(57)【要約】【課題】ノズル位置、特に、ノズル列方向が高精度に決まるヘッド構造を提供する。【解決手段】板状のフレーム２の下端部表面（チップ搭載面）にヘッドチップ１の裏面を合わせて固定する。ヘッドチップ１にはノズル列がＸ軸方向に形成されている。チップ搭載面上でのヘッドチップ１の位置は、マニホールド３を介してフレーム２の下端に係止することにより決めた。【選択図】図４
2006159507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルが一方向に列を成して開口する下端面と、前記下端面に直角に連続し、前記ノズルの列方向に平行な裏面と、前記裏面に相対し、前記ノズルに連通するインク供給口が開口し、前記ノズルに吐出力を与えるための電圧を印加する電極が露出する表面と、前記下端面、裏面及び表面にそれぞれ連続する両側面と、前記下端面に相対する上端面とから構成され前記表面及び裏面を最も大きな面とする直方体状のヘッドチップと、
前記ヘッドチップの裏面と面で接触するチップ搭載面を下端に接する位置に有した表面と、前記チップ搭載面と平行な平面を有した裏面とを有するフレームと、
前記ヘッドチップの表面に被さり、前記インク供給口に接続する流路を有したマニホールドとを備え、
前記ヘッドチップと前記マニホールドとを前記チップ搭載面に平行な直交２軸の各両方向について互いに係止する構造と、前記フレームと前記マニホールドとを前記チップ搭載面に平行な直交２軸の各片方向について互いに係止する構造を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記ヘッドチップと前記マニホールドとを前記チップ搭載面に平行で前記ノズルの列に垂直な１軸の両方向について互いに係止する構造が、前記ヘッドチップの表面に形成された溝と、この溝に嵌合する前記マニホールドに形成された凸部とからなることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記ヘッドチップと前記マニホールドとを前記ノズルの列に平行な１軸の両方向について互いに係止する構造が、前記ヘッドチップの両側面を挟む前記マニホールドに形成された両側壁からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記フレームと前記マニホールドとを前記チップ搭載面に平行で前記ノズルの列に垂直な１軸の片方向について互いに係止する構造が、前記フレームの下端に係合する前記マニホールドに形成された突起からなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記フレームと前記マニホールドとを前記ノズルの列に平行な１軸の片方向について互いに係止する構造が、前記フレームの下端に形成された段差と、この段差に係合する前記マニホールドに形成された突起とからなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
開口を有し、前記ヘッドチップの下端を前記開口内に配置し前記ヘッドチップの下端面を前記開口より露出させる板部材を備え、前記板部材の縁部から立設された弾性爪により、前記フレームと前記マニホールドとこの両者間に配置された前記ヘッドチップとを前記チップ搭載面に垂直な方向に互いに押し付けてこれら３者を挟持する構造を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のインクジェットヘッド
【請求項７】
請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のインクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリンタであって、前記フレームの裏面の前記チップ搭載面と平行な平面を、面で支持することによりインクジェットヘッドを位置決めて搭載部に固定してなるインクジェットプリンタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド及びインクジェットプリンタに関し、特に、インクを吐出するノズルが形成されたヘッドチップの位置決め構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタに搭載されるインクジェットヘッドには、インクを吐出するノズルが形成されたヘッドチップが備えられる。このヘッドチップには、同一方向に開口する複数のノズルが一方向に列を成したノズル列が単数列又は複数列で形成されているものがある。そして、ヘッドはプリンタ本体のキャリッジなどに固定されて搭載される。ヘッドチップには、ノズルに吐出力を与える圧電素子などのアクチュエータ素子が付設されている。
インクジェットヘッドをプリンタ本体に搭載する際には、ノズルの位置精度が重要となる。ノズル列を有するヘッドチップにあっては、ノズル軸方向、ノズル軸方向に沿った相対的位置に加え、ノズル列方向、ノズル列方向に沿った相対的位置を決める必要がある。
このうち、ノズル列方向が変わると、主走査方向に対するノズル列方向が変わるから、記録媒体上に形成されるドットのピッチが変わり記録品質に影響を与える。また、多色印刷において各色に対応するヘッドが搭載されるプリンタにおいては、ヘッド相互間のノズル列角度が異なると、ドットピッチが異なり、記録品質に影響を与えるので、ノズル列同士の平行度が高いことが望まれる。
【０００３】
特許文献１記載のインクジェットヘッドにあっては、ヘッドチップは、その上端両角部をヘッドチップ保持部に嵌合させて筐体フレームに対して所定位置に保持されている。さらに、ヘッドチップ下端部を２つのマニホールドで挟み、この２つのマニホールドの下端にキャップ受け板が取り付けられて組み立てられ、ヘッドチップの筐体フレームに対する位置が固定される。そして、筐体フレームの底面をキャリッジの着座面に着座させて高さ位置が決められる。着座面に平行な方向については、微調整する機構が構成されており、これによってノズル列方向を最終調整している。
特許文献１記載のインクジェットヘッドは、ヘッドチップの両面にインク供給口及び電極が形成され、マニホールドをヘッドチップの両面に合せて両面のインク供給口からインクを供給する構成であり、両面の電極にフレキシブル配線を接続している構成である。
【特許文献１】特開２００４−０９０４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ノズルの位置精度に対し、ヘッドを構成する各部品の形成精度や組立精度の影響がなるべく少なくなるようなヘッド構成が望まれる。
また、ノズル列方向の精度を重視した好個のヘッド構成が従来見られなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、ノズルの位置精度、特に、ノズル列方向の精度に対して構成部品の形成精度や組立精度の影響が少なくされて、ノズル位置、特に、ノズル列方向を高精度に決めることが可能なインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、複数のノズルが一方向に列を成して開口する下端面と、前記下端面に直角に連続し、前記ノズルの列方向に平行な裏面と、前記裏面に相対し、前記ノズルに連通するインク供給口が開口し、前記ノズルに吐出力を与えるための電圧を印加する電極が露出する表面と、前記下端面、裏面及び表面にそれぞれ連続する両側面と、前記下端面に相対する上端面とから構成され前記表面及び裏面を最も大きな面とする直方体状のヘッドチップと、
前記ヘッドチップの裏面と面で接触するチップ搭載面を下端に接する位置に有した表面と、前記チップ搭載面と平行な平面を有した裏面とを有するフレームと、
前記ヘッドチップの表面に被さり、前記インク供給口に接続する流路を有したマニホールドとを備え、
前記ヘッドチップと前記マニホールドとを前記チップ搭載面に平行な直交２軸の各両方向について互いに係止する構造と、前記フレームと前記マニホールドとを前記チップ搭載面に平行な直交２軸の各片方向について互いに係止する構造を有することを特徴とするインクジェットヘッドである。
【０００７】
なお、ノズルの吐出口が開口する面を「下端面」とするが、インクジェットヘッドの搭載方向を特定する意義はない。また、フレームのヘッドチップが搭載される側を表側としたに過ぎず、「表面」「裏面」の文言にそれ以上の意義はない。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記ヘッドチップと前記マニホールドとを前記チップ搭載面に平行で前記ノズルの列に垂直な１軸の両方向について互いに係止する構造が、前記ヘッドチップの表面に形成された溝と、この溝に嵌合する前記マニホールドに形成された凸部とからなることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッドである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記ヘッドチップと前記マニホールドとを前記ノズルの列に平行な１軸の両方向について互いに係止する構造が、前記ヘッドチップの両側面を挟む前記マニホールドに形成された両側壁からなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のインクジェットヘッドである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記フレームと前記マニホールドとを前記チップ搭載面に平行で前記ノズルの列に垂直な１軸の片方向について互いに係止する構造が、前記フレームの下端に係合する前記マニホールドに形成された突起からなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のインクジェットヘッドである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記フレームと前記マニホールドとを前記ノズルの列に平行な１軸の片方向について互いに係止する構造が、前記フレームの下端に形成された段差と、この段差に係合する前記マニホールドに形成された突起とからなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のインクジェットヘッドである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、開口を有し、前記ヘッドチップの下端を前記開口内に配置し前記ヘッドチップの下端面を前記開口より露出させる板部材を備え、前記板部材の縁部から立設された弾性爪により、前記フレームと前記マニホールドとこの両者間に配置された前記ヘッドチップとを前記チップ搭載面に垂直な方向に互いに押し付けてこれら３者を挟持する構造を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一に記載のインクジェットヘッドである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１から請求項６のうちいずれか一に記載のインクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリンタであって、前記フレームの裏面の前記チップ搭載面と平行な平面を、面で支持することによりインクジェットヘッドを位置決めて搭載部に固定してなるインクジェットプリンタである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ヘッドチップの裏面はノズルが開口するチップ下端面に対して直角でノズルの列方向に平行であり、ヘッドチップの裏面がフレームのチップ搭載面に面で接触して搭載され、フレームの裏面にはチップ搭載面と平行な平面が備えられる。
したがって、フレーム裏面のチップ搭載面と平行な平面をプリンタ本体側の搭載面に合せて固定することによって、この搭載面とノズル列は精度良く平行となるから、精度良くノズル列の方向を出すことができる。
ヘッドチップの裏面はヘッドチップの最も大きな面の一つであり、フレームのチップ搭載面に面で接触して安定的に支持されるから、部品間のガタツキなどによる組立誤差はほとんど生じないものとすることができる。それとともに、フレーム以外の他の部品の介在による組立誤差の累積が無い。以上により、ノズル列の方向の精度が向上する。
【００１５】
インク供給口と電極露出部はヘッドチップの表面に形成されるから、ヘッドチップの裏面をフレームのチップ搭載面に合せる際に、マニホールドや配線が邪魔とならない。
【００１６】
ヘッドチップの裏面をチップ搭載面に合せただけでは、チップ搭載面に平行な直交２軸についてのヘッドチップの位置は決まらない。本発明はマニホールドを介在させて、チップ搭載面に平行な直交２軸についてのヘッドチップのフレームに対する位置決めを行う。
すなわち、本発明はヘッドチップとマニホールドとをチップ搭載面に平行な直交２軸の各両方向について互いに係止する構造と、フレームとマニホールドとをチップ搭載面に平行な直交２軸の各片方向について互いに係止する構造を有する。
したがって、マニホールドをフレームに係止される各片方向に付勢してやれば、マニホールドのフレームに対する位置は決定する。さらに、ヘッドチップとマニホールドとはチップ搭載面に平行な直交２軸の各両方向について互いに係止されるので、ヘッドチップのフレーム対する位置はマニホールドを介して決定する。
以上により、ヘッドチップに備えられたノズルの位置が精度良く決定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。図１及び図２に本実施形態のインクジェットヘッドの全体斜視図を示す。図３に分解・部分斜視図を、図４に部分斜視図を、図５に切断・部分斜視図を、図６に分解・部分斜視図を示す。なお、全図に亘って共通のＸＹＺ軸を図面上に表示する。
【００１８】
図１及び図２に示すように本実施形態のインクジェットヘッドは、ヘッドチップ１と、フレーム２と、マニホールド３と、キャップ受け板４と、回路基板５と、コネクタ６と、フレキシブル配線基板７とを備える。
回路基板５にはコネクタ６、駆動回路（図示せず）等が実装されている。フレキシブル配線基板７の一端は回路基板５に接続され、他端はヘッドチップ１の表面に露出する列電極に接続されている。ヘッドチップ１にはＸ方向に並ぶノズル列が構成されている。各ノズルに圧電素子等のアクチュエータ素子が付設されている。アクチュエータ素子は前記列電極に接続している。
コネクタ６から入力された信号に従い、回路基板５上の駆動回路が駆動電圧を生成し、フレキシブル配線基板７及び列電極を介してアクチュエータ素子に駆動電圧を印加しノズル前のインク室を加圧してノズルに吐出力を与える。
【００１９】
ヘッドチップ１の表面には、ノズルに連通するインク供給口１３が開口している。マニホールド３のヘッドチップ１に対向する内側には、図６に示すようにインク流路となる溝が形成されている。図５に示すように、マニホールド３のコの字型の溝１８の上にはフィルター１４が取り付けられる。なお、溝１８の縁に設けられたリブを溶かしてフィルター１４が溶着される。マニホールド３は、ヘッドチップ１の表面に被さり、ヘッドチップ１のインク供給口１３を覆って自己の溝によるインク流路をヘッドチップ１のインク供給口１３に接続する。
【００２０】
フレーム２のチップ搭載面の両脇には、流路接続部品８，９が取り付けられている。流路接続部品８の上面には管１０，１１が接続され、流路接続部品８の内側面にはマニホールド３の側部接続口１５，１６（図６に図示）が接続されている。流路接続部品９の上面には管１２が接続され、流路接続部品９の内側面にはマニホールド３の側部接続口１７（図６に図示）が接続される。
【００２１】
インクは管１０から供給される。管１０から、流路接続部品８を介してマニホールド３の側部接続口１５、続いて溝１８、側部接続口１６、管１１まで連通しており、マニホールド３内のフィルター１４を通る前のインクの流通が行われる。図５に示すように溝１８においてフィルター１４を通過したインクは、フィルター１４とヘッドチップ１との間に隙間で形成された流路２０を介してインク供給口１３へ与えられる。また、流路２０は、図６に示される溝１９、側部接続口１７、さらに、図１に示される流路接続部品９を介して管１２に連通しており、流路２０内のインクの排出が行える。
インク供給口１３からヘッドチップ１に供給されたインクは、上述したアクチュエータ素子の駆動によりノズルから吐出される。
【００２２】
キャップ受け板４は、その中央に形成された開口４ａにヘッドチップ１の下端部を収めて配置される。
キャップ受け板４の一つの目的は、キャップを密着させることである。このキャップは、ヘッドチップ１のノズルの吐出口が開口する下端面を覆うようにしてヘッドチップ１周りのキャップ受け板４に密着する。このキャップには吸引装置が接続されている場合があり、その吸引装置はヘッドチップ１のノズルからキャップ受け板４に密着したキャップを介してインク等を吸引する。
【００２３】
フレーム２としては、金属板等の板材から構成し、板厚の精度が良いものが好ましい。フレーム２には取付用の孔が設けられている。
図３〜図５に示すように、ヘッドチップ１はフレーム２の表面に搭載される。ヘッドチップ１の裏面がフレーム２の表面に合わされ、ヘッドチップ１の下端がフレーム２の下端より突出した状態で、ヘッドチップ１はフレーム２に搭載される。
【００２４】
ヘッドチップ１の表面には、溝２１がＸ方向に切られている。この溝２１にマニホールド３の縁に形成されたＸ方向に長い凸部２２が嵌合する。これにより、ヘッドチップ１とマニホールド３とをＹ軸の両方向について互いに係止する。
【００２５】
マニホールド３のＸ方向の両端に形成された側壁２３，２４は、ヘッドチップ１とマニホールド３の合せ面より突出している。側壁２３，２４間の寸法はヘッドチップ１のＸ方向の寸法よりわずかに大きくされている。両側壁２３，２４がヘッドチップ１の両側面を挟むことにより、ヘッドチップ１とマニホールド３とをＸ軸の両方向について互いに係止する。
【００２６】
マニホールド３の側壁２３，２４の突端に続いて突起２５，２６がＺ軸の正の方向に突出形成されている。
マニホールド３をフレーム２に対してＹ軸の正の方向に付勢すると、突起２５，２６がフレーム２の下端面２７に係合する、すなわち、突起２５，２６の上面がフレーム２の下端面２７に接触する。これにより、フレーム２とマニホールド３とをＹ軸の片方向について互いに係止する。フレーム２を基準に考えるとマニホールド３をＹ軸の正の方向について係止する。
【００２７】
フレーム２の下端には０.５ｍｍ程度の段差が形成されている。この段差により生じた垂直面２８に突起２５の内側面を接触させる態様で、段差に突起２５を係合する。これにより、フレーム２とマニホールド３とをＸ軸の片方向について互いに係止する。フレーム２を基準に考えるとマニホールド３をＸ軸の正の方向について係止する。
【００２８】
フレーム２とマニホールド３とをＸ軸の片方向について互いに係止するためには、フレーム２の下端の段差は、片側だけで十分であるが、本実施形態においては、図７に示すように両側に段差を設けている。
図７に示すようにマニホールド３の突起２５，２６の上面に接触する下端面２７を段差の両側に同一高さで形成している。これにより、マニホールド３、ひいては、ヘッドチップ１の水平度（Ｚ軸回りの角度）が安定する。
下端面２７より低い位置まで突出した部分２９の側面として、上述の垂直面２８が両側に形成される。マニホールド３をＸ軸の正の方向に付勢することによって突起２５の内側面が垂直面２８に接触してフレーム２に対するマニホールド３の移動が規制される。反対に、マニホールド３をＸ軸の負の方向に付勢することによって突起２６の内側面が垂直面２８に接触してフレーム２に対するマニホールド３の移動が規制される。
【００２９】
以上の構造を組み立てた後、マニホールド３の周囲に樹脂を付着させて硬化させることより、各部品をフレーム２に固定するとともに、流路に隙間が生じないようにする。
本インクジェットヘッドをプリンタ本体に搭載する際には、フレーム２の裏面を本体側に設けた部材の面で支持した状態で、フレーム２に穿設した孔を利用してボルト等で固定する。
【００３０】
組立て時、フレーム２にヘッドチップ１、マニホールド３、キャップ受け板を仮止めするために、図８に示すような、弾性爪３１ａ〜３１ｅを有したキャップ受け板３０を用いると良い。弾性爪３１ａ〜３１ｅは、キャップ受け板の長手方向に沿った両縁から折り曲げ形成により立設されている。キャップ受け板３０を弾性を有する金属板素材からプレス形成により構成する。
図９、図１０に示すように、弾性爪３１ａ〜３１ｅは、フレーム２とマニホールド３とこの両者間に配置されたヘッドチップ１とをＺ方向に互いに押し付けてこれら３者１，２，３を挟持する。この弾性爪３１ａ〜３１ｅを有したキャップ受け板３０により、フレーム２にヘッドチップ１、マニホールド３及びキャップ受け板３０自身を仮止めした後、上述のようにマニホールド３の周囲に樹脂を付着させて硬化させて本固定する。
【００３１】
以上の構造によれば、ヘッドチップ１に形成されたノズル列の方向は、ヘッドチップ１が板状のフレーム２に面接触で搭載されることにより、フレーム２の裏面に平行な方向に精度良く定まる。フレーム２の板厚精度を高めることによって、ヘッドチップ１のノズル列の方向の精度を上げることができる。
上述のようにチップ搭載面に平行な方向についてのヘッドチップ１（ノズルが含まれる）の位置決めは、マニホールド３を介して行う。したがって、溝２１、凸部２２、側壁２３，２４、突起２５，２６、段差による垂直面２８を含むヘッドチップ１、フレーム２、マニホールド３の形成誤差の影響を受ける。
しかし、チップ搭載面に垂直な方向についてのノズルの位置精度は、フレーム２の板厚精度、ヘッドチップ１の形成精度を高めることによって高めることができ、フレーム２の表面とヘッドチップ１の裏面が面で接触し、マニホールド３などの他部品は介在しないから、組立誤差による影響が極めて少ない。
【００３２】
上記実施形態においては、フレーム２を板状とし、表面全体及び裏面全体をそれぞれ一平面で構成したが、フレーム２のチップ搭載面の周囲に凸部などを設けても良い。フレーム２の裏面もプリンタ本体側に合わさる部分のみをチップ搭載面に平行な平面とし、他の部分に凸部などを設けても良い。フレーム２の表面にチップ搭載面、すなわち、ヘッドチップ１の裏面が接触する面を確保し、これに平行な面がフレーム２の裏面に形成されていれば良い。
上記実施形態のようにフレーム２の裏面全体を一平面で構成した場合には、インクジェットヘッドの据わりがよく、支持面に対する水平度、安定度が向上する。フレーム２を板状とし、表面全体及び裏面全体をそれぞれ一平面で構成した場合には、形成しやすく、板厚精度が出しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明一実施形態のインクジェットヘッドの全体斜視図（表側）である。
【図２】本発明一実施形態のインクジェットヘッドの全体斜視図（裏側）である。
【図３】本発明一実施形態のインクジェットヘッドの分解・部分斜視図である。
【図４】本発明一実施形態のインクジェットヘッドの部分斜視図である。
【図５】本発明一実施形態のインクジェットヘッドの切断・部分斜視図である。
【図６】本発明一実施形態のインクジェットヘッドの分解・部分斜視図である。
【図７】本発明一実施形態に係るフレーム下端部における位置関係を示す断面図である。
【図８】本発明一実施形態に係る弾性爪を有したキャップ受け板の斜視図である。
【図９】弾性爪を有したキャップ受け板を使用した場合のインクジェットヘッドの全体斜視図（表側）である。
【図１０】弾性爪を有したキャップ受け板を使用した場合のインクジェットヘッドの全体斜視図（裏側）である。
【符号の説明】
【００３４】
１     ヘッドチップ
２     フレーム
３     マニホールド
４     キャップ受け板
５     回路基板
６     コネクタ
７     フレキシブル配線基板
８，９ 流路接続部品
１３   インク供給口
１４   フィルター
３１ａ-３１ｅ 弾性爪
【図１】
2006159507.tif 000003
【図２】
2006159507.tif 000004
【図３】
2006159507.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006159507.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006159507.tif 000011
【図１０】
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