(57)【要約】【課題】  フレキシブルフラットケーブルを備えたインクジェットヘッドの小型化を図る。【解決手段】  インクの吐出面を有する流路ユニット４の上方に配置されているリザーバユニット７１が、流路ユニット４よりも幅が狭くなるように切り欠かれることによって形成される引き出し部５３を有している。アクチュエータユニット２１に接続されたＦＰＣ５０が、引き出し部５３を介してリザーバユニット７１の上部に引き出される。【選択図】        図２
2005059438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通インク室と、前記共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットと、
前記流路ユニットに対して高さ方向に積層する状態で固定されているとともに、前記共通インク室に供給されるインクを貯溜するためのインクリザーバを含むリザーバユニットと、
前記流路ユニットと前記リザーバユニットとの間隙において前記流路ユニットに固定されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに接合され、前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給するためのフレキシブルプリントケーブルとを備えており、
前記リザーバユニットは、前記流路ユニットよりも幅の狭い引き出し領域を有し、前記アクチュエータユニットに接続された前記フレキシブルプリントケーブルが前記引き出し領域を通じて引き出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】
前記流路ユニット及び前記リザーバユニットの互いに対向する平面が実質的に矩形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ヘッド。
【請求項３】
前記リザーバユニットの前記平面の形状が、前記引き出し領域を除いて、前記流路ユニットの前記平面の形状と実質的に同一形状で同一寸法であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記流路ユニット及び前記リザーバユニットが一方向に延在しており、
前記引き出し領域が、前記リザーバユニットの長手方向に平行な長辺の一部に形成された、前記高さ方向に前記リザーバユニットを貫通する切り欠き領域であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記フレキシブルプリントケーブルを保護する保護カバーをさらに備えており、
前記保護カバーは、前記リザーバユニットの前記平面の形状に対応した開口を定める開口縁部を有し、前記開口縁部の一部が前記引き出し領域に収容されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記フレキシブルケーブルが、前記切り欠き領域と、前記切り欠き領域に収容された前記開口縁部の一部とによって定められた空隙を通じて引き出されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記保護カバーの最大幅が、前記流路ユニットの最大幅以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記リザーバユニットの前記長辺には、互いに離隔した複数の前記引き出し領域が形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記リザーバユニットの前記長辺において隣り合う前記引き出し領域の間には、前記共通インク室に向けてインクを流出する流出口が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
共通インク室と、前記共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットと、
前記流路ユニットに対して高さ方向に積層する状態で固定されているとともに、前記共通インク室に供給されるインクを貯溜するためのインクリザーバを含むリザーバユニットと、
前記流路ユニットと前記リザーバユニットとの間隙において前記流路ユニットに固定されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに接合され、前記アクチュエータユニットに前記圧力室の容積を変化させるための駆動信号を供給するためのフレキシブルプリントケーブルとを備えており、
前記流路ユニット及び前記リザーバユニットは、互いに対向する平面が実質的に矩形であるとともに、実質的に同一の形状且つ同一の寸法であり、
前記複数のアクチュエータユニットは、前記間隙において、前記リザーバユニットの前記平面における長手方向に沿って配置されており、
前記リザーバユニットは、前記長手方向に配列された前記複数のアクチュエータユニットの各々に対応して前記平面の２つの長辺に交互に設けられた前記フレキシブルプリントケーブルの引き出し領域を有するとともに、一の長辺において隣接する２つの引き出し領域の間には、前記共通インク室に向けてインクを流出する流出口が設けられており、
前記引き出し領域が、前記長辺の一部に形成された、前記高さ方向に前記リザーバユニットを貫通する切り欠き領域であり、
前記フレキシブルプリントケーブルが、前記引き出し領域を通じて引き出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１１】
前記アクチュエータユニットは、その平面形状が台形に形成され、
前記複数のアクチュエータユニットは、
その上辺及び下辺が前記長手方向と平行となる状態で前記長手方向に一列に配列されるとともに、
前記配列上において隣り合う前記アクチュエータユニットが、前記リザーバユニットの前記平面における短手方向の向きが互いに相対し、前記短手方向において互いにオーバーラップし、さらに、前記リザーバユニットの前記短手方向における中心から前記短手方向における相反する側に等距離編倚するような相対位置関係を有して配されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項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、記録媒体にインクを吐出して印刷を行うインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドは、インクジェットプリンタ等において、インクタンクから供給されたインクを、インクリザーバユニットを介して複数の圧力室に分配し、各圧力室に選択的にパルス状の圧力を付与することによりノズルからインクを吐出する。圧力室に選択的に圧力を付与するための一つの手段として、圧電性のセラミックからなる複数の圧電シートが積層されたアクチュエータユニットが用いられることがある。
【０００３】
このようなインクジェットヘッドの一例として、複数の圧力室に跨る複数枚の連続平板状の圧電シートが積層され、その少なくとも１枚の圧電シートを、多数の圧力室に共通であってグランド電位に保持された共通電極と、各圧力室に対応する位置に配置された多数の個別電極すなわち駆動電極とで挟み込んだ１つのアクチュエータユニットを有するものが知られている。駆動電極及び共通電極に挟まれ且つ積層方向に分極された圧電シートの部分は、その挟まれた部分の両側にある駆動電極が圧電シート上の平面に沿って電気的に接続されたフレキシブルフラットケーブルを介して共通電極と異なる電位にされると、圧電シートの分極方向に外部電界が印加されることにより、いわゆる圧電縦効果により積層方向に伸縮する。この場合、個別電極と共通電極とで挟まれた圧電シートの部分が、外部電界を印加されて圧電効果で変形する活性層として働いている。これにより圧力室内の容積が変動し、圧力室に連通したノズルから被記録媒体に向けてインクを吐出することが可能となっている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−０１９１０２号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
アクチュエータユニットの上方に、リザーバユニットが配置されている場合には、フレキシブルフラットケーブルが圧電シートの平面に沿って配置されているため、フレキシブルフラットケーブルがリザーバユニットを回避するように横方向に引き出された後にインクジェットヘッドの外部で湾曲されて駆動電極の電位を制御する制御基板等に電気的に接続される。これにより、フレキシブルフラットケーブルの湾曲部がインクジェットヘッドの外側にはみ出すことになる。さらにフレキシブルフラットケーブルにはフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）等が用いられるが、ＦＰＣはインクによって腐食しやすいため、インク飛沫が付着しないようにＦＰＣの外側にカバーを配置する必要がある。このようにインクジェットヘッドから飛び出ているＦＰＣの湾曲部分のさらに外側にカバーを取り付けるとすると、インクジェットヘッドの幅がさらに大きくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、フレキシブルフラットケーブルを備えていても小型化を図ることができるインクジェットヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明のインクジェットヘッドは、共通インク室と、共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットと、流路ユニットに対して高さ方向に積層する状態で固定されているとともに、共通インク室に供給されるインクを貯溜するためのインクリザーバを含むリザーバユニットと、流路ユニットとリザーバユニットとの間隙において流路ユニットに固定されて圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、アクチュエータユニットに接合され、アクチュエータユニットに駆動信号を供給するためのフレキシブルプリントケーブルとを備えており、リザーバユニットは、流路ユニットよりも幅の狭い引き出し領域を有し、アクチュエータユニットに接続されたフレキシブルプリントケーブルが引き出し領域を通じて引き出されている。
【０００８】
本発明によると、アクチュエータユニットに接合されたフレキシブルプリントケーブルが引き出し領域内に収容されて、フレキシブルプリントケーブルが流路ユニットの幅よりも外側にはみ出すことがなくなるため、インクジェットヘッドの小型化を図ることができる。
【０００９】
本発明においては、流路ユニット及びリザーバユニットの互いに対向する平面が実質的に矩形であることが好ましい。これによると引き出し領域を容易に形成することができる。
【００１０】
本発明においては、リザーバユニットの平面の形状が、引き出し領域を除いて、流路ユニットの平面の形状と実質的に同一形状で同一寸法であることが好ましい。これによると、引き出し領域以外の領域が流路ユニットの幅よりも外側にはみ出すことがなくなるため、よりインクジェットヘッドの小型化を図ることができる。
【００１１】
本発明においては、流路ユニット及びリザーバユニットが一方向に延在しており、引き出し領域が、リザーバユニットの長手方向に平行な長辺の一部に形成された、高さ方向にリザーバユニットを貫通する切り欠き領域であることが好ましい。これによると、引き出し領域を貫通孔として形成する場合と比較して引き出し領域を容易に形成することができる。また、引き出しに必要な領域のみを切り欠いてそれ以外の領域は切り欠かずに残すことができるのでインクリザーバの体積を極端に減らすことなくインク容量を維持することができる。
【００１２】
本発明においては、フレキシブルプリントケーブルを保護する保護カバーをさらに備えており、保護カバーは、リザーバユニットの平面の形状に対応した開口を定める開口縁部を有し、開口縁部の一部が引き出し領域に収容されていることが好ましい。これによると、保護カバーの開口縁部の一部が引き出し領域内に収容されて、保護カバーの開口縁部が流路ユニットの幅よりも外側にはみ出すことがなくなるため、さらにインクジェットヘッドの小型化を図ることができる。
【００１３】
本発明においては、フレキシブルケーブルが、切り欠き領域と、切り欠き領域に収容された開口縁部の一部とによって定められた空隙を通じて引き出されていることが好ましい。これによると、切り欠きと保護カバーの開口縁部の一部分とによって、引き出されるフレキシブルケーブルをより確実に保護することができる。
【００１４】
本発明においては、保護カバーの最大幅が、流路ユニットの最大幅以下であることが好ましい。これによると、保護カバーが流路ユニットの幅よりも外側にはみ出すことがなくなるため、さらにインクジェットヘッドの小型化を図ることができる。
【００１５】
本発明において、リザーバユニットの長辺には、互いに離隔した複数の引き出し領域が形成されていてもよい。これによると、多くのノズルが形成され、複数のフレキシブルプリントケーブルが引き出される場合に対応することができる。
【００１６】
本発明において、リザーバユニットの長辺において隣り合う引き出し領域の間には、共通インク室に向けてインクを流出する流出口が設けられていることが好ましい。これによると、インクリザーバのインク容量を維持しつつ、引き出し領域を形成することができる。
【００１７】
本発明において、アクチュエータユニットは、その平面形状が台形に形成され、複数のアクチュエータユニットは、その上辺及び下辺が長手方向と平行となる状態で長手方向に一列に配列されるとともに、配列上において隣り合うアクチュエータユニットが、リザーバユニットの平面における短手方向の向きが互いに相対し、短手方向において互いにオーバーラップし、さらに、リザーバユニットの短手方向における中心から短手方向における相反する側に等距離編倚するような相対位置関係を有して配されることが好ましい。これによると、複数のアクチュエータユニットを短手方向の限られた幅の中に配置することが可能となるため、リザーバユニット及び流路ユニットの短手方向の幅をより小さくすることができ、インクジェットヘッドをより小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る実施の形態のインクジェットヘッドの外観斜視図である。図２は、図１のII−II線における断面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲われた領域の拡大図である。インクジェットヘッド１は、用紙に対してインクを吐出するための主走査方向に延在した矩形平面形状を有するヘッド本体７０と、ヘッド本体７０の上面に配置され且つヘッド本体７０に供給するインクを貯溜するためのインクリザーバ３ｃが形成されたリザーバユニット７１と、リザーバユニット７１の上方に配置され且つヘッド本体７０を制御するための制御装置７２と、インク飛沫からインクジェットヘッドを保護するための下部カバー５１ａと上部カバー５１ｂとを備えている。尚、図１においては、説明の都合上上部カバー５１ｂを省略している。
【００２０】
ヘッド本体７０は、インク流路が形成された流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に接着された複数のアクチュエータユニット２１とを含んでいる。これら流路ユニット４及びアクチュエータユニット２１は共に、複数の薄板を積層して互いに接着させた積層構造を有している。
【００２１】
リザーバユニット７１の下面においては、インク流出口３ｄが下方に飛び出しており、インク流出口３ｄの下面開口部においてのみリザーバユニット７１と流路ユニット４とが接触している。そのため、リザーバユニット７１のインク流出口３ｄ以外の領域は、ヘッド本体７０から離隔しており、この離隔部分にアクチュエータユニット２１が配されている。また、アクチュエータユニット２１の上面には、給電部材であるＦＰＣ５０が電気的に接続されている。ＦＰＣ５０はアクチュエータユニット２１の副走査方向両側からアクチュエータユニット２１の外部に引き出されている。
【００２２】
リザーバユニット７１は、図示しないインクタンクからインク流入口３ａに供給されるインクを、インク落込流路３ｂの落込口６３（図９及び図１０参照）からインクリザーバ３ｃに流し込んで貯溜するとともに、貯溜したインクをリザーバユニット７１の副走査方向の両端部近傍に形成された複数のインク流出口３ｄから流路ユニット４に供給するものである。アクチュエータユニット２１に接続されているＦＰＣ５０を引き出すための引き出し部５３が、リザーバユニット７１の副走査方向の両端部に２つずつ千鳥状に配置されるように、且つリザーバユニット７１の高さ方向に貫通するように矩形状に切り欠かれて形成されている。また、リザーバユニット７１の平面の形状が、引き出し部５３を除いて、流路ユニット４の平面の形状と実質的に同一形状で同一寸法となっている。
【００２３】
制御装置７２は、インクジェットヘッド１の駆動を制御するためのものであり、メイン基板７２と、サブ基板８１と、ドライバＩＣ８０とを含んでいる。メイン基板７２は、主走査方向に延在する矩形形状を有するものであり、その平面がリザーバユニット７１の上面に対して垂直になるように、リザーバユニット７１上に固定されている。サブ基板８１は、メイン基板７２の平面に対して平行になるように配置されるとともにメイン基板７２と電気的に接続されている。ドライバＩＣ８０は、アクチュエータユニット２１を駆動するための信号を生成するものであり、ヒートシンク８２を備えた状態でサブ基板８１のメイン基板７２側に固定されている。サブ基板８１及びドライバＩＣ８０はリザーバユニット７１の引き出し部５３から引き出されたＦＰＣ５０と電気的に接続されている。ＦＰＣ５０は、サブ基板８１から出力された信号をドライバＩＣ８０に伝達し、ドライバＩＣ８０から出力された駆動信号をヘッド本体７０のアクチュエータユニット２１に伝達するように、両者と電気的に接続されている。また、図３に示すように、ＦＰＣ５０の湾曲部は、接着剤５５により流路ユニット４の逃げ溝５４の近傍に固定されている。これはＦＰＣ５０を上方に引き出すときにＦＰＣ５０がアクチュエータユニット２１から剥がれないようにするためである。そして、引き出し部５３と、引き出し部５３に収容された下部カバー５１ａにおける開口縁部の凸部とによって定められた空隙を通じてＦＰＣ５０がリザーバユニット７１の上方に引き出されている。
【００２４】
下部カバー（保護カバー）５１ａは、略四角の筒状筐体であり、引き出し部５３に収容されたＦＰＣ５０を外側から覆うようにヘッド本体７０上に配置されている。アクチュエータユニット２１の上方において、ＦＰＣ５０は、ストレスがかからないように弛緩した状態で下部カバー５１ａ内に収容されている。下部カバー５１ａの下側の開口縁部は、リザーバユニット７１の平面の形状に対応するとともに、切り込みが形成されている。下部カバー５１ａはこの切り込みの凸部が引き出し部５３内に収容されるように、つまり開口縁部の凹部がリザーバユニット７１の上面端部に、開口縁部の凸部が流路ユニット４の上面端部上に位置するように配置される。図３に示すように、開口縁部の凸部と流路ユニット４の上面端部との間には、下部カバー５１ａの製造誤差を吸収するために隙間が設けられている。この隙間はシリコン樹脂などを充填して埋められる。尚、流路ユニット４の引き出し部５３に対向する位置には、隙間にシリコン樹脂を充填するときに余分なシリコンを逃がすための逃げ溝５４が形成されている。また、下部カバー５１ａの上側の開口部には、側壁端部が内側に且つ水平方向に折り込まれた平面部が形成されている。
【００２５】
上部カバー５１ｂは、アーチ形状の天井を有する角筐体であり、メイン基板７２の上部及びサブ基板８１を外側から覆うように、下部カバー５１ａの上側の開口部に形成された平面部上に配置されている。そして、下部カバー５１ａ及び上部カバー５１ｂが配置された状態においては、下部カバー５１ａ及び上部カバー５１ｂの副走査方向の幅が、ヘッド本体７０の副走査方向の幅内に収まるようになっている。
【００２６】
次に、ヘッド本体７０の構造について詳細に説明する。図４は、図１に示したヘッド本体７０の平面図である。図５は、図４の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。図４及び図５に示すように、ヘッド本体７０は、圧力室群９を構成する多数の圧力室１０やノズル８が形成された流路ユニット４を有している。流路ユニット４の上面には、千鳥状になって流路ユニット４の長手方向に１列に配列された複数の台形のアクチュエータユニット２１が接着されている。より詳細には、各アクチュエータユニット２１は、その平行対向辺（上辺及び下辺）が流路ユニット４の長手方向に沿うように配置されている。また、図４に示されるように、隣接するアクチュエータユニット２１は、流路ユニット４の幅方向（短手方向）における向きが相反しており、その斜辺同士が、流路ユニット４の幅方向にオーバーラップしている。さらに、隣接するアクチュエータユニット２１は、流路ユニット４の幅方向における中心から幅方向における相反する側に同じ距離だけ偏倚するように配されている。
【００２７】
アクチュエータユニット２１の接着領域に対向した流路ユニット４の下面は、インク吐出領域となっている。図５に示すように、インク吐出領域の表面には、多数のノズル８がマトリクス状に多数配列されている。１つのノズル８に連通された圧力室１０もマトリクス状に配列されており、１つのアクチュエータユニット２１の接着領域に対向した流路ユニット４の下面に存在する複数の圧力室１０が、１つの圧力室群９を構成している。
【００２８】
また、各ノズル８は、先細形状のノズルとなっており、平面形状が略菱形の圧力室１０、及びアパーチャ１２を介してマニホールド５の分岐流路である副マニホールド５ａと連通している。流路ユニット４の上面に設けられているマニホールド５の開口部５ｂは、リザーバユニット７１の下面に設けられているインク流出口３ｄと接合されており、リザーバユニット７１から開口部５ｂ及びインク流出口３ｄを介して流路ユニット４にインクが供給される。尚、図５において、図面を分かりやすくするために、アクチュエータユニット２１の下方にあって破線で描くべき圧力室１０（圧力室群９）、開口部５ｂ、アパーチャ１２を実線で描いている。
【００２９】
次に、ヘッド本体７０の断面構造について説明する。図６は、図５のVI−VI線における断面図である。図７はヘッド本体７０の部分分解斜視図である。図６から分かるように、ノズル８は、圧力室１０及びアパーチャ１２を介して副マニホールド５ａと連通している。このようにして、ヘッド本体７０には、副マニホールド５ａの出口からアパーチャ１２、圧力室１０を経てノズル８に至る個別インク流路３２が圧力室１０ごとに形成されている。
【００３０】
ヘッド本体７０は、図７からも分かるように、上から、アクチュエータユニット２１、キャビティプレート２２、ベースプレート２３、アパーチャプレート２４、サプライプレート２５、マニホールドプレート２６、２７、２８、カバープレート２９及びノズルプレート３０の合計１０枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、アクチュエータユニット２１を除いた９枚の金属プレートから流路ユニット４が構成されている。
【００３１】
アクチュエータユニット２１は、後で詳述するように、４枚の圧電シート４１〜４４（図８参照）が積層され且つ電極が配されることによってそのうちの最上層だけが電界印加時に活性層となる部分を有する層（以下、単に「活性層を有する層」というように記する）とされ、残り３層が非活性層とされたものである。キャビティプレート２２は、圧力室１０に対応するほぼ菱形の開口が多数設けられた金属プレートである。ベースプレート２３は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０とアパーチャ１２との連絡孔及び圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。アパーチャプレート２４は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、２つの孔とその間を結ぶハーフエッチング領域で形成されたアパーチャ１２のほかに圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。サプライプレート２５は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、アパーチャ１２と副マニホールド５ａとの連絡孔及び圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート２６、２７、２８は、積層時に互いに連結して副マニホールド５ａを構成する孔に加えて、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。カバープレート２９は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、圧力室１０からインクノズル８への連絡孔がそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート３０は、キャビティプレート２２の１つの圧力室１０について、ノズル８がそれぞれ設けられた金属プレートである。
【００３２】
これら９枚の金属プレートは、図６に示すような個別インク流路３２が形成されるように、互いに位置合わせして積層される。この個別インク流路３２は、副マニホールド５ａからまず上方へ向かい、アパーチャ１２において水平に延在し、それからさらに上方に向かい、圧力室１０において再び水平に延在し、それからしばらくアパーチャ１２から離れる方向に斜め下方に向かってから垂直下方にノズル８へと向かう。
【００３３】
次に、流路ユニット４における最上層のキャビティプレート２２に積層された、アクチュエータユニット２１の構成について説明する。図８（ａ）はアクチュエータユニット２１と圧力室１０との部分拡大断面図であり、図８（ｂ）はアクチュエータユニット２１の表面に接着された個別電極の形状を示す平面図である。
【００３４】
図８（ａ）に示すように、アクチュエータユニット２１は、それぞれ厚みが１５μｍ程度で同じになるように形成された４枚の圧電シート４１、４２、４３、４４を含んでいる。これら圧電シート４１〜４４は、ヘッド本体７０内の１つのインク吐出領域内に形成された多数の圧力室１０に跨って配置されるように連続した層状の平板（連続平板層）となっている。圧電シート４１〜４４が連続平板層として多数の圧力室１０に跨って配置されることで、例えばスクリーン印刷技術を用いることにより圧電シート４１上に個別電極３５を高密度に配置することが可能となっている。そのため、個別電極３５に対応する位置に形成される圧力室１０をも高密度に配置することが可能となって、高解像度画像の印刷ができるようになる。圧電シート４１〜４４は、強誘電性を有するチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミックス材料からなるものである。
【００３５】
最上層の圧電シート４１上には、個別電極３５が形成されている。最上層の圧電シート４１とその下側の圧電シート４２との間には、シート全面に形成された略２μｍの厚みの共通電極３４が介在している。なお、圧電シート４２と圧電シート４３の間に、電極は配置されていない。これら個別電極３５及び共通電極３４は共に、例えばＡｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる。
【００３６】
個別電極３５は、略１μｍの厚みで、図８（ｂ）に示すように、図５に示した圧力室１０とほぼ相似である略菱形の平面形状を有している。略菱形の個別電極３５における鋭角部の一方は延出され、その先端に、個別電極３５と電気的に接続された、略１６０μｍの径を有する円形のランド部３６が設けられている。ランド部３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、図８（ａ）に示すように、個別電極３５における延出部表面上に接着されている。また、ランド部３６は、ＦＰＣ５０に設けられた接点と電気的に接合されている。
【００３７】
共通電極３４は、図示しない領域において接地されている。これにより、共通電極３４は、すべての圧力室１０に対応する領域において等しくグランド電位に保たれている。また、個別電極３５は、各圧力室１０に対応するものごとに電位を制御することができるように、各個別電極３５ごとに独立した別のリード線を含むＦＰＣ５０及びランド部３６を介してドライバＩＣ８０に接続されている（図１及び図２参照）。
【００３８】
次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。アクチュエータユニット２１における圧電シート４１の分極方向はその厚み方向である。つまり、アクチュエータユニット２１は、上側（つまり、圧力室１０とは離れた）１枚の圧電シート４１を活性層が存在する層とし且つ下側（つまり、圧力室１０に近い）３枚の圧電シート４２〜４４を非活性層とした、いわゆるユニモルフタイプの構成となっている。従って、個別電極３５を正又は負の所定電位とすると、例えば電界と分極とが同方向であれば圧電シート４１中の電極に挟まれた電界印加部分が活性層として働き、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、圧電シート４２〜４４は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シート４１と下層の圧電シート４２〜４４との間で、分極方向と垂直な方向への歪みに差を生じることとなり、圧電シート４１〜４４全体が非活性側に凸となるように変形しようとする（ユニモルフ変形）。このとき、図８（ａ）に示したように、圧電シート４１〜４４の下面は圧力室を区画するキャビティプレート２２の上面に固定されているので、結果的に圧電シート４１〜４４は圧力室側へ凸になるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極３４と同じ電位に戻すと、圧電シート４１〜４４は元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド５側から吸い込む。
【００３９】
次に、リザーバユニット７１の構造について詳細に説明する。図９は、リザーバユニット７１における図１に示したIX−IX線の断面図である。図１０は、リザーバユニット７１を構成する各プレートの平面図である。尚、図９においては、説明の都合上縦の縮尺を拡大した図を示している。
【００４０】
リザーバユニット７１は、図９に示すように、アッパープレート９１、フィルタプレート９２、リザーバプレート９３、及びアンダープレート９４が積層された積層構造を有している。
【００４１】
これら各プレートは、主走査方向に延在した矩形状のプレートである。そして各プレートを互いに位置合わせして積層することにより、リザーバユニット７１内に、図９に示すような、インク落込流路３ｂ及びインクリザーバ３ｃが構成される。インク落込流路３ｂの上流側にはインク流入口３ａが、下流側には落込口６３が設けられている。インクリザーバ３ｃの下流側には１０個のインク流出口３ｄが設けられている。インク流出口３ｄは、リザーバユニット７１の幅方向の両側に、主走査方向に沿って５つずつ設けられている。インク流入口３ａはリザーバユニット７１の上面端部に設けられており、落込口６３はインクリザーバ３ｃの中央に対向する位置に設けられている。このインクリザーバ３ｃの中央に対向する位置は、主走査方向の両側にそれぞれ５つのインク流出口３ｄが配置される位置である。
【００４２】
次に各プレートについて詳細に説明する。アッパープレート９１には、副走査方向の両端に、主走査方向に沿って２つずつ計４つの矩形状の切り欠き５３ａが千鳥状に配置されるように形成されている。また、アッパープレート９１には、主走査方向における一端部近傍に円形の平面形状を有する孔４５が形成されている。孔４５の上面の開口部はインク流入口３ａを構成する。
【００４３】
フィルタプレート９２には、副走査方向の両端に、主走査方向に沿って２つずつ計４つの矩形状の切り欠き５３ｂが千鳥状に配置されるように形成されている。また、フィルタプレート９２には、フィルタプレート９２の厚みの約１／３の深さを有する穴４６が形成されている。穴４６は、フィルタプレート９２の一端部の孔４５に対向する位置から、中央近傍の孔４９に対向する位置に至るまで形成されており、孔４５に対向する位置では孔４５の外形に対向して沿うように、孔４９に対向する位置では孔４９の外形に対向して沿うように形成されている。
【００４４】
穴４６の底面には、フィルタ４７が配置されている。フィルタ４７は孔４５に対向する位置を除く穴４６の平面形状を一回り小さくした平面形状を有している。さらに、穴４６の底面には、フィルタプレート９２の厚みの約１／３の深さを有する穴４８が形成されている。穴４８は、フィルタ４７の平面形状をさらに一回り小さくした平面形状を有している。つまり、穴４６の底面と穴４８とでフィルタ４７を下から支える段部が形成される。この段上にフィルタ４７が配置されている。穴４８の底面には、円形の平面形状を有する孔４９が形成されている。孔４９は、フィルタプレート９２の中心に配置されている。孔４５、穴４６、４８及び孔４９によりインク落込流路３ｂが構成される。また、孔４９の下面の開口部は落込口６３を構成する。
【００４５】
リザーバプレート９３には、副走査方向の両端に、主走査方向に沿って２つずつ計４つの矩形状の切り欠き５３ｃが千鳥状に配置されるように形成されている。また、リザーバプレート９３には、中央に孔６１が形成されている。孔６１はアンダープレート９４に形成された孔６２に対向する１０個の端部を有するものである。また、孔６１はインクリザーバ３ｃを構成するものである。
【００４６】
アンダープレート９４には、副走査方向の両端に、主走査方向に沿って２つずつ計４つの矩形状の切り欠き５３ｄが千鳥状に配置されるように形成されている。また、アンダープレート９４には、楕円形の平面形状を有する複数の孔６２が形成されている。孔６２は、アンダープレート９４の副走査方向の両端に、主走査方向に沿って５つずつ配置されている。また、孔６２は主走査方向の両端に形成された孔６２が１つ、それ以外の孔６２が２つの単位で千鳥状になるように、且つアンダープレート９４の中心点（主走査方向に関する中央）に対して点対称になるように配置されている。孔６２の下面の開口部はインク流出口３ｄを構成する。尚、図９においては、説明の都合上、波線で描くべきインク流出口３ｄを実線で描いている。
【００４７】
アッパープレート９１の切り欠き５３ａ、フィルタプレート９２の切り欠き５３ｂ、リザーバプレート９３の切り欠き５３ｃ、及びアンダープレート９４の切り欠き５３ｄが互いに位置合わせされることにより引き出し部５３を構成する。
【００４８】
次に、リザーバユニット７１における各インク流路について説明する。インク落込流路３ｂは、図示しないインクタンクから供給されるインクをインクリザーバ３ｃに落し込むためのものであり、前述のように内部にフィルタ４７が配置されている。インク落込流路３ｂは上流側に設けられているインク流入口３ａを介して図示しないインクタンクと連通し、下流側に設けられている落込口６３を介してインクリザーバ３ｃと連通している。インク流入口３ａはリザーバユニット７１の主走査方向の一端部に形成されている。落込口６３はインクリザーバ３ｃにおける複数のインク流出口３ｄの中心に対向する位置に形成されている。
【００４９】
インクリザーバ３ｃは、インクを貯溜するとともに、貯溜したインクをマニホールド５に流し込むためのものであり、各端部に設けられたインク流出口３ｄを介してマニホールド５と連通している。インクリザーバ３ｃには、インクリザーバ３ｃの中心から主走査方向の両端部近傍に形成されている２つのインク流出口３ｄに向かって先細りになるように主流路６４が形成されるとともに、主流路６４からさらに分岐して他のインク流出口３ｄに向かって先細りになるように複数の傍流路６５が形成される。インク流出口３ｄは、リザーバユニット７１の副走査方向の両端に、主走査方向に沿って５つずつ配置されている。また、インク流出口３ｄは、主走査方向の両端に形成されたものが１つ、それ以外のものが２つの単位で千鳥状になるように配置されている。また、インクリザーバ３ｃの平面形状及びインク流出口３ｄの位置は、落込口６３からインクを落し込まれる点となる主走査方向に関する中央に対して点対称となる。また、副走査方向に隣り合う２つのインク流出口３ｄの間には引き出し部５３が形成されている。つまり、リザーバユニット７１の副走査方向の端部において、インク流出口３ｄは引き出し部５３が形成されていない領域に配置されている。
【００５０】
次にリザーバユニット７１におけるインクの流れについて説明する。インクが図示しないインクタンクからリザーバユニット７１のインク流入口３ａを介してインク落込流路３ｂに供給される。インク落込流路３ｂに供給されたインクは水平方向に流れを形成しつつ、フィルタ４７に濾過される。フィルタ４７に濾過されたインクは落込口６３を介してインクリザーバ３ｃの中心を含む中心部に落し込まれる。インクリザーバ３ｃの中心部に落し込まれたインクは、インクリザーバ３ｃの中心部から主流路６４の主走査方向の両端に形成されているインク流出口３ｄに向かって流れる。主流路６４を流れるインクの一部は主流路６４から分岐する複数の傍流路６５に沿って傍流路６５の先端部に形成されている各インク流出口３ｄに向かって流れる。インク流出口３ｄに到達したインクは流路ユニット４に形成された開口部５ｂを介してマニホールド５に供給される。
【００５１】
上述したように、実施の形態によると、リザーバユニット７１が、流路ユニット４よりも幅の狭い引き出し部５３を有しており、アクチュエータユニット２１に接続されたＦＰＣ５０が引き出し部５３から上部に引き出されることにより、ＦＰＣ５０が引き出し部５３内に収容されて、ＦＰＣ５０が流路ユニット４の幅よりも外側にはみ出すことがなくなるため、インクジェットヘッド１の小型化を図ることができる。
【００５２】
また、流路ユニット４及びリザーバユニット７１の互いに対向する平面が矩形であるため、引き出し部５３を容易に形成することができる。
【００５３】
さらに、リザーバユニット７１の平面の形状が、引き出し部５３を除いて、流路ユニット４の平面の形状と実質的に同一形状で同一寸法であり、引き出し部５３以外の領域が流路ユニット４の幅よりも外側にはみ出すことがなくなるため、よりインクジェットヘッド１の小型化を図ることができる。
【００５４】
加えて、引き出し部５３は、リザーバユニット７１の長手方向に平行な長辺の一部に形成された、高さ方向にリザーバユニット７１を貫通する切り欠き領域であるため、引き出し部をリザーバユニット７１の貫通孔として形成する場合に比べると容易に形成することができる。また、引き出しに必要な領域のみを切り欠いてそれ以外の領域は切り欠かずに残すことができるのでインクリザーバ３ｃのインク容量を維持することができる。
【００５５】
また、下部カバー５１ａにおける下側の開口縁部の凸部が引き出し部５３内に収容されて、流路ユニット４の幅よりも外側にはみ出すことがなくなるため、さらにインクジェットヘッド１の小型化を図ることができる。
【００５６】
さらに、引き出し部５３と、引き出し部５３に収容された下部カバー５１ａにおける開口縁部の凸部とによって定められた空隙を通じてＦＰＣ５０が引き出されているため、ＦＰＣ５０をより確実に保護することができる。
【００５７】
加えて、下部カバー５１ａの最大幅が、流路ユニット４の最大幅と同じであるため、さらにインクジェットヘッド１の小型化を図ることができる。
【００５８】
また、リザーバユニット７１は、複数の引き出し部５３が形成されているため、複数のＦＰＣ５０を引き出すことができる。
【００５９】
さらに、２つの引き出し部５３の間にインク流出口３ｄが設けられている。これによると、インクリザーバ３ｃの端部に設けられるインク流出口３ｄを、リザーバユニット７１の端部に設けることができるため、インクリザーバ３ｃのインク容量を維持しつつ、引き出し部５３を形成することができる。
【００６０】
加えて、アクチュエータユニット２１を互いにオーバーラップして千鳥状に配置することにより、複数のアクチュエータユニット２１を短手方向の限られた幅の中に配置することが可能となるため、リザーバユニット７１及び流路ユニット４の短手方向の幅をより小さくすることができ、インクジェットヘッド１をより小型化することができる。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、実施の形態においては、流路ユニット４及びリザーバユニット７１の互いに対向する平面が矩形であるが、このような構成に限定されるものでなく、流路ユニット及びリザーバユニットの互いに対向する平面が円形など矩形以外の形状であってもよい。
【００６２】
さらに、実施の形態では、リザーバユニット７１の平面の形状が、引き出し部５３を除いて、流路ユニット４の平面の形状と実質的に同一形状で同一寸法であるが、このような構成に限定されるものではなく、リザーバユニット７１の平面の形状が、引き出し部５３を除いて、流路ユニット４の平面の形状と実質的に同一形状でなくても、同一寸法でなくてもよい。
【００６３】
加えて、実施の形態では、引き出し部５３が、リザーバユニット７１の長手方向に平行な長辺の一部に形成された、高さ方向にリザーバユニット７１を貫通する切り欠き領域であるが、このような構成に限定されるものではなく、引き出し部をリザーバユニット７１の貫通孔として形成してもよい。また、リザーバユニット７１を、引き出し部５３を備えない矩形状に形成するとともに、その副走査方向の幅が流路ユニット４の幅よりも小さくなるように形成しても良い。この場合、リザーバユニット７１と流路ユニット４を積層したときの幅の差にあたる領域が引き出し部５３と同様に作用する。
【００６４】
また、実施の形態では、下部カバー５１ａにおける下側の開口縁部の凸部が引き出し部５３内に収容されているが、このような構成に限定されるものではなく、下部カバー５１ａにおける下側の開口縁部が引き出し部５３の外側に配置されてもよい。
【００６５】
また、リザーバユニット７１には、複数の引き出し部５３が形成されるとともに、各引き出し部５３からＦＰＣ５０が引き出されているが、このような構成に限定されるものではなく、引き出し部が１つのみの構成でもよい。また、１つの引き出し部から複数のＦＰＣを引き出すような構成でもよい。
【００６６】
さらに、リザーバユニット７１の下面においては、引き出し部５３の間にインク流出口３ｄが設けられているが、このような構成に限定されるものではなく、インク流出口を任意の位置に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る実施の形態によるインクジェットヘッドの斜視図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図２内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図４】図１に描かれたインクジェットヘッドに含まれるヘッド本体の平面図である。
【図５】図４内に描かれた一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。
【図６】図５に示す流路ユニットのVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】図５に描かれたヘッド本体の部分分解斜視図である。
【図８】図６に描かれたアクチュエータユニットの部分断面図及び平面図である。
【図９】図１のIX−IX線に沿ったリザーバユニットの断面図である。
【図１０】図９に描かれたリザーバユニットの分解図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  インクジェットヘッド
４  流路ユニット
２１  アクチュエータユニット
５０  ＦＰＣ
５１ａ  下部カバー
５１ｂ  上部カバー
５３  引き出し部
６３  落込口
７０  ヘッド本体
７１  リザーバユニット
【図１】
2005059438.tif 000003
【図２】
2005059438.tif 000004
【図３】
2005059438.tif 000005
【図４】
2005059438.tif 000006
【図５】
2005059438.tif 000007
【図６】
2005059438.tif 000008
【図７】
2005059438.tif 000009
【図８】
2005059438.tif 000010
【図９】
2005059438.tif 000011
【図１０】
2005059438.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月28日(2004.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通インク室と、前記共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットと、
前記流路ユニットに対して高さ方向に積層する状態で固定されているとともに、前記共通インク室に供給されるインクを貯溜するためのインクリザーバを含むリザーバユニットと、
前記流路ユニットと前記リザーバユニットとの間隙において前記流路ユニットに固定されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに接合され、前記アクチュエータユニットに駆動信号を供給するためのフレキシブルプリントケーブルとを備えており、
前記リザーバユニットは、前記流路ユニットよりも幅の狭い引き出し領域を有し、前記アクチュエータユニットに接続された前記フレキシブルプリントケーブルが前記引き出し領域を通じて引き出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】
前記流路ユニット及び前記リザーバユニットの互いに対向する平面が実質的に矩形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ヘッド。
【請求項３】
前記リザーバユニットの前記平面の形状が、前記引き出し領域を除いて、前記流路ユニットの前記平面の形状と実質的に同一形状で同一寸法であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記流路ユニット及び前記リザーバユニットが一方向に延在しており、
前記引き出し領域が、前記リザーバユニットの長手方向に平行な長辺の一部に形成された、前記高さ方向に前記リザーバユニットを貫通する切り欠き領域であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記フレキシブルプリントケーブルを保護する保護カバーをさらに備えており、
前記保護カバーは、前記リザーバユニットの前記平面の形状に対応した開口を定める開口縁部を有し、前記開口縁部の一部が前記引き出し領域に収容されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】
前記フレキシブルケーブルが、前記切り欠き領域と、前記切り欠き領域に収容された前記開口縁部の一部とによって定められた空隙を通じて引き出されていることを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記保護カバーの最大幅が、前記流路ユニットの最大幅以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記リザーバユニットの前記長辺には、互いに離隔した複数の前記引き出し領域が形成されていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記リザーバユニットの前記長辺において隣り合う前記引き出し領域の間には、前記共通インク室に向けてインクを流出する流出口が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
共通インク室と、前記共通インク室の出口から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路とを含む流路ユニットと、
前記流路ユニットに対して高さ方向に積層する状態で固定されているとともに、前記共通インク室に供給されるインクを貯溜するためのインクリザーバを含むリザーバユニットと、
前記流路ユニットと前記リザーバユニットとの間隙において前記流路ユニットに固定されて前記圧力室の容積を変化させるアクチュエータユニットと、
前記アクチュエータユニットに接合され、前記アクチュエータユニットに前記圧力室の容積を変化させるための駆動信号を供給するためのフレキシブルプリントケーブルとを備えており、
前記流路ユニット及び前記リザーバユニットは、互いに対向する平面が実質的に矩形であるとともに、実質的に同一の形状且つ同一の寸法であり、
前記複数のアクチュエータユニットは、前記間隙において、前記リザーバユニットの前記平面における長手方向に沿って配置されており、
前記リザーバユニットは、前記長手方向に配列された前記複数のアクチュエータユニットの各々に対応して前記平面の２つの長辺に交互に設けられた前記フレキシブルプリントケーブルの引き出し領域を有するとともに、一の長辺において隣接する２つの引き出し領域の間には、前記共通インク室に向けてインクを流出する流出口が設けられており、
前記引き出し領域が、前記長辺の一部に形成された、前記高さ方向に前記リザーバユニットを貫通する切り欠き領域であり、
前記フレキシブルプリントケーブルが、前記引き出し領域を通じて引き出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１１】
前記アクチュエータユニットは、その平面形状が台形に形成され、
前記複数のアクチュエータユニットは、
その上辺及び下辺が前記長手方向と平行となる状態で前記長手方向に一列に配列されるとともに、
前記配列上において隣り合う前記アクチュエータユニットが、前記リザーバユニットの前記平面における短手方向の向きが互いに相対し、前記短手方向において互いにオーバーラップし、さらに、前記リザーバユニットの前記短手方向における中心から前記短手方向における相反する側に等距離編倚するような相対位置関係を有して配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ヘッド。