(57)【要約】【課題】インクヘッドとインク供給部間の液密性を保持し続けることができ、インクヘッドやインク供給部に応力がかからない様にする。【解決手段】インクヘッド２１、弾性シート３５、及びインク供給マニホルド３２を接着して、これらを一体化した場合は、インクヘッド２１に無駄な応力がかからずに済み、インクヘッド２１の変形動作が抑制されず、インクヘッド２１からのインク滴の吐出動作が良好に行なわれ、またインクヘッド２１の構成部材に無駄な応力がかかることもない。また、インクヘッド２１とインク供給マニホルド３２の材質が異なり、それぞれの線膨張係数が異なることから、周辺温度の変動に伴い、両者間に伸縮長さの差が発生したとしても、弾性シート３５の弾性変形により両者間の剪断応力が十分に低減されるので、弾性シート３５両面の接着剤が破壊されることはない。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクヘッド及びインク供給部を備え、インクをインク供給部からインクヘッドへと供給して、インク滴をインクヘッドから吐出するインクジェット記録装置において、
弾性部材をインクヘッドとインク供給部間に介在させて、インクヘッド、弾性部材、及びインク供給部を相互に接着したことを特徴とするインクジェット記録装置。
【請求項２】
弾性部材の厚みを０．４ｍｍ以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【請求項３】
弾性部材は、インクヘッド及びインク供給部の少なくとも一方への接着力を有する請求項１に記載のインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインク滴を吐出して、記録媒体上に画像を形成するためのインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のインクジェット記録装置は、インクを吐出するインクヘッド、及びインクヘッドにインクを供給するインク供給部とを備えている。インクヘッドは、複数のインク室を配列し、各インク室間を圧電材料からなるそれぞれの隔壁によって仕切り、各隔壁にそれぞれの駆動電極を設け、各駆動電極にそれぞれの駆動電圧パルスを印加することにより、各隔壁を選択的に変形させて、少なくとも１個のインク室のノズルからインク滴を吐出させるものである。
【０００３】
インクヘッドからのインク滴の吐出に伴い、インクをインク供給部からインクヘッドへと供給するため、インク供給部とインクヘッド間の液密性を保持する必要がある。このため、インク供給部とインクヘッドを接着剤により接着することが多かった。
【０００４】
また、特許文献１には、インクを吐出する記録素子部とインクを供給するタンクホルダー部間にパッキン部材を介在させ、記録素子部とタンクホルダー部をパッキン部材に圧接させて、記録素子部とタンクホルダー部間の液密性を保持するという技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１９１２３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、インクヘッドとインク供給部間を接着剤により接着した場合は、接着不良が発生することが多かった。これは、インクヘッドの材質が圧電体ＰＺＴ、セラミック、アルミナ等であって、またインク供給部が合成樹脂等の成形品であり、インクヘッドとインク供給部のそれぞれの線膨張係数が異なることから、周辺温度の変動に伴い、インクヘッドとインク供給部間に伸縮長さの差が発生し、両者間の接着剤に剪断応力がかかって、この接着剤が破壊されるためである。
【０００７】
また、特許文献１の様に記録素子部及びタンクホルダー部をパッキン部材に圧接させた場合は、この圧接圧力が圧電体からなる記録素子部の変形動作を妨げ、記録素子部からのインク滴の吐出不良が生じ易かった。また、記録素子部に応力が常にかかることから、記録素子部を構成する基板やプレートの剥離不良が発生する恐れがあった。
【０００８】
あるいは、パッキン部材からの圧接圧力に耐えるためには、記録素子部及びタンクホルダー部等の剛性を高めることが考えられるが、記録素子部及びタンクホルダー部等が微細構造であることから、現実的ではない。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、インクヘッドとインク供給部間の液密性を保持し続けることができ、インクヘッドやインク供給部に応力が殆どかかることがないインクジェット記録装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記従来の問題点を解決するために、本発明は、インクヘッド及びインク供給部を備え、インクをインク供給部からインクヘッドへと供給して、インク滴をインクヘッドから吐出するインクジェット記録装置において、弾性部材をインクヘッドとインク供給部間に介在させて、インクヘッド、弾性部材、及びインク供給部を相互に接着している。
【００１１】
この様な構成の本発明によれば、インクヘッドと弾性部材間を接着剤により接着すると共に、インク供給部と弾性部材間を接着剤により接着して、インクヘッド、弾性部材、及びインク供給部を一体化している。この場合は、インクヘッドに無駄な応力がかからずに済み、インクヘッドの変形動作が抑制されず、インクヘッドからのインク滴の吐出動作を良好に行なうことができ、またインクヘッドの構成部材に無駄な応力がかかることもない。また、インクヘッドとインク供給部の材質が異なり、それぞれの線膨張係数が異なることから、周辺温度の変動に伴い、インクヘッドとインク供給部間に伸縮長さの差が発生したとしても、弾性部材の弾性変形により両者間の剪断応力が十分に低減されるので、弾性部材両面の接着剤が破壊されることはない。
【００１２】
また、本発明においては、弾性部材の厚みを０．４ｍｍ以上に設定している。
【００１３】
この様に弾性部材の厚みを０．４ｍｍ以上に設定すれば、インクヘッドとインク供給部間の剪断応力の発生が十分に抑えられる。
【００１４】
更に、本発明においては、弾性部材は、インクヘッド及びインク供給部の少なくとも一方への接着力を有している。
【００１５】
この場合は、インクヘッド、弾性部材、及びインク供給部の組み立てが容易となり、これらを確実に一体化することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明のインクジェット記録装置の一実施形態を適用したプリント装置を示す斜視図である。また、図２は、図１のプリント装置の蓋を閉じた状態を示す斜視図である。
【００１８】
このプリント装置１１では、記録用紙Ｐを給紙トレイ１２から１枚ずつ分離して引き出し、記録用紙Ｐを印刷部１３に供給する。印刷部１３は、記録用紙Ｐに対して印刷を行うためのインクジェット記録装置１４、インクジェット記録装置１４を搭載したキャリッジ１５、キャリッジ１５を記録用紙Ｐの搬送方向（副走査方向）と直交する主走査方向Ｓに移動可能に支持するガイドシャフト１６等を備えており、インクジェット記録装置１４並びにキャリッジ１５を主走査方向Ｓに繰り返し往復移動させつつ、インク滴をインクジェット記録装置１４から記録用紙Ｐへと吐出して、記録用紙Ｐを印刷し、記録用紙Ｐを排出する。
【００１９】
ところで、本実施形態のインクジェット記録装置１４は、セラミック等の圧電材料を利用した剪断モード型のものである。
【００２０】
図３は、本実施形態のインクジェット記録装置１４のインクヘッドを概略的に示す分解斜視図である。また、図４は、このインクヘッドを示す断面図である。
【００２１】
図３及び図４に示す様に、このインクヘッド２１では、圧電材料の基板２６に溝状の各インク室２２を形成し、各インク室２２を仕切る各隔壁２３を上下方向に分極させ、各隔壁２３の上端に圧電材料のカバープレート２４を接着して、各インク室２２の上側を塞いでいる。また、各インク室２２の先端にノズルプレート２５を接着し、各インク室２２のノズル孔２５ａをノズルプレート２５に形成している。
【００２２】
また、各隔壁２３の上側半分にそれぞれの駆動電極２７を設けている。各インク室２２毎に、インク室２２内で対向する一対の駆動電極２７を接続線（図示せず）により共通接続し、インク室２２の各駆動電極２７に駆動電圧パルスを印加する。
【００２３】
次に、図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照して、本実施形態のインクヘッドの動作を説明する。
【００２４】
ここでは、３つのインク室２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃを１グループとし、各グループ毎に、各インク室２２Ａ〜２２Ｃからのインクの吐出を順次行っている。
【００２５】
図５（ａ）は、各隔壁２３のいずれも変形していない状態を示している。例えば、各グループのインク室２２Ａからインクを吐出させる場合は、インク室２２Ａの駆動電極２７に所定の駆動電圧を印加して、図５（ｂ）に示す様にインク室２２Ａの隔壁２３を変形させ、インク室２２Ａを拡張させる。このインク室２２Ａの拡張により、後で述べるインク供給マニホルドからインク室２２Ａへとインクが流れ込み、インクの圧力波が発生する。
【００２６】
次に、インクの圧力波が伝播されてノズル孔２５ａに達したときに、このインク室２２Ａの駆動電極２７に先のものとは逆極性の駆動電圧を印加して、図５（ｃ）に示す様にインク室２２Ａの隔壁２３を変形させ、インク室２２Ａを収縮させる。この結果、インク室２２Ａの圧力が高まり、インク室２２Ａからノズル孔２５ａを通じてインク滴が吐出される。
【００２７】
同様に、インク室２２Ｂからインクを吐出させる場合は、インク室２２Ｂの駆動電極２７に所定の駆動電圧を印加して、インク室２２Ｂを拡張させてから、インク室２２Ｂの駆動電極２７に逆極性の駆動電圧を印加して、インク室２２Ｂを収縮させる。また、インク室２２Ｃからインクを吐出させる場合は、インク室２２Ｃの駆動電極２７に所定の駆動電圧を印加してから、インク室２２Ｃの駆動電極２７に逆極性の駆動電圧を印加する。
【００２８】
従って、各グループ毎に、インク室２２Ａ→２２Ｂ→２２Ｃ→２２Ａという様に順番に繰り返して、インク室からのインクの吐出が行われる。
【００２９】
さて、本実施形態のインクジェット記録装置１４は、図６示す様にベースプレート３１上に各インクヘッド２１を配列して搭載し、各インクヘッド２１にそれぞれのインク供給マニホルド３２を重ね合わせ、これらを図７に示す様なインクカートリッジ３３の下面に装着したものである。更に、インクカートリッジ３３をインクチューブ（図示せず）を通じてインクタンク（図示せず）に接続する。インクは、インクタンク→インクチューブ→インクカートリッジ３３→インク供給マニホルド３２→インクヘッド２１という経路で供給される。
【００３０】
ここでは、インクヘッド２１をインク供給マニホルド３２に重ね合わせ、インクをインク供給マニホルド３２からインクヘッド２１へと供給している。このため、インクヘッド２１とインク供給マニホルド３２間の液密性を保持する必要がある。
【００３１】
そこで、図８及び図９に示す様にインクヘッド２１とインク供給マニホルド３２間に弾性シート３５を介在させ、インクヘッド２１と弾性シート３５間を接着剤により接着すると共に、インク供給マニホルド３２と弾性シート３５間を接着剤により接着している。
【００３２】
より詳細には、２個のインクヘッド２１を１組として用いており、それぞれの基板２６を相互に貼り合わせ、それぞれのインク室列３４を平行に並べている。また、各インクヘッド２１のカバープレート２４の端部にそれぞれの保持プレート３６を固定している。
【００３３】
そして、各インクヘッド２１の保持プレート３６上に弾性シート３５を載せ、その上にインク供給マニホルド３２を重ねて、インク供給マニホルド３２の爪３２ｂを各インクヘッド２１の保持プレート３６間に引っ掛けて、各インクヘッド２１とインク供給マニホルド３２を連結している。また、各インクヘッド２１の保持プレート３６と弾性シート３５との間を接着剤により接着すると共に、インク供給マニホルド３２と弾性シート３５との間を接着剤により接着している。
【００３４】
インクは、インク供給マニホルド３２内のフィルター３７→インク供給マニホルド３２の孔３２ａ→弾性シート３５の孔３５ａ→各インクヘッド２１のインク室２２という経路で流れる。
【００３５】
この様にインクヘッド２１とインク供給マニホルド３２間の液密性を保持するために、インクヘッド２１、弾性シート３５、及びインク供給マニホルド３２を接着して、これらを一体化した場合は、インクヘッド２１に無駄な応力がかからずに済み、インクヘッド２１の変形動作が抑制されず、インクヘッド２１からのインク滴の吐出動作が良好に行なわれ、またインクヘッド２１の構成部材に無駄な応力がかかることもない。また、インクヘッド２１とインク供給マニホルド３２の材質が異なり、それぞれの線膨張係数が異なることから、周辺温度の変動に伴い、インクヘッド２１とインク供給マニホルド３２間に伸縮長さの差が発生したとしても、弾性シート３５の弾性変形により両者間の剪断応力が十分に低減されるので、弾性シート３５両面の接着剤が破壊されることはない。
【００３６】
これに対して、従来の様に記録素子部及びタンクホルダー部をパッキン部材に共に圧接させた場合は、記録素子部の変形動作が妨げられ、記録素子部からのインク滴の吐出不良が生じ易く、記録素子部を構成する基板やプレートの剥離不良が発生する。また、従来の様にインクヘッドとインク供給部間を接着剤により接着した場合は、周辺温度の変動に伴い、インクヘッドとインク供給部間に伸縮長さの差が発生すると、両者間の接着剤に剪断応力がかかって、この接着剤が破壊される。
【００３７】
図１０は、弾性シート３５の厚みに対するインクヘッド２１とインク供給マニホルド３２間の剪断応力の変化を実験で求めて示すグラフである。
【００３８】
このグラフから明らかな様に弾性シート３５の厚みが０．４ｍｍ未満では、弾性シート３５が薄くなる程、剪断応力が大きくなる。また、弾性シート３５の厚みが０．４ｍｍ以上では、剪断応力が十分に低くなる。例えば、弾性シート３５の厚みが１．５ｍｍに設定された場合は、５０℃の温度変化があっても、剪断応力が０．０３７Ｋｇ／ｍｍ＾２でしかなった。これらのことから、弾性シート３５の厚みを０．４ｍｍ以上に設定することが好ましい。
【００３９】
参考のために、次の表１に、実験に用いられたベースプレート３１、弾性シート３５、インク供給マニホルド３２、接着剤、及びインクヘッド２１の材料であるＰＴＺ別に、弾性率、線膨張係数、及びポアソン比を記載しておく。
【００４０】
【表１】
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尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、弾性シート３５の両面に接着性を持たせておき、接着剤を格別に用いずに、インクヘッド２１と弾性シート３５間、及びインク供給マニホルド３２と弾性シート３５間を接着しても構わない。あるいは、弾性シート３５として、硬化したときに弾性を有する接着剤を十分な厚みに（例えば０．４ｍｍ以上に）塗布したものを適用しても構わない。また、合成樹脂製のインク供給マニホルド３２を用いる場合は、弾性シート３５をインク供給マニホルド３２と一体成形（２色成形）しても良い。これにより、インクヘッド２１、弾性シート３５、及びインク供給マニホルド３２の組み立てが容易となり、これらを確実に一体化することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、インクヘッドと弾性部材間を接着剤により接着すると共に、インク供給部と弾性部材間を接着剤により接着して、インクヘッド、弾性部材、及びインク供給部を一体化している。このため、インクヘッドに無駄な応力がかからずに済み、インクヘッドの変形動作が抑制されず、インクヘッドからのインク滴の吐出動作を良好に行なうことができ、またインクヘッドの構成部材に無駄な応力がかかることもない。また、周辺温度の変動に伴い、インクヘッドとインク供給部間に伸縮長さの差が発生したとしても、弾性部材の弾性変形により両者間の剪断応力が十分に低減されるので、弾性部材両面の接着剤が破壊されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のインクジェット記録装置の一実施形態を適用したプリント装置を示す斜視図である。
【図２】図１のプリント装置の蓋を閉じた状態を示す斜視図である。
【図３】本実施形態のインクジェット記録装置のインクヘッドを概略的に示す分解斜視図である。
【図４】図３のインクヘッドを示す断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、インク滴を吐出するためのインクヘッドの各インク室の隔壁の変形過程を示す図である。
【図６】本実施形態のインクジェット記録装置におけるベースプレート、インクヘッド、及びインク供給マニホルドを示す斜視図である。
【図７】本実施形態のインクジェット記録装置におけるインクカートリッジを示す斜視図である。
【図８】本実施形態のインクジェット記録装置におけるインクヘッド、弾性シート、及びインク供給マニホルドを示す分解斜視図である。
【図９】図８のインクヘッド、弾性シート、及びインク供給マニホルドを示す断面図である。
【図１０】弾性シートの厚みに対するインクヘッドとインク供給マニホルド間の剪断応力の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１１    プリント装置
１２    給紙トレイ
１３    印刷部
１４    インクジェット記録装置
１５    キャリッジ
１６    ガイドシャフト
２１    インクヘッド
２２    インク室
２３    隔壁
２４    カバープレート
２５    ノズルプレート
２６  圧電材料の基板
２７    駆動電極
３１    ベースプレート
３２    インク供給マニホルド
３３    インクカートリッジ
３４    インク室列
３５    弾性シート
３６    保持プレート
３７    フィルター
【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】
2004268398.tif 000010
【図８】
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【図９】
2004268398.tif 000012
【図１０】
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