JP2004345127A - 液体噴射ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保護部材をヘッドケースと一体化された状態で形成して、インクの異常溜まり現象を回避する液体噴射ヘッドとその製造方法を提供する。
【解決手段】平坦なノズル形成面１６Ａにノズル開口１１が列設されたノズルプレート１６と、ノズル開口１１に連通し圧力発生手段１４により液体を加圧する圧力発生室１２とを含む液体噴射ユニット１３が、主走査方向に往復移動するヘッドケース１５に接合された液体噴射ヘッド１０であって、液体噴射ユニット１３の保護部材３１がヘッドケース１５と一体化された状態で設けられ、保護部材３１の先端部はノズル形成面１６Ａよりも液体の被噴射物側に突出した位置に配置されている。これにより、液体が毛細管現象等で滞留する箇所がなくなり、被噴射物を液体で汚すようなことが防止できる。また。保護部材３１の配置により接合基準面３２の研磨加工が行ないやすくなり、高精度の研磨加工ができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体噴射ユニットを保護する構造を有する液体噴射ヘッドとその製造方法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す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ヘッド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】
一般に、インクジェット式記録装置に装着されるインク噴射ヘッド１０は、図１２および図１３に示すように、ノズル開口１１と圧力発生室１２が形成されたインク噴射ユニット１３と、圧力発生手段である圧電振動子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。上記インク噴射ユニット１３は、ノズル開口１１が穿設されたノズル形成面１６Ａ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。また、圧電振動子１４に接続されたフレキシブル回路板２２がヘッドケース１５に取り付けられたプリント基板２５に接続されている。そして、上記ノズル形成面１６Ａは平坦面とされている。
【０００４】
ワイパー部材９でノズル形成面１６Ａをワイピングするときには、ワイパー部材９によりインク噴射ユニット１３がノズル形成面１６Ａの方向（主走査方向）に押されたり、インク噴射ユニット１３の角部に傷がついたりするのを防止するために、保護カバー２６が取付けられている。上記保護カバー２６は、例えば、厚さ０．２ｍｍのステンレス板をプレス加工したもので、ノズル形成面１６Ａの周縁部分を額縁のような形状の保護枠２７で覆っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−３３９６５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなインク噴射ヘッド１０においては、インク噴射ユニット１３内等のインク性状を適正なものとするために、インクを強制的に吸引するクリーニング動作やインクを定期的に空吐出をするフラッシング動作を行なうのであるが、これらの動作終了後には、液状のインクがノズル形成面１６Ａに付着しているので、それを除去するために、上記のワイピングが行なわれる。このワイピングによってノズル形成面１６Ａの片側に掻き寄せられたインクのうち大半のものは、ワイパー部材９を伝って廃インク貯留部に導かれる。しかし、一部のインクは、保護枠２７とノズル形成面１６Ａとの間の隙間からインク噴射ユニット１３およびヘッドケース１５の表面を伝わって行き、このような現象が繰り返されると、保護カバー２６とヘッドケース１５の横側面との間の隙間に、毛細管現象をともなって溜まることとなる。
【０００７】
上記のようにして溜まったインクが異常に多くなると、インク滴吐出を受ける記録紙上に滴下して紙面を汚すおそれがある。さらに上記のようにして溜まったインクがインク噴射ヘッド１０の奥の方へ流動したりした場合には、インクがプリント基板２５にまで達し、最悪の場合には、プリント基板２５の正常な通電機能に支障をきたすおそれがある。
【０００８】
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、保護部材をヘッドケースと一体化された状態で形成して、インクの異常溜まり現象を回避する液体噴射ヘッドとその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【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、少なくとも平坦なノズル形成面にノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通し圧力発生手段により液体を加圧する圧力発生室とを含んで構成された液体噴射ユニットが、主走査方向に往復移動するヘッドケースに接合された液体噴射ヘッドであって、上記液体噴射ユニットを保護する保護部材が上記ヘッドケースと一体化された状態で設けられているとともに、上記保護部材の先端部は上記ノズル形成面よりも液体の被噴射物側に突出した位置に配置されていることを要旨とする。
【００１０】
すなわち、上記液体噴射ユニットを保護する保護部材が上記ヘッドケースと一体化された状態で設けられているとともに、上記保護部材の先端部は上記ノズル形成面よりも液体の被噴射物側に突出した位置に配置されている。
【００１１】
このため、上記ノズル形成面に付着している液体がワイパー部材でワイピングされると、掻き寄せられた液体は突出した上記保護部材に堰き止められるので、堰き止められた液体はより多くの量がワイパー部材を伝わって廃液貯留部に誘導される。そして、保護部材がヘッドケースと一体化され、上記従来技術のように、液体が毛細管現象で滞留するような隙間等の構造が存在していないので、保護部材をオーバーフローした液体は、隙間等の特定の箇所に滞留することがなく、上述のように被噴射物に滴下するような現象が防止でき、プリント基板のような電気的作用をする部品に液体が付着することが防止できる。
【００１２】
同時に、保護部材はヘッドケースと一体化された状態で設けられているので、保護部材自体の剛性を高くすることができ、ワイパー部材が直接液体噴射ユニットの端部に接触することがなく、液体噴射ユニットの保護機能が高い信頼性のもとで実現する。液体噴射ユニットは、通常、ノズルプレートやそれに合体される部品が積層構造となって構成され、それがヘッドケースに接合されている。したがって、ワイパー部材等により何等かの外力が液体噴射ユニットの端部に作用すると、上記積層構造部分に剥離現象が発生したり、ヘッドケースに対する接合部が外れたりしやすいのであるが、上記保護部材によりそのような不都合な現象が防止できる。さらに、液体噴射ヘッドを装置本体に組み付けたり搬送したりする際に、近隣の部材に接触することがあっても、上記保護部材により部品としての液体噴射ヘッドを傷めることが最小化できる。また、保護部材の形成に際しては特別な部品を準備する必要がないので、部品点数の削減，原価低減，構造簡素化等において有効である。
【００１３】
さらに、保護部材がヘッドケースと一体化されてその剛性が高くなるため、ノズル形成面からの保護部材の突出量を極限まで小さくすることができる。このため、ノズル形成面と被噴射物との距離をその分小さくすることができ、吐出精度を大幅に高めることができる。
【００１４】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記ヘッドケースの一部に液体噴射ユニットが接合される接合基準面が形成されている場合には、上記接合基準面に液体噴射ユニットを接合することにより、ノズル形成面の向きやノズル開口の位置が正確に設定できる。
【００１５】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記保護部材が、上記主走査方向に略直交する方向に延びた状態でノズル形成面の両端部近傍に配置され、上記接合基準面が上記両保護部材の間に配置されている場合には、上記保護部材の間の接合基準面に液体噴射ユニットを接合することにより、直ちに保護部材がノズル形成面の両端部近傍の適正な位置に配置される。したがって、保護部材の保護機能が確実に果たされ、また、液体噴射ユニットのヘッドケースへの組み付け工程が簡素化される。
【００１６】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記保護部材が、上記主走査方向におけるノズル形成面の両端部にのみ沿って主走査方向に略直交する方向に延びた状態で配置されている場合には、保護部材を主走査方向に略直交する方向に延びた状態でノズル形成面の両端部にのみ配置することにより、上記保護部材以外の箇所は開放された状態になるので、ヘッドケースに形成される液体噴射ユニットの接合基準面の研磨加工が行ないやすくなり、加工精度の向上，加工時間の短縮等において有効である。また、主走査方向と同方向に延びる保護部材が存在しないので、保護部材を乗り越えたワイパー部材はノズル形成面のノズル列方向の全域にわたって接触することとなる。したがって、ノズル列方向で見ていわゆる拭き残しが発生しないので、ノズル列の端部近くのノズル開口を含めて全てのノズル開口が正常に機能する状態が確保される。
【００１７】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記保護部材は、ノズル形成面を包囲する枠状保護部材の形態で配置され、上記枠状保護部材の内側に上記接合基準面が形成されている場合には、液体噴射ユニットを枠状保護部材内に挿入し接合基準面に接合するだけで、液体噴射ユニットの主走査方向とそれに直交する方向（副走査方向）の位置、および被噴射物に向う方向との各位置が確実に設定される。
【００１８】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記枠状保護部材が、主走査方向に略直交する方向に延びた部分において、その先端部がノズル形成面よりも被噴射物側に突出している場合には、主走査方向と同方向に延びる保護部材が存在しないので、保護部材を乗り越えたワイパー部材はノズル形成面のノズル列方向の全域にわたって接触することとなる。したがって、ノズル列方向で見ていわゆる拭き残しが発生しないので、ノズル列の端部近くのノズル開口を含めて全てのノズル開口が正常に機能する状態が確保される。
【００１９】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記枠状保護部材の内側に補助枠部材が挿入され、上記補助枠部材に上記接合基準面が形成されている場合には、液体噴射ユニットを枠状保護部材内に挿入し、補助枠部材に形成した接合基準面に接合するだけで、液体噴射ユニットの主走査方向とそれに直交する方向（副走査方向）の位置、および被噴射物に向う方向との各位置が確実に設定される。この場合において、上記補助枠部材の端面が接合基準面である場合には、補助枠部材単品の状態で接合基準面の研磨加工を行なうので、研磨加工が行ないやすくなり、加工精度の向上，加工時間の短縮等において有効である。さらに、補助枠部材の内側に液体噴射ユニットの一部である圧力発生手段等を収容することができる。
【００２０】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記保護部材が、ヘッドケースの端面部に突条部材を接合して構成されている場合には、上記突条部材を付加的にヘッドケースに取付けて、液体噴射ユニットを保護するものであるから、簡単な構造の部品追加だけで保護部材が形成でき、液体噴射ヘッドの構造簡素化ができ製作が行ないやすくなる。とくに、ヘッドケースの構造を大きく変更することなく、保護部材が構成できるので、容易に実用化が可能となる。
【００２１】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記保護部材の先端部が、上記ノズル形成面と同一平面上の位置に配置されている場合には、ワイピングの開始位置においては、ワイパー部材が保護部材の先端部からノズル形成面にかけて滑らかに移動でき、ワイピングの終了位置においては、掻き寄せられた液体が、ノズル形成面から保護部材の先端部へ円滑に払拭される。したがって、ノズル形成面に付着している液体が全て確実にワイピングされ、ワイピング機能が完全なものとなる。
【００２２】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記保護部材の角部に、丸み形状が形成されている場合には、ワイパー部材が保護部材を滑らかに乗り越えるので、ワイパー部材に無理な力が作用することがなく、ワイパー部材の耐久性向上にとって有効である。また、ワイパー部材のすりへりや傷つきを防止し、ワイパー部材の損傷に伴うふき取り不良の発生が防止される。
【００２３】
本発明の液体噴射ヘッドにおいて、上記保護部材とヘッドケースが、導電性の合成樹脂材料から形成されている場合には、被噴射物に帯電した静電気がノズルプレート等に移動するのを防止できる。すなわち、上記導電性のある合成樹脂材料で保護部材やヘッドケースが成型されているので、上記静電気は保護部材からヘッドケースを経て装置本体に接地され、装置本体内部の電子部品が保護される。
【００２４】
上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法は、少なくとも平坦なノズル形成面にノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通し圧力発生手段により液体を加圧する圧力発生室とを含んで構成された液体噴射ユニットが、主走査方向に往復移動するヘッドケースに接合された液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記液体噴射ユニットを保護する保護部材を上記主走査方向に略直交する方向に延びた状態でノズル形成面の両端部近傍に配置し、上記両保護部材の間のヘッドケースの一部に形成される上記液体噴射ユニットの接合基準面を、両保護部材の間において研磨することを要旨とする。
【００２５】
すなわち、上記液体噴射ユニットを保護する保護部材を上記主走査方向に略直交する方向に延びた状態でノズル形成面の両端部近傍に配置し、上記両保護部材の間のヘッドケースの一部に形成される上記液体噴射ユニットの接合基準面を、両保護部材の間において研磨するのである。
【００２６】
このため、保護部材を主走査方向に略直交する方向に延びた状態で配置することにより、上記保護部材以外の箇所は開放された状態になるので、ヘッドケースに形成される液体噴射ユニットの接合基準面の研磨加工が行ないやすくなり、加工精度の向上，加工時間の短縮等において有効である。つまり、保護部材以外の箇所が開放されているので、研磨工具を所要の方向や研磨領域に移動させることが行ないやすくなるのである。とくに、研磨工具を上記保護部材と平行な方向に沿って移動させながら接合基準面の研磨が可能となるので、面精度の高い接合基準面がえられる。同時に、研磨加工の制約が上記のように少なくなるので、加工時間の短縮ができ、経済的である。
【００２７】
【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。
【００２８】
本発明における液体噴射ヘッドは、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インク噴射ヘッドを実施の形態の対象にしている。
【００２９】
図１〜図３は、本発明の液体噴射ヘッドの一実施の形態を示す。
【００３０】
図１は、インクジェット式記録装置１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ヘッド１０が取付けられたキャリッジ３を備えている。
【００３１】
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、インク噴射ヘッド１０のノズル面が露呈するよう取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。
【００３２】
そして、上記インク噴射ヘッド１０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ヘッド１０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はインク噴射ヘッド１０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。さらに、９Ａはワイパー部材９でワイピングされたインクを貯留する廃インク貯留部である。
【００３３】
図２に示すように、上記ワイパー部材９は、スポンジやゴムのような柔軟な弾性材料で形成され、ワイピングをするときにはノズル形成面１６Ａをワイピングできる位置まで移動させるように構成され、そのために進退機構２９が設けられている。なお、プリント基板２５の端部に圧電振動子１４の動作信号を入力するターミナル３０が配置されている。
【００３４】
上記インク噴射ヘッド１０の基本構造の一例を図２にしたがって説明すると、このインク噴射ヘッド１０は、ノズル開口１１と圧力発生室１２が形成されたインク噴射ユニット１３と、圧力発生手段である圧電振動子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。
【００３５】
上記インク噴射ユニット１３は、ノズル開口１１が穿設されたノズル形成面１６Ａ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。そして、上記ノズル形成面１６Ａは平坦面とされている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
上記インク噴射ヘッド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が拡張・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り、ヘッドケース１５に結合されたプリント基板２５に結線されている。
【００３９】
上記インク噴射ヘッド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列のノズル列が一対となり、３対のものが形成されている（図３参照）。上記のノズル開口１１は一直線上に列設され、このようなノズル列に符号１１Ａが付してある。
【００４０】
上記インク噴射ユニット１３は、接着剤等を用いてヘッドケース１５に接合されている。上記のワイパー部材９でノズル形成面１６Ａをワイピングするときには、ワイパー部材９によりインク噴射ユニット１３がノズル形成面１６Ａの方向（主走査方向）に押されたり、インク噴射ユニット１３の角部に傷がついたりするのを防止するために、保護部材３１が設けられている。
【００４１】
インク噴射ヘッド１０の主走査方向は、図２および図３（Ａ）の左右方向であり、この主走査方向に略直交する方向に２つの保護部材３１が配置されている。上記保護部材３１は、それぞれヘッドケース１５の左右両側にのみ略平行に配置されている。ヘッドケース１５は、合成樹脂で成型されており、この成型と同時に保護部材３１も一体に成型されている。保護部材３１の先端部３１Ａは、上記ノズル形成面１６Ａよりも記録紙７側に突出した位置に配置されている。この例におけるノズル形成面１６Ａの寸法は、主走査方向が４２ｍｍ、副走査方向が３０ｍｍであり、このような寸法下にあって記録紙７側への保護部材３１の突出量Ｌは、０．１ｍｍである。上記合成樹脂は導電性のある樹脂材料が用いられ、ここでは、カーボンパウダーを合成樹脂に混入したものが使用されている。なお、ヘッドケース１５には、圧電振動子１４や基台２１等が収容される空間３８が形成されている。
【００４２】
上記両保護部材３１の間隔は、インク噴射ユニット１３の左右長さよりもわずかに大きく設定されている。そして、両保護部材３１の間のヘッドケース１５の表面には、インク噴射ユニット１３が接着剤等を用いて接合される接合基準面３２が形成されている。上記接合基準面３２は、研磨加工によって平坦な基準面として仕上げられている。接合基準面３２の左右には、保護部材３１が起立した状態で配置されているが、接合基準面３２の主走査方向と直交する側の部分は開放された状態になっている。したがって、接合基準面３２を研磨加工で仕上げるときには、研磨工具の移動の自由度が高まり研磨加工が行いやすくなる。また、図３（Ａ）に示すように、矢線３３の方向に研磨工具を動作させる場合には、研磨工具の挙動を阻害する部材が存在しないので、面精度の高い研磨が短時間で行える。
【００４３】
図３（Ｂ）は、保護部材３１の角部に丸み形状が形成されている状態を示す断面図である。この例では、保護部材３１の先端部全体が円弧状のカマボコ型になった円弧部３４とされている。また、同図（Ｃ）に示した例は、保護部材３１の副走査方向に沿う端縁の角の部分に丸みのあるアール部３５が両側に形成されている。上記のように保護部材３１の角部に丸み形状を付与することにより、ワイパー部材９に対して図２の矢線３６の方向にインク噴射ヘッド１０が移動したときに、ワイパー部材９が丸みのある保護部材３１の先端部を滑らかに乗り越えて、円滑な作動がえられる。したがって、ワイパー部材９に無理な力が作用することがなく、ワイパー部材９の耐久性向上にとって有効である。また、ワイパー部材９のすりへりや傷つきを防止し、ワイパー部材９の損傷に伴うふき取り不良の発生が防止される。
【００４４】
上記インク噴射ヘッド１０では、上記ノズル形成面１６Ａに付着しているインクがワイパー部材９でワイピングされると、掻き寄せられたインクは突出した上記保護部材３１に堰き止められるので、堰き止められたインクはより多くの量がワイパー部材９を伝わって廃インク貯留部９Ａに誘導される。そして、保護部材３１がヘッドケース１５と一体化され、上記従来技術のように、インクが毛細管現象で滞留するような隙間等の構造が存在していないので、保護部材３１をオーバーフローしたインクは、隙間等の特定の箇所に滞留することがなく、上述のように記録紙７に滴下するような現象が防止でき、プリント基板２５のような電気的作用をする部品にインクが付着することが防止できる。
【００４５】
同時に、保護部材３１はヘッドケース１５と一体化された状態で設けられているので、保護部材３１自体の剛性を高くすることができ、ワイパー部材９が直接インク噴射ユニット１３の端部に接触することがなく、インク噴射ユニット１３の保護機能が高い信頼性のもとで実現する。インク噴射ユニット１３は、通常、ノズルプレート１６やそれに合体される部品が積層構造となって構成され、それがヘッドケース１５に接合されている。したがって、ワイパー部材９等により何等かの外力がインク噴射ユニット１３の端部に作用すると、上記積層構造部分に剥離現象が発生したり、ヘッドケース１５に対する接合部が外れたりしやすいのであるが、上記保護部材３１によりそのような不都合な現象が防止できる。さらに、インク噴射ヘッド１０を装置本体に組み付けたり搬送したりする際に、近隣の部材に接触することがあっても、上記保護部材３１により部品としてのインク噴射ヘッド１０を傷めることが最小化できる。また、保護部材３１の形成に際しては特別な部品を準備する必要がないので、部品点数の削減，原価低減，構造簡素化等において有効である。
【００４６】
さらに、保護部材３１がヘッドケース１５と一体化されてその剛性が高くなるため、ノズル形成面１６Ａからの保護部材３１の突出量Ｌを極限まで小さくすることができる。このため、ノズル形成面１６Ａと記録紙７との距離をその分小さくすることができ、吐出精度を大幅に高めることができる。具体的には、上記の突出量Ｌは０．１ｍｍであり、図１２および図１３に示した保護枠２７の厚さ０．２ｍｍよりも大幅に薄くすることができた。
【００４７】
主走査方向と同方向に延びる保護部材が存在しないので、保護部材３１を乗り越えたワイパー部材９はノズル形成面１６Ａのノズル列１１Ａ方向の全域にわたって接触することとなる。したがって、ノズル列１１Ａ方向で見ていわゆる拭き残しが発生しないので、ノズル列１１Ａの端部近くのノズル開口１１を含めて全てのノズル開口１１が正常に機能する状態が確保される。また、保護部材３１を主走査方向に略直交する方向に延びた状態で配置して主走査方向に配置しないことにより、上記保護部材３１以外の箇所は開放された状態になるので、ヘッドケース１５に形成されるインク噴射ユニット１３の接合基準面３２の研磨加工が行ないやすくなり、加工精度の向上，加工時間の短縮等において有効である。そして、このように高精度に仕上げられた接合基準面３２にインク噴射ユニット１３を接合することにより、ヘッドケース１５に対するインク噴射ユニット１３の取付け位置が正確に設定されて、インク滴吐出が正確になされる。
【００４８】
上記保護部材３１が、主走査方向に略直交する方向に延びた状態でノズル形成面１６Ａの両端部近傍に配置され、上記接合基準面３２が両保護部材３１の間に配置されている。これにより、両保護部材３１の間の接合基準面３２にインク噴射ユニット１３を接合することにより、直ちに保護部材３１がノズル形成面１６Ａの両端部近傍の適正な位置に配置される。したがって、保護部材３１の保護機能が確実に果たされ、また、インク噴射ユニット１３のヘッドケース１５への組み付け工程が簡素化される。
【００４９】
さらに、上記インク噴射ヘッド１０では、記録紙７に帯電した静電気がノズルプレート１６等に移動するのが防止される。すなわち、上記導電性のある合成樹脂材料で保護部材３１やヘッドケース１５が成型されているので、上記静電気は保護部材３１からヘッドケース１５を経て装置本体に接地され、装置本体内部の電子部品が保護される。
【００５０】
上記保護部材３１が、ノズル形成面１６Ａを払拭するワイパー装置がインク噴射ユニット１３の端部に直接接触しないようにしている。このため、上記ノズル形成面１６Ａに付着しているインクがワイパー装置でワイピングされると、掻き寄せられたインクは突出した保護部材３１に堰き止められるので、堰き止められたインクはより多くの量がワイパー装置を伝わって廃インク貯留部９Ａに誘導される。そして、保護部材３１がヘッドケース１５と一体化され、上記従来技術のように、インクが毛細管現象で滞留するような隙間等の構造が存在していないので、保護部材３１をオーバーフローしたインクは、隙間等の特定の箇所に滞留することがなく、上述のように記録紙７に滴下するような現象が防止でき、プリント基板２５のような電気的作用をする部品にインクが付着することが防止できる。
【００５１】
上記インク噴射ヘッド１０の製造方法はつぎのとおりである。
【００５２】
すなわち、左右両側に保護部材３１が配置され、空間３８やヘッド流路２４等を有するヘッドケース１５を、導電性のある合成樹脂を用いて、例えば、インジェクション成型で成型する。その後、上記成型部品を研磨加工装置にセットし、接合基準面３２の研磨加工を行う。この研磨加工においては、保護部材３１が上記のように、左右両側にのみ存在していて主走査方向に沿った方向には存在していないので、研磨工具を図３に示した矢線３３の方向に動作させて研磨が行われる。そして、このようにして形成したヘッドケース１５の研磨仕上げされた接合基準面３２に、接着剤等によりインク噴射ユニット１３を接合することにより、本発明のインク噴射ヘッド１０が得られる。
【００５３】
上述の製造方法では、左右両側の保護部材３１以外の箇所は開放された状態になるので、ヘッドケース１５に形成されるインク噴射ユニット１３の接合基準面３２の研磨加工が行ないやすくなり、加工精度の向上，加工時間の短縮等において有効である。つまり、保護部材３１以外の箇所が開放されているので、研磨工具を所要の方向や研磨領域に移動させることが行ないやすくなるのである。とくに、研磨工具を上記保護部材３１と平行な方向に沿って移動させながら接合基準面３２の研磨が可能となるので、面精度の高い接合基準面３２がえられる。同時に、研磨加工の制約が上記のように少なくなるので、加工時間の短縮ができ、経済的である。
【００５４】
図４は、本発明による液体噴射ヘッドの第２の実施の形態を示す。
【００５５】
この実施の形態は、上記保護部材３１は、ノズル形成面１６Ａを包囲する枠状に形成され、主走査方向に直交する方向で延びた部分において、その先端部がノズル形成面１６Ａよりも被噴射物側に突出し、主走査方向に延びた部分の表面１５Ａの部分において、その先端部がノズル形成面１６Ａと面一またはやや表面１５Ａの方が低くなるように形成された例である。すなわち、ヘッドケース１５の表面１５Ａよりも一段下がった位置に接合基準面３２が形成され、インク噴射ユニット１３を接合基準面３２に接合すると、図４（Ａ）に示すように、上記表面１５Ａとノズル形成面１６Ａとが略同一仮想平面状に配置されるものである。
【００５６】
図４（Ｂ）に示したように、左右両側の保護部材３１と、主走査方向に延びる表面１５Ａと、表面１５Ａよりも一段低い箇所に位置し、枠状の保護部材３１の内側に形成された枠状の接合基準面３２と、接合基準面３２の内側に配置される空間３８等が、ヘッドケース１５の成型時に形成される。そして、必要に応じて接合基準面３２を研磨加工で仕上げる。ここで、上記表面１５Ａと接合基準面３２との段差寸法は、インク噴射ユニット１３の厚さと略同じ値とされ、インク噴射ユニット１３を接合基準面３２に接合すると、（Ａ）のような状態に組み立てられる。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００５７】
上記構成により、インク噴射ユニット１３がヘッドケース１５の表面１５Ａに埋め込まれたような状態になるので、副走査方向からの何等かの外力がインク噴射ユニット１３に作用することが防止できる。また、上記表面１５Ａとノズル形成面１６Ａとが略同一平面上に配置されているので、ワイパー部材９はノズル列１１Ａ方向において拭き残しなく、全てのノズル開口１１に対してワイピングが可能となる。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００５８】
図５は、本発明による液体噴射ヘッドの第３の実施の形態を示す。
【００５９】
この実施の形態は、保護部材が、ノズル形成面１６Ａを包囲する枠状保護部材３７の形態で配置され、上記枠状保護部材３７の内側に上記接合基準面３２が形成されている場合である。枠状保護部材３７は、主走査方向に直交する２つの保護部材３１と、主走査方向に延びる平行に配置された２つの保護部材３９によって四角い枠状の形態とされている。そして、枠状保護部材３７の内側に一段低くなっている面が、ヘッドケース１５の成型時に接合基準面３２として形成され、この接合基準面３２も枠状となっている。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００６０】
上記構成により、インク噴射ユニット１３を枠状保護部材３７内に挿入し接合基準面３２に接合するだけで、インク噴射ユニット１３の主走査方向とそれに直交する方向（副走査方向）の位置、および記録紙７に向う方向との各位置が確実に設定される。それ以外は、基本的に上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００６１】
図６および図７は、本発明による液体噴射ヘッドの第４の実施の形態を示す。
【００６２】
図６に示された例は、上記枠状保護部材３７の内側に挿入された補助枠部材４０の記録紙７側の端面に、上記接合基準面３２が形成されている場合である。ヘッドケース１５の保護部材３１とは反対側の箇所に、内側に突出するフランジ状の底部部材４１が形成され、その保護部材３１側にストッパ面４１Ａが形成してある。上記補助枠部材４０に接合基準面３２を形成してから上記補助枠部材４０をヘッドケース１５内にはめ込み、補助枠部材４０の下端面を上記ストッパ面４１Ａに接着剤等で接合する。補助枠部材４０の高さは、インク噴射ユニット１３を接合基準面３２に接合したときに、上記突出量Ｌが所定の値になるように設定されている。また、図７に示された例は、補助枠部材４０の保護部材３１と反対側の外周縁に形成したフランジ状の底部部材４０Ａに、上記の場合と同様なストッパ面４０Ｂが形成されていて、補助枠部材４０の外側にヘッドケース１５を嵌め合わせ、ヘッドケース１５の下端面を上記ストッパ面４０Ｂに接着剤等で接合したものである。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００６３】
なお、上記補助枠部材４０は、内部に圧電振動子１４等を収容する空間３８が形成されていれば、必ずしも枠状を呈するものでないものも含む趣旨である。
【００６４】
上記構成により、インク噴射ユニット１３を枠状保護部材３７内に挿入し、補助枠部材４０に形成した接合基準面３２に接合するだけで、インク噴射ユニット１３の主走査方向とそれに直交する方向（副走査方向）の位置、および被噴射物に向う方向との各位置が確実に設定される。また、補助枠部材４０の内側にインク噴射ユニット１３の一部である圧力発生手段等を収容することができる。さらに、補助枠部材４０を枠状保護部材３７内に挿入する前に補助枠部材単品の状態で接合基準面３２の研磨加工が行なえるので、研磨加工等が行ないやすくなり、加工精度の向上，加工時間の短縮等において有効である。さらに、補助枠部材の内側に液体噴射ユニットの一部である圧力発生手段等を収容することができる。そして、ストッパ面４１Ａや４０Ｂに補助枠部材４０やヘッドケース１５を突き当てることにより接合基準面３２の位置が設定できるので、接合基準面３２の位置決めが簡単に行なえる。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００６５】
図８は、本発明による液体噴射ヘッドの第５の実施の形態を示す。
【００６６】
この実施の形態は、ヘッドケース１５に一体化された状態で設けられる保護部材３１あるいは枠状保護部材３７が、突条部材４２で構成されている場合である。図８（Ａ）に示した例は、突条部材４２で形成した枠状保護部材３７がヘッドケース１５の端面部すなわち接合基準面３２の外周縁側に結合され、この枠状保護部材３７の内側に露出した接合基準面３２にインク噴射ユニット１３が接合されている。上記突条部材４２の結合は、枠状保護部材３７の裏面に形成した突条４３を、ヘッドケース１５の端面部に設けた溝にはめ込む構造で行なわれている。
【００６７】
（Ｂ）に示した例は、枠状保護部材３７の裏面に形成した嵌合枠４４を、ヘッドケース１５の端面部の外周部に嵌め合わせてある。そして、この枠状保護部材３７の内側の接合基準面３２にインク噴射ユニット１３が接合してある。
【００６８】
（Ｃ）に示した例は、２本の突条部材４２を主走査方向と直行する向きに配置したもので、図２および図３に示すような保護部材３１が別部品である突条部材４２によって構成されている。この突条部材４２は、ヘッドケース１５の端面部に設けた切り欠き状の段部４５に接着等で固定されている。上記両突条部材４２の間に配置されている接合基準面３２にインク噴射ユニット１３が接合されている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００６９】
上記保護部材３１あるいは枠状保護部材３７を付加的にヘッドケース１５に取付けて、インク噴射ユニット１３を保護するものであるから、簡単な構造の部品追加だけで保護部材３１，枠状保護部材３７が形成でき、インク噴射ヘッド１０の構造簡素化ができ製作が行ないやすくなる。とくに、ヘッドケース１５の構造を大きく変更することなく、保護部材３１，枠状保護部材３７が構成できるので、容易に実用化が可能となる。また、接合基準面３２の研磨加工が行いやすい。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７０】
図９は、本発明による液体噴射ヘッドの第６の実施の形態を示す。
【００７１】
この実施の形態は、主走査方向に略直交する向きに配置された保護部材３１は、ヘッドケース１５の成型時に同時成型されており、主走査方向に配置されている保護部材３９は細長い別部品で構成されている。上記別部品の保護部材３９は、前述した突条部材４２と同様の構造である。図９（Ｂ）に示した例は、図４に示した例の表面１５Ａに突条部材４２である保護部材３９を接合した場合である。また、（Ｃ）に示した例は、図３に示した接合基準面３２に突条部材４２である保護部材３９を接合した場合である。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７２】
上記構成により、後づけ的に配置された保護部材３９（突条部材４２）が、副走査方向からインク噴射ユニット１３に及ぶおそれのある外力を規制し、インク噴射ユニット１３に対する保護機能が一層向上する。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７３】
図１０は、本発明による液体噴射ヘッドの第７の実施の形態を示す。
【００７４】
この実施の形態は、ノズル形成面１６Ａからの保護部材３１，３９の突出量を極限まで小さくした一例であり、上記保護部材３１あるいは枠状保護部材３７の先端部３１Ａ，３９Ａを、ノズル形成面１６Ａと同一平面上の位置に配置したものである。上記先端部３１Ａ，３９Ａの内側に切欠き部４７を形成し、それによって同時に接合基準面３２も形成される。上記切欠き部４７にインク噴射ユニット１３の周縁部をはめ込み、先端部３１Ａ，３９Ａとノズル形成面１６Ａが、滑らかに連続した状態で同一平面上の位置に配置されている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【００７５】
上記構成により、ワイピングの開始位置においては、ワイパー部材９が保護部材３１あるいは枠状保護部材３７の先端部からノズル形成面１６Ａにかけて滑らかに移動でき、ワイピングの終了位置においては、掻き寄せられたインクがノズル形成面１６Ａから保護部材３１あるいは枠状保護部材３７の先端部へ円滑に払拭される。したがって、ノズル形成面１６Ａに付着しているインクが全て確実にワイピングされ、ワイピングの機能が完全なものとなる。そして、アール部３５が形成されているので、ワイピング動作はより一層円滑に実行される。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【００７６】
図１１は、本発明による液体噴射ヘッドの第８の実施の形態を示す。
【００７７】
この実施の形態は、たわみ振動モードでインク滴を吐出する圧力発生素子４８が採用されている場合である。ここでは、内部にインク通路５０が設けられ、先端部に尖部５１が形成されたインク供給針４９が、キャリッジ３に固定されている。キャリッジ３にインクカートリッジ２を取付けると、インク供給針４９がインクカートリッジ２内に差し込まれて、インクがインク室１７内へ流入するようになっている。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。また、作用効果の面においても、上記各実施の形態と同様である。
【００７８】
上記各実施の形態では、圧力発生素子が圧電振動子であるものを例示したが、他に、液体の加熱素子で液体を噴射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、上記各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】
上記各実施の形態は、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、上記ノズル形成面に付着している液体がワイパー部材でワイピングされると、掻き寄せられた液体は突出した上記保護部材に堰き止められるので、堰き止められた液体はより多くの量がワイパー部材を伝わって廃液貯留部に誘導される。そして、保護部材がヘッドケースと一体化され、上記従来技術のように、液体が毛細管現象で滞留するような隙間等の構造が存在していないので、保護部材をオーバーフローした液体は、隙間等の特定の箇所に滞留することがなく、上述のように被噴射物に滴下するような現象が防止でき、プリント基板のような電気的作用をする部品に液体が付着することが防止できる。
【００８１】
同時に、保護部材はヘッドケースと一体化された状態で設けられているので、保護部材自体の剛性を高くすることができ、ワイパー部材が直接液体噴射ユニットに接触することがなく、液体噴射ユニットの保護機能が高い信頼性のもとで実現する。液体噴射ユニットは、通常、ノズルプレートやそれに合体される部品が積層構造となって構成され、それがヘッドケースに接合されている。したがって、ワイパー部材等により何等かの外力が液体噴射ユニットに作用すると、上記積層構造部分に剥離現象が発生したり接合部が外れたりしやすいのであるが、上記保護部材によりそのような不都合な現象が防止できる。さらに、液体噴射ヘッドを装置本体に組み付けたり搬送したりする際に、近隣の部材に接触することがあっても、上記保護部材により部品としての液体噴射ヘッドを傷めることが最小化できる。また、保護部材の形成に際しては特別な部品を準備する必要がないので、部品点数の削減，原価低減，構造簡素化等において有効である。
【００８２】
また、本発明の液体噴射ヘッドの製造方法によれば、保護部材を主走査方向に略直交する方向に延びた状態で配置することにより、上記保護部材以外の箇所は開放された状態になるので、ヘッドケースに形成される液体噴射ユニットの接合基準面の研磨加工が行ないやすくなり、加工精度の向上，加工時間の短縮等において有効である。つまり、保護部材以外の箇所が開放されているので、研磨工具を所要の方向や研磨領域に移動させることが行ないやすくなるのである。とくに、研磨工具を上記保護部材と平行な方向に沿って移動させながら接合基準面の研磨が可能となるので、面精度の高い接合基準面がえられる。同時に、研磨加工の制約が上記のように少なくなるので、加工時間の短縮ができ、経済的である。
【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】上記記録装置に装着されるインク噴射ヘッドの断面図である。
【図３】上記インク噴射ヘッドの一部を示す斜視図と断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の変形例を示す断面図と斜視図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図９】本発明の第６の実施の形態を示す斜視図と断面図である。
【図１０】本発明の第７の実施の形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第８の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】従来技術を示す分解斜視図である。
【図１３】図１２のものの断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェット式記録装置
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
９Ａ 廃インク貯留部
１０ インク噴射ヘッド
１１ ノズル開口
１１Ａ ノズル列
１２ 圧力発生室
１３ インク噴射ユニット，液体噴射ユニット
１４ 圧電振動子
１５ ヘッドケース
１５Ａ 表面
１６ ノズルプレート
１６Ａ ノズル形成面
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 プリント基板
２６ 保護カバー
２７ 保護枠
２９ 進退機構
３０ ターミナル
３１ 保護部材
３１Ａ 先端部
３２ 接合基準面
３３ 矢線
３４ 円弧部
３５ アール部
３６ 矢線
３７ 枠状保護部材
３８ 空間
３９ 保護部材
３９Ａ 先端部
４０ 補助枠部材
４０Ａ 底部部材
４０Ｂ ストッパ面
４１ 底部部材
４１Ａ ストッパ面
４２ 突条部材
４３ 突条
４４ 嵌合枠
４５ 段部
４７ 切欠き部
４８ 圧力発生素子
４９ インク供給針
５０ インク通路
５１ 尖部
Ｌ 突出量

Claims (12)

1. 少なくとも平坦なノズル形成面にノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通し圧力発生手段により液体を加圧する圧力発生室とを含んで構成された液体噴射ユニットが、主走査方向に往復移動するヘッドケースに接合された液体噴射ヘッドであって、上記液体噴射ユニットを保護する保護部材が上記ヘッドケースと一体化された状態で設けられているとともに、上記保護部材の先端部は上記ノズル形成面よりも液体の被噴射物側に突出した位置に配置されていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 上記ヘッドケースの一部に液体噴射ユニットが接合される接合基準面が形成されている請求項１記載の液体噴射ヘッド。
3. 上記保護部材は、上記主走査方向に略直交する方向に延びた状態でノズル形成面の両端部近傍に配置され、上記接合基準面が上記両保護部材の間に配置されている請求項２記載の液体噴射ヘッド。
4. 上記保護部材は、上記主走査方向におけるノズル形成面の両端部にのみ沿って主走査方向に略直交する方向に延びた状態で配置されている請求項３記載の液体噴射ヘッド。
5. 上記保護部材は、ノズル形成面を包囲する枠状保護部材の形態で配置され、上記枠状保護部材の内側に上記接合基準面が形成されている請求項２記載の液体噴射ヘッド。
6. 上記枠状保護部材は、主走査方向に略直交する方向に延びた部分において、その先端部がノズル形成面よりも被噴射物側に突出している請求項５記載の液体噴射ヘッド。
7. 上記枠状保護部材の内側に補助枠部材が挿入され、上記補助枠部材に上記接合基準面が形成されている請求項５または６記載の液体噴射ヘッド。
8. 上記保護部材は、ヘッドケースの端面部に突条部材を接合して構成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
9. 上記保護部材の先端部は、上記ノズル形成面と同一平面上の位置に配置されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
10. 上記保護部材の角部に、丸み形状が形成されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
11. 上記保護部材とヘッドケースは、導電性の合成樹脂材料から形成されている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
12. 少なくとも平坦なノズル形成面にノズル開口が列設されたノズルプレートと、上記ノズル開口に連通し圧力発生手段により液体を加圧する圧力発生室とを含んで構成された液体噴射ユニットが、主走査方向に往復移動するヘッドケースに接合された液体噴射ヘッドの製造方法であって、上記液体噴射ユニットを保護する保護部材を上記主走査方向に略直交する方向に延びた状態でノズル形成面の両端部近傍に配置し、上記両保護部材の間のヘッドケースの一部に形成される上記液体噴射ユニットの接合基準面を、両保護部材の間において研磨することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。

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