(57)【要約】【課題】インクジェットヘッドの大型化やアクチュエータの素子特性の劣化を招来することなくインクジェットヘッドの高密度化および多ピン化を図る。【解決手段】インク液が充填される複数の圧力室１１と、それぞれの圧力室１１に対応して設けられ、圧力室１１の容積を変化させて圧力室１１内のインク液をノズル孔１５から吐出させる複数のアクチュエータ１２と、少なくとも一部がアクチュエータ１２の形成面をはさんで圧力室１１の反対側に配置されて圧力室１１内へインク液を供給する共通インク室１３を構成するインク室筐体部１６とを有する構成のインクジェットヘッドとする。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インク液が充填される複数の圧力室と、
それぞれの前記圧力室に対応して設けられ、前記圧力室の容積を変化させて前記圧力室内の前記インク液をノズル孔から吐出させる複数のアクチュエータと、
少なくとも一部が前記アクチュエータの形成面をはさんで前記圧力室の反対側に配置されて前記圧力室内へ前記インク液を供給する共通インク室を構成するインク室筐体部とを有することを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記アクチュエータの剛性を保持する補強部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】
前記インク室筐体部と前記補強部材とは相互に一体形成されていることを特徴とする請求項２記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記補強部材は前記アクチュエータを気密封止していることを特徴とする請求項２または３記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記インク室筐体部の前記アクチュエータと反対面には、前記アクチュエータを駆動する駆動手段が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とするインクジェット式記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットヘッドおよびそれを備えたインクジェット式記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット式記録装置のインクジェットヘッドは、インク液を収容する圧力室と、この圧力室の容積を変化させてノズル孔からインク滴を吐出させるためのアクチュエータと、圧力室につながり、複数の圧力室にインクを供給する共通インク室とを備えている。（例えば特許文献１参照）
【０００３】
ここで、従来のインクジェットヘッドについて、さらに詳細に図１２、図１３および図１４を用いて説明する。図１２は従来のインクジェットヘッドを示す平面図、図１３は図１２のＧ−Ｇ線に沿った断面図、図１４は図１２のＨ−Ｈ線に沿った断面図である。
【０００４】
これらの図に示すように、インクジェットヘッドは、区画壁１０で区画されてインク液が充填される複数の圧力室１１を備えており、それぞれの圧力室１１に対応してアクチュエータ１２が設けられている。また、圧力室１１をはさんでアクチュエータ１２の形成面と反対側には、インク液供給方向に並ぶ圧力室１１内へインク液を供給する共通インク室１３が、インク供給路１４を介して圧力室１１に連通して形成されている。
【０００５】
アクチュエータ１２は、強誘電体膜１２ａと、この強誘電体膜１２ａに電圧を印加して収縮及び伸張させる上方の個別電極１２ｂ及び下方の振動板兼共通電極１２ｃとを備えており、強誘電体膜１２ａの圧電効果により圧力室１１の容積を変化させて圧力室１１内のインク液をノズル孔から吐出させる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２０２０１２号公報（図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、インクジェットヘッドの高密度化および多ピン化を進めようとすると、共通インク室の圧力変動を緩和したり圧力室へのインク供給を円滑に行うために、共通インク室のアクチュエータの長さ方向に沿った断面積を大きくする必要がある。
【０００８】
しかしながら、前述した従来のインクジェットヘッドによれば、共通インク室が圧力室をはさんでアクチュエータの形成面と反対側に設けられているために、このような共通インク室の拡大により、インクジェットヘッドが大型化したり、アクチュエータの剛性低下によるクロストーク現象のために素子特性の劣化やバラツキの増大が発生する。
【０００９】
そこで、本発明は、インクジェットヘッドの大型化やアクチュエータの素子特性の劣化を招来することなくインクジェットヘッドの高密度化および多ピン化を図ることのできる技術を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明のインクジェットヘッドは、インク液が充填される複数の圧力室と、それぞれの圧力室に対応して設けられ、圧力室の容積を変化させて圧力室内のインク液をノズル孔から吐出させる複数のアクチュエータと、少なくとも一部がアクチュエータの形成面をはさんで圧力室の反対側に配置されて圧力室内へインク液を供給する共通インク室を構成するインク室筐体部とを有する構成としたものである。
【００１１】
これにより、アクチュエータの形成面をはさんで圧力室の反対側に共通インク室が配置されているので、インクジェットヘッドが大型化したりアクチュエータの素子特性が劣化したりすることなく共通インク室の断面積を充分大きく取ることができ、インクジェットヘッドの高密度化および多ピン化を図ることが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、インク液が充填される複数の圧力室と、それぞれの圧力室に対応して設けられ、圧力室の容積を変化させて圧力室内のインク液をノズル孔から吐出させる複数のアクチュエータと、少なくとも一部がアクチュエータの形成面をはさんで圧力室の反対側に配置されて圧力室内へインク液を供給する共通インク室を構成するインク室筐体部とを有するインクジェットヘッドであり、共通インク室が圧力室に拘束されることがなく自由にレイアウトすることができるので、インクジェットヘッドが大型化したりアクチュエータの素子特性が劣化したりすることなく共通インク室の断面積を充分大きく取ることができ、インクジェットヘッドの高密度化および多ピン化を図ることが可能になるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、アクチュエータの剛性を保持する補強部材が取り付けられているインクジェットヘッドであり、アクチュエータの剛性が一層向上するので、クロストーク現象が抑制されて良好な素子特性による安定したインク吐出を行うことが可能になるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、インク室筐体部と補強部材とは相互に一体形成されているインクジェットヘッドであり、インク室筐体部と補強部材とが同時に取り付けられるので、組立工数の削減を図ることが可能になるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２または３記載の発明において、補強部材はアクチュエータを気密封止しているインクジェットヘッドであり、アクチュエータが外的な湿度の影響を受けなくなって防湿性が向上し、絶縁不良の発生を未然に防止することができるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、インク室筐体部のアクチュエータと反対面に、アクチュエータを駆動する駆動手段が取り付けられているインクジェットヘッドであり、駆動手段の動作時に生じた熱がインク室筐体部からこの中を流れるインクに伝導されるので、駆動手段の放熱効果を一層高めることができて動作の安定化を図ることが可能になるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載のインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置であり、印字画像の高品質化および装置のコンパクト化を図ることが可能になるという作用を有する。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図１１を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態であるインクジェットヘッドが用いられたインクジェット式記録装置の全体概略構成を示す斜視図、図２は本発明の一実施の形態であるインクジェットヘッドを示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図５は本発明の他の実施の形態であるインクジェットヘッドを示す平面図、図６は図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図、図７は図５のＤ−Ｄ線に沿った断面図、図８は本発明のさらに他の実施の形態であるインクジェットヘッドを示す平面図、図９は図８のＥ−Ｅ線に沿った断面図、図１０は図８のＦ−Ｆ線に沿った断面図、図１１は本発明のさらに他の実施の形態であるインクジェットヘッドを示す断面図である。
【００２０】
図１に示すインクジェット式記録装置４０は、アクチュエータである強誘電体素子の圧電効果を利用して記録を行う本発明のインクジェットヘッド４１を備え、このインクジェットヘッド４１から吐出したインク滴を紙等の記録媒体４２に着弾させて、記録媒体４２に記録を行うものである。インクジェットヘッド４１は、主走査方向Ｘに配置したキャリッジ軸４３に設けられたキャリッジ４４に搭載されていて、キャリッジ４４がキャリッジ軸４３に沿って往復動するのに応じて、主走査方向Ｘに往復動する。さらに、インクジェット式記録装置４０は、記録媒体４２をインクジェットヘッド４１の幅方向（すなわち、主走査方向Ｘ）と略垂直方向の副走査方向Ｙに移動させる複数個のローラ（移動手段）４５を備える。
【００２１】
次に、インクジェットヘッド４１の構造の一実施の形態について、図２、図３および図４を用いて説明する。
【００２２】
これらの図面に示すように、インクジェットヘッドは、区画壁１０で区画されてインク液が充填される複数の圧力室１１を備えており、それぞれの圧力室１１に対応してアクチュエータ１２が設けられている。
【００２３】
また、アクチュエータ１２の形成面をはさんで圧力室１１と反対側には、インク液供給方向に並ぶ圧力室１１内へインク液を供給する共通インク室１３が、インク供給路１４を介して圧力室１１に連通して形成されている。この共通インク室１３は、たとえば樹脂や金属などからなるインク室筐体部１６の内壁で囲まれた空間として構成されている。
【００２４】
ここで、図４から明らかなように、共通インク室１３は、アクチュエータ１２の上方に位置する領域１３ａと、アクチュエータ１２の側方に位置する領域１３ｂと、圧力室１１の側方に位置し、インク供給路１４を介して圧力室１１につながる領域１３ｃとを備えており、アクチュエータ１２の形成領域を迂回するような構成を有している。このような構成とすることにより、アクチュエータ１２の形成領域を横断する場合に比べて、アクチュエータ１２を横断する際に問題となるアクチュエータ１２を構成する各層（材料）間へのインクの染み込み等を防止でき、アクチュエータ１２の特性の劣化を防止できるので、インクジェットヘッドの信頼性を向上させることができとともに、アクチュエータ１２の貫通領域に防水（インク）処理を行う必要もないので、インクジェットヘッドの生産性を向上させることができる。
【００２５】
また領域１３ｂ、１３ｃのアクチュエータ１２を含む平面に平行な面に対する断面積は、領域１３ａのアクチュエータ１２を含む平面に平行な面に対する断面積よりも小さく形成されている。この構成により、各圧力室１１において発生した圧力変動が、共通インク室１３の主要部分である領域１３ａにまで伝播することを抑制でき、安定した吐出特性を実現できる。
【００２６】
このとき領域１３ｃが、各圧力室１１に対応して個別に設けてあることによって、圧力室１１からの圧力伝播をより効果的に抑制できる。さらに領域１３ｂまで個別に設けてあればよりいっそう効果的である。また、圧力室１１と領域１３ｂ，１３ｃとは一対一に対応することが好ましいが、複数の圧力室と１つの領域とを対応させても、ある程度の効果を得られる。
【００２７】
アクチュエータ１２は、圧電素子である強誘電体膜１２ａと、この強誘電体膜１２ａに電圧を印加して収縮及び伸張させる上方の個別電極１２ｂ及び下方の振動板兼共通電極１２ｃとを備えており、強誘電体膜１２ａの圧電効果により圧力室１１の容積を変化させて圧力室１１内のインク液をノズル孔１５から吐出させる。また、１２ｄは個別電極１２ｂに連設された引き出し電極であり、引き出し電極１２ｄを介してヘッドドライバ（図示せず）とアクチュエータ１２とが電気的に接続される。
【００２８】
なお、共通インク室１３は、少なくともその一部がアクチュエータ１２の形成面をはさんで圧力室１１の反対側に配置されていればよく、必ずしも全部が当該位置に配置されていなくてもよい。
【００２９】
また、本実施の形態では共通電極と振動板とを一体とした構造（振動板が共通電極を兼ねている）となっているが、両者は別々に形成されていてもよい。その場合には、区画壁１０の上に振動板を固定し、その上に共通電極が形成される。
【００３０】
本実施の形態において、個別電極１２ｂは例えばＰｔ（白金）で、強誘電体膜１２ａは例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）で、振動板兼共通電極１２ｃは例えばＣｕ（銅）で、それぞれ形成されている。また、個別電極１２ｂ（引き出し電極１２ｄも同様）は例えば厚さ０．２μｍに、強誘電体膜１２ａは例えば厚さ３μｍに、振動板兼共通電極１２ｃは例えば厚さ５．５μｍに、各々成膜されている。
【００３１】
また、個別電極１２ｂ、強誘電体膜１２ａ、振動板兼共通電極１２ｃなどの形成方法は、公知の各種の膜形成法、例えばスクリーン印刷の如き厚膜法やディッピング等の塗布法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法、ゾルゲル法、メッキ等の薄膜形成法等が適宜採用され得るが、それらに何等限定されるものではない。
【００３２】
なお、本実施の形態に示す振動板兼共通電極１２ｃ、強誘電体膜１２ａ、個別電極１２ｂのそれぞれの膜間には、例えばそれぞれの膜の接合を良くするなどの目的で、これら以外の層を介在させてもよい。
【００３３】
このようなインクジェットヘッド４１によれば、アクチュエータ１２の形成面をはさんで圧力室１１の反対側に共通インク室１３が配置されているので、共通インク室１３のレイアウトが圧力室１１に拘束されることがなく、その自由度が大幅に向上する。これにより、インクジェットヘッド４１が大型化したりアクチュエータ１２の素子特性が劣化したりすることなく共通インク室１３の断面積を充分大きく取ることができ、インクジェットヘッド４１の高密度化および多ピン化を図ることが可能になる。
【００３４】
そして、このようなインクジェットヘッド４１を備えたインクジェット式記録装置によれば、印字画像の高品質化および装置のコンパクト化を図ることが可能になる。
【００３５】
次に、インクジェットヘッド４１の構造の他の実施の形態について、図５、図６および図７を用いて説明する。
【００３６】
図示するインクジェットヘッド４１は、アクチュエータ１２の剛性を保持する補強部材１７が取り付けられたものである。すなわち、たとえばガラス製の補強部材１７は、強誘電体膜１２ａおよび個別電極１２ｂを跨ぐようにして、区画壁１０が接着された位置の振動板兼共通電極１２ｃに接着され、インク室筐体部１６とアクチュエータ１２との間に位置している。なお、補強部材１７はガラス製以外であってもよい。
【００３７】
このような補強部材１７を取り付ければ、アクチュエータ１２の剛性が一層向上するので、クロストーク現象が抑制されて良好な素子特性による安定したインク吐出を行うことが可能になる。
【００３８】
インクジェットヘッド４１の構造のさらに他の実施の形態について、図８、図９および図１０を用いて説明する。
【００３９】
図示するインクジェットヘッド４１は、インク室筐体部１６と補強部材１７とが相互に一体形成されているものである。このようにすれば、インク室筐体部１６と補強部材１７とが同時に取り付けられるので、組立工数の削減を図ることが可能になる。
【００４０】
なお、補強部材１７を用いた場合には、この補強部材１７でアクチュエータ１２を気密封止することが望ましい。気密封止すれば、アクチュエータ１２が外的な湿度の影響を受けなくなって防湿性が向上し、絶縁不良の発生を未然に防止することができる。
【００４１】
インクジェットヘッド４１の構造のさらに他の実施の形態について、図１１を用いて説明する。
【００４２】
図示するインクジェットヘッド４１は、インク室筐体部１６のアクチュエータ１２と反対面に、アクチュエータ１２を駆動するドライバＩＣ（駆動手段）１８が取り付けられたものである。このドライバＩＣ１８はボンディングワイヤ１９によってそれぞれの個別電極１２ｂと電気的に接続されており、駆動電圧を供給する。
【００４３】
このようにドライバＩＣ１８をインク室筐体部１６に取り付ければ、ドライバＩＣ１８の動作時に生じた熱がインク室筐体部１６からこの中を流れるインクに伝導される。これにより、ドライバＩＣ１８の放熱効果を一層高めることができて、動作の安定化を図ることが可能になる。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、共通インク室が圧力室に拘束されることがなく自由にレイアウトすることができるので、インクジェットヘッドが大型化したりアクチュエータの素子特性が劣化したりすることなく共通インク室の断面積を充分大きく取ることができ、インクジェットヘッドの高密度化および多ピン化を図ることが可能になるという有効な効果が得られる。
【００４５】
補強部材を取り付ければ、アクチュエータの剛性が一層向上するので、クロストーク現象が抑制されて良好な素子特性による安定したインク吐出を行うことが可能になるという有効な効果が得られる。
【００４６】
インク室筐体部と補強部材とを相互に一体形成すれば、インク室筐体部と補強部材とが同時に取り付けられるので、組立工数の削減を図ることが可能になるという有効な効果が得られる。
【００４７】
補強部材でアクチュエータを気密封止すれば、アクチュエータが外的な湿度の影響を受けなくなって防湿性が向上し、絶縁不良の発生を未然に防止することができるという有効な効果が得られる。
【００４８】
インク室筐体部のアクチュエータと反対面に、アクチュエータを駆動する駆動手段を取り付ければ、駆動手段の動作時に生じた熱がインク室筐体部からこの中を流れるインクに伝導されるので、駆動手段の放熱効果を一層高めることができて動作の安定化を図ることが可能になるという有効な効果が得られる。
【００４９】
そして、このようなインクジェットヘッドを備えたインクジェット式記録装置によれば、印字画像の高品質化および装置のコンパクト化を図ることが可能になるという有効な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるインクジェットヘッドが用いられたインクジェット式記録装置の全体概略構成を示す斜視図
【図２】本発明の一実施の形態であるインクジェットヘッドを示す平面図
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図
【図５】本発明の他の実施の形態であるインクジェットヘッドを示す平面図
【図６】図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図
【図７】図５のＤ−Ｄ線に沿った断面図
【図８】本発明のさらに他の実施の形態であるインクジェットヘッドを示す平面図
【図９】図８のＥ−Ｅ線に沿った断面図
【図１０】図８のＦ−Ｆ線に沿った断面図
【図１１】本発明のさらに他の実施の形態であるインクジェットヘッドを示す断面図
【図１２】従来のインクジェットヘッドを示す平面図
【図１３】図１２のＧ−Ｇ線に沿った断面図
【図１４】図１２のＨ−Ｈ線に沿った断面図
【符号の説明】
１０　区画壁
１１　圧力室
１２　アクチュエータ
１２ａ　強誘電体膜
１２ｂ　個別電極
１２ｃ　振動板兼共通電極
１３　共通インク室
１４　インク供給路
１５　ノズル孔
１６　インク室筐体部
１７　補強部材
１８　ドライバＩＣ（駆動手段）
１９　ボンディングワイヤ
４０　インクジェット式記録装置
４１　インクジェットヘッド
【図１】
2004106316.tif 000003
【図２】
2004106316.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004106316.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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