JP3832541B2 - ヘッドユニット - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクカートリッジから供給されたインク滴を吐出して印刷するインクジェット式記録装置に搭載されるヘッドユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インクジェット式記録ヘッドを具備するヘッドユニットでは、インクが充填されたインクカートリッジから、このインクカートリッジに挿入されるインク供給針及び流路を介してインクジェットヘッドにインクが供給され、供給されたインクは圧電素子等を駆動させることによりノズルから吐出される。
【０００３】
例えば、図９に示すように、従来のヘッドユニット１００を構成するフレーム１０１は、プリンタのキャリッジに搭載されると共に図示しないインクカートリッジを収容するインクカートリッジ収容室１０２を画成する。このフレームのインクカートリッジ収容室１０２とは反対側の面には、インクカートリッジに連通するインク流路を有するヘッドケース１０３が接合され、ヘッドケース１０３の下面側には、圧力発生手段の駆動によってインクを吐出する記録ヘッド本体１０４が固定されている。また、このフレーム１０１のインクカートリッジ収容室１０２側の底面部分には、インクカートリッジに挿入されるインク供給針１０５が設けられており、インクカートリッジからこのインク供給針１０５及びヘッドケース１０３のインク流路１０３ａを介して記録ヘッド本体１０４にインクが供給される。また、ヘッドケース１０１と記録ヘッド本体１０４との間には、駆動回路を実装した回路基板１０６が固定されており、この駆動回路によって記録ヘッド本体１０４が駆動されてインクが吐出される。
【０００４】
また、このようなヘッドユニット１００では、フレーム１０１とヘッドケース１０３とは、インク流路１０３ａの周囲をシールするシール部材１０７を介して固定されており、これによりインク流路の接続部分からのインク漏れを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のヘッドユニット１００では、シール部材１０７を介してフレーム１０１とヘッドケース１０３とを接合する際にシール部材１０７が変形してしまってインク流路の周囲が完全にシールされず、この部分からインク漏れを起こしてしまうという問題がある。例えば、各インク流路１０３ａをシールするシール部材１０７を一体的に形成した場合には、その長手方向に亘って厚さ方向に凹凸する変形が生じ、特に端部がめくれてシールが不十分となるという問題がある。
【０００６】
また、フレーム１０１とヘッドケース１０３とは、例えば、ねじで締結することにより固定されているが、設計上、その締結数は最小限とする必要があり、またその位置も制限されてしまう。そのため、キャリッジを走査してヘッドを移動したり、インクカートリッジを交換する場合等に、フレーム１０１は、荷重が加わることにより締結位置を支点として動いてしまい、フレーム１０１とヘッドケース１０３との間、すなわち、インク流路１０３ａの接続部分に隙間が形成されインク漏れを起こすという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、インク流路の接続部分のシール性を向上し、インク漏れを防止することのできるヘッドユニットを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、インクを吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する記録ヘッド本体と当該記録ヘッド本体のインク供給口側に固定されると共に前記インク供給口と連通するインク流路を有するヘッドケースと、インク供給手段を保持し前記ヘッドケースの前記記録ヘッド本体とは反対側にシール部材を介して固定されるインク供給手段保持部材とを備えたヘッドユニットにおいて、前記ヘッドケースの前記シール部材側に前記インク流路がそれぞれ開口する複数の突出部が設けられると共に、前記シール部材は前記複数の突出部を覆う形状を有し、前記複数の突出部を結ぶ略多角形の頂点の外側にはそれぞれ前記シール部材を受けて当該シール部材の端部の厚さ方向の変形を防止する受け部が当該突出部と一体的に設けられていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【０００９】
かかる第１の態様では、受け部によってシール部材の変形が防止され、ヘッドケースとインク供給手段保持部材との接続部分のシール性が向上し、インク漏れを防止できる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記シール部材が前記複数の突出部を一体的に覆う形状を有することを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１１】
かかる第２の態様では、一体的に形成されたシール部材によって複数の突出部が確実に覆われ、へッドケースとインク供給手段保持部材との接続部分のシール性がさらに向上し、インク漏れを確実に防止できる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記シール部材と当接される前記インク流路の開口端面が、Ｒ形状となっていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１３】
かかる第３の態様では、インク流路の開口端部とシール部材とが線接触となり、シール性が向上する。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記突出部の間にはプリント基板が配置され前記シール部材の変形を防止していることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１５】
かかる第４の態様では、プリント基板によってシール部材の変形が防止され、ヘッドケースとインク供給手段保持部材との接続部分のシール性が向上する。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記シール部材の前記突出部に対応する部分の周縁には厚さ方向に突出すると共に位置決めのためのスリット部を形成するリブが設けられている一方、前記突出部には、前記スリット部と嵌合するリブが径方向外側に突設されていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１７】
かかる第５の態様では、シール部材を容易且つ確実に位置決めすることができる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との連結は、少なくとも何れか一方が突出する少なくとも２つの締結機構により締結することを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１９】
かかる第６の態様では、ヘッドケースとインク供給手段保持部材とが、確実に固定される。
【００２０】
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記ヘッドケース及び前記インク供給手段保持部材の少なくとも一方の対向面に、他の部分よりも突出すると共に他方の対向面と当接して前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との位置決めを行う少なくとも二つの当接部が前記締結機構の並び方向と交差する方向に当該締結機構を挟んで設けられていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００２１】
かかる第７の態様では、当接部によりヘッドケースとインク供給手段保持部材との相対位置関係が決定され、これらの接合部分でのシール性が向上する。
【００２２】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記締結機構の少なくとも一方に前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との相対的位置決めを行う位置決め部が付設され、該位置決め部と前記複数の当接部とが略多角形の頂点位置に配置されていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００２３】
かかる第８の態様では、略三角形の限定位置に配置された位置決め部及び当接部とにより、ヘッドケースとインク供給手段保持部材との相対位置が確実に決定される。
【００２４】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記複数の突出部が、前記複数の当接部と該位置決め部とを結ぶ前記略多角形の範囲内に配置されていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００２５】
かかる第９の態様では、ヘッドケースとインク供給手段保持部材との接続部分のシール性がさらに向上し、インク流路が確実に連結される。
【００２６】
本発明の第１０の態様は、第７〜９の何れかの態様において、前記複数の当接部の並び方向が、前記ヘッドユニットが走査される方向であることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００２７】
かかる第１０の態様では、インクジェット式記録ヘッドを走査する際のインク漏れが防止できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの斜視図、図２はその要部を示す概略断面図、図３はヘッドケースの斜視図である。
【００３０】
本発明の一実施形態に係るヘッドユニット１０は、図１及び図２に示するように、プリンタのキャリッジに搭載されて図示しないインク供給手段であるインクカートリッジを収容するインクカートリッジ収容室１１を有するインク供給手段保持部材であるカートリッジケース１２と、インクカートリッジケース１２の下面側にインク供給路基板１３を介して設けられるヘッドケース１４と、このヘッドケース１４の下面側に設けられ圧電素子の駆動によってインクを吐出する記録ヘッド本体１５とを具備する。また、カートリッジケース１２のインクカートリッジ収容室１１側の底面部分には、インクカートリッジの各色毎に挿入されるインク供給針１６が固定されている。
【００３１】
カートリッジケース１２の下側に設けられるインク供給路基板１３は、各インク供給針１６に連通される複数の、例えば、本実施形態では、黒色のインクに対応して２本と、イエロー、マゼンダ及びシアンの各色に対応して１本ずつの合計５本のインク供給路１７Ａ〜１７Ｅを有する。
【００３２】
ヘッドケース１４は、インク供給路基板１３の各インク供給路１７Ａ〜１７Ｅに接続されるインク流路１８Ａ〜１８Ｅを有し、ヘッドケース１４のインク供給路基板１３側には、これらのインク流路１８Ａ〜１８Ｅがそれぞれ開口する複数の突出部１９Ａ〜１９Ｅが設けられている。
【００３３】
これら突出部１９の周囲の一部には、後述するシール部材２０の位置決めのために、例えば、本実施形態では、突出部１９Ａ〜１９Ｅの並び方向とは略直交する方向に延びるリブ２１が設けられている（図３参照）。なお、このリブ２１は、シール部材が確実に位置決めされるように形成されていればよく、本実施形態では、突出部１９Ａ〜１９Ｃ及び１９Ｅに設けるようにしているが、突出部１９Ｄは、突出部１９Ｅとの距離が近いため、リブを設けなくても位置決めすることができる。さらに、これらの突出部１９Ａ〜１９Ｅのうちの両端部に位置する突出部１９Ａ及び１９Ｅの外側には、シール部材２０の長手方向両端部の変形を防止する受け部２２が設けられている。
【００３４】
また、詳しくは後述するが、本実施形態では、これらの突出部１９Ａ〜１９Ｅの並び方向とは直交する方向の両端部略中央には、ヘッドケース１４を位置決めすると共に固定するための貫通孔２３がそれぞれ形成されている。
【００３５】
シール部材２０は、インク供給路１７とインク流路１８との接続部分の周囲をシールするためのものであり、図４に示すように、各インク流路１８に対応して貫通孔２４が形成され、ヘッドケース１４の複数の突出部１９Ａ〜１９Ｅを一体的に覆う形状を有する。また、シール部材２０の各突出部１９Ａ〜１９Ｃ及び１９Ｅの周囲に対応する部分には、厚さ方向に突出するリブ２５が形成されており、各突出部１９Ａ〜１９Ｃ及び１９Ｅの外周面に嵌合される凹部２６が画成されている。また、このリブ２５の一部には、上述した突出部１９Ａ〜１９Ｃ及び１９Ｅのリブ２１にそれぞれ対応してスリット部２７が形成されている。
【００３６】
そして、このようなシール部材２０を介してヘッドケース１４のインク流路１８とインク供給路基板１３のインク供給路１７とが接続される。すなわち、ヘッドケース１４は、突出部１９Ａ〜１９Ｅの先端面がシール部材４０を介してインク供給基板１３の各インク供給路１７Ａ〜１７Ｅに対応して当接されて、インク供給路１７とインク流路１８が接続される。
【００３７】
ここで、シール部材２０の両端部は、ヘッドケース１４の受け部２２によって厚さ方向への変形が防止されており、インク供給路１７とインク流路１８との接続部分のシール性が向上されている。すなわち、シール部材は、インク供給路基板１３とヘッドケース１４との間に狭持される際に変形するが、厚さ方向に変形することがないため、インク供給路１７とインク流路１８との接続部分に隙間が生じることがない。さらには、ヘッドケース１４の各突出部１９間には、図３に示すように、記録ヘッド本体１５を駆動するための回路基板２８が配されているため、シール部材２０はこの回路基板２８によっても厚さ方向の変形が防止されている。これらにより、インク供給路１７とインク流路１８との接続部分でのインクの漏れは確実に防止されている。
【００３８】
このような突出部１９の先端面の形状は、特に限定されないが、例えば、略Ｒ形状とすることが好ましく、これにより、突出部１９とシール部材２０とが線接触となり、シール性が向上する。
【００３９】
またこのとき、シール部材２０は、スリット部２７にヘッドケース１４のリブ２１が嵌合することにより、所定の位置に確実に位置決めされる。なお、突出部１９Ｄには、スペースの関係でリブが設けられてないが、突出部１９Ｃ及び１９Ｅとスリット部２７との位置決めにより、突出部１９Ｄに対応する貫通孔２３も位置決めされる。
【００４０】
なお、本実施形態では、シール部材２０を一体的に形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、複数のシール部材を各突出部に対応して設けるようにしてもよい。この場合でも、各突出部に、それぞれ、シール部材の端部の変形を防止する突出部を一体的に設けるようにすれば、上述と同様の効果が得られる。
【００４１】
また、突出部１９を配置も特に限定されず、例えば、図５に示すように、略三角形形状等の多角形状に配置するようにしてもよい。その際、シール部材２０の端部の変形を防止する受け部２２を、各突出部１９を結ぶ頂点の外側に、それぞれ一体的に設けるようにすれば、上述と同様の効果が得られる。
【００４２】
さらに、以下で詳述するように、ヘッドケース１４は、位置決め部３１及び当接部３２によって位置決めされて固定されるため、突出部１９は、何れの配置としてもこの位置決め部３１及び当接部３２を結ぶ略多角形の範囲内に配置することが好ましく、これにより、インク流路をより確実に連通することができる。
【００４３】
このように、ヘッドケース１４はインク供給路基板１３上にシール部材２０を介して設けられるが、実際には、カートリッジケース１２に締結機構、例えば、本実施形態では、ねじを締結することによって固定されている。以下、その固定構造について説明する。
【００４４】
本実施形態では、カートリッジケース１２は、図６に示すように、その下面側の幅方向中央部に、インク供給路基板１３を幅方向に挟む二つの締結用ボス２９Ａ，２９Ｂが設けられている。この締結用ボス２９Ａ，２９Ｂは、ヘッドケース１４を固定するためのねじを締結するためのものである。また、この二つの締結用ボス２９Ａ，２９Ｂの両側には、この締結用ボス２９Ａ，２９Ｂの強度を高めると共にヘッドケース１４を位置決めするためのリブ３０Ａ及び３０Ｂがそれぞれ付設されている。なお、本実施形態では、一方の締結用ボス２９Ａに設けられたリブ３０Ａが、ヘッドケース１４を位置決めするための位置決め部３１となっている。すなわち、締結用ボス２９Ａに設けられているリブ３０Ａは、所定の高さで形成され、ヘッドケース１４と当接してカートリッジヘッド１１とヘッドケース１４との距離を一定に保持するようになっている。また、他方の締結用ボス２９Ｂに設けられているリブ３０Ｂは、リブ３０Ａよりも高さが若干低く形成され、ヘッドケース１４とは当接しないようになっている。さらにこの締結用ボス２９Ｂの両側には、位置決め部３１と略同一高さを有すると共にヘッドケース１４を位置決めする当接部３２がそれぞれ設けられている。
【００４５】
したがって、ヘッドケース１４は、その両端部中央に設けられた貫通孔２３にカートリッジケース１２の締結用ボス２９が嵌合されると共に位置決め部３１と二つの当接部３２との３点に当接することによって位置決めされ、カートリッジケースの締結用ボス２９にねじを締結することによりカートリッジケース１２に固定される。
【００４６】
このとき、本実施形態では、位置決め部３１及び二つの当接部３２がそれぞれ略正三角形の頂点に対応する位置となるように設けられているため、へッドケース１４とカートリッジケース１２との相対位置を確実に決定することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、ヘッドケース１４を位置決め部３１と２つの当接部３２との３点で位置決めするようにしたが、これに限定されず、例えば、さらに、当接部を設ける等により、ヘッドケース１４を４点以上で当接させることにより位置決めするようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４８】
このように、本実施形態では、ヘッドケース１４を少なくとも３点で位置決めして固定するようにしたので、すなわち、走査方向とは交差する方向に並ぶ締結用ボス２９で固定すると共に走査方向に並ぶ位置決め部３１及び当接部３２とでカートリッジケース１２とヘッドケース１４との位置を所定の位置に保持するようにしたので、ヘッドの走査の際に、重量のあるインクカートリッジが揺れてもカートリッジケース１２とヘッドケース１４との相対位置が確実に保持され、インク漏れ等が生じることがない。
【００４９】
以上のように、インク供給路１７とインク流路１８とが確実に接続されるようにカートリッジケース１２とヘッドケース１４とが固定されると共に、ヘッドケース１４と記録ヘッド本体１５とが固定されてヘッドユニットが形成された後、インクジェット式記録装置のキャリッジに搭載される。
【００５０】
ここで、このようなヘッドユニットに用いられる記録ヘッド本体の一例を示す。
【００５１】
図７には、縦振動型の圧電素子を有するヘッド本体であるインクジェット式記録ヘッドの一例を示す。図示するように、スペーサ３１には、複数の圧力発生室３２が並設され、スペーサ３１の両側は、各圧力発生室３２に対応してノズル開口３３を有するノズルプレート３４と、振動板３５とにより封止されている。また、スペーサ３１には、各圧力発生室３２毎にそれぞれインク供給口３６を介して連通されて複数の圧力発生室３２の共通のインク室となるリザーバ３７が形成されており、リザーバ３７には、図示しないインクカートリッジが接続される。
【００５２】
一方、振動板３５の圧力発生室３２とは反対側には、各圧力発生室３２に対応する領域にそれぞれ圧電素子３８の先端が当接されている。これらの圧電素子３８は、圧電材料３９と、電極形成材料４０及び４１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板４２に固着されている。なお、固定基板４２と、振動板３５，スペーサ３１及びノズルプレート３４とは、基台４３を介して一体的に固定されている。
【００５３】
このように構成されたインクジェット式記録ヘッドでは、インクカートリッジに連通されるインク流路を介してリザーバ３７にインクが供給され、インク供給路３６を介して各圧力発生室３２に分配される。実際には、圧電素子３８に電圧を印加することにより圧電素子３８を収縮させる。これにより、振動板が圧電素子３８と共に引き上げられて圧力発生室３８の容積が広げられ、圧力発生室３８内にインクが引き込まれる。そして、ノズル３３に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧電素子３８の電極形成材料４０及び４１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子２８が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板３５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室３２が収縮され、内部圧力が高まりノズル３３からインク滴が吐出される。
【００５４】
なお、本実施形態では、記録ヘッド本体として、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドを例示して説明したが、これに限定されず、例えば、バブルジェット式のインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応用することができることはいうまでもない。
【００５５】
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００５６】
図８に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂは、前述のようにインク供給手段を構成するカートリッジ６２Ａ及び６２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３は、装置本体６４に取り付けられたキャリッジ軸６５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５７】
そして、駆動モータ６６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６７を介してキャリッジ６８に伝達されることで、記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３はキャリッジ軸６５に沿って移動される。一方、装置本体６４にはキャリッジ６３に沿ってプラテン６８が設けられている。このプラテン６８は図示しない紙送りモータの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン６８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、インク流路が開口する突出部の両側にシール部材の変形を防止するための受け部を設けたので、インク流路の接続部分のシール性を向上することができる。また、ヘッドケースとカートリッジケースとの位置決めを少なくとも３点で行うようにしたので、ヘッドを走査する際等にカートリッジケースが傾くことがなく、さらにシール性を向上することができ、インク流路の接続部分からのインクの漏れ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ヘッドユニットを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの要部を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るヘッドケースを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るシール部材を示す平面図及び断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る突出部の配置の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るカートリッジケース示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録ヘッド本体の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【図９】従来技術に係るヘッドユニットの斜視図である。
【符号の説明】
１０ ヘッドユニット
１２ カートリッジケース
１３ インク供給路基板
１４ ヘッドケース
１５ 記録ヘッド本体
１６ インク供給針
１７ インク供給路
１８ インク流路
１９ 突出部
２０ シール部材
２１ リブ
２２ 受け部
２７ スリット部
３１ 位置決め部
３２ 当接部
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクカートリッジから供給されたインク滴を吐出して印刷するインクジェット式記録装置に搭載されるヘッドユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インクジェット式記録ヘッドを具備するヘッドユニットでは、インクが充填されたインクカートリッジから、このインクカートリッジに挿入されるインク供給針及び流路を介してインクジェットヘッドにインクが供給され、供給されたインクは圧電素子等を駆動させることによりノズルから吐出される。
【０００３】
例えば、図９に示すように、従来のヘッドユニット１００を構成するフレーム１０１は、プリンタのキャリッジに搭載されると共に図示しないインクカートリッジを収容するインクカートリッジ収容室１０２を画成する。このフレームのインクカートリッジ収容室１０２とは反対側の面には、インクカートリッジに連通するインク流路を有するヘッドケース１０３が接合され、ヘッドケース１０３の下面側には、圧力発生手段の駆動によってインクを吐出する記録ヘッド本体１０４が固定されている。また、このフレーム１０１のインクカートリッジ収容室１０２側の底面部分には、インクカートリッジに挿入されるインク供給針１０５が設けられており、インクカートリッジからこのインク供給針１０５及びヘッドケース１０３のインク流路１０３ａを介して記録ヘッド本体１０４にインクが供給される。また、ヘッドケース１０１と記録ヘッド本体１０４との間には、駆動回路を実装した回路基板１０６が固定されており、この駆動回路によって記録ヘッド本体１０４が駆動されてインクが吐出される。
【０００４】
また、このようなヘッドユニット１００では、フレーム１０１とヘッドケース１０３とは、インク流路１０３ａの周囲をシールするシール部材１０７を介して固定されており、これによりインク流路の接続部分からのインク漏れを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のヘッドユニット１００では、シール部材１０７を介してフレーム１０１とヘッドケース１０３とを接合する際にシール部材１０７が変形してしまってインク流路の周囲が完全にシールされず、この部分からインク漏れを起こしてしまうという問題がある。例えば、各インク流路１０３ａをシールするシール部材１０７を一体的に形成した場合には、その長手方向に亘って厚さ方向に凹凸する変形が生じ、特に端部がめくれてシールが不十分となるという問題がある。
【０００６】
また、フレーム１０１とヘッドケース１０３とは、例えば、ねじで締結することにより固定されているが、設計上、その締結数は最小限とする必要があり、またその位置も制限されてしまう。そのため、キャリッジを走査してヘッドを移動したり、インクカートリッジを交換する場合等に、フレーム１０１は、荷重が加わることにより締結位置を支点として動いてしまい、フレーム１０１とヘッドケース１０３との間、すなわち、インク流路１０３ａの接続部分に隙間が形成されインク漏れを起こすという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み、インク流路の接続部分のシール性を向上し、インク漏れを防止することのできるヘッドユニットを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の第１の態様は、インクを吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する記録ヘッド本体と当該記録ヘッド本体のインク供給口側に固定されると共に前記インク供給口と連通するインク流路を有するヘッドケースと、インク供給手段を保持し前記ヘッドケースの前記記録ヘッド本体とは反対側にシール部材を介して固定されるインク供給手段保持部材とを備えたヘッドユニットにおいて、前記ヘッドケースの前記シール部材側に前記インク流路がそれぞれ開口する複数の突出部が設けられると共に、前記シール部材は前記複数の突出部を覆う形状を有し、前記複数の突出部を結ぶ略多角形の頂点の外側にはそれぞれ前記シール部材を受けて当該シール部材の端部の厚さ方向の変形を防止する受け部が当該突出部と一体的に設けられていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【０００９】
かかる第１の態様では、受け部によってシール部材の変形が防止され、ヘッドケースとインク供給手段保持部材との接続部分のシール性が向上し、インク漏れを防止できる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記シール部材が前記複数の突出部を一体的に覆う形状を有することを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１１】
かかる第２の態様では、一体的に形成されたシール部材によって複数の突出部が確実に覆われ、へッドケースとインク供給手段保持部材との接続部分のシール性がさらに向上し、インク漏れを確実に防止できる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、第１又は２の態様において、前記シール部材と当接される前記インク流路の開口端面が、Ｒ形状となっていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１３】
かかる第３の態様では、インク流路の開口端部とシール部材とが線接触となり、シール性が向上する。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記突出部の間にはプリント基板が配置され前記シール部材の変形を防止していることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１５】
かかる第４の態様では、プリント基板によってシール部材の変形が防止され、ヘッドケースとインク供給手段保持部材との接続部分のシール性が向上する。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記シール部材の前記突出部に対応する部分の周縁には厚さ方向に突出すると共に位置決めのためのスリット部を形成するリブが設けられている一方、前記突出部には、前記スリット部と嵌合するリブが径方向外側に突設されていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１７】
かかる第５の態様では、シール部材を容易且つ確実に位置決めすることができる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との連結は、少なくとも何れか一方が突出する少なくとも２つの締結機構により締結することを特徴とするヘッドユニットにある。
【００１９】
かかる第６の態様では、ヘッドケースとインク供給手段保持部材とが、確実に固定される。
【００２０】
本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記ヘッドケース及び前記インク供給手段保持部材の少なくとも一方の対向面に、他の部分よりも突出すると共に他方の対向面と当接して前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との位置決めを行う少なくとも二つの当接部が前記締結機構の並び方向と交差する方向に当該締結機構を挟んで設けられていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００２１】
かかる第７の態様では、当接部によりヘッドケースとインク供給手段保持部材との相対位置関係が決定され、これらの接合部分でのシール性が向上する。
【００２２】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記締結機構の少なくとも一方に前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との相対的位置決めを行う位置決め部が付設され、該位置決め部と前記複数の当接部とが略多角形の頂点位置に配置されていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００２３】
かかる第８の態様では、略三角形の限定位置に配置された位置決め部及び当接部とにより、ヘッドケースとインク供給手段保持部材との相対位置が確実に決定される。
【００２４】
本発明の第９の態様は、第８の態様において、前記複数の突出部が、前記複数の当接部と該位置決め部とを結ぶ前記略多角形の範囲内に配置されていることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００２５】
かかる第９の態様では、ヘッドケースとインク供給手段保持部材との接続部分のシール性がさらに向上し、インク流路が確実に連結される。
【００２６】
本発明の第１０の態様は、第７〜９の何れかの態様において、前記複数の当接部の並び方向が、前記ヘッドユニットが走査される方向であることを特徴とするヘッドユニットにある。
【００２７】
かかる第１０の態様では、インクジェット式記録ヘッドを走査する際のインク漏れが防止できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの斜視図、図２はその要部を示す概略断面図、図３はヘッドケースの斜視図である。
【００３０】
本発明の一実施形態に係るヘッドユニット１０は、図１及び図２に示するように、プリンタのキャリッジに搭載されて図示しないインク供給手段であるインクカートリッジを収容するインクカートリッジ収容室１１を有するインク供給手段保持部材であるカートリッジケース１２と、インクカートリッジケース１２の下面側にインク供給路基板１３を介して設けられるヘッドケース１４と、このヘッドケース１４の下面側に設けられ圧電素子の駆動によってインクを吐出する記録ヘッド本体１５とを具備する。また、カートリッジケース１２のインクカートリッジ収容室１１側の底面部分には、インクカートリッジの各色毎に挿入されるインク供給針１６が固定されている。
【００３１】
カートリッジケース１２の下側に設けられるインク供給路基板１３は、各インク供給針１６に連通される複数の、例えば、本実施形態では、黒色のインクに対応して２本と、イエロー、マゼンダ及びシアンの各色に対応して１本ずつの合計５本のインク供給路１７Ａ〜１７Ｅを有する。
【００３２】
ヘッドケース１４は、インク供給路基板１３の各インク供給路１７Ａ〜１７Ｅに接続されるインク流路１８Ａ〜１８Ｅを有し、ヘッドケース１４のインク供給路基板１３側には、これらのインク流路１８Ａ〜１８Ｅがそれぞれ開口する複数の突出部１９Ａ〜１９Ｅが設けられている。
【００３３】
これら突出部１９の周囲の一部には、後述するシール部材２０の位置決めのために、例えば、本実施形態では、突出部１９Ａ〜１９Ｅの並び方向とは略直交する方向に延びるリブ２１が設けられている（図３参照）。なお、このリブ２１は、シール部材が確実に位置決めされるように形成されていればよく、本実施形態では、突出部１９Ａ〜１９Ｃ及び１９Ｅに設けるようにしているが、突出部１９Ｄは、突出部１９Ｅとの距離が近いため、リブを設けなくても位置決めすることができる。さらに、これらの突出部１９Ａ〜１９Ｅのうちの両端部に位置する突出部１９Ａ及び１９Ｅの外側には、シール部材２０の長手方向両端部の変形を防止する受け部２２が設けられている。
【００３４】
また、詳しくは後述するが、本実施形態では、これらの突出部１９Ａ〜１９Ｅの並び方向とは直交する方向の両端部略中央には、ヘッドケース１４を位置決めすると共に固定するための貫通孔２３がそれぞれ形成されている。
【００３５】
シール部材２０は、インク供給路１７とインク流路１８との接続部分の周囲をシールするためのものであり、図４に示すように、各インク流路１８に対応して貫通孔２４が形成され、ヘッドケース１４の複数の突出部１９Ａ〜１９Ｅを一体的に覆う形状を有する。また、シール部材２０の各突出部１９Ａ〜１９Ｃ及び１９Ｅの周囲に対応する部分には、厚さ方向に突出するリブ２５が形成されており、各突出部１９Ａ〜１９Ｃ及び１９Ｅの外周面に嵌合される凹部２６が画成されている。また、このリブ２５の一部には、上述した突出部１９Ａ〜１９Ｃ及び１９Ｅのリブ２１にそれぞれ対応してスリット部２７が形成されている。
【００３６】
そして、このようなシール部材２０を介してヘッドケース１４のインク流路１８とインク供給路基板１３のインク供給路１７とが接続される。すなわち、ヘッドケース１４は、突出部１９Ａ〜１９Ｅの先端面がシール部材４０を介してインク供給基板１３の各インク供給路１７Ａ〜１７Ｅに対応して当接されて、インク供給路１７とインク流路１８が接続される。
【００３７】
ここで、シール部材２０の両端部は、ヘッドケース１４の受け部２２によって厚さ方向への変形が防止されており、インク供給路１７とインク流路１８との接続部分のシール性が向上されている。すなわち、シール部材は、インク供給路基板１３とヘッドケース１４との間に狭持される際に変形するが、厚さ方向に変形することがないため、インク供給路１７とインク流路１８との接続部分に隙間が生じることがない。さらには、ヘッドケース１４の各突出部１９間には、図３に示すように、記録ヘッド本体１５を駆動するための回路基板２８が配されているため、シール部材２０はこの回路基板２８によっても厚さ方向の変形が防止されている。これらにより、インク供給路１７とインク流路１８との接続部分でのインクの漏れは確実に防止されている。
【００３８】
このような突出部１９の先端面の形状は、特に限定されないが、例えば、略Ｒ形状とすることが好ましく、これにより、突出部１９とシール部材２０とが線接触となり、シール性が向上する。
【００３９】
またこのとき、シール部材２０は、スリット部２７にヘッドケース１４のリブ２１が嵌合することにより、所定の位置に確実に位置決めされる。なお、突出部１９Ｄには、スペースの関係でリブが設けられてないが、突出部１９Ｃ及び１９Ｅとスリット部２７との位置決めにより、突出部１９Ｄに対応する貫通孔２３も位置決めされる。
【００４０】
なお、本実施形態では、シール部材２０を一体的に形成するようにしたが、これに限定されず、例えば、複数のシール部材を各突出部に対応して設けるようにしてもよい。この場合でも、各突出部に、それぞれ、シール部材の端部の変形を防止する突出部を一体的に設けるようにすれば、上述と同様の効果が得られる。
【００４１】
また、突出部１９を配置も特に限定されず、例えば、図５に示すように、略三角形形状等の多角形状に配置するようにしてもよい。その際、シール部材２０の端部の変形を防止する受け部２２を、各突出部１９を結ぶ頂点の外側に、それぞれ一体的に設けるようにすれば、上述と同様の効果が得られる。
【００４２】
さらに、以下で詳述するように、ヘッドケース１４は、位置決め部３１及び当接部３２によって位置決めされて固定されるため、突出部１９は、何れの配置としてもこの位置決め部３１及び当接部３２を結ぶ略多角形の範囲内に配置することが好ましく、これにより、インク流路をより確実に連通することができる。
【００４３】
このように、ヘッドケース１４はインク供給路基板１３上にシール部材２０を介して設けられるが、実際には、カートリッジケース１２に締結機構、例えば、本実施形態では、ねじを締結することによって固定されている。以下、その固定構造について説明する。
【００４４】
本実施形態では、カートリッジケース１２は、図６に示すように、その下面側の幅方向中央部に、インク供給路基板１３を幅方向に挟む二つの締結用ボス２９Ａ，２９Ｂが設けられている。この締結用ボス２９Ａ，２９Ｂは、ヘッドケース１４を固定するためのねじを締結するためのものである。また、この二つの締結用ボス２９Ａ，２９Ｂの両側には、この締結用ボス２９Ａ，２９Ｂの強度を高めると共にヘッドケース１４を位置決めするためのリブ３０Ａ及び３０Ｂがそれぞれ付設されている。なお、本実施形態では、一方の締結用ボス２９Ａに設けられたリブ３０Ａが、ヘッドケース１４を位置決めするための位置決め部３１となっている。すなわち、締結用ボス２９Ａに設けられているリブ３０Ａは、所定の高さで形成され、ヘッドケース１４と当接してカートリッジヘッド１１とヘッドケース１４との距離を一定に保持するようになっている。また、他方の締結用ボス２９Ｂに設けられているリブ３０Ｂは、リブ３０Ａよりも高さが若干低く形成され、ヘッドケース１４とは当接しないようになっている。さらにこの締結用ボス２９Ｂの両側には、位置決め部３１と略同一高さを有すると共にヘッドケース１４を位置決めする当接部３２がそれぞれ設けられている。
【００４５】
したがって、ヘッドケース１４は、その両端部中央に設けられた貫通孔２３にカートリッジケース１２の締結用ボス２９が嵌合されると共に位置決め部３１と二つの当接部３２との３点に当接することによって位置決めされ、カートリッジケースの締結用ボス２９にねじを締結することによりカートリッジケース１２に固定される。
【００４６】
このとき、本実施形態では、位置決め部３１及び二つの当接部３２がそれぞれ略正三角形の頂点に対応する位置となるように設けられているため、へッドケース１４とカートリッジケース１２との相対位置を確実に決定することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、ヘッドケース１４を位置決め部３１と２つの当接部３２との３点で位置決めするようにしたが、これに限定されず、例えば、さらに、当接部を設ける等により、ヘッドケース１４を４点以上で当接させることにより位置決めするようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４８】
このように、本実施形態では、ヘッドケース１４を少なくとも３点で位置決めして固定するようにしたので、すなわち、走査方向とは交差する方向に並ぶ締結用ボス２９で固定すると共に走査方向に並ぶ位置決め部３１及び当接部３２とでカートリッジケース１２とヘッドケース１４との位置を所定の位置に保持するようにしたので、ヘッドの走査の際に、重量のあるインクカートリッジが揺れてもカートリッジケース１２とヘッドケース１４との相対位置が確実に保持され、インク漏れ等が生じることがない。
【００４９】
以上のように、インク供給路１７とインク流路１８とが確実に接続されるようにカートリッジケース１２とヘッドケース１４とが固定されると共に、ヘッドケース１４と記録ヘッド本体１５とが固定されてヘッドユニットが形成された後、インクジェット式記録装置のキャリッジに搭載される。
【００５０】
ここで、このようなヘッドユニットに用いられる記録ヘッド本体の一例を示す。
【００５１】
図７には、縦振動型の圧電素子を有するヘッド本体であるインクジェット式記録ヘッドの一例を示す。図示するように、スペーサ３１には、複数の圧力発生室３２が並設され、スペーサ３１の両側は、各圧力発生室３２に対応してノズル開口３３を有するノズルプレート３４と、振動板３５とにより封止されている。また、スペーサ３１には、各圧力発生室３２毎にそれぞれインク供給口３６を介して連通されて複数の圧力発生室３２の共通のインク室となるリザーバ３７が形成されており、リザーバ３７には、図示しないインクカートリッジが接続される。
【００５２】
一方、振動板３５の圧力発生室３２とは反対側には、各圧力発生室３２に対応する領域にそれぞれ圧電素子３８の先端が当接されている。これらの圧電素子３８は、圧電材料３９と、電極形成材料４０及び４１とを縦に交互にサンドイッチ状に挟んで積層され、振動に寄与しない不活性領域が固定基板４２に固着されている。なお、固定基板４２と、振動板３５，スペーサ３１及びノズルプレート３４とは、基台４３を介して一体的に固定されている。
【００５３】
このように構成されたインクジェット式記録ヘッドでは、インクカートリッジに連通されるインク流路を介してリザーバ３７にインクが供給され、インク供給路３６を介して各圧力発生室３２に分配される。実際には、圧電素子３８に電圧を印加することにより圧電素子３８を収縮させる。これにより、振動板が圧電素子３８と共に引き上げられて圧力発生室３８の容積が広げられ、圧力発生室３８内にインクが引き込まれる。そして、ノズル３３に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧電素子３８の電極形成材料４０及び４１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子２８が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板３５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室３２が収縮され、内部圧力が高まりノズル３３からインク滴が吐出される。
【００５４】
なお、本実施形態では、記録ヘッド本体として、圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドを例示して説明したが、これに限定されず、例えば、バブルジェット式のインクジェット式記録ヘッド等、種々の構造のインクジェット式記録ヘッドに応用することができることはいうまでもない。
【００５５】
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。
【００５６】
図８に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂは、前述のようにインク供給手段を構成するカートリッジ６２Ａ及び６２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３は、装置本体６４に取り付けられたキャリッジ軸６５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５７】
そして、駆動モータ６６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６７を介してキャリッジ６８に伝達されることで、記録ヘッドユニット６１Ａ及び６１Ｂを搭載したキャリッジ６３はキャリッジ軸６５に沿って移動される。一方、装置本体６４にはキャリッジ６３に沿ってプラテン６８が設けられている。このプラテン６８は図示しない紙送りモータの駆動力により回転できるようになっており、給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン６８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、インク流路が開口する突出部の両側にシール部材の変形を防止するための受け部を設けたので、インク流路の接続部分のシール性を向上することができる。また、ヘッドケースとカートリッジケースとの位置決めを少なくとも３点で行うようにしたので、ヘッドを走査する際等にカートリッジケースが傾くことがなく、さらにシール性を向上することができ、インク流路の接続部分からのインクの漏れ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ヘッドユニットを示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るヘッドユニットの要部を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るヘッドケースを示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るシール部材を示す平面図及び断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る突出部の配置の他の例を示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るカートリッジケース示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録ヘッド本体の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【図９】従来技術に係るヘッドユニットの斜視図である。
【符号の説明】
１０ ヘッドユニット
１２ カートリッジケース
１３ インク供給路基板
１４ ヘッドケース
１５ 記録ヘッド本体
１６ インク供給針
１７ インク供給路
１８ インク流路
１９ 突出部
２０ シール部材
２１ リブ
２２ 受け部
２７ スリット部
３１ 位置決め部
３２ 当接部
Claims (10)
- インクを吐出するノズル開口に連通する圧力発生室を有する記録ヘッド本体と当該記録ヘッド本体のインク供給口側に固定されると共に前記インク供給口と連通するインク流路を有するヘッドケースと、インク供給手段を保持し前記ヘッドケースの前記記録ヘッド本体とは反対側にシール部材を介して固定されるインク供給手段保持部材とを備えたヘッドユニットにおいて、
前記ヘッドケースの前記シール部材側に前記インク流路がそれぞれ開口する複数の突出部が設けられると共に、前記シール部材は前記複数の突出部を覆う形状を有し、前記複数の突出部を結ぶ略多角形の頂点の外側にはそれぞれ前記シール部材を受けて当該シール部材の端部の厚さ方向の変形を防止する受け部が当該突出部と一体的に設けられていることを特徴とするヘッドユニット。 - 前記シール部材が前記複数の突出部を一体的に覆う形状を有することを特徴とする請求項１に記載のヘッドユニット。
- 前記シール部材と当接される前記インク流路の開口端面が、Ｒ形状となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドユニット。
- 前記突出部の間にはプリント基板が配置され前記シール部材の変形を防止していることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のヘッドユニット。
- 前記シール部材の前記突出部に対応する部分の周縁には厚さ方向に突出すると共に位置決めのためのスリット部を形成するリブが設けられている一方、前記突出部には、前記スリット部と嵌合するリブが径方向外側に突設されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のヘッドユニット。
- 前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との連結は、少なくとも何れか一方が突出する少なくとも２つの締結機構により締結することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のヘッドユニット。
- 前記ヘッドケース及び前記インク供給手段保持部材の少なくとも一方の対向面に、他の部分よりも突出すると共に他方の対向面と当接して前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との位置決めを行う少なくとも二つの当接部が前記締結機構の並び方向と交差する方向に当該締結機構を挟んで設けられていることを特徴とする請求項６に記載のヘッドユニット。
- 前記締結機構の少なくとも一方に前記ヘッドケースと前記インク供給手段保持部材との相対的位置決めを行う位置決め部が付設され、該位置決め部と前記複数の当接部とが略多角形の頂点位置に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のヘッドユニット。
- 前記複数の突出部が、前記複数の当接部と該位置決め部とを結ぶ前記略多角形の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のヘッドユニット。
- 前記複数の当接部の並び方向が、前記ヘッドユニットが走査される方向であることを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載のヘッドユニット。
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