(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、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を画成すると共に前記記録ヘッド本体が下面側に固定され前記インクカートリッジ収容室に収容された前記インクカートリッジから前記圧力発生室にインクを供給するための複数のインク供給路を有するヘッドケースとを具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、
前記ヘッドケースの前記各インク供給路の前記インクカートリッジ収容室側の端部に固着されて前記インクカートリッジに挿入されるインク供給針を有すると共に当該インク供給針の複数本が一体的に形成され、
且つ前記一体的に形成されたインク供給針の複数本は、それぞれ、前記ヘッドケースの前記各インク供給路の端部開口の周縁部に設けられた凹部内に収容されると共に前記ヘッドケースとの接合面側に融着突起が設けられたフランジ部を一体的に有し、当該一体的に形成されたインク供給針の複数本は、各フランジ部の外周面と前記凹部の側面との接点の合計が、最大で３点であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、前記インク供給針が前記ヘッドケースに超音波融着により固着されていることを特徴とするインクジェット式録ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記一体的に形成されたインク供給針の複数本が、それぞれ前記インクカートリッジに保持されているイエロー、マゼンダ及びシアンの各色のインクに対応して設けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記一体的に形成されたインク供給針の複数本が、それぞれ前記インクカートリッジに保持されているイエロー、マゼンダ、シアン、ライトマゼンダ及びライトシアンの各色インクに対応して設けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかにおいて、前記複数本のインク供給針に対応するインク供給口が一体的に形成されたインクカートリッジを有し、該インクカートリッジは前記インク供給針に着脱可能に構成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記接点の内の何れか２点間の距離が、隣接するインク供給針の間隔よりも大きいことを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかにおいて、前記インク供給路と前記インク供給針との間にはフィルタが設けられており、当該フィルタが前記インク供給路の先端に超音波融着により固着されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項８】
請求項７において、前記インク供給針は、前記融着突起の内側に前記フィルタと接触する接触部を有し、当該接触部の周縁と前記インク供給路の内縁とが非接触であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかのインクジェット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【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インクを供給して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。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、インクジェット式記録ヘッドでは、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が供給され、供給されたインクは圧電振動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７に示すように、従来のインクジェット式記録ヘッド１００を構成するヘッドケース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。
【０００４】
また、ヘッドケース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１０３が設けられている。また、ヘッドケース１０１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、カバーヘッド１０５によって固定されている。そして、インクカートリッジからインク供給針１０３及びヘッドカバー１０１の図示しないインク流路を介して記録ヘッド本体１０４にインクが供給される。
【０００５】
また、ヘッドケース１０１のインクカートリッジ収容室１０２とは反対側の側面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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のインクジェット式記録ヘッド１００では、インク供給針１０３は、インクカートリッジの各色毎に別々の部品で構成され、個々にヘッドケース１０１に固着されている。
【０００７】
そのため、インク供給針１０３間の寸法精度を出すのが困難であり、インク供給針１０３のインクカートリッジへの挿入性が低下するという問題がある。また、インク供給針１０３のインクカートリッジへの挿入位置がずれることにより、これらのシール性が低下するという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、インク供給針を高精度且つ容易に固定することができ、信頼性を向上した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を提供することを課題とする。
【０００９】
【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、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を画成すると共に前記記録ヘッド本体が下面側に固定され前記インクカートリッジ収容室に収容された前記インクカートリッジから前記圧力発生室にインクを供給するための複数のインク供給路を有するヘッドケースとを具備するインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記ヘッドケースの前記各インク供給路の前記インクカートリッジ収容室側の端部に固着されて前記インクカートリッジに挿入されるインク供給針を有すると共に当該インク供給針の複数本が一体的に形成され、且つ前記一体的に形成されたインク供給針の複数本は、それぞれ、前記ヘッドケースの前記各インク供給路の端部開口の周縁部に設けられた凹部内に収容されると共に前記ヘッドケースとの接合面側に融着突起が設けられたフランジ部を一体的に有し、当該一体的に形成されたインク供給針の複数本は、各フランジ部の外周面と前記凹部の側面との接点の合計が、最大で３点であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１０】
かかる第１の態様では、一体的に形成した複数本のインク供給針の針間距離の精度が向上し、各インク供給針のインクカートリッジへの挿入性及びインク供給針とインクカートリッジとのシール性が向上する。また、インク供給針とヘッドケースとの接触の大部分が融着突起となるので、インク供給針がヘッドケースに対して確実に且つ高精度に融着される。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記インク供給針が前記ヘッドケースに超音波融着により固着されていることを特徴とするインクジェット式録ヘッドにある。
【００１２】
かかる第２の態様では、超音波融着によりインク供給針がヘッドケースに確実に融着される。
【００１３】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記一体的に形成されたインク供給針の複数本が、それぞれ前記インクカートリッジに保持されているイエロー、マゼンダ及びシアンの各色のインクに対応して設けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１４】
かかる第３の態様では、３色のインクに対応した３本のインク供給針のインクカートリッジへの挿入性及びインク供給針とインクカートリッジとのシール性が向上し、圧力発生室にインクが確実に供給される。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第１又は２の態様において、前記一体的に形成されたインク供給針の複数本が、それぞれ前記インクカートリッジに保持されているイエロー、マゼンダ、シアン、ライトマゼンダ及びライトシアンの各色インクに対応して設けられていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１６】
かかる第４の態様では、５色のインクに対応した５本のインク供給針のインクカートリッジへの挿入性及びインク供給針とインクカートリッジとのシール性が向上し、圧力発生室にインクが確実に供給される。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第１〜４の何れかの態様において、前記複数本のインク供給針に対応するインク供給口が一体的に形成されたインクカートリッジを有し、該インクカートリッジは前記インク供給針に着脱可能に構成されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００１８】
かかる第５の態様では、各インク供給針に対応したインクカートリッジの寸法精度が向上し、インク供給針のインクカートリッジへの挿入性及びインク供給針とインクカートリッジとのシール性が向上する。
【００２１】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記接点の内の何れか２点間の距離が、隣接するインク供給針の間隔よりも大きいことを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２２】
かかる第６の態様では、インク供給針のヘッドケースに対する位置決めが確実に行われる。
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様において、前記インク供給路と前記インク供給針との間にはフィルタが設けられており、当該フィルタが前記インク供給路の先端に超音波融着より固着されていることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２３】
かかる第７の態様では、フィルタがインク供給路とインク供給針との間に確実に設けられる。
【００２４】
本発明の第８の態様は、第７の態様において、前記インク供給針は、前記融着突起の内側に前記フィルタと接触する接触部を有し、当該接触部の周縁と前記インク供給路の内縁とが非接触であることを特徴とするインクジェット式記録ヘッドにある。
【００２５】
かかる第８の態様では、インク供給針をヘッドケースに融着する際のエネルギーロスが低減され、インク供給針がヘッドケースに確実に融着される。
【００２６】
本発明の第９の態様は、第１〜８の何れかの態様のインクジェット式記録ヘッドを具備することを特徴とするインクジェット式記録装置にある。
【００２７】
かかる第９の態様では、ヘッドの信頼性を向上したインクジェット式記録装置を実現することができる。
【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インクジェット式記録ヘッドの斜視図であり、図２は、ヘッドをキャリッジに搭載した状態の断面図である。
【００３０】
図示するように、本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドを構成するヘッドケース１は、プリンタのキャリッジ２０に搭載されて大略インクカートリッジ２１を収容するインクカートリッジ収容室２を画成する。
【００３１】
ヘッドケース１の上部の一方側寄りにはインクカートリッジ２１を固定すると共に、インクカートリッジ収容室２へのインクカートリッジ２１の押し込み、引き上げ、及び固定を行うインクカートリッジ固定レバー２３が設けられている。
【００３２】
また、本実施形態のインクカートリッジ２１は、イエロー、マゼンダ及びシアン並びに黒の各色のインクを一体的に保持する構造を有しており、ヘッドケース１のインクカートリッジ収容室２側の底面部分には、インクカートリッジ２１の黒色に対応するインク針挿入口２２に挿入されるインク供給針３及びイエロー、マゼンダ及びシアンの各色に対応するインク針挿入口２２に挿入される３つのインク供給針４Ａ，４Ｂ，４Ｃが一体的に形成されたインク供給針４とが固定されている。
【００３３】
詳しくは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、各インク供給針３及び４は、インクの流路となる貫通孔５ａを有する針部５と、ヘッドケース１側の端部近傍の周縁部に設けられたフランジ部６とを有する。また、各フランジ部６のヘッドケース１との接合面側には融着突起７が設けられている。また、針部５のヘッドケース１側の端部は、フランジ部６よりもヘッドケース１側に突出した突出部８となっている。
【００３４】
一方、ヘッドケース１のインク供給路９の端部開口の周縁部にはインク供給針３，４のフランジ部６を収容するための凹部１０が設けられている。この凹部１０は、インク供給針３，４と略同一形状で且つフランジ部６よりも若干大きく形成されている。さらに、凹部１０の内側には、凹部１０よりも深い第２の凹部１１が設けられており、インク供給路９の開口端面９ａは、凹部１０の底面よりも内側に位置し且つ第２の凹部１１の底面よりも突出して設けられている。この第２の凹部１１は、この第２凹部１１の側面とインク供給針３，４の突出部８の外周面とが接触しない大きさで形成されている。すなわち、凹部１０の側面とインク供給針３，４のフランジ部６との間隙よりも、第２の凹部１１の側面と突出部８の外周面との間隙の方が大きくなる大きさで形成されている。このため、インク供給針３，４を融着する際に、インク供給針３，４を融着する際の融着エネルギーのロスが低減される。
【００３５】
また、この第２の凹部１１によって実質的に周囲よりも突出したインク供給路９の開口端面９ａとインク供給針３，４の突出部８の端面８ａとの間には、インクカートリッジ２１から供給されるインクの不純物、気泡等を濾過するためのフィルタ１２が、溝部１１の側面とは接触することなく、インク供給路９の開口端面９ａに超音波融着により固着されている。
【００３６】
このようなインク供給針３，４は、詳しくは後述するが、所定の位置に位置決めされ、融着突起７を溶融してフランジ部６をヘッドケース１の凹部１０の底面に融着し、インク供給路９の開口端面９ａに融着されたフィルタ１２とインク供給針３，４の突出部８の端面８ａとを当接させることにより、インク供給針３，４からインク供給路９へスムーズにつながるインク流路を形成する。また、このように融着されたインク供給針３，４の先端部は、インクカートリッジ２１の底部に突出して設けられているインク針挿入口２２から各色毎に挿入され、インク針挿入口２２の内面とインク供給針４の外周面と間は、Ｏリング１３によってシールされている。
【００３７】
一方、ヘッドケース１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１４が、周囲をカバーヘッド１５によって保持されて、ヘッドケース１に固定されている。インク供給針３，４と記録ヘッド本体１４とは、ヘッドケース１に設けられたインク供給路９を介して連通され、インクカートリッジ２１から記録ヘッド本体１４にインクを供給できるようになっている。
【００３８】
なお、ヘッドケース１のインクカートリッジ収容室２とは反対側の側面には記録ヘッド本体１４を駆動する駆動回路を実装した回路基板１７が固定されていてフレキシブルケーブル１８により記録ヘッド本体１４に接続されている。
【００３９】
ここで、インク供給針４をヘッドケース１に接合する際のインク供給針の位置決めについて説明する。
【００４０】
一体的に形成された各インク供給針４Ａ，４Ｂ，４Ｃの各針部５Ａ，５Ｂ，５Ｃのそれぞれの間隔は、インク供給針４の成形精度によって決定されるが、インク供給針４全体の位置は、ヘッドケース１の凹部１０及びインク供給針４のフランジ部６の平面方向の寸法誤差を考慮して決定する必要がある。このため、上述のように、ヘッドケース１の凹部１０をインク供給針４よりも若干大きく形成し、インク供給針４を固着する際に、平面方向の固定位置の調整を行っている。このとき、超音波融着時の融着エネルギーのロスを考慮すると、凹部１０の側面とフランジ部の外周面との接点は、少ない方が好ましく、多くとも３点とすることが望ましい。そのため、例えば、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、各フランジ部６Ａ，６Ｂ，６Ｃに対応して形成されたヘッドケース１の凹部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち、その一端部側（図中右端）の凹部１０Ａが、フランジ部６Ａよりも大きく且つ他の凹部１０Ｂ，１０Ｃよりも小さい径ｄ１で形成されている。また、他の二つの凹部１０Ｂ，１０Ｃの径ｄ２，ｄ３は、基本的には略同一の大きさで形成されているが、他端部側（図中左端）の凹部１０Ｃのインク供給針４の並設方向と直交する方向（図中上下側）の壁面を直線として対向する壁面間の距離ｄ４は他の部分の径ｄ３よりも小さくなるように形成されている。
【００４１】
本実施形態では、凹部１０をこのような形状としたので、図４（ｂ）に示すように、例えば、インク供給針４の位置を図中左方向に調整した場合、凹部１０Ａの側面とフランジ部６Ａの外周面とは、多くとも接点Ｐ１及びＰ２のみで接触することになる。また、例えば、インク供給針４の位置を図中下方向に調整した場合には、接点Ｐ３のみで接触することになる。また逆に、図４（ｃ）に示すように、インク供給針４の位置を図中右方向に調整した場合には、凹部１０Ａの側面とフランジ部６Ａの外周面とは、接点Ｐ４のみで接触し、また、例えば、図中上方向に調整した場合には、凹部１０Ｃの側面とフランジ部６Ｃの外周面とが、接点Ｐ５で接触することになる。すなわち、インク供給針４は、凹部１０と２点のみで接触することにより位置決めされる。
【００４２】
このように、本実施形態では、凹部１０の側面とフランジ部６の外周面との接点を多くとも３点としてインク供給針を位置決めするようにした。これにより、インク供給針４を確実に位置決めすることができ、融着時の融着エネルギーのロスも抑えられる。また、本実施形態では、フランジ部６の外周面と凹部１０の側面との接点Ｐ１〜Ｐ３の何れか２接点間の距離が、針部５間の距離よりも長くなるようにしているため、インク供給針４の位置精度をより向上することができる。
【００４３】
したがって、インク供給針４のインクカートリッジ２１への挿入性及びインク供給針４とインクカートリッジ２１とのシール性が向上され、信頼性を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、フランジ部６の外周面と凹部１０の側面とが接触点を多くとも３点とする場合、凹部１０の形状及びフランジ部６の形状は、上述した例に限定されないことは言うまでもない。
【００４５】
以上のように、ヘッドケース１のインク供給路９に連通させてインク供給針４のフランジ部６及び記録ヘッド本体１４等が固定されてインクジェット式記録ヘッドが形成された後、キャリッジ２０に搭載される。
【００４６】
ここで、このようなインクジェット式記録ヘッドに用いられる記録ヘッド本体の一例を示す。
【００４７】
図５には、縦振動型の圧電素子を有す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１２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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
なお、本実施形態では、記録ヘッド本体として、積層ＰＺＴの縦振動を利用した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、これ限定されず、例えば、ＰＺＴのたわみ振動を利用した圧電振動式のインクジェット式記録ヘッドや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。
【００５１】
また、このような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６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。
【００５２】
図６に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット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２１Ａ及び２１Ｂ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２０は、装置本体６２に取り付けられたキャリッジ軸６３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。
【００５３】
そして、駆動モータ６４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６５を介してキャリッジ５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２０はキャリッジ軸６４に沿って移動される。一方、装置本体６２にはキャリッジ２０に沿ってプラテン６６が設けられている。このプラテン６６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６６に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、複数のインク供給針を一体的に形成するようにしたため、各インク供給針間の寸法精度が向上する。また、この一体的に形成したインク供給針の位置決めする際、ヘッドケースとの接点を多くとも３点とするようにしたので、インク供給針を融着によりヘッドケースに高精度に且つ確実に固着することができ、さらには融着エネルギのロスを抑えることができる。
【００５５】
したがって、インク供給針のインクカートリッジの挿入性及びインク供給針とインクカートリッジとのシール性を向上することができ、信頼性を向上したインクジェット式記録ヘッドを実現することができる。
【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式記録ヘッドの斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドの要部断面図である。
【図４】インク供給針とヘッドケースとの位置関係を示す模式図である。
【図５】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６】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７】従来技術に係るインクジェット式記録ヘッドの斜視図である。
【符号の説明】
１  ヘッドケース
２  インクカートリッジ収容室
３，４  インク供給針
５  針部
６  フランジ部
７  融着突起
８  突出部
９  インク供給路
１０  凹部
１１  溝部
１２  フィルタ
１３  Ｏリング
１５  記録ヘッド本体
２１  インクカートリッジ
２２  インク針挿入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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