(57)【要約】【課題】カンチレバーアクチュエータを備えたインクジェットプリントヘッドを提供すること。【解決手段】吐出されるインクを充填する複数のインクチェンバーと、複数のインクチェンバーに供給するインクを収容するマニホールドと、マニホールドから複数のインクチェンバーのそれぞれにインクを供給するための複数のリストリクターと、複数のインクチェンバーからインクを吐出するための複数のノズルと、複数のインクチェンバーそれぞれの内部にその一端部が固定され、その他端部が反り変形するように設けられ、その他端部の反り変形によってインクチェンバー内部のインクにインクの吐出のための圧力を印加するカンチレバーアクチュエータと、を備えるインクジェットプリントヘッドが提供される。カンチレバーアクチュエータは、バイモルフ素子よりなり、その他端部の反り変形によってインクチェンバーからノズルを通じてインクを吐出するのと同時に、インクチェンバーからリストリクター側に向かうインクの逆流を遮断する。【選択図】図３
2006130917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出するインクを充填する複数のインクチェンバーと、
前記複数のインクチェンバーに供給されるインクを貯蔵するマニホールドと、
前記マニホールドから前記複数のインクチェンバーのそれぞれにインクを供給するための複数のリストリクターと、
前記複数のインクチェンバーからインクを吐出するための複数のノズルと、
前記複数のインクチェンバーそれぞれの内部にその一端部は固定され、その他端部は反り変形するように設けられ、その他端部の反り変形によって前記インクチェンバー内部のインクにインク吐出圧力を印加するカンチレバーアクチュエータと、
を備えることを特徴とするインクジェットプリントヘッド。
【請求項２】
前記カンチレバーアクチュエータは、その他端部の反り変形によって前記インクチェンバーから前記ノズルを通じてインクを吐き出させるのと同時に、前記インクチェンバーから前記リストリクター側に向かうインクの逆流をも遮断するように構成したことを特徴とする、請求項１に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項３】
前記カンチレバーアクチュエータは、前記インクチェンバーの天井壁に接触するように設けられ、その他端部が一方向にのみ反り変形することを特徴とする、請求項２に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項４】
前記カンチレバーアクチュエータは、その他端部が両方向に反り変形し得るように、前記インクチェンバーの天井壁から所定距離をおいて離隔されることを特徴とする、請求項２に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項５】
前記インクチェンバーから前記ノズルを通じてインクを吐き出す際には、前記カンチレバーアクチュエータの他端部が一方向に反り変形して、前記インクチェンバーとリストリクターとの間を塞ぎ、
前記リストリクターを通じて前記インクチェンバーにインクを供給する際には、前記カンチレバーアクチュエータの他端部が反対方向に反り変形して、前記インクチェンバーとリストリクターとは互いに連通することを特徴とする、請求項４に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項６】
前記カンチレバーアクチュエータは、バイモルフ素子であ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トヘッド。
【請求項７】
前記バイモルフ素子は、金属プレートの両面に互いに反対方向に分極したピエゾセラミックプレートが付着した構造を有し、電圧の印加によって両方向に反り変形することを特徴とする、請求項６に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項８】
前記カンチレバーアクチュエータは、前記インクチェンバーの平面形状に対応する四角形をし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トヘッド。
【請求項９】
前記カンチレバーアクチュエータの幅は、前記インクチェンバーの幅より狭いことを特徴とする、請求項８に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１０】
前記複数のインクチェンバー、マニホールド、複数のリストリクター及び複数のノズルは、積層された複数の流路プレートを構成す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トヘッド。
【請求項１１】
前記カンチレバーアクチュエータは、前記複数の流路プレートのうち、前記複数のインクチェンバーと複数のリストリクターと、を形成した流路プレートと、前記複数のインクチェンバーと複数のリストリクターとを覆う流路プレートと、の間にその一端部が挟まれて固定されることを特徴とする、請求項１０に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１２】
前記カンチレバーアクチュエータは、前記複数の流路プレートのうち、前記複数のインクチェンバーを形成した流路プレートと、前記複数のリストリクターを形成した流路プレートと、の間にその一端部が挟まれて固定されることを特徴とする、請求項１０に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１３】
前記複数の流路プレートは、それぞれシリコン基板製であることを特徴とする、請求項１０に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１４】
前記複数の流路プレートは、それぞれ金属薄板製であることを特徴とする、請求項１０に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１５】
前記金属薄板は、ステンレス鋼板製であることを特徴とする、請求項１４に記載のインクジェットプリントヘッド。
【請求項１６】
前記プリントヘッドは、印刷媒体の幅に対応する長さを有し、
前記複数のノズルは、前記プリントヘッドの長手方向に沿ってマルチプルアレイ形態に配列され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トヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットプリントヘッドに係り、より詳しくは、ＣＰＩ(Channels Per Inch)の増加のためインクチェンバーの寸法を縮めることができるカンチレバーアクチュエータを備えたインクジェットプリントヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インクジェットプリントヘッドは、印刷用インクの微小な液滴を用紙や織物など印刷媒体上の所望の位置に吐出させて、印刷媒体の表面に所定色相の画像を印刷する装置である。こうしたインクジェットプリントヘッドは、インク吐出方式によって、様々に分類することができるが、従来、熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドと、圧電方式のインクジェットプリントヘッドと、が主に使用されてきた。
【０００３】
前記熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドでのインク液滴吐出メカニズムを説明すれば次の通りである。抵抗発熱体より構成されるヒータにパルス形態の電流が流れると、ヒータで熱が発生し、ヒータに隣接するするインクを短時間で加熱することによって、インクが沸騰することによってバブルを形成し、形成したバブルは膨張し、インクチェンバー内に充填したインクに圧力を印加する。これにより、ノズル付近にあったインクはノズルを通じて液滴状でインクチェンバー外に吐出される。ところで、このような熱駆動方式のインクジェットプリントヘッドでは、バブルを形成するため、インクを数百℃以上に加熱しなければならないため、エネルギー消耗が多く、プリントヘッド自体に熱的応力が多く生じ、加熱したインクの冷却に比較的長時間を要し、駆動周波数を高めるのには限界があった。
【０００４】
前記圧電方式のインクジェットプリントヘッドは、圧電体を使用して、その圧電体の変形によってインクに印加される圧力でインクを吐出させる方式のインクジェットプリントヘッドであって、図１及び図２にその一般的な構成を示す。
【０００５】
図１及び図２を共に参照すれば、流路プレート１０には、インク流路を構成するマニホールド１３、複数のリストリクター１２及び複数のインクチェンバー１１が形成されており、ノズルプレート２０には、複数のインクチェンバー１１のそれぞれに対応する複数のノズル２２が形成される。そして、前記流路プレート１０の上部には、圧電アクチュエータ３０が設けらる。前記マニホールド１３は、インク貯蔵庫（図示せず）から流入したインクを複数のインクチェンバー１１のそれぞれに供給する通路であり、リストリクター１２は、マニホールド１３からインクチェンバー１１の内部にインクが流入する通路である。前記複数のインクチェンバー１１は、吐出されるインクが貯蔵されるところであり、マニホールド１３の一側又は両側に配置される。こうしたインクチェンバー１１は、圧電アクチュエータ３０の駆動によってその嵩が変化することによって、インクの吐出又は流入のための圧力変化が生じる。このため、流路プレート１０のインクチェンバー１１の上部壁をなす部位は、圧電アクチュエータ３０によって変形する振動板１４の役割を果たす。
【０００６】
かかる構成を有するする従来の圧電方式インクジェットプリントヘッドの作動を説明すれば、圧電アクチュエータ３０の駆動によって振動板１４が変形すれば、インクチェンバー１１の嵩が小さくなり、これによるインクチェンバー１１内の圧力変化によってインクチェンバー１１内のインクは、ノズル２２を通じて外部に吐出される。次いで、圧電アクチュエータ３０の駆動によって振動板１４が元来の形態に復元すれば、インクチェンバー１１の嵩が増え、これによる圧力変化によってインクがマニホールド１３からリストリクター１２を通じてインクチェンバー１１内に流入する。
【０００７】
前記のような構成を有するする従来の圧電方式のインクジェットプリントヘッドを用いて画像を印刷する際に、画像の解像度は、インチ当たりのノズル数に大きく影響を受ける。ここで、インチ当たりのノズル数は、一般にＣＰＩとして示し、画像の解像度は一般にＤＰＩ(Dot per Inch)として示す。
【０００８】
ところで、図１及び図２に示す従来の圧電方式のインクジェットプリントヘッドでは、ノズル２２を通じて吐出されるインク液滴の嵩は、振動板１４の変移に大きく影響を受ける。すなわち、振動板１４の変移が大きいほど吐出されるインク液滴の嵩が増え、振動板１４の変移が小さいほどインク液滴の嵩は小さくなる。そして、こうした振動板１４の変移は、振動板１４の面積に影響を受け、振動板１４の面積は、インクチェンバー１１の寸法に左右される。ところが、従来のインクジェットプリントヘッドでは、圧電アクチュエータ３０の駆動によって振動板１４が変形すれば、インクは、ノズル２２を通じて吐出されるだけではなく、リストリクター１２を通じてマニホールド１３側に逆流してもよい。したがって、一定の嵩を有するするインク液滴を吐出するためには、逆流するインクの量を考慮して、振動板１４の変移をさらに大きくしなければならず、それにより、振動板１４の面積と、インクチェンバー１１の寸法と、を大きくしなければならない。
【０００９】
圧電方式のインクジェットヘッドのＣＰＩは、隣接するするノズル２２の間の間隔ＤＮに反比例するため、プリントヘッドのＣＰＩを上昇させるためには、隣接するするノズル２２の間の間隔ＤＮを縮めなければならない。しかしながら、前記の構造を有するする従来の圧電方式のインクジェットプリントヘッドでは、前述したような理由により、隣接するするノズル２２間の間隔ＤＮを縮めるには限界があった。
【００１０】
一方、従来のインクジェットプリントヘッドは、印刷媒体、例えば、印刷用紙の移送方向と直角な方向、すなわち印刷用紙の幅方向に往復移動し、前記印刷用紙上に画像を印刷する。したがって、従来のインクジェットプリントヘッドは、印刷速度が遅いという短所があった。
【００１１】
最近、印刷用紙の幅と同一の長さを有しながらも印刷速度を向上させ得るインクジェットプリントヘッドが開発されており、その一例が特許文献１に開示されている。そこに開示したプリントヘッドは、印刷用紙の幅方向にマルチプルアレイ状に配列された複数のノズルを具備しており、印刷用紙の幅方向への往復移動がなく印刷用紙上に速く画像を印刷できるという長所がある。こうした構造を有するするインクジェットプリントヘッドを一般にページワイド(Page-Wide)方式のインクジェットプリントヘッドと呼ぶ。
【００１２】
しかしながら、印刷用紙の幅方向への往復移動が全くなく十分に高解像度の画像を印刷するためには、画像のＤＰＩと同一なＣＰＩに配置したノズルを有する具備するプリントヘッドが必要になる。しかしながら、従来の圧電方式のインクジェットプリントヘッドの構造では、前述したようにＣＰＩを上昇させることには限界があって、画像のＤＰＩと同一水準のＣＰＩを有するするプリントヘッドの具現は困難であるというのが実情である。
【００１３】
したがって、次第にさらに高解像度の画像を要求する最近の趨勢を十分に満足させるためには、プリントヘッドのＣＰＩを上昇させる持続的な努力が必要である。
【特許文献１】米国特許第６，００３，９７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の技術的課題は、より大きな変移をするように作動するだけではなく、インクの逆流を遮断できるカンチレバーアクチュエータを備えることによって、ＣＰＩが上昇したインクジェットプリントヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記技術的課題を達なするための本発明によるインクジェットプリントヘッドは、吐出されるインクが充填される複数のインクチェンバーと、前記複数のインクチェンバーに供給されるインクを貯蔵するマニホールドと、前記マニホールドから前記複数のインクチェンバーのそれぞれにインクを供給するための複数のリストリクターと、前記複数のインクチェンバーからインクを吐出するための複数のノズルと、前記複数のインクチェンバーそれぞれの内部にその一端部を固定し、その他端部を反り変形するように設けて、その他端部の反り変形によって前記インクチェンバー内部のインクにインクを吐出するための圧力を印加するカンチレバーアクチュエータと、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明では、前記カンチレバーアクチュエータは、その他端部の反り変形によって前記インクチェンバーから前記ノズルを通じてインクを吐出させるのと同時に、前記インクチェンバーから前記リストリクター側に向かうインクの逆流を遮断するようにすることが好ましい。
【００１７】
本発明では、前記カンチレバーアクチュエータは、前記インクチェンバーの天井壁に接触するように設けられて、その他端部を一方向にのみ反り変形し得る。
【００１８】
一方、前記カンチレバーアクチュエータは、その他端部が両方向に反り変形し得るように、前記インクチェンバーの天井壁から所定間隔を置いて離隔されるように設け得る。この場合、前記インクチェンバーから前記ノズルを通じてインクを吐出するときには、前記カンチレバーアクチュエータの他端部が一方向に反り変形して、前記インクチェンバーとリストリクターの間を塞ぎ、前記リストリクターを通じて前記インクチェンバーにインクを供給するときには、前記カンチレバーアクチュエータの他端部が反対方向に反り変形して、前記インクチェンバーとリストリクターを互いに連通させることができる。
【００１９】
本発明では、前記カンチレバーアクチュエータは、バイモルフ（ｂｉｍｏｒｐｈ）素子より構成することが好ましい。ここで、前記バイモルフ素子は、金属プレートの両面に互いに反対方向に分極したピエゾセラミックプレートを付着した構造を有することができ、電圧の印加によって両方向に反り変形する。
【００２０】
本発明では、前記カンチレバーアクチュエータは、前記インクチェンバーの平面形状に対応する四角形であることが好ましい。この場合、前記カンチレバーアクチュエータの幅は、前記インクチェンバーの幅より狭いことが好ましい。
【００２１】
本発明では、前記複数のインクチェンバー、マニホールド、複数のリストリクター及び複数のノズルは、積層された複数の流路プレートに形成し得る。
【００２２】
この場合、前記カンチレバーアクチュエータは、前記複数の流路プレートのうち、前記複数のインクチェンバーと複数のリストリクターを形成した流路プレートと、前記複数のインクチェンバーと複数のリストリクターを覆う流路プレートと、の間にその一端部を挟んで固定される。
【００２３】
一方、前記カンチレバーアクチュエータは、前記複数の流路プレートのうち、前記複数のインクチェンバーを形成した流路プレートと、前記複数のリストリクターを形成した流路プレートと、の間にその一端部を挟んで固定することもある。
【００２４】
そして、前記複数の流路プレートは、それぞれシリコン基板又は金属薄板、例えば、ステンレス鋼板から構成し得る。
【００２５】
本発明では、前記プリントヘッドは、印刷媒体の幅に対応する長さを有することができ、前記複数のノズルは、前記プリントヘッドの長手方向に沿ってマルチプルアレイ形態に配列し得る。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、より大きく変移するように作動し、インクの逆流を遮断するカンチレバーアクチュエータを備えることによって、一定した嵩のインク液滴を吐出するのに必要なインクチェンバーの寸法を小さくすることができる。従って、隣接するノズルの間の間隔を縮めることができ、従来に比べて上昇したＣＰＩを有するインクジェットプリントヘッドを実現できる。
【００２７】
そして、本発明によれば、速い印刷速度を有するページワイド方式のインクジェットプリントヘッドを容易に実現することができ、こうしたページワイド方式のインクジェットプリントヘッドは、複数のステンレス薄板を積層することによって容易に製造し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付した図面に基づき本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。以下の図面で、同一な参照符号は同一な構成要素を示し、図面上で各構成要素の大きさは説明の明瞭性と便宜のため誇張されていることがある。また、一つの層が基板や他の層の上に存在すると説明するときには、その層は基板や他の層に、直接、接しつつその上に存在することもあり、その間に第３の層が存在することもある。
【００２９】
図３は、本発明の一実施形態によるカンチレバーアクチュエータを備えたインクジェットプリントヘッドを部分的に切断して示す分解斜視図であり、図４は、図３に示す本発明の一実施形態によるインクジェットプリントヘッドの垂直構造を示す断面図であり、図５は、図３及び図４に示すカンチレバーアクチュエータの一例であり、ピエゾバイモルフ素子を説明するための概略的な図である。
【００３０】
先ず、図３及び図４を共に参照すれば、本発明の一実施形態によるインクジェットプリントヘッド１００は、複数のインクチェンバー１０３を含むインク流路と、前記複数のインクチェンバー１０３のそれぞれにインクを吐出するための駆動力を与えるカンチレバーアクチュエータ１２０と、を備える。
【００３１】
前記のインク流路は、吐出されるインクを充填する複数のインクチェンバー１０３と、前記複数のインクチェンバー１０３に供給するインクを貯蔵するマニホールド１０１と、前記マニホールド１０１から前記複数のインクチェンバー１０３のそれぞれにインクを供給するための複数のリストリクター１０２と、前記複数のインクチェンバー１０３からインクを吐出するための複数のノズル１０５と、を含む。そして、インクチェンバー１０３とノズル１０５の間には、カンチレバーアクチュエータ１２０の駆動による急激な圧力変化を緩衝するためのダンパー１０４を設けることがある。
【００３２】
こうしたインク流路を形成する構成要素は、積層された複数の流路プレート１１１〜１１５に形成される。例えば、前記複数の流路プレート１１１〜１１５は、図示するように、第１の流路プレート１１１、第２の流路プレート１１２、第３の流路プレート１１３、第４の流路プレート１１４、及び第５の流路プレート１１５から構成し得る。
【００３３】
具体的に、前記第２の流路プレート１１２には、前記複数のインクチェンバー１０３の上部と複数のリストリクター１０２が貫通形成される。前記複数のインクチェンバー１０３は並んで配列されており、そのそれぞれは、インクの流れ方向にさらに長い直六面体形状を有することがある。前記複数のリストリクター１０２は、前記複数のインクチェンバー１０３のそれぞれの一端部に連結される。
【００３４】
そして、前記第２の流路プレート１１２の上部には前記インクチェンバー１０３とリストリクター１０２とを覆うように前記第１の流路プレート１１１が付着される。従って、前記第１の流路プレート１１１は、前記インクチェンバー１０３の天井壁を構成する。
【００３５】
前記第３の流路プレート１１３は、前記第２の流路プレート１１２の底面に付着され、そこには、前記インクチェンバー１０３の下部が貫通するように形成される。
【００３６】
前記第３の流路プレート１１２の底面には、前記第４の流路プレート１１４が付着され、前記第４の流路プレート１１４には、前記マニホールド１０１が形成される。そして、前記第４の流路プレート１１４には、複数のインクチェンバー１０３のそれぞれの他端部に対応する位置に、インクチェンバー１０３とノズル１０５を連結するダンパー１０４を直角に貫通形成することができる。
【００３７】
前記第４の流路プレート１１４の底面には、第５の流路プレート１１５が付着され、そこには、複数のノズル１０５が貫通形成される。そして、前記ノズル１０５は、出口側に行くにつれて次第に断面積が小さくなるテーパー状に形成することが可能である。
【００３８】
前記のように構成した五つの流路プレート１１１〜１１５は、それぞれシリコン基板より構成することができる。この場合、前記シリコン基板を半導体工程によって微細加工することによって、前記のインク流路を多様に形成することができる。
【００３９】
一方、前記の五つの流路プレート１１１〜１１５は、金属薄板、好ましくはインクに対する耐蝕性を有するステンレス鋼板より構成することができる。この場合、前記ステンレス鋼板をエッチング、パンチング又はレーザー加工することによって、前記のインク流路を多様に形成することができる。そして、前記ステンレス鋼板は、ブレージングによって互いに付着し得る。
【００４０】
しかしながら、これに限定されるのではなく、前記五つの流路プレート１１１〜１１５のそれぞれは、前記シリコン基板や金属薄板ではなくても、加工性にすぐれる他の基板より構成することもある。
【００４１】
そして、以上では五つの流路プレート１１１〜１１５にインク流路が形成されるものとして説明してきたが、こうしたインク流路の配置構造は単に例示的なものである。すなわち、本発明によるインクジェットプリントヘッド１００には、多様な構成のインク流路が形成され、こうしたインク流路は、五つの流路プレート１１１〜１１５ではなく、これより多いか、或いは少ない数の流路プレートに形成することもある。
【００４２】
前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、本発明の特徴的構成部であり、前記複数のインクチェンバー１０３それぞれの内部に設けられて、前記インクチェンバー１０３内のインクにインクの吐出のための圧力を印加する役割を果たす。詳細に説明すれば、前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、その一端部のみインクチェンバー１０３の一側壁に固定されて、その他端部はインクチェンバー１０３内で自由に反り変形し得る。このような前記カンチレバーアクチュエータ１２０の他端部の反り変形によって、前記インクチェンバー１０３の内部のインクには、インクの吐出のための圧力が印加される。
【００４３】
前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、その一端部が固定され、その他端部が自由に反り変形するため、その他端部の変移が従来の圧電アクチュエータの変移に比べて大きいという長所を有する。従って、本発明によれば、一定の嵩のインク液滴を吐出するのに必要なインクチェンバー１０３の寸法が従来に比べて小さくなるため、隣接するノズル１０５の間の間隔を縮めることができる。
【００４４】
図５を参照すれば、前記カンチレバーアクチュエータ１２０としては、バイモルフ素子を使用し得る。前記バイモルフ素子は、金属プレートの両面に互いに反対方向に分極したピエゾセラミックプレートを付着した構造を有することができる。このようなピエゾバイモルフ素子に電圧を印加すれば、金属プレート両面のピエゾセラミックプレートに加えられる応力の方向が変わり、これによりバイモルフ素子は、下側又は上側に反り変形する。このような反り変形の方向は、印加される電流の方向によって異なる。
【００４５】
再び、図３及び図４とを参照すれば、前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、複数のインクチェンバー１０３と複数のリストリクター１０２を形成した第２の流路プレート１１２と、複数のインクチェンバー１０３と複数のリストリクター１０２を覆う第１の流路プレート１１１と、の間に、その一端部を挟んで固定し得る。従って、前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、前記インクチェンバー１０３の天井壁、すなわち第１の流路プレート１１１の底面に接触するように設けられる。この場合、前記カンチレバーアクチュエータ１２０の他端部は、一方向、すなわち下側にのみ変形し、反対方向、すなわち上側には変形することがない。
【００４６】
前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、前記インクチェンバー１０３の平面状に対応する四角形であることが好ましい。その場合、前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、前記インクチェンバー１０３内のインクにさらに広い面積に圧力を加えることができる。そして、前記カンチレバーアクチュエータ１２０の反り変形時に、インクチェンバー１０３の側壁に干渉しないようにするため、前記カンチレバーアクチュエータ１２０の幅は、前記インクチェンバー１０３の幅より若干狭く、その長さは、インクチェンバー１０３の長さより若干短いことが好ましい。
【００４７】
このように構成した前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、前述したように、その他端部の反り変形によって、前記インクチェンバー１０３から前記ノズル１０５を通じてインクを吐出させる。そして、前記カンチレバーアクチュエータ１２０の他端部を前記リストリクター１０２の出口に隣接するように配置すれば、前記カンチレバーアクチュエータ１２０は、インクの吐出と同時にインクチェンバー１０３からリストリクター１０２側に向かうインクの逆流を遮断する役割も果たすことができる。このようなカンチレバーアクチュエータ１２０の作動については詳細に後述する。
【００４８】
前記カンチレバーアクチュエータ１２０によってインクの逆流が遮断されると、一定した嵩のインク液滴を吐出するのに必要なインクチェンバー１０３の寸法をよりさらに小さくすることができる。
【００４９】
以下では、図６Ａ及び図６Ｂを参照し、図４に示す本発明の一実施形態によるインクジェットプリントヘッドにおけるカンチレバーアクチュエータの作動を説明する。
【００５０】
先ず、図６Ａを参照すれば、インクの吐出のため、前記カンチレバーアクチュエータ１２０に電圧を印加し、その他端部を下側に反り変形させると、インクチェンバー１０３内のインクに圧力が加えられ、これにより、インクは、ダンパー１０４とノズル１０５とを通じて外部に吐出される。この際、カンチレバーアクチュエータ１２０の他端部が下側に反り変形しながら、インクチェンバー１０３とリストリクター１０２との間を塞ぎ、これによりインクチェンバー１０３からリストリクター１０２側に向かうインクの逆流を遮断し得る。
【００５１】
インクの吐出がなされた後、カンチレバーアクチュエータ１２０に印加された電圧を除去すれば、図６Ｂに示すように、カンチレバーアクチュエータ１２０の他端部は元の状態に復帰する。これにより、インクチェンバー１０３とリストリクター１０２が互いに連通してマニホールド１０１に貯蔵されたインクがリストリクター１０２を通じてインクチェンバー１０３内に流入する。
【００５２】
前記のように、本発明の一実施形態によるインクジェットプリントヘッド１００では、前記カンチレバーアクチュエータ１２０の一方向反り変形によってインクを吐出することができるだけではなく、インクの逆流を遮断できる。
【００５３】
図７は、本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッドの垂直構造を示す断面図であり、図８Ａ及び図８Ｂは、図７に示す本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッドにおけるカンチレバーアクチュエータの作動を説明するための断面図である。
【００５４】
図７に示すインクジェットプリントヘッド２００の構成は、カンチレバーアクチュエータ２２０の位置を除外して、前述した図４に示すインクジェットプリントヘッド１００の構成と同一である。したがって、以下では、これらの間の差異点を中心に説明する。
【００５５】
本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッド２００では、インク流路を構成するマニホールド２０１、複数のリストリクター２０２、複数のインクチェンバー２０３、複数のダンパー２０４及び複数のノズル２０５は、積層された第１、第２、第３、第４及び第５の流路プレート２１１〜２１５に形成される。
【００５６】
具体的に、第２の流路プレート２１２には、複数のインクチェンバー２０３の上部と、複数のリストリクター２０２と、が貫通形成される。前記第２の流路プレート２１２の上部には、インクチェンバー２０３と、リストリクター２０２と、を覆うように、第１の流路プレート２１１が付着される。前記第２の流路プレート２１２の底面に前記インクチェンバー２０３の下部を貫通形成した第３の流路プレート２１３が付着され、前記第３の流路プレート２１３の底面にマニホールド２０１とダンパー２０４を形成した第４の流路プレート２１４が付着される。前記第４の流路プレート２１４の底面には、第５の流路プレート２１５が付着され、ここには複数のノズル２０５が貫通形成される。
【００５７】
前記のように構成した五つの流路プレート２１１〜２１５のそれぞれは、加工性にすぐれた基板、例えば、シリコン基板や金属薄板から構成しる。そして、本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッド２００にも、多様な構成のインク流路が形成され、こうしたインク流路は、五つの流路プレート２１１〜２１５ではなく、これより多いか、或いは少ない数の流路プレートに形成することもある。
【００５８】
本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッド２００では、カンチレバーアクチュエータ２２０は、前記第２の流路プレート２１２と第３の流路プレート２１３との間に、その一端部が挟まれて固定される。従って、前記カンチレバーアクチュエータ２２０は、前記インクチェンバー２０３の天井壁から所定間隔を置いて離隔されるため、その他端部が両方向に反り変形する。こうしたカンチレバーアクチュエータ２２０としては、図５に示すピエゾバイモルフ素子を使用し得る。
【００５９】
このような構成を有するカンチレバーアクチュエータ２２０の作動を説明すれば、次の通りである。
【００６０】
先ず、図８Ａを参照すれば、インクの吐出のため、前記カンチレバーアクチュエータ２２０に電圧を印加して、その他端部を一方向、すなわち下側に反り変形すれば、インクチェンバー２０３内のインクに圧力が加えられ、これにより、インクは、ダンパー２０４とノズル２０５とを通じて外部に吐出される。この際、カンチレバーアクチュエータ２２０の他端部が下側に反り変形しながら、インクチェンバー２０３とリストリクター２０２との間を塞ぎ、これにより、インクチェンバー２０３からリストリクター２０２側に向かうインクの逆流を遮断し得る。
【００６１】
インクの吐出がなされた後、カンチレバーアクチュエータ２２０に印加された電流の方向を変えれば、図８Ｂに示すように、カンチレバーアクチュエータ２２０の他端部は、反対方向、すなわち上側に反り変形する。これにより、インクチェンバー２０３とリストリクター２０２とが互いに連通して、マニホールド２０１に貯蔵されたインクがリストリクター２０２を通じてインクチェンバー２０３内に流入する。
【００６２】
前記のように、本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッド２００では、前記カンチレバーアクチュエータ２２０の両方向反り変形によってインクを吐出することができるだけではなく、インクの逆流を遮断することができる。
【００６３】
図９は、本発明によるインクジェットプリントヘッドの構造を適用したページワイド方式のインクジェットプリントヘッドにおけるノズル配置を示す平面図である。
【００６４】
図９を参照すれば、本発明は、ページワイド方式のインクジェットプリントヘッド３００にも適用し得る。ページワイド方式のインクジェットプリントヘッド３００は、印刷媒体、例えば、印刷用紙の移送方向に対して直角な方向、すなわち印刷用紙の幅方向に対応する長さを有する。そして、前記インクジェットプリントヘッド３００には、複数のノズル３０５をプリントヘッド３００の長手方向に沿ってマルチプルアレイ状に配列し得る。
【００６５】
かかるページワイド方式のインクジェットプリントヘッド３００は、その全長が長いため、その強度を維持するように複数の流路プレートとしてステンレス薄板を使用することが好ましい。すなわち、本発明によるページワイド方式のインクジェットプリントヘッド３００は、複数のステンレス薄板を積層することによって容易に製造でき、より大きい変移で作動し、インクの逆流を遮断するカンチレバーアクチュエータを備えることによって、一定した嵩のインク液滴を吐出するのに必要なインクチェンバーの寸法を縮めることができる。従って、本発明によるインクジェットプリントヘッド３００は、そのＣＰＩが画像のＤＰＩに近接乃至一致するように上昇でき、印刷用紙の幅方向への往復移動が最小化又は不要になるため、より速い印刷速度を実現できる。
【００６６】
以上、本発明の好適な実施形態を詳細に説明してきたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であればこれより多様な変形及び均等な他実施形態を実施可能であることを理解するであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、インクジェットプリントヘッドに関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来の圧電方式のインクジェットプリントヘッドの一般的な構成を示す平面図である。
【図２】図１に示すインクチェンバーの長手方向に沿った従来の圧電方式のインクジェットプリントヘッドの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるカンチレバーアクチュエータを備えたインクジェットプリントヘッドを部分的に切断して示す分解斜視図である。
【図４】図３に示す本発明の一実施形態によるインクジェットプリントヘッドの垂直構造を示す断面図である。
【図５】図３及び図４に示すカンチレバーアクチュエータの一例としてのピエゾバイモルフ素子を説明するための概略的な図である。
【図６Ａ】図３及び図４に示す本発明の一実施形態によるインクジェットプリントヘッドにおけるカンチレバーアクチュエータの作動を説明するための断面図である。
【図６Ｂ】図３及び図４に示す本発明の一実施形態によるインクジェットプリントヘッドにおけるカンチレバーアクチュエータの作動を説明するための断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッドの垂直構造を示す断面図である。
【図８Ａ】図７に示す本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッドにおけるカンチレバーアクチュエータの作動を説明するための断面図である。
【図８Ｂ】図７に示す本発明の他の実施形態によるインクジェットプリントヘッドにおけるカンチレバーアクチュエータの作動を説明するための断面図である。
【図９】本発明によるインクジェットプリントヘッドの構造を適用したページワイド方式のインクジェットプリントヘッドにおけるノズル配置を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１００、２００、３００  インクジェットプリントヘッド
１０１、２０１  マニホールド
１０２、２０２  リストリクター
１０３、２０３  インクチェンバー
１０４、２０４  ダンパー
１０５、２０５、３０５  ノズル
１１１〜１１５、２１１〜２１５  流路プレート
１２０、２２０  カンチレバーアクチュエータ
Ｄ  インク液滴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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