JP3139511B2 - インクジェット記録ヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子の運動エネ
ルギによりインク室内のインクを液滴として飛翔させて
記録用紙にドットを形成するインクジェット記録ヘッド
に関する。
ルギによりインク室内のインクを液滴として飛翔させて
記録用紙にドットを形成するインクジェット記録ヘッド
に関する。
【０００２】
【従来の技術】インクを液滴として飛翔させて記録用紙
にドットを形成させて文字や図形を印刷するインクジェ
ット式プリンタに用いられている記録ヘッドは、駆動信
号が印加させると機械的変位を生じる圧電体によりイン
ク室のの圧力を変化させるもので、例えば特開昭４７−
２００６号公報に示されているように、圧力室の一部を
ダイヤフラムにより構成するとともに、このダイヤフラ
ムに薄板状に成型された圧電体基板を貼着して構成され
ている。このインクジェット式記録ヘッドは、駆動信号
を圧電素子に印加することにより、インク室を収縮さ
せ、これに連通しているノズル開口からインクをインク
を液滴として外部に飛翔させて記録ヘッドにドットを形
成するものであるが、ダイヤフラムに圧電素子板を貼着
する関係上、この作業を可能ならしめるために圧力室の
大きさを或る程度大きくせねばならない半面、印字品質
を向上させるためにノズル開口が極めて微小な間隔で配
列されているため、これら両者を流路により接続せねば
ならず、構造が複雑化するという問題がある。
にドットを形成させて文字や図形を印刷するインクジェ
ット式プリンタに用いられている記録ヘッドは、駆動信
号が印加させると機械的変位を生じる圧電体によりイン
ク室のの圧力を変化させるもので、例えば特開昭４７−
２００６号公報に示されているように、圧力室の一部を
ダイヤフラムにより構成するとともに、このダイヤフラ
ムに薄板状に成型された圧電体基板を貼着して構成され
ている。このインクジェット式記録ヘッドは、駆動信号
を圧電素子に印加することにより、インク室を収縮さ
せ、これに連通しているノズル開口からインクをインク
を液滴として外部に飛翔させて記録ヘッドにドットを形
成するものであるが、ダイヤフラムに圧電素子板を貼着
する関係上、この作業を可能ならしめるために圧力室の
大きさを或る程度大きくせねばならない半面、印字品質
を向上させるためにノズル開口が極めて微小な間隔で配
列されているため、これら両者を流路により接続せねば
ならず、構造が複雑化するという問題がある。
【０００３】このような問題を解消するために、例えば
特公昭６０−８９５３号公報に示されているようにノズ
ル開口に対向させて圧電振動子の先端を配置し、圧電素
子の変位によりインクに動圧を発生させてインク滴を飛
翔させるようにしたインクジェット式記録ヘッドも提案
されている。これによれば圧力室とノズルとを接続する
流路が不要となって構造の簡素化を図ることができる半
面、圧電振動子とインクとの音響インピーダンスに大き
な隔たりがあるため、圧電素子で発生したエネルギを液
滴形成に有効に利用できないという問題がある。
特公昭６０−８９５３号公報に示されているようにノズ
ル開口に対向させて圧電振動子の先端を配置し、圧電素
子の変位によりインクに動圧を発生させてインク滴を飛
翔させるようにしたインクジェット式記録ヘッドも提案
されている。これによれば圧力室とノズルとを接続する
流路が不要となって構造の簡素化を図ることができる半
面、圧電振動子とインクとの音響インピーダンスに大き
な隔たりがあるため、圧電素子で発生したエネルギを液
滴形成に有効に利用できないという問題がある。
【０００４】またこのような問題を解消するために特開
昭６３−２４７０５１号公報に示されているように、圧
電体基板の一方の表面にドット形成領域に合せて複数の
流路を形成するとともに、これら流路の壁面に電極を設
けることにより、壁面に剪断モードでの変形を生じさせ
て溝の容積を変化させるインクジェット式記録ヘッドが
提案されている。この記録ヘッドによれば、流路に存在
するインクを直接圧縮することができるから、インク室
とノズル開口との間を連通する流路が不要となって構造
の簡素を図ることができるばかりでなく、インク室を直
接圧縮するから高い効率でもって液滴を発生させるでき
るという利点を備えている。
昭６３−２４７０５１号公報に示されているように、圧
電体基板の一方の表面にドット形成領域に合せて複数の
流路を形成するとともに、これら流路の壁面に電極を設
けることにより、壁面に剪断モードでの変形を生じさせ
て溝の容積を変化させるインクジェット式記録ヘッドが
提案されている。この記録ヘッドによれば、流路に存在
するインクを直接圧縮することができるから、インク室
とノズル開口との間を連通する流路が不要となって構造
の簡素を図ることができるばかりでなく、インク室を直
接圧縮するから高い効率でもって液滴を発生させるでき
るという利点を備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液滴を
安定して飛翔させるためのノズル開口を形成するための
部材、いわゆるノズルプレートを必要とするため、圧電
体基板にノズルプレートを固定することが必要となる。
しかしながら、圧電体基板にノズルプレートを固定する
ため、接合部が圧電体基板の伸縮を直接受けるため、接
着強度が低下するばかりでなく、極めて微小な部分に接
着剤の塗布が必要となって製造作業が複雑化するばかり
でなく、ノズルプレートの位置ずれ等により形成される
ドットが一定しないという問題がある。本発明は、この
ような問題に鑑みてなされたものであって、その目的と
するところは、ノズルプレートの取り付けを不要として
製造工程の簡素化と、安定したドットを形成することが
できる新規なインクジェット記録ヘッドを提供すること
である。
安定して飛翔させるためのノズル開口を形成するための
部材、いわゆるノズルプレートを必要とするため、圧電
体基板にノズルプレートを固定することが必要となる。
しかしながら、圧電体基板にノズルプレートを固定する
ため、接合部が圧電体基板の伸縮を直接受けるため、接
着強度が低下するばかりでなく、極めて微小な部分に接
着剤の塗布が必要となって製造作業が複雑化するばかり
でなく、ノズルプレートの位置ずれ等により形成される
ドットが一定しないという問題がある。本発明は、この
ような問題に鑑みてなされたものであって、その目的と
するところは、ノズルプレートの取り付けを不要として
製造工程の簡素化と、安定したドットを形成することが
できる新規なインクジェット記録ヘッドを提供すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、インク溜め部を形成する深
度を備える部分と、前記インク溜め部の一側部に連通し
てインク滴を飛翔させるのに適した開口となる深度を備
えた部分と、外部からインクの供給を受けるのに適した
深度を備えた部分とを有し、隔壁により一定ピッチで隔
てられた溝と、前記各溝に電気的に分離して形成された
電極とを備え、かつ厚み方向に分極された複数の圧電体
基板を前記溝の開放面を一致させ、かつ分極方向が相反
するようにして一体に固定するとともに、前記開口側と
は反対側にインク供給手段を設けるようにした。
るために本発明においては、インク溜め部を形成する深
度を備える部分と、前記インク溜め部の一側部に連通し
てインク滴を飛翔させるのに適した開口となる深度を備
えた部分と、外部からインクの供給を受けるのに適した
深度を備えた部分とを有し、隔壁により一定ピッチで隔
てられた溝と、前記各溝に電気的に分離して形成された
電極とを備え、かつ厚み方向に分極された複数の圧電体
基板を前記溝の開放面を一致させ、かつ分極方向が相反
するようにして一体に固定するとともに、前記開口側と
は反対側にインク供給手段を設けるようにした。
【０００７】
【作用】インク滴を形成すべき領域の溝、及びこれの両
隣の溝の電極とにそれぞれ異なる極性の電圧を印加する
と、溝を隔てている隔壁がインク滴を形成すべき溝側に
剪断変形する。この結果、インク滴を形成すべき溝の容
積が縮小されて、ここに存在するインクが深度が浅く形
成された溝の先端からそのままインク滴となって外部に
飛翔する。
隣の溝の電極とにそれぞれ異なる極性の電圧を印加する
と、溝を隔てている隔壁がインク滴を形成すべき溝側に
剪断変形する。この結果、インク滴を形成すべき溝の容
積が縮小されて、ここに存在するインクが深度が浅く形
成された溝の先端からそのままインク滴となって外部に
飛翔する。
【０００８】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例のイ
ンクジェット式記録ヘッドを示すものであって、図中符
号１は、中心部に配置されるジルコン酸鉛等の圧電現象
を示す材料からなる中央に配置される圧電体基板（以
下、中央基板という）で、表裏両面に後述する溝３，
３，３‥‥、４，４，４‥‥が形成できる程度の厚みを
有していて、厚み方向に分極処理が施されており、また
その表面、及び裏面にはそれぞれ図２に示したように等
間隔に流路となる溝３，３，３‥‥、４，４，４‥‥が
形成されている。
に基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施例のイ
ンクジェット式記録ヘッドを示すものであって、図中符
号１は、中心部に配置されるジルコン酸鉛等の圧電現象
を示す材料からなる中央に配置される圧電体基板（以
下、中央基板という）で、表裏両面に後述する溝３，
３，３‥‥、４，４，４‥‥が形成できる程度の厚みを
有していて、厚み方向に分極処理が施されており、また
その表面、及び裏面にはそれぞれ図２に示したように等
間隔に流路となる溝３，３，３‥‥、４，４，４‥‥が
形成されている。
【０００９】また各面の溝３，３，３‥‥、４，４，４
‥‥は、同一材料からなる隔壁５，５，５‥‥、６，
６，６‥‥により分離されていて、それぞれ１／２ピッ
チずれるように位置決めされている。溝３，３，３‥
‥、４，４，４‥‥はその一端がノズル開口５０，５
０，５０‥‥５１，５１，５１‥‥を形成するように中
央基板１の一側端１ａに連通し、また他端がインク供給
部材１０に連通してさせられている。また中央基板１の
後端表面には、各溝３，３，３‥‥、４，４，４‥‥の
壁面と底面に連続して設けられている電極１７と図示し
ない駆動回路に接続するケーブル１２とを接続する配線
パターン１３が形成されている。
‥‥は、同一材料からなる隔壁５，５，５‥‥、６，
６，６‥‥により分離されていて、それぞれ１／２ピッ
チずれるように位置決めされている。溝３，３，３‥
‥、４，４，４‥‥はその一端がノズル開口５０，５
０，５０‥‥５１，５１，５１‥‥を形成するように中
央基板１の一側端１ａに連通し、また他端がインク供給
部材１０に連通してさせられている。また中央基板１の
後端表面には、各溝３，３，３‥‥、４，４，４‥‥の
壁面と底面に連続して設けられている電極１７と図示し
ない駆動回路に接続するケーブル１２とを接続する配線
パターン１３が形成されている。
【００１０】これら溝３，４は、図３に示したようにノ
ズル開口となる先端部３ａ、４ａは、液滴を飛翔させる
のに適した開口サイズとなるように深度が浅く、また中
央部３ｂ、４ｂはインク滴の形成に必要な量のインクを
収容できる程度の容積となるように深く、さらには後端
側はインク供給部材１０の開口１０ａと適当な流体抵抗
を持つような深度となるように形成されている。各溝
３、４は、図４に示したようにその底部、側壁には隣接
する隔壁５、６との間に空白部１５により電気的に分離
された金属層を形成して電極１６，１６，１６‥‥、１
７，１７，１７‥‥が設けられていて駆動回路から駆動
信号の印加を受けるようになっている。
ズル開口となる先端部３ａ、４ａは、液滴を飛翔させる
のに適した開口サイズとなるように深度が浅く、また中
央部３ｂ、４ｂはインク滴の形成に必要な量のインクを
収容できる程度の容積となるように深く、さらには後端
側はインク供給部材１０の開口１０ａと適当な流体抵抗
を持つような深度となるように形成されている。各溝
３、４は、図４に示したようにその底部、側壁には隣接
する隔壁５、６との間に空白部１５により電気的に分離
された金属層を形成して電極１６，１６，１６‥‥、１
７，１７，１７‥‥が設けられていて駆動回路から駆動
信号の印加を受けるようになっている。
【００１１】図中符号２０、中央基板と同一の圧電現象
を示す材料からなる上基板で、図６に示したように中央
基板１に形成されている溝３，３，３‥‥と対向する位
置に溝２１が形成されており、これら溝２１は、ノズル
開口となる先端部２１ａが浅く、またインク室となる部
分２１ｂが深く、さらに後端部２１ｃがインク供給部材
１０の開口１０ａに連通するように形成されている。こ
れら各溝２１，２１，２１‥‥は、隔壁２２，２２，２
２‥‥により隔離され、また壁面、底面には空白部２３
により電気的に分離された金属層を形成して電極２４，
２４，２４‥‥が設けられている。これら電極２４，２
４，２４‥‥は、中央基板１と重ね合せられた時に中央
基板１の電極１６，１６，１６‥‥と導電関係を形成す
るようになっている。
を示す材料からなる上基板で、図６に示したように中央
基板１に形成されている溝３，３，３‥‥と対向する位
置に溝２１が形成されており、これら溝２１は、ノズル
開口となる先端部２１ａが浅く、またインク室となる部
分２１ｂが深く、さらに後端部２１ｃがインク供給部材
１０の開口１０ａに連通するように形成されている。こ
れら各溝２１，２１，２１‥‥は、隔壁２２，２２，２
２‥‥により隔離され、また壁面、底面には空白部２３
により電気的に分離された金属層を形成して電極２４，
２４，２４‥‥が設けられている。これら電極２４，２
４，２４‥‥は、中央基板１と重ね合せられた時に中央
基板１の電極１６，１６，１６‥‥と導電関係を形成す
るようになっている。
【００１２】図中符号３０は、中央基板１と同一の圧電
現象を示す材料からなる下基板で、図９に示したように
中央基板１に形成されている溝４，４，４‥‥と対向す
る位置に溝３１が形成されており、これら溝３１は、ノ
ズル開口となる先端部３１ａが浅く、またインク室を形
成する部分３１ｂが深く、さらに後端部３１ｃがインク
供給部材１０の開口１０ａと連通するようになってい
る。これら各溝３１，３１，３１‥‥は、隔壁３２，３
２，３２‥‥により隔離されて、また壁面、底面には空
白部３３により電気的に分離された金属層を形成して電
極３４，３４，３４‥‥が設けられている。これら電極
３４，３４，３４‥‥は中央基板１と重ね合せられた時
に中央基板１の電極１７，１７，１７‥‥都道伝関係を
形成するようになっている。
現象を示す材料からなる下基板で、図９に示したように
中央基板１に形成されている溝４，４，４‥‥と対向す
る位置に溝３１が形成されており、これら溝３１は、ノ
ズル開口となる先端部３１ａが浅く、またインク室を形
成する部分３１ｂが深く、さらに後端部３１ｃがインク
供給部材１０の開口１０ａと連通するようになってい
る。これら各溝３１，３１，３１‥‥は、隔壁３２，３
２，３２‥‥により隔離されて、また壁面、底面には空
白部３３により電気的に分離された金属層を形成して電
極３４，３４，３４‥‥が設けられている。これら電極
３４，３４，３４‥‥は中央基板１と重ね合せられた時
に中央基板１の電極１７，１７，１７‥‥都道伝関係を
形成するようになっている。
【００１３】図１２は、上述した中央基板１、上基板２
０、及び下基板３０の加工方法の一実施例を示すもので
あって、水平なワーク固定台４０に所定の角度、たとえ
ば２度の楔状台４１を固定し、これの表面に所定厚さの
圧電体基板４２を固定する。
０、及び下基板３０の加工方法の一実施例を示すもので
あって、水平なワーク固定台４０に所定の角度、たとえ
ば２度の楔状台４１を固定し、これの表面に所定厚さの
圧電体基板４２を固定する。
【００１４】この状態でノズル開口となる先端部での食
込み深さがノズル開口に適した値、たとえば３０μｍと
なるようにダイシングソウ４３の位置を設定し、ダイシ
ングソウ４３、またはワーク固定第４０を相対的に一定
距離だけ水平に移動させてカッテングする。これによ
り、楔状台４１に規定された角度でダイシングソウの切
代に相当する幅、たとえば９０μｍの溝が形成されるこ
とになる。一定長の切削を行なった時点で固定台４０ま
たはダイシングソウ４３をなおも水平に移動させながら
ダイシングソウ４３をゆっくりと引き上げることにより
端部形状が完成する（Ｉ）。
込み深さがノズル開口に適した値、たとえば３０μｍと
なるようにダイシングソウ４３の位置を設定し、ダイシ
ングソウ４３、またはワーク固定第４０を相対的に一定
距離だけ水平に移動させてカッテングする。これによ
り、楔状台４１に規定された角度でダイシングソウの切
代に相当する幅、たとえば９０μｍの溝が形成されるこ
とになる。一定長の切削を行なった時点で固定台４０ま
たはダイシングソウ４３をなおも水平に移動させながら
ダイシングソウ４３をゆっくりと引き上げることにより
端部形状が完成する（Ｉ）。
【００１５】１本の溝の形成が終了した段階で、ワーク
固定台４０、もしくはダイシングソウ４３を所定間隔、
たとえば１７０μｍずらせて再度上記工程を繰り返すこ
とにより必要な本数の溝を形成する。
固定台４０、もしくはダイシングソウ４３を所定間隔、
たとえば１７０μｍずらせて再度上記工程を繰り返すこ
とにより必要な本数の溝を形成する。
【００１６】溝４４が形成された各圧電体基板の両面
に、無電解メッキやスパッタリング、蒸着等の手法によ
り基板表面にニッケル層４５を所定の厚み、たとえば１
μｍ形成し（ＩＩ）、このニッケル層の表面に耐食性金
属、たとえば金（Ａｕ）を所定の厚み、たとえば０．１
μｍ形成する（ＩＩＩ）。
に、無電解メッキやスパッタリング、蒸着等の手法によ
り基板表面にニッケル層４５を所定の厚み、たとえば１
μｍ形成し（ＩＩ）、このニッケル層の表面に耐食性金
属、たとえば金（Ａｕ）を所定の厚み、たとえば０．１
μｍ形成する（ＩＩＩ）。
【００１７】ついで、隔壁の表面に形成されている金属
層４５，４６を流路に平行な方向にダイシングソウ４７
などにより切断もしくはフォトリソグラフィによりエッ
チングして各流路のメッキ層を電気的に独立させる（Ｉ
Ｖ）。このようにして構成された各基板は、中央基板１
の溝３，４に一致するように各表面に上基板２０と下基
板３０の各溝２１，３１を対向させて接着剤等により固
定される。また上基板２０と下基板３０の後端部にイン
ク供給部材１０，１０を、そのインク供給口１０ａを中
央基板１の溝３，４の端部３ａ、４ａに連通させて中央
基板に固定する。また中央基板１の他方の表面に下基板
３０の溝３１，３１，３１‥‥を対向させて接着する。
層４５，４６を流路に平行な方向にダイシングソウ４７
などにより切断もしくはフォトリソグラフィによりエッ
チングして各流路のメッキ層を電気的に独立させる（Ｉ
Ｖ）。このようにして構成された各基板は、中央基板１
の溝３，４に一致するように各表面に上基板２０と下基
板３０の各溝２１，３１を対向させて接着剤等により固
定される。また上基板２０と下基板３０の後端部にイン
ク供給部材１０，１０を、そのインク供給口１０ａを中
央基板１の溝３，４の端部３ａ、４ａに連通させて中央
基板に固定する。また中央基板１の他方の表面に下基板
３０の溝３１，３１，３１‥‥を対向させて接着する。
【００１８】これにより図１３に示したように上基板２
０、及び下基板３０は、ぞれぞれ中央基板１との接続面
を境界として中央基板１の分極方向Ｅ1と相反する分極
方向Ｅ2、Ｅ3を持つように配置固定される。これら基板
１，２０，３０に形成されている各溝は、先端部分でそ
れぞれ浅く形成された部分３ａ、２１ａ、及び４ａ、３
１ａにより図１４に示したようにノズル開口５０，５
０，５０‥‥、５１，５１，５１‥‥を、また中央部分
で断面長水滴型のインク室を形成することになる。また
上基板２０，及び下基板３０それぞれの各電極２４，２
４，２４‥‥、３４，３４，３４は、中央基板１の各表
面に形成されている電極１７，１７，１７‥‥、１８，
１８，１８‥‥と接触して導電関係を形成することにな
る。
０、及び下基板３０は、ぞれぞれ中央基板１との接続面
を境界として中央基板１の分極方向Ｅ1と相反する分極
方向Ｅ2、Ｅ3を持つように配置固定される。これら基板
１，２０，３０に形成されている各溝は、先端部分でそ
れぞれ浅く形成された部分３ａ、２１ａ、及び４ａ、３
１ａにより図１４に示したようにノズル開口５０，５
０，５０‥‥、５１，５１，５１‥‥を、また中央部分
で断面長水滴型のインク室を形成することになる。また
上基板２０，及び下基板３０それぞれの各電極２４，２
４，２４‥‥、３４，３４，３４は、中央基板１の各表
面に形成されている電極１７，１７，１７‥‥、１８，
１８，１８‥‥と接触して導電関係を形成することにな
る。
【００１９】このように構成されたインクジェット式記
録ヘッドは、図１５に示したように上基板２０と中央基
板１の各電極２４，２４，２４‥‥、１７，１７，１７
‥‥は、印字データ出力回路６０からの信号により制御
を受ける３ステート駆動回路６１〜６７を介して駆動電
源６８に接続される。この状態でドットを形成すべき位
置に対応するインク室７０に一方の極、例えばマイナス
を、またこのインク室７０に隣接する２つのインク室７
１，７２に設けられている電極に他方の極、例えばプラ
スを印加すると（図１６）、ドットを形成すべきインク
室７０を区画している中央基板１の隔壁７３，７４、及
び上基板２０の隔壁７５，７６には、それぞれインク室
７０を対象線とするような電界Ｆ1、Ｆ2が作用すること
になる。このためこの隔壁７３，７４，７５，７６がイ
ンク室７０側に剪断モードで湾曲することになって、イ
ンク室７０の容積が収縮し、ここに存在しているインク
が圧縮される。これによりインク室７０のインクは、先
端が絞られた開口５０（図１３）から外部に飛翔するこ
とになる。この開口５０は、インク室７０に比較してそ
の断面積が絞られているから、ノズルと同等の作用を行
うことになり、したがってノズルプレートなどのノズル
開口形成部材を要することなくインク室のインクを最適
な直径の液滴として記録用紙に飛翔させ、これにドット
を形成することになる。
録ヘッドは、図１５に示したように上基板２０と中央基
板１の各電極２４，２４，２４‥‥、１７，１７，１７
‥‥は、印字データ出力回路６０からの信号により制御
を受ける３ステート駆動回路６１〜６７を介して駆動電
源６８に接続される。この状態でドットを形成すべき位
置に対応するインク室７０に一方の極、例えばマイナス
を、またこのインク室７０に隣接する２つのインク室７
１，７２に設けられている電極に他方の極、例えばプラ
スを印加すると（図１６）、ドットを形成すべきインク
室７０を区画している中央基板１の隔壁７３，７４、及
び上基板２０の隔壁７５，７６には、それぞれインク室
７０を対象線とするような電界Ｆ1、Ｆ2が作用すること
になる。このためこの隔壁７３，７４，７５，７６がイ
ンク室７０側に剪断モードで湾曲することになって、イ
ンク室７０の容積が収縮し、ここに存在しているインク
が圧縮される。これによりインク室７０のインクは、先
端が絞られた開口５０（図１３）から外部に飛翔するこ
とになる。この開口５０は、インク室７０に比較してそ
の断面積が絞られているから、ノズルと同等の作用を行
うことになり、したがってノズルプレートなどのノズル
開口形成部材を要することなくインク室のインクを最適
な直径の液滴として記録用紙に飛翔させ、これにドット
を形成することになる。
【００２０】ドット形成が終了して駆動信号の印加が停
止すると、今変形していた隔壁７３，７４，７５，７６
は元の状態に復帰するので、この復帰の過程ではインク
室が拡大することになり、したがってインク供給口１０
ａからインク滴を形成したインク室７０にインクが補給
されて次のドット形成の準備が終了する。
止すると、今変形していた隔壁７３，７４，７５，７６
は元の状態に復帰するので、この復帰の過程ではインク
室が拡大することになり、したがってインク供給口１０
ａからインク滴を形成したインク室７０にインクが補給
されて次のドット形成の準備が終了する。
【００２１】なお、この実施例においてはインク室にイ
ンクが流入している状態で、インク室を区画している隔
壁をインク室側にいきなり変形させることによりインク
を吐出させているが、図１７に示したように予備工程と
して、インク室７０に隣接するインク室７１，７２の容
積を膨張させる方向、つまり収縮時とは反対方向で、か
つ電界強度の変化速度が小さな電界Ｆ3、Ｆ4を印加して
上基板２０、及び中央基板１の隔壁７５，７６、及び７
３，７４を比較的緩慢に変形させてインク室７０にイン
クを充填し、次いで図１６に示したように隔壁７５，７
６，７３，７４をインク室７０側に急激に変形させてイ
ンク滴を吐出させことにより、インク室７０に充分な量
のインクを充填させ、かつ隔壁７５，７６，７３，７４
に蓄積されている弾性エネルギを利用して高い効率でイ
ンク滴を発生させることができる。
ンクが流入している状態で、インク室を区画している隔
壁をインク室側にいきなり変形させることによりインク
を吐出させているが、図１７に示したように予備工程と
して、インク室７０に隣接するインク室７１，７２の容
積を膨張させる方向、つまり収縮時とは反対方向で、か
つ電界強度の変化速度が小さな電界Ｆ3、Ｆ4を印加して
上基板２０、及び中央基板１の隔壁７５，７６、及び７
３，７４を比較的緩慢に変形させてインク室７０にイン
クを充填し、次いで図１６に示したように隔壁７５，７
６，７３，７４をインク室７０側に急激に変形させてイ
ンク滴を吐出させことにより、インク室７０に充分な量
のインクを充填させ、かつ隔壁７５，７６，７３，７４
に蓄積されている弾性エネルギを利用して高い効率でイ
ンク滴を発生させることができる。
【００２２】また、上述の実施例においては中央基板１
の両面に溝を形成して２列のノズル開口を形成するよう
にしているが、上述の中央基板に相当する基板の一方の
面にだけ溝を形成して１列だけのノズル開口を備えたも
のを構成しても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
の両面に溝を形成して２列のノズル開口を形成するよう
にしているが、上述の中央基板に相当する基板の一方の
面にだけ溝を形成して１列だけのノズル開口を備えたも
のを構成しても同様の作用を奏することは明らかであ
る。
【００２３】図１８（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明の
他のインクジェット式記録ヘッドを構成する圧電体基板
の構造を示す図であって、図中符号８０は、圧電体基板
で、ジルコン酸鉛等の圧電現象を示す材料からなり、厚
み方向に分極処理が施されており、またその表面には等
間隔に流路となる溝８１，８１，８１‥‥が形成されて
いる。
他のインクジェット式記録ヘッドを構成する圧電体基板
の構造を示す図であって、図中符号８０は、圧電体基板
で、ジルコン酸鉛等の圧電現象を示す材料からなり、厚
み方向に分極処理が施されており、またその表面には等
間隔に流路となる溝８１，８１，８１‥‥が形成されて
いる。
【００２４】各溝８１，８１，８１‥‥は、同一材料か
らなる隔壁８２，８２，８２‥‥‥‥により分離されて
いて、その一端がノズル開口を形成するように基板８０
の一側端８０ａに連通し、また他端がインク供給口に連
通するように形成されている。これら溝８１，８１，８
１‥‥は、前述の実施例と同様にノズル開口となる先端
部は、液滴を飛翔させるのに適した開口サイズとなるよ
うに深度が浅く、また中央部はインク滴の形成に必要な
量のインクを収容できる程度の容積となるように深く、
さらには後端側はインク供給部材の開口と適当な流体抵
抗を持つような深度となるように形成されている。さら
に各溝８１，８１，８１‥‥には、空白部８３によりそ
の長手方向に２分するように底部、側壁に電極８４，８
５が形成され、これら電極８４，８５はそれぞれ導電パ
ターン８６，８７により外部接続可能とされている。
らなる隔壁８２，８２，８２‥‥‥‥により分離されて
いて、その一端がノズル開口を形成するように基板８０
の一側端８０ａに連通し、また他端がインク供給口に連
通するように形成されている。これら溝８１，８１，８
１‥‥は、前述の実施例と同様にノズル開口となる先端
部は、液滴を飛翔させるのに適した開口サイズとなるよ
うに深度が浅く、また中央部はインク滴の形成に必要な
量のインクを収容できる程度の容積となるように深く、
さらには後端側はインク供給部材の開口と適当な流体抵
抗を持つような深度となるように形成されている。さら
に各溝８１，８１，８１‥‥には、空白部８３によりそ
の長手方向に２分するように底部、側壁に電極８４，８
５が形成され、これら電極８４，８５はそれぞれ導電パ
ターン８６，８７により外部接続可能とされている。
【００２５】また、これと対をなす他方の基板９０（同
図（ｂ））は、前述と同様の圧電材料からなり、これの
表面には接合面を対象とするように溝９１や電極９４，
９５が形成されている。すなわち、圧電体基板９０の表
面には等間隔に流路となる溝９１，９１，９１‥‥が形
成されていて、これら各溝９１，９１，９１‥‥は、同
一材料からなる隔壁９２，９２，９２‥‥‥‥により分
離されている。これら溝９１，９１，９１‥‥は、一端
がノズル開口を形成するように基板９０の一側端９０ａ
に連通し、また他端がインク供給口に連通するように形
成されている。溝９１，９１，９１‥‥は、前述の実施
例と同様にノズル開口となる先端部は、液滴を飛翔させ
るのに適した開口サイズとなるように深度が浅く、また
中央部はインク滴の形成に必要な量のインクを収容でき
る程度の容積となるように深く、さらには後端側はイン
ク供給部材の開口と適当な流体抵抗を持つような深度と
なるように形成されている。さらに各溝９１，９１，９
１‥‥は、空白部９３によりその長手方向に２分するよ
うに底部、側壁に電極９４，９５が形成されている。こ
れら電極９４，９５はそれぞれ導電パターン９６，９７
により外部接続可能とされている。
図（ｂ））は、前述と同様の圧電材料からなり、これの
表面には接合面を対象とするように溝９１や電極９４，
９５が形成されている。すなわち、圧電体基板９０の表
面には等間隔に流路となる溝９１，９１，９１‥‥が形
成されていて、これら各溝９１，９１，９１‥‥は、同
一材料からなる隔壁９２，９２，９２‥‥‥‥により分
離されている。これら溝９１，９１，９１‥‥は、一端
がノズル開口を形成するように基板９０の一側端９０ａ
に連通し、また他端がインク供給口に連通するように形
成されている。溝９１，９１，９１‥‥は、前述の実施
例と同様にノズル開口となる先端部は、液滴を飛翔させ
るのに適した開口サイズとなるように深度が浅く、また
中央部はインク滴の形成に必要な量のインクを収容でき
る程度の容積となるように深く、さらには後端側はイン
ク供給部材の開口と適当な流体抵抗を持つような深度と
なるように形成されている。さらに各溝９１，９１，９
１‥‥は、空白部９３によりその長手方向に２分するよ
うに底部、側壁に電極９４，９５が形成されている。こ
れら電極９４，９５はそれぞれ導電パターン９６，９７
により外部接続可能とされている。
【００２６】このように構成された圧電体基板８０，９
０を２枚対向させて接着剤等により張合わせると、２枚
の基板８０，９０は、その接続面を境界として相反する
方向に分極極性Ｅ4、Ｅ5を持ち、また先端部分がそれぞ
れ浅く形成された部分より絞られたノズル開口を有する
断面長水滴型のインク室を持つことになる。また基板８
０の各溝８１に形成された２つの電極８４，８５と、基
板９０の２つの電極９４，９５とは互いに接触して導電
関係を形成し、１つのインク室にその長手方向に２つに
分割された電極が形成されることになる。
０を２枚対向させて接着剤等により張合わせると、２枚
の基板８０，９０は、その接続面を境界として相反する
方向に分極極性Ｅ4、Ｅ5を持ち、また先端部分がそれぞ
れ浅く形成された部分より絞られたノズル開口を有する
断面長水滴型のインク室を持つことになる。また基板８
０の各溝８１に形成された２つの電極８４，８５と、基
板９０の２つの電極９４，９５とは互いに接触して導電
関係を形成し、１つのインク室にその長手方向に２つに
分割された電極が形成されることになる。
【００２７】図１９は、上述した記録ヘッドの駆動方式
を示すものであって、印字データ出力回路１００からの
信号により制御を受ける３ステート駆動回路１０１の出
力を、インク供給口１０３側の電極８５，９５には直
接、またノズル側の電極８４，９４には、これら電極間
を振動が伝播するのに要する時間を遅延時間とする遅延
回路１０２を介して出力する。
を示すものであって、印字データ出力回路１００からの
信号により制御を受ける３ステート駆動回路１０１の出
力を、インク供給口１０３側の電極８５，９５には直
接、またノズル側の電極８４，９４には、これら電極間
を振動が伝播するのに要する時間を遅延時間とする遅延
回路１０２を介して出力する。
【００２８】この実施例によれば、駆動信号が印加され
ると、まずインク供給口１０３側の電極８５，９５に信
号が印加されるから、流路を構成している隔壁８２，９
２の内、電極８５，９５の領域だけがインク室側に変形
し、ここに存在するインクを圧縮して弾性波を生じさせ
る。遅延回路１０２に設定されている時間、（例えば分
割されている電極の中心距離が２０ｍｍの場合には２０
マイクロ秒）が経過すると、電極８５，９５からの弾性
波が電極８４，９４に到達する。この時点で遅延回路１
０２から信号が出力して電極８４，９４に駆動信号が印
加されることになる。このため、電極８５，９５により
発生した弾性波に重畳する形態で電極８４，９４領域の
隔壁８２，９２によりインクをさらに圧縮することにな
るので、ノズル開口に向かうインクを高い効率で、しか
も短い領域で圧縮することになり、シャープな圧力波を
ノズル開口に作用させてインク切れの良いインク滴を飛
翔させることになる。
ると、まずインク供給口１０３側の電極８５，９５に信
号が印加されるから、流路を構成している隔壁８２，９
２の内、電極８５，９５の領域だけがインク室側に変形
し、ここに存在するインクを圧縮して弾性波を生じさせ
る。遅延回路１０２に設定されている時間、（例えば分
割されている電極の中心距離が２０ｍｍの場合には２０
マイクロ秒）が経過すると、電極８５，９５からの弾性
波が電極８４，９４に到達する。この時点で遅延回路１
０２から信号が出力して電極８４，９４に駆動信号が印
加されることになる。このため、電極８５，９５により
発生した弾性波に重畳する形態で電極８４，９４領域の
隔壁８２，９２によりインクをさらに圧縮することにな
るので、ノズル開口に向かうインクを高い効率で、しか
も短い領域で圧縮することになり、シャープな圧力波を
ノズル開口に作用させてインク切れの良いインク滴を飛
翔させることになる。
【００２９】なお、この実施例においては電極を溝の長
手方向に２分割するようにしているが、長手方向に３つ
以上に分割して、インク供給口側で発生した圧力波が各
電極に到達するに要する時間だけ遅延させながら各分割
された電極に駆動信号を印加するようにしても同様の作
用を奏することは明らかである。
手方向に２分割するようにしているが、長手方向に３つ
以上に分割して、インク供給口側で発生した圧力波が各
電極に到達するに要する時間だけ遅延させながら各分割
された電極に駆動信号を印加するようにしても同様の作
用を奏することは明らかである。
【００３０】図２０は、本発明の他の実施例をなすイン
クジェット記録ヘッドの電極の構造で示すものであっ
て、図中符号１１０は、圧電体基板で、ここには前述し
たように圧電体基板１１０の一端１１０ａに連通してノ
ズル開口を形成する溝１１１が形成されており、溝１１
１の壁面、底面には隔壁に電界を作用させるための電極
１１２，１１２が形成されている。この電極１１２，１
１２は、ノズル開口となる側、つまり基板端部１１０ａ
側となる領域１１２ａと、インク供給口側となる領域１
１２ｂとでは、インク供給口側の領域１１２ｂが厚くな
るように構成されている。いうまでもなく、このような
厚さが部分的に異なる電極は、蒸着時間やメッキ時間を
制御することにより簡単に形成することが可能である。
クジェット記録ヘッドの電極の構造で示すものであっ
て、図中符号１１０は、圧電体基板で、ここには前述し
たように圧電体基板１１０の一端１１０ａに連通してノ
ズル開口を形成する溝１１１が形成されており、溝１１
１の壁面、底面には隔壁に電界を作用させるための電極
１１２，１１２が形成されている。この電極１１２，１
１２は、ノズル開口となる側、つまり基板端部１１０ａ
側となる領域１１２ａと、インク供給口側となる領域１
１２ｂとでは、インク供給口側の領域１１２ｂが厚くな
るように構成されている。いうまでもなく、このような
厚さが部分的に異なる電極は、蒸着時間やメッキ時間を
制御することにより簡単に形成することが可能である。
【００３１】このような電極構造を採ると、圧電体基板
よりも弾性係数の大きな金属によりインク供給口側の隔
壁の弾性を増強することができるから、インク供給口側
領域の隔壁の変形がノズル開口側よりも早くおこる。こ
の変形により生じたインクの圧力波がノズル開口側に到
達した時点では、この領域の隔壁が変形の途中の状態に
あるから、インク供給口側から伝播してきた圧力波をさ
らに圧縮することになり、前述と同様にシャープな圧力
波をノズル開口に作用させてインク切れの良いインク滴
を飛翔させることになる。
よりも弾性係数の大きな金属によりインク供給口側の隔
壁の弾性を増強することができるから、インク供給口側
領域の隔壁の変形がノズル開口側よりも早くおこる。こ
の変形により生じたインクの圧力波がノズル開口側に到
達した時点では、この領域の隔壁が変形の途中の状態に
あるから、インク供給口側から伝播してきた圧力波をさ
らに圧縮することになり、前述と同様にシャープな圧力
波をノズル開口に作用させてインク切れの良いインク滴
を飛翔させることになる。
【００３２】なお、この実施例においては電極を構成す
る金属層の厚みを溝の長手方向に２段階で変化させるよ
うにしているが、図２０（ａ）に示したように圧電体基
板１２０の溝１２１の長手方向に３段階以上に厚みを増
分させた部分１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを持つ電極
１２２を形成したり、図２０（ｂ）に示したようにイン
ク供給側が単調に厚くなる電極１２３を形成しても同様
の作用を奏することは明らかである。
る金属層の厚みを溝の長手方向に２段階で変化させるよ
うにしているが、図２０（ａ）に示したように圧電体基
板１２０の溝１２１の長手方向に３段階以上に厚みを増
分させた部分１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを持つ電極
１２２を形成したり、図２０（ｂ）に示したようにイン
ク供給側が単調に厚くなる電極１２３を形成しても同様
の作用を奏することは明らかである。
【００３３】図２２は、圧力波を集中させる他の実施例
を圧電体基板に形成する溝の構造によって示すものであ
って、図中符号１３０は、圧電体基板１３１に形成され
た溝で、ノズル開口側には深い領域１３０ａが、またイ
ンク供給口側にはインク滴形成に障害を来さない程度に
浅い領域１３０ｂが形成され、これらの壁面、底面に電
極１３２が形成されている。この実施例によれば、電極
１３２に印加された駆動信号により変形する隔壁１３３
は、インク供給口側の高さＨ1が、ノズル開口側の高さ
Ｈ2に比較して小さいため、底面の拘束を受けて高い弾
性係数を持つことになる。この結果、電極に駆動信号が
印加されると、インク供給口側が最初に変形し、つづい
て弾性係数の小さなノズル開口側が変形することになる
から、インク供給口側から伝播して来た圧力波に重畳す
る形態でノズル開口側領域の隔壁が変形することにな
る。したがって、前述の実施例と同様にシャープな圧力
波をノズル開口に作用させることができる。
を圧電体基板に形成する溝の構造によって示すものであ
って、図中符号１３０は、圧電体基板１３１に形成され
た溝で、ノズル開口側には深い領域１３０ａが、またイ
ンク供給口側にはインク滴形成に障害を来さない程度に
浅い領域１３０ｂが形成され、これらの壁面、底面に電
極１３２が形成されている。この実施例によれば、電極
１３２に印加された駆動信号により変形する隔壁１３３
は、インク供給口側の高さＨ1が、ノズル開口側の高さ
Ｈ2に比較して小さいため、底面の拘束を受けて高い弾
性係数を持つことになる。この結果、電極に駆動信号が
印加されると、インク供給口側が最初に変形し、つづい
て弾性係数の小さなノズル開口側が変形することになる
から、インク供給口側から伝播して来た圧力波に重畳す
る形態でノズル開口側領域の隔壁が変形することにな
る。したがって、前述の実施例と同様にシャープな圧力
波をノズル開口に作用させることができる。
【００３４】上述した図１９及至図２２に示した実施例
によれば、図２３に示したようにインク供給口側で発生
した圧力波（同図 Ｉ）が時間ΔＴをおいてノズル開口
側に到来した時点で（同図 ＩＩ）、ここの領域を変形
させることができるため、同図において点線により示し
たような裾が小さくかつ波高値の大きな圧力波をノズル
開口に伝播させることが可能となる。この結果、吐出速
度が速く、しかも継続時間の短いインク滴が発生するこ
とになり、曲りが小さく、しかも尾引きの発生がないイ
ンク滴を記録用紙に噴射することができる（同図 ＩＩ
Ｉ）。
によれば、図２３に示したようにインク供給口側で発生
した圧力波（同図 Ｉ）が時間ΔＴをおいてノズル開口
側に到来した時点で（同図 ＩＩ）、ここの領域を変形
させることができるため、同図において点線により示し
たような裾が小さくかつ波高値の大きな圧力波をノズル
開口に伝播させることが可能となる。この結果、吐出速
度が速く、しかも継続時間の短いインク滴が発生するこ
とになり、曲りが小さく、しかも尾引きの発生がないイ
ンク滴を記録用紙に噴射することができる（同図 ＩＩ
Ｉ）。
【００３５】これに対して、上述のような対策を施さな
い場合には、図２４（Ｉ）に示したようにノズル開口か
らインク供給口までの全領域で同時に圧力波が発生し、
これが順次ノズル開口に伝播するので、ちょうど水鉄砲
からの液体噴出と同様に比較的長い時間をかけて飛出す
ことになる。このため、同図（ＩＩ）飛行速度が小さ
く、しかも長時間継続するインク滴が発生することにな
り、曲りやサテライトを生じて印字品質の低下を招くこ
とになる。
い場合には、図２４（Ｉ）に示したようにノズル開口か
らインク供給口までの全領域で同時に圧力波が発生し、
これが順次ノズル開口に伝播するので、ちょうど水鉄砲
からの液体噴出と同様に比較的長い時間をかけて飛出す
ことになる。このため、同図（ＩＩ）飛行速度が小さ
く、しかも長時間継続するインク滴が発生することにな
り、曲りやサテライトを生じて印字品質の低下を招くこ
とになる。
【００３６】図２５は、本発明の第２の実施例を示すも
のであって、図中符号１４０は、ジルコン酸鉛などの圧
電材料からなる基板で、後述する流路の最も深い部分の
深さ、たとえば４００μｍの１／２よりも大きな厚み、
たとえば１ｍｍに選定されていて、また予め厚み方向に
分極処理がなされている。１４１は、前述の基板１４０
と同一材料からなる上基板で、流路の最も深い部分のほ
ぼ１／２と同程度の厚み、たとえば２００μｍに選定さ
れていて、予め厚み方向に分極処理がなされている。こ
れら基板１４０，１４１はその分極方向が対向するよう
に接着剤で固定されて１枚の基板１４２に構成されてい
る。
のであって、図中符号１４０は、ジルコン酸鉛などの圧
電材料からなる基板で、後述する流路の最も深い部分の
深さ、たとえば４００μｍの１／２よりも大きな厚み、
たとえば１ｍｍに選定されていて、また予め厚み方向に
分極処理がなされている。１４１は、前述の基板１４０
と同一材料からなる上基板で、流路の最も深い部分のほ
ぼ１／２と同程度の厚み、たとえば２００μｍに選定さ
れていて、予め厚み方向に分極処理がなされている。こ
れら基板１４０，１４１はその分極方向が対向するよう
に接着剤で固定されて１枚の基板１４２に構成されてい
る。
【００３７】この基板１４２は、図２６に示したように
厚みの薄い方の基板１４１を表面とするようにして流路
を構成する溝１４３，１４３，１４３‥‥が形成されて
いる。これら溝は、幅が８５μｍに選ばれ、また図２７
に示したように基板１４２の一端には後述する蓋体１５
０と一体になってノズル開口を形成するように極めて浅
い深度、たとえば深さ８０μｍの部分１４３ａと、基板
１４１の厚さの約２倍の深度、たとえば深さ４００μｍ
の部分１４３ｂと、他端が基板１４１の途中で壁面によ
り流路が断たれる浅い深度、たとえば１００μｍの部分
１４３ｃとなるように形成されている。この部分１４３
ｃは、後述するインク供給部材１５１の開口１５１ａと
一定の流体抵抗、つまり印刷時にはインクの戻りを少な
く、またインク供給時にはすみやかにインクが流入する
程度となるようにその深度や長さが選択されている。
厚みの薄い方の基板１４１を表面とするようにして流路
を構成する溝１４３，１４３，１４３‥‥が形成されて
いる。これら溝は、幅が８５μｍに選ばれ、また図２７
に示したように基板１４２の一端には後述する蓋体１５
０と一体になってノズル開口を形成するように極めて浅
い深度、たとえば深さ８０μｍの部分１４３ａと、基板
１４１の厚さの約２倍の深度、たとえば深さ４００μｍ
の部分１４３ｂと、他端が基板１４１の途中で壁面によ
り流路が断たれる浅い深度、たとえば１００μｍの部分
１４３ｃとなるように形成されている。この部分１４３
ｃは、後述するインク供給部材１５１の開口１５１ａと
一定の流体抵抗、つまり印刷時にはインクの戻りを少な
く、またインク供給時にはすみやかにインクが流入する
程度となるようにその深度や長さが選択されている。
【００３８】各溝１４３，１４３，１４３‥‥は、それ
ぞれ同一材料からなる隔壁１４６，１４６，１４６‥‥
により分離されており、またその壁面、及び底面に金属
層を設けて電極１４７，１４７，１４７‥‥が構成さ
れ、導電パターン１４８，１４８，１４８‥‥によりケ
ーブル１４９に接続されて外部の駆動回路から駆動信号
を受けるようになっている。
ぞれ同一材料からなる隔壁１４６，１４６，１４６‥‥
により分離されており、またその壁面、及び底面に金属
層を設けて電極１４７，１４７，１４７‥‥が構成さ
れ、導電パターン１４８，１４８，１４８‥‥によりケ
ーブル１４９に接続されて外部の駆動回路から駆動信号
を受けるようになっている。
【００３９】再び図２５に戻って、１５０は、前述した
蓋体で、基板１４２に形成された溝１４３，１４３，１
４３の先端部１４３ａから後端部１４３ｃまでを密封す
るように基板１４２に固定されている。１５１は、イン
ク供給部材で、そのインク供給口１５１ａが溝１４３の
後端部１４３ｃの一部と連通する位置に取り付けられて
いる。図２８は、前述した溝１４３の形成方法の一実施
例を示すものであって、図中符号１５５は、予め分極処
理のなされた２枚の圧電体基板１５６，１５７を分極方
向を対向させて張合わせて構成した基板で、薄い方の基
板１５６を切削開始面とするようにして作業台に固定す
る。この状態でダイシングソウ１６０を溝の中央部分と
なる位置にセットして、基板の厚みの２倍程度となるま
で切込み、ダイシングソウと基板１５５を相対的に移動
させてインク室に適した長さの溝１６１を形成する
（Ｉ）。
蓋体で、基板１４２に形成された溝１４３，１４３，１
４３の先端部１４３ａから後端部１４３ｃまでを密封す
るように基板１４２に固定されている。１５１は、イン
ク供給部材で、そのインク供給口１５１ａが溝１４３の
後端部１４３ｃの一部と連通する位置に取り付けられて
いる。図２８は、前述した溝１４３の形成方法の一実施
例を示すものであって、図中符号１５５は、予め分極処
理のなされた２枚の圧電体基板１５６，１５７を分極方
向を対向させて張合わせて構成した基板で、薄い方の基
板１５６を切削開始面とするようにして作業台に固定す
る。この状態でダイシングソウ１６０を溝の中央部分と
なる位置にセットして、基板の厚みの２倍程度となるま
で切込み、ダイシングソウと基板１５５を相対的に移動
させてインク室に適した長さの溝１６１を形成する
（Ｉ）。
【００４０】このようにしてをインク室となる溝１６１
を形成した段階でダイシングソウ１６０を引き上げて基
板１５５の先端にダイシングソウ１６０を移動し、この
部分を所定の深さまで切込む（ＩＩ）。さらに基板１５
５の他方にダイシングソウ１６０を移動させて、インク
供給口１５１ａとの接続部となる部分を形成する。この
とき、使用するインクやインク供給圧に応じて切込み深
さや長さを調整する。溝の形成が終了した段階でニッケ
ルークロム合金の層を厚さ４μｍとなるように蒸着やス
パッタリング、無電解メッキなどにより形成し、この層
の表面に金（Ａｕ）の層を厚さ１μｍとなるように形成
する。このようにして基板の表面、溝の壁面、底面の全
面に金属層を形成した時点で、溝を区画している隔壁上
面の金属層を除去して溝毎の電極を電気的に分離する。
これに合せてこれら電極に接続する導電路を形成すべく
基板後端部の表面の金属層を電極に対応させて分離す
る。
を形成した段階でダイシングソウ１６０を引き上げて基
板１５５の先端にダイシングソウ１６０を移動し、この
部分を所定の深さまで切込む（ＩＩ）。さらに基板１５
５の他方にダイシングソウ１６０を移動させて、インク
供給口１５１ａとの接続部となる部分を形成する。この
とき、使用するインクやインク供給圧に応じて切込み深
さや長さを調整する。溝の形成が終了した段階でニッケ
ルークロム合金の層を厚さ４μｍとなるように蒸着やス
パッタリング、無電解メッキなどにより形成し、この層
の表面に金（Ａｕ）の層を厚さ１μｍとなるように形成
する。このようにして基板の表面、溝の壁面、底面の全
面に金属層を形成した時点で、溝を区画している隔壁上
面の金属層を除去して溝毎の電極を電気的に分離する。
これに合せてこれら電極に接続する導電路を形成すべく
基板後端部の表面の金属層を電極に対応させて分離す
る。
【００４１】図２９はこのようにして構成されたインク
ジェット式記録ヘッドの断面構造を示すものであって、
この実施例においてインク供給口１５１ａにインクを補
給すると、インクは溝１４３の端部１４３ｃから溝全体
に流れ込みノズル開口１４５にメニスカスを形成する。
この状態で、ドットを形成させるべきノズル開口に連通
する溝の電極に一方の極を、またこれに隣接する２つの
溝の電極に他方の極の電圧を印加すると、前述したよう
にドットを形成すべき溝を区画している隔壁がインク室
側に剪断モードで変形してここの容積を縮小する。これ
によりインクは基板の溝の先端部１４３ａと蓋体１５０
とにより形成されたノズル開口１４５から外部に飛翔す
ることになる。ドットの形成が終了した時点で信号を断
つと隔壁が元の状態になるから、溝の容積が拡大され、
これにより溝の端部１４３ｃからインクが補給されて次
の印刷に備える。
ジェット式記録ヘッドの断面構造を示すものであって、
この実施例においてインク供給口１５１ａにインクを補
給すると、インクは溝１４３の端部１４３ｃから溝全体
に流れ込みノズル開口１４５にメニスカスを形成する。
この状態で、ドットを形成させるべきノズル開口に連通
する溝の電極に一方の極を、またこれに隣接する２つの
溝の電極に他方の極の電圧を印加すると、前述したよう
にドットを形成すべき溝を区画している隔壁がインク室
側に剪断モードで変形してここの容積を縮小する。これ
によりインクは基板の溝の先端部１４３ａと蓋体１５０
とにより形成されたノズル開口１４５から外部に飛翔す
ることになる。ドットの形成が終了した時点で信号を断
つと隔壁が元の状態になるから、溝の容積が拡大され、
これにより溝の端部１４３ｃからインクが補給されて次
の印刷に備える。
【００４２】なお、この実施例においては駆動信号の印
加によりインク室を縮小して印刷するようにしている
が、図１７により説明したようにインク室を拡開させて
から印刷を行うこともできる。また、この実施例におい
ても図１８（ａ）及至図２２（ｂ）に示した手法、つま
り電極をノズル開口側とインク供給側とに少なくとも２
つの領域に分割し、インク供給側から圧力波の伝播速度
に合せて時間差を持たせて駆動信号を印加したり、また
ノズル開口側からインク供給側に順次厚くなる電極を形
成したり、またインク供給側の溝の深さを浅くしたりし
てノズル開口側の弾性係数を相対的に小さくすることを
適用することにより、裾野が小さく、かつ波高値の大き
な圧力波を発生させてインク切れのシャープなインク滴
を発生できることは明らかである。
加によりインク室を縮小して印刷するようにしている
が、図１７により説明したようにインク室を拡開させて
から印刷を行うこともできる。また、この実施例におい
ても図１８（ａ）及至図２２（ｂ）に示した手法、つま
り電極をノズル開口側とインク供給側とに少なくとも２
つの領域に分割し、インク供給側から圧力波の伝播速度
に合せて時間差を持たせて駆動信号を印加したり、また
ノズル開口側からインク供給側に順次厚くなる電極を形
成したり、またインク供給側の溝の深さを浅くしたりし
てノズル開口側の弾性係数を相対的に小さくすることを
適用することにより、裾野が小さく、かつ波高値の大き
な圧力波を発生させてインク切れのシャープなインク滴
を発生できることは明らかである。
【００４３】図３０は、本発明の一実施例を示すもので
あって、図中符号１７０は、ジルコン酸鉛などの圧電材
料からなる基板で、後述する流路の最も深い部分深さ、
たとえば４００μｍの１／２よりも大きな厚み、たとえ
ば１ｍｍに選定され、予め厚み方向に分極処理がなされ
ている。１７１は、前述の基板１７０と同一材料からな
る上基板で、流路の最も深い部分のほぼ１／２と同程度
の厚み、たとえば２００μｍに選定されていて、予め厚
み方向に分極処理がなされている。これら基板１７０，
１７１はその分極方向が対向するように接着剤で固定さ
れて１枚の板に形成されている。この基板１７２には、
厚みの薄い方の基板１７１が開口面となるように幅８５
μｍ程度の溝１７３が前述したように一定ピッチで形成
されいる。これら溝１７１は、断面舟形で基板１７１の
厚さの約２倍の深度、たとえば深さ４００μｍ程度とな
るように形成され、その壁面と底面には前述したのと同
様に金属層を設けて電極１７６が形成されている。
あって、図中符号１７０は、ジルコン酸鉛などの圧電材
料からなる基板で、後述する流路の最も深い部分深さ、
たとえば４００μｍの１／２よりも大きな厚み、たとえ
ば１ｍｍに選定され、予め厚み方向に分極処理がなされ
ている。１７１は、前述の基板１７０と同一材料からな
る上基板で、流路の最も深い部分のほぼ１／２と同程度
の厚み、たとえば２００μｍに選定されていて、予め厚
み方向に分極処理がなされている。これら基板１７０，
１７１はその分極方向が対向するように接着剤で固定さ
れて１枚の板に形成されている。この基板１７２には、
厚みの薄い方の基板１７１が開口面となるように幅８５
μｍ程度の溝１７３が前述したように一定ピッチで形成
されいる。これら溝１７１は、断面舟形で基板１７１の
厚さの約２倍の深度、たとえば深さ４００μｍ程度とな
るように形成され、その壁面と底面には前述したのと同
様に金属層を設けて電極１７６が形成されている。
【００４４】１８０は、蓋体で、図３１に示したように
一端が端部に開放され、また他端が少なくとも圧電体基
板１７１の溝１７３に連通する程度の長さを備え、かつ
深さ、幅がともにインク滴を飛翔させるノズル開口を形
成するのに適したサイズ、例えば８０μｍ程度の溝１８
０ａが、溝１７３，１７３，１７３のピッチに合せて形
成されて、先端部において蓋体１８０の溝１８０ａと圧
電体基板１７１の表面とによりノズル開口１８１（図３
２）を形成するように構成されている。１８２は、イン
ク供給部材で、そのインク供給口１８２ａが溝１７３の
他端で連通するように固定されている。
一端が端部に開放され、また他端が少なくとも圧電体基
板１７１の溝１７３に連通する程度の長さを備え、かつ
深さ、幅がともにインク滴を飛翔させるノズル開口を形
成するのに適したサイズ、例えば８０μｍ程度の溝１８
０ａが、溝１７３，１７３，１７３のピッチに合せて形
成されて、先端部において蓋体１８０の溝１８０ａと圧
電体基板１７１の表面とによりノズル開口１８１（図３
２）を形成するように構成されている。１８２は、イン
ク供給部材で、そのインク供給口１８２ａが溝１７３の
他端で連通するように固定されている。
【００４５】この実施例において、前述したのと同様に
ドットを形成すべきノズル開口に連通する溝に隣接する
２つの溝の電極１７６に駆動信号を印加すると、隔壁が
変形してインク室が収縮する。これにより溝に収容され
ているインクが圧力を受け、蓋体１８０の段差１８０ａ
と圧電体基板１７２とにより形成されたノズル開口１８
１からインク滴となって飛翔することになる。なお、こ
の実施例においては駆動信号の印加によりインク室を縮
小して印刷するようにしているが、図１７により説明し
たようにインク室を拡開させてから印刷を行うこともで
きる。
ドットを形成すべきノズル開口に連通する溝に隣接する
２つの溝の電極１７６に駆動信号を印加すると、隔壁が
変形してインク室が収縮する。これにより溝に収容され
ているインクが圧力を受け、蓋体１８０の段差１８０ａ
と圧電体基板１７２とにより形成されたノズル開口１８
１からインク滴となって飛翔することになる。なお、こ
の実施例においては駆動信号の印加によりインク室を縮
小して印刷するようにしているが、図１７により説明し
たようにインク室を拡開させてから印刷を行うこともで
きる。
【００４６】また、この実施例においても図１８（ａ）
及至図２２（ｂ）に示した手法、つまり電極をノズル開
口側とインク供給側とに少なくとも２つの領域に分割
し、インク供給側から圧力波の伝播速度に合せて時間差
を持たせて駆動信号を印加したり、またノズル開口側か
らインク供給側に順次厚くなる電極を形成したり、また
インク供給側の溝の深さを浅くしたりしてノズル開口側
の弾性係数を相対的に小さくすることを適用することに
より、裾野が小さく、かつ波高値の大きな圧力波を発生
させてインク切れのシャープなインク滴を発生できるこ
とは明らかである。
及至図２２（ｂ）に示した手法、つまり電極をノズル開
口側とインク供給側とに少なくとも２つの領域に分割
し、インク供給側から圧力波の伝播速度に合せて時間差
を持たせて駆動信号を印加したり、またノズル開口側か
らインク供給側に順次厚くなる電極を形成したり、また
インク供給側の溝の深さを浅くしたりしてノズル開口側
の弾性係数を相対的に小さくすることを適用することに
より、裾野が小さく、かつ波高値の大きな圧力波を発生
させてインク切れのシャープなインク滴を発生できるこ
とは明らかである。
【００４７】図３３は、本発明の他の実施例を溝の構造
でもって示すものであって、図中符号１９０は、厚み方
向に分極処理がなされ、一方の厚みが形成すべき溝の最
大深度の約１／２の厚みを有する圧電体基板１９１と，
この基板１９１よりも厚めの圧電体基板１９２を分極方
向を対向させて張合わせて構成された基板で、ノズル開
口となる側からインク供給側に直線状に深度が単調に深
くなるように溝が形成されている。
でもって示すものであって、図中符号１９０は、厚み方
向に分極処理がなされ、一方の厚みが形成すべき溝の最
大深度の約１／２の厚みを有する圧電体基板１９１と，
この基板１９１よりも厚めの圧電体基板１９２を分極方
向を対向させて張合わせて構成された基板で、ノズル開
口となる側からインク供給側に直線状に深度が単調に深
くなるように溝が形成されている。
【００４８】この実施例によれば基板１９０のノズル開
口となる側にダイシングソウを当てて、溝を形成すべき
方向にダイシングソウと基板１９０を相対的に近づけな
がら切削を実行するだけで１回の操作で溝を形成するこ
とが可能となる。なお、図２５，図３０に示した実施例
においては基板の一方の面にだけノズル開口を形成する
場合を例に採って説明したが、図１に示したような２列
配列の形態を採ることもできる。
口となる側にダイシングソウを当てて、溝を形成すべき
方向にダイシングソウと基板１９０を相対的に近づけな
がら切削を実行するだけで１回の操作で溝を形成するこ
とが可能となる。なお、図２５，図３０に示した実施例
においては基板の一方の面にだけノズル開口を形成する
場合を例に採って説明したが、図１に示したような２列
配列の形態を採ることもできる。
【００４９】すなわち図３４に示したように中央に配置
される圧電体基板２００の両面に形成すべき溝の１／２
程度の厚みを備えた圧電体基板２０１，２０２を張り付
け、これら圧電体基板２０１，２０２の側からそれぞれ
所定のピッチで溝２０３，２０４を形成する。これら溝
２０３，２０４にそれぞれ電気的に独立した電極を形成
するとともに、蓋体２０５，２０６により封止し、それ
ぞれの面の溝２０３，２０４に連通させてインク供給部
材２０７，２０８を設けるようにすると、２列のノズル
開口を備えた記録ヘッドを簡単に構成することができ
る。
される圧電体基板２００の両面に形成すべき溝の１／２
程度の厚みを備えた圧電体基板２０１，２０２を張り付
け、これら圧電体基板２０１，２０２の側からそれぞれ
所定のピッチで溝２０３，２０４を形成する。これら溝
２０３，２０４にそれぞれ電気的に独立した電極を形成
するとともに、蓋体２０５，２０６により封止し、それ
ぞれの面の溝２０３，２０４に連通させてインク供給部
材２０７，２０８を設けるようにすると、２列のノズル
開口を備えた記録ヘッドを簡単に構成することができ
る。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
インク溜め部を形成する深度を備える部分と、一側部に
連通してインク滴を飛翔させるのに適した開口となる深
度を備えた部分と、外部からインクの供給を受けるのに
適した深度を備えた部分とを有し、隔壁により一定ピッ
チで隔てられた溝と、これら溝に電気的に分離して形成
された電極とを備え、かつ厚み方向に分極された複数の
圧電体基板を溝の開放面を一致させ、かつ分極方向が相
反するようにして一体に固定するとともに、開口側とは
反対側にインク供給手段を設けたので、溝で加圧された
インクを、深度を浅く形成された溝の先端からそのまま
インク滴として飛翔させることができ、したがってノズ
ルプレートの取り付けが不要となり、製造工程の簡素化
と、安定したドットを形成させることができる。
インク溜め部を形成する深度を備える部分と、一側部に
連通してインク滴を飛翔させるのに適した開口となる深
度を備えた部分と、外部からインクの供給を受けるのに
適した深度を備えた部分とを有し、隔壁により一定ピッ
チで隔てられた溝と、これら溝に電気的に分離して形成
された電極とを備え、かつ厚み方向に分極された複数の
圧電体基板を溝の開放面を一致させ、かつ分極方向が相
反するようにして一体に固定するとともに、開口側とは
反対側にインク供給手段を設けたので、溝で加圧された
インクを、深度を浅く形成された溝の先端からそのまま
インク滴として飛翔させることができ、したがってノズ
ルプレートの取り付けが不要となり、製造工程の簡素化
と、安定したドットを形成させることができる。
【図１】本発明のインクジェット式記録ヘッドの第１実
施例を示す斜視図である。
施例を示す斜視図である。
【図２】中央に配置される圧電体基板の一実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図３】中央に配置される圧電体基板に形成されている
溝の形状を示す断面図である。
溝の形状を示す断面図である。
【図４】中央に配置される圧電体基板に設けられている
電極の構造を示す斜視図である。
電極の構造を示す斜視図である。
【図５】中央に配置される圧電体基板の電極構造を示す
図である。
図である。
【図６】中央に配置される圧電体基板と対にして用いら
れる圧電体基板の構造を示す斜視図である。
れる圧電体基板の構造を示す斜視図である。
【図７】上記基板に形成されている溝の断面構造を示す
図である。
図である。
【図８】圧電体基板の電極構造を示す図である。
【図９】中央に配置される圧電体基板と対にして用いら
れる他の圧電体基板の構造を示す斜視図である。
れる他の圧電体基板の構造を示す斜視図である。
【図１０】上記基板に形成されている溝の断面構造を示
す図である。
す図である。
【図１１】上記基板に形成されている電極の断面構造を
示す図である。
示す図である。
【図１２】同図（Ｉ）〜（ＩＶ）は、それぞれ圧電体基
板に溝を形成する工程と、電極を形成する工程とを示す
図である。
板に溝を形成する工程と、電極を形成する工程とを示す
図である。
【図１３】本発明の第１のインクジェット式記録ヘッド
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図１４】本発明の第１のインクジェット式記録ヘッド
をインク滴噴射側から見た図である。
をインク滴噴射側から見た図である。
【図１５】本発明のインクジェット式記録ヘッドの駆動
方式を示す図である。
方式を示す図である。
【図１６】インク滴吐出時における隔壁の変形状態を示
す図である。
す図である。
【図１７】本発明のインクジェット式記録ヘッドの他の
駆動方式を示す説明図である。
駆動方式を示す説明図である。
【図１８】同図図（イ）、（ロ）はそれぞれ電極構造の
他の実施例を示す斜視図である。
他の実施例を示す斜視図である。
【図１９】図は、図１８に示した電極構造を採る記録ヘ
ッドに適した駆動方式を示す図である。
ッドに適した駆動方式を示す図である。
【図２０】同図（イ）、（ロ）はそれぞれ電極構造の他
の実施例を示すものであって、図（イ）は断面構造を、
また図（ロ）は溝の開口側から見た構造を示すものであ
る。
の実施例を示すものであって、図（イ）は断面構造を、
また図（ロ）は溝の開口側から見た構造を示すものであ
る。
【図２１】同図（イ）、（ロ）は、それぞれ電極構造の
他の実施例を溝の開口側から見た状態で示す図である。
他の実施例を溝の開口側から見た状態で示す図である。
【図２２】同図図（イ）、（ロ）は、それぞれ圧電体基
板に形成される溝の他の実施例を示すものであって、図
（イ）は断面図を、また図（ロ）は溝の開口側から見た
上面図である。
板に形成される溝の他の実施例を示すものであって、図
（イ）は断面図を、また図（ロ）は溝の開口側から見た
上面図である。
【図２３】図１８及至図２２に示した電極構造や溝の構
造を採った場合におけるインクの圧力波の状態と、これ
によりもたらされるインク滴の形態を示す図である。
造を採った場合におけるインクの圧力波の状態と、これ
によりもたらされるインク滴の形態を示す図である。
【図２４】図１８及至図２２に示した対策を施さない場
合にインクに生じる圧力波の状態と、これによりもたら
されるインク滴の形態を示す図である
合にインクに生じる圧力波の状態と、これによりもたら
されるインク滴の形態を示す図である
【図２５】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。
【図２６】第２実施例に示したインクジェット記録ヘッ
ドに使用される圧電体基板の構造を示す斜視図である。
ドに使用される圧電体基板の構造を示す斜視図である。
【図２７】同上圧電体基板に形成される溝の形状を示す
断面図である。
断面図である。
【図２８】同図（Ｉ）（ＩＩ）（ＩＩＩ）は、それぞれ
圧電体基板に溝を形成する手法を示す図である。
圧電体基板に溝を形成する手法を示す図である。
【図２９】図２５に示した装置の断面構造を示す図であ
る。
る。
【図３０】本発明の第３の実施例を示す断面図である。
【図３１】図３０に使用する蓋部材の一実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図３２】同上記録ヘッドにおけるノズル開口側の構造
を示す正面図である。
を示す正面図である。
【図３３】本発明の第４実施例を溝の構造でもって示す
圧電体基板の断面図である。
圧電体基板の断面図である。
【図３４】上記第２及至第４実施例におけるノズル列を
デユアル構造とする場合の圧電体基板と蓋体の位置関
係、及び圧電体基板に形成される溝の構造を示す断面図
である。
デユアル構造とする場合の圧電体基板と蓋体の位置関
係、及び圧電体基板に形成される溝の構造を示す断面図
である。
１、２０、３０ 圧電体基板 ３、４ 溝 ５、６ 隔壁 １０ インク供給部材 １７、２４、１８、３４ 電極 ５０、５１ ノズル開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立沢 佳子 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイ コーエプソン株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−288454（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−125242（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−192946（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−263650（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−150355（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−247051（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−252750（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−282254（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B41J 2/045 B41J 2/055 B41J 2/16
Claims (5)
- 【請求項１】 インク溜め部を形成する深度を備える部
分と、前記インク溜め部の一側部に連通してインク滴を
飛翔させるのに適した開口となる深度を備えた部分と、
外部からインクの供給を受けるのに適した深度を備えた
部分とを有し、隔壁により一定ピッチで隔てられた溝
と、前記各溝に電気的に分離して形成された電極とを備
え、かつ厚み方向に分極された複数の圧電体基板を前記
溝の開放面を一致させ、かつ分極方向が相反するように
して一体に固定するとともに、前記開口側とは反対側に
インク供給手段を設けてなるインクジェット記録ヘッ
ド。 - 【請求項２】 インク溜め部を形成する深度を備える部
分と、前記インク溜め部の一側部に連通してインク滴を
飛翔させるのに適した開口となる深度を備えた部分と、
外部からインクの供給を受けるのに適した深度を備えた
部分とを有し、隔壁により一定ピッチで隔てられた溝
と、前記各溝に電気的に分離して形成された電極とを両
面に備え、かつ厚み方向に分極された中央基板と、イン
ク溜め部を形成する深度を備える部分と、一側部に連通
してインク滴を飛翔させるのに適した開口となる深度を
備えた部分と、外部からインクの供給を受けるのに適し
た深度を備えた部分とを有し、隔壁により一定ピッチで
隔てられた溝と、前記各溝に電気的に分離して形成され
た電極とを片面に備え、かつ厚み方向に分極された２枚
の圧電体基板を前記中央基板の両面の溝の開放面を一致
させ、かつ分極方向が相反するようにして一体に固定す
るとともに、前記開口側とは反対側にインク供給手段を
設けてなるインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項３】 分極処理が施された第１、第２の圧電体
基板を前記分極方向が対向するように張合わせ、第１の
圧電体基板の表面から第２の圧電体基板に到達してイン
ク溜め部を形成する深度を備える部分と、前記インク溜
め部の一側部に連通してインク滴を飛翔させるのに適し
た開口となる深度を備えた部分と、外部からインクの供
給を受けるのに適した深度を備えた部分とを有し、隔壁
により一定ピッチで隔てられた溝と、前記各溝に電気的
に分離して電極が形成された基板と、前記基板の溝の開
口面を封止する蓋体と、前記溝にインクを供給する供給
手段を備えたインクジェット記録ヘッド。 - 【請求項４】 分極処理が施された第１、第２、第３の
圧電体基板を前記分極方向が対向するように張合わせ、
表面に位置する第１、及び第３の圧電体基板の表面から
中央部に固定された第２の圧電体基板に到達してインク
溜め部を形成する深度を備える部分と、前記インク溜め
部の一側部に連通してインク滴を飛翔させるのに適した
開口となる深度を備えた部分と、外部からインクの供給
を受けるのに適した深度を備えた部分とを有し、隔壁に
より一定ピッチで隔てられた溝と、前記各溝に電気的に
分離して形成された電極とが形成された基板と、前記基
板の両表面の溝の開口面を封止する蓋体と、前記溝にイ
ンクを供給するインク供給手段を備えたインクジェット
記録ヘッド。 - 【請求項５】 分極処理が施された第１、第２の圧電体
基板を前記分極方向が対向するように張合わせ、第１の
圧電体基板の表面から第２の圧電体基板に到達してイン
ク溜め部を形成する深度を備えるとともに両端が封止さ
れ、隔壁により一定ピッチで隔てられた溝と、前記各溝
に電気的に分離して形成された電極とが複数形成された
基板と、前記基板の溝の開放面側に固定され、かつ前記
基板の溝に連通してインク滴を飛翔させるのに適した開
口となる深度を備えた溝を備えた蓋体と、前記溝にイン
クを供給する部材を備えたインクジェット記録ヘッド。
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