JP3666386B2 - インクジェットプリンタヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタヘッドに関し、詳細には、インクに噴射圧力を与えるアクチュエータに対向するキャビティープレートに設けられたインクの圧力室が、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形に形成された、インクジェットプリンタヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、米国特許第５，４０２，１５９号公報に記載されているような積層型の圧電アクチュエータを用いたインクジェットプリンタヘッドが知られている。このインクジェットプリンタヘッドでは、複数個のノズルと当該各ノズルごとの圧力室とを備えたキャビティープレートに、各圧力室ごとに形成された駆動電極と隣接する圧力室に共通するコモン電極とにより圧電シートを挟んで当該圧電シートを積層したプレート型の圧電アクチェータを接着して構成している。
【０００３】
また、インクジェットヘッドの小型化を図るために、特公平２−４４２９号公報や特公平７−６７８０３号公報に記載の発明のように、キャビティープレートに、菱形の圧力室を設けたものも知られている。特公平２−４４２９号公報に記載のインクジェットヘッドでは、略長方形のキャビティープレートに菱形の圧力室を円弧状に２列に配列し、当該菱形の圧力室の噴射ノズルに接続される側の鋭角部分を円弧の中心に位置する噴射ノズルに向けて、当該菱形の圧力室から延設したインク通路を噴射ノズルに接続している。また、特公平７−６７８０３号公報に記載の発明では、第１の圧力室列の噴射ノズル側の鋭角部と、第２の圧力室列の噴射ノズル側の鋭角部とを一列に並べている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特公平２−４４２９号公報や特公平７−６７８０３号公報に記載の発明インクジェットヘッドでは、菱形のインク圧力室を採用しているが、カラーのインクジェットヘッドで、インクを噴射するノズル数が増加すると、前者の場合、キャビティープレートの端面に噴射ノズルが開口しているために複数のキャビティープレートを積層しなければならず、また、後者の場合第１及び第２の圧力室列からなる組を間隔を置いて複数組並べなければならず、インクを噴射するノズル列を集約することができなかった。このために、インクジェットヘッドの大きさが大きくなってしまうという問題があった。また、上記のように、ノズル列の間隔が大きくなると、インクジェットヘッドが記録媒体との相対移動方法に対してわずかでも傾斜して取り付けられると、各ノズル列から噴射されるインク滴が本来重ねられるべきであっても、ずれてしまうため、インクジェットヘッドの取り付けに高い精度が要求されるという問題点もあった。
【０００５】
また、後者のような圧力室配列の場合、高密度化するために、インクの供給口とインク噴射ノズル間の距離を小さくすると、圧力室内のインク中での圧力波の片道伝播時間が短くなりインクの噴射周期が短くなるが、アクチュエータとしての圧電素子の特性から駆動波形が所定電圧に立ち上がるまでに時間がかかり、駆動波形の立ち上げ時間が上記圧力波の片道伝播時間よりも長くなってしまい、効率的なアクチュエータの駆動ができなくなるという問題もあった。さらに、圧力室列を高密度化するために、インクの供給口とインク噴射ノズル間の距離が小さくなりすぎると、圧電素子等のアクチュエータの変位量が必要な量だけとれなくなるという問題点もあった。
【０００６】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、キャビティープレートの寸法を大型化せずに、多ノズルに対応した多数のインク圧力室が配列できるインクジェットプリンタヘッド提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、インクに噴射圧力を与えるアクチュエータと、当該アクチュエータに対向するインクの圧力室とを備えたキャビティープレートとから構成されたインクジェットプリンタヘッドであって、前記キャビティープレートに設けられたインクの圧力室は一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形に形成され、当該平行四辺形の圧力室の一方の鋭角部にインクの供給口が形成され、他方の鋭角部にインク噴射ノズルが形成され、当該平行四辺形の圧力室は３列以上あって、第１と第２の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を互いに他の列の圧力室間に入り込ませて配置され、第３の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を、第１または第２の圧力室列の供給口側の鋭角部間に入り込ませて配置されていることを特徴とする構成となっている。
【０００８】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、キャビティープレートに設けられたインクの圧力室は平行四辺形に形成され、平行四辺形の圧力室の一方の鋭角部にインクの供給口が形成され、他方の鋭角部にインク噴射ノズルが形成され、平行四辺形の圧力室は３列以上あって、第１と第２の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を互いに他の列の圧力室間に入り込ませて配置され、第３の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を、第１または第２の圧力室列の供給口側の鋭角部間に入り込ませて配置されているので、キャビティープレートのサイズを大きくせずに、多数の圧力室を配置することができる。また、圧力室が、平行四辺形に形成され２つの鋭角部にインクの供給口及びインク噴射ノズルが設けられているので、複数列の圧力室列を高密度に配置しても、インクの供給口とインク噴射ノズル間の距離を適切に設定することができ、その結果、駆動波形の立ち上げ時間に余裕を持たせることができるとともに、アクチュエータの変位量を十分にとることができる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、前記キャビティープレートは長方形に形成され、前記インクノズルが前記長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置されるインクノズル列が、前記キャビティープレートには４列以上設けられている。
【００１０】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、インクノズル列が、キャビティープレートには４列以上設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート上に、多数の圧力室を配置することができる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、前記キャビティープレートは長方形に形成され、前記平行四辺形の圧力室が前記長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置される圧力室の列が、前記キャビティープレートには６列設けられている。
【００１２】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、平行四辺形の圧力室が長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置される圧力室の列が、６列設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート上に、より多数の圧力室を配置することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、長方形に形成されたキャビティープレートの両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、前記平行四辺形の圧力室に設けられたインク噴射ノズルが配列されていることを特徴とした構成となっている。
【００１４】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、長方形に形成されたキャビティープレートの両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、平行四辺形の圧力室に設けられたインク噴射ノズルが配列されているので、インクのノズル列をより中央に集約することができる。
【００１５】
また、請求項５に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、前記アクチュエータは、一対の電極間に圧電シートを有するものであって、一方の電極を前記平行四辺形の圧力室の投影形状よりも少し小さい相似形としたことを特徴とする構成となっている。
【００１６】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、圧力室が平行四辺形なので、対応したアクチュエータの活性部の幅が広くとれ、活性層の有効活用面積の比率が上がり、アクチュエータの効率を上げることができる。
【００１７】
また、請求項６に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至５の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、前記各圧力室の供給口にインクを供給するマニホールド流路は、各圧力室列ごとに独立しており、第３の圧力室列のためのマニホールド流路は、第１または第２の圧力室列のためのマニホールド流路に対して、各圧力室列がなす平面と直交する方向の高さを異にしていることを特徴とする構成となっている。
【００１８】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至５の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、各圧力室の供給口にインクを供給するマニホールド流路は、各圧力室列ごとに独立しており、第３の圧力室列のためのマニホールド流路は、第１または第２の圧力室列のためのマニホールド流路に対して、各圧力室列がなす平面と直交する方向の高さを異にしているので、各列ごとにインクの色を変えたときに互いに干渉を起こすことがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの構造を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタヘッド１は、長方形に形成された金属板の積層構造からなるキャビティープレート１０の上に、プレート型の圧電アクチェータ２０が積層された構造となっている。また、キャビティープレート１０の表面には、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形形状に形成されたインク圧力室１７ｃが複数列配列されている。
【００２１】
次に、図２及び図３を参照して、キャビティープレート１０について説明する。図２は、キャビティープレート１０の分解斜視図であり、図３は、キャビティープレート１０の図１に示すＩ−Ｉ’線における矢視方向の断面図である。図２及び図３に示すように、キャビティープレート１０は、長方形の金属板の板材を７枚積層した７層構造になっている。具体的には、キャビティープレート１０は、下層から、ノズルプレート１１、第一マニホールドプレート１２、第二マニホールドプレート１３、第三マニホールドプレート１４、第四マニホールドプレート１５、スペーサプレート１６及びベースプレート１７の７枚の薄い金属板を積層した構造となっている。尚、キャビティープレート１０は、図２に示す破断線方向に長く形成されている。
【００２２】
図２及び図３に示すように、ノズルプレート１１には、微小径のインク噴出用のノズル１１ａが、多数個穿設されている。また、第一マニホールドプレート１２には、前記ノズル１１ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１２ａが多数穿設されている。また、第一マニホールドプレート１２には、後述するインク供給口１７ａにインクを供給するためのインク通路の底部を形成する溝状の凹部であるインク通路底部１２ｂが、貫通孔１２ａ列の両側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路底部１２ｂは、図３に示すように、第一マニホールドプレート１２の厚みの３分の１程度の深さの溝に形成されている。
【００２３】
また、第二マニホールドプレート１３には、前記貫通孔１２ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１３ａが多数穿設されている。また、第二マニホールドプレート１３には、上記インク通路底部１２ｂと対応する位置に溝状の孔部であるインク通路１３ｂが、貫通孔１３ａ列の両側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路１３ｂからは、後述するインク供給口１７ａにインクを供給するためのインク供給分路１３ｄが複数延設されている。また、第二マニホールドプレート１３には、インク通路の底部を形成する溝状の凹部であるインク通路底部１３ｃが、インク通路１３ｂの外側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路底部１３ｃは、図３に示すように、第二マニホールドプレート１３の厚みの２分の１程度の深さの溝に形成されている。
【００２４】
また、第三マニホールドプレート１４には、前記貫通孔１３ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１４ａが多数穿設されている。また、第三マニホールドプレート１４には、上記インク通路底部１３ｃと対応する位置に溝状の孔部であるインク通路１４ｃが、貫通孔１４ａ列の両側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路１４ｃからは、後述するインク供給口１７ａにインクを供給するためのインク供給分路１４ｄが複数延設されている。また、第三マニホールドプレート１４には、インク通路の底部を形成する溝状の凹部であるインク通路底部１４ｅが、インク通路１４ｃの外側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路底部１４ｅは、図３に示すように、第三マニホールドプレート１４の厚みの２分の１程度の深さの溝に形成されている。また、第三マニホールドプレート１４には、前記インク供給分路１３ｄからインク供給口１７ａへインクを供給するための微小径の貫通孔１４ｂが形成されている。
【００２５】
また、第四マニホールドプレート１５には、前記貫通孔１４ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１５ａが多数穿設されている。また、第四マニホールドプレート１５には、上記インク通路底部１４ｅと対応する位置に溝状の孔部であるインク通路１５ｃが、貫通孔１５ａ列の両側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路１５ｃからは、後述するインク供給口１７ａにインクを供給するためのインク供給分路１５ｄが複数延設されている。また、第四マニホールドプレート１５には、前記インク供給分路１４ｄからインク供給口１７ａへインクを供給するための貫通孔１５ｂが形成されている。各対応するインク通路１２ｂとインク通路１３ｂ、インク通路底部１３ｃとインク通路１４ｃ、インク通路底部１４ｅとインク通路１５ｃで構成される各マニホールドは、その長手方向一端においてそれぞれ別のインクタンク（図示せず）に接続されている。
【００２６】
また、スペーサプレート１６には、前記貫通孔１５ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１６ａ及び後述するインク供給口１７ａにインクを供給するための貫通孔１６ｂが複数形成されている。
【００２７】
さらに、ベースプレート１７には、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形平行四辺形のインク圧力室１７ｃが複数配列され、インク圧力室１７ｃの一方の鋭角部には、インク圧力室１７ｃにインクを供給するインク供給口１７ａが設けられ、インク圧力室１７ｃの他方の鋭角部には、前記ノズル１１ａにインクを送り出すインクノズル口１７ｂが設けられている。
【００２８】
次に、図４を参照して、ベースプレート１７の構造について説明する。図４は、ベースプレート１７の平面図である。図４に示すように、ベースプレート１７は、長方形の薄板の金属板から構成され、ベースプレート１７の短辺方向には、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形平行四辺形のインク圧力室１７ｃがＡ列からＦ列まで６列形成され、インク圧力室１７ｃの一方の鋭角部には、インク圧力室１７ｃにインクを供給するインク供給口１７ａが設けられ、インク圧力室１７ｃの他方の鋭角部には、前記ノズル１１ａにインクを送り出すインクノズル口１７ｂが設けられている。
【００２９】
尚、Ａ列、Ｂ列、Ｃ列のインク圧力室１７ｃは、インク圧力室１７ｃの鋭角部に形成されているインクノズル口１７ｂを、長方形に形成されたベースプレート１７の両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに向けて（図４において、左向きに向けて）配列され、Ａ列のインク圧力室１７ｃが一番外側（図４における一番右側）に配列され、次いで、Ａ列のインク圧力室１７ｃより中央側（図４における左側）に、Ｂ列のインク圧力室１７ｃが配列され、次いで、Ｂ列のインク圧力室１７ｃより中央側（図４における左側）に、Ｃ列のインク圧力室１７ｃが配列されている。
【００３０】
また、Ｄ列、Ｅ列、Ｆ列のインク圧力室１７ｃは、インク圧力室１７ｃの鋭角部に形成されているインクノズル口１７ｂを、長方形に形成されたベースプレート１７の両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに向けて（図４において、右向きに向けて）配列され、Ｆ列のインク圧力室１７ｃが一番外側（図４における一番左側）に配列され、次いで、Ｆ列のインク圧力室１７ｃより中央側（図４における右側）に、Ｆ列のインク圧力室１７ｃが配列され、次いで、Ｅ列のインク圧力室１７ｃより中央側（図４における右側）に、Ｄ列のインク圧力室１７ｃが配列されている。
【００３１】
また、Ａ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂがＢ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとの間に入り込んで配置されており、また、Ｂ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂがＣ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとの間に入り込んで配置されている。
【００３２】
また、Ｆ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂがＥ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとの間に入り込んで配置されており、また、Ｅ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂがＥ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとの間に入り込んで配置されている。
【００３３】
また、Ｃ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂはＤ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂとインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂとの間に入り込んで配置されている。
【００３４】
次に、図５乃至図８を参照して、プレート型圧電アクチュエータ２０の構造を説明する。図５は、プレート型圧電アクチュエータ２０の図１に示すII−II’線における矢視方向の断面図であり、図６は、プレート型圧電アクチュエータ２０を構成する圧電シート２６，２８，３０の平面図であり、図７は、ベースプレート１７の平面図であり、図８は、インク圧力室１７ｃの拡大図である。
【００３５】
図５に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０は、１０枚の圧電シート２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０を積層した構造に形成されている。また、図６に示すように各圧電シート２１〜３０の内、圧電シート２６，２８，３０は、全て同じ構造に形成され、各圧電シート２６，２８，３０の上面には、前記ベースプレート１７に設けられた各インク圧力室１７ｃに対応する位置に前記平行四辺形のインク圧力室１７ｃの投影形状よりも少し小さい相似形の駆動電極３６が各々形成されている。
【００３６】
尚、プレート型圧電アクチュエータ２０をキャビティープレート１０を構成するベースプレート１７の表面に載置したときには、図７及び図８に示すように、インク圧力室１７ｃに対応する位置に当該駆動電極３６が配置されることになる。
【００３７】
また、図６に示すように、各駆動電極３６の配線部３６ａは、圧電シート２６，２８，３０の側面端部に各々露出するように形成されている。
【００３８】
また、図５に示すように、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９は、全て同じ構造に形成され、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の上面には、複数個のインク圧力室１７ｃの複数個に対して共通の電極となる帯状のコモン電極３５が形成されている。また、各コモン電極３５の端部３５ａは、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の側面端部に各々露出するように形成され、各圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の上面には、上記駆動電極３６の配線部３６ａの端部と対応する位置に圧電シートの変形には関与しないランドパターンである捨てパターン電極３５’が形成されている。捨てパターン電極３５’は、駆動電極及びコモン電極と同じ厚みに形成され、後述するように圧電シートを積層したとき、駆動電極およびコモン電極のない部分の圧電シートが凹むのを補正している。
【００３９】
なお、上記の実施の形態のプレート型圧電アクチェータ２０には、駆動電極３６を設けた圧電シートは、圧電シート２６，２８，３０の３層設けられているが、駆動電極３６を設けた圧電シートは、１層、２層、５層等任意の枚数としても良く、その枚数に対応してコモン電極３５を設けた圧電シートも設けても良い。
【００４０】
上記のように構成された圧電シート２１〜３０の内、圧電シート２５のコモン電極３５と圧電シート２６の駆動電極３６との間と、圧電シート２７のコモン電極３５と圧電シート２８の駆動電極３６との間と、圧電シート２９のコモン電極３５と圧電シート３０の駆動電極３６との間とに、各々、駆動電圧を印加することにより、圧電シート２５〜２９が変形して、キャビティープレート１０のインク圧力室１７ｃ内のインクに圧力を加えることができる。
【００４１】
よって、上記のように構成された圧電シート２１〜３０の内、駆動電極３６と対応する圧電シート２５〜２９の部分が活性部を構成することになる。圧電シート２１〜３０を焼成する場合に、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２１〜２４は、焼成後に圧電シート２１〜３０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、及び圧電シート２５〜２９の活性部がインク圧力室１７ｃ方向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。
【００４２】
次に、上記のように構成されたインクジェットプリンタヘッド１の動作を図２、図３、図７及び図８を参照して説明する。尚、インクジェットプリンタヘッド１は、左右対称の構造となっているために、図３に示す右側の部分の動作を説明するが、左側も同様に動作する。図３に示すように、インク通路底部１２ｂ及びインク通路１３ｂから構成されたインクマニホールド通路から供給されるインクは、インク供給分路１３ｄを経て、貫通孔１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを経て図７及び図８に示すインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａに供給されて、インク圧力室１７ｃに流入する。そして、駆動電極３６に駆動電圧が印加されると、圧電アクチェータ２０が変形して、インク圧力室１７ｃ内のインクは、インクノズル口１７ｂから吐出されて、図２に示す貫通孔１６ａ、１５ａ、１４ａ、１３ａ、１２ａを経て、ノズル１１ａから噴射される。
【００４３】
また、図３に示すように、インク通路底部１３ｃ及びインク通路１４ｃから構成されたインクマニホールド通路から供給されるインクは、インク供給分路１４ｄを経て、貫通孔１５ｂ、１６ｂを経て図７及び図８に示すインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａに供給されて、インク圧力室１７ｃに流入する。そして、駆動電極３６に駆動電圧が印加されると、圧電アクチェータ２０が変形して、インク圧力室１７ｃ内のインクは、インクノズル口１７ｂから吐出されて、図２に示す貫通孔１６ａ、１５ａ、１４ａ、１３ａ、１２ａを経て、ノズル１１ａから噴射される。
【００４４】
また、図３に示すように、インク通路底部１４ｅ及びインク通路１５ｃから構成されたインクマニホールド通路から供給されるインクは、インク供給分路１５ｄを経て、貫通孔１６ｂ、１７ｂを経て図７及び図８に示すインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａに供給されて、インク圧力室１７ｃに流入する。そして、駆動電極３６に駆動電圧が印加されると、圧電アクチェータ２０が変形して、インク圧力室１７ｃ内のインクは、インクノズル口１７ｂから吐出されて、図２に示す貫通孔１６ａ、１５ａ、１４ａ、１３ａ、１２ａを経て、ノズル１１ａから噴射される。
【００４５】
以上説明したように、上記の実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１は、キャビティープレート１０のサイズを大きくせずに、多数のインク圧力室１７ｃを配置することができる。また、インク圧力室１７ｃが、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形平行四辺形に形成されているので、インク供給口１７ａとインクノズル口１７ｂとの距離が大きくなり、駆動波形の立ち上げ時間に余裕を持たせることができるとともにアクチュエータの変位量を十分にとることができる。
【００４６】
さらに、インクノズル列が、キャビティープレートには６列以上設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート１０に、多数のインク圧力室１７ｃを配置することができる。長方形に形成されたキャビティープレート１０の両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形のインク圧力室１７ｃに設けられたインクノズル口１７ｂが配列されているので、インクのノズル列をより中央に集約することができる。従って、キャッピングやワイピングも容易にできる。また、着弾精度を向上することができ、印字品質を向上することができる。
【００４７】
また、インク圧力室１７ｃが一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形なので、対応した圧電アクチュエータ２０の活性部の長さ及び幅が大きくとれ、圧電シートの有効活用面積の比率が上がり、圧電アクチュエータ２０の効率を上げることができる。
【００４８】
尚、本発明は上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更をすることが可能である。例えば、キャビティープレート１０には、インク圧力室１７ｃの列を６列設けているが、４列、８列等設けても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、キャビティープレートに設けられたインクの圧力室は一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形に形成され、平行四辺形の圧力室の一方の鋭角部にインクの供給口が形成され、他方の鋭角部にインク噴射ノズルが形成され、平行四辺形の圧力室は３列以上あって、第１と第２の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を互いに他の列の圧力室間に入り込ませて配置され、第３の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を、第１または第２の圧力室列の供給口側の鋭角部間に入り込ませて配置されているので、キャビティープレートのサイズを大きくせずに、多数の圧力室を配置することができる。また、圧力室が、平行四辺形に形成されているので、インク噴射ノズルとインクの供給口との間の距離が大きくなり、駆動波形の立ち上げ時間に余裕を持たせることができるとともにアクチュエータの変位量を十分にとることができる。
【００５０】
また、請求項２に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、インクノズル列が、キャビティープレートには４列以上設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート上に、多数の圧力室を配置することができる。
【００５１】
また、請求項３に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、平行四辺形の圧力室が長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置される圧力室の列が、キャビティープレートには６列設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート上に、より多数の圧力室を配置することができる。
【００５２】
また、請求項４に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、長方形に形成されたキャビティープレートの両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形の圧力室に設けられたインク噴射ノズルが配列されているので、インクのノズル列をより中央に集約することができる。従って、キャッピングやワイピングも容易にできる。また、インクジェットプリンタヘッドが記録媒体との相対移動方向に対して傾斜して取り付けられても、各ノズル列から噴射されたインク滴の着弾位置のずれを少なくすることができ、印字品質を向上することができる。
【００５３】
また、請求項５に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、圧力室が一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形なので、対応したアクチュエータの活性部の長さ及び幅が大きくとれ、圧電シートの有効活用面積の比率が上がり、アクチュエータの効率を上げることができる。
【００５４】
また、請求項６に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、各圧力室の供給口にインクを供給するマニホールド流路は、各圧力室列ごとに独立しており、第３の圧力室列のためのマニホールド流路は、第１または第２の圧力室列のためのマニホールド流路に対して、各圧力室列がなす平面と直交する方向の高さを異にしているので、各列ごとにインクの色を変えたときに互いに干渉を起こすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図である。
【図２】 図２は、キャビティープレート１０の分解斜視図である。
【図３】 図３は、キャビティープレート１０の図１に示すＩ−Ｉ’線における矢視方向の断面図である。
【図４】 図４は、ベースプレート１７の平面図である。
【図５】 図５は、プレート型圧電アクチュエータ２０の図１に示すII−II’線における矢視方向の断面図である。
【図６】 図６は、プレート型圧電アクチュエータ２０を構成する圧電シート２６，２８，３０の平面図である。
【図７】 図７は、ベースプレート１７の平面図である。
【図８】 図８は、インク圧力室１７ｃの拡大図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタヘッド
１０ キャビティープレート
１１ ノズルプレート
１２ 第一マニホールドプレート
１３ 第二マニホールドプレート
１４ 第三マニホールドプレート
１５ 第四マニホールドプレート
１６ スペーサプレート
１７ ベースプレート
１７ａ インク供給口
１７ｂ インクノズル口
１７ｃ インク圧力室
３６ 駆動電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタヘッドに関し、詳細には、インクに噴射圧力を与えるアクチュエータに対向するキャビティープレートに設けられたインクの圧力室が、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形に形成された、インクジェットプリンタヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、米国特許第５，４０２，１５９号公報に記載されているような積層型の圧電アクチュエータを用いたインクジェットプリンタヘッドが知られている。このインクジェットプリンタヘッドでは、複数個のノズルと当該各ノズルごとの圧力室とを備えたキャビティープレートに、各圧力室ごとに形成された駆動電極と隣接する圧力室に共通するコモン電極とにより圧電シートを挟んで当該圧電シートを積層したプレート型の圧電アクチェータを接着して構成している。
【０００３】
また、インクジェットヘッドの小型化を図るために、特公平２−４４２９号公報や特公平７−６７８０３号公報に記載の発明のように、キャビティープレートに、菱形の圧力室を設けたものも知られている。特公平２−４４２９号公報に記載のインクジェットヘッドでは、略長方形のキャビティープレートに菱形の圧力室を円弧状に２列に配列し、当該菱形の圧力室の噴射ノズルに接続される側の鋭角部分を円弧の中心に位置する噴射ノズルに向けて、当該菱形の圧力室から延設したインク通路を噴射ノズルに接続している。また、特公平７−６７８０３号公報に記載の発明では、第１の圧力室列の噴射ノズル側の鋭角部と、第２の圧力室列の噴射ノズル側の鋭角部とを一列に並べている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特公平２−４４２９号公報や特公平７−６７８０３号公報に記載の発明インクジェットヘッドでは、菱形のインク圧力室を採用しているが、カラーのインクジェットヘッドで、インクを噴射するノズル数が増加すると、前者の場合、キャビティープレートの端面に噴射ノズルが開口しているために複数のキャビティープレートを積層しなければならず、また、後者の場合第１及び第２の圧力室列からなる組を間隔を置いて複数組並べなければならず、インクを噴射するノズル列を集約することができなかった。このために、インクジェットヘッドの大きさが大きくなってしまうという問題があった。また、上記のように、ノズル列の間隔が大きくなると、インクジェットヘッドが記録媒体との相対移動方法に対してわずかでも傾斜して取り付けられると、各ノズル列から噴射されるインク滴が本来重ねられるべきであっても、ずれてしまうため、インクジェットヘッドの取り付けに高い精度が要求されるという問題点もあった。
【０００５】
また、後者のような圧力室配列の場合、高密度化するために、インクの供給口とインク噴射ノズル間の距離を小さくすると、圧力室内のインク中での圧力波の片道伝播時間が短くなりインクの噴射周期が短くなるが、アクチュエータとしての圧電素子の特性から駆動波形が所定電圧に立ち上がるまでに時間がかかり、駆動波形の立ち上げ時間が上記圧力波の片道伝播時間よりも長くなってしまい、効率的なアクチュエータの駆動ができなくなるという問題もあった。さらに、圧力室列を高密度化するために、インクの供給口とインク噴射ノズル間の距離が小さくなりすぎると、圧電素子等のアクチュエータの変位量が必要な量だけとれなくなるという問題点もあった。
【０００６】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、キャビティープレートの寸法を大型化せずに、多ノズルに対応した多数のインク圧力室が配列できるインクジェットプリンタヘッド提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、インクに噴射圧力を与えるアクチュエータと、当該アクチュエータに対向するインクの圧力室とを備えたキャビティープレートとから構成されたインクジェットプリンタヘッドであって、前記キャビティープレートに設けられたインクの圧力室は一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形に形成され、当該平行四辺形の圧力室の一方の鋭角部にインクの供給口が形成され、他方の鋭角部にインク噴射ノズルが形成され、当該平行四辺形の圧力室は３列以上あって、第１と第２の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を互いに他の列の圧力室間に入り込ませて配置され、第３の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を、第１または第２の圧力室列の供給口側の鋭角部間に入り込ませて配置されていることを特徴とする構成となっている。
【０００８】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、キャビティープレートに設けられたインクの圧力室は平行四辺形に形成され、平行四辺形の圧力室の一方の鋭角部にインクの供給口が形成され、他方の鋭角部にインク噴射ノズルが形成され、平行四辺形の圧力室は３列以上あって、第１と第２の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を互いに他の列の圧力室間に入り込ませて配置され、第３の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を、第１または第２の圧力室列の供給口側の鋭角部間に入り込ませて配置されているので、キャビティープレートのサイズを大きくせずに、多数の圧力室を配置することができる。また、圧力室が、平行四辺形に形成され２つの鋭角部にインクの供給口及びインク噴射ノズルが設けられているので、複数列の圧力室列を高密度に配置しても、インクの供給口とインク噴射ノズル間の距離を適切に設定することができ、その結果、駆動波形の立ち上げ時間に余裕を持たせることができるとともに、アクチュエータの変位量を十分にとることができる。
【０００９】
また、請求項２に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、前記キャビティープレートは長方形に形成され、前記インクノズルが前記長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置されるインクノズル列が、前記キャビティープレートには４列以上設けられている。
【００１０】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、インクノズル列が、キャビティープレートには４列以上設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート上に、多数の圧力室を配置することができる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、前記キャビティープレートは長方形に形成され、前記平行四辺形の圧力室が前記長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置される圧力室の列が、前記キャビティープレートには６列設けられている。
【００１２】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、平行四辺形の圧力室が長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置される圧力室の列が、６列設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート上に、より多数の圧力室を配置することができる。
【００１３】
また、請求項４に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、長方形に形成されたキャビティープレートの両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、前記平行四辺形の圧力室に設けられたインク噴射ノズルが配列されていることを特徴とした構成となっている。
【００１４】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、長方形に形成されたキャビティープレートの両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、平行四辺形の圧力室に設けられたインク噴射ノズルが配列されているので、インクのノズル列をより中央に集約することができる。
【００１５】
また、請求項５に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、前記アクチュエータは、一対の電極間に圧電シートを有するものであって、一方の電極を前記平行四辺形の圧力室の投影形状よりも少し小さい相似形としたことを特徴とする構成となっている。
【００１６】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、圧力室が平行四辺形なので、対応したアクチュエータの活性部の幅が広くとれ、活性層の有効活用面積の比率が上がり、アクチュエータの効率を上げることができる。
【００１７】
また、請求項６に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至５の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの構成に加えて、前記各圧力室の供給口にインクを供給するマニホールド流路は、各圧力室列ごとに独立しており、第３の圧力室列のためのマニホールド流路は、第１または第２の圧力室列のためのマニホールド流路に対して、各圧力室列がなす平面と直交する方向の高さを異にしていることを特徴とする構成となっている。
【００１８】
この構成のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至５の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの作用に加えて、各圧力室の供給口にインクを供給するマニホールド流路は、各圧力室列ごとに独立しており、第３の圧力室列のためのマニホールド流路は、第１または第２の圧力室列のためのマニホールド流路に対して、各圧力室列がなす平面と直交する方向の高さを異にしているので、各列ごとにインクの色を変えたときに互いに干渉を起こすことがない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェットプリンタヘッドの構造を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタヘッド１は、長方形に形成された金属板の積層構造からなるキャビティープレート１０の上に、プレート型の圧電アクチェータ２０が積層された構造となっている。また、キャビティープレート１０の表面には、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形形状に形成されたインク圧力室１７ｃが複数列配列されている。
【００２１】
次に、図２及び図３を参照して、キャビティープレート１０について説明する。図２は、キャビティープレート１０の分解斜視図であり、図３は、キャビティープレート１０の図１に示すＩ−Ｉ’線における矢視方向の断面図である。図２及び図３に示すように、キャビティープレート１０は、長方形の金属板の板材を７枚積層した７層構造になっている。具体的には、キャビティープレート１０は、下層から、ノズルプレート１１、第一マニホールドプレート１２、第二マニホールドプレート１３、第三マニホールドプレート１４、第四マニホールドプレート１５、スペーサプレート１６及びベースプレート１７の７枚の薄い金属板を積層した構造となっている。尚、キャビティープレート１０は、図２に示す破断線方向に長く形成されている。
【００２２】
図２及び図３に示すように、ノズルプレート１１には、微小径のインク噴出用のノズル１１ａが、多数個穿設されている。また、第一マニホールドプレート１２には、前記ノズル１１ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１２ａが多数穿設されている。また、第一マニホールドプレート１２には、後述するインク供給口１７ａにインクを供給するためのインク通路の底部を形成する溝状の凹部であるインク通路底部１２ｂが、貫通孔１２ａ列の両側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路底部１２ｂは、図３に示すように、第一マニホールドプレート１２の厚みの３分の１程度の深さの溝に形成されている。
【００２３】
また、第二マニホールドプレート１３には、前記貫通孔１２ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１３ａが多数穿設されている。また、第二マニホールドプレート１３には、上記インク通路底部１２ｂと対応する位置に溝状の孔部であるインク通路１３ｂが、貫通孔１３ａ列の両側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路１３ｂからは、後述するインク供給口１７ａにインクを供給するためのインク供給分路１３ｄが複数延設されている。また、第二マニホールドプレート１３には、インク通路の底部を形成する溝状の凹部であるインク通路底部１３ｃが、インク通路１３ｂの外側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路底部１３ｃは、図３に示すように、第二マニホールドプレート１３の厚みの２分の１程度の深さの溝に形成されている。
【００２４】
また、第三マニホールドプレート１４には、前記貫通孔１３ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１４ａが多数穿設されている。また、第三マニホールドプレート１４には、上記インク通路底部１３ｃと対応する位置に溝状の孔部であるインク通路１４ｃが、貫通孔１４ａ列の両側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路１４ｃからは、後述するインク供給口１７ａにインクを供給するためのインク供給分路１４ｄが複数延設されている。また、第三マニホールドプレート１４には、インク通路の底部を形成する溝状の凹部であるインク通路底部１４ｅが、インク通路１４ｃの外側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路底部１４ｅは、図３に示すように、第三マニホールドプレート１４の厚みの２分の１程度の深さの溝に形成されている。また、第三マニホールドプレート１４には、前記インク供給分路１３ｄからインク供給口１７ａへインクを供給するための微小径の貫通孔１４ｂが形成されている。
【００２５】
また、第四マニホールドプレート１５には、前記貫通孔１４ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１５ａが多数穿設されている。また、第四マニホールドプレート１５には、上記インク通路底部１４ｅと対応する位置に溝状の孔部であるインク通路１５ｃが、貫通孔１５ａ列の両側に沿って延びるように２つ形成され、インク通路１５ｃからは、後述するインク供給口１７ａにインクを供給するためのインク供給分路１５ｄが複数延設されている。また、第四マニホールドプレート１５には、前記インク供給分路１４ｄからインク供給口１７ａへインクを供給するための貫通孔１５ｂが形成されている。各対応するインク通路１２ｂとインク通路１３ｂ、インク通路底部１３ｃとインク通路１４ｃ、インク通路底部１４ｅとインク通路１５ｃで構成される各マニホールドは、その長手方向一端においてそれぞれ別のインクタンク（図示せず）に接続されている。
【００２６】
また、スペーサプレート１６には、前記貫通孔１５ａに連通した微小径のインクの通路である貫通孔１６ａ及び後述するインク供給口１７ａにインクを供給するための貫通孔１６ｂが複数形成されている。
【００２７】
さらに、ベースプレート１７には、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形平行四辺形のインク圧力室１７ｃが複数配列され、インク圧力室１７ｃの一方の鋭角部には、インク圧力室１７ｃにインクを供給するインク供給口１７ａが設けられ、インク圧力室１７ｃの他方の鋭角部には、前記ノズル１１ａにインクを送り出すインクノズル口１７ｂが設けられている。
【００２８】
次に、図４を参照して、ベースプレート１７の構造について説明する。図４は、ベースプレート１７の平面図である。図４に示すように、ベースプレート１７は、長方形の薄板の金属板から構成され、ベースプレート１７の短辺方向には、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形平行四辺形のインク圧力室１７ｃがＡ列からＦ列まで６列形成され、インク圧力室１７ｃの一方の鋭角部には、インク圧力室１７ｃにインクを供給するインク供給口１７ａが設けられ、インク圧力室１７ｃの他方の鋭角部には、前記ノズル１１ａにインクを送り出すインクノズル口１７ｂが設けられている。
【００２９】
尚、Ａ列、Ｂ列、Ｃ列のインク圧力室１７ｃは、インク圧力室１７ｃの鋭角部に形成されているインクノズル口１７ｂを、長方形に形成されたベースプレート１７の両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに向けて（図４において、左向きに向けて）配列され、Ａ列のインク圧力室１７ｃが一番外側（図４における一番右側）に配列され、次いで、Ａ列のインク圧力室１７ｃより中央側（図４における左側）に、Ｂ列のインク圧力室１７ｃが配列され、次いで、Ｂ列のインク圧力室１７ｃより中央側（図４における左側）に、Ｃ列のインク圧力室１７ｃが配列されている。
【００３０】
また、Ｄ列、Ｅ列、Ｆ列のインク圧力室１７ｃは、インク圧力室１７ｃの鋭角部に形成されているインクノズル口１７ｂを、長方形に形成されたベースプレート１７の両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに向けて（図４において、右向きに向けて）配列され、Ｆ列のインク圧力室１７ｃが一番外側（図４における一番左側）に配列され、次いで、Ｆ列のインク圧力室１７ｃより中央側（図４における右側）に、Ｆ列のインク圧力室１７ｃが配列され、次いで、Ｅ列のインク圧力室１７ｃより中央側（図４における右側）に、Ｄ列のインク圧力室１７ｃが配列されている。
【００３１】
また、Ａ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂがＢ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとの間に入り込んで配置されており、また、Ｂ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂがＣ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとの間に入り込んで配置されている。
【００３２】
また、Ｆ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂがＥ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとの間に入り込んで配置されており、また、Ｅ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂがＥ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａとの間に入り込んで配置されている。
【００３３】
また、Ｃ列のインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂはＤ列の互いに隣接して配置されているインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂとインク圧力室１７ｃのインクノズル口１７ｂとの間に入り込んで配置されている。
【００３４】
次に、図５乃至図８を参照して、プレート型圧電アクチュエータ２０の構造を説明する。図５は、プレート型圧電アクチュエータ２０の図１に示すII−II’線における矢視方向の断面図であり、図６は、プレート型圧電アクチュエータ２０を構成する圧電シート２６，２８，３０の平面図であり、図７は、ベースプレート１７の平面図であり、図８は、インク圧力室１７ｃの拡大図である。
【００３５】
図５に示すように、プレート型圧電アクチュエータ２０は、１０枚の圧電シート２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３０を積層した構造に形成されている。また、図６に示すように各圧電シート２１〜３０の内、圧電シート２６，２８，３０は、全て同じ構造に形成され、各圧電シート２６，２８，３０の上面には、前記ベースプレート１７に設けられた各インク圧力室１７ｃに対応する位置に前記平行四辺形のインク圧力室１７ｃの投影形状よりも少し小さい相似形の駆動電極３６が各々形成されている。
【００３６】
尚、プレート型圧電アクチュエータ２０をキャビティープレート１０を構成するベースプレート１７の表面に載置したときには、図７及び図８に示すように、インク圧力室１７ｃに対応する位置に当該駆動電極３６が配置されることになる。
【００３７】
また、図６に示すように、各駆動電極３６の配線部３６ａは、圧電シート２６，２８，３０の側面端部に各々露出するように形成されている。
【００３８】
また、図５に示すように、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９は、全て同じ構造に形成され、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の上面には、複数個のインク圧力室１７ｃの複数個に対して共通の電極となる帯状のコモン電極３５が形成されている。また、各コモン電極３５の端部３５ａは、圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の側面端部に各々露出するように形成され、各圧電シート２３，２４，２５，２７，２９の上面には、上記駆動電極３６の配線部３６ａの端部と対応する位置に圧電シートの変形には関与しないランドパターンである捨てパターン電極３５’が形成されている。捨てパターン電極３５’は、駆動電極及びコモン電極と同じ厚みに形成され、後述するように圧電シートを積層したとき、駆動電極およびコモン電極のない部分の圧電シートが凹むのを補正している。
【００３９】
なお、上記の実施の形態のプレート型圧電アクチェータ２０には、駆動電極３６を設けた圧電シートは、圧電シート２６，２８，３０の３層設けられているが、駆動電極３６を設けた圧電シートは、１層、２層、５層等任意の枚数としても良く、その枚数に対応してコモン電極３５を設けた圧電シートも設けても良い。
【００４０】
上記のように構成された圧電シート２１〜３０の内、圧電シート２５のコモン電極３５と圧電シート２６の駆動電極３６との間と、圧電シート２７のコモン電極３５と圧電シート２８の駆動電極３６との間と、圧電シート２９のコモン電極３５と圧電シート３０の駆動電極３６との間とに、各々、駆動電圧を印加することにより、圧電シート２５〜２９が変形して、キャビティープレート１０のインク圧力室１７ｃ内のインクに圧力を加えることができる。
【００４１】
よって、上記のように構成された圧電シート２１〜３０の内、駆動電極３６と対応する圧電シート２５〜２９の部分が活性部を構成することになる。圧電シート２１〜３０を焼成する場合に、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２１〜２４は、焼成後に圧電シート２１〜３０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、及び圧電シート２５〜２９の活性部がインク圧力室１７ｃ方向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。
【００４２】
次に、上記のように構成されたインクジェットプリンタヘッド１の動作を図２、図３、図７及び図８を参照して説明する。尚、インクジェットプリンタヘッド１は、左右対称の構造となっているために、図３に示す右側の部分の動作を説明するが、左側も同様に動作する。図３に示すように、インク通路底部１２ｂ及びインク通路１３ｂから構成されたインクマニホールド通路から供給されるインクは、インク供給分路１３ｄを経て、貫通孔１４ｂ、１５ｂ、１６ｂを経て図７及び図８に示すインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａに供給されて、インク圧力室１７ｃに流入する。そして、駆動電極３６に駆動電圧が印加されると、圧電アクチェータ２０が変形して、インク圧力室１７ｃ内のインクは、インクノズル口１７ｂから吐出されて、図２に示す貫通孔１６ａ、１５ａ、１４ａ、１３ａ、１２ａを経て、ノズル１１ａから噴射される。
【００４３】
また、図３に示すように、インク通路底部１３ｃ及びインク通路１４ｃから構成されたインクマニホールド通路から供給されるインクは、インク供給分路１４ｄを経て、貫通孔１５ｂ、１６ｂを経て図７及び図８に示すインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａに供給されて、インク圧力室１７ｃに流入する。そして、駆動電極３６に駆動電圧が印加されると、圧電アクチェータ２０が変形して、インク圧力室１７ｃ内のインクは、インクノズル口１７ｂから吐出されて、図２に示す貫通孔１６ａ、１５ａ、１４ａ、１３ａ、１２ａを経て、ノズル１１ａから噴射される。
【００４４】
また、図３に示すように、インク通路底部１４ｅ及びインク通路１５ｃから構成されたインクマニホールド通路から供給されるインクは、インク供給分路１５ｄを経て、貫通孔１６ｂ、１７ｂを経て図７及び図８に示すインク圧力室１７ｃのインク供給口１７ａに供給されて、インク圧力室１７ｃに流入する。そして、駆動電極３６に駆動電圧が印加されると、圧電アクチェータ２０が変形して、インク圧力室１７ｃ内のインクは、インクノズル口１７ｂから吐出されて、図２に示す貫通孔１６ａ、１５ａ、１４ａ、１３ａ、１２ａを経て、ノズル１１ａから噴射される。
【００４５】
以上説明したように、上記の実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１は、キャビティープレート１０のサイズを大きくせずに、多数のインク圧力室１７ｃを配置することができる。また、インク圧力室１７ｃが、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形平行四辺形に形成されているので、インク供給口１７ａとインクノズル口１７ｂとの距離が大きくなり、駆動波形の立ち上げ時間に余裕を持たせることができるとともにアクチュエータの変位量を十分にとることができる。
【００４６】
さらに、インクノズル列が、キャビティープレートには６列以上設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート１０に、多数のインク圧力室１７ｃを配置することができる。長方形に形成されたキャビティープレート１０の両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形のインク圧力室１７ｃに設けられたインクノズル口１７ｂが配列されているので、インクのノズル列をより中央に集約することができる。従って、キャッピングやワイピングも容易にできる。また、着弾精度を向上することができ、印字品質を向上することができる。
【００４７】
また、インク圧力室１７ｃが一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形なので、対応した圧電アクチュエータ２０の活性部の長さ及び幅が大きくとれ、圧電シートの有効活用面積の比率が上がり、圧電アクチュエータ２０の効率を上げることができる。
【００４８】
尚、本発明は上述した実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更をすることが可能である。例えば、キャビティープレート１０には、インク圧力室１７ｃの列を６列設けているが、４列、８列等設けても良い。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、キャビティープレートに設けられたインクの圧力室は一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形に形成され、平行四辺形の圧力室の一方の鋭角部にインクの供給口が形成され、他方の鋭角部にインク噴射ノズルが形成され、平行四辺形の圧力室は３列以上あって、第１と第２の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を互いに他の列の圧力室間に入り込ませて配置され、第３の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を、第１または第２の圧力室列の供給口側の鋭角部間に入り込ませて配置されているので、キャビティープレートのサイズを大きくせずに、多数の圧力室を配置することができる。また、圧力室が、平行四辺形に形成されているので、インク噴射ノズルとインクの供給口との間の距離が大きくなり、駆動波形の立ち上げ時間に余裕を持たせることができるとともにアクチュエータの変位量を十分にとることができる。
【００５０】
また、請求項２に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、インクノズル列が、キャビティープレートには４列以上設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート上に、多数の圧力室を配置することができる。
【００５１】
また、請求項３に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１又は２に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、平行四辺形の圧力室が長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置される圧力室の列が、キャビティープレートには６列設けられているので、従来と同じ大きさのキャビティープレート上に、より多数の圧力室を配置することができる。
【００５２】
また、請求項４に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、長方形に形成されたキャビティープレートの両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形の圧力室に設けられたインク噴射ノズルが配列されているので、インクのノズル列をより中央に集約することができる。従って、キャッピングやワイピングも容易にできる。また、インクジェットプリンタヘッドが記録媒体との相対移動方向に対して傾斜して取り付けられても、各ノズル列から噴射されたインク滴の着弾位置のずれを少なくすることができ、印字品質を向上することができる。
【００５３】
また、請求項５に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、圧力室が一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形なので、対応したアクチュエータの活性部の長さ及び幅が大きくとれ、圧電シートの有効活用面積の比率が上がり、アクチュエータの効率を上げることができる。
【００５４】
また、請求項６に係る発明のインクジェットプリンタヘッドでは、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドの効果に加えて、各圧力室の供給口にインクを供給するマニホールド流路は、各圧力室列ごとに独立しており、第３の圧力室列のためのマニホールド流路は、第１または第２の圧力室列のためのマニホールド流路に対して、各圧力室列がなす平面と直交する方向の高さを異にしているので、各列ごとにインクの色を変えたときに互いに干渉を起こすことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本実施の形態のインクジェットプリンタヘッド１の分解斜視図である。
【図２】 図２は、キャビティープレート１０の分解斜視図である。
【図３】 図３は、キャビティープレート１０の図１に示すＩ−Ｉ’線における矢視方向の断面図である。
【図４】 図４は、ベースプレート１７の平面図である。
【図５】 図５は、プレート型圧電アクチュエータ２０の図１に示すII−II’線における矢視方向の断面図である。
【図６】 図６は、プレート型圧電アクチュエータ２０を構成する圧電シート２６，２８，３０の平面図である。
【図７】 図７は、ベースプレート１７の平面図である。
【図８】 図８は、インク圧力室１７ｃの拡大図である。
【符号の説明】
１ インクジェットプリンタヘッド
１０ キャビティープレート
１１ ノズルプレート
１２ 第一マニホールドプレート
１３ 第二マニホールドプレート
１４ 第三マニホールドプレート
１５ 第四マニホールドプレート
１６ スペーサプレート
１７ ベースプレート
１７ａ インク供給口
１７ｂ インクノズル口
１７ｃ インク圧力室
３６ 駆動電極
Claims (6)
- インクに噴射圧力を与えるアクチュエータと、当該アクチュエータに対向するインクの圧力室とを備えたキャビティープレートとから構成されたインクジェットプリンタヘッドであって、
前記キャビティープレートに設けられたインクの圧力室は一対の鋭角部及び一対の鈍角部を備えた平行四辺形に形成され、
当該平行四辺形の圧力室の一方の鋭角部にインクの供給口が形成され、他方の鋭角部にインク噴射ノズルが形成され、
当該平行四辺形の圧力室は３列以上あって、
第１と第２の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を互いに他の列の圧力室間に入り込ませて配置され、
第３の圧力室列は、噴射ノズル側の鋭角部を、第１または第２の圧力室列の供給口側の鋭角部間に入り込ませて配置されていること
を特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 - 前記キャビティープレートは長方形に形成され、前記インクノズルが前記長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置されるインクノズル列が、前記キャビティープレートには４列以上設けら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。
- 前記キャビティープレートは長方形に形成され、前記平行四辺形の圧力室が前記長方形のキャビティープレートの長手方向に一列に配置される圧力室の列が、前記キャビティープレートには６列設けられ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プリンタヘッド。
- 長方形に形成されたキャビティープレートの両短辺の中央を各々結んだ中央線寄りに、前記平行四辺形の圧力室に設けられたインク噴射ノズルが配列されていることを特徴とした請求項１乃至３の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
- 前記アクチュエータは、一対の電極間に圧電シートを有するものであって、一方の電極を前記平行四辺形の圧力室の投影形状よりも少し小さい相似形としたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
- 前記各圧力室の供給口にインクを供給するマニホールド流路は、各圧力室列ごとに独立しており、第３の圧力室列のためのマニホールド流路は、第１または第２の圧力室列のためのマニホールド流路に対して、各圧力室列がなす平面と直交する方向の高さを異にしていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
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