JP6583286B2 - インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、及びインクジェットヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インクジェットヘッド、当該インクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置、及び当該インクジェットヘッドの製造方法に関する。

従来、インクチャネルを区画する駆動壁に電圧を印加することにより当該駆動壁をせん断変形させ、そのとき発生する圧力を利用してインクチャネル内のインクを吐出させるようにしたシェアモード型のインクジェットヘッドが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２６８３１５号公報

しかしながら、従来のシェアモード型のインクジェットヘッドでは、低粘度のインクを用いた場合にインクの溢れを抑制することができず、溢れが生じるとメニスカスが歪な形状、例えばノズル面よりも飛び出るような瓢箪型になり、正常に圧力が伝わらず吐出できなかった。
そこで、インクの溢れを抑制する方法として、ノズルと反対方向のチャネルに積層される配線基板に形成される貫通穴の流路抵抗を高くすることが考えられるが、貫通穴の流路抵抗を高くすることにより、例えば高駆動周期でインクジェットヘッドを駆動した場合、貫通穴に導入されるインクの供給が追い付かず、射出不良につながることがあった。
本発明者は、上記の課題に対し、貫通穴の流路抵抗、及び貫通穴の形状に着目し、本発明に至った。

本発明は、低粘度のインクであっても安定して吐出することのできるインクジェットヘッド、そのインクジェットヘッドを備えたインクジェット記録装置、及びインクジェットヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
チャネルと、前記チャネル内のインクを吐出するノズルとを有し、前記チャネル内に臨む駆動壁の表面に駆動電極が形成されたヘッドチップと、
前記ヘッドチップの後面に前記チャネルを覆うように接合された基板と、
を有するインクジェットヘッドにおいて、
前記基板には、前記チャネルに対応する位置に当該チャネルにインクを導入するための貫通穴が形成され、
前記貫通穴のインクの導入方向の両端部の間には、前記両端部より断面積が小さい括れ部が形成され、前記貫通穴内の流路抵抗が０．２Ｐａ・ｓ／ｍ ^３ 以上の値であることを特徴とする。

また、本発明の他の態様によれば、インクジェット記録装置において、
記録媒体を支持する支持部と、
前記インクジェットヘッドと、
前記記録媒体または前記インクジェットヘッドを移動させるための移動部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の他の態様によれば、
前記インクジェットヘッドの製造方法において、
前記基板の基板本体の両面をサンドブラスト処理して貫通穴を形成する貫通穴形成工程を有することを特徴とする。

また、本発明の他の態様によれば、
前記インクジェットヘッドの製造方法において、
前記基板の複数枚の基板本体のそれぞれに対して、一面又は両面をサンドブラスト処理して穴部を形成する穴部形成工程と、
前記穴部の形成された複数枚の前記基板本体を、各穴部が重なるように積層して前記基板の貫通穴を形成する貫通穴形成工程と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、低粘度のインクであっても安定して吐出することができる。

インクジェット記録装置の概略構成図である。 インクジェットヘッドの一例を示す分解斜視図である。 図２に示すインクジェットヘッドのヘッドチップを後方から見た図である。 図２に示すインクジェットヘッドの部分断面図である。 配線基板の貫通穴について説明するための図である。 配線基板の製造方法の一例を説明するための図である。 配線基板の貫通穴の他の態様を示す断面図である。 配線基板の貫通穴の他の態様を示す断面図である。 本実施形態において用いられる駆動信号の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。

図１は、インクジェット記録装置１００の概略構成図である。
インクジェット記録装置１００は、記録媒体を支持する搬送ベルト（支持部）１０１と、インクジェットヘッドＨを備えるキャリッジ１０３を移動させるためのキャリッジレール（移動部）１０２と、清掃ローラー８０を備える洗浄液供給装置１０４と、インクラック１０５と、コンピューター１０６とで構成される。

図２は、インクジェットヘッドＨの一例を示す分解斜視図である。図３は、図２に示すインクジェットヘッドＨのヘッドチップを後方から見た図である。図４は、図２に示すインクジェットヘッドＨの部分断面図である。なお、図４においては、マニホールドの図示を省略している。

インクジェットヘッドＨは、ヘッドチップ１、ノズルプレート２、配線基板３、及びマニホールド４を備えている。

ヘッドチップ１は、前面１ａ及び後面１ｂと、これら前面１ａ及び後面１ｂに挟まれた上下左右の４つの側面とを有する六面体からなり、このうち対向する位置にある前面１ａと後面１ｂとにかけて、ストレート状の多数のチャネル１１が形成されている。隣接するチャネル１１の間を区画する隔壁は圧電素子によって形成された駆動壁１２であり、多数のチャネル１１と駆動壁１２とが交互に配置されることによって１列のチャネル列１０Ａ〜１０Ｄが構成されている。
即ち、ヘッドチップ１は、チャネル１１と駆動壁１２とが交互に並設されると共に、当該ヘッドチップ１の前面１ａ及び後面１ｂにそれぞれチャネル１１の出口と入口とが対向して配設される、所謂ハーモニカタイプのヘッドチップである。
ここでは４列のチャネル列１０Ａ〜１０Ｄを有しており、これらが図２における上下方向に並設されている。
なお、本実施形態において、ヘッドチップ１の「前面」とは、ノズルが配置されてインクが吐出される側の面をいい、「後面」とは、その反対側の面をいう。

また、本実施形態におけるインクジェットヘッドＨは、各チャネル列１０Ａ〜１０Ｄ内のチャネル１１が、インクが供給されてインク吐出を行う駆動チャネル１１ａと、インクが供給されずインク吐出を行わないダミーチャネル１１ｂとからなる独立駆動タイプのインクジェットヘッドである。各チャネル列１０Ａ〜１０Ｄは、それぞれ駆動チャネル１１ａとダミーチャネル１１ｂとが交互に配置されている。

ヘッドチップ１はせん断モード型のヘッドチップであり、駆動チャネル１１ａにおいて、前面１ａ側の開口部がインクの出口、後面１ｂ側の開口部１１０がインクの入口とされている。同様の開口部はダミーチャネル１１ｂも有しているが、ダミーチャネル１１ｂの開口部は、後述するノズルプレート２と配線基板３とによって閉塞され、インクが入ることも出ることもない。

各チャネル１１ａ、１１ｂの内部に臨む駆動壁１２の表面には、当該駆動壁１２を変形駆動させるための電圧印加用の駆動電極１３が、スパッタ、蒸着又は無電解めっき等によって密着形成されている。そして、ヘッドチップ１の後面１ｂには、各チャネル１１ａ、１１ｂの開口部１１０を介して駆動電極１３と導通する接続電極１４が、スパッタ、蒸着又は無電解めっき等によって、各チャネル１１ａ、１１ｂの各開口部１１０の一辺から引き出されるように形成されている。

また、各チャネル列１０Ａ〜１０Ｄのうち、２列のチャネル列１０Ａ、１０Ｂの各チャネル１１ａ、１１ｂの接続電極１４は、各チャネル１１ａ、１１ｂの開口部１１０からチャネル列１０Ａに近接する側縁ｅ１に向けて延びるように形成され、他の２列のチャネル列１０Ｃ、１０Ｄの各チャネル１１ａ、１１ｂの接続電極１４は、各チャネル１１ａ、１１ｂの開口部１１０からチャネル列１０Ｄに近接する側縁ｅ２に向けて延びるように形成されている。また、チャネル列１０Ｂ、１０Ｃの各接続電極１４は、それぞれ隣接するチャネル列１０Ａ、１０Ｄの手前で止まっている。

ヘッドチップ１の前面１ａには、ノズルプレート２が接着されている。ノズルプレート２には、駆動チャネル１１ａに対応する位置のみにノズル２１が貫通形成されている。このため、ダミーチャネル１１ｂの前面１ａ側の開口部はノズルプレート２によって閉塞されている。

ヘッドチップ１の後面１ｂには、接着剤（図示省略）を介して配線基板３が接合されている。配線基板３は、ヘッドチップ１の後面１ｂの面積よりも大きな面積を有しており、ヘッドチップ１の後面１ｂに接着された状態で、チャネル列方向と直交する方向に配置される両端部３ａ、３ｂがヘッドチップ１よりもはみ出して、図２中の上下方向に大きく張り出すようになっている。

また、配線基板３には、ヘッドチップ１の駆動チャネル１１ａに対応する位置のみに、当該配線基板３の背面側に接合されるマニホールド４内に貯留されたインクを各駆動チャネル１１ａに供給するための貫通穴３１がそれぞれ個別に開設されている。
即ち、配線基板３におけるダミーチャネル１１ｂに対応する部位には貫通穴が形成されていない。このため、ダミーチャネル１１ｂの後面１ｂ側の開口部１１０は、配線基板３によって閉塞されている。

配線基板３の材質は、例えば、ガラス、セラミックス、シリコン、ポリアミドなどの各種プラスチック等の適宜の材料を用いることができる。中でも適度に剛性を備え、安価で加工も容易である点でガラス製とすることが好ましい。また、透明なガラス板を使用することで、配線基板３の後方側から配線電極３２（後述）やヘッドチップ１の接続電極１４を透視することができ、配線電極３２と接続電極１４との位置合わせも容易である。

また、配線基板３の厚みは、２００μｍ以上、且つ８００μｍ以下の範囲内の値とすることが好ましい。配線基板３の厚みを２００μｍ以上とすることで、生産時のハンドリングを良好にすることができる。また、配線基板３の厚みを８００μｍ以下とすることで、貫通穴３１を形成するのに過度に時間がかかるのを防ぐことができる。また、貫通穴３１のインク導入時の泡抜けを良くすることができる。

また、配線基板３の弾性率は、３０ＧＰａ以上であることが好ましい。配線基板３の弾性率を３０ＧＰａ以上とすることで、シェアモードのチャネル内で発生する圧力波（エネルギー）が配線基板のダンピング効果で減衰されてインクの吐出が不安定になるのを防止することができる。

図５は、配線基板３に形成された貫通穴３１の形状を説明するための図である。
図５に示すように、貫通穴３１は、インクの導入方向（前後方向）において、その中央部に、貫通穴３１の前端部３１ａ及び後端部３１ｃより左右方向の距離が小さい（前後方向からみた場合の断面積が小さい）括れ部３１ｂが形成された形状となっている。また、貫通穴３１は、その前端部３１ａ、括れ部３１ｂ、後端部３１ｃの何れにおいても、前後方向からみた場合に円形状となっている。
なお、以下の説明において、かかる立体形状を「鼓型形状」と表現する。
貫通穴３１の前端部３１ａは、貫通穴３１のヘッドチップ１と対向するため、開口部１１０と同程度又はそれ以下の開口面積を有し、貫通穴３１の後端部３１ｃは、前端部３１ａと同程度又はそれ以上の開口面積を有している。
上述した形状を備えるのでチャネル内に供給されるインクが括れ部３１ｂに円滑に導入されるため、立体形状が円筒である場合と比較してインク導入性を向上させることができる。
また、チャネル内の気泡についても、円滑に括れ部３１ｂに導入され、チャネル外に抜けるので泡抜け性を向上させることができる。

かかる貫通穴３１は、流路抵抗が０．２以上の値となるよう設定されている。貫通穴３１内の流路抵抗が０．２以上の値であることで、粘性抵抗５ｃｐ以下の低粘度のインクを用いた際にも溢れを抑制できる。
従って、上述した形状を貫通穴３１が備えるので、インク導入性を維持しつつ、溢れを抑制することができるので、例えば高駆動周期で低粘度のインクを吐出する際にも安定して吐出することができる。
更に、貫通穴３１は、その流路抵抗が、０．４以上で１．０以下の範囲内の値となるように設定することがより好ましい。貫通穴３１内の流路抵抗を０．４以上とすることで、粘性抵抗５ｃｐ以下のインクの吐出安定性を良好にすることができる。また、貫通穴３１の流路抵抗を１．０以下とすることで、リフィルが劣り高速駆動ができないという不具合が発生するのを防止することができる。

かかる貫通穴３１は、サンドブラスト加工、レーザー加工、放電加工、超音波加工などの各種の加工法により形成することができるが、特に、サンドブラスト加工が、品質、コスト、生産性の観点から好ましい。
例えば、サンドブラスト加工では、配線基板３の素材の一つであるガラス板（基板本体）上に、非加工領域を保護するマスキング材を形成し、当該ガラス板の加工領域に、研磨材を混合した圧縮空気をノズルから噴射することで切削する。この際の加工量は、目的の加工形状に合わせて調整し、ガラス板の両面から当該サンドブラスト加工を行うことで、鼓型形状を形成することができる（貫通穴形成工程）。

なお、図６に示すように、３枚のガラス板（基板本体）３Ａ、３Ｂ、３Ｃに、それぞれ片面又は両面からサンドブラスト加工を行って異なる面積の穴部を形成し（穴部形成工程）、これらを穴部が重なるように貼り合わせて、鼓型形状の貫通穴３１の形成された配線基板３としても良い（貫通穴形成工程）。

また、貫通穴３１の形状としては、図５、６に示したものに限定されず、例えば、図７Ａ及び図７Ｂに示すもの等であっても良い。
図７Ａは、前後方向に所定の長さを有する括れ部３１ｄを備えた貫通穴３１の例である。また、図７Ｂは、曲面により形成された括れ部３１ｅを備えた貫通穴３１の例である。また、図示は省略するが、複数の括れ部を形成しても良い。

配線基板３のヘッドチップ１との接合面となる表面には、ヘッドチップ１の後面１ｂに配列されている各接続電極１４に１対１に対応するように、配線電極３２がスパッタ、蒸着又は無電解めっき等によって形成されている。
各配線電極３２の一端は、ヘッドチップ１と配線基板３とが接着された状態で、それぞれ対応する駆動チャネル１１ａ及びダミーチャネル１１ｂの開口部１１０の近傍に達していると共に、他端は、ヘッドチップ１の上下方向へ張り出した配線基板３の各端部３ａ、３ｂに向けてそれぞれ延びている。チャネル列１０Ａ、１０Ｂに対応する配線電極３２の他端は図示上側の端部３ａに向けて延びており、チャネル列１０Ｃ、１０Ｄに対応する配線電極３２の他端は図示下側の端部３ｂに向けて延びている。

配線基板３の各端部３ａ、３ｂには、それぞれＦＰＣ等の外部配線部材５、５が接合され、不図示の駆動回路との間を電気的に接続している。これにより、駆動回路からの駆動信号（駆動電圧）が、外部配線部材５、５、配線基板３の配線電極３２、ヘッドチップ１の接続電極１４を介して、各チャネル１１ａ、１１ｂ内の駆動電極１３に印加されるようになっている。

図８は、本実施形態において用いられる駆動信号の一例を示す図である。この例では、インクを吐出する駆動チャネル１１ａに図８の駆動信号が印加され、ダミーチャネル１１ｂはアースに接続されている。
図８に示すように、駆動信号は、駆動周期Ｔ内において、チャネルの容積を膨張させ、一定時間後に元の容積に戻す正電圧（＋Ｖｏｎ）の矩形波からなる第１のパルスＰａと、チャネルの容積を収縮させ、一定時間後に元の容積に戻す負電圧（−Ｖｏｆｆ）の矩形波からなる第２のパルスＰｂとを含んでいる。

なお、チャネル１１の容積を膨張又は収縮させる継続時間である一定時間は、ＡＬ（Acoustic Length）で表される。ＡＬとは、チャネル１１における圧力波の音響的共振周期の１／２のことである。ＡＬは、駆動電極に矩形波の駆動パルスを印加した際に射出されるインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。

また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、０Ｖを０％、波高値電圧を１００％とした場合に、パルス幅とは、電圧の０Ｖからの立ち上がり１０％と波高値電圧からの立ち下がり１０％との間の時間として定義する。

更に、矩形波とは、電圧の１０％と９０％との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがＡＬの１／２以内、好ましくは１／４以内であるような波形を指す。

特に、せん断モード型のヘッドチップ１では、チャネル１１内に発生した圧力波の共振を利用してインクをノズル２１から射出するので、矩形波を用いることでより効率良くインクを射出させることができる。

また、せん断モード型のヘッドチップ１は、矩形波からなる駆動信号の印加に対してメニスカスの応答が速いため、駆動電圧を低く抑えることが可能である。一般に射出、非射出を問わずヘッドチップ１には常に電圧が掛かるので、低い駆動電圧はヘッドチップ１の発熱を抑え、インクを安定的に射出させる上で重要である。

更に、矩形波は、簡単なデジタル回路を用いることで容易に生成可能であるため、傾斜波を有する台形波を用いる場合に比べ、回路構成も簡素化できる利点がある。

以上のように、本実施形態によれば、駆動チャネル１１ａと、駆動チャネル１１ａ内のインクを吐出するノズル２１とを有し、駆動チャネル１１ａ内に臨む駆動壁１２の表面に駆動電極１３が形成されたヘッドチップ１と、ヘッドチップ１の後面１ｂに駆動チャネル１１ａを覆うように接合された配線基板３と、を有するインクジェットヘッドＨにおいて、配線基板３には、駆動チャネル１１ａに対応する位置に当該駆動チャネル１１ａにインクを導入するための貫通穴３１が形成され、貫通穴３１のインクの導入方向の両端部３１ａ、３１ｃの間には、両端部３１ａ、３１ｃより断面積が小さい括れ部３１ｂが形成され、貫通穴３１内の流路抵抗が０．２以上の値である。
このため、低粘度のインクを用いた際の溢れが抑制でき、低粘度のインクであっても安定して吐出させることができる。

また、本実施形態によれば、貫通穴３１の両端部３１ａ、３１ｃ及び括れ部３１ｂは、インクの導入方向からみて円形状である。
このため、低粘度のインクであっても、より安定して吐出させることができる。

また、本実施形態によれば、貫通穴３１内の流路抵抗は、０．４以上１．０以下の範囲内の値である。
このため、貫通穴３１の流路抵抗を０．４以上とすることで、粘性抵抗５ｃｐ以下のインクの吐出安定性を良好にすることができる。また、貫通穴３１の流路抵抗を１．０以下とすることで、リフィルが劣り高速駆動ができないという不具合が発生するのを防止することができる。

また、本実施形態によれば、配線基板３の弾性率は、３０ＧＰａ以上である。
このため、シェアモードのチャネル内で発生する圧力波（エネルギー）が配線基板３のダンピング効果で減衰されてインクの吐出が不安定になるのを防止することができる。

また、本実施形態によれば、ヘッドチップ１は、当該ヘッドチップ１の前面１ａ及び後面１ｂにそれぞれ駆動チャネル１１ａの出口と入口とが対向して配設される。
このため、ヘッドチップ１が製造しやすく、また多ノズル化が容易である。

また、本実施形態によれば、ヘッドチップ１は、インク吐出を行う駆動チャネル１１ａとインク吐出を行わないダミーチャネル１１ｂとが駆動壁１２を介して交互に配置され、配線基板３は、インク吐出を行う駆動チャネル１１ａに対応する位置に貫通穴３１を有する。
このため、隣接する駆動チャネル１１ａの影響（ストローク）で速度変動が発生することがなく、良好な吐出性能を実現することができる。

また、本実施形態によれば、配線基板３の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下の範囲内の値である。
このため、配線基板３の厚みが２００μｍ以上の値であるので、製造時のハンドリングを良好にすることができる。また、配線基板３の厚みが８００μｍ以下の値であるので、貫通穴３１のインク導入時の泡抜けを良くすることができる。

また、本実施形態によれば、基板は、駆動電極１３に駆動信号を印加するための配線電極３２が形成された配線基板３である。
このため、ヘッドチップ１の後面１ｂに配線基板３を接合する構成とすることができる。

なお、上記実施形態においては、インクジェットヘッドＨは、ヘッドチップ１が４列のチャネル列１０Ａ〜１０Ｄを備えるものとして説明したが、本発明においてヘッドチップ１のチャネル列数に特に限定はない。１列のみであってもよく、また２列、３列、更には５列以上の複数列であってもよい。

また、上記実施形態においては、駆動チャネル１１ａとダミーチャネル１１ｂとからなる独立駆動タイプのインクジェットヘッドを例示して説明したが、ダミーチャネル１１ｂを備えないインクジェットヘッドであっても良い。

また、上記実施形態においては、インクジェットヘッドとして隣り合うチャネル間の隔壁を駆動壁としてせん断変形させるものを例示したが、特に限らない。例えば、チャネルの上壁又は下壁をＰＺＴ等の圧電素子によって構成される駆動壁とし、この上壁又は下壁をせん断変形させるものであってもよい。

また、上記実施形態においては、記録媒体を搬送しながら、キャリッジを記録媒体の搬送方向に直交する方向に搬送し、記録媒体に上方からインクを吐出する、所謂シリアルヘッド方式のインクジェット記録装置１００を例示して説明したが、インクジェット記録装置はかかる構成に限定されない。例えば、記録媒体の搬送のみで画像形成を行う所謂ラインヘッド方式のインクジェット記録装置を採用しても良い。

また、上記実施形態においては、圧電素子からなる駆動壁１２を備えた構成を例示して説明したが、駆動壁はアクチュエーターにより駆動する構成であっても良い。

また、上記実施形態においては、ヘッドチップ１の後面１ｂに配線基板３を接合する構成を例示して説明したが、これ以外にも、例えば、ヘッドチップ１の側面に接続電極を引き出し、側面に配線基板を接合することとしても良い。

以下、実施例によって、本発明の効果を例証する。

（１．インクジェットヘッド）
インクジェットヘッドのヘッドチップ、ノズルプレート、及び配線基板は、以下の通りである。

ヘッドチップは、駆動壁材料としてＰＺＴを用い、溝幅＝７０μｍ、深さ２５０μｍ、長さ２．０ｍｍのシェアモード型のヘッドチップを用いた。
ノズルプレートは、ポリイミドシートに直径２５μｍのノズルを形成したものを用いた。

配線基板として、厚み［μｍ］及び弾性率［ＧＰａ］が、それぞれ表１の比較例１〜４、実施例１〜１３に示すものを用いた。具体的な配線基板の材質は、比較例１〜４、実施例１〜１０、１３では、ガラス板を用い、実施例１１、１２では、ポリアミドを用いた。

また、配線基板には、表１の比較例１〜４、実施例１〜１３に示すような、前後方向からみた場合の断面形状及び立体形状を有する貫通穴を形成した。
ここで、実施例１〜１２の貫通穴は、図５に示した鼓型形状であり、実施例１３の貫通穴は、図７Ａに示した鼓型形状とした。
なお、表１において、鼓型の貫通穴においては、前端部の直径（Ａ）μｍ、括れ部の直径（Ｂ）μｍ、後端部の直径（Ｃ）μｍを、（Ａ／Ｂ／Ｃ）として示している。

（２．評価項目）
表１の比較例１〜４、実施例１〜１３に示すインクジェットヘッドを用いてインク吐出を行い、インク導入性、上限の駆動周波数（ＫＨｚ）、溢れ（液量比）（％）のぞれぞれの評価項目について、下記の基準で３段階（○、△、×）に評価した。
また、各インクジェットヘッドの流路抵抗を算出した。

＜インク導入性＞
７ＫＰａでインクを導入し、３回はき捨て後に、吐出できないノズル数の割合が１０％を超える場合を×、５％以内を△、欠なしを○とした。

＜駆動周波数（ＫＨｚ）＞
粘性抵抗３ｃｐの水系インクを用いた。２５ＫＨｚ以上を△、３０ＫＨｚ以上を○、それ以外は×とした。

＜溢れ（液量比）（％）＞
１ＫＨｚの液量と表１の比較例１〜４、実施例１〜１３に示すインクジェットヘッドから吐出した液量の差を液量比（％）であらわした。なお、溢れが大きいほど液量比（％）が大きく不安定で好ましくない。５０％以下は△、３０％以下は○、それ以外は×とした。

＜流路抵抗の算出方法＞
図５に示した鼓型形状の場合、流路抵抗は、次の式（１）に従い、立体形状が鼓型の貫通穴の左右で２つに分けてそれぞれ算出し、合計した値として算出した。
流路抵抗Ｒ＝Ｒａ＋Ｒｃ・・・（１）
ここで、Ｒａ、Ｒｃは、それぞれ次の式（２）のＲｘから算出した。
Ｒｘ＝１２８／３×１．０／π×（Ｌ／（Ｄ２−Ｄ１））×（（１／Ｄ１）＾３−（１／Ｄ２）＾３）×１０００・・・（２）
ただし、Ｄ１、Ｄ２、Ｌは、それぞれ以下の値を示す。
Ｄ１＝前端部の断面、または後端部の断面の直径（μｍ）
Ｄ２＝括れ部の断面の直径（μｍ）
Ｌは、図５におけるＡ面からＢ面、又はＣ面からＢ面までの長さ（μｍ）

また、図７Ａに示した鼓型形状の場合、流路抵抗は、次の式（３）に従い、算出した。
流路抵抗Ｒ＝Ｒａ＋Ｒｂ＋Ｒｃ・・・（３）
ここで、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃは、それぞれ上記の式（２）のＲｘから算出した。このとき、ＲａにおけるＬは、図７ＡにおけるＡ面からＢ１面、ＲｂにおけるＬは、図７ＡにおけるＢ１面からＢ２面、ＲｃにおけるＬは、図７ＡにおけるＢ２面からＣ面までの長さである。
また、Ｒｂの算出時に、Ｂ１面とＢ２面の直径がまったく同じ場合には、円筒の流路抵抗を算出することとしてＢ１面の直径をＤｂ１としたとき、Ｂ２面の直径はＤｂ２＝Ｄｂ１＋０．１μｍとして計算し算出した。

（３．総合評価）
上記評価項目の結果から、下記の基準に従い総合評価を行った。なお、実用上、総合評価が２以下では使用は困難である。
５・・・○が３つ
４・・・○が２つ、△が１つ
３・・・○が１つ、△が２つ
２・・・×が１つある
１・・・×が２つ以上ある

以上より、配線基板に、断面視円形状で立体形状が鼓型の貫通穴を形成し、かかる貫通穴内の流路抵抗を概ね０．２以上とした場合、溢れ抑制効果が高く、安定したインク吐出性を実現できることがわかる。
また、厚み及び弾性率が同一条件の場合、流路抵抗が０．４以上で１．０以下の範囲内の値において、総合評価が４又は５となり、より好ましいことがわかる。
また、配線基板の厚みが２００μｍ以上８００μｍ以下で、総合評価が３以上となり、本発明の効果が得られることがわかる。なお、２００μｍより薄いと、生産時のハンドリングが困難であり、８００μｍより厚いと、貫通穴を形成するのに時間がかかる。
また、配線基板の弾性率が３０ＧＰａ以上で、より良好な総合評価が得られることがわかる。なお、配線基板の弾性率が３０ＧＰａ未満であると、内部の共鳴が貫通穴において干渉し、インク吐出が若干不安定になり、駆動周波数の上限値が低下する。

本発明は、インクジェットヘッド、インクジェット記録装置、及びインクジェットヘッドの製造方法に利用することができる。

Ｈ インクジェットヘッド
１ ヘッドチップ
１ａ 前面
１ｂ 後面
１１ チャネル
１１ａ 駆動チャネル
１１ｂ ダミーチャネル
１０Ａ-１０Ｄ チャネル列
１２ 駆動壁
１３ 駆動電極
１４ 接続電極
１１０ 開口部
２ ノズルプレート
２１ ノズル
３ 配線基板
３ａ、３ｂ 両端部
３１ 貫通穴
３１ａ 前端部
３１ｂ 括れ部
３１ｃ 後端部
３２ 配線電極
４ マニホールド
５ 外部配線部材
１００ インクジェット記録装置
１０１ 搬送ベルト（支持部）
１０２ キャリッジレール（移動部）
１０３ キャリッジ

Claims (11)

1. チャネルと、前記チャネル内のインクを吐出するノズルとを有し、前記チャネル内に臨む駆動壁の表面に駆動電極が形成されたヘッドチップと、
   前記ヘッドチップの後面に前記チャネルを覆うように接合された基板と、
   を有するインクジェットヘッドにおいて、
   前記基板には、前記チャネルに対応する位置に当該チャネルにインクを導入するための貫通穴が形成され、
   前記貫通穴のインクの導入方向の両端部の間には、前記両端部より断面積が小さい括れ部が形成され、前記貫通穴内の流路抵抗が０．２Ｐａ・ｓ／ｍ ^３ 以上の値であることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 前記貫通穴の前記両端部及び前記括れ部は、インクの導入方向からみて円形状であることを特徴とする請求項１に記載のインクジェットヘッド。
3. 前記貫通穴内の流路抵抗は、０．４Ｐａ・ｓ／ｍ ^３ 以上１．０Ｐａ・ｓ／ｍ ^３ 以下の範囲内の値であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインクジェットヘッド。
4. 前記基板の弾性率は、３０ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
5. 前記ヘッドチップは、当該ヘッドチップの前面及び後面にそれぞれ前記チャネルの出口と入口とが対向して配設されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
6. 前記ヘッドチップは、インク吐出を行う前記チャネルとインク吐出を行わないダミーチャネルとが前記駆動壁を介して交互に配置され、
   前記基板は、インク吐出を行う前記チャネルに対応する位置に前記貫通穴を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
7. 前記基板の厚みは、２００μｍ以上８００μｍ以下の範囲内の値であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
8. 前記基板は、前記駆動電極に駆動信号を印加するための配線電極が形成された配線基板であることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のインクジェットヘッド。
9. 記録媒体を支持する支持部と、
   請求項１〜８の何れか一項に記載のインクジェットヘッドと、
   前記記録媒体または前記インクジェットヘッドを移動させるための移動部と、
   を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
10. 請求項１〜８の何れか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
    前記基板の基板本体の両面をサンドブラスト処理して貫通穴を形成する貫通穴形成工程を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。
11. 請求項１〜８の何れか一項に記載のインクジェットヘッドの製造方法において、
    前記基板の複数枚の基板本体のそれぞれに対して、一面又は両面をサンドブラスト処理して穴部を形成する穴部形成工程と、
    前記穴部の形成された複数枚の前記基板本体を、各穴部が重なるように積層して前記基板の貫通穴を形成する貫通穴形成工程と、
    を有することを特徴とするインクジェットヘッドの製造方法。

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