JP3925639B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電式等のインクジェットプリンタヘッドの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術のオンディマンド型の圧電式インクジェットプリンタヘッドにおいては、特開２００１−２４６７４４号公報には、複数個のノズルを列状に備えたノズルプレートと、この各ノズル毎の圧力室を前記ノズルの列方向に列状に備え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のち前記各圧力室に補充する共通インク室としてのマニホールド室が設けられたマニホールドプレートと、該マニホールドプレートと前記ベースプレートとの間に介挿するスペーサプレートとを積層させて、キャビティユニットを構成することが開示されている。その場合、前記各圧力室から対応するノズルに連通するインク供給流路を前記マニホールドプレート及びスペーサプレートに貫通するように形成する。さらに、前記スペーサプレートにはマニホールド室から各圧力室に連通するインク流路が形成されている。前記ベースプレートの上面に、前記各圧力室ごとに選択的に駆動可能な活性部を有し、インクを噴射させる圧電アクチェータとを積層させた構成が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の構成のキャビティユニットでは、薄い金属板（プレート）に、所定の間隔で且つ所定数のノズルが板厚さを貫通するように形成されいる。他のプレート（マニホールドプレート、スペーサプレート）にもインク供給流路やインク流路が形成され、マニホールドプレートでは、前記全ての圧力室にインクが供給できる大きい範囲のマニホールド室が同じく板厚さを貫通するように形成され、これらのプレートを積層するので、次のような問題がある。
【０００４】
即ち、各プレートに、所定の間隔にてノズルや圧力室、これらの間を連通させるインク流路等を所定数だけ予め穿設しなければならず、ノズル数（圧力室数）を増減させたものを製造するには、これに対応するように最初からプレートの大きさを決めて、製作しなければならないから、ノズル数（圧力室数）の任意の変更に即応した製作工程を取り得なかった。
【０００５】
また、前記複数のプレートを積層して接合するものであるから、この作業時に積層のずれが発生し易く、特に、前記圧力室からノズルまでの径の小さいインク供給流路をスムースに連通させることが困難になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の従来の問題点を解決すべくなされたものであって、圧力室や共通インク室を、圧力室の配列方向に複数のプレートを積層して形成し、所望するノズル数に応じて、対応する数の前記プレートを積層することにより、簡単にノズル数（圧力室数）の増減に即応でき、且つ積層作業によってもインクの流れの性能が変動しないようにしたインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この複数の圧力室の配列方向に延び各圧力室にそれぞれ連通する共通インク室とを備え、各圧力室に対応して設けたアクチュエータにより、圧力室内のインクを前記ノズルから噴射するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧力室の配列方向と直交する面を有する複数のプレートをその圧力室の配列方向に積層して構成し、前記複数のプレートのうち、複数の第１プレートに、前記圧力室及び共通インク室となるそれぞれの開口を板厚さ方向に貫通させて形成し、その複数の第１プレートの間に位置する複数の第２プレートに、前記共通インク室となる開口を板厚さ方向に貫通させて形成してなり、前記両プレートの前記共通インク室となる開口を前記圧力室の配列方向に相互に連通させ、且つ前記第１プレートの圧力室となる開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させる一方、前記各圧力室の一部が前記積層方向の側端面に開放され、該圧力室の一部が開放された個所を前記アクチュエータにて覆っていることを特徴とするものである。
【０００８】
そして、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記録ヘッドにおいて、前記第１プレートは、圧力室とノズルとを連通するインク供給流路、及び圧力室と共通インク室とを連通するインク流路となる開口をそれぞれ、板厚さ方向に貫通させて有し、そのインク供給流路及びインク流路となるそれぞれの開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させているものである。
【０００９】
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記録ヘッドにおいて、前記第１プレート及び第２プレートの積層方向の端面に、少なくとも前記共通インク室の端部を封止する端プレートを配置しているものである。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記アクチュエータには、前記各圧力室ごとに選択的に駆動可能な活性部を前記圧力室の配列と平行状に配置されているものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した圧電式のインクジェット記録ヘッドの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図６は、本発明の第１実施形態を示す。これらの図において、キャビティユニット１は、この種の公知のものと同様に列をなして配置された複数のノズル１１と、このノズル１１と平行な列をなす複数の圧力室１２と、この圧力室１２の配列方向に延びる共通インク室１４とを備える。このキャビティユニット１に対して接合されるプレート型の圧電アクチュエータ２（図６）の上面には、外部機器との接続のために、フレキシブルフラットケーブル４（図６）が接着剤にて重ね接合されているものであり、キャビティユニット１の下面側に開口されたノズル１１から下向きにインクが噴射するものとする。
【００１４】
第１の実施の形態によるキャビティユニット１は、図１〜図４に示すように、圧力室１２の配列方向に複数のプレート１０、２０を積層して構成されている。各プレート１０、２０は圧力室１２の配列方向と直交する面をいわゆるプレートとしての面、つまり広幅面、圧力室１２の配列方向を板厚とする。各プレート１０、２０の広幅面は、圧力室１２の長さよも大きい幅Ｌ１と、圧力室１２からノズル１１までの高さに相当する高さＬ２を有し、一方のプレート（第１ プレート）１０は圧力室１２の幅（配列方向の幅）に相当する板厚ｔ１を有し、他方のプレート（第２プレート）２０は、隣接する圧力室１２を隔てる間隔に相当する板厚ｔ２を有する。
【００１５】
両プレート１０、２０は、その広幅面（前記圧力室１２の配列方向と直交する面）同士が相互に対面するようにして、当該広幅面に接着剤（図示せず）を塗着して交互に積層接合されている。さらに、前記両プレート１０、２０の積層方向両端面（広幅面）に端プレート２２を接着剤等にて接合し、積層された端部のプレート１０、２０の広幅面全体を覆うように構成されている（図２参照）。
【００１６】
さらに、構成を詳述すると、平面視略矩形状の第１プレート１０には、１つのノズル１１となる開口１１ａと、このノズル１１に対応する圧力室１２となる開口１２ａと、該圧力室１２からノズル１１に連通するインク供給流路１３となる開口１３ａと、共通インク室１４となる開口１４ａと、該共通インク室１４から前記圧力室１２に連通するインク流路１５となる開口１５ａとが、第１プレート１０の広幅面において相互に接続して板厚さ方向に貫通させて形成されている。
【００１７】
前記圧力室１２となる開口１２ａは、その長さ方向をプレート１０の上記幅寸法Ｌ１方向に沿ってプレート１０の外縁から外へ開放した状態で形成され、プレート１０の内側に向けて圧力室１２としての深さを有する。共通インク室１４となる開口１４ａは、開口１２ａよりもノズル１１となる開口１１ａ側にプレート１０の全周を囲まれて配置し、開口１２ａ、インク供給流路１３となる開口１３ａ及びプレート１０の外周に対し最小限の隔壁の幅を残して、できる限り大きい断面積を有するように形成される。
【００１８】
また、インク供給流路１３となる開口１３ａの幅寸法Ｈ１よりインク流路１５となる開口１５ａの幅寸法Ｈ２を小さく設定することにより、圧電アクチュエータ２の作動にて圧力室１２の容積が縮小されて、当該圧力室１２内のインクがノズル１１側（インク供給流路１３）と共通インク室１４（インク流路１５）とに同時に押し出されるときの、インク流路１５側のインクの流量抵抗を大きくして、ノズル１１からのインクの噴射効率を高める。
【００１９】
前記ノズル１１となる開口１１ａは、前記第１プレート１０の一側端面に対して開口している。
【００２０】
第２プレート２０には、前記第１プレート１０における前記共通インク室１４となる開口１４ａとほぼ同じ平面視形状（例えば、実施形態では略矩形状）の開口１４ｂが、当該第２プレート２０の板厚さ方向に貫通させて形成されている。
【００２１】
このような積層構造にするための組み立て方法について説明すると、図４に示すように、前記第１プレート１０に対応する素材である第１リードフレーム１００ａには、前記第１プレート１０の形成領域（実施形態では平面視略矩形状）を上下左右のマトリクス状にて適宜間隔で確保する。各形成領域内には、前記ノズル１１となる開口１１ａ、インク供給流路１３となる開口１３ａ、圧力室１２となる開口１２ａ、インク流路１５となる開口１５ａ及び共通インク室１４となる開口１４ａが打ち抜きまたはレーザ加工、プラズマ加工、エッチング加工等にて板厚さを貫通するように形成されている。そのとき、図４に示すように、前記第１リードフレーム１００ａにおける前記形成領域を囲むように、断続的な境界線１０ａを穿設する。即ち、前記形成領域の内外を区切る境界線１０ａを跨ぐように適宜間隔で複数のタイバー１０１にて連結することにより、前記形成領域内の板部分が外れないようにしている。
【００２２】
前記第２プレート２０に対応する素材である第２リードフレーム１００ｂには、前記第２プレート２０の形成領域（実施形態では平面視略矩形状）を上下左右のマトリクス状にて適宜間隔で確保する。各形成領域内には、前記共通インク室１４となる開口１４ｂが、前記と同様に打ち抜きまたはレーザ加工、プラズマ加工等にて板厚さを貫通するように形成されている。なお、図４において一点鎖線で囲まれた部分が第２プレート２０の形成領域となる。
【００２３】
必要なノズル１１の数と同じ数だけの前記第１リードフレーム１００ａ及び第２リードフレーム１００ｂの広幅面に予め接着剤をそれぞれ塗着（塗布）し、第１リードフレーム１００ａと第２リードフレーム１００ｂとを、各リードフレームに穿設されている複数個所の位置合わせ用の孔に位置合わせ用のピン（図示しない）を差し込む等の所定の方法で位置合わせして、交互に積層して圧力を加えて接着接合する。次いで、前記積層したものを、前記境界線１０ａの個所に沿って打ち抜く（切り抜く）と、図２に示すようなキャビティユニット１のブロックが形成される。さらに、前記積層した最上層と最下層には前記端プレート２２を重ねて接合する。なお、前記第１リードフレーム１００ａ及び第２リードフレーム１００ｂを交互に積層した積層体の最上層と最下層に、前記端プレート２２を構成するための第３リードフレームを積層接合して、これらのリードフレームを一挙に打ち抜きしても良い。
【００２４】
図２に示す状態では、前記第１プレート１０の表裏両広幅面（圧力室１２の配列方向と直交する面）にそれぞれ第２プレート２０が接して位置することにより、ノズル１１の開口１１ａ、圧力室１２の開口１２ａ、インク供給流路１３となる開口１３ａ、インク流路１５となる開口１５ａのそれぞれの第１プレート１０の広幅面側の面が第２プレート２０によりそれぞれ画定される。
【００２５】
このようにして、複数の圧力室１２が第２プレート２０にて区切られた状態で、その一面を積層されたプレート１０、２０の積層方向一側に開放して形成され、その一側と反対側において、ノズル１１が開放して形成される。また、前記開口１４ａ及び開口１４ｂとはノズル１１の列方向に連通して、共通インク室１４となる。
【００２６】
前記共通インク室１４の両端は前記端プレート２２、２２にて封止されて密閉状態である。従って、外部のインクタンク等のインク供給源から前記キャビティユニット１に対し、チューブ等を介して端プレート２２の側面に設けたインク供給孔２３からインクを供給すると、前記開口１４ａ及び開口１４ｂの連続部分（前記共通インク室１４に相当する）を介して各圧力室１２ひいては各ノズル１１にインクを供給することができる。また、前記開口１４ａ及び開口１４ｂは第１プレート１０及び第２プレート２０の広幅面で大きい面積を占めるので、第１プレート１０と第２プレート２０との交互の積層作業時に多少ずれても、共通インク室１４となる開口１４ａ及び開口１４ｂの全体が塞がれない。他方、前記ノズル１１、インク供給流路１３、圧力室１２、インク流路１５は１つのプレート（第１プレート１０）に一体的に形成されているから、第２プレート２０との接合に際して位置ずれしても、インクの流通が妨げられることがない。
【００２７】
各リードフレーム（プレート）の広幅面に予め接着剤の逃がし溝（図示せず）を形成しておけば、余分の接着剤が前記ノズル１１、インク供給流路１３、圧力室１２、インク流路１５及び共通インク室１４に入り込んで、特に断面積の小さい個所（前記ノズル１１、インク供給流路１３及びインク流路１５）の各空間が接着剤で塞がれるのを防止できる。
【００２８】
実施形態では、第１プレート１０、第２プレート２０及び端プレート２２はそれぞれ４２％ニッケル合金鋼板製である。第１及び第２プレート１０、２０の板厚さが、ノズル１１の列方向の配置間隔、つまり、ノズル１１によるインクジェットのドット間隔を規定するものとなる。例えば、第１及び第２プレート１０、２０の板厚さをそれぞれ１６９μｍとすると、１インチ（２５．４ｍｍ）につき７５個のインクジェットのドット間隔に相当することになる。
【００２９】
なお、上記のように、ノズル１１、インク供給流路１３、圧力室１２、インク流路１５となる開口１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａを第１プレート１０に貫通形成すると、ノズル１１、インク供給流路１３、インク流路１５が圧力室１２とプレートの板厚さ方向に同じ幅を持つことになるが、圧力室１２よりも小さい幅にするためには、これらをハーフエッチング加工等により、第１プレート１０に及び凹み形成する。
【００３０】
図５は、圧電アクチュエータ２の分解斜視図、図６は圧電アクチュエータ２とフレキシブルフラットケーブル４との斜視図である。前記圧電アクチュエータ２は、図５に示すように、複数枚（実施形態では、４枚）の圧電シート３１（個別には３１ａ〜３１ｄの符号を付す）とトップシート３２とを積層した構造で、前記各圧電シート３１のうち最下段の圧電シート３１ａとそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シート３１ｃの上面（広幅面）には、前記キャビティユニット１における各圧力室１２の箇所ごとに細幅の個別電極３３が、前記ノズル１１の列方向（第１の方向、長辺方向）に沿って列状に形成され、各個別電極３３は前記第１の方向と直交する第２の方向（短辺方向）に沿って延び、且つ各個別電極３３の一端は各圧電シート３１の一方の長辺の端縁部に露出している。下から偶数段目の圧電シート３１ｂ，３１ｄの上面（広幅面）には、前記複数個の圧力室１１に対して共通のコモン電極３４が、平面視で前記全ての個別電極３３と重複するように大きい面積で形成されている。このコモン電極３４の一部引き出し部３４ａは前記個別電極３３の一端が延びる方向と逆方向に延びて圧電シート３１の他方の長辺の端縁部に露出している。実施形態においては、前記各個別電極３３の幅寸法は対応する圧力室１２の幅寸法よりも少し小さく形成されている。
【００３１】
他方、前記最上段のトップシート３２の上面には、図５に示すように、その長辺の端縁部に沿って、前記各個別電極３３の各々に対する表面電極３５と、前記コモン電極３４に対する表面電極３６とが、それぞれ印刷形成されている。
【００３２】
そして、この圧電アクチュエータ２における圧電シート３１の上下方向の同じ位置の個別電極３３の露出部同士をトップシート３２における表面電極３５に電気的に接続するように接続用の側面電極を塗布する。同様にして前記圧電シート３１のコモン電極３４の露出部（引き出し部３４ａ）同士を、トップシート３２における表面電極３６に電気的に接続するように接続用の側面電極を塗布するのである（図６参照）。
【００３３】
前記のような構成のプレート型の圧電アクチュエータ２における下面（圧力室１２と対面する広幅面）全体に、接着剤層としてのインク非浸透性且つ電気絶縁性を有する合成樹脂材からなる接着剤シート３７を予め貼着し（図３参照）、次いで、前記キャビティユニット１に対して、当該圧電アクチュエータ２における各個別電極３３が前記キャビティユニット１における各圧力室１２の各々に対応するように接着・固定される。
また、この圧電アクチュエータ２における上側の表面には、前記フレキシブルフラットケーブル４が重ね接合されることにより、このフレキシブルフラットケーブル４における各種の配線パターン（図示せず）が、前記各表面電極３５、３６に電気的に接合される。
【００３４】
この構成において、前記圧電アクチュエータ２における各個別電極のうち任意の個別電極３３と、コモン電極３４との間の圧電シート３１は、電圧を選択的に印加することにより、圧電による積層方向の歪みが発生するという圧電素子の活性部３８となる（図２参照）。この活性部３８の歪みにて前記選択された個別電極３３に対応する圧力室１２の内容積が縮小されることにより、この圧力室１２内のインクが、ノズル１１から液滴状に噴射されて、所定の印字が行われるのである。
【００３５】
図７及び図８に示す参考例では、同一形態の第１プレート４０の多数（群）を積層させ、その積層の両端面を端プレート４１にて封止した構成であって、共通インク室４２となる開口４２ａを各第１プレート４０の広幅面において板厚さ方向に貫通させて形成する一方、この各第１プレート４０には、１つのノズル４３となる開口４３ａと、圧力室４４となる開口４４ａと、該圧力室４４と前記ノズル４３とを連通するインク供給流路４５となる開口４５ａと、前記共通インク室４２から圧力室４４連通するインク流路４６となる開口４６ａとが、当該第１プレート４０の広幅面において板厚さ方向に凹み形成されている。
【００３６】
そして、前記共通インク室４２となる開口４２ａ同士が連通するように各第１プレート４０をその広幅面にて積層接合し、前記積層された第１プレート４０の群の両端の広幅面を端プレート４１にて封止する。これにより、一方の第１プレート４０の片面（広幅面）に凹み形成された、開口４３ａ、４５ａ、４４ａ、４６ａの上記広幅面側の開放面は、この広幅面に当接する他方の第１プレート４０の背面にて画定されて、ノズル４３、インク供給流路４５、圧力室４４、インク流路４６が形成されるのである。この場合も、第１プレート４０の板厚さにより、ノズル４３の配置間隔（インクジェットのドット間隔）が規制されることになる。
【００３７】
そして、前記第１プレート４０の積層体における積層方向の面において複数の圧力室４４が開放（露出）している面にインク非透過性、電気絶縁性を有する接着シート３７を介して前記圧電アクチュエータ２を被せて接合させることは、前記第１実施形態と同じである。参考例の奏する作用・効果は第１実施形態のものと略同じである。
【００３８】
なお、端プレート４１に外部インク供給源からのインクを供給するパイプを繋ぐためのインク供給孔２３を設けるのが好ましい。
【００３９】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、前記第１実施形態及び参考例におけるノズル１１（４３）、インク供給流路１３（４５）、圧力室１２（４４）、インク流路（１５（４６）及び共通インク室１４（４２）の配置パターンの変形例を示す。これらの変形例では、第１プレート１０（４０）におけるノズル１１（４３）が開口する一側端面に対して直交する側端面側に圧力室１２（４４）の一部が開放され（露出し）、その部分を圧電アクチュエータ２にて覆うものである。
【００４０】
図１０に示す第２実施形態では、開口１４ｂのみを有する第２プレート２０を複数枚（図示実施形態では２枚）重ねたものを準備する。他方、開口１１ａ，１３ａ，１２ａ，１４ａが板厚さ方向に貫通形成された第１プレート５０と、開口１２ａ，１４ａが板厚さ方向に貫通形成された第１プレート５１と、開口１２ａ，１５ａ，１４ａが板厚さ方向に貫通形成された第１プレート５２との３枚重ねしたものを準備し、これらを図１０に示すように交互に積層する。これにより、圧力室１２の当該圧力室の配列方向の寸法は３枚の第１プレート５０、５１、５２の板厚さ分となる。一方、ノズル１１は、第１プレート５０の板厚さに相当する幅寸法で小さくでき、且つこのノズル１１の前記圧力室の配列方向での配置間隔（ピッチ）Ｐは、前記３枚の第１プレート５０、５１、５２の板厚さと２枚の第２プレート２０の板厚さとの和にして大きいピッチとすることができる。また、インク供給流路１３とインク流路１５とを前記圧力室の配列方向で食い違わせることもできる。これらの場合、前記複数枚の第１プレート５０〜５２、第２プレート２０の板厚さを同じにしても良いし、各々異なる板厚さとしても良い。
【００４１】
前記各実施形態及び参考例において、第１プレートでは、圧力室１２（４４）及び共通インク室１４（４２）が、インク供給流路１３（４５）及びインク流路１５（４６）と接続する部分を、当該各プレートの広幅面に沿って任意の曲線状に描くことができ、それによってインクの流れ方向が変わる部分において流れの乱れを少なくし、安定した噴射特性を発揮することができる。
【００４２】
また、各実施形態及び参考例において、公知のインクジェット記録ヘッドと同様に、複数のノズルを１枚のプレートに穿設し、プレート１０、２０の積層方向の面にノズルプレートを接着し、前記各開口１１ａとノズルとが連通するようにしても良い。この場合、インク供給流路１３をプレート１０の端縁部まで延長しても良い。
【００４３】
本発明において、アクチュエータは圧電素子を使用せず、発熱素子などのアクチュエータを用いても良い。
【００４４】
【発明の作用・効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の発明は、複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この複数の圧力室の配列方向に延び各圧力室にそれぞれ連通する共通インク室とを備え、各圧力室に対応して設けたアクチュエータにより、圧力室内のインクを前記ノズルから噴射するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧力室の配列方向と直交する面を有する複数のプレートをその圧力室の配列方向に積層して構成し、前記複数のプレートのうち、複数の第１プレートに、前記圧力室及び共通インク室となるそれぞれの開口を板厚さ方向に貫通させて形成し、その複数の第１プレートの間に位置する複数の第２プレートに、前記共通インク室となる開口を板厚さ方向に貫通させて形成してなり、前記両プレートの前記共通インク室となる開口を前記圧力室の配列方向に相互に連通させ、且つ前記第１プレートの圧力室となる開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させていることを特徴とするものである。
【００４５】
この構成によれば、１枚乃至複数枚ずつの第１プレートと、１枚乃至複数枚ずつの第２プレートとを交互に積層する積層数を変えるだけで、必要なノズル数（圧力室数）を有するキャビティユニットを簡単に形成できるという効果を奏する。即ち、ノズル、圧力室及び共通インク室を共通要素として備えた第１プレートと共通インク室のみを備えた第２プレートとの摘み合わせからなる最小ユニットを必要な数積層するだけであるから、この最小ユニット毎の圧力室ひいてはノズルなどのインクジェットの性能にバラツキがなく、安定した性能を有するインクジェット記録ヘッドを簡単に製作できるという効果を奏する。
【００４６】
また、第１プレート及び第２プレートの板厚さを薄くしても、多数のノズル（圧力室）を列状に配置するように組み立てられたキャビティユニット全体としてはその剛性が高くなるものでありながらコンパクトにできるという効果を奏する。さらに、前記各圧力室の一部が前記積層方向の側端面に開放され、該圧力室の一部が開放された個所を前記アクチュエータにて覆っているものであるから、アクチュエータをコンパクトにできるという効果を奏する。
【００４７】
そして、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記録ヘッドにおいて、前記第１プレートは、圧力室とノズルとを連通するインク供給流路となる開口、及び圧力室と共通インク室とを連通するインク流路となる開口をそれぞれ、板厚さ方向に貫通させて有し、そのインク供給流路及びインク流路となるそれぞれの開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させているものである。
【００４８】
このように第１プレートには、圧力室、ノズル、共通インク室及びこれらに連通するインク供給流路とインク流路との各開口が予め一体的に形成されているから、第１プレートの広幅面（前記圧力室の配列方向と直交する面）に第２プレートを当接させて必要枚数のプレートを積層するだけ、必要なノズル数を有するキャビティユニットを簡単に作成することができる。また、第１プレート及び第２プレートの各板厚さを変更するだけで、ノズルのピッチを簡単に変更できるという効果も有する。さらに、積層作業によっても前記断面積の小さいインク供給流路及びインク流路におけるインクの流れの性能が変動しないという顕著な効果を奏する。
【００４９】
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記録ヘッドにおいて、前記第１プレート及び第２プレートの積層方向の端面に、少なくとも前記共通インク室の端部を封止する端プレートを配置しているものであるから、共通インク室の端部の処理も簡単になるという効果を奏する。
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記アクチュエータには、前記各圧力室ごとに選択的に駆動可能な活性部を前記圧力室の配列と平行状に配置されているものである。従って、アクチュエータにおける活性部を前記圧力室の開放部に対峙させることで、圧力室内のインクを噴射させるアクチュエータの作動効率を高くできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による第１プレート及び第２プレートの各開口の形状を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の第１プレートと第２プレートとを交互に積層したキャビティユニットの斜視図である。
【図３】キャビティユニットの拡大側断面図である。
【図４】キャビティユニットの組み立てを示す部分拡大斜視図である。
【図５】圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図６】圧電アクチュエータの斜視図である。
【図７】参考例におけるプレートの各開口の形状を示す斜視図である。
【図８】参考例における第１プレートを積層したキャビティユニットを示す斜視図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれキャビティユニットにおける各開口の配置の変形例である。
【図１０】第２実施形態で、複数枚の第１プレートと第２プレートとを積層してキャビティユニットを構成した場合の側断面図である。
【符号の説明】
１ キャビティユニット
２ 圧電アクチュエータ
１０、４０ 第１プレート
１１ ノズル
１２ 圧力室
１２ａ 圧力室となる開口
１３、４５ インク供給流路
１３ａ，４５ａ インク供給流路となる開口
１４、４２ 共通インク室
１４ａ，１４ｂ，４２ａ 共通インク室となる開口
１５、４６ インク流路
１５ａ，４６ａ インク流路となる開口
２０ 第２プレート
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電式等のインクジェットプリンタヘッドの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術のオンディマンド型の圧電式インクジェットプリンタヘッドにおいては、特開２００１−２４６７４４号公報には、複数個のノズルを列状に備えたノズルプレートと、この各ノズル毎の圧力室を前記ノズルの列方向に列状に備え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のち前記各圧力室に補充する共通インク室としてのマニホールド室が設けられたマニホールドプレートと、該マニホールドプレートと前記ベースプレートとの間に介挿するスペーサプレートとを積層させて、キャビティユニットを構成することが開示されている。その場合、前記各圧力室から対応するノズルに連通するインク供給流路を前記マニホールドプレート及びスペーサプレートに貫通するように形成する。さらに、前記スペーサプレートにはマニホールド室から各圧力室に連通するインク流路が形成されている。前記ベースプレートの上面に、前記各圧力室ごとに選択的に駆動可能な活性部を有し、インクを噴射させる圧電アクチェータとを積層させた構成が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の構成のキャビティユニットでは、薄い金属板（プレート）に、所定の間隔で且つ所定数のノズルが板厚さを貫通するように形成されいる。他のプレート（マニホールドプレート、スペーサプレート）にもインク供給流路やインク流路が形成され、マニホールドプレートでは、前記全ての圧力室にインクが供給できる大きい範囲のマニホールド室が同じく板厚さを貫通するように形成され、これらのプレートを積層するので、次のような問題がある。
【０００４】
即ち、各プレートに、所定の間隔にてノズルや圧力室、これらの間を連通させるインク流路等を所定数だけ予め穿設しなければならず、ノズル数（圧力室数）を増減させたものを製造するには、これに対応するように最初からプレートの大きさを決めて、製作しなければならないから、ノズル数（圧力室数）の任意の変更に即応した製作工程を取り得なかった。
【０００５】
また、前記複数のプレートを積層して接合するものであるから、この作業時に積層のずれが発生し易く、特に、前記圧力室からノズルまでの径の小さいインク供給流路をスムースに連通させることが困難になるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の従来の問題点を解決すべくなされたものであって、圧力室や共通インク室を、圧力室の配列方向に複数のプレートを積層して形成し、所望するノズル数に応じて、対応する数の前記プレートを積層することにより、簡単にノズル数（圧力室数）の増減に即応でき、且つ積層作業によってもインクの流れの性能が変動しないようにしたインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この複数の圧力室の配列方向に延び各圧力室にそれぞれ連通する共通インク室とを備え、各圧力室に対応して設けたアクチュエータにより、圧力室内のインクを前記ノズルから噴射するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧力室の配列方向と直交する面を有する複数のプレートをその圧力室の配列方向に積層して構成し、前記複数のプレートのうち、複数の第１プレートに、前記圧力室及び共通インク室となるそれぞれの開口を板厚さ方向に貫通させて形成し、その複数の第１プレートの間に位置する複数の第２プレートに、前記共通インク室となる開口を板厚さ方向に貫通させて形成してなり、前記両プレートの前記共通インク室となる開口を前記圧力室の配列方向に相互に連通させ、且つ前記第１プレートの圧力室となる開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させる一方、前記各圧力室の一部が前記積層方向の側端面に開放され、該圧力室の一部が開放された個所を前記アクチュエータにて覆っていることを特徴とするものである。
【０００８】
そして、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記録ヘッドにおいて、前記第１プレートは、圧力室とノズルとを連通するインク供給流路、及び圧力室と共通インク室とを連通するインク流路となる開口をそれぞれ、板厚さ方向に貫通させて有し、そのインク供給流路及びインク流路となるそれぞれの開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させているものである。
【０００９】
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記録ヘッドにおいて、前記第１プレート及び第２プレートの積層方向の端面に、少なくとも前記共通インク室の端部を封止する端プレートを配置しているものである。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記アクチュエータには、前記各圧力室ごとに選択的に駆動可能な活性部を前記圧力室の配列と平行状に配置されているものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した圧電式のインクジェット記録ヘッドの実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図６は、本発明の第１実施形態を示す。これらの図において、キャビティユニット１は、この種の公知のものと同様に列をなして配置された複数のノズル１１と、このノズル１１と平行な列をなす複数の圧力室１２と、この圧力室１２の配列方向に延びる共通インク室１４とを備える。このキャビティユニット１に対して接合されるプレート型の圧電アクチュエータ２（図６）の上面には、外部機器との接続のために、フレキシブルフラットケーブル４（図６）が接着剤にて重ね接合されているものであり、キャビティユニット１の下面側に開口されたノズル１１から下向きにインクが噴射するものとする。
【００１４】
第１の実施の形態によるキャビティユニット１は、図１〜図４に示すように、圧力室１２の配列方向に複数のプレート１０、２０を積層して構成されている。各プレート１０、２０は圧力室１２の配列方向と直交する面をいわゆるプレートとしての面、つまり広幅面、圧力室１２の配列方向を板厚とする。各プレート１０、２０の広幅面は、圧力室１２の長さよも大きい幅Ｌ１と、圧力室１２からノズル１１までの高さに相当する高さＬ２を有し、一方のプレート（第１ プレート）１０は圧力室１２の幅（配列方向の幅）に相当する板厚ｔ１を有し、他方のプレート（第２プレート）２０は、隣接する圧力室１２を隔てる間隔に相当する板厚ｔ２を有する。
【００１５】
両プレート１０、２０は、その広幅面（前記圧力室１２の配列方向と直交する面）同士が相互に対面するようにして、当該広幅面に接着剤（図示せず）を塗着して交互に積層接合されている。さらに、前記両プレート１０、２０の積層方向両端面（広幅面）に端プレート２２を接着剤等にて接合し、積層された端部のプレート１０、２０の広幅面全体を覆うように構成されている（図２参照）。
【００１６】
さらに、構成を詳述すると、平面視略矩形状の第１プレート１０には、１つのノズル１１となる開口１１ａと、このノズル１１に対応する圧力室１２となる開口１２ａと、該圧力室１２からノズル１１に連通するインク供給流路１３となる開口１３ａと、共通インク室１４となる開口１４ａと、該共通インク室１４から前記圧力室１２に連通するインク流路１５となる開口１５ａとが、第１プレート１０の広幅面において相互に接続して板厚さ方向に貫通させて形成されている。
【００１７】
前記圧力室１２となる開口１２ａは、その長さ方向をプレート１０の上記幅寸法Ｌ１方向に沿ってプレート１０の外縁から外へ開放した状態で形成され、プレート１０の内側に向けて圧力室１２としての深さを有する。共通インク室１４となる開口１４ａは、開口１２ａよりもノズル１１となる開口１１ａ側にプレート１０の全周を囲まれて配置し、開口１２ａ、インク供給流路１３となる開口１３ａ及びプレート１０の外周に対し最小限の隔壁の幅を残して、できる限り大きい断面積を有するように形成される。
【００１８】
また、インク供給流路１３となる開口１３ａの幅寸法Ｈ１よりインク流路１５となる開口１５ａの幅寸法Ｈ２を小さく設定することにより、圧電アクチュエータ２の作動にて圧力室１２の容積が縮小されて、当該圧力室１２内のインクがノズル１１側（インク供給流路１３）と共通インク室１４（インク流路１５）とに同時に押し出されるときの、インク流路１５側のインクの流量抵抗を大きくして、ノズル１１からのインクの噴射効率を高める。
【００１９】
前記ノズル１１となる開口１１ａは、前記第１プレート１０の一側端面に対して開口している。
【００２０】
第２プレート２０には、前記第１プレート１０における前記共通インク室１４となる開口１４ａとほぼ同じ平面視形状（例えば、実施形態では略矩形状）の開口１４ｂが、当該第２プレート２０の板厚さ方向に貫通させて形成されている。
【００２１】
このような積層構造にするための組み立て方法について説明すると、図４に示すように、前記第１プレート１０に対応する素材である第１リードフレーム１００ａには、前記第１プレート１０の形成領域（実施形態では平面視略矩形状）を上下左右のマトリクス状にて適宜間隔で確保する。各形成領域内には、前記ノズル１１となる開口１１ａ、インク供給流路１３となる開口１３ａ、圧力室１２となる開口１２ａ、インク流路１５となる開口１５ａ及び共通インク室１４となる開口１４ａが打ち抜きまたはレーザ加工、プラズマ加工、エッチング加工等にて板厚さを貫通するように形成されている。そのとき、図４に示すように、前記第１リードフレーム１００ａにおける前記形成領域を囲むように、断続的な境界線１０ａを穿設する。即ち、前記形成領域の内外を区切る境界線１０ａを跨ぐように適宜間隔で複数のタイバー１０１にて連結することにより、前記形成領域内の板部分が外れないようにしている。
【００２２】
前記第２プレート２０に対応する素材である第２リードフレーム１００ｂには、前記第２プレート２０の形成領域（実施形態では平面視略矩形状）を上下左右のマトリクス状にて適宜間隔で確保する。各形成領域内には、前記共通インク室１４となる開口１４ｂが、前記と同様に打ち抜きまたはレーザ加工、プラズマ加工等にて板厚さを貫通するように形成されている。なお、図４において一点鎖線で囲まれた部分が第２プレート２０の形成領域となる。
【００２３】
必要なノズル１１の数と同じ数だけの前記第１リードフレーム１００ａ及び第２リードフレーム１００ｂの広幅面に予め接着剤をそれぞれ塗着（塗布）し、第１リードフレーム１００ａと第２リードフレーム１００ｂとを、各リードフレームに穿設されている複数個所の位置合わせ用の孔に位置合わせ用のピン（図示しない）を差し込む等の所定の方法で位置合わせして、交互に積層して圧力を加えて接着接合する。次いで、前記積層したものを、前記境界線１０ａの個所に沿って打ち抜く（切り抜く）と、図２に示すようなキャビティユニット１のブロックが形成される。さらに、前記積層した最上層と最下層には前記端プレート２２を重ねて接合する。なお、前記第１リードフレーム１００ａ及び第２リードフレーム１００ｂを交互に積層した積層体の最上層と最下層に、前記端プレート２２を構成するための第３リードフレームを積層接合して、これらのリードフレームを一挙に打ち抜きしても良い。
【００２４】
図２に示す状態では、前記第１プレート１０の表裏両広幅面（圧力室１２の配列方向と直交する面）にそれぞれ第２プレート２０が接して位置することにより、ノズル１１の開口１１ａ、圧力室１２の開口１２ａ、インク供給流路１３となる開口１３ａ、インク流路１５となる開口１５ａのそれぞれの第１プレート１０の広幅面側の面が第２プレート２０によりそれぞれ画定される。
【００２５】
このようにして、複数の圧力室１２が第２プレート２０にて区切られた状態で、その一面を積層されたプレート１０、２０の積層方向一側に開放して形成され、その一側と反対側において、ノズル１１が開放して形成される。また、前記開口１４ａ及び開口１４ｂとはノズル１１の列方向に連通して、共通インク室１４となる。
【００２６】
前記共通インク室１４の両端は前記端プレート２２、２２にて封止されて密閉状態である。従って、外部のインクタンク等のインク供給源から前記キャビティユニット１に対し、チューブ等を介して端プレート２２の側面に設けたインク供給孔２３からインクを供給すると、前記開口１４ａ及び開口１４ｂの連続部分（前記共通インク室１４に相当する）を介して各圧力室１２ひいては各ノズル１１にインクを供給することができる。また、前記開口１４ａ及び開口１４ｂは第１プレート１０及び第２プレート２０の広幅面で大きい面積を占めるので、第１プレート１０と第２プレート２０との交互の積層作業時に多少ずれても、共通インク室１４となる開口１４ａ及び開口１４ｂの全体が塞がれない。他方、前記ノズル１１、インク供給流路１３、圧力室１２、インク流路１５は１つのプレート（第１プレート１０）に一体的に形成されているから、第２プレート２０との接合に際して位置ずれしても、インクの流通が妨げられることがない。
【００２７】
各リードフレーム（プレート）の広幅面に予め接着剤の逃がし溝（図示せず）を形成しておけば、余分の接着剤が前記ノズル１１、インク供給流路１３、圧力室１２、インク流路１５及び共通インク室１４に入り込んで、特に断面積の小さい個所（前記ノズル１１、インク供給流路１３及びインク流路１５）の各空間が接着剤で塞がれるのを防止できる。
【００２８】
実施形態では、第１プレート１０、第２プレート２０及び端プレート２２はそれぞれ４２％ニッケル合金鋼板製である。第１及び第２プレート１０、２０の板厚さが、ノズル１１の列方向の配置間隔、つまり、ノズル１１によるインクジェットのドット間隔を規定するものとなる。例えば、第１及び第２プレート１０、２０の板厚さをそれぞれ１６９μｍとすると、１インチ（２５．４ｍｍ）につき７５個のインクジェットのドット間隔に相当することになる。
【００２９】
なお、上記のように、ノズル１１、インク供給流路１３、圧力室１２、インク流路１５となる開口１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａを第１プレート１０に貫通形成すると、ノズル１１、インク供給流路１３、インク流路１５が圧力室１２とプレートの板厚さ方向に同じ幅を持つことになるが、圧力室１２よりも小さい幅にするためには、これらをハーフエッチング加工等により、第１プレート１０に及び凹み形成する。
【００３０】
図５は、圧電アクチュエータ２の分解斜視図、図６は圧電アクチュエータ２とフレキシブルフラットケーブル４との斜視図である。前記圧電アクチュエータ２は、図５に示すように、複数枚（実施形態では、４枚）の圧電シート３１（個別には３１ａ〜３１ｄの符号を付す）とトップシート３２とを積層した構造で、前記各圧電シート３１のうち最下段の圧電シート３１ａとそれから上方へ数えて奇数番目の圧電シート３１ｃの上面（広幅面）には、前記キャビティユニット１における各圧力室１２の箇所ごとに細幅の個別電極３３が、前記ノズル１１の列方向（第１の方向、長辺方向）に沿って列状に形成され、各個別電極３３は前記第１の方向と直交する第２の方向（短辺方向）に沿って延び、且つ各個別電極３３の一端は各圧電シート３１の一方の長辺の端縁部に露出している。下から偶数段目の圧電シート３１ｂ，３１ｄの上面（広幅面）には、前記複数個の圧力室１１に対して共通のコモン電極３４が、平面視で前記全ての個別電極３３と重複するように大きい面積で形成されている。このコモン電極３４の一部引き出し部３４ａは前記個別電極３３の一端が延びる方向と逆方向に延びて圧電シート３１の他方の長辺の端縁部に露出している。実施形態においては、前記各個別電極３３の幅寸法は対応する圧力室１２の幅寸法よりも少し小さく形成されている。
【００３１】
他方、前記最上段のトップシート３２の上面には、図５に示すように、その長辺の端縁部に沿って、前記各個別電極３３の各々に対する表面電極３５と、前記コモン電極３４に対する表面電極３６とが、それぞれ印刷形成されている。
【００３２】
そして、この圧電アクチュエータ２における圧電シート３１の上下方向の同じ位置の個別電極３３の露出部同士をトップシート３２における表面電極３５に電気的に接続するように接続用の側面電極を塗布する。同様にして前記圧電シート３１のコモン電極３４の露出部（引き出し部３４ａ）同士を、トップシート３２における表面電極３６に電気的に接続するように接続用の側面電極を塗布するのである（図６参照）。
【００３３】
前記のような構成のプレート型の圧電アクチュエータ２における下面（圧力室１２と対面する広幅面）全体に、接着剤層としてのインク非浸透性且つ電気絶縁性を有する合成樹脂材からなる接着剤シート３７を予め貼着し（図３参照）、次いで、前記キャビティユニット１に対して、当該圧電アクチュエータ２における各個別電極３３が前記キャビティユニット１における各圧力室１２の各々に対応するように接着・固定される。
また、この圧電アクチュエータ２における上側の表面には、前記フレキシブルフラットケーブル４が重ね接合されることにより、このフレキシブルフラットケーブル４における各種の配線パターン（図示せず）が、前記各表面電極３５、３６に電気的に接合される。
【００３４】
この構成において、前記圧電アクチュエータ２における各個別電極のうち任意の個別電極３３と、コモン電極３４との間の圧電シート３１は、電圧を選択的に印加することにより、圧電による積層方向の歪みが発生するという圧電素子の活性部３８となる（図２参照）。この活性部３８の歪みにて前記選択された個別電極３３に対応する圧力室１２の内容積が縮小されることにより、この圧力室１２内のインクが、ノズル１１から液滴状に噴射されて、所定の印字が行われるのである。
【００３５】
図７及び図８に示す参考例では、同一形態の第１プレート４０の多数（群）を積層させ、その積層の両端面を端プレート４１にて封止した構成であって、共通インク室４２となる開口４２ａを各第１プレート４０の広幅面において板厚さ方向に貫通させて形成する一方、この各第１プレート４０には、１つのノズル４３となる開口４３ａと、圧力室４４となる開口４４ａと、該圧力室４４と前記ノズル４３とを連通するインク供給流路４５となる開口４５ａと、前記共通インク室４２から圧力室４４連通するインク流路４６となる開口４６ａとが、当該第１プレート４０の広幅面において板厚さ方向に凹み形成されている。
【００３６】
そして、前記共通インク室４２となる開口４２ａ同士が連通するように各第１プレート４０をその広幅面にて積層接合し、前記積層された第１プレート４０の群の両端の広幅面を端プレート４１にて封止する。これにより、一方の第１プレート４０の片面（広幅面）に凹み形成された、開口４３ａ、４５ａ、４４ａ、４６ａの上記広幅面側の開放面は、この広幅面に当接する他方の第１プレート４０の背面にて画定されて、ノズル４３、インク供給流路４５、圧力室４４、インク流路４６が形成されるのである。この場合も、第１プレート４０の板厚さにより、ノズル４３の配置間隔（インクジェットのドット間隔）が規制されることになる。
【００３７】
そして、前記第１プレート４０の積層体における積層方向の面において複数の圧力室４４が開放（露出）している面にインク非透過性、電気絶縁性を有する接着シート３７を介して前記圧電アクチュエータ２を被せて接合させることは、前記第１実施形態と同じである。参考例の奏する作用・効果は第１実施形態のものと略同じである。
【００３８】
なお、端プレート４１に外部インク供給源からのインクを供給するパイプを繋ぐためのインク供給孔２３を設けるのが好ましい。
【００３９】
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、前記第１実施形態及び参考例におけるノズル１１（４３）、インク供給流路１３（４５）、圧力室１２（４４）、インク流路（１５（４６）及び共通インク室１４（４２）の配置パターンの変形例を示す。これらの変形例では、第１プレート１０（４０）におけるノズル１１（４３）が開口する一側端面に対して直交する側端面側に圧力室１２（４４）の一部が開放され（露出し）、その部分を圧電アクチュエータ２にて覆うものである。
【００４０】
図１０に示す第２実施形態では、開口１４ｂのみを有する第２プレート２０を複数枚（図示実施形態では２枚）重ねたものを準備する。他方、開口１１ａ，１３ａ，１２ａ，１４ａが板厚さ方向に貫通形成された第１プレート５０と、開口１２ａ，１４ａが板厚さ方向に貫通形成された第１プレート５１と、開口１２ａ，１５ａ，１４ａが板厚さ方向に貫通形成された第１プレート５２との３枚重ねしたものを準備し、これらを図１０に示すように交互に積層する。これにより、圧力室１２の当該圧力室の配列方向の寸法は３枚の第１プレート５０、５１、５２の板厚さ分となる。一方、ノズル１１は、第１プレート５０の板厚さに相当する幅寸法で小さくでき、且つこのノズル１１の前記圧力室の配列方向での配置間隔（ピッチ）Ｐは、前記３枚の第１プレート５０、５１、５２の板厚さと２枚の第２プレート２０の板厚さとの和にして大きいピッチとすることができる。また、インク供給流路１３とインク流路１５とを前記圧力室の配列方向で食い違わせることもできる。これらの場合、前記複数枚の第１プレート５０〜５２、第２プレート２０の板厚さを同じにしても良いし、各々異なる板厚さとしても良い。
【００４１】
前記各実施形態及び参考例において、第１プレートでは、圧力室１２（４４）及び共通インク室１４（４２）が、インク供給流路１３（４５）及びインク流路１５（４６）と接続する部分を、当該各プレートの広幅面に沿って任意の曲線状に描くことができ、それによってインクの流れ方向が変わる部分において流れの乱れを少なくし、安定した噴射特性を発揮することができる。
【００４２】
また、各実施形態及び参考例において、公知のインクジェット記録ヘッドと同様に、複数のノズルを１枚のプレートに穿設し、プレート１０、２０の積層方向の面にノズルプレートを接着し、前記各開口１１ａとノズルとが連通するようにしても良い。この場合、インク供給流路１３をプレート１０の端縁部まで延長しても良い。
【００４３】
本発明において、アクチュエータは圧電素子を使用せず、発熱素子などのアクチュエータを用いても良い。
【００４４】
【発明の作用・効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の発明は、複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この複数の圧力室の配列方向に延び各圧力室にそれぞれ連通する共通インク室とを備え、各圧力室に対応して設けたアクチュエータにより、圧力室内のインクを前記ノズルから噴射するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記圧力室の配列方向と直交する面を有する複数のプレートをその圧力室の配列方向に積層して構成し、前記複数のプレートのうち、複数の第１プレートに、前記圧力室及び共通インク室となるそれぞれの開口を板厚さ方向に貫通させて形成し、その複数の第１プレートの間に位置する複数の第２プレートに、前記共通インク室となる開口を板厚さ方向に貫通させて形成してなり、前記両プレートの前記共通インク室となる開口を前記圧力室の配列方向に相互に連通させ、且つ前記第１プレートの圧力室となる開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させていることを特徴とするものである。
【００４５】
この構成によれば、１枚乃至複数枚ずつの第１プレートと、１枚乃至複数枚ずつの第２プレートとを交互に積層する積層数を変えるだけで、必要なノズル数（圧力室数）を有するキャビティユニットを簡単に形成できるという効果を奏する。即ち、ノズル、圧力室及び共通インク室を共通要素として備えた第１プレートと共通インク室のみを備えた第２プレートとの摘み合わせからなる最小ユニットを必要な数積層するだけであるから、この最小ユニット毎の圧力室ひいてはノズルなどのインクジェットの性能にバラツキがなく、安定した性能を有するインクジェット記録ヘッドを簡単に製作できるという効果を奏する。
【００４６】
また、第１プレート及び第２プレートの板厚さを薄くしても、多数のノズル（圧力室）を列状に配置するように組み立てられたキャビティユニット全体としてはその剛性が高くなるものでありながらコンパクトにできるという効果を奏する。さらに、前記各圧力室の一部が前記積層方向の側端面に開放され、該圧力室の一部が開放された個所を前記アクチュエータにて覆っているものであるから、アクチュエータをコンパクトにできるという効果を奏する。
【００４７】
そして、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記録ヘッドにおいて、前記第１プレートは、圧力室とノズルとを連通するインク供給流路となる開口、及び圧力室と共通インク室とを連通するインク流路となる開口をそれぞれ、板厚さ方向に貫通させて有し、そのインク供給流路及びインク流路となるそれぞれの開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させているものである。
【００４８】
このように第１プレートには、圧力室、ノズル、共通インク室及びこれらに連通するインク供給流路とインク流路との各開口が予め一体的に形成されているから、第１プレートの広幅面（前記圧力室の配列方向と直交する面）に第２プレートを当接させて必要枚数のプレートを積層するだけ、必要なノズル数を有するキャビティユニットを簡単に作成することができる。また、第１プレート及び第２プレートの各板厚さを変更するだけで、ノズルのピッチを簡単に変更できるという効果も有する。さらに、積層作業によっても前記断面積の小さいインク供給流路及びインク流路におけるインクの流れの性能が変動しないという顕著な効果を奏する。
【００４９】
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記録ヘッドにおいて、前記第１プレート及び第２プレートの積層方向の端面に、少なくとも前記共通インク室の端部を封止する端プレートを配置しているものであるから、共通インク室の端部の処理も簡単になるという効果を奏する。
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記アクチュエータには、前記各圧力室ごとに選択的に駆動可能な活性部を前記圧力室の配列と平行状に配置されているものである。従って、アクチュエータにおける活性部を前記圧力室の開放部に対峙させることで、圧力室内のインクを噴射させるアクチュエータの作動効率を高くできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による第１プレート及び第２プレートの各開口の形状を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態の第１プレートと第２プレートとを交互に積層したキャビティユニットの斜視図である。
【図３】キャビティユニットの拡大側断面図である。
【図４】キャビティユニットの組み立てを示す部分拡大斜視図である。
【図５】圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図６】圧電アクチュエータの斜視図である。
【図７】参考例におけるプレートの各開口の形状を示す斜視図である。
【図８】参考例における第１プレートを積層したキャビティユニットを示す斜視図である。
【図９】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれキャビティユニットにおける各開口の配置の変形例である。
【図１０】第２実施形態で、複数枚の第１プレートと第２プレートとを積層してキャビティユニットを構成した場合の側断面図である。
【符号の説明】
１ キャビティユニット
２ 圧電アクチュエータ
１０、４０ 第１プレート
１１ ノズル
１２ 圧力室
１２ａ 圧力室となる開口
１３、４５ インク供給流路
１３ａ，４５ａ インク供給流路となる開口
１４、４２ 共通インク室
１４ａ，１４ｂ，４２ａ 共通インク室となる開口
１５、４６ インク流路
１５ａ，４６ａ インク流路となる開口
２０ 第２プレート
Claims (4)
- 複数のノズルと、この各ノズルにそれぞれ連通する複数の圧力室と、この複数の圧力室の配列方向に延び各圧力室にそれぞれ連通する共通インク室とを備え、各圧力室に対応して設けたアクチュエータにより、圧力室内のインクを前記ノズルから噴射するインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記圧力室の配列方向と直交する面を有する複数のプレートをその圧力室の配列方向に積層して構成し、
前記複数のプレートのうち、複数の第１プレートに、前記圧力室及び共通インク室となるそれぞれの開口を板厚さ方向に貫通させて形成し、その複数の第１プレートの間に位置する複数の第２プレートに、前記共通インク室となる開口を板厚さ方向に貫通させて形成してなり、
前記両プレートの前記共通インク室となる開口を前記圧力室の配列方向に相互に連通させ、且つ前記第１プレートの圧力室となる開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させる一方、
前記各圧力室の一部が前記積層方向の側端面に開放され、該圧力室の一部が開放された個所を前記アクチュエータにて覆っていることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。 - 前記第１プレートは、圧力室とノズルとを連通するインク供給流路、及び圧力室と共通インク室とを連通するインク流路となる開口をそれぞれ、板厚さ方向に貫通させて有し、そのインク供給流路及びインク流路となるそれぞれの開口の前記圧力室の配列方向と直交する面を、前記第２プレートにより画定させ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記録ヘッド。
- 前記第１プレート及び第２プレートの積層方向の端面に、少なくとも前記共通インク室の端部を封止する端プレートを配置し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記録ヘッド。
- 前記アクチュエータには、前記各圧力室ごとに選択的に駆動可能な活性部を前記圧力室の配列と平行状に配置され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記録ヘッド。
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