JP2005022137A - インクジェットヘッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】孔を有するキャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャプレート24、サプライプレート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が積層状態において金属接合されることによって、副マニホールド5aと個別インク流路32とが形成されており、副マニホールド5aを形成するマニホールドプレート26、27、28の孔の面積は、アパーチャプレート24側からカバープレート29側に向かって次第に大きくなっている。
【選択図】 図6
Description
【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印刷を行うインクジェットヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】
インクジェットプリンタは、インクジェットヘッドに配置されているノズルからインクを吐出することにより被印刷媒体に対して印刷を施すことができる。このようなインクジェットヘッドにおいては、その内部に複雑且つ精密なインク流路を形成する必要がある。このため、インクジェットヘッドは薄板状のエッチングプレートを積層することによって形成される。エッチングプレートを積層して確実に接合するためには、例えば、エポキシ、ポリイミド、又はアクリル系の接着剤を用いて接合することが考えられる。しかしながら、塗布された接着剤の量が多い場合には、インクジェットヘッド内部に構成されるインク流路に接着剤が流れ込むことがあり、これによりインク流路を狭めたり、塞いだりすることがある。そこで薄板状のエッチングプレートを積層して金属接合の1つである拡散接合により接合するインクジェットヘッドが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この技術によれば、薄板状のエッチングプレートを強い結合力で接合することができるとともに、接着剤を利用しないため、インク流路に余分な接着剤が流れ込むことがなく、インク流路を狭めたり、塞いだりすることがない。
【0003】
【特許文献1】
実開昭58−147749号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
金属接合による接合工程では、真空雰囲気の中で被接合物に対して接合方向に所定の圧力を加える必要がある。しかしながら、インクジェットヘッドの内部に大きな開口を有したインク流路(共通インク室)が形成されている場合には、エッチングプレートの接合方向に対して所定の圧力を加えた場合に、共通インク室に隣接して積層されているエッチングプレートは、圧力の印加方向に対して反対方向の支えがない状態になる。これによりこのエッチングプレートが共通インク室に向かって凸となる方向に撓んで、共通インク室に隣接するエッチングプレートと、これに隣接するエッチングプレートとの間に隙間が生じ、接合方向に対して所定の圧力を隙間部分に加えることができない。このため共通インク室に隣接するエッチングプレートとこれに隣接するエッチングプレートとの間で充分な接合強度を得ることができない。また、これらのエッチングプレートにより形成される他のインク流路寸法が変形する場合もあるため、信頼性のある金属接合を実現することができない。
【0005】
そこで、本発明は、内部に共通インク室が形成されていても、これに隣接する複数枚の薄板状部材を確実に金属接合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を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明のインクジェットヘッドは、孔を有する複数枚の薄板状部材が積層状態において金属接合されることによって、共通インク室と、共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路とが形成されており、複数枚の薄板状部材の面方向に沿った共通インク室の断面積が、複数枚の薄板状部材の厚さ方向における中央部よりも出口側の一端部において小さい。
【0007】
本発明によると、共通インク室に隣接する領域において、複数枚の薄板状部材が金属接合される際に、薄板状部材の厚さ方向に加えられる圧力が共通インク室を形成する薄板状部材に分散されるため、薄板状部材が(共通インク室に向かって凸となる方向に)撓んで、薄板状部材間に隙間が生じたり薄板状部材間に形成されているインク流路内形等が変形したりするという現象が起こりにくくなる。これにより、内部に共通インク室が形成されていても、これに隣接する複数枚の薄板状部材を確実に金属接合することができる。
【0008】
本発明においては、薄板状部材の面方向に沿った共通インク室の断面積が、薄板状部材の厚さ方向中央部よりも出口側の一端部において小さく且つ中央部近傍よりも他端部近傍において大きいことが好ましい。これによると、圧力が共通インク室を形成する薄板状部材にさらに分散されるため、薄板状部材が(共通インク室に向かって凸となる方向に)撓んで、薄板状部材間に隙間が生じたり薄板状部材間に形成されているインク流路内形等が変形したりするという現象がさらに起こりにくくなる。
【0009】
本発明においては、薄板状部材の面方向に沿った共通インク室の断面積が、出口側の一端部において、3段階以上に亘って段階的に変化していてもよいし、薄板状部材の面方向に沿った共通インク室の断面積が、出口側の一端部において、連続的に変化していてもよい。これによると、薄板状部材間の隙間発生防止と、共通インク室の容積確保とを両立させやすくなる。
【0010】
本発明においては、共通インク室が、互いに隣接して積層された複数枚の薄板状部材に形成された複数の前記孔が連結されることによって形成されていることが好ましい。これによると、共通インク室を作製しやすくなる。
【0011】
別の観点において本発明のインクジェットヘッドは、孔を有する複数枚の薄板状部材が積層状態において金属接合されることによって、共通インク室と、共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路とが形成されており、共通インク室を構成する薄板状部材に対して積層方向に隣接する複数枚の薄板状部材のうちで最も厚い薄板状部材が、これら複数枚の薄板状部材の積層方向中央位置と共通インク室との間に存在する。
【0012】
本発明によると、共通インク室に隣接する領域において、複数枚の薄板状部材が金属接合される際に、最も厚い薄板状部材が、薄板状部材の厚さ方向に加えられる圧力に対して変形しにくいため、薄板状部材が(共通インク室に向かって凸となる方向に)撓んで、薄板状部材間に隙間が生じたり薄板状部材間に形成されているインク流路内形等が変形したりするという現象が起こりにくくなる。これにより、内部に共通インク室が形成されていても、これに隣接する複数枚の薄板状部材を確実に金属接合することができる。
【0013】
本発明においては、最も厚い薄板状部材が、共通インク室の壁になっていることが好ましい。これによると、最も厚い薄板状部材に圧力が集中するため、薄板状部材が撓んで撓んで、薄板状部材間に隙間が生じたり薄板状部材間に形成されているインク流路内形等が変形したりするという現象がさらに起こりにくくなる。
【0014】
本発明においては、共通インク室が複数の圧力室に沿って延在し、共通インク室の積層方向の長さが延在方向と垂直な幅方向よりも長い形状を有していてもよい。これによると、薄板状部材が撓んで薄板状部材間に隙間が生じるという現象がさらに起こりにくくなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0016】
図1は、本発明の第1の実施形態に係るインクジェットヘッドの外観斜視図である。図2は、図1のII−II線における断面図である。インクジェットヘッド1は、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体70と、ヘッド本体70の上方に配置され且つヘッド本体70に供給されるインクの流路である2つのインク溜まり3が形成されたベースブロック71とを備えている。
【0017】
ヘッド本体70は、インク流路が形成された流路ユニット4と、流路ユニット4の上面に接着された複数のアクチュエータユニット21とを含んでいる。これら流路ユニット4及びアクチュエータユニット21は共に、複数の薄板を積層して互いに接着させた構成である。また、アクチュエータユニット21の上面には、給電部材であるフレキシブルプリント配線板(FPC:Flexible Printed Circuit)50が接着され、左右に引き出されている。ベースブロック71は、例えばステンレスなどの金属材料からなる。ベースブロック71内のインク溜まり3は、ベースブロック71の長手方向に沿って形成された略直方体の中空領域である。
【0018】
ベースブロック71の下面73は、開口3bの近傍において周囲よりも下方に飛び出している。そして、ベースブロック71は、下面73の開口3b近傍部分73aにおいてのみ流路ユニット4と接触している。そのため、ベースブロック71の下面73の開口3b近傍部分73a以外の領域は、ヘッド本体70から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット21が配されている。
【0019】
ベースブロック71は、ホルダ72の把持部72aの下面に形成された凹部内に接着固定されている。ホルダ72は、把持部72aと、把持部72aの上面からこれと直交する方向に所定間隔をなして延出された平板状の一対の突出部72bとを含んでいる。アクチュエータユニット21に接着されたFPC50は、スポンジなどの弾性部材83を介してホルダ72の突出部72b表面に沿うようにそれぞれ配置されている。そして、ホルダ72の突出部72b表面に配置されたFPC50上にドライバIC80が設置されている。FPC50は、ドライバIC80から出力された駆動信号をヘッド本体70のアクチュエータユニット21(後に詳述)に伝達するように、両者とハンダ付けによって電気的に接合されている。
【0020】
ドライバIC80の外側表面には略直方体形状のヒートシンク82が密着配置されているため、ドライバIC80で発生した熱を効率的に散逸させることができる。ドライバIC80及びヒートシンク82の上方であって、FPC50の外側には、基板81が配置されている。ヒートシンク82の上面と基板81との間、および、ヒートシンク82の下面とFPC50との間は、それぞれシール部材84で接着されている。
【0021】
図3は、図1に示したヘッド本体70の平面図である。図3において、ベースブロック71内に形成されたインク溜まり3が仮想的に破線で描かれている。2つのインク溜まり3は、ヘッド本体70の長手方向に沿って、互いに所定間隔をなして平行に延在している。2つのインク溜まり3はそれぞれ一端に開口3aを有し、この開口3aを介してインクタンク(図示せず)に連通することによって、常にインクで満たされている。また、開口3bは、ヘッド本体70の長手方向に沿って各インク溜まり3に多数設けられていて、上述したように各インク溜まり3と流路ユニット4とを結んでいる。多数の開口3bは、対となる2つずつがヘッド本体70の長手方向に沿って近接配置されている。一方のインク溜まり3に連通した開口3bの対と、他方のインク溜まり3に連通した開口3bの対とは、千鳥状に配置されている。
【0022】
開口3bが配置されていない領域には、開口3bの対とは逆のパターンで、台形の平面形状を有する複数のアクチュエータユニット21が千鳥状に配置されている。各アクチュエータユニット21の平行対向辺(上辺及び下辺)は、ヘッド本体70の長手方向と平行である。また、隣接するアクチュエータユニット21の斜辺の一部同士がヘッド本体70の幅方向にオーバーラップしている。
【0023】
図4は、図3内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図4に示すように、各インク溜まり3に設けられた開口3bは共通インク室であるマニホールド5に連通し、さらに各マニホールド5の先端部は2つに分岐して副マニホールド5aを形成している。また、平面視において、アクチュエータユニット21における2つの斜辺側それぞれから、隣接する開口3bから分岐した2つの副マニホールド5aが延出している。つまり、アクチュエータユニット21の下方には、アクチュエータユニット21の平行対向辺に沿って互いに離隔した計4つの副マニホールド5aが延在している。
【0024】
アクチュエータユニット21の接着領域と対応した流路ユニット4の下面は、インク吐出領域となっている。インク吐出領域の表面には、後述するように、多数のノズル8がマトリクス状に配列されている。ノズル8は、図面を簡単にするために図4では幾つかだけを描いているが、実際にはインク吐出領域全体に亘って配列されている。
【0025】
図5は、図4に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図4及び図5は、流路ユニット4における多数の圧力室10がマトリクス状に配置された平面を、インク吐出面に対して垂直な方向から見た状態を示している。各圧力室10は、角部にアールが施された略菱形の平面形状を有しており、その長い方の対角線は流路ユニット4の幅方向に平行である。各圧力室10の一端はノズル8に連通しており、他端はアパーチャ12(図6参照)を介して共通インク流路としての副マニホールド5aに連通している。平面視において各圧力室10と重なり合う位置には、圧力室10と相似でこれよりも一回り小さい平面形状を有する個別電極35が、アクチュエータユニット21上に形成されている。図5には、図面を簡略にするために、多数の個別電極35のうちの幾つかだけを描いている。なお、図4及び図5において、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット21内又は流路ユニット4内にあって破線で描くべき圧力室10及びアパーチャ12等を実線で描いている。
【0026】
図5において、圧力室10がそれぞれ収容された仮想的な複数の菱形領域10xは、互いに重なり合うことなく各辺を共有するように、配列方向A(第1の方向)及び配列方向B(第2の方向)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、インクジェットヘッド1の長手方向、すなわち副マニホールド5aの延在方向であって、菱形領域10x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をなす菱形領域10xの一斜辺方向である。圧力室10は、対応する菱形領域10xと中心位置が共通であって、両者の輪郭線は平面視において互いに離隔している。
【0027】
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において、配列方向Bに18個並べられている。但し、配列方向Bの両端にある圧力室はダミーであって、インク吐出に寄与しない。
【0028】
マトリクス状に配置された複数の圧力室10は、図5に示す配列方向Aに沿って、複数の圧力室列を形成している。圧力室列は、図5の紙面に対して垂直な方向(第3の方向)から見て、副マニホールド5aとの相対位置に応じて、第1の圧力室列11a、第2の圧力室列11b、第3の圧力室列11c、及び、第4の圧力室列11dに分けられる。これら第1〜第4の圧力室列11a〜11dは、アクチュエータユニット21の上辺から下辺に向けて、11c→11d→11a→11b→11c→11d→…→11bという順番で周期的に4個ずつ配置されている。
【0029】
第1の圧力室列11aを構成する圧力室10a及び第2の圧力室列11bを構成する圧力室10bにおいては、第3の方向から見て、配列方向Aと直交する方向(第4の方向)に関して、ノズル8が図5の紙面下側に偏在している。そして、ノズル8が、それぞれ対応する菱形領域10xの下端部に位置している。一方、第3の圧力室列11cを構成する圧力室10c及び第4の圧力室列11dを構成する圧力室10dにおいては、第4の方向に関して、ノズル8が図5の紙面上側に偏在している。そして、ノズル8が、それぞれ対応する菱形領域10xの上端部に位置している。第1及び第4の圧力室列11a、11dにおいては、第3の方向から見て、圧力室10a、10dの半分以上の領域が、副マニホールド5aと重なっている。第2及び第3の圧力室列11b、11cにおいては、第3の方向から見て、圧力室10b、10cの全領域が、副マニホールド5aと重なっていない。そのため、いずれの圧力室列に属する圧力室10についてもこれに連通するノズル8が副マニホールド5aと重ならないようにしつつ、副マニホールド5aの幅を可能な限り広くして各圧力室10にインクを円滑に供給することが可能となっている。
【0030】
次に、ヘッド本体70の断面構造について、図6及び図7を参照してさらに説明する。図6は、図5のVI−VI線における断面図であり、第1の圧力室列11aに属する圧力室10aが描かれている。図7はヘッド本体の部分分解斜視図である。図6から分かるように、ノズル8は、圧力室10(10a)及びアパーチャ12を介して副マニホールド5aと連通している。このようにして、ヘッド本体70には、副マニホールド5aの出口からアパーチャ12、圧力室10を経てノズル8に至る個別インク流路32が圧力室10ごとに形成されている。
【0031】
ヘッド本体70は、図7からも分かるように、上から、アクチュエータユニット21、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャプレート24、サプライプレート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の合計10枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット21を除いた9枚の金属プレートから流路ユニット4が構成されている。また、各金属プレートは拡散接合により一括接合されている。
【0032】
アクチュエータユニット21は、後で詳述するように、4枚の圧電シート41〜44(図8(a)参照)が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性層となる部分を有する層(以下、単に「活性層を有する層」というように記する)とされ、残り3層が非活性層とされたものである。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との連絡孔及び圧力室10からインクノズル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。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、2つの孔とその間を結ぶハーフエッチング領域で形成されたアパーチャ12のほかに圧力室10からインクノズル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。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5aとの連絡孔及び圧力室10からインクノズル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。マニホールドプレート26、27、28は、積層時に互いに連結して副マニホールド5aを構成する孔26c、27c、28c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からインクノズル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からインクノズル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。
【0033】
これら9枚の金属プレートは、図6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る。この個別インク流路32は、副マニホールド5a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。
【0034】
特に共通インク室である副マニホールド5aは、前述のようにマニホールドプレート26、27、28の孔26c、27c、28cにより形成されている。そして副マニホールド5aにおける各金属プレートの面方向の断面積、つまり、副マニホールド5aを形成するマニホールドプレート26、27、28の孔26c、27c、28cの開口面積は、アパーチャプレート24側からカバープレート29側に向かって、マニホールドプレート26、27、28の積層順に段階的(3段階)に大きくなっている。
【0035】
副マニホールド5aを形成するマニホールドプレート26、27、28の孔26c、27c、28cは、副マニホールド5aの幅方向の内面壁となる内面壁26a、26b、27a、27b、28a、28bを有している。内面壁26a、27a、28aは、副マニホールド5aの図5に示す台形形状の底辺側(図面下側)の内面壁であり、内面壁26b、27b、28bは、上辺側(図面上側)の内面壁である。尚、図4及び図5に示す副マニホールド5aの幅形状はマニホールドプレート28の内面壁28a、28bにより形成される幅形状を示している。内面壁26a、27a、28aは、副マニホールド5aの前記底辺側の内面壁がアパーチャプレート24側からカバープレート29側に向かって段階的に前記底辺側にずれるように配置されている。また、内面壁26b、27b、28bは、副マニホールド5aの前記上辺側の内面壁が一直線上になるよう配置されている。つまり、副マニホールド5aの幅方向における断面形状は略直角三角形状になっている。
【0036】
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8(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8(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。
【0037】
図8(a)に示すように、アクチュエータユニット21は、それぞれ厚みが15μm程度で同じになるように形成された4枚の圧電シート41、42、43、44を含んでいる。これら圧電シート41〜44は、ヘッド本体70内の1つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室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41〜44が連続平板層として多数の圧力室10に跨って配置されることで、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。そのため、個別電極35に対応する位置に形成される圧力室10をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート41〜44は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)系のセラミックス材料からなるものである。
【0038】
最上層の圧電シート41上には、個別電極35が形成されている。最上層の圧電シート41とその下側の圧電シート42との間には、シート全面に形成された略2μmの厚みの共通電極34が介在している。これら個別電極35、共通電極34は共に、例えばAg−Pd系などの金属材料からなる。
【0039】
個別電極35は、略1μmの厚みで、図8(b)に示すように、図5に示した圧力室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、個別電極35と電気的に接続された、略160μmの径を有する円形のランド部36が設けられている。ランド部36は、例えばガラスフリットを含む金からなり、図8(a)に示すように、個別電極35における延出部表面上に接着されている。また、ランド部36は、FPC50に設けられた接点と電気的に接合されている。
【0040】
共通電極34は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極34は、すべての圧力室10に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。また、個別電極35は、各圧力室10に対応するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極35ごとに独立した別のリード線を含むFPC50及びランド部36を介してドライバIC80に接続されている(図1及び図2参照)。
【0041】
次に、アクチュエータユニット21の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット21における圧電シート41の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット21は、上側(つまり、圧力室10とは離れた)1枚の圧電シート41を活性層が存在する層とし且つ下側(つまり、圧力室10に近い)3枚の圧電シート42〜44を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極35を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート41中の電極に挟まれた電界印加部分が活性層として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート42〜44は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シート41と下層の圧電シート42〜44との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート41〜44全体が非活性側に凸となるように変形しようとする(ユニモルフ変形)。このとき、図8(a)に示したように、圧電シート41〜44の下面は圧力室を区画するキャビティプレート22の上面に固定されているので、結果的に圧電シート41〜44は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室10の容積が低下して、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。その後、個別電極35を共通電極34と同じ電位に戻すと、圧電シート41〜44は元の形状になって圧力室10の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド5側から吸い込む。
【0042】
以上説明した第1の実施の形態によると、副マニホールド5aに隣接する領域において、各金属プレートが金属接合される際に各金属プレートの厚さ方向に加えられた圧力が、サプライプレート25から副マニホールド5aを形成するマニホールドプレート26、27、28に順に分散される。このため、サプライプレート25が副マニホールド5aに向かって凸となる方向に撓まず、サプライプレート25とアパーチャプレート24との間に隙間が生じたり、サプライプレート25とアパーチャプレート24とで構成されているアパーチャ12のインク流路内形が変形したりしない。これにより、流路ユニット4内に副マニホールド5aが形成されていても、副マニホールド5aに隣接する複数の金属プレートを確実に金属接合することができる。
【0043】
また、副マニホールド5aが、マニホールドプレート26、27、28に形成された複数の前記孔26c、27c、28cが連結されることによって形成されているため、副マニホールド5aが所望の断面形状を有した態様で作製しやすくなる。
【0044】
以上第1の実施の形態で説明したように、副マニホールド5aの幅方向における断面形状は略直角三角形状になっているが、副マニホールド5aにおける各金属プレートの面方向の断面積がアパーチャプレート24側からカバープレート29側に向かって大きくなっていればこのような形状に限定されるものではない。図9は、ヘッド本体70の変形例の断面図である。例えば、図9(a)に示すように、マニホールドプレート26、27、28に形成された孔26c、27c、28cの内面壁が、マニホールドプレート26、27、28の積層順に副マニホールド5aの幅方向両側に広がることにより、副マニホールド5aの幅方向における断面形状が略三角形状になってもよい。
【0045】
また、上述した変形例では、副マニホールド5aを構成するマニホールドプレート26、27、28の孔26c、27c、28cの面積は、アパーチャプレート24側からカバープレート29側に向かって、マニホールドプレート26、27、28毎に段階的に大きくなっているが、このような形状に限定されるものではない。マニホールドプレート26、27、28の孔26c、27c、28cの面積が連続的に変化するような形状でもよい。例えば、副マニホールド5aの幅方向における断面形状が直線で形成される略三角形状または略直角三角形状であってもよい。また、図9(b)に示すように、副マニホールド5aの幅方向における断面形状が台形形状であってもよいし、図9(c)に示すような半円形状であってもよい。
【0046】
また、図6では、副マニホールド5aを構成する3つのマニホールドプレート26、27、28の全ての孔26c、27c、28cの面積が積層順に従って大きくなるように変化する構成であるが、このような構成に限定されるものではない。例えば、図9(d)に示すように、マニホールドプレート26、27の孔26c、27cの面積が積層順に従って大きくなるように変化するとともに、マニホールドプレート27、28の孔27c、28cの面積が積層順に従って小さくなるように変化する構成でもよい。
【0047】
(第2の実施の形態)
以下、本発明の第2の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0048】
第2の実施の形態に係るヘッド本体70Aは、第1の実施の形態に係るヘッド本体70に相当し、第2の実施の形態に係るヘッド本体70Aの断面構造以外は第1の実施の形態と実質的に同様である。従って以下第2の実施の形態に係るヘッド本体70Aの断面構造についてのみ説明する。
【0049】
図10は、図5のVI−VI線における断面図であり、第1の圧力室列11aに属する圧力室10aが描かれている。図10から分かるように、ノズル8は、圧力室10(10a)及びアパーチャ12を介して副マニホールド5aAと連通している。このようにして、ヘッド本体70Aには、副マニホールド5aAの出口からアパーチャ12、圧力室10を経てノズル8に至る個別インク流路32Aが圧力室10ごとに形成されている。
【0050】
ヘッド本体70Aは、上から、アクチュエータユニット21、キャビティプレート22、ベースプレート23、アパーチャプレート24、サプライプレート25A、マニホールドプレート26A、27A、28A、カバープレート29及びノズルプレート30の合計10枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット21を除いた9枚の金属プレートから流路ユニット4Aが構成されている。また、各金属プレートは拡散接合により一括接合されている。
【0051】
アクチュエータユニット21は、4枚の圧電シート41〜44が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性層となる部分を有する層とされ、残り3層が非活性層とされたものである。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との連絡孔及び圧力室10からインクノズル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。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、2つの孔とその間を結ぶハーフエッチング領域で形成されたアパーチャ12のほかに圧力室10からインクノズル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。サプライプレート25A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5aAとの連絡孔及び圧力室10からインクノズル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。また、サプライプレート25Aの厚みは、流路ユニット4を構成する他の金属プレートの内で最も厚くなっている。このサプライプレート25Aの厚みは、拡散接合時に加えられる圧力に対して副マニホールド5a側に撓まない程度のものである。マニホールドプレート26A、27A、28Aは、積層時に互いに連結して副マニホールド5aAを構成する孔26cA、27cA、28cA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からインクノズル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からインクノズル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。
【0052】
これら9枚の金属プレートは、図10に示すような個別インク流路32Aが形成されるように、互いに位置合わせして積層される。この個別インク流路32Aは、副マニホールド5aA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。
【0053】
インク流路の1つである副マニホールド5aAは、前述のようにマニホールドプレート26A、27A、28Aの孔26cA、27cA、28cAにより構成されている。そして、副マニホールド5aAの幅方向における断面形状は、幅方向の長さが金属プレートの積層方向の長さより長い矩形状になっている。
【0054】
以上説明した第2の実施の形態によると、副マニホールド5aAに隣接する領域において大きな開口の孔26cAを有するマニホールドプレート26Aに隣接して、上述のような厚さを有するサプライプレート25Aが積層された構成になっている。そのため、各金属プレートが金属接合される際に各金属プレートの厚さ方向に加えられた圧力で、サプライプレート25Aが副マニホールド5aAに向かって凸となる方向に撓まず、サプライプレート25Aとアパーチャプレート24との間に隙間が生じたり、サプライプレート25Aとアパーチャプレート24とで構成されているアパーチャ12のインク流路内が変形したりしない。これにより、内部に副マニホールド5aAが形成されていても、副マニホールド5aAに隣接する複数の金属プレートを確実に金属接合することができる。
【0055】
以上第2の実施の形態で説明したように、副マニホールド5aAは、幅方向の長さが金属プレートの積層方向の長さより長い矩形状の断面形状を有しているが、このような形状に限定されるものではない。図11は、ヘッド本体70Aの変形例の断面図である。例えば、図11に示すように、幅方向の長さが金属プレートの積層方向の長さより短い矩形状の断面形状を有していてもよい。これによると、さらにサプライプレート25Aとアパーチャプレート24との間に隙間が生じたり、サプライプレート25Aとアパーチャプレート24とで構成されているアパーチャ12のインク流路内が変形したりしないようにすることができる。
【0056】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。例えば、第1の実施の形態では、3枚のマニホールドプレート26、27、28の孔26c、27c、28cにより副マニホールド5aが形成される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、2枚以下の金属プレートの孔により副マニホールド5aが形成される構成でもよいし、4枚以上の金属プレートの孔により副マニホールド5aが形成される構成でもよい。尚、1枚の金属プレートの孔により副マニホールド5aが形成される場合には、副マニホールド5aを形成する金属プレートの孔における面方向の断面積が、アパーチャプレート24側からカバープレート29側に向かって大きくなるようにすればよい。
【0057】
また、第2の実施の形態では、サプライプレート25Aの厚みが、流路ユニット4Aを構成する金属プレートの内で最も厚くなる構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、サプライプレート以外の金属プレート、例えば、ベースプレートが、流路ユニット4Aを構成する金属プレートの内で最も厚くなる構成でもよい。さらに、副マニホールド5aAを構成する各金属プレートの孔における面方向の断面積が、第1の実施の形態で説明したようにアパーチャプレート24側からカバープレート29側に向かって大きくなるように構成してもよい。
【0058】
さらに、第1及び第2の実施の形態では、各金属プレートが拡散接合により接合される構成であるが、このような構成に限定されるものではなく、例えば各金属プレートが半田接合により接合される構成でもよい。尚、半田接合を行う場合には、銅メッキ、銀メッキ、及び金メッキ等の半田とぬれ性の良好な材料とで予めメッキされた、またはこれらの元素を含有したステンレス鋼版である金属プレートを真空雰囲気の中で高温接合する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図2】図1のII−II線に沿った断面図である。
【図3】図2に描かれたインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。
【図4】図3に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図5】図4に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図6】図5のVI−VI線に沿った断面図である。
【図7】図6に描かれたヘッド本体の部分分解斜視図である。
【図8】図6に描かれたアクチュエータユニットの拡大図である。
【図9】図1に示すインクジェットヘッドのヘッド本体の変形例の断面図である。
【図10】本発明の第2の実施の形態に係るインクジェットヘッドのヘッド本体の断面図である。
【図11】図10に描かれたヘッド本体の変形例である。
【符号の説明】
1 インクジェットヘッド
4 流路ユニット
5 マニホールド
5a 副マニホールド
10 圧力室
12 アパーチャ
21 アクチュエータユニット
22 キャバティプレート
23 ベースプレート
24 アパーチャプレート
25 サプライプレート
26、27、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
70 ヘッド本体
Claims (8)
- 孔を有する複数枚の薄板状部材が積層状態において金属接合されることによって、共通インク室と、前記共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路とが形成されており、
複数枚の前記薄板状部材の面方向に沿った前記共通インク室の断面積が、複数枚の前記薄板状部材の厚さ方向における中央部よりも前記出口側の一端部において小さいことを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記薄板状部材の面方向に沿った前記共通インク室の断面積が、前記薄板状部材の厚さ方向中央部よりも前記出口側の一端部において小さく且つ中央部近傍よりも他端部近傍において大きい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。
- 前記薄板状部材の面方向に沿った前記共通インク室の断面積が、前記出口側の一端部において、3段階以上に亘って段階的に変化し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。
- 前記薄板状部材の面方向に沿った前記共通インク室の断面積が、前記出口側の一端部において、連続的に変化していることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインクジェットヘッド。
- 前記共通インク室は、互いに隣接して積層された複数枚の前記薄板状部材に形成された複数の前記孔が連結されることによって形成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。
- 孔を有する複数枚の薄板状部材が積層状態において金属接合されることによって、共通インク室と、前記共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る個別インク流路とが形成されており、
前記共通インク室を構成する前記薄板状部材に対して積層方向に隣接する複数枚の前記薄板状部材のうちで最も厚い薄板状部材が、これら複数枚の前記薄板状部材の積層方向中央位置と前記共通インク室との間に存在することを特徴とするインクジェットヘッド。 - 前記最も厚い薄板状部材が、前記共通インク室の壁になっていることを特徴とする請求項6に記載のインクジェットヘッド。
- 前記共通インク室は、複数の圧力室に沿って延在し、前記共通インク室の積層方向の長さが前記延在方向と垂直な幅方向よりも長い形状を有していることを特徴とする請求項6又は7に記載のインクジェットヘッド。
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