(57)【要約】【課題】ノズルの目詰まり、インク吐出不良などの起きないインクジェットヘッドを提案すること。【解決手段】インクジェットヘッド１の共通インク室６から個別インク室５にインクを供給するインク供給路７は、単一流路部分７２と、この単一流路部分の途中位置に形成された複数の分流路７３からなる分流路部分７４とを備え、各分流路７３の矩形断面の対角線長さはインクノズルのノズル径よりも小さい寸法とされ、単一流路部分７２の深さは分流路７３と同一とされ、各分流路７３の配列方向をインクの流れ方向Ａに対して傾斜した方向としてある。インクノズルに目詰まりを起こす惧れのある大きさの異物は各分流路７３で捕捉される。インク供給路を経由して個別インク室に流れ込むインクの流れに淀みが発生しないので、気泡がインク供給路に滞留しない。単一流路部分７２と分流路部分７４では音響抵抗およびイナータンスが異なるので、インクジェットヘッドの応答性および印字品質が共に改善される。【選択図】　　　図２
2004074675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通インク室と、個別インク室と、この個別インク室に連通しているインクノズルと、前記共通インク室から前記個別インク室にインクを供給するためのインク供給路とを有し、前記個別インク室の容積変動により前記インクノズルからインク液滴が吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク供給路は、単一流路部分と、この単一流路部分の途中位置に形成された複数の分流路からなる分流路部分とを備え、
各分流路の断面は矩形であり、当該矩形断面の対角線長さは、前記インクノズルのノズル径よりも小さい寸法とされており、
前記単一流路部分の深さは前記分流路と同一であり、
各分流路の配列方向は、インクの流れ方向に対して傾斜した方向であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１において、
前記共通インク室における前記インク供給路側の縁は、インクの流れ方向に対して傾斜しており、
各分流路の配列方向は、当該縁に平行な方向であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記共通インク室における前記インク供給路側の縁と、前記個別インク室における前記インク供給路側の縁との距離が５３〜６３μｍの範囲内の値であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項４】
共通インク室と、個別インク室と、この個別インク室に連通しているインクノズルと、前記共通インク室から前記個別インク室にインクを供給するためのインク供給路とを有し、前記個別インク室の容積変動により前記インクノズルからインク液滴が吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク供給路は、前記共通インク室に連通している共通インク室側単一流路部分と、前記個別インク室に連通している個別インク室側単一流路部分と、前記共通インク室側単一流路部分の途中位置に形成された複数の分流路からなる分流路部分とを備えており、
各分流路の断面は矩形であり、当該矩形断面の対角線長さは、前記インクノズルのノズル径よりも小さい寸法とされており、
前記共通インク室側単一流路部分の深さは前記分流路と同一であり、
前記個別インク室側単一流路部分の深さは前記分流路よりも大きな寸法であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項４において、
各分流路の配列方向は、インクの流れ方向に対して傾斜した方向であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項５において、
前記共通インク室における前記インク供給路側の縁は、インクの流れ方向に対して傾斜しており、
前記分流路の配列方向は、当該縁と平行な方向であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項７】
請求項４、５または６において、
前記共通インク室側単一流路部分の長さは約３３μｍであることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項８】
共通インク室と、個別インク室と、この個別インク室に連通しているインクノズルと、前記共通インク室から前記個別インク室にインクを供給するためのインク供給路とを有し、前記個別インク室の容積変動により前記インクノズルからインク液滴が吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク供給路は、前記共通インク室に連通している共通インク室側単一流路部分と、前記個別インク室に連通している個別インク室側単一流路部分と、これらの間を連通している連通路部分と、この連通路部分の途中位置に形成された複数の第１の分流路からなる第１の分流路部分と、前記共通インク室側単一流路部分の途中位置に形成された複数の第２の分流路からなる第２の分流路部分とを備えており、
前記第１の分流路の断面は矩形であり、当該矩形断面の対角線長さは、前記インクノズルのノズル径よりも小さい寸法とされており、
前記連通路部分の深さは前記第１の分流路と同一であり、
前記共通インク室側単一流路部分および前記個別インク室側単一流路部分の深さは前記連通路部分よりも大きな寸法であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項９】
請求項８において、
前記第１の分流路部分における前記第１の分流路の配列方向は、インクの流れ方向に対して傾斜した方向であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１０】
請求項９において、
前記共通インク室における前記インク供給路側の縁は、インクの流れ方向に対して傾斜しており、
前記第１の分流路の配列方向は、当該縁と平行な方向であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のうちのいずれかの項において、
対向電極の間に電圧を印加することにより発生する静電気力によって、前記個別インク室に容積変動を発生させる静電アクチュエータを備えていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のうちのいずれかの項において、
表面に異方性エッチングまたはＩＣＰプラズマエッチングによって加工された複数の凹部を備えた第１および第２の半導体基板が相互に接合され、これらの半導体基板の間に、前記共通インク室、前記個別インク室および前記インク供給路が形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、応答性および印字品質を共に改善可能なインク流路を備えたインクジェットヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェットヘッドとしては、インクを貯留しているインク室の容積変動により、インク室に連通しているインクノズルからインク液滴を吐出させる形式のものが知られている。この形式のインクジェットヘッドには圧電式および静電駆動式のものがある。圧電式のインクジェットヘッドでは、振動板と圧電素子からなる振動系を備え、静電駆動式のものでは対向電極間に発生する静電気力により振動する振動板からなる振動系を備えている。
【０００３】
このような振動系を備えたインクジェットヘッドの特性は、そのイナータンス、音響容量、音響抵抗を用いて電気的等価回路として表すことができる。例えば、特開昭５８−５２６９号公報、同６１−１４１５６６号公報には、圧電式のインクジェットヘッドの電気的等価回路が開示されている。一般に、長さおよび断面形状が同一の場合には、そのインク流路の音響抵抗およびイナータンスは一義的に決まり、音響抵抗を小さくすると、イナータンスも小さくなる。
【０００４】
ここで、インクジェットヘッドは一般に多数のインクノズルを備えており、各インクノズルがそれぞれ連通している個別インク室にインクを供給するために、外部からインクを共通インク室に一旦供給し、この共通インク室から各個別インク室に対してそれぞれインク供給路を介してインクを供給するようしている。この場合、インクジェットヘッドの応答性を改善するためには、インク通路、特に共通インク室と各個別インク室を連通しているインク供給路の音響抵抗を小さくすることが望ましい。しかし、音響抵抗を小さくすると、イナータンスも小さくなる。イナータンスが小さいと、インク吐出後の共通インク室の圧力振動が吐出インクのインクスピードに影響を及ぼし、所望の印字品質を満足するインクスピードを得ることができないので、印字品質が低下してしまう。
【０００５】
そこで、本願人は、特開２００１−９６７３８号公報において、インクジェットヘッドの応答性の改善と印字品質の改善を両立させるために、共通インク室と各個別インク室を連通しているインク供給路に、単一流路部分と、断面積が小さい複数の分流路からなる分流路部分を形成する構成を提案している。このように、音響抵抗およびイナータンスが異なる部分をインク供給路に形成することにより、応答速度が速く、良好な印字品質を確保可能なインクジェットヘッドを得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、インクノズルのノズル径よりも大きな異物が、共通インク室から個別インク室内にインクと共に進入した場合にはインクノズルに目詰まりが発生する惧れがある。そこで、これらの間を連通してインク供給路においてノズル径よりも大きな異物を捕捉できるようにする必要がある。このためには、上記の公開公報に開示されている単一流路部分と分流路部分を備えたインク供給路において、分流路部分を形成している各分流路の断面積を小さくして異物通過を阻止できるようにすることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、分流路の断面積を小さくすると、分流路部分においてインク通路断面積が急激に絞られるので、当該分流路部分の手前にインクの淀み領域が形成されてしまい、ここが気泡溜まりとなる惧れがある。例えば、インクの初期充填時あるいはインクカートリッジ交換時におけるインク充填時には、気泡を抱き込んだインクが供給される可能性が高く、インクに含まれている気泡がインク供給路の手前部分（共通インク室側の位置）に溜まり易い。気泡が溜まると、共通インク室から個別インク室へのインク供給が阻害され、インクノズルがインク液滴の吐出不良あるいは吐出不能状態に陥り、印字品質が低下してしまう。
【０００８】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、共通インク室と個別インク室を連通しているインク供給路の構造を工夫することにより、応答性および印字品質の両立を図ると共に、インクノズルの目詰まりの原因となる異物を捕捉でき、しかも、インク液滴の吐出不良・不能の原因となる気泡溜まりが発生しないようにしたインクジェットヘッドを提案することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、共通インク室と、個別インク室と、この個別インク室に連通しているインクノズルと、前記共通インク室から前記個別インク室にインクを供給するためのインク供給路とを有し、前記個別インク室の容積変動により前記インクノズルからインク液滴が吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク供給路は、単一流路部分と、この単一流路部分の途中位置に形成された複数の分流路からなる分流路部分とを備え、
各分流路の断面は矩形であり、当該矩形断面の対角線長さは、前記インクノズルのノズル径よりも小さい寸法とされており、
前記単一流路部分の深さは前記分流路と同一であり、
各分流路の配列方向は、インクの流れ方向に対して傾斜した方向であることを特徴としている。
【００１０】
このインク供給路を備えたインクジェットヘッドでは、共通インク室からインク供給路を介して個別インク室に流入するインクに混入している異物のうち、インクノズルに目詰まりを起こす惧れのある大きさのものは、各分流路を通過できず、ここで捕捉される。よって、インクノズルの目詰まりを防止できる。
【００１１】
また、インク供給路は全体として深さが一定であり、且つ、インク流路断面が小さな分流路部分では、各分流路がインク流れ方向に対して斜めに配列されている。各分流路を斜めに配列すると、同一幅の部分により多くの分流路を形成できる。このように全体として深さが同一であり、しかも、分流路部分でのインク流路断面積も大きく取れるので、共通インク室から当該インク供給路を経由して個別インク室に流れ込むインクの流れに淀みが発生することを防止あるいは抑制できる。従って、気泡がインク供給路に滞留して、共通インク室から個別インク室へのインクの供給が阻害され、インクノズルのインク液滴の吐出不良・不能が引き起こされてしまうことを防止できる。
【００１２】
これに加えて、インク供給路における単一流路部分と分流路部分とでは音響抵抗およびイナータンスが異なっており、これら音響抵抗およびイナータンスが異なる部分を形成することにより、インクジェットヘッドの応答性および印字品質も改善される。
【００１３】
ここで、インクジェットヘッドは一般に半導体基板から構成され、共通インク室は半導体基板の表面に異方性エッチングを施すことにより形成される。この場合、共通インク室におけるインク供給路側の縁がインクの流れ方向に対して傾斜した状態にエッチングされることがある。このような場合には、加工性などの点を考慮して、分流路の配列方向を当該開口縁部分に平行な方向とすればよい。
【００１４】
また、前記共通インク室における前記インク供給路側の縁と、前記個別インク室における前記インク供給路側の縁との距離を５３〜６３μｍの範囲内の値にすれば、換言すると、インク供給路の長さをこの範囲内の値にすれば、当該インク供給路の流路抵抗の増加およびイナータンスの減少を抑制でき、インクジェットヘッドのインク吐出特性を良好な状態に保持できることが確認された。
【００１５】
次に、本発明は、共通インク室と、個別インク室と、この個別インク室に連通しているインクノズルと、前記共通インク室から前記個別インク室にインクを供給するためのインク供給路とを有し、前記個別インク室の容積変動により前記インクノズルからインク液滴が吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク供給路は、前記共通インク室に連通している共通インク室側単一流路部分と、前記個別インク室に連通している個別インク室側単一流路部分と、前記共通インク室側単一流路部分に形成された複数の分流路からなる分流路部分とを備えており、
各分流路の断面は矩形であり、当該矩形断面の対角線長さは、前記インクノズルのノズル径よりも小さい寸法とされており、
前記共通インク室側単一流路部分の深さは前記分流路と同一であり、
前記個別インク室側単一流路部分の深さは前記分流路よりも大きな寸法とされていることを特徴としている。
【００１６】
このインク供給路を備えたインクジェットヘッドでは、共通インク室からインク供給路を介して個別インク室に流入するインクに混入している異物のうち、インクノズルに目詰まりを起こす惧れのある大きさのものは、各分流路を通過できず、ここで捕捉される。よって、インクノズルの目詰まりを防止できる。
【００１７】
また、インク供給路における共通インク室側から分流路部分を経て個別インク室側単一流路部分に到るまでの部分は同一深さとされているので、インクの流れに淀みが発生することを防止あるいは抑制できる。よって、気泡がインク供給路における共通インク室側の部分に滞留して、共通インク室から個別インク室へのインクの供給が阻害され、インクノズルのインク液滴の吐出不良・不能が引き起こされてしまうことを防止できる。
【００１８】
さらに、インク供給路における共通インク室側単一流路部分、分流路部分、および個別インク室側単一流路部分では音響抵抗およびイナータンスが異なっており、これら音響抵抗およびイナータンスが異なる部分を形成することにより、インクジェットヘッドの応答性および印字品質が共に改善される。
【００１９】
この場合においても、各分流路の配列方向を、インクの流れ方向に対して傾斜した方向にすれば、同一幅内に配置可能な分流路の本数を増加させて流路抵抗を下げることができる。例えば、共通インク室側単一流路部分の長さが加工誤差に応じて増加して流路抵抗が増加しても、インク供給路全体の流路抵抗を許容範囲内の値に保持することが可能である。
【００２０】
一般的にインクジェットヘッドは半導体基板から構成され、共通インク室が半導体基板の表面に異方性エッチングを施すことにより形成される場合には、共通インク室におけるインク供給路側の縁が、インクの流れ方向に対して傾斜した状態になることがある。この場合には、加工性の点などを考慮して、分流路の配列方向を当該縁に平行な方向とすればよい。
【００２１】
また、前記共通インク室側単一流路部分の長さは短い程良いが、加工誤差などを考慮して、前記共通インク室側単一流路部分の長さを約３３μｍとしておくことが望ましい。
【００２２】
次に、本発明は、共通インク室と、個別インク室と、この個別インク室に連通しているインクノズルと、前記共通インク室から前記個別インク室にインクを供給するためのインク供給路とを有し、前記個別インク室の容積変動により前記インクノズルからインク液滴が吐出するインクジェットヘッドにおいて、
前記インク供給路は、前記共通インク室に連通している共通インク室側単一流路部分と、前記個別インク室に連通している個別インク室側単一流路部分と、これらの間を連通している連通路部分と、この連通路部分の途中位置に形成された複数の第１の分流路からなる第１の分流路部分と、前記共通インク室側単一流路部分の途中位置に形成された複数の第２の分流路からなる第２の分流路部分とを備えており、
前記第１の分流路の断面は矩形であり、当該矩形断面の対角線長さは、前記インクノズルのノズル径よりも小さい寸法とされており、
前記連通路部分の深さは前記第１の分流路と同一であり、
前記共通インク室側単一流路部分、前記第２の分流路および前記個別インク室側単一流路部分の深さは前記連通路部分よりも大きな寸法とされていることを特徴としている。
【００２３】
このインク供給路を備えたインクジェットヘッドでは、共通インク室からインク供給路を介して個別インク室に流入するインクに混入している異物のうち、インクノズルに目詰まりを起こす惧れのある大きさのものは、第１の分流路部分の第１の分流路を通過できず、ここで捕捉される。よって、インクノズルの目詰まりを防止できる。
【００２４】
また、インク供給路における共通インク室側単一流路部分に流入したインクは、第２の分流路部分で流速が早くなり、しかる後に、連通路部分および第１の分流路部分で更に流速が早くなる。このように徐々に流速が増加しているので、インクの流れの淀みが発生しないので、気泡が滞留することを抑制あるいは防止できる。これに加えて、第２の分流路部分では、各第２の分流路を仕切っている隔壁あるいは突起に、流速の増したインクが衝突してそこに混入している気泡が細かな気泡に分割され。当該共通インク室側単一流路部分に留まることなく個別インク室側に流れる。よって、気泡溜まりの発生を確実に防止できる。
【００２５】
さらに、インク供給路には音響抵抗およびイナータンスが異なる部分が形成されているので、インクジェットヘッドの応答性および印字品質が共に改善される。
【００２６】
ここで、前記第１の分流路部分における前記第１の分流路の配列方向を、インクの流れ方向に対して傾斜した方向とすることが望ましい。
【００２７】
この場合、前記第１の分流路の配列方向は、前記共通インク室における前記インク供給路側の縁と平行な方向とすることが望ましい。
【００２８】
一方、本発明は、対向電極の間に電圧を印加することにより発生する静電気力によって、前記個別インク室に容積変動を発生させる静電アクチュエータを備えたインクジェットヘッドに適用することができる。
【００２９】
また、本発明は、表面に異方性エッチングまたはＩＣＰプラズマエッチングによって加工された複数の凹部を備えた第１および第２の半導体基板が相互に接合され、これらの間に前記共通インク室、前記個別インク室および前記インク供給路が形成された構成のインクジェットヘッドに適用することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明を適用した静電駆動式のインクジェットヘッドの一例を説明する。
【００３１】
（全体構成）
図１は本例の静電駆動式インクジェットヘッドの断面図である。インクジェットヘッド１は、シリコン製のキャビティ基板２を挟み、上側にシリコン製のノズル基板３が積層され、下側にガラス製の電極基板４が積層された３層構造となっている。
【００３２】
中央のキャビティ基板２には、その表面からエッチングを施すことにより、独立した複数の細長い個別インク室５と、１つの共通インク室６と、この共通インク室６を各個別インク室５に連通させている複数のインク供給路７としてそれぞれ機能する溝が形成されている。これらの溝がノズル基板３によって塞がれて、各部分５、６、７が区画形成されている。インク供給路７を精度良く形成するためにはＩＣＰプラズマエッチングによることが望ましい。
【００３３】
また、共通インク室６の下面を規定する部分には、インク取り入れ口８が形成されている。インクは、外部のインクタンク（図示せず）から、インク取り入れ口８を通って共通インク室６に供給され、ここから各インク供給路７を通って、独立した個別インク室５に供給される。
【００３４】
ノズル基板３には、各個別インク室５の先端側の部分に対応する位置、すなわち、インク供給路７とは反対側となる位置に、インクノズル９が形成されており、各インクノズル９は対応する個別インク室５に連通している。個別インク室５の底面には、薄肉で、面外方向（図において上下方向）に弾性変位可能な振動板５ａとして機能する部分が形成されている。
【００３５】
電極基板４において、キャビティ基板２に接合される上面には、各振動板５ａに対峙する位置に、浅くエッチングされた凹部４ａが形成されている。この凹部４ａの底面には、振動板５ａに対峙する個別電極１１が形成されている。個別電極１１は、ＩＴＯからなるセグメント電極部分１１ａと、外部に露出している電極端子部１１ｂを有している。
【００３６】
電極基板４をキャビティ基板２に接合することにより、各個別インク室５の底面を規定している振動板５ａと個別電極１１のセグメント電極部分１１ａとが、非常に狭い隙間で対峙する。この隙間は封止剤１２によって封止され、密閉状態とされている。
【００３７】
キャビティ基板２には、共通電極端子１３が形成され、ここと、各個別電極１１との間に、電圧印加手段１４によって駆動電圧が印加される。キャビティ基板２は導電性であるので、各振動板５ａは共通電極として機能する。
【００３８】
共通電極である振動板５ａと個別電極１１の間に駆動電圧を印加することにより発生する静電気力により、振動板５ａを個別電極側に吸引すると、振動板５ａが弾性変形してセグメント電極１１ａの側に撓み、当該セグメント電極１１ａの表面に吸着する。この結果、個別インク室５の容積が増加して、インク供給口部７を介して共通インク室６の側からインクが個別インク室５に流入する。
【００３９】
静電吸引力が解除されると、振動板５ａはその弾性復帰力によってセグメント電極１１ａの表面から離れて初期状態に復帰する。この結果、個別インク室５の容積が急激に減少する。この時に発生する個別インク室５内のインク圧力振動によって、個別インク室５内のインクの一部が、インクノズル９からインク液滴として吐出される。このような振動板５ａおよび個別電極１１を備えた静電アクチュエータの動作は公知であるので、これ以上の説明は省略する。
【００４０】
（インク供給路）
図２（ａ）はキャビティ基板２におけるインク供給路７が形成されている部分を中心に示す平面図であり、図２（ｂ）はそのｂ−ｂ線で切断した部分を示す部分断面図である。
【００４１】
これらの図を参照して説明すると、共通インク室６および個別インク室５はキャビティ基板２の表面に異方性エッチングを施すことにより形成された凹部によって規定されており、異方性エッチングによって残ったこれら共通インク室６および個別インク室５の間を仕切っている仕切り壁部分２１は台形の断面形状となっている。この仕切り壁部分２３はほぼ平行四辺形をした上面２１ａを備え、その両側辺２２、２３からは、共通インク室６の側に傾斜している傾斜面２４、および個別インク室５の側に傾斜している傾斜面２５が延びている。側辺２２は共通インク室６のインク供給路側の開口縁部分であり、側辺２３は個別インク室５のインク供給路側の開口縁部分である。また、傾斜面２４と共通インク室６の底面６ａは入り隅２６で交差し、傾斜面２５と個別インク室５の底面５ａは入り隅２７で交差している。
【００４２】
ノズル基板３におけるキャビティ基板２との合わせ面には、図２（ａ）において想像線で示すように、各仕切り壁部分２１に対峙している部分を浅く矩形状にエッチングすることにより、溝部分７０が形成されている。この溝部分７０は、各仕切り壁部分２１の上面２１ａの両側辺２２、２３からそれぞれ共通インク室６の側および個別インク室５の側に延びている。この溝部分７０の底面７１と、仕切り壁部分２１の上面２１ａの間に、ほぼ個別インク室５と同一幅のインク供給路７が形成されている。本例では、インク供給路７の長さ、即ち、共通インク室側の開口縁部分２２と個別インク室側の開口縁部分２３の距離Ｌを約５８μｍとなるようにしてある。
【００４３】
ここで、本例のインク供給路７は、単一流路部分７２と、この単一流路部分７２の途中位置、本例では中間位置に形成された複数の分流路７３からなる分流路部分７４とを備えた構成となっている。分流路部分７４は、溝部分７０を形成時に、一定間隔でほぼ矩形断面の突起７５が残るようにエッチングを行うことにより形成されたものであり、これら突起７５の間に複数の分流路７３が形成されている。
【００４４】
また、本例では、各分流路７３の配列方向を、矢印Ａで示すインクの流れ方向に対して傾斜した方向としてあり、更に詳しくは、共通インク室６のインク供給路側の開口縁部分２２に平行な方向としてある。さらに、各分流路７３の矩形断面の対角線長さを、インクノズル９のノズル径よりも小さい寸法としてある。
【００４５】
この構成のインク供給路７では、インク通路断面積が小さくなっている分流路部分７４が音響抵抗の増加に寄与する部分であり、それ以外の単一流路部分７２はインク通路断面積が大きいのでイナータンスの増加に寄与する部分である。
【００４６】
本例のインクジェットヘッド１を用いて実験を行ったところ、単一流路部分７２および分流路７３の深さ、分流路７３の幅などを適切に設定することにより、インクジェットヘッド１の応答速度を高め、しかも良好な印字品質を得るために必要なインク吐出スピードを確保可能なことが確認された。
【００４７】
また、各分流路７３の矩形断面の対角線長さがインクノズル９のノズル径よりも小さいので、インクノズル９の目詰まりの原因となるような大きさの異物は、当該インク供給路７において捕捉され、個別インク室５の側に侵入することが阻止される。よって、インクノズル９の目詰まりを確実に防止できる。
【００４８】
さらに、インク供給路７は全体として深さ一定のインク流路であるので、当該インク供給路７を経由するインク流には、気泡滞留の原因となるようなインク淀み領域が発生しない。よって、インク供給路７に気泡が滞留して、共通インク室６から個別インク室５へのインクの供給が阻害され、インクノズル９に吐出不良・不能が発生してしまうことを確実に防止できる。
【００４９】
また、本例ではインク供給路７を規定しているキャビティ基板２の仕切り壁部分２１の上面２１ａの幅Ｌを５８μｍにしてある。一般に、共通インク室６、個別インク室５の加工のばらつき、キャビティ基板２とノズル基板３の貼り合わせ誤差などに起因して、キャビティ基板２の側の上面２１ａとノズル基板３の側の溝部分７０の間にずれが生ずる。上面２１ａの幅が短いと、分流路７３を形成するための突起７５が上面２１ａから外れる惧れもある。かかる加工誤差を考慮すれば、上面２１ａの幅、すなわちインク供給路７の長さをなるべく長くすることが望ましい。しかし、インク供給路７を長くしすぎると、その流路抵抗が増加し、インク吐出特性が低下する惧れがある。本例では、幅を５８μｍとすることにより、加工誤差による弊害およびインク吐出特性の低下を回避することができる。なお、本発明者等の実験によれば、この幅は５３〜６３μｍの範囲内の値とすれば良好な結果が得られることが確認された。
【００５０】
（インク供給路の第２の実施例）
次に、図３（ａ）、（ｂ）には上記のインク供給路の代わりに用いることのできるインク供給路の例を示してある。これらの図に示すように、本例のインク供給路１０７も、キャビティ基板２における共通インク室６と個別インク室５の間に形成されている台形断面の仕切り壁部分１２１の平行四辺形をした上面１２１ａと、ノズル基板３に形成された溝部分１７０とによって形成されている。溝部分１７０は全体として個別インク室５とほぼ同一幅の溝であるが、共通インク室６の側の部分においては浅溝部分１７０ａとされ、個別インク室５の側の部分においてはこれよりも大幅に深い深溝部分１７０ｂとされている。また、浅溝部分１７０ａにおける深溝部分１７０ｂに隣接した位置には、溝部分１７０のエッチング時に矩形断面の突起１７５が一定間隔で残された状態となっている。
【００５１】
従って、この構成の溝部分１７０と平坦な上面１２１ａとの間に形成されている本例のインク供給路１０７は、浅溝部分１７０ａによって規定されている共通インク室６に連通している共通インク室側単一流路部分１７１と、深溝部分１７０ｂによって規定されている個別インク室５に連通している個別インク室側単一流路部分１７２と、突起１７５の間に形成されている複数の分流路１７３からなる分流路部分１７４とを備えている。
【００５２】
各分流路１７３は矩形断面形状をしており、共通インク室側単一流路部分１７１の深さは分流路１７３と同一である。これに対して、個別インク室側単一流路部分１７２の深さは大幅に大きな寸法になっている。
【００５３】
また、本例では、各分流路１７３の配列方向は、インクの流れ方向Ａに対して傾斜した方向であり、共通インク室６におけるインク供給路側の開口縁部分１２２および個別インク室におけるインク供給路側の開口縁部分１２３に平行な方向とされている。
【００５４】
さらに、各分流路１７３の矩形断面の対角線寸法は、インクノズル９のノズル径よりも小さな寸法に設定されている。また、共通インク室側単一流路部分１７１の長さ、すなわち、上面１２１ａの開口縁部分１２２から各突起１７５までの長さが約３３μｍとなるように設定されている。
【００５５】
この構成のインク供給路７においても、インク通路断面積が小さくなっている分流路部分１７４が音響抵抗の増加に寄与する部分であり、それ以外の単一流路部分１７１、１７２、特に深い単一流路部分１７２はインク通路断面積が大きいのでイナータンスの増加に寄与する部分である。
【００５６】
本例のインクジェットヘッド１を用いて実験を行ったところ、単一流路部分１７１、１７２の深さおよび長さ、分流路１７３の幅などを適切に設定することにより、インクジェットヘッド１の応答速度を高め、しかも良好な印字品質を得るために必要なインク吐出スピードを確保可能なことが確認された。
【００５７】
また、各分流路１７３の矩形断面の対角線長さがインクノズル９のノズル径よりも小さいので、インクノズル９の目詰まりの原因となるような大きさの異物は、当該インク供給路１０７において捕捉され、個別インク室５の側に侵入することが阻止される。よって、インクノズル９の目詰まりを確実に防止できる。
【００５８】
さらに、インク供給路１０７における共通インク室６の側から分流路部分１７４までは同一深さであるので、インクの流れに淀みが発生することを防止あるいは抑制できる。よって、気泡がインク供給路１０７における共通インク室側の部分に滞留して、共通インク室６から個別インク室５へのインクの供給が阻害され、インクノズル９に吐出不良・不能が発生してしまうことを防止できる。
【００５９】
これに加えて、本例においても、各分流路１７３の配列方向を、インクの流れ方向Ａに対して傾斜した方向にしてあるので、同一幅内に配置可能な分流路の本数を増加させて流路抵抗を下げることができる。従って、共通インク室側単一流路部分１７１の長さが加工誤差に応じて増加して流路抵抗が増加しても、インク供給路１０７の全体の流路抵抗を許容範囲内の値に保持することが可能である。
【００６０】
なお、インクジェットヘッド１は半導体基板から構成されており、共通インク室６および個別インク室５は半導体基板の表面に異方性エッチングを施すことにより形成されており、共通インク室６および個別インク室５におけるインク供給路側の開口縁部分１２２、１２３が、インクの流れ方向Ａに対して傾斜した状態になっている。本例ではこの傾斜に着目して、加工性の点などを考慮して、分流路の配列方向を当該開口縁部分に平行な方向としてある。
【００６１】
一方、本例では、共通インク室側単一流路部分１７１の長さを３３μｍとしてある。この共通インク室側単一流路部分１７１の長さは短い程良いが、共通インク室や個別インク室の加工誤差に起因する上面１２１ａの長さのばらつき、基板の貼り合せ誤差などを考慮すると、突起１７５が上面１２１ａから外れた状態で基板が貼り合せる惧れがある。本例のように共通インク室側単一流路部分１７１の長さを設定しておけば、このような弊害を回避することができ、しかも、インク吐出特性も良好な状態に保持できる。
【００６２】
（インク供給路の実施例３）
次に、図４（ａ）、（ｂ）には、上記のインク供給路７の代わりに用いることのできるインク供給路の更に別の実施例を示してある。これらの図に示すように、本例のインク供給路２０７も、キャビティ基板２における共通インク室６と個別インク室５の間に形成されている台形断面の仕切り壁部分２２１の平行四辺形をした上面２２１ａと、ノズル基板３に形成された溝部分２７０とによって形成されている。溝部分２７０は全体として同一深さであるが、共通インク室６および個別インク室５の側の部分において幅が狭く、中央部分において幅が広くなっている。また、この幅広の中央部分には一定の長さの浅溝部分２７０ａが形成されており、この浅溝部分２７０ａの底面からは幅方向に向けて一定間隔で矩形断面の突起２７５が突出している。さらに、共通インク室６の側の狭い幅の部分から中央の広い幅の部分に向けて幅が漸増する部分にはその幅方向の中央にほぼ円形断面の１本の突起２７６が形成されている。
【００６３】
この構成の溝部分２７０と平坦な上面２２１ａとの間に形成されている本例のインク供給路２０７は、共通インク室６に連通している共通インク室側単一流路部分２７１と、個別インク室に連通している個別インク室側単一流路部分２７２と、これらの間を連通している浅溝部分２７０ａによって規定される連通路部分２７７と、この連通路部分２７７の途中位置に形成された複数の突起２７５によって規定される第１の分流路２７３からなる第１の分流路部分２７４と、共通インク室側単一流路部分２７１の途中位置に形成された突起２７６によって規定される複数の第２の分流路２７８（本例では２本の分流路）からなる第２の分流路部分２７９が形成されている。さらに、第１の分流路２７３の矩形断面の対角線長さは、インクノズル９のノズル径よりも小さい寸法とされている。
【００６４】
このインク供給路２０７を備えたインクジェットヘッド１では、共通インク室６からインク供給路２０７を介して個別インク室５に流入するインクに混入している異物のうち、インクノズルに目詰まりを起こす惧れのある大きさのものは、第１の分流路部分２７４の第１の分流路２７３を通過できず、ここで捕捉される。よって、インクノズル９の目詰まりを防止できる。
【００６５】
また、インク供給路２０７における共通インク室側単一流路部分２７１に流入したインクは、第２の分流路部分２７９で流速が早くなり、しかる後に、連通路部分２７７および第１の分流路部分２７４で更に流速が早くなる。このように徐々に流速が増加してインクの流れの淀みが発生しないので、気泡が滞留することを抑制あるいは防止できる。これに加えて、第２の分流路部分２７９では、各第２の分流路２７８を仕切っている突起２７６に、流速の増したインクが衝突してそこに混入している気泡が細かな気泡に分割される。よって、気泡は当該共通インク室側単一流路部分２７１に留まることなく個別インク室５の側に流れる。よって、気泡溜まりの発生を確実に防止できる。
【００６６】
さらに、インク供給路２０７には音響抵抗およびイナータンスが異なる部分が形成されているので、インクジェットヘッド１の応答性および印字品質を共に改善可能である。
【００６７】
なお、本例においても、第１の分流路部分２７４の流路抵抗を低減するためには、分流路２７３を幅方向に対して傾斜した方向に配列して、流路断面積を増加すればよい。また、この場合には、共通インク室６、個別インク室５の開口縁部分２２２、２２３と平行となるようにすることが望ましい。
【００６８】
（その他の実施の形態）
なお、上記の例では、分流路部分を形成するための突起７３、１７３、２７３を矩形断面としてあるが、それ以外の断面形状にすることも可能である。同様に、突起２７６はほぼ円形断面であるが、楕円形や菱形、流線形などの断面形状にすることも可能である。さらに、これらの突起の個数、すなわち、分流路の数は、ここに実施例に応じて設定されるべき性質のものであり、上記の各実施例に限定されるものではない。
【００６９】
次に、上記の例は、インク液滴を基板上面に設けたノズルから吐出させるフェイスイジェクトタイプのインクジェットに本発明を適用したものであるが、基板の端面にノズルを形成したエッジイジェクトタイプのインクジェットヘッドに対しても本発明を同様に適用できることは勿論である。
【００７０】
また、上記の例は静電駆動式のインクジェットヘッドに関するものであるが、圧電式のインクジェットヘッドにも適用可能なことは勿論である。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のインクジェットヘッドでは、その共通インク室から個別インク室にインクを供給するためのインク供給路に、音響抵抗およびイナータンスの異なる部分を形成してある。また、矩形断面の対角線長さがインクノズルのノズル径よりも小さな分流路を複数備えた分流路部分を形成してある。さらには、共通インク室側からインク供給路の分流路部分を経由して個別インク室側に向かうインク流に淀み部分が発生しないようにしてある。
【００７２】
従って、本発明によれば、インクジェットヘッドの応答性および印字品質を双方ともに改善することができると共に、異物混入に起因するインクノズルの目詰まりを防止でき、しかも、気泡滞留に起因するインク吐出不良・不能を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した静電駆動式のインクジェットヘッドの断面図である。
【図２】図１のインク供給路を説明するための図であり、（ａ）は図１のインクジェットヘッドのキャビティ基板の部分上面図であり、（ｂ）はインクジェットヘッドのインク供給路を含む部分の部分断面図である。
【図３】図２のインク供給路の別の例を説明するための図であり、（ａ）は図１のインクジェットヘッドのキャビティ基板の部分上面図であり、（ｂ）はインクジェットヘッドのインク供給路を含む部分の部分断面図である。
【図４】図２のインク供給路の更に別の例を説明するための図であり、（ａ）は図１のインクジェットヘッドのキャビティ基板の部分上面図であり、（ｂ）はインクジェットヘッドのインク供給路を含む部分の部分断面図である。
【符号の説明】
１　　インクジェットヘッド
２　　キャビティ基板
３　　ノズル基板
４　　電極基板
５　　個別インク室
５ａ　振動板
６　　共通インク室
７、１０７、２０７　　インク供給路
９　　インクノズル
１１　個別電極
２１、１２１、２２１　仕切り壁部分
２１ａ、１２１ａ、２２１ａ　仕切り壁部分の上面
２２、２３、１２２、１２３　開口縁部分
７０、１７０、２７０　溝部分
７１　溝部分の底面
１７０ａ、２７０ａ　浅溝部分
１７０ｂ　深溝部分
７２、１７１、１７２　単一流路部分
７３、１７３、２７３、２７８　分流路
７４、１７４、２７４　分流路部分
７５、１７５、２７５、２７６　突起
Ａ　　インクの流れ方向
【図１】
2004074675.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004074675.tif 000005
【図４】
2004074675.tif 000006