JP2007190738A - インクジェットヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】インクジェットヘッドを小型化するとともに、外部からインクが流れ込むのを確実に防止する。
【解決手段】インクジェットヘッド１において、２つのサイドカバー５３は、上下方向及び流路ユニット４の長手方向に延びており、その下部に形成された突出部５３ｂが流路ユニット４の上面に形成された溝４ａに嵌合することにより、外縁直線部５３ａが流路ユニット４の上面に当接するとともに流路ユニット４の短手方向に関して、流路ユニット４の長さよりも短い間隔で配置されている。２つのサイドカバー５３の間には、リザーバユニット７１、アクチュエータユニット２１、駆動ＩＣ５２が実装されたＣＯＦ５０及び基板５４が配置されている。流路ユニット４とサイドカバー５３との外側の当接部には封止部材５６が塗布されており、封止部材５６により流路ユニット４とサイドカバー５３との隙間が埋められている。
【選択図】図１

Description

本発明は、インク吐出口からインクを吐出するインクジェットヘッドに関する。

インク吐出口からインクを吐出するインクジェットヘッドにおいて、インク吐出口及びインク吐出口に連通する圧力室が形成された流路ユニットと、流路ユニットにインクを供給するリザーバユニットと、圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータユニットとを有するものがある。例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッドにおいては、流路ユニットの上面にリザーバユニットが配置され、流路ユニットとリザーバユニットとの間に形成された間隙内にアクチュエータユニットが形成されている。また、リザーバユニットの長手方向の外縁に沿って形成された引き出し部と対応するように下側の開口縁部に切り込みが形成された下部カバーが、切り込みの凸部が引き出し部内に収まるように収容されている。下部カバーの下側の開口縁部と流路ユニットとの間には、下部カバーの製造誤差を吸収するための隙間が設けられており、内部にインクが流れ込まないように、この隙間はシリコン樹脂等が充填されることによって埋められている。これにより、下部カバーの幅がヘッド本体の副走査方向（短手方向）の幅内に収まり、ヘッド全体が小型になる。

特開２００５−５９４３８号公報（図１）

しかしながら、特許文献１に記載のインクジェットヘッドでは、下部カバーの開口縁部と流路ユニットの上面との隙間はシリコン樹脂等によってのみ封止されているだけであるので、シリコン樹脂等を充填する際に、シリコン樹脂等がインクジェットヘッド内部に流れ込むなどして、この隙間を確実に封止することができず、封止が不十分な個所からインクジェットヘッド内部にインクが流れ込んでしまう虞がある。

本発明の目的は、ヘッドを小型化することができるとともに、外部からインクが流れ込むのを確実に防止することが可能なインクジェットヘッドを提供することである。

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、インク吐出面に形成されたインク吐出口に連通する圧力室、圧力室に連通する共通インク室、及び、共通インク室に連通し、インク吐出面と反対側の表面に形成されたインク供給口を有する流路ユニットと、インク供給口が形成された表面においてインク供給口に連通し、共通インク室に供給するインクを貯留するインクリザーバを有するリザーバユニットと、圧力室に対して固定され、圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータユニットと、アクチュエータユニットに接続された配線、及び、配線を介してアクチュエータユニットに駆動信号を供給する駆動ＩＣを有する配線部材とを備えたインクジェットヘッドである。そして、流路ユニットの長手方向に流路ユニットの外形線に沿って延在し、表面に当接した２つのカバー部材と、流路ユニットの表面から流路ユニットの厚み方向の途中部まで延びた少なくとも２つの溝とを有し、カバー部材の端面は、外形線に平行で流路ユニットの表面に当接する外縁直線部と、外縁直線部から突出した突出部とを有し、突出部が溝と嵌合することで、カバー部材が流路ユニットに固定され、流路ユニットの短手方向に関して、リザーバユニット、アクチュエータユニット及び駆動ＩＣが実装された配線部材が、２つのカバー部材に挟まれた範囲内に収まっている。

これによると、流路ユニットの短手方向に関して、リザーバユニット、アクチュエータユニット、駆動ＩＣが実装された配線部材が、流路ユニットの表面に形成された２つのカバー部材に挟まれた範囲内に収まるように配置されているため、流路ユニットにリザーバユニット、アクチュエータユニット、駆動ＩＣが実装された配線部材及びカバー部材を取り付けることによって、インクジェットヘッドが流路ユニットの短手方向に関して大きくなってしまうの防止することができる。さらに、流路ユニットの表面とカバー部材の外縁直線部とが平行であるので、両者は確実に密着し、カバー部材によりインクジェットヘッド内部にインクやインクミストが浸入するのを防止することができる。

また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、流路ユニットは、２つの外形線に沿ってそれぞれ複数の溝を有し、カバー部材の端面は、複数の外縁直線部と複数の突出部とを有し、突出部が対応する溝にそれぞれ嵌合していてもよい。これによると、カバー部材を確実に流路ユニットに固定することができる。

また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、２つのカバー部材が対向して作る間隙は、流路ユニットの表面の短手方向の幅以下であり、リザーバユニットの短手方向の幅は、２つのカバー部材が対向して作る間隙よりも小さくてもよい。これによると、インクジェットヘッドの短手方向に関する長さを短くすることができ、インクジェットヘッドをさらに小型化することができる。

また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、流路ユニットの表面は、流路ユニットの長手方向に沿って、流路ユニットの短手方向の両端部付近に交互に設けられたインク供給口配置領域と、流路ユニットの短手方向に関してインク供給口配置領域と反対側の端部付近に設けられた溝配置領域とを有し、インク供給口がインク供給口配置領域内に形成され、溝が溝配置領域内に形成されていてもよい。これによると、インク供給口と溝とを互いに近接した位置に形成すると、両者を十分に離して形成する必要があり、流路ユニットが大型化してしまうが、インク供給口と溝とを互いに流路ユニットの短手方向の反対側の端部付近に形成することにより両者は十分に離れて形成されるため、流路ユニットを小型化することができる。

このとき、インク供給口配置領域と溝配置領域とは、流路ユニットの長手方向の外形線に沿って千鳥状に配列されており、流路ユニットの短手方向に関して、外側から順に、溝、リザーバユニットの端面及びインク供給口が配置され、且つ、相互に間隙を有していてもよい。これによると、流路ユニットの長手方向に関して、溝とインク供給口とが一直線上に並ばないため、流路ユニットの剛性が高くなるとともに、溝の直上に形成されるカバー部材とリザーバユニットとの隙間から配線部材を容易に引き出すことができる。

また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、流路ユニットは、インク吐出面が形成されたノズルプレートを含む複数枚のプレートが積層されて形成され、溝が、流路ユニットの表面から流路ユニットの厚み方向にノズルプレートのインク吐出面と反対側の表面まで延びていてもよい。これによると、外部からインク吐出面にインクやインクミストが浸入するのを防止しつつ、溝の深さを最大限深くすることにより、突起を溝に嵌合しやすくなる。

また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、カバー部材は、外縁直線部から突出部と反対側に延びた第１直交壁部と、第１直交壁部と交差し、流路ユニットの表面の外縁部と対向する対向壁部と、対向壁部と交差し、突出部と反対側に延びた第２直交壁部を有し、対向壁部が、当接部に沿って延在していてもよい。これによると、流路ユニットの短手方向に関して第２直交壁部が第１直交壁部よりも外側にあるので、第２直交壁部が形成された部分において、リザーバユニットの短手方向に関する長さを長くすることができる。

また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、カバー部材は、第１直交壁部と対向壁部とを繋ぐ屈曲部を有し、屈曲部は、配線部材のアクチュエータユニットとの接続部よりも、表面から遠い位置に形成され、配線部材が屈曲部に当接しながらアクチュエータユニットから引き出されていてもよい。これによると、配線部材が屈曲部に当接しているので、何らかの原因で流路ユニットとカバー部材との当接部から内部にインクが流れ込んでしまったとしても、配線部材によりインクやインクミストの浸入がさえぎられ、インクが圧電アクチュエータの表面に流れ込みにくくなる。したがって、圧電アクチュエータの表面に付着したインクにより個別電極がショートしてしまうのを防止することができる。

このとき、リザーバユニットは、流路ユニットとの間に間隙が形成されるように流路ユニットに積層され、且つ、アクチュエータユニットは、流路ユニットとリザーバユニットとが作る間隙内で前記リザーバユニットに対向して流路ユニットに固定されており、配線部材が間隙の開口を構成する前記リザーバユニットの端縁部に当接しながらアクチュエータユニットから引き出されていてもよい。これによると、配線部材がリザーバユニットの端縁部にも当接しているため、インクやインクミストが圧電アクチュエータの表面にさらに直接的に到達しにくくなる。

また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、流路ユニットとカバー部材との当接部には、当接部の隙間を封止する封止部材が、短手方向の外側から塗布されていてもよい。これによると、流路ユニットとカバー部材とは密着しており、内部にインクやインクミストが浸入しにくくなっているが、両者の間にわずかな隙間があると、その隙間からインクやインクミストが浸入してしまう虞がある。そこで、封止部材を塗布して流路ユニットとカバー部材との間を封止することにより、このような隙間があった場合でも、外部からインクやインクミストが浸入するのを確実に防止することができる。また、流路ユニットとカバー部材とは密着しているため、封止部材による封止の際に、封止部材がインクジェットヘッドの内部に流れ込みにくくなっている。

また、本発明のインクジェットヘッドにおいては、カバー部材が金属材料により構成されており、カバー部材と駆動ＩＣとが熱的に結合していてもよい。これによると、インクジェットヘッドの外側に位置するカバー部材がヒートシンクとして作用するので、駆動ＩＣで発生した熱を効率よく外部に逃がすことができる。また、別途ヒートシンクとなる部材を設ける必要がないため、部品点数を減らすことができる。

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る実施の形態におけるインクジェットヘッドの概略構成図である。図１に示すように、インクジェットヘッド１は、流路ユニット４とアクチュエータユニット２１とを含むヘッド本体７０、ヘッド本体７０の上面に配置され、ヘッド本体７０にインクを供給するリザーバユニット７１、表面にアクチュエータユニット２１を駆動させる駆動信号を生成する駆動ＩＣ５２が実装され、アクチュエータユニット２１に駆動信号を付与するＣＯＦ（Chip On Film）（配線部材）５０、ＣＯＦ５０と電気的に接続された基板５４、並びに、アクチュエータユニット２１、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０及び基板５４を覆い、外部からインクやインクミストが浸入するのを防ぐためのサイドカバー（カバー部材）５３及びヘッドカバー５５を備えている。

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の上面にアクチュエータユニット２１が配置されることにより構成されている。流路ユニット４には、図１、図２に示すように、その上面に、インク流路にインクを供給するための１０個のインク供給口５ｂが形成されている。図２は、図１のヘッド本体７０の平面図である。１０個のインク供給口５ｂは、図２に示すように、流路ユニット４の長手方向（図２の上下方向）に沿って、その短手方向（図１、図２の左右方向）の両端部付近に交互に形成された６個のインク供給口配置領域４ｂ上に形成されている。ただし、６個のインク供給口配置領域４ｂのうち、流路ユニット４の長手方向に関して両端に位置する２つにはそれぞれインク供給口５ｂが１つずつ形成されており、残りの４つのインク供給口配置領域４ｂにはそれぞれインク供給口５ｂが２つずつ形成されている。また、流路ユニット４には、図２に示すように、その長手方向（図２の上下方向）に沿って、その短手方向（図１、図２の左右方向）の両端部付近に８個の溝４ａが形成されている。８個の溝４ａは、２つのインク供給口５ｂが形成された４つのインク供給口配置領域４ｂに対応して、流路ユニット４の短手方向に関して、流路ユニット４の表面のインク供給口５ｂが形成されているのと反対側の端部付近に形成された４つの溝配置領域４ｃ上に２つずつ形成されている。ここで、流路ユニット４の短手方向の両端部付近において、インク供給口配置領域４ｂと溝配置領域４ｃとは流路ユニット４の長手方向に沿って千鳥状に配置されており、流路ユニット４の短手方向に関して、インク供給口５ｂと溝４ａとは互いに同じ位置には形成されていない。そして、流路ユニット４の短手方向に関して、その外側から順に、溝４ａ、リザーバユニット７１の短手方向の端及びインク供給口５ｂが形成されている。これにより、溝４ａとインク供給口５ｂとは同一直線上に並ばないため、流路ユニット４の剛性が過度に低下することが抑制されるとともに、後述するように、溝４ａの直上に配置されるサイドカバー５３とリザーバユニット７１の短手方向の端との間を通過させることによりＣＯＦ５０を容易に上方に引き出すことができる。

リザーバユニット７１は、ヘッド本体７０の上面に配置されており、後述するように、流路ユニット４の上面に設けられたインク供給口５ｂに連通する孔６２から流路ユニット４にインクを供給する。リザーバユニット７１の短手方向（図１の左右方向）の長さは、流路ユニット４の短手方向の長さよりも短く、図１の左右方向に関して、複数の溝４ａよりも内側に位置している。

ＣＯＦ５０は、その一方の端部付近においてアクチュエータユニット２１の上面に接着されることによって、その表面に形成された図示しない配線が後述する個別電極３５及び共通電極３４と電気的に接続されている。さらに、その表面に実装された駆動ＩＣ５２により生成された駆動信号を、配線を介して個別電極３５及び共通電極３４に供給する。また、ＣＯＦ５０は、サイドカバー５３とリザーバユニット７１との間から上方に引き出され、他方の端部はコネクタ５４ａにおいて基板５４に接続されている。

サイドカバー５３は、金属材料からなり、図１の上下方向及び流路ユニット４の長手方向（図２の上下方向、図３の左右方向）に延びた略矩形の板状体である。サイドカバー５３の下端には、図１、図３に示すように、流路ユニット４の上面（表面）と平行で、流路ユニット４の上面に密着した外縁直線部５３ａ、及び、複数の溝４ａに対応してこれら複数の溝４ａに嵌合する複数の突出部５３ｂが形成されている。図３は、図２のIII−III線断面図である。そして、突出部５３ａが流路ユニット４の短手方向の両端部付近に形成された溝４ａに嵌合することにより、サイドカバー５３が流路ユニット４に固定される。さらに、図１に示すように、サイドカバー５３と流路ユニット４との当接部には、外側から長手方向に沿ってシリコン樹脂材料等からなる封止部材５６が塗布されている。封止部材５６によりサイドカバー５３と流路ユニット４の上面とのわずかな隙間が埋められるとともに、サイドカバー５３が流路ユニット４に確実に固定される。ここで、サイドカバー５３の外縁直線部５３ａと流路ユニット４の上面とが密着しているため、封止部材５６を塗布したときに、封止部材５６が両者の隙間から内部に流れ込みにくく、両者の隙間を確実に埋めることができる。

また、２つのサイドカバー５３は、それぞれ、流路ユニット４の短手方向の両端部付近において、流路ユニット４の長手方向のほぼ全長にわたって延びている。さらに、上下方向に関しては、リザーバユニット７１及び基板５４よりも高い位置まで延びている。これにより、２つのサイドカバー５３の間に、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０及び基板５４が配置されることになる。つまり、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０及び基板５４が流路ユニット４の短手方向に関して、流路ユニット４よりも外側には位置しないことになる。ヘッドカバー５５は、サイドカバー５３と同様の金属材料からなり、２つのサイドカバー５３の上方に２つのサイドカバー５３の上端部付近を覆うように配置されている。そして、２つのサイドカバー５３とヘッドカバー５５とにより囲まれる空間内に、リザーバユニット７１、ＣＯＦ５０及び基板５４が配置されている。また、図１に示すように、サイドカバー５３とヘッドカバー５５との嵌合部にも外側から封止部材５６が塗布されており、外部からのインクやインクミストの浸入をより確実に防いでいる。

次に、ヘッド本体７０について図２、図４を用いてより詳細に説明する。図４は図２の一点鎖線により囲まれた部分の拡大平面図である。図２、図４に示すように、ヘッド本体７０は、４つの圧力室群９を構成する多数の圧力室１０及び各圧力室１０に連通した多数のノズル８が形成された流路ユニット４を有している。流路ユニット４の上面には、千鳥状になって２列に配列された４つの台形の圧電アクチュエータ２１が接着されている。より詳細には、各圧電アクチュエータ２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。また、隣接する圧電アクチュエータ２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向にオーバーラップしている。

圧電アクチュエータ２１の接着領域に対向した流路ユニット４の下面は、インク吐出領域となっている。図４に示すように、インク吐出領域の表面には、多数のノズル８が規則的に配列されている。流路ユニット４の上面には、多数の圧力室１０がマトリックス状に配列されており、流路ユニット４の上面において１つの圧電アクチュエータ２１の接着領域に対向した領域内に存在する複数の圧力室１０が、１つの圧力室群９を構成している。後述するように、各圧力室１０には、圧電アクチュエータ２１に形成された１つの個別電極３５が対向している。なお、本実施の形態では、等間隔に流路ユニット４の長手方向に並ぶ圧力室１０の列が、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１０の数は、圧電アクチュエータ２１の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。

流路ユニット４内には、共通インク室であるマニホールド流路５及びその分岐流路である副マニホールド流路５ａが形成されている。マニホールド流路５は、圧電アクチュエータ２１の斜辺に沿うように延在しており、流路ユニット４の長手方向と交差して配置されている。流路ユニット４の中央部では、１つのマニホールド流路５が、隣接する圧電アクチュエータ２１に共有されており、副マニホールド流路５ａがマニホールド流路５の両側から分岐している。１つのインク吐出領域には、流路ユニット４の長手方向に延在した４本の副マニホールド流路５ａが対向している。なお、マニホールド流路５には、前述のように流路ユニット４の上面に形成されたインク供給口５ｂからインクが供給され、各インク流路に分配される。

各ノズル８は、平面形状が略菱形の圧力室１０及び絞りとしてのアパーチャ１２を介して副マニホールド流路５ａと連通している。流路ユニット４の内部では、このように副マニホールド流路５ａの出口から圧力室１０を介して対応するノズル８に至る複数の個別インク流路３２が形成されている。また、ノズル８は圧力室１０と同様にマトリックス状に配列されている。流路ユニット４の長手方向に延在する互いに隣接した４つのノズル列に含まれるノズル８は、同じ副マニホールド流路５ａに連通している。なお、図２及び図４において、図面を分かりやすくするために、圧電アクチュエータ２１を二点鎖線で描いていると共に、圧電アクチュエータ２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１０（圧力室群９）、アパーチャ１２を実線で描いている。

流路ユニット４に形成された多数のノズル８は、これらノズル８を流路ユニット４の長手方向に延びた仮想線上にこの仮想線と直交する方向から射影した射影点が、６００ｄｐｉで等間隔に並ぶような位置に形成されている。

ヘッド本体７０の断面構造について図１及び図５を用いて説明する。図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。図１、図５に示すように、ヘッド本体７０は、流路ユニット４と圧電アクチュエータ２１とが貼り合わされたものである。そして、流路ユニット４は前述のように、上から、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が積層された積層構造を有している。

キャビティプレート２２は、圧力室１０となる略菱形の多数の孔、及び、溝４ａの一部となる８つの貫通孔が形成された金属プレートである。ベースプレート２３は、各圧力室１０とこれに対応するアパーチャ１２とを連通させるための連通多数の孔、各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための多数の連通孔、及び、溝４ａの一部となる８つの貫通孔が形成された金属プレートである。アパーチャプレート２４は、各アパーチャ１２となる孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための多数の連通孔、及び、溝４ａの一部となる８つの貫通孔が形成された金属プレートである。サプライプレート２５は、各アパーチャ１２と副マニホールド流路５ａとを連通させるための多数の連通孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための多数の連通孔、及び、溝４ａの一部となる８つの貫通孔が形成さ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、副マニホールド流路５ａとなる孔及び各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための多数の連通孔、及び、溝４ａの一部となる８つの貫通孔が形成された金属プレートである。カバープレート２９は、各圧力室１０とこれに対応するノズル８とを連通させるための多数の連通孔、及び溝４ａの一部となる８つの貫通孔が形成された金属プレートである。ノズルプレート３０は、ノズル８が多数形成された金属プレートである。

これら９枚の金属プレートは、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ている。このとき、８枚のプレート２２〜２９に形成された溝４ａの一部となる貫通孔とノズルプレート３０の上面とにより溝４ａが形成される。このように、ノズルプレート３０を除く８枚のプレート２２〜２９に貫通孔を形成して溝４ａを形成することにより、溝４ａはノズルプレート３０の下面に達していない。そのため、ノズルプレート３０の下面に付着したインクが溝４ａを介して、流路ユニット４の上面に流れ込んでくることがないようにしつつ、溝４ａの深さを最大限深くすることができる。

図６（ａ）は図５の圧電アクチュエータ２１周辺部分の拡大図である。図６（ａ）に示すように、圧電アクチュエータ２１は、４枚の圧電層４１、４２、４３、４４が積層された積層構造を有している。これら圧電層４１〜４４は、すべて厚みが１５μｍ程度であり、圧電アクチュエータ２１の厚さは６０μｍ程度となっている。いずれの圧電層４１〜４４も、ヘッド本体１３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。このように、１つの積層構造体の中には、図６（ａ）に示すような構造が圧力室１０毎に作り込まれており、これにより圧電アクチュエータ２１が構成されている。圧電層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。

最上層の圧電層４１上には、厚みが１μｍ程度の個別電極３５が形成されている。個別電極３５及び後述する共通電極３４は、共に、例えば金属などの導電材料からなる。個別電極３５は図６（ｂ）に示すように、略菱形の平面形状を有しており、圧力室１０に対向するように且つ平面視において大部分が圧力室１０内に収まるように形成されている。図６（ｂ）は、図６（ａ）の個別電極３５及びランド３６の平面図である。そして、図３に示すように、最上層の圧電層４１上には、そのほぼ全域にわたって多数の個別電極３５が規則的に二次元配列されている。本実施の形態では、個別電極３５が圧電アクチュエータ２１の表面だけに形成されているので、圧電アクチュエータ２１の最外層である圧電層４１だけが活性領域を含むことになる。そのため、圧電アクチュエータ２１は、ユニモルフ型の変形をするアクチュエータとなる。

個別電極３５の一方（圧電アクチュエータ２１の長辺に近い方）の鋭角部は、キャビティプレート２２において圧電アクチュエータ２１と接着されてこれを支持している桁部（キャビティプレート２２において圧力室１０が形成されていない部分）上にまで延出されている。そして、その延出部の先端近傍上にはランド（接続部材）３６が形成されている。ランド３６は、図６（ｂ）に示すように、平面視で略円形であり、その厚みは略１５μｍ程度になっている。ランド３６は、個別電極３５及び共通電極３４と同様の導電性材料からなり、個別電極３５とランド３６とは電気的に接続されている。

最上層の圧電層４１とその下側の圧電層４２との間には、シート全面に形成された厚み２μｍ程度の共通電極３４が介在している。これにより、圧電層４１は、圧力室１０に対向する部分において、個別電極３５及び共通電極３４の一対の電極によって挟まれる。なお、圧電層４２と圧電層４３の間に、電極は配置されていない。

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に対向する領域において等しくグランド電位に保持されている。多数の個別電極３５は、後述するように、それぞれがＣＯＦ５０の図示しない配線を介して個別に駆動ＩＣ５２に電気的に接続されている。なお、本実施の形態では、図示しないが、圧電アクチュエータ２１の四隅部に表面電極が形成されており、共通電極３４が圧電シート４１に貫通形成されたスルーホールを介して各表面電極と電気的に接続されている。つまり、共通電極３４は、表面電極を介して接地されている。

圧電アクチュエータ２１の上面には、図１に示すように、ＣＯＦ５０が配置されている。ＣＯＦ５０は、その一方の端部付近において、圧電アクチュエータ２１の上面に貼り付けられ、アクチュエータユニット２１の上面の右端部付近からリザーバユニット７１とサイドカバー５３との間を通過して、略上方に延びている。ＣＯＦ５０の略上方に延びている部分の中央付近では、ＣＯＦ５０の一方（図１の右側）の表面に、駆動ＩＣ５２が配置されて、サイドカバー５３と熱的に結合されている。ここでは、駆動ＩＣ５２のサイドカバー５３側の表面がシート状の熱伝導性部材（放熱シート）を介して当接している。サイドカバー５３は金属材料により構成されているので、駆動ＩＣ５２で発生した熱は、サイドカバー５３に伝達し、効率よく外部に逃がされる。ここで、サイドカバー５３は短手方向に関して最も外側に配置されているため、熱をさらに効率よく逃がすことができる。ＣＯＦ５０の駆動ＩＣ５２が形成されているのと反対側の表面には、ＣＯＦ５０を挟んで駆動ＩＣ５２と対向する位置にスポンジ５１が介挿されている。スポンジ５１のＣＯＦ５０と反対側の表面は、リザーバユニット７１のフィルタプレート９２の側面に固定されている。このとき、スポンジ５１は、その弾性力によって駆動ＩＣ５２をサイドカバー５３に押圧し、両者の熱的結合の向上に寄与している。

ここで、アクチュエータユニット２１の動作について述べる。アクチュエータユニット２１においては、４枚の圧電シート４１〜４４のうち圧電シート４１だけが個別電極３５から共通電極３４に向かう方向に分極されている。駆動ＩＣ５２により、個別電極３５に所定の電位を付与すると、圧電シート４１のうち所定の電位が付与された個別電極３５とグランド電位に保持された共通電極４３とに挟まれた領域（活性領域）に電位差が生じる。これにより、圧電シート４１のこの部分には厚み方向の電界が発生し、圧電横効果により圧電シート４１のこの部分は分極方向と直角方向に縮む。その他の圧電シート４２〜４４は、電界が印加されないのでこのように縮むことはない。したがって、圧電シート４１〜４４において活性領域と対向する部分には、全体として、圧力室１０側に凸となるユニモルフ変形が生じる。すると、圧力室１０の容積が低下してインクの圧力が上昇し、図４に示したノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５がグランド電位に戻ると、圧電シート４１〜４４は元の形状に戻って圧力室１０も元の容積に戻る。そのため、副マニホールド流路５ａから個別インク流路３２へとインクが吸い込まれる。

他の駆動方法としては、予め個別電極３５に所定の電位を付与しておき、吐出要求があるごとに一旦個別電極３５をグランド電位にした後、所定のタイミングで再び個別電極３５に所定の電位を付与する方法もある。この場合、個別電極３５がグランド電位となるタイミングで圧電シート４１〜４４が元の状態に戻り、圧力室１０の容積は初期状態（予め電圧が印加された状態）と比較して増加し、副マニホールド流路５ａから個別インク流路３２へとインクが吸い込まれる。その後、再び個別電極３５に所定の電位が付与されたタイミングで圧電シート４１〜４４において活性領域と対向する部分が圧力室１０側に凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下により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。

次に、リザーバユニット７１について図１、図７、図８を用いてより詳細に説明する。図７は、図１のリザーバユニットを構成する４枚のプレートの平面図であり、（ａ）がアッパープレート９１、（ｂ）がフィルタプレート９２、（ｃ）がリザーバプレート９３、（ｄ）がアンダープレート９４を示している。図８は、図７の４枚のプレート９１〜９４を積層させた状態における長手方向の断面図である。

リザーバユニット７１は、図８に示すように、上から、アッパープレート９１、フィルタプレート９２、リザーバプレート９３及びアンダープレート９４の４枚のプレートが互いに位置合わせされて積層されたものである。これら４枚のプレート９１〜９４は、流路ユニット４の長手方向と同じ方向を長手方向とする略矩形状の平板である。また、これら４枚のプレート９１〜９４の短手方向の長さは、図１に示すように、２つのサイドカバーの間の距離も短くなっている。アッパープレート９１には、図７（ａ）、図８に示すように、その長手方向の一方（図８の左側）の端部付近に孔４５が形成されており、図示しないインクタンクにより孔４５からインクが供給される。

フィルタプレート９２には、図７（ｂ）、図８に示すように、その上面から下方にフィルタプレート９２の厚さの約１／３の深さを有する穴４６が形成されている。穴４６は、孔４５に対向する部分からフィルタプレート９２の長手方向にその略中央部分まで延びており、一方（図８の左側）の端部付近において孔４５と連通している。穴４６の下面には、その全域にわたってフィルタ４７が配置されている。

穴４６の下部には、フィルタ４７を挟んで、フィルタプレート９２の厚さの約１／３の深さを有する穴４８が形成されている。穴４８は、穴４６よりも一回り小さい平面形状を有している。穴４８の下面の、穴４８の長手方向の一方（図９の右側）の端部に対向する部分には、孔４９が形成されている。孔４９は、フィルタプレート９２の厚さの約１／３の深さを有してフィルタプレート９２の下面において開口している。そして、孔４９を介して、穴４８と後述する穴６１とが連通している。

リザーバプレート９３には、図７（ｃ）、図８に示すように、穴６１が形成されている。穴６１は、リザーバプレート９３の中央部を長手方向に延びる主流路６１ａと、主流路６１ａの途中部から分岐した８つの分岐流路６１ｂとからなる。主流路６１ａは、一方（図７（ｃ）の左側）の端部が図７（ｃ）の下方に曲がり、他方（図７（ｃ）の右側）の端部が図７（ｃ）の上方に曲がっている。これら２つ端部は、アンダープレート９４に形成された１０個の孔６２のうち、アンダープレート９４の長手方向の最も両端側の孔６２にそれぞれ対向している。また、８つの分岐流路６１ｂは、残りの８つの孔６２にそれぞれ対向する位置まで延びている。ここで、穴６１がインクを貯留するためのインクリザーバとなる。

アンダープレート９４には、略円形の平面形状を有し、穴６１と連通する１０個の孔６２が形成されている。孔６２は、流路ユニット４のインク供給口５ｂに対応して、アンダープレート９４の短手方向の両端部付近に形成されている。また、アンダープレート９４の下面には、長手方向の両端部付近及び孔６２が形成された領域周辺を除く部分にこれらの部分よりも厚みを薄くした凹部９４ａが形成されている。リザーバユニット７１は、この長手方向の両端部付近及び孔６２の形成領域付近によって流路ユニット４に固定されることになる。このとき、アンダープレート９４の凹部９４ａが形成された部分では、流路ユニット４との間に隙間が生じる。この隙間には、圧電アクチュエータ２１が、アンダープレート９４と僅かな間隙を介して流路ユニット４の表面に接着されている。

そして、リザーバユニット７１においては、孔４５は、穴４６、フィルタ４７、穴４８及び穴６１を介して孔６２に連通している。これにより、インクタンクから孔４５に供給されたインクが、孔６２まで流れ、孔６２に連通するインク供給口５ｂから流路ユニット４に供給される。

以上に説明した実施の形態によると、サイドカバー５３の突出部５３ｂが流路ユニット４の溝４ａに嵌合することによりサイドカバー５３の外縁直線部５３ａが流路ユニット４の上面に密着するため、サイドカバー５３の外側から内側にインクやインクミストが浸入しにくい。

さらに、２つのサイドカバー５３が対向することにより形成される間隙が流路ユニット４の短手方向の長さよりも短く、リザーバユニット７１の短手方向の長さが２つのサイドカバー５３により形成される間隙の長さよりも小さくなっており、２つのサイドカバー５３の間に、リザーバユニット７１アクチュエータユニット２１、ＣＯＦ５０及び基板５４が位置しているので、インクジェットヘッド１を小型化することができる。

また、流路ユニット４には複数の溝４ａが形成され、サイドカバー５３には複数の溝４ａに対応して複数の突出部５３ｂが形成されているので、サイドカバー５３を流路ユニット４に確実に固定することができる。

また、インク供給口５ｂと溝４ａとを同じ側の端部付近に形成した場合には、製造上の誤差などにより両者が繋がってしまわないように、両者を十分に離して形成する必要があり、流路ユニット４が大型化してしまうが、本実施の形態では、流路ユニット４の短手方向に関して、インク供給口５ｂと溝４ａとを互いに反対側の端部付近に形成することにより両者を十分に離すことができるため、インクジェットヘッド１を小型化することができる。さらに、流路ユニット４の短手方向の両端部付近において、その長手方向に関して、溝４ａが形成された溝配置領域４ｃとインク供給口５ｂが配置されるインク供給口配置領域４ｂとが千鳥状に配置されており、溝４ａとインク供給口５ｂとが一直線上に並ばないため、流路ユニット４の高い剛性が維持されている。加えて、流路ユニット４の短手方向に関して、外側から順に、溝４ａ、リザーバユニット７１の短手方向の端面及びインク供給口５ｂが、配置されているため、ＣＯＦ５０をサイドカバー５３とリザーバユニット７１の端面との間を通過するように配置することができ、ＣＯＦ５０を容易に上方に引き出すことができる。

また、溝４ａは流路ユニット４を構成するノズルプレート３０を除く８枚のプレート２２〜２９に形成された貫通孔によって構成されており、ノズルプレート３０の下面まで延びていないので、ノズルプレート３０の下面に付着したインクが溝４ａを介して流路ユニット４の上面に流れ込むことがない。さらに、溝４ａの深さを最大限深くしているので、突出部５３ｂを溝４ａに嵌合したときに、サイドカバー５３が流路ユニット４に確実に固定される。

また、サイドカバー５３と流路ユニット４との当接部に封止部材５６が塗布されているため、サイドカバー５３と流路ユニット４との隙間は確実に封止され、サイドカバー５３の外側から内側にインクやインクミストが浸入するのを確実に防止することができる。このとき、サイドカバー５３の外縁直線部５３ａと流路ユニット４の上面とが密着しているため、封止部材５６がインクジェットヘッド１の内部に流れ込みにくく、両者の隙間を確実に封止することができる。

また、サイドカバー５３が金属材料により形成されており、駆動ＩＣ５２がサイドカバー５３の表面と熱的に結合されているため、駆動ＩＣにおいて発生した熱を効率よく外部に逃がすことができる。さらに、サイドカバー５３はインクジェットヘッド１において最も外側に配置されているので、効率よく熱を逃がすことができる。加えて、別途ヒートシンクとなる部材を設ける必要がなく、部品点数を減らすことができる。

次に、本実施の形態に変更を加えた変形例について図９を用いて説明する。ただし、本実施の形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。

一変形例では、図９（ａ）に示すように、サイドカバー１５３が、流路ユニット４との当接部から上方にアクチュエータユニット２１の上面よりも高い位置まで延びた第１直交壁部１５３ｃと、第１直交壁部１５３ｃの上端から流路ユニット４の上面とほぼ平行に延び、流路ユニット４の上面と対向する対向壁部１５３ｄと、対向壁部１５３ｄの外側端から上方に延びた第２直交壁部１５３ｅとを有している（変形例１）。ここで、第１直交壁部１５３ｃ、対向壁部１５３ｄ及び第２直交壁部１５３ｅは、実施の形態のサイドカバー５３と同様、流路ユニット４の長手方向に沿って延在している。また、ＣＯＦ５０は、サイドカバー１５３の第１直交壁部１５３ｃと対向壁部１５３ｄとの間の折れ曲がった部分（第１直交壁部１５３ｃと対向壁部１５３ｄとを繋ぐ屈曲部）に当接するとともに、アンダープレート１９４の下面の短手方向に関する端部のうち、凹部１９４ａが形成された部分（流路ユニット４とリザーバユニット１７１とが作る間隙の開口を構成するリザーバユニット１７１の端縁部）に当接するように引き出されている。

この場合、２つの第２直交壁部１５３ｅの間の距離は、２つの第１直交壁部１５３ｃの間の距離よりも長くなるので、リザーバユニット１７１を構成するアッパープレート１９１、フィルタプレート１９２、リザーバプレート１９３及びアンダープレート１９４の短手方向（図９（ａ）の左右方向）の長さを長くすることができる。ただし、アンダープレート１９４には、第１直交壁部１５３ｃに当たらないようにするために、実施の形態と同様の凹部１９４ａに加えて、図９（ａ）の左側の端部付近に凹部１９４ｂが形成されている。なお、本変形例では、２つの第２直交壁部１５３ｅの間の距離は、流路ユニット４の幅とほぼ同程度としてあり、複数のインクジェットヘッドを併設する場合でも、このヘッド組が不必要に大型化することはない。また、第１直交壁部１５３ｃ、対向壁部１５３ｄ及び流路ユニット４の端縁部（第１直交壁部１５３ｃより外側の領域）で作る空間は、封止部材５６を、例えば、ディスペンサーなどによってサイドカバー１５３の外縁直線部に沿って塗布するときのガイドとして働き、封止部材５６の塗布作業が適切にできる。

さらに、この場合、ＣＯＦ５０が第１直交壁部１５３ｃと対向壁部１５３ｄとの境界部分及びアンダープレート１９４の端部に当接しているため、サイドカバー１５３と流路ユニット４との隙間からインクやインクミストが浸入したとしても、ＣＯＦ５０により、インクやインクミストがアクチュエータユニット２１の上面に容易に到達しにくくなっている。そのため、アクチュエータユニット２１の上面に形成された個別電極３５（図６参照）同士がショートしてしまうのを防ぐことができる。

なお、変形例１では、図９（ｂ）に示すように、第１直交壁部１５３ｃと対向壁部１５３ｄとを繋ぐ屈曲部が、流路ユニット４とリザーバユニット１７１とが作る間隙の開口を構成するリザーバユニット１７１の端縁部よりも、流路ユニット４の表面から遠くに形成されていてもよい。さらに、この場合、ＣＯＦ５０が平坦な状態に戻ろうとする力の反力が、ＣＯＦ５０を圧電アクチュエータ２１に押圧するように働く。その分、両者の良好な電気的接続状態を維持することができる。なお、この場合には、第１直交壁部１５３ｃに当たらないようにするために、リザーバプレート１９３及びアンダープレート１９４の短手方向に関する長さが、アッパープレート１９１及びフィルタプレート１９２よりも短手方向の長さよりも短くなっている。

またさらに、ＣＯＦ５０が第１直交壁部１５３ｃと対向壁部１５３ｄとの境界部分及びアンダープレート１９４の端部のいずれか一方のみに当接していてもよく、又は、これらのうちのいずれにも当接していなくてもよい。また、対向壁部１５３ｄは流路ユニット４の上面と平行でなくてもよい。

本実施の形態では、ノズルプレート３０を除く８枚のプレート２２〜２９に貫通孔を形成することにより溝４ａを形成したが、これら８枚のプレート２２〜２９のうち、プレート２３〜２９のいずれかよりも上方にあるプレートにのみ溝を構成するための貫通孔が形成されていてもよい。

本実施の形態では、溝４ａを流路ユニット４の短手方向の両端部にそれぞれ４つずつ、合計８つ設けていたが、これには限られず、少なくとも流路ユニットの短手方向の両端部にそれぞれ１つ以上、合計２つ以上設けられていればよい。

また、本実施の形態では、サイドカバー５３が駆動ＩＣ５２の熱を逃がすためのヒートシンクを兼ねていたが、別途ヒートシンクが設けられていてもよい。

また、本実施の形態では、サイドカバー５３、１５３と流路ユニット４の上面との隙間を埋めるために封止部材５６を塗布したが、封止部材５６は塗布されていなくてもよい。このときは、サイドカバー５３、１５３には、突出部はあってもなくてもよく、上述の各形態における外縁直線部全体が流路ユニット４の表面に形成された１つの溝に嵌合される。つまり、溝は、サイドカバー５３、１５３の全長に亘って細長く形成されている。この場合でも、サイドカバー５３、１５３と流路ユニット４とは密着しているため、外部からインクやインクミストが浸入するのを防止することができる。もちろん、封止部材５６が塗布されていることが好適で、より確実に外部からのインクやインクミストの浸入を防ぐことができることは言うまでもない。

本発明における実施の形態に係るインクジェットヘッドの概略構成図である。 図１のヘッド本体の平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図３の部分拡大図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 （ａ）は図５のアクチュエータユニット付近の拡大図であり、（ｂ）は（ａ）の個別電極の平面図である。 図１のリザーバユニット７１を構成する４枚のプレートの平面図である。 図７の４枚のプレートを積層させたときの長手方向の断面図である。 変形例１の図１相当の概略構成図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
４ａ 溝
５ マニホールド流路
５ｂ インク供給口
８ ノズル
１０ 圧力室
２１ アクチュエータユニット
５０ ＣＯＦ
５２ 駆動ＩＣ
５３ サイドカバー
５３ａ 外縁直線部
５３ｂ 突出部
７１ リザーバユニット
１５３ サイドカバー
１５３ｃ 第１直交壁部
１５３ｄ 対向壁部
１５３ｅ 第２直交壁部

Claims (11)

1. インク吐出面に形成されたインク吐出口に連通する圧力室、前記圧力室に連通する共通インク室、及び、前記共通インク室に連通し、前記インク吐出面と反対側の表面に形成されたインク供給口を有する流路ユニットと、
   前記インク供給口が形成された前記流路ユニットの表面において前記インク供給口に連通し、前記共通インク室に供給するインクを貯留するインクリザーバを有するリザーバユニットと、
   前記圧力室に対して固定され、前記圧力室内のインクに圧力を付与するアクチュエータユニットと、
   前記アクチュエータユニットに接続された配線、及び、前記配線を介して前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給する駆動ＩＣを有する配線部材とを備えたインクジェットヘッドであって、
   前記流路ユニットの長手方向に前記流路ユニットの外形線に沿って延在し、前記流路ユニットの表面に当接した２つのカバー部材と、前記流路ユニットの表面から前記流路ユニットの厚み方向の途中部まで延びた少なくとも２つの溝とを有し、
   前記カバー部材の端面は、前記外形線に平行で前記流路ユニットの表面に当接する外縁直線部と、前記外縁直線部から突出した突出部とを有し、前記突出部が前記溝と嵌合することで、前記カバー部材が前記流路ユニットに固定され、
   前記流路ユニットの短手方向に関して、前記リザーバユニット、前記アクチュエータユニット及び前記駆動ＩＣが実装された前記配線部材が、前記２つのカバー部材に挟まれた範囲内に収まっていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記流路ユニットは、２つの前記外形線に沿ってそれぞれ複数の前記溝を有し、
   前記カバー部材の端面は、複数の前記外縁直線部と複数の前記突出部とを有し、前記突出部が対応する溝にそれぞれ嵌合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２つのカバー部材が対向して作る間隙は、前記流路ユニットの表面の短手方向の幅以下であり、前記リザーバユニットの短手方向の幅は、前記２つのカバー部材が対向して作る間隙よりも小さいこと特徴とす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. 前記流路ユニットの表面は、前記流路ユニットの長手方向に沿って、前記流路ユニットの短手方向の両端部付近に交互に設けられたインク供給口配置領域と、前記流路ユニットの短手方向に関して前記インク供給口配置領域と反対側の端部付近に設けられた溝配置領域とを有し、
   前記インク供給口が前記インク供給口配置領域内に形成され、前記溝が前記溝配置領域内に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記インク供給口配置領域と前記溝配置領域とは、前記流路ユニットの長手方向の前記外形線に沿って千鳥状に配列されており、
   前記流路ユニットの短手方向に関して、外側から順に、前記溝、前記リザーバユニットの端面及び前記インク供給口が配置され、且つ、相互に間隙を有し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. 前記流路ユニットは、前記インク吐出面が形成されたノズルプレートを含む複数枚のプレートが積層されて形成され、
   前記溝が、前記流路ユニットの前記表面から前記流路ユニットの厚み方向に前記ノズルプレートの前記インク吐出面と反対側の表面まで延びていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記カバー部材は、
   前記外縁直線部から前記突出部と反対側に延びた第１直交壁部と、前記第１直交壁部と交差し、前記流路ユニットの前記表面の外縁部と対向する対向壁部と、前記対向壁部と交差し、前記突出部と反対側に延びた第２直交壁部を有し、
   前記対向壁部が、前記当接部に沿って延在していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記カバー部材は、第１直交壁部と前記対向壁部とを繋ぐ屈曲部を有し、
   前記屈曲部は、前記配線部材の前記アクチュエータユニットとの接続部よりも、前記流路ユニットの前記表面から遠い位置に形成され、前記配線部材が前記屈曲部に当接しながら前記アクチュエータユニットから引き出されていることを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記リザーバユニットは、前記流路ユニットとの間に間隙が形成されるように前記流路ユニットに積層され、且つ、前記アクチュエータユニットは、前記流路ユニットと前記リザーバユニットとが作る間隙内で前記リザーバユニットに対向して前記流路ユニットに固定されており、前記配線部材が前記間隙の開口を構成する前記リザーバユニットの端縁部に当接しながら前記アクチュエータユニットから引き出されていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
10. 前記流路ユニットと前記カバー部材との当接部には、前記当接部の隙間を封止する封止部材が、前記短手方向の外側から塗布されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
11. 前記カバー部材が金属材料により構成されており、前記カバー部材と前記駆動ＩＣとが熱的に結合していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。

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