JP2003291341A - 液体噴射ヘッド - Google Patents

液体噴射ヘッド

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JP2003291341A JP2002104285A JP2002104285A JP2003291341A JP 2003291341 A JP2003291341 A JP 2003291341A JP 2002104285 A JP2002104285 A JP 2002104285A JP 2002104285 A JP2002104285 A JP 2002104285A JP 2003291341 A JP2003291341 A JP 2003291341A
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nozzle opening
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Shuji Yonekubo
窪 周 二 米
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    • B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
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    • B41J2/01—Ink jet
    • B41J2/135—Nozzles
    • B41J2/14—Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2/14201—Structure of print heads with piezoelectric elements
    • B41J2/14274—Structure of print heads with piezoelectric elements of stacked structure type, deformed by compression/extension and disposed on a diaphragm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のノズル開口が列状に形成されている場
合において、各ノズル開口毎の周波数特性が略一致する
インクジェット記録ヘッド、広くは液体噴射ヘッド、を
提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の液体噴射ヘッド１０は、複数の
ノズル開口１１ａを有するノズルプレート１１と、ノズ
ルプレート１１に接合された流路形成基板１２と、を備
える。流路形成基板１２は、ノズル開口連通室１２ａと
複数の細長状の圧力発生室１２ｂとを有する。複数の圧
力発生室１２ｂの開口面は、振動板１３で共通に封止さ
れている。圧力発生室１２ｂの内部の液体の圧力は、複
数の圧力発生手段１６によってそれぞれ変化され得る。
複数のノズル開口１１ａは、一列に整列されている。少
なくとも１以上の端部近傍のノズル開口１１ａに連通す
る圧力発生室１２ｂは、中央部分のノズル開口１１ａに
連通する圧力発生室１２ｂよりも短い長さで形成されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧力発生手段によ
り圧力発生室内を加圧してノズル開口から液体滴を噴射
させる液体噴射ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】液体噴射ヘッドの一例であるインクジェ
ット記録ヘッドでは、独立のノズル開口と共通のインク
室とにそれぞれ連通する複数の圧力発生室が、同一基板
に列状に形成されている。圧力発生室の容積を圧電振動
子等によって変化させることによって、あるいは、発熱
素子によって圧力発生室内のインクを気化させることに
よって、ノズル開口からインク滴が吐出されるようにな
っている。
【０００３】このようなインクジェット記録ヘッドにお
ける圧力発生室は、記録密度に対応したピッチで規則的
に形成される必要がある。このため、圧力発生室は、金
属基板をエッチングしたり、高分子材料を射出成形する
ことによって、形成されている。
【０００４】エッチング精度を確保するためには、基板
材料としてシリコン単結晶を用いて異方性エッチングを
実施することが有効である。しかしながら、この場合、
材料コストが上昇するという問題がある。
【０００５】一方、高分子材料の射出成形を行う場合、
圧力発生室が比較的容易に高い精度で形成され得る。し
かしながら、高分子材料の剛性は低いため、圧電振動子
の駆動や発熱素子の発熱による劣化が生じ易い。
【０００６】本件出願人による特開２０００−２６３７
９９号公報に記載された発明は、このような問題に鑑み
てなされたものであって、耐久性及び製造コストにおい
て優れるインクジェット記録ヘッドを提供する。
【０００７】当該公報に記載された発明においては、図
１０に示すように、複数のノズル開口１０２を穿設した
ノズルプレート１０３と、複数のノズル開口１０２に連
通する複数の圧力発生室１０５及び複数の圧力発生室１
０５に複数のインク供給口１０６を介してインクを供給
するリザーバ１０７を有し、互いに対向する第１面１０
８ａ及び第２面１０８ｂを含む流路形成基板１０８と、
流路形成基板１０８の第１面１０８ａを封止する蓋材１
１１と、を積層して流路ユニットを構成する。圧力発生
室１０５の内部のインクを加圧する圧電振動子を設け
る。第１面１０８ａ及び第２面１０８ｂを含む金属板材
にリザーバ１０７となる貫通孔を第１面１０８ａから第
２面１０８ｂまで貫通形成し、金属板材の第１面１０８
ａに、複数の圧力発生室１０５となる複数の凹部をプレ
ス加工により形成して流路形成基板１０８を構成する。
【０００８】特開２０００−２６３７９９号公報に記載
された発明によれば、例えば延展性に優れるニッケル等
の金属板材をプレス加工することによって、流路形成基
板１０８を構成することができる。このような加工方法
は、簡単かつ安価である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図１は、インクジェッ
ト記録装置を等価電気回路に置き換えて表現したもので
ある。ここで、ｍ［ｋｇ／ｍ４ ］はイナータンス、ｃ
［ｍ５ ／Ｎ］は音響容量、ｒ［Ｎｓ／ｍ５ ］は音響
抵抗、Ｕ［ｍ３ ／ｓ］は体積速度を示している。ま
た、これらに関する添え字については、添え字０は圧電
素子（積層ＰＺＴ）及びそれが接続する振動板を含む振
動子系、添え字１はインク圧力室系、添え字２はインク
供給流路系、添え字３はノズル流路系、をそれぞれ意味
している。また、［］内はそれぞれの単位である。
【００１０】この等価電気回路を分解すると、図２のよ
うな振動子系のみの回路が抽出され得る。この回路は、
【数１】 で示される、振動子で決まる固有周期を持つ。
【００１１】また、図１の等価電気回路を分解すると、
図３のようなインク圧力室とノズル流路系とインク供給
流路系とからなる回路が得られる。この回路は、インク
圧力室から見ると、ノズル流路系とインク供給流路系と
が並列に接続されており、
【数２】 で示される、インク圧力室の音響容量に支配されるイン
ク流路系の固有周期を持つ。
【００１２】また、図１の等価電気回路を分解すると、
図４のようなノズル流路系とインク供給流路系との直列
回路が得られる。この回路は、
【数３】 で示される、ノズル開口に形成されるインクメニスカス
の表面張力による音響容量に支配されるインク流路系の
固有周期を持つ。なお、前記の各固有周期は、互いに離
れた値となっており、かつ、
【数４】 の関係が成り立っているものとする。
【００１３】ここで、インク流路系のイナータンスｍの
計算は、インクの密度をρ、流れの方向に直交する流路
の断面積をＳ、流れの方向に取った座標をｘとすると、
【数５】 によって計算される。ここで、定数κは、流れの振動周
波数に依存する係数で、例えば１．４である。
【００１４】さて、インクジェット記録装置のインク滴
吐出制御は、複数のノズル開口に対して共通の態様で実
施されることが好ましい。そのためには、各ノズル開口
についての特性、特に周波数応答特性、が一致している
ことが求められる。
【００１５】一般に、複数のノズル開口にそれぞれ連通
する複数の圧力発生室には、共通のインク室からインク
が供給される。複数のノズル開口が列状に形成されてい
る場合、共通のインク室から端部近傍のノズル開口に連
通する圧力発生室へのインク流路の実質的な断面積Ｓ
は、当該インク室の端部壁の影響を受けるために、共通
のインク室から中央部分のノズル開口に連通する圧力発
生室へのインク流路の断面積Ｓに対して小さくなる。こ
のことに起因して、列状に形成された複数のノズル開口
の特性が、端部近傍のノズル開口と中央部分のノズル開
口とで一致しない場合があり得る。
【００１６】特に、共通のインク室は、端部壁近傍の領
域において、インクの流速を高めてインク充填時やイン
ク吸引（クリーニング）時の気泡の残留を防止するため
に、流路幅を積極的に絞って先細りの形状にすることが
一般的である。この場合、共通のインク室から端部近傍
のノズル開口に連通する圧力発生室へのインク流路の実
質的な断面積Ｓは、共通のインク室から中央部分のノズ
ル開口に連通する圧力発生室へのインク流路の断面積Ｓ
に対して更に小さくなる。このことに起因して、列状に
形成された複数のノズル開口の特性が、端部近傍のノズ
ル開口と中央部分のノズル開口とで一致しない可能性が
大きくなる。
【００１７】本発明は、このような点を考慮してなされ
たものであり、複数のノズル開口が列状に形成されてい
る場合において、各ノズル開口毎の周波数応答特性が略
一致するインクジェット記録ヘッド、広くは液体噴射ヘ
ッド、を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数のノズル
開口を有するノズルプレートと、前記ノズルプレートに
接合され、前記複数のノズル開口にそれぞれ連通する複
数のノズル開口連通室及び前記複数のノズル開口連通室
にそれぞれ連通すると共に前記ノズルプレートとは逆側
にて開口する複数の細長状の圧力発生室を有する流路形
成基板と、前記流路形成基板の前記複数の圧力発生室の
開口面を共通に封止する振動板と、前記圧力発生室の内
部の液体の圧力をそれぞれ変化させる複数の圧力発生手
段と、を備え、前記複数のノズル開口は、一列に整列さ
れており、少なくとも１以上の端部近傍のノズル開口に
連通する圧力発生室は、中央部分のノズル開口に連通す
る圧力発生室よりも短い長さで形成されていることを特
徴とする液体噴射ヘッドである。
【００１９】本発明によれば、端部近傍のノズル開口に
連通する圧力発生室が、中央部分のノズル開口に連通す
る圧力発生室よりも短い長さで形成されるため、より大
きくなる傾向にある端部近傍のノズル開口に連通する液
体流路系のイナータンスを、中央部分のノズル開口に連
通する液体流路系のイナータンスに合致させることがで
きる。
【００２０】好ましくは、少なくとも２以上の端部近傍
のノズル開口に連通する各圧力発生室の長さが、ノズル
開口の列の端部側に向かって、徐々に短くなっている。
【００２１】この場合、各流体流路系のイナータンスが
大きくなる傾向の程度を考慮して、端部近傍のノズル開
口に連通する液体流路系のイナータンスを、中央部分の
ノズル開口に連通する液体流路系のイナータンスに、よ
り適切に合致させることができる。
【００２２】一般には、各圧力発生室は、ノズル開口の
列に対して略垂直な方向に形成され得る。
【００２３】好ましくは、前記振動板は、前記複数の圧
力発生室のそれぞれに連通する複数の供給口を有してお
り、各供給口は、連通するそれぞれの圧力発生室の長さ
に対応する位置、例えば各圧力発生室の長手方向の一側
端から所定距離の位置、に配置されている。
【００２４】この場合、好ましくは、前記複数の供給口
には、共通液体室が共通に連通する。共通液体室は、共
通液体室形成部材によって振動板の上方に形成され得
る。
【００２５】好ましくは、前記共通液体室は、ノズル開
口の列の端部側に向かって、先細りの形状を有してい
る。
【００２６】この場合、液体供給の流速を高めて、液体
充填時等に気泡が残留することをより効果的に防止する
ことができる。
【００２７】また、本発明は、複数のノズル開口を有す
るノズルプレートと、前記ノズルプレートに接合され、
前記複数のノズル開口にそれぞれ連通する複数のノズル
開口連通室及び前記複数のノズル開口連通室にそれぞれ
連通すると共に前記ノズルプレートとは逆側にて開口す
る複数の圧力発生室を有する流路形成基板と、前記流路
形成基板の前記複数の圧力発生室の開口面を共通に封止
する振動板と、前記圧力発生室の内部の液体の圧力をそ
れぞれ変化させる複数の圧力発生手段と、を備え、前記
複数のノズル開口は、一列に整列されており、前記振動
板は、前記複数の圧力発生室のそれぞれに連通する複数
の供給口を有しており、少なくとも１以上の端部近傍の
ノズル開口に連通する供給口の径は、中央部分のノズル
開口に連通する供給口の径よりも大きく形成されている
ことを特徴とする液体噴射ヘッドである。
【００２８】本発明によれば、端部近傍のノズル開口に
連通する供給口の径が、中央部分のノズル開口に連通す
る供給口の径よりも大きく形成されるため、より大きく
なる傾向にある端部近傍のノズル開口に連通する液体流
路系のイナータンスを、中央部分のノズル開口に連通す
る液体流路系のイナータンスに合致させることができ
る。
【００２９】好ましくは、少なくとも２以上の端部近傍
のノズル開口に連通する各供給口の径が、ノズル開口の
列の端部側に向かって、徐々に大きくなっている。
【００３０】この場合、各流体流路系のイナータンスが
大きくなる傾向の程度を考慮して、端部近傍のノズル開
口に連通する液体流路系のイナータンスを、中央部分の
ノズル開口に連通する液体流路系のイナータンスに、よ
り適切に合致させることができる。
【００３１】また、本発明は、複数のノズル開口を有す
るノズルプレートと、前記ノズルプレートに接合され、
前記複数のノズル開口にそれぞれ連通する複数のノズル
開口連通室及び前記複数のノズル開口連通室にそれぞれ
連通すると共に前記ノズルプレートとは逆側にて開口す
る複数の圧力発生室を有する流路形成基板と、前記流路
形成基板の前記複数の圧力発生室の開口面を共通に封止
する振動板と、前記圧力発生室の内部の液体の圧力をそ
れぞれ変化させる複数の圧力発生手段と、を備え、前記
複数のノズル開口は、一列に整列されており、前記振動
板は、前記複数の圧力発生室の各開口面に対応する各部
分の少なくとも一部にそれぞれ形成された複数の薄肉部
を有しており、少なくとも１以上の端部近傍のノズル開
口に連通する圧力発生室に対応する薄肉部は、中央部分
のノズル開口に連通する圧力発生室に対応する薄肉部よ
りも小面積であることを特徴とする液体噴射ヘッドであ
る。
【００３２】本発明によれば、端部近傍のノズル開口に
連通する圧力発生室に対応する薄肉部が、中央部分のノ
ズル開口に連通する圧力発生室に対応する薄肉部よりも
小面積であるため、圧力発生室の音響容量が調整され
て、端部近傍のノズル開口に連通する液体流路系の固有
周期Ｔｃを、中央部分のノズル開口に連通する液体流路
系の固有周期Ｔｃに直接的に合致させることができる。
【００３３】好ましくは、少なくとも２以上の端部近傍
のノズル開口に連通する各圧力発生室に対応する各薄肉
部の面積は、ノズル開口の列の端部側に向かって、徐々
に小さくなっている。
【００３４】この場合、端部近傍のノズル開口に連通す
る各液体流路系のイナータンスが大きくなる傾向の程度
を考慮して、端部近傍のノズル開口に連通する液体流路
系の固有周期Ｔｃを、中央部分のノズル開口に連通する
液体流路系の固有周期Ｔｃに、より適切に合致させるこ
とができる。
【００３５】一般には、各圧力発生手段は、前記振動板
の前記複数の圧力発生室の各開口面に対応する各部分の
略中央に固定された圧電振動子を有し、各薄肉部は、固
定された各圧電振動子の周囲を取り囲むように形成され
ている。
【００３６】好ましくは、各圧力発生室は、ノズル開口
の列に対して略垂直な方向に細長状に形成されている。
【００３７】そして、好ましくは、少なくとも１以上の
端部近傍のノズル開口に連通する圧力発生室に対応する
薄肉部は、中央部分のノズル開口に連通する圧力発生室
に対応する薄肉部よりも、ノズル開口の列に対して略垂
直な方向について、短い。
【００３８】更に好ましくは、少なくとも２以上の端部
近傍のノズル開口に連通する各圧力発生室に対応する各
薄肉部は、ノズル開口の列に対して略垂直な方向につい
て、ノズル開口の列の端部側に向かって、徐々に短くな
っている。
【００３９】以上において、流路形成基板は、プレス加
工可能な金属板材から構成され得る。この場合、圧力発
生室等が、流路形成基板にプレス加工によって容易に形
成され得る。
【００４０】また、本発明は、以上に説明された特徴の
いずれかを有する液体噴射ヘッドと、各圧力発生手段を
制御するための制御部と、を備えたことを特徴とする液
体噴射装置である。
【００４１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。
【００４２】図５は、本発明の第１の実施の形態の液体
噴射ヘッドしてのインクジェット記録ヘッドを示す概略
平面図である。図６は、図５のＡ−Ａ線縦断面図であ
る。図５及び図６に示すように、本実施の形態のインク
ジェット記録ヘッド１０は、複数のノズル開口１１ａが
列状に穿設されたノズルプレート１１を備えている。
【００４３】ノズルプレート１１には、流路形成基板１
２が接合されている。流路形成基板１２には、複数のノ
ズル開口１１ａにそれぞれ連通する複数のノズル開口連
通室１２ａが形成されている。また、流路形成基板１２
には、当該複数のノズル開口連通室１２ａにそれぞれ連
通すると共に、ノズルプレート１１とは逆側にて開口す
る複数の圧力発生室１２ｂが形成されている。各圧力発
生室１２ｂは、ノズル開口１１ａの列に対して、略垂直
な方向に細長状に形成されている。細長状の各圧力発生
室１２ｂの一方端側に、ノズル開口１１ａ及びノズル開
口連通室１２ａが配置されている。
【００４４】本実施の形態の流路形成基板１２は、プレ
ス加工可能な金属板材であるニッケル板材から構成され
ている。また、複数のノズル開口連通室１２ａ及び複数
の圧力発生室１２ｂは、プレス加工によって形成されて
いる。流路形成基板１２の加工方法の詳細については後
述する。
【００４５】流路形成基板１２の複数の圧力発生室１２
ｂの開口面は、振動板１３によって封止されている。振
動板１３は、各開口面を共通に封止している。
【００４６】より詳細には、振動板１３は、樹脂フィル
ムで構成された本体層１３ａと、本体層の上面に接着層
を介して設けられた金属層１３ｃと、からなる２層構造
を有している。そして、圧力発生室１２ｂの開口面の側
に本体層１３ａが配置されている。
【００４７】この場合、金属層１３ｃはＳＵＳである。
一方、本体層１３ａは、ＰＰＳである。
【００４８】金属層１３ｃには、圧力発生室１２ｂの各
開口面とは反対の側において、圧力発生室１２ｂの各開
口面の略中央部分に対応する位置において、島部１４が
形成されている。この場合、島部１４の周囲は、金属層
１３ｃを貫通して薄肉部１５となっている。島部１４
（その周囲の薄肉部１５）は、エッチング加工によって
形成されることが好ましい。図５に示すように、本実施
の形態において、島部１４及び薄肉部１５の形状は、共
通である。
【００４９】島部１４の上面に、積層ＰＺＴ１６が接着
されている。積層ＰＺＴ１６は、各圧力発生室１２ｂの
内部の液体の圧力をそれぞれ変化させる圧力発生手段と
して機能する。
【００５０】更に図６に示すように、振動板１３には、
各圧力発生室１２ｂに対応して、各圧力発生室１２ｂに
それぞれ連通するインク供給口２１ａが形成されてい
る。インク供給口２１ａは、細長状の各圧力発生室１２
ｂの他方端側に配置されている（詳細は後述する）。
【００５１】各インク供給口２１ａは、振動板１３の上
方側に形成された共通インク室２２に、共通に連通して
いる。共通インク室２２は、振動板１３の上面と当該振
動板１３の上面に密着固定される共通インク室形成部材
２３とによって区画されている。
【００５２】共通インク室２２を区画する振動板１３の
一部は、金属層１３ｃが除去（貫通）された薄肉部１７
となっている。また、薄肉部１７の上下方向の変形を許
容すべく、当該薄肉部１７に対応する流路形成基板１２
部分には、空隙１２ｃが設けられている。空隙１２ｃ
も、プレス加工によって形成され得る。
【００５３】さて、図５に示すように、本実施の形態の
共通インク室２２は、ノズル開口１１ａの列の端部側に
向かって、先細りの形状を有している。
【００５４】このような共通インク室の先細りの形状
は、供給されるインクの流速を高めて、インク充填時あ
るいはインク吸引時等に共通インク室２２等に気泡が残
留することを防止するのに有効である。
【００５５】しかしながら、先細りとなっている領域
（端部側の領域）では、実質的なインク流路の断面積は
小さい。従って、端部側のノズル開口１１ａに連通する
インク流路系のイナータンスは大きい。これにより、ノ
ズル開口１１ａの特性が、端部近傍のノズル開口と中央
部分のノズル開口とで一致しない場合が生じ得る。
【００５６】そこで、本実施の形態では、端部近傍のノ
ズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂが、中央部
分のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂより
も短い長さで形成されている。
【００５７】特には、図５に示すように、端部近傍の４
つのノズル開口１１ａに連通する各圧力発生室１２ｂの
長さが、ノズル開口１１ａの列の端部側に向かって、徐
々に短くなっている。
【００５８】この時、各圧力発生室１２ｂのノズル開口
１１ａ側の端部は、ノズル開口１１ａの列方向に揃えら
れている。すなわち、各圧力発生室１２ｂのインク供給
口２１ａ側の端部が、ノズル開口１１ａの列の端部側に
向かって、段々にずれている。
【００５９】具体的には、中央部分のノズル開口１１ａ
に連通する圧力発生室の長さが約１．４ｍｍ、深さが約
０．１ｍｍ、幅が約０．１１ｍｍである場合において、
中央部分のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２
ｂの長さと比較して、最端部のノズル開口１１ａに連通
する圧力発生室１２ｂの長さは０．２０ｍｍ短く、２番
目のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂの長
さは０．１５ｍｍ短く、３番目のノズル開口１１ａに連
通する圧力発生室１２ｂの長さは０．１０ｍｍ短く、４
番目のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂの
長さは０．０５ｍｍ短くなっている。
【００６０】そして、図５に示すように、各インク供給
口２１ａは、連通するそれぞれの圧力発生室１２ｂの長
さに対応する位置、この場合ノズル開口１１ａから遠い
側の圧力発生室１２ｂの端から所定距離の位置、に配置
されている。すなわち、端部近傍の４つのノズル開口１
１ａに連通するインク供給口２１ａの位置は、ノズル開
口１１ａの列の端部側に向かって、０．０５ｍｍずつ段
状にずれている。
【００６１】なお、本実施の形態の共通インク室２２
は、ノズル開口１１ａの列の端部側において、ノズル開
口１１ａ側に張り出している。更に、共通インク室２２
の薄肉部１７も、ノズル開口１１ａの列の端部側におい
て、ノズル開口１１ａ側に張り出している。このような
形状は、供給されるインクの流速を高めて、インク充填
時あるいはインク吸引時等に共通インク室２２等に気泡
が残留することを防止するのに、より一層有効である。
【００６２】本実施の形態では、前記のように張り出し
た共通インク室２２及び薄肉部１７に倣うように、端部
近傍の４つのノズル開口１１ａに連通する各圧力発生室
１２ｂのインク供給口２１ａ側の端壁が、傾斜直線に沿
うように傾斜している。もっとも、当該条件は、本実施
の形態において、必須のものでは無い。
【００６３】以上のような本実施の形態においては、共
通インク室２２の形状によって端部側のノズル開口１１
ａに連通するインク流路系のイナータンスが大きくなる
傾向を有する。しかしながら、端部近傍のノズル開口１
１ａに連通する圧力発生室１２ｂが短く、インク供給口
２１も圧力発生室１２ｂの長さに応じた位置に設けられ
ているため、前記傾向が相殺されて、列状に形成された
複数のノズル開口１１ａの周波数特性が、端部近傍のノ
ズル開口１１ａと中央部分のノズル開口１１ａとで一致
することができる。
【００６４】次に、図７を用いて、本発明の第２の実施
の形態について説明する。
【００６５】図７に示す本実施の形態においても、第１
の実施の形態と同様に、共通インク室２２は、ノズル開
口１１ａの列の端部側に向かって、先細りの形状を有し
ている。
【００６６】本実施の形態の共通インク室２２は、ノズ
ル開口１１ａの列の端部側において、ノズル開口１１ａ
側に張り出していない。また、共通インク室２２の薄肉
部１７も、ノズル開口１１ａの列の端部側において、ノ
ズル開口１１ａ側に張り出していない。しかし、それで
もやはり、先細りとなっている共通インク室２２の領域
では、実質的なインク流路の断面積は小さい。従って、
端部側のノズル開口１１ａに連通するインク流路系のイ
ナータンスは大きい。これにより、ノズル開口１１ａの
特性が、端部近傍のノズル開口と中央部分のノズル開口
とで一致しない場合が生じ得る。
【００６７】しかしながら、本実施の形態においては、
各圧力発生室１２ｂの長さは共通である。本実施の形態
において、インク流路系のイナータンスを調整するの
は、インク供給口の径である。
【００６８】すなわち、本実施の形態においては、端部
近傍のノズル開口１１ａに連通するインク供給口の径
が、中央部分のノズル開口１１ａに連通するインク供給
口の径よりも大きく形成されている。
【００６９】特には、図７に示すように、端部近傍の４
つのインク供給口２１ｂ〜２１ｅの径が、ノズル開口１
１ａの列の端部側に向かって、徐々に大きくなってい
る。
【００７０】具体的には、中央部分のノズル開口１１ａ
に連通する圧力発生室の長さが約１．４ｍｍ、深さが約
０．１ｍｍ、幅が約０．１１ｍｍであって、中央部分の
ノズル開口１１ａに連通するインク供給口２１ａの径が
２６．０μｍである場合、最端部のノズル開口１１ａに
連通するインク供給口２１ｅの径が２９．０μｍ、２番
目のノズル開口１１ａに連通するインク供給口２１ｄの
径が２８．０μｍ、３番目のノズル開口１１ａに連通す
るインク供給口２１ｃの径が２７．４μｍ、４番目のノ
ズル開口１１ａに連通するインク供給口２１ｂの径が２
６．７μｍ、となっている。なお、各インク供給口２１
ａ〜２１ｅの中心位置については、ノズル開口１１ａの
列方向に揃えられている。
【００７１】その他の構成は、図５及び図６を用いて説
明した第１の実施の形態と略同様である。本実施の形態
において、第１の実施の形態と同様の部材には同様の符
号を付して、詳細な説明は省略する。
【００７２】以上のような本実施の形態においても、共
通インク室２２の先細りの形状によって、端部側のノズ
ル開口１１ａに連通するインク流路系のイナータンスが
大きくなる傾向を有する。しかしながら、端部近傍のノ
ズル開口１１ａに連通するインク供給口２１ｂ〜２１ｅ
の径が大きいため、前記傾向が相殺されて、列状に形成
された複数のノズル開口１１ａの周波数特性が、端部近
傍のノズル開口１１ａと中央部分のノズル開口１１ａと
で一致することができる。
【００７３】次に、図８を用いて、本発明の第３の実施
の形態について説明する。
【００７４】図８に示す本実施の形態においても、第１
の実施の形態と同様に、共通インク室２２は、ノズル開
口１１ａの列の端部側に向かって、先細りの形状を有し
ている。
【００７５】本実施の形態の共通インク室２２は、ノズ
ル開口１１ａの列の端部側において、ノズル開口１１ａ
側に張り出していない。また、共通インク室２２の薄肉
部１７も、ノズル開口１１ａの列の端部側において、ノ
ズル開口１１ａ側に張り出していない。しかし、それで
もやはり、先細りとなっている共通インク室２２の領域
では、実質的なインク流路の断面積は小さい。従って、
端部側のノズル開口１１ａに連通するインク流路系のイ
ナータンスは大きい。これにより、ノズル開口１１ａの
特性が、端部近傍のノズル開口と中央部分のノズル開口
とで一致しない場合が生じ得る。
【００７６】しかしながら、本実施の形態においては、
各圧力発生室１２ｂの長さは共通である。本実施の形態
において、インク流路系のイナータンスの相違（傾向）
を相殺するのは、薄肉部１５の面積、特には薄肉部１５
の長さである。
【００７７】すなわち、本実施の形態においては、端部
近傍のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂに
対応する薄肉部１５の面積、この場合圧力発生室１２ｂ
の長手方向における薄肉部１５の長さが、中央部分のノ
ズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂに対応する
薄肉部１５の長さ（面積）よりも短く（小さく）形成さ
れている。
【００７８】特には、図８に示すように、端部近傍の４
つのノズル開口１１ａに連通する各圧力発生室１２ｂに
対応する薄肉部１５の長さが、ノズル開口１１ａの列の
端部側に向かって、徐々に短くなっている。
【００７９】この時、図８に示すように、端部近傍の４
つのノズル開口１１ａに連通する各圧力発生室１２ｂに
対応する薄肉部１５の長さは、ノズル開口１１ａ側の端
部とインク供給口２１ａ側の端部との両方において、そ
れぞれ傾斜する直線に沿うように短くなっている。この
場合、前記２つの傾斜直線の傾斜は同一となっている。
【００８０】具体的には、中央部分のノズル開口１１ａ
に連通する圧力発生室の長さが約１．４ｍｍ、深さが約
０．１ｍｍ、幅が約０．１１ｍｍである場合において、
中央部分のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室に対
応する薄肉部１５の長さが８５μｍである場合、最端部
のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂに対応
する薄肉部１５の長さは、両端で５μｍずつ短く（薄肉
部１５の幅方向の中心において計測、以下同様）、２番
目のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂに対
応する薄肉部１５の長さは、両端で４μｍずつ短く、３
番目のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂに
対応する薄肉部１５の長さは、両端で３μｍずつ短く、
４番目のノズル開口１１ａに連通する圧力発生室１２ｂ
に対応する薄肉部１５の長さは、両端で２μｍずつ短く
なっている。
【００８１】その他の構成は、図５及び図６を用いて説
明した第１の実施の形態と略同様である。本実施の形態
において、第１の実施の形態と同様の部材には同様の符
号を付して、詳細な説明は省略する。
【００８２】以上のような本実施の形態においても、共
通インク室２２の先細りの形状によって、端部側のノズ
ル開口１１ａに連通するインク流路系のイナータンスが
大きくなる傾向を有する。しかしながら、端部近傍のノ
ズル開口１１ａに連通する圧力発生室に対応する薄肉部
１５の長さが短い（面積が小さい）ため、圧力発生室の
音響抵抗ｃ１ が直接的に調整されて前記傾向が相殺さ
れ、列状に形成された複数のノズル開口１１ａの周波数
特性、特に固有周期Ｔｃが、端部近傍のノズル開口１１
ａと中央部分のノズル開口１１ａとで一致することがで
きる（（２）式参照）。
【００８３】なお、本実施の形態では、薄肉部１５の長
さの短縮は傾斜直線に沿うような態様でなされている
が、他の態様も可能である。例えば、各薄肉部１５の端
縁が圧力発生室１２ｂの長手方向に垂直な方向に形成さ
れる場合、これら端縁は段状に異なる位置に形成され得
る。
【００８４】ここで、前記の各流路形成基板１２の加工
方法について説明する。
【００８５】各実施の形態の流路形成基板１２は、先端
が先細りしたＶ字状突条部を基板の板厚方向の途中まで
押し込んで溝状窪部として圧力発生室１２ｂを形成する
第１工程と、前記第１工程にて形成された溝状窪部の底
面を貫通穿孔してノズル開口連通室１２ａを形成する第
２工程と、窪部として空隙１２ｃを形成する第３工程
と、によって形成される。これらの各工程は、いずれも
プレス加工によって実施され得る。
【００８６】詳細には、第１乃至第３工程の後に、流路
形成基板１２の両表面が研磨されて平坦化される。更な
る詳細は、本件出願人による特願２００１−３９６０６
７号に開示されている。
【００８７】流路形成基板１２がプレス加工によって金
属板材から形成される場合、ヘッドの加工コストが抑え
られると共に、ヘッドの耐久性においても優れる。
【００８８】なお、図９に示すように、以上に説明され
たインクジェット記録ヘッド１０は、圧力発生手段であ
る積層ＰＺＴ１６を制御するための制御部３０と組み合
わさって、インクジェット記録装置４０を構成し得る。
図９の場合、ブラックインク用のインクジェット記録ヘ
ッド１０ａとカラーインク用のインクジェット記録ヘッ
ド１０ｂとが並列に配置されており、制御部３０は、各
ノズルに対応する各積層ＰＺＴ１６を独立に制御するよ
うになっている。
【００８９】また、以上の説明はインクジェット記録ヘ
ッドについてなされているが、本発明は、広く液体噴射
ヘッド全般を対象としたものである。液体の例として
は、インクの他に、グルー、マニキュア、回路形成のた
めの液体金属等が用いられ得る。更に、本発明は、液晶
等の表示体におけるカラーフィルタの製造用ヘッドにも
適用され得る。
【００９０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のノズル開口が列状に形成されている場合におい
て、各ノズル開口毎の周波数特性が略一致するインクジ
ェット記録ヘッド、広くは液体噴射ヘッド、を提供する
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録装置の等価電気回路を示す
図である。
【図２】図１の等価電気回路から得られる、振動子系の
回路を示す図である。
【図３】図１の等価電気回路から得られる、インク圧力
室系とノズル流路系とインク供給流路系とからなる回路
を示す図である。
【図４】図１の等価電気回路から得られる、ノズル流路
系とインク供給流路系とからなる回路を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の液体噴射ヘッドし
てのインクジェット記録ヘッドを示す概略平面図であ
る。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の液体噴射ヘッドし
てのインクジェット記録ヘッドを示す概略平面図であ
る。
【図８】本発明の第３の実施の形態の液体噴射ヘッドし
てのインクジェット記録ヘッドを示す概略平面図であ
る。
【図９】インクジェット記録装置の概略図である。
【図１０】従来のインクジェット記録ヘッドの一例を示
す概略図である。
【符号の説明】
１０ インクジェット記録ヘッド １１ ノズルプレート １１ａ ノズル開口 １２ 流路形成基板 １２ａ ノズル開口連通室 １２ｂ 圧力発生室 １２ｃ 空隙部 １３ 振動板 １３ａ 本体層 １３ｃ 金属層 １４ 島部 １５ 薄肉部 １６ 積層ＰＺＴ １７ 薄肉部 ２１ａ〜２１ｅ インク供給口 ２２ 共通インク室 ２３ 共通インク室形成部材 ３０ 制御部 ４０ インクジェット記録装置

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のノズル開口を有するノズルプレート
    と、 前記ノズルプレートに接合され、前記複数のノズル開口
    にそれぞれ連通する複数のノズル開口連通室及び前記複
    数のノズル開口連通室にそれぞれ連通すると共に前記ノ
    ズルプレートとは逆側にて開口する複数の細長状の圧力
    発生室を有する流路形成基板と、 前記流路形成基板の前記複数の圧力発生室の開口面を共
    通に封止する振動板と、 前記圧力発生室の内部の液体の圧力をそれぞれ変化させ
    る複数の圧力発生手段と、を備え、 前記複数のノズル開口は、一列に整列されており、 少なくとも１以上の端部近傍のノズル開口に連通する圧
    力発生室は、中央部分のノズル開口に連通する圧力発生
    室よりも短い長さで形成されていることを特徴とする液
    体噴射ヘッド。
  2. 【請求項２】少なくとも２以上の端部近傍のノズル開口
    に連通する各圧力発生室の長さは、ノズル開口の列の端
    部側に向かって、徐々に短くなっていることを特徴とす
    る請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
  3. 【請求項３】各圧力発生室は、ノズル開口の列に対して
    略垂直な方向に形成されていることを特徴とする請求項
    １または２に記載の液体噴射ヘッド。
  4. 【請求項４】前記振動板は、前記複数の圧力発生室のそ
    れぞれに連通する複数の供給口を有しており、 各供給口は、連通するそれぞれの圧力発生室の長さに対
    応する位置に配置されていることを特徴とする請求項１
    乃至３のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
  5. 【請求項５】前記複数の供給口に共通に連通する共通液
    体室を有する共通液体室形成部材を更に備えたことを特
    徴とする請求項４に記載の液体噴射ヘッド。
  6. 【請求項６】前記共通液体室は、ノズル開口の列の端部
    側に向かって、先細りの形状を有していることを特徴と
    する請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
  7. 【請求項７】複数のノズル開口を有するノズルプレート
    と、 前記ノズルプレートに接合され、前記複数のノズル開口
    にそれぞれ連通する複数のノズル開口連通室及び前記複
    数のノズル開口連通室にそれぞれ連通すると共に前記ノ
    ズルプレートとは逆側にて開口する複数の圧力発生室を
    有する流路形成基板と、 前記流路形成基板の前記複数の圧力発生室の開口面を共
    通に封止する振動板と、 前記圧力発生室の内部の液体の圧力をそれぞれ変化させ
    る複数の圧力発生手段と、を備え、 前記複数のノズル開口は、一列に整列されており、 前記振動板は、前記複数の圧力発生室のそれぞれに連通
    する複数の供給口を有しており、 少なくとも１以上の端部近傍のノズル開口に連通する供
    給口の径は、中央部分のノズル開口に連通する供給口の
    径よりも大きく形成されていることを特徴とする液体噴
    射ヘッド。
  8. 【請求項８】少なくとも２以上の端部近傍のノズル開口
    に連通する各供給口の径は、ノズル開口の列の端部側に
    向かって、徐々に大きくなっていることを特徴とする請
    求項７に記載の液体噴射ヘッド。
  9. 【請求項９】複数のノズル開口を有するノズルプレート
    と、 前記ノズルプレートに接合され、前記複数のノズル開口
    にそれぞれ連通する複数のノズル開口連通室及び前記複
    数のノズル開口連通室にそれぞれ連通すると共に前記ノ
    ズルプレートとは逆側にて開口する複数の圧力発生室を
    有する流路形成基板と、 前記流路形成基板の前記複数の圧力発生室の開口面を共
    通に封止する振動板と、 前記圧力発生室の内部の液体の圧力をそれぞれ変化させ
    る複数の圧力発生手段と、を備え、 前記複数のノズル開口は、一列に整列されており、 前記振動板は、前記複数の圧力発生室の各開口面に対応
    する各部分の少なくとも一部にそれぞれ形成された複数
    の薄肉部を有しており、 少なくとも１以上の端部近傍のノズル開口に連通する圧
    力発生室に対応する薄肉部は、中央部分のノズル開口に
    連通する圧力発生室に対応する薄肉部よりも小面積であ
    ることを特徴とする液体噴射ヘッド。
  10. 【請求項１０】少なくとも２以上の端部近傍のノズル開
    口に連通する各圧力発生室に対応する各薄肉部の面積
    は、ノズル開口の列の端部側に向かって、徐々に小さく
    なっていることを特徴とする請求項９に記載の液体噴射
    ヘッド。
  11. 【請求項１１】各圧力発生手段は、前記振動板の前記複
    数の圧力発生室の各開口面に対応する各部分の略中央に
    固定された圧電振動子を有し、 各薄肉部は、固定された各圧電振動子の周囲を取り囲む
    ように形成されていることを特徴とする請求項９または
    １０に記載の液体噴射ヘッド。
  12. 【請求項１２】各圧力発生室は、ノズル開口の列に対し
    て略垂直な方向に細長状に形成されていることを特徴と
    する請求項９乃至１１のいずれかに記載の液体噴射ヘッ
    ド。
  13. 【請求項１３】少なくとも１以上の端部近傍のノズル開
    口に連通する圧力発生室に対応する薄肉部は、中央部分
    のノズル開口に連通する圧力発生室に対応する薄肉部よ
    りも、ノズル開口の列に対して略垂直な方向について、
    短いことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記
    載の液体噴射ヘッド。
  14. 【請求項１４】少なくとも２以上の端部近傍のノズル開
    口に連通する各圧力発生室に対応する各薄肉部は、ノズ
    ル開口の列に対して略垂直な方向について、ノズル開口
    の列の端部側に向かって、徐々に短くなっていることを
    特徴とする請求項１３に記載の液体噴射ヘッド。
  15. 【請求項１５】前記流路形成基板は、プレス加工可能な
    金属板材から構成されていることを特徴とする請求項１
    乃至１４のいずれかに記載の液体噴射ヘッド。
  16. 【請求項１６】請求項１乃至１５のいずれかに記載の液
    体噴射ヘッドと、各圧力発生手段を制御するための制御
    部と、を備えたことを特徴とする液体噴射装置。
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