JP2002001964A - 放出されたインク滴の方向誤りを修正するための恒久的な印刷ヘッドの改変 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インク放出オリフィス（またはノズル）を交
換することなく、放出されるインク滴の方向誤りを修正
すること。 【解決手段】 異形ノズルが検出されると、異形ノズル
の周囲のエレメント２２の一周辺部２６がレーザアブレ
ーションにより除去されてオリフィスリム１８が非対称
の形に変化している。こうすれば、周辺部２６の除去に
よってインク滴は右方に軌道修正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はインクジェットプ
リンタに関し、特に印刷ヘッドを恒久的に改変してその
印刷ヘッドから放出されるインク滴の方向誤りを修正す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェットプリンタは、インク滴を
受像体上に画像の形で放出することによって受像体上に
像を形成する。このインクジェットプリンタは、普通紙
上への印刷が可能なことに加えて、ノンインパクト、低
ノイズ、低エネルギー使用量、および運転費用が安い等
の利点を有しており、このことが市場において広く受け
入れられている主な理由である。インクジェットプリン
タには、「連続」ドロップまたは「ドロップオンデマン
ド」の二つの方式がある。

【０００３】「連続式」インクジェットプリンタは静電
式帯電トンネルを用いて機能する。このトンネルはイン
ク滴がストリーム状に放出される位置付近に設置され
る。選択された複数のインク滴がこの帯電トンネルによ
って個々に帯電される。帯電したインク滴は、所定の電
位差を加えられた二つの偏向板によって下向きに偏向さ
れる。帯電したインク滴はガター（gutter）によって遮
られ、非帯電のインク滴は遮られずにそのまま記録媒体
に向かって突き進む。周知のように、連続式インクジェ
ットプリンタの中には、非対称の熱をノズルリングの一
部に加えてインクストリーム中のインク滴を偏向させ
る、「熱による軌道修正」式のインクジェットプリンタ
がある。この種のプリンタについては、Ｃｈｗａｌｅｋ
他による、同一出願人による米国特許第６，７０９，８
２１号、名称「非対称の加熱によってインク滴を偏向さ
せる連続式インクジェットプリンタ」に記載がある。

【０００４】「オンデマンド」式インクジェットプリン
タの場合は、全てのインク放出オリフィス（またはノズ
ル）において、与圧アクチュエータによりインクジェッ
ト滴が形成される。この場合、二種類のアクチュエータ
の内のいずれか一つが使用される。上記二種類のアクチ
ュエータとは、加熱アクチュエータ（例えばキヤノン社
市販の商品名「バブルジェット（登録商標）」およびＨ
ｅｗｌｅｔｔ Ｐａｃｋａｒｄ社市販品など）および圧
電アクチュエータ（例えばエプソン社市販品など）であ
る。加熱アクチュエータの場合は、好便な位置に設置さ
れたヒータによってインクが加熱され、微小な一定量の
インクがガス状に状態変化して気泡となることにより、
インクの内圧が高まってインク滴が記録媒体に向けて放
出される。圧電アクチュエータの場合は圧電材料が使用
される。圧電材料とは、圧電性すなわち電界印加によっ
て材料内部に機械的ストレスが生成される性質をもつ材
料である。一般にもっともよく作製される圧電セラミッ
クはチタン酸ジルコン酸鉛である。また、ドロップオン
デマンド印刷の分野で周知の装置として、インク放出オ
リフィスの周囲に設置されたノズルリムを用いて、熱を
空気−インク界面に対称に加えることによりインク滴を
放出させるものがある。この装置については、Ｓｉｌｖ
ｅｒｂｒｏｏｋによる欧州特許第０８９０４３７Ａ３号
に開示がある。一般にノズルリムは、不純物ドープされ
た多結晶シリコンなどの、電流を流すと発熱する抵抗性
ヒータ材料で作製される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】連続式およびオンデマ
ンド式の両方のインクジェットプリンタにおいて、印刷
ヘッド上に形成されるインク放出オリフィスの数が増す
と、ノズル毎（またはオリフィス毎）のインク滴放出の
指向経路の微小な変動が生じることが明らかにされてい
る。この変動は一般に量産上の不均一さに起因するもの
で、画質低下の原因となる。連続式インクジェットシス
テムの場合は、このインク滴方向の変動がガタリングを
妨げる程大きくなると、重大な画像欠陥を招く。このよ
うな異形（バリアント）ノズルは、精密なインク滴寸法
および微小なオリフィス（およびノズル）寸法が必要な
ことから、修理はきわめて煩わしくかつ価格的に不利な
ものになる。このため、修正は一時的な調整だけになり
がちである。静電偏向を用いた連続式インクジェットプ
リンタの場合は、各インク滴の印刷時に各偏向電極に印
加される電圧を個別に調整することでインク滴の方向誤
りを修正する方法がある。しかしながらこの方法は高価
であると共に、通常は一つの方向だけでしかインク滴偏
向の方向を調整することができない。熱で軌道修正する
方式のインクジェットプリンタの場合は、各インク滴の
印刷時にヒーターセグメントに印加される電圧を調整す
ることでインク滴の方向誤りを修正する方法がある。し
かしながらこの方法もまた高価であると共に、量産が困
難である。いずれの修正方法も、印刷される各インク滴
毎に修正を繰り返す必要があるため、著しく複雑なもの
になる。

【０００６】したがって、印刷ヘッドを精密に改変し
て、インク放出ノズル（およびオリフィス）を交換する
ことなくインク滴の方向誤りを修正できる方法が必要で
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の方法は、
インクを印刷媒体表面に向けて放出する少なくとも一つ
のノズルと、前記ノズルの周囲に対称に設置されて前記
放出されるインクの指向経路を変化させるために選択的
に除去可能な少なくとも一つのエレメントとを備えるイ
ンクジェット印刷ヘッドにおける改良方法であって、前
記エレメントの一部を除去して非対称形にすることによ
り前記放出されるインクの前記指向経路を相応に変化さ
せるステップを含むことを特徴とする。

【０００８】本発明の第２の方法は、印刷ヘッドのノズ
ルから放出されるインクの方向を変化させる方法であっ
て、（ａ）貫通した前記ノズルを含む基板を供給するス
テップ、（ｂ）前記ノズルからの前記インクの前記放出
の前記方向に影響を与えるために選択的に除去可能な少
なくとも一つのエレメントを前記ノズルの周囲の前記基
板の表面に供給するステップ、（ｃ）前記少なくとも一
つのエレメントの一部を非対称の形に除去して前記ノズ
ルからの前記インクの前記放出方向を相応に変化させる
ステップの各ステップを含むことを特徴とする。

【０００９】本発明は、印刷ヘッドを改変して放出され
るインク滴の誤った経路を修正する方法および部品を、
インク放出オリフィス（「ノズル」と呼ばれることもあ
る）の交換が不要な恒久的な形で提供することを目的と
する。

【００１０】この目的のために、本発明の第一の態様で
は、少なくとも一つのオリフィスを画定する表面であっ
て、前記オリフィス中を通ってインク滴がインク源から
「印刷」（「記録」と呼ばれることもある）媒体上に
「放出」（「吐出」と呼ばれることもある）される表
面、および前記オリフィスの周囲に設置された少なくと
も一つのエレメントをもつインクジェット印刷ヘッドを
用いる。前記エレメントを選択的に除去することによっ
て放出されるインク滴の指向経路を変化させる。前記少
なくとも一つのオリフィスから放出されるインク滴の方
向は、そのオリフィスの周囲に設置されたエレメントの
一部を非対称の形に除去することによって修正される。

【００１１】本発明の典型的な一態様によれば、印刷ヘ
ッドの製造時に、窒化物、多結晶シリコン、および金属
他で作製された変形制御エレメントが形成され、その際
に形成エネルギーに基づく機械的ストレスが加わる。こ
のエレメントは、例えばプラズマまたは蒸着による堆積
法によって、各オリフィスの周囲かつオリフィスメンブ
レン領域の頂部に対称に堆積される。エレメントがオリ
フィスの周囲に対称に堆積されるため、堆積物の下のメ
ンブレン領域が対称である限り、オリフィスから放出さ
れるインク滴の方向は堆積材料の存在によって変化する
ことはない。異形オリフィスが検出されると、変形制御
エレメントの一部を（例えばレーザアブレーションによ
って）除去して、オリフィスを非対称の形に変化させ、
それによりインク滴が改変された指向経路を辿るように
する。

【００１２】本発明の別の典型的な態様によれば、例え
ば蒸着金属などの熱伝導制御材料からなるエレメント
が、印刷ヘッドの製造時にオリフィスメンブレン領域上
の各ノズル（またはオリフィス）の周囲に対称に堆積さ
れて、熱で軌道修正する方式のインクジェットプリンタ
に効果的に付加される。この材料は対称に設置されるた
め、放出されるインク滴の方向は、熱伝導材料が通電
（すなわち加熱）されているか否かに係わらず、下のメ
ンブレンおよびノズルが対称形であれば変化しない。異
形ノズルが検出されると、熱伝導制御材料の一部が例え
ばレーザアブレーションによって除去される。この除去
は、ヒーター加熱時に熱が非対称に加わって、ヒーター
の作用で偏向したインク滴が所望の指向経路を向く（す
なわち軌道修正される）まで行われる。ヒーター加熱が
行われない場合は、インク滴の偏向に変化は起こらな
い。

【００１３】本発明の別の典型的な態様によれば、印刷
ヘッドの製造時に、対称形の流体接点リングを含むエレ
メントが各ノズル（またはオリフィス）の周囲に設置さ
れて、表面張力効果によってインク滴放出の方向を制御
する。この制御は、偏向および非偏向の両方のインク滴
放出に対して行われる。異形ノズルが検出されると、流
体接点リングの一部が（例えばレーザアブレーションに
よって）放出されるインク滴の指向経路が相応に変化す
るまで除去される。

【００１４】さらに本発明の別の典型的な態様によれ
ば、印刷ヘッドの製造時に、インクのメニスカス形状を
制御する、対称形の疎水性材料が各ノズル（またはオリ
フィス）の周囲に形成される。この疎水性材料は対称に
設置されるため、放出されるインク滴の方向に変化は生
じない。異形ノズル（またはオリフィス）が検出される
と、疎水性材料の一周辺部が（例えばレーザアブレーシ
ョンによって）放出されるインク滴の指向経路が相応に
変化するまで除去される。

【００１５】さらに本発明の別の典型的な態様によれ
ば、印刷ヘッドの製造時に、対称形の横方向インク流遮
断エレメントが各ノズル（またはオリフィス）の底部の
周囲に形成され、このエレメントによってインク流の形
態が制御される。この横方向インク流遮断エレメントは
対称に設置されるため、放出されるインク滴の方向に変
化は生じない。異形ノズルが検出されると、横方向イン
ク流遮断エレメントの一周辺部が（例えばレーザアブレ
ーションによって）放出されるインク滴の指向経路が相
応に変化するまで除去される。

【００１６】さらに本発明の別の典型的な態様によれ
ば、印刷ヘッドの製造時に、インクの温度分布を制御す
る対称形の断熱すなわち絶縁層を含むエレメントが、各
ノズル（またはオリフィス）の周囲に形成されて、熱で
軌道修正する方式のインクジェットプリンタに効果的に
付加される。断熱すなわち絶縁層は対称に設置されるた
め、放出されるインク滴の方向に変化は生じない。異形
ノズルが検出されると、断熱すなわち絶縁層の一周辺部
が（例えばレーザアブレーションによって）放出される
インク滴の指向経路が相応に変化するまで除去される。

【００１７】本発明の特徴は、インク放出オリフィス
（またはノズル）の周囲に延在した対称形のエレメント
であって、選択的に除去または改変されることで放出さ
れるインク滴の指向特性を相応に変化させるエレメント
にある。

【００１８】本発明の別の特徴は、インクジェット印刷
ヘッドを改変して方向誤りを修正することができる機能
にある。この改変は、印刷されるインク滴毎に上記修正
手順を繰り返す必要はないという意味で恒久的なもので
ある。

【００１９】さらに本発明の別の特徴は、インクジェッ
ト印刷ヘッドを改変することで、オリフィス（またはノ
ズル）自体の変化を来すことなくインク放出における方
向誤りを修正することができる機能にある。

【００２０】本発明の効果は、画質が向上すると共に、
連続インクジェットプリンタにおけるガタリングの問題
に基づく重大な欠陥を回避できることである。

【００２１】本発明の別の効果は、印刷ヘッドを改変す
ることで他の修正方法に対する価格的な優位性が得られ
ることである。

【００２２】上記その他の本発明の目的、特徴、および
効果は、以下の詳細な説明、およびこれに関連した、本
発明の典型的な実施形態を図示および説明した図面によ
って当業者に明らかにされる。

【００２３】本明細書は本発明の主題を抽出および請求
した特許請求の範囲に総括されるが、添付図面と関連し
た以下の詳細な説明によって本発明の内容はより明確に
理解されるものと考える。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。本説明
は、特に本実施形態の装置の一部を形成するエレメン
ト、あるいは該装置と直接的に連動するエレメントに関
するものである。特に図示または記載しないが、このエ
レメントは当業者に周知の様々な形をとり得ることは明
らかである。

【００２５】図１および図２を参照する。同一出願人に
よる同時係属中の米国特許第６，０７９，８２１号およ
び欧州特許第０８９０４３７Ａ３号に開示されているよ
うな、ノズルリングをもつ種類の典型的な先行技術のイ
ンクジェット印刷ヘッド１０は、例えば（限定はしない
が）ファブリック（fabric）ＣＭＯＳ素子用材料などの
従来材料からなるボディ１２を含んでいる。ボディ１２
は、直線アレー状に配列した複数のインク放出オリフィ
ス１６を含む前面１４をもつ。各インク放出ノズル１６
は、前面１４上に設置されたノズルリム１８によって囲
まれており、表面１４からノズル基板を貫通して各イン
クチャネル２０まで延びている。チャネル２０は、イン
ク供給源（図示せず）に接続されてインク流の通路を形
成する。印刷ヘッド１０が従来方式で動作する（例えば
ノズルリングの加熱）ことによって、各インクチャネル
２０に収容されたインクはインク滴の形で、ノズル１６
の対面に配置された紙またはＯＨＰシートなどの受像体
上に選択的に印刷される。一般に印刷ヘッドは、Ｓｉｌ
ｖｅｒｂｒｏｏｋによる欧州特許第０８９０４３７Ａ３
号に記載されているような複数のノズル１６を含む。

【００２６】加熱アクチュエータ（バブルジェット（登
録商標）など）または圧電アクチュエータを用いて作製
される種類のドロップオンデマンドプリンタ、あるいは
静電方式の連続式インクジェットプリンタの場合は、一
般に加熱可能なノズルリム１８は存在しない。この場
合、対応する先行技術の印刷ヘッドは、ノズルリム１８
が無いことを除けば図１および図２のヘッドと同一であ
る。この場合、印刷ヘッド１０が従来方式で動作するこ
とによって、各インクチャネル２０に収容されたインク
は、インク放出ノズル１６からノズル１６の対面に配置
された紙またはＯＨＰシートなどの受像体上に選択的に
放出される。この動作は、例えば前面１４に設置され
て、通電によりインクを加熱して気泡を生成する加熱エ
レメント（図示せず）、または電界が加わると機械的ス
トレスを発生してそれによりインク滴を放出する圧電エ
レメント（図示せず）を用いて行われる。ノズルリムを
もつ印刷ヘッドを用いて本発明の説明を行うが、通常は
このリムは必ずしも必要でない。

【００２７】理想的には、インクは、印刷ヘッド１０の
ノズル１６から、一般に印刷ヘッドの前面に垂直な、整
列した（すなわち一様な）指向経路に沿って放出され
る。複数のノズル１６をもつ印刷ヘッドの場合は、各ノ
ズルから放出されるインク滴の経路は平行であることが
望ましい。しかしながら、量産上の不均一さのために、
ノズル１６から放出されるインクの指向経路の中に正規
の経路から外れるものが出てくる。このような経路外れ
は画質低下の因となり、特に連続式インクジェットシス
テムの場合は、この指向経路の外れがガタリングを妨げ
る程大きくなると重大な画質劣化を招く。このような外
れた指向経路に沿ってインクを放出すると見なされるノ
ズル１６、あるいは外れた指向経路に沿ってインクを放
出するように形成されたと見なされるノズル１６は異形
ノズルと呼ばれる。

【００２８】図３（ａ）は、図１の印刷ヘッドに類似し
た印刷ヘッドの切欠正面図であって、選択的に除去され
るエレメントがノズルの周囲に対称に設置された印刷ヘ
ッドのインク放出ノズルを示しており、図３（ｂ）は、
機械的ストレスが解放された状態のエレメントを示す、
図３（ａ）のライン３ｂ−３ｂでの断面図であり、図３
（ｃ）は、ノズルからのインク滴放出時における、対称
に機械的ストレスが加わった状態のエレメントを示す、
図３（ａ）の印刷ヘッドの断面図である。図３（ａ）お
よび図３（ｂ）に示したインクジェット印刷ヘッド１０
の前面１４は、ノズル１６の周囲の印刷ヘッドのオリフ
ィスメンブレン領域２４上に設置された、変形制御材料
からなるエレメント２２を含む。変形制御材料として、
例えばプラズマ堆積法による窒化物または多結晶シリコ
ン、あるいは蒸着金属などがあり、これらは印刷ヘッド
の製造時にノズル１６の周囲に対称に堆積される。図３
（ｂ）では、変形制御材料は（例えばきわめて低い応力
値をもつ変形制御材料を堆積することによって）オリフ
ィスメンブレン領域２４が平坦であるように堆積されて
いる。しかしながら好適な実施形態では、オリフィスメ
ンブレン領域２４は（薄膜堆積の分野で周知のように、
例えば引っ張り応力負荷の下で変形制御材料を堆積する
ことにより）変形制御材料によって湾曲した形状にされ
る。この状態を図３（ｃ）の断面図に示す。

【００２９】図３（ｃ）を参照する。図に示したよう
に、変形制御材料からなるエレメント２２は対称に設置
されるため、下のメンブレン２４およびノズル１６が対
称である限り、エレメント２２によってノズル１６から
のインク滴放出方向が変化することはない。非異形ノズ
ルからの放出方向は変化しないので、エレメント２２
は、ノズル１６中に異形ノズルが存在するかどうかに係
わらず（例えば印刷ヘッド１０などの）インクジェット
印刷ヘッドの全ノズル１６の周囲に個別に設置される。
異形ノズルが検出されると、異形ノズルの周囲のエレメ
ント２２の選択された一部が例えばレーザアブレーショ
ンによって除去される。この除去は、ノズルリム１８の
機構上の位置または方向が非対称に変化して、それによ
り放出されたインク滴が所望の新たな指向経路へと効果
的に軌道修正されるまで行われる。

【００３０】上記手順の結果を図４（ａ）および図４
（ｂ）に示す。図４（ａ）は、図３（ａ）の印刷ヘッド
の切欠正面図であって、エレメントの一周辺部が除去さ
れた状態を示しており、図４（ｂ）は、図４（ａ）のラ
イン４ｂ−４ｂでの断面図であって、ノズルから放出さ
れるインク滴の指向経路を変化させるために、機械的ス
トレス負荷の下で非対称の形に変形させられたエレメン
トを示す断面図である。エレメント２２の一周辺部２６
が除去されてオリフィスリム１８が非対称の形に変化し
ており、前述の結果が示されている。例えば図４（ｂ）
では、周辺部２６の除去によってインク滴は右方に軌道
修正される。ノズルリムをもつ印刷ヘッドを用いて本実
施形態の説明を行ったが、このリムは必ずしも必要でな
い。

【００３１】変形制御材料は一つのリングの形で堆積し
なくてもよい。図５（ａ）は、インク放出ノズルを含む
印刷ヘッドの切欠正面図であって、ノズルの周囲に対称
に設置された変形制御材料からなるエレメントを示す切
欠正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の印刷ヘッ
ドの別の正面図であって、ノズルから放出されるインク
滴の指向経路を変化させるために一つのエレメントが除
去された状態を示す正面図である。図５（ａ）および図
５（ｂ）に示した印刷ヘッド１０の前面１４は、印刷ヘ
ッドの製造時にノズル１６の周囲に対称に堆積された変
形制御材料（例えばプラズマ堆積法による窒化物または
多結晶シリコン、あるいは蒸着金属など）からなる、複
数の不連続エレメント２８を含む。図５（ｂ）は、エレ
メント２８の一つが除去されて、ノズルリム１８の機構
上の位置または方向が非対称の形に変化した状態であ
り、この変化によって、ノズル１６から放出されたイン
ク滴が、図４（ａ）および図４（ｂ）に関して述べた場
合と本質的に同じ方法で別の新たな指向経路へと軌道修
正（すなわち方向修正）される状態が示されている。本
実施形態では、変形制御材料を不連続エレメントとして
堆積することが効果的である。その理由は、例えばレー
ザアブレーションによりあるエレメントを全て除去する
場合、レーザアブレーションを受ける範囲が除去される
不連続エレメントより大きくかつ隣の不連続エレメント
からの変形制御材料の除去が生じない程度に小さけれ
ば、除去される材料の量は、アブレーション範囲の微妙
な変化によって影響されることはないためである。ノズ
ルリムをもつ印刷ヘッドを用いて本実施形態の説明を行
ったが、このリムは必ずしも必要でない。

【００３２】図６（ａ）は、ノズルの周囲に対称に設置
された変形制御材料からなるエレメントをもつインク放
出ノズルを含む印刷ヘッドの切欠正面図であり、図６
（ｂ）は、図６（ａ）の印刷ヘッドの別の正面図であっ
て、ノズルから放出されるインク滴の指向経路を変化さ
せるためにエレメントの一周辺部が除去された状態を示
す正面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示した
印刷ヘッド１０の前面１４は、例えば製造時に印刷ヘッ
ド１０のノズル１６の周囲に対称に堆積された（例えば
チタンまたは金などの蒸着金属の）熱伝導制御材料から
なるエレメント３０を含む。図６（ａ）に示すように、
エレメント３０は、ノズル１６の周囲に複数の周辺部３
２を含み、各周辺部３２は径方向に角度の付いた間隔を
置いている。欧州特許第０８９０４３７Ａ３号に記載さ
れているような印刷ヘッドの場合は、ノズル１６から放
出されるインク滴の指向経路は、エレメント３０が通電
加熱されているか否かに係わらず、下のメンブレン２４
およびノズル１６が対称であれば、エレメント３０の存
在によって変化することはない。図６（ｂ）に、選択さ
れた一周辺部３２が（例えばレーザアブレーションによ
って）除去された後のエレメント３０を示す。このとき
の周辺部の除去は、ノズルリム１８の通電加熱時にノズ
ルリムの温度上昇が相応に非対称の形で生じるまで行わ
れる。熱伝導制御材料を設けたことにより熱はノズルリ
ムの遠方には伝導しないため、ノズルリムの温度上昇は
除去された周辺部にもっとも近いノズルの部分で顕著に
なる。温度の上昇が非対称に進行すると、加熱により偏
向したインク滴は所望の新たな指向経路へと軌道修正さ
れる。この場合、同一出願人による米国特許第６，０７
９，８２１号に記載されているように、インク滴の軌道
修正は、選択された周辺除去部分から離れた位置で行わ
れる。

【００３３】米国特許第６，０７９，８２１号に記載さ
れているような、印刷時に常に非対称にノズルリムを加
熱してインク滴の軌道を修正する方式の印刷ヘッドの場
合は、エレメント３０を設けることで、加熱時にはイン
ク滴の軌道修正量が変化し、非加熱時にはインク滴の方
向に変化は生じない。この場合、熱伝導制御材料の選択
された一周辺部３２が除去されると、加熱により偏向し
たインク滴は、周辺部の除去前に加熱偏向インク滴が指
向した経路とは別の、所望の新たな指向経路へと軌道修
正される。この場合も、除去された周辺部の領域は除去
前に比べて高温になっているため、インク滴はこの領域
から離れた位置で軌道修正される。

【００３４】図７（ａ）に、別の構造のインクジェット
印刷ヘッド１０を示す。図７（ａ）は、印刷ヘッドの断
面図であって、周囲に対称に設置された流体接点リング
をもつインク放出ノズルを示す、印刷ヘッドの断面図で
あり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の印刷ヘッドの断面図
であって、ノズルから放出されるインク滴の指向経路を
変化させるために流体接点リングの一周辺部が除去され
た状態を示す断面図である。このヘッド１０は、選択的
に除去されるエレメント３４を含み、エレメント３４
は、印刷ヘッドの製造時にインク放出ノズル１６上の各
ノズルリング１８の周囲の前面１４上に対称に設置され
た流体接点リング３６で構成される。流体接点リング３
６は、偏向インク滴と非偏向インク滴の両方に関して、
リング３６とインク３７との接触時に両者間の表面張力
によってノズル１６から放出されるインクのメニスカス
３７の指向経路に影響が及ぶように設置される。流体表
面反応の分野で周知のように、流体接点リングは好適に
は疎水性のものが選択されて、（好適には水性の）イン
クが高エネルギー状態で流体接点リングと接触するよう
にされる。流体接点リング３６は対称に設置されるた
め、リング３６とインクとの間の表面張力は左と右とに
均等に働く。このためノズル１６からのインク滴の放出
方向は変化しない。したがって、非異形ノズルからの放
出方向は変化しないため、ノズル１６中に異形ノズルが
存在するかどうかに係わらず、エレメント３４は（印刷
ヘッド１０などの）インクジェット印刷ヘッド上の全て
のノズル１６の周囲に個別に設置される。異形ノズルが
検出されると、その異形ノズルの周囲のエレメント３４
の選択された一部が例えばレーザアブレーションによっ
て除去される。この除去は、リング３６とインクとの間
の表面張力が非対称に働くように変化して、それにより
放出されたインク滴が所望の新たな指向経路へと効果的
に軌道修正されるまで行われる。この、エレメント３４
の選択された一部の除去による放出インク滴の方向の変
化は、インク滴放出時のインクのメニスカス形状および
印刷ヘッドの種類に厳密に依存する。図７（ｂ）は図７
（ａ）の印刷ヘッド１０の別の図であり、流体接点リン
グ３６の一周辺部が除去されて表面張力が変化し、それ
によってノズル１６から放出されたインク滴の指向経路
が変化した状態を示している。

【００３５】印刷ヘッド１０の前面１４の上方に突き出
たノズルリムをもつ印刷ヘッドを用いて本実施形態の説
明を行ったが、流体接点リング３６がオリフィスのごく
近傍に位置してインク３７と接触することができれば、
このリムは無くともよい。例えば図８に示したインクジ
ェット印刷ヘッド１０は、平面型エレメント３８内に埋
め込まれた加熱可能なノズルリムであって、上面が平面
型エレメント３８の上面と同一平面に位置したノズルリ
ムをもつ。図に示すように、選択的に除去されるエレメ
ント３４がノズル１６の周囲に対称に設置され、このエ
レメントもまた流体接点リング３６で構成される。図７
（ａ）および図７（ｂ）に基づいて行った本発明の説明
と同様に、流体接点リング３６の選択された一周辺部が
除去されることにより、ノズル１６から放出されるイン
ク滴の指向経路は周辺部の除去前のインク滴の放出経路
に対して恒久的に改変される。この場合もまた、ヒータ
エレメント３８の作用によってインク滴が偏向するか否
かに係わらず、前記指向経路は恒久的に改変される。同
一出願人による米国特許第６，０７９，８２１号に記載
された印刷ヘッドなどの、加熱可能なノズルリムが動作
に必要な印刷ヘッドを用いて本実施形態を説明したが、
バブルジェット印刷ヘッドなどの他の種類の印刷ヘッド
によって放出されるインク滴の指向経路もまた、流体接
点リングがインク放出ノズルのごく近傍に位置してイン
クとの接触が可能であれば、本発明によるインク滴放出
ノズルの周囲にあらかじめ堆積された流体接点リングの
選択された一部を除去することによって恒久的に改変す
ることができる。

【００３６】図９および図１０に、図８と同構成のイン
クジェット印刷ヘッド１０であって、ノズル１６の周囲
の平面型加熱エレメント３８上に対称に設置された別の
構造の流体接点リングを含む印刷ヘッド１０を示す。こ
の流体接点リングには、ほぼ平面状の外観形状をもつ流
体接点リング４０（図９）と、階段状の外観形状をもつ
流体接点リング４２（図１０）とがある。流体表面反応
の分野で周知のように、流体接点リング４０，４２は好
適には疎水性のものが選択されて、（好適には水性の）
インクが高エネルギー状態で流体接点リングと接触する
ようにされる。図に示した、リング４０，４２、および
ノズル１６の表面、およびヒータ３８は、（例えばフッ
素化炭化水素フィルムまたはワックスフィルムなどの）
疎水性材料の層からなる、選択的に除去されるエレメン
ト４４によってカバーされる。流体表面反応の分野で周
知のように、この疎水性材料を用いたインク滴のメニス
カス形状の制御、すなわち疎水性材料表面のインク滴の
メニスカスの接触角を高めることによって、ノズル１６
から放出されるインク滴の指向経路に影響が及ぼされ
る。図９および図１０の断面図の右側に示したように、
ノズル１６の周囲の疎水性材料４６の一周辺部を（例え
ばレーザアブレーションによって）恒久的に除去するこ
とによってインクのメニスカス形状を変化させ、それに
より放出されるインク滴の指向経路に変化をもたらす。
この疎水性材料は、レーザ以外のエネルギー源からの加
熱によって（例えば印刷ヘッドの一部をなすヒータでの
加熱によって）除去することもできる。

【００３７】さらに本発明の別の好適な実施形態とし
て、図１１に、ノズルメンブレン領域２４上の前面１４
に設置された平面型ヒータエレメント３８、および選択
的に除去可能な横方向のインク流遮断エレメント４８で
あって、インクチャネル２０に連通したノズル１６の周
囲のノズルメンブレン領域２４の表面に対称に設置され
たエレメント４８を含み、エレメント４８の一周辺部を
恒久的に除去することにより、ノズル１６の領域のイン
ク流の形を不均衡にして、ノズル１６から放出されるイ
ンク滴の指向経路に変化がもたらせるインクジェット印
刷ヘッド１０を示す。同一出願人による米国特許第６，
０７９，８２１号に記載された印刷ヘッドなどの、加熱
可能なノズルリムが動作に必要な印刷ヘッドを用いて本
実施形態の説明を行ったが、例えばバブルジェット印刷
ヘッドなどの他の種類の印刷ヘッドから放出されたイン
ク滴の指向経路についても、横方向のインク流遮断エレ
メント４８の選択された一部を除去することによって恒
久的に改変することができる。連続式インクジェットプ
リンタの場合は、上記指向経路の変化は偏向および非偏
向の両方のインク滴で生じる。

【００３８】図１２に、ノズルメンブレン領域２４上の
前面１４に設置された平面型ヒータエレメント３８、お
よび（例えばチタン、タンタル、金、またはニッケルな
どの）選択的に除去可能な熱拡散エレメント５０であっ
て、ノズルメンブレン領域２４の表面においてノズル１
６の周囲に対称に設置されてインクチャネル２０に連通
したエレメント５０を含み、エレメント５０の一周辺部
を恒久的に除去して、ノズル１６の領域のインクの温度
分布を不均衡にすることにより、ノズル１６から放出さ
れるインク滴の指向経路に変化がもたらせるインクジェ
ット印刷ヘッド１０を示す。本実施形態は、同一出願人
による米国特許第６，０７９，８２１号に記載された印
刷ヘッドなどの、加熱可能なノズルリムが動作に必要な
印刷ヘッドにもっとも適合する。

【００３９】以上の説明から明らかなように、本発明の
除去可能なエレメントを製造時に印刷ヘッド上に堆積
し、次いで異形ノズルの周囲の周辺の一部を除去するこ
とによって、異形ノズルから放出されるインクの指向経
路を簡単かつ安価な方法で修正することができる。さら
に以上の説明から明らかなように、本発明は広範な種類
の印刷ヘッド構造への適用が可能である。前記ヘッド構
造として、限定はしないが、本説明で示した連続式プリ
ンタおよびオンデマンド式プリンタに用いられるヘッド
構造、およびその他の各ヘッド構造がある。さらに、あ
る特定の異常状態を修正するために除去されるエレメン
トの位置および量（または程度）は、用途ベースで用途
に応じて決定して選択する必要があること、および状況
によって（印刷ヘッド自身の作用による除去を含めた）
レーザアブレーション以外の各種除去方法が使用可能も
しくは必要であることは以上の説明から明らかである。

【００４０】以上述べた機械的構成は本発明のいくつか
の実施例に過ぎない。この他にも多くの異なる構成が実
施可能である。

【００４１】以上の結果、本発明による印刷ヘッドの改
変方法によって、放出されるインク滴の方向誤りを、恒
久的かつインク放出オリフィス（またはノズル）自体の
修正を行うことなく修正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 典型的な先行技術の印刷ヘッドを示す正面図
である。

【図２】 図１の先行技術の印刷ヘッドのライン２−２
での断面図である。

【図３】 図１の印刷ヘッドに類似した印刷ヘッドを示
す図である。

【図４】 エレメントの一周辺部が除去された状態を示
す図である。

【図５】 ノズルの周囲に対称に設置された変形制御材
料からなるエレメントを示す図である。

【図６】 ノズルの周囲に対称に設置された変形制御材
料からなるエレメントをもつインク放出ノズルを含む印
刷ヘッドの図である。

【図７】 印刷ヘッドの断面図であって、周囲に対称に
設置された流体接点リングをもつインク放出ノズルを示
す、印刷ヘッドの図である。

【図８】 平面型ヒーターと関連した作用によってノズ
ルからのインク滴放出に影響を与える、ノズルの周囲に
対称に設置された流体接点リングをもつ印刷ヘッドの断
面図であって、ノズルから放出されるインク滴の指向経
路を変化させるために、この流体接点リングの一周辺部
が除去された状態を示す断面図である。

【図９】 疎水性材料のエレメントでコーティングされ
たインク放出ノズルの周囲に対称に設置された流体接点
リングをもつ印刷ヘッドの断面図であって、ノズルから
放出されるインク滴の指向経路を変化させるために疎水
性材料の一周辺部が除去された状態を示す断面図であ
る。

【図１０】 階段状の外観形状をもち、かつインク放出
ノズルの周囲に対称に設置された疎水性材料でコーティ
ングされた流体接点リングを含む印刷ヘッドの断面図で
あって、ノズルから放出されるインク滴の指向経路を変
化させるために疎水性材料の一周辺部が除去された状態
を示す断面図である。

【図１１】 インク放出ノズルの周囲に対称に設置され
た横方向のインク流遮断エレメントをもつ印刷ヘッドの
断面図であって、ノズルから放出されるインクの指向経
路を変化させるためにインク流遮断エレメントの一周辺
部が除去された状態を示す断面図である。

【図１２】 インク放出ノズルの周囲に対称に設置され
た断熱層をもつ印刷ヘッドの断面図であって、ノズルか
ら放出されるインク滴の指向経路を変化させるためにこ
の断熱層の一周辺部が除去された状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ インクジェット印刷ヘッド、１４ 前面、１６
オリフィス（またはノズル）、１８ ノズルリム、２０
インクチャネル、２２ エレメント、２６除去された
エレメントの一周辺部、２８ エレメント、３０ エレ
メント、３２エレメントの周辺部、３４ エレメント、
３６ 流体接点リング、３７ インクのメニスカス、４
４ 疎水性材料からなるエレメント、４８ インク流遮
断エレメント、５０ 熱拡散エレメント。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インクを印刷媒体表面に向けて放出する
   少なくとも一つのノズルと、前記ノズルの周囲に対称に
   設置されて前記放出されるインクの指向経路を変化させ
   るために選択的に除去可能な少なくとも一つのエレメン
   トとを備えるインクジェット印刷ヘッドにおける改良方
   法であって、 前記エレメントの一部を除去して非対称形にすることに
   より前記放出されるインクの前記指向経路を相応に変化
   させるステップを含むことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 印刷ヘッドのノズルから放出されるイン
   クの方向を変化させる方法であって、 （ａ）貫通した前記ノズルを含む基板を供給するステッ
   プ、 （ｂ）前記ノズルからの前記インクの前記放出の前記方
   向に影響を与えるために選択的に除去可能な少なくとも
   一つのエレメントを前記ノズルの周囲の前記基板の表面
   に供給するステップ、 （ｃ）前記少なくとも一つのエレメントの一部を非対称
   の形に除去して前記ノズルからの前記インクの前記放出
   方向を相応に変化させるステップの各ステップを含むこ
   とを特徴とする方法。