JP2010208185A - インクジェット記録ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】高密度にノズルを配列したインクジェット記録ヘッドを提供する。
【解決手段】インク滴を吐出する複数のノズルが配置されたノズル板と、前記複数のノズルに連通する連通路に連結する圧力室を有する流路を複数有する流路板と、前記圧力室に対応して配置された前記インク滴を吐出するためのインク滴吐出手段を有する吐出手段含有板とを備えたインクジェット記録ヘッドであって、前記流路板と前記吐出手段含有板のユニットを上段および下段の２段に構成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録ヘッドに関し、特にプリンタなどの画像形成装置に用いるインクジェット記録ヘッドに関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置等の画像記録装置或いは画像形成装置として用いるインクジェットプリンタなどの記録装置において、液滴吐出ヘッドであるインクジェット記録ヘッドが使用されている。このインクジェット記録ヘッドは、記録時の騒音がきわめて少ないこと、高速印字が可能であること、インク選択の自由度が高く、記録媒体として安価な普通紙を使用できることなど、多くの利点を有する。

インクジェットプリンタには、ピエゾ素子を使用して機械振動力をインクの圧力波に変換してインク液滴を吐出させる方式、インクを急激に加熱して気泡を発生させ気泡の圧力波でインク液滴を吐出させる方式、静電力でインクを吸引して飛翔させる方式等種々の方式がある。中でもピエゾ素子を使用した方式は、特に注目されている方式である。

このような発明として、たとえば特許文献１には、マルチノズルインクジェット記録ヘッドの発明が開示されている。この公報では、高密度なノズル配列が難しいために、インク液室の間に存在して、全てのあるいは一部のインク液室のインクを吐出させることが出来る駆動機能を有する平板状部材が、前記ノズルの配列方向に積層して配列されていることを特徴としている。
しかしながら、この文献に記載されたノズルは１列に配列されたものであり、ノズル板に形成されたノズル列に対して特定の構造を有する平板状部材がノズル列方向に積層されたインクジェット記録ヘッドが記載されているにとどまっている。

また、特許文献２は本願出願人に係る発明であり、この文献の図３には、ノズルが２列に配列されたノズル板を含むインクジェットヘッドの発明が開示されている。そして、前記した図３には、ノズルを有するノズル板と、ノズルが連通する加圧液室を有する流路基板と、振動板などが積層された構造が開示されている。
しかしながら、この文献には流路基板と振動板が１組使用されていることは示されているが、これらを複数用いた構成までは言及していない。

ところで、印字密度（印写密度）を上げるすなわちノズルヘッドの高密度化のためには、ノズルのピッチを微細化する手法と、ノズル列を増やしピッチをずらして配列する手法とがある。前者の手法すなわちノズルのピッチを微細化する手法を採用するには、さらなる微細化加工が必要であり、また後者の手法にはインクジェットヘッドユニットを並べる必要があり、後者の手法を単に用いたのでは設置面積がノズルの数に比例して増大し、装置に設置できなくなる惧れもある。
本発明は、このような上記した従来技術の課題を解決するために成されたものであって、高密度にノズルを配列したインクジェット記録ヘッドを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の解決手段を有する。
（１） インク滴を吐出する複数のノズルが配置されたノズル板と、
前記複数のノズルに連通する連通路に連結する圧力室を有する流路を複数有する流路板と、
前記圧力室に対応して配置された前記インク滴を吐出するためのインク滴吐出手段を有する吐出手段含有板とを備えたインクジェット記録ヘッドであって、
前記流路板と前記吐出手段含有板のユニットを上段および下段の２段に構成したことを特徴とする。
（２） 前記（１）に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記ノズル板の前記複数のノズルは複数のノズル列で構成され、前記ノズル列ごとに、前記２段に構成した上段または下段のいずれかの段の流路と連結されていることを特徴とする。
（３） 前記（２）に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記ノズル列は４列に構成され、前記ノズル列の両端の列が前記上段の各流路に連結され、前記ノズル列の両端以外のノズル列が前記下段の各流路に連結されるように構成されていることを特徴とする。
（４） 前記（１）〜（３）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記流路板は長尺部材であり、前記上段または下段の流路板の少なくとも１つは長尺方向の両端部にインクを流入する管通孔が配置されていることを特徴とする。
（５） 前記（４）に記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、
前記下段のユニットは前記上段のユニットよりも前記長尺方向に延伸され、前記下段の前記吐出手段含有板の延伸方向両端部に、前記管通孔が配置されていることを特徴とする。
（６） 前記（１）〜（５）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記下段の流路板には前記上段の前記連通路の各々と接続される流路が形成されていることを特徴とする。
（７） 前記（１）〜（６）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記上段の流路板の前記連通路は前記ノズル板まで連通されていることを特徴とする。
（８） 前記（１）〜（７）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記流路板の流路は対向して配置された流路のピッチが各々１／２ずれて配置されていることを特徴とする。
（９） 前記（１）〜（８）のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記上段と下段の流路のピッチが、各々１／４ずれて配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、流路板とインク滴吐出手段を有する吐出手段含有板とからなるユニットを２段構成にすることで設置面積を小さくすることが可能となるようにし、このため、微細化加工のさらなる微細化に依らずに、また設置面積を増大しないという効果がもたらされる。

本発明のインクジェットヘッドを、積層順に分解した斜視図で示す例図である。 ノズル板をインク吐出側から見た平面図である。 各ノズル列と、上段ユニットＵ、下段ユニットＬの各ユニットの流路の連結の配置を示す例図であり、（Ａ）は各ノズル列が右肩上がりに配列した場合を示したものであり、（Ｂ）は各ノズル列の配置と、上段ユニットＵ、下段ユニットＬの各ユニットの流路との連結のより好ましい例であり、（Ｃ）は各ノズル列と、上段ユニットＵ、下段ユニットＬの各ユニットの流路との連結との好適な配置を示す例である。 本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態におけるインクジェットヘッドを示し、（Ａ）はその側面断面図、（Ｂ）は積層順に分解した側面図である。 本発明のインクジェット記録ヘッドの別の例を示すもので、（Ａ）はその側面断面図、（Ｂ）は積層順に分解した側面図である。 本発明のインクジェット記録ヘッドの積層して構成した各層構成を説明するための正面断面図である。 図３（Ｂ）に示す、より好ましい態様における各段の流路とノズル配置との関係を示す図である。

本発明は、インクジェット記録ヘッドとして、流路板とインク滴吐出手段を有する吐出手段含有板との組をユニットとして、上段のユニットＵ、下段のユニットＬの２段構成としたものである。
以下、このような本発明のインクジェット記録ヘッドについて、詳説する

＜インクジェット記録ヘッド＞
本発明のインクジェット記録ヘッドについて、図面を参照しながら説明する。
図１は、インクジェット記録ヘッドを構成する各プレート（板）を積層順に分解した斜視図である。１０は複数のノズル１０aが一定方向に配列されたノズル板である。１１と１５が流路板であり、１２と１６が吐出手段含有板である。この例ではインク滴吐出手段として薄層アクチュエータ１３、１７を用いた振動板を吐出手段含有板の例として説明している。

流路板１１は下段ユニットＬにおける流路板であり、流路板１１はノズル１０aに連通する複数の圧力室１１ａが各流路１１ｅ、１１ｃに設けられ、流路１１ｅと流路１１ｃとは対向して配置され、これらは１／２ピッチずれて配置されている。
振動板１２の連通孔（インク流入口）１２（１２ａ−１、１２ａ−２）は、流路板１１に配置した流路１１ｃ、１１ｅの各々に連通するように配置されている。また、流路板１１には、複数の位置決め孔１１bと位置決め孔１１ｄとを有して構成されている。
吐出手段含有板の例である振動板１２（下段ユニットＬの振動板）には、連通孔１２ｂ、１２ｃが設けられており、流路板１１に配置された位置決め孔１１ｂ、１１ｄにそれぞれ連通するように配置される。吐出手段含有板として振動板を用いた本実施形態では、振動板１２に配置される連通孔１２b、１２ｃは前記したように流路板１１に配置された位置決め孔１１b、１１ｄと同一ピッチで配置され、位置決め孔はバカ穴となっている。本実施形態では前述したように吐出手段含有板として振動板１２を用いる例を示すが、この例において振動板１２には薄膜アクチュエータ１３が具備されその下は振動が伝達しやすい構造となっている。

１５は上段に配置される流路板であり、ノズル１０aに連通する流路１５ｅと流路１５ｃとからなり、流路１５ｅと流路１５ｃとは対向して配置され、これらは１／２ピッチずれて配置されている。
また、振動板１６は上段に配置される吐出手段含有板としての振動板であり、連通孔１６a（１６ａ−１、１６ａ−２）は流路板１５に配置された流路１５ｃ、１５ｅの各々に連通するように配置されている。振動板１６には前記した振動板１２と同様に薄膜アクチュエータ１７が流路毎に具備され、その下に振動が伝達しやすい構造となっている。

１４は上段ユニットＵと下段ユニットＬとのユニット間に配置され、上段ユニットＵと下段ユニットＬの段の平行を維持するためのスペーサである。

本発明のインクジェット記録ヘッドは、ノズル板１０上に設けられる流路板１１（又は１５）と、薄膜アクチュエータ１３（又は１７）などの吐出手段を有する吐出手段含有板（たとえば振動板）１２（又は１６）とが１組のユニットとして構成され、これらは上段ユニットＵと下段ユニットＬの２段に構成されている。すなわち図１に示すように、流路板１１と振動板１２、流路板１５と振動板１６とが組（ユニット）となり、これらのユニットが２段に構成され、１段目の組（以下、下段のユニットＬ）と２段目の組（上段のユニットＵ）との間に、スペーサ（スペーサ板）１４が設けられる。ただし前記スペーサ板１４を、その機能を有するように上段または下段のユニットに設けることにより、スペーサ板１４を省略することもできる。以下、本明細書中に、上段のユニット、下段のユニットを単に上段、下段と言って説明することがある。

図１に示すノズル板１０に設けられるノズルは４列で構成されている。図１に示すように、第１列と第４列（外側の２列）は、好ましくは下段Ｌの流路１１ｅと１１ｃとで連結されており、また第２列と第３列（中央部の２列）は、好ましくは上段Ｕの流路１５ｅ、１５ｃと連結されている。
本発明のインクジェットヘッドにおいて、上記したように、ノズル列を４列に構成した場合、各ノズル列と、上段Ｕあるいは下段Ｌのユニットの流路との連結と、各ノズル１０aとの配置には、好ましい関係が存在する。以下に、図２を参照しながら、この好ましい関係について、説明する。

図２は、図１に示したノズル板１０に設けられるノズル列を抽出して示した拡大説明図である。図２中、列は縦方向に形成されている。図１に示すノズル板１０には、ノズル１０ａが、前記したように４列１０a−１〜１０a−４に配列されている。各列１０a−１、１０a−２、１０a−３、１０a−４の各ノズル１０ａの間隔は１ピッチであり、図２に示す例では、各ノズル列は、隣接するノズル列に対して１／４ピッチずつずれ、いわゆる右肩下がりに配置された例を示している。なお説明上、１列（１０a−１、１０a−２、１０a−３、１０a−４）ごとのノズル数を６個として説明するが、ノズルの数６は説明のためであり、本発明は、ノズルの数に制限されない。

図３は、各ノズル列（１０a−１、１０a−２、１０a−３、１０a−４）と、前記した上段Ｕ、下段Ｌの各ユニットの流路との連結を説明するための図である。図３中、ノズル列は横方向に形成されている。なお図３は、ノズルの配列を説明するため、各列（１０a−１〜１０a−４）の端部のノズルとその隣のノズルまでを図示し、それ以外のノズルの表示を省略している。図３中、第１列〜第４列の各ノズルを通る垂線は、1/４ピッチの間隔で記している。

図３（Ａ）は各ノズル列が右肩上がりに配列した場合を示したものである。すなわち、左端のノズル列を第１列１０a−１とし、右端のノズル列を第４列１０a−４とした場合に、右隣のノズル列が次第に上がっているノズル列とした場合を示す。隣のノズル列とは１／４ピッチずれて配置させている。

図３（Ｂ）は本発明のインクジェット記録ヘッドにおいて、各ノズル列の配置と、上段Ｕ、下段Ｌの各ユニットの流路との連結の、より好ましい態様を示すものである。左端のノズル列（第１列１０ａ−１）を基準にすると、第２列１０ａ−２のノズル列は３／４ピッチずらして（−１／４ピッチ遅らせて（あるいは１／４ピッチ早めて））配置し、第３列１０ａ−３のノズル列を第１列１０ａ−１のノズル列に対して１／４ピッチずらして（１／４ピッチ遅らせて（あるいは−１／４ピッチ早めて））配置し、第３列１０ａ−３のノズル列を第１列１０ａ−１のノズル列に対して１／２ピッチずらして配置している。この例では、第１列１０ａ−１と第４列１０ａ−４のノズル列、第２列１０ａ−２と第３列１０ａ−３のノズル列のピッチが、１／２ピッチずつずれている配置となっており、第１列１０ａ−１のノズル列と第４列１０ａ−４のノズル列を下段Ｌの各ユニットの流路と連結し、第２列１０ａ−２のノズル列と第３列１０ａ−３のノズル列を上段Ｕのユニットの各流路との連結によって、上段Ｕと下段Ｌのユニットのノズルピッチが等ピッチ（１／２ピッチずつ）にすることができるため、より好ましい態様の配列となる。すなわち流路１１ｅと流路１１ｃ、位置決め孔１１ｂと位置決め孔１１ｄとは、それぞれ対向して配置され、流路１１ｅと流路１１ｃは１／２ピッチずれて配置される。また流路１１ａと位置決め孔１１ｂとは１／４ピッチずれて配置される。また位置決め孔１１ｂと位置決め孔１１ｄも１／２ピッチずれて配置される。

また図３（Ｃ）は第１列１０ａ−１のノズル列に対して第２列１０ａ−２のノズル列を１／２ピッチずらし、第１列１０ａ−１のノズル列に対して第３列１０ａ−３のノズル列を１／４ピッチずらして（１／４ピッチ遅らせて（あるいは−１／４ピッチ早めて））配置し、第１列１０ａ−１のノズル列に対して第４列１０ａ−４のノズル列を３／４ピッチずらして（−１／４ピッチ遅らせて（あるいは１／４ピッチ早めて））配置している。

このような本発明のインクジェット記録ヘッドにおいて、上記した中で図３（Ｂ）に示した配列が上段Ｕ、下段Ｌのユニット共、ノズルピッチが等間隔（１：１）に設定可能であるため、より好ましい態様の配置となる。その他の配置のしかたでは、等間隔とはならず、たとえば１ピッチを分割する場合に３：１の分割割合となる。しかしこの分割でも、ノズル数に比例した面積よりも小さくできるので、ノズル列の配置として好ましい。

このように本発明は、各段の流路板の対向する流路をシリコンウェハ上に１／２ピッチずつずらして流路を設けることで、ノズルの位置調整を不要とすることができる。さらに本発明は、上段と下段との流路を１／４ピッチずつずらして設けることにより２段に構成が可能となる。
また本発明は、ノズル板（ノズルプレート）に加工されたノズルは４列が等間隔に配置され、それぞれのノズル列のピッチを１／４ずつずらして加工することで１枚のノズルプレート上でのノズルの高密度化を実現することができる。

次に図３（Ｂ）のようなノズル配置を採る場合の、インクジェット記録ヘッドの２段に設けられた積層体の断面図を参照しながら、上段Ｕおよび下段Ｌの吐出プレート（吐出手段含有板）に設けられる連通孔（インク流入口）１６ａ、１２ａとの位置関係について、そのより好ましい態様における場合を例にして以下に説明する。

本発明のインクジェット記録ヘッドは、図１に示すように、下段Ｌのユニットには、ノズル板１０のノズル列の両端の列（第１列１０ａ−１および第４列１０ａ−４）にインクを送るための流路１１ｅ、１１ｃが形成されている。また上段Ｕのユニットは中央のノズル列（第２列１０ａ−２および第３列１０ａ−３）とが接続されるように構成される。これにより共通液室からのインク供給をスムーズに行うことができる。これはまた、液流速の抵抗がどの程度になるのか予測可能であり、制御しやすい構造となっている。

本発明では、上段Ｕを中央のノズル列（第２列１０ａ−２および第３列１０ａ−３）と上段Ｕの流路板１５に設けられた流路１５ｅ、１５ｃとを連結するようにし、下段Ｌをノズル板１０に設けられたノズル列における両端のノズル列（第１列１０ａ−１および第４列１０ａ−４）と下段Ｌの流路板１１の流路１１ｅ、１１ｃとをそれぞれ連結するように構成した。たとえばノズルを１５０ｄｐｉとした場合、第１列１０ａ−１のノズル列に対向する第４列１０ａ−４のノズル列を１／２ピッチずらして配置するので、全体として３００ｄｐｉとでき、第２列１０ａ−２および第３列１０ａ−３のノズル列の配置を、第１列１０ａ−２のノズル列と第４列１０ａ−４のノズル列との間に配置することにより、全体として解像度を６００ｄｐｉに上げることもできる。

このように連結することで、下段Ｌのユニットの振動板１２に設けられる連通孔（インク流入口）１２ａ−１、１２ａ−２からインクをスムーズに入力できる構成とすることができる。この構成については後述する図６についての説明で述べる。

図４（Ａ）は、本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの側面断面図であって、上段の流路板１５に設けられた連通部１５ｂ、１５ｄがノズル板１０の上面まで突出して設けられていることを示す図である。
また図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示すインクジェット記録ヘッドを構成する各板を、積層順に並べて示した側面断面図である。図４の（Ｂ）に示すように、各板は図１に示すような構成となっており、この構成については図１を参照しながら説明したので、その構成については、説明を省略する。

また図５は、本実施形態のインクジェット記録ヘッドの機能を同一に維持できるようにした変形例を示すインクジェットヘッドの側面断面図であり、図５（Ａ）は、上段に配置される流路板１５の連通部１５ｂ、１５ｄが下段に配置された流路板１１の上面まで突き出ている構成例を示す図である。また本例では、連通部１５ｂ、１５ｄは、それぞれ、位置決め孔１１ｂ、１１ｄと連通され、各ノズル１０ａと連通されている。下段に配置される流路板１１の連通路１１ｆ、１１ｇは各ノズルと連通されている。また図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すインクジェット記録ヘッドを構成する各板を、積層順に並べて示した側面断面図である。

図６は、本実施形態におけるインクジェット記録ヘッドの正面断面図である。３１は共通液室３１aと上段液室３１ｂと下段液室３１ｃで構成されるフレームである。３０は共通液室にインクを供給するための継ぎ手３０aを具備した共通液室３１aの蓋の役割も兼ね備えるカバーである。他の符号は、図１と同様のものである。図６に示す本発明のインクジェット記録ヘッドの実施形態では、２段に形成される吐出手段含有板１２、１６と流路板１１、１５とのユニットが、図５に示すように構成されている場合を示している。
このインクジェット記録ヘッドは、図示を省略しているインク供給口（図４の表面方向から奥方向（紙の裏面方向）に向かってインクを供給する）と共通液室３１ａとなる彫り込みを形成したフレーム３１と、ノズル１０ａに連通する連通孔１２ａ、１６ａを形成した流路板１１、１５と、ノズル１０ａを形成するノズル板１０とを有している。

この図は、図５（Ａ）における右半分の部分を拡大した断面図である。この図６において、吐出手段含有板として振動板１５、１２を用いた場合、吐出手段として用いられる左半分の部分の薄膜アクチュエータは、図示していない。この図において、上段の流路板１５には上段液室３１ｂからインクが流入するように、インク流入口１６ａが設けられている。下段の流路板１１には下段液室３１ｃからインクが流入するように、インク流入口１２ａが設けられている。また吐出手段含有板としての振動板１７、１２と、流路板１５、１１とは、それぞれの段を、接着層を介して接合することにより、各段（上段、下段）をユニットとしている。

＜インクジェット記録ヘッドの製造方法＞
以下、図１、図６を参照しながら説明する。
本発明のインクジェット記録ヘッドにおいて、前記した実施形態において、吐出板として薄膜アクチュエータ（振動アクチュエータ）１３、１７を吐出手段として有する振動板１２、１６を例として説明した。この前記した実施形態では、インクの流路１１ｅ、１１ｃ、１５ｅ、１５ｃなどに存在するインク液に、振動板上に設けられた薄膜アクチュエータに所定の電圧を図示しない電圧印加手段により印加して、振動を励起し、インク流路内の容積を変化させることにより、ノズル板１０に設けられた各ノズル１０ａから、インク滴を吐出するように調整されている。このようないわゆるピエゾ素子である薄膜アクチュエータ１３、１７を吐出手段として上記した実施形態では使用し、吐出板としては振動板を用いている。

しかしながら本発明では、吐出手段として、インクを急激に加熱して気泡を発生させ気泡の圧力波でインク液滴を吐出させる加熱手段を吐出手段として用いてもよく、また静電力でインクを吸引して飛翔させる吐出手段（特開平６−７１８８２号公報参照）を用いるいずれの方式でもよい。なお吐出プレートのインク滴吐出手段として、ピエゾ素子を使用した手段を用いた例について、以下に記載する。なお本発明では以下に記載する例以外の公知のピエゾ素子を使用した手段を用いることもできる。

たとえばベース基板として、チタン酸バリウム系セラミックなどの基材を選択し、薄層圧電素子をアクチュエータとして配置したもの（薄層アクチュエータ）を用いることができる。
また、薄層アクチュエータとして、たとえば、厚さ１０〜５０μｍ程度のチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の圧電層を、ＣＶＤ法などにより積層したものを用いることができる。

連通孔（インク流入口）１２ａ、１６ａとなる開口は、たとえば電鋳工法によるＮｉメッキ膜を２層重ねて形成することができる。
流路板１１、１５はたとえばシリコン単結晶基板を用いて、流体抵抗部、液室３１ｂ、３１ｃとなる彫り込み、及びノズル１０ａに対する位置に連通孔１１ｂ、１１ｄ、１１ｇ、１１ｆとなる貫通口をエッチング工法でパターニングして形成することができる。
エッチングで残された部分が液室３１ｂ、３１ｃの隔壁となる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設けて、これを流体抵抗部とすることもできる。

ノズル板１０は、金属材料、例えば、電鋳工法によるＮｉメッキ膜等で形成したものを用いることができ、インク滴を飛翔させるための微細な吐出口であるノズル１０ａを複数形成している。このノズル１０ａの内部形状（内側形状）は、たとえばホーン形状（略円柱形状又は略円錘台形状でもよい。）に形成することができる。また、このノズル１０ａの径はたとえばインク滴出口側の直径で約２０〜３５μｍである。また各列のノズルピッチはたとえば１５０ｄｐｉ、３００ｄｐｉなど適宜選択可能とすることができる。
なお、インク滴の吐出手段として加熱手段を用いる場合、インクジェット記録ヘッド内の吐出手段には、印加する熱を供給するために、電力をサーマルヘッドに供給して熱エネルギーを前記したインクに供給して気泡を発生させることにより、吐出するようにしてもよい。また静電力を用いて前記した電力を印加するための電源を制御するための制御手段としては、前記した吐出手段のいずれにおいてもその制御可能な公知の制御手段により行うことができ、このような制御手段としてはシーケンサー、コンピュータ、マイクロコンピュータなど、自在に使用可能である。

また流路板１１、１５は例えばシリコン単結晶基板を用いて、図示しない流体抵抗部、加圧液室となる彫り込み、及びノズル１０ａに対する位置に連通口となる貫通口をエッチング工法でパターニングすることにより形成することができる。
エッチングで残された部分が加圧液室１１ａ、１５ａなどの隔壁となる。また、このヘッドではエッチング幅を狭くする部分を設け、これを流体抵抗部として形成することができる。

このように構成したインクジェットヘッドにおいては、記録信号に応じて駆動部に駆動波形（たとえば１０〜５０Ｖのパルス電圧）を印加することによって、駆動部に積層方向の変位を生起させ、振動板１２、１６を介して１１ｃ、１５ｅなどの流路の少なくとも一部が加圧室１１a、１５aとなって加圧されて圧力が上昇し、ノズル１０ａからインク滴が吐出される。
その後、インク滴吐出の終了に伴い、流路１５ｃ、１１ｃなどのインク圧力が低減し、インクの流れの慣性と駆動パルスの放電過程によって流路に負圧が発生してインク充填行程へ移行する。このとき、インクタンクから供給されたインクは共通液室３１ａに流入し、各段の液室３１ｂ、３１ｃから、それぞれのインク流入口１６ａ、１２ａを経て、流路１５ｃ、１１ｃなどに入り、薄膜アクチュエータ直下の流路内に充填される。
たとえばインク流入口から薄膜アクチュエータ１３、１７の直下までの流路の一部にたとえば流体抵抗部を設けることができる。このような流体抵抗部を適宜に選択することで、残留圧力の減衰とリフィル時間のバランスを取るようにし、次のインク滴吐出動作に移行するまでの時間（駆動周期）を短くすることもできる。

本発明のインクジェット記録ヘッドでは、吐出手段を有する振動板と、流路板とのユニットを上下に２段重ねて配置することでインクジェットプリンターヘッドの設置面積を増大させずに印字密度（印写密度）を容易に２倍にすることが出来る。
また下段に配置される流路板に４列の圧力室もしくは２列の圧力室と２列の圧力室位置決め孔をウェハ上に一体加工することでピッチ精度を上げることが可能となる。
また好ましくは、上段に連通するノズル列の第１列１０ａ−１とこれに対向して配置される第４列１０ａ−４を１／２ピッチに配列することにより２倍の印写密度が可能となる。

また１枚のノズル板に４列のノズル孔を１／４ピッチずつずらして配置することによりノズルの配置精度が向上するとともに組み立てが容易になる。たとえば、上段と下段の流路とをノズル孔１０ａに連結する仕方として、第２列のノズル列１０ａ−２をノズル列１０a−１に対して１／４ピッチずらす（＋１／４ピッチ）ようにし、また第３列のノズル列１０a−３を第４のノズル列１０a−４よりも１／４ずらす（−１／４ピッチ（すなわち１０a−１列のノズルに対して３／４ピッチ））ようにし、ノズル列１０a−２とノズル列１０a−３とを、上段の流路板の流路と連結するように、各段の流路を連結するようにしている。
このようなより好ましい態様を図７に示す。図７に示す図は図３に示す好ましいノズル配列の中での図３（Ｂ）のノズル列と各層の流路とのより好ましい連結例を表す。

図７に示すように、本発明のインクジェット記録ヘッドのより好ましい態様では、両端部のノズル２列１０ａ−１、１０ａ−４が、下段Ｌの流路板１１の流路１１ｅ、１１ｃとそれぞれ連結され、前記両端部以外のノズル２列１０ａ−２、１０ａ−３が上段Ｕの流路板１５の流路１５ｅ、１５ｃとそれぞれ連結される。下段Ｌの流路１１ｅと１１ｃとは対向して形成され、それぞれ、１／２ピッチずれて形成される。また上段Ｕの流路板１５の流路１５ｅと１５ｃも下段Ｌの流路と同様に対向して形成され、それぞれ、１／２ピッチずれて形成される。

また上段Ｕに設置された流路板１５に加工された流路と下段Ｌに設置された流路板１１の流路の長さに差を有していることで１個のフレーム内に４箇所、液室を構成することが出来る。

本発明は、このように、吐出手段として薄膜アクチュエータを有する振動板を吐出手段含有板として上下のユニットに設置し、この上下のユニットの流路の長さを変えることで各流路にインクを供給できる液室を設置できるフレーム構造とすることができる。

１０ ノズル板
１０ａ ノズル
１０ａ−１ 第１のノズル列
１０ａ−２ 第２のノズル列
１０ａ−３ 第３のノズル列
１０ａ−４ 第４のノズル列
１１ 下段の流路板
１１ａ 圧力室
１１ｂ 位置決め孔（連通路）
１１ｃ 流路
１１ｄ 位置決め孔（連通路）
１１ｅ 流路
１２ 下段に配置される吐出手段含有板（振動板）
１２ａ（１２ａ−１、１２ａ−２） 連通孔（インク流入口）
１２ｂ バカ孔（１１ｂと同一ピッチ）
１３ 薄膜アクチュエータ（吐出手段）
１４ スペーサ
１５ 上段の流路板
１５ａ 圧力室
１５ｂ 連通路
１５ｃ 流路
１５ｄ 連通路
１５ｅ 流路
１６ 上段に配置される吐出手段含有板（振動板）
１６ａ（１６ａ−１、１６ａ−２） 連通孔（インク流入口）
１７ 薄膜アクチュエータ（吐出手段）
３０ カバー（共通液室の蓋も兼務）
３０ａ 継ぎ手
３１ フレーム
３１ａ 共通液室
３１ｂ 上段液室
３１ｃ 下段液室

特開２０００−０６２１６５号公報 特開２００２−２４０２７０号公報

Claims (9)

1. インク滴を吐出する複数のノズルが配置されたノズル板と、
   前記複数のノズルに連通する連通路に連結する圧力室を有する流路を複数有する流路板と、
   前記圧力室に対応して配置された前記インク滴を吐出するためのインク滴吐出手段を有する吐出手段含有板とを備えたインクジェット記録ヘッドであって、
   前記流路板と前記吐出手段含有板のユニットを上段および下段の２段に構成したことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
2. 前記ノズル板の前記複数のノズルは複数のノズル列で構成され、前記ノズル列毎に、前記２段に構成した上段または下段のいずれかの段の流路と連結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。
3. 前記ノズル列は４列に構成され、前記ノズル列の両端の列が前記上段の各流路に連結され、前記ノズル列の両端以外のノズル列が前記下段の各流路に連結されるように構成されてい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。
4. 前記流路板は長尺部材であり、前記上段または下段の流路板の少なくとも１つは長尺方向の両端部にインクを流入する管通孔が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
5. 前記下段のユニットは前記上段のユニットよりも前記長尺方向に延伸され、前記下段の前記吐出手段含有板の延伸方向両端部に、前記管通孔が配置されていることを特徴とする請求項４に記載のインクジェット記録ヘッド。
6. 前記下段の流路板には前記上段の前記連通路の各々と接続される流路が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
7. 前記上段の流路板の前記連通路は前記ノズル板まで連通されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
8. 前記流路板の流路は対向して配置された流路のピッチが各々1/2ずれて配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。
9. 前記上段と下段の流路のピッチが、各々1/4ずれて配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド。

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