JP2004082669A

JP2004082669A - インクジェットプリンタヘッド

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Publication number: JP2004082669A
Application number: JP2002250395A
Authority: JP
Inventors: Yoshibumi Suzuki; 鈴木　義文
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: DE60323797D1; US20040041886A1; JP3997865B2; EP1393906A1; US7128405B2; ATE409586T1; EP1393906B1

Abstract

【課題】不要な静電容量が発生することをより確実に防止して安定したインク吐出を可能にし、組み立て工程を簡略化して製造促進を図ることができるインクジェットプリンタヘッドを提供すること。
【解決手段】最下段圧電シート２２上に形成されるコモン電極２５は、個別電極２４と対応した形状と、その両側に延長部分２４ａと対応した突出部２５ｂからなる。つまり、個別電極２４とその延長部分２４ａとを投影した領域を含む大きさに形成されているので、キャビティプレート１４に最も近い個別電極２４であっても、その個別電極２４とキャビティプレート１４との間には、コモン電極２５が介在している。よって、個別電極２４に印加した電圧が、キャビティプレート１４に漏れることが抑制され、コモン電極２５とキャビティプレート１４との間にインクを介して不要な静電容量が発生しにくく、インクの吐出が不安定になったり、異常吐出することが防止される。
【選択図】　　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組み立て工程を簡略化して製造促進を図ることができると共に、安定してインクを吐出することができるインクジェットプリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、特許第３１２８８５７号公報においてオンディマンド型のインクジェットプリンタヘッドに関し、インクを吐出する複数個のノズル及びその各ノズルごとの圧力室を有するキャビティユニットと、各圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有する圧電式アクチュエータとを積層して構成されるインクジェットプリンタヘッドを提案している。この圧電式アクチュエータは、複数の個別電極を形成した圧電セラミックスシートと、コモン電極を形成した圧電セラミックスシートとを交互に複数積層したものであり、その個別電極とコモン電極との間に活性部が形成される。このインクジェットプリンタヘッドによれば、圧電式アクチュエータは、各個別電極が各圧力室と対応するようにキャビティユニットに積層され、活性部を選択的に駆動（変形）させることでノズルからインクが吐出される。
【０００３】
さらに、本出願人は、特開２００２‐１９１０２号公報等に記載のように、キャビティユニットを導電材料で構成し、そのキャビティユニットに接する圧電セラミックスシート上に個別電極を配置し、さらにその個別電極の上に圧電セラミックスシートを介してコモン電極を配置することを提案した。しかしこの構成では、圧電セラミックスシートが２０〜３０μｍと薄いことで、キャビティユニットに最も近い圧電セラミックシートを介してキャビティユニットに電圧が印加されてしまい、また、圧力室内の水溶性（つまり導電性を有する）インクにも電圧が印加されてしまう。よって、１つの圧力室からインクを吐出させるべく、それに対応する個別電極に電圧を印加したとき、圧電セラミックスシート、キャビティユニット及びインクを介して隣接する圧力室に対応する個別電極にも電気的に導通して、若干の電位が発生する。従って、ノズルからのインク吐出が不安定になったり、吐出すべきでない圧力室からもインクが吐出するという問題があった。
【０００４】
また、本出願人は、特願２００１‐３１５８４６号において、キャビティユニットに接する圧電セラミックスシート上にコモン電極を配置し、さらにその上に圧電セラミックスシートを介して個別電極を配置した構成を提案した。
【０００５】
この構成を図１３および１４で簡単に説明すると、圧電式アクチュエータ１２０は、複数枚の圧電セラミックスシート１２１ａ〜ｇ，１２２，１２３からなり、コモン電極２５が形成されたシート１２２，１２１ｂ，１２１ｄ，１２１ｆ，１２１ｇと、個別電極２４が形成されたシート１２１ａ，１２１ｃ，１２１ｅとが、コモン電極２５が形成されたシート１２２を最下層として、上方へ交互に積層され、最上層に近いところにはコモン電極２５が形成されたシート１２１ｆ，１２１ｇ配置され、最上層には表面電極３０，３１が形成されたシート１２３が積層されている。
【０００６】
各シート上のコモン電極２５は、そのコモン電極からシートの端部まで延長された引き出し部２５ａと、個別電極２４を有するシートの端部に形成された捨てパターン電極２７とにシートの積層方向に貫通形成した導電性スルーホール３３によって電気的に相互に導通するとともに表面電極３１に接続している。
【０００７】
積層方向に対応する各個別電極２４は、各個別電極の端部と、コモン電極２５を有するシートの端部に形成された捨てパターン電極２６とにシートの積層方向に貫通形成した導電性スルーホール３２によって電気的に相互に導通するとともに表面電極３０に接続している。
【０００８】
最下層のシート１２２にも、コモン電極２５を有する他のシートと共通に捨てパターン電極２６が形成され、その上層の個別電極２４にスルーホール３２によって接続している。
【０００９】
圧電式アクチュエータ１２０はキャビティユニット１０に、個別電極２４を圧力室１９に対応させて接着剤４１により固着される。キャビティユニット１０は、本発明の実施の形態で説明するように導電性の複数のプレート１１，１２，１３，１４とノズルプレート４３を積層して構成されている。
【００１０】
表面電極３０，３１には、フレキシブルな配線部材に形成された配線パターンに接続される。
【００１１】
このように、キャビティユニット１０寄りに最も下のコモン電極２５があって、そのコモン電極を挟んでキャビティユニット１０と反対側に個別電極２４が位置するので、個別電極２４に印加した電圧が圧力室１６内のインクに影響を与えることは少なかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した構成では、最も下のコモン電極２５と同じ面に、個別電極２４と接続した捨てパターン電極２６が位置している。捨てパターン電極２６が個別電極と同電位にあって、コモン電極２５はグランドに接続されるため、捨てパターン電極２６からキャビティユニット１０、インクを介して最も下のコモン電極２５へと流れる電路が形成され、捨てパターン電極２６とキャビティユニット１０との間、さらに、キャビティユニット１０と最も下のコモン電極２５との間にインクを介して静電容量が発生することが判明した。つまり、上記公報に記載の構成と同様にインクに電圧が印加されてしまう。
【００１３】
かかる問題を解消するため、特願２００１−３１５８４６号に記載の構成では、キャビティユニット１０を導電材料を介してコモン電極２５に接続し、コモン電極２５と同じグランド電位にするという構成を採っている。このため、インクジェットプリンタヘッドの組み立て工程が増え、製造促進の制約となるという問題点があった。
【００１４】
本発明は、この問題を解消すべくなされたものであって、不要な静電容量が発生することをより確実に防止して安定したインク吐出を可能にし、また、組み立て工程を簡略化して製造促進を図ることができるインクジェットプリンタヘッドを提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成すべく、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドは、複数個のノズル及びその各ノズルに連通した複数個の圧力室を有する導電性材料からなるキャビティユニットと、前記各圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有し、その活性部を駆動することにより前記ノズルからインクを吐出させる圧電式アクチュエータとを積層してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記圧電式アクチュエータは、前記複数の圧力室に跨がって延び複数積層された圧電セラミックを含むシート材料と、前記複数のシート材料間に介挿され、且つ、前記キャビティユニットに最も近い側をコモン電極として前記シート材料の積層方向に交互に配置された前記各圧力室に対応する複数の個別電極及びコモン電極とを備え、前記キャビティユニットに最も近いコモン電極は、前記個別電極のパターンを投影した領域以上に形成されている。
【００１６】
この請求項１記載のインクジェットプリンタによれば、圧電式アクチュエータは、個別電極とコモン電極との間に印加された電圧により、圧力室に対して変位し、圧力室内のインクに吐出のための圧力変動を与える。ここで、圧電式アクチュエータは、キャビティユニットに最も近い側をコモン電極としてコモン電極と個別電極とを積層方向に交互に配置し、且つ、そのキャビティユニットに最も近いコモン電極を、個別電極のパターンを投影した領域以上に形成することで、キャビティユニットに最も近い個別電極とキャビティユニットとの間に静電容量が発生するのを抑制し、キャビティユニット１０と最も下のコモン電極２５との間にインクを介して静電容量が発生することも抑制する。
【００１７】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドは、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、前記各個別電極は、前記複数の圧力室の配列方向とほぼ直交する方向に前記各圧力室よりも長く延びた部分を有し、前記キャビティユニットに最も近いコモン電極を除くコモン電極と同一平面上の前記シート材料間には、前記個別電極の延長部分と対応する捨てパターン電極が形成され、前記延長部分および捨てパターン電極は、前記シート材料の積層方向に延びる導電部材によって電気的に相互に接続され、前記キャビティユニットに最も近いコモン電極は、前記個別電極とその延長部分とを投影した領域を含む大きさを有する。
【００１８】
この請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドと同様に作用する上、シート材料の積層方向に対応する各個別電極を相互に電気的に接続するために、各個別電極は、複数の圧力室の配列方向とほぼ直交する方向に各圧力室よりも長く延びた延長部分を有している。一方、キャビティユニットに最も近いコモン電極を除くコモン電極と同一平面上のシート材料間には、その個別電極の延長部分と対応する捨てパターン電極が形成されている。この捨てパターン電極と個別電極の延長部分とを、シート材料の積層方向に延びる導電部材によって電気的に接続することにより、シート材料の積層方向に対応する各個別電極は、相互に電気的に接続される。ここで、キャビティユニットに最も近いコモン電極は、個別電極とその延長部分とを投影した領域を含む大きさを有するように形成されているので、キャビティユニットに最も近い側の個別電極の延長部分に通電された場合であっても、その個別電極の延長部分とキャビティユニットとの間に、静電容量が発生するのが抑制され、キャビティユニットと最も下のコモン電極との間にインクを介して静電容量が発生することも抑制される。
【００１９】
請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドは、請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記圧力室は、複数列に配列され、前記個別電極は、前記圧力室に対応して複数列に配列され、前記延長部分が列の外側にそれぞれ延長され、前記コモン電極は、前記圧力室の列方向に連続した帯状に形成され、前記捨てパターン電極は、前記帯状のコモン電極の両側に沿って配列されている。
【００２０】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドは、請求項１から３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、前記キャビティユニットに最も近いシート材料に対し、最も反対側に積層されるシート材料上には、前記個別電極およびコモン電極と導通する配線パターンを有するフレキシブルな配線部材が積層されており、前記コモン電極は前記配線部材を介して、グランドに接続されている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明のインクジェットプリンタヘッド６を搭載したカラーインクジェットプリンタ１００を示す斜視図である。まず、このカラーインクジェットプリンタ１００について略述する。本発明のインクジェットプリンタヘッド６は、用紙６２に印字するためのものであり、ヘッドユニット６３の一部として、インクカートリッジ６１と共にキャリッジ６４に搭載されている。
【００２２】
そのヘッドユニット６３及びインクカートリッジ６１を搭載したキャリッジ６４は、エンドレスベルト７５に接合されており、プーリ７３がモータの駆動により正逆回転されると、そのプーリ７３の正逆回転に伴って、キャリッジ軸７１およびガイド板７２に沿って、直線方向に往復移動する。そして、インクジェットプリンタヘッド６からインクを吐出して用紙６２に印字を行う。
【００２３】
用紙６２は、インクジェットプリンタ１００の側方に設けられた給紙カセット（図示せず）から給紙され、インクジェットプリンタヘッド６と、プラテンローラ６６との間に導入されて、インクジェットプリンタヘッド６から吐出されるインクにより所定の印字がなされ、その後、排紙される。なお、図１においては、用紙６２の給紙機構および排紙機構の図示を省略している。
【００２４】
また、プラテンローラ６６の側方にはパージ装置６７が設けられている。このパージ装置６７は、ヘッドユニット６３が、リセット位置にある時に、インクジェットプリンタヘッド６のノズル５４をパージキャップ８１で覆い、インクジェットプリンタヘッド６の内部に溜まる気泡などを含んだ不良インクを、カム８３の駆動によりポンプ８２によって吸引することにより、インクジェットプリンタヘッド６の回復を図るようにしている。
【００２５】
次に、ヘッドユニット６３について、図２乃至図４を参照して説明する。なお、図２乃至図４では、インクカートリッジ６１が取り外された状態のヘッドユニット６３を図示しており、更に、図３及び図４では、理解を容易とするために各構成部材毎に分解された状態のヘッドユニット６３を図示している。
【００２６】
これらの図において、キャリッジ６４（図１参照）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で、上面開放（図４参照）の略箱状に形成されており、この開放部には、インクカートリッジ６１を着脱自在に装着するための搭載部３が設けられている。搭載部３の一側部位３ａには、搭載部３に装着されるインクカートリッジ６１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が穿設されており、この各インク供給通路４ａ〜４ｄは、底板５（図３参照）が形成される本体フレーム１の下面（図３上側）まで連通されている。
【００２７】
底板５は、インクジェットプリンタヘッド６を配設するためのものであり、本体フレーム１から一段突出するようにして水平状に形成されている（図３参照）。この底板５には、後述するインクジェットプリンタヘッド６を２つ並列させて配設するための２つの支持部８，８が形成されており、この各支持部８，８には、そのインクジェットプリンタヘッド６をＵＶ接着剤にて固定するための複数の空所９ａ，９ｂが搭載部３側へ貫通するように形成されている。
【００２８】
各支持部８，８の一端には、上記したインク供給通路４ａ〜４ｄを介してインクカートリッジ６１と連通する連通部１０ａ〜１０ｄが設けられており、この連通部１０ａ〜１０ｄの外周には、平面視８字状等の嵌合溝１１ａが凹設されている。この嵌合溝１１ａには、リング状のゴム製等のパッキン４７が挿入されている。このパッキン４７の先端が、インクジェットプリンタヘッド６が本体フレーム１に接着固定されたとき、後述するインクジェットプリンタヘッド６の供給口１９ａ（図４及び図５参照）の外周へ押圧され、供給口１９ａとの当接箇所が密閉される。
【００２９】
この各支持部８，８にインクジェットプリンタヘッド６を配置すると、インクジェットプリンタヘッド６には、インクジェットプリンタヘッド６のノズルプレート４３に対応した開口４４ａを有するカバープレート４４が覆い被せられる。このカバープレート４４の側壁４４ｃは、底板５と立壁５２との間に形成された溝５０に挿嵌され接着剤にて固定される。
【００３０】
次に、図５ないし図１２を参照して、本発明のインクジェットプリンタヘッド６について説明する。インクジェットプリンタヘッド６は、図５に示すように、キャビティユニット１０と、圧電式アクチュエータ２０とから構成されており、この圧電式アクチュエータ２０の上にフレキシブルフラットケーブル４０が重ねて接合されている。
【００３１】
キャビティユニット１０は、図６及び図７に示すように、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の五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構造である。ノズルプレート４３を除く各プレート１１、１２、１３、１４は４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さである。前記ノズルプレート４３には、微小径のインク吐出用のノズル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の前記第１の方向と平行な２つの基準線４３ａ、４３ｂに沿って、微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列にて多数個のノズル５４が穿設されている。
【００３２】
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、前記ノズル５４の列の両側に沿って延びるように穿設されている。この各マニホールド室１２ａは、プレートの平面視において、後述する圧力室１６の列と重なり且つ圧力室１６の列を跨ぐように延びている。また、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、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。
【００３３】
キャビティプレート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、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１６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。
【００３４】
この各圧力室１６の先端１６ａ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１６ｂは、キャビティプレート１４の下面側にのみ開口するように凹み形成されており、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。
【００３５】
また、最上層のキャビティプレート１４の一端部には、その上方のインクカートリッジ６１（図１参照）から供給されるインクをマニホールド室１１ａ、１２ａに供給する供給孔１９ａが穿設されている。尚、供給孔１９ａの上面には、インクカートリッジ６１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。
【００３６】
以上のように構成されたキャビティユニット１０によれば、インクカートリッジ６１から供給されるインクは、キャビティプレート１４及びスペーサプレート１３に穿設された供給孔１９ａ，１９ｂを介して左右両マニホールド室１１ａ、１２ａ内に流入する。マニホールド室１１ａ、１２ａに流入したインクは、各貫通孔１８を通って各圧力室の一端部１６ｂから先端部１６ａに流入し、圧力室の先端部１６ｂと連通する貫通孔１７を通って、各圧力室１６に対応するノズル５４から吐出される。
【００３７】
圧電式アクチュエータ２０は、図８に示すように、９枚の圧電セラミックシート（以下、単に「圧電シート」という）を積層した構造で、キャビティユニット１０に最も近い圧電シート（以下、「最下段圧電シート」という）２２と、８枚の中間圧電シート２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇと、キャビティユニット１０とは最も反対側の圧電シート（以下、「最上段圧電シート」という）２３とによって構成されている。各圧電シートは全圧力室１６に跨る大きさで、各圧電シートの厚さは略３０μｍである。なお、最下段圧電シート２２と、最上段圧電シート２３とは圧電セラミックスではない絶縁材料であっても良い。
【００３８】
８枚の中間圧電シートのうち圧電シート２１ａ，２１ｃ，２１ｅの上面（広幅面）には、キャビティユニット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は第１の方向と直交する第２の方向に沿って形成されている。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。また、長さ寸法は対応する圧力室１６より、第２の方向に向かって長く延び、その端部において延長部分２４ａを有している。この個別電極２４の他に、圧電シートの対の短辺の端縁部近傍には、当該端縁部の全域にわたって延びる捨てパターンコモン電極２７が形成されている。
【００３９】
８枚の中間圧電シートのうち圧電シート２１ｂ，２１ｄ，２１ｆ，２１ｇの上面（広幅面）には、全圧力室１６に対して共通のコモン電極２５が形成されている。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、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の帯状に形成されると共に、対の短辺の端縁部近傍では、捨てパターンコモン電極２７と対応するように、当該端縁部のほぼ全長にわたって延びる引き出し部２５ａが一体的に形成されている。また、コモン電極２５の両側箇所には、各個別電極２４の延長部分２４ａと同じ上下位置（対応する位置）に、延長部分２４ａと略同じ幅寸法で長さの短い捨てパターン個別電極２６が形成されている。この場合、各捨てパターン個別電極２６の端部は前記コモン電極２５の第１の方向（長辺に沿う方向）の側縁に対して適宜の隙間寸法の切れ目があるように隔てて形成されている。
【００４０】
最下段圧電シート２２の上面に形成されたコモン電極２５は、上記捨てパターン個別電極２６とほぼ同形状の複数の突出部２５ｂをコモン電極の両側から連続して突出させた形状に形成されている。つまり、図９は、最下段圧電シート２２に形成されるコモン電極２５に、個別電極２４のパターンを投影した様子を示すものである。図９に示すように、最下段圧電シート２２上に形成されるコモン電極２５は、平面視において個別電極２４とその延長部分２４ａとを投影した領域を含む大きさに形成されている。このコモン電極２５の突出部２５ｂは、従来の捨てパターン個別電極２６のようにスルーホールを介して個別電極２４と接続されることはない。よって、圧電シート２１ａ上に形成されたキャビティプレート１４に最も近い個別電極２４であっても、その個別電極２４とキャビティプレート１４との間には、圧電シート２１ａと、コモン電極２５と、最下段圧電シート２２とが介在している。
【００４１】
最上段圧電シート２３の上面には、その長辺の端縁部に沿って、各個別電極２４の延長部分２４ａに対する第１表面電極３０と、対の短辺の端縁部近傍には、当該端縁部の全域にわたってコモン電極２５の引き出し部２５ａに対する第２表面電極３１とが形成されている。
【００４２】
このように圧電式アクチュエータ２０の各圧電シートには、最下段圧電シート２２上にコモン電極２５を配置して、圧電シートの積層方向に個別電極２６とコモン電極２５とが交互に配置されている。尚、圧電シート２１ｇの上面には、個別電極２４ではなくコモン電極２５が形成されているが、圧電シート２１ｇを含む上層の圧電シートは、コモン電極２５同士や表面電極３２，３３に挟まれるのみであり分極されないため、圧電動作をしない。これらの上層の圧電シート１２１ｇ等は、圧電式アクチュエータ２０の製造工程における焼結の際に、圧電式アクチュエータ２０が反ったり、あるいは波打ったりしてその平面性が損なわれないようにするためのものである。
【００４３】
また、第１表面電極３０が形成された最上段圧電シート２３と、それに対応する位置（同じ上下位置）の個別電極２４の延長部分２４ａが形成された圧電シート２１ｃ、２１ｅと、捨てパターン個別電極２６が形成された圧電シート２１ｂ、２１ｄ、２１ｆ、２１ｇとには、第１表面電極３０と、個別電極２４の延長部分２４ａと、捨てパターン個別電極２６とが互いに連通するように第１スルーホール３２が穿設されている。また、第２表面電極３１が形成された最上段圧電シート２２と、それに対応する位置（同じ上下位置）のコモン電極２５の引き出し部２５ａが形成された圧電シート２１ｂ、２１ｄ、２１ｆ、２１ｇと、捨てパターンコモン電極２７が形成された圧電シート２１ａ、２１ｃ、２１ｅとには、第２表面電極３１と、コモン電極２５の引き出し部２５ａと、捨てパターンコモン電極２７とが互いに連通するように第２スルーホール３３が穿設されている。
【００４４】
このスルーホール３２、３３内に充填された導電性材料を介して、第１表面電極３０と、それに対応する積層方向の個別電極２４の延長部分２４ａ同士とが電気的に接続されているように構成し、同じく、第２表面電極３１と、それに対応する積層方向のコモン電極２５同士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。
【００４５】
なお、前記スルーホール３２、３３を形成しない場合には、積層した全ての圧電シートシート２２、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇとトップシート２３とからなる圧電式アクチュエータ２０の一側面に全てのコモン電極２５の引き出し部２５ａを露出させ、この全ての上下位置のコモン電極２５に接続する接続電極（図示せず）を圧電式アクチュエータ２０の厚さ方向に延びるように塗布して、これらの接続電極を最上段圧電シート２３における第２表面電極３１の箇所に電気的に接続するように連接させる。また、同様に、全ての個別電極２４の端部を圧電式アクチュエータ２０の一側面に露出させ、上下方向に同じ位置の個別電極２４に接続する接続電極（同じく図示せず）を当該圧電式アクチュエータ２０の一側面に塗布し、接続電極を最上段圧電シート２３における各対応する第１表面電極３０の箇所に電気的に接続するように連接させても良い。
【００４６】
次に、図１０乃至図１２を参照して、上述のように構成したキャビティユニット１０と圧電式アクチュエータ２０との組み立てについて説明する。まず、圧電式アクチュエータ２０における下面（圧力室１６と対面する広幅面）全体に、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４１を予め貼着し、次いで、キャビティユニット１０に対して、圧電式アクチュエータ２０における各個別電極２４がキャビティユニット１０における各圧力室１６の各々に対応するように接着・固定される。圧電式アクチュエータ２０とキャビティユニット１０との間に、全ての圧力室１６を覆うように、接着剤シート４１を介在させることにより、この接着剤シート４１がインクを浸透させない被膜の役割を果たすと共に、圧電式アクチュエータ２０とキャビティユニット１０とを強固に固定する作用も同時にできる。
【００４７】
なお、接着剤シート４１等の材料としては、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圧電式アクチュエータ２０の広幅面に塗布してから、キャビティユニット１０に接着・固定するようにしても良い。接着層の厚さは約１μｍ〜３μｍ程度である。
【００４８】
また、圧電式アクチュエータ２０における最上段圧電シート２３の上面には、フレキシブルフラットケーブル４０が重ねられ、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、第１表面電極３０と第２表面電極３１とに電気的に接合される。こうして、所定の個別電極２４には、フレキシブルフラットケーブル４０の配線と、第１表面電極３０とを介して電圧が印加される。一方、第２表面電極３１と接合される配線の一端は、グランドに接続されているため（図示せず）、第２表面電極３１と導通するコモン電極２５の電位は零ボルトに保持される。
【００４９】
上述のように圧電式アクチュエータ２０をキャビティユニット１０に固定し、更に、圧電式アクチュエータ２０の上に、フレキシブルフラットケーブル４０を重ね合せた後に、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とコモン電極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ことで、個別電極２４とコモン電極２５との間に挟まれた圧電シートの部分が分極処理され、活性部となる。この場合、最下段圧電シート２２上には、コモン電極２５のみが形成され、そのコモン電極２５はグランドに接続されているので、最下段圧電シート２２のコモン電極２５とキャビティプレート１４との間で分極が起きることがなく、圧電シートの分極が安定する。そして、圧電式アクチュエータ２０における活性部と、前記各ノズル５４に対する圧力室１６とは各プレートの平面視において上下に重なっているので、各個別電極２４に電圧を印加することにより活性部が変形して対応する圧力室１６の内容積が変化されることにより、この圧力室１６内のインクが、ノズル５４から液滴状に吐出され、所定の印字が行われる。
【００５０】
この場合においても、最下段圧電シート２２上に形成されるコモン電極２５は、個別電極２４とその延長部分２４ａとを投影した領域を含む大きさに形成されているので、圧電シート２１ａ上に形成されたキャビティプレート１４に最も近い個別電極２４であっても、その個別電極２４とキャビティプレート１４との間には、コモン電極２５が介在し、また、個別電極の延長部分２４ａとキャビティプレート１４との間には、コモン電極の突出部２５ｂが介在している。よって、個別電極に印加した電圧が、キャビティプレート１４に漏れることが抑制され、コモン電極２５とキャビティプレート１４との間にインクを介して不要な静電容量が発生しにくく、インクの吐出が不安定になったり、異常吐出することが防止される。また、個別電極２４とキャビティプレート１４との間で電気的な短絡（ショート）が発生する可能性は低く、電気的な短絡が発生することによって、圧電シートに微小欠陥（クッラック）が生じたり各圧電シートが剥がれたりする等の弊害を抑制することができる。更に、従来のように、かかるキャビティユニット１０に発生する電位を排出すべく、キャビティユニット１０を導電性材料を介してグランドに接続するという工程は必要はないので、インクジェットヘッドプリンタの組み立て工程を簡略化でき、製造促進を図ることができる。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、圧電式アクチュエータは、キャビティユニットに最も近い側をコモン電極として、且つ、そのキャビティユニットに最も近い側のコモン電極のパターンを、個別電極のパターンを投影した領域以上に形成しているので、キャビティユニットに最も近い側の個別電極であっても、キャビティユニットとの間には、コモン電極が介在することになる。よって、個別電極に発生する電位によって導電性部材で構成されるキャビティユニットやインクに電位が発生するのを抑制することができる。従って、キャビティユニットやインクに発生した電位によって、吐出すべきでない圧力室からもインクが吐出するという問題がなく、安定してインクを吐出することができるという効果がある。また、従来のように、キャビティユニットやインクに発生した電位を排除するために、キャビティユニットをグランドに接続する工程が不要となり、インクジェットヘッドプリンタの組み立て工程を簡略化でき、インクジェットプリンタヘッドの製造促進を図ることができるという効果がある。
【００５２】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項１記載のインクジェットプリンタヘッドの奏する効果に加え、キャビティユニットに最も近いコモン電極は、個別電極とその延長部分とを投影した領域を含む大きさを有するように形成されているので、キャビティユニットに最も近い側の個別電極の延長部分に通電された場合であっても、その個別電極の延長部分とキャビティユニットとの間には、コモン電極が介在することになる。よって、個別電極を通電することによって導電性部材で構成されるキャビティユニットやインクに発生する電位を抑制することができるという効果がある。
【００５３】
請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドの奏する効果に加え、圧力室は、複数列に配列され、個別電極は、圧力室に対応して複数列に配列され、延長部分が列の外側にそれぞれ延長され、コモン電極は、圧力室の列方向に連続した帯状に形成され、捨てパターン電極は、帯状のコモン電極の両側に沿って配列されている。よって、コモン電極が形成されるシートと同一平面に形成される捨てパターン電極を省スペースで配置できる。従って、圧電式アクチュエータを小型に形成することができるという効果がある。
【００５４】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッドの奏する効果に加え、キャビティユニットに最も近いシート材料に対し、最も反対側に積層されるシート材料上には、個別電極およびコモン電極と導通する配線パターンを有するフレキシブルな配線部材が積層されており、コモン電極は配線部材を介して、グランドに接続されているので、コモン電極は零電位に保持され、一層効率良くキャビティユニットやインクに発生する電位を抑制することができるという効果がある。
【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を搭載したカラーインクジェットプリンタを示す斜視図である。
【図２】ヘッドユニットの斜視図である。
【図３】各構成部材毎に分解された状態におけるヘッドユニットの斜視図である。
【図４】各構成部材毎に分解された状態におけるヘッドユニットの斜視図である。
【図５】インクジェットプリンタヘッドを示す分解斜視図である。
【図６】キャビティユニットの分解斜視図である。
【図７】キャビティユニットの部分的拡大斜視図である。
【図８】圧電式アクチュエータの分解斜視図である。
【図９】最下段圧電シートに形成されるコモン電極に、個別電極とその延長部分とのパターンを投影した様子を示すものである。
【図１０】キャビティユニットと圧電式アクチュエータとの組み立て状況を示す拡大斜視図である
【図１１】図５のＸＩ−ＸＩ線矢視で示すインクジェットプリンタヘッドの断面図である。
【図１２】図５のＸＩＩ−ＸＩＩ線矢視で示すインクジェットプリンタヘッドの断面図である。
【図１３】従来の圧電式アクチュエータの分解斜視図である。
【図１４】従来のインクジェットプリンタヘッドの断面図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　キャビティユニット
１６　　　　　　圧力室
２０　　　　　　圧電式アクチュエータ
２４　　　　　　個別電極
２４ａ　　　　　個別電極の延長部分
２５　　　　　　コモン電極
２５ａ　　　　　コモン電極の延出部
２６　　　　　　捨てパターン個別電極
２７　　　　　　捨てパターンコモン電極
３０　　　　　　第１表面電極
３１　　　　　　第２表面電極
４１　　　　　　接着剤シート
４３　　　　　　ノズルプレート
５４　　　　　　ノズル

Claims

複数個のノズル及びその各ノズルに連通した複数個の圧力室を有する導電性材料からなるキャビティユニットと、前記各圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有し、その活性部を駆動することにより前記ノズルからインクを吐出させる圧電式アクチュエータとを積層してなるインクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記圧電式アクチュエータは、前記複数の圧力室に跨がって延び複数積層された圧電セラミックを含むシート材料と、前記複数のシート材料間に介挿され、且つ、前記キャビティユニットに最も近い側をコモン電極として前記シート材料の積層方向に交互に配置された前記各圧力室に対応する複数の個別電極及びコモン電極とを備え、
前記キャビティユニットに最も近いコモン電極は、前記個別電極のパターンを投影した領域以上に形成されていることを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
前記各個別電極は、前記複数の圧力室の配列方向とほぼ直交する方向に前記各圧力室よりも長く延びた部分を有し、
前記キャビティユニットに最も近いコモン電極を除くコモン電極と同一平面上の前記シート材料間には、前記個別電極の延長部分と対応する捨てパターン電極が形成され、
前記延長部分および捨てパターン電極は、前記シート材料の積層方向に延びる導電部材によって電気的に相互に接続され、
前記キャビティユニットに最も近いコモン電極は、前記個別電極とその延長部分とを投影した領域を含む大きさを有す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。
前記圧力室は、複数列に配列され、
前記個別電極は、前記圧力室に対応して複数列に配列され、前記延長部分が列の外側にそれぞれ延長され、
前記コモン電極は、前記圧力室の列方向に連続した帯状に形成され、
前記捨てパターン電極は、前記帯状のコモン電極の両側に沿って配列されていることを特徴とする請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッド。
前記キャビティユニットに最も近いシート材料に対し、最も反対側に積層されるシート材料上には、前記個別電極およびコモン電極と導通する配線パターンを有するフレキシブルな配線部材が積層されており、
前記コモン電極は前記配線部材を介して、グランドに接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。