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JP4277494B2 - Inkjet head - Google Patents

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JP4277494B2
JP4277494B2 JP2002256047A JP2002256047A JP4277494B2 JP 4277494 B2 JP4277494 B2 JP 4277494B2 JP 2002256047 A JP2002256047 A JP 2002256047A JP 2002256047 A JP2002256047 A JP 2002256047A JP 4277494 B2 JP4277494 B2 JP 4277494B2
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JP
Japan
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inkjet head
manifold
ink
head chip
nozzle
Prior art date
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JP2002256047A
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Inventor
正人 上田
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Publication date
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、用紙やプラスチック薄板等の記録媒体にインクを吐出して所定の画像を記録するインクジェットプリンタが提案され、実用化されている。インクジェットプリンタは、ノズル(インクの吐出口)を有するインクジェットヘッドを備えており、かかるインクジェットヘッドを所定の方向に移動させながらノズルから記録媒体に向けてインクを吐出することにより、記録媒体に所定の画像を記録している。
【0003】
前記インクジェットプリンタにおいては、圧電素子(ピエゾ素子)やヒータを用いたインクジェットヘッドによってインク吐出を行うようになっている。そして、このインクジェットヘッドは、インクを吐出するノズルが並設されたインクジェットヘッドチップと、前記インクジェットヘッドチップの側部に接着固定され前記インクジェットヘッドチップにインクを導くマニホールドと、前記マニホールドを収納する筐体フレームと、を備えている。なお、インクジェットヘッドチップは熱膨張率の低いセラミックの圧電素子からなり、マニホールドは樹脂からなっていることが多い。また、筐体フレームは、金属等で構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したように、インクジェットヘッドチップは熱膨張率の低いセラミックの圧電素子からなり、マニホールドは熱膨張率の高い樹脂からなっていることが多いため、両者が接着固定されていると、低温時や高温時には、熱膨張率の違いからマニホールドが破損してしまう(いわゆる、ヒートショック)場合があった。さらに、マニホールドが膨張又は収縮する際にインクジェットヘッドチップとの間の接着剤が剥がれ、インクジェットヘッドチップにおける電極を破損する虞もあった。
【0005】
そこで、本発明の課題は、温度変化によってマニホールドやインクジェットヘッドチップにおける電極が破損するのを防止できるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、
インクを吐出するノズルが並設されたインクジェットヘッドチップと、
前記インクジェットヘッドチップの側部に接着固定され前記インクジェットヘッドチップにインクを導くマニホールドと、
前記マニホールドを収納する筐体フレームと、
を備えるインクジェットヘッドであって、
前記マニホールドは、前記インクジェットヘッドチップよりも熱膨張率が高い2つの部材で構成されていると共に、マニホールドのそれぞれの部材において、少なくともノズル並設方向の両端部に近い2箇所で前記筐体フレームに接着固定され
前記筐体フレームは、前記インクジェットヘッドチップよりも高く前記マニホールドよりも低い熱膨張率を有することを特徴としている。
【0007】
請求項1に記載の発明によれば、マニホールドを構成する部材を、少なくともノズル並設方向の両端部に近い2箇所で当該マニホールドよりも熱膨張率の低い筐体フレームに接着固定しているため、マニホールドよりは熱膨張率の低い筐体フレームに接着されてマニホールドの膨張や収縮を抑えられ、マニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のインクジェットヘッドにおいて、
前記マニホールドにおけるノズル並設方向の両端部には、インクジェットヘッドチップを前記両端部から挟持して固定する係合部が設けられていることを特徴としている。
【0009】
請求項2に記載の発明によれば、マニホールドに、インクジェットヘッドチップをノズル並設方向の両端部から挟持して固定する係合部が設けられているため、低温時にマニホールドが収縮しようとすると、係合部によって挟持しているインクジェットヘッドチップに収縮を阻まれることとなり、その結果、マニホールドが収縮することによるマニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【0011】
まず図1を参照して、本発明一実施形態のインクジェットプリンタの全体構成について説明する。図1は本発明一実施形態のインクジェットプリンタの全体構成図である。
【0012】
図1に示すように本実施形態のインクジェットプリンタ1は、インクジェットヘッド2と、キャリッジ3と、キャリッジレール4と、保湿ユニット5と、メンテナンスユニット7と、インクタンク25と、インク供給管26と、制御手段(非図示)とを備えて構成される。
【0013】
インクジェットプリンタ1により画像が形成される記録媒体13は、図1における記録領域Cを通過するようにして、図1における主走査方向Aと直交した副走査方向に搬送される。記録媒体13の搬送は図示しない搬送手段によって行われる。
【0014】
キャリッジ3はインクジェットヘッド2,2,…を搭載し、キャリッジレール4に沿ってホームポジション領域Bからメンテナンス領域Dにかけて矢印A方向に移動する。記録領域Cにおいては、キャリッジ3の動作により、記録媒体13上の主走査が行われる。
【0015】
この主走査中にインクジェットヘッド2が、記録媒体13に向けてインクを吐出することで記録媒体13に画像を形成する。ノズル吐出方向が垂直下向きとなるようにインクジェットヘッド2を垂直置きする場合や、ノズル吐出方向が水平方向となるようにインクジェットヘッド2を水平置きする場合があるが、その他の方向でも実施可能である。いずれの場合でも、インクジェットヘッド2は、インクを吐出するためのノズルの吐出口が配列されたノズル面15bが記録媒体13と対向するように設置される。
本実施形態に係るインクジェットプリンタ1では、ブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の4色のインクを吐出できるよう、合計で4個のインクジェットヘッド2,2,…がキャリッジ3に設置される。中央に図示されるインクジェットヘッド2の奥側にもう1つのインクジェットヘッド2が配置されている。
なお、カラー表現するためにはインクジェットヘッドを通常4個以上用いる。インクジェットヘッドの数を4〜8個とするカラープリンタが実用されている。
【0016】
インクタンク25はインクジェットヘッド2に供給するためのインクを貯留する。インクタンク25は1個のインクジェットヘッド2に対して1個が設置される。インク供給管26はインクジェットヘッド2とインクタンク25とを連通する形態で設置され、インクタンク25からインクジェットヘッド2にインクを導く。
【0017】
メンテナンスユニット7はメンテナンス領域Dに配置され、吸引キャップ8と、清掃ブレード11と、インク受器12と、吸引ポンプ9と、廃インクタンク10等を有して構成される。メンテナンスユニット7は一連のメンテナンス動作により、インクジェットヘッド2内の異物を除去してインクジェットヘッド2のインク吐出状態を良好な状態に回復させる。
【0018】
吸引キャップ8は吸引ポンプ9を介して廃インクタンク10と連通しており、メンテナンス動作時には上昇してインクジェットヘッド2のノズル面15bを覆う。吸引キャップ8は4個が備えられる。吸引キャップ8,8,…は、上述の様に上昇した時に全てのインクジェットヘッド2,2,…のノズル面15b,15b,…を覆うことができるよう、インクジェットヘッド2,2,…のキャリッジ3での配列に対応して配列される。
吸引ポンプ9はシリンダーポンプやチューブポンプを有して構成される。吸引ポンプ9は吸引キャップ8がノズル面15bを覆った状態で作動することにより、吐出口からインクジェットヘッド2内部のインクを異物とともに吸引するための吸引力を発生する。
【0019】
清掃ブレード11はインクジェットヘッド2のインク吸引後、ノズル面15bに付着しているインクを除去する。その後、インク受器12はインクジェットヘッド2が予備吐出したインクを受ける。廃インクタンク10は吸引ポンプ9の動作によりインクジェットヘッド2から吸引されたインクや、インクジェットヘッド2から予備吐出されたインクを貯留する。
【0020】
保湿ユニット5はホームポジション領域Bに配置され、保湿キャップ6,6,…を有して構成される。保湿キャップ6は、インクジェットヘッド2が待機状態にある時、ノズル面15bを覆うことでインクジェットヘッド2,2,…のインクを保湿する。保湿キャップ6,6,…は4個が備えられる。これら4個の保湿キャップ6,6,…は、4個のインクジェットヘッド2,2,…のノズル面15b,15b,…を同時に覆うことができるよう、インクジェットヘッド2,2,…の配列に対応して配列される。
【0021】
制御手段は、CPU(中央演算装置)と、メモリとを有して構成され、インクジェットプリンタ1の各構成要素を制御する。メモリは、記録媒体13に形成する画像のデータや、インクジェットプリンタ1の各構成要素を制御するためのプログラムが記憶される。CPUは、メモリに格納された画像のデータやプログラムに基づいて演算を行ない、この演算結果に基づいて各構成要素に制御信号を送信する。
【0022】
次に、図2及び図3を参照して本発明に係るインクジェットヘッド2について説明する。
図2及び図3は本実施形態のインクジェットヘッド2の分解斜視図である。図2と図3は互いに異なる方向(ほぼ180度異なる)から見て描いたものである。
本実施形態のインクジェットヘッド2は、筐体フレーム14と、インクジェットヘッドチップ(以下単に「ヘッドチップ」という。)15と、2つのマニホールド16a,16bと、キャップ受け板17と、2つのフレキシブル配線基板18a,18bと、2つの駆動回路基板19a,19bと、外部コネクタ21と、配線支持板22と、フレキシブル配線基板23と、カバー24とを備えて構成される。
ヘッドチップ15の端部15aには多数のノズルが矢印E方向に連続して設けられている。具体的には、ノズル形状の孔を加工した金属や樹脂等からなるプレート(ノズルプレート)を端部15aの加圧室出口が設けられた端面に貼付することによりヘッドチップ15の所定位置にノズルを設ける。その結果、ノズル出口がノズル面15bに配置される。この矢印E方向に連続して設けられたノズルの列をノズル列ということとする。インクジェットヘッド2はノズル列が2列構成されたものである。これらのノズルの出口がインク吐出口となる。ヘッドチップ15は矢印E方向に長尺な外形を有する。インクジェットヘッド2は矢印E方向と図1に図示された主走査方向Aとが直交するようにキャリッジ3に搭載される。
【0023】
ヘッドチップ15はその内部に形成されたインク流路(加圧室)に充填されたインクをノズルから吐出する装置である。ヘッドチップ15の端部15aのノズル入口前にはそのノズルからインクを吐出するための圧力(吐出力)を発生する圧電素子が付設されたインク流路(加圧室)が各ノズル毎に対応して形成されている。ヒータ素子等他の手段によって吐出力を発生させても良い。一方のノズル列の各ノズルへ吐出力を与える圧電素子を駆動回路基板19aに実装された駆動回路により駆動し、他方のノズル列の各ノズルへ吐出力を与える圧電素子を駆動回路基板19bに実装された駆動回路により駆動する。そのために、駆動回路基板19a,19bはそれぞれフレキシブル配線基板18a,18bを介してヘッドチップ15の両側面に接続される。
駆動回路基板19a,19bと外部との電気的接続は外部コネクタ21、フレキシブル配線基板23、内部コネクタ20a,20bにより行われる。内部コネクタ20a,20bは駆動回路基板19a,19bにそれぞれ実装されている。フレキシブル配線基板23の外部電極は外部コネクタ21に接続されており、この外部電極を含むフレキシブル配線基板23の一端部は配線支持板22上に貼付されて支持されている。フレキシブル配線基板23の他端部は二股に分かれるように配線支持板22から延設され、その先端にそれぞれ内部電極が形成されている。これらの内部電極が各内部コネクタ20a,20bに接続される。インクジェットヘッド2の実装時には、外部コネクタ21はキャリッジ3に設置されたコネクタに接続される。
【0024】
ヘッドチップ15の両側面にはそれぞれマニホールド16a,16bが取り付けられる。マニホールド16a,16bのヘッドチップ15の側面側にはフィルタ設置部a1,a2が設けられている。フィルタ設置部a1に対してフィルタa3が取り付けられ、フィルタ設置部a2に対してフィルタa4が取り付けられる。なお、各フィルタa3,a4は、各々対応するフィルタ設置部a1,a2に熱圧着若しくは接着により取り付けられるのが好ましい。また、フィルタ設置部a1を図3に示し、フィルタ設置部a2を図2に示している。
キャップ受け板17はマニホールド16a,16bに取り付けられる。このとき、キャップ受け板17に設けられた開口部17aを介してノズル面15bが露出する。
筐体フレーム14に形成された流路コネクタ14pに図1に示したインク供給管26からインクが供給される。流路コネクタ14p及び流路形成部14n内に連続してインク流路が形成されており、このインク流路が各マニホールド16a,16bに形成されたインク流路に接続する。マニホールド16a,16bに到達するインクはフィルタa3,a4を通過して、さらにヘッドチップ15に形成されたインク流路(加圧室)に導入される。
キャップ受け板17は吸引キャップ8や保湿キャップ6を受けて、これらと密着するものである。
【0025】
筐体フレーム14は、ヘッドチップ15、マニホールド16a,16b及びキャップ受け板17を収納する基端フレーム部14aと、基端フレーム部14aの長手方向の両端からそれぞれ立設された側壁部14g,14hと、両側壁部14g,14hに架け渡すように形成された放熱板14k及びコネクタ支持部14mと、両側壁部14g,14hの内側にそれぞれ形成されたヘッドチップ保持部14i,14jとを備える。
ヘッドチップ15の両端部がヘッドチップ保持部14i,14jにそれぞれ保持される。ヘッドチップ15、2つのマニホールド16a,16b、キャップ受け板17及び基端フレーム部14aは互いに接着剤により固定される。
駆動回路基板19a,19bは放熱板14kに接合される。コネクタ支持部14mは外部コネクタ21を支持する。
筐体フレーム14にカバー24が取り付けられ、ヘッド筐体の4側面と上端面(=ノズル面15bと反対側の面)が構成される。ヘッド筐体の上端面を構成するカバー24の端面には、コネクタ保持開口24aが形成されている。筐体フレーム14にカバー24が取り付けられると、外部コネクタ21及び配線支持板22はコネクタ保持開口24aによって保持される。
また、基端フレーム部14aの外周には3つの支点当接部14b,14c,14dと、2つのボルト挿通部14e,14fとが付設されている。3つの支点当接部14b,14c,14dはキャリッジ3へインクジェットヘッド2を位置決めする際に、キャリッジ3側の3支点に当接して支持される部分である。位置決め後、インクジェットヘッド2をキャリッジ3に固定するためのボルトがボルト挿通部14e,14fに穿設されたボルト挿通孔に挿通される。
【0026】
次に、図2〜図7を参照し、インクジェットヘッドチップ(ヘッドチップ)15と、マニホールド16a,16b、筐体フレーム14についてさらに詳細に説明する。
【0027】
この実施の形態では、前記ヘッドチップ15は、前記したように、図2の矢印E方向に連続して設けられたノズル列を2列有しており、各ノズル列に対して駆動回路基板を有している。このため、この実施の形態では、ヘッドチップ15に対して、2つの駆動回路基板19a,19bを備えており、ヘッドチップ15の上端部(電極15c,15d)と駆動回路基板の下端部を接続するフレキシブル配線基板(FPC)も2つ(符号18a,18b)備えている。なお、ここでは、ヘッドチップ15の圧電素子は、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)で構成されている。
【0028】
前記マニホールドは、2つの部材16a,16bで構成されており、前記ヘッドチップ15を間に挟んで係合させ、接着固定するようになっている。この実施の形態では、部材16aにおけるノズル並設方向の両端部に係合片16g,16hが設けられており、この係合片16g,16hが部材16bの所定位置、ここではマニホールドの内側に突出する突出片16v,16wの外側位置に係合するようになっている。これにより、インクジェットヘッドチップ15をノズル並設方向の両端部から挟持して固定する役割も果たす。なお、マニホールド内のインク等が漏れ出さないように、インクジェットヘッドチップ15とマニホールドの部材16a,16bはそれぞれ接着固定される。
【0029】
また、前記マニホールド16a,16bは、少なくともノズル並設方向の両端部に近い2箇所で筐体フレーム14に接着固定されるようになっている。この実施の形態では、筐体フレーム14は金属からなっており、特にここでは、アルミニウム成形品からなっている。樹脂製のマニホールド(熱膨張率高)を金属製の筐体フレーム(樹脂よりは熱膨張率低)に接着させることにより、温度変化等によるマニホールドの膨張や収縮に対して、逆の作用を働かせることができる。また、ここでは、筐体フレームの所定箇所に、マニホールドの凹部16tを係合させて接着固定し、平面状部16sを当接させて接着固定することにより、マニホールドを筐体フレームに接着固定している。このように、マニホールドにおけるノズル並設方向の両端部に近い部分で筐体フレームに接着することにより、マニホールドの膨張や収縮を極力抑えることができる。さらに、マニホールドの筐体フレームに対する接着箇所をマニホールドの上面若しくは上面近くにすると、インクジェットヘッドチップ15の電極15c,15dの破損防止に、より効果を奏することとなる。
【0030】
以上のように、この実施の形態におけるインクジェットヘッドチップによれば、マニホールドを構成する部材を、少なくともノズル並設方向の両端部に近い2箇所で筐体フレームに接着固定しているため、マニホールドよりは熱膨張率の低い筐体フレームに接着されてマニホールドの膨張や収縮を抑えられ、マニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【0031】
また、この実施の形態では、マニホールドに、インクジェットヘッドチップをノズル並設方向の両端部から挟持して固定する係合部が設けられているため、低温時にマニホールドが収縮しようとすると、係合部によって挟持しているインクジェットヘッドチップに収縮を阻まれることとなり、その結果、マニホールドが収縮することによるマニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【0032】
なお、本発明に係るインクジェットヘッド及びインクジェットプリンタとしては、前記した実施形態に限るものではなく、他の構成のものにも適用可能である。例えば、インクジェットヘッドは、ヘッドチップに圧電素子を備える構成とは限らず、例えばヒータを備える構成としてもよい。
【0033】
また、この実施の形態では、マニホールドは筐体フレームに対して2箇所の接着箇所で接着固定したが、これに限らず、3つ以上の複数箇所で接着固定しても良い。なお、このときも、接着箇所として、ノズル並設方向の両端部に近い2箇所は含むこととする。
【0034】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、マニホールドを構成する部材を、少なくともノズル並設方向の両端部に近い2箇所で当該マニホールドよりも熱膨張率の低い筐体フレームに接着固定しているため、マニホールドよりは熱膨張率の低い筐体フレームに接着されてマニホールドの膨張や収縮を抑えられ、マニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【0035】
請求項2に記載の発明によれば、マニホールドに、インクジェットヘッドチップをノズル並設方向の両端部から挟持して固定する係合部が設けられているため、低温時にマニホールドが収縮しようとすると、係合部によって挟持しているインクジェットヘッドチップに収縮を阻まれることとなり、その結果、マニホールドが収縮することによるマニホールドの破損やインクジェットヘッドチップの電極の破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るインクジェットプリンタの概略を示す平面図である。
【図2】本発明の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。
【図3】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを図2に対してほぼ180度異なる方向から描図した分解斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを構成するインクジェットヘッドチップとマニホールドを含む拡大分解斜視図である。
【図5】図4の部材を組み立てた状態の拡大斜視図である。
【図6】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを構成するマニホールドの片方を示す拡大斜視図である。
【図7】本発明の一実施形態に係るインクジェットヘッドを構成するマニホールドのもう片方を示す拡大斜視図である。
【符号の説明】
1 インクジェットプリンタ
2 インクジェットヘッド
3 キャリッジ
4 キャリッジレール
5 保湿ユニット
6 保湿キャップ
7 メンテナンスユニット
8 吸引キャップ
9 吸引ポンプ
10 廃インクタンク
11 清掃ブレード
12 インク受器
13 記録媒体
14 筐体フレーム
14a 基端フレーム部
14b,14c,14d 支点当接部
14e,14f ボルト挿通部
14g,14h 側壁部
14i,14j ヘッドチップ保持部
14k 放熱板
14m コネクタ支持部
14n 流路形成部
14p 流路コネクタ
15 ヘッドチップ(インクジェットヘッドチップ)
15a 端部
15b ノズル面(先端面)
16a,16b マニホールド
17 キャップ受け板
17a 開口部
18a,18b フレキシブル配線基板
19a,19b 駆動回路基板
20a,20b 内部コネクタ
21 外部コネクタ
22 配線支持板
23 フレキシブル配線基板
24 カバー
24a コネクタ保持開口
25 インクタンク
26 インク供給管
A 主走査方向
B ホームポジション領域
C 記録領域
D メンテナンス領域
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inkjet head.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, ink jet printers that record predetermined images by ejecting ink onto recording media such as paper and plastic thin plates have been proposed and put into practical use. The ink jet printer includes an ink jet head having nozzles (ink ejection ports), and ejects ink from the nozzles toward the recording medium while moving the ink jet head in a predetermined direction. An image is recorded.
[0003]
In the ink jet printer, ink is ejected by an ink jet head using a piezoelectric element (piezo element) or a heater. The inkjet head includes an inkjet head chip in which nozzles for ejecting ink are arranged in parallel, a manifold that is bonded and fixed to a side portion of the inkjet head chip and guides ink to the inkjet head chip, and a housing that houses the manifold. And a body frame. The inkjet head chip is made of a ceramic piezoelectric element having a low coefficient of thermal expansion, and the manifold is often made of a resin. The housing frame is made of metal or the like.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as described above, the inkjet head chip is made of a ceramic piezoelectric element having a low coefficient of thermal expansion, and the manifold is often made of a resin having a high coefficient of thermal expansion. At times and at high temperatures, the manifold may be damaged due to the difference in thermal expansion coefficient (so-called heat shock). Further, when the manifold expands or contracts, the adhesive between the inkjet head chip is peeled off, and there is a possibility that the electrode in the inkjet head chip is damaged.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an ink jet head that can prevent the electrodes in the manifold and the ink jet head chip from being damaged due to a temperature change.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
An inkjet head chip in which nozzles for ejecting ink are arranged in parallel;
A manifold that is adhesively fixed to a side portion of the inkjet head chip and guides ink to the inkjet head chip;
A housing frame for housing the manifold;
An inkjet head comprising:
The manifold is composed of two members having a higher coefficient of thermal expansion than the inkjet head chip , and at least two positions near the both ends in the nozzle juxtaposition direction on each member of the manifold. is bonded and fixed,
The housing frame has a coefficient of thermal expansion higher than that of the inkjet head chip and lower than that of the manifold .
[0007]
According to the first aspect of the present invention, the members constituting the manifold are bonded and fixed to the housing frame having a lower coefficient of thermal expansion than that of the manifold at least at two locations near both ends in the nozzle juxtaposition direction. It is bonded to a housing frame that has a lower thermal expansion coefficient than the manifold, so that expansion and contraction of the manifold can be suppressed, and damage to the manifold and ink jet head chip electrodes can be prevented.
[0008]
The invention according to claim 2 is the ink jet head according to claim 1,
Engaging portions are provided at both ends of the manifold in the nozzle juxtaposition direction so as to sandwich and fix the inkjet head chip from the both ends.
[0009]
According to the second aspect of the present invention, the manifold is provided with the engaging portion that clamps and fixes the ink jet head chip from both ends in the nozzle juxtaposed direction. The inkjet head chip sandwiched by the engaging portion prevents the contraction, and as a result, it is possible to prevent the manifold from being damaged and the electrodes of the inkjet head chip from being damaged by the contraction of the manifold.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following is one embodiment of the present invention and does not limit the present invention.
[0011]
First, an overall configuration of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
[0012]
As shown in FIG. 1, the ink jet printer 1 of this embodiment includes an ink jet head 2, a carriage 3, a carriage rail 4, a moisture retention unit 5, a maintenance unit 7, an ink tank 25, an ink supply pipe 26, And a control means (not shown).
[0013]
A recording medium 13 on which an image is formed by the ink jet printer 1 is conveyed in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction A in FIG. 1 so as to pass through the recording area C in FIG. The recording medium 13 is conveyed by a conveying means (not shown).
[0014]
The carriage 3 carries the inkjet heads 2, 2,... And moves in the direction of arrow A from the home position area B to the maintenance area D along the carriage rail 4. In the recording area C, main scanning on the recording medium 13 is performed by the operation of the carriage 3.
[0015]
During this main scanning, the inkjet head 2 discharges ink toward the recording medium 13 to form an image on the recording medium 13. The inkjet head 2 may be placed vertically so that the nozzle discharge direction is vertically downward, or the inkjet head 2 may be placed horizontally so that the nozzle discharge direction is horizontal. However, the present invention can be implemented in other directions. . In any case, the ink jet head 2 is installed so that the nozzle surface 15b on which the nozzle ejection openings for ejecting ink are arranged faces the recording medium 13.
In the ink jet printer 1 according to the present embodiment, a total of four ink jet heads 2, 2, 2 can be ejected so that four color inks of black (K), yellow (Y), magenta (M), and cyan (C) can be ejected. Are installed on the carriage 3. Another inkjet head 2 is disposed on the back side of the inkjet head 2 shown in the center.
In order to express color, usually four or more inkjet heads are used. Color printers having 4 to 8 inkjet heads are in practical use.
[0016]
The ink tank 25 stores ink to be supplied to the inkjet head 2. One ink tank 25 is installed for one inkjet head 2. The ink supply pipe 26 is installed in such a manner that the ink jet head 2 and the ink tank 25 communicate with each other, and guides ink from the ink tank 25 to the ink jet head 2.
[0017]
The maintenance unit 7 is disposed in the maintenance area D, and includes a suction cap 8, a cleaning blade 11, an ink receiver 12, a suction pump 9, a waste ink tank 10, and the like. The maintenance unit 7 removes foreign matter in the inkjet head 2 through a series of maintenance operations and restores the ink ejection state of the inkjet head 2 to a good state.
[0018]
The suction cap 8 communicates with the waste ink tank 10 via the suction pump 9 and rises during the maintenance operation to cover the nozzle surface 15b of the inkjet head 2. Four suction caps 8 are provided. The suction caps 8, 8,... Can cover the nozzle surfaces 15b, 15b,... Of all the inkjet heads 2, 2,. It is arranged corresponding to the arrangement in
The suction pump 9 includes a cylinder pump and a tube pump. The suction pump 9 operates in a state where the suction cap 8 covers the nozzle surface 15b, thereby generating a suction force for sucking the ink inside the inkjet head 2 together with the foreign matter from the discharge port.
[0019]
The cleaning blade 11 removes ink adhering to the nozzle surface 15b after ink suction of the inkjet head 2. Thereafter, the ink receiver 12 receives ink preliminarily ejected by the inkjet head 2. The waste ink tank 10 stores ink sucked from the ink jet head 2 by the operation of the suction pump 9 and ink preliminarily ejected from the ink jet head 2.
[0020]
The moisturizing unit 5 is disposed in the home position region B and includes moisturizing caps 6, 6,. The moisture retaining cap 6 retains the ink of the inkjet heads 2, 2,... By covering the nozzle surface 15b when the inkjet head 2 is in a standby state. Four moisturizing caps 6, 6,... Are provided. These four moisturizing caps 6, 6, ... correspond to the arrangement of the inkjet heads 2, 2, ... so that the nozzle surfaces 15b, 15b, ... of the four inkjet heads 2, 2, ... can be covered simultaneously. Arranged.
[0021]
The control unit includes a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and controls each component of the inkjet printer 1. The memory stores image data to be formed on the recording medium 13 and a program for controlling each component of the inkjet printer 1. The CPU performs an operation based on image data or a program stored in the memory, and transmits a control signal to each component based on the operation result.
[0022]
Next, the inkjet head 2 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
2 and 3 are exploded perspective views of the inkjet head 2 of the present embodiment. 2 and 3 are drawn from different directions (almost 180 degrees different).
The inkjet head 2 according to the present embodiment includes a housing frame 14, an inkjet head chip (hereinafter simply referred to as “head chip”) 15, two manifolds 16a and 16b, a cap receiving plate 17, and two flexible wiring boards. 18a, 18b, two drive circuit boards 19a, 19b, an external connector 21, a wiring support plate 22, a flexible wiring board 23, and a cover 24.
A number of nozzles are continuously provided in the direction of arrow E at the end 15 a of the head chip 15. Specifically, a nozzle (nozzle plate) made of metal, resin, or the like in which nozzle-shaped holes are processed is attached to the end surface of the end portion 15a where the pressurizing chamber outlet is provided. Is provided. As a result, the nozzle outlet is disposed on the nozzle surface 15b. A row of nozzles provided continuously in the direction of arrow E is referred to as a nozzle row. The inkjet head 2 has two nozzle rows. The outlets of these nozzles become ink discharge ports. The head chip 15 has a long outer shape in the direction of arrow E. The inkjet head 2 is mounted on the carriage 3 so that the arrow E direction and the main scanning direction A shown in FIG.
[0023]
The head chip 15 is a device that ejects ink filled in an ink flow path (pressure chamber) formed therein from a nozzle. An ink flow path (pressure chamber) provided with a piezoelectric element that generates pressure (ejection force) for ejecting ink from the nozzle in front of the nozzle at the end 15a of the head chip 15 corresponds to each nozzle. Is formed. The discharge force may be generated by other means such as a heater element. A piezoelectric element that gives ejection force to each nozzle in one nozzle row is driven by a drive circuit mounted on the drive circuit board 19a, and a piezoelectric element that gives ejection force to each nozzle in the other nozzle row is mounted on the drive circuit board 19b. It is driven by the drive circuit. For this purpose, the drive circuit boards 19a and 19b are connected to both side surfaces of the head chip 15 via flexible wiring boards 18a and 18b, respectively.
Electrical connection between the drive circuit boards 19a and 19b and the outside is performed by the external connector 21, the flexible wiring board 23, and the internal connectors 20a and 20b. The internal connectors 20a and 20b are mounted on the drive circuit boards 19a and 19b, respectively. An external electrode of the flexible wiring board 23 is connected to the external connector 21, and one end of the flexible wiring board 23 including the external electrode is attached to and supported on the wiring support plate 22. The other end portion of the flexible wiring board 23 is extended from the wiring support plate 22 so as to be divided into two, and an internal electrode is formed at the tip thereof. These internal electrodes are connected to the internal connectors 20a and 20b. When the inkjet head 2 is mounted, the external connector 21 is connected to a connector installed on the carriage 3.
[0024]
Manifolds 16a and 16b are attached to both side surfaces of the head chip 15, respectively. Filter installation portions a1 and a2 are provided on the side surfaces of the head chips 15 of the manifolds 16a and 16b. A filter a3 is attached to the filter installation part a1, and a filter a4 is attached to the filter installation part a2. Each filter a3, a4 is preferably attached to the corresponding filter installation part a1, a2 by thermocompression bonding or adhesion. Moreover, the filter installation part a1 is shown in FIG. 3, and the filter installation part a2 is shown in FIG.
The cap receiving plate 17 is attached to the manifolds 16a and 16b. At this time, the nozzle surface 15 b is exposed through the opening 17 a provided in the cap receiving plate 17.
Ink is supplied to the flow path connector 14p formed on the housing frame 14 from the ink supply pipe 26 shown in FIG. An ink flow path is continuously formed in the flow path connector 14p and the flow path forming portion 14n, and this ink flow path is connected to the ink flow path formed in each of the manifolds 16a and 16b. The ink that reaches the manifolds 16a and 16b passes through the filters a3 and a4, and is further introduced into an ink flow path (pressure chamber) formed in the head chip 15.
The cap receiving plate 17 receives the suction cap 8 and the moisture retaining cap 6 and is in close contact with them.
[0025]
The housing frame 14 includes a base frame portion 14a that houses the head chip 15, the manifolds 16a and 16b, and the cap receiving plate 17, and side wall portions 14g and 14h that are erected from both longitudinal ends of the base frame portion 14a. And a heat sink 14k and a connector support portion 14m formed so as to span the both side wall portions 14g and 14h, and head chip holding portions 14i and 14j formed inside the both side wall portions 14g and 14h, respectively.
Both end portions of the head chip 15 are held by the head chip holding portions 14i and 14j, respectively. The head chip 15, the two manifolds 16a and 16b, the cap receiving plate 17 and the base end frame portion 14a are fixed to each other by an adhesive.
The drive circuit boards 19a and 19b are joined to the heat sink 14k. The connector support portion 14m supports the external connector 21.
A cover 24 is attached to the housing frame 14, and four side surfaces and an upper end surface (= surface opposite to the nozzle surface 15b) of the head housing are configured. A connector holding opening 24a is formed on the end surface of the cover 24 constituting the upper end surface of the head casing. When the cover 24 is attached to the housing frame 14, the external connector 21 and the wiring support plate 22 are held by the connector holding opening 24a.
In addition, three fulcrum contact portions 14b, 14c, and 14d and two bolt insertion portions 14e and 14f are attached to the outer periphery of the base end frame portion 14a. The three fulcrum contact portions 14b, 14c, and 14d are portions that are supported by being in contact with the three fulcrums on the carriage 3 side when the inkjet head 2 is positioned on the carriage 3. After positioning, bolts for fixing the inkjet head 2 to the carriage 3 are inserted into bolt insertion holes formed in the bolt insertion portions 14e and 14f.
[0026]
Next, the inkjet head chip (head chip) 15, the manifolds 16a and 16b, and the housing frame 14 will be described in more detail with reference to FIGS.
[0027]
In this embodiment, as described above, the head chip 15 has two nozzle rows that are continuously provided in the direction of arrow E in FIG. 2, and a drive circuit board is provided for each nozzle row. Have. For this reason, in this embodiment, the head chip 15 is provided with two drive circuit boards 19a and 19b, and the upper end (electrodes 15c and 15d) of the head chip 15 and the lower end of the drive circuit board are connected. There are also two flexible wiring boards (FPCs) (reference numerals 18a and 18b). Here, the piezoelectric element of the head chip 15 is made of PZT (lead zirconate titanate).
[0028]
The manifold is composed of two members 16a and 16b, which are engaged with each other with the head chip 15 interposed therebetween, and are fixedly bonded. In this embodiment, engagement pieces 16g and 16h are provided at both ends of the member 16a in the nozzle juxtaposition direction, and the engagement pieces 16g and 16h protrude to a predetermined position of the member 16b, here, inside the manifold. The protruding pieces 16v and 16w are engaged with the outer positions. Thus, the inkjet head chip 15 is also held and fixed from both ends in the nozzle juxtaposition direction. The ink jet head chip 15 and the manifold members 16a and 16b are bonded and fixed so that ink in the manifold does not leak out.
[0029]
Further, the manifolds 16a and 16b are bonded and fixed to the housing frame 14 at least at two locations close to both ends in the nozzle juxtaposition direction. In this embodiment, the housing frame 14 is made of a metal, and in this example, is made of an aluminum molded product. By adhering a resin manifold (high thermal expansion coefficient) to a metal housing frame (low thermal expansion coefficient than resin), the opposite action is exerted against expansion and contraction of the manifold due to temperature changes. be able to. In addition, here, the manifold recess 16t is engaged and fixed at a predetermined position of the casing frame, and the planar portion 16s is brought into contact and fixed to be fixed to the casing frame. ing. In this way, the expansion and contraction of the manifold can be suppressed as much as possible by adhering to the housing frame at the portions near the both ends of the nozzle in the side-by-side direction. Furthermore, if the location where the manifold is bonded to the housing frame is close to or close to the top surface of the manifold, it is more effective in preventing damage to the electrodes 15c and 15d of the inkjet head chip 15.
[0030]
As described above, according to the ink jet head chip in this embodiment, the members constituting the manifold are bonded and fixed to the housing frame at least at two locations close to both ends in the nozzle juxtaposition direction. Is bonded to a housing frame having a low coefficient of thermal expansion to suppress expansion and contraction of the manifold, and can prevent damage to the manifold and electrodes of the inkjet head chip.
[0031]
Further, in this embodiment, since the manifold is provided with an engagement portion that clamps and fixes the inkjet head chip from both ends in the nozzle juxtaposition direction, the engagement portion is used when the manifold is contracted at a low temperature. As a result, it is possible to prevent the manifold and the electrodes of the inkjet head chip from being damaged due to the contraction of the manifold.
[0032]
The ink jet head and the ink jet printer according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and can be applied to other configurations. For example, the ink jet head is not limited to a configuration including a piezoelectric element in a head chip, and may be configured to include a heater, for example.
[0033]
In this embodiment, the manifold is bonded and fixed to the housing frame at two bonding locations. However, the manifold is not limited to this and may be bonded and fixed at three or more multiple locations. In this case as well, two points close to both ends in the nozzle juxtaposition direction are included as the bonding points.
[0034]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the members constituting the manifold are bonded and fixed to the housing frame having a lower coefficient of thermal expansion than that of the manifold at least at two locations near both ends in the nozzle juxtaposition direction. It is bonded to a housing frame that has a lower thermal expansion coefficient than the manifold, so that expansion and contraction of the manifold can be suppressed, and damage to the manifold and ink jet head chip electrodes can be prevented.
[0035]
According to the second aspect of the present invention, the manifold is provided with the engaging portion that clamps and fixes the ink jet head chip from both ends in the nozzle juxtaposed direction. The inkjet head chip sandwiched by the engaging portion prevents the contraction, and as a result, it is possible to prevent the manifold from being damaged and the electrodes of the inkjet head chip from being damaged by the contraction of the manifold.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing an ink jet printer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of an inkjet head according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view illustrating an inkjet head according to an embodiment of the present invention, viewed from a direction different from that of FIG. 2 by approximately 180 degrees.
FIG. 4 is an enlarged exploded perspective view including an inkjet head chip and a manifold constituting an inkjet head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged perspective view of a state in which the members of FIG. 4 are assembled.
FIG. 6 is an enlarged perspective view showing one side of a manifold constituting the ink jet head according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an enlarged perspective view showing the other side of the manifold constituting the ink jet head according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inkjet printer 2 Inkjet head 3 Carriage 4 Carriage rail 5 Moisturizing unit 6 Moisturizing cap 7 Maintenance unit 8 Suction cap 9 Suction pump 10 Waste ink tank 11 Cleaning blade 12 Ink receiver 13 Recording medium 14 Housing frame 14a Base frame part 14b , 14c, 14d, fulcrum contact portions 14e, 14f, bolt insertion portions 14g, 14h, side wall portions 14i, 14j, head chip holding portions 14k, heat radiating plates 14m, connector support portions 14n, flow path forming portions 14p, flow path connectors 15, head chips (inkjet head chips).
15a End 15b Nozzle surface (tip surface)
16a, 16b Manifold 17 Cap receiving plate 17a Openings 18a, 18b Flexible wiring boards 19a, 19b Drive circuit boards 20a, 20b Internal connector 21 External connector 22 Wiring support plate 23 Flexible wiring board 24 Cover 24a Connector holding opening 25 Ink tank 26 Ink Supply pipe A Main scanning direction B Home position area C Recording area D Maintenance area

Claims (2)

インクを吐出するノズルが並設されたインクジェットヘッドチップと、
前記インクジェットヘッドチップの側部に接着固定され前記インクジェットヘッドチップにインクを導くマニホールドと、
前記マニホールドを収納する筐体フレームと、
を備えるインクジェットヘッドであって、
前記マニホールドは、前記インクジェットヘッドチップよりも熱膨張率が高い2つの部材で構成されていると共に、マニホールドのそれぞれの部材において、少なくともノズル並設方向の両端部に近い2箇所で前記筐体フレームに接着固定され
前記筐体フレームは、前記インクジェットヘッドチップよりも高く前記マニホールドよりも低い熱膨張率を有することを特徴とするインクジェットヘッド。
An inkjet head chip in which nozzles for ejecting ink are arranged in parallel;
A manifold that is adhesively fixed to a side portion of the inkjet head chip and guides ink to the inkjet head chip;
A housing frame for housing the manifold;
An inkjet head comprising:
The manifold is composed of two members having a higher coefficient of thermal expansion than the inkjet head chip , and at least two positions near the both ends in the nozzle juxtaposition direction on each member of the manifold. is bonded and fixed,
The inkjet head according to claim 1, wherein the housing frame has a coefficient of thermal expansion higher than that of the inkjet head chip and lower than that of the manifold .
前記マニホールドにおけるノズル並設方向の両端部には、インクジェットヘッドチップを前記両端部から挟持して固定する係合部が設けられている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。  The inkjet head according to claim 1, wherein an engagement portion is provided at both ends of the manifold in the nozzle juxtaposition direction to sandwich and fix the inkjet head chip from the both ends.
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