JP4257489B2 - 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、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等のインクジェットプリンタヘッドにおいて、印字方向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、複数個のノズルとの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共通インク室（マニホールド室）等を備えたキャビティユニットと、該キャビティユニットの背面側に設けて前記圧力室のそれぞれに対応する駆動部を有する圧電アクチュエータと、該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ていた。このヘッドユニットを、ヘッドホルダの底板に固定する方法として、本出願人は、先に、特許文献１において、ヘッドホルダの底板には、前記ヘッドユニットの側縁及び保護カバーの裏面に露出する接着剤流し込み孔を穿設し、前記底板の下面側に複数のヘッドユニットを並列状に配列し、前記接着剤流し込み孔から光硬化型接着剤、例えばＵＶ接着剤を垂らして、前記底板に対してヘッドユニット及び保護カバーを接着固定する一方、保護カバーの周囲を前記底板に対してシール剤にて接着固定することを提案した。
【０００３】
また、このインクジェットプリンタヘッドは、前記ノズル、圧力室、共通インク室及びそれらを連通する開口をそれぞれ形成した複数のプレートを積層してキャビティユニットを構成している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４４５９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載の技術のように、キャビティユニットを、薄い厚さのプレートであって平面視形状が同じものを複数枚積層した形態を採用すると、キャビティユニットの周囲縁であって厚さ方向の端面が同一面上になるから、この端面部分に接着剤を介してヘッドホルダの底板等に接着固定すると、当該接着面積が不足して接着強度が弱くなるという問題があった。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決すべくなされたものであり、積層したキャビティユニットと他の部品との接着強度を向上させ、また電気的導通を確実にできるようにしたインクジェットプリンタヘッドを提供することを技術的課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するため、請求項１に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、前記キャビティユニットは、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有し、前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有する側縁部を、その段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするものである。
【００１０】
そして、請求項２に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、前記キャビティユニットは、前記裏面、又は、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有する切欠き部または孔部を設け、前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有す る切欠き部または前記段差部を有する孔部を、前記段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするものである。
【００１１】
【００１２】
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、前記底板には、前記キャビティユニットにおける前記段差部を有する側縁部、または前記段差部を有する切欠き部もしくは前記段差部を有する孔部に対向する接着剤流し込み孔を穿設したものである。
【００１３】
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プリンタヘッドにおいて、前記キャビティユニットのノズル列を囲むような開口窓を有する保護カバーを、前記キャビティユニットの前面に配置し、前記キャビティユニット及び保護カバーを前記接着剤にて固定するものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至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、前記段差部を有する側縁部、または段差部を有する前記切欠き部もしくは前記段差部を有する前記孔部を有する複数枚のプレートは、前記圧力室が列状に形成されたベースプレートと、該ベースプレートにおける各圧力室にインクを供給するインク流通路及び各圧力室と最外面のノズルプレートにおける各ノズルとをつなぐインク流路を備えたスペーサプレートと、インク供給源からのインクを前記スペーサプレートを介して全ての圧力室にインクを補充するためのマニホールドを備えたマニホールドプレートとを順次積層したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。図１は本発明のインクジェット記録装置としての実施形態の１つであるカラーインクジェットプリンタをを示す斜視図、図２〜図４は、本発明の実施の形態による圧電式のインクジェットプリンタヘッドの斜視図を示し、図５はヘッドユニットとヘッドホルダとの接着・固定図を示す側断面図、図６は要部拡大断面図、図７はヘッドユニットの拡大断面図、図８はキャビティユニットの要素の分解斜視図、図９はキャビティユニットの要部を示す拡大斜視図である。
【００１６】
本発明に係るカラーインクジェットプリンタ１００は、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それぞれ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ヘッドユニット（以下単にヘッドユニットという）６を備えたインクジェットプリンタヘッド６３と、前記インクカートリッジ６１とインクジェットプリンタヘッド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の搬送方向と直交する方向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、前記ヘッドユニット６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。
【００１７】
駆動ユニット６５は、キャリッジ６４の下端部に配置され、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。
【００１８】
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。
【００１９】
図示しない給紙部から矢印方向に搬送される用紙６２は前記プラテンローラ６６とヘッドユニット６との間に導入されて、後述するようにヘッドユニット６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。
【００２０】
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、ヘッドユニット６に対向するように配置されている。このパージ装置６７は、ヘッドユニット６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、ヘッドユニット６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、ヘッドユニット６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。
【００２１】
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、ヘッドユニット６のノズル開口面を拭くものである。ノズル開口面を拭く場合に、ワイパ部材８６は上方に突出され、ノズル開口面を拭かない場合には下方に後退している。
【００２２】
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に搭載されたヘッドユニット６の複数のノズル１１ａを覆うものである。
【００２３】
インクジェットプリンタヘッド６３の第1 実施形態は、図 2及び図 3に示すように、ヘッドホルダ１と、その底板５の下面側に並設した２つのヘッドユニット６、６と、その各ヘッドユニット６の表面のノズル列が露出するようにした開口窓４４ａ、４４ａが下板４４ｂに設けられて、ヘッドユニット６、６の表面及び前記ヘッドホルダ１に固定した箱状の保護カバー４４とにより構成されている。
【００２４】
第１実施形態におけるヘッドホルダ１は、図２〜図５に示すように、ポリプロエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂材の射出形成品で、上面開放状（図 3参照）の略箱状に形成されている。この開放部には、その上方からインク供給源としての４つのインクカートリッジ６１を着脱自在に装着できる搭載部３を有し、該搭載部３の一側部位には、前記各インクカートリッジ６１のインク放出部（図示せず）に接続できるインク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがヘッドホルダ１の底板５の下面まで連通するように穿設されている（図３参照）。なお、各インク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの外周には、各インクカートリッジ６１をインク放出部と密接できるようにしたゴム製のパッキン（図示せず）が配置されている。
【００２５】
前記底板５はヘッドユニット６を配設するためのものであり、ヘッドホルダ１の下面（図４にて上面側）から１段突出するようにして水平状に形成されている。この底板５の下面側には、後に詳述するヘッドユニット６を２つ並列させて支持するための２つの支持部８、８が形成されている。該各支持部８には、ヘッドユニット６をＵＶ接着剤７にて固定するための複数の接着剤流し込み孔９ａ，９ｂが搭載部３側へ貫通するように形成されている。この複数の接着剤流し込み孔９ａ，９ｂは１つのヘッドユニット６に対してその長辺部を適宜間隔にて固定する箇所に形成されている。実施形態では、２つの支持部８、８の一辺（長辺）が隣接する箇所の接着剤流し込み孔９ａは、並設する２つのヘッドユニット６、６の裏面に跨がるように広幅に形成されている。
【００２６】
前記各支持部８の一側部位には、図４に示すように、前記各インク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに連通する開口部５０が設けられている。その各開口部５０毎の外周を囲繞するように略環状の嵌合溝４６が凹み形成されている。そして、前記各嵌合溝４６に、軟質のゴム製等のシール性の良好なリング状のパッキン４７が嵌合されている。
【００２７】
各ヘッドユニット６が前記底板５の下面に対して後述するようにＵＶ接着剤７にて固定された場合に、前記パッキン４７の先端がヘッドユニット６おけるインク供給口１９ａ（図８参照）の外周に押圧され、インク供給口１９ａとの当接箇所が密閉されてインク漏れを防止できるものである。
【００２８】
その前にまず、ヘッドユニット６及びその各構成部品の詳細について説明する。ヘッドユニット６は、図７〜図９に示すように、複数枚の金属板製の積層型のキャビティユニット１０と、該キャビティユニット１０に対してインク非浸透性の接着剤または接着シート４１（図７参照）を介して接着・積層されるプレート型の圧電アクチュエータ２０と、その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。
【００２９】
また、ヘッドユニット６の裏面側であって、最上層のベースプレート１４の一端部に穿設されたインク供給口１９ａの上面には、その上方の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２９が予め接着剤にて固定されている（図８参照）。キャビティユニット１０をヘッドホルダ１に組み付けたとき、インク供給口１９ａはその周囲を前記パッキン４７に押圧する。
【００３０】
前記キャビティユニット１０は、図８及び図９に示すように構成されている。すなわち、ノズルプレート１１、二枚のマニホールドプレート１２、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の５枚の薄い金属板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造であり、実施形態では、ノズルプレート１１を除く各プレートは、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有する。
【００３１】
前記ノズルプレート１１には、複数のノズル１１ａがその長辺方向（第１の方向）に沿って２列の千鳥状に配列して穿設されている。前記ベースプレート１４には、前記ノズル１１ａの配列に対応して複数の圧力室１６が２列の千鳥状に配列して穿設されている。各圧力室１６は長手方向の平行な基準線１４ａ、１４ｂからそれぞれベースプレート１４の短辺方向に延びている。ベースプレート１４の短辺方向中央寄りに位置する各圧力室１６の先端１６a は、スペーサプレート１３及びマニホールドプレート１２、１２に穿設されたインク流通路としての貫通孔１７を介して対応する各ノズル１１ａに連通している。
【００３２】
各圧力室１６の他端１６ｂは、図７、図９に示すように、ベースプレート１４の下面側に開口するように凹み形成され、スペーサプレート１３に穿設された貫通孔１８を介してマニホールドプレート１２、１２の共通インク室（マニホールド室）１２ａ，１２ｂに連通している。共通インク室１２ａ，１２ｂは、２列の圧力室１６の各列に対応してそれぞれの列方向に長く形成され、一端をベースプレート１４及びスペーサプレート１３に穿設されたインク供給口１９ａ，１９ｂに連通している。各共通インク室１２ａ，１２ｂは、上側のマニホールドプレート１２に貫通形成された開口１２ａと下側のマニホールドプレート１２に形成された凹部１２ｂとを重ねて形成され、上面がスペーサプレート１３で覆われている（図７参照）。
【００３３】
これにより、前記インク供給口１９ａ，１９ｂから前記共通インク室１２ａ、１２ｂ内に流入したインクは、この共通インク室１２ａ、１２ｂから前記各貫通孔１８を通って前記各圧力室１６内に分配されたのち、この各圧力室１６内から前記貫通孔１７、１７、１７を通って、当該圧力室１６に対応するノズル１１ａに至るという構成になっている（図７及び図９参照）。
【００３４】
そして、図８に示すように、前記各プレートの幅方向（ノズル１１ａの列と直交する方向、短辺方向）の寸法を、前記ベースプレート１４の寸法Ｄ１、スペーサプレート１３の寸法Ｄ２（＝Ｄ１＋Δｄ）、上側のマニホールドプレート１２の寸法Ｄ３（＝Ｄ２＋Δｄ）、下側のマニホールドプレート１２の寸法Ｄ３（＝Ｄ３＋Δｄ）のごとく、ベースプレート１４で最も幅寸法を小さく、下側のマニホールドプレート１２の幅寸法を最も広くなるように設定し、このキャビティユニット１０に積層するにあたり、各プレート１２、１２、１３、１４の一対の長辺部分が下層位置から上層位置に行くに従って階段状になるように重ねた段差部４３ａを形成するのである（図７及び図６参照）。換言すると、前記キャビティユニット１０はその側縁部で下層側のプレートの上面（裏面ともいう）が順次露出するような段差部４３ａが形成されているものである。
【００３５】
一方、前記圧電アクチュエータ２０は、特開２００１−１６２７９６号公報に記載したものと同様の構成であって、複数枚の圧電シート２１を積層した構造で、前記各圧電シート２１のうち１層おきの所定枚数の圧電シート２１の上面（広幅面）には、前記キャビティユニット１０における各圧力室１６の箇所ごとに細幅の個別電極（図示せず）が印刷形成されている。そのシートと交互に積層される圧電ート２１の上面（広幅面、裏面ともいう）には、複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極（図示せず）が同じく印刷形成されている。各個別電極及びコモン電極は、圧電アクチュエータ２０の側面に沿って延びる側面電極３２、３３を介して最上段のトップシート２３の上面に形成された接続端子（図示せず）に電気的に接続されている。
【００３６】
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２０は、前記キャビティユニット１０に対して、当該圧電アクチュエータ２０における各個別電極が前記キャビティユニット１０における各圧力室１６の各々に対応するように積層固定される。また、この圧電アクチュエータ２０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４０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４０における各種の配線パターン（図示せず）が、前記各接続端子に電気的に接合される（図７参照）。
【００３７】
この構成において、前記圧電アクチュエータ２０における個別電極と、コモン電極との間は、電圧を印加することにより、積層方向の歪みが発生するという圧電素子の活性部に形成されている。この活性部に選択的に歪みを発生することにより、圧力室１６の内容積が縮小され、この圧力室１６内のインクが、ノズル１１ａから液滴状に噴出して、所定の印字が行われる。
【００３８】
次に、ヘッドユニット６をヘッドホルダ１に対して強固に固定する方法について説明する。この固定に使用する接着剤は、光硬化型接着剤、例えば、紫外線の照射にて速硬化性を有する接着剤としての変性アクリル樹脂系接着剤等の粘性のあるＵＶ接着剤７である。図５及び図６に示すように、２つの並設させるヘッドユニット６、６と保護カバー４４とを、ＵＶ接着剤７にてヘッドホルダ１の底板５に対して同時に固定するか、もしくは、保護カバー４４は後に固定するようにしても良い。
【００３９】
ヘッドユニット６をヘッドホルダ１に固定する方法については、例えばノズルプレート１１のノズル１１ａの列の延長方向に隔てられた２つの位置決め孔５４ａ、５４ａを予め形成しておく（図８参照）。
【００４０】
平坦な治具の上面に保護カバー４４の下板４４ｂをセットし、さらに、２個のノズルプレート１１を保護カバー４４の下板４４ｂに穿設された開口窓４４ａ、４４ａから露出するように配置すると共に、前記各ノズルプレート１１における位置決め孔５４ａ、５４ａを前記治具の上面に突設した位置決めピン（図示せず）に嵌め入れる。この場合、保護カバー４４の下板４４ｂの厚さはノズルプレート１１よりもわずかに厚いことが望ましい。
【００４１】
このようにして、両ヘッドユニット６、６におけるノズル１１ａの列の間隔が一定で且つ平行状となるようにセットする。それらの上に、ヘッドホルダ１を被せ、ヘッドユニット６、６を支持部８、８の所定位置に対応させてから、底板５の上面、すなわち搭載部３側から接着剤流し込み孔９ａ，９ｂにＵＶ接着剤７を流し込み、その後直ちに前記底板５の上面から接着剤流し込み孔９ａ，９ｂの内部方向に紫外線を照射してＵＶ接着剤７を急速に硬化させ、２個のヘッドユニット６、６の相互の固定すると共に、ヘッドユニット６、６と保護カバー４４と、ヘッドホルダ１とを一度に固定するのである。
【００４２】
その場合、各ヘッドユニット６におけるキャビティユニット１０の長辺の側端部が段付き状の段差部４３ａに形成されているから（図６、図７参照）、ＵＶ接着剤７との接着面積が大きくなり、この部分の接着強度を大幅に向上させることができる。
【００４３】
なお、各ヘッドユニット６との前面と保護カバー４４の下板４４ｂの裏面とを図示しない接着剤にて予め接着固定しておいても良いし、保護カバー４４のみを後に接着・固定しても良い。また、前記箱状の保護カバー４４の四周の内面とヘッドホルダ１の底板５の段部との間等には、図５に示すように、シリコーン等のシール剤５５ａ、５５ｂを注入してシールし、印刷時や、前記ワイパ部材８６によるワイプ時のインクがヘッドユニット６と保護カバー４４との隙間に侵入するのを防止する。
【００４４】
なお、圧電アクチュエータ２０の長辺側の側面に形成された側面電極３２、３３が金属等の導電性を有するキャビティユニット１０の裏面と直接接触して短絡しないように、キャビティユニット１０の裏面に、前記側面電極３２（３３）の下端と空間を形成するための絶縁溝９５が凹み形成されている。また、図６に示すように、前記各ヘッドユニット６におけるキャビティユニット１０の裏面であって圧電アクチュエータ２０の外周縁（実施形態では長辺側の縁）より外周寄り部位には、前記接着剤流し込み孔９ａ，９ｂの位置よりも内周側に、前記ＵＶ接着剤７の流れをせき止めるための溜まり溝９３が１条乃至複数条凹み形成されている。
【００４５】
他方、前記底板５の下面のうち前記接着剤流し込み孔９ａ，９ｂの外周近傍部位を前記ヘッドユニット６（実施形態ではキャビティユニット１０）の裏面に対して隙間の小さい近接部５ａが形成されているので、前記溜まり溝９３は前記近接部５ａと対面するように配置する。この構成により、前記接着剤流し込み孔から９ａ，９ｂに注入された粘性を有するＵＶ接着剤７が、前記近接部５ａにおける１条ないし複数状の溜まり溝９３に溜まるから、ヘッドユニット６の裏面側において圧電アクチュエータ２０の側縁にＵＶ接着剤７の未硬化部分が接近するような大きな拡散・漏出を確実に防止できる。また、前記溜まり溝９３は前記接着剤流し込み孔９ａ，９ｂの外周近傍部位にあるから、その溜まり溝９３に溜まったＵＶ接着剤７に対して紫外線が当たり易くなり、硬化の促進が図れ、ＵＶ接着剤７の未硬化部分の発生を生じ難くすることができる。
【００４６】
なお、例えば、平面視矩形状のヘッドユニット６の四隅近傍に前記流し込み孔９ａ，９ｂを配置することにより、ＵＶ接着剤７の固化時に、当該接着剤の収縮歪みに伴うヘッドユニット６の位置ずれを極力少なくすることができる。並列させたヘッドユニット６、６の隣接する辺に跨がって流し込み孔９ａが広幅で形成されていると、１箇所の流し込み孔９ａにＵＶ接着剤７を充填し、紫外線照射で、２つのユニット６、６を一度に固化でき、作業時間の短縮及び製造効率の大幅向上に寄与できる。
【００４７】
また、前記複数（単数）のキャビティユニット１０と保護カバー４４とを重ねた状態で、キャビティユニット１０に設けた段差部４３ａの一部分、例えば前記ＵＶ接着剤７による接着箇所から離れた箇所に、その厚さ方向の全体を覆うように導電性接着剤９６を垂らしてキャビティユニット１０と保護カバー４４とが同電位になるように電気的に接続させる（図１０参照）。あるいは、ＵＶ接着剤に代えて導電性接着剤によりキャビティユニット１０と保護カバー４４とをヘッドホルダ１に固定させる。これにより、キャビティユニット１０における金属製の各プレート１２、１２、１３、１４間の接着剤が前記段差部４３ａの一部（付け根部）にはみ出していても、各プレート１２、１２、１３、１４の側端面（各プレートの厚さ方向の部分）には前記接着剤のはみ出し部分によるコーティングをされていないので、当該各プレートの側端面の金属の表面を直接前記導電性接着剤が電気的に接続するごとくに覆うことができ、接地（グランド）作業を確実に且つ簡単に行うことができる。なお、保護カバー４４は図示しない導電性部材を介してフレキシブルフラットケーブル４０のグランド電位線に接続される。キャビティユニット１０に設ける段差部４３ａは、長辺側でなく短辺側に設けるようにしても良いのである。
【００４８】
図１１は、段差部の第２実施形態を示し、前記プレート１２、１２、１３、１４の側縁部には、下層側のプレートの上面が順次露出するような段差を有する切欠き部４３ｂを設ける。この実施形態は、換言すると、下層側のプレートにおける切欠き部４３ｂの領域が小さく、上層のプレート１２→１３→１４に行くに従って切欠き部４３ｂの領域が大きくなるように形成されているものである。なお、この実施形態においては、平面視において、段差を有する切欠き部４３ｂの下層のプレートの上面の一部、例えば、下層のプレートが平面視でＬ字状に見えるようなものや１つの辺のみ見えるものであっても良く、更に切欠き部４３ｂの平面視形状は四角形ばかりでなく、三角形等の多角状や円弧等の湾曲状であっても良い。最下層のプレートのみ切欠きを省略しても良い。
【００４９】
図１２に示す段差部の第３実施形態では、キャビティユニット１０の積層されたプレート１２、１２、１３、１４の広幅面（平面部）に四角形状等の平面視任意形状の孔部４３ｃであって、この孔部４３ｃは、積層の下層側のプレートの上面（裏面ともいう）が順次露出しているように形成されているものである。
【００５０】
第２及び第３実施形態の段差を有する切欠き部４３ｂや孔部４３ｃは、接着剤流し込み孔９ａ，９ｂと対向する位置に形成される。これにより、各プレートの平面積を増大させることなく、接着剤との接着面積を大幅に増大させることができて、接着強度を強化できるという効果を奏する。また、キャビティユニット１０を局部的に強く接着させたい場合に好適な手段となる。
【００５１】
前記の並列すべきヘッドユニット６の個数は２〜４と任意に構成することができ、ヘッドユニット６におけるキャビティユニット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２０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。
【００５２】
【発明の作用・効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、前記キャビティユニットは、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有し、前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有する側縁部を、その段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするものである。
【００５３】
このように構成すれば、インクジェットプリンタヘッドを接着剤により固定するとき、キャビティユニットと接着剤との接触面積が増大し、接着強度が増大する。また、各プレートの広幅面を接着剤を介して積層固定した場合に、接着剤が各プレートの端部からはみ出しても、各プレートの側端面をその接着剤にてコーティングしてしまことがないから、各プレートを導電性材料にて形成した場合に、その段差部に導電性接着剤を付着させると、キャビティユニットをグランド電位に確実に接続することが簡単にできる。
【００５４】
そして、請求項２に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、前記キャビティユニットは、前記裏面、又は、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有する切欠き部または孔部を設け、前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有する切欠き部または前記段差部を有する孔部を、前記段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするものである。
【００５５】
このように構成すれば、請求項１に記載の発明による効果と同様の効果を奏する。
【００５６】
【００５７】
また、請求項１または２に記載の発明によれば、前記の段差部を有する側縁部や、前記段差部を有する切欠き部もしくは前記段差部を有する孔部は、複数枚のプレートの厚さ方向の側端面が同一面である場合よりも、段差部による横平面の分だけ面積が広くなり、従って、ヘッドホルダの底板とキャビティユニットとを接着剤を介して接着・固定するときの接着剤との接触面積が増大し、接着強度が大きくなるので、強固に固定できるという効果を奏する。そして、キャビティユニットの適宜位置に前記切欠き部もしくは孔部を設けることにより、局部的に接着力を強化させることができるという効果も奏する。
【００５８】
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、前記底板には、前記キャビティユニットにおける前記段差部を有する側縁部、または前記段差部を有する切欠き部もしくは前記段差部を有する孔部に対向する接着剤流し込み孔を穿設したものである。
【００５９】
従って、底板に穿設された接着剤流し込み孔側から見ると、前記段差部分が各積層のプレートの階段状の平面部分（上面）が見えることになり、この接着剤流し込み孔側から接着剤を流し込むと、前記階段状の段差部、切欠き部、孔部における平面部と側端面部分の全体に接着剤が確実に接触して接着面積が確実に増大し、もって接着強度を確実に大きくできるという効果を奏する。
【００６０】
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プリンタヘッドにおいて、前記キャビティユニットのノズル列を囲むような開口窓を有する保護カバーを、前記キャビティユニットの前面に配置し、前記キャビティユニット及び保護カバーを前記接着剤にて固定するものであるから、請求項１〜４に記載の発明による効果に加えて、キャビティユニットにおける段差を有する側縁部、切欠き部、孔部に対する接着剤の固定を介して保護カバーとを底板に対して強固に固定できるという効果を奏する。また、ヘッドホルダの底板に対してキャビティユニット及び保護カバーを一挙に同時に固定できるという効果を奏する。
【００６１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至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、前記段差部を有する側縁部、または段差部を有する前記切欠き部もしくは前記段差部を有する前記孔部を有する複数枚のプレートは、前記圧力室が列状に形成されたベースプレートと、該ベースプレートにおける各圧力室にインクを供給するインク流通路及び各圧力室と最外面のノズルプレートにおける各ノズルとをつなぐインク流路を備えたスペーサプレートと、インク供給源からのインクを前記スペーサプレートを介して全ての圧力室にインクを補充するためのマニホールドを備えたマニホールドプレートとを順次積層したものである。従って、各プレートを積層した平坦で厚さの薄いキャビティユニットを提供することができるとともに、これらのプレートの外周を利用して前記段差部を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 インクジェットプリンタヘッドのノズル側を上にした斜視図である。
【図３】 インクジェットプリンタヘッドの部品の分解斜視図である。
【図４】 ヘッドホルダの上方から見たインクジェットプリンタヘッドの部品の分解斜視図である。
【図５】 要部側断面図である。
【図６】 図５の要部拡大断面図である。
【図７】 ヘッドユニットの拡大側断面図である。
【図８】 キャビティユニットの各部品の斜視図である。
【図９】 キャビティユニットの部分拡大斜視図である。
【図１０】 保護カバーに対してキャビティユニットを導電性接着剤にて接着した状態の断面図である。
【図１１】 段差を有する切欠き部を示す斜視図である。
【図１２】 段差を有する孔部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ヘッドホルダ
５ 底板
５ａ 近接部
６ ヘッドユニット
７ ＵＶ接着剤
８ 支持部
９ａ，９ｂ 接着剤流し込み孔
１０ キャビティユニット
１１ ノズルプレート
１１ａ ノズル
１２ マニホールドプレート
１３ スペーサプレート
１４ ベースプレート
２０ 圧電アクチュエータ
４０ フレキシブルケーブル
４３ａ 段差部
４３ｂ 段差を有する切欠き部
４３ｃ 段差を有する孔部
４４ 保護カバー
４４ａ 開口窓
【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等のインクジェットプリンタヘッドにおいて、印字方向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、複数個のノズルとの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共通インク室（マニホールド室）等を備えたキャビティユニットと、該キャビティユニットの背面側に設けて前記圧力室のそれぞれに対応する駆動部を有する圧電アクチュエータと、該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ていた。このヘッドユニットを、ヘッドホルダの底板に固定する方法として、本出願人は、先に、特許文献１において、ヘッドホルダの底板には、前記ヘッドユニットの側縁及び保護カバーの裏面に露出する接着剤流し込み孔を穿設し、前記底板の下面側に複数のヘッドユニットを並列状に配列し、前記接着剤流し込み孔から光硬化型接着剤、例えばＵＶ接着剤を垂らして、前記底板に対してヘッドユニット及び保護カバーを接着固定する一方、保護カバーの周囲を前記底板に対してシール剤にて接着固定することを提案した。
【０００３】
また、このインクジェットプリンタヘッドは、前記ノズル、圧力室、共通インク室及びそれらを連通する開口をそれぞれ形成した複数のプレートを積層してキャビティユニットを構成している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４４５９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載の技術のように、キャビティユニットを、薄い厚さのプレートであって平面視形状が同じものを複数枚積層した形態を採用すると、キャビティユニットの周囲縁であって厚さ方向の端面が同一面上になるから、この端面部分に接着剤を介してヘッドホルダの底板等に接着固定すると、当該接着面積が不足して接着強度が弱くなるという問題があった。
【０００６】
【０００７】
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決すべくなされたものであり、積層したキャビティユニットと他の部品との接着強度を向上させ、また電気的導通を確実にできるようにしたインクジェットプリンタヘッドを提供することを技術的課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題を達成するため、請求項１に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、前記キャビティユニットは、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有し、前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有する側縁部を、その段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするものである。
【００１０】
そして、請求項２に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、前記キャビティユニットは、前記裏面、又は、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有する切欠き部または孔部を設け、前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有す る切欠き部または前記段差部を有する孔部を、前記段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするものである。
【００１１】
【００１２】
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、前記底板には、前記キャビティユニットにおける前記段差部を有する側縁部、または前記段差部を有する切欠き部もしくは前記段差部を有する孔部に対向する接着剤流し込み孔を穿設したものである。
【００１３】
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プリンタヘッドにおいて、前記キャビティユニットのノズル列を囲むような開口窓を有する保護カバーを、前記キャビティユニットの前面に配置し、前記キャビティユニット及び保護カバーを前記接着剤にて固定するものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至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、前記段差部を有する側縁部、または段差部を有する前記切欠き部もしくは前記段差部を有する前記孔部を有する複数枚のプレートは、前記圧力室が列状に形成されたベースプレートと、該ベースプレートにおける各圧力室にインクを供給するインク流通路及び各圧力室と最外面のノズルプレートにおける各ノズルとをつなぐインク流路を備えたスペーサプレートと、インク供給源からのインクを前記スペーサプレートを介して全ての圧力室にインクを補充するためのマニホールドを備えたマニホールドプレートとを順次積層したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面について説明する。図１は本発明のインクジェット記録装置としての実施形態の１つであるカラーインクジェットプリンタをを示す斜視図、図２〜図４は、本発明の実施の形態による圧電式のインクジェットプリンタヘッドの斜視図を示し、図５はヘッドユニットとヘッドホルダとの接着・固定図を示す側断面図、図６は要部拡大断面図、図７はヘッドユニットの拡大断面図、図８はキャビティユニットの要素の分解斜視図、図９はキャビティユニットの要部を示す拡大斜視図である。
【００１６】
本発明に係るカラーインクジェットプリンタ１００は、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それぞれ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ヘッドユニット（以下単にヘッドユニットという）６を備えたインクジェットプリンタヘッド６３と、前記インクカートリッジ６１とインクジェットプリンタヘッド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の搬送方向と直交する方向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、前記ヘッドユニット６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。
【００１７】
駆動ユニット６５は、キャリッジ６４の下端部に配置され、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。
【００１８】
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。
【００１９】
図示しない給紙部から矢印方向に搬送される用紙６２は前記プラテンローラ６６とヘッドユニット６との間に導入されて、後述するようにヘッドユニット６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。
【００２０】
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、ヘッドユニット６に対向するように配置されている。このパージ装置６７は、ヘッドユニット６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、ヘッドユニット６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、ヘッドユニット６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。
【００２１】
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、ヘッドユニット６のノズル開口面を拭くものである。ノズル開口面を拭く場合に、ワイパ部材８６は上方に突出され、ノズル開口面を拭かない場合には下方に後退している。
【００２２】
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に搭載されたヘッドユニット６の複数のノズル１１ａを覆うものである。
【００２３】
インクジェットプリンタヘッド６３の第1 実施形態は、図 2及び図 3に示すように、ヘッドホルダ１と、その底板５の下面側に並設した２つのヘッドユニット６、６と、その各ヘッドユニット６の表面のノズル列が露出するようにした開口窓４４ａ、４４ａが下板４４ｂに設けられて、ヘッドユニット６、６の表面及び前記ヘッドホルダ１に固定した箱状の保護カバー４４とにより構成されている。
【００２４】
第１実施形態におけるヘッドホルダ１は、図２〜図５に示すように、ポリプロエチレン、ポリプロピレン等の合成樹脂材の射出形成品で、上面開放状（図 3参照）の略箱状に形成されている。この開放部には、その上方からインク供給源としての４つのインクカートリッジ６１を着脱自在に装着できる搭載部３を有し、該搭載部３の一側部位には、前記各インクカートリッジ６１のインク放出部（図示せず）に接続できるインク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄがヘッドホルダ１の底板５の下面まで連通するように穿設されている（図３参照）。なお、各インク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの外周には、各インクカートリッジ６１をインク放出部と密接できるようにしたゴム製のパッキン（図示せず）が配置されている。
【００２５】
前記底板５はヘッドユニット６を配設するためのものであり、ヘッドホルダ１の下面（図４にて上面側）から１段突出するようにして水平状に形成されている。この底板５の下面側には、後に詳述するヘッドユニット６を２つ並列させて支持するための２つの支持部８、８が形成されている。該各支持部８には、ヘッドユニット６をＵＶ接着剤７にて固定するための複数の接着剤流し込み孔９ａ，９ｂが搭載部３側へ貫通するように形成されている。この複数の接着剤流し込み孔９ａ，９ｂは１つのヘッドユニット６に対してその長辺部を適宜間隔にて固定する箇所に形成されている。実施形態では、２つの支持部８、８の一辺（長辺）が隣接する箇所の接着剤流し込み孔９ａは、並設する２つのヘッドユニット６、６の裏面に跨がるように広幅に形成されている。
【００２６】
前記各支持部８の一側部位には、図４に示すように、前記各インク供給通路４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに連通する開口部５０が設けられている。その各開口部５０毎の外周を囲繞するように略環状の嵌合溝４６が凹み形成されている。そして、前記各嵌合溝４６に、軟質のゴム製等のシール性の良好なリング状のパッキン４７が嵌合されている。
【００２７】
各ヘッドユニット６が前記底板５の下面に対して後述するようにＵＶ接着剤７にて固定された場合に、前記パッキン４７の先端がヘッドユニット６おけるインク供給口１９ａ（図８参照）の外周に押圧され、インク供給口１９ａとの当接箇所が密閉されてインク漏れを防止できるものである。
【００２８】
その前にまず、ヘッドユニット６及びその各構成部品の詳細について説明する。ヘッドユニット６は、図７〜図９に示すように、複数枚の金属板製の積層型のキャビティユニット１０と、該キャビティユニット１０に対してインク非浸透性の接着剤または接着シート４１（図７参照）を介して接着・積層されるプレート型の圧電アクチュエータ２０と、その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。
【００２９】
また、ヘッドユニット６の裏面側であって、最上層のベースプレート１４の一端部に穿設されたインク供給口１９ａの上面には、その上方の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２９が予め接着剤にて固定されている（図８参照）。キャビティユニット１０をヘッドホルダ１に組み付けたとき、インク供給口１９ａはその周囲を前記パッキン４７に押圧する。
【００３０】
前記キャビティユニット１０は、図８及び図９に示すように構成されている。すなわち、ノズルプレート１１、二枚のマニホールドプレート１２、スペーサプレート１３及びベースプレート１４の５枚の薄い金属板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造であり、実施形態では、ノズルプレート１１を除く各プレートは、４２％ニッケル合金鋼板製で、５０μｍ〜１５０μｍ程度の厚さを有する。
【００３１】
前記ノズルプレート１１には、複数のノズル１１ａがその長辺方向（第１の方向）に沿って２列の千鳥状に配列して穿設されている。前記ベースプレート１４には、前記ノズル１１ａの配列に対応して複数の圧力室１６が２列の千鳥状に配列して穿設されている。各圧力室１６は長手方向の平行な基準線１４ａ、１４ｂからそれぞれベースプレート１４の短辺方向に延びている。ベースプレート１４の短辺方向中央寄りに位置する各圧力室１６の先端１６a は、スペーサプレート１３及びマニホールドプレート１２、１２に穿設されたインク流通路としての貫通孔１７を介して対応する各ノズル１１ａに連通している。
【００３２】
各圧力室１６の他端１６ｂは、図７、図９に示すように、ベースプレート１４の下面側に開口するように凹み形成され、スペーサプレート１３に穿設された貫通孔１８を介してマニホールドプレート１２、１２の共通インク室（マニホールド室）１２ａ，１２ｂに連通している。共通インク室１２ａ，１２ｂは、２列の圧力室１６の各列に対応してそれぞれの列方向に長く形成され、一端をベースプレート１４及びスペーサプレート１３に穿設されたインク供給口１９ａ，１９ｂに連通している。各共通インク室１２ａ，１２ｂは、上側のマニホールドプレート１２に貫通形成された開口１２ａと下側のマニホールドプレート１２に形成された凹部１２ｂとを重ねて形成され、上面がスペーサプレート１３で覆われている（図７参照）。
【００３３】
これにより、前記インク供給口１９ａ，１９ｂから前記共通インク室１２ａ、１２ｂ内に流入したインクは、この共通インク室１２ａ、１２ｂから前記各貫通孔１８を通って前記各圧力室１６内に分配されたのち、この各圧力室１６内から前記貫通孔１７、１７、１７を通って、当該圧力室１６に対応するノズル１１ａに至るという構成になっている（図７及び図９参照）。
【００３４】
そして、図８に示すように、前記各プレートの幅方向（ノズル１１ａの列と直交する方向、短辺方向）の寸法を、前記ベースプレート１４の寸法Ｄ１、スペーサプレート１３の寸法Ｄ２（＝Ｄ１＋Δｄ）、上側のマニホールドプレート１２の寸法Ｄ３（＝Ｄ２＋Δｄ）、下側のマニホールドプレート１２の寸法Ｄ３（＝Ｄ３＋Δｄ）のごとく、ベースプレート１４で最も幅寸法を小さく、下側のマニホールドプレート１２の幅寸法を最も広くなるように設定し、このキャビティユニット１０に積層するにあたり、各プレート１２、１２、１３、１４の一対の長辺部分が下層位置から上層位置に行くに従って階段状になるように重ねた段差部４３ａを形成するのである（図７及び図６参照）。換言すると、前記キャビティユニット１０はその側縁部で下層側のプレートの上面（裏面ともいう）が順次露出するような段差部４３ａが形成されているものである。
【００３５】
一方、前記圧電アクチュエータ２０は、特開２００１−１６２７９６号公報に記載したものと同様の構成であって、複数枚の圧電シート２１を積層した構造で、前記各圧電シート２１のうち１層おきの所定枚数の圧電シート２１の上面（広幅面）には、前記キャビティユニット１０における各圧力室１６の箇所ごとに細幅の個別電極（図示せず）が印刷形成されている。そのシートと交互に積層される圧電ート２１の上面（広幅面、裏面ともいう）には、複数個の圧力室１６に対して共通のコモン電極（図示せず）が同じく印刷形成されている。各個別電極及びコモン電極は、圧電アクチュエータ２０の側面に沿って延びる側面電極３２、３３を介して最上段のトップシート２３の上面に形成された接続端子（図示せず）に電気的に接続されている。
【００３６】
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２０は、前記キャビティユニット１０に対して、当該圧電アクチュエータ２０における各個別電極が前記キャビティユニット１０における各圧力室１６の各々に対応するように積層固定される。また、この圧電アクチュエータ２０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４０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４０における各種の配線パターン（図示せず）が、前記各接続端子に電気的に接合される（図７参照）。
【００３７】
この構成において、前記圧電アクチュエータ２０における個別電極と、コモン電極との間は、電圧を印加することにより、積層方向の歪みが発生するという圧電素子の活性部に形成されている。この活性部に選択的に歪みを発生することにより、圧力室１６の内容積が縮小され、この圧力室１６内のインクが、ノズル１１ａから液滴状に噴出して、所定の印字が行われる。
【００３８】
次に、ヘッドユニット６をヘッドホルダ１に対して強固に固定する方法について説明する。この固定に使用する接着剤は、光硬化型接着剤、例えば、紫外線の照射にて速硬化性を有する接着剤としての変性アクリル樹脂系接着剤等の粘性のあるＵＶ接着剤７である。図５及び図６に示すように、２つの並設させるヘッドユニット６、６と保護カバー４４とを、ＵＶ接着剤７にてヘッドホルダ１の底板５に対して同時に固定するか、もしくは、保護カバー４４は後に固定するようにしても良い。
【００３９】
ヘッドユニット６をヘッドホルダ１に固定する方法については、例えばノズルプレート１１のノズル１１ａの列の延長方向に隔てられた２つの位置決め孔５４ａ、５４ａを予め形成しておく（図８参照）。
【００４０】
平坦な治具の上面に保護カバー４４の下板４４ｂをセットし、さらに、２個のノズルプレート１１を保護カバー４４の下板４４ｂに穿設された開口窓４４ａ、４４ａから露出するように配置すると共に、前記各ノズルプレート１１における位置決め孔５４ａ、５４ａを前記治具の上面に突設した位置決めピン（図示せず）に嵌め入れる。この場合、保護カバー４４の下板４４ｂの厚さはノズルプレート１１よりもわずかに厚いことが望ましい。
【００４１】
このようにして、両ヘッドユニット６、６におけるノズル１１ａの列の間隔が一定で且つ平行状となるようにセットする。それらの上に、ヘッドホルダ１を被せ、ヘッドユニット６、６を支持部８、８の所定位置に対応させてから、底板５の上面、すなわち搭載部３側から接着剤流し込み孔９ａ，９ｂにＵＶ接着剤７を流し込み、その後直ちに前記底板５の上面から接着剤流し込み孔９ａ，９ｂの内部方向に紫外線を照射してＵＶ接着剤７を急速に硬化させ、２個のヘッドユニット６、６の相互の固定すると共に、ヘッドユニット６、６と保護カバー４４と、ヘッドホルダ１とを一度に固定するのである。
【００４２】
その場合、各ヘッドユニット６におけるキャビティユニット１０の長辺の側端部が段付き状の段差部４３ａに形成されているから（図６、図７参照）、ＵＶ接着剤７との接着面積が大きくなり、この部分の接着強度を大幅に向上させることができる。
【００４３】
なお、各ヘッドユニット６との前面と保護カバー４４の下板４４ｂの裏面とを図示しない接着剤にて予め接着固定しておいても良いし、保護カバー４４のみを後に接着・固定しても良い。また、前記箱状の保護カバー４４の四周の内面とヘッドホルダ１の底板５の段部との間等には、図５に示すように、シリコーン等のシール剤５５ａ、５５ｂを注入してシールし、印刷時や、前記ワイパ部材８６によるワイプ時のインクがヘッドユニット６と保護カバー４４との隙間に侵入するのを防止する。
【００４４】
なお、圧電アクチュエータ２０の長辺側の側面に形成された側面電極３２、３３が金属等の導電性を有するキャビティユニット１０の裏面と直接接触して短絡しないように、キャビティユニット１０の裏面に、前記側面電極３２（３３）の下端と空間を形成するための絶縁溝９５が凹み形成されている。また、図６に示すように、前記各ヘッドユニット６におけるキャビティユニット１０の裏面であって圧電アクチュエータ２０の外周縁（実施形態では長辺側の縁）より外周寄り部位には、前記接着剤流し込み孔９ａ，９ｂの位置よりも内周側に、前記ＵＶ接着剤７の流れをせき止めるための溜まり溝９３が１条乃至複数条凹み形成されている。
【００４５】
他方、前記底板５の下面のうち前記接着剤流し込み孔９ａ，９ｂの外周近傍部位を前記ヘッドユニット６（実施形態ではキャビティユニット１０）の裏面に対して隙間の小さい近接部５ａが形成されているので、前記溜まり溝９３は前記近接部５ａと対面するように配置する。この構成により、前記接着剤流し込み孔から９ａ，９ｂに注入された粘性を有するＵＶ接着剤７が、前記近接部５ａにおける１条ないし複数状の溜まり溝９３に溜まるから、ヘッドユニット６の裏面側において圧電アクチュエータ２０の側縁にＵＶ接着剤７の未硬化部分が接近するような大きな拡散・漏出を確実に防止できる。また、前記溜まり溝９３は前記接着剤流し込み孔９ａ，９ｂの外周近傍部位にあるから、その溜まり溝９３に溜まったＵＶ接着剤７に対して紫外線が当たり易くなり、硬化の促進が図れ、ＵＶ接着剤７の未硬化部分の発生を生じ難くすることができる。
【００４６】
なお、例えば、平面視矩形状のヘッドユニット６の四隅近傍に前記流し込み孔９ａ，９ｂを配置することにより、ＵＶ接着剤７の固化時に、当該接着剤の収縮歪みに伴うヘッドユニット６の位置ずれを極力少なくすることができる。並列させたヘッドユニット６、６の隣接する辺に跨がって流し込み孔９ａが広幅で形成されていると、１箇所の流し込み孔９ａにＵＶ接着剤７を充填し、紫外線照射で、２つのユニット６、６を一度に固化でき、作業時間の短縮及び製造効率の大幅向上に寄与できる。
【００４７】
また、前記複数（単数）のキャビティユニット１０と保護カバー４４とを重ねた状態で、キャビティユニット１０に設けた段差部４３ａの一部分、例えば前記ＵＶ接着剤７による接着箇所から離れた箇所に、その厚さ方向の全体を覆うように導電性接着剤９６を垂らしてキャビティユニット１０と保護カバー４４とが同電位になるように電気的に接続させる（図１０参照）。あるいは、ＵＶ接着剤に代えて導電性接着剤によりキャビティユニット１０と保護カバー４４とをヘッドホルダ１に固定させる。これにより、キャビティユニット１０における金属製の各プレート１２、１２、１３、１４間の接着剤が前記段差部４３ａの一部（付け根部）にはみ出していても、各プレート１２、１２、１３、１４の側端面（各プレートの厚さ方向の部分）には前記接着剤のはみ出し部分によるコーティングをされていないので、当該各プレートの側端面の金属の表面を直接前記導電性接着剤が電気的に接続するごとくに覆うことができ、接地（グランド）作業を確実に且つ簡単に行うことができる。なお、保護カバー４４は図示しない導電性部材を介してフレキシブルフラットケーブル４０のグランド電位線に接続される。キャビティユニット１０に設ける段差部４３ａは、長辺側でなく短辺側に設けるようにしても良いのである。
【００４８】
図１１は、段差部の第２実施形態を示し、前記プレート１２、１２、１３、１４の側縁部には、下層側のプレートの上面が順次露出するような段差を有する切欠き部４３ｂを設ける。この実施形態は、換言すると、下層側のプレートにおける切欠き部４３ｂの領域が小さく、上層のプレート１２→１３→１４に行くに従って切欠き部４３ｂの領域が大きくなるように形成されているものである。なお、この実施形態においては、平面視において、段差を有する切欠き部４３ｂの下層のプレートの上面の一部、例えば、下層のプレートが平面視でＬ字状に見えるようなものや１つの辺のみ見えるものであっても良く、更に切欠き部４３ｂの平面視形状は四角形ばかりでなく、三角形等の多角状や円弧等の湾曲状であっても良い。最下層のプレートのみ切欠きを省略しても良い。
【００４９】
図１２に示す段差部の第３実施形態では、キャビティユニット１０の積層されたプレート１２、１２、１３、１４の広幅面（平面部）に四角形状等の平面視任意形状の孔部４３ｃであって、この孔部４３ｃは、積層の下層側のプレートの上面（裏面ともいう）が順次露出しているように形成されているものである。
【００５０】
第２及び第３実施形態の段差を有する切欠き部４３ｂや孔部４３ｃは、接着剤流し込み孔９ａ，９ｂと対向する位置に形成される。これにより、各プレートの平面積を増大させることなく、接着剤との接着面積を大幅に増大させることができて、接着強度を強化できるという効果を奏する。また、キャビティユニット１０を局部的に強く接着させたい場合に好適な手段となる。
【００５１】
前記の並列すべきヘッドユニット６の個数は２〜４と任意に構成することができ、ヘッドユニット６におけるキャビティユニット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２０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。
【００５２】
【発明の作用・効果】
以上に説明したように、請求項１に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、前記キャビティユニットは、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有し、前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有する側縁部を、その段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするものである。
【００５３】
このように構成すれば、インクジェットプリンタヘッドを接着剤により固定するとき、キャビティユニットと接着剤との接触面積が増大し、接着強度が増大する。また、各プレートの広幅面を接着剤を介して積層固定した場合に、接着剤が各プレートの端部からはみ出しても、各プレートの側端面をその接着剤にてコーティングしてしまことがないから、各プレートを導電性材料にて形成した場合に、その段差部に導電性接着剤を付着させると、キャビティユニットをグランド電位に確実に接続することが簡単にできる。
【００５４】
そして、請求項２に記載の発明のインクジェットプリンタヘッドは、前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、前記キャビティユニットは、前記裏面、又は、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有する切欠き部または孔部を設け、前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有する切欠き部または前記段差部を有する孔部を、前記段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするものである。
【００５５】
このように構成すれば、請求項１に記載の発明による効果と同様の効果を奏する。
【００５６】
【００５７】
また、請求項１または２に記載の発明によれば、前記の段差部を有する側縁部や、前記段差部を有する切欠き部もしくは前記段差部を有する孔部は、複数枚のプレートの厚さ方向の側端面が同一面である場合よりも、段差部による横平面の分だけ面積が広くなり、従って、ヘッドホルダの底板とキャビティユニットとを接着剤を介して接着・固定するときの接着剤との接触面積が増大し、接着強度が大きくなるので、強固に固定できるという効果を奏する。そして、キャビティユニットの適宜位置に前記切欠き部もしくは孔部を設けることにより、局部的に接着力を強化させることができるという効果も奏する。
【００５８】
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、前記底板には、前記キャビティユニットにおける前記段差部を有する側縁部、または前記段差部を有する切欠き部もしくは前記段差部を有する孔部に対向する接着剤流し込み孔を穿設したものである。
【００５９】
従って、底板に穿設された接着剤流し込み孔側から見ると、前記段差部分が各積層のプレートの階段状の平面部分（上面）が見えることになり、この接着剤流し込み孔側から接着剤を流し込むと、前記階段状の段差部、切欠き部、孔部における平面部と側端面部分の全体に接着剤が確実に接触して接着面積が確実に増大し、もって接着強度を確実に大きくできるという効果を奏する。
【００６０】
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プリンタヘッドにおいて、前記キャビティユニットのノズル列を囲むような開口窓を有する保護カバーを、前記キャビティユニットの前面に配置し、前記キャビティユニット及び保護カバーを前記接着剤にて固定するものであるから、請求項１〜４に記載の発明による効果に加えて、キャビティユニットにおける段差を有する側縁部、切欠き部、孔部に対する接着剤の固定を介して保護カバーとを底板に対して強固に固定できるという効果を奏する。また、ヘッドホルダの底板に対してキャビティユニット及び保護カバーを一挙に同時に固定できるという効果を奏する。
【００６１】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至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、前記段差部を有する側縁部、または段差部を有する前記切欠き部もしくは前記段差部を有する前記孔部を有する複数枚のプレートは、前記圧力室が列状に形成されたベースプレートと、該ベースプレートにおける各圧力室にインクを供給するインク流通路及び各圧力室と最外面のノズルプレートにおける各ノズルとをつなぐインク流路を備えたスペーサプレートと、インク供給源からのインクを前記スペーサプレートを介して全ての圧力室にインクを補充するためのマニホールドを備えたマニホールドプレートとを順次積層したものである。従って、各プレートを積層した平坦で厚さの薄いキャビティユニットを提供することができるとともに、これらのプレートの外周を利用して前記段差部を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 インクジェットプリンタヘッドのノズル側を上にした斜視図である。
【図３】 インクジェットプリンタヘッドの部品の分解斜視図である。
【図４】 ヘッドホルダの上方から見たインクジェットプリンタヘッドの部品の分解斜視図である。
【図５】 要部側断面図である。
【図６】 図５の要部拡大断面図である。
【図７】 ヘッドユニットの拡大側断面図である。
【図８】 キャビティユニットの各部品の斜視図である。
【図９】 キャビティユニットの部分拡大斜視図である。
【図１０】 保護カバーに対してキャビティユニットを導電性接着剤にて接着した状態の断面図である。
【図１１】 段差を有する切欠き部を示す斜視図である。
【図１２】 段差を有する孔部を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ ヘッドホルダ
５ 底板
５ａ 近接部
６ ヘッドユニット
７ ＵＶ接着剤
８ 支持部
９ａ，９ｂ 接着剤流し込み孔
１０ キャビティユニット
１１ ノズルプレート
１１ａ ノズル
１２ マニホールドプレート
１３ スペーサプレート
１４ ベースプレート
２０ 圧電アクチュエータ
４０ フレキシブルケーブル
４３ａ 段差部
４３ｂ 段差を有する切欠き部
４３ｃ 段差を有する孔部
４４ 保護カバー
４４ａ 開口窓
Claims (5)
- 前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、
所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、
前記キャビティユニットは、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有し、
前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有する側縁部を、その段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 - 前面に列状に配置された複数個のノズルと該各ノズル毎の圧力室とそれらに連通するインク流通路とを有した複数枚のプレートを積層してなるキャビティユニットと、前記圧力室毎に選択的に駆動可能な活性部を有して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、
所定の底板を有し、当該底板に、前記キャビティユニットの積層方向における前記前面と反対側の裏面が対向して固定されるヘッドホルダを有し、
前記キャビティユニットは、前記裏面、又は、前記積層方向と直交する方向における側縁部には、積層の下層側のプレートの裏面が順次露出するような段差部を有する切欠き部または孔部を設け、
前記キャビティユニットの前記裏面のうち前記段差部を有する切欠き部または前記段差部を有する孔部を、前記段差部の全域を覆う接着剤を介して前記底板に固定したことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。 - 前記底板には、前記キャビティユニットにおける前記段差部を有する側縁部、または前記段差部を有する切欠き部もしくは前記段差部を有する孔部に対向する接着剤流し込み孔を穿設した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。
- 前記キャビティユニットのノズル列を囲むような開口窓を有する保護カバーを、前記キャビティユニットの前面に配置し、前記キャビティユニット及び保護カバーを前記接着剤にて固定す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。
- 前記段差部を有する側縁部、または段差部を有する前記切欠き部もしくは前記段差部を有する前記孔部を有する複数枚のプレートは、前記圧力室が列状に形成されたベースプレートと、該ベースプレートにおける各圧力室にインクを供給するインク流通路及び各圧力室と最外面のノズルプレートにおける各ノズルとをつなぐインク流路を備えたスペーサプレートと、インク供給源からのインクを前記スペーサプレートを介して全ての圧力室にインクを補充するためのマニホールドを備えたマニホールドプレートとを順次積層したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のインクジェットプリンタヘッド。
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