(57)【要約】 【課題】専用のマスクプレートを省略しつつノズルプレートを保護できるとともに、ノズル回りの気密性を確保できるインクジェットヘッドを得ることにある。【解決手段】インクジェットヘッドは、ヘッド本体、ノズルプレートおよび保護カバーを備えている。ヘッド本体は、インクを加圧するアクチュエータを有する。ノズルプレートは、ヘッド本体の端部に設けられている。ノズルプレートは、アクチュエータで加圧されたインクが吐出される複数のノズルを有する。保護カバーは、ヘッド本体の端部からノズルプレートを一体的に包み込むように固化されているとともに、ノズルに対応する位置に開口を有する。【選択図】図２
2014076558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを加圧するアクチュエータを有するヘッド本体と、
前記ヘッド本体の端部に設けられ、前記アクチュエータで加圧されたインクが吐出される複数のノズルを有するノズルプレートと、
前記ヘッド本体の端部から前記ノズルプレートを一体的に包み込むように固化され、前記ノズルに対応する位置に開口が設けられた保護カバーと、
を具備したインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記ノズルプレートは、前記ノズルが開口されたノズル面を有し、前記保護カバーは、前記ノズルを外れた位置で前記ノズル面を覆うように構成されたインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記保護カバーは、前記ノズル面に密着されて前記ノズル面との間の気密を維持するように構成されたインクジェットヘッド。  
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記保護カバーは、前記ヘッド本体および前記ノズルプレートを取り囲む外周壁部を有し、当該外周壁部は、前記ヘッド本体の外に露出された外周面を有するとともに、当該外周面が前記ノズルプレートから前記ヘッド本体に向けて拡開するように傾斜されたインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記保護カバーは、樹脂材料を注型成形することにより構成されたインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インクを吐き出すインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばプリンタのようなインクジェット記録装置に搭載されるインクジェットヘッドは、マスクプレートを備えている。マスクプレートは、ノズルプレートのノズル面を保護したり、ノズルのクリーニング性を高めるための要素であって、ノズルプレートに接着剤を介して固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２６０３１１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２１２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マスクプレートをノズルプレートに固定する接着剤は、ノズル面とマスクプレートとの間に充填されている。
【０００５】
しかしながら、例えば接着剤の充填不良を要因とする空隙がノズル面とマスクプレートとの間に存在すると、マスクプレートの接着強度が不十分となる。このため、マスクプレートに外部から何らかの衝撃が加わった場合に、マスクプレートがノズル面から剥離したり脱落するのを否めない。
【０００６】
さらに、空隙は、ノズル面とマスクプレートとの間の気密性を低下させる要因となる。この結果、例えばノズル面を吸引することでノズルのクリーニングを実行するような場合に、空隙から空気を吸ってしまい、ノズル内のインクを効率よく除去することが困難となる。
【０００７】
本発明の目的は、専用のマスクプレートを省略しつつノズルプレートを保護できるとともに、ノズル回りの気密性を確保できるインクジェットヘッドを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態によれば、インクジェットヘッドは、ヘッド本体、ノズルプレートおよび保護カバーを備えている。ヘッド本体は、インクを加圧するアクチュエータを有する。ノズルプレートは、ヘッド本体の端部に設けられているとともに、アクチュエータで加圧されたインクが吐出される複数のノズルを有する。保護カバーは、ヘッド本体の端部からノズルプレートを一体的に包み込むように固化されている。保護カバーは、ノズルに対応する位置に開口を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図。
【図２】実施形態に係るインクジェットヘッドの断面図。
【図３】図２のＦ３−Ｆ３線に沿う断面図。
【図４】実施形態に係るインクジェットヘッドにおいて、ヘッド本体にテープキャリアパッケージを介してプリント回路板を接続した状態を示す斜視図。
【図５】実施形態に係るインクジェットヘッドにおいて、保護カバーとヘッド本体との位置関係を示す斜視図。
【図６】図４の矢印Ｆ６の方向から見たインクジェットヘッドの斜視図。
【図７】実施形態に係るインクジェットヘッドを製造する際に使用する成形治具の斜視図。
【図８】実施形態で用いる成形治具の型の断面図。
【図９】図７の成形治具にインクジェットヘッドを取り付けて、保護カバーを注型成形する状態を示す斜視図。
【図１０】図７の成形治具にインクジェットヘッドを取り付けて、保護カバーを注型成形する状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１ないし図５は、例えばプリンタのようなインクジェット記録装置に搭載されるエッジシュータ形のインクジェットヘッド１を開示している。インクジェットヘッド１は、ヘッド本体２およびノズルプレート３を備えている。
【００１２】
ヘッド本体２は、基板４、天板枠５および天板６を有している。図２に示すように、基板４は、表面４ａおよび端面４ｂを有する矩形状である。アクチュエータとしての圧電体７が基板４の表面４ａに埋め込まれている。図３に示すように、圧電体７は、二枚の圧電部材８，９を厚さ方向に重ねて接着したものであり、基板４の長手方向に延びている。圧電部材８，９は、その分極方向が圧電部材８，９の厚さ方向に沿って互いに逆向きとなっている。
【００１３】
圧電体７は、表面７ａおよび端面７ｂを有している。圧電体７の表面７ａは、基板４の表面４ａと同一の面上に位置されている。同様に、圧電体７の端面７ｂは、基板４の端面４ｂと同一の面上に位置されている。
【００１４】
図２および図３に示すように、複数の長溝１１および複数の隔壁１２が圧電体７に形成されている。長溝１１は、圧電体７の表面７ａおよび端面７ｂに開口されているとともに、圧電体７の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。隔壁１２は、隣り合う長溝１１の間に介在されて、長溝１１を互いに区分けしている。
【００１５】
図２に示すように、各長溝１１は、その長手方向に沿う一端から基板４に向けて延長された延長部１３を有している。延長部１３は、基板４の表面４ａに開口されているとともに、圧電体７から遠ざかるに従い深さ寸法が次第に減じられている。そのため、長溝１１の延長部１３の先端は、基板４の表面４ａに連続されている。
【００１６】
天板枠５は、基板４の表面４ａに接着されている。天板枠５は、前枠部１４を有している。前枠部１４は、圧電体７の上に重ねられて長溝１１の配列方向に沿って延びているとともに、基板４の表面４ａの方向から長溝１１の開口端を閉塞している。さらに、前枠部１４は、端面１４ａを有している。端面１４ａは、基板４の端面４ｂおよび圧電体７の端面７ｂと同一の面上に位置されている。
【００１７】
天板６は、接着等の手段により天板枠５に固定されている。基板４の表面４ａ、天板枠５および天板６で囲まれた領域は、共通圧力室１５を構成している。本実施形態によると、基板４の表面４ａに達する長溝１１の延長部１３は、共通圧力室１５に露出されている。このため、長溝１１は、延長部１３を介して共通圧力室１５に連通されている。
【００１８】
ノズルプレート３は、ヘッド本体２の端部に接着されている。ヘッド本体２の端部は、基板４の端面４ｂ、圧電体７の端面７ｂおよび前枠部１４の端面１４ａを含んでいる。ノズルプレート３は、例えばポリイミドフィルムで構成され、圧電体７の端面７ｂの方向から長溝１１の開口端を閉塞している。
【００１９】
長溝１１の内面、天板枠５の前枠部１４およびノズルプレート３で囲まれた領域は、複数のインク加圧室１８を構成している。インク加圧室１８は、圧電体７の長手方向に間隔を一列に並んでいるとともに、共通圧力室１５に通じている。
【００２０】
図１および図２に示すように、ヘッド本体２の天板６は、インク供給口１９を有している。インク供給口１９は、共通圧力室１５に開口されているとともに、図４および図５に示すようなジョイント金具２０、ホース２１およびフィルタ２２を介して図示しないインクカートリッジに接続されている。インクカートリッジに蓄えられたインクは、ホース２１およびジョイント金具２０を通じて共通圧力室１５に供給される。
【００２１】
図１ないし図３に示すように、ノズルプレート３は、複数のノズル２４およびノズル面２５を有している。ノズル２４は、ノズルプレート３を厚さ方向に貫通するミクロン単位の微小な孔である。ノズル２４は、個々にインク加圧室１８に連通するようにノズルプレート３の長手方向に所定の間隔を存して一列に並んでいる。ノズル面２５は、印字すべき記録媒体Ｐと向かい合うフラットな面であり、当該ノズル面２５にノズル２４が開口されている。
【００２２】
長溝１１の内面は、数多くの微小な凹凸２６を有する粗面となっている。各長溝１１の内面に電極２７が形成されている。隣り合う長溝１１の電極２７は、電気的に独立するように互いに切り離されている。
【００２３】
図２および図３に示すように、電極２７は、電極保護層２８で覆われている。本実施形態の電極保護層２８は、電極２７の上に積層された絶縁膜２９と、絶縁膜２９の表面に積層された保護膜３０とを有する二層構造である。
【００２４】
各電極２７は、給電パターン３１を有している。給電パターン３１は、基板４の表面４ａに形成されている。給電パターン３１は、テープキャリアパッケージ３２を介してプリント回路板３３に電気的に接続されている。プリント回路板３３は、インクジェットヘッド１のアクチュエータを駆動する駆動回路３４を搭載している。
【００２５】
駆動回路３４は、インクジェットヘッド１の電極２７に駆動電圧を印加する。この結果、隣り合う電極２７の間に電位差が生じ、これら電極２７に対応する隔壁１２に電界が発生する。したがって、インク加圧室１８を間に挟んで隣り合う隔壁１２がシェアモード変形によりインク加圧室１８の容積を増やす方向に湾曲する。
【００２６】
この後、電極２７に対する駆動電圧の印加を遮断すると、隔壁１２が初期の形状に復帰するように変位する。隔壁１２が変位することで共通圧力室１５からインク加圧室１８に供給されたインクが加圧される。加圧されたインクの一部は、インク滴となってノズル２４から記録媒体Ｐに向けて吐出される。
【００２７】
このようなインクジェットヘッド１は、ノズルプレート３のノズル面２５を覆う樹脂製の保護カバー３６を備えている。保護カバー３６は、ノズル面２５を保護するプロテクターと言い換えることができる。本実施形態の保護カバー３６は、ヘッド本体２の端部からノズルプレート３を一体的に包み込むように固化されている。
【００２８】
具体的に述べると、保護カバー３６は、ヘッド本体２の端部を取り囲む外周壁部３７と、ノズルプレート３を覆う端壁部３８と、を有する一体構造物である。外周壁部３７は、ヘッド本体２との間の気密を維持するようにヘッド本体２の端部に密着されている。さらに、外周壁部３７は、ヘッド本体２の外に露出された外周面３７ａを有している。外周面３７ａは、ノズルプレート３からヘッド本体２に向けて拡開するように傾斜されたテーパ面となっている。
【００２９】
端壁部３８は、外周壁部３７に連続してノズルプレート３のノズル面２５に被さっている。端壁部３８は、ノズル面２５との間の気密を維持するようにノズル面２５に密着されている。
【００３０】
図２および図５に示すように、端壁部３８は、端面３９およびスリット状の開口４０を有している。端面３９は、ノズル面２５と平行なフラットな面であり、ノズル面２５よりもノズルプレート３の外に突出されている。開口４０は、端面３９に開口されているとともに、ノズル２４に対応した位置でノズル２４の配列方向に沿うように一直線状に延びている。したがって、保護カバー３６の端壁部３８は、ノズル２４を外れた位置でノズル面２５を覆うように構成されている。
【００３１】
本実施形態によると、保護カバー３６は、図７ないし図１０に開示された成形治具５０を用いて注型成形される。図７に示すように、成形治具５０は、型５１、昇降ガイド５２および昇降ユニット５３を主要な要素として備えている。
【００３２】
型５１は、樹脂充填部５４を備えている。樹脂充填部５４は、型５１の上面に開口された凹部で規定されている。当該凹部は、成形すべき保護カバー３６に合致するような形状を有している。
【００３３】
具体的には、樹脂充填部５４は、外周壁部３７の外周面３７ａを形成する内周面５５ａと、端壁部３８の端面３９を形成する底面５５ｂと、を有している。さらに、樹脂充填部５４の底にマスキングゴム５６が配置されている。マスキングゴム５６は、保護カバー３６の開口４０を規定する要素であって、樹脂充填部５４の底面５５ｂから僅かに張り出している。
【００３４】
昇降ガイド５２は、型５１の上面から垂直に起立されている。昇降ユニット５３は、昇降ガイド５２の前面に昇降動可能に支持されて、樹脂充填部５４の真上に位置されている。本実施形態によると、昇降ユニット５３は、作業者の手作業により昇降ガイド５２に沿って昇降動される。言い換えると、昇降ユニット５３は、樹脂充填部５４に近づいたり遠ざかる方向に人為的に移動可能となっている。
【００３５】
図７に示すように、昇降ユニット５３の下端部にヘッド支持部５８が形成されている。ヘッド支持部５８は、ヘッド本体２の基板４を受け止める垂直な支持面５９と、基板４の上縁を上方から押圧する段差部６０と、を有している。
【００３６】
一対の吸引口６１ａ，６１ｂが支持面５９に形成されている。吸引口６１ａ，６１ｂは、支持面５９の横方向に延びるスリット状の凹みであり、各吸引口６１ａ，６１ｂが配管を介して例えば真空ポンプのような負圧供給源に接続されている。
【００３７】
次に、成形治具５０を用いてインクジェットヘッド１に保護カバー３６を成形する手順について説明する。
【００３８】
図９および図１０は、インクジェットヘッド１を成形治具５０の昇降ユニット５３に取り付けて、保護カバー３６を注型成形する際の様子を示している。インクジェットヘッド１は、昇降ユニット５３を型５１の上面から遠ざかった待機位置に上昇させた状態で昇降ユニット５３のヘッド支持部５８に支持される。
【００３９】
具体的には、作業者は、ヘッド本体２の基板４の上端部をヘッド支持部５８の支持面５９に押し当てるとともに、基板４の上縁をヘッド支持部５８の段差部６０に突き当てる。この後、真空ポンプを動作させて吸引口６１ａ，６１ｂに負圧を発生させる。この結果、基板４が支持面５９に吸着されて、ヘッド本体２がヘッド支持部５８に固定される。
【００４０】
ヘッド本体２がヘッド支持部５８に固定されたならば、手作業により昇降ユニット５３を型５１に向けて降下させる。昇降ユニット５３の降下により、ヘッド本体２の端部およびノズルプレート３が型５１の樹脂充填部５４に挿入されるとともに、ノズルプレート３のノズル面２５がマスキングゴム５６に弾性的に接触する。マスキングゴム５６は、ノズル面２５のうちノズル２４が開口された領域を覆い隠すことで、ノズル２４の開口端を閉じる。
【００４１】
この後、図９および図１０に示すように、例えばディスペンサ６３を用いて溶けた樹脂材料を樹脂充填部５４の隅々まで万遍なく流し込む。溶けた樹脂材料は流動性を有するので、樹脂充填部５４の底面５５ｂとノズルプレート３のノズル面２５との間の隙間を埋めるように密に充填される。さらに、溶けた樹脂材料は、樹脂充填部５４の内周面５５ａとヘッド本体２の端部との間の隙間、および樹脂充填部５４の内周面５５ａとノズルプレート３の外周縁部との間の隙間を埋めるように密に充填される。
【００４２】
この後、例えば樹脂充填部５４に充填された樹脂材料に圧力をかけずに硬化剤を添加するか、あるいは型５１を加熱することで樹脂材料を硬化させる。この結果、樹脂材料がヘッド本体２の端部からノズルプレート３のノズル面２５を一体的に包み込んだ状態で固化される。
【００４３】
この後、所定の硬化期間を経て昇降ユニット５３を上昇させる。この上昇により、注型成形された保護カバー３６が型５１の樹脂充填部５４から取り出され、一連の保護カバー３６の成形工程が完了する。
【００４４】
本実施形態では、注型成形された保護カバー３６の外周面３７ａが昇降ユニット５３の上昇方向に対しテーパ形状に拡開されている。そのため、保護カバー３６に抜け勾配（抜き勝手）が付与され、保護カバー３６が樹脂充填部５４から抜けやすくなる。
【００４５】
実施形態に係るインクジェットヘッド１によると、ノズルプレート３のノズル面２５を保護する保護カバー３６は、ヘッド本体２の端部からノズルプレート３のノズル面２５に至る範囲を一体的に包み込んだ状態で固化されている。
【００４６】
このため、専用のマスクプレートを用いることなくノズル面２５を保護することができる。加えて、マスクプレートをヘッド本体に接着した従来のインクジェットヘッドとの比較において、ヘッド本体２およびノズルプレート３に対する保護カバー３６の取り付け強度を十分に確保できる。この結果、保護カバー３６の耐衝撃性が向上し、保護カバー３６に外部から何らかの衝撃が加わったとしても、保護カバー３６がノズルプレート３から剥がれたり、脱落するといった不具合を解消することができる。
【００４７】
さらに、保護カバー３６の端壁部３８は、ノズル面２５のうちノズル２４を外れた領域に隙間なく密着しているので、保護カバー３６とノズル面２５との間の気密性が維持されている。
【００４８】
したがって、例えばノズル面２５に沿って吸引ヘッドを移動させることでノズル２４のクリーニングを実行する場合において、吸引ヘッドが保護カバー３６とノズル面２５との間から空気を吸い込むことはない。言い換えると、吸引ヘッドの負圧がノズル２４の開口端に直接的に作用し、ノズル面２５に付着したインクあるいはノズル２４内のインクを負圧を利用して効率よく除去することができる。
【００４９】
なお、インクジェットヘッドは、インク加圧室に供給されたインクを長溝の長手方向に押し出すエッジシュータ形に特定されるものではない。例えばインク加圧室に供給されたインクを長溝の深さ方向に押し出すサイドシュータ形のインクジェットヘッドでも同様に実施可能である。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１…インクジェットヘッド、２…ヘッド本体、３…ノズルプレート、７…圧電体（アクチュエータ）、２４…ノズル、２５…ノズル面、３６…保護カバー、４０…開口。
【図１】
2014076558.tif 000003
【図２】
2014076558.tif 000004
【図３】
2014076558.tif 000005
【図４】
2014076558.tif 000006
【図５】
2014076558.tif 000007
【図６】
2014076558.tif 000008
【図７】
2014076558.tif 000009
【図８】
2014076558.tif 000010
【図９】
2014076558.tif 000011
【図１０】
2014076558.tif 000012