JP2002178513A - 記録ヘッドと記録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加圧液室に停留する気泡を確実に抑制し、イン
ク滴を安定して吐出させ、良質な画像を安定して形成す
る。 【解決手段】ノズルプレート１３に加圧液室１９からノ
ズル１２に連通する連通溝２７を設け、振動板基板２２
の加圧液室１９を構成するノズル１２側の斜面２２１の
頂点にインク流路を形成し、振動板基板の斜面２２１と
ノズルプレート１３に挟み込まれる領域が存在しないよ
うにして、加圧液室１９に気泡溜りが発生することを確
実に抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インク液滴をノ
ズルから射出させる記録ヘッドと記録ヘッドの製造方法
と及びインクジェット記録装置、特に印字特性の向上に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ノンインパクト記録装置は記録時の騒音
発生が無視できる程度に小さい点でオフィス用等として
注目されている。そのうち高速記録可能で、かつ普通紙
に特別の定着処理を要せずに記録できるインクジェット
記録装置が近年多く使用されている。このインクジェッ
ト記録装置のなかで特にオンデマンド方式は従来のイン
パクト方式の記録装置などと比べると、動作音が小さい
ことや、高精細な画像を出力できることなどの特徴を有
し、急速に普及している。

【０００３】このオンデマンド方式の記録装置は、その
駆動方法からアクチュエータ方式と熱エネルギによりイ
ンク滴を吐出する方式に分類される。アクチュエータ方
式は圧電振動子などのアクチュエータでインク流路の壁
の一部を振動板として変形させることによりインクを押
し出す方式であり、インクを噴射する複数のノズルと加
圧液室をアレイ状に設け、共通液室から流体抵抗路を介
して各加圧液室に供給して充満しているインクの圧力を
加圧液室の一面に配置された振動板に圧電振動子を接合
し、圧電振動子により振動板を変位させ、この振動板の
変位によりノズルからインクを吐出させて記録紙等の記
録媒体に印字する。熱エネルギを利用した方式は薄膜の
抵抗加熱体によりインクを局所的に加熱して気泡を発生
させ、気泡の体積増大によりインクを吐出させて記録紙
等の記録媒体に印字する。

【０００４】近年、出力画像の高品質化と出力速度の高
速化が要求されており、より小滴なインク滴をより高い
周波数で安定して吐出させることができる高密度の記録
ヘッドの開発が要望されている。しかしながら圧電振動
子を用いた記録ヘッドを高密度化するためには加圧液室
の幅も高密度化に対応した微少寸法にするため振動板の
板厚も数ミクロンと薄くする必要がある。この振動板を
研磨等の方法により数ミクロンの板厚に形成することは
加工精度上極めて困難である。また、熱エネルギを利用
した記録ヘッドは駆動手段が薄膜の抵抗加熱体により形
成されるため、上記のような問題はないが、薄膜の抵抗
加熱体が急速な加熱と冷却の繰り返すため、抵抗加熱体
が損傷して記録ヘッドの寿命が短くなってしまう。

【０００５】これらの短所を解消するために、静電型の
記録ヘッドが特開平８−290567号公報や特開平11−1570
60号公報等に開示されている。この静電型の記録ヘッド
は、図１０に示すように、ノズルプレート１３と静電ア
クチュエータ１４を有する。ノズルプレート１３には、
図１１（ａ）の表面からの斜視図と（ｂ）の裏面からの
斜視図に示すように、アレイ状に設けられた複数のノズ
ル１２を有する。静電アクチュエータ１４には各ビット
毎に設けられた加圧液室１９と流体抵抗路２０と、各流
体抵抗路２０を介して加圧液室１９にインクを供給する
共通液室２１を有し、ノズルプレート１３が位置合わせ
して接合される。この静電アクチュエータ１４の加圧液
室１９を形成する振動板基板２２には振動板２３を有
し、電極基板２４には振動板２３に対して所定間隔で配
置された個別電極２５を有する。この振動板２３と個別
電極２５の間に電圧を印加して正又は負の電荷をそれら
に与えて振動板２３を個別電極２５側に静電的吸引又は
反発させて変形させ、加圧液室１９のインクをノズル１
２から吐出させて記録紙に印字する。

【０００６】ノズルプレート１３はＮｉ電鋳又はステン
レスからなる主材１３１と、主材１３１の表面に設けら
れ、ニッケルとＰＴＦＥの共析メッキ膜又は塗布性の樹
脂撥インク膜からなる撥インク層１３２とで厚さｔ１に
形成され、静電アクチュエータ１４側の面には、ノズル
１２と加圧液室１９を連通する連通孔１２１と、各ノズ
ル１２と対に設けられ流体抵抗路２０を形成する深さｔ
２の凹溝２０１を有する。この凹溝２０１は、図１２の
模式図に示すように、幅ｄと、振動板基板２２とで形成
する有効長さＬを有し、深さｔ２と幅ｄ及び有効長さＬ
で流体抵抗路２０の流体抵抗を規制する。振動板基板２
２は（１１０）面方位を有するシリコンにより形成さ
れ、加圧液室１９を構成する側面は斜面２２１で形成さ
れている。

【０００７】この記録ヘッドにおいて、インクを充填す
るときやノズル面をクリーニングするために加圧液室１
９のインクを吸引するときに、図１０及び図１１に示す
ように、ノズル１２の連通孔１２１の直下の加圧液室１
９の斜面２２１とノズルプレート１３とで挟まれた部分
に気泡２６が停留する。このように加圧液室１９に気泡
２６が停留すると、ノズル１２からインクを吐出するた
めに振動板２３を変位させたときに、加圧液室１９内の
インクに十分な吐出圧力を加えることができず、インク
滴の吐出ができなくなりビット抜けの原因になってしま
う。また、停留しやすい気泡２６を排除するために、長
時間ノズル孔側よりインクを吸引する必要があり、印字
に使用される以外のインクの消費量が多くなったり、印
字に要するまでの時間が長くなったりする問題もある。
さらに、加圧液室１９の気泡２６の停留を回避するため
に、ノズル１２を加圧液室１９の壁面を含む位置に配置
した場合にインク流線が所望の方向を向かず、吐出イン
クの噴射方向曲りを発生する問題もある。この加圧液室
１９に対するインクの滞留を防止するために、例えば特
開平11−157060号公報に示す記録ヘッドは、加圧液室１
９の斜面２２１の頂点とノズル１２の連通孔１２１との
距離をほぼ50μｍ以下にして、加圧液室１９の斜面２２
１とノズルプレート１３とで挟まれた部分に気泡が停留
することを防いでいる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら加圧液室
１９の斜面２２１の頂点とノズル１２の連通孔１２１と
の距離をほぼ50μｍ以下にしても、ノズルプレート１３
と静電アクチュエータ１４を接合する際のアライメント
ずれ及びノズルプレート１３と静電アクチュエータ１４
の仕上精度のばらつきにより、ノズル１２の連通孔１２
１の直下の加圧液室１９の斜面２２１とノズルプレート
１３とで挟まれた領域が拡大し、この領域における気泡
の停留を完全に抑制することは困難であり、上記と同様
な問題が発生してしまうという短所があった。

【０００９】この発明は係る短所を改善し、加圧液室に
停留する気泡を確実に抑制し、インク滴を安定して吐出
させ、良質な画像を安定して形成することができるとと
もに、ノズルプレートと静電アクチュエータを接合する
際のアライメントずれへの許容性とノズルプレートと静
電アクチュエータの仕上精度の許容性も広がることがで
きる記録ヘッドと記録ヘッドの製造方法及びインクジェ
ット記録装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る記録ヘッ
ドは、複数のノズルがアレイ状に設けられたノズルプレ
ートと、振動板を有する加圧液室と振動板を変位させる
駆動手段を有する駆動アクチュエータとを有し、振動板
を変形させて加圧液室のインクをノズルから噴射させて
記録紙に記録する記録ヘッドにおいて、ノズルプレート
に加圧液室からノズルに連通する連通溝を設けたことを
特徴とする。

【００１１】上記ノズルを加圧液室の壁面から外して設
け、ノズルの流入口の端部に連通溝の端部を設けると良
い。

【００１２】この発明に係る記録ヘッドの製造方法は、
複数のノズルがアレイ状に設けられたノズルプレート
と、振動板を有する加圧液室と振動板を変位させる駆動
手段を有する駆動アクチュエータとを有し、振動板を変
形させて加圧液室のインクをノズルから噴射させて記録
紙に記録する記録ヘッドの製造方法において、ノズルプ
レートに加圧液室からノズルに連通する連通溝を形成し
たことを特徴とする。また、ノズルを加圧液室の壁面か
ら外して設け、ノズルの流入口の端部に連通溝の端部を
設けると良い。さらに、ノズルプレートを同一金属の２
層又は３層の電鋳法により形成し、連通溝を１層又は２
層の電鋳法で形成すると良い。

【００１３】また、連通溝におけるインクの流体抵抗が
加圧液室にインクを供給する流体抵抗路のインクの流体
抵抗より小さくなるように連通溝を形成することが望ま
しい。さらに、連通溝におけるインクの流体抵抗がノズ
ルにおけるインクの流体抵抗より小さくなるように連通
溝を形成すると良い。

【００１４】この発明に係るインクジェット記録装置
は、上記記録ヘッドの製造方法で製造した記録ヘッドを
有することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】この発明のインクジェットプリン
タはシアンＣ，マゼンタＭ、イェロＹ，ブラックＢｋの
各色のインクをそれぞれ収納した４個のインクカートリ
ッジと、複数のノズルを有し各インクカートリッジから
インクが供給される４個の記録ヘッドと、インクカート
リッジと記録ヘッドを搭載したキャリッジを有し、ホス
ト装置から送られる画像データを記録紙に印字すると
き、キャリッジを走査しながら記録紙に記録ヘッドのノ
ズルから画像データに応じてインクを噴射して文字や画
像を記録する。

【００１６】記録ヘッドは複数のノズルが設けられたノ
ズルプレートと静電アクチュエータを有する。ノズルプ
レートにはアレイ状に設けられた複数のノズルを有す
る。静電アクチュエータは各ビット毎に設けられた加圧
液室と流体抵抗路と、各流体抵抗路を介して加圧液室に
インクを供給する共通液室を有し、ノズルプレートが位
置合わせして接合される。この静電アクチュエータの加
圧液室を形成する振動板基板には振動板を有し、電極基
板には振動板に対して所定間隔で配置された個別電極を
有する。振動板基板の加圧液室を構成する側面は斜面で
形成されている。この振動板と個別電極の間に電圧を印
加して正又は負の電荷をそれらに与えて振動板を個別電
極側に静電的吸引又は反発させて変形させ、加圧液室の
インクをノズルから吐出させて記録紙に印字する。

【００１７】ノズルプレートはＮｉ電鋳又はステンレス
からなる主材と、主材の表面に設けられた撥インク層と
で形成され、静電アクチュエータ側の面には、ノズルと
加圧液室を連通する連通溝と、各ノズルと対に設けられ
流体抵抗路を形成する凹溝を有する。連通溝は振動板基
板の加圧液室を構成する斜面の頂点の上部に中央部が配
置されるようにノズルプレートに設けられている。

【００１８】この記録ヘッドにおいて、ノズルプレート
に、ノズルと加圧液室を連通する連通溝を設け、振動板
基板の加圧液室を構成するノズル側の斜面の頂点にイン
ク流路を形成し、振動板基板の斜面とノズルプレートに
挟み込まれる領域が存在しないようにすることにより、
加圧液室に気泡溜りが発生することを確実に抑制する。
したがって記録ヘッドにインクを充填するときやノズル
面のクリーニングするとき等で加圧液室のインクを吸引
する場合に、加圧液室に気泡が停留し、インク滴を吐出
するために十分な圧力を加圧液室内のインクに加えられ
ず、インク滴を吐出することができなくなるというよう
な問題を解消できる。また、加圧液室に気泡が停留する
ことを抑制することにより、インク吸引の時間を短くで
き、インク消費量を低減し、かつ印字までに要する時間
を短縮することができる。

【００１９】

【実施例】図１はこの発明の一実施例の構成図である。
図に示すように、インクジェットプリンタ１はシアン
Ｃ，マゼンタＭ、イェロＹ，ブラックＢｋの各色のイン
クをそれぞれ収納した４個のインクカートリッジ２と、
複数のノズルを有し各インクカートリッジ２からインク
が供給される４個の記録ヘッド３と、インクカートリッ
ジ２と記録ヘッド３を搭載したキャリッジ４と、記録紙
を収納した給紙トレイ５ａ，５ｂや手差しテーブル６か
ら記録紙を印字部７に搬送する搬送ローラ８と、印字し
た記録紙を排紙トレイ９に排出する排出ローラ１０を有
する。そしてホスト装置から送られる画像データを記録
紙に印字するときは、キャリッジ４をキャリッジガイド
ローラ１１に倣って走査しながら、搬送ローラ８により
印字部７に送られた記録紙に記録ヘッド３のノズルから
画像データに応じてインクを噴射して文字や画像を記録
する。

【００２０】記録ヘッド３は、図２の分解斜視図に示す
ように、複数のノズル１２が設けられたノズルプレート
１３と静電アクチュエータ１４とＦＰＣケーブル１５と
フレーム１６とフィルタ１７及びジョイント部１８を有
する。ノズルプレート１３には、図３（ａ）の表面から
の斜視図と（ｂ）の裏面からの斜視図に示すように、ア
レイ状に設けられた複数のノズル１２を有する。静電ア
クチュエータ１４は、図４の断面図に示すように、各ビ
ット毎に設けられた加圧液室１９と流体抵抗路２０と、
各流体抵抗路２０を介して加圧液室１９にインクを供給
する共通液室２１を有し、ノズルプレート１３が位置合
わせして接合される。この静電アクチュエータ１４の加
圧液室１９を形成する振動板基板２２には振動板２３を
有し、電極基板２４には振動板２３に対して所定間隔で
配置された個別電極２５を有する。振動板基板２２は
（１１０）面方位を有するシリコンにより形成され、加
圧液室１９を構成する側面は斜面２２１で形成されてい
る。この振動板２３と個別電極２５の間に電圧を印加し
て正又は負の電荷をそれらに与えて振動板２３を個別電
極２５側に静電的吸引又は反発させて変形させ、加圧液
室１９のインクをノズル１２から吐出させて記録紙に印
字する。

【００２１】ノズルプレート１３はＮｉ電鋳又はステン
レスからなる主材１３１と、主材１３１の表面に設けら
れ、ニッケルとＰＴＦＥの共析メッキ膜又は塗布性の樹
脂撥インク膜からなる撥インク層１３２とで厚さｔ１に
形成され、静電アクチュエータ１４側の面には、ノズル
１２と加圧液室１９を連通する深さｔ２の連通溝２７
と、各ノズル１２と対に設けられ流体抵抗路２０を形成
する深さｔ２の凹溝２０１を有する。連通溝２７はノズ
ル１２の流入口より幾分大きい幅ｄ１と一定長さＬ１を
有し、図５の模式図に示すように、振動板基板２２の加
圧液室１９を構成する斜面２２１の頂点の上部に中央部
が配置されるようにノズルプレート１３に設けられてい
る。凹溝２０１は、図５の模式図に示すように、幅ｄと
振動板基板２２とで形成する有効長さＬを有し、深さｔ
２と幅ｄ及び有効長さＬで流体抵抗路２０の流体抵抗を
規制する。ＦＰＣケーブル１５はドライバＩＣが搭載さ
れ、静電アクチュエータ１４に異方性導電膜によって電
気的に接続される。フィルタ１７が熱溶着されたフレー
ム１６とインク供給タンク又はインクカートリッジから
インクを供給するためのジョイント部１８は接着剤によ
り接合され、静電アクチュエータ１４と接合したノズル
形成部材１３にフレーム１６が位置合わせして接合され
る。

【００２２】上記のように構成した記録ヘッド３におい
て、ノズルプレート１３に、ノズル１２と加圧液室１９
を連通する連通溝２７を設け、振動板基板２２の加圧液
室１９を構成するノズル１２側の斜面２２１の頂点にイ
ンク流路を形成し、振動板基板２２の斜面２２１とノズ
ルプレート１３に挟み込まれる領域が存在しないように
することにより、気泡溜りが発生することを確実に抑制
することができる。したがって記録ヘッド３にインクを
充填するときやノズル面のクリーニングするとき等で加
圧液室１９のインクを吸引する場合に、加圧液室１９に
気泡が停留し、インク滴を吐出するために十分な圧力を
加圧液室１９内のインクに加えられず、インク滴を吐出
することができなくなるというような問題を解消でき
る。また、加圧液室１９に気泡が停留することを抑制す
ることにより、インク吸引の時間を短くでき、インク消
費量を低減し、かつ印字までに要する時間を短縮するこ
とができる。

【００２３】また、連通溝２７でノズル１２と加圧液室
１９を連通した場合、振動板２３が変位して加圧液室１
９内のインクに吐出圧力が加わり、図６（ａ）に示すよ
うに、加圧液室１９内にインク流２８が発生し、連結溝
２７を経由してノズル１２から吐出するときに、加圧液
室１９で発生した乱流のインク流２８は加圧液室１９を
形成する斜面２２１に沿って連通溝２７に流入し、連通
溝２７を通ることによりインク流２８の方向が整流さ
れ、ノズル１２内で方向が所望の方向に整えられ、所定
の方向にインク滴を吐出する。したがって、従来例のよ
うにノズル１２の連通孔１２１の直下の加圧液室１９の
斜面２２１を設け、図６（ｃ）に示すように、ノズルプ
レート１３と静電アクチュエータ１４にずれが発生し
て、ノズル１２と加圧液室１９の斜面２２１の頂点が重
なって配置された場合のように、斜面２２１の頂点部分
で乱流になったインク流２８をノズル１２に直接流入さ
せることにより生じるインク滴の吐出方向のずれが生じ
ることを防ぐことができ、ノズルプレート１３のノズル
面に対して垂直方向にインク滴を吐出させることがで
き、良質な画像を安定して形成することができる。ま
た、連通溝２７を加圧液室１９側に長く形成することに
より、ノズルプレート１３と加圧液室１９を有する静電
アクチュエータ１４との接合時のアライメントずれへの
許容性や、ノズルプレート１３と静電アクチュエータ１
４の仕上精度の許容性を広げることができ、記録ヘッド
３を作成するときに歩留を向上することができる。

【００２４】次に、上記のように構成した記録ヘッド３
のノズルプレート１３の製造方法を図７の工程図を参照
して説明する。図７（ａ）に示すように、まず、導電性
基板又は導電性薄膜を有する基板３０上に感光性樹脂の
円形マスク３１をパターニングする。次に、（ｂ）に示
すように、マスク３１を有する基板３０の表面に電鋳法
によりニッケルなどの金属膜３２を形成する。この金属
膜３２の厚さｔ３は撥インク層１３２の厚さを含むノズ
ル１２の部位の厚さに応じて定める。次に（ｃ）に示す
ように、連通溝２７と流体抵抗路２０を形成する凹溝２
０１に対応する位置に感光性樹脂を厚くパターニングし
て溝用マスク３３を形成する。その後、（ｄ）に示すよ
うに、溝用マスク３３を有する金属膜３２の表面に電鋳
法によりニッケルなどの金属膜３４を形成する。この金
属膜３４の厚さｔ２は連通溝２７と凹溝２０１の深さｔ
２を定め、連通溝２７と流体抵抗路２０の流体抵抗を規
制する。次に（ｅ）に示すように、基板３０と円形マス
ク３１及び溝用マスク３３を除去し、金属膜３２と金属
膜３４で形成された主材１３１の基板３０が有った面と
反対側の面にノズル孔部位を塞ぐ形で感光性樹脂のマス
ク３５を形成する。次に、（ｆ）に示すように、主材１
３１の表面に、電解共析メッキ法によりニッケルとＰＴ
ＦＥの共析メッキ膜を形成したり、スプレーコート法な
どにより樹脂性撥インク膜を形成して撥インク層１３２
を例えば3μｍ以下の膜厚で形成する。その後、（ｇ）
に示すように、マスク３５を除去してノズル１２と連通
溝２７及び流体抵抗路２０を構成する凹溝２０１を有す
るノズルプレート１３を完成する。このようにノズルプ
レート１３を製造するときに写真製版技術と２層電鋳法
を採用することにより、各部位の寸法を少なくともマイ
クロメータレベルで制御することができ、任意の寸法の
ノズルプレート１３を高精度に製造することができる。
また、ノズルプレート１３を製造するときに、３層の電
鋳法を使用して連通溝２７及び流体抵抗路２０を構成す
る凹溝２０１の深さを大きくしても良い。このように、
３層の電鋳法を使用して連通溝２７及び流体抵抗路２０
を構成する凹溝２０１の深さを大きくすることにより、
図６（ｂ）に示すように、連通溝２７を通るインク流２
８をより整流してノズル１２に送ることができる。

【００２５】このようにして作製したノズルプレート１
３を使用した記録ヘッド３のノズル１２と連通溝２７及
び流体抵抗部２０におけるインクの流体抵抗値を算出
し、ノズル１２から吐出されるインク滴の噴射方向と圧
力損失の影響が顕著に表れる吐出速度Ｖｊとの関係を示
す。例えばノズル１２を流れるインクの流体抵抗Ｒａは
円管中を流れる流体の抵抗として求められる。円管中を
流れる流体の流量Ｑはハーゲン・ポアズイユの式、Ｑ＝
（πｒ／８μＬ）・ΔＰより算出される。ここでμは粘
性係数、ｒは円管の半径、Ｌは円管の長さを表わし、Δ
Ｐは円管による圧力降下を表わす。上記式の（πｒ／８
μＬ）の逆数が円管中の流体抵抗すなわちノズル１２に
おけるインクの流体抵抗Ｒａを示す。ノズル１２の形状
としては図８（ａ）に示すように、吐出口側と流入口側
の直径ｄ２が同じである直管形状と、（ｂ）に示すよう
に、流入側から吐出側に向かって直径が徐々に小さくな
る先細形状とがある。直管形状のノズル１２は、図９
（ａ）に示すように、その直径ｄ２と長さＬからなる直
管として上記式の（πｒ／８μＬ）により流体抵抗Ｒａ
を求めることができ、先細形状のノズル１２は、図９
（ｂ）に示すように、流入側の直径ｄ４と流出側の直径
ｄ３の間で直径が徐々に小さくなる微小直管が直列に接
続されているものとして流体抵抗Ｒａを求めることがで
きる。同様に、連通溝２７の流体抵抗Ｒｂと流体抵抗部
２０の流体抵抗Ｒｃは、実際には直方管の流体抵抗にな
るが、内接円を直径とする円管に近似して算出される。
ここでノズル１２と連通溝２７及び流体抵抗路２０を形
成する凹溝２０１の寸法を変えたノズルプレート１３を
作製して記録ヘッド３を作製し、インクとして粘性係数
μが2.5×10^-3 Ｐａ・secの黒顔料インクを用いて吐出
速度Ｖｊと噴射の方向性を調べた結果を下記表に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】上記表において、噴射速度Ｖｊと噴射の方
向性の評価の２重丸印は特に良好な場合、丸印は良好で
安定している場合、ばつ印は安定していない不良の場合
を示す。図１０に示すように、Ｎｏ．１の記録ヘッド
は、連通溝２７の長さが短く、ノズル１２が加圧液室１
９の斜面２２１近傍に位置するため、ノズル１２から吐
出するインク流に乱れが有りインク滴が所望の方向を向
かない不良が見られた。また、Ｎｏ．４，８，９に記録
ヘッドは連通溝２７の流体抵抗Ｒｂがノズル１２の流体
抵抗Ｒａより大きくなるため、連通溝２７で圧力損失が
増大し、所望の吐出速度に達しない不良が見られた。ま
た、Ｎｏ．１０の記録ヘッドは連通溝２７の流体抵抗Ｒ
ｂが流体抵抗路２０の流体抵抗Ｒｃと同等になったた
め、さらに圧力損失が増大して吐出速度が減少し、噴射
の方向性まで安定しない不良が見られた。Ｎｏ．２，
３，５，６．７の記録ヘッドは、連通溝２７の長さが長
く、ノズル１２が加圧液室１９の斜面２２１からはずれ
て形成されているので、加圧液室１９に気泡溜りも形成
されず、インク流の方向性が安定して所望の方向に噴射
することができた。さらに、連通溝２７の流体抵抗Ｒｂ
もノズル１２の流体抵抗Ｒａと同等かそれ以下であり、
流体抵抗も小さく圧力損失による吐出速度の低下も生じ
ないでインクを安定して吐出することができた。

【００２８】また、比較のために従来例で示した記録ヘ
ッドを作製して、各部位の流体抵抗と吐出速度ｙ及び噴
射の方向性を調べた結果を下記表に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】上記表に示すように従来例でノズル１２と
加圧液室１９を連通する連通孔１２１の流体抵抗はノズ
ル１２の流体抵抗と十分に小さいので、それに起因する
圧力損失は見られなかったが、No．１１ノ記録ヘッド
は、ノズル１２が加圧液室１９の斜面２２１に重なって
いるため、噴射方向性の不良が見られ、Ｎｏ．１２，１
３の記録ヘッドは加圧液室１９の斜面２２１とノズルプ
レート１３で挟まれる領域に気泡が停留すると考えられ
る吐出速度の低下が見られた。

【００３１】上記実施例は静電アクチュエータ１４を有
する記録ヘッド３について説明したが、圧電振動子等を
用いた記録ヘッドにも同様にして適用することができ
る。

【００３２】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、ノズル
プレートに加圧液室からノズルに連通する連通溝を設
け、振動板基板の加圧液室を構成するノズル側の斜面の
頂点にインク流路を形成し、振動板基板の斜面とノズル
プレートに挟み込まれる領域が存在しないようにするこ
とにより、加圧液室に気泡溜りが発生することを確実に
抑制することができる。したがって記録ヘッドにインク
を充填するときやノズル面のクリーニングするとき等で
加圧液室のインクを吸引する場合に、加圧液室に気泡が
停留し、インク滴を吐出するために十分な圧力を加圧液
室内のインクに加えられず、インク滴を吐出することが
できなくなるというような問題を解消できる。また、加
圧液室に気泡が停留することを抑制することにより、イ
ンク吸引の時間を短くでき、インク消費量を低減し、か
つ印字までに要する時間を短縮することができる。

【００３３】また、ノズルを加圧液室の壁面から外して
設け、ノズルの流入口の端部に連通溝の端部を設けるこ
とにより、加圧液室で発生した乱流のインク流は連通溝
を通るときにインク流の方向が整流され、ノズル内で方
向が所望の方向に整えることができ、所定の方向にイン
ク滴を吐出することができ、良質な画像を安定して形成
することができる。また、連通溝を加圧液室側に長く形
成することにより、ノズルプレートと加圧液室を有する
駆動アクチュエータとの接合時のアライメントずれへの
許容性や、ノズルプレートと駆動アクチュエータの仕上
精度の許容性を広げることができ、記録ヘッドを作成す
るときに歩留を向上することができる。

【００３４】さらに、ノズルプレートを同一金属の２層
又は３層の電鋳法により形成し、連通溝を１層又は２層
の電鋳法で形成することにより、各部位の寸法を少なく
ともマイクロメータレベルで制御することができ、任意
の寸法のノズルプレートを高精度に製造することができ
る。また、ノズルプレートを製造するときに、３層の電
鋳法を使用して連通溝の深さを大きくすることにより、
連通溝を通るインク流をより整流してノズルに送ること
ができる。

【００３５】また、連通溝におけるインクの流体抵抗が
加圧液室にインクを供給する流体抵抗路のインクの流体
抵抗より小さくなるように連通溝を形成することによ
り、加圧液室において加圧されたインクが流体抵抗路に
逆流することを低減でき、加圧されたインクの圧力損失
を低減して噴射性能を向上することができる。

【００３６】さらに、連通溝におけるインクの流体抵抗
がノズルにおけるインクの流体抵抗より小さくなるよう
に連通溝を形成することにより、加圧されたインクが連
通溝を通る時の圧力損失を低減して噴射性能をより向上
することができる。

【００３７】また、この記録ヘッドをインクジェット記
録装置に使用することにより安定した噴射特性でインク
を吐出させて良質な画像を安定して形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のインクジェットプリンタの
構成図である。

【図２】記録ヘッドの構成を示す分解斜視図である。

【図３】ノズルプレートの構成を示す斜視図である。

【図４】記録ヘッドの構成を示す断面図である。

【図５】ノズルプレートの連通溝と流体抵抗路と加圧液
室の配置を示す模式図である。

【図６】記録ヘッドのインク流の状態を示す断面図であ
る。

【図７】ノズルプレートの製造方法を示す工程図であ
る。

【図８】ノズルの形状を示す断面図である。

【図９】ノズルの流体抵抗値を算出するときの模式図で
ある。

【図１０】従来例の記録ヘッドの構成を示す断面図であ
る。

【図１１】従来例のノズルプレートの構成を示す斜視図
である。

【図１２】従来例のノズルプレートのノズルと流体抵抗
路と加圧液室の配置を示す模式図である。

【符号の説明】

１；インクジェットプリンタ、３；記録ヘッド、１２；
ノズル、１３；ノズルプレート、１４；静電アクチュエ
ータ、１９；加圧液室、２０；流体抵抗路、２１；共通
液室、２３；振動板、２４；電極基板、２５；個別電
極、２７；連通溝、２２１；斜面。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズルがアレイ状に設けられたノ
   ズルプレートと、振動板を有する加圧液室と振動板を変
   位させる駆動手段を有する駆動アクチュエータとを有
   し、振動板を変形させて加圧液室のインクをノズルから
   噴射させて記録紙に記録する記録ヘッドにおいて、ノズ
   ルプレートに加圧液室からノズルに連通する連通溝を設
   けたことを特徴とする記録ヘッド。
2. 【請求項２】 上記ノズルを加圧液室の壁面から外して
   設け、ノズルの流入口の端部に連通溝の端部を設けた請
   求項１記載の記録ヘッド。
3. 【請求項３】 複数のノズルがアレイ状に設けられたノ
   ズルプレートと、振動板を有する加圧液室と振動板を変
   位させる駆動手段を有する駆動アクチュエータとを有
   し、振動板を変形させて加圧液室のインクをノズルから
   噴射させて記録紙に記録する記録ヘッドの製造方法にお
   いて、ノズルプレートに加圧液室からノズルに連通する
   連通溝を形成したことを特徴とする記録ヘッドの製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記ノズルを加圧液室の壁面から外して
   設け、ノズルの流入口の端部に連通溝の端部を設けた請
   求項３記載の記録ヘッドの製造方法。
5. 【請求項５】 上記ノズルプレートを同一金属の２層又
   は３層の電鋳法により形成し、連通溝を１層又は２層の
   電鋳法で形成する請求項３又は４記載の記録ヘッドの製
   造方法。
6. 【請求項６】 上記連通溝におけるインクの流体抵抗が
   加圧液室にインクを供給する流体抵抗路のインクの流体
   抵抗より小さくなるように連通溝を形成した請求項３，
   ４又は５記載の記録ヘッドの製造方法。
7. 【請求項７】 上記連通溝におけるインクの流体抵抗が
   ノズルにおけるインクの流体抵抗より小さくなるように
   連通溝を形成した請求項６記載の記録ヘッドの製造方
   法。
8. 【請求項８】 請求項３乃至７のいずれかに記載の記録
   ヘッドの製造方法で製造した記録ヘッドを有することを
   特徴とするインクジェット記録装置。