(57)【要約】【課題】  キャビティユニットへの異物の混入を確実に防止することができ、部品コストの削減及び製造工程の簡略化を図る。【解決手段】  複数のノズル２３と、複数の圧力室２４と、複数の圧力室２４にインクを分配するための共通インク室２５と、インク供給源側と接続されるインク供給口４０とを有するとともに複数のプレートを積層して形成されるキャビティユニット２０を、備えたインクジェットヘッド１において、インク供給口４０と共通インク室２５とは、複数のプレートを積層して構成されたインク供給路４２により接続され、インク供給路４２は、プレート毎に複数個ずつ穿設された貫通孔４３と、積層方向に隣接するプレート同士の対向面のうちの少なくとも一方に形成された粗面４４とを有し、前記プレートの積層方向に隣接する貫通孔４３同士は、前記粗面を介して連通するように構成されている。【選択図】  図３
2006289643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを吐出する複数のノズルと、ノズル毎に対応して設けられる複数の圧力室と、複数の圧力室にインクを分配するための共通インク室と、インク供給源側と接続されるインク供給口とを有するとともに複数のプレートを積層して形成されるキャビティユニットを、備えたインクジェットヘッドにおいて、
前記インク供給口と前記共通インク室とは、複数のプレートを積層して構成されたインク供給路により接続され、
前記インク供給路は、プレート毎に複数個ずつ穿設された貫通孔と、積層方向に隣接するプレート同士の対向面のうちの少なくとも一方に形成された粗面とを有し、
前記プレートの積層方向に隣接する貫通孔同士は、前記粗面を介して連通するように構成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記キャビティユニットを形成する複数のプレートは、少なくとも前記圧力室を有するキャビティプレートと、前記共通インク室を有するマニホールドプレートと、前記圧力室と前記共通インク室とを接続する接続流路を有するスペーサプレートとを備え、
前記貫通孔は、前記キャビティプレートと前記スペーサプレートとに互いに対向しない位置に形成され、前記粗面は、前記キャビティプレートと前記スペーサプレートとの対向面のうち少なくとも一方に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。
【請求項３】
前記スペーサプレートは、複数のプレートを積層して構成され、前記貫通孔は、その各プレートに互いに対向しない位置に形成され、前記粗面は、その各プレートの対向面のうち少なくとも一方に形成されている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。
【請求項４】
前記粗面の表面粗さは、Ｒｚが０．０１〜０．０２ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記粗面は、ブラスト加工、プレス加工またはエッチング加工によることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記インク供給路を構成するプレートは金属製であり、前記貫通孔はエッチング加工により形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッドに係り、特にインク供給源からのインクが供給されるキャビティユニットの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドとしては、インクの流通路を複数枚のプレートを積層して形成したキャビティユニットと、このキャビティユニットのインクに吐出圧力を与える圧電アクチュエータとを組み合せる構造が知られている。このようなキャビティユニットには、これとは別体のインク供給源からインクが供給されるため、通常、キャビティユニットの平板面に外側に向けて開口するインク供給口が設けられている。そして、インク中に含まれるゴミ等の異物がキャビティユニットへ流れ込むと吐出不良を引き起こすため、これを防止するために、前記インク供給口の外側にフィルタが貼着されていた。
【０００３】
しかしながら、インク供給口にフィルタを貼着する形態では、キャビティユニットを構成するプレートの接着工程とは別に、フィルタを接着する工程が必要となるから、製造工程数が増加するという問題があった。また、フィルタは微小な部品であり、接着する領域が狭いため、接着作業も困難であった。
【０００４】
そこで、本発明者は、特許文献１に開示しているように、インク供給口の外側にフィルタを貼着せずに、キャビティユニットの内部におけるインクの流通路にフィルタ機能をもたせる技術を開発した。前記特許文献１では、キャビティユニットの複数枚のプレートに、インクの流通路となる連通孔を複数個ずつ設け、プレートの積層方向に隣接する連通孔の中心を位置ずれさせ、その重なりが連通孔の径以下となるようにしている。これにより、前記連通孔の重なりをインク中の異物を除去するためのフィルタとして機能させている。
【特許文献１】特開２００１−３２８２６４号（図２及び図３参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、積層方向に隣接する連通孔同士の重なりをフィルタとして機能させるには、前記重なりがフィルタのメッシュ程度の大きさ（特許文献１では１５μｍ程度）になるように位置合わせする必要があり、仮に、プレートの対向面同士の位置ずれが生じると、フィルタのメッシュの大きさが変化し、キャビティユニット毎にフィルタ性能が異なることになる。そのため、各プレートの対向面同士の位置合わせには、きわめて精度の高い作業が必要であり、工程が煩雑化するという問題を生じていた。
【０００６】
本発明は、上記問題を解消するものであり、キャビティユニットへの異物の混入を確実に防止することができ、部品コストの削減及び製造工程の簡略化を図ることができるインクジェットヘッドの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明におけるインクジェットヘッドは、インクを吐出する複数のノズルと、ノズル毎に対応して設けられる複数の圧力室と、複数の圧力室にインクを分配するための共通インク室と、インク供給源側と接続されるインク供給口とを有するとともに複数のプレートを積層して形成されるキャビティユニットを、備えたインクジェットヘッドにおいて、前記インク供給口と前記共通インク室とは、複数のプレートを積層して構成されたインク供給路により接続され、前記インク供給路は、プレート毎に複数個ずつ穿設された貫通孔と、積層方向に隣接するプレート同士の対向面のうちの少なくとも一方に形成された粗面とを有し、前記プレートの積層方向に隣接する貫通孔同士は、前記粗面を介して連通するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また、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ヘッドは、前記キャビティユニットを形成する複数のプレートは、少なくとも前記圧力室を有するキャビティプレートと、前記共通インク室を有するマニホールドプレートと、前記圧力室と前記共通インク室とを接続する接続流路を有するスペーサプレートとを備え、前記貫通孔は、前記キャビティプレートと前記スペーサプレートとに互いに対向しない位置に形成され、前記粗面は、前記キャビティプレートと前記スペーサプレートとの対向面のうち少なくとも一方に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記スペーサプレートは、複数のプレートを積層して構成され、前記貫通孔は、その各プレートに互いに対向しない位置に形成され、前記粗面は、その各プレートの対向面のうち少なくとも一方に形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記粗面の表面粗さは、Ｒｚが０．０１〜０．０２ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記粗面は、ブラスト加工、プレス加工またはエッチング加工によることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載のインクジェットヘッドにおいて、前記インク供給路を構成するプレートは金属製であり、前記貫通孔はエッチング加工により形成されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、インク供給路において、プレート同士の対向面のうち少なくとも一方に粗面が形成されているから、積層方向に隣接するプレートは面同士が密着せずに、その界面には前記粗面の凹凸に応じた隙間が形成される。そのため、インク供給口から共通インク室に流れるインクは、貫通孔から次ぎのプレートの貫通孔に前記粗面の隙間を介して移動する。これにより、インク中に含まれる異物が粗面を通過する際に取り除かれ、粗面がフィルタとして機能する。
【００１４】
そして、フィルタの性能は粗面の表面粗さで規定されるから、キャビティユニットを構成するプレートを接着する工程で、プレートの対向面同士が多少位置ずれしても、フィルタ性能に影響を与えないので、キャビティユニット毎のフィルタ性能の製造バラツキをなくすることができる。
【００１５】
また、キャビティユニットの内部にフィルタ機能を持たせているから、フィルタをキャビティユニットの外面に別途接着する従来の工程が不要となる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、キャビティプレートとスペーサプレートとに、貫通孔は互いに対向しない位置に形成されるから、キャビティプレートの貫通孔を出たインクはスペーサプレートの貫通孔に至る前に、必ずキャビティプレートとスペーサプレートとの対向面の粗面を通過するので、粗面によるフィルタ機能が確実に発揮される。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、スペーサプレートは、複数のプレートを積層して構成されるから、前記粗面は、キャビティプレートとスペーサプレートとの間、及びスペーサプレート同士の間に設けられることになる。これにより、フィルタ機能を発揮する粗面は、多層構造に形成されるので、フィルタ性能を高めることができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、粗面はその表面粗さが規定範囲にあることで、インク中の異物の除去に適したフィルタ効果を確実に発揮することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明のよれば、ブラスト加工、プレス加工またはエッチング加工によるので、粗面の加工を容易にできるとともに、ブラスト加工の場合には、用いる砥粒によって、粗面を規定の粗さに確実に仕上げることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、各プレートのその他のエッチング加工と、貫通孔のエッチング加工を同じ工程で行なうことができ、インク供給路の形成のために、工程を付加する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態のインクジェットヘッドの斜視図、図２はインクジェットヘッドの分解斜視図、図３（ａ）はジョイント部材を取り付けた状態での図１のIIIa−IIIa線矢視断面図、図３（ｂ）は図１のIIIb−IIIb線矢視断面図、図４はインク供給路の模式的な拡大図である。
【００２２】
図１は、本発明の実施形態による圧電式のインクジェットヘッド１におけるキャビティユニット２０、圧電アクチュエータ２１、及びフレキシブルフラットケーブル２２の斜視図であり、金属板製の複数枚のプレートからなるキャビティユニット２０にプレート型の圧電アクチュエータ２１が接合され、このプレート型の圧電アクチュエータ２１の上面に外部機器との接続のためのフレキシブルフラットケーブル２２が重ね接合されている。そして、キャビティユニット２０の下面側に開口されたノズル２３から、下向きにインクが吐出するものとする（図３（ｂ）参照）。
【００２３】
前記キャビティユニット２０は、図２に示すように、ノズルプレート３１、ベースプレート３２、マニホールドプレート３３、３枚のスペーサプレート３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、及びキャビティプレート３６の合計７枚の薄い板をそれぞれ接着剤にて重ね接合した構造となっている。
【００２４】
実施形態では、各プレート３１〜３６は５０〜１５０μｍ程度の厚さを有し、ノズルプレート３１はポリイミド等の合成樹脂製で、その他のプレート３２〜３６は４２％ニッケル合金鋼板製である。前記ノズルプレート３１には、微小径（約２０〜２３μｍ程度）のインク吐出用のノズル２３が微小間隔で多数個穿設されている。このノズル２３は、当該ノズルプレート３１における長辺方向（Ｘ方向）と平行な２列に配列されている。
【００２５】
また、前記キャビティプレート３６には、図２及び図３（ｂ）に示すように、複数の圧力室２４がキャビティプレート３６の長辺（前記Ｘ方向）と平行な２列に配列されている。実施形態では、前記各圧力室２４は、平面視細長形状に形成され、その長手方向がキャビティプレート３６の短辺方向（Ｙ方向）に沿うようにして穿設され、長手方向の一端部がノズル２３と連通し、他端部が後述する共通インク室２５と連通する。
【００２６】
各圧力室２４における先端部は、３枚のスペーサプレート、マニホールドプレート３３、及びベースプレート３２に穿設されている微小径の連通孔２６を介して、ノズルプレート３０における前記各ノズル２３に連通している。
【００２７】
キャビティプレート３６の下面に隣接するスペーサプレート３５ｃ、３５ｂ、３５ａには、各圧力室２４の他端部に接続する接続流路２８が各プレートに貫通加工されている。３枚のスペーサプレート３５ｃ、３５ｂ、３５ａのうち、マニホールドプレート３３に隣接するスペーサプレート３５ａの接続流路２８は、他の２枚のスペーサプレート３５ｂ、３５ｃの接続流路２８よりも小径（断面積を小さく）に形成されており、後述する共通インク室２５と圧力室２４との間で流路抵抗を大きくした絞り部２８ａとして機能させている。
【００２８】
マニホールドプレート３３には、その長辺方向（Ｘ方向）に沿って長い２つの共通インク室２５が前記ノズル２３の各列に沿って延びるように板厚さを貫通して形成されている。すなわち、図２及び図３に示すように、マニホールドプレート３３の上面をスペーサプレート３５ａにて覆い、下面をベースプレート３２にて覆うことにより、合計２つの共通インク室（マニホールド室）２５が密閉状に形成される。各共通インク室２５は、各プレートの積層方向から平面視したときに、前記圧力室２４の一部と重なって圧力室２４の列方向（ノズル２３の列方向）に沿って長く延びている。
【００２９】
そして、図２及び図３（ａ）に示すように、キャビティプレート３６、３枚のスペーサプレート３５ａ〜３５ｃの一方の短辺側の端部には、上下の位置を対応させて、それぞれ２箇所のインク供給口４０が設けられている。インク供給源（図示せず）からのインクが、これらインク供給口４０に取り付けられたジョイント部材４１を介して、キャビティユニット２０内に供給される。
【００３０】
このインク供給口４０と共通インク室２５の一端部とはインク供給路４２で接続されており、このインク供給路４２は、キャビティプレート３６と３枚のスペーサプレート３５ａ〜３５ｃの計４枚のプレートに跨って形成されている。インク供給路４２は、プレート毎に複数個ずつ穿設された貫通孔４３と、積層方向に隣接するプレート同士の対向面のうち少なくとも一方に形成された粗面４４とを有している。この実施形態では、プレート同士の対向面のうちの上方側、すなわちキャビティプレート３６、スペーサプレート３５ａ、３５ｂの各下面側のインク供給路４２の領域のみが、同一平面の他の領域よりも表面粗さの大きい粗面４４に形成されている。粗面４４の表面粗さとしては、ノズル２３の直径よりも十分に小さい、例えば、Ｒｚが０．０１〜０．０２ｍｍであることが望ましく、また貫通孔４３の孔径は、５０μｍ以上５００μｍ以下が望ましい。なお、粗面４４は、ブラスト加工、プレス加工、またはエッチング加工により、プレート同士の対向面の下方側に設けたり、上下両方に設けてもよい。
【００３１】
各プレートは前述したように金属製であるから、貫通孔４３の加工は、キャビティプレート３６では圧力室２４の加工とともに、スペーサプレート３５ａ〜３５ｃでは連通孔２６及び接続流路２８の加工とともに、ウエットエッチング加工の工程において同時に形成することができる。
【００３２】
また、貫通孔４３は、積層方向に隣接する貫通孔４３同士が対向しない位置、換言すれば積層方向からの平面視で重なり合わない位置に設けられている。これにより、インク供給口４０から供給されたインクは、貫通孔４３から次（共通インク室２５に近い側）の貫通孔４３に至る途中で必ず粗面４４を通ることになる（インク供給路４２を通るインクの一経路を図３の矢印Ａに示す）。そして、粗面４４がフィルタとして機能し、インクに含まれるゴミ等の異物は、図３（ａ）に示すように、粗面４４の凹凸を通過する際にろ過されて、共通インク室２５に達する前に除去される。異物が除去されたインクは、共通インク室２５に供給された後、図３（ｂ）に示すように、スペーサプレート３５ａ、３５ｂ、３５ｃの接続流路２８を経由してキャビティプレート３６の各圧力室２４に分配供給される。そして、インクは各圧力室２４内から前記連通孔２６を通って、その圧力室２４に対応するノズル２３に至るという構成になっている。
【００３３】
一方、前記圧電アクチュエータ２１は、特開平４−３４１８５３号公報等に開示された公知のものと同様に、図３（ｂ）に示すように１枚の厚さが３０μｍ程度の複数枚の圧電シート５１〜５３を積層した構造で、各圧電シートのうち下から所定数の偶数段目の圧電シート５２の上面（広幅面）には、前記キャビティユニット２０における各圧力室２４に対応した箇所ごとに細幅の個別電極５４が長辺方向（Ｘ方向）に沿って列状に形成されている。下から所定数の奇数段目の圧電シート５１の上面（広幅面）には、複数個の圧力室２４に対して共通のコモン電極５５が形成されており、最上段のシートの上面には、表面電極５６（図１参照）として、積層方向に対応する前記個別電極の各々に対して電気的に接続される表面電極と、前記コモン電極に対して電気的に接続される表面電極とが設けられている。
【００３４】
公知のように個別電極５４とコモン電極５５との間に高電圧を印加することで、両電極間に位置する圧電シートの部分が分極され、活性部として形成される。
【００３５】
上記構成では、キャビティユニット２０におけるインク供給口４０と共通インク室２５とを接続するインク供給路４２自体がフィルタとして機能するから、従来のようにわざわざフィルタをキャビティユニット２０の外側面に貼着する必要はなく、キャビティユニット２０を構成するプレートを積層接着するだけで、キャビティユニット２０にフィルタ機能を持たせることができる。
【００３６】
そして、インク供給路４２は、貫通孔４３ではなく、プレート同士の対向面に形成された粗面４４の表面粗さを利用して異物を取り除くようにしているため、プレート同士を接着する際に面方向に多少の位置ずれが生じても、粗面４４の異物に対する除去性能に影響を与えない。従って、キャビティユニット２０毎のフィルタ性能の製造バラツキをなくすることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、インク供給路４２は、キャビティプレート３６と３枚のスペーサプレート３５ａ〜３５ｃとに設けているが、スペーサプレートの枚数はこれに限定するものではないが、インク供給路を構成するプレートの枚数を多くして粗面４４を多層化したほうが、フィルタ性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態のインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図３】（ａ）ジョイント部材を取り付けた状態での図１のIIIa−IIIa線矢視断面図、（ｂ）は図１のIIIb−IIIb線矢視断面図である。
【図４】インク供給路の模式的な拡大図である。
【符号の説明】
【００３９】
１        インクジェットヘッド
２０      キャビティユニット
２１      圧電アクチュエータ
２２      フレキシブルフラットケーブル
２３      ノズル
２４      圧力室
２５      共通インク室
２６      連通孔
２８      接続流路
３１      ノズルプレート
３２      ベースプレート
３３      マニホールドプレート
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ  スペーサプレート
３６      キャビティプレート
４０      インク供給口
４２      インク供給路
４３      貫通孔
４４      粗面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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