部材連通路１２ｂ（第二の連通路）と、第３の流路部材２８の連通路２８ｂ（第三の連通路）であり、上側ケース部材１１と下側ケース部材１２で形成される内部空間の中に収容された各部材の中の流路を経てヘッドチップ３０にインクが供給されるので、容易には乾燥しない。しかし、接着剤で固定している部位では接着剤のガスバリア性によっては乾燥への配慮が必要である。ヘッドチップ３０が従来よりも小型化されている場合は内部に保持するインクの絶対量が少ないため、乾燥によるインクの増粘の影響が顕著になる。本実施例では、柔軟性の良さを考慮して変性エポキシ樹脂を接着剤として使用する。柔軟性のある接着剤を部材同士の接合に用いることで剥離を生じにくくしている。変性エポキシ樹脂は柔軟性はよいがガスバリア性は良好ではなく、インク中に含まれる水分を外に透過してインクの増粘の原因となる。 しかしながら、上述したようにヘッドチップ３０などはシール部材２５によって封止された空間内に保持されており、透過した水分が封止された空間内に満たされたところでそれ以上の透過が起こりにくくなるため、増粘に強い構造となっている。なお、上側ケース部材１１と下側ケース部材１２とで囲まれるケース部材内部においては上述した第一の連通路と第二の連通路などからなる流路が特定され、インクカートリッジに相当する上流側から第三の連通路に相当する下流側に向けての吐出液の流路が形成されたことになる。

ところで、このような液体噴射ヘッドを装着した液体噴射装置で印刷を行う場合、ある頻度でノズル面を清掃することが好ましい。弾性素材からなるワイパーで表面の汚れを拭い取る清掃を行う。
図１０は、ワイプ過程を模式的に示す断面図である。
上述したように、ノズルプレート３３は蓋部材２９の開口２９ａ内で蓋部材２９の表面よりも奥まった位置に保持されている。

ワイパー５０は液体噴射ヘッドが主走査される範囲内であって印刷領域を外れた位置に固定されており、液体噴射ヘッドがワイパー５０に対して相対的に移動することでワイパー５０の先端が蓋部材２９とノズルプレート３３の表面を払拭し、ワイパー５０の払拭部位が両者の表面に残っているインクを拭き取る。この動作をワイピングと呼ぶ。図１０に示すように、ワイパー５０の先端寄り部分は、表面がほぼ平坦な蓋部材２９の表面から、開口２９ａ内のノズルプレート３３の表面に移る時点で一回目の段差として上方に滑り込むように移動し、ノズルプレート３３の表面を終えて再度蓋部材２９の表面に移る時点で二回目の段差として下方に滑り上がるように移動する。この段差部分が滑らかに連続していないと、ワイパー５０の先端で集めたインクなどが不連続部位に捕捉されてしまい、液体噴射ヘッドが綺麗になったとは言えない。

本実施例では、ノズルプレート３３と蓋部材２９との間に生じる段差に充填材を充填することで表面同士を滑らかに接続させている。
図１１は、ノズルプレートと蓋部材を模式的に示す断面図であり、図１２は、充填材の量が異なる状態を模式的に示す断面図である。
充填材が充填される空間は、ノズルプレート３３の側面とヘッドチップ３０の下面とコンプライアンス部材４０の側面と蓋部材２９の下面のごく一部および側面とによって囲まれる部分である。充填材の量が多いとあふれ出てしまって充填剤がインクを捕捉する原因にもなる。一方、充填材の量が少なくても必要な部位に浸透せず、凹部を形成してしまって凹部がインクを捕捉する結果になりかねない。また、この充填材の量が少ないとノズルプレート３３の側面が露出した状態となり、上述したようにノズルプレート３３はシリコンで形成されていて静電気に対して弱いため、ノズルプレート３３が静電破壊されるおそれがある。このため、充填材は所定量よりも少なめに充填しつつ、図１１に示すように、ノズルプレート３３と蓋部材２９の下面の表面は撥水面となり、ノズルプレート３３と蓋部材２９の側面の表面は下面の表面に対して相対的に親水面となるように表面と側面の両方、あるいは少なくとも一方にコーティング処理を施しておく。すると、少なめの充填材を前記空間に充填し始めた時、まだ量が十分でないときからノズルプレート３３と蓋部材２９の側面の親水面に対して充填材は染み広がり、側面上を側面全体を覆うように這い上がることになる。いわゆる表面張力の原理で染み広がる。充填材が少ない時からこの染み広がりは開始する。

図１２では、実線で設計上の充填材の最適量を示しているが、充填材の量が少ない一点鎖線で示す場合であっても、充填材はノズルプレート３３と蓋部材２９の側面の親水面に対して染み上がるので、少なくともノズルプレート３３と蓋部材２９の側面に沿って充填材が充填されていないことで生じる隙間などは生じない。また、規定量はノズルプレート３３と蓋部材２９の表面の縁部同士を結んだ直線よりもわずかに凹んだ程度である。この状態は充填材の露出部分がわずかに凹面を形成する状態である。希に、必要量を超えて充填されたとしてもノズルプレート３３と蓋部材２９の表面は撥水処理してあるので、充填材はこれらの表面に沿って染み広がることはない。
なお、この充填材としては、例えばエポキシや接着剤などが適用できるがこれらに限定されない。

すなわち、液体噴射ヘッドの下面がノズルプレート３３と蓋部材２９とで形成されている時に、ノズルプレート３３の表面と蓋部材２９の表面は撥水面とし、ノズルプレート３３と蓋部材２９の側面は表面に対して相対的に親水面とし、ノズルプレート３３と蓋部材２９との間の隙間に充填材を充填せしめた構成となっている。少なくともノズルプレート３３の側面が充填材２９によって覆われていればノズルプレート３３を静電気から保護することができる。さらに蓋部材２９の側面が充填材によって覆われていればワイパー５０による拭き取り性が向上する。

図１３は、蓋部材を下方から見た状態を模式的に示す底面図であり、図１４は、蓋部材とワイパーの当接状態を模式的に示す側面図である。
ノズルプレート３３は帯板状に長い形状となっており、上述した隙間は長辺と短辺のそれぞれ二辺に沿って生じる。ノズル３３ａは長辺方向に沿って形成されており、液体噴射ヘッドは長辺と直交方向である。ワイパー５０は相対的に長辺と直交する方向に移動するので、インクは長辺の隙間に入り込みやすい。この意味で液体噴射ヘッドの移動方向との交差方向において上述した充填剤にて表面の段差を滑らかにしておくと効果的である。

ワイパー５０が蓋部材２９やノズルプレート３３の表面を効果的にワイピングするためには、ワイパー５０自身が弾力性を有し、ワイパー５０と両者の距離はワイパー５０が突き当たって撓む程度の位置関係でなければならない。ワイパー５０が撓む程度の長さである時には、液体噴射ヘッドが駆動動作されて蓋部材２９の端部がワイパー５０に当接し始めるタイミングがある。

本実施例では、蓋部材２９の端部部分はワイピング方向に向けて所定長さにわたって折り曲げられており、下面の平面に対する角度θは、４５°〜８０°の角度としてある。図１４に示すように、液体噴射ヘッドが駆動されて相対的にワイパー５０が蓋部材２９の端部に当接し始める時、ワイパー５０の先端は最初に蓋部材２９の折り曲げられた折曲端部２９ｂに当接する。その後、ワイパー５０の先端は徐々に撓められていき、蓋部材２９の下面と上述したノズルプレート３３の表面をワイピングしてインクなどの汚れを拭き取る。拭き取られたインクはワイパー５０の表面に徐々に溜まっていくし、ワイパー５０上に溜まったインクはワイパー５０が最初に突き当たる折曲端部２９ｂの周辺に付着しやすい。そのため、ワイパー５０にも折曲端部２９ｂの周辺にも撥水処理を施しておき、ワイパー５０にインクが徐々に付着していったり、付着したインクが折曲端部２９ｂに移ってそこに蓄積されていく前に、自然にはがれ落ちやすくしておく。なお、撥水処理は蓋部材２９の表面全体でも良いが、ワイパー５０が折曲端部２９ｂに最初に突き当たる部分を含むその周辺が撥水処理されていれば上述した効果が得られる。また、撥水処理と伴ってインクがはがれ落ちやすいのは折曲端部２９ｂが４５°〜８０°の角度である。また、図１４は模式的にではあるが、折曲端部２９ｂを液体噴射ヘッドの駆動方向を基準とした両側に設けている。このようにすれば液体噴射ヘッドはワイパー５０の保持位置を通過して再度逆進してきた時にワイパー５０の反対側の面で蓋部材２９とノズルプレート３３のワイピングを効率的に行うことができるようになる。

なお、本発明は前記実施例に限られるものでないことは言うまでもない。当業者であれば言うまでもないことであるが、
・前記実施例の中で開示した相互に置換可能な部材および構成等を適宜その組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術であって前記実施例の中で開示した部材および構成等と相互に置換可能な部材および構成等を適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
・前記実施例の中で開示されていないが、公知技術等に基づいて当業者が前記実施例の中で開示した部材および構成等の代用として想定し得る部材および構成等と適宜置換し、またその組み合わせを変更して適用すること
は本発明の一実施例として開示されるものである。

１０…ケース部材、１１…上側ケース部材、１２…下側ケース部材、１２ａ…貫通孔、１２ｂ…ケース部材連通路、１２ｃ…壁材、１２ｃ１…突起、１２ｄ…底壁、１２ｅ…内側リブ、２１…第１の流路部材、２２…フィルター、２３…第２の流路部材、２４…流路部材、２４ａ…連通路、２５…シール部材、２５ａ…貫通口、２５ｂ…凸状部位、２５ｂ１…貫通口、２５ｃ…環状シール部位、２６…回路基板、２６ａ…貫通口、２６ｂ…貫通口、２７…フレキシブル基板、２７ａ…駆動回路、２８…第３の流路部材、２８ａ…貫通口、２８ｂ…ホルダー連通路、２９…蓋部材、２９ａ…開口、２９ｂ…折曲端部、３０…ヘッドチップ、３０ａ…圧力室、３１…圧電アクチュエータパーツ、３２…流路形成板、３２ａ…流路、３２ａ１…入口、３２ａ２…出口、３２ａ３…中央流路、３２ｂ…ノズル穴、３３…ノズルプレート、３３ａ…ノズル、４０…コンプライアンス部材、４１…弾性膜、４１ａ…くり抜き部、４２…枠材、４２ａ…くり抜き部、４２ｂ…窓部、５０…ワイパー。

Claims (5)

1. ヘッドチップと蓋部材とを備える液体噴射ヘッドであって、
   前記ヘッドチップは、吐出液を吐出するためのノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルと連通する流路と、前記ノズルプレートを囲み、前記流路を塞ぐ密封部材と、を有し、
   前記蓋部材は、前記ノズルプレートを外部に露出可能な開口を有し、前記開口の内側に前記ノズルプレートを配置させ前記密封部材に重なる位置で前記ヘッドチップに固定され、かつ、前記流路を構成せず、
   前記流路は、前記ノズルに対応して形成される個別のノズル穴と、各ノズル穴と対となるように形成され圧力室を介してノズル穴と連通する個別連通路とを含み、
   前記ノズルプレートは、前記ノズル穴の形成位置に接合された状態で前記ノズルを前記ノズル穴に連通させ、前記個別連通路と重ならないことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記蓋部材の前記開口の周囲の面が、前記ノズルプレートの表面よりも、印刷媒体の側に近い位置となっ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。
3. 前記ヘッドチップは、
   一面において前記ノズルプレートに接合され、前記ノズル穴と、前記個別連通路とを有する流路形成板と、
   前記流路形成板の他面に接合され、個々の前記ノズル穴と前記個別連通路とを連通する前記圧力室を形成して、個別のノズル穴に対応させて各圧力室に圧力変化を発生可能としたアクチュエータとを有し、
   前記流路形成板の前記個別連通路は、前記密封部材の弾性膜部材で閉塞されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記流路形成板は、板状に形成され、
   前記ノズル穴と前記個別連通路との並び方向に略直交する方向に、各ノズル穴と個別連通路の対が列状に配列されており、
   前記ノズルプレートは、矩形状に形成され、列状に配列された複数のノズル穴の前記形成位置で前記流路形成板に接合され、
   前記密封部材は、枠材を有し、前記枠材の枠部にて前記弾性膜部材を支持し、列状に配列された複数の前記個別連通路を前記弾性膜部材で塞いで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。
5. 吐出液を吐出するためのノズルが形成されたノズルプレートと、前記ノズルと連通する流路と、前記ノズルプレートを囲み、前記流路を塞ぐ密封部材と、を有するヘッドチップと、
   前記ノズルプレートを外部に露出可能な開口を有し、前記開口の内側に前記ノズルプレートを配置させ前記密封部材に重なる位置で前記ヘッドチップに固定され、かつ、前記流路を構成しない蓋部材と、を備え、
   前記流路は、前記ノズルに対応して形成される個別のノズル穴と、各ノズル穴と対となるように形成され圧力室を介してノズル穴と連通する個別連通路とを含み、
   前記ノズルプレートは、前記ノズル穴の形成位置に接合された状態で前記ノズルを前記ノズル穴に連通させ、前記個別連通路と重ならないことを特徴とする液体噴射装置。

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