(57)【要約】【課題】インク供給路の音響抵抗が大きく、且つイナータンスが大きくなく、製造工程においてインク供給路に変形しない十分な強度を持たせる。【解決手段】インク滴の吐出効率及びメニスカスの減衰時間はインク供給路１８の形状が大きな影響をおよぼすため、音響抵抗を大きくしつつ、イナータンスは大きくならない形状としたい。従って、インク供給路１８は断面形状を高さＨ（約３０μｍ）、幅Ｄ（約１４０μｍ）の矩形形状の長さＬ（約３２０μｍ）の溝形状とした。また、このような形状である為、音響抵抗及びイナータンスは高さＨの精度がもっとも影響するが、高さＨはインク供給路プレート３０の厚みであるので高精度に加工できる。その反面、インク供給路１８の幅Ｄ、長さＬは、エッチングによって開けられる孔であるので高精度には加工できないが、幅Ｄ、長さＬは大きい為、その加工精度は音響抵抗及びイナータンスにあまり影響を与えず問題は無い。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通インク室の開口部と圧力室とを連通し、前記共通インク室から前記圧力室にインクを供給するインク供給路を備え、アクチュエータによって前記圧力室内のインクを加圧してインク滴をノズルから吐出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記インク供給路が、前記アクチュエータと接する前記圧力室の圧力発生面を含まないで形成され、且つ、前記インク供給路内のインク流れ方向が、前記圧力発生面と並行であることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
前記インク供給路が、インク供給路プレートに開けられた孔によって構成され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記録ヘッド。
【請求項３】
前記インク供給プレートが、前記ノズルを形成するノズルプレートと前記圧力室を形成する圧力室プレートとの間にあることを特徴とする請求項２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
前記インク供給路プレートが、前記共通インク室を形成するプールプレートと前記圧力室プレートとの間にあること特徴とする請求項３に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
前記孔が、平面視したときインクの流れ方向に長い略長方形であることを特徴とする請求項２乃至は請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項６】
前記インク供給路の前記圧力発生面に対して直交する方向を高さＨ、該高さ方向Ｈと直交する方向を幅Ｄ、前記インク流れ方向の長さをＬとするとき、Ｌ＞Ｄ＞Ｈの関係を有することを特徴とする請求項５に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項７】
前記インク供給路の高さＨ、幅Ｄ、長さＬが、Ｌ＞２Ｄ＞３Ｈの関係を有することを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項８】
前記インク供給路の幅Ｄ、高さＨ、長さＬが、Ｌ＞２００μｍ、Ｄ＞１００μｍ、５０μｍ＞Ｈであることを特徴とする請求項６に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項９】
前記インク供給路の幅Ｄ、高さＨ、長さＬが、Ｌ＞３００μｍ、Ｄ＞１２０μｍ、４０μｍ＞Ｈであることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１０】
前記共通インク室と連通する前記インク供給路の連通部が、前記共通インク室の開口部より拡幅されている拡幅部を有することを特徴とする請求項２乃至は請求項９に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１１】
前記共通インク室の開口部が、前記インク供給路の連通部より拡幅されていることを特徴とする請求項２乃至は請求項９に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１２】
前記ノズルがマトリックス状に配置されたことを特徴とする請求項１乃至は請求項１１に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１３】
前記アクチュエータが、電歪作用によって前記圧力室内のインクを加圧する圧電素子であることを特徴とする請求項１乃至は請求項１２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１４】
前記アクチュエータが、前記圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であることを特徴とする請求項１乃至は請求項１２に記載のインクジェット記録ヘッド。
【請求項１５】
請求項１乃至は請求項１４に記載のインクジェット記録ヘッドを備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録ヘッドのインク供給路及びインクジェット記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電素子の電歪作用を用いて、インクが充填された圧力室を振動板を介して加圧することで、圧力室に連通するノズルからインク滴を吐出するインクジェット記録方式が知られている。
【０００３】
このようなインクジェット記録ヘッドにおいては、インク供給口から導入されたインクが共通インク室に充填され、この共通インク室からインク供給路を通って各圧力室に充填される。
【０００４】
このインク供給路の形状は、インクの吐出効率及びメニスカスの減衰時間に影響をおよぼす。すなわち、圧力室から共通インク室へインクを逆流させにくくし、効率良くノズルからインク滴を吐出させる為にはインク供給路の音響抵抗を大きくしたい。しかし、音響抵抗を大きくするとインク供給路のイナータンスも大きくなる為、ノズルからインク滴が吐出した後、メニスカスが安定しにくくなる。従って、音響抵抗とイナータンスとのバランスのとれた設計が重要である。つまり、音響抵抗を大きく、且つ、イナータンスはあまり大きくならないような形状としたい。
【０００５】
従来、このような特性を有するインク供給路については、振動板に対して水平方向にエッチング等によって形成される溝形状のインク供給路や、振動板に対して鉛直方向にプレス加工や電鋳加工等によって形成される孔形状の供給路などがあった。（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照）
【０００６】
【特許文献１】
特開平０７−３２９２９２号公報
【特許文献２】
特表平１０−５０８８０８号公報
【特許文献３】
特開平０８−１０８５３４号公報
【特許文献４】
特開平０８−１６９１１１号公報
【特許文献５】
特開平０９−１５０５１１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように形成されるインク供給路は、精度を出すことが困難であったり、製造コストが高コストであったり、或いは、電鋳加工の場合はインクによりインク供給路が腐食しやすい等の問題があった。
【０００８】
また、振動板に対して水平方向（真下）に位置する溝形状のインク供給路の場合、供給路の上面が薄い振動板であるため強度が低い。従って、ノズルの高密度化に伴い圧電素子の電気接続部分がインク供給路の上面に位置せざるを得ない場合などでは、電気接続時に圧力がかかりインク供給路が変形したり、それによって圧電素子が破損することがあった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、インク供給路の音響抵抗が大きく、且つイナータンスが大きくならず、製造工程においてインク供給路に変形しない十分な強度を持たせることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、共通インク室の開口部と圧力室とを連通し、前記共通インク室から前記圧力室にインクを供給するインク供給路を備え、アクチュエータによって前記圧力室内のインクを加圧してインク滴をノズルから吐出させるインクジェット式記録ヘッドにおいて、前記インク供給路が、前記アクチュエータと接する前記圧力室の圧力発生面を含まないで形成され、且つ、前記インク供給路内のインク流れ方向が、前記圧力発生面と並行であることを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、インク供給路が、アクチュエータと接する圧力室の圧力発生面を含まないで形成され、且つ、インク供給路内のインク流れ方向が圧力発生面と並行である。
【００１２】
従って、インク供給路は圧力発生面と接していないので、インク供給路は十分な強度を保つことができる。このため、例えば、ノズルの高密度化に伴いインク供給路の上面に電気接続部分が位置せざるを得なくなっても、アクチュエータへの電気接続を行う際にインク供給路が変形したり、それによってアクチュエータが破損することがない。
【００１３】
また、インク供給路は、圧力発生面と鉛直方向の孔形状でなく、インク供給路は圧力発生面と並行である。従って、プレス加工や電鋳加工等で孔形状に加工することによる、精度上の問題、高い製造コストとなる問題、インクによる腐食する問題などが無い。
【００１４】
請求項２に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１に記載の構成において、前記インク供給路が、インク供給路プレートに開けられた孔によって構成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項１と同様の作用を奏すが、インク供給路がインク供給路プレートに開けられた孔によって構成されているため、インク供給路の圧力発生面と直行する方向の長さ（以下、この長さを「インク供給路の高さ」と記す）は、インク供給路プレートの厚みとなる。インク供給路プレートの厚みは低コストで容易に高精度に制御することができる。従って、インク供給路の高さも低コストで容易に高精度に制御できる
請求項３に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項２に記載の構成において、前記インク供給プレートが、前記ノズルを形成するノズルプレートと前記圧力室を形成する圧力室プレートとの間にあることを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項２と同様の作用を奏すが、インク供給プレートが、ノズルを形成するノズルプレートと圧力室を形成する圧力室プレートとの間にあるので、インク供給路プレートは圧力発生面と接していない。従って、インク供給路は十分な強度を保つことができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項３に記載の構成において、前記インク供給プレートが、前記共通インク室を形成するプールプレートと前記圧力室プレートとの間にあることを特徴としている。
【００１８】
請求項４に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項２と同様の作用を奏すが、インク供給プレートが、共通インク室を形成するノズルプレートとプールプレートとの間にあるので、インク滴が吐出する方向を垂直方向とすると、垂直方向に見たとき共通インク室とインク供給路と圧力室とが重なって構成することができる。従って、共通インク室とインク供給路と圧力室が、水平方向に対しては高密度に配置可能となる。
【００１９】
請求項５に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項２乃至は請求項４に記載の構成において、前記孔が、平面視したときインクの流れ方向に長い略長方形であることを特徴としている。
【００２０】
請求項５に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項２乃至は請求項４と同様の作用を奏すが、インク供給路となるインク供給プレートに開けられた孔が、平面視したときインクの流れ方向に長い略長方形である。従って、インクの流れ方向に多少の加工誤差を有していても、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスには影響が少ない。
【００２１】
請求項６に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項５に記載の構成において、前記インク供給路の前記前記圧力発生面に対して直交する方向を高さＨ、該高さ方向Ｈと直交する方向を幅Ｄ、前記インク流れ方向の長さをＬとするとき、Ｌ＞Ｄ＞Ｈの関係を有することを特徴としている。
【００２２】
請求項６に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項５と同様の作用を奏すが、インク供給路がインク供給路の圧力発生面に対して直交する方向を高さＨ、高さ方向Ｈと直交する方向を幅Ｄ、インク流れ方向の長さをＬとするとき、Ｌ＞Ｄ＞Ｈの関係を有しているので、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスは、高さＨの精度に最も依存する。従って、高さＨを高精度に加工すれば、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスを高精度に制御できる。
【００２３】
尚、インク供給路はインク供給路プレートに開けられた孔によって構成されているので、インク供給路プレートの厚み、つまりインク供給路の高さＨは低コストで容易に高精度にすることができるので、好適である。
【００２４】
請求項７に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項６に記載の構成において、前記インク供給路の高さＨ、幅Ｄ、長さＬがＬ＞２Ｄ＞３Ｈの関係を有することを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項６と同様の作用を奏すが、前記インク供給路の高さＨ、幅Ｄ、長さＬがＬ＞２Ｄ＞３Ｈの関係を有しているので、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスは、高さＨの精度に最も依存し、幅Ｄ及び長さＬを高精度に制御する必要がない。従って、高さＨのみを高精度に加工すれば、幅Ｄ、長さＬが多少の加工誤差を有していても、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスには影響が少ない。
【００２６】
請求項８に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項６に記載の構成において、前記インク供給路の幅Ｄ、高さＨ、長さＬが、Ｌ＞２００μｍ、Ｄ＞１００μｍ、５０μｍ＞Ｈであることを特徴としている。
【００２７】
請求項７に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項６と同様の作用を奏すが、インク供給路の幅Ｄ、高さＨ、長さＬが、Ｌ＞２００μｍ、Ｄ＞１００μｍ、５０μｍ＞Ｈであるので、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスは、高さＨの精度に最も依存する。従って、高さＨを高精度に加工すれば、インク供給路の音響抵抗及びイナータンスを高精度に制御できる。
【００２８】
請求項９に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項７又は請求項８に記載の構成において、前記インク供給路の幅Ｄ、高さＨ、長さＬが、Ｌ＞３００μｍ、Ｄ＞１２０μｍ、４０μｍ＞Ｈであることを特徴としている。
【００２９】
請求項９に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項７又は請求項８と同様の作用を奏すが、インク供給路の幅Ｄ、高さＨ、長さＬが、Ｌ＞３００μｍ、Ｄ＞１２０μｍ、４０μｍ＞Ｈであるので、高さＨのみを高精度に加工すれば、幅Ｄ、長さＬは１０μｍ程度の加工誤差を有してもインク供給路の音響抵抗及びイナータンスには影響が少ない。
【００３０】
請求項１０に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項２乃至は請求項９に記載の構成において、前記共通インク室と連通する前記インク供給路の連通部が、前記共通インク室の開口部より拡幅されている拡幅部を有することを特徴としている。
【００３１】
請求項１０に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項２乃至は請求項９と同様の作用を奏すが、共通インク室と連通するインク供給路の連通部が、共通インク室の開口部より拡幅されている拡幅部を有しているので、インク供給路プレートを積層する際、多少のずれが生じても、拡幅部が共通インク室の開口部より、はみ出ることはない。
【００３２】
従って、インク供給路プレートの音響抵抗及びイナータンスは、積層ずれの影響を受けにくい。
【００３３】
請求項１１に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項２乃至は請求項９に記載の構成において、前記共通インク室の開口部が、前記インク供給路の連通部より拡幅されているとを特徴としている。
【００３４】
請求項１１に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項２乃至は請求項９と同様の作用を奏すが、共通インク室の開口部が、インク供給路の連通部より拡幅されているので、インク供給路プレートを積層する際、多少のずれが生じても、インク供給路の連通部が共通インク室の開口部より、はみ出ることはない。
【００３５】
従って、インク供給路プレートの音響抵抗及びイナータンスは、積層ずれの影響を受けにくい。
【００３６】
請求項１２に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１乃至は請求項１１に記載の構成において、前記ノズルがマトリックス状に配置されたことを特徴としている。
【００３７】
請求項１２に記載のインクジェット記録ヘッドによれば、請求項１乃至は請求項１１と同様の作用を奏すが、ノズルがマトリックス状に配置されているので、高速に印字が可能である。
【００３８】
また、インク供給路は圧力発生面と接していないので、インク供給路は十分な強度を有している。このため、ノズルがマトリックス状に高密度に配置されるに伴い、インク供給路の上面に電気接続部分が位置せざるを得なくなっても、アクチュエータへの電気接続を行う際にインク供給路が変形したり、それによってアクチュエータが破損することがない。
【００３９】
請求項１３に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１乃至１２に記載の構成において、前記アクチュエータが、電歪作用によって前記圧力室内のインクを加圧する圧電素子であることを特徴とする、
請求項１４に記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドは、請求項１乃至１２に記載の構成において、前記アクチュエータが、前記圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であることを特徴としている。
【００４０】
請求項１５に記載の発明に係るインクジェット記録装置は、請求項１乃至は請求項１４に記載のインクジェット記録ヘッドを備えることを特徴としている
請求項１５に記載のインクジェット記録装置によれば、請求項１乃至は請求項１４に記載されているインク供給路の音響抵抗及びイナータンスが低コストで高精度であるインクジェット記録ヘッドを備えている。すなわち、インクの吐出効率が良く、メニスカスの減衰時間が短い、インクジェット記録ヘッドを備えている。
【００４１】
従って、製造コストが低く、また、高速に良好な画像形成が可能なインクジェット記録装置である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第１実施形態を図１乃至は図３に基づき説明する。
【００４３】
図１又は図２に示すように本実施の形態のインクジェット記録ヘッド１１２は、マトリックス状に複数開けられたインク滴を吐出するノズル１０と、インクを加圧し連通するノズル１０からインク滴を吐出させる圧力室１２と、図示しないインク供給部材からインクが供給される共通インク室１４とを備えている。そして、ノズル１０と圧力室１２とを連通するノズル連通室１６と、共通インク室１４の開口部２０と圧力室１２とを連通するインク供給路１８とを備えている。また、図２（Ａ）に示すように圧力室１２の上面には振動板３４が接着され、振動板３４の上面には圧電素子３６が接着され、更に圧電素子３６の上面にはボール半田４０を介して電気基板３８が接合されている。
【００４４】
次に本実施の形態のインクジェット記録ヘッド１１２の製造方法について説明する。
【００４５】
ノズル１０が形成されるノズルプレート２２と、ノズル連通室１６と共通インク室１４とを形成するインクプールプレート２４、２６と、ノズル連通室１６と共通インク室１４の開口部２０とを形成するスループレート２８と、インク供給路１８が形成されたインク供給路プレート３０と、圧力室１２が形成された圧力室プレート３２と、を順番に積層し接合する。
【００４６】
尚、このようにインク供給路プレート３０が、インクプールプレート２８と圧力室プレート３２との間にある為、インク滴が吐出する方向を垂直方向とすると、垂直方向に見たとき、共通インク室１４とインク供給路１８と圧力室１２とが重なって構成される。従って、共通インク室とインク供給路と圧力室が、水平方向に対しては高密度に配置可能となる。つまり、ノズル１０が高密度にマトリックス状に配置可能となる。
【００４７】
次にノズルプレート２２の表面に撥水コート膜を被覆すると共に、エキシマレーザにてノズル１０を開ける。そして、ノズル１０を形成後に圧力室プレート３２に振動板３４を接着する。
【００４８】
尚、ノズルプレート２２の材質はポリイミドであり、インクプールプレート２４、２６、スループレート２８、インク供給路プレート３０、圧力室プレート３２、振動板３４の材質はＳＵＳであり、それぞれのプレートの厚みは、振動板３４が約２０μｍ、圧力室プレート３２が約１００μｍ、インク供給路プレート３０が約３０μｍ、スループレート２８が約１５０μｍ、プールプレート２４が約２００μｍ、プールプレート３６が約１５０μｍとなっている。
【００４９】
また、インク供給路プレート３０は、図２に示すように厚み（Ｈ）が約３０μｍのプレートに、幅Ｄが約１４０μｍ、長さＬが約３２０μｍの略長方形の孔がエッチングで開けられている。この孔がインク供給路１８となる。つまり、インク供給路１８の形状は、高さＨ（約３０μｍ）、幅Ｄ（約１４０μｍ）の矩形状の断面をした長さＬ（約３２０μｍ）の溝形状をしている。
【００５０】
更に、インク供給路１８の共通インク室１４との連通部分は、共通インク室１４の開口部２０の直径φ２（約１５０μｍ）より拡幅された直径φ１（約２００μｍ）の拡幅部１８Ａを有している。このためインク供給路プレート３０の積層ずれは、共通インク室１４の開口部２０との連通部が、図３（Ｂ）まで許容できる。尚、本実施形態における製造誤差による最大の積層ずれは、図３（Ｂ）であり、図３（Ｃ）の状態になることは無い。
【００５１】
従って、後述するインク滴の吐出効率及びメニスカスの減衰時間に影響を与えるインク供給路１８の音響抵抗及びイナータンスは、積層ずれによって影響を受けない。
【００５２】
次に、剥離可能な接着剤、例えば接着後に所定の温度で加熱されると、発泡して接着力が大幅に低下する性質を有する熱発泡性接着フィルムを介して固定基板に接着された圧電プレートに、例えばサンドブラスト加工を用いて、マトリックス状に配列された圧電素子３６を作成する。
【００５３】
この圧電素子３６の固定基板と逆の面を振動板３４に接合する。尚、圧電素子３６の両面には、電極層として第１及び第２電極層がスパッタリングなどで予め形成されており、共通電極として兼用する振動板３４と導電性接着剤で接着することで、第一電極層、すなわち圧電素子３６と振動板３４とは電気的にも接続される。
【００５４】
続いて、固定基板を加熱して熱発泡性接着フィルムの接着力を低減させ、固定基板を剥離する。
【００５５】
剥離後、各圧電素子３６毎にボール半田４０を形成し、その上に電気基板３８を接合する。前述したように圧電素子３６の両面には第１及び第２電極層が形成されているので、第２電極層、すなわち圧電素子３６と電気基板３８とは電気的に接続されている。また、電気基板３８と振動板３４とは図示しない接点にて接続されている。
【００５６】
尚、ノズル１０がマトリックス状に配置されて高密度化されるに伴い、インク供給路１８の上面に圧電素子３６への電気接続部分が位置する構成にならざるを得なくなる。
【００５７】
しかし、インク供給路１８の上面は振動板３４でなく圧力室プレート３２によって形成されており、インク供給路１８は十分な強度を有している。従って、ボール半田４０の電気接点は、電気接続工程においても、間に圧力室プレート３２を介しているので、インク供給路１８に圧力がかかりインク供給路１８が変形したり、それによって、圧電素子３６が破損することがない。
【００５８】
そして最後に図示しないインク供給部材等を取り付けることにより、本実施の形態のインクジェット記録ヘッド１１２が完成する。
【００５９】
次に本実施の形態のインクジェット記録ヘッド１１２の作用を説明する。
【００６０】
図１（Ｂ）の矢印のように、インクジェット記録ヘッド１１２の図示しないインク供給口から導入されたインクが共通インク室１４に充填され、この共通インク室１４からインク供給路１８を通って各圧力室１２にインクが充填される。各圧力室１２にインクが充填された状態で、例えばボール半田４０から振動板３４へと通電することで圧電素子３６が歪み、振動板３４を介して圧力室１２のインクが加圧され、ノズル１０からインク滴が吐出する。このとき圧力室１２のインクはインク供給路１８にも逆流する。この逆流量が大きいとインク滴の吐出効率が悪くなる。
【００６１】
そして、インク滴が吐出した後、共通インク室１４からインク供給路１８を通ってインクが圧力室１２に再度充填され、ノズル１０のインクのメニスカスの動きが減衰し安定した後、次のインク滴が吐出が可能になる。尚、インク滴を連続吐出する最大駆動周波数、すなわち印字記録速度はメニスカスの動きが減衰し安定する時間にも依存する。従って、ノズル１０のインクのメニスカスを速やかに安定させる必要がある。
【００６２】
ここで、メニスカスの動きについて下記で説明する。
【００６３】
図４には、液滴吐出前後におけるノズル１０でのメニスカス５０の動作が、順に（Ａ）から（Ｆ）へと模式的に示されている。僅かに凹んだ状態であったメニスカス５０（図４（Ａ））は、圧力室１２が圧縮されるとノズル１０からインク滴５２を吐出させる（図４（Ｂ））。インク滴５２の吐出が行われると、ノズル１０内部のインク量が減少するため、凹形状のメニスカス５０が形成される（図４（Ｃ））。凹形状になったメニスカス５０は、インクの表面張力の作用によって徐々にノズル１０の開口部まで復帰し（図４（Ｄ）および図４（Ｅ））、吐出前の状態に回復する（図４（Ｆ））。なお、こうしたインク滴５２の吐出後におけるメニスカス５０の復帰動作のことを、以後「リフィル」と呼び、インク滴５２の吐出後にメニスカス５０がノズル１０の開口面２２Ａに復帰し、安定するまでの時間をメニスカスの減衰時間と呼ぶ。
【００６４】
図５には、インク滴５２の吐出直後からの経過時間と、メニスカス５０の位置変化（メニスカス５０の中央の位置ｙ、図４（Ｃ）参照）との関係がグラフにて示されている。吐出直後（ｔ＝０）に大きく後退したメニスカス５０（ｙ＝−６０μｍ）は、このグラフに示されるように振動しながら初期位置（ｙ＝０）に復帰する。
【００６５】
このようなインク滴５２の吐出効率及びメニスカスの減衰時間は、インク供給路１８の形状が大きな影響をおよぼす。すなわち、インク供給路１８は、圧力室１２から共通インク室１４へインクを逆流させにくくし、効率良くノズル１０からインク滴５２を吐出させる為にインク供給路１８の音響抵抗を大きくしたい。しかし、音響抵抗を大きくすると、インク供給路１８のイナータンスも大きくなる為、ノズル１０からインク滴５２が吐出した後、メニスカス５０が安定しにくくなる。従って、音響抵抗とイナータンスのバランスのとれた設計が重要である。つまり、音響抵抗を大きく、且つ、イナータンスはあまり大きくならない形状としたい。
【００６６】
本実施形態では、前述したように、インク供給路１８は、その断面形状が高さＨ（約３０μｍ）、幅Ｄ（約１４０μｍ）の矩形形状をした、長さＬ（約３２０μｍ）の溝形状とすることで、音響抵抗を大きく、且つイナータンスはあまり大きくならない形状としている。つまり、高い吐出効率及び十分短いメニスカスの減衰時間を得る事ができる形状となっている。尚、このように高さＨが小さく、幅Ｄ及び長さＬが大きな形状の為、後述するように、その音響抵抗及びイナータンスは高さＨの精度がもっとも影響する。
【００６７】
しかし、本実施形態では、インク供給路１８はインク供給路プレート３０にエッチングで略長方形に開けられた孔であるので、高さＨはインク供給路プレート３０の厚みとなり高精度に加工できる。その反面、インク供給路１８の幅Ｄ、長さＬは、エッチングによって開けられる孔であるので高精度には加工できないが、幅Ｄ、長さＬが大きい為、後述するように、その加工精度は音響抵抗及びイナータンスにあまり影響を与えないので問題は無い。
【００６８】
従って、音響抵抗及びイナータンスを高精度に低コストで製造が可能なインク供給路１８となっている。また、インク供給路１８の上面は振動板３４でなく圧力室プレート３２によって形成されており、インク供給路１８は十分な強度を保ている。
【００６９】
さて、このインク供給路１８の音響抵抗及びイナータンスと加工精度との関係について以下に詳しく見ていく。
【００７０】
幅Ｄｍ、高さＨｍの矩形断面で、長さＬｍの流路に、粘度（Ｐａ・ｓ）、密度ρ（ｋｇ／ｍ３）の液体が流れるときの流路のイナータンス（ｋｇ／ｍ４）、音響抵抗（Ｎｓ／ｍ５）は、図１０の▲１▼及び▲２▼の式で計算できる。
【００７１】
本実施形態に使用しているインクは、インク粘度が約０．００３（Ｐａ・ｓ）、インク密度ρが約９９８（ｋｇ／ｍ３）であり、また、前述したように、幅Ｄは約０．０００１４ｍ（１４０μｍ）、高さＨは約０．００００３ｍ（３０μｍ）、長さＬは約０．０００３２ｍ（３２０μｍ）である。したがって、これらの数値を図１０の▲１▼及び▲２▼式に入れ計算すると、イナータンスは７．６０Ｅ＋０７（Ｋｇ／ｍ４）、音響抵抗は３．４７Ｅ＋１２（Ｎｓ／ｍ５）となる。
【００７２】
さて、例えば、仮に幅Ｄ及び高さＨが設計値より１０μｍ大きくなるような製造誤差が生じたとすると、幅Ｄ及び高さＨの設計値とイナータンス及び音響抵抗の設計値からの誤差は図６のグラフのようになる。このグラフより、幅Ｄは１４０μｍであるので、仮に１０μｍ大きくなる、つまり幅が１５０μｍとなる製造誤差が生じてもイナータンス及び音響抵抗は共に約７％の減少に抑えられる。しかし、高さＨは３０μｍであるので、仮に１０μｍ大きくなる、つまり高さＨが４０μｍになる製造誤差が生じるとイナータンスが約２５％、音響抵抗が約４２％も減少する。
【００７３】
尚、イナータンス及び音響抵抗の誤差が１０％程度以下であれば、インク滴の吐出特性のばらつきは、人間の目では認識できない程度の画像品質への影響で納まる。つまり、イナータンス及び音響抵抗の誤差が１０％程度以下であれば、画像品質に影響しない。
【００７４】
また、長さＬについても、Ｌは図１０の▲１▼及び▲２▼の式とも分子にあるので、３２０μｍ（Ｌ１）が１０μｍ大きくなって３３０μｍ（Ｌ２）となる製造誤差を生じても、図１０の▲３▼式のように３％程度しか影響しない。
【００７５】
従って、本実施形態のようなインク供給路の形状の場合、製造誤差に対するイナータンス及び音響抵抗への影響は、高さＨがもっとも大きくなる。換言すると、本実施形態のようなインク供給路の形状であれば、高さＨのみを高精度に加工すれば、音響抵抗及びイナータンスを高精度に制御できる。
【００７６】
本実施形態のインク供給路１８は、インク供給路プレート３０にエッチングで略長方形に開けられた孔であるので、高さＨはインク供給路プレート３０の厚みとなり高精度に設定できる為、好適である。
【００７７】
尚、一般にエッチングによる加工の場合は数μｍの製造誤差を生じる。仮に、溝深さ（インク供給路１８の高さＨ）をエッチングにより加工する場合、つまりインク供給路プレート３０を設けないで圧力室プレート３２に加工する場合、溝深さも数μｍ程度の誤差が生じる。しかも、深さ方向の加工は幅方向の加工よりも加工精度が劣ることが一般的であり、１０μｍ程度の誤差が生じる。このような加工精度であってもイナータンス及び音響抵抗の誤差を、前述したように、画像品質に影響を与えない１０％程度以下にする為には、図６のグラフより１００μｍ以上の寸法を必要とする。
【００７８】
仮に、幅Ｄ、高さＨとも１００μｍ以上のインク供給路では断面積が大きいため、特にほぼ同じ音響抵抗（３．４７Ｅ＋１２（Ｎｓ／ｍ５））を得るためには長さＬを４０００μｍ（４ｍｍ）程度にする必要が生じ、非現実的である。
【００７９】
このようにエッチングの加工精度を考慮して溝状のインク供給路１８を形成すると断面積が大きくなり音響抵抗が小さくなってしまう。また、インク供給路１８を長くすることで音響抵抗を大きくすることも非現実的である。従って、高さＨを小さく、つまりインク流路プレート３０の厚みとし、幅Ｄを大きくすることで、音響抵抗を大きく、且つ、イナータンスはあまり大きくならない設計が可能となっている。
【００８０】
尚、スループレート２８の開口部２０は、インク供給路１８に比べて断面積が大きく、長さ（この場合はスループレート２８の厚み）が短いため、イナータンス及び音響抵抗は供給路に比べて小さく、この部分の製造誤差は特性に殆ど影響しない。
【００８１】
次に、本発明に係るインクジェット記録ヘッドの第二実施形態について図７及び図８にて説明する。
【００８２】
尚、第一実施形態で説明した部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８３】
本実施形態のインクジェット記録ヘッド１１３は、図７に示すように、インク供給路プレート３１は拡幅部を有して無く、共通インク室１４の開口部２１直径φ３が約２００μｍとなり、インク供給路１９の幅Ｄ（約１４０μｍ）の連通部より拡幅されている以外は、第１実施形態と同様の構成である。
【００８４】
このように共通インク室１４の開口部２１は、インク供給路プレート３１の幅Ｄ（約１４０μｍ）より大きな直径φ３（約２００μｍ）となっているので、インク供給路プレート３１の積層ずれは、共通インク室１４の開口部２１との連通部が図８（Ｂ）まで許容できる。尚、本実施形態における製造誤差による最大の積層ずれは、図８（Ｂ）であり、図８（Ｃ）の状態になることは無い。
【００８５】
従って、インク滴の吐出効率及びメニスカスの減衰時間に影響を与えるインク供給路１８の音響抵抗及びイナータンスは、積層ずれによって影響を受けない。
【００８６】
次に第２実施形態のインクジェット記録ヘッド１１３の作用を説明する。
【００８７】
第２実施形態のインク供給路１９も第一実施形態と同様の構成となっているので、インク供給路１９の音響抵抗及びイナータンスは高さＨの精度がもっとも影響する。
【００８８】
しかし、第一実施形態と同様にインク供給路１９はインク供給路プレート３１にエッチングで略長方形に開けられた孔であるので、高さＨはインク供給路プレート３１の厚みとなり高精度に加工でき、低コストで高精度に音響抵抗及びイナータンスを制御可能な構成となっている。
【００８９】
次に第一実施形態のインクジェット記録ヘッド１１２又は、第二実施形態のインクジェット記録ヘッド１１３を備えたインクジェット記録装置１０２について図９に基づき説明する。
【００９０】
インクジェット記録装置１０２はインクジェット記録ヘッド１１２又はインクジェット記録ヘッド１１３を搭載するキャリッジ１０４、キャリッジ１０４を主走査方向Ｍに走査する為の主走査機構１０６、記録媒体としての記録紙Ｐを副走査方向Ｓに走査する為の副走査機構１０８、及びメンテナンスステーション１１０等を含んで構成されている。
【００９１】
インクジェット記録ヘッド１１２又はインクジェット記録ヘッド１１３は、ノズル１０が形成されたノズルプレート２２が記録用紙Ｐと対向するようにキャリッジ１０４上に搭載されており、主走査機構１０６によって主走査方向Ｍに移動されながら記録用紙Ｐに対してインク滴を吐出することにより、一定のバンド領域ＢＥに対して画像の記録を行う。主走査方向への１回の移動が終了すると、副走査機構１０８によって記録用紙Ｐが副走査方向Ｓに搬送され、再びキャリッジ１０４を主走査方向Ｍに移動させながら次のバンド領域ＢＥを記録する。こうした動作を複数回繰り返すことにより、記録用紙Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。
【００９２】
本実施の形態のインクジェット記録ヘッド１１２又はインクジェット記録ヘッド１１３は、マトリックス状に配置された多数のノズル１０を備えている。このため、キャリッジ１０４の主走査方向Ｍの一回の移動で、広いバンド領域ＢＥに画像が形成できる。つまり、少ないキャリッジ１０４の移動回数で記録用紙Ｐの全面にわたって画像記録を行うことができる。また、前述したようにメニスカスの減衰時間が十分短いインク供給路１８又はインク供給路１９を有しているので駆動周波数を高くすることが可能である。従って、高速に画像形成が可能である。
【００９３】
また、高い吐出効率となるインク供給路１８又はインク供給路１９を有しているので、良好で安定した画像形成が行える
従って、良好で安定した画像形成が高速に行えるインクジェット記録装置１０２となっている。
【００９４】
尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００９５】
例えば、上記実施の形態では圧電素子３６は、１枚の圧電素子３６のたわみ振動によって圧力室１２を加圧したが、これに限定されない。例えば、圧電素子を積層する形態であっても良いし、縦振動タイプの圧電素子であっても良い。或いは、その他形態の圧電素子であっても良い。
【００９６】
また、例えば、上記実施の形態では、アクチュエータは圧電素子３６からなっているが、これに限定されない。例えば、圧力室内のインクを加熱し発泡させることで加圧する発熱抵抗体であっても良いし、静電力や磁力を利用したものであっても良い。或いは、その他の形態のアクチュエータであっても良い。
【００９７】
また、例えば、上記実施の形態では、ノズル１０はマトリックス状に配置されていたが、これに限定されない。例えば、ノズルが１列に配置されているものでも良い。
【００９８】
また、例えば、上記実施の形態では、インクジェット記録ヘッド１１２又はインクジェット記録ヘッド１１３をキャリッジ１０４によって搬送しながら記録を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、ノズルを記録媒体の全般にわたって配置したインクジェット記録ヘッドを用い、インクジェット記録ヘッドは固定して、記録媒体のみを搬送しながら記録を行っても良い。
【００９９】
また、本明細書におけるインクジェット記録とは、記録紙上への文字や画像の記録に限定されるものではない。すなわち、記録媒体は紙に限定されるものでなく、また吐出する液体もインクに限定されるものではない。例えば、高分子フィルムやガラス上にインクを吐出してディスプレイ用カラーフィルターを作成したり、溶接状態の半田を基板上に吐出して部品実装用のバンプを形成したりするなど、工業用的に用いられる液滴噴射装置全般に対して本発明を利用することが可能である。
【０１００】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明に係るインクジェット記録ヘッドのインク供給路は、音響抵抗及びイナータンスを高精度に低コストで製造が可能であり、また、製造工程においてインク供給路が変形しない十分な強度を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドの要部を示す断面斜視図である。尚、図（Ｂ）は図（Ａ）のＸ部分の拡大図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。尚、図（Ｂ）は図（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのインク供給路プレートの積層ずれを説明する説明図である。
【図４】インクジェット記録ヘッドのノズルからインクが吐出する時のメニスカスの変化を模式的に表した説明図である。
【図５】インクジェット記録ヘッドのノズルからインクが吐出する時のメニスカスの減衰とメニスカス中央の位置との関係の一例を示すグラフである。
【図６】インク供給路の製造誤差とイナータンス及び音響抵抗との関係を表すグラフである。
【図７】本発明の第二実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを示す断面図である。尚、図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係るインクジェット記録ヘッドのインク供給路プレートの積層ずれを説明する説明図である。
【図９】本発明の第一実施形態又は第二実施形態に係るインクジェット記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置を示す断面斜視図である。
【図１０】イナータンス（ｋｇ／ｍ４）、音響抵抗（Ｎｓ／ｍ５）の計算式（▲１▼▲２▼）及び長さＬの製造誤差の影響を計算した計算式（▲３▼）である。
【符号の説明】
１０            ノズル
１２            圧力室
１４            共通インク室
１８、１９      インク供給路
１８Ａ          拡幅部
２０、２１      開口部
３０            インク供給路プレート
３４            振動板（圧力発生面）
３６            圧電素子（アクチュエータ）
１０２            インクジェット記憶装置
１１２、１１３    インクジェット記録ヘッド
【図１】
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【図２】
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【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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