(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施の形態に係るインクジェットヘッドについて、
図1乃至
図10を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【0010】
(一実施形態)
図1は一実施形態に係るインクジェットヘッドの分解斜視図である。本実施形態に係るインクジェットヘッドは、インクの複数の吐出口10を有するヘッド本体11と、このヘッド本体11へのインクの供給路12およびインクの排出路13、14を持つマニフォールド15と、このマニフォールド15にヘッド本体11に直交する筒長方向に設けられそれぞれインクの供給路12および排出路13、14に連通するコネクションパイプ16、17(パイプ)とを備える。
【0011】
図2は一実施形態に係るインクジェットヘッドの部分的な分解斜視図であり、
図1の例とは天地を反対にして表示している。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。本実施形態に係るインクジェットヘッドは、それぞれコネクションパイプ16、17の筒長方向に直交する展開姿勢から筒長方向に折曲げ姿勢へ折曲げられるフィルム(可撓体)、このフィルム上のヘッド本体11のドライバIC18(駆動回路)およびプリント配線基板19への接続端子81を有する4つの可撓性基板20と、これらの可撓性基板20間に設けられコネクションパイプ16、17毎の挿通口21、22、挿通口21、22毎のコネクションパイプ外周の封止材23および各挿通口21、22よりもコネクションパイプ配列方向外側に位置しプリンタ本体側の構造体に固定される両端部24、25を有する基準プレート(DATUM−PLATE)26とを備える。
【0012】
図3は一実施形態に係るインクジェットヘッドの締結前の分解斜視図である。本実施形態に係るインクジェットヘッドは、基準プレート26にヘッド本体11及びマニフォールド15を位置決め固定する上面27、この上面27に開口する挿通口21、22毎の貫通孔28、29および可撓性基板20の折曲げ姿勢によりドライバIC18に接触する平坦な一対の側面30を持つプレート台(DATUM−PLATE−BLOCK)31を備える。
【0013】
図4は一実施形態に係るインクジェットヘッドの基準プレート26、プレート台31及びインカバー36、37を主体に表した分解斜視図である。
図5は
図4の組立て体をインカバー36、37によって覆った後の組立て体の斜視図であり、完成品からサイドカバー41、42を取り去った状態の斜視図を示している。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。インクジェットヘッドは、プレート台31を覆う内面32(
図4)、この内面32側に形成されたプレート台31の側面30に接触する第1合わせ面部33、内面32と反対側の外面34およびこの外面34側に形成された第2合わせ面部35をそれぞれが有する2つのインカバー36、37を備える。内面32とは基準プレート26、プレート台31を向く面であり、外面34とは内面32に対する背面である。また、外面34側に可撓性基板20の折曲げ姿勢によりドライバIC18(駆動回路)が配置されている。第2合わせ面部35とは、インカバー36のネジ受け孔82が形成されている上部領域と、この上部領域の左右から下方へ連続する左右領域とを含む。インカバー37の第2合わせ面部35もインカバー36の例と同じである。
【0014】
図6は一実施形態に係るインクジェットヘッドのインカバー36、37及びサイドカバー41、42の位置関係を示す分解斜視図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。更に本実施形態に係るインクジェットヘッドは、インカバー36、37とともに放熱しそれぞれ外面34を向く内面38、この内面38側で第2合わせ面部35に面接触する第3合わせ面部39およびプリント配線基板19と供締めされる面部40をそれぞれが有する2つのサイドカバー41、42とを備える。サイドカバー41の内面38とはインカバー36を向く面であり、サイドカバー42の内面38とはインカバー37を向く面である。第3合わせ面部39とは、サイドカバー41、42の中央を除く面領域である。インカバー36、37、サイドカバー41、42はアルミニウム製であり、アルミニウム材質の容積を従来例のカバー材よりも多く確保することによって放熱性が高められるようになっている。
【0015】
ヘッド本体11(
図1)は、インク供給孔43の一列およびインク排出孔44、45の二列を有するベースプレート46、複数の溝47を持つベースプレート46上の圧電体48、49、圧電体48、49を囲む枠体50、ノズル配列方向に配列された複数の吐出口10を持つオリフィスプレート51及びヘッド本体11全体に被せられるマスクプレート52を備える。各溝47には駆動用の導体膜が電極として形成されている。枠体50の外周には、オリフィスプレート51が取付けられる縁部と、この縁部よりも低い別の縁部とが設けられており、低い縁部上にマスクプレート52が取付けられている。
【0016】
マニフォールド15(
図2)はインク流路の分岐部兼結合部である。マニフォールド15上には部材53を介してコネクションパイプ(CONNECTION)16、17が接続されている。コネクションパイプ16はインクの供給路12に連通する供給パイプであり、チューブ71に接続される。コネクションパイプ17はインクの排出路13、14に連通する排出パイプであり、チューブ73に接続される。
【0017】
4つの可撓性基板20は何れも耐熱性の2枚のフレキシブルプリント配線板(FPC)であり、例えばポリイミド製の配線フィルム(TCP:Tape Carrier Package)が用いられている。ドライバIC(Dr.IC)18はCOF(chip on film)により可撓性基板20にパッケージ化されている。各可撓性基板20の一端部はヘッド本体11内の電極に配線される。各可撓性基板20の他端部はリジットなプリント配線基板19に接続されている。これらのプリント配線基板19はドライバIC18の周辺回路であり、電気的にプリンタ本体側との間で制御信号を送受信し溝47の電極を個別に駆動可能になっている。プリント配線基板19にはプリンタ本体側のコントローラ86(
図10)へのコネクタ54、受動部品55類を有してもよい。
図2の例では、4つの可撓性基板20は何れも展開された状態であり、ベースプレート46上側の端部で折返されてコネクションパイプ16、17の筒長方向に平行な折曲げ姿勢をとる。
【0018】
基準プレート26は本実施形態に係るインクジェットヘッドを、例えば
図10に示すようにプリンタ本体側の取付け板56(構造体)に固定しプリンタ本体に対して位置決めをする。
図3の基準プレート26はその両端部24、25がボルト孔へのボルト挿通によってそれぞれ鉄製の取付け板56に締結される(両端部24、25の形状は適宜変えて表示してある)。基準プレート26は締結されたときに撓みや屈曲など変形しない程度の強度を有する。基準プレート26にはアルミニウムの熱膨張率よりも小さい熱膨張率を有する材質が用いられ、例えばステンレス綱や、鉄鋼などが用いられている。挿通口21、22の各内壁と、コネクションパイプ16、17の外周面との間に接着剤などの封止材23によって接着固定されている。また、基準プレート26は両端部24、25間に貫通孔58、59、60に、ネジ61、座金62によってカシメ付けられ、プレート長方向中央部でプレート台31とともに共締めされている。
【0019】
本実施形態に係るインクジェットヘッドは基準プレート26と、プレート台31との間にガスケット(DATUM−SHEET)のような弾性シート63を挟み込んで締結し合ってもよく、プレート台31の左右両側面側に熱遮断体としての別の弾性シート68、69を設けてもよい。
【0020】
図9は本実施形態に係るインクジェットヘッドの
図5のAA′に沿う縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。基準プレート26の左右両端は取付け板56にボルト締結されている。
図3、
図9のように、プレート台31は熱伝導率が低い材質による成型ブロックである。プレート台31には伝熱量をなるべく小さくするために中空状のプラスティック成型品が用いられており、プレート台31は、例えば左右それぞれに設けられた肉盗み空間84と、これらの肉盗み空間84間の中央部に設けられたネジ受け部85を有する。また、
図3のようにプレート台31上面においてプレート長方向両側にはスペーサを兼ねるスタッド65が立設されており、これらのスタッド65が基準プレート26の貫通孔58、60に挿通されネジ61、座金62により係止されている。基準プレート26がプレート台31に抑え付けられず締め付けられないため、基準プレート26には発熱に対して逃げスペースが与えられている。基準プレート26の熱膨張の発生に対して、この基準プレート26の上部への抜け、反り防止、及び基準プレート26の回転が防止されるようになっている。また、プレート台31上面においてプレート長方向中央部にはスペーサ67が設けられており、このスペーサ67には、ネジ受け孔66、貫通孔28、29用の開口が形成されている。このネジ受け孔66に対して、弾性シート63の開口64を通って上方からネジ61が螺合する。
【0021】
また、
図4のインカバー36、37はアルミニウム製の成型体であり、相互に密着固定されることによって、供給パイプ70、チューブ71、排出パイプ72、及びチューブ73のそれぞれを内側にして囲む。各ネジ78をプレート台31の左右両側面30にそれぞれ螺合させることによりインカバー36、37は相互に密着固定される。左方のインカバー36はプレート台31を向く内面32側の下方の第1合わせ面部33はプレート台31の側面30に面接触する。右方のインカバー37もインカバー36と実質同じ形状を有する。インカバー36、37間の相互固定によってインク漏れ、インク飛散を防止し、及びヒートシンクとしてドライバIC18からの発熱を受熱し放熱可能になっている。インカバー36、37の各内面32の上方には貫通する溝74が形成されてもよい。弾性体(SEAL−RUBBER−FFC)75を溝74に設けてもよい。
【0022】
図5に示すように、一方のプリント配線基板19には可撓性基板20と反対側の端部にコネクタ54を介してフラットケーブル76が接続されており、インカバー36の第2合わせ面部35にはフラットケーブル76をインクから保護する保護材として弾性体75が設けられている。保護材には接着剤が用いられてもよい。弾性体75は、フラットケーブル76及びコネクタ54の嵌着部分の高さに取付けられる。フラットケーブル76はプリンタ本体側のコントローラ86と信号を授受するための信号配線用である。フラットケーブル77側もフラットケーブル76の例と同様である。
【0023】
図7は一実施形態に係るインクジェットヘッドの締結後の斜視図であり、
図6の部品要素が組立てられた後の例が示されている。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
図6、
図7のようにサイドカバー41の第3合わせ面部39はインカバー36の第2合わせ面部35との合わせ面であり、これらの第2合わせ面部35及び第3合わせ面部39が相互に密着固定されることによって、インカバー36、37の内側から外側へのインク漏れ及びインク飛散を防止する。各ネジ79をサイドカバー41の対応する受け孔83を通してインカバー36の対応するネジ受け孔82に螺合させることによりサイドカバー41はインカバー36に密着固定される。サイドカバー41の内面38は、インカバー36の外面34上に起立するプリント配線基板19に対面する。インカバー36、37の密着後、可撓性基板20が折り曲げられて起立した状態では、右方の2つのドライバIC18がそれぞれインカバー37の外面34の下部に密着し、外面34側からも放熱する。サイドカバー41はヒートシンクとして発熱を外気との間で熱交換する。サイドカバー42もサイドカバー41の例と同じである。
【0024】
図7のインクジェットヘッドにはシールテープ80が巻き付けられる。
【0025】
図8は一実施形態に係るインクジェットヘッドの三面図である。
図8(a)はインクジェットヘッドの上面図である。
図8(b)は
図8(a)の正面図である。
図8(c)は
図8(b)のBB´線による右側面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
図8(b)、
図8(c)において破線にて示されるように、シールテープ80がインカバー36、37およびマスクプレート52間の境界面にインカバー36、37の各外面34に沿って巻付けられている。シールテープ80はシール用四ふっ化エチレン樹脂未焼成テープ(生テープ)であり(JIS K 6896)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製である。更にシールテープ80上には、脱落防止用の熱収縮フィルム、又は、熱収縮チューブを被せることによりシールドが強化されている。
【0026】
図10は本実施形態に係るインクジェットヘッドを複数、プリンタ本体に配置したときの位置関係を示すプリンタの部分的な斜視図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。プリンタ2はカラープリンタであり、複数のインクジェットヘッド1(本実施形態に係るインクジェットヘッド)と、4色のインクタンク87、88、89、90と、インクタンク87〜90毎の循環ポンプ91とを有する。プリンタ2ではそれぞれ主走査方向に配置された2又は3個のインクジェットヘッドが副走査方向に配列される。プリンタ2は、取付け板56に、用紙Pに対して色毎にインクジェットヘッド1を千鳥状に配列して設けている。前列(又は後列)の2つのインクジェットヘッド1のヘッド中心線間の等分位置に、後列(又は前列)のインクジェットヘッド1のヘッド中心線が合致するように、これらのインクジェットヘッド1が配置されている。
【0027】
次に上述の構成の本実施形態に係るインクジェットヘッドの作用動作について説明する。インクジェットヘッド1はプリンタ本体からの駆動信号によって何れかのドライバIC18がパルス電圧信号を生成して電界を発生させ、ヘッド本体11内の圧力室の側壁を変形させる。ヘッド本体11では圧力室の容積が拡張し縮小することにより、インクが加圧され、ヘッド本体11は液滴を吐出口10から吐出する。このインクジェットヘッド1が吐出時にドライバIC18にて発生した熱はインカバー36、37が受熱し、サイドカバー41、42は外気との熱交換によって熱を放出する。
【0028】
本実施形態に係るインクジェットヘッドはヘッド駆動用のドライバIC18の放熱を行いつつ、ヘッド本体11内部へのインクの侵入を防ぐための接着剤といった封止剤やシールド材を施す境界面を極力少なくした構造にすることにより、接着剤などの封止材を流し込むあるいは塗布する箇所を減らすことができる。封止材が塗布される箇所である境界面への封止工程を自動化しやすい形状にすることができる。合わせ面部は直線に囲まれる形状を持つ範囲であるため、製造ロボットの動きに合わせやすくなり、自動化が進む。
【0029】
具体的には以下に述べる(1)〜(5)のような構造によって、封止箇所を減らし、直線的な形状を持つ面合わせ部分を形成できる。
【0030】
(1)可撓性基板20上では、各ドライバIC18のトップ面はマニフォールド15側を向いている。基準プレート26とコネクションパイプ16、17の筒部とが接触する境界面からインクが侵入しないように封止材23が接着固定されている。
【0031】
(2)
図4に示す様に、インカバー36、37は上部において互いのカバー縁を合わせ、下部においてはプレート台31の両側面30に互いの第1合わせ面部33を合わせて取付けられている。第1合わせ面部33及び側面30間の面合わせが2箇所に存在するため、インク漏れが防がれる。更にプレート台31とインカバー36、37の間に、ガスケット等の弾性シート69を挿入することにより、インクの侵入の防止効果が高められる。
【0032】
(3)
図5に示す様に、インカバー36、37が取り付けられた状態で、可撓性基板20が折り曲げられ、ドライバIC18がインカバー36、37に接触する。可撓性基板20、プリント配線基板19、フラットケーブル76、77がそれぞれインカバー36、37内に収まる。封止材23、第1合わせ面部33及び側面30間の面合わせによってインク漏れやインク飛散が防止される。
【0033】
(4)
図6に示す様に、インカバー36、37外側の各第2合わせ面部35を、サイドカバー41、42内側の対応する第3合わせ面部39に隙間なく十分に密着させるようにサイドカバー41、42が取り付けられている。平坦面と平坦面とが重なることにより境界面をなくしインクの侵入が防がれる。
図4のように、インカバー36、37のフラットケーブル76、77と対抗する面上の溝74に弾性体75が取付けられているため、サイドカバー41をインカバー36に取り付けることにより、フラットケーブル77を、インカバー36、サイドカバー41、弾性体75で封止することができる。フラットケーブル76もフラットケーブル77の例と同様である。
【0034】
(5)インカバー36、サイドカバー41、マスクプレート52との境界面に、シールテープ80を巻き付ける。シールテープ80の脱落防止として、シールテープ80上に、熱収縮フィルム、又は、熱収縮チューブを被せることにより封止やシールド効果が高められる。
【0035】
このように本実施形態に係るインクジェットヘッドおよびプリンタによれば、インクがカバー内部に侵入しプリント配線基板19に付着することを防止できるようになる。
【0036】
本実施形態に係るインクジェットヘッドをプリンタ本体に設置する際、インクタンク87〜90、循環ポンプ91、コネクションパイプ16、17及びインクジェットヘッドをインクチューブによって連結する作業においてインクがコネクションパイプ16、17からこぼれてもインクがカバー内部に侵入せず、インクはプリント配線基板19に付着しない。初期設置時やメンテナンス時、作業によってプリント配線基板19にインクを付着させないことができる。複雑な部品形状による部品間の境界面部分に封止材を流し込む箇所を少なくすることができる。封止材を流し込む工程が不要となり、製造の自動化が図れる。即ちロボットにより製品の製造工程の一部を自動化することができる。また、本実施形態に係るインクジェットヘッドはインク漏れ止めの包囲体を設けずに内部での発熱を発散させつつインク漏れ止めを実現できる。更に、本実施形態に係るインクジェットヘッドは、サイドカバー41、42同士、サイドカバー41、42と基準プレート26との合わせ部、プレート台31とサイドカバー41、42との合わせ部のそれぞれに部品寸法精度を緩和することができる。駆動熱により各部品が膨張した後、冷却によって部品同士の合わせに捻じれや歪みが発生しても、本実施形態に係るインクジェットヘッドによれば、インク漏れやインク飛散を確実にできる。サイドカバー41、42の外周面部を幾重にもシールテープ80を巻く工程等を自動化することができる。本実施形態に係るインクジェットヘッドは、コネクションパイプ16及びコネクションパイプ17を覆うためのトップカバーを取り付けていないため、トップカバーを使ったときの部品合わせ部分の精度を考慮することを不要にすることができる。
【0037】
また、本実施形態に係るインクジェットヘッドは圧力室列を2列有し、それぞれの列に、駆動用のドライバIC18、プリント配線基板19が接続されているインク循環型のインクジェットヘッドにおいて、それぞれのドライバIC18、プリント配線基板19等を、別々に、熱伝導率の良いアルミニウム材質のインカバー36、37、サイドカバー41、42により収納する構造を有する。インカバー36、37、サイドカバー41、42はアルミニウム材の容積を多く確保して製造することができるため、本実施形態に係るインクジェットヘッドはアルミニウムによる収容構造により、インカバー36、37、サイドカバー41、42の表面積及び体積を増やすことができ、放熱性を向上させることができる。
【0038】
更にインカバー36及びサイドカバー41間の互い合わせ面が平面にされているとともに、インカバー37及びサイドカバー42間の互い合わせ面が平面とされ、互いに面接触している。プレート台31及び一方のインカバー36間の互い合わせ面が平面とされるとともに、プレート台31及び他方のインカバー37間の互い合わせ面が平面とされ、互いに面接触している。インクジェットヘッドを固定し、位置決めするための基準プレート26とコネクションパイプ16、17の筒部とが、その境界面からインクが侵入しないように接着固定されている。以上の構造にすることにより、ヘッド本体11内部へのインクの侵入を防ぐことができる。
【0039】
また、インカバー36、37、サイドカバー41、42、マスクプレート52との境界面のみをシール同士で、サイドカバー41、42、インカバー36、37、プレート台31に関しては、面接触によりインクの侵入を防ぐ構造を有するため、インクジェットヘッドの製造時において封止箇所を減らすことができ、製造工程を大幅に軽減できる。
【0040】
また、インカバー36、37間の合わせ面に隙間が生じたとときにもインクが上側からマニフォールド15側に入ったとしても、下部において基準プレート26とコネクションパイプ16、17の間で封止されているため、ヘッド本体11の電極部及び電装部までインクが侵入せず、ヘッド本体11の交換を要するほどのインク侵入が防止される。
【0041】
尚、コネクションパイプはヘッド本体11に直交する筒長方向に設けられていたが、ヘッド本体11に傾斜をもって交差していてもよい。
図3に示す基準プレート26とプレート台31との間には、インクの侵入を防ぐための弾性体シート(DATUM-SHEET-UPPER)63及び弾性シート68、69を設けることにより、インク漏れの効果を高めることができる。弾性シート63を挿入せずに、基準プレート26の下面とプレート台31の上面27とを面接触させることによりインクの侵入を防ぐことも可能である。インカバー36、37、サイドカバー41、42にはフィンが形成されてもよい。
【0042】
プレート台31の両側面30、第1合わせ面部33、第2合わせ面部35、第3合わせ面部39は平坦であったが、平坦面以外でも可能である。一対の合わせ面の合わせ部分の形状は一方の面を他方の面形状に倣う形状にしてもよい。
【0043】
弾性体75は溝74に設けていたが、溝74を設けずに、フラットケーブル76、77の位置に合わせて弾性体75を設けても良い。
【0044】
本実施形態に係るプリンタはPOS(point of sales)レジに用いられるPOS端末のプリンタでもよい。例えば売上登録部、会計演算部及びドロワを有するPOS端末に、このプリンタをレシートプリンタとして接続してもよい。本実施形態に係るプリンタは、ラベルプリンタ又はバーコードプリンタに用いても良い。
【0045】
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。これら実施形態は、その他の様々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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。