JP2004268454A - インクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のインク供給口の密集配置が可能な構成を実現するとともに、それぞれのインク供給口に互いに異なる色のインクを供給する場合において混色を確実に防止する。
【解決手段】インクジェットヘッドのヘッドユニット11は、記録媒体にインクを吐出するための複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する流路の端部に形成され、インクを供給するための複数のインク供給口33と、を有する。ヘッドユニットに接着剤にて接続されるジョイント部材50は、前記複数のインク供給口33のそれぞれに連通する流路53を有する複数の筒部51と、それら複数の筒部51が形成されるとともに前記ヘッドユニットに接続される単一の鍔部52と、を備える。前記鍔部52のヘッドユニットとの接合面には、前記筒部51の流路53間を横切るように、接着剤の入り込みが可能な凹部55が形成されている。
【選択図】 図4
【解決手段】インクジェットヘッドのヘッドユニット11は、記録媒体にインクを吐出するための複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する流路の端部に形成され、インクを供給するための複数のインク供給口33と、を有する。ヘッドユニットに接着剤にて接続されるジョイント部材50は、前記複数のインク供給口33のそれぞれに連通する流路53を有する複数の筒部51と、それら複数の筒部51が形成されるとともに前記ヘッドユニットに接続される単一の鍔部52と、を備える。前記鍔部52のヘッドユニットとの接合面には、前記筒部51の流路53間を横切るように、接着剤の入り込みが可能な凹部55が形成されている。
【選択図】 図4
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小液滴を噴射して所望の画像を印字面に形成するインクジェットヘッドの構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットプリンタなどのインクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、例えば特許文献1に開示される。
特許文献1のインクジェットヘッドにおいて、ヘッドユニットは、印字面に対しインクを噴射する複数のノズル(吐出口、109)、このノズル(109)に連通する複数のインク流路、及びこの流路を4群に分けて各群ごとに連通する4つの液室を有し、外部のインク供給源と接続する4つのインク供給管620から各液室にそれぞれ異なる色のインクを供給してカラー記録を行うようになっている。
【0003】
詳細には、このヘッドユニットは、インク流路となる複数の溝、及び液室となる4つの凹部を有する溝付天板(130)と、各溝に対応する吐出エネルギ発生素子を有するヒータボード(100)とから成り、溝付天板(130)をヒータボード(100)に圧接することにより、各インク流路、液室が完成するようになっている。そして、4つのインク供給管620を有するインク供給部材600をヘッドユニットに接続させる。また、溝付天板(130)の4つの凹部を仕切る壁(111a〜111c)のヒータボード(100)との圧接面に、分離溝(113a〜113c)を形成し、溝付天板(130)をヒータボード(100)に圧接した状態で、インク供給部材600の上部に設けられている封止剤注入口から封止剤を注入して分離溝(113a〜113c)に浸透させることにより、4つの液室を分離するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特許第3115755号公報(段落番号0016〜0018、図1,図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載された構成では、ヘッドユニット内で4つの液室間でのインクの混色を防止しているが、インク供給部材600の4つのインク供給管620から4つの液室までのインクの混色に対しては、何ら対策を施していない。しかしながら、インクの混色は、ヘッドユニット内部のみならず、ヘッドユニット外部においても発生する可能性がある。
本発明は、かかるヘッドユニット外部におけるインクの混色を防止するためになされたものであり、特に、ヘッドユニットとその複数のインク供給口に接続されるジョイント部材との間におけるインクの混色を防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0007】
即ち、請求項1においては、記録媒体にインクを吐出するための複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する流路の端部に形成され、インクを供給するための複数のインク供給口と、を有する、ヘッドユニットと、そのヘッドユニットに接続されるジョイント部材と、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記ジョイント部材は、前記複数のインク供給口のそれぞれに連通する流路を有する複数の筒部と、それら複数の筒部が形成され、前記ヘッドユニットに接続される単一の鍔部と、を備え、前記鍔部の前記ヘッドユニットとの接合面には、前記筒部の流路間を横切るように凹部が形成されているものである。
【0008】
この請求項1の構成によれば、ジョイント部材の鍔部のヘッドユニットとの接合面には、流路間を横切るように凹部が形成されているので、ジョイント部材をヘッドユニットに接着する際に接着剤が凹部に入り込み、固化後は、凹部内の接着剤が仕切り壁としての役割を果たし、一の流路から他の流路へのインクの混色を防止することができる。
また、上記構成により、複数の流路を接近させてもインクの混色を防止することができるから、ヘッドユニットのインク供給口も接近させることができ、ジョイント部材及びヘッドユニットを小型にすることができる。
【0009】
請求項2においては、前記凹部は、その両端が前記鍔部の端縁まで延長して形成されているものである。
【0010】
この請求項2の構成によれば、凹部は、その両端が鍔部の端縁まで延長して形成されているので、ジョイント部材をヘッドユニットに接着する際、ジョイント部材とヘッドユニットとの間に介在する空気を、効率よく脱気することができる。
また、凹部内に隙間なく接着剤が充填される形となって、仕切りが切れ目なく有効に形成される。従って、一の流路から他の流路へのインクの混入を、一層確実に防止することができる。
【0011】
請求項3においては、前記インクジェットヘッドと前記ジョイント部材との間には、フィルタが備えられ、前記筒部の流路は、前記フィルタに向かって拡大する形状に形成されているものである。
【0012】
この請求項3の構成によれば、筒部が、フィルタに向かって拡大する形状に形成されているので、異物の混入を防止するためにフィルタを設けた場合においても、インク圧が増加することがなく、一の流路から他の流路へのインクの混入を防止することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのヘッドユニットを示す分解斜視図である。
図2はヘッドユニットの断面図である(なお、ヘッドユニットの短手方向中心線Cより一側のみが示されている)。図3はアクチュエータユニットを示す断面拡大図である。
図4はヘッドユニットに対してジョイント部材を取り付ける様子を示す斜視図、図5は接合面側を上に向けた状態のジョイント部材を示す斜視図である。
図6は、ジョイント部材をヘッドユニットに取り付ける際に、接着剤が溝に入り込む様子を示す断面図である。図7はジョイント部材の変形例を示す断面図である。
【0014】
図1にはカラーインクジェットプリンタ用のインクジェットヘッドプリンタヘッドが符号10で示され、このインクジェットプリンタヘッド10は、金属板製のヘッドユニット11の上面にプレート型のアクチュエータユニット12を接合して構成される。また図1においては図示しないが、アクチュエータユニット12の上面には、外部機器との接続のために、フレキシブルフラットケーブル13(図2参照)が重ね接合されている。
【0015】
前記ヘッドユニット11は図1に示すように、ノズルプレート14、中間プレート15、ダンパプレート16、二枚のマニホールドプレート17,18、三枚のスペーサプレート19,20,21、ベースプレート22の、合計9枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構成である。
【0016】
本実施形態のプレート15〜22は42%ニッケル合金鋼板製であり、ノズルプレート14は合成樹脂製である。それぞれのプレート14〜22は、50μm〜150μm程度の厚みを有する。
【0017】
前記ノズルプレート14には、微小径(本実施形態では25μm程度)のインク噴出用のノズル24(個別の列のノズルに対しては、符号24a,24b,24c,24dを付する)が穿設される。ノズル24は、ヘッドユニット11の長手方向(図1のD1方向)に沿って、二列の千鳥状配列を二組、計四列をなして配置されている。
【0018】
前記ベースプレート22には圧力室23が、ノズル24の配置間隔と同じ間隔で、且つ二列の千鳥状配列を二組、計四列をなして配置されている。
それぞれの圧力室23は、ヘッドユニット11の短手方向(図1のD2方向)に長く、且つ、ベースプレート22を厚さ方向に貫通して形成されている。
ベースプレート22とノズルプレート14との間に位置するスペーサプレート19,20,21,マニホールドプレート17,18、ダンパプレート16及び中間プレート15には、各連通路25(個別には25a,25b,・・・,25gの符号を付する)が形成される。前記圧力室23のそれぞれの一端は、これら連通路25を介して、ノズル24に連通する。また、各圧力室23の他端は、スペーサプレート19,20,21に形成された、後述するマニホールド室26に連通する。
【0019】
前記二枚のマニホールドプレート17,18には、四列のマニホールド室26が、前記ノズル24の列に沿って延びるように穿設されている。
各マニホールド室26の長手方向一端部は、図示しないインク供給源からのインク供給孔31(個別には31a,31b,31c,31dの符号を付する)に連通するように、マニホールドプレート17,18の長手方向の一端側に延長される。
【0020】
各マニホールド室26の深さは、マニホールドプレート17,18の板厚さ全体にわたるよう、レーザ加工、プラズマジェット加工、電解エッチング加工等にて穿設形成され、この二枚を合わせたマニホールドプレート17,18と、その上層の第一スペーサプレート19、下層のダンパプレート16とを積層させることにより、密閉される構造となっている。
【0021】
なお、ダンパプレート16には、前記マニホールド室26と平面視形状が同じとなるように下面側をエッチング加工により板厚を薄くしてダンパ室27を形成する。
このダンパ室27は、アクチュエータユニット12の駆動により圧力室23に作用する圧力波のうち、マニホールド室26の方向に向かう後退成分を、板厚の薄いダンパ室27の天井壁の振動により吸収するためのものである。これにより、いわゆるクロストークの発生が防止される。
【0022】
第二スペーサプレート20は、インク流の絞り部28を、前記各圧力室23に対応させて形成している。この絞り部28の平面視形状は、図2(b)に示すように、長手方向の両端部28a,28bの面積が大きく、その中間の面積が小さく形成されている。また、各絞り部28の長手方向は、前記圧力室23の長手方向と平行となるように形成されている。そして、第二スペーサプレート20と、下面側の前記第一スペーサプレート19、上面側の第三スペーサプレート21とを積層することで、前記絞り部28が密閉されている。
【0023】
図2(a)に示すように、第一スペーサプレート19に第一インク通路29が穿設され、この第一インク通路29は、前記マニホールド室26と、前記絞り部28における一端部28aとを相互に連通させる。
また、第三スペーサプレート21には第二インク通路30が穿設され、この第二インク通路30は、前記絞り部28における他端部28bと、圧力室23の他端部とを相互に連通させる。
【0024】
図1に示すように、前記ベースプレート22および第一〜第三のスペーサプレート19〜21の長手方向の一端部には、大きい径の四つのインク供給孔31a,31b,31c,31dが上下に貫通するように設けられる。
この四つのインク供給孔31a,31b,31c,31dは、各プレート15〜22を積層したときに互いに接続して、インク供給通路を構成するように穿設される。
このインク供給通路の一端側(ベースプレート22側)は、ヘッドユニット11の印字面と反対側の面に開口(インク供給口33)を形成する。また、当該インク供給通路の他端側(第一スペーサプレート19側)は、前記各マニホールド室26の端部に連通する。
【0025】
図1や図4に示すように、インク供給口33はヘッドユニット11上に四つ開口されており、一つのインク供給口33に一色、計四色のインクを供給するようになっている。インクの四色とは、典型的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックである。
【0026】
また、ベースプレート22に穿設された四つのインク供給孔31aの上面には、その上方のインクタンク等のインク供給源から供給されるインク中の塵を除去するための、薄い平板状の一枚のフィルタ32が取り付けられている。このフィルタ32は電鋳で製造されており、そのインク供給孔31aに相当する位置には、図示しない微細のフィルタ孔が形成されている。
【0027】
また、このフィルタ32の上側に、ジョイント部材50が接着剤で固着される。このジョイント部材50は、図示しないインク供給源からのインクを前記ヘッドユニット11内に中継するための部材であって、詳細は後述する。
【0028】
図2のP−P部の断面拡大図である図3に示すように、アクチュエータユニット12は、それぞれ厚みが30μm程度に形成された五枚の圧電シート41〜45を備えている。
これら圧電シート41〜45は連続平板層であり、一つのアクチュエータユニット12が、インクジェットプリンタヘッド10に前述のように形成される多数の圧力室23に跨って配置される。
圧電シート41〜45の材料としては、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料を用いている。
【0029】
アクチュエータユニット12は、特開平4−341851号公報に記載の構成と同様に、複数の圧電シート間に、圧力室23と対応して位置する個別電極35a,35bと、複数の圧力室23にわたって延在する共通電極34a,34bとが積層方向に交互に介在し、個別電極と共通電極とに挟まれる部分を積層方向に分極して圧力発生部Aを形成している。そして、アクチュエータユニット12の上に重ねたフレキシブルフラットケーブル13から個別電極と共通電極の間に電圧を印加すると、圧力発生部Aが圧力室23の容積を変化させる方向に変形して、圧力室23のインクをノズル24から吐出させることができる。
【0030】
以上の構成でインクは、インク供給口33からインク供給孔31a〜31dを通じてマニホールド室26に至り、第一インク通路29、絞り部28、第二インク通路30と経由して、それぞれの圧力室23に分配される。前記アクチュエータユニット12の駆動により圧力を付与されたインクは、連通路25を経由して、ノズル24から印字面に向けて吐出される。
【0031】
次に、ジョイント部材50の構成を説明する。
このジョイント部材50は、前記インク供給口33の位置に対応して設けられる、四つの筒部51を有する。この四つの筒部51は、単一の平板状の鍔部52から、一側に突出するように形成される。
ジョイント部材50は、フィルタ32上に前記鍔部52を、例えばエポキシ系の接着剤で接着することで、ヘッドユニット11上に固定される。
【0032】
四つの筒部51のそれぞれは、前記インク供給口33の各々に連通する流路53を、その内部に有している。この流路53は、一端を前記筒部51の突出端側に開口させ、他端は、前記鍔部52の筒部51突出方向と反対側の面(インク供給口33との接合面)に開口させている。
【0033】
このように、本実施形態のジョイント部材50は鍔部52を単一として当該鍔部52から複数の筒部51を突出させる構成としたので、一つの鍔部と一つの筒部を有する構成のジョイント部材を四つ並べてヘッドユニット11上に設置する構成に比して、四つの流路53をコンパクトなスペースに密集させて配置することができる。従って、ヘッドユニット11のコンパクト化の要請に適合的である。また、ジョイント部材50のヘッドユニット11に対する接着性(本実施形態では、フィルタ32に対する接着性)を向上させることができる。
【0034】
それぞれの前記筒部51の外面には、弾性変形可能なチューブ70を嵌合している。このチューブ70の素材は例えばゴムとされ、円筒状に形成されている。チューブ70の一端は筒部51に外嵌させる一方、他端は図示しないインク供給源に接続される。
【0035】
ジョイント部材50を上下逆にした様子が図5に示され、この図5に示すように、鍔部52のフィルタ32側の面(接合面)には、それぞれの前記流路53が鍔部52の当該面に形成する開口の周囲を取り囲むように、平坦な接着面54が形成される。なお、接着面54は、図5では破線でハッチングを付された領域として示されている。
【0036】
フィルタ32上には、例えばエポキシ系の接着剤層が、前記接着面54に対応する位置・形状で転写等の適宜の方法により形成されている。従って、ジョイント部材50をフィルタ32に対し位置合わせしながら鍔部52をフィルタ32に押圧することで、ジョイント部材50をフィルタ32を介してヘッドユニットに接着することができる。
【0037】
そして図5に示すように、鍔部52の接合面(具体的には、前記接着面54)には、前記筒部51の流路53が当該接合面になす開口の間を横切るように、凹部としての溝55が形成されている。
【0038】
この効果を、図6を参照して説明する。
即ち、図6(a)に示すように、前記フィルタ32上に形成されている接着剤(接着剤層)gを、前述の溝55を跨るようにしながら前記接着面54に対応するように配置して、ジョイント部材50の鍔部52をフィルタ32側(インク供給口33側)に押し付けて圧着させる。すると図6(b)に示すように、接着剤gはその流動性により、溝55の内部に入り込む。
【0039】
溝55は前述のとおり筒部51の流路53の間を横切るように形成されているので、このように溝55の内部に入り込んだ状態の接着剤gは、固化後は、流路53と流路53との間を仕切る仕切り壁としての役割を果たす。
【0040】
これにより、インク供給源から前記チューブ70を介して供給され、一の流路53を流れているインクが、鍔部52とフィルタ32との間の微小な空間(接着剤gの界面の隙間)を経由して他の流路53へ流れようとしても、そのインクの移動は、上記仕切り壁としての接着剤gによって阻止されることになる。この結果、一の流路53から他の流路53へのインクの混入を防止することができる。
即ち、鍔部52を単一とした本実施形態の構成においても、それぞれの筒部51内の流路53の独立性が良好に保持される。これは、本実施形態のように両流路53・53を流れるインクの色が互いに異なる場合において、混色を防止できることを意味する。
【0041】
また、本実施形態では図5に示すように、前記溝55は、鍔部52の端縁まで延長して形成されている。
従って、ジョイント部材50をヘッドユニット11に接着する際には、ジョイント部材50とヘッドユニット11の間に介在する空気を、効率よく脱気することができる。また、溝55内に隙間なく接着剤が充填される形となって、前記の仕切り壁が切れ目なく有効に形成される。この結果、一の流路53から他の流路53へのインクの混入を一層確実に防止することができる。
【0042】
更には本実施形態では図5に示すように、前記筒部51の流路53において前記インク供給口33に接続される部分には、フィルタ32に向かって拡大するテーパ部56が形成されている。
この結果、このテーパ部56においては、インクは下流側に行くに従って(フィルタ32に近づくに従って)流路断面積が増大し、流路抵抗が低下することになる。従って、一般的には流路抵抗を生じ易いものであるフィルタ32を本実施形態のようにジョイント部材50とヘッドユニット11との間に設けた場合でも、フィルタ32部分でのインク圧の増加は小さく抑えられる。従って、ジョイント部材50とヘッドユニット11との間の接合部分におけるインク圧を小さくすることができるから、一の流路53から他の流路53へのインクの混入の発生を一層確実に防止することができる。
【0043】
なお、図7の変形例としてのジョイント部材50’に示すように、テーパ部56の開口端側にストレート部57を設けるように構成しても良い。
即ち、図6の構成の場合、テーパ部56の周縁部分に形成される微小な空間の毛細管力によってテーパ部56内に接着剤が引き込まれ易くなって、インク流の妨げとなるおそれがある。特に接着剤gの粘度が低い場合は、上記のおそれが大きくなる。しかしながら、この図7の変形例のジョイント部材50’によれば、接着剤gが毛細管力で引き込まれてテーパ部56の内部に大きくハミ出す恐れがないので、インク供給源からヘッドユニット11内部へのスムーズなインクの流れが実現される。
【0044】
以上に本発明の実施形態および変形例を示したが、本発明の技術的範囲は以上の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変容が可能である。
【0045】
例えば、上述の実施形態ではジョイント部材50はフィルタ32に接着される構成となっているが、ヘッドユニット11に鍔部52を直接接着する構成としても構わない。
【0046】
また、上述の実施形態ではジョイント部材50は一つの鍔部52から四つの筒部51が突出した形状となっているが、筒部51の数は複数であればこれに限るものではなく、二つ、三つ、あるいは五つ以上であっても良い。
また、それぞれの筒部51の形状も本実施形態のものに限定するものではなく、筒状であれば、角筒状等の任意の形状を採用できる。
【0047】
鍔部52に形成される凹部は、本実施形態のように細長い溝状とすることに限定されない。例えば、半球状の窪み部なども、本発明の「凹部」に含まれる。ただし、本実施形態のように細長い溝状とすると、接着剤gの仕切り壁を細長く形成できるから、一の流路53から他の流路53へのインクの混入を阻止するのに効果的である。
【0048】
本実施形態では前記鍔部52には円錐状のテーパ部56を形成しているが、これに限定するものではなく、インクの流れる方向に対して(インクが下流に流れるに従って)流路抵抗が低下するような形状に形成されていれば良い。例えば、角錐状のテーパ部を形成したり、開口端側に拡径部を段状に形成する構成が考えられる。
【0049】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下のような効果を奏する。
【0050】
即ち、請求項1に示すように、記録媒体にインクを吐出するための複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する流路の端部に形成され、インクを供給するための複数のインク供給口と、を有する、ヘッドユニットと、そのヘッドユニットに接続されるジョイント部材と、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記ジョイント部材は、前記複数のインク供給口のそれぞれに連通する流路を有する複数の筒部と、それら複数の筒部が形成され、前記ヘッドユニットに接続される単一の鍔部と、を備え、前記鍔部の前記ヘッドユニットとの接合面には、前記筒部の流路間を横切るように凹部が形成されているので、
ジョイント部材の鍔部のヘッドユニットとの接合面には、流路間を横切るように凹部が形成されているので、ジョイント部材をヘッドユニットに接着する際に接着剤が凹部に入り込み、固化後は、凹部内の接着剤が仕切り壁としての役割を果たし、一の流路から他の流路へのインクの混色を防止することができる。
また、上記構成により、複数の流路を接近させてもインクの混色を防止することができるから、ヘッドユニットのインク供給口も接近させることができ、ジョイント部材及びヘッドユニットを小型にすることができる。
【0051】
請求項2に示すように、前記凹部は、その両端が前記鍔部の端縁まで延長して形成されているので、
ジョイント部材をヘッドユニットに接着する際、ジョイント部材とヘッドユニットとの間に介在する空気を、効率よく脱気することができる。
また、凹部内に隙間なく接着剤が充填される形となって、仕切りが切れ目なく有効に形成される。従って、一の流路から他の流路へのインクの混入を、一層確実に防止することができる。
【0052】
請求項3に示すように、前記インクジェットヘッドと前記ジョイント部材との間には、フィルタが備えられ、前記筒部の流路は、前記フィルタに向かって拡大する形状に形成されているので、
異物の混入を防止するためにフィルタを設けた場合においても、インク圧が増加することがなく、一の流路から他の流路へのインクの混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのヘッドユニットを示す分解斜視図。
【図2】ヘッドユニットの断面図。なお、ヘッドユニットの短手方向中心線Cより一側のみが示されている。
【図3】アクチュエータユニットを示す断面拡大図。
【図4】ヘッドユニットに対してジョイント部材を取り付ける様子を示す斜視図。
【図5】接合面側を上に向けた状態のジョイント部材を示す斜視図。
【図6】ジョイント部材をヘッドユニットに取り付ける際に、接着剤が溝に入り込む様子を示す断面図。
【図7】ジョイント部材の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
11 ヘッドユニット
24 ノズル
32 フィルタ
33 インク供給口
50 ジョイント部材
51 筒部
52 鍔部
53 流路
55 溝(凹部)
56 テーパ部
g 接着剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小液滴を噴射して所望の画像を印字面に形成するインクジェットヘッドの構成に関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットプリンタなどのインクジェット記録装置のインクジェットヘッドは、例えば特許文献1に開示される。
特許文献1のインクジェットヘッドにおいて、ヘッドユニットは、印字面に対しインクを噴射する複数のノズル(吐出口、109)、このノズル(109)に連通する複数のインク流路、及びこの流路を4群に分けて各群ごとに連通する4つの液室を有し、外部のインク供給源と接続する4つのインク供給管620から各液室にそれぞれ異なる色のインクを供給してカラー記録を行うようになっている。
【0003】
詳細には、このヘッドユニットは、インク流路となる複数の溝、及び液室となる4つの凹部を有する溝付天板(130)と、各溝に対応する吐出エネルギ発生素子を有するヒータボード(100)とから成り、溝付天板(130)をヒータボード(100)に圧接することにより、各インク流路、液室が完成するようになっている。そして、4つのインク供給管620を有するインク供給部材600をヘッドユニットに接続させる。また、溝付天板(130)の4つの凹部を仕切る壁(111a〜111c)のヒータボード(100)との圧接面に、分離溝(113a〜113c)を形成し、溝付天板(130)をヒータボード(100)に圧接した状態で、インク供給部材600の上部に設けられている封止剤注入口から封止剤を注入して分離溝(113a〜113c)に浸透させることにより、4つの液室を分離するようにしている。
【0004】
【特許文献1】
特許第3115755号公報(段落番号0016〜0018、図1,図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載された構成では、ヘッドユニット内で4つの液室間でのインクの混色を防止しているが、インク供給部材600の4つのインク供給管620から4つの液室までのインクの混色に対しては、何ら対策を施していない。しかしながら、インクの混色は、ヘッドユニット内部のみならず、ヘッドユニット外部においても発生する可能性がある。
本発明は、かかるヘッドユニット外部におけるインクの混色を防止するためになされたものであり、特に、ヘッドユニットとその複数のインク供給口に接続されるジョイント部材との間におけるインクの混色を防止することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0007】
即ち、請求項1においては、記録媒体にインクを吐出するための複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する流路の端部に形成され、インクを供給するための複数のインク供給口と、を有する、ヘッドユニットと、そのヘッドユニットに接続されるジョイント部材と、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記ジョイント部材は、前記複数のインク供給口のそれぞれに連通する流路を有する複数の筒部と、それら複数の筒部が形成され、前記ヘッドユニットに接続される単一の鍔部と、を備え、前記鍔部の前記ヘッドユニットとの接合面には、前記筒部の流路間を横切るように凹部が形成されているものである。
【0008】
この請求項1の構成によれば、ジョイント部材の鍔部のヘッドユニットとの接合面には、流路間を横切るように凹部が形成されているので、ジョイント部材をヘッドユニットに接着する際に接着剤が凹部に入り込み、固化後は、凹部内の接着剤が仕切り壁としての役割を果たし、一の流路から他の流路へのインクの混色を防止することができる。
また、上記構成により、複数の流路を接近させてもインクの混色を防止することができるから、ヘッドユニットのインク供給口も接近させることができ、ジョイント部材及びヘッドユニットを小型にすることができる。
【0009】
請求項2においては、前記凹部は、その両端が前記鍔部の端縁まで延長して形成されているものである。
【0010】
この請求項2の構成によれば、凹部は、その両端が鍔部の端縁まで延長して形成されているので、ジョイント部材をヘッドユニットに接着する際、ジョイント部材とヘッドユニットとの間に介在する空気を、効率よく脱気することができる。
また、凹部内に隙間なく接着剤が充填される形となって、仕切りが切れ目なく有効に形成される。従って、一の流路から他の流路へのインクの混入を、一層確実に防止することができる。
【0011】
請求項3においては、前記インクジェットヘッドと前記ジョイント部材との間には、フィルタが備えられ、前記筒部の流路は、前記フィルタに向かって拡大する形状に形成されているものである。
【0012】
この請求項3の構成によれば、筒部が、フィルタに向かって拡大する形状に形成されているので、異物の混入を防止するためにフィルタを設けた場合においても、インク圧が増加することがなく、一の流路から他の流路へのインクの混入を防止することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのヘッドユニットを示す分解斜視図である。
図2はヘッドユニットの断面図である(なお、ヘッドユニットの短手方向中心線Cより一側のみが示されている)。図3はアクチュエータユニットを示す断面拡大図である。
図4はヘッドユニットに対してジョイント部材を取り付ける様子を示す斜視図、図5は接合面側を上に向けた状態のジョイント部材を示す斜視図である。
図6は、ジョイント部材をヘッドユニットに取り付ける際に、接着剤が溝に入り込む様子を示す断面図である。図7はジョイント部材の変形例を示す断面図である。
【0014】
図1にはカラーインクジェットプリンタ用のインクジェットヘッドプリンタヘッドが符号10で示され、このインクジェットプリンタヘッド10は、金属板製のヘッドユニット11の上面にプレート型のアクチュエータユニット12を接合して構成される。また図1においては図示しないが、アクチュエータユニット12の上面には、外部機器との接続のために、フレキシブルフラットケーブル13(図2参照)が重ね接合されている。
【0015】
前記ヘッドユニット11は図1に示すように、ノズルプレート14、中間プレート15、ダンパプレート16、二枚のマニホールドプレート17,18、三枚のスペーサプレート19,20,21、ベースプレート22の、合計9枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構成である。
【0016】
本実施形態のプレート15〜22は42%ニッケル合金鋼板製であり、ノズルプレート14は合成樹脂製である。それぞれのプレート14〜22は、50μm〜150μm程度の厚みを有する。
【0017】
前記ノズルプレート14には、微小径(本実施形態では25μm程度)のインク噴出用のノズル24(個別の列のノズルに対しては、符号24a,24b,24c,24dを付する)が穿設される。ノズル24は、ヘッドユニット11の長手方向(図1のD1方向)に沿って、二列の千鳥状配列を二組、計四列をなして配置されている。
【0018】
前記ベースプレート22には圧力室23が、ノズル24の配置間隔と同じ間隔で、且つ二列の千鳥状配列を二組、計四列をなして配置されている。
それぞれの圧力室23は、ヘッドユニット11の短手方向(図1のD2方向)に長く、且つ、ベースプレート22を厚さ方向に貫通して形成されている。
ベースプレート22とノズルプレート14との間に位置するスペーサプレート19,20,21,マニホールドプレート17,18、ダンパプレート16及び中間プレート15には、各連通路25(個別には25a,25b,・・・,25gの符号を付する)が形成される。前記圧力室23のそれぞれの一端は、これら連通路25を介して、ノズル24に連通する。また、各圧力室23の他端は、スペーサプレート19,20,21に形成された、後述するマニホールド室26に連通する。
【0019】
前記二枚のマニホールドプレート17,18には、四列のマニホールド室26が、前記ノズル24の列に沿って延びるように穿設されている。
各マニホールド室26の長手方向一端部は、図示しないインク供給源からのインク供給孔31(個別には31a,31b,31c,31dの符号を付する)に連通するように、マニホールドプレート17,18の長手方向の一端側に延長される。
【0020】
各マニホールド室26の深さは、マニホールドプレート17,18の板厚さ全体にわたるよう、レーザ加工、プラズマジェット加工、電解エッチング加工等にて穿設形成され、この二枚を合わせたマニホールドプレート17,18と、その上層の第一スペーサプレート19、下層のダンパプレート16とを積層させることにより、密閉される構造となっている。
【0021】
なお、ダンパプレート16には、前記マニホールド室26と平面視形状が同じとなるように下面側をエッチング加工により板厚を薄くしてダンパ室27を形成する。
このダンパ室27は、アクチュエータユニット12の駆動により圧力室23に作用する圧力波のうち、マニホールド室26の方向に向かう後退成分を、板厚の薄いダンパ室27の天井壁の振動により吸収するためのものである。これにより、いわゆるクロストークの発生が防止される。
【0022】
第二スペーサプレート20は、インク流の絞り部28を、前記各圧力室23に対応させて形成している。この絞り部28の平面視形状は、図2(b)に示すように、長手方向の両端部28a,28bの面積が大きく、その中間の面積が小さく形成されている。また、各絞り部28の長手方向は、前記圧力室23の長手方向と平行となるように形成されている。そして、第二スペーサプレート20と、下面側の前記第一スペーサプレート19、上面側の第三スペーサプレート21とを積層することで、前記絞り部28が密閉されている。
【0023】
図2(a)に示すように、第一スペーサプレート19に第一インク通路29が穿設され、この第一インク通路29は、前記マニホールド室26と、前記絞り部28における一端部28aとを相互に連通させる。
また、第三スペーサプレート21には第二インク通路30が穿設され、この第二インク通路30は、前記絞り部28における他端部28bと、圧力室23の他端部とを相互に連通させる。
【0024】
図1に示すように、前記ベースプレート22および第一〜第三のスペーサプレート19〜21の長手方向の一端部には、大きい径の四つのインク供給孔31a,31b,31c,31dが上下に貫通するように設けられる。
この四つのインク供給孔31a,31b,31c,31dは、各プレート15〜22を積層したときに互いに接続して、インク供給通路を構成するように穿設される。
このインク供給通路の一端側(ベースプレート22側)は、ヘッドユニット11の印字面と反対側の面に開口(インク供給口33)を形成する。また、当該インク供給通路の他端側(第一スペーサプレート19側)は、前記各マニホールド室26の端部に連通する。
【0025】
図1や図4に示すように、インク供給口33はヘッドユニット11上に四つ開口されており、一つのインク供給口33に一色、計四色のインクを供給するようになっている。インクの四色とは、典型的には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックである。
【0026】
また、ベースプレート22に穿設された四つのインク供給孔31aの上面には、その上方のインクタンク等のインク供給源から供給されるインク中の塵を除去するための、薄い平板状の一枚のフィルタ32が取り付けられている。このフィルタ32は電鋳で製造されており、そのインク供給孔31aに相当する位置には、図示しない微細のフィルタ孔が形成されている。
【0027】
また、このフィルタ32の上側に、ジョイント部材50が接着剤で固着される。このジョイント部材50は、図示しないインク供給源からのインクを前記ヘッドユニット11内に中継するための部材であって、詳細は後述する。
【0028】
図2のP−P部の断面拡大図である図3に示すように、アクチュエータユニット12は、それぞれ厚みが30μm程度に形成された五枚の圧電シート41〜45を備えている。
これら圧電シート41〜45は連続平板層であり、一つのアクチュエータユニット12が、インクジェットプリンタヘッド10に前述のように形成される多数の圧力室23に跨って配置される。
圧電シート41〜45の材料としては、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料を用いている。
【0029】
アクチュエータユニット12は、特開平4−341851号公報に記載の構成と同様に、複数の圧電シート間に、圧力室23と対応して位置する個別電極35a,35bと、複数の圧力室23にわたって延在する共通電極34a,34bとが積層方向に交互に介在し、個別電極と共通電極とに挟まれる部分を積層方向に分極して圧力発生部Aを形成している。そして、アクチュエータユニット12の上に重ねたフレキシブルフラットケーブル13から個別電極と共通電極の間に電圧を印加すると、圧力発生部Aが圧力室23の容積を変化させる方向に変形して、圧力室23のインクをノズル24から吐出させることができる。
【0030】
以上の構成でインクは、インク供給口33からインク供給孔31a〜31dを通じてマニホールド室26に至り、第一インク通路29、絞り部28、第二インク通路30と経由して、それぞれの圧力室23に分配される。前記アクチュエータユニット12の駆動により圧力を付与されたインクは、連通路25を経由して、ノズル24から印字面に向けて吐出される。
【0031】
次に、ジョイント部材50の構成を説明する。
このジョイント部材50は、前記インク供給口33の位置に対応して設けられる、四つの筒部51を有する。この四つの筒部51は、単一の平板状の鍔部52から、一側に突出するように形成される。
ジョイント部材50は、フィルタ32上に前記鍔部52を、例えばエポキシ系の接着剤で接着することで、ヘッドユニット11上に固定される。
【0032】
四つの筒部51のそれぞれは、前記インク供給口33の各々に連通する流路53を、その内部に有している。この流路53は、一端を前記筒部51の突出端側に開口させ、他端は、前記鍔部52の筒部51突出方向と反対側の面(インク供給口33との接合面)に開口させている。
【0033】
このように、本実施形態のジョイント部材50は鍔部52を単一として当該鍔部52から複数の筒部51を突出させる構成としたので、一つの鍔部と一つの筒部を有する構成のジョイント部材を四つ並べてヘッドユニット11上に設置する構成に比して、四つの流路53をコンパクトなスペースに密集させて配置することができる。従って、ヘッドユニット11のコンパクト化の要請に適合的である。また、ジョイント部材50のヘッドユニット11に対する接着性(本実施形態では、フィルタ32に対する接着性)を向上させることができる。
【0034】
それぞれの前記筒部51の外面には、弾性変形可能なチューブ70を嵌合している。このチューブ70の素材は例えばゴムとされ、円筒状に形成されている。チューブ70の一端は筒部51に外嵌させる一方、他端は図示しないインク供給源に接続される。
【0035】
ジョイント部材50を上下逆にした様子が図5に示され、この図5に示すように、鍔部52のフィルタ32側の面(接合面)には、それぞれの前記流路53が鍔部52の当該面に形成する開口の周囲を取り囲むように、平坦な接着面54が形成される。なお、接着面54は、図5では破線でハッチングを付された領域として示されている。
【0036】
フィルタ32上には、例えばエポキシ系の接着剤層が、前記接着面54に対応する位置・形状で転写等の適宜の方法により形成されている。従って、ジョイント部材50をフィルタ32に対し位置合わせしながら鍔部52をフィルタ32に押圧することで、ジョイント部材50をフィルタ32を介してヘッドユニットに接着することができる。
【0037】
そして図5に示すように、鍔部52の接合面(具体的には、前記接着面54)には、前記筒部51の流路53が当該接合面になす開口の間を横切るように、凹部としての溝55が形成されている。
【0038】
この効果を、図6を参照して説明する。
即ち、図6(a)に示すように、前記フィルタ32上に形成されている接着剤(接着剤層)gを、前述の溝55を跨るようにしながら前記接着面54に対応するように配置して、ジョイント部材50の鍔部52をフィルタ32側(インク供給口33側)に押し付けて圧着させる。すると図6(b)に示すように、接着剤gはその流動性により、溝55の内部に入り込む。
【0039】
溝55は前述のとおり筒部51の流路53の間を横切るように形成されているので、このように溝55の内部に入り込んだ状態の接着剤gは、固化後は、流路53と流路53との間を仕切る仕切り壁としての役割を果たす。
【0040】
これにより、インク供給源から前記チューブ70を介して供給され、一の流路53を流れているインクが、鍔部52とフィルタ32との間の微小な空間(接着剤gの界面の隙間)を経由して他の流路53へ流れようとしても、そのインクの移動は、上記仕切り壁としての接着剤gによって阻止されることになる。この結果、一の流路53から他の流路53へのインクの混入を防止することができる。
即ち、鍔部52を単一とした本実施形態の構成においても、それぞれの筒部51内の流路53の独立性が良好に保持される。これは、本実施形態のように両流路53・53を流れるインクの色が互いに異なる場合において、混色を防止できることを意味する。
【0041】
また、本実施形態では図5に示すように、前記溝55は、鍔部52の端縁まで延長して形成されている。
従って、ジョイント部材50をヘッドユニット11に接着する際には、ジョイント部材50とヘッドユニット11の間に介在する空気を、効率よく脱気することができる。また、溝55内に隙間なく接着剤が充填される形となって、前記の仕切り壁が切れ目なく有効に形成される。この結果、一の流路53から他の流路53へのインクの混入を一層確実に防止することができる。
【0042】
更には本実施形態では図5に示すように、前記筒部51の流路53において前記インク供給口33に接続される部分には、フィルタ32に向かって拡大するテーパ部56が形成されている。
この結果、このテーパ部56においては、インクは下流側に行くに従って(フィルタ32に近づくに従って)流路断面積が増大し、流路抵抗が低下することになる。従って、一般的には流路抵抗を生じ易いものであるフィルタ32を本実施形態のようにジョイント部材50とヘッドユニット11との間に設けた場合でも、フィルタ32部分でのインク圧の増加は小さく抑えられる。従って、ジョイント部材50とヘッドユニット11との間の接合部分におけるインク圧を小さくすることができるから、一の流路53から他の流路53へのインクの混入の発生を一層確実に防止することができる。
【0043】
なお、図7の変形例としてのジョイント部材50’に示すように、テーパ部56の開口端側にストレート部57を設けるように構成しても良い。
即ち、図6の構成の場合、テーパ部56の周縁部分に形成される微小な空間の毛細管力によってテーパ部56内に接着剤が引き込まれ易くなって、インク流の妨げとなるおそれがある。特に接着剤gの粘度が低い場合は、上記のおそれが大きくなる。しかしながら、この図7の変形例のジョイント部材50’によれば、接着剤gが毛細管力で引き込まれてテーパ部56の内部に大きくハミ出す恐れがないので、インク供給源からヘッドユニット11内部へのスムーズなインクの流れが実現される。
【0044】
以上に本発明の実施形態および変形例を示したが、本発明の技術的範囲は以上の実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な変容が可能である。
【0045】
例えば、上述の実施形態ではジョイント部材50はフィルタ32に接着される構成となっているが、ヘッドユニット11に鍔部52を直接接着する構成としても構わない。
【0046】
また、上述の実施形態ではジョイント部材50は一つの鍔部52から四つの筒部51が突出した形状となっているが、筒部51の数は複数であればこれに限るものではなく、二つ、三つ、あるいは五つ以上であっても良い。
また、それぞれの筒部51の形状も本実施形態のものに限定するものではなく、筒状であれば、角筒状等の任意の形状を採用できる。
【0047】
鍔部52に形成される凹部は、本実施形態のように細長い溝状とすることに限定されない。例えば、半球状の窪み部なども、本発明の「凹部」に含まれる。ただし、本実施形態のように細長い溝状とすると、接着剤gの仕切り壁を細長く形成できるから、一の流路53から他の流路53へのインクの混入を阻止するのに効果的である。
【0048】
本実施形態では前記鍔部52には円錐状のテーパ部56を形成しているが、これに限定するものではなく、インクの流れる方向に対して(インクが下流に流れるに従って)流路抵抗が低下するような形状に形成されていれば良い。例えば、角錐状のテーパ部を形成したり、開口端側に拡径部を段状に形成する構成が考えられる。
【0049】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下のような効果を奏する。
【0050】
即ち、請求項1に示すように、記録媒体にインクを吐出するための複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する流路の端部に形成され、インクを供給するための複数のインク供給口と、を有する、ヘッドユニットと、そのヘッドユニットに接続されるジョイント部材と、を備えたインクジェットヘッドにおいて、前記ジョイント部材は、前記複数のインク供給口のそれぞれに連通する流路を有する複数の筒部と、それら複数の筒部が形成され、前記ヘッドユニットに接続される単一の鍔部と、を備え、前記鍔部の前記ヘッドユニットとの接合面には、前記筒部の流路間を横切るように凹部が形成されているので、
ジョイント部材の鍔部のヘッドユニットとの接合面には、流路間を横切るように凹部が形成されているので、ジョイント部材をヘッドユニットに接着する際に接着剤が凹部に入り込み、固化後は、凹部内の接着剤が仕切り壁としての役割を果たし、一の流路から他の流路へのインクの混色を防止することができる。
また、上記構成により、複数の流路を接近させてもインクの混色を防止することができるから、ヘッドユニットのインク供給口も接近させることができ、ジョイント部材及びヘッドユニットを小型にすることができる。
【0051】
請求項2に示すように、前記凹部は、その両端が前記鍔部の端縁まで延長して形成されているので、
ジョイント部材をヘッドユニットに接着する際、ジョイント部材とヘッドユニットとの間に介在する空気を、効率よく脱気することができる。
また、凹部内に隙間なく接着剤が充填される形となって、仕切りが切れ目なく有効に形成される。従って、一の流路から他の流路へのインクの混入を、一層確実に防止することができる。
【0052】
請求項3に示すように、前記インクジェットヘッドと前記ジョイント部材との間には、フィルタが備えられ、前記筒部の流路は、前記フィルタに向かって拡大する形状に形成されているので、
異物の混入を防止するためにフィルタを設けた場合においても、インク圧が増加することがなく、一の流路から他の流路へのインクの混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドのヘッドユニットを示す分解斜視図。
【図2】ヘッドユニットの断面図。なお、ヘッドユニットの短手方向中心線Cより一側のみが示されている。
【図3】アクチュエータユニットを示す断面拡大図。
【図4】ヘッドユニットに対してジョイント部材を取り付ける様子を示す斜視図。
【図5】接合面側を上に向けた状態のジョイント部材を示す斜視図。
【図6】ジョイント部材をヘッドユニットに取り付ける際に、接着剤が溝に入り込む様子を示す断面図。
【図7】ジョイント部材の変形例を示す断面図。
【符号の説明】
11 ヘッドユニット
24 ノズル
32 フィルタ
33 インク供給口
50 ジョイント部材
51 筒部
52 鍔部
53 流路
55 溝(凹部)
56 テーパ部
g 接着剤
Claims (3)
- 記録媒体にインクを吐出するための複数のノズルと、該ノズルのそれぞれに連通する流路の端部に形成され、インクを供給するための複数のインク供給口と、を有する、ヘッドユニットと、
そのヘッドユニットに接続されるジョイント部材と、
を備えたインクジェットヘッドにおいて、
前記ジョイント部材は、前記複数のインク供給口のそれぞれに連通する流路を有する複数の筒部と、それら複数の筒部が形成され、前記ヘッドユニットに接続される単一の鍔部と、を備え、
前記鍔部の前記ヘッドユニットとの接合面には、前記筒部の流路間を横切るように凹部が形成されていることを特徴とする、インクジェットヘッド。 - 請求項1に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記凹部は、その両端が前記鍔部の端縁まで延長して形成されていることを特徴とする、インクジェットヘッド。 - 請求項1または請求項2に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記インクジェットヘッドと前記ジョイント部材との間には、フィルタが備えられ、
前記筒部の流路は、前記フィルタに向かって拡大する形状に形成されていることを特徴とする、インクジェットヘッド。
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