JP2004114477A - インクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アパーチャプレートの絞り部712の一端に形成されたインク入口713及び、アパーチャプレートの絞り部12の溝貫通部715、アパーチャプレートの絞り部712の他端に形成されたインク出口714は、1枚のアパーチャプレートに形成されており、サプライプレート及び/又はベースプレートに対するアパーチャプレートの積層位置がずれたとしても、インクが絞り部712の溝貫通部715に流入するためのインク入口713及びインクが絞り部712の溝貫通部715から流出するためのインク出口714の大きさは一定で変わることがない。
【選択図】 図13
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクの連続安定吐出を確立するための絞り部を有したインクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のインクジェットヘッドの一つについて、その基本構造を説明すると、図34に示すように、インク格納部から導かれたインクはリザーバ口、インクリザーバ室1006、インク供給絞り1004、供給連通路1038を経由して圧力室1005に供給される。インクの供給力は、流路へ初めてインクを充填する場合や流路内に気泡や塵や粘度が増加した変質インク等が存在する場合にはインク吸引手段を用いてインクジェットヘッド外部より強制的に与えられる。また、インクジェットヘッドの動作時には、ノズル1003に形成されるメニスカスの毛細管力によって与えられる。圧力発生素子として圧力素子1034を用いた本例の場合では、圧力素子1034と振動板1033によりユニモルフアクチュエータが構成され、圧電素子1034への電圧印加により圧電素子1034は面内方向に収縮し、振動板1033は圧力室1005を収縮する方向にたわみ変形する。この時発生する流体圧力により、圧力室1005からノズル連通路1039などを経てノズル1003につながるインク流れが発生し、ノズル開口よりインク滴が吐出する。
【0003】
インク供給絞り1004は、図35に示すように、圧力室1005の長手方向外側に配置され、細長い供給連通路1038の一方の端部の下壁に開口している。従って、インク吸引手段を用いてインクを排出した時、インク供給絞り1004から供給連通路内に流入したインク噴流は、インク供給絞り1004に対向する供給連通路の上壁、即ち圧力室形成基板面に衝突し、供給連通路の他方の端部、即ち圧力室端部との接続部の方向に向きを変えて、供給連通路に沿って流れる。このような構成にすることで、インク噴流が供給連通路に大きな渦を発生させることなく滑らかに向きを変え、更に流れの淀みを作る段部が構造上無くなるため、気泡が滞留する事が皆無となったとされる(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−58089号公報(第5−6頁、第6図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図34に示すように、インク供給絞り1004においては、インクリザーバ室1006からインクが直接に流入するとともに供給連通路1038へ直接に流出し、さらに、リザーバ室形成基板1042と、インク供給絞り形成基板1043、封止基板1031が順次積層して構成されているため、リザーバ室形成基板1042と、インク供給絞り形成基板1043、封止基板1031の積層構造に位置ずれが生じると、インクリザーバ室1006からインク供給絞り1004にインクが流入するインク入口又は、インク供給絞り1004から供給連通路1038に流出するインク出口の大きさが変わって、インクジェットヘッドの吐出特性に大きな影響を与えることになる。
【0006】
そこで、本発明は、上述した点を鑑みてなされたものであり、プレートの積層構造に位置ずれが生じても吐出特性の均一化を図ることができるインクジェットヘッドを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項1に係る発明は、インクマニホールド流路に連通する第1インク導入孔が設けられたサプライプレートと、インク圧力室に連通する第2インク導入孔が設けられたベースプレートと、前記サプライプレート及び/又は前記ベースプレートに積層されるとともに絞り部が設けられたアパーチャプレートと、を備え、前記アパーチャプレートの絞り部の一端に前記サプライプレートの第1インク導入孔に連通するインク入口が形成されるとともに、前記アパーチャプレートの絞り部の他端に前記ベースプレートの第2インク導入孔に連通するインク出口が形成されたこと、を特徴としている。
【0008】
このような特徴を有する本発明のインクジェットヘッドでは、サプライプレート及び/又はベースプレートにアパーチャプレートが積層されることにより、インクマニホールド流路、サプライプレートの第1インク導入孔、アパーチャプレートの絞り部の一端に形成されたインク入口、アパーチャプレートの絞り部、アパーチャプレートの絞り部の他端に形成されたインク出口、ベースプレートの第2インク導入孔、インク圧力室の順でインクが流れることになる。この点、アパーチャプレートの絞り部の一端に形成されたインク入口及び、アパーチャプレートの絞り部、アパーチャプレートの絞り部の他端に形成されたインク出口は、1枚のアパーチャプレートに形成されており、サプライプレート及び/又はベースプレートに対するアパーチャプレートの積層位置がずれたとしても、インクが絞り部に流入するためのインク入口及びインクが絞り部から流出するためのインク出口の大きさは一定で変わることがない。
【0009】
すなわち、本発明のインクジェットヘッドでは、1枚のアパーチャプレートにおいて、絞り部及び、当該絞り部の一端のインク入口、当該絞り部の他端のインク出口が形成されており、サプライプレート及び/又はベースプレートに対するアパーチャプレートの積層位置がずれたとしても、インクが絞り部に流入するためのインク入口及びインクが絞り部から流出するためのインク出口の大きさは一定で変わることがないことから、プレートの積層構造に位置ずれが生じても吐出特性の均一化を図ることができる。
【0010】
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載するインクジェットヘッドであって、前記アパーチャプレートの絞り部がプレス加工法で形成されたこと、を特徴としている。
【0011】
すなわち、本発明のインクジェットヘッドでは、1枚のアパーチャプレートにおいて、絞り部及び、当該絞り部の一端のインク入口、当該絞り部の他端のインク出口がプレス加工法で形成されており、例えば、エッチング方式で形成する場合と比べて、寸法精度のバラツキを抑制することができるので、吐出特性の一層の均一化を図ることができるとともに、絞り部の寸法精度によるアパーチャプレートの選別・ランク分けが不要になることから、製造コストの抑制になる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。先ず、本実施形態のインクジェットヘッドの概略構成について説明する。
図1に示すように、インクジェットヘッド1は、略長方形に形成された複数の薄い金属板を積層した構造からなり、さらに、平面視略台形状のプレート型の4枚の各圧電シート10を互い違いに積層している。そして、この各圧電シート10の上側には、フレキシブルプリント配線基板(以下、「FPC基板」という)50の延出部51が載置され、後述のように電気的に接続される。尚、積層された各圧電シート10の周囲には、インク供給口901が設けられている。
【0013】
ここで、インクジェットヘッド1の積層構造を具体的に説明すると、略長方形の薄い金属板を9枚積層した9層構造になっており、図1及び図2に示すように、下層から、ノズルプレート100及び、カバープレート200、第一マニホールドプレート300、第二マニホールドプレート400、第三マニホールドプレート500、サプライプレート600、アパーチャプレート700、ベースプレート800、キャビティプレート900を積層した構造となっている。
【0014】
この点、ノズルプレート100には、図2に示すように、平面視略台形状の4つの領域110をそれぞれ一群にして、図3に示すように、微小径のインク噴出用のノズル111が、要求される印字密度に対応して、多数個穿設されている。
【0015】
また、カバープレート200の上側には、図2に示すように、平面視略台形状の4つの領域210をそれぞれ一群にして、図4に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔211が多数穿設されている。そして、カバープレート200の各貫通孔211は、ノズルプレート100の各ノズル111に対向する位置に配設されており、カバープレート200とノズルプレート100とが積層された際に、ノズルプレート100の各ノズル111と連通する(図27参照)。
【0016】
尚、カバープレート200の下側には、図5に示すように、2つの溝凹設部212が長手方向に形成されている。そして、溝凹設部212の外周及び、溝凹設部212に囲まれた複数の浮島部213には、各貫通孔211が配設されている。
【0017】
また、第一マニホールドプレート300には、図6に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔311が多数穿設されている。そして、第一マニホールドプレート300の各貫通孔311は、カバープレート200の各貫通孔211に対向する位置に配設されており、第一マニホールドプレート300とカバープレート200とが積層された際に、カバープレート200の各貫通孔211と連通する(図27参照)。
【0018】
さらに、第一マニホールドプレート300には、図6に示すように、インクマニホールド流路2(図27参照)を構成する2つの溝貫通部312が長手方向に形成されている。そして、溝貫通部312の外周及び、溝貫通部312に囲まれた複数の浮島部313には、各貫通孔311が配設されている。また、複数の浮島部313は、下側をハーフエッチングされた複数の連結片314によって支持された構造になっている。各連結片314は、第一マニホールドプレート300の約半分程度の厚みで形成されている。
また、溝貫通部312には、複数のインク供給部315が延び出ている。
【0019】
また、第二マニホールドプレート400には、図7に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔411が多数穿設されている。そして、第二マニホールドプレート400の各貫通孔411は、第一マニホールドプレート300の各貫通孔311に対向する位置に配設されており、第二マニホールドプレート400と第一マニホールドプレート300とが積層された際に、第一マニホールドプレート300の各貫通孔311と連通する(図27参照)。
【0020】
さらに、第二マニホールドプレート400には、図7に示すように、インクマニホールド流路2(図27参照)を構成する2つの溝貫通部412が長手方向に形成されている。そして、第二マニホールドプレート400の各溝貫通部412は、第一マニホールドプレート300の各溝貫通部312に対向する位置に配設されており、第二マニホールドプレート400と第一マニホールドプレート300とが積層された際に、第一マニホールドプレート300の各溝貫通部312と連通する(図27参照)。また、溝貫通部412の外周及び、溝貫通部412に囲まれた複数の浮島部413には、各貫通孔411が配設されている。そして、複数の浮島部413は、上側をハーフエッチングされた複数の連結片414によって支持された構造になっている。各連結片414は、第二マニホールドプレート400の約半分程度の厚みで形成されている。
また、溝貫通部412には、複数のインク供給部415が延び出ている。そして、第二マニホールドプレート400の各インク供給部415は、第一マニホールドプレート300の各インク供給部315に対向する位置に配設されており、第二マニホールドプレート400と第一マニホールドプレート300とが積層された際に、第一マニホールドプレート300の各インク供給部315と連通する(図27参照)。
【0021】
また、第三マニホールドプレート500には、図8に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔511が多数穿設されている。そして、第三マニホールドプレート500の各貫通孔511は、おおよそ、第二マニホールドプレート400の各貫通孔411に対向する位置に配設されており、第三マニホールドプレート500と第二マニホールドプレート400とが積層された際に、第二マニホールドプレート400の各貫通孔411と連通する(図27参照)。
【0022】
さらに、第三マニホールドプレート500には、図8に示すように、インクマニホールド流路2(図27参照)を構成する2つの溝貫通部512が長手方向に形成されている。そして、第三マニホールドプレート500の各溝貫通部512は、第二マニホールドプレート400の各溝貫通部412に対向する位置に配設されており、第三マニホールドプレート500と第二マニホールドプレート400とが積層された際に、第二マニホールドプレート400の各溝貫通部412と連通する(図27参照)。また、溝貫通部512の外周及び、溝貫通部512に囲まれた複数の浮島部513には、各貫通孔511が配設されている。そして、複数の浮島部513は、上側をハーフエッチングされた複数の連結片514によって支持された構造になっている。各連結片514は、第三マニホールドプレート500の約半分程度の厚みで形成されている。
また、溝貫通部512には、複数のインク供給部515が延び出ている。そして、第三マニホールドプレート500の各インク供給部515は、第二マニホールドプレート400の各インク供給部415に対向する位置に配設されており、第三マニホールドプレート500と第二マニホールドプレート400とが積層された際に、第二マニホールドプレート400の各インク供給部415と連通する(図27参照)。
【0023】
また、サプライプレート600には、図2に示すように、平面視略台形状の4つの領域610をそれぞれ一群にして、図9に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔611が多数個穿設されるとともに、微小径のインク導入用の貫通孔612が多数個設けられている。この点、サプライプレート600の各貫通孔611は、おおよそ、第三マニホールドプレート500の各貫通孔511に対向する位置に配設されており、サプライプレート600と第三マニホールドプレート500とが積層された際に、第三マニホールドプレート500の各貫通孔511と連通する(図27参照)。一方、サプライプレート600の各貫通孔612は、第三マニホールドプレート500の2つの溝貫通部512のいずれかに対向する位置に配設されており、サプライプレート600と第三マニホールドプレート500とが積層された際に、第三マニホールドプレート500の2つの溝貫通部512のいずれかと連通する(図27参照)。そして、サプライプレート600の各貫通孔612には、図10及び図11に示すように、インク内のゴミが侵入するのを防ぐためのフィルター孔613が多数個穿設されている。
【0024】
さらに、サプライプレート600には、図2及び図9に示すように、平面視略台形状の4つの領域610の外側に、小径のインク供給用のインク供給口601が10個穿設されている。そして、サプライプレート600の各インク供給口601は、第三マニホールドプレート500の各インク供給部515に対向する位置に配設されており、サプライプレート600と第三マニホールドプレート500とが積層された際に、第三マニホールドプレート500の各インク供給部515と連通する(図27参照)。また、サプライプレート600の各インク供給口601には、図16に示すように、インク内のゴミが侵入するのを防ぐためのフィルター孔602が多数個穿設されている。
【0025】
また、アパーチャプレート700には、図2に示すように、平面視略台形状の4つの領域710をそれぞれ一群にして、図12に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔711が多数個穿設されるとともに、微小のインク導入用の絞り部712が多数穿設されている。そして、アパーチャプレート700の各貫通孔711は、おおよそ、サプライプレート600の各貫通孔611に対向する位置に配設されており、アパーチャプレート700とサプライプレート600とが積層された際に、サプライプレート600の各貫通孔611と連通する(図27参照)。
【0026】
一方、アパーチャプレート700の各絞り部712は、図13に示すように、インク入口713及び、インク出口714、当該インク入口713と当該インク出口714を連通させる溝貫通部715で構成されており、それらは、プレス加工で貫いて形成されている。そして、アパーチャプレート700の各絞り部712のインク入口713は、おおよそ、サプライプレート600の各貫通孔612に対向する位置に配設されており、アパーチャプレート700とサプライプレート600とが積層された際に、サプライプレート600の各貫通孔612と連通する(図27参照)。
【0027】
さらに、アパーチャプレート700には、図2及び図12に示すように、平面視略台形状の4つの領域710の外側に、小径のインク供給用のインク供給口701が10個穿設されている。そして、アパーチャプレート700の各インク供給口701は、サプライプレート600の各インク供給口601に対向する位置に配設されており、アパーチャプレート700とサプライプレート600とが積層された際に、サプライプレート600の各インク供給口601と連通する(図27参照)。
【0028】
また、ベースプレート800には、図2に示すように、平面視略台形状の4つの領域810をそれぞれ一群にして、図14に示すように、微小径のインク通路用の貫通孔811が多数個穿設されるとともに、微小径のインク導入用の貫通孔812が多数個設けられている。そして、ベースプレート800の各貫通孔811は、おおよそ、アパーチャプレート700の各貫通孔711に対向する位置に配設されており、ベースプレート800とアパーチャプレート700とが積層された際に、アパーチャプレート700の各貫通孔711と連通する(図27参照)。一方、ベースプレート800の各貫通孔812は、おおよそ、アパーチャプレート700の各絞り部712のインク出口714に対向する位置に配設されており、ベースプレート800とアパーチャプレート700とが積層された際に、アパーチャプレート700の各絞り部712のインク出口714と連通する(図27参照)。
【0029】
さらに、ベースプレート800には、図2及び図14に示すように、平面視略台形状の4つの領域810の外側に、小径のインク供給用のインク供給口801が10個穿設されている。そして、ベースプレート800の各インク供給口801は、アパーチャプレート700の各インク供給口701に対向する位置に配設されており、ベースプレート800とアパーチャプレート700とが積層された際に、アパーチャプレート700の各インク供給口701と連通する(図27参照)。
【0030】
また、キャビティプレート900には、図2に示すように、平面視略台形状の4つの領域910をそれぞれ一群にして、図15に示すように、略菱形形状のインク圧力室911が、要求される印字密度に対応して、マトリクス状に多数個貫設されている。この点、キャビティプレート900の各インク圧力室911は、隣接する他のインク圧力室911の鋭角部の間に、当該インク圧力室911の鋭角部を入り込ませるようにして高密度に配置されている。そして、キャビティプレート900の各インク圧力室911の一方の鋭角部は、おおよそ、ベースプレート800の各貫通孔811に対向する位置に配設されており、キャビティプレート900とベースプレート800とが積層された際に、ベースプレート800の各貫通孔811と連通する(図27参照)。一方、キャビティプレート900の各インク圧力室911の他方の鋭角部は、おおよそ、ベースプレート800の各貫通孔812に対向する位置に配設されており、キャビティプレート900とベースプレート800とが積層された際に、ベースプレート800の各貫通孔812と連通する(図27参照)。
【0031】
さらに、キャビティプレート900には、図2及び図15に示すように、平面視略台形状の4つの領域910の外側に、小径のインク供給用のインク供給口901が10個設けられている。そして、キャビティプレート900の各インク供給口901は、ベースプレート800の各インク供給口801に対向する位置に配設されており、キャビティプレート900とベースプレート800とが積層された際に、ベースプレート800の各インク供給口801と連通する(図27参照)。
【0032】
尚、キャビティプレート900には、図2及び図15に示すように、平面視略台形状の4つの領域910の両側に、圧電シート10を積層する際に使用する位置決め孔903が設けられている。
【0033】
次に、圧電シート10及びFPC基板50の概略構造、並びに、圧電シート10とFPC基板50との電気的な接続構造について説明する。
先ず、圧電シート10の概略構造について説明すると、圧電シート10には、図17に示すように、略菱形形状の駆動電極11が、要求される印字密度に対応して、マトリクス状に多数個形成されている。そして、圧電シート10の各駆動電極11は、おおよそ、キャビティプレート900の各インク圧力室911に対向する位置に配設されており、圧電シート10がキャビティプレート900に積層され、キャビティプレート900の各インク圧力室911の上面部が圧電シート10によって塞がれた際には、キャビティプレート900の各インク圧力室911の上面に位置する。
【0034】
また、圧電シート10の各駆動電極11には、図18及び図19に示すように、その鋭角部から引き出された部分の上に接点ランド部14が形成されている。そして、各駆動電極11の接点ランド部14は、第一段面12及び第二段面13を有する2段形状になっている。
【0035】
また、圧電シート10は、図19に示すように、第1圧電層21及び、第2圧電層23、第3圧電層24、第4圧電層26を積層した構造になっており、第1圧電層21と第2圧電層23の間に内部電極22が形成され、第3圧電層24と第4圧電層26の間に内部電極25が形成されている。この点、内部電極22,25の端部は、圧電シート10の両斜辺の端面部に露出するように形成されている(図1,図17参照)。尚、各圧電シート10の両斜辺の端面部は、各圧電シート10がキャビティプレート900に積層された際に、隣接する他の圧電シート10の両斜辺の端面部に接触することから、各圧電シート10がキャビティプレート900に積層された際には、各圧電シート10の内部電極22,25は電気的にそれぞれ接続される。
【0036】
また、圧電シート10には、図17に示すように、両斜辺の縁辺部に2種類の共通電極31,36が交互に形成されている。そして、一方の共通電極31は、図20に示すように、スルーホール32を介して、第3圧電層24と第4圧電層26の間に形成された内部電極25に電気的に接続されている。また、他方の共通電極36は、図21に示すように、スルーホール37を介して、第1圧電層21と第2圧電層23の間に形成された内部電極22に電気的に接続されている。尚、一方の共通電極31には、図20に示すように、凸状の接点ランド部33が形成されている。同様にして、他方の共通電極36には、図21に示すように、凸状の接点ランド部38が形成されている。
【0037】
また、圧電シート10には、図17に示すように、平行対向辺(上辺及び下辺)の縁辺部の仮想線L1,L2上に、円形状の複数のダミー電極41が形成されている。この点、各ダミー電極41は、上述した共通電極31,36とは異なり、図22に示すように、内部電極22,25のいずれにも電気的に接続されていない。
【0038】
尚、圧電シート10には、図17に示すように、両斜辺の縁辺部に、FPC基板50を載置する際に使用する位置決めマーク46が設けられている。
【0039】
次に、FPC基板50の概略構造について説明すると、FPC基板50は、図23に示すように、延出部51において、多数の接点ランド部52が形成されている。そして、FPC基板50の各接点ランド部52は、圧電シート10の各駆動電極11の接点ランド部14の第二段面13に対向する位置に配設されており、FPC基板50が圧電シート10に載置された際には、圧電シート10の各駆動電極11の接点ランド部14の第二段面13に接触する。さらに、FPC基板50の各接点ランド部52には、図23には示されていないが、図24に示すように、銅箔より構成される導体パターン53が配線されている。
【0040】
また、FPC基板50は、図23に示すように、延出部51の上辺及び両斜辺の縁辺部においても、多数の接点ランド部54が形成されている。そして、延出部51の上辺の縁辺部の各接点ランド部54は、圧電シート10の上辺の端縁部の仮想線L1(図17参照)上に形成された各ダミー電極41に対向する位置に配設されており、FPC基板50が圧電シート10に載置された際には、圧電シート10の上辺の端縁部の仮想線L1(図17参照)上に形成された各ダミー電極41に接触する。また、延出部51の両斜辺の各接点ランド部54は、圧電シート10の両斜辺の縁辺部に交互に形成された2種類の各共通電極31,36の接点ランド部33,38に対向する位置に配設されており、FPC基板50が圧電シート10に載置された際には、圧電シート10の両斜辺の縁辺部に交互に形成された2種類の各共通電極31,36の接点ランド部33,38に接触する。さらに、FPC基板50の各接点ランド部54には、図23には示されいないが、図24に示すように、銅箔より構成される導体パターン55が配線されており、FPC基板50の各接点ランド部54は電気的に接続されている。
【0041】
また、FPC基板50は、図25に示すように、ポリイミドフィルムなどのベースフィルム61と、上述した導体パターン53、カバーコート62、Niメッキ63、半田64などから構成されている。この点、Niメッキ63及び半田64は、FPC基板50の各接点ランド部52を構成する。尚、図25に示す構造は、延出部51の上辺及び両斜辺の縁辺部において形成・配線された接点ランド部54や導体パターン55についても、同様である。
【0042】
さらに、FPC基板50には、図23に示すように、両斜辺の縁辺部に、圧電シート10に載置される際に使用する位置決めマーク56が設けられている。
【0043】
従って、FPC基板50の位置決めマーク56と圧電シート10の位置決めマーク46を重ねて、FPC基板50を圧電シート10に載置すれば、FPC基板50の各接点ランド部52が圧電シート10の各駆動電極11の接点ランド部14の第二段面13に重なり合うので、熱圧着などによって加熱接合すれば、図26に示すように、FPC基板50のNiメッキ63と圧電シート10の接点ランド部14の第二段面13とが接触した状態で固定されるので、FPC基板50の各導体パターン53と圧電シート10の各駆動電極11が電気的に接続される。
【0044】
尚、このとき、図26に示すように、圧電シート10の各駆動電極11の接点ランド部14の第二段面13に塗布されたN.C.P15により、FPC基板50のNiメッキ63と圧電シート10の接点ランド部14の第二段面13とを覆うことになるが、圧電シート10の各駆動電極11の接点ランド部14の第二段面12にまで垂れてくることがある。
【0045】
また、FPC基板50の位置決めマーク56と圧電シート10の位置決めマーク46を重ねて、FPC基板50を圧電シート10に載置すれば、さらに、FPC基板50の各接点ランド部54が、圧電シート10の上辺の縁辺部の仮想線L1(図17参照)上に形成された各ダミー電極41又は、圧電シート10の両斜辺の縁辺部に交互に形成された2種類の各共通電極31,36の接点ランド部33,38に重なり合うので、熱圧着などによって加熱接合することにより、各ダミー電極41又は、2種類の各共通電極31,36に電気的に接続される。
【0046】
従って、FPC基板50を介して、駆動電極11と内部電極22,25との間に駆動電圧を印可すれば、当該駆動電極11の真下に位置する、圧電シート10の第1圧電層21及び、第2圧電層23、第3圧電層24、第4圧電層26を変形させることができる。
【0047】
すなわち、駆動電極11の真下に位置する第1圧電層21の部分は、電圧印可時に撓む活性部を構成することになる。また、第1圧電層21及び、第2圧電層23、第3圧電層24、第4圧電層26を焼成する場合には、圧電セラミックスと電極を構成する金属材料では焼成した場合の収縮率が異なるので、圧電シート10の全体が反ったり波打ったりすることがある。よって、第4圧電層26の上面部に形成される内部電極25は、焼成後に、第1圧電層21及び、第2圧電層23、第3圧電層24、第4圧電層26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拘束層として機能する。、さらに、第2圧電層23及び、第3圧電層24、第4圧電層26は、第1圧電層21の活性部が下方向(キャビティプレート900側)へのみ変形するようにするための拘束層として機能する。
【0048】
次に、上記のように構成されるインクジェットヘッド1のインクの流れについて説明する。図1に示すように、下層から、ノズルプレート100及び、カバープレート200、第一マニホールドプレート300、第二マニホールドプレート400、第三マニホールドプレート500、サプライプレート600、アパーチャプレート700、ベースプレート800、キャビティプレート900、圧電シート10を積層すると、ノズルプレート100の一つのノズル111から吐出されるインクの流路は、図27の断面図で示すことができる。また、図28に、ノズルプレート100の一つのノズル111から吐出されるインクの流路の一部を斜視図で示す。
【0049】
この点、ノズルプレート100の一つのノズル111から吐出されるインクは、先ず、インクマニホールド流路2にインクタンク(不図示)から供給される。尚、インクマニホールド流路2にインクをインクタンク(不図示)から供給するには、図27及び図28には示されていないが、キャビティプレート900のインク供給口901(図1参照)及び、ベースプレート800のインク供給口801(図1参照)、アパーチャプレート700のインク供給口701(図1参照)、サプライプレート600のインク供給口601(図1参照)、第三マニホールドプレート500の溝貫通部512のインク供給部515(図8参照)、第二マニホールドプレート400の溝貫通部412のインク供給部415(図7参照)、第一マニホールドプレート300の溝貫通部312のインク供給部315(図6参照)が連通してなるインク供給路を介して行われる。このとき、サプライプレート600のインク供給口601をインクが通過する際は、フィルター孔602により(図16参照)、インク内のゴミが侵入するのを防いでいる。
【0050】
ここで、インクマニホールド流路2の概略構成について説明すると、インクマニホールド流路2は、図27に示すように、第三マニホールドプレート500の溝貫通部512(図8参照)及び、第二マニホールドプレート400の溝貫通部412(図7参照)、第一マニホールドプレート300の溝貫通部312(図6参照)が連通することにより側壁面が構成されており、さらに、上壁面がサプライプレート600で構成され、下壁面がカバープレート200で構成されている。
【0051】
また、インクマニホールド流路2は、図30に示すように、2つ形成されている。すなわち、図31に示すように、長手方向の上半分に一つのインクマニホールド流路2が形成されるとともに、図32に示すように、長手方向の下半分に一つのインクマニホールド流路2が形成されている。そして、各インクマニホールド流路2には、第三マニホールドプレート500の溝貫通部512のインク供給部515(図8参照)及び、第二マニホールドプレート400の溝貫通部412のインク供給部415(図7参照)、第一マニホールドプレート300の溝貫通部312のインク供給部315(図6参照)が連通してなるインク供給路の一部が5つ形成されている。
【0052】
また、各インクマニホールド流路2では、図33に示すように、第三マニホールドプレート500の溝貫通部512の浮島部513(図8参照)及び、第二マニホールドプレート400の溝貫通部412の浮島部413(図7参照)、第一マニホールドプレート300の溝貫通部312の浮島部313(図6参照)が互いに重なり合うように配置される一方で(図31,図32参照)、第三マニホールドプレート500の溝貫通部512の浮島部513を支持する連結片514(図8参照)及び、第二マニホールドプレート400の溝貫通部412の浮島部413を支持する連結片414(図7参照)、第一マニホールドプレート300の溝貫通部312の浮島部313を支持する連結片314(図6参照)が互いに重なり合うことがないように配置される(図31,図32参照)。
【0053】
従って、各インクマニホールド流路2には、図31及び図32に示すように、各浮島部515,413,313が重なり合ったものが4つ内在するので、各インクマニホールド流路2は閉ループ状となり、各浮島部515,413,313の周囲をインクが流れることになる。このとき、各浮島部515,413,313を支持する連結片514,414,314は、図33に示すように、互いに重なり合うことがないように配置されるとともに、上述したようにハーフエッチングされたものであることから、各浮島部515,413,313の周囲をインクがスムーズに流れることができる。
【0054】
そして、インクマニホールド流路2を流れるインクは、図27に示すように、サプライプレート600の貫通孔612、アパーチャプレート700の絞り部712のインク入口713・溝貫通部715・インク出口714、ベースプレート800の貫通孔812を経て、キャビティプレート900のインク圧力室911に導入される。このとき、サプライプレート600の貫通孔612をインクが通過する際は、フィルター孔613により(図10,図11参照)、インク内のゴミが侵入するのを防いでいる。
【0055】
一方、キャビティプレート900のインク圧力室911は、圧電シート10がキャビティプレート900に積層されることにより、図27及び図29に示すように、その上面部が圧電シート10によって塞がれるとともに、その上面部に圧電シート10の駆動電極11が配置される。このとき、図29に示すように、略菱形形状の駆動電極11の投影部は、同じく略菱形形状のインク圧力室19Aの内側にある。一方、圧電シート10の駆動電極11の鋭角部から引き出された部分の上に形成された接点ランド部14の投影部は、キャビティプレート900のインク圧力室911の外側にある。
【0056】
そして、FPC基板50を介して、圧電シート10の駆動電極11と内部電極22,25(図19参照)との間に駆動電圧を印可すると、キャビティプレート900のインク圧力室911側に圧電シート10が変形するので、キャビティプレート900のインク圧力室911内のインクは、ベースプレート800の貫通孔811に押し出される。その後、ベースプレート800の貫通孔811に押し出されたインクは、ベースプレート800の貫通孔811及び、アパーチャプレート700の貫通孔711、サプライプレート600の貫通孔611、第三マニホールドプレート500の貫通孔511、第二マニホールドプレート400の貫通孔411、第一マニホールドプレート300の貫通孔311、カバープレート200の貫通孔211を経て、ノズルプレート100のノズル111から吐出される。
【0057】
尚、一つのインクマニホールド流路2には、サプライプレート600の長手方向の上半分又は下半分に設けられた全ての貫通孔612が連通しており、ひいては、キャビティプレート900の長手方向の上半分又は下半分に設けられた全てのインク圧力室911に連通しているので、一つのインクマニホールド流路2に供給されたインクは、ノズルプレート100の長手方向の上半分又は下半分に設けられた全てのノズル111のいずれかから吐出されることになる。
【0058】
以上詳細に説明したように、本実施の形態のインクジェットヘッド1では、図1,図2,図27に示すように、サプライプレート600とベースプレート800との間にアパーチャプレート700が積層されることにより、インクマニホールド流路2、サプライプレート600の貫通孔612、アパーチャプレート700の絞り部712の一端に形成されたインク入口713(図13参照)、アパーチャプレート700の絞り部712の溝貫通部715(図13参照)、アパーチャプレート700の絞り部712の他端に形成されたインク出口714(図13参照)、ベースプレート800の貫通孔812、インク圧力室911の順でインクが流れることになる。
【0059】
この点、図12,図13に示すように、アパーチャプレート700の絞り部712の一端に形成されたインク入口713及び、アパーチャプレート700の絞り部12の溝貫通部715、アパーチャプレート700の絞り部712の他端に形成されたインク出口714は、1枚のアパーチャプレート700に形成されており、サプライプレート600及び/又はベースプレート800に対するアパーチャプレート700の積層位置がずれたとしても、インクが絞り部712の溝貫通部715に流入するためのインク入口713及びインクが絞り部712の溝貫通部715から流出するためのインク出口714の大きさは一定で変わることがない。
【0060】
すなわち、本実施の形態のインクジェットヘッド1では、1枚のアパーチャプレート700において、絞り部712の溝貫通部715及び、当該絞り部712の一端のインク入口713、当該絞り部712の他端のインク出口714が形成されており、サプライプレート600及び/又はベースプレート800に対するアパーチャプレート700の積層位置がずれたとしても、インクが絞り部712の溝貫通部715に流入するためのインク入口713及びインクが絞り部712の溝貫通部715から流出するためのインク出口714の大きさは一定で変わることがないことから、サプライプレート600及び/又はベースプレート800に対するアパーチャプレート700の積層構造に位置ずれが生じても、吐出特性の均一化を図ることができる。
【0061】
また、本実施の形態のインクジェットヘッド1では、厚さ**μmの薄い1枚のアパーチャプレート700において、絞り部712の溝貫通部715及び、当該絞り部712の一端のインク入口713、当該絞り部712の他端のインク出口714がプレス加工法で形成されており、所謂バリやダレができないことから、例えば、それらをエッチング方式で形成する場合と比べて、寸法精度のバラツキを抑制することができるので、吐出特性の一層の均一化を図ることができるとともに、絞り部712の寸法精度によるアパーチャプレート700の選別・ランク分けが不要になることから、製造コストの抑制になる。
【0062】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、本実施の形態のインクジェットヘッドでは、サプライプレート600とベースプレート800との間に積層されたアパーチャプレート700に絞り部712が形成されていた。この点、インクジェットヘッドの積層構造の一部を構成する1枚のプレートにおいて、インクが流れる絞り部及び、当該絞り部の一端のインク入口、当該絞り部の他端のインク出口が形成されていれば、同様な効果を奏することが可能である。
【0063】
【発明の効果】
本発明のインクジェットヘッドでは、1枚のアパーチャプレートにおいて、絞り部及び、当該絞り部の一端のインク入口、当該絞り部の他端のインク出口が形成されており、サプライプレート及び/又はベースプレートに対するアパーチャプレートの積層位置がずれたとしても、インクが絞り部に流入するためのインク入口及びインクが絞り部から流出するためのインク出口の大きさは一定で変わることがないことから、プレートの積層構造に位置ずれが生じても吐出特性の均一化を図ることができる。
【0064】
また、本発明のインクジェットヘッドでは、1枚のアパーチャプレートにおいて、絞り部及び、当該絞り部の一端のインク入口、当該絞り部の他端のインク出口がプレス加工法で形成されており、例えば、エッチング方式で形成する場合と比べて、寸法精度のバラツキを抑制することができるので、吐出特性の一層の均一化を図ることができるとともに、絞り部の寸法精度によるアパーチャプレートの選別・ランク分けが不要になることから、製造コストの抑制になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの概略構成を示した分解斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの積層構造を示した分解斜視図である。
【図3】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、ノズルプレートに設けられた微小径のインク噴出用のノズルの一群を示した平面図である。
【図4】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、カバープレートに設けられた微小径のインク通路用の貫通孔の一群を示した平面図である。
【図5】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、カバープレートの下側の一部を示した平面図である。
【図6】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、第一マニホールドプレートの表側の一部を示した平面図である。
【図7】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、第二マニホールドプレートの表側の一部を示した平面図である。
【図8】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、第三マニホールドプレートの表側の一部を示した平面図である。
【図9】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、サプライプレートに設けられた微小径のインク通路用の貫通孔及び微小径のインク導入用の貫通孔の一群及び、小径のインク供給口を示した平面図である。
【図10】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、サプライプレートに設けられた微小径のインク導入用の貫通孔を拡大した平面図である。
【図11】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、サプライプレートに設けられた微小径のインク導入用の貫通孔を拡大した断面図である。
【図12】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、アパーチャプレートに設けられた微小径のインク通路用の貫通孔及び微小のインク導入用の絞り部の一群及び、小径のインク供給口を示した平面図である。
【図13】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、アパーチャプレートに設けられた微小のインク導入用の絞り部を拡大した平面図である。
【図14】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、ベースプレートに設けられた微小径のインク通路用の貫通孔及び微小径のインク導入用の貫通孔の一群及び、小径のインク供給口を示した平面図である。
【図15】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、キャビティプレートに設けられたインク圧力室の一群及び、小径のインク供給口を示した平面図である。
【図16】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、サプライプレートに設けられた小径のインク供給口を拡大した平面図である。
【図17】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、圧電シートを示した平面図である。
【図18】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、圧電シートの駆動電極を拡大した平面図である。
【図19】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、圧電シート及び駆動電極を拡大した断面図である。
【図20】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、圧電シートの一方の共通電極を拡大した断面図である。
【図21】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、圧電シートの他方の共通電極を拡大した断面図である。
【図22】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、圧電シートのダミー電極を拡大した断面図である。
【図23】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、FPC基板の延出部の平面図である。
【図24】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、FPC基板の延出部の部分拡大図である。
【図25】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、FPC基板の延出部の接点ランド部の断面図である。
【図26】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、FPC基板と圧電シートが接続された際の断面図である。
【図27】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、ノズルプレートの一つのノズルから吐出されるインクの流路を示した断面図である。
【図28】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、ノズルプレートの一つのノズルから吐出されるインクの流路の一部を示した斜視図である。
【図29】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、ノズルプレートの一つのノズルから吐出されるインクの流路の一部を示した平面図である。
【図30】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、第三マニホールドプレートの表側からインクマニホールド流路を示した平面図である。
【図31】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、第三マニホールドプレートの表側からインクマニホールド流路を示した平面図であって、長手方向の上半分に形成されたインクマニホールド流路のみを示したものである。
【図32】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、第三マニホールドプレートの表側からインクマニホールド流路を示した平面図であって、長手方向の下半分に形成されたインクマニホールド流路のみを示したものである。
【図33】本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドにおいて、インクマニホールド流路の一部を示した斜視図である。
【図34】従来技術のインクジェットヘッドのインク流路を説明する断面図である。
【図35】従来技術のインクジェットヘッドのインク流路を説明する平面図である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
2 インクマニホールド流路
600 サプライプレート
612 サプライプレートの貫通孔
700 アパーチャプレート
712 アパーチャプレートの絞り部
713 アパーチャプレートの絞り部のインク入口
714 アパーチャプレートの絞り部のインク出口
800 ベースプレート
812 ベースプレートの貫通孔
911 インク圧力室
Claims (2)
- インクマニホールド流路に連通する第1インク導入孔が設けられたサプライプレートと、
インク圧力室に連通する第2インク導入孔が設けられたベースプレートと、
前記サプライプレート及び/又は前記ベースプレートに積層されるとともに絞り部が設けられたアパーチャプレートと、を備え、
前記アパーチャプレートの絞り部の一端に前記サプライプレートの第1インク導入孔に連通するインク入口が形成されるとともに、前記アパーチャプレートの絞り部の他端に前記ベースプレートの第2インク導入孔に連通するインク出口が形成されたこと、を特徴とするインクジェットヘッド。 - 請求項1に記載するインクジェットヘッドであって、
前記アパーチャプレートの絞り部がプレス加工法で形成されたこと、を特徴とするインクジェットヘッド。
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