JP2002067312A

JP2002067312A - インクジェットプリンタヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JP2002067312A
Application number: JP2000260614A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hirota; 淳廣田
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2002-03-05
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: JP3633461B2

Abstract

(57)【要約】【課題】インクジェットプリンタの本体フレームの底
板５のインク供給用の開口部５０とフロントヘッドユニ
ット６の裏面の供給孔１９ａとのシール性を向上させ
る。【解決手段】底板５のインク供給用の開口部５０を囲
む嵌合溝４６に軟質ゴム製のリング状のパッキン４７を
嵌合し、その外周にシール剤４８を充填する。フロント
ヘッドユニット６におけるノズル毎の圧力室へのインク
を供給するための供給孔１９ａを覆ったフィルタ２９の
表面にパッキン４７を当接し、フロントヘッドユニット
６を底板５方向に押し当てると、パッキン４７の先端が
供給孔１９ａより外周でフィルタ２９の表面に密接した
状態で、シール剤４８がフロントヘッドユニット６裏面
に接着して固定されるから、シール剤４８がパッキン４
７の内周側に浸入しない状態でシールできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電式等のインク
ジェットプリンタヘッドの構成に係り、より詳しくは、
ノズル及びアクチュエータを備えたフロントヘッドユニ
ットと、インク供給通路を備えた本体フレームとの間の
インクの漏れのないようにした構造及びその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】先行技術のオンディマンド型の圧電式の
インクジェットプリンタヘッドにおいては、例えば、特
開平８−２７６５８６号公報に記載されているように、
積層型のフロントヘッドユニットは、多数のノズルを備
えたノズルプレートと、その背面に接着剤にて積層さ
れ、インク供給タンクに連通するリザーバ室と前記ノズ
ルの孔径より大径の第１通孔を有するスペーサプレート
と、該スペーサプレートの背面に接着され、前記リザー
バ室と連通するオリフィスと前記第１通孔に連通する第
２通孔を有するインク供給プレートと、該インク供給プ
レートの背面に接着された補強プレート及び圧力室を構
成するための圧力室プレートと、前記圧力室の背面に接
着した圧電振動板とから構成されている。他方、合成樹
脂製のヘッドケースの凹部内の底部には、インクカート
リッジからのインクが前記フロントヘッドユニットにお
ける複数のインク供給口に流入させる接続口が形成され
ており、該接続口の先端は、前記複数のインク供給口を
囲み、且つそれより外側の底部の面より若干突出した縁
部が形成されている。

【０００３】このフロントヘッドユニットを、前記ヘッ
ドケースの下面の凹所内に接着剤にて固定する。その場
合、前記縁部より外側の底部の面に接着剤を塗布してか
ら前記凹部内にフロントヘッドユニットを挿入するとい
う構成であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来の構成では、ヘッドケースが合成樹脂製の射出成形
品であるとしても、フロントヘッドユニットの外周形状
に合わせた凹部を正確に形成することができず、また、
前記接続口の先端の縁部の高さの平坦度等の精度も高く
ないから、凹部の内壁面に接着剤を塗布してからフロン
トヘッドユニットを挿入すると、前記縁部とフロントヘ
ッドユニットの裏面との隙間に介在する接着剤に流通す
るインクが接触することになる。このため、インクの成
分と接着剤の成分との関係から、インク中に粘着性の粒
子が分散してフロントヘッドユニットのノズルを詰まら
せたり、逆にインクが前記接着剤を侵し、また接着剤中
に巻き込まれた気泡のために前記隙間から気泡を介して
外にインク漏れを起こすという、いわゆるシール性が低
下するという問題があった。

【０００５】また、前記隙間から接続口内方向に接着剤
が漏れて、インク供給口もしくはインク供給口に張設し
たフィルタの有効面積が接着剤にて狭くなるという問題
もあった。

【０００６】この問題を避けるため、前記接続口とイン
ク供給口との間にオーリングを介挿し、フロントヘッド
ユニットをヘッドケースにビス止めするという構成も考
えられるが、ビス止めの箇所を多くすることができず、
且つ各ビス止め箇所ごとの締結力にバラツキが出るた
め、前記シール性に問題があり、且つビスの頭が厚さの
薄いフロントヘッドユニットの前面に突出するという問
題もあった。

【０００７】さらに、前記前者の場合には、前記接続口
のシールとフロントヘッドユニットのヘッドケースへの
固定とを一種類の接着剤にて一度に実行しようとするも
のであるからフロントヘッドユニットのノズルの向きを
ヘッドケースの下面と直交する方向に正確に合わせるこ
とも困難であるという問題があった。

【０００８】本発明は、このような問題を解消したイン
クジェットプリンタヘッド及びその製造方法を提供する
ことを技術的課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため、請求項１に記載の発明のインクジェットプリン
タヘッドは、前面に列状の複数個のノズル、この各ノズ
ル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとにインクに噴射エ
ネルギーを付与するアクチュエータとからなるフロント
ヘッドユニットを、インク供給源から前記フロントヘッ
ドユニットにインクを供給するインク供給通路を備えた
本体フレームに固着してなるインクジェットプリンタヘ
ッドにおいて、前記本体フレームの底板には、前記フロ
ントヘッドユニットの裏面に設けたインクの供給孔と対
面するように、前記インク供給通路の開口部を形成し、
該開口部の外周の嵌合溝に嵌合したパッキンと、該パッ
キンの外周側の嵌合溝に充填したシール剤とにより、前
記開口部と供給孔との隙間を封止したものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記シール
剤は、前記フロントヘッドユニットによる前記パッキン
への押圧により、前記嵌合溝から溢れ出て前記フロント
ヘッドユニットと本体フレームとの間に達するように、
前記嵌合溝に充填されているものである。

【００１１】そして、請求項３に記載の発明は、請求項
１に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前
記嵌合溝を前記開口部毎に形成し、該各嵌合溝毎にパッ
キンが装着されているものである。

【００１２】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記
嵌合溝は、複数の開口部の外周を囲繞するように形成さ
れ、該各嵌合溝毎にパッキンが装着されているものであ
る。

【００１３】そして、請求項５に記載の発明は、請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載のインクジェットプリ
ンタヘッドにおいて、前記開口部もしくは前記供給孔に
は、塵濾過用のフィルタを配置させたものである。

【００１４】請求項６に記載の発明のインクジェットプ
リンタヘッドの製造方法は、前面に列状の複数個のノズ
ル、この各ノズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとに
インクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータとか
らなるフロントヘッドユニットを、インク供給源から前
記フロントヘッドユニットにインクを供給するインク供
給通路を備えた本体フレームに固着してなるインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて、前記本体フレームの底板
には、前記フロントヘッドユニットの裏面に設けたイン
クの供給孔と対面するように、前記インク供給通路の開
口部を形成し、該開口部の外周の嵌合溝にパッキンを嵌
合し、該パッキンの外周側の嵌合溝にシール剤を充填し
た後、前記フロントヘッドユニットの裏面を本体フレー
ム側へ押圧することにより前記パッキンを押し、前記嵌
合溝内の前記シール剤が溢れ出て前記フロントヘッドユ
ニットと本体フレームとの間に達した状態で、前記フロ
ントヘッドユニットを本体フレームに固着したことを特
徴とするものである。

【００１５】そして、請求項７に記載の発明は、請求項
６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法に
おいて、前記フィルタヘッドユニットにおける供給孔を
覆うように予めフィルタを貼着したことを特徴とするも
のである。

【００１６】また、請求項８に記載の発明は、請求項６
または請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッド
の製造方法において、前記本体フレームの底板には、前
記複数のフロントヘッドユニットの裏面を並列状に支持
するための支持部と、該フロントヘッドユニットの裏面
の複数箇所が露出する空所とを設けておき、前記嵌合溝
にパッキンを嵌合し、該パッキンの外周側の嵌合溝にシ
ール剤を充填した後、前記複数のフロントヘッドユニッ
トを相互に位置決めして配置し、該複数のフロントヘッ
ドユニットの裏面に前記支持部を対向配置し、前記空所
から充填した接着剤にて、前記複数のフロントヘッドユ
ニットを前記支持部に固定することを特徴とするもので
ある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
について説明する。図１、図２及び図３は、本発明の実
施の形態による圧電式インクジェットプリンタヘッドの
斜視図を示し、図４は本体フレーム１の下面図、図６は
インク流通路のシール部の封止作業を示す図である。

【００１８】これらの図において、記録媒体に沿って走
行する公知のキャリッジ（図示しない）に搭載される本
体フレーム１は、ポリプロエチレン、ポリプロピレン等
の合成樹脂材の射出形成品から上面開放の略箱状に形成
されており、その上方からインク供給源としての４つの
インクカートリッジ（図示せず）を着脱自在に装着でき
る搭載部３を有し、該搭載部３の一側部位３ａには、前
記各インクカートリッジ２のインク放出部（図示せず）
に接続できるインク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが
本体フレーム１の底板５の下面まで連通している。

【００１９】前記底板５は、前記搭載部３から一段下に
突出するようにして水平状に形成され、該底板５の下面
側には、後に詳述するフロントヘッドユニット６を２つ
並列させて配置するための２つの支持部８、８を段付き
状に形成する。該各支持部８に隣接した部位には、図
２、図４及び図５に示すように、前記各インク供給通路
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに連通する開口部５０，５０，
５０，５０が設けられ、その各開口部５０毎の外周を囲
繞するように環状の嵌合溝４６が凹み形成されている。
但し、隣接する開口部の配置間隔の短い箇所では、図５
に示すように隣接する嵌合溝４６、４６との間が連通し
て平面視８字状に形成しても良い。

【００２０】そして、前記各嵌合溝４６に、軟質のゴム
製等のシール性の良好なリング状のパッキン４７を嵌合
する（図５参照）。その場合、パッキン４７の内周面４
７ａが前記各嵌合溝４６の内周壁４６ａに密接するよう
に（いわゆるしまり嵌めとなるように）、パッキン４７
の内径寸法Ｄ１が予め設定されている。

【００２１】また、前記底板５の各支持部８、８には、
速硬化性の接着剤としてのＵＶ接着剤７にてフロントヘ
ッドユニット６を固定するための複数の空所９ａ，９ｂ
が上下に貫通するように形成されている。

【００２２】そして、図２、図７〜図１０に示すよう
に、複数の空所９ａ，９ｂは、一つのフロントヘッドユ
ニット６に対してその四隅近傍を固定する箇所に形成さ
れているものであり、実施形態では、前記２つの支持部
８、８のうち一辺（実施形態では長辺）が隣接する箇所
においては、並設する２つのフロントヘッドユニット
６、６の裏面に跨がるように、空所９ａ，９ａを広幅に
形成する。

【００２３】なお、前記搭載部３の一側部位３ａの上面
には、前記インク放出部と密接できるようにしたゴム製
等のパッキング５３（図３参照）が配置されている。

【００２４】フロントヘッドユニット６は、図１３に示
すように、複数枚の金属板製の積層型のキャビティープ
レート１０と、該キャビティプレート１０に対して接着
剤または接着シート４１（図１７参照）を介して接着・
積層されるプレート型の圧電アクチュエータ２０と、そ
の上面に外部機器との電気的接続のために、フレキシブ
ルフラットケーブル４０が接着剤にて重ね接合されて構
成されており、最下層のキャビティープレート１０の下
面（前面）側に開口されたノズル５４から下向きにイン
クが吐出するものとする。

【００２５】さらに、フロントヘッドユニット６の前面
（下面）に沿って、弾性のある薄金属板製のカバープレ
ート４４が固着されている。カバープレート４４は、中
央部分においてノズル５４に対応する孔４４ａを有し、
両端において底板５の下面側から本体フレーム１の側面
に沿って折曲部分４４ｂ，４４ｃが形成され、一方の折
曲部分４４ｂで、フレキシブルフラットケーブル４０の
中途部の下面側を覆うようにしている。

【００２６】カバープレート４４の外周は、本体フレー
ム１に対してシリコーン接着剤等のシール剤４５で封止
固定されている。すなわち、カバープレート４４の左右
両側縁と底板５の左右両側に立ち上がったリブ５ａとの
間、およびカバープレート４４の他方の折曲部分４４ｃ
の先端と本体フレーム１の側面との間に沿って、ほぼＵ
字状にシール剤４５が充填され（図１０、図１１参
照）、また、一方の折曲部分４４ｂの内面とフレキシブ
ルフラットケーブル４０との間およびそのケーブル４０
と本体フレーム１の側面との間にそれぞれシール剤４５
が充填されている（図１０参照）。カバープレート４４
の孔４４ａの内周とフロントヘッドユニット６の前面と
の間は、カバープレート４４とフロントヘッドユニット
６とを接着する接着剤によって封止される。これによ
り、２個のフロントヘッドユニット６の間は、カバープ
レート４４によって塞がれ、かつ本体フレーム１とフロ
ントヘッドユニット６の外周との間は、カバープレート
４４およびシール剤４５を介して封止されて、本体フレ
ーム１とフロントヘッドユニット６との隙間９ｃにイン
クや、紙粉、埃等が侵入することを防止でき、圧電アク
チュエータ２０とフレキシブルフラットケーブル４０と
の電気的接続箇所の電気的短絡事故が防止できるのであ
る。また、一方の折曲部分４４ｂにより、フレキシブル
フラットケーブル４０の引き出し方向を案内できるとと
もに、そのケーブル４０の保護もできる。

【００２７】また、後述するように、フロントヘッドユ
ニット６の裏面側であって、最上層のベースプレート１
４の一端部に穿設された供給孔１９ａの上面には、その
上方のインクカートリッジから供給されるインク中の塵
除去のためのフィルタ２９が予め接着剤にて固定されて
いる（図６（ａ）参照）。

【００２８】次に、前記フロントヘッドユニット６を本
体フレーム１の底板５の支持部８に接着・固定する方法
について説明する。

【００２９】まず、図示しない治具に、カバープレート
４４をその前面を下向きにして置き、前記２つのフロン
トヘッドユニット６，６を、そのノズル５４をカバープ
レート４４の孔４４ａに対応させ、かつノズル５４の開
放面（キャビティプレート１０の下面（前面））を下向
きにして、当該両ノズル５４の列が平行状で所定間隔に
配置されるように、フロントヘッドユニット６をカバー
プレート４４上に接着剤を介在して載せる。これによ
り、２つのフロントヘッドユニット６，６の下面（前
面）がほぼ正確に同一平面上に配置できる。このとき接
着剤は、フロントヘッドユニット６をすぐにカバープレ
ート４４に固定するものである必要はなく、以下の工程
中に徐々に硬化するものであってもよい。

【００３０】一方、図６（ａ）に示すように、本体フレ
ーム１を支持部８が上向きとなるように配置し、前記各
嵌合溝４６にゴム製等のパッキン４７を押し込み、当該
パッキン４７の高さの略半分乃至三分の一が底板５の下
面より下に突出するようにしておき、次いで、シリコー
ン樹脂等の接着剤（シール剤）４８を各嵌合溝４６内に
充填する。その後、フロントヘッドユニット６，６の上
方から本体フレーム１を被せる。そのとき、各支持部８
の段付きの凹部内に前記各フロントヘッドユニット６が
収納されるようにセットすると、底板５のリブ５ａの下
縁はカバープレート４４の下面とほぼ同一平面をなす状
態に保持される。また、そのとき、前記各パッキン４７
の先端が、前述のフロントヘッドユニット６の裏面のう
ち、前記フィルタ２９のうちの濾過部２９ａ（インク供
給孔１９ａに相当）よりも外周箇所に当接するようにセ
ットする。なお、本体フレーム１をフロントヘッドユニ
ット６，６に被せつけるとき、シール剤４８は自身の粘
性により嵌合溝４６内に保持され、落ちてくることはな
い。またフロントヘッドユニット６，６を図示しない治
具に保持したまま、本体フレーム１上に被せつけるよう
にして組み付けることもできる。次いで、フロントヘッ
ドユニット６と本体フレーム１との一方または双方を相
互に押さえ込むと、各パッキン４７の内周面４７ａが前
記各嵌合溝４６の内周壁４６ａに密接した状態で、且つ
パッキン４７の先端がインク供給孔１９ａより外周を囲
むようにフィルタ２９の外周部に密接しながら、当該各
パッキン４７は嵌合溝４６内に沈み込む。そうすると、
嵌合溝４６内のシール剤４８が当該嵌合溝４６のうちパ
ッキン４７より外側へ溢れ出るが、前記パッキン４７の
先端は前以ってフィルタ２９の表面に密接しているの
で、シール剤４８は、パッキン４７の内径部には浸入し
得ず、パッキン４７の外周部位においてフロントヘッド
ユニット６の裏面に接着して確実にシールすることがで
きる。従って、パッキン４７とその外周のシール剤４８
との二重のシール部が構成される結果、各フロントヘッ
ドユニット６における供給孔１９ａより外周の裏面とパ
ッキン４７との当接部（接合部）からインクが確実に外
に漏れ出さないようにすると共に、インクが前記開口部
５０から供給孔１９ａに流通する間において、シール剤
４８との接触がパッキン４７の箇所で確実に遮断され、
インクの成分とシール剤４８の成分との化学反応等にて
インク中にノズル５４に詰まる粒子が発生したり、逆に
シール剤４８が侵されてシール性が劣化するという問題
も無くなるのである。

【００３１】前記嵌合溝４６は、各開口部５０の単独の
外周毎に設けても良い。また、隣接する複数の供給孔１
９ａを同じ色のインクとして使用する場合には、これら
の隣接する供給孔１９ａ、１９ａ（開口部５０、５０）
をまとめて囲むような例えば平面視楕円状の嵌合溝を形
成し、この嵌合溝に嵌まる楕円状のパッキン（図示せ
ず）にて前記複数の供給孔１９ａ、１９ａ（開口部５
０、５０）をまとめてシールするようにしても良い。さ
らに、嵌合溝４６の内周壁４６ａを、先端側から嵌合溝
の底に向かって抜き勾配を形成しても良い。

【００３２】次いで、本体フレーム１の上面側から前記
各空所９ａ，９ｂに速硬化性の接着剤としての変性アク
リル樹脂系接着剤の粘性のあるＵＶ接着剤７を落とし込
み充填し、次いで、本体フレーム１上から前記各空所９
ａ，９ｂに向かって紫外線を照射する。すると、ＵＶ接
着剤７は短時間（数十秒以内）で固化するのである。

【００３３】このとき、フロントヘッドユニット６の厚
さ寸法Ｈ１ａを、前記キャビティプレート１０の前面か
らフレキシブルフラットケーブル４０の裏面までの厚さ
とし、カバープレート４４の厚さ寸法をＨ１ｂとすると
きには、前記段付き状の各支持部８の深さ寸法Ｈ２は、
Ｈ１ａ＋Ｈ１ｂより若干深く設定すると（図７参照）、
各支持部８とフレキシブルフラットケーブル４０や圧電
アクチュエータ２０、さらにはキャビティプレート１０
の上面（裏面）との間に若干の隙間９ｃができ、この隙
間９ｃに前記ＵＶ接着剤７が浸入した状態で秒単位で固
化するから、本体フレーム１でフロントヘッドユニット
６のいずれの箇所も押さえ付ける余分な外力が作用しな
い状態の元で両者を固定することができる。なお、カバ
ープレート４４は，２つのフロントヘッドユニット６，
６を不動に保持するなどの剛性はない。したがって、キ
ャビティプレート１０の前面が治具の面と平行状を保
ち、換言すると、ノズル５４の軸線（インクの噴射方向
に対応する）を治具の表面に対して直交する方向に正確
に設定でき、かつ２つのフロントヘッドユニット６，６
のノズル列の相互の関係も正確に維持できる。

【００３４】また、前記凹所９ａ，９ｂを例えば、平面
視矩形状のフロントヘッドユニット６の四隅近傍に配置
することにより、ＵＶ接着剤７の固化時に、当該接着剤
の収縮歪みに伴うフロントヘッドユニット６の位置ずれ
を極力少なくすることができる。

【００３５】フロントヘッドユニット６の四隅近傍を固
化することで、後にインクジェットヘッドをプリンタに
搭載した状態での不使用時に、ノズル部分の乾燥を防止
すべくゴム製等のキャップでキャビティプレート１０の
前面を密接すべく押圧したときに当該キャビティプレー
ト１０の平面が歪むような変形が起こり難くなるという
利点を有する。

【００３６】さらに、図４、図７及び図９に示すよう
に、並列させたフロントヘッドユニット６、６の隣接す
る辺に跨がって空所９ａが広幅で形成されていると、１
箇所の空所９ａにＵＶ接着剤７を充填し、紫外線照射
で、２つのユニット６、６を一度に固化でき、作業速度
の短縮及び製造効率の大幅向上に寄与できる。

【００３７】なお、速硬化性の接着剤としては、前記Ｕ
Ｖ接着剤７と成分が類似する湿気硬化型接着剤等も使用
できる。

【００３８】その後、図１０、図１１に示すように、カ
バープレート４４の左右両側縁とリブ５ａとの間、およ
びカバープレート４４の折曲部分４４ｃの先端と本体フ
レーム１の側面との間にシール剤４５を塗布する。な
お、フレキシブルフラットケーブル４０と本体フレーム
１との間、フレキシブルフラットケーブル４０とカバー
プレート４４との間、およびカバープレート４４におけ
る折曲部分４４ｃのコーナ部と本体フレーム１との間に
は、フロントヘッドユニット６に本体フレーム１を被せ
つける前に、シール剤４５をあらかじめ塗布しておく。
これにより、前記隙間９ｃの外周を完全に封止すること
ができ、外部からインクや、紙粉、埃等が侵入すること
を防止できるのである。

【００３９】次に、フロントヘッドユニット６の各構成
部品の詳細について説明する。前記キャビティープレー
ト１０は、図１２〜図１５、図１７に示すように構成さ
れている。すなわち、ノズルプレート４３、下層プレー
ト１１、二枚のマニホールドプレート１２、スペーサプ
レート１３及びベースプレート１４の五枚の薄い金属板
をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構造であ
り、実施形態では、ノズルプレート４３を除く各プレー
トは、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０
μｍ程度の厚さを有する。前記ノズルプレート４３に
は、微小径（実施形態では２５μｍ程度）の多数個のイ
ンク噴出用のノズル５４が、当該ノズルプレート４３に
おける第１の方向（長辺方向）に沿って２列の千鳥配列
状に設けられている。それに対応する連通孔１５が下層
プレート１１の前記第１の方向に延びる２つの平行状の
基準線１１ａ、１１ｂに沿って、微小ピッチＰの間隔で
千鳥状配列に穿設されている。前記二枚のマニホールド
プレート１２には、インク通路１２ａ、１２ｂが、前記
連通孔１５の列の両側に沿って延びるように穿設されて
いる。但し、下層プレート１１に対面する下側のマニホ
ールドプレート１２におけるインク通路１２ｂは、当該
マニホールドプレート１２の上側にのみ開放するように
凹み形成されている（図１５参照）。このインク通路１
２ａ、１２ｂは、上側のマニホールドプレート１２に対
する前記スペーサプレート１３の積層により密閉される
構造になっている。

【００４０】また、前記ベースプレート１４には、その
長辺（前記第１の方向）に沿う中心線に対して直交する
第２の方向（短辺方向）に延びる細幅の圧力室１６の多
数個が穿設されている。そして、前記中心線を挟んで左
右両側にて平行状の長手基準線１４ａ、１４ｂを設定す
ると、前記中心線より左側の圧力室１６の先端１６ａは
前記左側の長手基準線１４ａ上に位置し、逆に前記長手
中心線より右側の圧力室１６の先端１６ａは前記右側の
長手基準線１４ｂ上に位置し、且つこの左右の圧力室１
６の先端１６ａが交互に配置されているので、左右両側
の圧力室１６は一つおきに互いに逆方向に延びるように
交互に配置されていることになる。

【００４１】この各圧力室１６の先端１６ａは、前記ノ
ズルプレート４３における前記千鳥状配列のノズル５４
に、前記スペーサプレート１３及び両マニホールドプレ
ート１２に同じく千鳥状配列にて穿設されている微小径
の貫通路１７、１７、１７及び連通孔１５を介して連通
している。一方、前記各圧力室１６の他端１６ｂは、前
記スペーサプレート１３における左右両側部位に穿設さ
れた貫通孔１８を介して、前記両マニホールドプレート
１２におけるインク通路１２ａ、１２ｂに連通してい
る。

【００４２】前記各圧力室１６の他端１６ｂは、図１５
に示すように、ベースプレート１４の下面側にのみ開口
するように凹み形成されているものである。また、最上
層のベースプレート１４の一端部に穿設された供給孔１
９ａの上面には、その上方のインクカートリッジから供
給されるインク中の塵除去のためのフィルタ２９が張設
されている。

【００４３】これにより、前記前記ベースプレート１４
及びスペーサプレート１３の一端部に穿設の供給孔１９
ａ，１９ｂから前記インク通路１２ａ、１２ｂ内に流入
したインクは、このインク通路１２ａから前記各貫通孔
１８を通って前記各圧力室１６内に分配されたのち、こ
の各圧力室１６内から前記貫通路１７、１７、１７及び
連通孔１５を通って、当該圧力室１６に対応するノズル
５４に至るという構成になっている（図１７参照）。

【００４４】一方、前記圧電アクチュエータ２０は、図
１２、図１３及び図１６に示すように、９枚の圧電シー
ト２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，
２１ｇ，２２，２３を積層した構造で、前記各圧電シー
トのうち最下段の圧電シート２２とそれから上方へ数え
て奇数番目の圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆの上面
（広幅面）には、前記キャビティープレート１０におけ
る各圧力室１６の箇所ごとに細幅の個別電極２４が、第
１の方向（長辺方向）に沿って列状に形成され、各個別
電極２４は前記第１の方向と直交する第２の方向に沿っ
て各圧電シートの長辺の端縁部近傍まで延びている。下
から偶数段目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２
１ｇの上面（広幅面）には、複数個の圧力室１６に対し
て共通のコモン電極２５が形成されている。

【００４５】実施形態においては、前記各個別電極２４
の幅寸法は対応する圧力室１６における平面視での広幅
部より少し狭く設定されている。

【００４６】他方、圧力室１６は前記のベースプレート
１４の短辺の中央部側で、前記第１の方向（長辺）に沿
って２列状に配列されているので、前記コモン電極２５
は、その２列の圧力室１６、１６を一体的に覆うよう
に、偶数段目の圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２
１ｇの短辺方向の中央において長辺に沿って延びる平面
視略矩形状に形成されると共に、該偶数段目の圧電シー
ト２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの対の短辺の端縁部
近傍では当該端縁部のほぼ全長にわたって延びる引出部
２５ａ，２５ａが一体的に形成されている。

【００４７】そして、前記偶数段目の圧電シート２１
ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの対の長辺の端縁部近傍の
表面であって、前記コモン電極２５が形成されていない
箇所には、前記各個別電極２４と同じ上下位置（対応す
る位置）に、当該個別電極２４と略同じ幅寸法で長さの
短いダミー個別電極２６を形成する。

【００４８】他方、最下段の圧電シート２２とそれから
上方へ数えて奇数番目の圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２
１ｆの上面（広幅面）のうち、前記引出部２５ａ，２５
ａに対応する位置（同じ上下位置、圧電シートの対の短
辺の端縁部近傍）には、ダミーコモン電極２７を形成す
るのである。

【００４９】前記最上段のトップシート２３の上面に
は、その長辺の端縁部に沿って、前記各個別電極２４の
各々に対する表面電極３０と、前記コモン電極２５に対
する表面電極３１とが、設けられている。

【００５０】さらに、前記最下段の圧電シート２２を除
いて、他の全ての圧電シート２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，
２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇとトップシート２３と
には、前記各表面電極３０と、それに対応する位置（同
じ上下位置）の個別電極２４並びにダミー個別電極２６
とが互いに連通するように、スルーホール３２を穿設す
る。同様に、前記少なくとも１つの表面電極３１（実施
形態では、トップシート２３の４隅の位置の表面電極３
１）と、それに対応する位置（同じ上下位置）のコモン
電極２５乃至はその引出部２５ａが互いに連通するよう
に、スルーホール３３を穿設し、スルーホール３２、３
３内に充填された導電性材料を介して、各層の個別電極
２４同士及びそれと対応する位置の表面電極３０とが電
気的に接続されているように構成し、同じく、各層のコ
モン電極２５同士及びそれと対応する位置の表面電極３
１とが電気的に接続されているように構成するものであ
る。

【００５１】前記した構成の圧電アクチュエータ２０
は、以下に述べるような方法で製造される。即ち、前記
一つの圧電アクチュエータ２０における圧電シート２１
ｂ，２１ｄ，２１ｆの複数個をマトリックス状に並べて
一体化してなる第１素材シート（セラミックグリーンシ
ート）の表面のうち各圧電シートの箇所に、複数個の個
別電極２４と、捨てパターンの電極としてのダミーコモ
ン電極２７を設ける位置に対応して予めスルーホール３
２を穿設する。同様に、圧電シート２１ａ，２１ｃ，２
１ｅ，２１ｇの複数個をマトリックス状に並べて一体化
してなる第２素材シート（セラミックグリーンシート）
の表面のうち各圧電シートの箇所に、複数個のコモン電
極２５と、捨てパターンの電極としてのダミー個別電極
２６を設ける位置に対応して予めスルーホール３３を穿
設する。さらに、前記と同様に、トップシート２３の複
数個をマトリックス状に並べて一体化してなる第３素材
シート（セラミックグリーンシート）の表面のうちトッ
プシート２３の箇所に、複数個の表面電極３０、３１を
設ける位置に対してスルーホール３２、３３を穿設す
る。

【００５２】そして、各圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２
１ｆ、２２の表面に個別電極２４及びダミーコモン電極
２７を、圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｇの
表面にコモン電極２５及びダミー個別電極２６を、トッ
プシート２３の表面に表面電極３０、３１の箇所を、そ
れぞれ、導電ペーストのスクリーン印刷にて形成する
と、前記各スルーホール３２、３３は、第１、第２素材
シートの上下広幅面に貫通しているので、各スルーホー
ル３２、３３内にも前記導電ペーストが浸入し、該各ス
ルーホール３２、３３を介して各電極部分でシートの上
下面で導電通可能となる。次いで、各グリーンシートを
乾燥した後、積層し、次いで積層方向にプレスすること
で一体化して、一枚の積層体にする。その後焼成する。

【００５３】これにより、上下に積層された複数枚の圧
電シート２１とトップシートとは上下同じ位置の前記個
別電極２４及びダミー個別電極２６が表面電極３０の箇
所と電気的に接続されるし、同じく上下複数枚のコモン
電極２５及びダミーコモン電極２７が表面電極３１の箇
所と電気的に接続されることになる。

【００５４】なお、圧電アクチュエータ２０の厚さ方向
の外周側面にて個別電極２４同士やコモン電極２５同士
を電気的に接続するように、側面電極（図示せず）を形
成しても良い。

【００５５】そして、このような構成のプレート型の圧
電アクチュエータ２０は、前記キャビティープレート１
０に対して、当該圧電アクチュエータ２０における各個
別電極２４が前記キャビティープレート１０における各
圧力室１６の各々に対応するように積層固定される（図
１７参照）。また、この圧電アクチュエータ２０におけ
る上側の表面には、前記フレキシブルフラットケーブル
４０が重ね接着されることにより、このフレキシブルフ
ラットケーブル４０における各種の配線パターン（図示
せず）が、前記各表面電極３０、３１に電気的に接合さ
れる。

【００５６】この構成において、前記圧電アクチュエー
タ２０における各個別電極２４のうち任意の個別電極２
４と、コモン電極２５との間に電圧を印加することによ
り、圧電シート２１，２２のうち前記電圧を印加した個
別電極２４の部分に圧電による積層方向の歪みが発生
し、この歪みにて前記各個別電極２４に対応する圧力室
１６の内容積が縮小されることにより、この圧力室１６
内のインクが、ノズル５４から液滴状に噴出して（図１
７参照）、所定の印字が行われる。

【００５７】また、並列すべきフロントヘッドユニット
は２〜４と任意に構成することができ、フロントヘッド
ユニットにおけるキャビティプレートは金属材料の他、
セラミックス材であっても良い。さらに、本発明のイン
クジェットプリンタの駆動手段は、上記のプレート状の
圧電アクチュエータ２０の他の形式であっても良いし、
静電気により、圧力室の背面を覆う振動板を振動させて
インクをノズル５４から吐出させる構成であっても良
い。

【００５８】また、本体フレーム１にインクカートリッ
ジを搭載することなく、キャリッジ外のインクタンクか
らチューブを介してインク供給路４ａ〜４ｄにインクを
供給するものであってもよい。さらに、シール剤４８，
４５は、接着作用を有するものであってもよい。

【００５９】

【発明の作用・効果】以上に説明したように、請求項１
に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面
に列状の複数個のノズル、この各ノズル毎の圧力室及
び、前記各圧力室ごとにインクに噴射エネルギーを付与
するアクチュエータとからなるフロントヘッドユニット
を、インク供給源から前記フロントヘッドユニットにイ
ンクを供給するインク供給通路を備えた本体フレームに
固着してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記本体フレームの底板には、前記フロントヘッドユニ
ットの裏面に設けたインクの供給孔と対面するように、
前記インク供給通路の開口部を形成し、該開口部の外周
の嵌合溝に嵌合したパッキンと、該パッキンの外周側の
嵌合溝に充填したシール剤とにより、前記開口部と供給
孔との隙間を封止したものである。

【００６０】このように構成すれば、パッキンの先端
が、フロントヘッドユニットの裏面のインクの供給孔の
周囲を囲むように密接して、前記開口部とインクの供給
孔との隙間を塞いだ状態で、該パッキンの外周側にシー
ル剤が充填されるから、このシール剤がパッキンを越え
てその内周側に浸入することがなく、前記供給孔の有効
面積を狭めることがないし、インクとシール剤との接触
による化学反応がなくなり、フロントヘッドユニットに
おけるノズル等を詰まらせる粒子等も発生しないから、
インクジェットプリンタヘッドの性能が低下しないとい
う効果を奏する。

【００６１】また、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プリンタヘッドにおいて、前記
シール剤は、前記フロントヘッドユニットによる前記パ
ッキンへの押圧により、前記嵌合溝から溢れ出て前記フ
ロントヘッドユニットと本体フレームとの間に達するよ
うに、前記嵌合溝に充填されていることで、請求項１に
記載の発明による効果に加えて、フロントヘッドユニッ
トと本体フレームとの組み付け時に、前記開口部と供給
孔との間にシール剤を容易に充填することができるとい
う効果を奏する。

【００６２】そして、請求項３に記載の発明は、請求項
１に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前
記嵌合溝を前記開口部毎に形成し、この嵌合溝毎にパッ
キンを嵌合しておけば、請求項１に記載の発明による効
果に加えて、１つのフロントヘッドユニットに複数の供
給孔がある場合にも、この各供給孔及び開口部毎にパッ
キンにてシールすることができ、各供給孔毎に異なる色
のインクを供給することができるという効果を奏する。

【００６３】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記
嵌合溝は、複数の開口部の外周を囲繞するように形成さ
れ、この嵌合溝毎にパッキンを嵌合しておけば、請求項
１に記載の発明による効果に加えて、１つのフロントヘ
ッドユニットにおける複数の供給孔及び開口部をまとめ
て１つのパッキンでシールすることができてシール作業
及び構成が簡単にできると共に、その複数の供給孔に共
通の色のインクを供給することができるという効果を奏
する。

【００６４】そして、請求項５に記載の発明は、請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載のインクジェットプリ
ンタヘッドにおいて、前記開口部もしくは前記供給孔に
は、塵濾過用のフィルタを配置させたものである。

【００６５】このように構成すれば、請求項１乃至請求
項４のいずれかに記載の発明による効果に加えて、イン
ク供給源側に塵があっても、前記フィルタにて塵を除去
でき、インクジェットプリンタヘッドの性能を劣化させ
ないという効果を奏する。

【００６６】請求項６に記載の発明のインクジェットプ
リンタヘッドの製造方法は、前面に列状の複数個のノズ
ル、この各ノズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとに
インクに噴射エネルギーを付与するアクチュエータとか
らなるフロントヘッドユニットを、インク供給源から前
記フロントヘッドユニットにインクを供給するインク供
給通路を備えた本体フレームに固着してなるインクジェ
ットプリンタヘッドにおいて、前記本体フレームの底板
には、前記フロントヘッドユニットの裏面に設けたイン
クの供給孔と対面するように、前記インク供給通路の開
口部を形成し、該開口部の外周の嵌合溝にパッキンを嵌
合し、該パッキンの外周側の嵌合溝にシール剤を充填し
た後、前記フロントヘッドユニットの裏面を本体フレー
ム側へ押圧することにより前記パッキンを押し、前記嵌
合溝内の前記シール剤が溢れ出て前記フロントヘッドユ
ニットと本体フレームとの間に達した状態で、前記フロ
ントヘッドユニットを本体フレームに固着したことを特
徴とするものである。

【００６７】このような製造工程によると、フロントヘ
ッドユニットと本体フレームとを相対的に押さえ込むこ
とにより、パッキンの内周面が前記嵌合溝の内周壁に密
接した状態で、且つパッキンの先端がインクの供給孔よ
り外周を囲むようにフロントヘッドユニットの裏面に密
接しながら、当該パッキンは嵌合溝内に沈み込み、嵌合
溝内のシール剤が当該嵌合溝のうちパッキンより外側へ
溢れ出ても、前記パッキンの先端は前以ってフロントヘ
ッドユニットの裏面に密接しているので、シール剤は、
パッキンの内径部には浸入し得ず、パッキンの外周部位
においてフロントヘッドユニットの裏面に接着して確実
にシールすることができるという効果を奏する。

【００６８】そして、請求項７に記載の発明は、請求項
６に記載のインクジェットプリンタヘッドの製造方法に
おいて、前記フィルタヘッドユニットにおける供給孔を
覆うように予めフィルタを貼着したことを特徴とするも
のである。

【００６９】このようにフィルタを供給孔を覆うように
予めに貼着しておけば、このフィルタが妄りに移動せ
ず、前記パッキンとシール剤とによるシール性も阻害し
ないという効果を奏する。

【００７０】また、請求項８に記載の発明は、請求項６
または請求項７に記載のインクジェットプリンタヘッド
の製造方法において、前記本体フレームの底板には、前
記複数のフロントヘッドユニットの裏面を並列状に支持
するための支持部と、該フロントヘッドユニットの裏面
の複数箇所が露出する空所とを設けておき、前記嵌合溝
にパッキンを嵌合し、該パッキンの外周側の嵌合溝にシ
ール剤を充填した後、前記複数のフロントヘッドユニッ
トを相互に位置決めして配置し、該複数のフロントヘッ
ドユニットの裏面に前記支持部を対向配置し、前記空所
から充填した接着剤にて、前記複数のフロントヘッドユ
ニットを前記支持部に固定することを特徴とするもので
ある。

【００７１】このような製造工程を採用すると、前記パ
ッキンとシール剤とによるインクの供給孔箇所のシール
作業とフロントヘッドユニットのヘッドケースへの取付
け固定作業とが同時に完了できるから、請求項６または
請求項７に記載の発明による効果に加えて、インクジェ
ットプリンタヘッドの組み立て作業効率が大幅に向上す
ると共に、フロントヘッドユニットの配置位置誤差も極
めて小さくできるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態によるインクジェットプリ
ンタヘッドのノズル側を上にした斜視図である。

【図２】インクジェットプリンタヘッドの部品の分解斜
視図である。

【図３】本体フレームの上方から見たインクジェットプ
リンタヘッドの部品の分解斜視図である。

【図４】本体フレームの底板を下面側から見た図であ
る。

【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視で見たパッキン等の各部品
の拡大断面図である。

【図６】（ａ）は本体フレームの底板の嵌合溝にパッキ
ンを嵌合し接着剤を充填するシールの工程の図、（ｂ）
はパッキンにフロントヘッドユニットを押しつけてシー
ルする状態の工程の図である。

【図７】図４のVII −VII 線矢視で見た各部品の拡大断
面図である。

【図８】図４の VIII −VIII線矢視で見た各部品の拡大
断面図である。

【図９】図４のVII −VII 線矢視で見た本体フレームと
フロントヘッドユニットとの接着部を示す拡大断面図で
ある。

【図１０】図４の VIII −VIII線矢視で見た本体フレー
ムとフロントヘッドユニットとの接着部を示す拡大断面
図である。

【図１１】インク供給のための開口部と供給孔とのシー
ル部を示す拡大断面図である。

【図１２】フロントヘッドユニットの各部品の斜視図で
ある。

【図１３】キャビティープレートと圧電アクチュエータ
との一端部を示す拡大斜視図である。

【図１４】キャビティープレートの分解斜視図である。

【図１５】キャビティープレートの部分的拡大斜視図で
ある。

【図１６】圧電アクチュエータの分解斜視図である。

【図１７】フロントヘッドユニットの拡大側断面図であ
る。

【符号の説明】

１本体フレーム５底板６フロントヘッドユニット７ＵＶ接着剤８支持部９ａ，９ｂ空所９ｃ隙間１０キャビティープレート１１下層プレート１２ａ，１２ｂマニホールドプレート１３スペーサプレート１４ベースプレート１６圧力室１９ａ，１９ｂインクの供給孔２０圧電アクチュエータ２９フィルタ４０フレキシブルフラットケーブル４３ノズルプレート４６嵌合溝４７パッキン４８接着剤（シール剤）５０開口部５４ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前面に列状の複数個のノズル、この各ノ
ズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとにインクに噴射
エネルギーを付与するアクチュエータとからなるフロン
トヘッドユニットを、インク供給源から前記フロントヘ
ッドユニットにインクを供給するインク供給通路を備え
た本体フレームに固着してなるインクジェットプリンタ
ヘッドにおいて、前記本体フレームの底板には、前記フロントヘッドユニ
ットの裏面に設けたインクの供給孔と対面するように、
前記インク供給通路の開口部を形成し、該開口部の外周
の嵌合溝に嵌合したパッキンと、該パッキンの外周側の
嵌合溝に充填したシール剤とにより、前記開口部と供給
孔との隙間を封止したことを特徴とするインクジェット
プリンタヘッド。
【請求項２】前記シール剤は、前記フロントヘッドユ
ニットによる前記パッキンへの押圧により、前記嵌合溝
から溢れ出て前記フロントヘッドユニットと本体フレー
ムとの間に達するように、前記嵌合溝に充填されている
ことを特徴とする請求項１に記載のインクジェットプリ
ンタ。
【請求項３】前記嵌合溝を前記開口部毎に形成し、該
各嵌合溝毎にパッキンが装着さ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プリンタヘッド。
【請求項４】前記嵌合溝は、複数の開口部の外周を囲
繞するように形成され、該各嵌合溝毎にパッキンが装着
されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジ
ェットプリンタヘッド。
【請求項５】前記開口部もしくは前記供給孔には、塵
濾過用のフィルタを配置させたことを特徴とする請求項
１乃至請求項４のいずれかに記載のインクジェットプリ
ンタヘッド。
【請求項６】前面に列状の複数個のノズル、この各ノ
ズル毎の圧力室及び、前記各圧力室ごとにインクに噴射
エネルギーを付与するアクチュエータとからなるフロン
トヘッドユニットを、インク供給源から前記フロントヘ
ッドユニットにインクを供給するインク供給通路を備え
た本体フレームに固着してなるインクジェットプリンタ
ヘッドにおいて、前記本体フレームの底板には、前記フロントヘッドユニ
ットの裏面に設けたインクの供給孔と対面するように、
前記インク供給通路の開口部を形成し、該開口部の外周
の嵌合溝にパッキンを嵌合し、該パッキンの外周側の嵌
合溝にシール剤を充填した後、前記フロントヘッドユニ
ットの裏面を本体フレーム側へ押圧することにより前記
パッキンを押し、前記嵌合溝内の前記シール剤が溢れ出
て前記フロントヘッドユニットと本体フレームとの間に
達した状態で、前記フロントヘッドユニットを本体フレ
ームに固着したことを特徴とするインクジェットプリン
タヘッドの製造方法。
【請求項７】前記フィルタヘッドユニットにおける供
給孔を覆うように予めフィルタを貼着したことを特徴と
する請求項６に記載のインクジェットプリンタヘッドの
製造方法。
【請求項８】前記本体フレームの底板には、前記複数
のフロントヘッドユニットの裏面を並列状に支持するた
めの支持部と、該フロントヘッドユニットの裏面の複数
箇所が露出する空所とを設けておき、前記嵌合溝にパッキンを嵌合し、該パッキンの外周側の
嵌合溝にシール剤を充填した後、前記複数のフロントヘッドユニットを相互に位置決めし
て配置し、該複数のフロントヘッドユニットの裏面に前
記支持部を対向配置し、前記空所から充填した接着剤に
て、前記複数のフロントヘッドユニットを前記支持部に
固定することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載
のインクジェットプリンタヘッドの製造方法。