(57)【要約】【課題】簡素な構成で平板同士を正確に位置決めして積層接着することができるインクジェットヘッドの構成を提供する。【解決手段】複数枚の平板２５ｒ〜２９ｒ・・・を積層して形成されたインクジェットヘッドであって、前記複数枚の平板２５ｒ〜２９ｒ・・・のそれぞれには、互いに対応する位置に基準孔５０が貫通状に形成されている。それぞれの基準孔５０は円形の孔とされており、当該平板の両側の面からエッチングを施すことにより、その板厚方向中間部が窄まった形状に構成される。この構成で、位置決め棒６０を基準孔５０に挿通したときに、当該窄まった形状の部分が当接して変形し、位置決め棒６０の外面に密着して遊びがゼロとなる。【選択図】　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の平板を積層して形成されたインクジェットヘッドであって、
前記複数枚の平板のそれぞれには、互いに対応する位置に、基準孔が貫通状に形成されており、
それぞれの基準孔は、その板厚方向中間部が窄まった形状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】
請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、それぞれの平板に形成されている前記基準孔は、当該平板の両側の面からエッチングを施すことにより形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３】
請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記基準孔は円形の孔に構成されるとともに、その円形の円周上の一部において半径方向の切り込みが形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４】
請求項３に記載のインクジェットヘッドにおいて、前記半径方向の切り込みは、前記基準孔の周方向に等間隔をおいて複数形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５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のインクジェットヘッドにおいて、それぞれの平板に設けられている前記基準孔は、その最も窄まった部分と当該平板の一側の面との距離をｈ、当該平板の板厚をｔとしたときに、０．２５ｔ≦ｈ≦０．７５ｔの条件を満たすことを特徴とする、インクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを印字面に噴射することで所望の画像を形成するインクジェット記録装置のインクジェットヘッドの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エッチング等で予め空間を形成してある複数枚の薄い平板を複数枚積層・接着することで、前記の空間同士を接続し、マニホールド流路や圧力室やノズルなどのインク流路を内部に形成する構成としたインクジェットヘッドの技術は公知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここでインクジェット記録装置に対する高解像度化・高画質化といった近時の要請に対応すべく、前述のインク流路の複雑化・高集積化が進んでおり、この観点からは、インクジェットヘッドを構成する平板同士を位置ズレなく高精度で位置決めして貼り合わせることが必要になる。
即ち、貼り合わせる際に位置ズレがあると、インク流路が平板のズレた継ぎ目の部分で狭窄される結果となり、当該部分で意図せぬ流路抵抗が生じたり、流路が詰まってインクが噴射不可能となったりする弊害がある。
【０００４】
この点、貼り合わせる際に互いの平板の位置を画像処理などにより算出して位置合わせをする方法もあるが、この方法では画像処理装置などの設備コストが掛かってしまい、コストの増大要因となってしまう。
【０００５】
本発明は以上の点に鑑みてされたものであり、その目的は、簡素な構成で平板同士を正確に位置決めして積層接着することができるインクジェットヘッドの構成を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、複数枚の平板を積層して形成されたインクジェットヘッドであって、前記複数枚の平板のそれぞれには、互いに対応する位置に、基準孔が貫通状に形成されており、それぞれの基準孔は、その板厚方向中間部が窄まった形状に構成されているものである。
【０００８】
請求項２においては、それぞれの平板に形成されている前記基準孔は、当該平板の両側の面からエッチングを施すことにより形成されているものである。
【０００９】
請求項３においては、前記基準孔は円形の孔に構成されるとともに、その円形の円周上の一部において半径方向の切り込みが形成されているものである。
【００１０】
請求項４においては、前記半径方向の切り込みは、前記基準孔の周方向に等間隔をおいて複数形成されているものである。
【００１１】
請求項５においては、それぞれの平板に設けられている前記基準孔は、その最も窄まった部分と当該平板の一側の面との距離をｈ、当該平板の板厚をｔとしたときに、０．２５ｔ≦ｈ≦０．７５ｔの条件を満たすものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）の全体的な構成を示した側面図である。
図２はインクジェットヘッドが並べて設けられた状態を示す底面図、図３はインクジェットヘッドの側面拡大図である。図４は、流路ユニット内のインク流路を示す、インクジェットヘッド本体の断面図である。
【００１３】
図１には、本実施形態のインクジェットヘッド２を四つ備えるカラーインクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）１の概略構成が示される。このプリンタ１は、図中左方に給紙部１１が、図中右方に排紙部１２が、それぞれ構成され、給紙部１１から排紙部１２に向かって流れる用紙搬送経路が装置内部に形成されている。
【００１４】
上記用紙搬送経路の具体的な構成を説明する。
前記給紙部１１のすぐ下流側には用紙送りローラ５・５が備えられて、画像記録媒体たる用紙を図中左方から右方へ送るように構成されている。用紙搬送経路の中間部においては、二つのベルトローラ６・７と、両ローラ６・７間に掛け渡されるように巻回されたループ状の搬送ベルト８を備える。搬送ベルト８の外周面（搬送面）にはシリコーン処理が施されており、前記送りローラ５・５によって搬送されてくる用紙を、搬送ベルト８上側の搬送面にその粘着力により保持させながら、一方のベルトローラ６の駆動によって下流側（右方）に向けて搬送できるようになっている。
なお、符号９は押さえ部材であって、搬送ベルト８上の用紙が搬送面から浮かないように、搬送ベルト８の搬送面に用紙を押し付けて搬送面上に確実に粘着させるためのものである。
【００１５】
搬送ベルト８の図中右方には剥離機構１０が設けられており、搬送ベルト８の搬送面に粘着されている用紙を当該搬送面から剥離して、右方の排紙部１２へ向けて送るように構成されている。
【００１６】
プリンタ１のインクジェットヘッド２は、四色のインク（マゼンタ，イエロー，ブルー，ブラック）に対応して、用紙搬送方向に沿って四つ並べて設けられている。インクジェットヘッド２はその下面側から見た図である図２に示すように、用紙搬送方向に垂直な長手方向を有する細長い長方形状とされるとともに、その下面に取り付けられるヘッド本体１８には、インクを下方に向けて噴射するための微小径の吐出ノズル（以下「ノズル」と称する）１３を多数並べて形成している。
インクジェットヘッド２は、その下面が前記搬送ベルト８の搬送面との間に少量の隙間を形成しながら配置されており、この隙間部分に用紙搬送経路が形成されている。この構成で、搬送ベルト８上を搬送される用紙は四つのインクジェットヘッド２のヘッド本体１８のすぐ下方側を順に通過し、この用紙の上面（印字面）に向けて前記ノズル１３から各色のインクを噴射することで、所望のカラー画像を形成できるようになっている。
【００１７】
インクジェットヘッド２部分の側面拡大図が図３に示され、このインクジェットヘッド２は、プリンタ１側に設けられている適宜の部材１４に対し、ホルダ１５を介して取り付けられる。このホルダ１５は、側面視で垂直部１５ａと水平部１５ｂとを有する逆「Ｔ」字状に形成されており、垂直部１５ａがネジ１６によりプリンタ本体側に取り付けられる一方で、水平部１５ｂの下面には、スペーサ部材４０を介して、ベースブロック１７及びヘッド本体１８を固定する構成となっている。
ベースブロック１７は図３に示すように平板積層構造とされ、その内部には、図示せぬインク供給源からヘッド本体１８のインク供給口１８ａへインクを導くためのインク流路１７ａが形成されている。
【００１８】
次に、インクジェットヘッド２の主要部をなすヘッド本体１８の構成を説明する。
ヘッド本体１８は、多数の圧力室や前記ノズル１３が形成された流路ユニット２０と、その上面に並べて接着される複数の台形平板状のアクチュエータユニット１９と、によりなる。
流路ユニット２０は図４に示すように、上から順に九枚の薄い金属平板２１〜２９を積層した構造とされている。上から数えて第５〜第７層の平板２５〜２７に跨るようにしてマニホールド流路３０が形成され、この流路３０が前述のインク供給口１８ａに連通している。直ぐ上に位置する第４層の平板２４には連絡孔３１が形成され、この連絡孔３１が、第３層の平板２３に形成された絞り部３２に接続している。
【００１９】
絞り部３２は、第２層の平板２２に形成された連通孔３３を介して、第１層の平板２１に形成される圧力室３４の一端に連通する。この圧力室３４は、上記のアクチュエータユニット１９の駆動を受けてインクに圧力を与えるためのものであり、多数のノズル１３のそれぞれに対応して一つずつ設けられている。圧力室３４の他端は、第２〜第８層の平板に貫通して形成したノズル連絡孔３５を介して、第９層の平板（ノズルプレート）２９に形成されたノズル１３に接続されている。
【００２０】
以上の構成でインクは、前記インク供給源からベースブロック１７内のインク流路１７ａを経由し、前述のインク供給口１８ａから導入され、流路ユニット２０内のマニホールド流路３０に至る。そして、連絡孔３１から絞り部３２・連通孔３３を経由して圧力室３４に供給されたインクは、後述のアクチュエータユニット１９の駆動によって圧力を付与され、ノズル連絡孔３５を経由してノズル１３に至り噴射される。
【００２１】
なお、前述のマニホールド流路３０や圧力室３４や絞り部３２や孔３１・３３・３５等は、各平板２１〜２８にエッチングで形成されており、またノズルプレート２９のノズル１３はプレス加工により形成されている。
【００２２】
アクチュエータユニット１９についてその概略を説明する。このアクチュエータユニット１９は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなる薄い圧電シートを複数枚重ねるとともに、薄いＡｇ−Ｐｄ系の金属材料からなる電極膜を圧電シート間に介在させることで、前記圧力室３４のそれぞれに対応して活性部が一つずつ形成される構成となっている。
この構成において、対となる電極間に電位差が与えられることで、当該活性部位の部分が前記圧力室３４側に凸となるように変形する。この結果、圧力室３４の容積が縮小されて、圧力室３４内部のインクに圧力が与えられてノズル１３から噴射される。
【００２３】
アクチュエータユニット１９の上面にはフレキシブルフラットケーブル４１の一端が接着されており、このケーブル４１は図３に示すようにヘッド本体１８から引き出されて、屈曲されながら上側に延出されている。このフレキシブルフラットケーブル４１内の導線を介して、前記アクチュエータユニット１９の前述の電極が、印字制御のための図示しないドライバＩＣと電気的に接続される。
なお、符号４２はヘッド本体１８の側部を覆うように盛られたシリコーン系の接着剤であり、フレキシブルフラットケーブル４１が引き出される部分で強く屈曲されないよう保護するとともに、アクチュエータユニット１９の部分にインク等が侵入するのを防止する役割を果たす。
【００２４】
次に、平板２１〜２９同士を積層・接着させる際の位置決めのための構成を説明する。
図５は基準孔に位置決め棒を挿通する様子を示した斜視図、図６は基準孔に位置決め棒を挿通する前および挿通後の状態を示した断面図である。
図７は基準孔の構成を示す拡大図である。図８は、基準孔の変形の様子を示す、図６の破線で囲った部分の拡大図である。
【００２５】
即ち、流路ユニット２０は前述のとおり、平板２１〜２９を積層させて接着することでマニホールド流路３０からノズル１３に至るインク流路を形成するものであり、平板２１〜２９を貼り合わせる際に位置ズレが生じると、インク流路が平板の継ぎ目の部分で狭窄される結果となり、当該部分で意図せぬ流路抵抗が生じたり、流路が詰まりやすくなったりする弊害がある。
従って、これら平板２１〜２９同士を接着する際には、位置ズレが生じないように、平板２１〜２９の相互位置を精度良く一致させる必要がある。
【００２６】
この点本実施形態では、図５に示すように、平板２１〜２９は桟の部分（２１ｒ〜２９ｒ）をそれぞれ一体的に伴うように構成されており、この桟の部分２１ｒ〜２９ｒには、位置決めのための基準孔５０がそれぞれ二つずつ形成される。各平板２１〜２９の基準孔５０はいずれも略同様の形状とされており、また、互いに対応するように位置を一致させながら設けられている。
そして、各平板２１〜２９を相互に貼り合わせるときは、上記基準孔５０にそれぞれ位置決め棒６０を串刺し状に貫通させることで、各平板２１〜２９の相互位置を一致させ得るように構成している。なお、各平板２１〜２９は桟の部分２１ｒ〜２９ｒを伴った状態で積層接着されることとしており、桟の部分２１ｒ〜２９ｒは接着後には切り離され除去される。
【００２７】
図７（ａ）には、ノズルプレート２９の桟の部分２９ｒに形成される、前記基準孔５０の構成（印字面側から見た様子）が示される。なお、前述のとおり他の平板２１〜２８の桟の部分（２１ｒ〜２８ｒ）にも同様の基準孔が形成されているが、以下はこれらの代表として、ノズルプレート２９に形成されている基準孔５０を説明する。
この図７（ａ）から明らかであるように、基準孔５０は円形の孔とされており、その円周上の一部に半径方向の切り込み５１が形成されている。当該切り込み５１は９０°間隔で四つ設けられており、略十文字形状の切り込みとなっている。
図７（ｂ）は図７（ａ）のｂ−ｂ線断面矢視図であって、この図に示されるように、基準孔５０はその板厚方向中間部が若干窄まった形状に形成されており、上記位置決め棒の径（図６に図示の径Ｄ１）は、この最も窄まった部分Ｐの径Ｄ２よりも僅かに大きくなるように構成している（Ｄ１＞Ｄ２）。ただし、基準孔５０がノズルプレート２９に形成する開口の径Ｄ３，Ｄ４よりは、前記位置決め棒６０の径Ｄ１は小さい（Ｄ１＜Ｄ３，Ｄ１＜Ｄ４）。
また、この最も窄まった部分Ｐのノズルプレート２９の一側の面との距離をｈ、ノズルプレート２９の板厚をｔとしたときに、０．２５ｔ≦ｈ≦０．７５ｔとなるように、基準孔５０の形状が定められている。
【００２８】
以上の構成により、図６に示すように基準孔５０に位置決め棒６０を貫通させたときには、前記最も窄まった部分Ｐの径Ｄ２が位置決め棒６０の径Ｄ１よりも小さいので、位置決め棒６０の外面に当該部分Ｐが接触して塑性変形する。これにより基準孔５０は位置決め棒６０の外面に密着し、基準孔５０と位置決め棒６０との間の遊びがゼロとなるので、桟の部分２９ｒ、ひいてはノズルプレート２９を位置決め棒６０に対し正確に位置決めすることができる。
このように、位置決め棒６０を挿通させるという簡素かつ低コストな方法で、平板２１ｒ〜２９ｒ間の位置決めを精度良く行えるのである。
【００２９】
また、図６において破線で囲った箇所の拡大図が図８に示され、この図に示されるように、上述の最も窄まった部分Ｐが位置決め棒６０の外面に接触し、この接触した部分を中心に基準孔５０が塑性変形することになる。
従って、位置決め棒６０を貫通させることによる基準孔５０の変形を板厚方向中間部（図８の符号ｍの部分）のみに留めることができ、当該変形が桟の部分２９ｒの表面に波及しない。従って、桟の部分２９ｒの基準孔５０周囲部分がその厚み全体にわたって変形して、隣接する他の平板（ノズルプレート２９の場合は、第８層の平板２８）に対して隙間が生じ、平板同士の積層・接着に支障が生じることもないのである。
また、前述の図７（ｂ）で説明したとおり、基準孔５０の最も窄まっている部分Ｐの位置が０．２５ｔ≦ｈ≦０．７５ｔの条件を満たしており、当該部分Ｐがノズルプレート２９の厚み方向中央近傍にあるから、位置決め棒６０を貫通させたときの当該部分Ｐ周囲の変形が、ノズルプレート２９の一側の面にも、他側の面にも波及しにくくなる。従って、ノズルプレート２９の基準孔５０周囲部分がその厚み全体にわたって変形し、平板同士の積層の支障となることをより一層確実に防止できる。
【００３０】
更には図７（ａ）に示すように、基準孔５０の円周上の一部に切り込み５１があることで、前記窄まっている部分Ｐの変形の逃げ（特に、周方向の変形の逃げ）が確保される。従って、これによっても、当該部分Ｐの変形がノズルプレート２９の表面側に波及することが確実に防止されることになる。
なお、この切り込み５１は一つの基準孔５０につき一つのみ形成されていても良いが、本実施形態のように、周方向に等間隔で複数形成されていることが望ましい。窄まっている部分Ｐの変形が周方向で均等に分散され、当該部分Ｐの変形がノズルプレート２９の表面側に波及することがより一層確実に回避され得るからである。
【００３１】
この基準孔５０の形成方法としては、本実施形態では、桟の部分２９ｒの両面からエッチングで形成したものとしている。これは、エッチングという方法自体が簡易であるし、また、平板の一側の面からエッチングにより球面状の窪みを形成し、他側の面からも同様にエッチングにより球面状の窪みを形成して一側の窪みに連通させる構成とすれば、板厚方向中間部が窄まった形状の基準孔を容易に形成できるからである。
なお、本実施形態ではノズルプレート２９にノズル１３をプレス加工によって形成しているが、このノズル１３をエッチングで形成する場合も考えられ、このときは基準孔５０を併せて同時に形成できるので、工数を低減することができる。（他の平板２１〜２８に形成する基準孔５０については、圧力室３４や絞り部３２やマニホールド流路３０等のインク流路をエッチングで形成してあるので、基準孔５０を同時に形成することが当然に可能である。）
また、エッチング速度はエッチング液の濃度や温度等の条件によって変動を受け易いため、エッチング量を正確に精度良くコントロールすることは困難である結果、基準孔５０の大きさ（Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４）にはある程度のバラツキが生じることとなる。しかしながら、基準孔５０の中心位置自体がエッチング条件の変動によってズレることはないので、基準孔５０を正確な位置に形成でき、結局、平板２１〜２９同士の位置決めを正確に行うことができることになる。
【００３２】
以上に実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
例えば上記実施形態では基準孔５０は桟の部分２１ｒ〜２９ｒに形成されているが、それに限るものでもなく、基準孔５０を平板の本体部分２１〜２９に形成することも可能である。ただしこの場合は、基準孔５０が圧力室３４やノズル１３やマニホールド流路３０等と干渉しないように、基準孔５０の位置を定める必要がある。
また、基準孔５０を形成する方法としては上記のエッチングに限られず、例えばプレス加工など、他の適宜の方法を用いることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下のような効果を奏する。
【００３４】
請求項１に示す如く、複数枚の平板を積層して形成されたインクジェットヘッドであって、前記複数枚の平板のそれぞれには、互いに対応する位置に、基準孔が貫通状に形成されており、それぞれの基準孔は、その板厚方向中間部が窄まった形状に構成されているので、
各平板の基準孔に串刺し状に貫通させることで平板の位置決めを行うための位置決めピンを、前記窄まり部よりも太く、かつ、基準孔の開口よりも細く形成することで、基準孔に当該位置決めピンを貫通させるときには、基準孔が変形しながらピンの外周面に密着して遊びがゼロとなる結果、平板の正確な位置決めが可能になる。
また、ピンに直接当接する部分は前述の窄まり部であるから、ピンとの当接による変形を当該窄まり部（板厚方向中間部）に留め、当該変形が平板の表面側まで波及することを防止できる。従って、平板の基準孔周囲部分がその厚み全体にわたって変形して、平板同士の積層・接着に支障が生じることもない。
【００３５】
請求項２に示す如く、それぞれの平板に形成されている前記基準孔は、当該平板の両側の面からエッチングを施すことにより形成されているので、
平板の両面からエッチングを行うことで、板厚方向中間部が窄まった形状の基準孔を容易に形成できる。また、前述のインク流路をエッチングで形成する場合は、基準孔を併せて同時に形成できるので、工数を低減できる。
また、エッチング速度はエッチング液の濃度や温度等の条件によって変動を受け易いため、エッチング量（基準孔の大きさ）を正確に精度良くコントロールすることは困難であるが、基準孔の中心位置自体がエッチング条件の変動によってズレることはないので、基準孔を正確な位置に形成でき、平板同士の位置決めを正確に行うことができる。
【００３６】
請求項３に示す如く、前記基準孔は円形の孔に構成されるとともに、その円形の円周上の一部において半径方向の切り込みが形成されているので、
切り込みがあることで、窄まり部の変形の逃げ（特に、周方向の変形の逃げ）が確保される。従って、窄まり部の変形が平板の表面側に波及することが確実に防止される。
【００３７】
請求項４に示す如く、前記半径方向の切り込みは、前記基準孔の周方向に等間隔をおいて複数形成されているので、
切り込みが等間隔で複数あることで、窄まり部の変形が周方向で均等に分散される。従って、窄まり部の変形が平板の表面側に波及することがより一層確実に防止される。
【００３８】
請求項５に示す如く、それぞれの平板に設けられている前記基準孔は、その最も窄まった部分と当該平板の一側の面との距離をｈ、当該平板の板厚をｔとしたときに、０．２５ｔ≦ｈ≦０．７５ｔの条件を満たすので、
窄まり部が平板の厚み方向中央近傍にあるから、その変形が、平板の一側の面にも、他側の面にも波及しにくくなる。従って、平板の基準孔周囲部分がその厚み全体にわたって変形し、平板同士の積層の支障となることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るインクジェット記録装置（インクジェットプリンタ）の全体的な構成を示した側面図。
【図２】インクジェットヘッドが並べて設けられた状態を示す底面図。
【図３】インクジェットヘッドの側面拡大図。
【図４】流路ユニット内のインク流路を示す、インクジェットヘッド本体の断面図。
【図５】基準孔に位置決め棒を挿通する様子を示した斜視図。
【図６】基準孔に位置決め棒を挿通する前および挿通後の状態を示した断面図。
【図７】基準孔の様子を示す拡大図。（ａ）は印字面側から見た底面図、（ｂ）は（ａ）におけるｂ−ｂ矢視断面図を示す。
【図８】基準孔の変形の様子を示す、図６の破線で囲った部分の拡大図。
【符号の説明】
１　インクジェットプリンタ（インクジェット記録装置）
１３　ノズル（吐出ノズル）
１９　アクチュエータユニット
２０　流路ユニット
２１〜２９（２１ｒ〜２９ｒ）　平板
５０　基準孔
Ｐ　基準孔の最も窄まっている部分（窄まり部）
【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６】
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【図７】
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【図８】
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