JP3849532B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録媒体にインクを吐出して記録を行うインクジェットヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドとして、１列又は２列に配置された多数のノズルにそれぞれ接続された多数の圧力室を有する流路ユニットと、各圧力室に対向して設けられた圧電シートが積層されたアクチュエータユニットとが貼り合わされたものが知られている。アクチュエータユニット内の少なくとも一層の圧電シートには、グランド電位に保持された共通電極と、各圧力室に対応する位置に配置された個別電極とで挟み込まれた活性部が設けられている。そして、インクを吐出すべき圧力室に対応する個別電極を共通電極とは異なる電位とすることで、圧電効果により活性部を積層方向に変位させて圧力室内の容積を変動させることによってインクをノズルから吐出することが可能となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような圧電シートで構成されたアクチュエータユニットを用いるタイプのインクジェットヘッドでは、圧力室の容積変化量が、原理上、圧力室に対向する活性部の面積と個別電極に与えられる駆動電圧とによって決定される。従って、必要最小限のインク吐出量を確保しようとすると、駆動電圧の低電圧化及び／又は圧力室の小型化による高密度配置を実現するのが困難である。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、必要最小限のインク吐出量を確保しつつ、駆動電圧の低電圧化及び／又は圧力室の高密度配置を達成することができるインクジェットヘッドを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１のインクジェットヘッドは、一端が吐出ノズルに、他端がインク供給源に接続された細長形状の圧力室の対向する両側壁を互いに反対方向に湾曲可能に構成し、前記両側壁の前記湾曲方向とほぼ直交する各側縁に、前記両側壁を湾曲させる方向の力を印加するアクチュエータが連結され、前記アクチュエータの動作により前記両側壁を湾曲させて前記圧力室の容積を変化させ、前記吐出ノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドであって、平面視において、前記圧力室の長手方向についての前記圧力室の中間部での前記両側壁の間隔が前記圧力室の両端部での前記両側壁の間隔よりも狭く形成されており、前記アクチュエータが前記圧力室の容積を減少させる方向に変形するとき、前記両側壁が前記圧力室の容積を減少させる方向に変形することを特徴とするものである。
【０００６】
請求項１によると、アクチュエータの変形によって圧力室の両側壁を同時にかつ大きく変形させることができるため、十分なインク吐出量を確保しつつ、アクチュエータに与えられる駆動電圧を低下させることができるか、或いは、圧力室の小型化による高密度化を実現することができる。また、アクチュエータの変形に伴う圧力室の両側壁の変形量を適正化することで、駆動電圧の低電圧化と圧力室の高密度化を同時に実現することも可能である。
また、圧力室の容積変化量がアクチュエータの変形によるものと圧力室の両側壁の変形によるものの和として得られるため、アクチュエータの変形に伴う圧力室の容積変化量が大きくなる。従って、駆動電圧のさらなる低電圧化や圧力室のさらなる高密度化を図ることができる。
さらに、平面視において、圧力室の長手方向についての圧力室の中間部での両側壁の間隔が圧力室の両端部での両側壁の間隔よりも狭く形成されているため、側壁が垂直に立設されていても、アクチュエータの変形に伴って両側壁が挫屈変形するときに両側壁が圧力室の内側に湾曲する。
なお、「圧力室の両側壁が圧力室の容積を減少させる方向に変形する」とは、圧力室の両側壁が共に圧力室の内側方向に変形する場合だけでなく、圧力室の両側壁の一方が圧力室の内側方向に他方が外側方向に変形するものの一方の側壁の変形による容積減少量の方が他方の側壁の変形による容積増加量よりも大きい場合を含むものとする。
【０００７】
【０００８】
請求項２のインクジェットヘッドは、前記アクチュエータとの間で前記圧力室を挟む薄板を有し、前記両側壁は、前記圧力室の長手方向と直交する断面において、前記薄板に対して垂直な直線形状を有していることを特徴としている。
【０００９】
【００１０】
【００１１】
請求項３のインクジェットヘッドは、前記圧力室の両側壁の外側に空隙が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３によると、圧力室の両側壁の外側に空隙が設けられているために、隣接する圧力室に影響されることなく両側壁が変形でき、また、圧力室の両側壁の変位量が比較的大きくなってアクチュエータの変形に伴う圧力室の容積変化量が大きくなる。従って、駆動電圧のさらなる低電圧化や圧力室のさらなる高密度化を図ることができる。
【００１３】
請求項４のインクジェットヘッドは、前記圧力室が複数個並列に配置され、隣接する前記圧力室間に前記側壁及び前記空隙を介して隔壁が設けられ、各圧力室に対応した複数の活性部を有する前記アクチュエータが前記隔壁上に固定されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項４によると、アクチュエータが隣接する圧力室を隔てる隔壁上に固定されているので、アクチュエータの活性部の変形が隣接する圧力室に影響を及ぼすことが少なくなる。従って、印刷品質を向上させることができる。
【００１５】
請求項５のインクジェットヘッドは、前記両側壁が、前記隔壁よりも肉薄に形成されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項５によると、両側壁が湾曲する方向に容易に弾性変形することができる。
請求項６のインクジェットヘッドにおいては、前記アクチュエータは、前記複数の圧力室に亘る大きさを有し、且つ前記複数の圧力室にそれぞれ対応する複数の個別電極が上面に設けられた第１の圧電シートと、前記第１の圧電シートと同じ大きさを有し、且つ前記複数の圧力室を平面視で一体的に覆う共通電極が上面に形成された第２の圧電シートとが積層されたものであって、前記各個別電極と前記共通電極とによって挟み込まれた領域をそれぞれ活性部となし、前記活性部が前記圧力室とそれぞれ対応して配置されているとともに、前記活性部間の不活性部において前記隔壁に固定されている。
請求項６によると、活性部の変形が隣接する圧力室に影響を及ぼすことが少なくなるために、いわゆるクロストークの発生を抑制することができて印刷品質が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態によるインクジェットヘッドの分解斜視図である。図１に示すように、本実施の形態による圧電式のインクジェットヘッド１は、ほぼ直方体の流路ユニット１０上にこれとほぼ同形状のアクチュエータユニット２０が積層され、アクチュエータユニット２０上に外部機器との接続のためのフレキシブルフラットケーブル４０が貼付されたものである。インクジェットヘッド１は、流路ユニット１０の下面側に開口したノズル５４（図２参照）から下向きにインクを吐出する。
【００１９】
図２は、流路ユニットの分解斜視図である。図２に示すように、流路ユニット１０は、ノズルプレート４３、マニホールドプレート１１、１２、スペーサプレート１３及びキャビティプレート１４の５枚の導電性のある薄板を接着にて重ねて接合して積層したものである。本実施の形態において、マニホールドプレート１１、１２及びスペーサ１３は、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さである。また、キャビティプレート１４は、シリコン製で１５０μｍ〜５００μｍ程度の厚さである。ノズルプレート４３には、微小径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。即ち、ノズルプレート４３の長辺方向と平行な２つの基準線に沿って、微小ピッチ間隔で千鳥状配列にて多数個のノズル５４がノズルプレート４３に穿設されている。
【００２０】
マニホールドプレート１２には、インク通路としての一対のマニホールド室１２ａ、１２ａが、ノズル５４が配列された２つの基準線の外側に沿って延びるように穿設されている。そして、各マニホールド室１２ａは、平面視において、キャビティプレート１４に形成された圧力室１６の列と重なり且つ長辺方向について圧力室１６の列を跨ぐように延びている。
【００２１】
マニホールドプレート１２の下側のマニホールドプレート１１の上面には、各マニホールド室１２ａとほぼ同じ位置にて、平面視形状で略同じ形状の上向き開放するようにマニホールド室１１ａが凹設され、両マニホールド室１１ａ、１２ａが一体となって１つのマニホールド室を形成している。
【００２２】
また、キャビティプレート１４には、その長辺に沿う中心線に対して直交する第２の方向（短辺方向）に延びる細幅の多数の圧力室１６が設けられている。なお、圧力室１６及びその近傍の詳細な構造については後述する。圧力室１６は、キャビティプレート１４の長手方向に前記中心線を挟むように２列に配列されている。そして、各圧力室１６の先端部近傍は、前記中心線を越えて延在している。従って、各圧力室１６の先端部近傍領域はキャビティプレート１４の長手方向について互いに重なり合っており、圧力室１６の先端は２列に千鳥状配列されている。
【００２３】
各圧力室１６の先端は、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、スペーサプレート１３及びマニホールドプレート１１、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孔１７、１７を介して連通している。一方、各圧力室１６の他端は、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、マニホールドプレート１１、１２におけるマニホールド室１１ａ、１２ａに連通している。また、キャビティプレート１４及びスペーサプレート１３の長手方向についての一端部には、左右両マニホールド室１２ａ、１２ａにそれぞれ連通した一対の供給孔１９ａ、１９ｂが穿設されている。図２に示すように、最上層のキャビティプレート１４の一端部に穿設された供給孔１９ａ、１９ａの上面には、その上方のインクカートリッジ（図示せず）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。
【００２４】
インクカートリッジから供給孔１９ａ、１９ｂを介して左右両マニホールド室１１ａ、１１ａ、１２ａ、１２ａ内に流入したインクは、各貫通孔１８を通って各圧力室１６内にそれぞれ分配されたのち、各圧力室１６内から貫通孔１７を通って、当該圧力室１６に対応するノズル５４に至る（図６参照）。
【００２５】
図３は、アクチュエータユニット２０の部分的な分解斜視図である。図３に示すように、アクチュエータユニット２０は、８枚の圧電セラミックスシート（以下単に「圧電シート」という）２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２３を積層した構造で、各圧電シートは全圧力室１６にわたる大きさを有している。下から２番目及び４番目の圧電シート２１ｂ、２１ｄの上面には、多数の個別電極２４が設けられている（図６参照）。各個別電極２４は、アクチュエータユニット２０の短辺方向に延びた細幅形状を有している。多数の個別電極２４は、流路ユニット１０における各圧力室１６の位置に対応して、長辺方向に沿って２列に配列されている。各個別電極２４の電位は独立して制御可能となっている。また、下から１番目、３番目、５番目の各圧電シート２１ａ、２１ｃ、２１ｅの上面の短辺方向端部近傍を除いた領域には、共通電極２５が形成されている（図６参照）。これにより、各個別電極２４の長手方向端部近傍を除いた大部分は、平面視において共通電極２５とオーバーラップしている。共通電極２５は、常に一定の電位（グランド電位）に保たれている。その他の圧電シート２１ｆ、２１ｇ、２３の上面には、個別電極又は共通電極は設けられていない。なお、最上段の圧電シート２３は圧電セラミックス材料でなく、絶縁材料であってもよい。各シートの厚さは略３０μｍである。
【００２６】
共通電極２５は、長辺方向に沿って２列に配列された圧力室１６、１６を平面視で一体的に覆うように、圧電シート２１ａ、２１ｃ、２１ｅ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ている。また、共通電極２５には、圧電シート２１ａ、２１ｃ、２１ｅの両短辺に沿った端縁部近傍において当該端縁部のほぼ全長にわたって延びる引き出し部２５ａが一体的に設けられている。
【００２７】
そして、圧電シート２１ａ、２１ｃ、２１ｅの短辺方向端部近傍の表面であって、共通電極２５が形成されていない箇所には、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が形成されている。ダミー個別電極２６は、平面視で各個別電極２４に対応した位置に設けられている。
【００２８】
また、圧電シート２１ｂ、２１ｄの上面のうち、引き出し部２５ａに対応する位置（平面視で重なる位置、つまり圧電シートの長辺方向両端部近傍）には、ダミー共通電極２７が形成されている。
【００２９】
図１及び図３に示すように、最上段の圧電シート２３の上面には、その長辺の端縁部に沿って、各個別電極２４の各々に対する表面電極３０と、共通電極２５の引き出し部２５ａに対する表面電極３１とが設けられている。
【００３０】
さらに、最下段の圧電シート２１ａを除いた圧電シート２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２３には、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及びダミー個別電極２６とを互いに接続するためのスルーホール３２が各個別電極２４につき１つずつ穿設されている。同様に、最下段の圧電シート２１ａを除いた圧電シート２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２３には、表面電極３１と、共通電極２５の引き出し部２５ａ及びダミー共通電極２７とを互いに接続するための数個のスルーホール３３が穿設されている。スルーホール３２、３３内には導電性材料が充填されている。そして、各スルーホール３２内の導電性材料を介して、積層方向に重なった個別電極２４、ダミー個別電極２６及び表面電極３０がそれぞれ電気的に接続されている。同じく、各スルーホール３３内の導電性材料を介して、積層方向に重なった共通電極２５、ダミー共通電極２７及び表面電極３１が電気的に接続されている。
【００３１】
なお、スルーホール３３を形成しない場合には、アクチュエータユニット２０の一側面に全ての共通電極２５の引き出し部を露出させ、全ての引き出し部２５ａに接続する接続電極をアクチュエータユニット２０の厚さ方向に延びるように塗布し、この接続電極を圧電シート２３上の表面電極３１に電気的に接続するようにしてもよい。また、スルーホール３２を形成しない場合には、全ての個別電極２４の端部をアクチュエータユニット２０の他側面に露出させ、上下方向に同じ位置の個別電極２４に接続する接続電極をアクチュエータユニット２０の側面に塗布し、接続電極を圧電シート２３上の各対応する表面電極３０に電気的に接続するようにしてもよい。
【００３２】
このような構成のプレート型のアクチュエータユニット２０における下面（圧力室１６と対面する面）全体には、接着剤層としてのインク非浸透性の合成樹脂材からなる接着剤シート（図示せず）が貼着されている。また、アクチュエータユニット２０は、各個別電極２４が圧力室１６の各々に平面視で対応した位置に配置されるように、流路ユニット１０に接着及び固定されている（図５及び図６参照）。さらに、アクチュエータユニット２０の上側面には、フレキシブルフラットケーブル４０が重ねられることによって、フレキシブルフラットケーブル４０に形成された各種の配線パターンが、各表面電極３０、３１と電気的に接続されている。
【００３３】
なお、接着剤シート等の接着剤層の材料としては、少なくともインク非浸透性であり、且つ電気絶縁性を備えたものであって、ナイロン系やダイマー酸ベースのポリアミド樹脂を主成分とするポリアミド系ホットメルト形接着剤、ポリエステル系ホットメルト形接着剤のフィルム状のものを使用しても良いが、ポリオレフィン系ホットメルト形接着剤をアクチュエータユニット２０に塗布してから、流路ユニット１０に接着するようにしてもよい。
【００３４】
図４は、本参考例による個別電極２４への電圧非印加時のインクジェットヘッド１における圧力室周辺の平面構造を描いた模式図である。図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿ったインクジェットヘッド１の部分断面図である。図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線に沿ったインクジェットヘッド１の部分断面図である。
【００３５】
これらの図面に示すように、キャビティプレート１４の幅方向に延びるようにキャビティプレート１４に設けられた細長い圧力室１６は、その左右両側壁３６ａ、３６ｂ及び頂壁３６ｃを構成する細長い逆凹形状の壁体３６とスペーサプレート１３の上面とによって囲まれている。両側壁３６ａ、３６ｂは、個別電極２４に電圧が印加されていない定常状態において、共にスペーサプレート１３の表面に対して垂直となるように形成されている。頂壁３６ｃは、スペーサプレート１３の表面に対して平行となるように両側壁３６ａ、３６ｂの先端部を結んでいる。
【００３６】
壁体３６の両外側には、空隙３７ａ、３７ｂが設けられている。空隙３７ａ、３７ｂと壁体３６と圧力室１６とを一つの組とした圧力室構造体は、壁体３６と同じ高さで圧力室１６及び空隙３７ａ、３７ｂと同じ方向に延びた、空隙３７ａ、３７ｂのさらに外側に配置された隔壁３９によって互いに隔てられている。キャビティプレート１４は、異方性エッチングが施されることで上記のような構造を有するものであってよい。
【００３７】
また、壁体３６の側壁３６ａ、３６ｂ及び頂壁３６ｃは、隔壁３９に比べて肉薄に形成されており、それぞれ湾曲する方向に容易に弾性変形することができるものとする。
【００３８】
図５および図６に示すように、本実施の形態において、流路ユニット１０とアクチュエータユニット２０は、各個別電極２４が圧力室１６の各々に平面視で対応した位置に配置されるように互いに組み付け固定されている。アクチュエータユニット２０内の４枚の圧電シート２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの共通電極２５と多数の個別電極２４とによって挟み込まれた領域は、公知のように両電極２４、２５が対向する方向に分極処理され、両電極間に分極方向と平行に電界を発生すると圧電効果により厚み方向すなわちシート積層方向に膨らむ又は引っ込むように湾曲する。つまり、この領域は、個別電極２４に電圧を印加することで変位する活性部となっている。活性部は、各圧電シート内に島状に形成されている。そして、４枚の圧電シートにそれぞれ形成された活性部は、対応するもの同士が平面視で互いに上下に連続するような位置に形成されている。従って、上下に連続した４つの活性部は、一まとまりの活性部群を形成している。なお、アクチュエータユニット２０は、活性部群間の不活性部において隔壁３９上に固着されている。
【００３９】
本実施の形態のインクジェットヘッド１を製造するには、アクチュエータユニット２０及び流路ユニット１０をそれぞれ別々に作成した後、両者を接着剤シートで固定する。その後、フレキシブルフラットケーブル４０を介して全ての個別電極２４と共通電極２５との間に、通常の吐出動作時よりも高い電圧を印加する。すると、個別電極２４と共通電極２５との間に挟まれた圧電シート２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅの部分が分極処理されて活性部となる。
【００４０】
次に、本実施の形態のインクジェットヘッド１におけるインク吐出動作について、図７及び図８をさらに参照して説明する。図７は、図４に対応して個別電極２４への電圧印加時のインクジェットヘッド１における圧力室周辺の平面構造を描いた模式図である。図８は、図７のVIII−VIII線に沿ったインクジェットヘッド１の部分断面図である。選択された活性部群に属する個別電極２４に吐出動作のための電圧を印加すると、個別電極２４と共通電極２５との間に分極方向と同方向の電界が発生して、図８に示すように、当該活性部群に属する活性部は圧電効果によりキャビティプレート１４方向（下方）に突出するように伸長し、最下層にある圧電シート２１ａも活性部と対応する位置において下方に湾曲する。すると、壁体３６の頂壁３６ｃを介してその両側壁３６ａ、３６ｂは面に沿う方向の力を受け、共に圧力室１６の内側方向に座屈して湾曲する。なお、両側壁３６ａ、３６ｂは、図９に示すように、内側方向に座屈するように予め変形した形状に製作しておくことが好ましい。このようにして各個別電極２４に対応する圧力室１６の容積が縮小することにより、圧力室１６内のインクがノズル５４から液滴状に噴出して印字が行われる。その後、個別電極２４への電圧の印加を中止すると、４枚の圧電シート２１ｂ〜２１ｅの活性部が平板形状に戻るのに伴って、弾性変形していた壁体３６も元の形状に戻る。なお、図７及び図８における両側壁３６ａ、３６ｂ及び頂壁３６ｃの湾曲変位は説明のために実際よりも誇張して描かれている。
【００４１】
上述のように、本実施の形態のインクジェットヘッド１によると、４枚の圧電シート２１ｂ〜２１ｅの活性部が下方に伸長することで、圧力室１６を囲む上下左右４つの壁の内３つが内側に変形する。従って、圧力室１６内の容積減少率は、活性部或いは頂壁３６ｃだけが下方に変形する場合や、頂壁３６ｃと両側壁３６ａ、３６ｂの片方だけとが変形する場合に比べて著しく大きくなる。
【００４２】
従って、個別電極２４に与える電圧を低電圧化して活性部の変位量を小さくしたとしても、十分なインク吐出量を確保することができる。そのため、消費電力の削減を図ることができると共に、個別電極２４のドライバＩＣの小型化及び低コスト化を実現することが可能となる。また、圧力室１６を小型化しその容積を小さくしたとしても、十分なインク吐出量を確保することができる。そのため、圧力室１６をさらに高密度配置することによって解像度のより高い画像を印刷することが可能になると共に、比較的高価な圧電シート及び電極の使用量を減らしてコストの削減を図ることができるという利点が得られる。
【００４３】
さらに、材料の選択や形状を最適化することで、活性部の変形に伴う圧力室１６の両側壁３６ａ、３６ｂの変形量を適正化することによって、個別電極２４の駆動電圧の低電圧化と圧力室１６の高密度化とを同時に実現することも可能であり、その場合には上述の利益を両方とも得ることができる。
【００４４】
なお、頂壁３６ｃの存在は圧力室１６の容積減少率にはほとんど寄与しないが、本実施の形態では頂壁３６ｃが設けられているために、圧力室１６から空隙３７ａ、３７ｂにインクが漏れることを防止できると共に、圧電シート２１ａがインクと接触しないようにできるのでインク選択の自由度を向上させることができるという利点がある。
【００４５】
また、本実施の形態では、活性部が下方、つまり圧力室１６の容積を減少させる方向に変形するとき、圧力室１６の両側壁３６ａ、３６ｂが共に圧力室１６の内側方向、つまり圧力室１６の容積を減少させる方向に変形するので、圧力室１６の容積変化量が活性部の変形によるものと圧力室１６の両側壁３６ａ、３６ｂの変形によるものの和として得られる。そのため、活性部が圧力室１６の容積を減少させる方向に変形するときに圧力室１６の両側壁３６ａ、３６ｂが圧力室１６の容積を増加させる方向に変形する場合に比べて、活性部の変形に伴う圧力室１６の容積変化量が大きくなる。従って、個別電極２４の駆動電圧のさらなる低電圧化や圧力室１６のさらなる高密度化を図ることができる。
【００４６】
なお、ここでは、圧力室１６の両側壁３６ａ、３６ｂが圧力室１６の容積を減少させる方向に変形する例として、両側壁３６ａ、３６ｂが互いに反対方向、つまり共に圧力室１６の内側方向に変形する場合を説明したが、圧力室１６の両側壁３６ａ、３６ｂが互いに同じ方向、つまり両側壁３６ａ、３６ｂの一方が圧力室１６の内側方向に他方が外側方向に変形するものの、一方の側壁の変形による容積減少量の方が他方の側壁の変形による容積増加量よりも大きい場合にも同様の効果が得られる。ただし、両側壁３６ａ、３６ｂが互いに反対方向（共に圧力室１６の内側方向又は共に圧力室１６の外側方向）に変形する場合が最も好適である。
【００４７】
また、本実施の形態では、圧力室１６の両側壁３６ａ、３６ｂの外側に空隙３７ａ、３７ｂが設けられているので隣接する圧力室１６に影響なく側壁３６ａ、３６ｂが湾曲でき、また、両側壁３６ａ、３６ｂが湾曲しやすくその変位量が比較的大きい。従って、空隙３７ａ、３７ｂが設けられていない場合と比較して、活性部の変形に伴う圧力室１６の容積変化量が大きくなって、個別電極２４の駆動電圧のさらなる低電圧化や圧力室１６のさらなる高密度化を図ることができる。なお、空隙３７ａ、３７ｂの幅は、圧力室１６の高密度化を実現する観点から、両側壁３６ａ、３６ｂの適度な湾曲を阻害しない範囲でできるだけ小さくすることが好ましい。
【００４８】
また、本実施の形態では、８枚の圧電シートを含むアクチュエータユニット２０が隔壁３９上に固定されているので、活性部の変形が隣接する圧力室１６に影響を及ぼすことが少ない。そのため、いわゆるクロストークの発生を抑制することができて印刷品質が向上する。
【００４９】
また、本実施の形態のインクジェットヘッド１では、上述のように、アクチュエータユニット２０と流路ユニット１０との間に、全ての圧力室１６を覆うように接着剤シートを介在させることにより、接着剤シートがインクを浸透させない被膜の役割を果たすと共に、アクチュエータユニット２０と流路ユニット１０とを強固に固定する。また、複数の圧力室１６に跨るように８枚の圧電シート２１ａ、…を積層してアクチュエータユニット２０を構成しているから、圧力室１６に対する変位量を圧電シートの積層数によって容易に変更することができると共に、各圧電シートに電極を印刷等で形成して積層することで、アクチュエータユニット２０を容易に製作することができる。さらに、個別電極２４と共通電極２５とが重なる領域の大きさを変更することで、容易に活性部の長さを変更することができる。
【００５０】
なお、頂壁３６ｃが下方に湾曲した際に両側壁４６ａ、４６ｂが確実に圧力室内側方向に湾曲変形するようにするには、図９に示すように、両側壁４６ａ、４６ｂを必ずしも鼓型形状にせずとも、両側壁４６ａ、４６ｂをやや内側に湾曲させておくなどしておけば十分である。
【００５１】
次に、本実施の形態の変形例について図１０〜図１１をさらに参照して説明する。図１０は、図４と同様に個別電極２４への電圧非印加時の圧力室周辺の平面構造を描いた１つの変形例の模式図である。図１１は、さらに別の変形例を示す図５に相当する断面図である。なお、これら変形例において、上記実施の形態と同様の部材には同じ符号を付けてその説明を省略する。
【００５２】
図１０に示すように、壁体３６の両側壁３６ａ、３６ｂが、圧力室１６の長手方向において中間部の間隔が狭くなるように、平面視において鼓型に湾曲して製作されている。このようにすると、両側壁３６ａ、３６ｂが図５に示すようにベースプレート１３に対して垂直な直線形状であっても、挫屈変形するとき、圧力室１６の内側に湾曲する。
【００５３】
また、上記各実施の形態では、インクの吐出動作をしようとするときに、圧力室１６に対応する活性部を変形させる構成にしているが、予め全ての個別電極２４に電圧を印加して、全ての圧力室１６の容積を縮小させておき、インクの吐出動作をしようとする圧力室１６に対応する個別電極２４の電圧を解除して圧力室１６の容積を拡大し、その後、再びその個別電極２４に電圧を印加して圧力室１６の容積を縮小し、インクに吐出圧力を加えるように構成する、いわゆる「引き打ち」をすることもできる。
【００５４】
また、図１１に示すように、アクチュエータの活性部によって壁体３６の頂壁３６ｃを押したとき、両側壁３６ａ、３６ｂが互いに離れる方向に挫屈変形するように構成することもできる。この場合、両側壁３６ａ、３６ｂがその方向に変形するように予め僅か変形させて製作することが好ましい。このとき頂壁３６ｃの下降量よりも、両側壁３６ａ、３６ｂの湾曲量の方が大きいから、圧力室１６の容積が拡大する。その後アクチュエータの活性部を復帰させることで、両側壁３６ａ、３６ｂも復帰してインクに吐出圧力を加えることができる。つまり、通常状態において、上記実施の形態のように電圧を印加し続けることなく、吐出動作をする圧力室に対して電圧の印加、停止をするだけで「引き打ち」をすることができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な一実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の実施の形態ではアクチュエータユニットが電極の印刷された圧電シートを積層したものであるが、アクチュエータユニットはこのようなものに限られるものではなく、圧力室の容積が変更されるように変形する活性部を有するものであれば圧電式以外のどのようなものでもよい。また、上述の実施の形態では、アクチュエータユニット内の一部の圧電シートだけに活性部を設けているが、積層された圧電シートのすべてに活性部が設けられていてもよい。
【００５６】
また、活性部の長さを圧力室よりも長くしてもよい。また、圧力室や活性部などの形状、圧電シートなどの積層数、圧力室の配列方向などは、適宜変更してよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、アクチュエータの僅かな変形によって圧力室の両側壁を同時にかつ大きく変形させることができるため、十分なインク吐出量を確保しつつ、アクチュエータに与えられる駆動電圧を低下させることができるか、或いは、圧力室の小型化による高密度化を実現することができる。また、アクチュエータの変形に伴う圧力室の両側壁の変形量を適正化することで、駆動電圧の低電圧化と圧力室の高密度化を同時に実現することも可能である。
また、圧力室の容積変化量がアクチュエータの変形によるものと圧力室の両側壁の変形によるものの和として得られるため、アクチュエータの変形に伴う圧力室の容積変化量が大きくなる。従って、駆動電圧のさらなる低電圧化や圧力室のさらなる高密度化を図ることができる。
さらに、平面視において、圧力室の長手方向についての圧力室の中間部での両側壁の間隔が圧力室の両端部での両側壁の間隔よりも狭く形成されているため、側壁が垂直に立設されていても、アクチュエータの変形に伴って両側壁が挫屈変形するときに両側壁が圧力室の内側に湾曲する。
【００５８】
【００５９】
請求項３によると、圧力室の両側壁が隣接する圧力室に影響することなく、かつ、比較的大きく変形することができるので、アクチュエータの変形に伴う圧力室の容積変化量が大きくなるので、駆動電圧のさらなる低電圧化や圧力室のさらなる高密度化を図ることができる。
【００６０】
請求項４によると、アクチュエータの活性部の変形が隣接する圧力室に影響を及ぼすことが少なくなるので、印刷品質を向上させることができる。
【００６１】
請求項５によると、両側壁が湾曲する方向に容易に弾性変形することができる。
請求項６によると、活性部の変形が隣接する圧力室に影響を及ぼすことが少なくなるために、いわゆるクロストークの発生を抑制することができて印刷品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態によるインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】 図１に示すインクジェットヘッドを構成する流路ユニットの分解斜視図である。
【図３】 図１に示すインクジェットヘッドを構成するアクチュエータユニットの部分的な分解斜視図である。
【図４】 図１に示すインクジェットヘッドの個別電極への電圧非印加時における圧力室周辺の平面構造を描いた模式図である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】 図４のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】 図４に対応して個別電極への電圧印加時における圧力室周辺の平面構造を描いた模式図である。
【図８】 図７のVIII−VIII線に沿った部分断面図である。
【図９】 変形例における図５相当の断面図である。
【図１０】 さらに他の変形例のインクジェットヘッドにおける図４相当の模式図である。
【図１１】 さらに他の変形例における図５相当の断面図である。
【符号の説明】
１ インクジェットヘッド
１０ 流路ユニット
１６ 圧力室
２０ アクチュエータユニット
２１ａ〜２１ｇ、２３ 圧電シート
２４ 個別電極
２５ 共通電極
３６ 壁体
３６ａ、３６ｂ 側壁
３６ｃ 頂壁
３７ａ、３７ｂ 空隙
３９ 隔壁
４０ フレキシブルフラットケーブル
５４ ノズル

Claims (6)

1. 一端が吐出ノズルに、他端がインク供給源に接続された細長形状の圧力室の対向する両側壁を互いに反対方向に湾曲可能に構成し、前記両側壁の前記湾曲方向とほぼ直交する各側縁に、前記両側壁を湾曲させる方向の力を印加するアクチュエータが連結され、前記アクチュエータの動作により前記両側壁を湾曲させて前記圧力室の容積を変化させ、前記吐出ノズルからインク滴を吐出するインクジェットヘッドであって、
   平面視において、前記圧力室の長手方向についての前記圧力室の中間部での前記両側壁の間隔が前記圧力室の両端部での前記両側壁の間隔よりも狭く形成されており、
   前記アクチュエータが前記圧力室の容積を減少させる方向に変形するとき、前記両側壁が前記圧力室の容積を減少させる方向に変形することを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記アクチュエータとの間で前記圧力室を挟む薄板を有し、
   前記両側壁は、前記圧力室の長手方向と直交する断面において、前記薄板に対して垂直な直線形状を有し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。
3. 前記圧力室の両側壁の外側に空隙が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記圧力室が複数個並列に配置され、隣接する前記圧力室間に前記側壁及び前記空隙を介して隔壁が設けられ、各圧力室に対応した複数の活性部を有する前記アクチュエータが前記隔壁上に固定されていることを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記両側壁が、前記隔壁よりも肉薄に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記アクチュエータは、
   前記複数の圧力室に亘る大きさを有し、且つ前記複数の圧力室にそれぞれ対応する複数の個別電極が上面に設けられた第１の圧電シートと、前記第１の圧電シートと同じ大きさを有し、且つ前記複数の圧力室を平面視で一体的に覆う共通電極が上面に形成された第２の圧電シートとが積層されたものであって、前記各個別電極と前記共通電極とによって挟み込まれた領域をそれぞれ活性部となし、前記活性部が前記圧力室とそれぞれ対応して配置されているとともに、前記活性部間の不活性部において前記隔壁に固定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載のインクジェットヘッド。

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