JP4315236B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、被記録媒体に対してインクを吐出するインクジェットヘッドに関する。

従来から、ノズルからインクを吐出するインクジェットヘッドとして、その内部にインク流路を含む流路ユニットが、積層状の複数枚のプレートにより構成されているものがある。例えば、特許文献１に記載のインクジェットヘッドは、マニホールドとこのマニホールドから圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路を含む流路ユニットを備えている。さらに、この流路ユニットは積層状の複数枚の金属プレートからなり、これら複数枚の金属プレートは接着剤で互いに接合されている。ここで、プレートの接合時には、余分な接着剤がある程度個別インク流路内に流入してしまう。そこで、その接着剤の流入量を極力少なくするために、複数枚の金属プレートの接合面には、余分な接着剤を逃がす逃がし溝が、個別インク流路を形成する孔を取り囲むように形成されている。

特開２００４−１３６６６８号公報（図５）

しかし、複数の逃がし溝に関して、逃がされる接着剤の量にばらつきがあると、逃がし溝に対応する孔から個別インク流路内に流入する接着剤の量が、個別インク流路ごとに異なってしまうことになる。すると、複数の個別インク流路の流路面積（流路抵抗）が互いに異なってしまうことになる。特に、ノズルに近い部分で流路面積がばらついてしまうと、ノズルから吐出されるインクの液滴速度等、インクの吐出特性が複数のノズルに関して大きくばらついてしまい、印字品質が低下する。

本発明の目的は、接着剤の個別インク流路への流入量のばらつきを抑制して、インク吐出特性の均一化を図ることである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明のインクジェットヘッドは、共通インク室と、この共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットを備え、前記流路ユニットは、前記複数の個別インク流路の少なくとも一部が形成された積層状の複数枚のプレートを有し、前記複数枚のプレートに含まれる第１のプレートには、前記複数の個別インク流路の一部を夫々形成する複数の流路形成孔が、複数の流路形成孔群に分けられて配置され、この第１のプレートの一方の面に、別の第２のプレートを接着する接着剤を逃がす為の複数の環状逃がし溝が、前記複数の流路形成孔を夫々囲うように形成され、前記複数の流路形成孔群の全てに関して、各流路形成孔群に属する複数の前記流路形成孔に夫々対応する複数の前記環状逃がし溝が、互いに連通した状態で閉じていることを特徴とするものである。

このように、複数の流路形成孔群の全てに関して、各流路形成孔群に属する複数の流路形成孔に夫々対応する複数の環状逃がし溝が、互いに連通した状態で閉じているため、環状逃がし溝に接着剤が流れ込む条件が全ての環状逃がし溝に関してほぼ等しくなる。従って、複数の流路形成孔に関して流入する接着剤の量が均一化されるため、複数のノズルから吐出されるインクの吐出特性のばらつきを抑制できる。
第２の発明のインクジェットヘッドは、前記第１の発明において、前記流路形成孔の開口端とこの流路形成孔と対応する前記環状逃がし溝の開口端の内周とにより区画されて前記接着剤が塗布される接着領域は、前記流路形成孔を囲う環状に形成され、複数の前記流路形成孔に関して、環状の前記接着領域が全て同じ幅で形成されていることを特徴とするものである。この場合には、複数の流路形成孔を夫々囲う複数の接着領域に関して、塗布される接着剤の量がほぼ等しくなるため、流路形成孔内に流れ込む接着剤の量がより均一化される。
第３の発明のインクジェットヘッドは、前記第２の発明において、前記環状逃がし溝の幅は、環状の前記接着領域の幅よりも大きいことを特徴とするものである。この場合には、プレートの接着時に接着領域からはみ出る余分な接着剤の逃がし場所を十分に確保することができ、流路形成孔内に接着剤が流れ込むのをより抑制することができる。

ここで、流路形成孔が、インクを吐出するノズルに連なる孔である場合には、流路形成孔に流れ込む接着剤の量のばらつきは、径の小さなノズルからのインクの吐出特性に大きな影響を与えるため、前述の第１〜第３の何れかの発明を適用することにより、環状逃がし溝に接着剤が流れ込む条件を等しくすることが好ましい（第４の発明）。
また、第５の発明のインクジェットヘッドは、前記第４の発明において、前記流路ユニットは、前記第１のプレートの前記一方の面と反対側の面に、前記共通インク室が貫通形成された第３のプレートが積層して構成された積層体であって、前記第１のプレートにおいて、複数の前記流路形成孔が前記第１のプレートの長手方向に配列して構成された複数の孔列が、前記第１のプレートの短手方向に互いに間隔を開けられた複数の孔列群を構成し、前記第３のプレートにおいて、複数の前記共通インク室が、前記孔列群の間の領域に対向して形成されているとともに、前記長手方向に沿って延在し、前記複数のプレートの積層方向に関して、前記環状逃がし溝は、前記共通インク室と重ならないことを特徴とするものである。
これにより、平面視で共通インク室のすぐ外側に位置する流路形成孔の周囲の接着領域を広く確保することができるようになり、この部分におけるインクの漏れを防止することができる。

また、流路形成孔が、共通インク室と圧力室とを連通させる流路形成孔である場合には、ノズルからインクを吐出させるために圧力室内のインクを加圧したときに、圧力室内に生じる圧力波が共通インク室へ伝播しにくくなるように、この流路形成孔は、その流路面積は個別インク流路の他の部分に比べて小さく形成されていることが好ましい。しかし、このように、流路形成孔の流路面積が小さいと、流路形成孔に流入する接着剤の量がばらついたときに、流路形成孔内における流路抵抗が大きくばらついてしまうため、前述の第１〜第３の何れかの発明を適用することにより、環状逃がし溝に接着剤が流れ込む条件を等しくすることが好ましい（第６の発明）。

また、第７の発明のインクジェットヘッドは、前記第１〜第６の何れかの発明における前記第１のプレートの一方の面において、前記流路形成孔群が占める領域の外側の領域には、当該外側領域を格子状領域に分割する格子溝が形成され、前記格子溝は大気に連通していることを特徴とするものである。
これによれば、孔群の外側の領域に格子溝を形成し、この格子溝が大気に連通することで、流路形成孔群が占める領域の外側の領域における接着面に気泡が残留することを防いで、より確実な接着を確保することができる。

また、第８の発明のインクジェットヘッドは、前記第７の発明における前記第１のプレートの一方の面において、前記流路形成孔群に係わる複数の前記環状逃がし溝からなる逃がし溝群の全体を囲む包囲溝が形成され、前記包囲溝が前記格子溝と連通していることを特徴とするものである。
これによれば、包囲溝により、余剰接着剤の流入量をより規制することができる。
また、第９の発明のインクジェットヘッドは、前記第７又は第８の発明において、前記流路形成孔群が形成された領域から離れた位置であって、前記第１のプレートの端部付近には、前記第１のプレートを貫通する貫通孔が形成され、前記格子溝は前記貫通孔を介して大気と連通していることを特徴とするものである。
これによれば、貫通孔は、インクが流れる流路形成孔から離れた第１のプレートの端部付近に形成されているため、万が一、第１のプレートと第２のプレートとの間からインクが漏れてしまっても、貫通孔から外部へ流出しにくくすることができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、インクジェットヘッドの斜視図であり、図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。本実施形態のインクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ（図示略）に設けられて、搬送されてきた用紙に対してインクを吐出して用紙に記録するものである。図１、図２に示すように、インクジェットヘッド１は、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の上方に配置され且つヘッド本体７０に供給されるインクの流路である２つのインク溜まり３が形成されたベースブロック７１と、これらヘッド本体７０とベースブロック７１とを保持するホルダ７２とを備えている。

ヘッド本体７０は、その内部に個別インク流路３２（図５参照）が形成された流路ユニット４と、この流路ユニット４の上面に接着された複数のアクチュエータユニット２１とを含んでいる。これら流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は共に、積層状の複数の薄板を互いに接合することにより形成された薄板の積層体からなる。また、図２に示すように、アクチュエータユニット２１の上面にはフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）５０が接着され、左右に引き出されている。ベースブロック７１は、例えばステンレスなどの金属材料からなり、このベースブロック７１内のインク溜まり３は、ベースブロック７１の長手方向に沿って形成された略直方体の中空領域である。

ベースブロック７１の下面７３は、開口３ｂの近傍において周囲よりも下方に突出しており、ベースブロック７１は、下面７３の開口３ｂの近傍部分７３ａにおいてのみ流路ユニット４と接触している。そのため、ベースブロック７１の下面７３の開口３ｂ近傍部分７３ａ以外の領域は、ヘッド本体７０から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配設されている。つまり、ベースブロック７１の下面において、開口３ｂの周囲の部分が突出しており、流路ユニット４と接触している。この突出部以外の領域では、流路ユニット４との間に形成された離隔部分にアクチュエータユニット２１及びＦＰＣ５０が所定の隙間空間を残して配設されている。

ホルダ７２は、把持部７２ａと、把持部７２ａの上面から鉛直方向に延びる平板状の一対の突出部７２ｂとを含んでいる。そして、ベースブロック７１は、ホルダ７２の把持部７２ａの下面側に形成された凹部内に接着固定されている。アクチュエータユニット２１に接着されたＦＰＣ５０は、スポンジなどの弾性部材８３を介してホルダ７２の突出部７２ｂの表面に沿うようにそれぞれ配置されている。また、このＦＰＣ５０上にはドライバＩＣ８０が設置されている。そして、ＦＰＣ５０は、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１（後に詳述）に伝達するように、両者とハンダ付けによって電気的に接合されている。

ドライバＩＣ８０の外側表面には略直方体形状のヒートシンク８２が密着状に配置されており、このヒートシンク８０を介してドライバＩＣ８０で発生した熱が外部に放散される。また、ドライバＩＣ８０及びヒートシンク８２の上方であって、ＦＰＣ５０の外側には、ＦＰＣ５０を介してドライバＩＣ８０と電気的に接続された基板８１が配置されている。尚、ヒートシンク８２の上面と基板８１との間、および、ヒートシンク８２の下面とＦＰＣ５０との間には、インクジェットヘッド１内にゴミやインクが侵入するのを防止するためのシール部材８４が介装されている。

図３はヘッド本体７０の平面図である。図３に示すように、流路ユニット４は、一方向（主走査方向）に長い矩形の平面形状を有している。ベースブロック７１（図２参照）に設けられた開口３ｂは、流路ユニット４に設けられた開口３ａを介してマニホールド５に連通している。さらに各マニホールド５の先端部は分岐しており、この分岐位置から副マニホールド５ａ（共通インク室）が流路ユニット４の長手方向に延びている。

流路ユニット４には、複数の圧力室１０及び複数のノズル８（図４参照）が配置された台形の領域が４つ設けられている。そして、それぞれの領域に対応して、流路ユニット４の上面に４つのアクチュエータユニット２１が接着されている。これらのアクチュエータユニット２１は、開口３ａを避けるようにして千鳥状で２列に配列されている。各アクチュエータユニット２１は台形の平面形状を有し、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、隣接するアクチュエータユニット２１の斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向（副走査方向）に部分的にオーバーラップしている。一方、複数の開口３ａも、流路ユニット４の長手方向に沿って２列に配列されており、各列５個、計１０個の開口３ａがアクチュエータユニット２１と干渉しない位置に設けられている。つまり、開口３ａが作る各列は、それぞれ流路ユニット４の長辺に隣接するように形成されており、全体として、アクチュエータユニット２１と同様に千鳥状に配置されている。また、開口３ａに連通する計４つの副マニホールド５ａが、各アクチュエータユニット２１の下側（流路ユニット４内部）に互いに隣接して延在している。

図４は、図３の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。ここでは、説明の都合上、本来実線で示すべきアクチュエータユニット２１の外形は示していない。一方、流路ユニット４の内部にあって破線で示されるべきノズル８、アパーチャ１２等のインク流路は実線で示されている。図４に示すように、流路ユニット４の上面（表面）には、複数の圧力室１０が平面に沿ってマトリクス状に配列されている。そして、流路ユニット４の下面（裏面）は、複数の圧力室１０に夫々連通する複数のノズル８がマトリクス状に配列されたインク吐出領域となっている。

図４に示すように、複数の圧力室１０は、副マニホールド５ａの延在方向（主走査方向）とこの延在方向から所定角度傾いた方向の、２つの方向にマトリクス状に配列されている。各圧力室１０は、角部にアールが施された略菱形の平面形状を有しており、その長い方の対角線は流路ユニット４の幅方向に平行である。各圧力室１０の一端はノズル８に連通しており、他端はアパーチャ１２を介して共通インク室としての副マニホールド５ａに連通している。さらに、平面視において各圧力室１０と重なり合う位置には、圧力室１０と相似でこれよりも一回り小さい平面形状を有するアクチュエータユニット２１の個別電極３５が配置されている。図４においては、図面を簡略にするために、多数の個別電極３５の一部のみが示されている。

次に、ヘッド本体７０の断面構造について図５を参照して説明する。図５は、図４のV−V線断面図である。図５に示すように、ノズル８は、圧力室１０及びアパーチャ１２を介して副マニホールド５ａと連通している。つまり、ヘッド本体７０には、副マニホールド５ａから、アパーチャ１２、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路３２が形成されている。この個別インク流路３２は、本実施の形態では、流路ユニット４の表面に形成された圧力室１０の一端部に向かい、その他端部から流路ユニット４の裏面のノズル８に連通している。そして、全体として、各個別インク流路３２は、圧力室を頂部とする弓なり形状を有している。これにより、滑らかなインクの流れを実現している。

ヘッド本体７０は、アクチュエータユニット２１と、流路ユニット４とを有している。このうち、アクチュエータユニット２１は、互いに積層された４枚の圧電シート４１〜４４（図１１参照）を有する。これら圧電シート４１〜４４は、夫々、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。尚、後述するように、最上層の圧電シート４１は電界が印加されて活性層となる部分を有する層（以下、単に「活性層を有する層」と記する）であるが、残りの３層の圧電シート４２〜４４は非活性層となっている。一方、流路ユニットは、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、２９、カバープレート３０及びノズルプレート３１の１０枚のプレートとが積層された構造を有している。これら１０枚のプレート２２〜３１は、夫々、ステンレス鋼等からなる金属プレートである。

キャビティプレート２２には、複数の圧力室１０がマトリクス状に形成されている。ベースプレート２３には、圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔と、圧力室１０からノズル８への連絡孔とが形成されている。アパーチャプレート２４には、ハーフエッチングにより形成されたアパーチャ１２と、圧力室１０からノズル８への連絡孔が形成されている。また、サプライプレート２５には、アパーチャ１２と副マニホールド５ａとの連絡孔と、圧力室１０からノズル８への連絡孔とが形成されている。さらに、４枚のマニホールドプレート２６〜２９には、マニホールド５（図３、図４参照）及びマニホールド５から分岐した副マニホールド５ａと、圧力室１０からノズル８への連絡孔が形成されている。カバープレート３０には、圧力室１０からノズル８への連絡孔６０が形成されている。また、ノズルプレート３１には、マトリクス状に配列された複数のノズル８が形成されている。

そして、１０枚の金属プレート２２〜３１は、図５に示すような個別インク流路３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。これにより、マニホールド５に供給されたインクは、これから分岐する副マニホールド５ａから上方へ向かい、アパーチャ１２において水平に流れる。それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に流れる。さらに、アパーチャ１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方のノズル８へと向かうように構成されている。

尚、図６に示すように、カバープレート３０の下面（ノズルプレート３１と接合される面）には、マニホールド５のうち、開口３ａ（図３参照）から連なる部分と対向する位置に、ダンパー室６５となる凹部６１が設けられている。この図において、凹部６１は本来破線で示されるべきであるが、説明の利便性から実線で示してある。この凹部６１は、ハーフエッチングで形成され、ノズルプレート３１により封止されてダンパー室６５を構成している。このダンパー室６５は、後述のアクチュエータユニット２１により圧力室１０内のインクが加圧されたときに、圧力室１０からマニホールド５に伝播した圧力変動を吸収するためのものである。このダンパー室６５は、溝６２及び大気連通孔６３と、カバープレート３０よりも上方に位置する８枚のプレート２２〜２９に夫々形成された大気連通孔（図示省略）を介して大気に連通しており、マニホールド５内のインクの圧力変動をダンパー室６５によりさらに効果的に吸収することができるようになっている。

ところで、これら１０枚のプレート２２〜３１は、各々の接合面に接着剤が塗布された状態で積層されて、互いに接合される。その際、積層状のプレート２２〜３１が加圧されたときに、個別インク流路３２の一部を形成する孔（ノズル８、アパーチャ１２、あるいは、ノズル８と圧力室１０を繋ぐ連絡孔等）内へ接着剤が流れ込んでしまい、場合によっては個別インク流路３２が部分的に塞がれてしまう虞もある。そこで、図５に示すように、プレート２３〜３０の下面には、連絡孔やアパーチャ１２を夫々囲う環状逃がし溝２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２７ａ，２７ａ，２９ａ，２９ａ，３０ａ等の、多数の逃がし溝が形成されており、これらの逃がし溝により余分な接着剤を逃がすことができるようになっている。

しかし、各プレートに形成された複数の環状逃がし溝に関して、これら環状逃がし溝へ逃がされる接着剤の量がばらついてしまうと、プレートに形成された孔への接着剤の流入量もばらつくため、複数の個別インク流路３２の流路抵抗が互いに異なってしまうことになる。特に、インクを吐出するノズル８は非常に径が小さい（例えば、２０μｍ程度）。そのため、ノズル８が形成されたノズルプレート３１（第２のプレート）とその上のカバープレート３０（第１のプレート）とを接着剤で接合する際に、連絡孔６０あるいはこれに連通するノズル８（図５参照）への接着剤の流入量がばらつくと、ノズル８から吐出されるインクの液滴速度など、インクの吐出特性がばらついてしまい、印字品質が低下してしまう。

そこで、本実施形態のインクジェットヘッド１は、カバープレート３０に形成された連絡孔６０、あるいは、ノズルプレート３１のノズル８内へ流入する接着剤の量のばらつきを小さくするために、複数の連絡孔６０を夫々囲う複数の環状逃がし溝３０ａにほぼ均一な量の接着剤が流れ込むように構成されている。その具体的な構成について以下詳細に説明する。

図７は図６の一点鎖線で囲まれた部分を裏側（ノズルプレート３１側）から見た図である。さらに、図８は図７の一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。図６〜図８に示すように、カバープレート３０には、複数の連絡孔６０（流路形成孔）が、マトリクス状に配列された複数の圧力室１０及び複数のノズル８（図４参照）に夫々対応して形成されている。つまり、これらの連絡孔６０は、カバープレート３０の長手方向（主走査方向）に沿って複数列に配列されている。また、これら複数列に配列された連絡孔６０は、カバープレート３０の短手方向に間隔を空けて配置された５つの群６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅに分けられており、夫々、図７の上方（台形領域の下辺側）から順に配置された２列、４列、４列、４列、２列の連絡孔６０の列からなる。

さらに、図６、図７に示すように、カバープレート３０のノズルプレート３１と接着される面（下面）には、複数の連絡孔６０を夫々囲う複数の環状逃がし溝３０ａが、カバープレート３０の長手方向に配列されている。そして、１つの連絡孔群６０ａ〜６０ｅに属する複数の連絡孔６０に夫々対応する複数の環状逃がし溝３０ａは、隣接する環状逃がし溝３０ａとの間で連結溝３０ｂを介して連通している。また、カバープレート３０の下面には、５つの連絡孔群６０ａ〜６０ｅに夫々対応する環状逃がし溝３０ａの群の全体を囲う逃がし溝（包囲溝３０ｃ）も形成されており、これらの包囲溝３０ｃは、格子状の逃がし溝（格子溝３０ｄ）を介して互いに連通している。つまり、各連通孔６０から外側に向かって、環状逃がし溝３０ａ及び連結溝３０ｂ、包囲溝３０ｃ、格子溝３０ｄの順に、形状の異なる溝が内側にある孔や溝を包囲するように配設されている。何れの溝も余剰の接着剤を逃がすという点では共通している。しかし、連絡孔６０に近い環状逃がし溝３０ａは、連絡孔６０内への接着剤の流入量を規制して均一化する働きがある。一番外側の格子溝３０ｄには、広い接着領域を所定面積の格子状領域に分割することで、接着面に気泡が残留することを防いで、確実な接着を確保する働きがある。また、中間に位置する包囲溝３０ｃには、環状逃がし溝３０ａの働きを確実にするために、その外側領域から内側への余剰接着剤の流入量を規制する働きがある。尚、環状逃がし溝３０ａ、連結溝３０ｂ、包囲溝３０ｃ、格子溝３０ｄは、夫々ハーフエッチングで形成されている。

尚、１０枚のプレート２２〜３１が積層された状態では、連絡孔群６０ａ〜６０ｅの間の領域は、カバープレート３０の上方に位置する４枚のマニホールドプレート２６〜２９により形成された副マニホールド５ａに対向する。そのため、１０枚のプレート２２〜３１の各々の接合面に接着剤を塗布した状態で積層してから、１０枚のプレート２２〜３１を加圧して一度に接合する場合に、副マニホールド５ａと対向する領域が加圧されにくくなる。そこで、その連絡孔６０に対応する環状逃がし溝３０ａの副マニホールド５ａ側の縁は、副マニホールド５ａと平行な形状に形成されており、環状逃がし溝３０ａと副マニホールド５ａとが重ならないようになっている。これにより、平面視で副マニホールド５ａのすぐ外側に位置する連絡孔６０の周囲の接着領域を広く確保することができるようになり、この部分におけるインクの漏れが防止される。

ところで、図８に示すように、カバープレート３０の長手方向に配列された複数の環状逃がし溝３０ａのうちの最も端の位置（図８における左端）に位置する環状逃がし溝３０ａは、その外側の包囲溝３０ｃに連通している。また、図７、図８に示すように、包囲溝３０ｃは、ダンパー室６５を形成する凹部６１を囲う逃がし溝３０ｅ、及び、凹部６１よりも長手方向外側の領域に形成された格子状の逃がし溝３０ｆにも連通している。さらに、格子状の逃がし溝３０ｆは、複数の連絡孔６０が形成された領域から離れたカバープレート３０の端部付近に形成された大気連通孔３０ｇに連通している。さらに、この大気連通孔３０ｇは、カバープレート３０よりも上方に位置する他のプレート２２〜２９に夫々形成された大気連通孔（図示省略）を介して大気に連通している。即ち、複数の連絡孔６０に夫々対応して設けられた複数の環状逃がし溝３０ａは、逃がし溝３０ｃ，３０ｅ，３０ｆ及び大気連通孔３０ｇを介して、全て大気に連通している。そのため、カバープレート３０とノズルプレート３１の接着時に、環状逃がし溝３０ａに接着剤が流れ込む条件が全ての環状逃がし溝３０ａに関して等しくなっている。従って、複数の連絡孔６０に関して、それぞれの内側に流入する接着剤の量がほぼ均一になるため、複数のノズル８から吐出されるインクの吐出特性のばらつきが小さくなる。

尚、図７に示すように、大気連通孔３０ｇは、インクが流れる連絡孔６０から離れた、カバープレート３０の端部付近に形成されているため、万が一、カバープレート３０とノズルプレート３１との間からインクが漏れてしまっても、そのインクが環状逃がし溝３０ａ等の逃がし溝を通って大気連通孔３０ｇから外部へ流出しにくくなっている。

また、図８、図９に示すように、カバープレート３０の連絡孔６０の周囲において接着剤が塗布される接着領域６４は、連絡孔６０の開口端と、この連絡孔６０に対応する環状逃がし溝３０ａの開口端の内周により区画された環状の領域とされている。ここで、複数の連絡孔６０に関して、環状の接着領域６４は全て同じ幅に形成されている。そのため、複数の連絡孔６０を夫々囲う複数の接着領域６４において、塗布される接着剤６６の量はほぼ等しくなるため、連絡孔６０に流入する接着剤の量をさらに均一にすることができる。尚、このような環状の接着領域６４が全て同じ幅を有していることで、連絡孔６０内への接着剤の流れ込み量が均一化する効果は、環状逃がし溝３０ａが大気と連通していなくても得られるものである。ただ、環状逃がし溝３０ａが大気に連通している場合に比べて、その流れ込み量は多少多くなる傾向がある。

尚、図１０に示すように、環状逃がし溝３０ａの幅Ｂ１は、環状の接着領域６４の幅Ｂ２よりも大きく、環状逃がし溝３０ａ内の容積が接着領域６４に塗布される接着剤６６の量よりも大きくなっている。従って、プレート２２〜３１を加圧したときに接着領域６４からはみ出る余分な接着剤６６の逃がし場所を十分に確保することができ、環状逃がし溝３０ａで逃がしきれなかった接着剤６６が連絡孔６０内に流入してしまうことがない。つまり、連絡孔６０内に接着剤が流れ込むとしても、その量は、接着領域６４の幅とこの上面に塗布される接着剤６６の量（厚さ）により決まることになり、接着剤６６の流入量をさらに確実に均一にすることができる。

次に、アクチュエータユニット２１の構造について図１１を参照して説明する。図１１（ａ），（ｂ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、複数の圧力室１０に跨って延在する４枚の圧電シート４１〜４４と、最上層の圧電シート４１上において複数の圧力室１０に夫々対向する位置に配置された複数の個別電極３５と、複数の個別電極３５と共に最上層の圧電シート４１を挟む共通電極３４とを有する。

圧電シート４１〜４４は略同じ厚さ（例えば、１５μｍ程度）を有し、これら圧電シート４１〜４４は、多数の圧力室１０に亙って連続的に配置されて、キャビティプレート２２に接着されている。尚、スクリーン印刷技術等を用いることにより圧電シート４１上に複数の個別電極３５が高密度に形成されている。また、圧電シート４１〜４４は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料などの強誘電性を有する圧電材料からなる。

図１１に示すように、個別電極３５は、圧力室１０と略相似で且つ圧力室１０よりも１回り小さい菱形の平面形状を有する。各個別電極３５は、最上層の圧電シート４１上面の、平面視で圧力室１０内に収まる領域に形成されており、圧力室１０と同様にマトリクス状に配置されている。個別電極３５における鋭角部の一方は全て同方向に延出され、図１１（ｂ）に示すように、この鋭角部にランド部３６が設けられている。ランド部３６は、略１６０μｍの径を有する円形形状を有し、例えばガラスフリットを含む金からなる。また、ランド部３６はＦＰＣ５０（図１及び図２参照）に設けられた接点と電気的に接合されて、ドライバＩＣ８０（図１及び図２参照）からランド部３６を介して個別電極３５に圧力室１０の容積を変化させる為の駆動信号が入力される。

共通電極３４は、最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間においてシート全面に形成されている。尚、この共通電極３４の厚みは、例えば略２μｍ程度である。この共通電極３４は、図示しない領域において接地されており、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たれている。
尚、個別電極３５と共通電極３４は、共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。

次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート４１の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）１枚の圧電シート４１を活性層が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）３枚の圧電シート４２〜４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極３５を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性層として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート４２〜４４は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シート４１と下層の圧電シート４２〜４４との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート４１〜４４全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、図１１（ａ）に示すように、圧電シート４１〜４４の下面は圧力室１０を区画するキャビティプレート２２の上面に固定されているので、結果的に圧電シート４１〜４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、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。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド５側から吸い込む。

なお、他の駆動方法として、予め個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極３５を共通電極３４と一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極３５と共通電極３４とが同じ電位になるタイミングで、圧電シート４１〜４４が元の形状に戻ることにより、圧力室１０の容積は初期状態（両電極の電位が異なる状態）と比較して増加し、インクがマニホールド５側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後再び個別電極３５を共通電極３４と異なる電位にしたタイミングで、圧電シート４１〜４４が圧力室１０側へ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への圧力が上昇し、インクが吐出される。

以上説明したインクジェットヘッド１においては、カバープレート３０の複数の連絡孔６０に夫々対応して設けられた複数の環状逃がし溝３０ａは、全て大気に連通しているため、カバープレート３０とノズルプレート３１の接着時に、環状逃がし溝３０ａに接着剤が流れ込む条件が全ての環状逃がし溝３０ａに関して等しくなっている。従って、複数の連絡孔６０に関して流入する接着剤の量がほぼ均一になるため、複数のノズル８から吐出されるインクの吐出特性のばらつきを小さく抑えることができる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］図１２に示すように、カバープレート３０に形成された５つの連絡孔群６０ａ〜６０ｅの全てに関して、各連絡孔群に属する複数の連絡孔６０に夫々対応する複数の環状逃がし溝３０ａが連結溝３０ｂを介して互いに連通してはいるが、その外側を囲う包囲溝３０ｃには連通しておらず、複数の環状逃がし溝３０ａが互いに連通した状態で閉じていてもよい。この場合でも、カバープレート３０とノズルプレート３１との接着時に、環状逃がし溝３０ａに接着剤が流れ込む条件が全ての環状逃がし溝３０ａに関してほぼ等しくなり、複数の連絡孔６０に関して流入する接着剤の量がほぼ均一になるため、複数のノズル８から吐出されるインクの吐出特性のばらつきを抑えることができる。

２］前記実施形態（図８参照）及び前述の変更形態（図１２参照）は、カバープレート３０に形成された連絡孔６０を囲う環状逃がし溝３０ａに本発明を適用した一例であるが、流路ユニット４を構成する他のプレートに形成された孔を囲う環状逃がし溝２３ａ〜２９ａ（図５参照）に本発明を適用してもよい。例えば、カバープレート３０の上面に接着されるマニホールドプレート２９（図５参照）に形成された連絡孔を囲う環状逃がし溝２９ａにも本発明を適用し、これら複数の環状逃がし溝２９ａが全て大気に連通する、あるいは、複数の連絡孔群ごとに互いに連通した状態で閉じるように構成することで、連絡孔内に流入する接着剤の量を均一にして、ノズル８から吐出されるインクの吐出特性のばらつきを小さくすることができる。

また、副マニホールド５ａと圧力室１０とを連通させるアパーチャ１２は、アクチュエータユニット２１により圧力室１０内のインクを加圧したときに圧力室１０内に生じる圧力波が副マニホールド５ａへ伝播しにくくなるように流路を絞るためのものであり、このアパーチャ１２の流路面積は個別インク流路の他の部分に比べて比較的小さくなっている。しかし、アパーチャプレート２４とサプライプレート２５との接着時にアパーチャ１２に流入する接着剤の量がばらつくと、アパーチャ１２の流路面積が小さいことから、このアパーチャ１２における流路抵抗は大きく変動する。そこで、このような流路面積の小さいアパーチャ１２を囲う環状逃がし溝２４ｂに本発明を適用して、複数のアパーチャ１２を囲う複数の環状逃がし溝２４ｂが全て連通する、あるいは、複数のアパーチャ１２の群ごとに互いに連通した状態で閉じるように構成してもよい。この場合には、複数のアパーチャ１２に流入する接着剤の量を均一にすることができ、アパーチャ１２における流路抵抗のばらつきを抑えることができる。

本発明の実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。 図１のII-II線断面図である。 ヘッド本体の平面図である。 図３の一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。 図４のV-V線断面図である。 カバープレートの平面図である。 図６のカバープレートの一点鎖線で囲まれた部分を裏側から見た図である。 図７の一点鎖線で囲まれた部分の拡大図である。 図８の環状逃がし溝を含む部分の拡大図である。 図９のX-X線断面図である。 （ａ）はアクチュエータユニットの部分拡大断面図、（ｂ）は個別電極及びランド部の平面図である。 変更形態の図８相当図である。

符号の説明

１ インクジェットヘッド
４ 流路ユニット
５ａ 副マニホールド
８ ノズル
１０ 圧力室
３０ カバープレート
３０ａ 環状逃がし溝
３１ ノズルプレート
６０ 連通孔
６０ａ〜６０ｅ 連絡孔群
６４ 接着領域

Claims (9)

1. 共通インク室と、この共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットを備え、
   前記流路ユニットは、前記複数の個別インク流路の少なくとも一部が形成された積層状の複数枚のプレートを有し、
   前記複数枚のプレートに含まれる第１のプレートには、前記複数の個別インク流路の一部を夫々形成する複数の流路形成孔が、複数の流路形成孔群に分けられて配置され、
   この第１のプレートの一方の面に、別の第２のプレートを接着する接着剤を逃がす為の複数の環状逃がし溝が、前記複数の流路形成孔を夫々囲うように形成され、
   前記複数の流路形成孔群の全てに関して、各流路形成孔群に属する複数の前記流路形成孔に夫々対応する複数の前記環状逃がし溝が、互いに連通した状態で閉じていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記流路形成孔の開口端とこの流路形成孔と対応する前記環状逃がし溝の開口端の内周とにより区画されて前記接着剤が塗布される接着領域は、前記流路形成孔を囲う環状に形成され、
   複数の前記流路形成孔に関して、環状の前記接着領域が全て同じ幅で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記環状逃がし溝の幅は、環状の前記接着領域の幅よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記第１のプレートに形成された前記流路形成孔は、前記第２のプレートに形成された前記ノズルに連なる孔であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記流路ユニットは、前記第１のプレートの前記一方の面と反対側の面に、前記共通インク室が貫通形成された第３のプレートが積層して構成された積層体であって、
   前記第１のプレートにおいて、
   複数の前記流路形成孔が前記第１のプレートの長手方向に配列して構成された複数の孔列が、前記第１のプレートの短手方向に互いに間隔を開けられた複数の孔列群を構成し、
   前記第３のプレートにおいて、
   複数の前記共通インク室が、前記孔列群の間の領域に対向して形成されているとともに、前記長手方向に沿って延在し、
   前記複数のプレートの積層方向に関して、前記環状逃がし溝は、前記共通インク室と重ならない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. 前記第１のプレートに形成された前記流路形成孔は、
   前記共通インク室と前記圧力室とを連通させる連通孔であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記第１のプレートの一方の面において、
   前記流路形成孔群が占める領域の外側の領域には、当該外側領域を格子状領域に分割する格子溝が形成され、前記格子溝は大気に連通していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記第１のプレートの一方の面において、
   前記流路形成孔群に係わる複数の前記環状逃がし溝からなる逃がし溝群の全体を囲む包囲溝が形成され、前記包囲溝が前記格子溝と連通し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. 前記流路形成孔群が形成された領域から離れた位置であって、前記第１のプレートの端部付近には、前記第１のプレートを貫通する貫通孔が形成され、
   前記格子溝は前記貫通孔を介して大気と連通していることを特徴とする請求項７又は８に記載のインクジェットヘッド。

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