(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のインクノズルを有するインクノズル板と、
インクノズル板に固着され、インクノズル板の複数のインクノズルとそれぞれ連通する複数のインク通路を有するインク通路板と、
インク通路板に固着され、インク通路板の複数のインク通路とそれぞれ連通する複数のインク室、および、これら複数のインク室の周囲に形成されるインク供給溝を有する第１インク分配板と、
第１インク分配板に固着され、第１インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、全てのインク室に設けられるものであって一のインク室に複数連通するとともに第１インク分配板のインク供給溝と連通する複数の枝路、および、第１インク分配板のインク供給溝と連通するインク供給孔を有する第２インク分配板と、
第２インク分配板に固着され、第２インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、および、これら複数のインク室の周囲に形成されて第２インク分配板の複数の枝路と連通するインク供給溝を有する第３インク分配板と、
第３インク分配板に固着され、第３インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク加圧室、および、第３インク分配板のインク供給溝と連通するインク供給孔を有するキャビティ板と、
キャビティ板に固着され、キャビティ板のインク加圧室内のインクを加圧する圧電素子、および、キャビティ板のインク供給孔と連通するインク注入口を有する振動板と、
を積層一体化して形成するオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドであって、
振動板のインク注入口、キャビティ板のインク供給孔、第３インク分配板のインク供給溝、第２インク分配板の複数の枝路、および、第１インク分配板のインク供給溝を連通させてインク供給路とし、
キャビティ板のインク加圧室、第３インク分配板のインク室、第２インク分配板のインク室、第１インク分配板のインク室、インク通路板のインク通路、および、インクノズル板のインクノズルと連通させてインク噴射路とし、
インク供給路からインク噴射路へは、第１インク分配板のインク供給溝および第３インク分配板のインク供給溝から第２インク分配板の複数の枝路を介して複数のインク室へインクを供給し、
圧電素子がインク噴射路内を加圧してインクノズル板のインクノズルからインクジェット噴射した後に減圧したインク噴射路内へ、第１インク分配板のインク供給溝および第３インク分配板のインク供給溝に連通する複数の枝路を介して、インク供給路からインクの供給を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項２】
複数のインクノズルを有するインクノズル板と、
インクノズル板に固着され、インクノズル板の複数のインクノズルとそれぞれ連通する複数のインク通路を有するインク通路板と、
インク通路板に固着され、インク通路板の複数のインク通路とそれぞれ連通する複数のインク室、全てのインク室の周囲に設けられるものであって一のインク室の周囲に複数形成される複数のインク通流孔、および、これら複数のインク通流孔の周囲に形成されるインク供給溝を有する第１インク分配板と、
第１インク分配板に固着され、第１インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、第１インク分配板の複数のインク通流孔とそれぞれ連通する複数のインク通流孔、これら複数のインク通流孔の全てにそれぞれ連通するとともに第１インク分配板のインク供給溝と連通する複数の枝路、および、第１インク分配板のインク供給溝と連通するインク供給孔を有する第２インク分配板と、
第２インク分配板に固着され、第２インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、第２インク分配板の複数のインク通流孔とそれぞれ連通する複数のインク通流孔、および、これらインク通流孔の周囲に形成されて第２インク分配板の複数の枝路と連通するインク供給溝を有する第３インク分配板と、
第３インク分配板に固着され、第３インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、第３インク分配板の複数のインク通流孔とそれぞれ連通する複数のインク通流孔、および、第３インク分配板のインク供給溝と連通するインク供給孔を有するキャビティ補助板と、
キャビティ補助板に固着され、キャビティ補助板の複数のインク室とそれぞれ連通するとともにキャビティ補助板の複数のインク通流孔ともそれぞれ連通する複数のインク加圧室、および、キャビティ補助板のインク供給孔と連通するインク供給孔を有するキャビティ板と、
キャビティ板に固着され、キャビティ板のインク加圧室内のインクを加圧する圧電素子、および、キャビティ板のインク供給孔と連通するインク注入口を有する振動板と、
を積層一体化して形成するオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドであって、
振動板のインク注入口、キャビティ板のインク供給孔、キャビティ補助板のインク供給孔、第３インク分配板のインク供給溝、第２インク分配板の複数の枝路、および、第１インク分配板のインク供給溝を連通させて第１のインク供給路とし、
キャビティ板のインク加圧室、キャビティ補助板のインク通流孔、第３インク分配板のインク通流孔、第２インク分配板の複数の枝路と連通するインク通流孔、および、第１インク分配板のインク通流孔と連通させて第２のインク供給路とし、
キャビティ板のインク加圧室、キャビティ補助板のインク室、第３インク分配板のインク室、第２インク分配板のインク室、第１インク分配板のインク室、インク通路板のインク通路、および、インクノズル板のインクノズルと連通させてインク噴射路とし、
第１のインク供給路から第２のインク供給路へは、第１インク分配板のインク供給溝および第３インク分配板のインク供給溝から第２インク分配板の複数の枝路を介して複数のインク通流孔へインクを供給し、
第２のインク供給路からインク噴射路へは、キャビティ板のインク加圧室を介してインクを供給し、
圧電素子がインク噴射路内を加圧してインクノズル板のインクノズルからインクジェット噴射した後に減圧したインク噴射路内へ、キャビティ板のインク加圧室を介して、第２のインク供給路からインク供給を行い、さらに、第２のインク供給路内へ、第１インク分配板のインク供給溝および第３インク分配板のインク供給溝に連通する複数の枝路を介して、第１インク供給路からインクの供給を行うことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
第１インク分配板または第３インク分配板には、くし歯状であって歯が少なくとも３本以上並行する形状のインク供給溝が形成され、隣接する２本の溝の間にインク室が配置されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
第１インク分配板または第３インク分配板には、直線状の溝が少なくとも３本以上並行する形状のインク供給溝が形成され、隣接する２本の溝の間にインク室が配置されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
第１インク分配板または第３インク分配板には、直線状の溝が少なくとも３本以上並行するとともに矩形波状に連接する溝であるインク供給溝が形成され、隣接する２本の溝の間にインク室が配置されることを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクを小滴としてインクノズルより噴射させて記録するインクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
微小なノズルからインクを噴射させて紙などの記録媒体上に付着させて記録する方法は、インクジェット記録方法として知られている。このインクジェット記録方法の中の一方式として、記録箇所だけにインクを噴射させて記録するオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドがある。
【０００３】
オンデマンド型のインクジェット記録ヘッドは、米国のエドモンド・エル・カイザー氏およびステフアン・ビー・シアーズ氏によって１９７０年に提案されており、日本においても特許出願（特願昭４６−４７５８１号）され、昭和５３年４月２７日に出願公告（特公昭５３−１２１３８号）された。この記録ヘッドを用いた印刷装置は、構造が簡単である、メンテナンス費用が安価である、等の利点から、特に小型軽量が要求される卓上プリンタやファックス等の分野で多用されている。
【０００４】
このオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドは、構造により、さらにエッジシュータ型とサイドシュータ型とに分類される。これらエッジシュータ型およびサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドについて図を参照しつつ順次説明する。
【０００５】
まず、エッジシュータ型のインクジェット記録ヘッドについて概略説明する。
図１１はエッジシュータ型のインクジェット記録ヘッドの側断面図である。通常、シリコンウェハ、ガラス、金属板またはプラスチック材料等からなる流路基板１００には、エッチング、機械加工または金型成形等によってインクノズル１０１、インク射出路１０２、インク加圧室１０３、フィルター流路１０４、インク供給路１０５などの溝が設けられる。
【０００６】
このような流路基板１００にガラス、金属板またはプラスチック材料等からなる振動板１０６が接合または接着されて各々のインク流路溝が構成される。そして、振動板１０６のインク加圧室１０３に接する面と反対側表面に、電気機械変換素子である圧電素子１０７が接着される。
【０００７】
続いて、エッジシュータ型のインクジェット記録ヘッドの動作について説明する。
インクジェット記録ヘッドに図示しない外部のインク供給源からインクが供給され、インク加圧室１０３・インク射出路１０２まで充填される。
このような状態で圧電素子１０７にパルス状の電圧が印加されると、圧電素子１０７が変形するとともに振動板１０６がインク加圧室１０３側に急激に湾曲するように変形する。この湾曲によりその容積を急激に減少させ、その体積減少分に対応するインクがインク射出路１０２を経てインクノズル１０１から噴射され、図示していない記録媒体上に点状に付着し、その集積によって所定の記録が実行される。
エッジシュータ型のインクジェット記録ヘッドはこのようなものである。
【０００８】
続いて、サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドについて説明する。
図１２はサイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドの側断面図である。
インクジェット記録ヘッドは、インクノズル１０１を有するインクノズル板１０８と、インク射出路１０２を有するインク通路板１０９と、インク加圧室１０３，フィルター流路１０４およびインク供給路１０５が設けられているキャビティ板１１０と、振動板１０６とを積層一体化する。
そして、振動板１０６のインク加圧室１０３に接する面と反対側表面に、電気機械変換素子である圧電素子１０７が接着される。
このインクジェット記録ヘッドの材料はガラス、金属またはプラスチック材料が適宜、選択される。また、そのインク噴射原理は上述したエッジシュータ型のインクジェット記録ヘッドと同様である。
【０００９】
上述のように、エッジシュータ型・サイドシュータ型に分けて説明したオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドは、構造が簡単で比較的安価に製造できるという利点をもっており、広く利用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このようなオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドのインク噴射の応答性は、インク流路とそれぞれの部材形状が適切に設計・製造されている場合には、インクノズル１０１から噴射したインク量に相当するインクをインク加圧室１０３へ高速に供給できるか否かで支配される。
【００１１】
しかしながら、上述したインクジェット記録ヘッドでは、エッジシュータ型・サイドシュータ型共に、インク加圧室１０３へ供給されるインクがフィルター流路１０４を経由する必要があった。このフィルター流路１０４は一の流路しかない上に、このフィルター流路１０４を経由するインク供給が高速になるほど、フィルター流路１０４におけるインクとの接触部分の流体抵抗が増大していくため、高速になるほどインク供給が困難になっていた。
【００１２】
このような事情から、図１１および図１２に示したインクジェット記録ヘッドのインク噴射の応答性は高々１０ｋＨｚ止まり（つまり、１秒間に１万回インクを噴射する）であり、これ以上の速さで動作させるとインク供給が追随できず、正常なインク噴射が不能になるという欠点があった。
【００１３】
さらに、一の流路しかないフィルター流路１０４が、インク供給中にゴミ等の侵入で閉塞してしまうと、インク加圧室１０３に対するインク供給とインク噴射が不能となって、インクジェット記録ヘッドとしての機能が喪失してしまう、という問題も抱えている。
また、閉塞しないまでもゴミ等の存在により、インク加圧室１０３へのインク供給量が減少すると、インク噴射が遅くなるという問題もあった。
【００１４】
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、インク加圧室に対する高速でのインク供給を可能とし、インク噴射の高速化・高速印字を実現するインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、インク供給溝が配置されたインク分配板、および、インク室に連通する複数枝路が配置された他のインク分配板を組み合わせ、インク供給溝および複数の枝路を経由してインク噴射路（キャビティ板のインク加圧室等）へインク供給を行うようにした。
【００１６】
インク分配板のインク室周囲に枝路を多数設ければインク噴射路へのインクは３６０°の方向から多数（少なくとも二以上）経路を通じて供給されることとなり、高速でのインク供給が可能となって、インクノズルからのインク噴射の高応答性を実現できることになる。
さらに、インク噴射路へ通じるインク供給路は複数経路となるために、一本のインク供給路に不具合が生じても、他のインク供給路を通じてインク供給ができるため記録ヘッドとしての致命的な欠陥を抑止できる。
【００１７】
すなわち、請求項１記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドによれば、
複数のインクノズルを有するインクノズル板と、
インクノズル板に固着され、インクノズル板の複数のインクノズルとそれぞれ連通する複数のインク通路を有するインク通路板と、
インク通路板に固着され、インク通路板の複数のインク通路とそれぞれ連通する複数のインク室、および、これら複数のインク室の周囲に形成されるインク供給溝を有する第１インク分配板と、
第１インク分配板に固着され、第１インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、全てのインク室に設けられるものであって一のインク室に複数連通するとともに第１インク分配板のインク供給溝と連通する複数の枝路、および、第１インク分配板のインク供給溝と連通するインク供給孔を有する第２インク分配板と、
第２インク分配板に固着され、第２インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、および、これら複数のインク室の周囲に形成されて第２インク分配板の複数の枝路と連通するインク供給溝を有する第３インク分配板と、
第３インク分配板に固着され、第３インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク加圧室、および、第３インク分配板のインク供給溝と連通するインク供給孔を有するキャビティ板と、
キャビティ板に固着され、キャビティ板のインク加圧室内のインクを加圧する圧電素子、および、キャビティ板のインク供給孔と連通するインク注入口を有する振動板と、
を積層一体化して形成するオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドであって、
振動板のインク注入口、キャビティ板のインク供給孔、第３インク分配板のインク供給溝、第２インク分配板の複数の枝路、および、第１インク分配板のインク供給溝を連通させてインク供給路とし、
キャビティ板のインク加圧室、第３インク分配板のインク室、第２インク分配板のインク室、第１インク分配板のインク室、インク通路板のインク通路、および、インクノズル板のインクノズルと連通させてインク噴射路とし、
インク供給路からインク噴射路へは、第１インク分配板のインク供給溝および第３インク分配板のインク供給溝から第２インク分配板の複数の枝路を介して複数のインク室へインクを供給し、
圧電素子がインク噴射路内を加圧してインクノズル板のインクノズルからインクジェット噴射した後に減圧したインク噴射路内へ、第１インク分配板のインク供給溝および第３インク分配板のインク供給溝に連通する複数の枝路を介して、インク供給路からインクの供給を行うことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項２記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドによれば、
複数のインクノズルを有するインクノズル板と、
インクノズル板に固着され、インクノズル板の複数のインクノズルとそれぞれ連通する複数のインク通路を有するインク通路板と、
インク通路板に固着され、インク通路板の複数のインク通路とそれぞれ連通する複数のインク室、全てのインク室の周囲に設けられるものであって一のインク室の周囲に複数形成される複数のインク通流孔、および、これら複数のインク通流孔の周囲に形成されるインク供給溝を有する第１インク分配板と、
第１インク分配板に固着され、第１インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、第１インク分配板の複数のインク通流孔とそれぞれ連通する複数のインク通流孔、これら複数のインク通流孔の全てにそれぞれ連通するとともに第１インク分配板のインク供給溝と連通する複数の枝路、および、第１インク分配板のインク供給溝と連通するインク供給孔を有する第２インク分配板と、
第２インク分配板に固着され、第２インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、第２インク分配板の複数のインク通流孔とそれぞれ連通する複数のインク通流孔、および、これらインク通流孔の周囲に形成されて第２インク分配板の複数の枝路と連通するインク供給溝を有する第３インク分配板と、
第３インク分配板に固着され、第３インク分配板の複数のインク室とそれぞれ連通する複数のインク室、第３インク分配板の複数のインク通流孔とそれぞれ連通する複数のインク通流孔、および、第３インク分配板のインク供給溝と連通するインク供給孔を有するキャビティ補助板と、
キャビティ補助板に固着され、キャビティ補助板の複数のインク室とそれぞれ連通するとともにキャビティ補助板の複数のインク通流孔ともそれぞれ連通する複数のインク加圧室、および、キャビティ補助板のインク供給孔と連通するインク供給孔を有するキャビティ板と、
キャビティ板に固着され、キャビティ板のインク加圧室内のインクを加圧する圧電素子、および、キャビティ板のインク供給孔と連通するインク注入口を有する振動板と、
を積層一体化して形成するオンデマンド型のインクジェット記録ヘッドであって、
振動板のインク注入口、キャビティ板のインク供給孔、キャビティ補助板のインク供給孔、第３インク分配板のインク供給溝、第２インク分配板の複数の枝路、および、第１インク分配板のインク供給溝を連通させて第１のインク供給路とし、
キャビティ板のインク加圧室、キャビティ補助板のインク通流孔、第３インク分配板のインク通流孔、第２インク分配板の複数の枝路と連通するインク通流孔、および、第１インク分配板のインク通流孔と連通させて第２のインク供給路とし、
キャビティ板のインク加圧室、キャビティ補助板のインク室、第３インク分配板のインク室、第２インク分配板のインク室、第１インク分配板のインク室、インク通路板のインク通路、および、インクノズル板のインクノズルと連通させてインク噴射路とし、
第１のインク供給路から第２のインク供給路へは、第１インク分配板のインク供給溝および第３インク分配板のインク供給溝から第２インク分配板の複数の枝路を介して複数のインク通流孔へインクを供給し、
第２のインク供給路からインク噴射路へは、キャビティ板のインク加圧室を介してインクを供給し、
圧電素子がインク噴射路内を加圧してインクノズル板のインクノズルからインクジェット噴射した後に減圧したインク噴射路内へ、キャビティ板のインク加圧室を介して、第２のインク供給路からインク供給を行い、さらに、第２のインク供給路内へ、第１インク分配板のインク供給溝および第３インク分配板のインク供給溝に連通する複数の枝路を介して、第１インク供給路からインクの供給を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項３記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドによれば、
請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
第１インク分配板または第３インク分配板には、くし歯状であって歯が少なくとも３本以上並行する形状のインク供給溝が形成され、隣接する２本の溝の間にインク室が配置されることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項４記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドによれば、
請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
第１インク分配板または第３インク分配板には、直線状の溝が少なくとも３本以上並行する形状のインク供給溝が形成され、隣接する２本の溝の間にインク室が配置されることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項５記載の発明に係るインクジェット記録ヘッドによれば、
請求項１または請求項２に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
第１インク分配板または第３インク分配板には、直線状の溝が少なくとも３本以上並行するとともに矩形波状に連接する溝であるインク供給溝が形成され、隣接する２本の溝の間にインク室が配置されることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態のインクジェット記録ヘッドについて図を参照しつつ説明する。図１は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図、図２は第２インク分配板のインク室と枝路とを説明する説明図、図３は第２インク分配板の枝路と第１，第３インク分配板のインク供給溝とによるインク供給路の形成を説明する説明図である。
【００２３】
インクジェット記録ヘッドは、図１で示すように、インクノズル板１、インク通路板２、第１インク分配板３、第２インク分配板４、第３インク分配板５、キャビティ板６、振動板７を備えている。
このインクジェット記録ヘッドは、インクノズル板１の下側に配置された印刷用紙等の記録媒体に向けて下側（Ｚ方向）へインクを噴射するような位置関係である。
【００２４】
続いて各構成について説明する。
インクノズル板１は、複数（図１では８個）のインクノズル１ａを有している。
インク通路板２は、複数（図１では８個）のインク通路２ａを有している。
【００２５】
第１インク分配板３は、複数（図１では８個）のインク室３ａ、および、複数列（図１ではＸ方向に三列）のインク供給溝３ｂを有している。これらインク供給溝３ｂは底がなく、下側まで開放している。
第２インク分配板４は、複数（図１では８個）のインク室４ａ、これらインク室４ａの周囲に形成される枝路４ｂ、および、複数（図１では２個）のインク供給孔４ｃを有している。
【００２６】
特に、枝路４ｂは、図２で示すように、円形開口であるインク室４ａの半径方向の線上に、インク室４ａと枝路４ｂとが連通するように複数（図２では８個）形成されている。複数の枝路４ｂは放射状となる。
枝路４ｂの流路本数、流路幅、等は所要のインクジェット記録ヘッドの所要ヘッド仕様とその目的に応じて設計される。
【００２７】
第３インク分配板５は、複数（図１では８個）のインク室５ａ、および、このインク室５ａの周囲に形成されてくし歯形状（図１では歯に相当する溝がＹ方向に五列形成されているくし歯形状）のインク供給溝５ｂを有している。このインク供給溝５ｂは底がなく、下側まで開放している。
キャビティ板６は、複数（図１では８個）のインク加圧室６ａ、および、複数（図１では２個）のインク供給孔６ｂを有している。
振動板７は、複数（図１では８個）の圧電素子７ａと複数（図１では２個）のインク注入口７ｂを有している。
【００２８】
インクジェット記録ヘッドは、これら、インクノズル板１、インク通路板２、第１インク分配板３、第２インク分配板４、第３インク分配板５、キャビティ板６、振動板７（以下、これら板を総称する場合、構成板１〜７という。）を積層して一体に形成する。
このように形成した場合に、後に詳述されるインク噴射路とインク供給路とが形成される。
【００２９】
前記した構成板１〜７は、金属、ガラス、プラスチック材料のいずれでも製作できるが、本発明では、耐インク性に優れ、かつインクノズル、インク供給溝および枝路、等を、微細かつ高精度に加工できるという観点から、金属ステンレス板を採用した。
【００３０】
さらに、構成板１〜７の一体化は拡散接合、半田付け、ロー付け、または、接着、等が可能であるが、インク噴射路とインク供給路とにおける閉塞およびインクリークの防止並びに耐インク性の向上を狙いとして、各部材を積層した後に真空中で加熱加圧する方式の拡散接合方法を採用した。
前記した構成板１〜７を順次積層一体化し、さらに、キャビティ板６のインク加圧室６ａの直上の位置であって振動板７の反対側表面に圧電素子７ａを接着・接合することでインクジェット記録ヘッドとして完成させる。
【００３１】
続いて、形成されたインク噴射路とインク供給路とについて説明する。
まずインク噴射路について説明する。
インク噴射路は、インクノズル板１のインクノズル１ａ、インク通路板２のインク通路２ａ、第１インク分配板３のインク室３ａ、第２インク分配板４のインク室４ａ、第３インク分配板５のインク室５ａ、キャビティ板６のインク加圧室６ａが、図１の矢印Ａのように連通して形成される。これらは円の中心軸が一致するような位置に配置される。他の開口でも同様に連通して８個のインク噴射路が形成される。
【００３２】
インク噴射路の上には、先に説明したように、振動板７の圧電素子７ａが位置するように配置されており、後述するが、圧電素子７ａの圧力によりインク噴射路内を加圧し、インクノズル１ａからインクを噴射する。
【００３３】
一方、インク供給路は、インク噴射路と連通する経路であり、振動板７のインク注入口７ｂ、キャビティ板６のインク供給孔６ｂ、第３インク分配板５のインク供給溝５ｂ、第２インク分配板４のインク供給孔４ｃ、および、第１インク分配板３のインク供給溝３ｂが、図１の矢印Ｂ，Ｃのように連通して形成される。
【００３４】
さらに、第２インク分配板４の枝路４ｂと第３インク分配板５のインク供給溝５ｂとが連通（図３（ａ）参照）し、また、第２インク分配板４の枝路４ｂと第１インク分配板３のインク供給溝３ｂとが連通（図３（ｂ）参照）する。
このようなインク噴射路とインク供給路は、図２で示したように、第２インク分配板４のインク室４ａと枝路４ｂとで連接している。
【００３５】
続いて、インクジェット記録ヘッドにおけるインクの流れについて説明する。
図１で示すように、外部のインク供給源（図示せず）から、振動板７のインク注入口７ｂを経てインク供給路にインクを注入すると、インク供給孔６ｂを経て、インク供給溝５ｂ・インク供給孔４ｃ・インク供給溝３ｂ全体に充填される。
【００３６】
この場合、図３（ａ）で示すように、インク供給溝５ｂ（図３（ａ）では点描部として図示されている）に接する複数の枝路４ｂを通じて、インクがインク室４ａ（インク噴射路）内に流入する。
また、図３（ｂ）で示すように、インク供給溝３ｂ（図３（ｂ）では点描部として図示されている）に接する枝路４ｂを通じて、インクがインク室４ａ（インク噴射路）内に流入する。このようにインクは、枝路４ｂを介してインク噴射路に供給され、最終的にインク噴射路全域に供給される。
【００３７】
続いて、インクジェット記録ヘッドの使用時におけるインクの流れについて説明する。振動板７の圧電素子７ａにパルス状の電圧を印加すると、圧電素子７ａはインク噴射路内を加圧する。インクノズル１ａからインクが噴射され、図示していない印刷用紙等の記録媒体上に点状にインクを付着させて所定の記録を実行する。
【００３８】
インク噴射路内のインクは減少するが、インク供給溝３ｂ，５ｂから直ちに枝路４ｂへインクが流入し、インク噴射路内にインクが充填される。
この場合、複数の枝路４ｂを通じてインクが供給されるためインク供給の高速化を実現している。
【００３９】
これらインク供給溝３ｂ，インク供給溝５ｂは、図１で示すように、インク溜まりのような役割も果たしており、ある枝路４ｂからインクが流れても、インク供給溝３ｂ，５ｂの全域には充分にインク残量があるため、インクが補充される。さらに、インク注入口７ｂを通じてインク供給源からインクが注入されて、インク供給路内もインクが補充される。
最終的にインク供給路およびインク噴射路の全体にインクが常時充填される状態を維持している。
【００４０】
さてこのような本実施形態では、図１で示す構成板１〜７を積層一体化して組み合わせたものであるとして説明した。
しかしながら、このような構成は各種の変形が可能である。特に第１インク分配板３のインク供給溝３ｂ、および、第３インク分配板５のインク供給溝５ｂを変形することが可能である。
続いて、本実施形態の他の形態について図を参照しつつ説明する。
【００４１】
図４，図５，図６は、それぞれ第１，第３インク分配板のインク供給溝の他の例を説明する説明図である。
先に説明した図１では、第１インク分配板３のインク供給溝３ｂは、Ｘ方向に三列に並行して形成された直線上の複数の溝であり、また、第３インク分配板５のインク供給溝５ｂは、歯がＹ方向に伸びるくし歯状に形成された溝であった。
【００４２】
しかしながら、例えば、図４で示すように、第１インク分配板３のインク供給溝３ｂ、および、第３インク分配板５のインク供給溝５ｂともに、くし歯状に形成した溝としても良い。
くし歯状のインク供給溝３ｂ，５ｂともに、溝が全部連通しているため、インクがインク供給溝内を高速に流れるという利点がある。
【００４３】
この場合、可能な限り多くの枝路４ｂとインク供給溝３ｂ，５ｂとを連通させるため、図４で示すように、くし歯の歯に相当する溝が伸びる方向を略直角方向に交差するように配置することが好ましいが、この配置に限定するという趣旨ではなく、例えば、ともに歯がＹ方向に伸びるくし歯状に形成されたインク供給溝を有する第１インク分配板３及び第３インク分配板５を使用しても枝路４ｂに接触するため、本発明を実施することができる。
【００４４】
また、図５で示すように、第１インク分配板３のインク供給溝３ｂ、および、第３インク分配板５のインク供給溝５ｂともに、並行する複数の直線状に形成した溝（図５で示す例では、第１インク分配板３ではＸ方向に伸びる３本の直線溝、また、第３インク分配板３ではＹ方向に伸びる５本の直線溝）としても良い。
【００４５】
この場合、可能な限り多くの枝路４ｂとインク供給溝３ｂ，５ｂとを連通させるため、図５で示すように、溝の伸びる方向を略直角方向に交差するように配置することが好ましいが、この配置に限定するという趣旨ではなく、例えばともにＸ方向に伸びる３本の直線溝のインク供給溝を有する第１インク分配板３・第３インク分配板５を使用しても枝路４ｂに接触するため、本発明を実施することができる。
【００４６】
また、図６で示すように、第１インク分配板３のインク供給溝３ｂ、および、第３インク分配板５のインク供給溝５ｂともに、矩形波状に形成した溝としても良い。
この場合、可能な限り多くの枝路４ｂとインク供給溝３ｂ，５ｂとを連通させるため、図６で示すように、略直角方向に交差する溝を増大するようなインク供給溝３ｂ，５ｂとすることが好ましいが、この配置に限定するという趣旨ではなく、例えば、同一形状のインク供給溝（例えばインク供給溝５ｂの形状）が設けられた第１インク分配板３，第３インク分配板５を使用しても、枝路４ｂに接触するため、本発明を実施することができる。
【００４７】
以上説明した本実施形態によれば、インク噴射路であるインク室４ａへ通じる複数の枝路４ｂを形成したため、インクの高速供給を実現する。
また、複数の板を貼り合わせて製造するというものであり、製造が容易でコスト低減等も実現することができる。
【００４８】
続いて本発明の第２実施形態について図を参照しつつ説明する。
図７は本実施形態のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図、図８は第２インク分配板のインク室、インク通流孔および枝路を説明する説明図、図９はキャビティ補助板のインク室・インク通流孔とキャビティ板のインク加圧室との接続を説明する説明図、図１０は第２インク分配板の枝路と第１，第３インク分配板のインク供給溝とによるインク供給路の形成を説明する説明図である。
【００４９】
本実施形態のインクジェット記録ヘッドは、図７で示すように、インクノズル板１１、インク通路板１２、第１インク分配板１３、第２インク分配板１４、第３インク分配板１５、キャビティ補助板１６、キャビティ板１７、振動板１８を備えている。
このインクジェット記録ヘッドは、インクノズル板１１の下側に配置された印刷用紙等の記録媒体に向けて下側（Ｚ方向）へインクを噴射するような位置関係である。
【００５０】
続いて各構成について説明する。
インクノズル板１１は、複数（図７では８個）のインクノズル１１ａを有している。
インク通路板１２は、複数（図７では８個）のインク通路１２ａを有している。
【００５１】
第１インク分配板１３は、複数（図７では８個）のインク室１３ａ、複数（図７ではＸ方向に三列）のインク供給溝１３ｂ、および、複数（図７では１個のインク室１３ａの周りに８個、計６４個）のインク通流孔１３ｃを有している。
第２インク分配板１４は、複数（図７では８個）のインク室１４ａ、複数（図７では２個）のインク供給孔１４ｂ、複数の枝路１４ｃ、および、複数（図７では１個のインク室１４ａの周りに８個、計６４個）のインク通流孔１４ｄを有している。
【００５２】
この枝路１４ｃとは、図８で示すように、円形開口であるインク室１４ａおよびインク通流孔１４ｄの共通する半径方向上に、インク通流孔１４ｄと枝路１４ｃとが連通するように形成されている。
枝路１４ｃの流路本数、流路幅、等は所要のインクジェット記録ヘッドの所要のヘッド仕様とその目的に応じて設計される。
【００５３】
第３インク分配板１５は、複数（図７では８個）のインク室１５ａ、くし歯形状（図７では歯に相当する溝がＹ方向に五列形成されているくし歯形状）のインク供給溝１５ｂ、および、複数（図７では１個のインク室１５ａの周りに８個、計６４個）のインク通流孔１５ｃを有している。
キャビティ補助板１６は、複数（図７では８個）のインク室１６ａ、複数（図７では２個）のインク供給孔１６ｂ、および、複数（図７では１個のインク室１６ａの周りに８個、計６４個）のインク流路孔１６ｃを有している。
【００５４】
キャビティ板１７は、複数（図７では８個）のインク加圧室１７ａ、および、複数（図７では２個）のインク供給孔１７ｂを有している。
このインク加圧室１７ａは、矢印Ｚ方向へ見た場合、図９で示すように、キャビティ補助板１６のインク室１６ａおよびインク通流孔１６ｃと、連通する。
振動板１８は、複数（図７では８個）の圧電素子１８ａ、および、複数（図７では２個）のインク注入口１８ｂを有している。
【００５５】
インクジェット記録ヘッドは、これら、インクノズル板１１、インク通路板１２、第１インク分配板１３、第２インク分配板１４、第３インク分配板１５、キャビティ補助板１６、キャビティ板１７、振動板１８（以下、これらを総称して構成板１１〜１８という。）を積層して一体に形成する。
このように形成した場合に、後に詳述されるインク噴射路とインク供給路とが形成される。
【００５６】
前記した構成板１１〜１８も、金属ステンレス板を採用し、インク噴射路とインク供給路との閉塞およびインクリークの防止並びに耐インク性の向上を実現する拡散接合方法を採用した。
前記した構成板１１〜１８を順次拡散接合により積層一体化し、インク加圧室１７ａに対応する振動板１８の反対側表面に圧電素子１８ａを接着・接合することでインクジェット記録ヘッドとして完成する。
【００５７】
続いて、形成されたインク噴射路とインク供給路とについて説明する。
まずインク噴射路について説明する。
インク噴射路は、図７で示すように、インクノズル板１１のインクノズル１１ａ、インク通路板１２のインク通路１２ａ、第１インク分配板１３のインク室１３ａ、第２インク分配板１４のインク室１４ａ、第３インク分配板１５のインク室１５ａ、キャビティ補助板１６のインク室１６ａ、キャビティ板１７のインク加圧室１７ａが、図７の矢印Ｄのように連通して形成される。これらは円の中心軸が一致するような位置に配置される。他も同様に連通して８個のインク噴射路が形成される。
【００５８】
インク噴射路の上には、振動板１８の圧電素子１８ａが配置され、後述するが、圧電素子１８ａの圧力によりインク噴射路内を加圧し、インクノズル１１ａからインクを噴射する。
【００５９】
一方、インク供給路であるが、本実施形態のインク供給路は、第１実施形態のインク供給路よりも長いため二経路に分けて説明する。まず、インク供給源からインク通流孔までの経路は、振動板１８のインク注入口１８ｂ、キャビティ板１７のインク供給孔１７ｂ、キャビティ補助板１６のインク供給孔１６ｂ、第３インク分配板１５のインク供給溝１５ｂ、第２インク分配板１４のインク供給孔１４ｂ、第１インク分配板１３のインク供給溝１３ｂが、図７の矢印Ｅ，Ｆのように連通して形成される。
【００６０】
さらに、第２インク分配板１４の枝路１４ｃと第３インク分配板１５のインク供給溝１５ｂとが連通（図１０（ａ）参照）し、また、第２インク分配板１４の枝路１４ｃと第１インク分配板１３のインク供給溝１３ｂとが連通（図１０（ｂ）参照）する。
このようなインク通流孔とインク供給路は、図８で示したように、インク通流孔１４ｄと枝路１４ｃとで連接している。
【００６１】
そして、インク通流孔からインク噴射路までの経路は、第１インク分配板１３のインク通流孔１３ｃ、第２インク分配板１４のインク通流孔１４ｄ、第３インク分配板１５のインク通流孔１５ｃ、キャビティ補助板１６のインク通流孔１６ｃ、キャビティ板１７のインク加圧室１７ａが連通して形成される。
【００６２】
続いて、インクジェット記録ヘッドにおけるインクの流れについて説明する。図７で示すように、外部のインク供給源（図示せず）から、振動板１８のインク注入口１８ｂを経てインク供給路にインクを注入すると、インク供給孔１７ｂ・インク供給孔１６ｂを経てインク供給溝１５ｂ・インク供給孔１４ｂ・インク供給溝１３ｂに充填される。
【００６３】
この場合、図１０（ａ）で示すように、インク供給溝１５ｂに接する枝路１４ｃを通じて、インクがインク通流孔１４ｄ内に流入する。また、図１０（ｂ）で示すように、インク供給溝１３ｂに接する枝路１４ｃを通じて、インクがインク通流孔１４ｄ内に流入する。
【００６４】
このインクは、インク通流孔１３ｃ・インク通流孔１４ｄ・ インク通流孔１５ｃ・インク通流孔１６ｃを通じて、インク加圧室１７ａに流入する。そしてインクは、インク加圧室１７ａ・インク室１６ａ・インク室１５ａ・インク室１４ａ・インク室１３ａ・インク通路１２ａ・インクノズル１１ａと流入していく。最終的にインク供給路およびインク噴射路の全体にインクが充填される。
【００６５】
続いて、インクジェット記録ヘッドの使用時におけるインクの流れについて説明する。振動板１８の圧電素子１８ａにパルス状の電圧を印加すると、圧電素子１８ａはインク噴射路内を加圧する。インクノズル１１ａからインクが噴射され、図示していない印刷用紙等の記録媒体上に点状にインクを付着させて所定の記録を実行する。
【００６６】
インク噴射路内のインクは減少するが、インク通流孔１６ｃを介してインク加圧室１７ａへインクが流入し、インク噴射路内にインクが充填される。
この場合、複数のインク通流孔１６ｃを通じてインクが供給されるためインク供給の高速化を実現している。
【００６７】
これらインク供給溝１３ｂ，インク供給溝１５ｂは、図７で示すように、インク溜まりのような役割も果たしており、ある枝路１４ｃからインクが流れても、インク供給溝１３ｂ，１５ｂの全域には充分にインク残量があるため、インクが瞬時に補充され、インク供給は常時継続して行われる。さらに、インク注入口１８ｂを通じてインク供給源からインクが注入されて、インク供給路内もインクが充填される。
【００６８】
本実施形態では、図７で示すような構成であるものとして説明した。しかしながら、第１，第３にインク分配板において、先に図４，図５，図６を用いて説明したインク供給溝の他の形態を採用しても良い。このような構成は各種の変形が可能である。
【００６９】
以上説明した本実施形態によれば、第１実施形態と同様なインク噴射特性を得ることができるが、第１実施形態よりインクノズル、インク流路溝、等をより精細に配置でき、インクノズル数をマルチ化できるという効果がある。
【００７０】
【実施例】
続いて、より具体的な実施例について説明する。本実施例は、図１〜図６を用いて説明した第１実施形態に係るものである。
本実施例では、インクノズル板１、第１インク分配板３、第３インク分配板５、振動板７の板材の厚さは０．０５ｍｍとし、第２インク分配板４は０．０３ｍｍとし、キャビティ板６は０．１ｍｍとした。
【００７１】
インクノズル１ａのノズル直径は０．０３５ｍｍとし、プレス打ち抜き法で製作した。
第１インク分配板３のインク供給溝３ｂ，第３インク分配板５のインク供給溝５ｂおよび第２インク分配板４の枝路４ｂはエッチング法によって所要の形状を得た。第２インク分配板４の枝路４ｂは流路幅を０．０８ｍｍとして、その流路本数は図２で示すように８本とした。
【００７２】
このような構成板１〜７を全てを積層し、１×１０−４ｔｏｒｒ（１．３３×１０−２  Ｐａ）以下の真空雰囲気で、９００℃の温度で０．２ｋｇ／ｍｍ２（１．９６×１０６  Ｐａ）の圧力を付加して２時間、保持して接合した。その後、炉内から取り出し、振動板７上に厚さ０．０１ｍｍの圧電素子７ａをエポキシ系接着剤を使用して接着してインクジェット記録ヘッドを形成した。
【００７３】
前記条件にて製作したインクジェット記録ヘッドに水性インクを供給し、種々の駆動条件でインク噴射試験を実施した。その結果、本発明のインクジェット記録ヘッドは以下の駆動条件範囲内では５５ｋＨｚまでのインク吐出を実現できることを確認した。
【００７４】
○５５ｋＨｚの吐出を実現した駆動条件の範囲
・電圧波形      矩形波
・印加電圧      １８〜４５Ｖ
・パルス幅      １８〜３５μｓｅｃ
・インク粘度    １．５〜５．０ｃｐｓ
【００７５】
比較のため、第２インク分配板４の枝路４ｂを一本のみとしたインクジェット記録ヘッドも製作し、同様な条件でそのインク噴射特性を調査した。その結果、その吐出応答性は８ｋＨｚが限界で、それ以上の周波数では不吐出となった。
このような事実からも明らかなように、本発明が従来技術よりも優れている点が知見された。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の第１実施形態（図１参照）によれば、キャビティ板６のインク加圧室６ａに対するインク供給は、第１インク分配板３・第３インク分配板５に配置されたインク供給溝３ｂ，５ｂと第２インク分配板４の複数の枝路４ｂを経由して行う方式を採用した。
【００７７】
第２インク分配板４のインク室４ａ周囲に枝路４ｂを多数設ければインク噴射路へのインク供給は３６０°の多方向から供給することができ、インク噴射路に高速でのインク供給が可能となって、インクノズルからのインク噴射の高応答性を実現できるという利点を確保できる。
【００７８】
さらに、インク噴射路に対するインク供給の経路は複数となるために、仮にあるインク供給路に不具合が生じた（例えばある枝路４ｂが異物により閉塞された）ような場合でも、他の枝路を通じてインク供給ができるのでインクジェット記録ヘッドとしての致命的な欠陥を抑止できる、という利点も併せもっている。
【００７９】
また、第２実施形態（図７参照）によれば、第１実施形態の利点に加え、インク通流孔１３ｃ，１４ｄ，１５ｃ，１６ｃを通じてインク加圧室１７ａへインクを供給するため、例えばインク加圧室に供給された後で加圧状態から通常状態に戻る際にインク通流孔１６ｃからインクが吸引されてインク加圧室１７ａ内に確実に充填される等の利点も有している。
【００８０】
総じて本発明によれば、インク加圧室に対する高速でのインク供給を可能とし、インク噴射の高速化・高速印字を実現するインクジェット記録ヘッドを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。
【図２】第２インク分配板のインク室と枝路とを説明する説明図である。
【図３】第２インク分配板の枝路と第１，第３インク分配板のインク供給溝とによるインク供給路の形成を説明する説明図である。
【図４】第１，第３インク分配板のインク供給溝の他の例を説明する説明図である。
【図５】第１，第３インク分配板のインク供給溝の他の例を説明する説明図である。
【図６】第１，第３インク分配板のインク供給溝の他の例を説明する説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態のインクジェット記録ヘッドの分解斜視図である。
【図８】第２インク分配板のインク室、インク通流孔および枝路を説明する説明図である。
【図９】キャビティ補助板のインク室・インク通流孔とキャビティ板のインク加圧室との接続を説明する説明図である。
【図１０】第２インク分配板の枝路と第１，第３インク分配板のインク供給溝とによるインク供給路の形成を説明する説明図である。
【図１１】エッジシュータ型のインクジェット記録ヘッドの側断面図である。
【図１２】サイドシュータ型のインクジェット記録ヘッドの側断面図である。
【符号の説明】
１            インクノズル板
１ａ        インクノズル
２            インク通路板
２ａ        インク通路
３            第１インク分配板
３ａ        インク室
３ｂ        インク供給溝
４            第２インク分配板
４ａ        インク室
４ｂ        枝路
４ｃ        インク供給孔
５            第３インク分配板
５ａ        インク室
５ｂ        インク供給溝
６            キャビティ板
６ａ        インク加圧室
６ｂ        インク供給孔
７            振動板
７ａ        圧電素子
７ｂ        インク注入口
１１          インクノズル板
１１ａ      インクノズル
１２          インク通路板
１２ａ      インク通路
１３          第１インク分配板
１３ａ      インク室
１３ｂ      インク供給溝
１３ｃ      インク通流孔
１４          第２インク分配板
１４ａ      インク室
１４ｂ      インク供給孔
１４ｃ      枝路
１４ｄ      インク通流孔
１５          第３インク分配板
１５ａ      インク室
１５ｂ      インク供給溝
１５ｃ      インク通流孔
１６          キャビティ補助板
１６ａ      インク室
１６ｂ      インク供給孔
１６ｃ      インク通流孔
１７          キャビティ板
１７ａ      インク加圧室
１７ｂ      インク供給孔
１８          振動板
１８ａ      圧電素子
１８ｂ      インク注入口
【図１】
0004049303.tif 000002
【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】
0004049303.tif 000007
【図７】
0004049303.tif 000008
【図８】
0004049303.tif 000009
【図９】
0004049303.tif 000010
【図１０】
0004049303.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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