(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱部を兼ねる側壁を有し角筒状に形成された枠体部と、
この枠体部の一端開口を覆う蓋体を貫通して内部に挿通されるインク供給管と、
前記枠体部の他端開口部に設けられ、内部には、前記インク供給管の先端部分に連通し、かつ一面が、ノズル孔を有するノズル板を介して外部と対面するインク室を有し、このインク室内の前記ノズル孔との対向位置に、外部からの信号に応動してインク室内のインクをノズル孔から吐出させる圧電素子を設けたアクチュエータ部と、
前記放熱部を兼ねる側壁内面に伝熱構造で接触し、前記圧電素子と接続して外部からの信号に基づきこの圧電素子を駆動するドライブＩＣと、
前記アクチュエータ部の周囲を、前記ノズル孔を外部に露出させた状態で覆い、その周縁端部が、前記枠体部の他端開口周縁端部と間隙を保って対向するマスク部とを備え、
このマスク部の周縁端部と前記枠体部の他端開口周縁端部との前記間隙を、断熱性を有するシール剤にて一体的にシールした
ことを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記枠体部の側壁に、内圧を外気に放出可能な放圧部を形成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ヘッド。
【請求項３】
前記放圧部は、１ｍｍ以下の小孔であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記放圧部は、ねじ孔とこのねじ孔に螺合したねじとで構成されたねじ装置であることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記放圧部の周囲には、土手状の壁が設けられていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記土手状の壁は、前記放圧部を取り囲むように環状に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記土手状の壁の頭頂部の高さは同一平面に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の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、プリンターに用いられ、印字媒体に対してノズル孔からインクを吐出させるインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のインクジェットヘッドは、インク室内に設けた圧電素子を駆動して、インク室内のインクを対応するノズル孔から吐出させるように構成されており、圧電素子を駆動させるためのドライブＩＣを持っている。このドライブＩＣは、動作量が多くなると発生熱量も多くなり、その熱が圧電素子などを有するアクチュエータ部に伝播するのを抑制する必要があり、そのための構造が種々提案されている。また、アクチュエータ部のインク室に供給され、ノズル孔から吐出されるインクが、アクチュエータ部の圧電素子との接続部や、配線基板などに付着することがあり、この付着を防止する構造も提案されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８８７０５号公報
【特許文献２】特開２００６−１５６９７９号公報
【特許文献３】特開２００２−３５５９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、ドライブＩＣは、インクジェットヘッドの外殻を形成する枠体の側壁内面に接触する状態で取り付けられており、ドライブＩＣで発生した熱を、これと接触するヒートシンクである枠体側壁を介して外部に放熱するように構成している。また、ノズル孔からインクを吐出させるアクチュエータ部は、枠体の端部に設けられており、その周囲はマスク部により覆われている。
【０００５】
ところで、ドライブＩＣの温度は、インクを連続で吐出する場合など、８５℃程度まで上昇する。この熱がアクチュエータ部まで伝わると、インクの粘度が変化したり、アクチュエータの特性が変化するなどで、吐出特性が変化してしまう。このため、ドライブＩＣの放熱を行なうヒートシンク（枠体側壁）と、アクチュエータ部を覆うマスク部との間に間隙を設け、ヒートシンクの熱がマスク部に伝わらないようにして、熱の影響を抑えていた。すなわち、仮にこの間隙が無い場合には、ドライブＩＣの熱がマスクに伝わり、アクチュエータ部へと伝わってしまいアクチュエータ部に前述した熱の影響が生じてしまう。
【０００６】
しかしながら、ヒートシンクとマスク部との間に間隙が存在すると、使用中のインクミストの侵入があったり、ヘッドメンテナンス（パージ・ワイプ等）のときに、インクがマスクの外面を這い上がったりして侵入するということが考えられる。このように、間隙からインク等が侵入すると、アクチュエータ部に信号を送る接続部やプリント基板などに付着し、接続部の剥がれや基板の故障などの問題が発生する。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ヒートシンク部とマスクとの間の間隙からインクが侵入することのないインクジェットヘッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施の形態によるインクジェットヘッドは、放熱部を兼ねる側壁を有し角筒状に形成された枠体部と、この枠体部の一端開口を覆う蓋体を貫通して内部に挿通されるインク供給管と、前記枠体部の他端開口部に設けられ、内部には、前記インク供給管の先端部分に連通し、かつ一面が、ノズル孔を有するノズル板を介して外部と対面するインク室を有し、このインク室内の前記ノズル孔との対向位置に、外部からの信号に応動してインク室内のインクをノズル孔から吐出させる圧電素子を設けたアクチュエータ部と、前記放熱部を兼ねる側壁内面に伝熱構造で接触し、前記圧電素子と接続して外部からの信号に基づきこの圧電素子を駆動するドライブＩＣと、前記アクチュエータ部の周囲を、前記ノズル孔を外部に露出させた状態で覆い、その周縁端部が、前記枠体部の他端開口周縁端部と間隙を保って対向するマスク部とを備え、このマスク部の周縁端部と前記枠体部の他端開口周縁端部との前記間隙を、断熱性を有するシール剤にて一体的にシールしたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係るインクジェットヘッドの断面図である。
【図５】本発明の第５の実施の形態に係るインクジェットヘッドの側面図である。
【図６】図５で示したインクジェットヘッドの圧力テスト状態を示す概念図である。
【図７】本発明の対象となるインクジェットヘッドの断面図である。
【図８】図７で示したインクジェットヘッドの改良案を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
まず、インクジェットヘッドの基本的構成を、図７を用いて説明する。図７において、インクジェットヘッド１１は、角筒状に形成された枠体部１２を有し、その一端（図示上端）開口は蓋体１３により閉止されている。枠体部１２は、その側壁が、後述するドライブＩＣ１４の放熱部（ヒートシンク）を兼ねており、熱伝導率の優れたアルミ材などの金属により造られている。蓋体１３には、インク供給管１５及び外部との接続線１６が貫通保持されており、それぞれ枠体部１２の内部に挿通されている。
【００１２】
枠体部１２の他端（図示下端）開口部には、アクチュエータ部１７が設けられている。このアクチュエータ部１７は、インク供給管１５の先端（図示下端）部分にコネクション部材１８を介して一体的に連結されており、マニホールド部材１９、枠部材２０により形成されたインク室２０ａ、圧電素子２１、ノズル板２２を有する。
【００１３】
マニホールド部材１９は、コネクション部材１８の通路１８ａを通してインク供給管１５と連通している。枠部材２０は、図７の下面から見て、矩形状を成し、マニホールド部材１８の下面に取り付けられている。この枠部材２０の表面部（図示下面）にはノズル板２２が接着されており、枠部材２０の内側に、ノズル板２２を介して一面が外部と対面するインク室２０ａを形成する。マニホールド部材１９は、インク供給管１５からのインクを、インク室２０ａ内に分配供給する通路１９ａを有する。
【００１４】
ノズル板２２には、複数のノズル孔２２ａが形成されている。図の例では２個のノズル孔２２ａが示されているが、これらノズル孔２２ａは、紙面の奥行き方向に複数個配置されている。すなわち、図７は紙面の奥行き方向に複数のノズル孔２２ａを配列したノズル孔列を２列設けたことを表している。
【００１５】
圧電素子２１は、インク室２０ａ内のノズル孔２２ａとの対向位置に設けられ、外部からの信号に応動してインク室２０ａ内のインクをノズル孔２２ａから吐出させる。この圧電素子２１は、紙面の奥行き方向に複数のノズル孔２２ａを配列した２列のノズル孔列に対向して、図７の紙面の奥行き方向に沿って２列設けられている。これら圧電素子２１には紙面と平行な複数の溝が並設されており、外部から印字信号を受けることにより、ノズル孔２２ａに対向した溝部分が幅方向に変位することで、インク室２０ａ内のインクをノズル孔２２ａから吐出させる。
【００１６】
ドライブＩＣ１４は、圧電素子２１を動作させるための電圧を供給するための信号変換部として機能するもので、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）と呼ばれる電子回路基板（以下、ＴＡＢと呼ぶ）２５上に搭載されている。このドライブＩＣ１４は、コネクション部材１８の側面との間に設けられたばね材２６により、放熱部となる枠体部１２の側壁内面に、図示しない伝熱シートを介した伝熱構造により、密着状態で接触している。
【００１７】
ＴＡＢ２５の図示上端部はプリント配線基板２７を介して外部との接続線１６と接続しており、外部からの印字信号をドライブＩＣ１４に伝える。また、ＴＡＢ２５の図示下端部は、マニホールド部材１９の下面に形成された図示しない配線部と接続しており、この配線部を介して圧電素子２１に、ドライブＩＣ１４で信号変換された駆動電圧を印加する。
【００１８】
前述したアクチュエータ部１７には、ノズル孔２２ａを外部に露出させた状態でアクチュエータ部１７の周囲を覆うマスク部２８が設けられている。このマスク部２８は、インク室２０ａを形成する枠部材２０と図示のように接着され、ＴＡＢ２５との接続部分をカバーするように構成されている。このマスク部２８の一部はインク等の液体と接することから、耐溶剤性にすぐれた材料である必要があり、成形の容易性から金属で造られる。また、このマスク部２８の図示上部の周縁端部は、枠体部１２の図示下端の周縁端部と間隙２９を保って対向している。
【００１９】
すなわち、ドライブＩＣ１４のヒートシンクである枠体部１２の側壁と、インクジェットヘッドのアクチュエータ部１７をカバーするマスク部２８との間に、熱の影響を抑えるための間隙２９を設けていた。この間隙が無い場合には、ドライブＩＣ１４の熱がマスク２８を経てアクチュエータ部１７へと伝わってしまい、インクの粘度が変化したり、アクチュエータの特性が変化したりして、吐出特性が変化してしまう。
【００２０】
しかし、間隙２９が存在すると、前述したように、使用中のインクミストの侵入や、ヘッドメンテナンス（パージ・ワイプ等）のときに、インクの這い上がりによる侵入が生じ、アクチュエータ部１７に信号を送るＴＡＢ２５やその接続部などに付着し、接続部の剥がれや故障などの問題が発生する。
【００２１】
このため、図８のように、放熱部である枠体１２の側壁下端部とマスク部２８の上端縁部とを重複させ密着させた構造が考えられた。しかし、この構造では、インク等の侵入リスクは軽減するが、放熱部の熱がマスク部２８に伝わりやすくなり、前述のように吐出特性への影響がおきる。
【００２２】
また、枠体部１２内には、コネクション部材１８の上部に、紙面と直角方向に伸びる基準板３１が接着剤３２により一体に設けられている。この基準板３２は、図５で示すように、その両端部が枠体部１２の両端面から突出しており、インクジェットヘッド１１を図示しないプリンター本体に取り付けるための位置決め基準として用いられる。このため基準板３１の下面と、マスク部２８の下面との距離は正確に寸法管理しなければならない。
【００２３】
しかし、図７で示したように、枠体部１２の側壁下端と、マスク部２８の上端部との間に間隙２９があると、基準板３１の下面と、マスク部２８の下面との間を正確な寸法に維持することが難しく、インクジェットヘッド１１をプリンター本体に取り付けた後、再度の寸法調整が必要となるなど、組立作業の手間が増えてしまう。
【００２４】
そこで、この図１で示す第１の実施の形態では、マスク部２８の周縁端部（図示上端部）と枠体部１２の他端（下端）開口周縁端部（図示下端部）との間の間隙２９を、断熱性を有するシール剤３５にて一体的にシールした。
【００２５】
このように、ドライブＩＣ１４のヒートシンクである枠体部１２の周縁下端部とマスク部２８の周縁上端部との間隙２９を、断熱性を有するシール剤３５にて一体的にシールしたことにより、この間の熱の伝達を抑制することができる。このため、ドライブＩＣ１４からの熱が、マスク部２８を経てアクチュエータ部１７へと伝わってインクの粘度が変化したり、或いはアクチュエータ１７の特性が変化して、インクの吐出特性が変化してしまうことを有効に防止できる。
【００２６】
また、間隙２９がシールされたことにより、使用中のインクミストの侵入や、ヘッドメンテナンス（パージ・ワイプ等）のときに、インクの這い上がりによる侵入を防止でき、アクチュエータ部１７に信号を送るＴＡＢ２５やその接続部などへの付着、接続部の剥がれや故障などの問題発生を確実に防止できる。
【００２７】
さらに、枠体部１２の側壁下端と、マスク部２８の上端部との間隙２９がシール剤３５で一体的にシール（結合）されたので、基準板３１の下面と、マスク部２８の下面との間を正確な寸法に維持することができ、インクジェットヘッド１１をプリンター本体に正しい位置関係で取り付けることができる。
【００２８】
シール剤３５は断熱性を有することから低熱伝導率の部材であることが望ましく、またインク等の液体に接する可能性が高い箇所であることがら、耐溶剤性にすぐれた材料である必要がある。このため、例えば低熱伝導のエポキシ樹脂などを用いればよい。低熱伝導のエポキシ樹脂の熱伝導率は０．２W/m・K程度であり、高熱伝導のエポキシ樹脂の熱伝導率：１．６W/m・K程度のものに比べ充分に低熱伝導であり、所謂断熱性を有する。このことから、前述したようにドライブＩＣ１４の熱をアクチュエータ部１７に伝わりにくくし、インク吐出への影響を低減させることが出来る。
【００２９】
シール剤３５による枠体部１２の側壁の周縁下端部とマスク部２８の周縁上端部との間の封止方法は、まず、液性の熱硬化型エポキシ樹脂を、ディスペンサで空隙部に対し塗布する。塗布後、エポキシ樹脂の硬化温度に設定されたオーブン内でエポキシ樹脂を硬化させる。このようにして封止することにより、インク等がヘッド内部の電気部品等に付着することを防止でき、且つ、インク吐出時に発生するドライバＩＣ１４からの発熱を、インク室に伝えにくくすることができ、吐出特性が安定したインクジェットヘッド１が得られる。
【００３０】
ところで、ドライバＩＣ１４は、インクを連続で吐出させる場合など、その温度は８５℃程度まで上昇する。このとき、インクジェットヘッド１１が外部に対して完全に密封状態であると、上述したドライバＩＣ１４の温度上昇などにより内部の圧力が上昇し、シール剤３５による封止部での破壊などが生じることが考えられる。また、製造工程において、樹脂を塗布し硬化させるとき、１２０℃程度まで加熱させる場合があるので、製造工程上でも、温度変化による内部圧力の変動に対して考慮する必要がある。
【００３１】
すなわち、インクジェットヘッド（以下、単にヘッドと呼ぶこともある）１１は、ドライバＩＣ１４の発熱などで、ヘッド１１内部が発熱したときに、内部空気の膨張により圧力が高まる。飛行機での輸送などまで考慮すると、温度変化は−１０℃から８５℃(連続使用での上限)まで変化しうる。このような温度変化では約１．４倍ほどの圧力変動が起こりうる。製造工程での最高温度１２０℃の場合は１．５５倍の変動となる（ボイルシャルルの法則P＝kT/Vより）。
【００３２】
そこで、ドライブＩＣ１４などの発熱源があるインクジェットヘッド１１のユニット内部の圧力を外部に放出する放圧部を設ける。放圧部はヘッド１１外部と内部を連通させることが出来ればどこでもよいが、ヘッド１１に対するインク供給系の取り付け・取り外し時にインク等が垂れてくることを考慮すると、ヘッド１１の上部ではなく側面に設けるほうがよい。
【００３３】
図２で示す第２の実施の形態では、放圧部として、枠体部１２の側壁に、小孔３７を形成した。この小孔３７は小さいほうがよい。大きいとヘッド１１の外部よりインク液などの侵入が容易になり、ヘッド１１の故障に繋がる。したがって、直径１ｍｍ以下とし、例えば直径０．５ｍｍ程度でもよい。このような構造をとることにより、ヘッド１１内部の温度変化による圧力の変動が生じても、内部圧力を逃がすことができ、封止部が破損するなど、ヘッド１１の故障を防ぐことが出来る。
【００３４】
図３で示す第３の実施の形態では、放圧部をねじ装置３８とした。すなわち、枠体部１２の側壁に設けたねじ孔３８ａとこのねじ孔３８ａに螺合したねじ３８ｂとで構成する。このねじ装置３８では、ねじの隙間により圧力調整（外部への放圧）ができ、しかもインク等の進入を防止することができる。また、ねじ装置３８とすることによって、インクが侵入し難くなるため、ねじ孔３８ａ自体の径は大きくてもよく、後述する圧力テストなどにも利用可能となる。
【００３５】
図４で示す実施の形態では、ねじ装置３８による放圧部（小孔３７による放圧部でもよい）の周囲に、土手状の壁３９を設けている。この壁３９は、ヘッド１１に対するインク供給系の取り付け・取り外し時に垂れたインクの侵入経路として考えられるねじ装置３８の上部や、ヘッドメンテナンス（パージ・ワイプ等）のときに這い上がるインクの侵入経路として考えられるねじ装置３８の下部などに設ける。このように土手状の壁３９をインクの侵入経路と考えられる場所に設けることにより、ヘッド１１へのインクに侵入リスクを軽減させることができる。
【００３６】
また、この土手状の壁３９は、図５で示すように、ねじ装置３８による放圧部を取り囲むように環状に形成してもよい。このように環状に形成すると、ヘッド１１へのインクに侵入リスクをより一層軽減させることができる。
【００３７】
さらに、環状に形成した土手状の壁３９の、頭頂部の高さは同一平面（均等な高さ）に形成するとよい。このような構造にすることにより、環状に形成した土手状の壁３９に囲まれたねじ孔３８ａを利用して、前述した圧力テストにも利用することができる。すなわち、頭頂部の高さを同一平面とすることにより、この環状の土手壁３９に囲まれたねじ孔３８ａを、ヘッド１１の封止状態のチェックなどを行なうための検査穴として用いることが出来る。検査は、環状の土手壁３９の頭頂部にゴムなどを押し当てて密封した状態で、内部の圧力を変動させたときの状態を調べる。頭頂部が同一平面であると、ゴムなどを押し当てたときに漏れなどが生じ難く、圧力テストに好適である。
【００３８】
この圧力テストは、具体的には、まず、複数のねじ装置３８のねじ３８ｂをねじ孔３８ａから取り外し、ねじ装置３８を開放する。開放された複数のねじ装置３８のうち、特定の一つのねじ装置３８以外の、他のすべてのねじ装置３８の周囲の、環状の土手壁３９の頭頂部に、図６で示すようにゴム材の板体４０を押し当て、これらねじ装置３８を密閉する。この状態で、密閉しなかった特定の一つのねじ装置３８のねじ孔３８ａに、加圧・減圧機能を有する圧力テスト装置４２を連結する。そして、この圧力テスト装置４２によりヘッド１１内部の空気を減圧若しくは加圧することにより、ヘッド１１のリーク検査などを容易に行うことが可能となる。
【００３９】
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、その他のさまざま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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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】
【００４０】
１１・・・インクジェットヘッド
１２・・・枠体部
１３・・・蓋体
１４・・・ドライブＩＣ
１５・・・インク供給管
１７・・・アクチュエータ部
１９・・・マニホールド部材
２０・・・枠部材
２０ａ・・・インク室
２１・・・圧電素子
２２・・・ノズル板
２２ａ・・・ノズル孔
２５・・・電子回路基板
２８・・・マスク部
２９・・・間隙
３５・・・断熱性のシール剤
３７・・・小孔（放圧部）
３８・・・ねじ装置（放圧部）
３８ａ・・・ねじ孔
３８ｂ・・・ねじ
３９・・・土手状の壁
【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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