JP2008087249A - インクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】絞り孔に接着剤が流れ込みにくくする。
【解決手段】インクジェットヘッドは、9枚のプレートが接着剤で接着積層された流路ユニットを有している。これら9枚のプレートに含まれるアパーチャプレート24は、大気に連通しており、隣接した4つのアパーチャ列112a〜112dを構成するアパーチャ12と当該アパーチャ12に隣接した連絡孔12dを囲うような形状を有する溝65cと、4つのアパーチャ列112a〜112dを構成するアパーチャ12に囲まれた位置に形成された溝65eとを有している。アパーチャプレート24に隣接するベースプレート23は、隣接する3つの列123a,123b間に形成された溝75e,75fを有している。溝75e,75fは、溝65c,65eの一部とそれぞれ対向しており、アパーチャプレート24のこの対向領域に貫通孔67,68が形成されている。
【選択図】図7
【解決手段】インクジェットヘッドは、9枚のプレートが接着剤で接着積層された流路ユニットを有している。これら9枚のプレートに含まれるアパーチャプレート24は、大気に連通しており、隣接した4つのアパーチャ列112a〜112dを構成するアパーチャ12と当該アパーチャ12に隣接した連絡孔12dを囲うような形状を有する溝65cと、4つのアパーチャ列112a〜112dを構成するアパーチャ12に囲まれた位置に形成された溝65eとを有している。アパーチャプレート24に隣接するベースプレート23は、隣接する3つの列123a,123b間に形成された溝75e,75fを有している。溝75e,75fは、溝65c,65eの一部とそれぞれ対向しており、アパーチャプレート24のこの対向領域に貫通孔67,68が形成されている。
【選択図】図7
Description
本発明は、記録媒体にインクを吐出するインクジェットヘッドに関する。
特許文献1には、5枚のプレートが接着剤にて重ね接合されて構成されたキャビティプレートと、キャビティプレートに接合された圧電アクチュエータとを含むインクジェットヘッドについて記載されている。このインクジェットヘッドのキャビティプレートに含まれるベースプレートにおいては、複数の圧力室と、圧力室の一端にそれぞれ形成された先端流路と、圧力室の他端にそれぞれ形成された他端流路と、圧力室と他端流路とをそれぞれ連通させ且つ断面積の小さいインク流路としての細長い絞り部(絞り孔)とを有している。さらに、ベースプレートは、絞り部間において対向して形成された逃がし溝と、他端流路の一方の側縁を囲む略円弧状の逃がし溝と、他端流路間に形成され両逃がし溝を接続する逃がし溝とを有している。絞り部間において対向して形成された逃がし溝は、ベースプレートを貫通する逃がし孔を介して互いに連通しているとともに、絞り部の断面積よりも小さい断面積を有している。
この構成において、ベースプレートと、ベースプレートに隣接するスペーサプレートとを接着剤で接合したときに、余剰接着剤が、断面積が大きい箇所より毛管力が大きい、断面積の小さい逃がし溝の方に引き寄せられる。このため、絞り部に余剰接着剤が流れ込んで絞り部(すなわち、インク流路の一部)が塞がれるのを防ぐことができる。
近年、印刷画質の向上及びインクジェットヘッドの小型化の両方の要求を満足させるために、複数の圧力室をより高密度に配置する試みがなされている。上述の特許文献1に記載のインクジェットヘッドにおいて、圧力室をより高密度に配置させると、圧力室間、先端流路間及び他端流路間が狭くなる。他端流路間が狭くなると、他端流路と、スペーサプレートに形成された貫通孔とを接続するための接着しろを残して、他端流路間に形成された逃がし溝をベースプレートに残すことが困難になる。すると、絞り部間に形成された逃がし溝が、円弧状の逃がし溝と接続されなくなり、孤立した逃がし溝となる。このように、逃がし溝が孤立すると、ベースプレートとスペーサプレートとを接着剤で接合したとき、逃がし溝内の空気の逃げ場がなくなり、空気が逃げやすい絞り部側に余剰接着剤が引き寄せられ、絞り部が余剰接着剤によって塞がれてしまう。
そこで、本発明の目的は、絞り孔に接着剤が流れ込みにくくするインクジェットヘッドを提供することである。
本発明のインクジェットヘッドは、複数のプレートが積層されることによって構成されており、共通インク室と、この共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットを備えており、前記複数枚のプレートに含まれる第1のプレートが、前記共通インク室と前記圧力室とを連通させるとともに、前記個別インク流路においてインクが通過する流路断面積が最も小さい部分を形成する複数の絞り孔と、前記第1のプレートの一方の面において開口し、前記一方の面に隣接する第2のプレートと前記第1のプレートとを接着する接着剤を逃がすための大気に連通した第1の凹部と、前記一方の面において開口し、前記複数の絞り孔に囲まれつつ前記第2のプレートと前記第1のプレートとを接着する接着剤を逃がすための第2の凹部とを有し、前記第1のプレートの前記一方の面とは反対側の他方の面に隣接する第3のプレートが、前記第3のプレートの前記第1のプレート側の面において開口し、前記第1及び第2の凹部の一部とそれぞれ対向しつつ前記第1のプレートと前記第3のプレートとを接着する接着剤を逃がすための第3の凹部を有している。そして、前記第1プレートには、前記第1の凹部と前記第3の凹部とを、前記第2の凹部と前記第3の凹部とをそれぞれ連通させる貫通孔が前記第1の凹部と前記第3の凹部とが対向する領域及び前記第2の凹部と前記第3の凹部とが対向する領域に形成されている。
これによると、第1〜第3の凹部が連通するので、これらすべての凹部が大気に連通することになる。そのため、各凹部に接着剤が流れやすくなり、凹部が大気に連通していない状態に比べて絞り孔に接着剤が流れ込みにくくなる。また、第3の凹部及び貫通孔によって第1及び第2の凹部が連通するので、第1及び第2の凹部を連通させるための面内方向に延在する通路を第1のプレートに形成する必要がなくなるとともに、第1のプレートにおいて高密度に複数の個別インク流路の一部(絞り孔)を形成することができる。
本発明において、前記第3のプレートが、前記圧力室と前記絞り孔とをそれぞれ連通させる複数の第1流路孔と、前記ノズルと前記圧力室とをそれぞれ連通させる複数の第2流路孔とを有しており、前記複数の第1及び第2流路孔が、前記複数の第1流路孔が一方向に沿って配列された第1の列、前記第1の列を挟む位置において前記複数の第1及び第2流路孔が前記一方向に沿って交互に配列された第2の列、及び、前記第1及び第2の列を挟む位置において前記複数の第2流路孔が前記一方向に沿って配列された第3の列を構成するようにマトリクス状に配列されており、前記第3の凹部が、第1の列と第2の列との間に配置されていることが好ましい。これにより、第1の列と第2の列との間に配置された第3の凹部が第1の凹部と連通しているので、第3の凹部を大気に連通させるための通路を第3のプレートに形成する必要がなくなり、第3のプレートにおいても高密度に複数の個別インク流路の一部(複数の第1及び第2流路孔)を形成することが可能になる。
また、本発明のインクジェットヘッドは、別の観点では、複数のプレートが積層されることによって構成されており、共通インク室と、この共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットを備えており、前記複数枚のプレートに含まれる第1のプレートが、前記共通インク室と前記圧力室とをそれぞれ連通させるとともに、前記個別インク流路においてインクが通過する流路断面積が最も小さい部分を形成する複数の絞り孔と、前記第1のプレートの一方の面において開口し、前記一方の面に隣接する第2のプレートと前記第1のプレートとを接着する接着剤を逃がすための大気に連通した第1の凹部と、前記一方の面において開口し、前記複数の絞り孔に囲まれつつ前記第2のプレートと前記第1のプレートとを接着する接着剤を逃がすための第2の凹部とを有している。そして、前記第2のプレートには、前記第2のプレートの前記第1のプレート側の面において開口し、前記第1の凹部と前記第2の凹部とを連通させるように、前記第1及び第2の凹部の一部とそれぞれ対向する第4の凹部が形成されている。
これにより、第1及び第2の凹部が第4の凹部によって連通するので、第1及び第2の凹部に接着剤が流れやすくなり、絞り孔に接着剤が流れ込みにくくなる。
また、本発明において、各凹部が、エッチング加工で形成されていることが好ましい。これにより、各凹部をエッチング加工で容易に形成することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の第1実施形態によるインクジェットヘッドの縦断面図である。図2は、図1のヘッド本体70の平面図である。図3は、図2中の一点鎖線で囲まれた領域S1の拡大図である。図1に示すように、インクジェットヘッド1は、インクを吐出するヘッド本体70と、ヘッド本体70の上面に配置されたリザーバユニット71と、ヘッド本体70に電気的に接続されたフレキシブルプリント配線基板(Flexible Printed Circuit:FPC)50と、このFPC50に電気的に接続された制御基板54とを有している。このうち、ヘッド本体70は、内部にインク流路が形成された流路ユニット4とアクチュエータユニット21とから構成されている。FPC50は、途中に駆動信号を供給するドライバIC52が実装され、アクチュエータユニット21の上面と接続されている。
ヘッド本体70は、流路ユニット4の上面に、アクチュエータユニット21が配置された構成を有する。図2に示すように、流路ユニット4の上面には、内部のインク流路に連通する10個のインク供給口5bが形成されている。インク流路は、後述するように、流路ユニット4の上面に形成された圧力室10と、この圧力室10に連通したインク吐出用のノズル8とを含んでいる。
リザーバユニット71の上方には、制御基板54が水平に配置され、FPC50の他端部が、コネクタ54aを介して接続されている。そして、制御基板54からの指令に基づいて、ドライバIC52が、FPC50の配線(信号線)を介してアクチュエータユニット21に駆動信号を供給するように構成されている。
リザーバユニット71は、その内部にインクを貯溜するインクリザーバ71aを有しており、このインクリザーバ71aは流路ユニット4のインク供給口5bに連通している。したがって、このインクリザーバ71a内のインクは、インク供給口5bを介して流路ユニット4内のインク流路に供給される。
アクチュエータユニット21、リザーバユニット71、制御基板54及びFPC50等は、サイドカバー53とヘッドカバー55とからなるカバー部材58により覆われており、外部に飛散するインクやインクミストが侵入するのが防止されている。なお、このカバー部材58は金属材料で形成されている。また、リザーバユニット71の側面には、弾力性を有したスポンジ51が配設されている。FPC50上のドライバIC52は、図1に示すように、ちょうどスポンジ51と対向するように実装されており、スポンジ51によってサイドカバー53の内面に押しつけられている。したがって、ドライバIC52で発生した熱がサイドカバー53及びサイドカバー53を経由してヘッドカバー55に伝わり、金属製のカバー部材58を介して速やかに外部へ放散されるようになっている。ここでは、カバー部材58は放熱部材としても機能している。
次に、ヘッド本体70について詳細に説明する。図2及び図3に示すように、ヘッド本体70の流路ユニット4には、多数の圧力室10及びこれら圧力室10にそれぞれ連通した多数のノズル8が形成されている。各圧力室10は、図3に示すように、その長手方向の両端部に鋭角部を、短手方向の両端に鈍角部を有する略菱形形状(角が丸まった平行四辺形形状)となっている。多数の圧力室10は、流路ユニット4の上面において、配列方向A及び配列方向Bの2方向にマトリクス状に隣接配置されている。配列方向Aは、流路ユニット4の長手方向であり、圧力室10の短い方の対角線と平行である。配列方向Bは、配列方向Aと鈍角θをなす圧力室10の一斜辺方向である。
配列方向A及び配列方向Bの2方向にマトリクス状に隣接配置された圧力室10は、配列方向Aに沿って37.5dpiに相当する距離ずつ離隔している。また、圧力室10は、1つのインク吐出領域内(後述する)において、配列方向Bに16個並べられている。これらの圧力室10が集まって、図2に示すように、圧力室群9が形成されている。さらに、圧力室群9の配置に対応して、4つのアクチュエータユニット21が千鳥状に2列に配列された状態で流路ユニット4の上面にそれぞれ接着されている。圧力室群9とアクチュエータユニット21とは、図2に示すように、台形の外形形状を有している。
アクチュエータユニット21の接着領域に対向した流路ユニット4の下面は、多数のノズル8が配置されたインク吐出領域となっている。これらのノズル8も、マトリクス配置されて複数のノズル列を構成している。
本実施形態では、図3に示すように、流路ユニット4の長手方向に等間隔に並ぶ圧力室10の列が、流路ユニット4の短手方向に互いに平行に16列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室10の数は、アクチュエータユニット21の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。また、ノズル8もこの圧力室10と同様の配置がされている。これにより、全体として、600dpiの解像度で画像形成が可能となっている。
図2及び図3に示すように、流路ユニット4内には、インク供給口5bに連なるマニホールド流路5と、このマニホールド流路5から分岐する副マニホールド流路(共通インク室)5aが形成されている。マニホールド流路5は、アクチュエータユニット21の斜辺に沿うように延在している。2つのアクチュエータユニット21に挟まれた領域では、1つのマニホールド流路5が、隣接するアクチュエータユニット21に共有されており、副マニホールド流路5aがマニホールド流路5の両側から分岐している。副マニホールド流路5aは、流路ユニット4の長手方向に延在している。
多数のノズル8は、図3に示すように、流路ユニット4の長手方向に配列されている。各ノズル8は、圧力室10と絞り流路であるアパーチャ(絞り孔)12を介して副マニホールド流路5aと連通している。なお、図面を分かりやすくするために、図3においては、アクチュエータユニット21が二点鎖線で描かれており、さらに、アクチュエータユニット21の下方にあって破線で描くべき圧力室10、アパーチャ12が実線で描かれている。
次に、ヘッド本体70の断面構造について説明する。図4は、図3のIV−IV線に沿う断面図である。図4に示すように、ヘッド本体70は、流路ユニット4とアクチュエータユニット21とが貼り合わされたものである。流路ユニット4は、上から、キャビティプレート22、ベースプレート(第3のプレート)23、アパーチャプレート(第1のプレート)24、サプライプレート(第2のプレート)25、マニホールドプレート26,27,28、カバープレート29及びノズルプレート30の、9枚の金属プレートが積層された積層構造を有する。
キャビティプレート22は、圧力室10に対応するほぼ菱形の開口が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート23は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10とアパーチャ12との連絡孔(第1流路孔)23a及び圧力室10からノズル8への連絡孔(第2流路孔)23bがそれぞれ設けられた金属プレートである。
アパーチャプレート24は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、副マニホールド流路5a側のインク流入口12aと圧力室10側のインク流出口12bとに連通しつつ細く形成された連通部12cを有するアパーチャ12(図3及び図7参照)のほかに圧力室10からノズル8への連絡孔12dがそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート25は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、アパーチャ12と副マニホールド流路5aとの連絡孔25a及び圧力室10からノズル8への連絡孔25bがそれぞれ設けられた金属プレートである。
マニホールドプレート26、27、28は、副マニホールド流路5aに加えて、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート29は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、圧力室10からノズル8への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート30は、キャビティプレート22の1つの圧力室10について、ノズル8がそれぞれ設けられた金属プレートである。
なお、ベースプレート23、アパーチャプレート24及びサプライプレート25には、インク供給口5bとマニホールド流路5とを連通させる孔5c,5dが形成されている(図5,図6参照)。
これら9枚のプレート22〜30は、図4に示すような個別インク流路32が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。この個別インク流路32は、副マニホールド流路5aの出口からまず上方へ向かい、アパーチャ12において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室10において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ12から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル8へと向かう。なお、キャビティプレート22に形成された圧力室10となる孔が、図4に示すように、ベースプレート23によって部分的に塞がれることで、流路ユニット4の上面には、凹部として形成された圧力室10の開口が形成される。そして、アクチュエータユニット21が圧力室10の開口を塞ぐように流路ユニット21の上面に接着されている。
また、図4から明らかなように、圧力室10とアパーチャ12とは異なるレベルに設けられている。これにより、図3に示すように、アクチュエータユニット21の下方にあるインク吐出領域に対応した流路ユニット4内において、1つの圧力室10と連通したアパーチャ12を、当該圧力室に隣接する圧力室10と平面視で同じ位置に配置することが可能となっている。この結果、圧力室10同士が密着して高密度に配列されるため、比較的小さな占有面積のインクジェットヘッド1により高解像度の画像印刷が実現される。
図5は、図2に描かれた一点鎖線で囲まれた領域S2におけるアパーチャプレート24の部分拡大図である。図6は、図2に描かれた一点鎖線で囲まれた領域S2におけるベースプレート23の部分拡大図である。図7(a)は図5に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の部分拡大図であり、図7(b)は図6に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の部分拡大図である。図8は、ベースプレート23とアパーチャプレート24とを積層したときの部分断面図である。図9は、図8に示すベースプレート23とアパーチャプレート24の分解斜視図である。なお、図5及び図6においては、アパーチャプレート24及びベースプレート23の下面にそれぞれ形成された、本来、破線で描かれる溝を実線で描いている。また、図7においては、同様に、破線で描かれる溝を実線で描き、溝部分を分かり易くするためにハッチングを施している。また、図8及び図9においては、本来、流路ユニット4はベースプレート23が上側に配置されその下側にアパーチャプレート24が配置されているが、その上下を逆さまにしたときの状態を示している。
アパーチャ12及び連絡孔12dは、図5に示すように、複数の圧力室10と同様に、アクチュエータユニット21と重なる領域に複数形成されている。アパーチャ12は、圧力室10と同様に、配列方向A及び配列方向Bの2方向にマトリクス状に隣接配置されており、配列方向Bに16個並べられている。これに対して、連絡孔12dの配列は若干異なる。連絡孔12dは、配列方向A及び配列方向Bの2方向にマトリクス状に隣接配置されているものの、配列方向Bに8個ずつ並べられている。そして、8個ずつ並べられた2列が一組で配列方向Bに16個並べられた圧力室10に対応している。
また、図5に示すように複数のアパーチャ12は、配列方向Aに沿って配列された4つのアパーチャ列112a〜112dに分けられる。これらアパーチャ列112a〜112dは、アパーチャプレート24の配列方向Aと直交する方向の一端側から他端側もしくは他端側から一端側に向かって、周期的に4個ずつ配置されている。アパーチャ12のインク流出口12bは、アパーチャ列112b,112dにおいては図7(a)中右側に位置しており、アパーチャ列112a,112cにおいては図7(a)中左側に位置している。なお、アパーチャ12のインク流入口12aは、それぞれのアパーチャ列112a〜112dにおけるアパーチャ12のインク流出口12bの反対側に位置している。また、アパーチャ12のインク流入口12aとインク流出口12bとの連通部12cは、平面視において連通部12cの短手方向の幅がインク流入口12a及びインク流出口12bの幅より狭く、個別インク流路32において最もインク通過断面積が小さくなるように形成されており、副マニホールド流路5aから圧力室10間のインクの流路抵抗を調整している。
また、アパーチャプレート24のサプライプレート25側の面であって複数のアパーチャ12及び連絡孔12dでなす孔群の最外周には、図5に示すように、その形状に沿った形状を有する包囲溝61が形成されている。
アパーチャプレート24の開口5dのそれぞれの外周には、開口5dの外周形状に沿う形状の開口包囲溝62が所定幅の接着しろを介して形成されている。開口包囲溝62は、開口5dに最も近接した位置の開口包囲溝62aと、開口包囲溝62aから順に相似形状に拡大された開口包囲溝62b,62cとでなる。包囲溝61及び開口包囲溝62の内側領域を除くアパーチャプレート24のサプライプレート25側のほぼ全面には、格子状に形成されるとともに、包囲溝61と開口包囲溝62cとに連結された連結溝63が形成されている。また、アパーチャプレート24には、図5中左斜め下の位置に貫通孔59が形成されており、貫通孔59と連結溝63とが連通している。なお、キャビティプレート22、ベースプレート23においても、同様な位置にこれと同じ貫通孔57,58が形成されており、互いに積層したときに貫通孔同士が連通する。これにより、包囲溝61、開口包囲溝62c及び連結溝63が大気に通じた溝となる。
図5及び図7(a)に示すように、包囲溝61の内側には、内部溝65が形成されている。内部溝65は、1つの連絡孔12dの外周形状に沿い互いに連結するような形状を有する溝65aと、複数の隣接した連絡孔12dを囲うような形状を有する溝65bと、隣接した4つのアパーチャ列112a〜112dを構成するアパーチャ12と当該アパーチャ12に隣接した連絡孔12dを囲うような形状を有する溝(第1の凹部)65cと、溝65a、溝65b及び溝65cを連結する溝65dと、4つのアパーチャ列112a〜112dを構成するアパーチャ12に囲まれた位置に形成された溝(第2の凹部)65eと、溝65eに囲まれた溝65fと、複数の連絡孔12dがなす列の最も外側にある連絡孔12dの外側に形成され、包囲溝61と溝65aとを連結する連結溝65gと、複数の連絡孔12dがなす列の最も外側にある連絡孔12dの外側に形成され、包囲溝61と溝65bとを連結する連結溝65hとを有している。このようにアパーチャプレート24単独でも、内部溝65の溝65e,65fを除く他の溝65a〜65dは、包囲溝61に連結され貫通孔59を介して大気に連通している。なお、アパーチャプレート24に形成されたすべての溝61〜63,65は、ハーフエッチング加工によってサプライプレート25側に向かって開口(すなわち、アパーチャプレート24のサプライプレート25側の面(一方の面)に開口)した凹部として形成されており、アパーチャプレート24とサプライプレート25とを接着したときの余剰接着剤を逃がすためのものである。
ベースプレート23には、図6に示すように、連絡孔23a及び連絡孔23bも複数のアパーチャ12と同様に、配列方向A及び配列方向Bの2方向にマトリクス状に配列されている。マトリクス状に配列された複数の連絡孔23a,23bは、複数の連絡孔23aが配列方向Aに沿って配列された列(第1の列)123aと、列123aを挟む位置において複数の連絡孔23a及び連絡孔23bが配列方向Aに沿って1つ置きに交互に配置された列(第2の列)123bと、これら3つの列123a,123bを挟む位置において複数の連絡孔23bが配列方向Aに沿って配列された列(第3の列)123c,123dとに分けられている。なお、流路ユニット4の短手方向の最も外側に位置する2つの列123dは、他の列123a〜123cを構成する複数の孔を1つ置きに配列方向Aに並べられて構成された列構成と同じになっており、孔数が他の列123a〜123cの約半分となっている。
また、ベースプレート25のアパーチャプレート24側の面であって複数の連絡孔23a,23bでなす孔群の最外周には、図6に示すように、その形状に沿った形状を有する包囲溝71が形成されている。
ベースプレート23の開口5cのそれぞれの外周には、開口5cの外周形状に沿う形状の開口包囲溝72が所定幅の接着しろを介して形成されている。開口包囲溝72は、開口5cに最も近接した位置の開口包囲溝72aと、開口包囲溝72aから順に相似形状に拡大された開口包囲溝72b,72cとでなる。包囲溝71及び開口包囲溝72の内側領域を除くベースプレート23のアパーチャプレート24側のほぼ全面には、格子状に形成されるとともに、包囲溝71と開口包囲溝72cとに連結された連結溝73が形成されている。連結溝73は、ベースプレート23の図6中左斜め下の位置に形成された貫通孔58と連通している。このため、包囲溝71、開口包囲溝72c及び連結溝73が大気に通じた溝となる。
図6及び図7(b)に示すように、包囲溝71の内側には、内部溝75が形成されている。内部溝75は、列123dに属する連絡孔23bのそれぞれの外周形状に沿い互いに連結するような形状を有する溝75aと、列123cに属する複数の連絡孔23bを囲うような形状を有する溝75bと、隣接した3つの列123a,123bに属する連絡孔23a,23bを囲うような形状を有する溝75cと、溝75a、溝75b及び溝75cを連結する溝75dと、隣接する3つの列123a,123b間に形成された溝(第3の凹部)75e,75fと、複数の連絡孔23bがなす列の最も外側にある連絡孔23bの外側に形成され、包囲溝71と溝75aとを連結する連結溝75gと、複数の連絡孔23bがなす列の最も外側にある連絡孔23bの外側に形成され、包囲溝71と溝75bとを連結する連結溝75hとを有している。このようにベースプレート23単独でも、内部溝75の溝75e,75fを除く他の溝75a〜75dは、包囲溝71に連結され貫通孔58を介して大気に連通している。なお、ベースプレート23に形成されたすべての溝71〜73,75は、ハーフエッチング加工によってアパーチャプレート24側に向かって開口(すなわち、ベースプレート25のアパーチャプレート24側の面に開口)した凹部として形成されており、ベースプレート25とアパーチャプレート24とを接着したときの余剰接着剤を逃がすためのものである。
溝75eは、図7(b)中列123aの左側において配列方向Aに沿って複数配列されている。溝75fは、図7(b)中列123aの右側において配列方向Aに沿って複数配列されている。これら溝75e,75fは、ベースプレート23上において他の溝と連通していない。仮に、溝75e,75fを隣接する溝75cに連通させるため、連絡孔23a,23b間に溝(通路)を形成すると、連絡孔23a,23bの周囲の接着しろが小さくなってしまう。接着しろがあまりにも小さくなってしまうと、積層接着時のずれ等の原因により、個別インク流路32とその溝とが繋がってしまいその溝からインクが漏れ出す虞があるので、結果的に連絡孔23a,23b間の距離を広げなければならなくなる。すると、複数の圧力室10やアパーチャ12などの間隔も広げなければならなくなり、流路ユニット4が大型化してしまう虞がある。このことは、アパーチャプレート24の溝65eと溝65cとを繋ぐ溝を、アパーチャプレート24に形成する場合においても同様に生じることである。
また、溝75e,75fは、図7(a)及び図8に示すように、ベースプレート23とアパーチャプレート24とが積層したときに、溝65eの一部及び溝65cの一部とそれぞれ対向している。そして、アパーチャプレート24には、溝65eの溝75e,75fと対向する領域に貫通孔67が形成されており、溝65cの溝75e,75fと対向する領域に貫通孔68が形成されている。
このように、アパーチャプレート24に貫通孔67及び貫通孔68が形成されていることで、図9に示すように、アパーチャプレート24の溝65eが貫通孔67を介してベースプレート23の溝75e,75fに連通し、溝75e,75fが貫通孔68を介してアパーチャプレート24の溝65cに連通する。溝65cは大気に連通しているので、溝65e及び溝75e,75fも大気に連通することになる。
次に、流路ユニット4における最上層のキャビティプレート22に積層された、アクチュエータユニット21の構成について説明する。図10(a)はアクチュエータユニット21と圧力室10との部分拡大断面図であり、図10(b)はアクチュエータユニット21の表面に接着された個別電極の形状を示す平面図である。
図10(a)に示すように、アクチュエータユニット21は、それぞれの厚みが15μm程度で同じになるように形成された3枚の圧電シート41〜43を含んでいる。これら圧電シート41〜43は、1つの圧力室群9を構成するすべての圧力室10に跨って配置されるように連続した層状の平板(連続平板層)となっている。圧電シート41〜43が連続平板層として形成されているので、例えば、スクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート41上に個別電極35を高密度に配置することが可能となっている。圧電シート41〜43は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミック材料からなるものである。
個別電極35は、略1μmの厚みで、図10(b)に示すように、圧力室10とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。略菱形の個別電極35における鋭角部の一方は延出され、その先端には、略160μmの径を有する円形のランド36が設けられている。
最上層の圧電シート41とその下方の圧電シート42との間には、共通電極34が配置されている。共通電極34は、圧電シート42の上面のほぼ全体に形成され、図示しない領域において接地されている。これにより、個別電極35ごとに電位を制御することができるようになっている。
アクチュエータユニット21は、いわゆるユニモルフタイプの構成となっており、個別電極35に対応して個別のアクチュエータが多数作り込まれている。
次に、アクチュエータユニット21の動作について説明する。アクチュエータユニット21は、外部から吐出要求があると、ドライバIC52から駆動信号が供給される。各アクチュエータは、駆動信号が与えられると、圧力室10側に凸となるように変形する。このとき、圧力室10内のインクの圧力が上昇し、ノズル8からインクが吐出される。
以上のような本実施形態によるインクジェットヘッド1によると、溝65e、溝75e,75f、溝65cが貫通孔67,68によって連通し、これらすべての溝65c,65e,75e,75fが大気に連通するので、ベースプレート23の溝71〜73,75が形成された面側、アパーチャプレート24の溝61〜63,65が形成された面側に接着剤を塗布してベースプレート23、アパーチャプレート24及びサプライプレート25を接着積層したときに、溝65eとサプライプレート25とで囲まれた空間及び溝75e,75fとアパーチャプレート24とで囲まれた空間内に存在する空気が大気に逃げようとするので、溝65eの周囲及び溝75e,75fの周囲の余剰接着剤が溝65e,75e,75f内に流れ込みやすくなり、アパーチャ12にその余剰接着剤が流れ込みにくくなる。また、アパーチャプレート24の溝65eは、厚み方向に貫通した貫通孔67,68と、自身のプレートではなく隣接したベースプレート23に形成された溝75e,75fとによって大気に連通しているので、アパーチャプレート24に面内方向に延在する溝(通路)を形成する必要がなくなるとともに、アパーチャプレート24において高密度にアパーチャ12(個別インク流路32の一部)を形成することができる。
また、複数の連絡孔23a,23bがなす列123aと列123bとの間に配置された溝75e,75fが貫通孔67,68を介してアパーチャプレート24の溝65c,65eと連通しているので、溝75e,75fを大気に連通させるための溝(通路)をベースプレート23に形成する必要がなくなり、ベースプレート23においても高密度に複数の連絡孔23a,23b(個別インク流路32の一部)を形成することができる。また、アパーチャプレート24に形成されたすべての溝61〜63,65及びベースプレート23に形成されたすべての溝71〜73,75が、ハーフエッチング加工によって形成されているので、容易に形成することができる。
続いて、本発明の第2実施形態によるインクジェットヘッドについて、図11を参照しつつ以下に説明する。図11は、本発明の第2実施形態によるインクジェットヘッドのアパーチャプレートとサプライプレートとを積層したときの部分断面図である。本実施形態におけるインクジェットヘッドは、アパーチャプレート24に貫通孔67,68を形成せずに、サプライプレート25の凹部226,227を介して溝65c,65eを連通させているだけで、それ以外は第1実施形態のインクジェットヘッド1とほぼ同様である。なお、第1実施形態と同様なものに関しては同符号で示し説明を省略する。
図11に示すように、サプライプレート25には、ハーフエッチング加工によってアパーチャプレート24側の面において開口する凹部(第4の凹部)226,227が形成されている。凹部226,227は、アパーチャプレート24及びサプライプレート25が積層したときに、アパーチャプレート24に形成された溝65c,65eの一部とそれぞれと対向するように形成されている。このように、サプライプレート25に凹部226,227が形成されていることで、アパーチャプレート24及びサプライプレート25が積層したとき、溝65eと溝65cとが連通し、溝65eとサプライプレート25とで囲まれた空間内に存在する空気が大気に逃げようとするので、溝65eの周囲の余剰接着剤が溝65e内に流れ込みやすくなり、アパーチャ12にその余剰接着剤が流れ込みにくくなる。
1 インクジェットヘッド
4 流路ユニット
5a 副マニホールド流路(共通インク室)
8 ノズル
10 圧力室
12 アパーチャ(絞り孔)
22 キャビティプレート
23 ベースプレート(第3のプレート)
23a 連絡孔(第1流路孔)
23b 連絡孔(第2流路孔)
24 アパーチャプレート(第1のプレート)
25 サプライプレート(第2のプレート)
26〜28 マニホールドプレート
29 カバープレート
30 ノズルプレート
65c 溝(第1の凹部)
65e 溝(第2の凹部)
67,68 貫通孔
75e,75f 溝(第3の凹部)
123a 列(第1の列)
123b 列(第2の列)
123c,123d 列(第3の列)
226,227 凹部(第4の凹部)
4 流路ユニット
5a 副マニホールド流路(共通インク室)
8 ノズル
10 圧力室
12 アパーチャ(絞り孔)
22 キャビティプレート
23 ベースプレート(第3のプレート)
23a 連絡孔(第1流路孔)
23b 連絡孔(第2流路孔)
24 アパーチャプレート(第1のプレート)
25 サプライプレート(第2のプレート)
26〜28 マニホールドプレート
29 カバープレート
30 ノズルプレート
65c 溝(第1の凹部)
65e 溝(第2の凹部)
67,68 貫通孔
75e,75f 溝(第3の凹部)
123a 列(第1の列)
123b 列(第2の列)
123c,123d 列(第3の列)
226,227 凹部(第4の凹部)
Claims (4)
- 複数のプレートが積層されることによって構成されており、共通インク室と、この共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットを備えており、
前記複数枚のプレートに含まれる第1のプレートが、
前記共通インク室と前記圧力室とを連通させるとともに、前記個別インク流路においてインクが通過する流路断面積が最も小さい部分を形成する複数の絞り孔と、
前記第1のプレートの一方の面において開口し、前記一方の面に隣接する第2のプレートと前記第1のプレートとを接着する接着剤を逃がすための大気に連通した第1の凹部と、
前記一方の面において開口し、前記複数の絞り孔に囲まれつつ前記第2のプレートと前記第1のプレートとを接着する接着剤を逃がすための第2の凹部とを有し、
前記第1のプレートの前記一方の面とは反対側の他方の面に隣接する第3のプレートが、前記第3のプレートの前記第1のプレート側の面において開口し、前記第1及び第2の凹部の一部とそれぞれ対向しつつ前記第1のプレートと前記第3のプレートとを接着する接着剤を逃がすための第3の凹部を有し、
前記第1プレートには、前記第1の凹部と前記第3の凹部とを、前記第2の凹部と前記第3の凹部とをそれぞれ連通させる貫通孔が前記第1の凹部と前記第3の凹部とが対向する領域及び前記第2の凹部と前記第3の凹部とが対向する領域に形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記第3のプレートが、前記圧力室と前記絞り孔とをそれぞれ連通させる複数の第1流路孔と、前記ノズルと前記圧力室とをそれぞれ連通させる複数の第2流路孔とを有しており、
前記複数の第1及び第2流路孔が、前記複数の第1流路孔が一方向に沿って配列された第1の列、前記第1の列を挟む位置において前記複数の第1及び第2流路孔が前記一方向に沿って交互に配列された第2の列、及び、前記第1及び第2の列を挟む位置において前記複数の第2流路孔が前記一方向に沿って配列された第3の列を構成するようにマトリクス状に配列されており、
前記第3の凹部が、第1の列と第2の列との間に配置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ヘッド。 - 複数のプレートが積層されることによって構成されており、共通インク室と、この共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットを備えており、
前記複数枚のプレートに含まれる第1のプレートが、
前記共通インク室と前記圧力室とをそれぞれ連通させるとともに、前記個別インク流路においてインクが通過する流路断面積が最も小さい部分を形成する複数の絞り孔と、
前記第1のプレートの一方の面において開口し、前記一方の面に隣接する第2のプレートと前記第1のプレートとを接着する接着剤を逃がすための大気に連通した第1の凹部と、
前記一方の面において開口し、前記複数の絞り孔に囲まれつつ前記第2のプレートと前記第1のプレートとを接着する接着剤を逃がすための第2の凹部とを有し、
前記第2のプレートには、前記第2のプレートの前記第1のプレート側の面において開口し、前記第1の凹部と前記第2の凹部とを連通させるように、前記第1及び第2の凹部の一部とそれぞれ対向する第4の凹部が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。 - 各凹部が、エッチング加工で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
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