JP4548433B2 - インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インク滴を吐出して印刷を行うインクジェットヘッドに関する。

被記録媒体にインク滴を吐出するインクジェットヘッドとして、共通インク室から圧力室を経てノズルに至る複数の個別インク流路を有する流路ユニットと、ノズルからインク滴を吐出するための吐出エネルギーを圧力室に付与するアクチュエータとを有するものがある。アクチュエータとしては、例えば、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圧電層を、各圧力室に対応する個別電極とグランド電位が付与された共通電極とで挟持したものが用いられる。このようなアクチュエータにおいては、インク飛沫が付着することにより、表面に配置された個別電極同士が短絡することがある。そこで、アクチュエータにインク飛沫が付着しないように、流路ユニット上にカバーを装着するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１６９８３９号公報（図３）

インクジェットヘッド内にインク飛沫が侵入するのを抑制するという観点からは、カバーの端面と流路ユニットとが完全に密着することが好ましい。しかしながら、カバーの製造誤差の影響などによりカバーの端面と流路ユニットとの間に隙間が生じることがある。カバーの端面と流路ユニットとの間に隙間が生じると、この隙間からインクジェットヘッド内にインク飛沫が侵入してアクチュエータに付着する原因となる。さらに、この隙間が大きい場合には、封止剤を用いて隙間を封止することも難しい。

そこで、本発明は、インクジェットヘッド内にインク飛沫が侵入するのを防止す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。

本発明のインクジェットヘッドは、インク滴を吐出する複数のインク吐出口が形成されたインク吐出面を有する流路ユニットと、前記流路ユニットにおける前記インク吐出面とは反対側の取り付け面に取り付けられた、前記インク吐出口からインク滴を吐出するための吐出エネルギーを発生させるアクチュエータと、前記流路ユニットの長手方向に前記流路ユニットの外形線に沿って延在し、且つ、前記取り付け面と交差するように当接している側壁、及び、前記側壁に接続され、且つ、前記取り付け面に対向している対向壁を有する少なくとも１つの側壁部材と、前記流路ユニットとの間で前記アクチュエータ及び前記側壁部材を挟む位置に配置されたカバー部材とを備えている。そして、前記カバー部材が、前記側壁部材の前記対向壁を前記流路ユニットに向かって押圧するように配設されている。

本発明によると、カバー部材が対向壁を押圧するように配設されていることによって、側壁の端部が流路ユニットの取り付け面と確実に当接する。これにより、流路ユニットの取り付け面と側壁板との間に隙間が生じにくくなり、流路ユニットの取り付け面と側壁部材との間からインク飛沫が侵入してアクチュエータに付着するのを防止することができる。したがって、カバー部材や側壁部材の製造誤差などにより側壁部材の対向壁とカバー部材との位置関係に誤差がある場合であってもカバー部材が対向壁を確実に押圧するようにすることによって、側壁の端部を流路ユニットの取り付け面に確実に当接させることができる。

本発明においては、前記側壁部材が、前記カバー部材と前記流路ユニットとの間で弾性変形していることが好ましい。これによると、カバー部材が対向壁を弾性変形するように押圧しているため、側壁部材自身の弾性復帰力のために側壁が流路ユニットの取り付け面に向かって付勢される。これにより、側壁部材の端部を流路ユニットの取り付け面により確実に当接させることができる。

また、本発明においては、前記アクチュエータを駆動するためのドライバＩＣをさらに備えており、前記側壁部材が金属材料で形成されており、前記ドライバＩＣと前記側壁部材とが熱的に結合されていてもよい。これによると、側壁部材がドライバＩＣを冷却するためのヒートシンクを兼ねているため、インクジェットヘッドの小型化を図ることができる。

さらに、本発明においては、前記取り付け面と前記側壁部材の前記側壁との境界領域がポッテイング剤により封止されていることが好ましい。これによると、流路ユニットと側壁部材との間からインク飛沫が侵入するのを確実に防止することができる。

加えて、本発明においては、前記カバー部材における前記取り付け面と対向する面に、前記取り付け面に向かって突出したリブが形成されており、前記リブの先端が前記対向壁と当接していてもよい。これによると、カバー部材の強度を高くすることができる。

このとき、前記リブの先端は、前記リブの突出方向の軸を含む断面が湾曲した輪郭を有していることが好ましい。これによると、リブの先端と対向壁とが非常に狭い範囲においてのみ当接するため、当接位置の位置精度が高くなり、リブの先端毎の当接力が均一化される。

さらに、本発明においては、前記リブの先端が、前記側壁から離隔する方向に関して前記対向壁の先端の近傍に当接していることがより好ましい。これによると、側壁が、カバー部材に押圧されることによって大きく弾性変形可能となるため、カバー部材の製造誤差などにより対向壁とカバー部材との位置関係が大きく異なる場合であっても、カバー部材を、対向壁に確実に当接させることができる。

加えて、本発明においては、前記対向壁の前記リブの先端と当接した領域が前記アクチュエータに対向するように前記側壁部材が形成されていることがより一層好ましい。これによると、アクチュエータに最も近い流路ユニットと側壁部材との間に隙間が生じにくくなる。

また、本発明においては、前記カバー部材は、短手方向に関して前記流路ユニットの一端の近傍に向かって延在したカバー側壁部を有しており、前記カバー側壁部が、前記側壁における前記対向壁が接続した面とは反対側の面と当接していることが好ましい。これによると、側壁部材が短手方向の外側に向かって湾曲したり傾いたりするのが防止されるとともに、側壁部材とカバー側壁部との密着性が向上する。これにより、カバー部材と側壁部材との間に隙間が生じにくくなり、インクジェットヘッド内にインク飛沫が侵入するのを抑制することができる。

本発明においては、前記流路ユニットは、前記取り付け面から前記流路ユニットの厚み方向の途中まで延びて形成された少なくとも２つの溝を有しており、前記側壁は、前記取り付け面に当接される当接面と前記当接面から突出した前記溝と同数の突出部とを有しており、前記突出部が、前記溝にそれぞれ嵌合していることが好ましい。これによると、側壁部材が傾きにくくなり、位置ズレを抑制することができる。このため、リブからの押圧力を側壁部材が確実に受け止めることができ、流路ユニットと側壁部材との間に隙間がさらに生じにくくなる。さらに、側壁部材の流路ユニットへの取り付け位置が明確且つ正確になるため、インクジェットヘッドを容易に組み立てることができる。

また、本発明においては、前記側壁は、短手方向に関して前記流路ユニットの外側に突出しつつ前記流路ユニットの長手方向に沿って延在する凸部を有しているとともに、前記取り付け面と垂直に当接していてもよい。これによると、側壁の強度が向上するため、カバー部材からの押圧力を流路ユニットの取り付け面に効率よく伝えることができる。

また、本発明においては、前記側壁部材を２つ有しており、前記２つの側壁部材が、短手方向に関して前記流路ユニットの一端及び他端の近傍にそれぞれ配置されていることが好ましい。これによると、側壁部材が短手方向に関して両端のそれぞれに配置されているので、一方のみに配置されている場合と比べて、インク飛沫が侵入してアクチュエータに付着するのをより確実に抑制できる。

また、本発明においては、前記流路ユニットにインクを供給するインクリザーバが前記流路ユニットと前記カバー部材との間に設置されており、前記カバー部材と前記インクリザーバとが、前記流路ユニットの短手方向及び長手方向の少なくともいずれかに関して互いに対向した対向領域をそれぞれ有しており、前記インクリザーバにおいて前記対向領域に複数の凹部が形成されており、前記カバー部材において前記対向領域に、前記凹部に嵌合した複数の突起が形成されていることが好ましい。この構成によると、カバー部材がインクリザーバに確実に固定されるので、カバー部材が側壁部材を確実に押圧する。したがって、流路ユニットの取り付け面と側壁部材との間に隙間がより生じにくくなる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施形態であるインクジェットヘッド１００の概略斜視図である。図２は、ヘッドカバー１１０及びヒートシンク１５０が取り外された状態におけるインクジェットヘッド１００の斜視図である。図３は、図１に示すIII−III線に沿った断面図である。インクジェットヘッド１００は、インクジェットプリンタ等のインクジェット方式を用いるあらゆる文字・画像記録装置に適用されるものである。インクジェットヘッド１００は平面視において一方向に長尺な形状を有している。なお、本実施形態において主走査方向とはインクジェットヘッド１００の平面視において長尺な方向であり、副走査方向とは平面視において主走査方向に垂直な方向である。そして、下方向とはインクジェットヘッド１００から吐出されるインク滴の吐出方向であり、上方向とは下方向と逆の方向である。

図１〜図３に示すように、インクジェットヘッド１００は、下面（インク吐出面）にノズル（インク吐出口）８の開口が形成された（図９参照）流路ユニット１４０と、流路ユニット１４０にインクを供給するインクリザーバ１３０と、ヘッドカバー（カバー部材）１１０と、ヒートシンク１５０と、制御基板１７０とを有している。制御基板１７０、インクリザーバ１３０及び流路ユニット１４０が、上方から下方へと順に積層されている。

ヘッドカバー１１０について、図４をさらに参照しつつ説明する。図４は、ヘッドカバー１１０を流路ユニット１４０側から見た斜視図である。図１及び図４に示すように、ヘッドカバー１１０は、下方向に開口した略箱形形状を有しており、流路ユニット１４０上の空間を覆うように設置されている。ヘッドカバー１１０の上面にはインク供給弁１１１が設けられており、インク供給弁１１１を通じてインクリザーバ１３０にインクが供給される。また、ヘッドカバー１１０における流路ユニット１４０と対向する内壁面には、リブ１１３が略格子状になるように多数形成されている。流路ユニット１４０の上面（取り付け面）には後述のアクチュエータユニット１２０が取り付けられており、リブ１１３はかかる取り付け面に向かって下方へと突出している。リブ１１３が形成されていることにより、ヘッドカバー１１０の剛性が高められている。さらに、このリブ１１３の下方端部には、さらに下方に向かった凸形状を有する先端部１１３ａが形成されている。先端部１１３ａは、リブ１１３の突出方向の軸を含む断面が湾曲した輪郭を有している。

また、ヘッドカバー１１０は、流路ユニット１４０の短手方向に関する両側縁部に向かって上下方向に延びた側壁（カバー側壁部）１１２を含んでいる。この側壁１１２には主走査方向に延在した矩形状の開口１１０ａが形成されている。開口１１０ａは、側壁１１２の下端から上下方向に関する中央近傍に亘って形成された切り欠きである。開口１１０ａは、後述するヒートシンク１５０に形成された平坦突出部（凸部）１５０ａをヘッドカバー１１０から露出させるためのものである。

側壁１１２の内側面には４つの突起１１４が形成されている。４つの突起１１４のうち２つは側壁１１２の一方に形成され、残りの２つは側壁１１２の他方に形成されている。図４には４つの突起１１４のうち２つのみが示されている。一方で、図２に示すように、後述の上リザーバ１３１の下面には４つの凹部１３１ａが形成されている。図２には４つの凹部１３１ａのうちの２つのみが示されている。これらの凹部１３１ａは突起１１４と対応する位置に形成されている。ヘッドカバー１１０は、４つの突起１１４が４つの凹部１３１ａに嵌合するようにインクジェットヘッド１００に装着される。これによって、ヘッドカバー１１０がインクリザーバ１３０に固定される。なお、ヘッドカバー１１０が接着剤を介してインクリザーバ１３０に固定されてもよい。

以上のように、ヘッドカバー１１０は、図１に示すように、インク供給弁１１１が設けられた天板と、天板の各側縁部から下方に延びた４つの側壁１１２と、主走査方向（長手方向）に延在する２つの側壁１１２に形成された開口１１０ａとを有し、天板の内側面に形成された複数のリブ１１３によって、内側空間が略格子状に区画されている。さらに、特定のリブ１１３には、リブ１１３の下端面から先細形状の先端部１１３ａが、さらに下方に向かって突出している。本実施形態では、図４に示すように、いずれの先端部１１３ａも、主走査方向に延びるリブ１１３の下端面に形成されている。

ヒートシンク１５０について図１、図３及び図５を参照しつつ説明する。図５は、ヒートシンク１５０の側面図である。ヒートシンク１５０は、アルミニウム金属からなる板部材であり、側壁１５３と２つの対向壁１５４とを含んでいる。側壁１５３は、流路ユニット１４０の長手方向に、且つ、流路ユニット１４０の外形線に沿って延在した略長方形形状を有している。そして、側壁１５３の下端面が、流路ユニット１４０の上面と垂直に交差するように当接している。側壁１５３の中央には、流路ユニット１４０の長手方向に延在した矩形状の平坦突出部１５０ａが形成されている。この平坦突出部１５０ａは、図３に示すように、副走査方向（短手方向）について、流路ユニット１４０の外側に突出している。この平坦突出部１５０ａは、例えば、金属製の平板にプレス加工が施されることによって形成される。このように、ヒートシンク１５０に平坦突出部１５０ａが形成されていることで、ヒートシンク１５０の剛性が高められている。

側壁１５３の下端部には、図５に示すように、下方へと突出している５つの突起部１５０ｂが長手方向に沿って配列するように形成されている。後述するように、流路ユニット１４０の短手方向の各端近傍に５つの凹部１４１が形成されている（図７参照）。そして、突起部１５０ｂが凹部１４１にそれぞれ嵌合している。これにより、ヒートシンク１５０が流路ユニット１４０の上面から立設されている。このとき、２つのヒートシンク１５０が、流路ユニット１４０の短手方向に関して互いに対向している。図３に示すように、側壁１５３における平坦突出部１５０ａの上方においては、側壁１５３の外側面（対向壁１５４の反対側の面）とヘッドカバー１１０の側壁１１２の内側面とが接している。

対向壁１５４は、側壁１５３の上端部に接続されており、当該接続部から流路ユニット１４０の上面に取り付けられたアクチュエータユニット１２０と対向するように内側に向かって延在している。そして、ヘッドカバー１１０に形成されたリブ１１３の先端部１１３ａが、対向壁１５４における接続部から離隔する方向の端部近傍を押圧している。

これにより、図示していないが、対向壁１５４が、図中矢印の方向に弾性変形している。対向壁１５４は、側壁１５３との接続部を始点として下方に変位している。そのため、リブ１１３からの押圧力が２つの分力に分解されることになる。１つの分力は、側壁１５３を流路ユニット１４０側（取り付け面に垂直方向）に押し付けるように働き、他の分力は、側壁領域１５４をヘッドカバー１１０の側壁１１２側（取り付け面と平行方向）に押し付けるように働く。このとき、側壁１５３の外側面と側壁１１２の内側面とが接しているので、側壁１５３と側壁１１２との密着性が向上する。同時に、側壁１５３と流路ユニット１４０との密着性も向上する。

このように、リブ１１３（先端部１１３ａ）と弾性変形する対向壁１５４とにより、ヒートシンク１５０をリブ１１３の突出方向に付勢する一種の付勢手段が構成されている。さらに、本実施形態では、カバー部材としてのヘッドカバー１１０が、流路ユニット１４０の短手方向の外縁部に、アクチュエータユニット１２０の取り付け面に向かって延びた側壁１１２を有している。また、ヒートシンク１５０が、リブ１１３の先端部１１３ａに当接されて、少なくとも対向壁１５４と側壁１５３との接続部を支点に変形されているとともに、側壁１５３が取り付け面に向かって付勢されている。そして、ヒートシンク１５０において対向壁１５４と側壁１５３との接続部の近傍がヘッドカバー１１０の側壁１１２の内側面に密着して支持されている。

さらにまた、リブ１１３の先端部１１３ａと対向壁１５４との当接位置は、平面視でアクチュエータユニット１２０と重なっている。このように、アクチュエータユニット１２０の近傍において、ヒートシンク１５０の流路ユニット１４０及びヘッドカバー１１０に対する密着性が高くなっている。そのため、インク滴やインクミストが侵入して引き起こす電気的な不具合（例えば、短絡）を確実に防ぐことができる。

なお、本実施形態においては、アルミニウム金属からなるヒートシンク１５０を採用したが、その材質は、例えば、チタン金属、マグネシウム金属のいずれか、又はそれぞれの合金からなるものであってもよいし、アルミニウム合金であってもよい。

そして、インクジェットヘッド１００は、ヘッドカバー１１０、ヒートシンク１５０、インクリザーバ１３０（特に、リザーバベース１３２：後述）及び流路ユニット１４０で囲まれた空間が密閉空間となるように、各部材間の隙間がポッテイング剤（ヒートシンク１５０と流路ユニット１４０との境界領域に塗布されたもののみ図示）１５５によって封止されている。このとき、ヒートシンク１５０が、流路ユニット１４０及びヘッドカバー１１０に対して密着性良く当接しているので、ポッテイング剤が密閉空間内に侵入することはない。

制御基板１７０は、アクチュエータユニット１２０を制御するものであり、図２及び図３に示すように、インクリザーバ１３０の上方に固定されている。制御基板１７０の上面には、４つのコネクタ１７０ａが固定されている。コネクタ１７０ａは、制御基板１７０上に構築された各種のプロセッサや記憶装置と電気的に接続されている。４つのコネクタ１７０ａは、主走査方向に関して千鳥状に２列に配置されている。

各コネクタ１７０ａの側面には、ＦＰＣ１６２の一端が接続されている。ＦＰＣ１６２は可撓性のシート状の部材であり、アクチュエータユニット１２０と制御基板１７０とを電気的に接続している。ＦＰＣ１６２の内部には、複数の配線１６２ａが形成されている。ＦＰＣ１６２は、図２に示すように、コネクタ１７０ａからインクリザーバ１３０の側面に沿って下方へと向かい、インクリザーバ１３０の側面に形成された凹部１３３ｂに通されている。この凹部１３３ｂ内で、ＦＰＣ１６２の他端が、アクチュエータユニット１２０に電気的に接続されている。また、ＦＰＣ１６２上には、ドライバＩＣ１６０が装着されており、配線１６２ａと電気的に接続されている。

ドライバＩＣ１６０は、アクチュエータユニット１２０を駆動するＩＣチップである。また、ドライバＩＣ１６０は、図３に示すように、ヒートシンク１５０と対向する位置において、インクリザーバ１３０の側面に設けられたスポンジ１６１によってＦＰＣ１６２とともにヒートシンク１５０に対して付勢されている。ヒートシンク１５０の内面におけるドライバＩＣ１６０と対向する位置に放熱シート１５６が貼り付けられている。そして、ドライバＩＣ１６０が、放熱シート１５６を介してヒートシンク１５０に密着している。これにより、ドライバＩＣ１６０とヒートシンク１５０とが熱的に結合されている。

次に、インクリザーバ１３０について、図２、図３及び図６を参照しつつ詳細に説明する。図６は、主走査方向及び上下方向の両方向に沿った断面を示すインクリザーバ１３０の縦断面図である。図２、図３及び図６に示すように、インクリザーバ１３０は、流路ユニット１４０に向かって順に、上リザーバ１３１、リザーバベース１３２及び下リザーバ１３３を有している。上リザーバ１３１、リザーバベース１３２、下リザーバ１３３のいずれも平面視において長方形形状を有しており、その長辺が主走査方向に平行となっている。

図６に示すように、上リザーバ１３１の内部には、上リザーバ１３１の上面に形成されたインク供給口１３１ｂから、上リザーバ１３１の下面に形成されたインク通過口１３１ｅに至るインク流路１３５が形成されている。インク供給口１３１ｂは、上リザーバ１３１の主走査方向について一端の近傍に位置しており、ヘッドカバー１１０の上面に設けられたインク供給弁１１１に連通している。インク通過口１３１ｅは、上リザーバ１３１の主走査方向及び副走査方向に関する中央に形成されている。インク流路１３５の下面の一部は、可撓性のフィルム１３１ｄからなる。なお、フィルム１３１ｄの下面は、リザーバベース１３２と所定の間隙を介して対向しており、この間隙に対応して変位可能に配置されている。そのため、このフィルム１３１ｄが振動することによって、インク流路１３５内に充填されたインクに発生する圧力波による衝撃が吸収される。また、インク流路１３５内には、複数の微細孔を有するフィルタ１３１ｃが配置されている。

リザーバベース１３２の内部には、インク通過口１３１ｅからリザーバベース１３２の下面に形成されたインク通過口１３２ａに至る上下方向に延在したインク流路１３６が形成されている。下リザーバ１３３の内部には、インク通過口１３２ａから下リザーバ１３３の下面に形成された複数のインク通過口１３３ａに至るインク流路１３７が形成されている。インク通過口１３３ａは、流路ユニット１４０の上面に形成されたインク供給口１４０ａ（後述する）と連通している。

このようにインクリザーバ１３０に形成されたインク流路１３５〜１３７を通じて、インク供給口１３１ｂから供給されたインクが流路ユニット１４０に流入する。流路ユニット１４０に到達するまでにインク流路１３５に設けられたフィルタ１３１ｃをインクが通過する。その際にインク内の不純物がフィルタ１３１ｃによって濾過される。

続いて、流路ユニット１４０及びアクチュエータユニット１２０について図７を参照しつつ説明する。図７は流路ユニット１４０の平面図である。図８は、図７の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。なお、説明の都合上、図８にはアクチュエータユニット１２０が二点鎖線で示されている。また、本来破線で示されるべき流路ユニット１４０の内部や下面に形成されているアパーチャ１２やノズル８などが実線で示されている。

図７に示すように、流路ユニット１４０は、平面視において長方形形状を有しており、その長辺が主走査方向に平行となっている。流路ユニット１４０の上面には、アクチュエータユニット１２０が取り付けられている。アクチュエータユニット１２０の形状は台形であり、その１対の平行対向辺が主走査方向に平行になるように配置されている。また、アクチュエータユニット１２０は、主走査方向に千鳥状に４つ配列されている。４つのアクチュエータユニットにおいて、流路ユニット１４０上で隣接する斜辺同士は、副走査方向について部分的にオーバーラップしている。

また、流路ユニット１４０の上面における短手方向の両端近傍に、流路ユニット１４０の上面からその厚み方向の途中まで延びた５つの凹部（溝）１４１が形成されている。これら凹部１４１は、ヒートシンク１５０に形成された５つの突起部１５０ｂに対応する位置に形成されている。また、凹部１４１は、ヒートシンク１５０の突起部１５０ｂとちょうど嵌合するような大きさ及び形状となっている。各凹部１４１は、図７に示すように、アクチュエータユニット１２０の底辺（平行対向辺の長いほう）に対応して、２つずつ形成されている。これにより、リブ１１３がヒートシンク１５０の対向壁１５４に加える押圧力によって、側壁１５３が横ずれすることもなく、少なくともアクチュエータユニット１２０近傍でのヒートシンク１５０と流路ユニット１４０との高い密着性が確保される。

流路ユニット１４０の内部には、インク流路の一部であるマニホールド流路５が形成されている。流路ユニット１４０の上面には複数のインク供給口１４０ａが形成されており、マニホールド流路５の一端は各インク供給口１４０ａに連通している。インク供給口１４０ａは、流路ユニット１４０の長手方向に沿って５個ずつ、合計１０個形成されている。インク供給口１４０ａは、４つのアクチュエータユニット１２０が配置された領域を避ける位置に形成されている。

図８に示すように、流路ユニット１４０内に形成されたマニホールド流路５からは、複数本の副マニホールド流路５ａが分岐している。また、流路ユニット１４０は、複数の圧力室１０がマトリクス状に形成されている圧力室群９を有している。圧力室１０は、略菱形の平面形状を有する中空の領域である。圧力室１０は、流路ユニット１４０の上面に開口するように形成されている。これらの圧力室１０は、流路ユニット１４０の上面におけるアクチュエータユニット１２０に対向する領域のほぼ全面に亘って配列されている。

本実施形態では、等間隔に流路ユニット１４０の長手方向に並ぶ圧力室１０の列が、短手方向に互いに平行に１６列配列されている。各圧力室列に含まれる圧力室１０の数は、アクチュエータユニット１２０の外形形状に対応して、その長辺側から短辺側に向かって次第に少なくなるように配置されている。ノズル８もこれと同様に配置されている。

流路ユニット１４０及びアクチュエータユニット１２０の断面構造について図９及び図１０を参照しつつ説明する。図９は、図８のIX―IX線に沿った縦断面図である。図１０は、図９の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。

図９に示すように、流路ユニット１４０は、複数のプレートが積層された積層構造を有している。これらのプレートは、流路ユニット１４０の上面から順に、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８プレート３０である。これらのプレートには多数の連通孔が形成されている。各プレートは、これらの連通孔が互いに連通して個別インク流路３２及び副マニホールド流路５ａを構成するように、位置合わせして積層されている。このように、流路ユニット１４０の内部には、アパーチャ１２、圧力室１０及びノズル８を有する個別インク流路３２が多数形成されている。そして、流路ユニット１４０の下面はノズル８が開口したインク吐出面となっている。各個別インク流路３２は、副マニホールド流路５ａと連通している。マニホールド流路５に供給されたインクは副マニホールド流路５ａを通じて各個別インク流路３２へと供給される。

図１０に示すように、アクチュエータユニット１２０は、４つの圧電層４１、４２、４３、４４が積層された積層構造を有している。これらの圧電層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。

アクチュエータユニット１２０は、Ａｇ−Ｐｄ系などの金属材料からなる複数の個別電極３５及び共通電極３４を有している。個別電極３５は、圧力室１０より一回り小さく、圧力室１０とほぼ相似な形状を有しており、アクチュエータユニット１２０の上面における圧力室１０と対向する領域内に収まるように配置されている（図８参照）。個別電極３５の一端は、圧力室１０と対向する領域外に引き出されてランド３６が形成されている。このランド３６は、例えばガラスフリットを含む金からなり、凸状に形成されている。また、ランド３６は、ＦＰＣ１６２の複数の配線１６２ａとそれぞれ電気的に接続されている。

共通電極３４は、圧電層４１と圧電層４２との間の領域に面方向のほぼ全面に亘って介在している。すなわち、共通電極３４は、アクチュエータユニット１２０に対向する領域内のすべての圧力室１０に跨るように延在している。共通電極３４は図示しない領域において接地され、グランド電位に保持されている。これら複数の個別電極３５及び共通電極３４は、最上層の圧電層４１のみを挟むように配置されている。圧電層４１における個別電極３５と共通電極３４とに挟まれた領域のみが活性部となっている。すなわち、このアクチュエータユニット１２０はいわゆるユニモルフタイプの構成を有している。

そして、ドライバＩＣ１６０からＦＰＣ１６２の配線１６２ａを介して個別電極３５に選択的に所定の電圧パルスが供給されることにより、アクチュエータユニット１２０の当該個別電極３５に対応する領域が変形して当該領域に対応する圧力室１０の容積が変化する。これにより、圧力室内のインクに圧力波が発生し、対応するノズル８からインク滴が吐出される。

以上説明した本実施形態によるインクジェットヘッド１００によると、ヘッドカバー１１０の先端部１１３ａが、対向壁１５４においてヒートシンク１５０と当接することによって、ヒートシンク１５０の側壁１５３の下端面と流路ユニット１４０とが確実に当接する。これにより、流路ユニット１４０と側壁１５３との間に隙間が生じることがなく、流路ユニット１４０と側壁１５３との間からインク飛沫が侵入してアクチュエータユニット１２０に付着するのを防止することができる。したがって、ヘッドカバー１１０やヒートシンク１５０の製造誤差などによりヘッドカバー１１０の先端部１１３ａと対向壁１５４との位置関係に誤差がある場合であっても先端部１１３ａが対向壁１５４に確実に当接するようにすることによって、側壁１５３を流路ユニット１４０の取り付け面に確実に当接させることができる。

また、ヒートシンク１５０が、ヘッドカバー１１０と流路ユニット１４０との間で弾性変形するように、ヘッドカバー１１０の先端部１１３ａが対向壁１５４においてヒートシンク１５０を押圧しているため、ヒートシンク１５０自身の弾性復帰力のために側壁１５３が流路ユニット１４０の上面に向かって付勢される。これにより、側壁１５３を流路ユニット１４０の上面により確実に当接させることができる。

さらに、ドライバＩＣ１６０が、放熱シート１５６を介して金属製のヒートシンク１５０に密着しているため、ドライバＩＣ１６０とヒートシンク１５０とが熱的に結合されている。このように、ヒートシンク１５０が、インクジェットヘッド１００の側壁とドライバＩＣ１６０のヒートシンクとを兼ねているため、インクジェットヘッド１００の小型化を図ることができる。

加えて、ヒートシンク１５０の側壁１５３と流路ユニット１４０の上面との境界領域がポッテイング剤１５５によって封止されているため、流路ユニット１４０と側壁１５３の下端面との間からインク飛沫が侵入するのを確実に防止することができる。

また、ヘッドカバー１１０にリブ１１３が形成されているため、ヘッドカバー１１０の剛性が高くなる。

さらに、対向壁１５４を押圧するリブ１１３の先端部１１３ａが、リブ１１３の突出方向の軸を含む断面が湾曲した輪郭を有しているため、先端部１１３ａと対向壁１５４とが非常に狭い範囲においてのみ当接する。これにより、当接位置の位置精度が高くなり、先端部１１３ａ毎の当接力が均一化される。

また、ヘッドカバー１１０に形成されたリブ１１３の先端部１１３ａが、対向壁１５４における接続部から離隔する方向の端部近傍を押圧しているため、対向壁１５４が流路ユニット１４０側に弾性変形する。これにより、ヘッドカバー１１０やヒートシンク１５０の製造誤差などにより対向壁１５４と先端部１１３ａとの位置関係が大きく異なる場合であっても、先端部１１３ａを対向壁１５４に確実に当接させることができる。

さらに、リブ１１３の先端部１１３ａが押圧する対向壁１５４がアクチュエータユニット１２０と対向しているため、アクチュエータユニット１２０に最も近い流路ユニット１４０と側壁１５３との間に隙間が生じにくくなる。

加えて、側壁１５３の外側面とヘッドカバー１１０の側壁１１２の内側面とが接しているため、側壁１５３が外側に向かって湾曲したりするのが防止されるとともに、側壁１５３と側壁１１２との密着性が向上する。これにより、側壁１５３と側壁１１２との間からインク飛沫が侵入することがない。また、側壁１１２が側壁１５３の外側に向かう弾性変形を規制するので、側壁１５３が流路ユニット１４０の上面に向かってより大きな力で付勢される。これにより、流路ユニット１４０と側壁１５３との間に隙間がより一層生じにくくなる。

また、ヒートシンク１５０の突起部１５０ｂが、流路ユニット１４０の上面に形成された凹部１４１に嵌合しているため、ヒートシンク１５０が傾きにくくなり、位置ズレを抑制することができる。このため、先端部１１３ａからの押圧力をヒートシンク１５０が確実に受け止めることができ、流路ユニット１４０とヒートシンク１５０との間に隙間がさらに生じにくくなる。さらに、ヒートシンク１５０の流路ユニット１４０への取り付け位置が明確且つ正確になるため、インクジェットヘッド１００を容易に組み立てることができる。

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変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態においては、ヒートシンク１５０が金属材料により形成されており、ドライバＩＣ１６０と熱的に結合される構成となっているが、ヒートシンク１５０が金属材料以外の部材で形成されていてもよいし、ドライバＩＣ１６０と熱的に結合されない構成となっていてもよい。

また、上述の実施形態においては、ヒートシンク１５０の側壁１５３と流路ユニット１４０の上面との境界領域がポッテイング剤１５５によって封止される構成であるが、ポッテイング剤１５５によって封止されない構成であってもよい。

さらに、上述の実施形態においては、対向壁１５４がヘッドカバー１１０に形成されたリブ１１３の先端部１１３ａに押圧される構成であるが、リブに先端部１１３ａが形成されてなくてもよいし、ヘッドカバーにリブが形成されていなくてもよい。なお、この場合、対向壁１５４がヘッドカバーの他の部位により押圧されていればよい。

また、上述の実施形態においては、対向壁１５４を押圧するリブ１１３の先端部１１３ａが、リブ１１３の突出方向の軸を含む断面が湾曲した輪郭を有している構成であるが、先端部の形状は任意のものであってよい。例えば、先端部が矩形状となっていてもよい。

さらに、上述の実施形態においては、リブ１１３の先端部１１３ａが、対向壁１５４における接続部から離隔する方向の端部近傍を押圧する構成であるが、リブ１１３の先端部１１３ａが、対向壁１５４の任意の位置を押圧する構成であってもよい。

加えて、上述の実施形態においては、リブ１１３の先端部１１３ａが当接する対向壁１５４がアクチュエータユニット１２０と対向する構成であるが、対向壁がアクチュエータユニット１２０と対向しない構成であってもよい。

また、上述の実施形態においては、ヒートシンク１５０の側壁１５３の外側面とヘッドカバー１１０の側壁１１２の内側面とが接している構成であるが、側壁１５３の外側面が側壁１１２以外の部材と接している構成であってもよいし、側壁１５３の外側面がいずれの部材に対しても接していない構成であってもよい。

さらに、上述の実施形態においては、ヒートシンク１５０の５つの突起部１５０ｂが、流路ユニット１４０の上面に形成された凹部１４１にそれぞれ嵌合する構成であるが、ヒートシンクの突起部の数は任意のものであってよいし、ヒートシンクが突起部を有さない構成であってもよい。この場合、ヒートシンクの側壁領域の下端部全域が流路ユニットの上面に形成された溝に嵌合する構成であってもよい。

加えて、上述の実施形態においては、ヒートシンク１５０の側壁１５３の下端面が、流路ユニット１４０の上面と垂直に交差するように当接する構成であるが、側壁領域の下端面が、流路ユニット１４０の上面と垂直以外の角度で当接する構成であってもよい。

また、上述の実施形態においては、ヘッドカバー１１０の先端部１１３ａが、対向壁１５４においてヒートシンク１５０を押圧することによって、ヒートシンク１５０が、ヘッドカバー１１０と流路ユニット１４０との間で弾性変形している構成について説明したが、ヘッドカバー１１０の先端部１１３ａが、対向壁１５４においてヒートシンク１５０と当接するのみで、ヒートシンク１５０が、ヘッドカバー１１０と流路ユニット１４０との間で弾性変形していない構成であってもよい。

また、上述の実施形態は、２枚のヒートシンク１５０の両方をヘッドカバー１１０が流路ユニット１４０に向かって押圧するように構成されている。しかし、ヒートシンク１５０の一方のみをヘッドカバー１１０が押圧するように構成されていてもよい。この場合にも、少なくともヘッドカバー１１０が押圧した方のヒートシンク１５０と流路ユニット１４０との間からインク飛沫が侵入することが防がれる。あるいは、ヒートシンク１５０が１枚のみ設けられており、このヒートシンク１５０をヘッドカバー１１０が押圧するように構成されていてもよい。

本発明の一実施形態によるインクジェットヘッドの概略斜視図である。 図１に示されたインクジェットヘッドの内部の構成を示す斜視図である。 図１に示すIII−III線に沿った断面図である。 図１に示されたヘッドカバーの斜視図である。 図１に示されたヒートシンクの側面図である。 図１に示されたインクリザーバの縦断面図である。 図１に示された流路ユニットの平面図である。 図７の一点鎖線で囲まれた領域の拡大平面図である。 図８のIX―IX線に沿った縦断面図である。 図９の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。

符号の説明

１００ インクジェットヘッド
１１０ ヘッドカバー
１１０ａ 開口
１１２ 側壁
１１３ リブ
１１３ａ 先端部
１２０ アクチュエータユニット
１４０ 流路ユニット
１４１ 凹部
１５０ ヒートシンク
１５０ａ 平坦突出部
１５０ｂ 突起部
１５３ 側壁
１５４ 対向壁
１５５ ポッテイング剤
１６０ ドライバＩＣ

Claims (13)

1. インク滴を吐出する複数のインク吐出口が形成されたインク吐出面を有する流路ユニットと、
   前記流路ユニットにおける前記インク吐出面とは反対側の取り付け面に取り付けられた、前記インク吐出口からインク滴を吐出するための吐出エネルギーを発生させるアクチュエータと、
   前記流路ユニットの長手方向に前記流路ユニットの外形線に沿って延在し、且つ、前記取り付け面と交差するように当接している側壁、及び、前記側壁に接続され、且つ、前記取り付け面に対向している対向壁を有する少なくとも１つの側壁部材と、
   前記流路ユニットとの間で前記アクチュエータ及び前記側壁部材を挟む位置に配置されたカバー部材とを備えており、
   前記カバー部材が、前記側壁部材の前記対向壁を前記流路ユニットに向かって押圧するように配設されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記側壁部材が、前記カバー部材と前記流路ユニットとの間で弾性変形し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。
3. 前記アクチュエータを駆動するためのドライバＩＣをさらに備えており、
   前記側壁部材が金属材料で形成されており、
   前記ドライバＩＣと前記側壁部材とが熱的に結合されてい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。
4. 前記取り付け面と前記側壁部材の前記側壁との境界領域がポッテイング剤により封止されてい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。
5. 前記カバー部材における前記取り付け面と対向する面に、前記取り付け面に向かって突出したリブが形成されており、
   前記リブの先端が前記対向壁と当接していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記リブの先端は、前記リブの突出方向の軸を含む断面が湾曲した輪郭を有し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。
7. 前記リブの先端が、前記側壁から離隔する方向に関して前記対向壁の先端の近傍に当接してい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。
8. 前記対向壁の前記リブの先端と当接した領域が前記アクチュエータに対向するように前記側壁部材が形成されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
9. 前記カバー部材は、短手方向に関して前記流路ユニットの一端の近傍に向かって延在したカバー側壁部を有しており、
   前記カバー側壁部が、前記側壁における前記対向壁が接続した面とは反対側の面と当接していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
10. 前記流路ユニットは、前記取り付け面から前記流路ユニットの厚み方向の途中まで延びて形成された少なくとも２つの溝を有しており、
    前記側壁は、前記取り付け面に当接される当接面と前記当接面から突出した前記溝と同数の突出部とを有しており、
    前記突出部が、前記溝にそれぞれ嵌合していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
11. 前記側壁は、短手方向に関して前記流路ユニットの外側に突出しつつ前記流路ユニットの長手方向に沿って延在する凸部を有しているとともに、前記取り付け面と垂直に当接してい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。
12. 前記側壁部材を２つ有しており、
    前記２つの側壁部材が、短手方向に関して前記流路ユニットの一端及び他端の近傍にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
13. 前記流路ユニットにインクを供給するインクリザーバが前記流路ユニットと前記カバー部材との間に設置されており、
    前記カバー部材と前記インクリザーバとが、前記流路ユニットの短手方向及び長手方向の少なくともいずれかに関して互いに対向した対向領域をそれぞれ有しており、
    前記インクリザーバにおいて前記対向領域に複数の凹部が形成されており、
    前記カバー部材において前記対向領域に、前記凹部に嵌合した複数の突起が形成されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。

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