(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のノズルが一方の平面に開口形成され、且つこの各ノズルごとに開口する圧力室が前記一方の平面と対向する他方の平面に備えられたキャビティープレートと、
前記各圧力室ごとに形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により複数の圧電シートを挟んで積層状に形成したプレート型の圧電アクチェータとからなり、この圧電アクチェータは、前記キャビティープレートの前記他方の平面に積層されて前記各圧力室の開口を塞ぐと共に、前記圧電アクチュエータにおける前記圧力室側から最も離れた最上段の圧電シートの上面にはフレキシブルフラットケーブルに接合される表面電極が形成され、且つ、前記圧電アクチェータの積層面と直交する側面に、少なくとも前記各駆動電極と前記表面電極とを電気的に導通する側面電極が設けられている圧電式インクジェットプリンタヘッドにおいて、
前記キャビティープレートのうち、前記圧力室が開口形成され、且つ前記圧電アクチェータが接触する前記他方の平面には、前記圧電アクチェータにおける各側面電極をキャビティープレートに対して非接触にする凹所が設けられていることを特徴とする圧電式インクジェットプリンタヘッド。
【請求項２】
前記キャビティプレートは複数のプレートの積層体であり、前記一方の平面を有するプレートには前記ノズルが穿設され、前記他方の平面を有するプレートには前記圧力室が穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電式インクジェットプリンタヘッド。
【請求項３】
前記圧力室が穿設され、且つ前記他方の平面を有するプレートには、前記凹所が穿設されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電式インクジェットプリンタヘッド。
【請求項４】
前記圧力室が穿設され、且つ前記他方の平面を有するプレートには、前記凹所が凹み形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電式インクジェットプリンタヘッド。
【請求項５】
前記凹所が、圧電アクチェータの前記側面に沿って延びる長い形態であることを特徴とする請求項３又は４に記載の圧電式インクジェットプリンタヘッド。
【請求項６】
前記圧電シートの側面に露出するように前記駆動電極が上面に設けられている駆動電極用の圧電シートと、前記圧電シートの側面に露出するように前記コモン電極が上面に設けられているコモン電極用の圧電シートとを一対としたとき、
少なくとも一対以上に積層され、且つ前記駆動電極と前記コモン電極がそれぞれ対応する側面電極に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の圧電式インクジェットプリンタヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電式のインクジェットプリンタヘッドのうち、特に、圧電アクチェータに積層型の圧電アクチェータを使用した圧電式インクジェットプリンタヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術としての米国特許第５，４０２，１５９号明細書は、複数個のノズル及びこの各ノズルごとの圧力室を備えたキャビティープレートと、前記各圧力室ごとに形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により圧電シートを挟んで積層状に形成したプレート型の圧電アクチェータとからなり、この圧電アクチェータは、前記キャビティープレートに、このキャビティープレートにおける各圧力室を当該圧電アクチェータにて塞ぐように積層されている圧電式インクジェットプリンタヘッドを提案している。
【０００３】
また、この先行技術の圧電式インクジェットプリンタヘッドにおいては、米国特許第５，４０２，１５９号明細書におけるＦＩＧ．１５に記載されているように、前記圧電アクチェータの積層面と直交する側面に、少なくとも前記各駆動電極に電気的に導通する側面電極を設けて、前記各駆動電極を、この各側面電極を介して外部に接続するように構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように、プレート型圧電アクチェータの積層面と直交する側面に、各駆動電極に対する外部への接続用の側面電極を設けることは、この圧電アクチェータを、キャビティープレートに対して、その各圧力室を塞ぐように積層した場合に、この圧電アクチェータの側面に設けた各側面電極が、キャビティープレートに対して接触するか、接触するおそれが大きくなり、キャビティープレートが金属製であるとき、この各側面電極間に電気的ショートが発生することになる。
【０００５】
そこで、先行技術においては、キャビティープレートを、電気的な絶縁性を有するアルミナセラミック等の非導電性材料製にするか、或いは、キャビティープレートと圧電アクチェータとの間に絶縁性シートを挟むことにより、各側面電極間に電気的ショートが発生することを防止している。
【０００６】
しかし、前者のように、キャビティープレートを、アルミナセラミック等の非導電性材料製にすることは、所定の強度を保持することのためにキャビティープレートの大型化を招来する。これに加えて、材料費及び加工工程のアップ、ひいては、価格の可成りのアップを招来するという問題がある。
【０００７】
また、後者のように、キャビティープレートと圧電アクチェータとの間に絶縁性シートを挟むことは、キャビティープレートを金属製にでき、前者よりも小型化及び低価格化を図ることができる。しかし、その反面、絶縁性シートを挟む分だけ部品点数が多くなり、この分、小型化及び低価格化を充分に達成することができない。しかも、インクの漏れが発生する箇所が多くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解消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】
この技術的課題を達成するため、本発明の圧電式インクジェットプリンタヘッドは、複数個のノズルが一方の平面に開口形成され、且つこの各ノズルごとに開口する圧力室が前記一方の平面と対向する他方の平面に備えられたキャビティープレートと、前記各圧力室ごとに形成された駆動電極及び隣接する圧力室に共通するコモン電極により複数の圧電シートを挟んで積層状に形成したプレート型の圧電アクチェータとからなり、この圧電アクチェータは、前記キャビティープレートの前記他方の平面に積層されて前記各圧力室の開口を塞ぐと共に、前記圧電アクチュエータにおける前記圧力室側から最も離れた最上段の圧電シートの上面にはフレキシブルフラットケーブルに接合される表面電極が形成され、且つ、前記圧電アクチェータの積層面と直交する側面に、少なくとも前記各駆動電極と前記表面電極とを電気的に導通する側面電極が設けられている圧電式インクジェットプリンタヘッドにおいて、前記キャビティープレートのうち、前記圧力室が開口形成され、且つ前記圧電アクチェータが接触する前記他方の平面には、前記圧電アクチェータにおける各側面電極をキャビティープレートに対して非接触にする凹所が設けられているものである。
【００１０】
【発明の作用・効果】
この構成において、圧電アクチェータをキャビティープレートに対して積層した場合に、この圧電アクチェータの側面における各側面電極が、キャビティープレートに対して接触することを、その間に絶縁性シートを挟むことなく、前記凹所によって確実に阻止することができる。
【００１１】
従って、本発明によると、キャビティープレートを、絶縁性シートを使用することなく、金属製にすることができるから、更なる小型化及び低価格化を、インクの漏れ箇所を多くすることなく、確実に達成できる効果を有する。
【００１２】
そして、請求項１の発明では、前記圧電アクチェータのうちキャビティープレートが接触する積層面と反対側の積層面に、前記各側面電極に電気的に導通する表面電極が設けられている。
【００１３】
これにより、前記圧電アクチェータのうちキャビティープレートが接触する積層面と反対側の積層面に対して、外部機器に対する接続用のフレキシブルフラットケーブルを重ねて押圧することで、このフレキシブルフラットケーブルにおける各配線パターンを、前記各表面電極に対して、簡単な構造で確実に接続することができる。
【００１４】
また、請求項５に記載したように、凹所が、圧電アクチェータの側面に沿って延びる長い形態であることにより、一つの凹所で複数個の側面電極を絶縁状態にできるから、この凹所を各側面電極の箇所ごとに設ける場合よりも、低価格化を図ることができる。
【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。
【００１６】
図１〜図７は、第１の実施の形態を示す。
【００１７】
この図において、符号１０は、金属板製のキャビティープレートを、符号２０は、このキャビティープレート１０に対して積層されるプレート型の圧電アクチェータを、そして、符号３０は、外部機器との接続のために前記圧電アクチェータ２０に対して重ね接合されるフレキシブルフラットケーブルを各々示す。
【００１８】
前記キャビティープレート１０は、図５及び図６に示すように構成されている。
【００１９】
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の四枚の薄い金属板を積層した構造である。
【００２０】
前記ノズルプレート１１には、微小径のインク噴出用のノズル１５が、当該ノズルプレート１１における長手方向の中心線１１ａに沿って、微小ピッチＰの間隔で多数個穿設されている。前記二枚のマニホールドプレート１２には、インク通路１２ａが、前記ノズル１５の列の両側に沿って延びるように穿設され、このインク通路１２ａは、この両マニホールドプレート１２に対する前記ノズルプレート１１及び前記スペーサプレート１３の積層により密閉される構造になっている。
【００２１】
また、前記ベースプレート１４には、その長手中心線１４ａに対して直交する方向に延びる細幅の圧力室１６の多数個が穿設されている。この各圧力室１６は、その先端１６ａが前記長手中心線１４ａ上に位置し、これから一つおきに互いに逆方向に延びるように交互に設けられている。この各圧力室１６の先端１６ａは、前記ノズルプレート１１におけるノズル１５に、前記スペーサプレート１３及び両マニホールドプレート１２に穿設されている微小径の貫通孔１７を介して連通している一方、前記各圧力室１６の他端１６ｂは、前記スペーサプレート１３に穿設した貫通孔１８を介して、前記両マニホールドプレート１２におけるインク通路１２ａに連通している。
【００２２】
これにより、前記スペーサプレート１３及び前記ベースプレート１４の一端部に穿設の供給孔１９ａ，１９ｂから前記インク通路１２ａ内に流入したインクは、このインク通路１２ａから前記各圧力室１６内に前記各貫通孔１８を通って分配されたのち、この各圧力室１６内から前記貫通孔１７を通って、当該圧力室１６に対応するノズル１５に至るという構成になっている。
【００２３】
なお、前記各圧力室１６には、その他端１６ｂに隣接する部分に板厚さを部分的に薄くした流量規制用の絞り部１６ｃが設けられ、また、その略中央の部分に補強のために板厚さを部分的に薄くした繋ぎ片１６ｄが一体的に設けられている。
【００２４】
一方、前記圧電アクチェータ２０は、図７に示すように、三枚の圧電シート２１，２２，２３を積層した構造で、前記各圧電シート２１，２２，２３のうち最下段の圧電シート２１の上面には、前記キャビティープレート１０における各圧力室１６の箇所ごとに細幅の駆動電極２４が、当該駆動電極２４の一端部２４ａが前記圧電アクチェータ２０における両積層面２０ａ，２０ｂと直交する左右両側面２０ｃに露出するように形成されている。
【００２５】
次段の圧電シート２２の上面には、複数個の圧力室１６の複数個に対して共通のコモン電極２５が、当該コモン電極２５の一部２５ａが前記圧電アクチェータ２０における左右両側面２０ｃに露出するように形成されている。
【００２６】
前記最上段の圧電シート２３の上面には、前記各駆動電極２４の各々に対する表面電極２６と、前記コモン電極２５に対する表面電極２７とが、前記圧電アクチェータ２０における左右両側面２０ｃに沿って並ぶように設けられている。
【００２７】
なお、符号２４′及び２５′は、捨てパターンの電極である。
【００２８】
また、前記圧電アクチェータ２０における上下両積層面２０ａ，２０ｂと直交する左右両側面２０ｃには、各駆動電極２４と、その表面電極２６とを電気的に接続する側面電極２８が形成されていることに加えて、前記コモン電極２５と、その表面電極２７とを電気的に接続する側面電極２９が形成されている。
【００２９】
なお、図示の実施の形態は、圧電アクチェータ２０として、駆動電極２４を設けた圧電シート２１と、コモン電極２５を設けた圧電シート２２とを一つの対として、これを一対だけ積層した場合であったが、本発明においては、これに限らず、駆動電極２４を設けた圧電シート２１と、コモン電極２５を設けた圧電シート２２とからなる対を複数対積層したものに構成しても良い。
【００３０】
そして、このような構成のプレート型の圧電アクチェータ２０は、前記キャビティープレート１０に対して、当該圧電アクチェータ２０における下側の積層面２０ｂにより前記キャビティープレート１０における各圧力室１６を塞ぐように積層される。また、この圧電アクチェータ２０における上側の積層面２０ａには、前記フレキシブルフラットケーブル３０が重ね押圧されることにより、このフレキシブルフラットケーブル３０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２６，２７に電気的に接合される。
【００３１】
この構成において、前記圧電アクチェータ２０における各駆動電極２４のうち任意の駆動電極２４と、コモン電極２５との間に電圧を印加することにより、圧電シート２１，２２のうち前記電圧を印加した駆動電極２４の部分に圧電による積層方向の歪みが発生し、この歪みにて前記各駆動電極２４に対応する圧力室１６の内容積が縮小されることにより、この圧力室１６内のインクが、ノズル１５から液滴状に噴出して、所定の印字が行われる。
【００３２】
ところで、前記圧電アクチェータ２０を、前記キャビティープレート１０に対して、当該圧電アクチェータ２０における下側の積層面２０ｂにより前記キャビティープレート１０における各圧力室１６を塞ぐように積層する場合、この圧電アクチェータ２０の側面２０ｃに形成されている各側面電極２８，２９が、金属製のキャビティープレート１０に対して接触するか、或いは接触するおそれが増大し、この各側面電極２８，２９相互間に電気ショートが発生する。
【００３３】
そこで、前記金属製のキャビティープレート１０におけるベースプレート１４のうち前記圧電アクチェータ２０における左右両側面２０ｃに該当する部分に、、各側面電極２８，２９をキャビティープレート１０に対して非接触にする凹所の一つの実施の形態であるところの打ち抜き孔４１，４２を、側面２０ｃに沿って延びるように穿設する。
【００３４】
この打ち抜き孔４１，４２の穿設により、前記圧電アクチェータ２０における左右両側面２０ｃの各側面電極２８，２９がキャビティープレート１０に対して接触することを回避できるから、この各側面電極２８，２９の相互間に電気ショートが発生することを確実に阻止できる。
【００３５】
この場合において、前記打ち抜き孔４１，４２は、各側面電極２８，２９の箇所ごとに設ける構成しても良いが、図示したように、側面２０ｃに沿って延びる長溝孔に構成することにより、各側面電極２８，２９の箇所ごとに設ける場合よりも、低価格化を図ることができる。また、前記各側面電極２８，２９をキャビティープレート１０に対して非接触にする凹所を、前記したように、ベースプレート１４に穿設した打ち抜き孔４１，４２にすることにより、前記凹所を設けることが、打ち抜きプレス加工によって容易にできる。
【００３６】
次に、図８は、第２の実施の形態を示す。
【００３７】
この第２の実施の形態は、前記各側面電極２８，２９をキャビティープレート１０に対して非接触にする凹所として、前記したように、打ち抜き孔４１，４２に構成することに代えて、キャビティープレート１０におけるベースプレート１４に凹み形成した凹み溝４３にしたものである。
【００３８】
この凹み溝４３を、各側面電極２８，２９のごとに設けるか、或いは、圧電アクチェータ２０の側面２０ｃに沿って延びるように設けることにより、前記と同様に、各側面電極２８，２９の相互間に電気ショートが発生することを確実に阻止できる。また、凹み溝４３にしたことにより、前記打ち抜き孔を穿設する場合よりも強度の低下を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態を示す分解斜視図である。
【図２】  前記図１においてキャビティープレートと圧電アクチェータとの一端部を示す斜視図である。
【図３】  前記図２のIII −III 視拡大断面図である。
【図４】  前記図３においてキャビティープレートと圧電アクチェータとを積層した状態の拡大断面図である。
【図５】  前記キャビティープレートの分解斜視図である。
【図６】  前記キャビティープレートの部分的拡大斜視図である。
【図７】  前記圧電アクチェータの分解斜視図である。
【図８】  本発明の第２の実施の形態を示す部分的拡大斜視図である。
【符号の説明】
１０                      キャビティープレート
１１                      ノズルプレート
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
１５                      ノズル
１６                      圧力室
２０                      圧電アクチェータ
２１，２２，２３          圧電シート
２４                      駆動電極
２５                      コモン電極
２６，２７                表面電極
２８，２９                側面電極
３０                      フレキシブルフラットケーブル
４１，４２                打ち抜き孔
４３                      凹み溝
【図１】
0003692895.tif 000002
【図２】
0003692895.tif 000003
【図３】
0003692895.tif 000004
【図４】
0003692895.tif 000005
【図５】
0003692895.tif 000006
【図６】
0003692895.tif 000007
【図７】
0003692895.tif 000008
【図８】
0003692895.tif 000009