JP2005081545A - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成によりクロストーク現象を無くす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。
【解決手段】 キャビティユニット１０を、圧力室２３が設けられたベースプレート２２と、インク供給源からのインクを溜めた後前記各圧力室に補充するマニホールド室２６が圧力室２３と少なくとも一部が積層方向に重なる位置に設けられたマニホールドプレート１７、１８と、ベースプレート２２とマニホールドプレート１８との間に介挿する３枚のスペーサプレート１９、２０、２１と、各圧力室２３に連通するノズル１１ａが設けられたノズルプレート１１とにより積層構成し、１枚のスペーサプレート１９の板厚を厚くすることで、その剛性を、他のプレートの剛性より高くなるように形成し、圧電アクチュエータ１２の駆動により、キャビティユニット１０全体が大きく撓んで、他のノズル列からインクが吐出する、クロストーク現象を抑制する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、圧電式等のインクジェットプリンタヘッドに関するものである。

先行技術のオンデマンド型の圧電式等のインクジェットプリンタヘッドにおいては、例えば、特許文献１では、印字方向（キャリッジの移動方向であって、主走査方向という、以下同じ）に対してノズル列を直交方向に配置したインクジェットヘッドユニット（以下単にヘッドユニットという）は、複数個のノズルとそのノズル毎にそれぞれ形成された圧力室と、その複数の圧力室にインクを供給するマニホールド室を備えたキャビティユニットと、このキャビティユニットの背面側に設けて前記各圧力室にそれぞれ対応する活性部を有する圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータに電気的信号を送信するフレキシブルフラットケーブルとから構成されたものが開示されている。

そして、特許文献１の構成では、前述のように、キャビティユニットは板厚の薄いプレートを複数枚互いに接着剤を介して固着したもので、その背面（上面）に同じく積層板状の圧電アクチュエータを接着固定してヘッドユニットとしたものであるので、このヘッドユニットをその背面側に位置する部材に固定する構成として、前記特許文献１に開示されているように、支持本体としての合成樹脂製のヘッドホルダの底板にヘッドユニットにおける前記キャビティユニットの背面（上面）の側縁部分を接着剤を介して固定し、このヘッドホルダの上面にインクカートリッジを着脱自在に装着できるように構成したものであった。
特開２００２−１４４５９０号公報（図７及び図１２〜図１６参照）

しかしながら、前記キャビティユニットは、前記圧力室が設けられたベースプレートと、インク供給源からのインクを溜めた後前記各圧力室に補充するマニホールド室が前記圧力室と少なくとも一部が積層方向に重なる位置に設けられたマニホールドプレートと、前記ベースプレートとマニホールドプレートとの間に介挿する少なくとも一枚のスペーサプレートと、前記各圧力室に連通するノズルが設けられたノズルプレートとにより積層構成されている。その各プレートの材質は、ニッケル合金鋼板製であって、各プレートの板厚さも５０〜１５０μｍ程度の薄い板であった。

従って、例えば、ノズル数が多くなって、ノズル列方向にキャビティユニットが長くなったり、前記キャビティユニットにおけるノズル列を用紙搬送と直交する主走査方向に４列等の複数列となした場合、用紙搬送方向（副走査方向）に長い直線等を印刷すべく、その１列の多数（又は全部）のノズルからインクを吐出させるように圧電アクチュエータを駆動させたときに、その多数の活性部の変位により、前記偏平で剛性が低いキャビティユニットの全体が波打つような撓み変形する圧力波（振動波）が発生し、インクを吐出させるべきでないノズル列に対応する圧力室やマニホールド室に前記の変位による圧力波（振動波）が作用（波及）して、そのノズル列からもインクが不用意に吐出してしまうという、いわゆるクロストーク現象が発生するという問題があった。このクロストーク現象は、前記偏平なキャビティユニットの四周をヘッドホルダに強固に接着・固定しても解消できず、特に、前記各ノズル列毎にインク色を黒、シアン、イエロー、マゼンタのように異ならせたカラー印刷が可能なインクジェットプリンタヘッドの場合、印刷されたカラー画像の品質を極度に悪化させるという問題があった。

本発明は、上記問題を解消すべくなさたものであって、簡単な構成によりクロストーク現象を無くす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。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明におけるインクジェットプリンタヘッドは、複数個のノズル及びこの各ノズル毎の圧力室を列状に備えた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し、インクを吐出させるアクチュエータとを積層させてなる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を、前記圧力室が設けられたベースプレートと、インク供給源からのインクを溜めた後前記各圧力室に補充するマニホールド室が前記圧力室と少なくとも一部が積層方向に重なる位置に設けられたマニホールドプレートと、前記ベースプレートとマニホールドプレートとの間に介挿する少なくとも一枚のスペーサプレートと、前記各圧力室に連通するノズルが設けられたノズルプレートとにより積層構成し、前記少なくとも１枚のスペーサプレートの剛性を、他のプレートの剛性より高くなるように形成したものである。

また、請求項２に記載の発明は、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、前記剛性の高いスペーサプレートは、その板厚を他のプレートの板厚より大きく設定されているものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記剛性の高いスペーサプレートは、その材質の強度を他のプレートのそれより大きく設定されているものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし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、前記剛性の高いスペーサプレートの外周縁が、前記他のプレートの外周縁よりも外側に張出しているものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４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、前記剛性の高いスペーサプレートの張出し外周部位を、ヘッドユニットの支持本体に対して固定したものである。

請求項１の発明によれば、アクチュエータの動作に伴って、キャビティユニットの全体が波打つような撓み変形する圧力波（振動波）が発生しても、前記剛性の大きいスペーサプレートの存在により、キャビティユニット全体の歪みを抑えることができるから、インクを吐出させるべきでないノズル列に対応する圧力室やマニホールド室に前記の変位による圧力波（振動波）が作用（波及）して、そのノズル列からもインクが不用意に吐出してしまうという、いわゆるクロストーク現象を抑止することができるという効果を奏する。

また、請求項２の発明によれば、前記スペーサプレートの剛性を大きくするために、当該スペーサプレートの板厚さを他のプレートの板厚より大きくするだけであるから、製造コストの上昇も少なくできる。

請求項３の発明によれば、前記スペーサプレートの剛性を大きくするために、当該スペーサプレートの材質の強度を他のプレートの板厚より大きくするだけであるから、キャビティユニット全体の寸法は従来のものと大きく変化させないので、製造工程の変更等を極力なくすることができるという効果を奏する。

そして、請求項４の発明によれば、剛性の高い（大きい）スペーサプレートの平面視形状も、他のプレートに比して大きくしたから、その張出し部分のみを掴んでもキャビティユニットに変形するような不都合がなく、取り扱いが容易となるという効果を奏する。

そして、請求項５の発明によれば、剛性の高い（大きい）スペーサプレートの張出部分を利用して、ヘッドユニットの支持本体に対して固定するから、固定の効果を向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用するインクジェットプリンタの斜視図、図２は第１の実施形態におけるプリンタヘッドを背面側から見た平面図、図３は図２のIII ―III 線矢視断面図、図４はヘッドユニットの各部品の斜視図、図５はキャビティユニットの要部の部分拡大斜視図、図６（ａ）は図４のVI−VI線矢視断面図、図７は図４のVII −VII 線矢視断面図である。

本発明に係るカラーインクジェットプリンタ１００は、図１に示すように、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがぞれぞれ仕切られて充填されたインクカートリッジ６１と、用紙（被記録媒体）６２に印字するためのインクジェットプリンタヘッド（以下単にプリンタヘッドという）６３と、前記インクカートリッジ６１とプリンタヘッド６３が搭載されるキャリッジ６４と、このキャリッジ６４を前記用紙６２の搬送方向（副走査方向、以下Ｙ方向という）と直交する方向（主走査方向、以下Ｘ方向という）に往復移動させる駆動ユニット６５、キャリッジ６４の往復移動方向に延び、前記プリンタヘッド６３と対向配置されたプラテンローラ６６と、パージ装置６７とを備えている。

駆動ユニット６５は、キャリッジ６４の下端部に配置されてプラテンローラ６６と平行に延びるキャリッジ軸７１と、キャリッジ６４の上端部に配置されてキャリッジ軸７１と平行に延びるガイド板７２と、キャリッジ軸７１とガイド板７２との間にあって、キャリッジ軸７１の両端部に配置される２つのプーリ７３、７４とこの両プーリ７３，７４に巻き掛けしたタイミングベルト７５とからなる。

モータ７６の駆動に従って回転する一方のプーリ７３からの駆動力により、タイミングベルト７５に接合されているキャリッジ６４が、前記キャリッジ軸７１とガイド板７２に支持されて直線往復移動できる。

図示しない給紙部からＹ方向（副走査方向）に搬送される用紙６２は、前記プラテンローラ６６とプリンタヘッド６３との間に導入されて、後述するようにプリンタヘッド６３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。

パージ装置６７はプラテンローラ６６の側方に設けられ、プリンタヘッド６３がリセット位置にある時に、プリンタヘッド６３に対向するように配置されている。このパージ装置６７は、プリンタヘッド６３の後述する複数のノズル１１ａを覆うように当該ノズルの開口面に対して当接するパージキャップ８１と、ポンプ８２及びカム８３と、インク貯留部８４とを備えている。プリンタヘッド６３がリセット位置にあるときに、プリンタヘッド６３の内部に溜まる気泡等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、プリンタヘッド６３の回復を図るようにしている。なお、吸引された不良インクはインク貯留部８４に貯められる。

パージ装置６７におけるプラテンローラ６６側の位置には、パージ装置６７に隣接してワイパ部材８６が配置されている。このワイパ部材８６はへら状に形成されており、キャリッジ６４の移動に伴って、プリンタヘッド６３のノズル面を拭くものである。ノズル面を拭く場合に、ワイパ部材８６は上方に突出され、ノズル面を拭かない場合には下方に後退している。

キャップ８５は、インクの乾燥を防止するため、印字が終了するとリセット位置に戻されるキャリッジ６４に搭載されたプリンタヘッド６３の複数のノズル１１ａを覆うものである。

プリンタヘッド６３は、図３に示すように、前面（図３における下面）に列状に配置された複数個のノズル１１ａを有するヘッドユニット６と、このヘッドユニット６の背面側を後述のように接着剤を介して固定支持するためのヘッドホルダ１とを備えている。なお、この実施形態では、ヘッドホルダ１が請求項に記載の「ヘッドユニットの支持本体」に相当するが、ヘッドユニット６の背面側に図示しない金属製のフレームを接着剤を介して固定し、さらにこのフレームをヘッドホルダ１に直接取り付けられる構成としても良い。

ヘッドホルダ１には、前述したインクカートリッジ６１を搭載する搭載部３が備えられ、このインクカートリッジ６１からヘッドユニット６に、後述する各色毎のインク供給用のスリーブ４を介して、インクが供給されるようになっている。

まず、ヘッドユニット６の構成から説明する。ヘッドユニット６は、図４〜図７に示すように、複数枚の金属プレートを積層して構成されたキャビティユニット１０と、このキャビティユニット１０に対して接着剤または接着シートを介して接着し積層されるプレート型の圧電アクチュエータ１２と、その背面（上面）に外部機器との電気的接続のために重ね接合されたフレキシブルフラットケーブル４０とにより構成されている。

この実施形態のヘッドユニット６は、図２及び図４に示すように、ノズル１１ａが多数設けられてＹ方向（副走査方向）に長く構成された長尺型のヘッドであり、ヘッドユニット６が取り付けられるプリンタヘッド６３も、図２に示すように、Ｙ方向（副走査方向）に長く構成されている。

前記キャビティユニット１０は図２〜図７に示すように構成されている。すなわち、下層から順にノズルプレート１１、カバープレート１５、ダンパープレート１６、二枚のマニホールドプレート１７，１８、３枚のスペーサプレート１９，２０，２１及び圧力室２３が形成されているベースプレート２２の合計９枚の偏平な板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層した構成である。

そして、前記複数枚のスペーサプレート１９〜２１のうち、少なくとも１枚のスペーサプレートの剛性を、他のプレート（ノズルプレート、カバープレート、ダンパープレート、マニホールドプレート、スペーサプレート、ベースプレートを含む）の剛性よりも大きく（高く）なるように設定されているものである。

本発明では、プレートの積層方向（板厚さ方向）の寸法が平板面の縦横寸法に比してかなり小さい偏平なキャビティユニットの平面が湾曲するような外力に対しての剛性の大小をいう。例えばキャビティユニットの平板の外周部を固定した状態で、当該平板面と垂直な方向の外力により、キャビティユニットの平板が撓み振動または曲げ変形する等に対する曲げ剛性（縦弾性係数と断面二次モーメントとの積）をいう。

剛性を高く（大きく）するための第１実施形態としては、合成樹脂製のノズルプレート１１を除き、各プレート１５〜２２は、４２％ニッケル合金鋼板製であり、カバープレート１５、ダンパープレート１６、マニホールドプレート１７、１８、上側２枚のスペーサプレート２０、２１及びベースプレート２２の板厚さを５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有する。一方、前記マニホールドプレート１８の直上に配置される第１スペーサプレート１９の板厚は、３００μｍ〜５００μｍ程度で、他のプレート１１、１５〜１８、２０〜２２の剛性よりはるかに大きく設定されている。また図示実施形態では、前記第１スペーサプレート１９の平面視形状を、他のプレートの平面視形状より大きくする。例えば、平面視矩形形状の他のプレート１１、１５〜１８、２０〜２２の外周に対して、同じく平面視矩形の第１スペーサプレート１９の外周縁が適宜寸法Ｈ１だけ張り出すように形成されている。

前記第１スペーサプレート１９の剛性を高める手段の他の実施形態の１つでは、前記板厚の他、プレートの材質の強度（引張強さ）を大きくする。例えば、第１スペーサプレート１９を除くプレートの材質をクロム強じん鋼とし、第１スペーサプレート１９の材質をニッケル・クロム・モリブデン鋼、ステンレス鋼、タングステン鋼、コバルト・クロム・タングステン鋼にする等、引張強さの異なる材料を用いる。また、炭素鋼、合金鋼を焼入れすることにより、剛性を高めても良い。

前記実施形態では、マニホールドプレート１７、１８の直上に隣接する第１スペーサプレート１９の剛性を大きくしたが、圧力室２３を有するベースプレート２２の直下（下面に隣接する）第３のスペーサプレート２１の剛性を大きくしても良いし、第２のスペーサプレート２０の剛性を大きくしても良いし、両者の剛性を大きくすることもできる。ベースプレート２２とマニホールドプレート１８との間に介挿されるスペーサプレートが１枚の場合、それの剛性を大きくする。

前記ノズルプレート１１には、微小径（実施形態では２５μｍ程度）の多数のインク噴出用のノズル１１ａが、当該ノズルプレート１１における第１の方向（キャビティユニット１０の長辺方向であり、図１及び図３において、Ｙ軸方向、副走査方向）に沿ってなした列が４列千鳥配列状に設けられている。

即ち、キャビティユニット１０を図１のＸ軸方向（短辺方向、主走査方向）に沿って切断し、且つ前記短辺の中央線Ｃより右側のみ示す図６（ａ）において、右側位置の第１列のノズル１１ａ−１と、前記中央線Ｃに近い側の第２列のノズル１１ａ−２とは、ノズルプレート１１の前記第１の方向に延びる２つの平行状の近接した基準線（図示せず）に沿って各々微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列にて多数個穿設されており、同様に、前記中央線Ｃより左側においても、第３列のノズル１１ａ−３と第４列のノズル１１ａ−４（但し、図６（ａ）には図示せず）とは、同じく前記第１の方向（Ｙ軸方向）に延びる２つの平行状の近接した基準線に沿って、各々微小ピッチＰの間隔で千鳥状配列にて多数個穿設されている。また、第１列のノズル１１ａ−１と第２列のノズル１１ａ−２との組と、第３列のノズル１１ａ−３と第４列のノズル１１ａ−４との組は、キャビティユニット１０の短辺方向（第２の方向、図１において、Ｘ軸方向、主走査方向））に間隔をおいて平行に配置されている。実施例では、第１列〜第４列の各々のノズル列の長さは２インチ、各々のノズル１１ａの数は１５０個で、つまり配列密度は７５（ｄｐｉ［ドット・パー・インチ］）である。

図４に示すキャビティユニット１０の最上層であるベースプレート２２には、圧力室２３が、前記各ノズル１１ａに対応して同じピッチＰだけ隔てて板厚さ方向に貫通するように設けられ、且つキャビティユニット１０の短辺と略平行状に細長く形成され、圧力室２３の列はキャビティユニット１０の長辺方向（Ｙ軸方向）に列状に配置されている。従って、隣接する圧力室２３の間は、キャビティユニット１０の短辺と略平行状の細長い隔壁７０にて隔絶されている。該各隔壁７０の幅寸法Ｗ２は、圧力室２３の幅寸法Ｗ１よりも若干小さく設定されている（図５を参照）。

そして、第１列の圧力室２３−１は前記第１列のノズル１１ａ−１と対応する。同様にして、第２列の圧力室２３−２は第２列のノズル１１ａ−２と、第３列の圧力室２３−３は第３列のノズル１１ａ−３と、第４列の圧力室２３−４は第４列のノズル１１ａ−４と、各々対応関係にある。

次に、キャビティユニット１０の最上層であるベースプレート２２における圧力室２３の配置関係を、その上に前記ノズル１１ａの列方向（第１の方向、Ｙ軸方向）に縦列させて配置する２つの圧電アクチュエータ１２（個別には符号１２ａ、１２ｂを付する）における活性部の配置との関係から説明する。

１つの圧電アクチュエータ１２ａ（または１２ｂ）が、前記４列のノズル１１ａの個数のうちの列方向の半数（１列につき７５個）の圧力室２３を作動させるように７５個の活性部を有して配置される。従って、図１及び図３に示すように、キャビティユニット１０の上面のうち長手方向（前記Ｙ軸方向）の前半部に一方の圧電アクチュエータ１２ａが配置され、後半部に他方の圧電アクチュエータ１２ｂが配置される。

そして、各圧電アクチュエータ１２ａ（または１２ｂ）は、後述するように、圧電シートを積層方向に挟んで形成されている個別電極３６とコモン電極間の圧電シートが各圧力室２３に対応する活性部となっている。そして、任意の個別電極３６とコモン電極との間に電圧を印加することにより、その印加された個別電極３６に対応した圧電シートの活性部に、当該積層方向に圧電縦効果による歪みが発生するものである。該活性部は、圧力室２３の数と同一の数で同一の列にてその対応する位置に形成されている。

即ち、前記活性部は、ノズル１１ａ（圧力室２３）の列方向（Ｙ軸方向）に沿って並べられ、且つ前記ノズルの列の数（４つ）と同じ数だけ、第２の方向に並べられている。また、各活性部は、前記第２の方向（キャビティユニット１０の幅方向、Ｘ軸方向）に圧力室２３の長手方向に長く形成され、且つ隣接する活性部の配置間隔（ピッチＰ）も後述する圧力室２３の配置と同様であって、千鳥状配列されることになる。

前記圧力室２３は、２つの圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂと対応してベースプレート２２の長手方向（Ｙ軸方向）に２グループに分けて配置される。つまり、一方のアクチュエータ１２ａに対応するグループの圧力室２３は、ノズル１１ａの列方向（Ｙ軸方向）の前半部のものに対応し、他方のアクチュエータ１２ｂに対応するグループの圧力室２３は、ノズル１１ａの列方向（Ｙ軸方向）の後半部のものに対応して、それぞれノズル１１ａの配置間隔（ピッチＰ）と同じ間隔で、且つ２列の千鳥状配列を２組、計４列をなして配置されている（図１参照）。

前記各圧力室２３は、ベースプレート２２の幅方向（第２の方向、Ｘ軸方向）に長く、且つベースプレート２２を厚さ方向に貫通して形成されている。その各圧力室２３の入口端２３ｂは、スペーサプレート１９、２０、２１に形成された第２インク通路３０、絞り部２８、第１インク通路２９を介して後述するマニホールド室２６に連通する（図５及び図６（ａ）参照）。

また、各圧力室２３の流出端２３ａは、ベースプレート２２とノズルプレート１１との間に位置するスペーサプレート１９、２０、２１、マニホールドプレート１７、１８、ダンパープレート１６及び中間プレート１５に形成されたインク流通路としての各連通路２５を介して各ノズル１１ａに連通するが、この連通路２５の一部は、ベースプレート２２とノズルプレート１１との間の積層されるプレート１５〜２１のうち少なくとも１枚（１層）のプレートにはその平板面（表面または裏面）と略平行状の凹溝状流通路５０を備えることにより、前記各圧力室２３に対応するノズル１１ａの位置を、前記各圧力室２３の流出端２３ａ（インク流出部）から、ベースプレート２４の表面と直交する直線（垂線）がノズルプレート１１に至る個所より、横方向（プレートの第１方向に沿った方向、Ｙ軸方向）に距離Ｌ３だけずれた位置に設定することができるものである（図７参照）。

つまり、図４及び図７に示すごとく、圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂの２つのグループの圧力室２３の間は、ベースプレート２２の長手方向に圧力室２３の配置間隔（ピッチＰ）よりも広い間隔Ｌ２に設定されている。これは、各圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂの製作上、最列端の個別電極３６、３６とそれに近接する圧電アクチュエータ１２ａの一端部４４（他方の圧電アクチュエータ１２ｂの一端部４５）との距離Ｌ１を、個別電極３６のピッチＰの１／２以下に製作することが困難なため、距離Ｌ１を圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂの製作しやすい大きさとして、それよりも大きい間隔Ｌ２を設定したのである。

そして、一方の圧電アクチュエータ１２ａの一端部４４と、これに隣接する他方の圧電アクチュエータ１２ｂの一端部４５とを相対向させて、且つ該対向する両端部４４、４５の間隔を距離Ｌ４だけ隔てて、両圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂを直列状に配置することになる（図７参照）。

これにより、ノズル１１ａのピッチＰは、その列方向に一定に設定されているが、対応する圧力室２３の位置とはプレートの板厚に垂直な線（垂線）に対して横方向（Ｙ軸方向）に距離Ｌ３だけずれているから、対応する各圧力室２３の流出端２３ａからノズル１１ａに接続する連通路２５のうち少なくとも一部を、上記したように、プレートの平板面と平行な凹溝状連通路５０にて構成することにより、その他のプレートにおける連通路２５は各プレートの板厚方向に垂直に貫通させて、この凹溝状連通路５０の一端部及び他端部に連通させるだけで、前記横ずれに対応させることができる。なお、前記凹溝状連通路５０は前記横ずれとともに圧力室２３の延長方向にも延び、２グループの圧力室２３の間隔Ｌ２の中央を境にして対称に傾斜している。

本実施形態では、圧力室２３が設けられたベースプレート２２の下面側に隣接する第３スペーサプレート２１に凹溝状連通路５０が設けられるものであって、この凹溝状連通路５０の構成をさらに詳述すると、図５及び図７（ａ）に示すように、第３スペーサプレート２１の表面（上面）側に開放されて、対応する圧力室２３の流出端２３ａに連通する一端５０ａと、該第３スペーサプレート２１の裏面（下面）側に開放された凹溝状水平通路部５０ｂと、下側の第２スペーサプレート２０における垂直状の連通路２５の上端に連通する他端５０ｃとからなる。

このように、圧力室２３から対応するノズル１１ａまでのインク流通路としての連通路２５のうちの一部をプレートの平面と平行状に延びる凹溝状連通路５０に形成し、その他の連通路２５をプレートの平面と垂直な方向に貫通させる形状を採用することにより、圧力室２３と対応するノズル１１ａの位置が平面視で大きくずれていても、その両者を簡単に連通させるようなインク流通路の設計ができる。また、各圧力室２３から対応するノズル１１ａまでのインク流通路としての連通路２５の全長（凹溝状連通路５０を含む距離）を等しくするように制御することも至極簡単となる。

前記二枚のマニホールドプレート１７、１８には、マニホールド室２６が、前記ノズル１１ａの列に沿って延びるように穿設されている。さらに詳述すると、各マニホールド室２６の長さは、前記各ノズル列方向に並ぶ圧力室２３を適宜数毎に分割した長さであり、実施例では、圧力室２３の１グループ（１グループの１列の圧力室２３の数が７５）の長さにわたった長さを有し、且つキャビティユニット１０には、圧力室２３の列が４列あるので、その１つの列毎に配置する。従って、実施例では、８本のマニホールド室２６が形成されている。各マニホールド室２６の長手方向一端部は、その上方の積層されたスペーサプレート１９〜２１及びベースプレート２２の端部に穿設されたインク供給孔３１に連通する。図示しないインクタンク等のインク供給源から供給されるインク中の塵を除去するためのフィルタ３２が、最上のベースプレート２２の端部に穿設されたインク供給孔３１の上面に張設されている。

また、各マニホールド室２６の深さはマニホールドプレート１７、１８の板厚さ全体にわたるようエッチング加工等にて穿設形成され、この二枚を合わせたマニホールドプレート１７、１８の直上層の第１スペーサプレート１９と、下層のダンパープレート１６とにより積層されることにより密閉される構造となっている。なお、ダンパープレート１６には、前記マニホールド室２６と平面視形状が同じで下面側をエッチング加工により板厚を薄くしたダンパー室２７を形成する。

圧電アクチュエータ１２の駆動により圧力室２３に作用する圧力波のうち、インクにより伝播されてマニホールド室２６の方向に向かう後退成分を、板厚の薄いダンパープレート１６の振動により吸収し、いわゆるクロストークが発生することを防止するのである。

また、第２スペーサプレート２０には、インク流の絞り部２８を、前記各圧力室２３毎に対応させて形成する。この絞り部２８の平面視形状は、図６（ｂ）に示すように、長手方向の両端部２８ａ，２８ｂの面積が大きく、その中間の面積が小さく形成されている。また、各絞り部２８の長手方向を前記圧力室２３の長手方向と平行状になるように形成されている。そして、第２スペーサプレート２０の下面側に前記第１スペーサプレート１９を、上面側に第３スペーサプレート２１をそれぞれ積層することにより、前記絞り部２８が密閉されている。第１スペーサプレート１９に穿設された第１インク通路２９は、前記マニホールド室２６を前記絞り部２８における一端部２８ａに連通させている。他方、第３スペーサプレート２１に穿設された第２インク通路３０は、前記絞り部２８における他端部２８ｂを圧力室２３の入口端２３ｂに連通させている（図５及び図６（ａ）参照）。

前記インク供給孔３１は、図４に示すように、各マニホールド室２６毎に計８個設けられている。そしてインク供給孔３１は、２個（１色）を一組として、その上面にそれぞれ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３２が接着剤にて固定されている。

また、各フィルタ３２（２個１組のインク供給孔３１）上には、インクカートリッジ６１からインクの供給を受けるために、筒状のスリーブ４が各々突設されている（図２参照）。各スリーブ４は、内部にインク通路を有するとともに、下部に外径の大きい大径部と、上部に外径の小さい小径部とを有しており、その各下端面が、前記各フィルタ３２上にエポキシ樹脂等にて強固に接着固定されている。また、前記小径部の外周には、インクカートリッジ６１と接続する流路部材との接続に際して、インク漏れを防止するために、環状の弾性シール体であるゴム製のパッキンもしくはＯリング等が被嵌される（図示せず）。

一方、図４及び図７に示す圧電アクチュエータ１２（１２ａ，１２ｂ）は、複数枚の圧電シートを積層した構造であり、特開平４−３４１８５１号公報に記載のように、前記各圧電シートのうち最下段の圧電シートとそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シートの上面には、前記キャビティユニット１０における各圧力室２３の箇所ごとに細幅の個別電極３６（図７参照）が形成されている。下から偶数番目の圧電シートの上面には、複数個の圧力室２３に対して共通のコモン電極（図示せず）が形成されている。前記最上段のトップシートの上面には、表面電極３０として、前記各個別電極の各々に対して電気的に接続した個別用の表面電極と、前記コモン電極に対して電気的に接続したコモン用の表面電極とが設けられている。

そして、このような構成のプレート型の圧電アクチュエータ１２は、前記キャビティユニット１０に対して、この圧電アクチュエータ１２における各個別電極が前記キャビティユニット１０における圧力室２３の各々に対応するように固定される。この実施形態では、キャビティユニット１０が長尺であるため、２つの圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂが長辺側（Ｙ方向）に沿って並べて固定される。

また、圧電アクチュエータ１２における背面（上面）側の表面には、前記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、前記表面電極３０の各々に電気的に接合される。この実施形態では、２つの圧電アクチュエータ１２ａ、１２ｂにそれぞれフレキシブルフラットケーブル４０、４０が接合されている。また、この実施形態の各フレキシブルフラットケーブル４０には、ＩＣチップ４０ａが搭載されたタイプを使用している。

この構成において、前記圧電アクチュエータ１２における各個別電極のうち任意の個別電極と、コモン電極との間に電圧を印加することにより、圧電シートのうち前記電圧を印加した個別電極に対応した活性部に圧電による積層方向の歪みが発生し、この歪みにて前記各個別電極に対応する圧力室２３の内容積が縮小されることにより、この圧力室２３内のインクが、ノズル１１ａから液滴状に吐出して、所定の印字が行われる。

なお、この実施形態のヘッドユニット６では、１つのキャビティユニット１０に対して２つの圧電アクチュエータ１２ａ，１２ｂを固定する構成であったが、ヘッドユニット６の構成、数は任意であり、例えば１つのヘッドユニット６を、１つのキャビティユニット１０に対して１つの圧電アクチュエータ１２を固定する構成としても良いし、このように１つのキャビティユニット１０に１つの圧電アクチュエータ１２を固定したヘッドユニット６を複数個配列する構成でも良い。また、ヘッドユニット６におけるキャビティプレート１０は金属材料の他、セラミックス材であっても良い。さらに、本発明のインクジェットプリンタの駆動手段は、上記のプレート状の圧電アクチュエータ１２の他の形式であっても良いし、静電気により、圧力室の背面を覆う振動板を振動させてインクをノズル１１ａから吐出させる構成であっても良い。

次に、前記ヘッドユニット６を支持本体としてのヘッドホルダ１の下面に固定する構成について説明する。前述したように、ヘッドユニット６における圧電アクチュエータ１２が一部分で積層方向の歪みが生じると、その圧力室に対して圧力を付与するだけでなく、キャビティユニット１０の他の部分にも歪みを生じ、他の部分の圧力室においてインク吐出動作を行う際にいわゆるクロストークが起きる。そのため、本発明では、キャビティユニット１０における複数枚のスペーサプレートのうちの少なくとも１枚のスペーサプレートの剛性を他のプレート（１５、１６、１７、１８、２０、２１、２２）の剛性よりも大きくし、且つその剛性の高いスペーサプレート１９の外周縁１９ａ（四周縁）を前記他のプレートの外周縁よりも外側に適宜寸法Ｈ１だけ張り出させる。そしてこの張出部分の背面側の複数部分（又は全周）とポリエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂材の射出成形品のヘッドホルダ１とを接着剤５１にて固定することにより、圧電アクチュエータ１２の動作に伴って、キャビティユニット１０の全体がノズル１１ａの列間方向（主走査方向）に波打つような撓み変形する圧力波（振動波）が発生しても、キャビティユニット１０全体の歪みを抑えることができるから、インクを吐出させるべきでないノズル１１ａ列に対応する圧力室２３やマニホールド室２６に前記の変位による圧力波（振動波）が作用（波及）して、そのノズル列からもインクが不用意に吐出してしまうという、いわゆるクロストーク現象を抑止することができるのである。

その場合、図２及び図３に示すように、インクカートリッジ６１の搭載部３の下面となるヘッドホルダ１の底板１ａには、ヘッドユニット６に固定されたフレキシブルフラットケーブル４０を引き出すためのスリット５３と、ヘッドユニット６に突設された４本の筒状のスリーブ４を挿通させるため挿通孔５４，５４と、前記剛性の高いスペーサプレート１９の張出し部をヘッドホルダ１に固定する接着剤５１用の流し込み孔５５が穿設されている。接着剤５１として、例えば光硬化型接着剤であるＵＶ接着剤を注入する。

前記スリット５３は、底部１ａの中央付近において長辺側（Ｙ方向）に沿って細長く形成されている。流し込み孔５５は、底板１ａにおける下面側の開口の面積が上面側の開口の面積よりも小さい側断面視で逆向き台形状に形成され、底板１ａの左右両長辺（Ｙ方向）に沿って複数箇所設けられている。この各流し込み孔５５は前記剛性の高いスペーサプレート１９の張出し部の上面に対向して開口されている。

なお、前記剛性の大きいスペーサプレートをヘッドホルダ１の底板１ａ等に固定する手段として、接着剤に変えて、図示しない、機械的なクリップやビスを使用しても良い。

本発明を適用するインクジェットプリンタの斜視図である。 第１の実施形態におけるプリンタヘッドを背面側から見た平面図である。 図２のIII ―III 線矢視断面図である。 ヘッドユニットの各部品の斜視図である。 キャビティユニットの要部の部分拡大斜視図である。 （ａ）は図４のVI−VI線矢視断面図、（ｂ）は絞り部の拡大平面図である。 図４のVII −VII 線矢視断面図である。

符号の説明

１ ヘッドホルダ
１ａ 底板
３ 搭載部
４ スリーブ
６ （インクジェット）ヘッドユニット
１０ キャビティユニット
１１ ノズルプレート
１１ａ ノズル
１５ カバープレート
１６ ダンパープレート
１７、１８ マニホールドプレート
１９、２０、２１ スペーサプレート
２２ ベースプレート
２３ 圧力室
１７ 貫通路
１９ａ インク供給口
１２（１２ａ，１２ｂ） 圧電アクチュエータ
４０ フレキシブルフラットケーブル
５１ 接着剤
５５ 流し込み孔
６１ インクカートリッジ
６２ 用紙
６３ （インクジェット）プリンタヘッド
６４ キャリッジ
１００ インクジェットプリンタ

Claims (5)

1. 複数個のノズル及びこの各ノズル毎の圧力室を列状に備えた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し、インクを吐出させるアクチュエータとを積層させてなる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を、前記圧力室が設けられたベースプレートと、インク供給源からのインクを溜めた後前記各圧力室に補充するマニホールド室が前記圧力室と少なくとも一部が積層方向に重なる位置に設けられたマニホールドプレートと、前記ベースプレートとマニホールドプレートとの間に介挿する少なくとも一枚のスペーサプレートと、前記各圧力室に連通するノズルが設けられたノズルプレートとにより積層構成し、前記少なくとも１枚のスペーサプレートの剛性を、他のプレートの剛性より高くなるように形成したことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
2. 前記剛性の高いスペーサプレートは、その板厚を他のプレートの板厚より大きく設定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プリンタヘッド。
3. 前記剛性の高いスペーサプレートは、その材質の強度を他のプレートのそれより大きく設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットプリンタヘッド。
4. 前記剛性の高いスペーサプレートの外周縁が、前記他のプレートの外周縁よりも外側に張出していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
5. 前記剛性の高いスペーサプレートの張出し外周部位を、ヘッドユニットの支持本体に対して固定したことを特徴とする請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッド。

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