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発明の名称 インクジェットプリンタ用ヘッド
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−30433(P2007−30433A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−219933(P2005−219933)
出願日 平成17年7月29日(2005.7.29)
代理人 【識別番号】100085291
【弁理士】
【氏名又は名称】鳥巣 実
発明者 片山 直樹
要約 課題
キャビティユニットを構成するプレート部材の枚数を低減する。

解決手段
キャビティプレート14Aは、圧力室14Aaの上流端部に連通するとともに下面に貫通して開口する第1の貫通路14Abを有する。アパチャープレート14Bは、上面に凹部として形成されるとともにその下流端部が第1の貫通路14Abと連通する上面凹部通路14Baと、上面凹部通路14Baの上流端部に連通するとともに下面に貫通してマニホールド14Ca,14Daに連通する第2の貫通路14Bbとを有する。平面視で、各圧力室14Aaが特定方向に細長く平行に形成され、連通路21の上流側部分及び第2の貫通路14Bbが、隣り合う圧力室14Aaの間に配置されている。これにより、連通路21は、圧力室14Aaに下流端部が連通し、上流端部が前記圧力室14Aaの長手方向に沿って圧力室14Aaとの第1の貫通路14Abから離れる方向に延びてマニホールド14Ca,14Daに第2の貫通路14Bbを通じて連通する。
特許請求の範囲
【請求項1】
インクを噴射する複数のノズル穴、前記複数のノズル穴毎に連通した複数の圧力室及び前記圧力室に供給するインクを一時的に貯留するマニホールドを含むキャビティユニットと、前記圧力室内のインクに噴射エネルギーを付与するエネルギー付与手段とを備え、記録媒体に前記インクを噴射して記録するインクジェットプリンタ用ヘッドにおいて、
前記キャビティユニットが、上面に凹部として前記圧力室が形成される上側プレート部材と、前記マニホールドが形成される下側プレート部材と、それらの間に設けられる中間プレート部材とを含む複数のプレート部材を積層して構成され、
前記上側プレート部材と中間プレート部材とにまたがって、前記圧力室と前記マニホールドとを連通する連通路が形成され、
前記連通路は、前記圧力室に下流端部が連通し、前記圧力室の長手方向に沿って前記圧力室との連通部から離れる方向に延びて前記マニホールドに上流端部が連通する構成とされていることを特徴とするインクジェットプリンタ用ヘッド。
【請求項2】
前記上側プレート部材は、前記圧力室に連通するとともに下面に貫通する第1の貫通路を有し、
前記中間プレート部材は、上面に凹部として形成されるとともにその下流端部が前記第1の貫通路と連通する上面凹部通路と、その上面凹部通路の上流端部に連通するとともに下面に貫通して前記マニホールドに連通する第2の貫通路とを有することを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリンタ用ヘッド。
【請求項3】
前記上側プレート部材は、前記圧力室に連通するとともに下面に貫通する第1の貫通路と、下面に凹部として形成される下面凹部通路とを有し、
前記中間プレート部材は、上面に凹部として形成されるとともにその下流端部が前記第1の貫通路と連通し、その上流端部が前記下面凹部通路の下流端部と連通する上面凹部通路と、前記下面凹部通路の上流端部に連通するとともに下面に貫通して前記マニホールドに連通する第2の貫通路とを有することを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリンタ用ヘッド。
【請求項4】
前記上側プレート部材は、下面に凹部として形成されるとともにその下流端部が前記圧力室に連通する下面凹部通路を有し、
前記中間プレート部材は、前記下面凹部通路の上流端部に連通するとともに下面に貫通して前記マニホールドに連通する貫通路を有することを特徴とする請求項1記載のインクジェットプリンタ用ヘッド。
【請求項5】
平面視で、前記各圧力室が特定方向に細長く平行に形成され、前記連通路の一部が、隣り合う前記圧力室の間に配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のインクジェットプリンタ用ヘッド。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、インクジェットプリンタ用ヘッドに関するものである。
【背景技術】
【0002】
インクを噴射する複数のノズル穴、前記複数のノズル穴毎に連通した複数の圧力室及び前記圧力室に供給するインクを一時的に貯留するマニホールドを含むキャビティユニットと、前記圧力室内のインクに噴射エネルギーを付与するエネルギー付与手段とを備え、記録媒体に前記インクを噴射して記録するインクジェットプリンタは知られている。
【0003】
従来より、マニホールドから圧力室を経てノズル穴までインクの通路(流路)を構成するキャビティユニットは、複数のプレート部材を積層してなる積層構造体である(例えば特許文献1参照)。
【0004】
この特許文献1に記載のキャビティユニットは、9枚のプレート部材(キャビティプレート、ベースプレート、アパチャープレート、サプライプレート、3枚のマニホールドプレート、カバープレート、ノズルプレート)からなる積層構造体で構成されている。
【0005】
また、インクジェットプリンタにおいては、近年、高速印字、画質向上の要求から、ヘッドの小型化、軽量化が図られている。
【特許文献1】特開2003−165212号公報(段落0024〜0026及び図4)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
そのために、部品点数を減らすこと、つまりキャビティユニットを構成するプレート部材の枚数を減らすことが求められる。また、キャビティユニットのプレート部材の枚数を減らして、圧力室からノズル穴までの通路長さ(ディセンダ長)を短くして、ディセンダ内のインク体積を減らして、圧力伝播の減衰を押さえることが、駆動電圧の低下、安定噴射につながるので、この点からも、プレート部材の枚数を減少させたいという要求がある。
【0007】
本発明は、キャビティユニットを構成するプレート部材の枚数を低減したインクジェットプリンタ用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】
【0008】
請求項1の発明は、インクを噴射する複数のノズル穴、前記複数のノズル穴毎に連通した複数の圧力室及び前記圧力室に供給するインクを一時的に貯留するマニホールドを含むキャビティユニットと、前記圧力室内のインクに噴射エネルギーを付与するエネルギー付与手段とを備え、記録媒体に前記インクを噴射して記録するインクジェットプリンタ用ヘッドにおいて、前記キャビティユニットが、上面に凹部として前記圧力室が形成される上側プレート部材と、前記マニホールドが形成される下側プレート部材と、それらの間に設けられる中間プレート部材とを含む複数のプレート部材を積層して構成され、前記上側プレート部材と中間プレート部材とにまたがって、前記圧力室と前記マニホールドとを連通する連通路が形成され、前記連通路は、前記圧力室に下流端部が連通し、前記圧力室の長手方向に沿って前記圧力室との連通部から離れる方向に延びて前記マニホールドに上流端部が連通する構成とされていることを特徴とする。ここで、「前記圧力室内のインクに噴射エネルギーを付与するエネルギー付与手段」には、圧電方式のほか、圧力室内のインクを加熱して膨張させることでインクを噴射するバブルジェット(登録商標)方式も含まれる。
【0009】
このようにすれば、上側プレート部材と中間プレート部材とにまたがって、前記圧力室と前記マニホールドとを連通する連通路が形成されるので、圧力室を形成する上側プレート部材と、マニホールドを形成するマニホールドプレートとの間に、中間プレート部材という1枚のプレート部材を設けるだけでよくなり、キャビティユニットを構成するプレート部材の枚数を低減を図る上で有利となる。
【0010】
請求項2の発明は、請求項1のインクジェットプリンタ用ヘッドにおいて、前記上側プレート部材が、前記圧力室に連通するとともに下面に貫通する第1の貫通路を有し、前記中間プレート部材が、上面に凹部として形成されるとともにその下流端部が前記第1の貫通路と連通する上面凹部通路と、その上面凹部通路の上流端部に連通するとともに下面に貫通して前記マニホールドに連通する第2の貫通路とを有することを特徴とする。
【0011】
このようにすれば、上側プレート部材と中間プレート部材とにまたがって、上側プレート部材側の第1の貫通路と中間プレート部材側の上面凹部通路及び第2の貫通路との組み合わせにより、連通路を簡単に形成することができる。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1のインクジェットプリンタ用ヘッドにおいて、前記上側プレート部材が、前記圧力室に連通するとともに下面に貫通する第1の貫通路と、下面に凹部として形成される下面凹部通路とを有し、前記中間プレート部材が、上面に凹部として形成されるとともにその下流端部が前記第1の貫通路と連通し、その上流端部が前記下面凹部通路の下流端部と連通する上面凹部通路と、前記下面凹部通路の上流端部に連通するとともに下面に貫通して前記マニホールドに連通する第2の貫通路とを有することを特徴とする。
【0013】
このようにすれば、上側プレート部材と中間プレート部材とにまたがって、上側プレート部材側の第1の貫通路及び下面凹部通路と中間プレート部材側の上面凹部通路及び第2の貫通路との組み合わせにより、連通路を形成することができる。
【0014】
請求項4の発明は、請求項1のインクジェットプリンタ用ヘッドにおいて、前記上側プレート部材が、下面に凹部として形成されるとともにその下流端部が前記圧力室に連通する下面凹部通路を有し、前記中間プレート部材が、前記下面凹部通路の上流端部に連通するとともに下面に貫通して前記マニホールドに連通する貫通路を有することを特徴とする。
【0015】
このようにすれば、圧力室が形成される上側プレート部材を有効に利用して、連通路(下面凹部通路及び貫通路)も形成することができる。
【0016】
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれかのインクジェットプリンタ用ヘッドにおいて、平面視で、前記各圧力室が特定方向に細長く平行に形成され、前記連通路の一部が、隣り合う前記圧力室の間に配置されていることを特徴とする。
【0017】
このようにすれば、隣り合う圧力室の間の部分を有効に利用して、連通路の一部を配置することができる。
【発明の効果】
【0018】
以上のように構成したから、本発明は、上側プレート部材と中間プレート部材とにまたがって、圧力室とマニホールドとを連通する連通路を形成するので、圧力室を形成する上側プレート部材と、マニホールドを形成するマニホールドプレートとの間に、中間プレート部材という1枚のプレート部材を設けるだけで、連通路を形成することができる。よって、キャビティユニットを構成するプレート部材の枚数を低減を図る上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
【0020】
図1(a)は本発明にかかるインクジェットプリンタの概略構成を示す概略構成図、図1(b)は本発明にかかるキャビティユニット、アクチュエータユニットおよびフレキシブルケーブルの関係を示す説明図である。
【0021】
本発明に係るインクジェットプリンタ1は、図1(a)に示すように、インクカートリッジ(図示せず)が搭載されるキャリッジ2の下面に、記録用紙P(記録媒体)に記録するためのインクジェットプリンタ用ヘッド3(以下、単にプリンタ用ヘッドという)が設けられている。キャリッジ2は、プリンタフレーム4内に設けられるキャリッジ軸5とガイド板(図示せず)とによって支持され、記録用紙Pの搬送方向Aと直交する方向Bに往復移動させる構成とされている。
【0022】
図示しない給紙部からA方向に搬送される記録用紙Pは、プラテンローラ(図示せず)とプリンタ用ヘッド3との間に導入されて、プリンタ用ヘッド3から記録用紙Pに向けて噴射されるインクにより所定の記録がなされ、その後、排紙ローラ6にて排紙される。
【0023】
また、図1(b)及び図2に示すように、プリンタ用ヘッド3は、キャビティユニット11と、アクチュエータユニット12とを下側から順に備え、アクチュエータユニット12の上面の個別表面電極に駆動信号を供給するフレキシブルケーブル13(信号線)の接続端子部が、例えばハンダ付けなどにより電気的に接続されている。
【0024】
キャビティユニット11は、図2及び図3に示すように、複数枚のプレートからなる積層構造体14を含む。その積層構造体14の上側には、後述するトッププレート15が設けられる一方、下側には、ノズル穴16aを有するノズルプレート16及びノズル穴16aに対応する貫通穴17aが形成されたスペーサプレート17を貼り合わせてなるプレートアッセンブリ18が一体に貼り付けられている。トッププレート14の上側に、アクチュエータユニット12が設けられている。また、キャビティユニット11の開口11aには、インク内に含有される塵埃などを捕獲するためのフィルタ19が設けられる。ノズルプレート16は、(積層構造体14を構成する)後述のキャビティプレート14Aの1つの圧力室14Aaについて、1つのノズル穴16aがそれぞれ設けられた合成樹脂プレート(例えばポリイミド)である。なお、前記ノズルプレート16は金属プレートとしてもよい。
【0025】
この積層構造体14は、図3に示すように、上側から順にキャビティプレート14A、アパチャープレート14B、2枚のマニホールドプレート14C,14D、及びダンパープレート14Eがそれぞれ重ねられて金属拡散接合されたものである。これら6枚のプレート14A〜14Eは、各ノズル穴16a毎に個別にインク流路が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。ここで、キャビティプレート14Aは、上面に圧力室14Aaとして機能する凹部が規則的に整列されて多数設けられた金属プレートである。このキャビティプレート14Aには、圧力室14Aaのほか、圧力室14Aaの上流端部に連通するとともに下面に貫通する第1の貫通路14Abと、圧力室14Aaをノズル穴16aに連通するための連絡穴14Ac(貫通穴)とを有する(図5参照)。
【0026】
アパチャープレート14Bは、上面に凹部として形成されるとともにその下流端部が前記第1の貫通路14Abと連通する上面凹部通路14Baと、その上面凹部通路14Aaの上流端部に連通するとともに下面に貫通してマニホールド14Ca,14Daに連通する第2の貫通路14Bbとを有する金属プレートである。また、圧力室14Aa(連絡穴14Ac)をノズル穴16aに連通するための連絡穴14Bcも貫通穴として設けられている(図5参照)。
【0027】
マニホールドプレート14C,14Dは、マニホールド14Ca,14Daに加えて、キャビティプレート14Aの1つの圧力室14Aaについて、圧力室14Aaからノズル穴16aへの連絡穴14Cb,14Dbがそれぞれ設けられた金属プレートである。
【0028】
ダンパープレート14Eは、ダンパー室14Eaのほか、圧力室14Aaをノズル穴16aに連通する連通穴14Ebが設けられた金属プレートである。
【0029】
なお、圧力室14Aaとなる凹部をハーフエッチングで形成しているので、例えば従来プレートの厚さが50μmであれば、この実施の形態では厚さ100μmのプレートを用いることで、従来と同様の圧力室の容積が確保される。
【0030】
アクチュエータユニット12は、各圧力室14Aaに対応してトッププレート15上に形成された内部共通電極と、内部共通電極の上に形成された圧電シートと、この圧電シートの上側に形成された表面電極(個別表面電極)とが設けられている。トッププレート15は、振動板として機能し、圧電シートの変形に伴って圧力室14Aaに向かって凸となるように変形する。圧電シートは、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り、その厚み方向に分極している。表面電極は、Ag−Pd系等の金属材料からなるものであり、駆動信号が供給されるフレキシブルケーブル13の信号線により、図示しないドライバICに接続されている。他方、内部共通電極は常にグランド電位に保たれている。したがって、表面電極の電位をグランド電位より高い電位とすることで、圧電シートに対してその分極方向に電界が印加される。電界が印加された圧電シートは、活性層として、圧電横効果により分極方向と直角方向に縮む。一方、トッププレート15は、電界の影響を受けないため自発的には縮まないので、上層の圧電シートと下層のトッププレート15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、トッププレート15がキャビティプレート14Aに固定されていることと相俟って、圧電シート及びトッププレート15は圧力室14Aa側に凸となるように変形しようとする(ユニモルフ変形)。このため、圧力室14Aaの容積が減少して、圧力室14Aa内のインクの圧力が上昇し、ノズル穴16aからインクが噴射される。その後、表面電極を内部共通電極と同じ電位に戻すと、圧電シート及びトッププレート15は元の形状になって圧力室14Aaの容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド14Da,14Eaから吸い込み、同様にしてインク噴射動作が繰り返し行われる。
【0031】
上述したように、本実施の形態では、振動板としてのトッププレート15をキャビティユニット11の上側に設けているので、ユニモルフ変形による優れた噴射効率を実現することができる。
【0032】
このように、キャビティユニット11は、複数のノズル穴16a、前記複数のノズル穴16aの各々に連通する複数の圧力室14Aa及びこの圧力室14Aaに供給するインクを一時的に貯留するマニホールド14Ca,14Daを含む構成とされている。一方、アクチュエータユニット12は、圧力室14Aaに対応する個別表面電極を有しこの個別表面電極に駆動信号が供給されることで圧力室14Aaの容積を変化させて前記ノズル穴からインクを噴射させる構成とされる。
【0033】
続いて、圧力室14Aaとマニーホールド14Ca,14Daとを連通する連通路21の構成を、キャビティユニットの構成とともに、図4〜図7に沿って説明する。
【0034】
キャビティユニット11は、積層構造体14の上側部分として、前述のように、上面に凹部として圧力室14Aaが形成されるキャビティプレート14A(上側プレート部材)と、マニホールド14Ca,14Daが形成されるマニホールドプレート14C,14D(下側プレート部材)と、それらの間に設けられるアパチャープレート14B(中間プレート部材)とを有する。
【0035】
そして、連通路21は、キャビティプレート14Aの第1の貫通路14Abと、アパチャープレート14Bの上面凹部通路14Ba及び第2の貫通路14Bbとによって構成される。つまり、キャビティプレート14A及びアパチャープレート14Bという上下に位置する2枚のプレート部材を用いるだけで、連通路21が形成されている。
【0036】
また、各プレート14A〜14F,15の平面に対して直交する方向から見た平面視では、各圧力室14Aaが特定方向に細長く平行に形成されおり、隣り合う圧力室14Aaの間に、連通路21の上流側部分及び第2の貫通路14Bbが配置される位置関係となっている。
【0037】
これにより、連通路21は、図7に示すように、それの下流端部分が第1の貫通路14Abを通じて圧力室14Aaに連通し、中間通路部分が圧力室14Aaの長手方向に沿って第1の貫通路14Abから離れる方向に延びる上面凹部通路14Baとされ、上流端部分が第2の貫通路14Bbを通じてマニホールド14Ca,14Daに連通する構成とされている。
【0038】
このように、キャビティプレート14Aに形成される第1の貫通路14Aaと、アパチャプレート14Bに形成される第2の貫通路14Bb及び上面凹部通路14Baとの組み合わせによって、キャビティプレート14Aとアパチャープレート14Bとにまたがって圧力室14Aaとマニホールド14Ca,14Daとを連通する連通路21が形成されることになる。
【0039】
よって、前記特許文献1に記載のものでは、キャビティプレートとマニホールドプレートとの間に3枚のプレート部材(ベースプレート、アパチャープレート、サプライプレート)を設け、それら3枚のプレート部材を利用して前述したような連通路を形成しているが、この実施の形態では、キャビティプレート14A(上側プレート部材)とマニホールドプレート14Cとの間には、1枚のプレート部材(アパチャープレート14B)を設けているだけである。よって、このような構成とすることにより、キャビティユニット11(積層構造体14)を構成するプレート部材の枚数を、前記特許文献1に記載のものに比べて2枚低減することができる。
【0040】
また、図8〜図11に示すように、連通路21’を構成することも可能である。この場合には、キャビティプレート14A’が、圧力室14Aaの上流端部に連通するとともに下面に貫通して開口する第1の貫通路14Abと、下面に凹部として形成される下面凹部通路14Adとを有する。アパチャープレート14B’は、上面に凹部として形成されるとともにその下流端部が第1の貫通路14Abと連通し、その上流端部が下面凹部通路14Acの下流端部と連通する上面凹部通路14Ba’と、下面凹部通路14Adの上流端部に連通するとともに下面に貫通してマニホールド14Ca,14Daに連通する第2の貫通路14Bbとを有する。
【0041】
よって、圧力室14Aaとマニホールド14Ca,14Daとを連通する連通路21’は、キャビティプレート14A’に形成される第1の貫通路14Ab及び下面凹部通路14Adと、アパチャープレート14B’に形成される上面凹部通路14Ba’及び第2の貫通路14Bbとの組み合わせによって構成される。
【0042】
さらに、図12〜図14に示すように、連通路21”を構成することも可能である。この場合には、キャビティプレート14A”が、下面に凹部として、下流端部が圧力室14Aaに連通する下面凹部通路14Aeを有する。アパチャープレート14B”が、下面凹部通路14Aeに連通するとともに下面に貫通してマニホールド14Ca,14Daに連通する貫通路14Bbを有する。
【0043】
よって、キャビティプレート14A”側の圧力室14Aaとアパチャプレート14B”側のマニホールド14Ca,14Daとを連通する連通路21”は、下面凹部通路14Aeと貫通路14Bbとの組み合わせによって形成され、この実施の形態の場合は前述したもの比べてより一層単純な構造となる。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】(a)は本発明にかかるインクジェットプリンタの概略構成を示す概略構成図、(b)は本発明にかかるキャビティユニット、アクチュエータユニットおよびフレキシブルケーブルの関係を示す説明図である。
【図2】キャビティユニットの上側に、アクチュエータユニットを貼り付けた状態を示す斜視図である。
【図3】キャビティユニットを、構成要素である各プレートに分解し、それらをトッププレートとともに示す図である。
【図4】要部平面図である。
【図5】図4のA−A線における断面図である。
【図6】図4のB−B線における断面図である。
【図7】連通路を模式的に示す斜視図である。
【図8】他の実施の形態についての図4と同様の要部平面図である。
【図9】図8のC−C線における断面図である。
【図10】図9のD−D線における断面図である。
【図11】連通路を模式的に示す斜視図である。
【図12】別の実施の形態についての図4と同様の要部平面図である。
【図13】図12のE−E線における断面図である。
【図14】図12のF−F線における断面図である。
【符号の説明】
【0045】
1 インクジェットプリンタ
11 キャビティユニット
12 アクチュエータユニット
13 フレキシブルケーブル
14A,14A’,14A” キャビティプレート
14Aa 圧力室
14Ab 第1の貫通路
14Ad,14Ae 下面凹部通路
14B,14B’,14B” アパチャープレート
14Ba,14Ba’ 上面凹部通路
14Bb 第2の貫通路
14C,14D マニホールドプレート
14Ca,14Da マニホールド
21,21’、21” 連通路




 

 


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