(57)【要約】【課題】液体供給針の強度を向上させ、肉厚を可及的に薄くできる液体供給針を有する液体噴射ヘッドを提供する。【解決手段】液体噴射部２５が取付けられた流路形成部材３２と、そこに取付けられ中空状の液体供給針２７とを備え、液体供給針２７は、直管部８１とその先端に設けた尖部８２と直管部８１の内径が徐々に大きくなっている拡径部８３を有し、直管部８１の内面から直管部８１の軸心方向に沿った補強板４９が直管部８１の内方に向けて複数形成され、複数の補強板４９は直管部８１内を複数の液体流路５１Ａ等に仕切るように直管部８１内で結合され、直管部８１の軸心方向で見た補強板４９の先端側端部５０は尖部８２に形成された液体通孔８４が開口する直管部８１の内端面８５Ａ，８５Ｂに一体化されている。したがって、補強板４９により、直管部８１や尖部８２の強度を向上することができる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受ける中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドであって、上記液体供給針は、直管部とその先端に設けられた尖部と上記直管部の内径が徐々に大きくなっている根元側の拡径部とを有し、上記直管部の内面から直管部と一体の状態で直管部の軸心方向に沿った補強板が直管部の内方に向けて複数形成され、上記複数の補強板は直管部内を仕切るように直管部内で連続され、上記補強板の先端側端部は上記尖部に形成された液体通孔が開口する直管部の内端面に一体化されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
上記内端面が略同心状の多段構造であり、各段と補強板の先端側端部が一体化されている請求項１記載の液体噴射ヘッド。
【請求項３】
上記各段に液体通孔が形成されている請求項２記載の液体噴射ヘッド。
【請求項４】
上記複数の補強板は、直管部の略軸心の部分で連続している請求項１〜３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項５】
上記補強板の根元側端部は、直管部と上記拡径部との境界部を拡径部側に越えない箇所に配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項６】
上記補強板の根元側端部は、その中央部が徐々に上記尖部側に変位した形状である請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項７】
上記補強板は、円周方向において略等間隔に配置されている請求項４〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項８】
上記直管部は、可及的に薄肉の構造である請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
【請求項９】
上記薄肉の構造は、直管部の内径を拡大したものである請求項８記載の液体噴射ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体容器等の液体貯留手段から液体供給針をへて液体噴射部に液体を供給して、液体を噴射する液体噴射ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体をノズル開口から噴射させる液体噴射ヘッドは、種々な液体を対象にしたものが知られているが、そのなかでも代表的なものとして、インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射部をあげることができる。そこで、従来の技術を上記インクジェット式記録装置を例にとって説明する。
【０００３】
従来の記録装置では、インクカートリッジのインクが、流路形成部材に取付けられた中空のインク供給針をへてインク噴射部へ供給されるようになっている。図９は、従来のインク噴射ヘッドに採用されているインク供給針の平面図と断面図である。中空状のインク供給針８０は、直管部８１とその先端に設けた円錐形の尖部８２と上記直管部８１の内径が徐々に大きくなっている拡径部８３から構成され、尖部８２にあけた複数のインク通孔８４が直管部８１の多段型とされた内端面８５Ａ，８５Ｂに開口している。
【０００４】
上記内端面８５Ａは、凹部の天井面のような面であり、直管部８１と同心とされた平坦な円形の面である。また、内端面８５Ｂは内端面８５Ａの外側で同面８５Ａと同心状とされた環状の平面であり、内端面８５Ａとは段差がつけられている。このように多段構造にするのは、直管部８１の軸心に近い部分においてはインク通孔８４が長くなり流路抵抗が高くなるので、上記のように内端面８５Ａを形成して軸心側のインク通孔８４の長さをできるだけ短くしているのである。また、上記拡径部８３の開口端にフィルタ８６が配置されている。
【０００５】
なお、直管部８１の真直ぐな円筒内面と、拡径部８３の徐々に拡径して行く略テーパ状の内面との境界部は、符号８７で示されている。また、インク供給針８０は、ポリプロピレンやポリエチレン等の合成樹脂によりインジェクション成型で製作されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−５３１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、昨今のインクジェット式記録装置は、印字時やクリーニング時のインク流量が増大している関係で、フィルタの面積も大きくなる傾向がある。このような事情から、フィルタの直径に合わせて拡径部８３の開口端の内径を大きくするとともに、直管部８１の内径も大きくする必要が生じてくるのであるが、直管部８１の外形を大きくすると、既存のインクカートリッジ等がインク供給針８０に合致しないこととなる。そこで、インクカートリッジの互換性を維持するために、直管部８１の外形は不変のまま内径を拡大している。
【０００８】
このような内径拡大により、直管部８１の部分の肉厚が薄くなるので、この薄さが限界を超えると、インジェクション成型時における溶融樹脂の流動性が低下し、成型型の隅々まで溶融樹脂が流動しない、いわゆるショート箇所が発生したり、２方向から流動してきた溶融樹脂によって形成される融着不十分なウエルドラインが数多くの箇所に発生したりして、インク供給針８０の強度剛性が低下するおそれがある。とくに、段形状の内端面８５Ａ，８５Ｂやそこに開口しているインク通孔８４等の箇所は微細な構造部分なので、上記のショート箇所やウエルドライン等の面で細心の注意を払う必要がある。
【０００９】
一般に、インク供給針８０のような部品は、超音波接合によって、相手方部材である流路形成部材に対して結合している。そのために下端面８８に環状の突条部８９を形成し、この部分が超音波振動の摩擦熱で溶融され流路形成部材に対して熱融着が図られる。
【００１０】
このような超音波振動が、インク供給針８０の基部である下端面８８の部位に投入されると、薄肉とされた直管部８１に大きな応力が作用し、それに伴って段形状の内端面８５Ａ，８５Ｂやそこに開口しているインク通孔８４等の箇所すなわち尖部８２の部分にも応力が作用する。これにより、ウエルドラインの部分で合致している合成樹脂が「ずれ運動」を繰り返し、そのときに発生する熱で合成樹脂に溶融現象が発生し、この溶融した樹脂がインク通孔８４に流入したりして、異常な流路形状のインク通孔８４となってしまうことがある。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体供給針の強度を向上させ、肉厚を可及的に薄くできる液体供給針を有する液体噴射ヘッドを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、液体貯留手段から供給された液体を噴射する液体噴射部が取付けられた流路形成部材と、上記流路形成部材に取付けられ上記液体貯留手段から液体の供給を受ける中空状の液体供給針とを含んで構成された液体噴射ヘッドであって、上記液体供給針は、直管部とその先端に設けられた尖部と上記直管部の内径が徐々に大きくなっている根元側の拡径部とを有し、上記直管部の内面から直管部と一体の状態で直管部の軸心方向に沿った補強板が直管部の内方に向けて複数形成され、上記複数の補強板は直管部内を仕切るように直管部内で連続され、上記補強板の先端側端部は上記尖部に形成された液体通孔が開口する直管部の内端面に一体化されていることを要旨とする。
【００１３】
すなわち、上記液体供給針は、直管部とその先端に設けられた尖部と上記直管部の内径が徐々に大きくなっている根元側の拡径部とを有し、上記直管部の内面から直管部と一体の状態で直管部の軸心方向に沿った補強板が直管部の内方に向けて複数形成され、上記複数の補強板は直管部内を仕切るように直管部内で連続され、上記補強板の先端側端部は上記尖部に形成された液体通孔が開口する直管部の内端面に一体化されている。
【００１４】
このため、補強板は、直管部の内部で連続状態となって単一化され、そのような補強板が直管部内を横断したような状態になる。同時にこのような単一化された補強板が直管部の内端面に一体化されているので、直管部の断面形状を歪ませるような外力や直管部を曲げようとする外力に対して、直管部全体の強度剛性を高めることが可能となり、同時に尖部に対する応力の伝達が実質的に問題にならないレベルに軽減されて、尖部の微細構造部に作用する応力によって、上記のようにウエルドラインの溶融現象が発生することがない。
【００１５】
そして、液体供給針を型成型で合成樹脂材料製とすることにより、補強板を成型する型空間部と直管部を成型する型空間部の両方から、上記尖部を成型する型空間部に溶融樹脂が流入するので、液体通孔等が形成される微細な構造部分に十分な量の溶融樹脂が流入する。また、尖部にいたる溶融樹脂の流通路が、補強板の型空間部によって増加されたことになるので、溶融樹脂は短時間で温度低下の少ない状態で尖部の隅々まで流入する。したがって、上記のようなショート箇所の発生が防止でき、また、ウエルドラインの発生箇所を減少させることができ、ウエルドライン自体も融着性の良好なものとなる。
【００１６】
また、上記液体供給針を超音波接合によって、流路形成部材に接合する場合であっても、直管部および直管部と尖部との結合箇所の強度向上により、尖部の各部に作用する応力を最小化でき、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における溶融現象が回避できる。上記のようにして、補強板自体の構造的な剛性向上機能と、合成樹脂の流動性改善により、強度剛性面で信頼性の高い安定した品質の液体供給針がえられる。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記内端面が略同心状の多段構造であり、各段と補強板の先端側端部が一体化されている場合には、多段形状に伴う構造の複雑化によって段構造部や隅角部等に応力が集中するのであるが、補強板が多段構造部全域に一体化されているので、上記の応力集中の問題を回避することができる。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記各段に液体通孔が形成されている場合には、多段構造とされた複雑な構造部の液体通孔であっても、多段構造部が補強板で補強されているので、正常な形態の液体通孔が形成できる。
【００１９】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記複数の補強板が、直管部の略軸心の部分で連続している場合には、上記略軸心の部分が、直管部の断面形状を歪ませたり直管部を曲げたりする外力の中立箇所になっているので、上記連続箇所における外力が極力少なくなり、補強板の強度を維持するのに良好である。さらに、補強板の配置により直管部の液体流路が複数化され、複数流路からの液体が拡径部に流入するので、液体の拡散性が良好となり、拡径部全域にわたって液体流が分布することになる。したがって、液体供給針の開口部にフィルタが配置されているような場合には、何等かの原因で液体中に混入した気泡を、いち早くフィルタ後流側に排出することができて、液体噴射ヘッドとしての機能を健全に果たすことができる。
【００２０】
また、多段構造の各段に液体通孔を形成することにより、液体通孔の軸方向の長さが短くなって流路抵抗が低く抑えられるため、液体供給針の特性として好ましい。しかしながら、このような構造では、尖部の軸心方向の肉厚が薄くなってウエルドラインが生じやすく、この部分の溶融等の問題が生じやすくなる。そこで、上記のように多段部分に補強板を連続させることにより、湯流れを改善してウエルドラインの発生を防止するとともに、補強板による多段部分の補強効果で摩擦による溶融を防止できるようになるのである。
【００２１】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記補強板の根元側端部が、直管部と上記拡径部との境界部を拡径部側に越えない箇所に配置されている場合には、補強板が直管部の範囲内を補強することになり、薄肉化による直管部の補強を的確に果たすことができる。
【００２２】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記補強板の根元側端部が、その中央部が徐々に上記尖部側に変位した形状である場合には、補強板の根元側端部が直管部の内面に接合されている箇所から補強板の幅方向に向けての素材量が減少した形状となるので、液体供給針を合成樹脂材料で型成型した際の直管部の外面部にあらわれる「ひけ」がごくわずかなものとなり、液体供給針の外観品質向上において好適である。
【００２３】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記補強板が、円周方向において略等間隔に配置されている場合には、上記補強板と直管部内面との連続箇所が等間隔であることにより、直管部や尖部に対する補強機能が直管部の円周方向で見て均一に果たされ、良好な補強がなされる。
【００２４】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記直管部が、可及的に薄肉の構造である場合には、薄肉であっても補強板によって的確に補強された液体供給針がえられる。
【００２５】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記薄肉の構造が、直管部の内径を拡大したものである場合には、直管部の外形を変更することなく、既存の液体貯留手段との互換性を維持し、しかも、内径拡大による流路面積の増大を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
【００２７】
本発明の液体噴射ヘッドは、上述のように種々な液体を対象にして機能させることができ、図示の実施の形態においてはその代表的な事例として、インクジェット式記録装置に採用される記録ヘッドを実施の形態の対象にしている。
【００２８】
図１から図４は、本発明が適用されるインクジェット式記録装置の周辺構造の一例を示す図である。この装置は、インクカートリッジ２が搭載されるとともにインク噴射部１が取り付けられたキャリッジ３を備えている。
【００２９】
上記キャリッジ３は、タイミングベルト４を介してステッピングモータ５に接続され、ガイドバー６に案内されて記録紙７の紙幅方向（主走査方向）に往復移動するようになっている。上記キャリッジ３は、上部に開放する箱型を呈し、記録紙７と対向する面（この例では下面）に、インク噴射部１のノズル面が露呈するよう取り付けられるとともに、インクカートリッジ２が収容されるようになっている。
【００３０】
そして、上記インク噴射部１にインクカートリッジ２からインクが供給され、キャリッジ３を移動させながら記録紙７上面にインク滴を吐出させて記録紙７に画像や文字をドットマトリックスにより印刷するようになっている。図１において、８は印刷休止中にインク噴射部１のノズル開口を封止することによりノズルの乾燥をできるだけ防ぐキャップ、９はインク噴射部１のノズル面をワイピングするワイパー部材である。また、キャリッジ３には、図１に示すように、ガイドバー６が挿通されている。
【００３１】
図２は、上記インク噴射部１に用いるヘッド本体１０の基本構造の一例を示す。このヘッド本体１０は、ノズル開口１１と圧力発生室１２が形成された流路ユニット１３と、圧電振動子１４が収容されたヘッドケース１５とが接合されて構成されている。
【００３２】
上記流路ユニット１３は、ノズル開口１１が穿設されたノズル形成面を有するノズルプレート１６と、圧力発生室１２と共通のインク室１７ならびにこれらを連通させるインク供給路１８とに対応する空間が形成された流路形成板１９と、上記圧力発生室１２の開口を塞ぐ振動板２０とが積層されて形成されている。
【００３３】
上記圧電振動子１４は、駆動信号の入力により、充電状態で長手方向に収縮し、充電状態から放電する過程で長手方向に伸長する、いわゆる縦振動モードの振動子である。上記圧電振動子１４は、その先端が圧力発生室１２の一部を形成する振動板２０の島部２０Ａに固着された状態で他端が基台２１に固定されている。
【００３４】
また、上記ヘッドケース１５には、そのインク室１７に対応する部分に、インク室１７にインクカートリッジ２のインクを導入するヘッド流路２４が形成されている。上記ヘッド流路２４の開口縁には、環状突起２３が形成されている。
【００３５】
上記ヘッド本体１０では、上記圧電振動子１４の収縮・伸長を受けて圧力発生室１２が膨張・収縮し、圧力発生室１２の圧力変動によりインクの吸引とインク滴の吐出とが行なわれるようになっている。図２において、２２は圧電振動子１４に駆動信号を入力するフレキシブル回路板である。
【００３６】
上記ヘッド本体１０では、図２において紙面に垂直な方向に圧電振動子１４，圧力発生室１２，ノズル開口１１が列設されており、ノズルプレート１６には、２列のノズル列が形成されている。
【００３７】
図３および図４は、上記ヘッド本体１０が用いられたインク噴射ヘッドＨを示す図である。上記インク噴射部１は、ヘッド本体１０と、上記ヘッド本体１０が取付けられるヘッドホルダ３２とを備えている。本発明においては、このヘッドホルダ３２が「流路形成部材」に相当している部材であり、図１に示したキャリッジ３に別部品として組み付けられたり、あるいはキャリッジ３の一部に形成されたりしている。本発明においては、この「流路形成部材」は上記の前者・後者双方に該当している。以下、この「流路形成部材」をヘッドホルダと呼称し、各実施の形態は別部品として組み付けられている場合である。
【００３８】
図において、２８はヘッド本体１０を覆うカバー部材、４０はヘッド本体１０をヘッドホルダ３２に取付けるねじ、４１はカバー部材２８に形成されたねじ挿通穴である。また、３８はヘッドケース１５のヘッドホルダ３２と対面する面に突設された２つの挿通管であり、上記挿通管３８にねじ４０が挿通されるようになっている。
【００３９】
上記ヘッドホルダ３２は、インクカートリッジ２に差し込まれてインクの供給を受ける複数（この例では４つ）のインク供給針２７が立設されている。上記各インク供給針２７は、中空状で先端部にインク孔３４が穿設されている。上記各インク供給針２７の根元部には、インクカートリッジ２から供給されたインクをろ過するフィルタ３１が設けられてる。
【００４０】
そして、上記ヘッドホルダ３２には、各インク供給針２７にそれぞれ連通するとともに、ヘッド本体１０のヘッド流路２４にそれぞれ連通してインクカートリッジ２のインクをヘッド本体１０に導入するホルダ流路３０が形成されている。
【００４１】
上記ヘッドホルダ３２とヘッド本体１０との間には、フレキシブル回路板２２を介してヘッド本体１０の圧電振動子１４に駆動信号を送るヘッド基板３６が挟まれるよう設けられている。上記ヘッド基板３６には、フレキシブル回路板２２を挿通させる回路板挿通穴３５が形成されている。
【００４２】
また、上記ヘッド基板３６には、ホルダ流路３０の下部開口およびヘッド流路２４の上部開口に対応する部分に、上下に貫通する貫通穴３７が穿設され、上記貫通穴３７にヘッドケース１５の環状突起２３が挿通されてヘッド基板３６の上面に環状突起２３の開口が露呈するようになっている。
【００４３】
さらに、上記ヘッド基板３６には、ヘッド本体１０の一方の挿通管３８を挿通させる挿通穴４７と、他方の挿通管３８との干渉を防止する矩形の切欠部４３が形成されている。このように、上記切欠部４３により一方の挿通管３８との干渉を防止するようにしたことにより、この部分のヘッド基板３６の加工が容易になり、加工コストを節減することができる。
【００４４】
そして、上記ヘッド基板３６とヘッドホルダ３２との間には、ホルダ流路３０とヘッド流路２４を連通させる連通口３３が形成されたシール部材２９が挟持されている。上記シール部材２９は、ゴム，軟質樹脂，エラストマー等の弾性材料から形成されている。そして、上記シール部材２９は、ヘッドホルダ３２，ヘッド基板３６およびヘッド本体１０を組み付けた状態で、ホルダ流路３０の下部開口およびヘッド流路２４の上部開口に当接し、連通口３３によりホルダ流路３０とヘッド流路２４を連通させるとともにその接続部をシールするようになっている。
【００４５】
上記シール部材２９を弾性材から形成したことにより、環状突起２３の開口とホルダ流路３０の開口との間でシール部材２９が押し潰されて密着し、ホルダ流路３０とヘッド流路２４の接続部が確実にシールされる。また、ヘッド流路２４の開口とホルダ流路３０の開口に弾性材からなるシール部材２９を当接させるだけで流路の接続部を確実にシールでき、組み立て性を損なわない。
【００４６】
また、上記ヘッド本体１０のヘッドケース１５には、シール部材２９に穿設された圧入穴４６に圧入されて組み付け時やヘッド本体１０内の洗浄作業の際にシール部材２９の脱落を防止する圧入部材４４が突設されている。さらに、上記シール部材２９には、ヘッド本体１０の挿通管３８を挿通させる２つの挿通穴４７が形成されている。
【００４７】
そして、上記ヘッド本体１０のヘッドケース１５には、ヘッド基板３６の切欠部４３に対応する部分に、シール部材２９と当接してシール部材２９の反りを防止する円柱状の反り防止部材３９が突設されている。上記反り防止部材３９の上面には、シール部材２９に穿設された嵌入穴４５に嵌入してシール部材２９の不要な回転を防止する円柱状の回転防止部材４２が、反り防止部材３９と同軸状に突設されている。
【００４８】
上述のように、インクカートリッジ２からのインクがインク供給針２７に流入し、それからヘッドホルダ３２のホルダ流路３０を通過する。さらに、インクはシール部材２９の連通口３３からヘッド流路２４へ流入して、流路ユニット１３へ供給され、ノズル開口１１からインク滴として吐出される。そして、ヘッドケース１５，圧電振動子１４，流路ユニット１３等によりインク噴射部２５が構成されている。また、インク供給針２７の内側中空部分からホルダ流路３０，連通口３３を経てインク噴射部２５にわたって一連のインク流路２６が形成されている。
【００４９】
本発明においては、インク供給針２７からノズル開口１１にいたる構成部材の集合体により、液体噴射ヘッドであるインク噴射ヘッドＨが構成されている。したがって、インク噴射ヘッドＨを構成する主要な部材は、インク供給針２７，ヘッドホルダ３２，シール部材２９，インク噴射部２５等である。
【００５０】
上記インク供給針２７の具体的な構成を実施の形態で説明する。なお、インク供給針全体は符号２７で示し、インク供給針の各部の構造は、図９に記載した符号と同じものを使用している。
【００５１】
すなわち、円形断面とされた中空状のインク供給針２７は、直管部８１とその先端に設けた円錐形の尖部８２と上記直管部８１の内径が徐々に大きくなっている拡径部８３から構成され、尖部８２にあけた複数のインク通孔８４が直管部８１の多段型とされた内端面８５Ａ，８５Ｂに開口している。上記拡径部８３の開口端がインク供給針２７の根元に相当している。
【００５２】
上記内端面８５Ａは、凹部の天井面のような面であり、直管部８１と同心とされた平坦な円形の面である。また、内端面８５Ｂは内端面８５Ａの外側で同面８５Ａと同心状とされた環状の平面であり、内端面８５Ａとは段差がつけられている。このように多段構造にするのは、直管部８１の軸心に近い部分においてはインク通孔８４が長くなり流路抵抗が高くなるので、上記のように内端面８５Ａを形成して軸心側のインク通孔８４の長さをできるだけ短くしているのである。また、上記拡径部８３の開口端にフィルタ８６が配置されている。
【００５３】
なお、直管部８１の真直ぐな円筒内面と、拡径部８３の徐々に拡径して行く略テーパ状の内面との境界部は、符号８７で示されている。また、インク供給針２７は、ポリプロピレンやポリエチレン等の合成樹脂によりインジェクション成型で製作されている。
【００５４】
上記直管部８１の内面から直管部８１と一体の状態で直管部８１の軸心方向に沿った補強板４９が直管部８１の内面から直管部８１の内方に向けて複数形成されている。上記複数の補強板４９は、直管部８１の内部の１箇所である直管部８１の略軸心の部分で連続するように結合されている。図５においては、直管部８１の内面の２箇所から補強板４９が直管部８１の内方に向けて形成されているので、この場合の補強板４９は２つである。
【００５５】
このように２つの補強板４９は、上記のように連続状態になって単一化されているので、直管部８１内を２つのインク流路に仕切った形になっている。そして、直管部８１の軸心方向で見た補強板４９の先端側端部５０は、上記尖部８２に形成されたインク通孔８４が開口する直管部８１の内端面８５Ａ，８５Ｂに一体化されている。
【００５６】
上記の単一化された補強板４９は平坦な板形状であり、直管部８１の軸心に沿って配置され、図５（Ｂ）および（Ｃ）示されているように、円形の直管部８１内部をちょうど２等分した状態になっている。したがって、補強板４９が直管部８１の内面の２箇所から直管部８１の内方に向けて形成され、補強板４９と直管部８１の内面との連続箇所５４が直管部円周方向において略１８０度間隔で配置されている。
【００５７】
なお、図６に示すように、補強板４９と直管部８１の内面との連続箇所５４を３箇所にして、３枚の補強板４９を直管部８１の略軸心部分で一体化することもできる。この場合には、上記連続箇所５４が略１２０度間隔で配置され、直管部８１内は３つのインク通路５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃに分割される。
【００５８】
さらに、図７に示すように、補強板４９と直管部８１の内面との連続箇所５４を４箇所にして、４枚の補強板４９を直管部８１の略軸心部分で一体化することもできる。この場合には、上記連続箇所が略９０度間隔で配置され、直管部８１内は４つのインク通路５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄに分割される。
【００５９】
上記構成により、補強板４９は、直管部８１の内部で連続状態となって単一化され、そのような補強板４９が直管部８１内を横断したような状態になる。同時にこのような単一化された補強板４９が直管部８１の内端面８５Ａ，８５Ｂに一体化されているので、直管部８１の断面形状を歪ませるような外力や直管部８１を曲げようとする外力に対して、直管部８１全体の強度剛性を高めることが可能となり、同時に尖部８２に対する応力の伝達が実質的に問題にならないレベルに軽減されて、尖部８２の微細構造部に作用する応力によって、上記のようにウエルドラインの溶融現象が発生することがない。
【００６０】
そして、インク供給針２７を型成型で合成樹脂材料製とすることにより、補強板４９を成型する型空間部と直管部８１を成型する型空間部の両方から、上記尖部８２を成型する型空間部に溶融樹脂が流入するので、インク通孔８４や段構造とされた内端面８５Ａ，８５Ｂ等が形成される微細な構造部分に十分な量の溶融樹脂が流入する。また、尖部８２にいたる溶融樹脂の流通路が、補強板４９の型空間部によって増加されたことになるので、溶融樹脂は短時間で温度低下の少ない状態で尖部８２の隅々まで流入する。したがって、上記のようなショート箇所の発生が防止でき、また、ウエルドラインの発生箇所を減少させることができ、ウエルドライン自体も融着性の良好なものとなる。
【００６１】
また、上記インク供給針２７を超音波接合によって、ヘッドホルダ３２に接合する場合であっても、直管部８１および直管部８１と尖部８２との結合箇所の強度向上により、尖部８２の各部に作用する応力を最小化でき、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における溶融現象が回避できる。上記のようにして、補強板４９自体の構造的な剛性向上機能と、合成樹脂の流動性改善により、強度剛性面で信頼性の高い安定した品質のインク供給針２７がえられる。
【００６２】
さらに、補強板４９の配置により直管部８１のインク流路５１Ａ等，５２Ａ，５３Ａ等が複数化され、複数流路からのインクが拡径部８３に流入するので、インクの拡散性が良好となり、拡径部８３全域にわたってインク流が分布することになる。したがって、インク供給針２７の開口部に配置されたフィルタ８６（３１）において、何等かの原因でインク中に混入した気泡を、いち早くフィルタ８６（３１）の後流側に排出することができて、インク噴射ヘッドＨとしての機能を健全に果たすことができる。
【００６３】
上記補強板４９は、直管部８１の略軸心の部分で連続状態とされているので、上記略軸心の部分が、直管部８１の断面形状を歪ませたり直管部８１を曲げたりする外力の中立箇所になっているので、上記連続箇所における外力が極力少なくなり、補強板４９の強度を維持するのに良好である。
【００６４】
内端面８５Ａ，８５Ｂのように多段形状とされていると、それによる構造の複雑化によって段構造部や隅角部等に応力が集中するのであるが、補強板４９が多段構造部全域に一体化されているので、上記の応力集中の問題を回避することができる。そして、多段構造とされた複雑な構造部のインク通孔８４であっても、多段構造部が補強板４９で補強されているので、正常な形態のインク通孔８４が形成できる。
【００６５】
また、多段構造の各段（８５Ａ，８５Ｂ）にインク通孔８４を形成することにより、インク通孔８４の軸方向の長さが短くなって流路抵抗が低く抑えられるため、インク供給針２７の特性として好ましい。しかしながら、このような構造では、尖部８２の軸心方向の肉厚が薄くなってウエルドラインが生じやすく、この部分の溶融等の問題が生じやすくなる。そこで、上記のように多段部分に補強板４９を連続させることにより、湯流れを改善してウエルドラインの発生を防止するとともに、補強板４９による多段部分の補強効果で摩擦による溶融を防止できるようになるのである。
【００６６】
補強板４９と直管部８１の内面との連続箇所５４を、２箇所，３箇所，４箇所にして、各々における連続箇所５４を略等間隔とし、補強板４９をそれぞれ２枚，３枚，４枚とすることにより、直管部８１や尖部８２に対する補強機能が直管部８１の円周方向で見て均一に果たされ、良好な補強がなされる。同時に複数のインク通路５１Ａ，５１Ｂや５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃおよび５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ等の各事例における流路面積は、それぞれ均一な大きさとすることができて、フィルタ８６（３１）に対するインク流分布が偏ることなく、気泡排出等が確実に達成される。
【００６７】
補強板４９の根元側端部５５は、直管部８１と拡径部８３との境界部８７を拡径部８３側に越えない箇所に配置されている。こうすることにより、補強板４９が直管部８１の範囲内を補強することになり、薄肉化による直管部８１の補強を的確に果たすことができる。
【００６８】
そして、補強板４９の根元側端部５５は、その中央部が徐々に尖部８２側に変位した形状とされている。したがって、補強板４９の根元側端部５５が直管部８１の内面に接合されている箇所から補強板４９の幅方向に向けての素材量が減少した形状となる。これにより、インク供給針２７を合成樹脂材料で型成型した際の直管部８１の外面部にあらわれる「ひけ」がごくわずかなものとなり、インク供給針２７の外観品質向上において好適である。
【００６９】
上述のような補強板４９による補強対応により、直管部８１はその内径を可及的に拡大した薄肉構造とすることができ、直管部８１における流路面積を大きくすることができる。そして、直管部８１の外形を変更することなく、既存のインクカートリッジやインクタンク等との互換性を維持することができる。
【００７０】
図８は、インジェクション成型をする場合の金型を示す断面図であり、ここでは図５に示したインク供給針２７を成型する場合である。図８は、雌型５６内に雄型５７が挿入された状態を示し、両型５６と５７の間の空間部５８がインク供給針２７の製品キャビティである。同図において２点鎖線の引出し線で示した箇所が、インク供給針２７の各構造部を示している。雌型５６の上部に、インク通孔８４を形成するための中子に相当するピン５９が、インク通孔８４の個数分配置されている。製品キャビティ５８の下部にポリプロピレンやポリエチレン等の溶融樹脂を注入する注入口６０があけられている。
【００７１】
上記注入口６０から溶融樹脂が注入されると、溶融樹脂は拡径部８３の環状のキャビティ部８３Ａ全域にわたって略同じ高さで上昇してゆき、それに引続いて直管部８１のキャビティ部８１Ａに流入してゆく。このようにして流動してきた溶融樹脂は、補強板４９のキャビティ部４９Ａに流入して補強板４９が成型される。このときに、溶融樹脂はキャビティ４９Ａの両側すなわち図８の手前側とその反対の奥側の両方から同時に流入するので、両側から流入した溶融樹脂はキャビティ部４９Ａの略中央部で合流し、ここで一体化される。上記合流がなされる箇所は、直管部８１の略軸心の部分である。
【００７２】
なお、補強板４９が図６に示された三つ又構造や、図７に示された十文字構造の場合においても、溶融樹脂の挙動は上記の場合と同様である。
【００７３】
したがって、補強板４９は、直管部８１の内部で連続状態となって単一化され、そのような補強板４９が直管部８１内を横断したような状態になる。同時にこのような単一化された補強板４９が直管部８１の内端面８５Ａ，８５Ｂに一体化されているので、直管部８１の断面形状を歪ませるような外力や直管部８１を曲げようとする外力に対して、直管部８１全体の強度剛性を高めることが可能となり、同時に尖部８２に対する応力の伝達が実質的に問題にならないレベルに軽減されて、尖部８２の微細構造部に作用する応力によって、上記のようにウエルドラインの溶融現象が発生することがない。
【００７４】
そして、補強板４９を成型するキャビティ部４９Ａと直管部８１を成型するキャビティ部８１Ａの両方から、上記尖部８２を成型するキャビティ部８２Ａに溶融樹脂が流入するので、インク通孔８４等が形成される微細な構造部分に十分な量の溶融樹脂が流入する。また、尖部８２にいたる溶融樹脂の流通路が、補強板４９のキャビティ部４９Ａによって増加されたことになるので、溶融樹脂は短時間で温度低下の少ない状態で尖部８２のキャビティ部８２Ａの隅々まで流入する。したがって、上記のようなショート箇所の発生が防止でき、また、ウエルドラインの発生箇所を減少させることができ、ウエルドライン自体も融着性の良好なものとなる。
【００７５】
また、インク供給針２７を超音波接合によって、ヘッドホルダ３２に接合する場合であっても、直管部８１および直管部８１と尖部８２との結合箇所の強度向上により、尖部８２の各部に作用する応力を最小化でき、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における溶融現象が回避できる。上記のようにして、補強板４９自体の構造的な剛性向上機能と、合成樹脂の流動性改善により、強度剛性面で信頼性の高い安定した品質のインク供給針２７がえられる。
【００７６】
上記のように、直管部８１のキャビティ部８１Ａから補強板４９のキャビティ部４９Ａに上記のようなタイミングで溶融樹脂が流入するのと同時に、補強板４９のキャビティ部４９Ａやキャビティ部８１Ａから尖部８２のキャビティ部８２Ａに溶融樹脂が流入することにより、前述のような直管部８１の軸心部近傍における連続性の良好な補強板４９が形成でき、また、尖部８２へも十分な量の溶融樹脂を到達させることができる。
【００７７】
請求項１〜９に記載した液体噴射ヘッドに含まれている液体供給針の製造を、図８に基づいて説明したような樹脂成型によって製造することにより、補強板４９を備えた良好な品質のインク供給針２７の「製造方法」がえられる。
【００７８】
上記の実施の形態では、圧力発生素子が縦振動モードの形式であるが、他に、たわみ振動モードで液体を噴射したり、液体の加熱素子で液体を噴射したりする形式のものであってもよい。また、本発明における液体貯留手段は、上記の実施の形態で示した、キャリッジにインクカートリッジを搭載する形式のものに加えて、インクタンクをインクジェット式記録装置の本体側に装着し、キャリッジには圧力変動を吸収するサブタンクを搭載した形式のものであってもよい。
【００７９】
上述の実施の形態は、インクジェット式記録装置を対象にしたものであるが、本発明によってえられた液体噴射装置は、インクジェット式記録装置用のインクだけを対象にするのではなく、グルー，マニキュア，導電性液体（液体金属）等を噴射することができる。さらに、上記実施の形態では、液体の一つであるインクを用いたインクジェット式記録ヘッドについて説明したが、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（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材噴射ヘッド，バイオチップ製造に用いられる生体有機噴射ヘッド等の液体を吐出する液体噴射ヘッド全般に適用することも可能である。
【００８０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の液体噴射ヘッドによれば、補強板は、直管部の内部で連続状態となって単一化され、そのような補強板が直管部内を横断したような状態になる。同時にこのような単一化された補強板が直管部の内端面に一体化されているので、直管部の断面形状を歪ませるような外力や直管部を曲げようとする外力に対して、直管部全体の強度剛性を高めることが可能となり、同時に尖部に対する応力の伝達が実質的に問題にならないレベルに軽減されて、尖部の微細構造部に作用する応力によって、上記のようにウエルドラインの溶融現象が発生することがない。
【００８１】
そして、液体供給針を型成型で合成樹脂材料製とすることにより、補強板を成型する型空間部と直管部を成型する型空間部の両方から、上記尖部を成型する型空間部に溶融樹脂が流入するので、液体通孔等が形成される微細な構造部分に十分な量の溶融樹脂が流入する。また、尖部にいたる溶融樹脂の流通路が、補強板の型空間部によって増加されたことになるので、溶融樹脂は短時間で温度低下の少ない状態で尖部の隅々まで流入する。したがって、上記のようなショート箇所の発生が防止でき、また、ウエルドラインの発生箇所を減少させることができ、ウエルドライン自体も融着性の良好なものとなる。
【００８２】
また、上記液体供給針を超音波接合によって、流路形成部材に接合する場合であっても、直管部および直管部と尖部との結合箇所の強度向上により、尖部の各部に作用する応力を最小化でき、そこに存在しているウエルドラインも融着性が良好なので、同ラインの箇所における溶融現象が回避できる。上記のようにして、補強板自体の構造的な剛性向上機能と、合成樹脂の流動性改善により、強度剛性面で信頼性の高い安定した品質の液体供給針がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるインクジェット式記録装置の斜視図である。
【図２】上記インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射部の断面図である。
【図３】上記インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドの分解斜視図である。
【図４】上記インクジェット式記録装置に装着される記録ヘッドの断面図である。
【図５】インク噴射ヘッドに組み付けられるインク供給針の平面図，断面図，斜視図である。
【図６】上記インク供給針の他の例を示す平面図および断面図である。
【図７】上記インク供給針のさらに他の例を示す平面図および断面図である。
【図８】上記インク供給針のインジェクション成型の金型を示す断面図である。
【図９】従来のインク供給針を示す平面図と断面図である。
【符号の説明】
Ｈ    インク噴射ヘッド
１    インク噴射部
２    インクカートリッジ
３    キャリッジ
４    タイミングベルト
５    ステッピングモータ
６    ガイドバー
７    記録紙
８    キャップ
９    ワイパー部材
１０    ヘッド本体
１１    ノズル開口
１２    圧力発生室
１３    流路ユニット
１４    圧電振動子
１５    ヘッドケース
１６    ノズルプレート
１７    インク室
１８    インク供給路
１９    流路形成板
２０    振動板
２０Ａ  島部
２１    基台
２２    フレキシブル回路板
２３    環状突起
２４    ヘッド流路
２５    インク噴射部
２６    インク流路
２７    インク供給針
２８    カバー部材
２９    シール部材
３０    ホルダ流路
３１    フィルタ
３２    ヘッドホルダ，流路形成部材
３３    連通口
３４    インク孔
３５    回路板挿通穴
３６    ヘッド基板
３７    貫通孔
３８    挿通管
３９    反り防止部材
４０    ねじ
４１    挿通穴
４２    回転防止部材
４３    切欠部
４４    圧入部材
４５    嵌入穴
４６    圧入穴
４７    挿通穴
４９    補強板
４９Ａ  キャビティ部
５０    先端側端部
５１Ａ，５１Ｂ  インク流路
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ  インク流路
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ  インク流路
５４    連続箇所
５５    根元側端部
５６    雌型
５７    雄型
５８    製品キャビティ
５９    ピン
６０    注入口
８０    インク供給針
８１    直管部
８１Ａ  キャビティ部
８２    尖部
８２Ａ  キャビティ部
８３    拡径部
８３Ａ  キャビティ部
８４    インク通孔，液体通孔
８５Ａ  内端面
８５Ｂ  内端面
８６    フィルタ
８７    境界部
８８    下端面
８９    突条部
【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】
2004284239.tif 000009
【図８】
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【図９】
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