JP4826350B2 - 液体噴射ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インクジェット式記録ヘッド等の液体噴射ヘッドに係り、特に、ノズル開口を有したノズル形成基板の液滴吐出側の表面の一部を覆うように取り付けられるヘッドカバーを備えた液体噴射ヘッドに関する。

圧力室内の液体に圧力変動を生じさせることでノズル開口から液滴として吐出させる液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられるインクジェット式記録ヘッド、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（Electro Luminescence）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（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等がある。

このような液体噴射ヘッドには種々の形式があるが、例えば、インクジェット式記録装置（以下、単にプリンタという）におけるインクジェット式記録ヘッド（以下、記録ヘッドという）は、複数のノズル開口を列設してなるノズル列を有する金属製のノズルプレート（ノズル形成基板の一種）を一方の面に接合し、共通インク室から圧力室を経てノズル開口に至る一連の液体流路が形成された流路ユニットと、圧力室の容積を変動可能な圧力発生素子を有するアクチュエータユニットと、内部にアクチュエータユニットを収容し、先端側にノズルプレート（流路ユニット）が固定される樹脂製のヘッドケースとを備えたものがある。

この記録ヘッドにおけるノズルプレートは、ノズルプレートのノズル開口を露出可能な開口窓部が開設された金属製のヘッドカバーによって被われた状態でヘッドケースに固定されるようになっている。このヘッドカバーは、ノズルプレート等の流路ユニット構成部材を保護し、外部からの衝撃で各部が剥離することを防止する機能を果たすものである。また、このヘッドカバーとノズルプレートとを密着させることにより、これらの間に記録紙等の記録媒体が入り込むのを防止すると共に、ヘッドカバーを介してノズルプレートを接地電位に調整する液体噴射ヘッドもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−７４６７６号公報

ところで、この種のプリンタ等で使用される記録ヘッドでは、近年、画質向上・高速化等の要求に応えるため、記録ヘッドのノズル開口（ノズルプレートの表面）と記録媒体との距離（プラテンギャップ：ＰＧ）を縮めて印字の精度や安定性の向上を図る傾向がある。また、ＰＧは、記録紙等の記録媒体の反りや浮きとの関係で、ある程度の距離を確保しなければならず、容易に縮めることができない。このプラテンギャップを縮める一つの方法として、ノズルプレートの表面の縁を被覆しているヘッドカバーの板厚を薄くすることで、記録ヘッドの先端部に位置するヘッドカバーと記録媒体との距離は一定のまま、ノズルプレートの液滴吐出側の表面を記録媒体により近づける方法が考えられる。しかしながら、ただ単に、ヘッドカバーの板厚を薄くしたのでは、ヘッドカバーの剛性の低下により、ヘッドカバーとノズルプレートとに隙間（浮き）が生じてしまい、紙ジャム、及び、変形等の不具合が発生したり、ヘッドカバーの浮きによる段差によってノズルプレートの表面を摺接するワイピング部材が損傷する不具合が発生する虞がある。また、ヘッドカバーに浮きが生じることで、ノズルプレートとヘッドケースとの密着性が確保できなくなる。このため、ノズルプレートをヘッドカバーを介して接地電位に調整することができなくなるので、記録紙等から発生した静電気に起因して、駆動ＩＣ等の電子部品の静電破壊等の不具合が発生する虞がある。さらに、ヘッドカバーの剛性が低下することで、ヘッドカバーをビス等の止着部材によってヘッドケース等に固定する場合に、止着部材からの締め付けトルクよって、ヘッドカバーの取付部（フランジ部）が止着部材の締め付け回転方向に変形することにより、ヘッドカバーが全体的に著しく変形してしまい、使用できなくなることがあった。

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、ヘッドカバーの剛性の低下に起因する不具合の発生を防止しつつ、ノズル開口と記録媒体との距離を縮めて高画質化・高速化に適応することが可能な液体噴射ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の液体噴射ヘッドは、ノズル開口を有するノズル形成基板と、
該ノズル形成基板が固定されるヘッドケースと、
前記ノズル形成基板の外側から当該ノズル形成基板の縁を被覆してノズル開口を露出する状態でヘッドケースに取り付けられる金属板製のヘッドカバーと、を備え、
前記ヘッドカバーは、ヘッドケースへの取付状態でノズル形成基板の液滴吐出側の表面の一部に重畳するフレーム部と、該フレーム部の外周縁からヘッドケースの側面側に延出した側壁部と、該側壁部から先端を側方に向けて延出したフランジ部を有すると共に、フレーム部の外周縁近傍で、隣接する側壁部同士を連結し、
前記側壁部は、フレーム部側端部とフランジ部側端部との間に変曲部を設定し、該変曲部からフレーム部側の壁面を、ヘッドケースの側面に沿って延在する先方壁面とし、変曲部からフランジ部側の壁面を、フランジ部取付前の状態では変曲部側からフランジ部側に進むにしたがってヘッドケースの側面からの離間距離が次第に増大する方向に傾斜した傾斜壁面とし、
前記フランジ部は、ヘッドケースの取付面に取り付けるための止着孔を開設し、
前記ヘッドケースの側面には、ヘッドカバーの傾斜壁面に対向する位置に支点突部を突設し、
フランジ部の止着孔内に挿通した止着部材により該フランジ部の先端側を取付面に押圧してヘッドカバーをヘッドケースに取り付ける際に、変曲部とフランジ部の基端との間の傾斜壁面に前記支点突部が当接するようにしたことを特徴とする。

この構成によれば、側壁部は、フレーム部側端部とフランジ部側端部との間に変曲部を設定し、該変曲部からフレーム部側の壁面を、ヘッドケースの側面に沿って延在する先方壁面とし、変曲部からフランジ部側の壁面を、フランジ部取付前の状態では変曲部側からフランジ部側に進むにしたがってヘッドケースの側面からの離間距離が次第に増大する方向に傾斜した傾斜壁面とし、フランジ部は、ヘッドケースの取付面に取り付けるための止着孔を開設し、ヘッドケースの側面には、ヘッドカバーの傾斜壁面に対向する位置に支点突部を突設し、フランジ部の止着孔内に挿通した止着部材により該フランジ部の先端側を取付面に押圧してヘッドカバーをヘッドケースに取り付ける際に、変曲部とフランジ部の基端との間の傾斜壁面に支点突部が当接するようにしたので、ヘッドカバーをヘッドケースに取り付けると、フランジ部の基端が変曲部を中心として弧を描くようにヘッドケースの側面に近づく方向に移動して支点突部が傾斜壁面に当接することになり、梃子の原理からして、ヘッドカバーの壁面部におけるフランジ部側端部がヘッドケースの側面に近づく方向に力がかかった場合の力点、支点突部との当接部が支点、変曲部が作用点となり、変曲部をヘッドケースの側面から離れる外側方向に移動させることができる。これにより、先方壁面の変曲部側がヘッドケースの側面から離れる外側方向に移動するので、それに伴いフレーム部の内縁側が先方壁面のフレーム部側端部を中心としてノズル形成基板の表面側に向けて回転するように移動する。この結果、フレーム部の内縁をノズル形成基板の表面に弾性を持って押圧した状態で密着させることができる。したがって、板厚が薄く剛性の低いヘッドカバーを用いても、ヘッドカバーとノズル形成基板との隙間に記録媒体等が入り込み、ヘッドカバーを変形させる不具合等を防止することができる。また、フレーム部とノズル形成基板との段差も低減できるため、ワイピングの際に、段差の引っ掛かりよるワイピング部材の損傷を防止することができる。さらに、ヘッドカバーとノズル形成基板との密着性を向上させることができるので、ノズル形成基板を接地電位に調整できるだけでなく、ヘッドカバー取り付け状態で十分な剛性を確保することができ、外部からの衝撃から液体噴射ヘッドを保護することができる。

また、板厚が薄く剛性の低いヘッドカバーのフランジ部を止着ビス等の止着部材を用いて取り付ける場合に、止着部材の締め付けトルクによってフランジ部が締め付け回転方向に変形し、フランジ部の基端の一部がヘッドケースの側面側に近づく方向により押し付けられるようになったとしても、上述したように傾斜壁面に当接した支点突部が支点となり梃子の原理が働くことで作用点となる変曲部が外側に向けて移動する。これにより、フレーム部を弾性を持ってより押圧した状態でヘッドカバーを取り付けることができる。
加えて、本発明における液体噴射ヘッドは、板厚の薄いヘッドカバーを用いることができるため、ノズル形成基板の液滴吐出側の表面と記録媒体との距離を縮めて設定することができる。これにより、この液体噴射ヘッドを用いると、記録の精度や安定性の向上が図れるので、高画質化や高速化に適応することができる。

さらに、ヘッドカバーが、フレーム部の外周縁近傍で、隣接する側壁部同士が連結されているので、フレーム部の一の隅角部近傍で面方向がそれぞれ異なった３面が連結され、フレーム部と側壁部の先方側面との境界近傍の剛性を飛躍的に高めることができる。したがって、フレーム部の外周縁と側壁部の先方側面との境界の先方壁面の何れか一方に作用する入力があっても、フレーム部と先方壁面との角度（なす角）を維持することが可能となる。

上記構成において、ヘッドカバーは、側壁部におけるフレーム部の外周縁から変曲部までの距離を、フレーム部における内縁から外周縁までの距離の２倍以上に設定することが望ましい。

この構成によれば、ヘッドカバーが、側壁部におけるフレーム部の外周縁から変曲部までの距離を、フレーム部における内縁から外周縁までの距離の２倍以上に設定したので、ヘッドカバーを取り付ける際に、変曲部に作用するヘッドケースの側面から離れる方向の力よりも大きな力で、フレーム部の内縁を押圧することが可能となる。

上記各構成において、側壁部の先方壁面とフレーム部との角度を鋭角に設定することが望ましい。

上記構成によれば、側壁部の先方壁面とフレーム部との角度を鋭角に設定したので、ヘッドカバーを取り付ける際に、フレーム部の内縁側をより一層強い力で押圧することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、以下の説明は、本発明の液体噴射ヘッドとして、インクジェット式記録装置（液体噴射装置の一種。以下、単にプリンタという）に搭載されるインクジェット式記録ヘッド（以下、単に記録ヘッドという）を例に挙げて行う。

まず、プリンタの概略構成について、図１を参照して説明する。プリンタ１は、記録紙等の記録媒体２の表面へインク滴（液滴の一種）を吐出して画像等の記録を行う液体噴射装置の一種である。このプリンタ１は、インク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド３（本発明の液体噴射ヘッドの一種。以下、記録ヘッドという。）、この記録ヘッド３が取り付けられるキャリッジ４、キャリッジ４を主走査方向に移動させるキャリッジ移動機構５、記録媒体２を副走査方向に移送するプラテンローラ６等を備えている。ここで、上記のインクは、インクカートリッジ７に貯留されており、このインクカートリッジ７は、記録ヘッド３に対して着脱可能に装着される。

上記のキャリッジ移動機構５は、駆動プーリと遊転プーリとの間に張設されたタイミングベルト８を備え、駆動プーリにはＤＣモータ等のパルスモータ９の出力軸が接続されている。したがって、パルスモータ９が作動すると、キャリッジ４は、プリンタ１に架設されたガイドロッド１０に案内されて、主走査方向（記録媒体２の幅方向）に往復移動する。

プリンタ１の非記録領域であるホームポジションには、例えばキャリッジ４に搭載された記録ヘッド３の先端のノズル形成面（後述するノズルプレート１４のインク滴吐出側の表面）を払拭（ワイピング）するワイピング機構１１が配設されている。このワイピング機構１１は、ゴムやエラストマー等の弾性部材により構成されたワイパーブレード１２（ワイピング部材の一種）を有しており、このワイパーブレード１２をその先端部が記録ヘッド３の移動方向と交差する方向に向けて装着することにより、記録ヘッド３の通過に伴ってワイパーブレード１２の先端部がノズルプレート１４の表面を摺接し、これによりノズルプレート１４の表面が払拭されるように構成されている。

このワイピング機構１１に隣接して、上記ホームポジション若しくはその近傍に、キャッピング機構１５が配設されている。キャッピング機構１５は、記録ヘッド３のノズルプレート１４の表面に当接し得るトレイ状のキャップ部材１６を有し、このキャップ部材１６内の空間が封止空部として機能し、この封止空部内に記録ヘッド３のノズル開口１８を臨ませた状態でキャップ部材１６がノズルプレート１４の表面に密着するように構成されている。また、このキャッピング機構１５には、ポンプユニット２０が接続されており、このポンプユニット２０の作動によって封止空部内を負圧化することができる。そして、ノズルプレート１４の表面への密着状態でポンプユニット２０を作動し、封止空部（密閉空間）内を負圧化すると、ノズル開口１８から記録ヘッド３内のインクや気泡が吸引されてキャップ部材１６の封止空部内に排出されるようになっている。

図２は、記録ヘッドの構成を説明する分解斜視図、図３は、記録ヘッドの構成を説明する要部断面図である。

本実施形態における記録ヘッド３は、複数のインク導入針２２を立設する導入針ユニット２３、複数の圧電振動子２４を備えたアクチュエータユニット２５、当該アクチュエータユニット２５を駆動するための配線基板２６、共通インク室２７からインク供給口２８及び圧力室２９を通ってノズル開口１８に至る一連のインク流路を形成する流路ユニット３１、及び、ヘッドケース３２を備えて概略構成されている。また、この記録ヘッド３において、ヘッドケース３２の先端側には、流路ユニット３１の側部を保護すると共に、この流路ユニット３１の一方の面（底面）に接合されたノズルプレート１４を接地電位に調整するための金属製のヘッドカバー３３が取り付けられる。

上記の導入針ユニット２３は、例えばエポキシ樹脂などの合成樹脂によって成型されており、その上面にはフィルタ３４を介在させた状態でインク導入針２２がそれぞれ取り付けられている。そして、各インク導入針２２にはインクカートリッジ７やサブタンク等が装着されるようになっている。この導入針ユニット２３の内部には、インク導入針２２側からヘッドケース３２側に向けて集束した集束流路（図示せず）が各インク導入針２２に対応して複数形成されている。この集束流路の上流端は、インク導入針２２の針流路と液密状態で連通する一方、集束流路の下流端は、エラストマー等の弾性部材からなるパッキンシート３５を介在させた状態でヘッドケース３２の内部に形成されたケース流路（図示せず）と液密状態で連通する。

上記の配線基板２６は、プリンタ１側からの駆動信号を受け、この駆動信号をＴＣＰ（テープ・キャリア・パッケージ）等のフレキシブルケーブル３６（図３参照）を通じてアクチュエータユニット２５の圧電振動子２４へ供給するための配線パターンが形成された制御基板である。この配線基板２６は、図２に示すように、プリンタ１側との接続のためのコネクタ３７や電子部品３８等を実装している。コネクタ３７にはＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）等の配線部材が接続され、このＦＦＣを介してプリンタ１側から駆動信号を受けるようになっている。この配線基板２６は、電子部品実装面を導入針ユニット２３側に向けた状態で、ヘッドケース３２の基板取付面３９に配置される。

配線基板２６に電気的に接続されるアクチュエータユニット２５は、図３に示すように、圧力発生手段としての圧電振動子２４と、この圧電振動子２４が接合される固定板４０と、圧電振動子２４に配線基板２６からの駆動信号を供給するためのフレキシブルケーブル３６等から構成される。各圧電振動子２４は、自由端部が固定板４０の先端面よりも外側に突出した所謂片持ち梁の状態で固定板４０上に取り付けられている。各圧電振動子２４を支持する固定板４０は、例えば厚さ１ｍｍ程度のステンレス鋼によって構成されている。そして、このアクチュエータユニット２５は、ヘッドケース３２に収容されている。なお、このような圧力発生手段としては、上記圧電振動子以外にも、静電アクチュエータ、磁歪素子、発熱素子等を用いることができる。

上記のヘッドケース３２は、中空箱体状のケーシングであり、その内部には各アクチュエータユニット２５を個別に収容する収容室４３が形成されている。このヘッドケース３２は、熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂によって成型されており、基板取付面３９とは反対となる先端側の流路取付面４４に流路ユニット３１が固定される。

流路ユニット３１は、ノズルプレート１４を流路形成基板４５の一方の面側に配置すると共に、振動板４６を他方の面側に配置し、ノズルプレート１４と振動板４６とで流路形成基板４５を挟み、接着剤等で一体化することで作製されている。なお、この流路ユニット３１において、上記の振動板４６は、圧力室２９や共通インク室２７の天井面を封止する封止材の一部を構成している。

流路ユニット３１の一方の面側の底部に配置されるノズルプレート１４は、ドット形成密度に対応したピッチ（例えば１８０ｄｐｉ）で複数のノズル開口１８を、副走査方向に列状に開設した金属製の薄い板材である。本実施形態のノズルプレート１４は、ステンレス鋼の板材によって作製され、ノズル開口１８の列（ノズル列）が、複数並べて設けられている。そして、１つのノズル列は、例えば１８０個のノズル開口１８によって構成される。

ノズルプレート１４と振動板４６の間に配置される流路形成基板４５は、例えば、結晶性基材の一種であるシリコンウェハーを異方性エッチング処理することによって作製され、複数の圧力室２９と、各圧力室２９に導入されるインクを貯留する共通インク室２７と、各圧力室２９と共通インク室２７とを連通するインク供給口２８とを形成する。

上記の振動板４６は、図３に示すように、ステンレス鋼等の金属基材からなる支持板３７上にＰＰＳ樹脂等の弾性フィルム４８をラミネート加工した二重構造の複合板材である。この振動板４６において圧力室２９に対応する部分には、圧電振動子２４の自由端部の先端を接合するための島部４９が形成されている。この島部４９の周囲は、エッチングによって支持板４７を環状に除去して弾性フィルム４８のみとなっている。そして、この部分がダイヤフラム部として機能する。即ち、この振動板４６は、圧電振動子２４の作動に応じて島部４９の周囲の弾性フィルム４８が弾性変形するように構成されている。また、振動板４６は、流路形成基板４５の開口部の一方の開口面を封止し、コンプライアンス部５１としても機能する。このコンプライアンス部５１に相当する部分については、ダイヤフラム部と同様にエッチングにより支持板４７を除去して弾性フィルム４８だけにしている。

したがって、このように構成された記録ヘッド３において、駆動信号が配線基板２６からフレキシブルケーブル３６を経て圧電振動子２４に入力されると、圧電振動子２４の自由端部が素子長手方向に伸縮する。この自由端部の伸縮により、島部４９が圧力室２９側に押されたり、その反対方向に引っ張られたりして、圧力室２９の容積が変動する。この容積変動によって、圧力室２９ないに貯留されているインクの圧力が変動するので、このインクの圧力を制御することで、ノズル開口１８からインク滴を吐出させることができる。

次に、ヘッドカバー３３とヘッドケース３２、及びこれらの取り付けについて説明する。図４は、ヘッドカバーの取付前の状態の記録ヘッドの斜視図、図５は、ヘッドカバーをヘッドケースに取り付けた状態の記録ヘッドの平面図、図６は、図５のＡ方向から見た部分拡大図であり、（ａ）は、フランジ部取付前の状態を示す図、（ｂ）は、フランジ部の取付途中の状態を示す図、（ｃ）は、フランジ部をヘッドケースの取付面に取り付けた状態を示す図、図７は、従来のヘッドカバーを備えた記録ヘッドのＰＧと本実施形態のヘッドカバーを備えた記録ヘッドのＰＧとの関係を示す図である。

本実施形態におけるヘッドカバー３３は、ノズルプレート１４と同様に、例えば、ステンレス鋼等の導電性を有する金属板で作製されており、ノズルプレート１４の表面の縁を被覆してノズル開口１８を露出した状態でヘッドケース３２に取り付けられる。

このヘッドカバー３３は、図４〜６に示すように、ヘッドケース３２への取付状態で、中央部分に開口窓部５３が開設されてノズルプレート１４の表面に被せる額縁状のフレーム部５４と、このフレーム部５４の外周縁からヘッドケース３２の側面３２ａに沿って延出した側壁部５５とにより概略構成されている。そして、ノズル列１８´の列設方向（図５中の左右方向）の両側と列方向の一方（図５中の下方側）とに位置する側壁部５５には、先端５６ａを側方に向けて耳片状のフランジ部５６を延出しており、このフランジ部５６には、ヘッドケース３２の取付面５７に取り付けるための止着ビス５８（止着部材の一種）を挿通する止着孔５９が開設されている。また、側壁部５５は、ガイドロッド１０を介してプリンタ１側に通じるアースライン（図示せず）に接続されるようになっている。これにより、ヘッドカバー３３が接地電位に調整されるように構成されている。

ヘッドカバー３３の開口窓部５３は、上記ノズル開口１８（ノズル列１８´）を露出するように開口した窓枠状の形状をしており、その寸法（内寸）は、ノズルプレート１４よりも小さめに設定されている。したがって、ヘッドカバー３３をヘッドケース３２に取り付けると、図５に示すように、このヘッドカバー３３のフレーム部５４がノズルプレート１４のインク滴吐出側の表面の一部に重畳する状態で、開口窓部５３からノズル開口１８を露出するようになっている。このように、ヘッドユニット２６とノズルプレート１４を外側から包囲するように、ヘッドケース３２の先端側にヘッドカバー３３を取り付けると、記録ヘッド３をキャッピングやワイピング等による外部からの衝撃から保護するだけでなく、ノズルプレート１４の表面、若しくは側面とヘッドカバー３３とが当接（導通）し、これにより、ヘッドカバー３３を介してノズルプレート１４を接地電位に調整することができる。

ところで、本実施形態における記録ヘッド３は、図７に示すように、ノズルプレート１４の表面の縁を被覆しているヘッドカバー３３を、従来の板厚Ｔ（同図（ａ）参照）よりも薄い板厚ｔにすることで、ヘッドカバー３３のフレーム部５４の表面（記録ヘッド３の先端）と記録媒体２の距離Ｇ２（＝従来の距離Ｇ１）は一定のままで、ノズルプレート１４のノズル開口１８の形成された表面と記録媒体２との距離、即ち、ＰＧを縮めている（同図（ｂ）参照）。

しかしながら、ただ単に、ヘッドカバー３３の板厚を薄くしたのでは、ヘッドカバー３３の剛性の低下により、ヘッドカバー３３が浮き上がってヘッドカバー３３（フレーム部５４）とノズルプレート１４との間に隙間が生じてしまい、紙ジャムやヘッドカバー３３の変形等の不具合が発生したり、また、ヘッドカバー３３とノズルプレート１４との段差が生じることにより、ワイピングの際にワイパーブレード１２が損傷する不具合が発生する虞がある。また、板厚の薄いヘッドカバー３３は、剛性の低下により、ノズルプレート１４やヘッドケース３２等との密着性が低下することで、ノズルプレート１４を接地電位に調整できなくなるだけでなく、全体として十分な剛性を確保することができなくなり、記録ヘッド３を外部の衝撃から保護する機能を果さなくなる虞もある。さらに、板厚の薄いヘッドカバー３３のフランジ部５６を止着ビス５８を用いて固定する場合は、止着ビス５８の止着の際に発生する締め付けトルクにより、フランジ部５６が止着ビス５８を軸として締め付けの回転方向（時計回り）に回転して変形してしまう。具体的には、図５に示すように、止着ビス５８を右回りに締め付けるので、特にフランジ部５６の基端５６ｂにおける幅方向の一方の端部側周辺、即ち、フランジ部５６の止着孔５９側（例えば、図５のＢ方向）から見て基端５６ｂにおける左側の端部周辺がヘッドケース３２の側面３２ａ側に向けてより強く押し付けられる（図中の白抜き矢印参照）。これにより、ヘッドカバー３３の側壁部５５のフランジ部５６側がヘッドケース３２の側面３２ａに押し付けられるため、この側壁部５５のフレーム部５４側がヘッドケース３２の側面３２ａから離れる方向に浮き上がり、フレーム部５４も浮き上がってしまう。この様に、止着ビス５８を締め付けることによりヘッドカバー３３が著しく変形してしまい、使用できなくなってしまうことがあった。

そこで、本発明の記録ヘッド３において、ヘッドカバー３３の側壁部５５は、図６（ａ）に示すように、フレーム部側端部とフランジ部側端部との間に「く」字状に屈曲した変曲部６１を設定し、この変曲部６１からフレーム部５４側の壁面を、ヘッドケース３２の側面３２ａに沿って延在する先方壁面６２とし、変曲部６１からフランジ部５６側の壁面を、フランジ部５６取付前の状態では変曲部６１側からフランジ部５６側に進むにしたがってヘッドケース３２の側面３２ａからの離間距離が次第に増大する方向に傾斜した傾斜壁面６３としている。そして、ヘッドカバー３３のフランジ部５６は、ヘッドケース３２の取付面５７に取り付けるための止着ビス５８を挿通する止着孔５９を開設すると共に、フランジ部５６取付前の状態では側壁部５５側の基端５６ｂから先端５６ａ側に進むにしたがって取付面５７からの離間距離が次第に増大する方向に傾斜させた面で構成されている。また、ヘッドケース３２の側面３２ａには、ヘッドカバー３３の傾斜壁面６３に対向する位置に先の尖った支点突部６７を突設している。したがって、この記録ヘッド３は、図６（ｃ）に示すように、フランジ部５６の止着孔５９内に挿通した止着ビス５８によりフランジ部５６の先端５６ａ側を取付面５７に押圧してヘッドカバー３３をヘッドケース３２に取り付ける際に、変曲部６１とフランジ部５６の基端５６ｂとの間の傾斜壁面６３に支点突部６７が当接することになる。以下、詳しく説明する。

本実施形態のヘッドカバー３３は、図６（ａ）に示すように、側壁部５５におけるフレーム部側端部とフランジ部側端部との間の壁面を「く」の字状に谷折りした折り目部を変曲部６１として設定している。この変曲部６１からフレーム部５４側にヘッドケース３２の側面３２ａに沿って該側面３２ａを覆うように延在する壁面を、先方壁面５６としている。一方、この変曲部６１からフランジ部５６側の壁面を、フランジ部５６取付前の状態では変曲部６１側からフランジ部５６側に進むにしたがってヘッドケース３２の側面３２ａからの離間距離が次第に増大する方向に傾斜させた傾斜壁面６３としている。即ち、このヘッドカバー３３をヘッドケース３２に載置した取付前の状態では、傾斜壁面６３が変曲部６１側から取付面５７に向けてスカート状に外側に開いて傾斜しており、ヘッドケース３２の側面３２ａの支点突部６７と傾斜壁面６３との間に、クリアランス（例えば、０．２５ｍｍ以上）を設けて設定している。また、この傾斜壁面６３から先端５６ａを側方に向けて延出したフランジ部５６は、フランジ部５６取付前の状態では側壁部５５側の基端５６ｂから先端５６ａ側に進むにしたがって取付面５７からの離間距離が次第に増大する方向に傾斜させた面で構成している。即ち、フランジ部５６は、先端５６ａを記録ヘッド３の先端（ノズルプレート１４）側に向けて跳ね上るように傾斜させて構成している。なお、このフランジ部５６は、ヘッドケース３２の取付面５７（水平面）に対して、例えば、α＝１３〜２５°の角度で傾斜するように設定している。

このヘッドカバー３３が取り付けられるヘッドケース３２側面３２ａには、図４〜６に示すように、ヘッドカバー３３を取り付けた状態でヘッドカバー３３の変曲部６１からフランジ部５６側の壁面となる傾斜壁面６３に対向した位置に、先の尖った支点突部６７を複数設けている。本実施形態では、ノズル列１８´の列設方向（図５中の左右方向）の両側に位置するヘッドケース３２の各側面３２ａ，３２ａには、側壁部５５の幅方向の両側に対応した位置に、支点突部６７をそれぞれ２箇所ずつ突設している。そして、ノズル列１８´の列方向の一方（図５中の下方側）に位置するヘッドケース３２の側面３２ａ、具体的には、止着孔５９側（図５のＡ方向）から見て壁面幅方向の左端部側の傾斜壁面６３に対向する位置に、支点突部６７を１箇所突設している。なお、本実施形態における支点突部６７の突き出し量（突高）は、例えば、約１．１〜２．１ｍｍに設定している。

このような構成のヘッドカバー３３とヘッドケース３２とを取り付けるには、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘッドカバー３３をヘッドケース３２に覆い被せるように載置し、フランジ部５６の止着孔５９内に挿通した止着ビス５８を取付面５７のビス孔５７´（図４参照）に締め込んでゆく。この止着ビス５８を締め込んでゆくと、フランジ部５６の基端５６ｂが変曲部６１を中心軸として弧を描くようにヘッドケース３２の側面３２ａに次第に近づく方向に移動して（図６（ｂ）中の軌道Ｋ参照）、途中から傾斜壁面６３がヘッドケース３２の側面３２ａの支点突部６７に当接する。

そして、止着ビス５８をさらに締め込むことによりフランジ部５６の先端５６ａ側を取付面５７に押圧すると、同図（ｃ）に示すように、壁面部５５におけるフランジ部側端部（フランジ部の基端５６ｂ）が側面３２ａに近づく方向に力を加える力点Ｐ、支点突部６７の先端との当接部が支点Ｑ、変曲部６１が作用点Ｒとなり、この３点に梃子の原理が働くため、変曲部６１がフランジ部側端部の移動方向とは反対方向、即ち、ヘッドケース３２の側面３２ａから離れる外側方向に弾性を持って移動する（図中の白抜き矢印参照）。換言すると、フランジ部５６を押圧した状態で取り付けることで、支点突部６７を支点とした梃子の原理を働かせることができ、これにより、先方壁面６２に弾性を持たせた状態でフレーム部５４側から変曲部６１側に進むにしたがってヘッドケース３２の側面３２ａからの離間距離が次第に増大する隙間を強制的に生じさせている。したがって、先方壁面６２の変曲部６１側がヘッドケース３２の側面３２ａから離れる外側方向に移動することになり、それに伴いフレーム部５４の先端側（内縁側）が先方壁面６２のフレーム部側端部（フレーム部５４と先方壁面６２との境界となる折り目部）を中心としてノズルプレート１４の表面側に向けて回転する力が作用し、この力によりノズルプレート１４の表面を圧接する（図中の白抜き矢印参照）。この結果、フレーム部５４の内縁をノズルプレート１４の表面に弾性を持って押圧した状態、即ち、ヘッドカバー３３のフレーム部５４をノズルプレート１４の表面に弾性を持って密着させた状態で、ヘッドカバー３３をヘッドケース３２に取り付けることができる。また、本実施形態では、ヘッドカバー３３のフレーム部５４とノズルプレート１４との最大隙間が約４０μｍ以下となる密着状態で、ヘッドカバー３３をヘッドケース３２に取り付けることができる。

即ち、この様に構成された記録ヘッド３によれば、ヘッドカバー３３のフレーム部５４をノズルプレート１４の表面に押圧した状態でヘッドカバー３３をヘッドケース３２に取り付けることができるので、板厚が薄く剛性の低いヘッドカバー３３であっても、ヘッドカバー３３の浮き上がりを防止し、フレーム部５４の内縁側とノズルプレート１４とを弾性を持って密着させて隙間をなくすことができる。これにより、ヘッドカバー３３とノズルプレート１４との隙間に、例えば、紙等の記録媒体２が入り込み、ヘッドカバー３３を変形させる等の不具合を防止できる。そして、フレーム部５４とノズルプレート１４の段差を低減できるため、ワイピングの際に、段差の引っ掛かりによるワイパーブレード１２の損傷を防止することができるだけでなく、ノズルプレート１４の表面の拭き取り性の向上も図ることができる。したがって、ノズルプレート１４の表面に、ワイピングの際の拭き残しによるインク付着を防止することができ、インク付着による吐出不具合を可及的に防止することができる。また、ヘッドカバー３３を弾性により押圧した状態で密着させて取り付けることができるので、板厚が薄く剛性の低いヘッドカバー３３であっても、取付の状態での十分な剛性が確保でき、キャッピングやワイピング等の外部からの衝撃から記録ヘッド３を保護することができる。また、ノズルプレート１４とヘッドカバー３３との密着性を向上させることができるので、ノズルプレートを接地電位に調整でき、これにより、記録紙等の記録媒体２から発生した静電気に起因する電子部品の静電破壊等の不具合を確実に防止することができる。

さらに、板厚が薄く剛性の低いヘッドカバー３３のフランジ部５６を止着ビス５８等を用いて取り付ける場合に、止着ビス５８を螺合する締め付けトルクによってフランジ部５６が締め付け回転方向に変形し、フランジ部５６の基端５６ｂの一部がヘッドケース３２の側面３２ａ側に近づく方向により押し付けられるようになったとしても、上述したように傾斜壁面６３に当接した支点突部６７が支点となり梃子の原理が働くことで作用点となる変曲部６１が外側に向けて移動するので、これにより、フレーム部５４をより押圧した状態でヘッドカバー３３を取り付けることができる。したがって、剛性の低いヘッドカバー３３のフランジ部５６をボルト、ナット、止着ビス５８等のような螺合して止着する止着部材を用いて取り付ける場合でも、止着部材の締め付けトルクに起因するヘッドカバー３３の変形による浮きを抑えることができ、フレーム部５４をノズルプレート１４の表面により密着させることができる。このように、本実施形態の記録ヘッド３は、特殊な治具や接着剤等を用いることなく、容易にノズルプレート１４にヘッドカバー３３を密着させて取り付けることができるので、作業工数の増大を抑えて、コストダウンに寄与する。

次に、本実施形態のヘッドカバー３３の細部の特徴について詳しく説明する。ヘッドカバー３３は、材料に例えば、従来品の１／２の厚さの板材、すなわち、板厚約０．１ｍｍのステンレス等の金属基板が用いられ、絞り加工によって作製されている。したがって、この板厚の薄いヘッドカバー３３を備えた記録ヘッド３においては、上述したように、ノズルプレート１４の表面と記録媒体２との距離、即ち、ＰＧをヘッドカバー３３の板厚を薄くした分（本実施形態では約０．１ｍｍ）だけ縮めて設定することができる（図７参照）。したがって、記録の精度や安定性の向上が図れ、高画質化や高速化に適応することができる。

そして、このヘッドカバー３３は、絞り加工を用いているので、図４に示すように、フレーム部５４の外周縁近傍で、隣接する側壁部５５同士の間を連結する連結部６８を形成している。この連結部６８は、フレーム部５４の外周縁近傍におけるフレーム部５４と隣接する側壁部５５同士、即ち、フレーム部５４の一の隅角部近傍で面方向がそれぞれ異なった３面を連結することができるので、フレーム部５４と側壁部５５の先方側面６２との境界近傍の剛性を飛躍的に高めることができる。したがって、フレーム部５４側、若しくは側壁部５５（先方壁面６２）の何れか一方に作用する入力があっても、フレーム部５４と先方壁面６２との角度（なす角）を維持することが可能となる。これにより、フランジ部５６の取り付けの際に、先方壁面６２の変曲部６１側にヘッドケース３２の側面３２ａから離れる外側方向に力が作用し、先方壁面６２のフレーム部側端部を中心としてフレーム部５４の内縁側がノズルプレート１４の表面側に向けて回転するように押圧する状態になっても、フレーム部５４と先方壁面６２との角度が大きく開くことを抑制することができる。この結果、変曲部６１からの力を逃がすことなくフレーム部５４に伝えることができ、弾性を持ってフレーム部５４の内縁側をノズルプレート１４の表面により押圧することができる。そして、このフレーム部５４と側壁部５５の先方壁面６２との角度（なす角）を鋭角に設定すると、ヘッドカバー３３を取り付ける際に、フレーム部５４の内縁側をより一層強い力で押圧することが可能となる。

また、本実施形態のヘッドカバー３３は、図６（ａ）に示すように、側壁部５５におけるフレーム部５４の外周縁から変曲部６１までの距離ｍ、即ち、先方壁面６２の高さ方向の寸法を、フレーム部５４における内縁から外周縁までの距離ｌの２倍以上に設定することが望ましい。本実施形態では、例えば、ｌ：ｍ＝１：２に設定している。したがって、ｌとｍとの比率をこの様に設定すると、ヘッドカバー３３を取り付ける際に、変曲部６１に作用するヘッドケース３２の側面から離れる方向の力よりも大きな力で、フレーム部５４の内縁をノズルプレート１４の表面に押圧することが可能となる。

なお、本実施形態では、ヘッドケース３２の側面３２ａのヘッドカバー３３の傾斜壁面６３に対向する位置に、先の尖った支点突部６７を１箇所または２箇所に点在させた例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、支持突部６７を側面３２ａに対向する傾斜壁面３３の幅方向全体に亘って連続した突条として形成してもよい。また、支持突部６７の先端形状においても、先の尖ったものに限らず、曲面、球面、平面でもよい。要は、ヘッドカバー３３のフランジ部５６を取り付ける際に、支持突部６７が変曲部６１からフランジ部５６の基端５６ｂの間の傾斜壁面６３に当接し、基端５６ｂが側面３２ａに近づく方向にかかった力に対し、支点として機能して変曲部６１側を側面３２ａから離れる方向に力を作用させる事ができるものであれば、どのようなものでもよく、位置や形状を適宜設定することができる。

また、本実施形態では、止着ビス５８を用いてヘッドケース３２の取付面５７にフランジ部５６を押圧した状態で取り付ける例を示したが、本発明はこれに限られない。例えば、止着ビス５８に換えて、ボルトやナット等を用いてもよいし、取付面５７に立設した樹脂製のピンをフランジ部５６の止着孔５７に挿通し、このピンの先端部を加熱しながら押し潰してかしめることにより、フランジ部５６を取り付けることも可能である。要するに、フランジ部５６の先端５６ａ側を押圧して取り付けることができるものであれば、どのようなものでもよい。

また、本発明は、ノズル形成基板の吐出側の表面の一部を覆うように取り付けられるヘッドカバーを備えているものであれば、例示したプリンタには限らず、例えば、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（Electro Luminescence）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（生物化学素子）の製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等、他の液体噴射ヘッドにも適用することができる。

プリンタの構成を説明する斜視図である。 記録ヘッドの構成を斜め上方から見た分解斜視図である。 記録ヘッドの要部断面図である。 ヘッドカバーの取付前の状態の記録ヘッドの斜視図である。 ヘッドカバーをヘッドケースに取り付けた状態の記録ヘッドの平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はヘッドカバーをヘッドケースに取り付ける手順を順次説明する図である。 （ａ）は、従来のヘッドカバーを取り付けた記録ヘッドのノズルプレートと記録媒体との距離の関係を説明する図、（ｂ）は、本実施形態のヘッドカバーを取り付けた記録ヘッドのノズルプレートと記録媒体との距離の関係を説明する図である。

符号の説明

１…プリンタ，２…記録媒体，３…記録ヘッド，４…キャリッジ，５…キャリッジ移動機構，６…プラテンローラ，７…インクカートリッジ，８…タイミングベルト，９…パルスモータ，１０…ガイドロッド，１１…ワイピング機構，１２…ワイパーブレード，１４…ノズルプレート，１５…キャッピング機構，１６…キャップ部材，１８…ノズル開口，１８´…ノズル列，２０…ポンプユニット，２２…インク導入針，２３…導入針ユニット，２４…圧電振動子，２５…アクチュエータユニット，２６…配線基板，２７…共通インク室，２８…インク供給口，２９…圧力室，３１…流路ユニット，３２…ヘッドケース，３２ａ…側面，３３…ヘッドカバー，３４…フィルタ，３５…パッキンシート，３６…フレキシブルケーブル，３７…コネクタ，３８…電子部品，３９…基板取付面，４０…固定板，４３…収容室，４４…流路取付面，４５…流路形成基板，４６…振動板，４７…支持板，４８…弾性フィルム，４９…島部，５１…コンプライアンス部，５３…開口窓部，５４…フレーム部，５５…側壁部，５６…フランジ部，５６ａ…先端，５６ｂ…基端，５７…取付面，５８…止着ビス，５９…止着孔，６１…変曲部，６２…先方壁面，６３…傾斜壁面，６７…支点突起，６８…連結部

Claims (3)

1. ノズル開口を有するノズル形成基板と、
   該ノズル形成基板が固定されるヘッドケースと、
   前記ノズル形成基板の外側から当該ノズル形成基板の縁を被覆してノズル開口を露出する状態でヘッドケースに取り付けられる金属板製のヘッドカバーと、を備え、
   前記ヘッドカバーは、ヘッドケースへの取付状態でノズル形成基板の液滴吐出側の表面の一部に重畳するフレーム部と、該フレーム部の外周縁からヘッドケースの側面側に延出した側壁部と、該側壁部から先端を側方に向けて延出したフランジ部を有すると共に、フレーム部の外周縁近傍で、隣接する側壁部同士を連結し、
   前記側壁部は、フレーム部側端部とフランジ部側端部との間に変曲部を設定し、該変曲部からフレーム部側の壁面を、ヘッドケースの側面に沿って延在する先方壁面とし、変曲部からフランジ部側の壁面を、フランジ部取付前の状態では変曲部側からフランジ部側に進むにしたがってヘッドケースの側面からの離間距離が次第に増大する方向に傾斜した傾斜壁面とし、
   前記フランジ部は、ヘッドケースの取付面に取り付けるための止着孔を開設し、
   前記ヘッドケースの側面には、ヘッドカバーの傾斜壁面に対向する位置に支点突部を突設し、
   フランジ部の止着孔内に挿通した止着部材により該フランジ部の先端側を取付面に押圧してヘッドカバーをヘッドケースに取り付ける際に、変曲部とフランジ部の基端との間の傾斜壁面に前記支点突部が当接するようにしたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
2. 前記ヘッドカバーは、側壁部におけるフレーム部の外周縁から変曲部までの距離を、フレーム部における内縁から外周縁までの距離の２倍以上に設定したことを特徴とする請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記側壁部の先方壁面とフレーム部との角度を鋭角に設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体噴射ヘッド。

Images