(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクを貯留するキャビティプレートと、該キャビティプレートと接合され、該キャビティプレート内のインクを該キャビティプレートに設けられたインク吐出口から吐出させる圧電素子部材とを備えたインクジェットプリンタヘッドであって、
前記キャビティプレートは、
前記圧電素子部材との接合面側に開口部を有して形成されたインク流路と、
該インク流路から分岐し、前記接合面側に開口部を有して設けられた複数のインク貯留室と、
該インク貯留室に連続して設けられ、前記接合面と反対側のインク吐出面に連通するインク吐出孔と、
前記インク吐出面側に開口部を有し、前記接合面側における前記インク貯留室が設けられた領域に相当する領域に形成された吐出面側凹部とを備え、
前記圧電素子部材は、前記キャビティプレートの前記各インク貯留室の容積を変化させる複数の圧電素子を備えた、
ことを特徴とするインクジェットプリンタヘッド。
【請求項２】
前記インク流路は、長溝状に連続して形成された流路であり、前記吐出面側凹部は、長溝状に連続して形成された凹部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タヘッド。
【請求項３】
前記インク流路は、長溝状に連続して形成された流路であり、前記吐出面側凹部は、隣接して形成された矩形状凹部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タヘッド。
【請求項４】
前記インク流路は、長溝状に連続して形成された流路であり、前記吐出面側凹部は、隣接して形成された円形状凹部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タヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインクジエットプリンタヘッドの技術分野に属するものである。
【０００２】
【従来の抜術】
従来から、インクジェットプリンタに搭載されるヘッドのアクチュエータとして、アクチュエータ内に形成された多数のインク貯留室の容積を、各インク貯留室にそれぞれ対応するように設けられた圧電素子により膨張・収縮させ、インク貯留室内のインクを加圧して、インク貯留室と連通するインク吐出孔から外部へ吐出させるものが知られている。
【０００３】
このようなアクチュエータは、従来から種々のものが提案され、実用化されており、一例として、インク貯留室及び該インク貯留室にインクを供給するためのインク流路が形成されたキャビティプレートと、該キャビティプレートに取り付けられ、微細なインク吐出孔が形成されたノズルプレートとを備えたものが挙げられる。
【０００４】
前記キャビティプレートは、アルミナ等のセラミックを射出成型した後、焼結処理を行うことにより形成するものであり、圧電素子の変位を的確にインク吐出に反映させるために所定の剛性を有している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のキャビティプレートのインク流路は、キャビティプレートの厚さの半分程度の深さを有しているため、当該インク流路の形成された部分の肉厚は薄くなっているが、インク貯留室が微細な溝であるために当該インク貯留室の形成された部分の肉厚は厚くなっている。
【０００６】
このように、キャビティプレート内の各部分において、肉厚が異なると、焼結によるキャビティプレートの収縮量が各部分によって異なり、キャビティプレートが歪んでしまうという問題があった。
【０００７】
特に、インク流路がキャビティプレートの長手方向に延びて形成されているため、キャビティプレートは焼結により前記長手方向に撓む傾向があった。
【０００８】
その結果、インク流路に連続して形成されるインク貯留室の深さが前記長手方向で異なることになり、インク吐出性能にばらつきを生ずることがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、前記問題点を解決し、焼結処理を行っても歪みを生ずることのないインクジェットプリンタヘッドを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドは、前記課題を解決するために、インクを貯留するキャビティプレートと、該キャビティプレートと接合され、該キャビティプレート内のインクを該キャビティプレートに設けられたインク吐出口から吐出させる圧電素子部材とを備えたインクジェットプリンタヘッドであって、前記キャビティプレートは、前記圧電素子部材との接合面側に開口部を有して形成されたインク流路と、該インク流路から分岐し、前記接合面側に開口部を有して設けられた複数のインク貯留室と、該インク貯留室に連続して設けられ、前記接合面と反対側のインク吐出面に連通するインク吐出孔と、前記インク吐出面側に開口部を有し、前記接合面側における前記インク貯留室が設けられた領域に相当する領域に形成された吐出面側凹部とを備え、前記圧電素子部材は、前記キャビティプレートの前記各インク貯留室の容積を変化させる複数の圧電素子を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、圧電素子部材との接合面側に開口部を有するインク流路が形成されると共に、インク吐出面側に開口部を有する吐出面側凹部が形成されるので、キャビティプレートにおける肉厚のばらつきを減少させて、焼結時におけるキャビティプレートの収縮が略均等に行われることになり、キャビティプレートに歪みを生じさせない。その結果、インク貯留室のそれぞれは均等な深さを保ち、インク吐出性能のばらつきを抑える。
【００１２】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドは、前記請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記インク流路は、長溝状に連続して形成された流路であり、前記吐出面側凹部は、長溝状に連続して形成された凹部であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、前記インク流路と前記吐出面側凹部は、共に長溝状に連続して形成されるので、長溝状凹部の長手方向におけるキャビティプレートの肉厚のばらつきが減少し、焼結時におけるキャビティプレートの収縮がより一層均等に行われることになる。
【００１４】
請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドは、前記請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記インク流路は、長溝状に連続して形成された流路であり、前記吐出面側凹部は、隣接して形成された矩形状凹部であることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、長溝状に連続して形成されたインク流路に対して、前記吐出面側凹部は、隣接して形成された矩形状凹部なので、インク流路との間の肉厚を長溝状凹部の長手方向において均等にすると共に、吐出面側凹部間には仕切部が形成されることになるので、剛性の低下を防止する。
【００１６】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドは、前記請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドにおいて、前記インク流路は、長溝状に連続して形成された流路であり、前記吐出面側凹部は、隣接して形成された円形状凹部であることを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、長溝状に連続して形成されたインク流路に対して、前記吐出面側凹部は、隣接して形成された円形状凹部なので、インク流路との間の肉厚を長溝状凹部の長手方向において略均等にすると共に、吐出面側凹部間には仕切部が形成されることになるので、剛性の低下を防止する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態を図１乃至図４に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本発明を具体化した一実施形態のインクジェットプリンタ（単にプリンタと呼ぶこともある）１の内部を示す斜視図である。
【００２１】
図１において、プリンタ１は、その筐体３内に、搬送モータ６により駆動され、被記録媒体としての記録紙Ｒをプリンタ１上方へ搬送する搬送ローラ５を備え、記録紙Ｒの搬送経路には、キャリッジ７に支承されたヘッド２０が設けられている。また、キャリッジ７は、筐体３に固定された支持部材９に、記録紙Ｒの搬送方向に対して矢印Ａに示すような直交方向に往復移動自在に支持されると共に、キャリッジモータ１０により駆動されるタイミングベルト１１に固定され、矢印Ａに示すように往復自在になっている。
【００２２】
ヘッド２０は、４色のインク（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎に設けられたインクタンク２１と、各色毎に備えられ、インクを吐出するアクチュエータ４０と、各インクタンク２１から各アクチュエータ４０へインクを搬送するためのフロントパネル２３とを少なくとも備えたものである。
【００２３】
アクチュエータ４０は、図２に示すように、ベース４１と、圧電素子部材４２と、ダイアフラム４３と、キャビティプレート４４と、ノズルプレート４５とを備えている。
【００２４】
ベース４１は、アクチュエータ４０の上記各部を支持するものである。
【００２５】
圧電素子部材４２は、後述するキャビティプレート４４のインク貯留室４４ｂの各々を個別に膨張・収縮させることができるように、多数（例えば、１２８個）の圧電素子４２ａを備えたものである。圧電素子４２ａは駆動電圧を印加されると、アクチュエータ４０の縦断面図である図３に示すように矢印Ｘ方向に膨張し、インク貯留室４４ｂの容積を点線Ｙに示すように、収縮させるようになっており、圧電素子４２ａは印加された駆動電圧が開放されると収縮し、初期の状態に戻るようになっている。
【００２６】
ダイヤフラム４３は、圧電素子部材４２及びキャビティプレート４４の間を隔てるもので、弾性を有する。
【００２７】
キャビティプレート４４は、二組のＬ字型のインク流路４４ａと、インク流路４４ａから直角に分岐し、インク吐出孔４５ａの数だけ形成されたインク貯留室４４ｂとを備えるもので、インク貯留室４４ｂの各々は、それぞれ対応したインク吐出孔４５ａの一つに通じている。また、図３に示すように、キャビティプレート４４に形成されたインク貯留室４４ｂは、インク流路４４ａに連通路４４ｃを通じて連結されており、下部には、インク吐出孔４５ａに通じるオリフィス４４ｄが形成されている。
【００２８】
ノズルプレート４５は、多数（例えば、１２８個）のインク吐出孔４５ａを２列に配した平板である。
【００２９】
なお、ベース４１、圧電素子４２及びダイアフラム４３には、図１に示すインクタンク２１とインク流路４４ａとにおいて、インクを循環させるための往路４１ａ及び復路４１ｂが二箇所ずつ貫通している。
【００３０】
以上のように構成されたへッド２０のアクチュエータ４０からインクを吐出させる動作について説明する。
【００３１】
インクは、インクタンク２１から一対の往路４１ａを通して一対のインク流路４４ａに圧送され、インク流路４４ａを満たす。そして、圧電素子４２ａの駆動電圧を開放することで、圧電素子４２ａを収縮させて、インクをインク流路４４ａから連通路４４ｃを通してインク貯留室４４ｂに引き込み、インク貯留室４４ｂにインクを充填させる。
【００３２】
次に、圧電素子４２ａに駆動電圧を印加して、インク貯留室４４ｂの容積を収縮させることで、インクをオリフィス４４ｄを通して、外部へ吐出させる。
【００３３】
従って、オリフィス４４ｄ内のインクは、ノズルプレート４５に形成された微細な径のノズル孔４５ａを通じて、精度良く突出されることになる。
【００３４】
しかしながら、キャビティプレート４５は、アルミナ等のセラミックを射出成型した後に焼結させて形成した部材なので、前記インク流路４４ａが設けられた部分と、インク貯留室４４ｂが設けられた部分とで、キャビティプレート４５の肉厚に差があると、焼結時に歪みを生ずることがあった。
【００３５】
そこで、本実施形態では、図４（Ａ）に示すように、キャビティプレート４４のインク吐出面側にも長溝形状の吐出面凹部４４ｅを設け、キャビティプレート４４の肉厚の均等化を図った。
【００３６】
なお、図４（Ａ）はキャビティプレート４４の吐出面側から見た平面図、図４（Ｂ）はキャビティプレート４４の幅方向における側面図、図４（Ｃ）はキャビティプレート４４を圧電素子部材４２との接合面側から見た平面図、図４（Ｄ）は前記接合面側を上方とした場合のキャビティプレート４４の幅方向に沿った縦断面図、図４（Ｅ）は前記接合面側を上方とした場合のキャビティプレート４４の長手方向に沿った縦断面図である。
【００３７】
この吐出面凹部４４ｅは、図４（Ｄ）に示すように、インク貯留室４４ｂの裏側位置であって、インク流路４４ａとの境界部の厚さｄ２が、インク流路４４ａの底部の肉厚ｄ３、長手方向側部の肉厚ｄ４，更には図４（Ｅ）に示す短手方向側部の肉厚ｄ５のそれぞれと略等しくなるように設けられている。
【００３８】
従って、本実施形態におけるキャビティプレート４４は、略あらゆる所で肉厚が等しくなり、焼結を行ってもキャビティプレート４４に歪みを生ずることはない。
【００３９】
以上のように、本実施形態のキャビティプレートは、歪みがなく、高い精度で形成されているため、圧電素子の変位を良好にインク吐出に反映させることができ、良好なインク吐出を行うことのできるインクジェットプリンタヘッドを提供することができる。
【００４０】
なお、長溝状の凹部については、溝幅の小さな凹部を複数列配設しても良い。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を図５に基づいて説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
前記第１の実施形態のような長溝状の凹部は、キャビティプレート４４の肉厚の均等化を図るためには有効であるが、キャビティプレート４４の剛性を低下させる場合もある。
【００４３】
そこで、本実施形態では、図５に示すように、キャビティプレート４４のインク吐出面に、略円形状の凹部４４ｆを設けた。
【００４４】
この矩形状凹部４４ｆは、前記第１の実施形態における長溝状の凹部４４ｅと同様に、キャビティプレート４４の肉厚が等しくなるような位置及び深さに設定されている。
【００４５】
本実施形態によれば、凹部４４ｆ間に仕切部４４ｇが形成されることになり、第１の実施形態の場合により剛性を高くすることができる。
【００４６】
従って、焼結時の収縮の防止と、剛性の低下の防止との両立を図ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、略円形状の凹部としたが、本発明はこれに限られるものではなく、完全な円形状の凹部としても良い。また、半径の異なる円形状の凹部を配列したり、小さな円形状の凹部を複数列配設しても良い。
【００４８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を図６に基づいて説明する。なお、第１の実施形態との共通箇所には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
前記第２の実施形態のような略長溝状の凹部は、キャビティプレート４４の肉厚の均等化を図るためには有効であるが、キャビティプレート４４の剛性を低下させる場合もある。
【００５０】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、キャビティプレート４４のインク吐出面に、矩形状の凹部４４ｈを設けた。
【００５１】
この矩形状凹部４４ｈは、前記第１の実施形態における長溝状の凹部４４ｅと同様に、キャビティプレート４４の肉厚が等しくなるような位置及び深さに設定されている。
【００５２】
第２の実施形態のような略円形状の凹部を用いることによっても、焼結時の収縮の防止と、剛性の低下の防止を図ることができるが、キャビティプレート４４の幅方向に沿った縦断面においては、キャビティプレート４４の長手方向における位置によって、インク流路４４ａとの仕切部の厚さ等が異なる。
【００５３】
しかし、本実施形態のような矩形状の凹部４４ｈによれば、前記長手方向における位置によらず、キャビティプレート４４の肉厚は均一であり、焼結時における収縮をより一層確実に防止することができる。
【００５４】
従って、本実施形態によれば、焼結時の収縮の防止と、剛性の低下の防止との両立をより一層確実に図ることができる。
【００５５】
なお、前記矩形状の凹部については、その大きさの異なるものを組み合わせて配列したり、小さくした凹部を複数列配設しても良い。
【００５６】
また、本発明の吐出面側凹部の形状については、前記各実施形態で説明したものに限らず、例えば、三角形、六角形等、いかなる形状としても良く、異なる形状の凹部を組み合わせて配列しても良い。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、圧電素子部材との接合面側に開口部を有するインク流路が形成されると共に、インク吐出面側に開口部を有する吐出面側凹部が形成されるので、キャビティプレートにおける肉厚のばらつきを減少させることができる。その結果、焼結時におけるキャビティプレートの収縮が略均等に行われることになり、キャビティプレートの歪みの発生を防止することができる。また、これによりインク貯留室の深さをそれぞれ均等に維持することができ、インク吐出性能のばらつきを抑えることができる。
【００５８】
請求項２に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、前記インク流路と前記吐出面側凹部は、共に長溝状に連続して形成されるので、長溝状凹部の長手方向におけるキャビティプレートの肉厚のばらつきを減少させることができ、焼結時におけるキャビティプレートの収縮をより一層均等に行わせることができる。
【００５９】
請求項３に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、長溝状に連続して形成されたインク流路に対して、前記吐出面側凹部は、隣接して形成された矩形状凹部なので、インク流路との間の肉厚を長溝状凹部の長手方向において均等にすることができると共に、吐出面側凹部間には仕切部が形成されることになるので、剛性の低下を防止することができる。
【００６０】
請求項４に記載のインクジェットプリンタヘッドによれば、長溝状に連続して形成されたインク流路に対して、前記吐出面側凹部は、隣接して形成された円形状凹部なので、インク流路との間の肉厚を長溝状凹部の長手方向において略均等にすることができると共に、吐出面側凹部間には仕切部が形成されることになるので、剛性の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるプリンタ１の内部を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるプリンタ１のアクチュエータ４０を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるプリンタ１のアクュエータ４０の縦断面図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第１の実施形態におけるキャビティプレートの吐出面側から見た平面図、（Ｂ）は当該キャビティプレートの幅方向における側面図、（Ｃ）はキャビティプレートを圧電素子部材との接合面側から見た平面図、（Ｄ）は前記接合面側を上方とした場合のキャビティプレートの幅方向に沿った縦断面図、（Ｅ）は前記接合面側を上方とした場合のキャビティプレートの長手方向に沿った縦断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第２の実施形態におけるキャビティプレートの吐出面側から見た平面図、（Ｂ）は当該キャビティプレートの幅方向における側面図、（Ｃ）はキャビティプレートを圧電素子部材との接合面側から見た平面図、（Ｄ）は前記接合面側を上方とした場合のキャビティプレートの幅方向に沿った縦断面図、（Ｅ）は前記接合面側を上方とした場合のキャビティプレートの長手方向に沿った縦断面図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第３の実施形態におけるキャビティプレートの吐出面側から見た平面図、（Ｂ）は当該キャビティプレートの幅方向における側面図、（Ｃ）はキャビティプレートを圧電素子部材との接合面側から見た平面図、（Ｄ）は前記接合面側を上方とした場合のキャビティプレートの幅方向に沿った縦断面図、（Ｅ）は前記接合面側を上方とした場合のキャビティプレートの長手方向に沿った縦断面図である。
【符号の説明】
１・・・インクジェットプリンタ
２０・・・ヘッド
４０・・・アクチュエータ
４１・・・ベース
４２・・・圧電素子部材
４２ａ・・・圧電素子
４３・・・ダイアフラム
４４・・・キャビティプレート
４４ａ・・・インク流路
４４ｂ・・・インク貯蔵室
４４ｃ・・・連通路
４４ｄ・・・オリフィス
４４ｅ,４４ｆ,４４ｈ・・・吐出面側凹部
４５・・・ノズルプレート
４５ａ・・・インク吐出孔
４５ｂ・・・ノズル孔
【図１】
0003738529.tif 000002
【図２】
0003738529.tif 000003
【図３】
0003738529.tif 000004
【図４】
0003738529.tif 000005
【図５】
0003738529.tif 000006
【図６】
0003738529.tif 000007