(57)【要約】【課題】流路からの液体の漏れに伴うヘッド本体の電気的不具合を防止した液体噴射ヘッドユニットを提供する。【解決手段】接合部材２００には、ヘッド本体１００を接合部材２００に接合する際にヘッド本体１００の接合部材２００側の面に当接される押圧部材２５０が挿入される挿入孔２０２が設けられていると共に、シール部材３５０には、挿入孔２０２の開口周縁に当接する当接部３５４を有し挿入孔２０２を密封する突起部３５３が各挿入孔２０２に対応して設けられているようにする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力発生室内の液体に圧力発生手段によって圧力を付与してノズルから液滴を噴射する複数のヘッド本体と、前記圧力発生室と液体が貯留されている貯留手段とを繋ぐ液体流路の一部を構成する連通路を有すると共にこれら複数のヘッド本体が接合される接合部材と、該接合部材に固定され前記連通路と共に前記液体流路を構成する供給路を有する流路部材と、前記接合部材と前記流路部材との間に介装され前記連通路と前記供給路との接続部分を密封するシール部材とを具備し、
前記接合部材には、前記ヘッド本体を当該接合部材に接合する際に前記ヘッド本体の前記接合部材側の面に当接される押圧部材が挿入される挿入孔が設けられていると共に、前記シール部材には、前記挿入孔の開口周縁に当接する当接部を有し当該挿入孔を密封する突起部が各挿入孔に対応して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニット。
【請求項２】
前記突起部の先端部が、前記挿入孔の内径よりも直径の大きい球面で構成されて前記当接部となっていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドユニット。
【請求項３】
前記挿入孔の前記流路部材側の開口部には、当該挿入孔の本体部よりも内径の大きい大径部を有すると共に前記本体部の開口周縁に前記突起部の当接部が当接し、且つ前記突起部が前記大径部に係合する係合部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッドユニット。
【請求項４】
前記突起部は、前記当接部よりも先端側が前記挿入孔内に挿入される挿入部となっており、この挿入部の少なくとも一部が当該挿入孔の内径と略同一の直径で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッドユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液滴を噴射する複数のヘッド本体を具備する液体噴射ヘッドユニットに関し、特に、液体としてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射ヘッドユニットとしては、例えば、液滴としてインク滴を噴射する複数のインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、単にヘッドユニットという）が挙げられる。このヘッドユニットとしては、例えば、インクが充填されたインクカートリッジ等が保持されるカートリッジケース本体に、複数の記録ヘッド本体が接合されたものがある。このようなヘッドユニットにおいては、ノズルが開口する面が同一平面となるように揃えた状態で、各ヘッド本体を接合部材に接合する必要がある。このため、カートリッジケース本体に各記録ヘッド本体を接合する際に、例えば、各記録ヘッドヘッド本体のノズルが開口する面（インク吐出面）とは反対側の面を押圧部材によって押圧することで、各記録ヘッド本体のインク吐出面を揃えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１８６５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、複数の記録ヘッド本体（ヘッド本体）とインクカートリッジ（貯留手段）とを繋ぐ流路は、複数のヘッド本体が接合されるカートリッジケース本体（接合部材）を含む複数の部材に形成されていることがある。このような構成では、これら複数の部材間に弾性材料等からなるシール部材が介装されており、各部材間における流路の接続部分からのインクの漏れがこのシール部材によって防止されている。
【０００５】
しかしながら、このようにシール部材が介装されていても、各流路の接続部分からのインクの漏れを完全に防止することは難しい。そして、漏れ出したインクが、接合部材に設けられる上述した押圧部材が挿入される挿入孔からヘッド本体にまで達してしまう虞がある。ヘッド本体には、インク滴を吐出するための圧力を圧力発生室内のインクに付与する圧力発生手段が設けられているため、漏れ出したインクがヘッド本体に達してしまうと、インクが圧力発生手段に繋がる配線等に付着して電気的不具合を引き起こす虞がある。
【０００６】
なお、このような問題は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッドユニットだけではなく、勿論、インク以外の液滴を噴射する他の液体噴射ヘッドユニットにおいても、同様に存在する。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、流路からの液体の漏れに伴うヘッド本体の電気的不具合を防止した液体噴射ヘッドユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明は、圧力発生室内の液体に圧力発生手段によって圧力を付与してノズルから液滴を噴射する複数のヘッド本体と、前記圧力発生室と液体が貯留されている貯留手段とを繋ぐ液体流路の一部を構成する連通路を有すると共にこれら複数のヘッド本体が接合される接合部材と、該接合部材に固定され前記連通路と共に前記液体流路を構成する供給路を有する流路部材と、前記接合部材と前記流路部材との間に介装され前記連通路と前記供給路との接続部分を密封するシール部材とを具備し、前記接合部材には、前記ヘッド本体を当該接合部材に接合する際に前記ヘッド本体の前記接合部材側の面に当接される押圧部材が挿入される挿入孔が設けられていると共に、前記シール部材には、前記挿入孔の開口周縁に当接する当接部を有し当該挿入孔を密封する突起部が各挿入孔に対応して設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドユニットにある。
かかる本発明では、シール部材の突起部によって挿入孔を確実且つ容易に密封することができる。したがって、挿入孔内に液体が侵入して電気的不良が発生するのを確実に防止することができる。
【０００９】
ここで、前記突起部の先端部が、前記挿入孔の内径よりも直径の大きい球面で構成されて前記当接部となっていることが好ましい。これにより、挿入孔の開口周縁に突起部の当接部がより確実に当接し、挿入孔がさらに良好に密封される。
【００１０】
また、前記挿入孔の前記流路部材側の開口部には、当該挿入孔の本体部よりも内径の大きい大径部を有する場合、前記本体部の開口周縁に前記突起部の当接部が当接し且つ前記突起部が前記大径部に係合する係合部を有するようにしてもよい。突起部をこのような形状としても、挿入孔をより確実に密封することができる。
【００１１】
また、前記突起部は、前記当接部よりも先端側が前記挿入孔内に挿入される挿入部となっており、この挿入部の少なくとも一部が当該挿入孔の内径と略同一の直径で形成されているようにしてもよい。突起部をこのような形状としても、挿入孔をより確実に密封することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るヘッドユニットを示す分解斜視図であり、図２は、図１に示すヘッドユニットの断面図である。また、図３は、ヘッド本体の分解斜視図であり、図４は、ヘッド本体の断面図である。
【００１３】
本実施形態に係るヘッドユニット１は、図１及び図２に示すように、複数のヘッド本体１００と、これら複数の記録ヘッド本体１００が接合される接合部材であるホルダ２００と、このホルダ２００のヘッド本体１００とは反対側の面に固定される流路部材であるカートリッジケース３００とを有する。
【００１４】
まずは、記録ヘッド本体１００について詳細に説明する。図３及び図４に示すように、記録ヘッド本体１００を構成する流路形成基板１０１は、例えばシリコン単結晶基板からなり、その一方面には二酸化シリコンからなる弾性膜１０２が形成されている。この流路形成基板１０１には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、複数の圧力発生室１０３が並設されている。例えば、本実施形態では、幅方向に並設された圧力発生室１０３の列が２列、流路形成基板１０１に形成されている。各圧力発生室１０３の列の外側には、後述するリザーバ形成基板に設けられるリザーバ部と連通し、各圧力発生室１０３の共通のインク室となるリザーバを構成する連通部１０４が形成されている。また、連通部１０４は、インク供給路１０５を介して各圧力発生室１０３の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
【００１５】
この流路形成基板１０１の開口面側には、圧力発生室１０３に連通するノズル１０６が穿設されたノズルプレート１０７が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。
【００１６】
一方、流路形成基板１０１の開口面とは反対側の弾性膜１０２上には、例えば、金属からなる下電極膜と、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等からなる圧電体層と、金属からなる上電極膜とを順次積層することで形成された圧電素子１０８が形成されている。このような圧電素子１０８が形成された流路形成基板１０１上には、リザーバ部１０９を有するリザーバ形成基板１１０が接合されている。リザーバ部１０９は、本実施形態では、リザーバ形成基板１１０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１０３の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０１の連通部１０４と連通されて各圧力発生室１０３の共通のインク室となるリザーバ１１１を構成している。
【００１７】
また、リザーバ形成基板１１０の圧電素子１０８に対向する領域には、圧電素子１０８の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部１１２が設けられている。さらに、リザーバ形成基板１１０上には、各圧電素子１０８を駆動するための駆動ＩＣ１１３が設けられている。この駆動ＩＣ１１３の各端子は、図示しないボンディングワイヤ等を介して各圧電素子１０８の個別電極から引き出された引き出し配線１１４と接続されている。そして、駆動ＩＣ１１３の各端子には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等の外部配線１１５が接続され、この外部配線１１５を介して印刷信号等の各種信号が駆動ＩＣ１１３に送られるようになっている。
【００１８】
このようなリザーバ形成基板１１０上には、コンプライアンス基板１１６が接合されている。コンプライアンス基板１１６のリザーバ１１１に対向する領域には、リザーバ１１１にインクを供給するためのインク導入口１１７が形成されている。また、コンプライアンス基板１１６のリザーバ１１１に対向する領域のインク導入口１１７以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部１１８となっており、リザーバ１１１は、この可撓部１１８によって封止されている。
【００１９】
さらに、コンプライアンス基板１１６上にはヘッドケース１１９が接合されている。ヘッドケース１１９は、インク導入口１１７に連通すると共にホルダ２００の後述するインク連通路に連通するインク供給連通路１２０が設けられている。インク導入口１１７は、各リザーバ１１１に対応して設けられているため、インク供給連通路１２０も、各ヘッドケース１１９にそれぞれ二つ形成されている。またヘッドケース１１９には、コンプライアンス基板１１６の可撓部１１８に対向する領域に凹部１２１が形成されている。さらにヘッドケース１１９には、リザーバ形成基板１１０上に設けられた駆動ＩＣ１１３に対向する領域に厚さ方向に貫通した駆動ＩＣ保持部１２２が設けられており、外部配線１１５は、駆動ＩＣ保持部１２２を挿通して駆動ＩＣ１１３と接続されている。
【００２０】
またヘッドケース１１９には、このようなＩＣ保持部１２２の中央部を跨いで梁部１２３が設けられている。詳しくは後述するが、この梁部１２３に押圧部材を当接させて記録ヘッド本体１００を押圧することで、各記録ヘッド本体１００をホルダ２００に良好に接合されている。
【００２１】
本実施形態では、４つの記録ヘッド本体１００が、ヘッドケース１１９側でホルダ２００にそれぞれ接合されている。これら４つの各記録ヘッド本体１００は、ノズル１０６が開口する側の面が一枚の固定板１３０に高精度に位置決めされた状態で接合され、固定板１３０によって一体化された複数の記録ヘッド本体１００のヘッドケース１１９側がホルダ２００に接合されている。固定板１３０には各記録ヘッド本体１００に対応して開口部１３１がそれぞれ形成されており、各記録ヘッド本体１００はこの開口部１３１の周縁部に接着剤等によって接合されている。
【００２２】
このように複数の記録ヘッド本体１００が接合されるホルダ２００には、図２に示すように、ヘッドケース１１９に形成されているインク供給連通路１２０に連通するインク連通路２０１が設けられている。またホルダ２００には、各記録ヘッド本体１００の中央部に対応する部分に挿入孔２０２が設けられている。この挿入孔２０２は、製造過程において各記録ヘッド本体１００を押圧する押圧部材を挿入するために設けられている。
【００２３】
ここで、ホルダ２００に記録ヘッド本体１００を接合する際には、例えば、図５（ａ）に示すように、複数の記録ヘッド本体１００を固定板１３０に接合された状態で、所定の治具上に配置し、これら記録ヘッド本体１００に対向して配されるホルダ２００の各挿入孔２０２に針状の押圧部材２５０を挿入して、この押圧部材２５０の先端部を各記録ヘッド本体１００に当接させて押圧する。すなわち、押圧部材２５０の先端部を各ヘッドケース１１９の梁部１２３上に接触させて各記録ヘッド本体１００を固定板１３０側に向かって押圧する。
【００２４】
そして、図５（ｂ）に示すように、押圧部材２５０で各記録ヘッド本体１００を所定の力で押圧した状態で、ホルダ２００を記録ヘッド本体１００側に向かって押圧する。つまり、各押圧部材２５０の先端部で各記録ヘッド本体１００の梁部１２３を個別に押圧した状態で、ホルダ２００を記録ヘッド本体１００側に押圧して両者を接合する。
【００２５】
これにより、各記録ヘッド本体１００のヘッドケース１１９とホルダ２００とを良好に接合することができる。すなわち、各記録ヘッド本体１００が押圧部材２５０によって固定された状態でホルダ２００が接合されるため、各記録ヘッド本体１００が傾いてしまうのを防止することができる。なお、この押圧部材２５０は、各記録ヘッド本体１００とホルダ２００とを接合後に取り除かれる。
【００２６】
カートリッジケース３００は、図１及び図２に示すように、ホルダ２００の記録ヘッド本体１００とは反対側の面に固定され、インクが貯留されているインク貯留手段であるインクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着される装着部３０１を有する。勿論、装着部３０１に直接インクカートリッジが装着されるのではなく、プリンタ内の別の領域にインクカートリッジを戴置し、そのインクカートリッジから可撓性を有する図示しないチューブでインクを引き回し、装着部３０１にチューブを接続していも良い。例えば、本実施形態では、インクカートリッジは、ブラック及び複数色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジケース３００には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着されるようになっている。カートリッジケース３００には、一端が各装着部３０１に開口し、他端がホルダ２００側に開口する複数のインク供給路３０２が設けられている。さらに、装着部３０１のインク供給路３０２の開口部分には、インクカートリッジに挿入されるインク供給針３１０が、インク内の気泡や異物を除去するためのフィルタ（図示なし）を介して固定されている。上記チューブでインクを引き回す場合は、装着部３０１にインク供給針３１０を設ける必要はない。ここでは、上記形態のいずれにあってもインク貯留手段から記録ヘッド本体１００にインクを供給する部材として「カートリッジケース」と称することにする。
【００２７】
このようなカートリッジケース３００と、記録ヘッド本体１００及びホルダ２００とは、カバーヘッドによって一体化されている。カートリッジケース３００の下面側に、記録ヘッド本体１００が接合されたホルダ２００を配し、これら各部材の外側に記録ヘッド本体１００のノズル１０６を露出する窓部４０１を有するカバーヘッド４００をはめ込み、例えば、ネジ４０２等によってカートリッジケース３００に固定することによって、各部材が一体化されている。
【００２８】
このようなカートリッジケース３００とホルダ２００との間には、図６に示すように、例えば、ゴム材料等の弾性材料からなるシール部材３５０が介装されている。各インク供給路３０２とインク連通路２０１とは、シール部材３５０に形成された貫通孔３５１を介して接続されている。このようにシール部材３５０を介装することで、カートリッジケース３００の各インク供給路３０２とホルダ２００の各インク連通路２０１との接続部分を、シール部材３５０によって密封して、この接続部分からのインクの漏れを防止している。例えば、本実施形態では、ホルダ２００のインク連通路２０１の開口部に突出部２０５を形成している。またシール部材３５０のカートリッジケース３００側の面には、インク供給路３０２に対応して凸部３５２を設け、この凸部３５２に貫通孔３５１を形成している。
【００２９】
ここで、このようにカートリッジケース３００とホルダ２００との間、シール部材３５０を介装することで、各インク供給路３０２とインク連通路２０１との接続部分を密封してインクの漏れをある程度は防止することができる。しかしながら、長時間の使用によりこの接続部分からのインクの漏れをシール部材３５０によって完全に防止し続けることは難しい。そして、接続部分から漏れたインクがホルダ２００に設けられている挿入孔２０２に入り込んで記録ヘッド本体１００に付着して電気的不良が発生する虞がある。
【００３０】
このため、本発明では、シール部材３５０の各挿入孔２０２に対応する部分に、例えば、図７に示すように、挿入孔２０２側に突出する突起部３５３を設け、この突起部３５３によって各挿入孔２０２を密封するようにした。すなわち、シール部材３５０に、挿入孔２０２の開口周縁に当接する当接部３５４を有する突起部３５３を設け、この突起部３５３によって各挿入孔２０２を密封するようにした。本実施形態に係る突起部３５３は、シール部材３５０の表面から先端側に向かって径が漸小する円錐形状を有する基台部３５５と、その先端部に設けられる略球形の球形部３５６とで構成されている。球形部３５６は、挿入孔２０２の内径よりも大きい直径で形成されており、この球形部３５６が挿入孔２０２の周縁部に当接する当接部３５４となっているのでこの当接部３５４は、挿入孔２０２の内部まで及んでシールすることができる。
【００３１】
このように突起部３５３によって各挿入孔２０２を密封することにより、仮にインク供給路３０２とインク連通路２０１との接続部分からインクの漏れが生じたとしても、挿入孔２０２内にインクが入り込むことがなく、電気的不良の発生を確実に防止することができる。
【００３２】
なお、突起部３５３の形状は、挿入孔２０２の開口周縁に当接する当接部３５４を有する形状であれば、特に限定されるものではない。
【００３３】
例えば、図８（ａ）に示すように、挿入孔２０２のカートリッジケース３００側の開口部に、挿入孔２０２の本体部２０３よりも内径の大きい大径部２０４を有する場合には、突起部３５３は、本体部２０３の開口周縁に当接する当接部３５４を有すると共に、大径部２０４に係合する係合部３５７を有することが好ましい。これにより、挿入孔２０２をより確実に密封することができる。なお、このような係合部３５７を設けるようにする場合、図８（ｂ）に示すように、係合部３５７の角部３５７ａをＲ形状とするようにしてもよい。これにより、係合部３５７が挿入孔２０２の大径部２０４に係合され易くなり、挿入孔２０２をさらに確実に密封することができるようになる。
【００３４】
また、例えば、図９に示すように、突起部３５３に、大径部２０４に係合する係合部３５７を設けると共に、係合部３５７よりも先端側に挿入孔２０２の本体部２０３と略同一径の球体部３５８を設け、この球体部３５８が挿入孔２０２の本体部２０３に挿入されるようにしてもよい。つまり、突起部３５３の先端部に挿入孔２０２の本体部２０３に挿入される挿入部を設けるようにしてもよい。このような突起部３５３としても、勿論、挿入孔２０２を確実に密封することができる。
【００３５】
（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１では、撓み振動型の圧電素子を有するヘッドユニットを例示したが、これに限定されず、本発明は、例えば、圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型の圧電素子を有するヘッドユニットや、発熱素子を具備し、この発熱素子の発熱で発生するバブルによってインク滴を吐出させるヘッドユニット等、種々の構造のヘッドユニットに応用することができることは言うまでもない。
【００３６】
また、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッド（記録ヘッド本体）を有するヘッドユニットを一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッドを有する液体噴射ヘッドユニットを対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（電界放出ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態１に係るヘッドユニットの分解斜視図である。
【図２】実施形態１に係るヘッドユニットの断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッド本体の分解斜視図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッド本体の断面図である。
【図５】実施形態１に係るヘッドユニットの製造方法の一例を示す断面図である
【図６】実施形態１に係るヘッドユニットの要部を示す拡大断面図である。
【図７】実施形態１に係るヘッドユニットの要部を示す拡大断面図である。
【図８】実施形態１に係るヘッドユニットの変形例を示す拡大断面図である。
【図９】実施形態１に係るヘッドユニットの変形例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ヘッドユニット、  １００  記録ヘッド本体、  １０１  流路形成基板、  １０２  弾性膜、  １０３  圧力発生室、  １０４  連通部、  １０５  インク供給路、  １０６  ノズル、  １０７  ノズルプレート、  １０８  圧電素子、  １０９  リザーバ部、  １１０  リザーバ形成基板、  １１１  リザーバ、  １１２  圧電素子保持部、  １１３  駆動ＩＣ、  １１４  引き出し配線、  １１５  外部配線、  １１６  コンプライアンス基板、  １１７  インク導入口、  １１８  可撓部、  １１９  ヘッドケース、  １２０  インク供給連通路、  １２１  凹部、  １２２  ＩＣ保持部、  １２３  梁部、  １３０  固定板、  １３１  開口部、  ２００  ホルダ、  ２０１  インク連通路、  ２０２  挿入孔、  ２０３  本体部、  ２０４  大径部、  ２０５  突出部、  ２５０  押圧部材、  ３００  カートリッジケース、  ３０１  カートリッジ装着部、  ３０２  インク供給路、  ３１０  インク供給針、  ３５０  シール部材、  ３５１  貫通孔、  ３５２  凸部、  ３５３  突起部、  ３５４  当接部、  ３５５  基台部、  ３５６  球形部、  ３５７  係合部、  ３５８  球体部、  ４００  カバーヘッド、  ４０１  窓部、  ４０２  ネジ
【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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【図８】
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【図９】
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