(57)【要約】      （修正有）【課題】循環方式において着弾ズレを所定の許容範囲に抑制できる液体噴射ヘッドの提供。【解決手段】インクがインク供給路５４を介して供給される圧力発生室５２と、圧力発生室５２内に圧力変化を生じさせる圧電素子１１と、圧力発生室５２からインク滴として吐出させるノズル開口５６と、圧力発生室５２内のインクの一部を流出させる循環用流通路６３とを具備し、液体供給路５４、ノズル開口５６および循環用流通路６３の各イナータンスをＭｓ，Ｍｎ，Ｍｃとするとき、下式（１）の関係が成立するように構成した。2012158086.tif 000009ここで、Ａ；媒体の送り速度（ｍ／ｓ）、Ｂ；ノズル面と媒体との間のギャップ（ｍ）、Ｃ；インクの吐出速度（ｍ／ｓ）、Ｄ；ノズル列を形成する各ノズル開口におけるインク滴の吐出速度のバラつき（％）【選択図】図１
2012158086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体貯留部に貯留された液体が液体供給路を介して供給される圧力発生室と、前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、前記圧力変化に伴い前記圧力発生室から排出された液体を液滴として外部に吐出させるノズル列を形成しているノズル開口と、前記圧力発生室よりも前記ノズル開口側に形成されて前記圧力発生室内の液体の一部を前記圧力発生室から流出させる循環用流通路とを具備し、
前記液体供給路、ノズル開口および循環用流通路の各イナータンスをＭｓ，Ｍｎ，Ｍｃとするとき、下式（１）の関係が成立するように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【数１】
2012158086.tif 000008
ここで、Ａ；媒体の送り速度（ｍ／ｓ）、Ｂ；ノズル面と媒体との間のギャップ（ｍ）、Ｃ；液滴の吐出速度（ｍ／ｓ）、Ｄ；ノズル列を形成する各ノズル開口における液滴の吐出速度のバラつき（％）である。
【請求項２】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記循環用流通路は、その入口側が前記圧力発生室における前記液体の排出側に臨むとともに、その出口側が前記液体貯留部にそれぞれ臨むように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載する液体噴射ヘッドにおいて、
前記循環用流通路は、その入口側が前記圧力発生室における前記液体の排出側に臨むとともに、その出口側が液体貯留部にそれぞれ臨むように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体噴射ヘッド及びこれを有する液体噴射装置に関し、特に圧力発生室から排出されノズル開口を介して液滴として吐出される液体の一部を分流させて循環させる場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
液体噴射装置としては、例えば圧電素子からなる圧力発生手段によりインク滴吐出のための圧力を発生させる複数の圧力発生室と、共通のリザーバーから各圧力発生室に個別にインクを供給するインク供給路と、各圧力発生室に形成されてインク滴を吐出するノズル開口とを備えたインクジェット式記録ヘッドを具備するインクジェット式記録装置がある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
かかるインクジェット式記録装置では、印字信号に対応するノズルと連通した圧力発生室内のインクに吐出エネルギーを付与してインク滴をノズル開口から外部に吐出させ、紙等の媒体の所定位置に着弾させている。したがって、この種のインクジェット式記録装置では、ノズル開口が大気に臨むこととなる。このため、ノズル開口を介した蒸発によりインクが増粘される。この結果、増粘されたインクに起因してインク滴の吐出特性に悪影響を及ぼす場合が発生する。すなわち、増粘されたインクが一部でも存在するとノズル開口を介するインク滴の吐出量および吐出速度が変化し、着弾のばらつきを生起するという不都合が発生する。
【０００４】
このため、従来技術に係る汎用的なインクジェット式記録装置では、１）インクが増粘される前に、インクジェット式記録ヘッドをメディア以外の部分に移動させて適宜インクを吐き捨てることによりノズル開口近傍のインクを常に新鮮な状態に維持するか、２）インク滴を吐出させない場合には、圧力発生手段であるＰＺＴ等により圧力発生室に振動を発生させていくらかでも増粘を抑制する工夫をしている。
【０００５】
ところが、前者の場合には、インクを無駄に廃棄することになり、後者の場合には、インクが振動はしていてもノズル開口近傍ではインクの蒸発による増粘を充分には防止することができないという問題を有していた。
【０００６】
そこで、圧力発生室から排出されてノズル開口に向うインクの一部を循環用流通路を介して分流させて循環させることによりノズル開口近傍に常に新鮮なインクが供給されるように工夫したインクジェット式記録ヘッドも提案されている（特許文献２参照）。かかる循環方式を採用するインクジェット式記録ヘッドでは、インクを循環させているので、インクを廃棄することなくノズル開口近傍のインクを常に新鮮に維持することができ、上述の如き１）、２）の問題を同時に解決し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３５５９６１号公報
【特許文献２】特許第３０９７７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方、上述の如き循環方式を採用するインクジェット式記録ヘッドでは、ノズル開口に向うインクの一部を循環用流通路を介して分流させているので、その分ノズル開口を介して吐出されるインク量が減少し、圧力発生室におけるインクの排除体積に対するインク滴の吐出効率を悪化させる原因となる。すなわち、インク滴の吐出速度Ｖｍが低下される。かかる吐出速度Ｖｍの低下は着弾ズレの原因となる。ここで、前述の如きインクジェット式記録ヘッドは、その長手方向のノズル列に沿って多数のノズル開口が列設されているので、各ノズル開口の製造ばらつき等に起因してインク滴の吐出速度Ｖｍのバラツキが発生する。この結果、吐出速度Ｖｍの低下の着弾ズレに対する影響はその分大きくなる。
【０００９】
上述の如き循環方式を採用するインクジェット式記録ヘッドでは、循環用流通路のイナータンスが小さくなればなるほど吐出速度Ｖｍが低下する。したがって、循環方式を採用するインクジェット式記録ヘッドにおいて、着弾ズレを所望の許容範囲に抑制するという観点からは、循環用流通路のイナータンスを適切に設定することが肝要である。
【００１０】
なお、このような問題は、インクを噴射するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、他の液体を噴射する液体噴射ヘッドにおいても同様に存在する。
【００１１】
本発明は、上記従来技術に鑑み、循環方式を採用する場合において液体供給路、ノズル開口および循環用流通路の各イナータンスの関係を合理的に設定することにより、着弾ズレを所望の許容範囲に抑制して印刷品質の向上に寄与させることができる液体噴射ヘッド及びこれを有する液体噴射装置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】
【００１２】
上記目的を達成する本発明の態様は、液体貯留部に貯留された液体が各液体供給路を介して供給される圧力発生室と、圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧力発生手段と、前記圧力変化に伴い前記圧力発生室から排出された液体を液滴として外部に吐出させるノズル列を形成しているノズル開口と、前記圧力発生室よりも前記ノズル開口側に形成されて前記圧力発生室内の液体の一部を前記圧力発生室から流出させる循環用流通路とを具備し、前記液体供給路、ノズル開口および循環用流通路の各イナータンスをＭｓ，Ｍｎ，Ｍｃとするとき、下式（１）の関係が成立するように構成したことを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
【数１】
2012158086.tif 000003
ここで、Ａ；媒体の送り速度（ｍ／ｓ）、Ｂ；ノズル面と媒体との間のギャップ（ｍ）、Ｃ；液滴の吐出速度（ｍ／ｓ）、Ｄ；ノズル列を形成する各ノズル開口における液滴の吐出速度のバラつき（％）である。
本態様によれば、各ノズル開口における液滴の吐出速度のバラつきに起因する着弾ズレのズレ量を液体供給路、ノズル開口および循環用流通路の各イナータンスの関係に基づき定量化することができるので、着弾ズレの許容範囲を容易且つ的確に設定することができる。この結果、所定の許容範囲内に着弾ズレが抑制される液体噴射ヘッドを容易に提供でき、ノズル開口近傍における液体の増粘を抑制しつつ、同時に着弾ズレも所望の許容範囲に抑制した液体噴射ヘッドとすることができる。ここで、前記許容範囲は、媒体の送り速度、ノズル面と媒体との間のギャップ、液滴の吐出速度および吐出速度のバラつきをパラメーターとしているので、諸元が異なる多くの種類の液体噴射ヘッドに良好に適用できる。
【００１３】
ここで、前記循環用流通路は、その入口側が前記圧力発生室における前記液体の排出側に臨むとともに、その出口側が前記液体貯留部にそれぞれ臨むように構成することができる。この場合には、圧力発生手段の駆動により圧力発生室から排出された液体を循環用流通路を介して液体貯留部に戻し、この液体貯留部から液体供給路を介して圧力発生室に至る経路で液体を自己循環させることができる。
【００１４】
また、前記循環用流通路は、その入口側が前記圧力発生室における前記液体の排出側に臨むとともに、その出口側が他の液体貯留部にそれぞれ臨むように構成することができる。この場合には、圧力発生室から排出された液体を循環用流通路を介して他の液体貯留部に流入させるとともに、他の液体貯留部に貯留された液体を、例えばポンプ等の駆動源で液体供給路側の液体貯留部に流入させることで、圧力発生室から排出された液体を循環用流通路、他の液体貯留部、液体供給路側の液体貯留部および液体供給路を介して圧力発生室に至る経路で循環させることができる。
【００１５】
本発明の他の態様は、上記液体噴射ヘッドの何れか一つを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
本態様によれば、無駄に廃棄する液体を除去してノズル開口近傍の液体を常に新鮮に維持することで、長期に亘り安定した吐出特性および着弾性能を有することができるばかりでなく、循環用流通路を設けたことによるイナータンスの低下による着弾ズレが許容範囲内に抑制された高品質の印刷を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図２】図１における圧電素子ユニットの斜視図である。
【図３】図１における圧電素子ユニットの平面図及び断面図である。
【図４】流路の等価回路を示す回路図である。
【図５】記録ヘッドの着弾ズレ量および吐出速度低下率を示す特性図。
【図６】第２の実施の形態に係る記録ヘッドの断面図である。
【図７】図６に示す記録ヘッドの流路の構成を概念的に示す説明図。
【図８】実施の形態に係る記録装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の短手方向の断面図であり、図１（ｂ）は、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向の断面図である。両図に示すように、流路形成基板５０はシリコン単結晶基板で形成されている。流路形成基板５０の一方面側の表層部分には、複数の隔壁５１によって画成された圧力発生室５２がこの圧力発生室５２の幅方向（短手方向）に並設されている。各圧力発生室５２の長手方向一端部側には、液体の一種であるインクを各圧力発生室内に供給するための液体供給路の一種であるインク供給路５４が連通されている。各インク供給路５４には、液体貯留部の一種であるリザーバー５３からインクが供給される。リザーバー５３はヘッドケース５８に形成したインク供給路６２を介してインクカートリッジ（図示せず）から供給されたインクを貯留している。
【００１８】
流路形成基板５０の圧力発生室５２の開口面側は振動板５５で封止され、他方面側にはノズル開口５６が穿設されたノズルプレート５７が接着剤や熱溶着フィルムを介して接着されている。かくしてノズルプレート５７のノズル面には多数のノズル開口５６が列設されたノズル列が形成されている。
【００１９】
ここで、本形態における流路形成基板５０には、循環用流通路６３が形成されている。循環用流通路６３は圧力発生室５２よりもノズルプレート５７側で圧力発生室５２と平行に形成されている。すなわち、循環用流通路６３は圧力発生室５２よりもノズル開口側に形成されたノズル開口５６に並列な流路であり、圧力発生室５２から排出され、ノズル開口５６を介して外部に吐出されるインクの一部を分流させてリザーバー５３に戻すように構成してある。かくして、リザーバー５３、インク供給路５４、圧力発生室５２、循環用流通路６３の経路でインクを循環させることが可能な構造となっている。かかる循環構造に関しては後でさらに説明する。
【００２０】
振動板５５上には、図示しない複数のインクカートリッジに接続されるインク供給路を有するヘッドケース５８が固定されており、且つこのヘッドケース５８には、圧電素子ユニット１０が高精度に位置決めされて固定されている。すなわち、ヘッドケース５８には、貫通した収容部５８ａが設けられており、この収容部５８ａの一方の内面に圧電素子ユニット１０が、各圧電素子１１の先端が振動板５５上の各圧力発生室５２に対応する領域に設けられた各アイランド部５９に当接させて固定されている。
【００２１】
ここで、圧電素子ユニット１０について、図２および図３を追加してさらに詳細に説明しておく。図２は圧電素子ユニットを抽出して示す斜視図、図３は、図２の平面図およびそのＡ−Ａ線断面図である。
【００２２】
図２および図３に示すように、当該圧電素子ユニット１０は、複数の圧電素子１１がその幅方向に並設された列１２を有する圧電素子形成部材１３と、圧電素子形成部材１３の先端部（一端部）側が自由端となるようにその基端部（他端部）側が接合される固定基板１４とを有する。ここで、圧電素子形成部材１３は、圧電材料層１５と、圧電素子１１の２つの極を構成する内部電極、すなわち隣接する圧電素子１１と電気的に独立する個別電極を構成する個別内部電極１６と、隣接する圧電素子１１と電気的に共通する共通電極を構成する共通内部電極１７とを交互に挟んで積層することにより形成されている。
【００２３】
また、圧電素子形成部材１３には、例えばワイヤソー等によって複数のスリット１８が形成され、その先端部側が櫛歯状に切り分けられて圧電素子１１の列１２が形成されている。なお、圧電素子１１の列１２の両外側には、各圧電素子１１よりも広い幅を有する位置決め部１９が設けられている。この位置決め部１９は、圧電素子ユニット１０をインクジェット式記録ヘッドに組み込む際に、圧電素子ユニット１０を高精度に位置決めするためのものである。
【００２４】
ここで、各圧電素子１１の個別電極となる個別内部電極１６は、基本的には圧電素子形成部材１３の略全面に亘って設けられているが、固定基板１４の端面近傍に対向する領域で先端部側と基端部側とに分離してある。一方、共通電極となる共通内部電極１７も基本的に圧電素子形成部材１３の略全面に亘って設けられているが、個別内部電極１６と同様に、圧電素子１１の先端部近傍で分離してある。すなわち、圧電素子１１の固定基板１４に接合される領域は、振動に寄与しない不活性領域となっており、圧電素子１１を構成する個別内部電極１６及び共通内部電極１７間に電圧を印加すると、固定基板１４に接合されていない先端部側の領域のみが振動する。
【００２５】
また、圧電素子形成部材１３の外表面には、個別内部電極１６及び共通内部電極１７と接続される外部電極２０が形成されている。また、圧電素子形成部材１３の少なくとも圧電素子１１の列１２に対応する領域の基端部側には、外部電極２０が存在しない電極非形成部２１が存在する。
【００２６】
そして、複数のスリット１８は、この電極非形成部２１に対向する領域に達する長さで
形成され、外部電極２０が、このスリット１８及び電極非形成部２１によって分離され、
隣接する圧電素子１１と電気的に独立する個別外部電極２２と、隣接する圧電素子と電気
的に共通する共通外部電極２３とを構成している。具体的には、外部電極２０は、各圧電素子１１に対向する部分と位置決め部１９に対向する部分とに分離され、各圧電素子１１に対向する領域の外部電極２０が、圧電素子形成部材１３の先端部で圧電素子１１の個別電極を構成する個別内部電極１６と電気的に接続される個別外部電極２２を構成している。
【００２７】
一方、圧電素子１１の列１２の両側に設けられた位置決め部１９上の外部電極２０が、圧電素子形成部材１３の基端部側の端面で各圧電素子１１の共通電極を構成する共通内部電極１７と接続される共通外部電極２３を構成している。すなわち、圧電素子ユニット１０では、圧電素子形成部材１３の固定基板１４に接合された部分の反対側の面に、個別外部電極２２が並設されると共に、個別外部電極２２の並設方向両側で位置決め部１９に対向する領域に共通外部電極２３が存在する。これにより、圧電素子ユニット１０と後述する配線基板とを比較的容易に接続することができ、且つ圧電素子ユニット１０の小型化を図ることができる。
【００２８】
このような圧電素子ユニット１０は、図１に示すように、固定基板１４が、圧電素子形成部材１３が固定された面とは反対側の面がヘッドケース５８の収容部５８ａに固定される。そして圧電素子ユニット１０には、各圧電素子１１を駆動するための信号を供給するフィルム状の配線基板３０が接続されている。
【００２９】
配線基板３０は、圧電素子１１の個別外部電極２２と共通外部電極２３とに接続される接続配線３３を有している。各圧電素子１１を駆動する駆動信号を供給する駆動ＩＣ３１は、配線基板３０上に実装されている。配線基板３０としては、例えばＴＡＢテープなどのテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ）などを好適に適用し得る。すなわち、配線基板３０は、ポリイミド等のベースフィルム３２の表面に銅箔等で所定パターンの導電層を形成し、導電層をメッキすることで接続配線３３を形成した後、接続配線３３の圧電素子１１及び後述する端子部と接続される領域及び駆動ＩＣ３１の端子が接続される領域以外をレジスト等の絶縁膜３４で覆ったものとして構成することができる。ここで、駆動ＩＣ３１は、配線基板３０に実装された後、接続配線３３を覆う絶縁膜３４で覆われている。
【００３０】
かかる配線基板３０は、駆動ＩＣ３１が固定基板１４に相対向する面側となり、且つ駆動ＩＣ３１が配線基板３０の幅方向の中央領域となるように配置されている。そして、接続配線３３の一端部と、圧電素子１１の固定基板１４が固定された端部側の個別外部電極２２及び共通外部電極２３とは、例えば接続配線３３の表面及び個別外部電極２２及び共通外部電極２３の表面にスズ（Ｓｎ）−ビスマス（Ｂｉ）合金等の金属を形成後、両者を当接させた状態で加熱することで形成された金属層３５を介して電気的に接続されている。
【００３１】
また、配線基板３０の接続配線３３の圧電素子１１と接続された一端部とは反対側の他端部は、ヘッドケース５８の振動板５５とは反対側の面に設けられた入力配線基板６０の入力配線６１の端子部６１ａに屈曲されて接続されている。
【００３２】
ここで、ヘッドケース５８に設けられた入力配線基板６０は、外部から駆動ＩＣ３１および圧電素子１１に駆動電圧及び印刷信号等を供給するためのものである。そして、このような入力配線基板６０は、ヘッドケース５８の振動板５５とは反対側の面に設けられているため、収容部５８ａに固定された圧電素子１１に接続された配線基板３０は、入力配線基板６０の入力配線６１の端子部６１ａと接続される部分が約９０度に屈曲されて、接続配線３３の端部が端子部６１ａと接続されている。そして、接続配線３３と端子部６１ａとは、例えば、入力配線６１の端子部６１ａの表面にスズ（Ｓｎ）−リン（Ｐ）銅合金等の金属を形成後、両者を当接させた状態で加熱することで形成された金属層３６を介して電気的に接続されている。また、配線基板３０は、固定基板１４に紫外線硬化型接着剤（ＵＶ接着剤）４０，４１，４２を介して接着されている。
【００３３】
かかるインクジェット式記録ヘッドでは、インクカートリッジに連通されるインク供給路６２を介してリザーバー５３にインクが供給され、インク供給路５４を介して各圧力発生室５２に分配される。このとき圧電素子１１に電圧を印加することにより圧電素子１１を収縮させると、振動板５５が圧電素子１１と共に引き上げられて圧力発生室５２の容積が広げられる。この結果、圧力発生室５２内にインクが引き込まれる。そして、ノズル開口５６に至るまで内部をインクで満たした後、駆動ＩＣ３１からの記録信号に従い、圧電素子１１に印加していた電圧を解除すると、圧電素子１１が伸張されて元の状態に戻る。これにより、振動板５５も変位して元の状態に戻るため圧力発生室５２が収縮され、内部圧力によって圧力発生室５２内に充填されているインクが排出される。この結果、ノズル開口５６からインクが吐出されると同時に、その一部が循環用流通路６３を介してリザーバー５３に戻る。
【００３４】
このときのインクの吐出特性は、インク供給路５４、ノズル開口５６および循環用流通路６３のイナータンスおよび流路抵抗により規定される。特に、循環用流通路６３のイナータンスが小さくなるとインクの吐出速度Ｖｍが低下する。そして、インクの吐出速度Ｖｍが低下するとノズル開口５６間の吐出速度Ｖｍのバラツキによる着弾ズレ量への影響が大きくなる。
【００３５】
そこで、インク供給路５４、ノズル開口５６および循環用流通路６３の各イナータンスを利用して着弾ズレによるズレ量を所定の許容範囲に収め得るような関係を導出することを試みた。
【００３６】
本形態に係るインクジェット式記録ヘッドでは、ノズル開口５６および循環用流通路６３がインク供給路５４に対し並列に接続された構造となっているので、その等価回路は図４のように表すことができる。同図中、Ｍｓがインク供給路５４のイナータンス、Ｃｓがコンプライアンス、Ｒｓが流路抵抗である。同様に、Ｍｎがノズル開口５６のイナータンス、Ｃｎがコンプライアンス、Ｒｎが流路抵抗を、Ｍｃが循環用流通路６３のイナータンス、Ｃｃがコンプライアンス、Ｒｃが流路抵抗をそれぞれ表している。
【００３７】
ここで、インク供給路５４のイナータンスＭｓとノズル開口５６のイナータンスＭｎの合成インピーダンスに対する循環用流通路６３のイナータンスＭｃの比は、図４を参照すれば明らかな通り、次式（２）で与えられる。
【００３８】
【数２】
2012158086.tif 000004
【００３９】
上式（２）を変形すれば次式（３）が得られる。
【００４０】
【数３】
2012158086.tif 000005
【００４１】
ここで、式（３）で表される比に対する吐出速度Ｖｍバラツキによる着弾ズレ量および吐出速度Ｖｍの低下率（循環用流通路６３が存在しない（Ｍｃ→∞）ときのＶｍの値を１００としたときのこれに対する割合）の関係を調べた。その結果を図５に示す。同図に示す特性は、紙の搬送速度が０．５（ｍ／ｓ）、ノズルプレート５７の面と紙との間の隙間（以下、「ペーパーギャップＰＧ」という）が０．００１（ｍ）、インクの吐出速度Ｖｍが８．０（ｍ／ｓ）、ノズル開口５６間の吐出速度Ｖｍのバラツキが２０（％）の場合のものである。同図を参照すれば明らかな通り、イナータンスＭｃが小さくなって式（３）に示す比が大きくなるに伴い着弾ズレ量は大きくなり、吐出速度Ｖｍの低下率は小さくなる。
【００４２】
印刷品質の点から着弾ズレ量は一画素分程度を上限とするのが望ましい。一画素分の着弾ズレ量とは印字ドット密度が７２０（ｄｐｉ）の場合、３５μｍ程度である。これは、図５に示す場合には、イナータンスＭｎ、Ｍｓ、Ｍｃの関係が式（３）に示す比が１．５μｍ以下となるように設定することで実現させることができる。
【００４３】
すなわち、次式（４）の関係を成立させることで着弾ズレ量を３５（μｍ）以内に収めることができる。
【００４４】
【数４】
2012158086.tif 000006
【００４５】
そこで、本形態では、図５の特性を踏まえ、着弾ズレ量の許容値を上述の如く３５μｍとした場合のイナータンスＭｃの一般化を図り得るようインクジェット式記録ヘッドを構成した。そこで、インク供給路５４、ノズル開口５６および循環用流通路６３の各イナータンスをＭｓ，Ｍｎ，Ｍｃとするとき、下式（５）の関係が成立するように構成している。
【００４６】
【数５】
2012158086.tif 000007
【００４７】
ここで、Ａ；紙の送り速度（ｍ／ｓ）、Ｂ；ペーパーギャップＰＧ（ｍ）、Ｃ；インクの吐出速度Ｖｍ（ｍ／ｓ）、Ｄ；各ノズル開口５６におけるインクの吐出速度Ｖｍのバラつき（％）である。この結果、式（５）の右辺の第１項が紙送りによる項、第２項がＰＧによる項、第３項がＶｍによる項、第４項がノズル列内のバラツキによる項となる。すなわち、式（５）によれば、紙の送り速度（ｍ／ｓ）、ペーパーギャップＰＧ（ｍ）、インクの吐出速度Ｖｍ（ｍ／ｓ）および各ノズル開口５６におけるインクの吐出速度Ｖｍのバラつき（％）をパラメーターとして着弾バラツキ量を所定の許容値の範囲に収めるための式（３）に示す比の上限値が求まる。したがって、前記比が前記上限値以下となるようにイナータンスＭｓ，Ｍｎに対するイナータンスＭｃの値を決めてやれば着弾バラツキ量が所定の許容値以内に収まったインクジェット式記録ヘッドを構成することができる。
【００４８】
本形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、循環用流通路６３のイナータンスＭｃが上式（５）の条件を充足するように構成されているので、着弾ズレ量を、例えば印字密度の一画素分以下等、所定の許容値の範囲内に容易に収めることができる。すなわち、循環用流通路６３のイナータンスＭｃの最適化を実現することができる。
【００４９】
一方、本形態においては、圧力発生室５２から排出されるインクは循環用流通路６３を介してリザーバー５３、インク供給路５４、圧力発生室５２へと至る経路を循環される。いわゆるインクの自己循環が実現される。この結果、ノズル開口５６の近傍部分には常に新鮮なインクを供給することができ、その増粘を可及的に抑制することができ、インクを無駄に廃棄することなく有効に増粘による吐出特性の悪化を防止することができる。
【００５０】
かくして本形態によればインクを無駄に廃棄することなく有効に増粘による吐出特性の悪化を防止すると同時に、着弾ズレに伴う印刷品質の低下も未然に防止することができる。
【００５１】
＜第２の実施の形態＞
図６は本発明の第２の実施の形態に係る液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドを示す図で、（ａ）はその圧力発生室の短手方向の断面図であり、（ｂ）は、液体噴射ヘッドの一例であるインクジェット式記録ヘッドの圧力発生室の長手方向の断面図である。また、図７は図６に示すインクジェット式記録ヘッドの平面的に見た流路の構成を概念的に示す説明図である。なお、図６および図７中、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５２】
図６および図７に示すように、本形態は外部の駆動源であるポンプ６８を利用してインクを循環させる強制循環方式である。この場合の循環は、インクを貯留しているインクカートリッジ６９からインク供給路６２を介してリザーバー５３に至り、インク供給路５４、圧力発生室５２、循環用流通路６４、他の液体貯留部の一種であるリザーバー６５、インク供給路６６、ポンプ６８を介してインクカートリッジ６９に戻る経路（図７に矢印で示す経路）で行われる。ここで、循環用流通路６４は、第１の実施の形態と同様に、圧力発生室５２よりもノズル開口５６側にノズル開口５６と並列に形成されて圧力発生室５２から排出されたインクの一部を分流させるようになっているが、第１の実施の形態のようにリザーバー５３に戻ることなく、他のリザーバー６５に直接連通するように形成されている。リザーバー６５は流路形成基板５０のリザーバー５３とは反対側の端部に形成されており、ヘッドケース５８のインク供給路６２とは反対側の端部に形成されたインク供給路６６に連通されている。ポンプ６８は流路６７を介してインク供給路６６の上端開口に接続されている。
【００５３】
本形態においても、インク供給路５４、ノズル開口５６および循環用流通路６４の各イナータンスをＭｓ，Ｍｎ，Ｍｃとするとき、上式（５）の関係が成立するように構成されている。
【００５４】
したがって、本形態は第１の実施の形態が自己循環方式であるのに対し強制循環方式を採用した点が異なるだけで、循環方式という点では第１の実施の形態と同様であるので、この場合の作用・効果は第１の実施の形態と全く同様に発揮させることができる。すなわち、循環方式を採用した場合の着弾ズレ量を所定の許容範囲内に抑えることができる。
【００５５】
＜液体噴射ヘッドに関する他の実施の形態＞
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限るものでは勿論ない。例えば、上記実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドは圧電材料と電極形成材料とを交互に積層させて軸方向に伸縮させる縦振動型アクチュエーターを有するヘッドであるが、圧力発生室に圧力変化を生じさせる圧力発生手段として薄膜型のアクチュエーターである圧電素子を有するヘッド、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のアクチュエーターである圧電素子を有するヘッド等にも同様に適用できる。さらに、圧力発生手段として、圧力発生室内に発熱素子を配置して、発熱素子の発熱で発生するバブルによってノズル開口から液滴を吐出させるいわゆるバブル式アクチュエーターや、振動板と電極との間に静電気を発生させて、静電気力によって振動板を変形させてノズル開口から液滴を吐出させるいわゆる静電式アクチュエーター等にも適用することもできる。要するに、圧力発生室よりもノズル開口側にノズル開口と並列に形成されて圧力発生室から排出されたインクの一部を分流させる循環用流通路を具備し、圧力発生室を流通するインクを循環させるような構成を採用するインクジェット式記録ヘッドであれば制限なく適用でき、適用した場合には、上記実施の形態と同様の作用・効果を発揮させることができる。
【００５６】
さらに、本発明は、広く液体噴射ヘッド全般を対象としたものであり、インク以外の液体を噴射する液体噴射ヘッドにも勿論適用することができる。その他の液体噴射ヘッドとしては、例えばプリンター等の画像記録装置に用いられる各種の記録ヘッド、液晶ディスプレイ等のカラーフィルターの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレイ、ＦＥＤ（電界放出ディスプレイ）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等が挙げられる。
【００５７】
＜上記実施の形態に係る液体噴射ヘッドを有する液体ジェット式記録装置＞
上記実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図８は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。同図に示すように、上記実施の形態に係るインクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ、１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ、２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００５８】
そして、駆動モーター６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラーなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８に巻き掛けられて搬送されるようになっている。
【符号の説明】
【００５９】
１０  圧電素子ユニット、  １１  圧電素子、  １３  圧電素子形成部材、  １４  固定基板、  １５  圧電材料層、  １６  個別内部電極、  １７  共通内部電極、  ２０  外部電極、  ２１  電極非形成部、  ２２  個別外部電極、  ２３  共通外部電極、  ３４  絶縁膜、  ３５，３６  金属層、  ５０  流路形成基板、  ５２  圧力発生室、  ５３  リザーバー、  ５４  インク供給路、  ５６  ノズル開口、  ６３，６４  循環用流通路、  ６８  ポンプ、  ６９  インクカートリッジ
【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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