JP2006123516A - 液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各圧力室に連通する供給絞り及びノズルの圧損バランスが各圧力室間で安定した液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室に供給する液体が貯留される共通液室と、前記共通液室と前記圧力室を連通する供給流路の少なくとも一部を構成する供給絞りと、を備え、個々の前記圧力室と連通する吐出口及び供給絞りは、少なくともその一部が同一のレーザビームで加工されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供することにより、前記課題を解決する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び画像形成装置に係り、特に、液体吐出ヘッドに形成される供給絞り及びノズルの形成技術に関する。

インクジェット方式の画像形成装置には、多数のノズルをマトリクス状に配列させた印字ヘッドを備え、各ノズルから記録媒体に対してインク滴を吐出し、記録媒体上に画像を形成するものがある。また印字ヘッドには、複数のプレート部材を積層して接着剤等で接合することにより組み立てられているものがある。このような印字ヘッドの内部には、各ノズルに連通する圧力室と、インクを貯留し、各圧力室にインクを供給する共通液室との間にインク供給口（インク流路）が設けられており、インク供給口又はその一部に、微細な孔径の供給絞りが設けられている。供給絞りは内部を流れる液体の流体抵抗として機能し、圧力室内から共通液室に対するインクの逆流を低減し、ノズルからのインク吐出を安定にする。

このような画像形成装置において、近年、さらなる高画質化が望まれている。高画質化を実現するためには、印字ヘッドに備えられる各ノズルが一様に形成され、バラツキの少ないことが要求される。ノズル径やノズル位置等が不揃いの場合、ノズルのインク吐出量や吐出速度にバラツキが生じ、記録媒体上に形成されるドットの大きさや着弾位置に差異が現れ、画質低下を招くからである。そこで従来より、ノズルを高精度に加工する技術が開示されている（例えば、特許文献１乃至特許文献４等参照）。

特許文献１には、ノズルプレート（ノズル板）に対して、インクの流入側と吐出側の双方からレーザビームを照射して、ノズルを形成する技術が開示されている。

特許文献２には、印字ヘッドを組み立て後、ノズル形成位置（ノズル面）に対して、ノズル面外側から拡がりつつあるレーザビームを照射して、ノズルを形成する技術が開示されている。

特許文献３には、印字ヘッドを組み立て後、レーザ光源を走査しながら、テレセントリック光学系を通して光を照射することで、複数の逆テーパ状のノズルを同時に加工する技術が開示されている。

特許文献４には、印字ヘッドを組み立て後、レーザ光源と印字ヘッドの間に、複数のマスクとテレセントリック光学系を配置して、印字ヘッドのノズル形成位置（ノズル面）に対して、マスク像に対応する複数のレーザビームを照射して、複数の逆テーパ状のノズルを同時に加工する技術が開示されている。
特開平１０−７６６６６号公報 特開平５−３３００６４号公報 特開平１０−２９１３１８号公報 特開２０００−２１８８０２号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献４では、ノズルを高精度に加工する技術は提案されているが、供給絞りについては考慮されていない。ノズルが高精度に加工されていても、圧力室を介してノズルと連通する供給絞りの加工精度が低い場合、供給絞りの圧力損
失にバラツキが発生する。これにより、供給絞りの流路損失とノズルの流路損失との比（圧損比）が不均一となり、圧損バランスが各圧力室間で安定しない。このため、ノズルからインク滴を吐出する際のインク吐出力が一定とならず、インク吐出量や吐出速度に差異が生じる要因となり、記録媒体上に形成されるドットの大きさや位置に差異が現れ、画質低下を招いてしまう。

また供給絞りやノズルは小さな孔径であるため、共通液室内に異物等が混入した場合、供給絞りやノズルで目詰まりが生じ、吐出不良が生じる可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、各圧力室に連通する供給絞り及びノズルの圧損バランスが各圧力室間で安定しノズルの目詰まり防止効果の高い液体吐出ヘッド、液体吐出装置及び画像形成装置を提供する。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、液体を吐出する複数の吐出口と、前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、前記複数の圧力室に供給する液体が貯留される共通液室と、前記共通液室と前記圧力室を連通する供給流路の少なくとも一部を構成する供給絞りと、を備え、個々の前記圧力室と連通する吐出口及び供給絞りは、少なくともその一部が同一のレーザビームで加工されていることを特徴とする液体吐出ヘッドを提供する。

本発明によれば、各圧力室に連通する吐出口及び供給絞りの直径比率が各圧力室間で一定となるので、その圧損比が各圧力室間で均一となり、圧損バランスが安定する。この結果、各圧力室間の吐出性能のバラツキが低減し、各吐出口の液体吐出量は安定し、高画質化を実現することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液体吐出ヘッドであって、前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数の吐出口及び複数の供給絞りは、少なくともその一部が複数のレーザビームから成る同一のレーザビーム列でそれぞれ形成されていることを特徴とする。

請求項２の態様によれば、レーザビーム列を構成する各レーザビームにバラツキが存在する場合でも、一度に複数の吐出口と供給絞りを同時に加工することが可能であり、吐出口及び供給絞りは同じレーザビームで加工されるため、各吐出口間にバラツキが存在する場合でも、圧力室に連通する吐出口及び供給絞りの圧損比が各圧力室間で均一となり、圧損バランスが安定する。従って、請求項１の態様と同様に、各吐出口の液体吐出量は安定し、高画質化を実現することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッドであって、前記吐出口の最小開口寸法が、前記供給絞りの最小開口寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする。

請求項３の態様によれば、供給絞りの最小開口寸法より小さな異物等が供給絞りを通って圧力室に混入した場合で、その異物等を吐出口から確実に排出することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記供給絞りを形成する部材と前記吐出口を形成する部材とは、少なくともその一部が略同一の材料で形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドであって、前記圧力室の一壁面を変形させる圧力室変形手段と、前記圧力室変形手段に対して液体吐出時とは異なる駆動波形を印加する駆動波形印加手段と、を更に備えたことを特徴とする。

請求項５の態様は、駆動波形を大きくすることで供給絞りからの逆流を増加させ、異物の除去を容易に行うことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、前記吐出口の形成される面の近傍に設けられ、前記吐出口内の液体に対して、前記吐出口から吐出される液体の飛翔方向と反対方向に圧力を加える押圧手段と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置を提供する。

請求項６の態様によれば、異物等が共通液室側で目詰まりしても、押圧手段によって吐出口内の液体に対して圧力を加えることにより、供給絞りの目詰まりを解消することがで
きる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の液体吐出装置において、前記共通液室に液体を供給する供給口と、前記共通液室に貯留される液体を排出可能な排出口と、を備えたことを特徴とする。

請求項７の態様によれば、請求項６の態様と同様の効果を奏すると共に、共通液室内に液体を流すことによって、共通液室の外部に異物等を排出することができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項６若しくは請求項７に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置を提供する。

本発明によれば、各圧力室に連通する吐出口及び供給絞りの直径比率が各圧力室間で一定となるので、その圧損比が各圧力室間で均一となり、圧損バランスが安定する。この結果、各圧力室間の吐出性能のバラツキが低減し、各吐出口の液体吐出量は安定し、高画質化を実現することができる。

また、吐出口の最小開口寸法を供給絞りの最小開口寸法よりも大きく形成し異物の排出手段を設けることで、ノズルの目詰まりを解消でき高い信頼性を確保できる。

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

〔インクジェット記録装置の全体構成〕
図１は、本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。図１に示すように、このインクジェット記録装置１０は、インクの色毎に設けられた複数の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙを有する印字部１２と、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに供給するインクを貯蔵しておくインク貯蔵／装填部１４と、記録紙１６を供給する給紙部１８と、記録紙１６のカールを除去するデカール処理部２０と、前記印字部１２のノズル面（インク吐出面）に対向して配置され、記録紙１６の平面性を保持しながら記録紙１６を搬送する吸着ベルト搬送部２２と、印字部１２による印字結果を読み取る印字検出部２４と、印画済みの記録紙（プリント物）を外部に排紙する排紙部２６とを備えている。

図１では、給紙部１８の一例としてロール紙（連続用紙）のマガジンが示されているが、紙幅や紙質等が異なる複数のマガジンを併設してもよい。また、ロール紙のマガジンに代えて、又はこれと併用して、カット紙が積層装填されたカセットによって用紙を供給してもよい。

ロール紙を使用する装置構成の場合、図１のように、裁断用のカッター２８が設けられており、該カッター２８によってロール紙は所望のサイズにカットされる。カッター２８は、記録紙１６の搬送路幅以上の長さを有する固定刃２８Ａと、該固定刃２８Ａに沿って移動する丸刃２８Ｂとから構成されており、印字裏面側に固定刃２８Ａが設けられ、搬送路を挟んで印字面側に丸刃２８Ｂが配置されている。なお、カット紙を使用する場合には、カッター２８は不要である。

複数種類の記録紙を利用可能な構成にした場合、紙の種類情報を記録したバーコードあるいは無線タグ等の情報記録体をマガジンに取り付け、その情報記録体の情報を所定の読取装置によって読み取ることで、使用される用紙の種類を自動的に判別し、用紙の種類に応じて適切なインク吐出を実現するようにインク吐出制御を行うことが好ましい。

給紙部１８から送り出される記録紙１６はマガジンに装填されていたことによる巻き癖が残り、カールする。このカールを除去するために、デカール処理部２０においてマガジンの巻き癖方向と逆方向に加熱ドラム３０で記録紙１６に熱を与える。このとき、多少印字面が外側に弱いカールとなるように加熱温度を制御するとより好ましい。

デカール処理後、カットされた記録紙１６は、吸着ベルト搬送部２２へと送られる。吸着ベルト搬送部２２は、ローラー３１、３２間に無端状のベルト３３が巻き掛けられた構造を有し、少なくとも印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する部分が平面（フラット面）をなすように構成されている。

ベルト３３は、記録紙１６の幅よりも広い幅寸法を有しており、ベルト面には多数の吸引孔（不図示）が形成されている。図１に示したとおり、ローラー３１、３２間に掛け渡されたベルト３３の内側において印字部１２のノズル面及び印字検出部２４のセンサ面に対向する位置には吸着チャンバー３４が設けられており、この吸着チャンバー３４をファン３５で吸引して負圧にすることによってベルト３３上の記録紙１６が吸着保持される。

ベルト３３が巻かれているローラー３１、３２の少なくとも一方にモータ（不図示）の動力が伝達されることにより、ベルト３３は図１において、時計回り方向に駆動され、ベルト３３上に保持された記録紙１６は、図１の左から右へと搬送される。

縁無しプリント等を印字するとベルト３３上にもインクが付着するので、ベルト３３の外側の所定位置（印字領域以外の適当な位置）にベルト清掃部３６が設けられている。ベルト清掃部３６の構成について詳細は図示しないが、例えば、ブラシ・ロール、吸水ロール等をニップする方式、清浄エアーを吹き掛けるエアーブロー方式、あるいはこれらの組み合わせなどがある。清掃用ロールをニップする方式の場合、ベルト線速度とローラー線速度を変えると清掃効果が大きい。

なお、吸着ベルト搬送部２２に代えて、ローラー・ニップ搬送機構を用いる態様も考えられるが、印字領域をローラー・ニップ搬送すると、印字直後に用紙の印字面にローラーが接触するので、画像が滲み易いという問題がある。したがって、本例のように、印字領域では画像面と接触させない吸着ベルト搬送が好ましい。

吸着ベルト搬送部２２により形成される用紙搬送路上において印字部１２の上流側には、加熱ファン４０が設けられている。加熱ファン４０は、印字前の記録紙１６に加熱空気を吹きつけ、記録紙１６を加熱する。印字直前に記録紙１６を加熱しておくことにより、インクが着弾後乾き易くなる。

印字部１２は、最大紙幅に対応する長さを有するライン型ヘッドを紙搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）に配置した、いわゆるフルライン型のヘッドとなっている（図２参照）。

図２に示すように、印字部１２を構成する各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙは、本インクジェット記録装置１０が対象とする最大サイズの記録紙１６の少なくとも一辺を超える長さにわたってインク吐出口（ノズル）が複数配列されたライン型ヘッドで構成されている。

記録紙１６の搬送方向（紙搬送方向）に沿って上流側（図１の左側）から黒（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に各色インクに対応した印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙが配置されている。記録紙１６を搬送しつつ各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙからそれぞれ色インクを吐出することにより記録紙１６
上にカラー画像を形成し得る。

このように、紙幅の全域をカバーするフルラインヘッドがインク色毎に設けられてなる印字部１２によれば、紙搬送方向（副走査方向）について記録紙１６と印字部１２を相対的に移動させる動作を一回行うだけで（すなわち、一回の副走査で）記録紙１６の全面に画像を記録することができる。これにより、印字ヘッドが紙搬送方向と直交する方向（主走査方向）に往復動作するシャトル型ヘッドに比べて高速印字が可能であり、生産性を向上させることができる。

なお本例では、ＫＣＭＹの標準色（４色）の構成を例示したが、インク色や色数の組み合わせについては本実施形態には限定されず、必要に応じて淡インク、濃インクを追加してもよい。例えば、ライトシアン、ライトマゼンタ等のライト系インクを吐出する印字ヘッドを追加する構成も可能である。

図１に示したように、インク貯蔵／装填部１４は、各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対応する色のインクを貯蔵するタンクを有し、各タンクは図示を省略した管路を介して各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙと連通されている。また、インク貯蔵／装填部１４は、インク残量が少なくなるとその旨を報知する報知手段（表示手段、警告音発生手段等）を備えるとともに、色間の誤装填を防止するための機構を有している。

印字検出部２４は、印字部１２の打滴結果を撮像するためのイメージセンサ（ラインセンサ等）を含み、該イメージセンサによって読み取った打滴画像からノズルの目詰まりその他の吐出不良をチェックする手段として機能する。

本例の印字検出部２４は、少なくとも各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙによるインク吐出幅（画像記録幅）よりも幅の広い受光素子列を有するラインセンサで構成される。このラインセンサは、赤（Ｒ）の色フィルタが設けられた光電変換素子（画素）がライン状に配列されたＲセンサ列と、緑（Ｇ）の色フィルタが設けられたＧセンサ列と、青（Ｂ）の色フィルタが設けられたＢセンサ列とからなる色分解ラインＣＣＤセンサで構成されている。なお、ラインセンサに代えて、受光素子が二次元配列されて成るエリアセンサを用いることも可能である。

印字検出部２４は、各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙにより印字されたテストパターンを読み取り、各ヘッドの吐出検出を行う。吐出判定は、吐出の有無、ドットサイズの測定、ドット着弾位置の測定等で構成される。

印字検出部２４の後段には、後乾燥部４２が設けられている。後乾燥部４２は、印字された画像面を乾燥させる手段であり、例えば、加熱ファンが用いられる。印字後のインクが乾燥するまでは印字面と接触することは避けたほうが好ましいので、熱風を吹きつける方式が好ましい。

多孔質のペーパに染料系インクで印字した場合などでは、加圧によりペーパの孔を塞ぐことでオゾンなど、染料分子を壊す原因となるものと接触することを防ぐことで画像の耐候性がアップする効果がある。

後乾燥部４２の後段には、加熱・加圧部４４が設けられている。加熱・加圧部４４は、画像表面の光沢度を制御するための手段であり、画像面を加熱しながら所定の表面凹凸形状を有する加圧ローラー４５で加圧し、画像面に凹凸形状を転写する。

このようにして生成されたプリント物は、排紙部２６から排出される。本来プリントすべき本画像（目的の画像を印刷したもの）とテスト印字とは分けて排出することが好ましい。このインクジェット記録装置１０では、本画像のプリント物と、テスト印字のプリント物とを選別してそれぞれの排出部２６Ａ、２６Ｂへと送るために排紙経路を切り換える選別手段（不図示）が設けられている。なお、大きめの用紙に本画像とテスト印字とを同時に並列に形成する場合は、カッター（第２のカッター）４８によってテスト印字の部分を切り離す。カッター４８は、排紙部２６の直前に設けられており、画像余白部にテスト印字を行った場合に、本画像とテスト印字部を切断するためのものである。カッター４８の構造は前述した第１のカッター２８と同様であり、固定刃４８Ａと丸刃４８Ｂとから構成されている。

また、図示を省略したが、本画像の排出部２６Ａには、オーダー別に画像を集積するソーターが設けられている。

〔制御系の説明〕
図３はインクジェット記録装置１０のシステム構成を示す要部ブロック図である。インクジェット記録装置１０は、通信インターフェース７０、システムコントローラ７２、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８、プリント制御部８０、画像バッファメモリ８２、ヘッドドライバ８４等を備えている。

通信インターフェース７０は、ホストコンピュータ８６から送られてくる画像データを受信するインターフェース部である。通信インターフェース７０にはＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、イーサネット、無線ネットワークなどのシリアルインターフェースやセントロニクスなどのパラレルインターフェースを適用することができる。この部分には、通信を高速化するためのバッファメモリ（不図示）を搭載してもよい。ホストコンピュータ８６から送出された画像データは通信インターフェース７０を介してインクジェット記録装置１０に取り込まれ、一旦画像メモリ７４に記憶される。画像メモリ７４は、通信インターフェース７０を介して入力された画像を一旦格納する記憶手段であり、システムコントローラ７２を通じてデータの読み書きが行われる。画像メモリ７４は、半導体素子からなるメモリに限らず、ハードディスクなどの磁気媒体を用いてもよい。

システムコントローラ７２は、通信インターフェース７０、画像メモリ７４、モータドライバ７６、ヒータドライバ７８等の各部を制御する制御部である。システムコントローラ７２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）及びその周辺回路等から構成され、ホストコンピュータ８６との間の通信制御、画像メモリ７４の読み書き制御等を行うとともに、搬送系のモータ８８やヒーター８９を制御する制御信号を生成する。

モータドライバ７６は、システムコントローラ７２からの指示に従ってモータ８８を駆動するドライバ（駆動回路）である。ヒータドライバ７８は、システムコントローラ７２からの指示にしたがって後乾燥部４２等のヒーター８９を駆動するドライバである。

プリント制御部８０は、システムコントローラ７２の制御に従い、画像メモリ７４内の画像データから印字制御用の信号を生成するための各種加工、補正などの処理を行う信号処理機能を有し、生成した印字制御信号（印字データ）をヘッドドライバ８４に供給する制御部である。プリント制御部８０において所要の信号処理が施され、該画像データに基づいてヘッドドライバ８４を介して印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙのインク液滴の吐出量や吐出タイミングの制御が行われる。これにより、所望のドットサイズやドット配置が実現される。

プリント制御部８０には画像バッファメモリ８２が備えられており、プリント制御部８
０における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ８２に一時的に格納される。なお、図３において画像バッファメモリ８２はプリント制御部８０に付随する態様で示されているが、画像メモリ７４と兼用することも可能である。また、プリント制御部８０とシステムコントローラ７２とを統合して１つのプロセッサで構成する態様も可能である。

ヘッドドライバ８４はプリント制御部８０から与えられる印字データに基づいて各色の印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの圧電素子（図３中不図示、図６中符号５８として記載）を駆動する。ヘッドドライバ８４にはヘッドの駆動条件を一定に保つためのフィードバック制御系を含んでいてもよい。

印字検出部２４は、図１で説明したように、ラインセンサー（不図示）を含むブロックであり、記録紙１６に印字された画像を読み取り、所要の信号処理などを行って印字状況（吐出の有無、打滴のばらつきなど）を検出し、その検出結果をプリント制御部８０に提供するものである。

プリント制御部８０は、必要に応じて印字検出部２４から得られる情報に基づいて印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに対する各種補正を行うようになっている。

〔印字ヘッドの構造〕
次に、印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造について説明する。インク色毎に設けられている各印字ヘッド１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号５０によって印字ヘッドを表すものとする。

図４は、印字ヘッド５０の構造例を示す平面透視図であり、図５は、図４に示した印字ヘッド５０のノズル配列を示す拡大図である。

図４に示すように、印字ヘッド５０は、インク滴を吐出するノズル５１、インクを吐出する際インクに圧力を付与する圧力室５２、圧力室５２にインクを供給するインク供給口５３を含んで構成される圧力室ユニット５４が千鳥状の２次元マトリクス状に配列され、ノズル５１の高密度化が図られている。

図４に示す例においては、各圧力室５２を上方から見た場合に、その平面形状は略正方形状をしているが、圧力室５２の平面形状はこのような正方形に限定されるものではなく、長方形、菱形、楕円等でもよい。圧力室５２には、図４に示すように、その対角線の一方の隅部にノズル５１が形成され、他方の隅部にインク供給口５３が設けられている。

かかる構造を有する多数の圧力室ユニット５４を図５に示す如く、主走査方向に沿う行方向及び主走査方向に対して直交しない一定の角度θを有する斜めの列方向とに沿って一定の配列パターンで格子状に配列させた構造になっている。主走査方向に対してある角度θの方向に沿って圧力室ユニット５４を一定のピッチｄで複数配列する構造により、主走査方向に並ぶように投影されたノズルのピッチＰはｄ× cosθとなる。

すなわち、主走査方向については、各ノズル５１が一定のピッチＰで直線状に配列されたものと等価的に取り扱うことができる。このような構成により、主走査方向に並ぶように投影されるノズル列が１インチ当たり2400個（2400ノズル／インチ）におよぶ高密度のノズル構成を実現することが可能になる。

なお、印字可能幅の全幅に対応した長さのノズル列を有するフルラインヘッドで、ノズルを駆動する時には、（１）全ノズルを同時に駆動する、（２）ノズルを片方から他方に
向かって順次駆動する、（３）ノズルをブロックに分割して、ブロックごとに片方から他方に向かって順次駆動する等が行われ、用紙の幅方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に１ライン又は１個の帯状を印字するようなノズルの駆動を主走査と定義する。

特に、図５に示すようなマトリクス状に配置されたノズル５１を駆動する場合は、上記（３）のような主走査が好ましい。すなわち、ノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 を１つのブロックとし（他にはノズル５１-21 、…、５１-26 を１つのブロック、ノズル５１-31 、…、５１-36 を１つのブロック、…として）、記録紙１６の搬送速度に応じてノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を順次駆動することで記録紙１６の幅方向に１ラインを印字する。

一方、上述したフルラインヘッドと用紙とを相対移動することによって、上述した主走査で形成された１ライン（１列のドットによるライン又は複数列のドットからなるライン）の印字を繰り返し行うことを副走査と定義する。

図６は、印字ヘッド５０の内部の概略構成の一部を表す斜視透視図である。同図には、４つの圧力室ユニット５４が含まれている。

図６に示すように、印字ヘッド５０は、ノズル５１と、ノズル流路６０を介してノズル５１と連通する略直方体状の圧力室５２と、各圧力室５２と連通する共通液室５５と、を備えている。

圧力室５２の天面は、振動板５６によって構成されている。また振動板５６上には、各圧力室５２に対応するようにして、それぞれ個別電極５７を備えた圧電素子５８が配置されている。すなわち圧電素子５８は、圧力室５２のノズル５１が形成される側とは反対側の振動板５６上に設けられてる。なお図６に示した印字ヘッド５０では、振動板５６が圧電素子５８に対する共通電極となっている。

圧電素子５８上には、テーパ付き柱状に形成された配線部材９０の下部が接合されている。配線部材９０の上部は、ヘッドドライバ８４（図３参照）に接続されるフレキシブルケーブル９２に接合されている。このような配線部材９０は、銅等の導電性部材から構成される。

なお１つの圧電素子５８に対して１つの配線部材９０が設けられる構成となっているが、このような構成に限定されず、複数の圧電素子５８に対して１つの配線部材９０が設けられる構成でもよい。この場合、印字ヘッド５０に形成される配線部材９０の数を削減することができる。

フレキシブルケーブル９２の下面には、共通液室５５の液を封止するための封止部材１０２が設けられている。封止部材１０２は、例えばＳＵＳ材等により構成される。封止部材１０２の上面には、保護フィルム（図６中不図示、図８及び図９中符号１０３として記載）及び樹脂（図６中不図示、図９中符号１０４として記載）が設けられている。またヘッドドライバ８４は、保護フィルム１０３又は樹脂１０４の上部に設けてもよい。

振動板５６とフレキシブルケーブル９２の間に形成される空間は、共通液室５５である。共通液室５５は、図４に示した全て圧力室５２に渡る領域に１つの大きな空間として形成されており、各圧力室５２に供給するインクを貯留する。なお共通液室５５はこのような構成に限定されず、いくつかの領域に分かれた複数の空間でもよい。

圧電素子５８とフレキシブルケーブル９２を接続する配線部材９０は、共通液室５５に
貯留されるインクの中を貫通するように構成される。そのため導電性部材から構成される配線部材９０の表面には、絶縁・保護膜９８が形成されている。配線部材９０は、その形状及び機能からエレキ柱とも呼ばれる。

なお配線部材９０の表面以外にも、共通液室５５の壁面の一部を構成する振動板５６、圧電素子５８及びフレキシブルケーブル９２のうちインクと接する部分には、絶縁・保護膜９８が形成されており、共通液室５５のインクを貯留するための封止板としても機能している。

共通液室５５と各圧力室５２の間には、インク供給口５３が形成されており、共通液室５５と各圧力室５２は連通している。図６に示した印字ヘッド５０では、インク供給口５３は微細に形成されており、インク供給口５３の孔径はノズル５１の孔径よりも小さく構成されている。このように微細なインク供給口５３（若しくはその一部）は、流体抵抗として機能する供給絞り５３Ａとなっている。供給絞り５３Ａは、ノズル５１からインク滴を吐出する場合に、圧力室５２から共通液室５５に対するインクの逆流を低減し、ノズルからのインク吐出を安定にする。

次に、上記のように構成された印字ヘッド５０の作用について説明する。

共通液室５５に貯留されたインクは、インク供給口５３を通って、圧力室５２に供給される。ヘッドドライバ８４（図３参照）が、圧電素子５８に対する駆動信号を送ると、その駆動信号はフレキシブルケーブル９２及び配線部材９０を通って、個別電極５７に供給される。

駆動信号が個別電極５７に供給されると、圧電素子５８は変形し、圧力室５２の天面を構成する振動板５６が変形する。そして圧力室５２の体積が減少し、圧力室５２内に充填されているインクが、ノズル流路６０を通って、ノズル５１からインク滴として吐出される。

図６に示した印字ヘッド５０では、圧力室５２のノズル５１（吐出口）が形成される側とは反対側に共通液室５５が設けられ、さらに共通液室５５の中を貫通するようにして、振動板５６上の圧電素子５８の個別電極５７に接続する配線部材９０が設けられている。従って、ヘッドドライバ８４（図３参照）やそれらに接続するフレキシブルケーブル９２等の電気配線用スペースを、共通液室５５を挟んで振動板５６とは反対側に確保することができるので、ノズル５１の高密度化に伴う電気配線の増加に対応することが可能になっている。

また共通液室５５は、圧力室５２のノズル５１（吐出口）が形成される側とは反対側に配置されているため、圧力室５２と同じ側に配置される場合と比べて共通液室５５を大きく形成することが可能となる。また圧力室５２とノズル５１間のノズル流路６０の長さは、圧力室５２と同じ側に共通液室５５を設けた場合より短くなる。また共通液室５５から圧力室５２にインクを導くための複雑な流路が不要となり、共通液室５５と圧力室５２とを真っ直ぐに連通することができる。これにより、高粘度インクの吐出が可能になり、また吐出後の迅速なリフィル動作ができるようになり高周波駆動が可能となる。

なお上述したような印字ヘッド５０の各サイズは、特に限定されるものではないが、一例を示すと、圧力室５２は平面形状が３００μｍ×３００μｍの正方形で、高さが１５０μｍ、振動板５６及び圧電素子５８はそれぞれ厚さが１０μｍ、配線部材９０は個別電極５７との接合部の直径が１００μｍ、高さは５００μｍ等のように形成される。

〔印字ヘッドの製造方法〕
次に、印字ヘッド５０の製造方法について説明する。

図７は、印字ヘッド５０の製造の流れを示したフロー図である。同図に示すように、圧力室ユニット形成工程（Ｓ１０）、共通液室形成工程（Ｓ１２）、共通液室被膜処理工程（Ｓ１４）、連通流路形成工程（Ｓ１６）が順番に行われ、印字ヘッド５０が製造される。以下では、各工程について詳説する。

図８は、図４中８−８断面位置に相当し、供給絞り５３Ａ及びノズル５１が加工される前の状態を表す断面図である。図９は、供給絞り５３Ａ及びノズル５１が加工された後の図４中８−８断面図である。

図８に示すように、供給絞り５３Ａやノズル５１の加工されていない複数のプレート部材を積層状に接合し、印字ヘッド５０を組み立てる。本工程は、図７に示した圧力室ユニット形成工程（Ｓ１０）に相当する。

ノズル５１を未加工のノズルプレート９４の図８中上面に、ノズル流路６０が形成された流路プレート９７、圧力室５２の一部を構成する孔部や溝部が形成された圧力室プレート９６、圧力室５２の天面を構成し、供給絞り５３Ａ（インク供給口５３）を未加工の振動板５６及び圧電素子５８を積層して接着剤等により接合する。なおノズルプレート９４と振動板５８は、ＳＵＳ材により構成されている。

これらの接合の際、図８に示すように、ノズルプレート９４と流路プレート９７の接合部からノズル流路６０に対して余剰接着剤１０６がはみ出したり、振動板５６と圧電素子５８との接合部周辺に対して余剰接着剤１０６がはみ出したりして、そのまま固化してしまう場合がある。なお図８中、その他の接合部における余剰接着剤１０６は図示を省略してある。

続いて共通液室形成工程（図７参照）において、図示は省略するが、ＳＵＳ材から成る封止部材１０２に接合されたフレキシケーブル９２の下に銅層を形成し、エッチングにより配線部材９０を形成する。そして図８に示すように、配線部材９０が図８中下方になるように向けて、配線部材９０の先端部９０ａを個別電極５７に導電性接着剤や異方性導電膜等により接合する。そして封止部材１０２及びフレキシケーブル９２の上下面を貫通する照射孔１００をウェットエッチング等により加工する。なお配線部材９０は、フレキシブルケーブル９２上にニッケル電鋳して形成してもよい。

照射孔１００は、供給絞り５３Ａが形成される位置の直上の封止部材１０２及びフレキシケーブル９２に形成される。すなわち、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａと反対側の非ノズル面５０Ｂ側からからレーザビーム１１０を供給絞り５３Ａの形成位置に照射できるように、照射孔１００が形成される。また照射孔１００の孔径は十分に小さく、例えば直径１００〜２００μｍ程度である。

次に共通液室被膜処理工程（図７参照）として、インク供給タンク（図８中不図示、図２０中符号６７として記載）から共通液室５５に対して絶縁コート用樹脂を流す。なお絶縁コート用樹脂を流す前に、封止部材１０２の上面に保護フィルム１０３を貼り付け、照射孔１００の開口部１００ａを保護フィルム１０３により塞いでおく。共通液室５５に流される絶縁コート用樹脂としては、例えば、液体塗料、電着塗料、気化塗料等が用いられる。

これにより、共通液室５５の壁面の一部を構成する振動板５６、圧電素子５８及びフレ
キシブルケーブル９２のうちインクと接する部分に、絶縁・保護膜９８が形成される。このとき振動板５６と圧電素子５８の接合の際に生じた余剰接着剤１０６の表面にも、絶縁・保護膜９８が形成される。

このように共通液室５５に絶縁コート用樹脂を流すことによって、配線部材９０や圧電素子５８等の共通液室５５の壁面の一部を構成する部材の絶縁処理を容易に行うことができる。

また共通液室５５に絶縁コート用樹脂を流す際には、共通液室５５と各圧力室５２を連通する供給絞り５３Ａ（インク供給口５３）は未加工の状態であるので、各圧力室５２に絶縁コート用樹脂が混入するのを防止することができる。

次に連通流路形成工程（図７参照）として、印字ヘッド５０の非ノズル面５０Ｂから、レーザビーム１１０を照射孔１００に照射して、供給絞り５３Ａを振動板５６に加工する。このとき開口部１００ａにおける保護フィルム１０３は、照射されたレーザビーム１１０によって溶かされる。なお接着力の弱い接着剤で封止部材１０２に保護フィルム１０２が貼り付けられている場合には、保護フィルム１０２を剥がしてから、レーザビーム１１０を照射し、供給絞り５３Ａを加工してもよい。

レーザビーム１１０には、振動板５６の材料のアブレーションに適した特性を持つレーザビーム、例えばエキシマレーザ等が用いられる。

なお近年、ＵＶ−ＹＡＧレーザ等に代表される短波レーザの高出力低価格化やフェムト秒レーザ等の超短パルスレーザの急速な進歩により、このようなレーザは、ポリイミド等の樹脂材料に対して有効であることはもちろんのこと、従来は困難であった金属に対しても加工が可能となっている。本発明は、このようなレーザを適用することも可能であり、特に長尺化及び多ノズル化された印字ヘッド５０を金属材料で形成した場合の歩留まり改善や高精度化に対して有効である。

レーザビーム１１０の形状は、振動板５６の供給絞り５３Ａの形成位置において、照射方向（図８中下方向）に沿って幅狭になる順テーパ状の形状となるように構成されている。

順テーパ状のレーザビーム１１０が、印字ヘッド５０の非ノズル面５０Ｂ側から照射孔１００を介して振動板５６に照射されると、レーザビーム１１０の照射方向に存在する絶縁・保護膜９８、余剰接着剤１０６及び振動板５６に、供給絞り５３Ａがアブレーションにて形成される。供給絞り５３Ａの形状は、レーザビーム１１０の形状に依存し、図９に示すように、共通液室５５側から圧力室５２側に向かって幅狭になるテーパ状となる。

次に、図８に示すように、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａ側からレーザビーム１１２をノズル５１の形成位置に照射して、ノズル５１をノズルプレート９４に穿孔する。

レーザビーム１１２には、レーザビーム１１０と同様に、エキシマレーザ等が用いられる。レーザビーム１１２の形状は、ノズルプレート９４のノズル５１の形成位置において、レーザビーム１１２の照射方向（図８中上方向）に沿って幅広になる逆テーパ状の形状となるように構成されている。このような逆テーパ状のレーザビーム１１２については、例えば、特許文献２（特開平５−３３００６４）に開示されているように、レーザ光源とノズル面５０Ａとの間に光学レンズを配置して、ビームウェスト以後の拡がり光が用いられる。

逆テーパ状のレーザビーム１１２が、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａ側からノズルプレート９４のノズル５１の形成位置に照射されると、ノズル５１がアブレーションにて形成される。ノズル５１の形状は、レーザビーム１１２の形状に依存し、図９に示すように、ノズル面５０Ａ側から圧力室５２側に向かって幅広になるテーパ状となる。

供給絞り５３Ａとノズル５１を形成後、図９に示すように、保護フィルム１０３の表面（又は、保護フィルム１０３が剥がされている場合は封止部材１０２の表面）をシリコン等の樹脂１０４でコートする。このとき照射孔１００の孔径は十分に小さいので、樹脂１０４により開口部１００ａはシールされる。さらに、樹脂１０４のコート面上にヘッドドライバ８４を実装する。

このように印字ヘッド５０の組み立て後、すなわち複数のプレート部材を接着剤等により積層して接合し、共通液室５５に対する絶縁処理を行った後に、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａ側及び非ノズル面５０Ｂ側からレーザビームを照射して供給絞り５３Ａ及びノズル５１を加工することにより、供給絞り５３Ａ及びノズル５１の高精度化を実現できると共に、余剰接着剤１０６や絶縁コート用樹脂等による供給絞り５３Ａやノズル５１の目詰まりを防止することができる。

また供給絞り５３Ａが形成される振動板５６と、ノズル５１が形成されるノズルプレート９４は、共にＳＵＳ材により構成されている。このように供給絞り５３Ａとノズル５１がそれぞれ形成されるプレート部材を略同一材質にすることで一層の加工安定化や最適化を図ることができ、また温度変化による印字ヘッド５０内の流路の反りも軽減することが可能になる。これらの材質としては、図８及び図９に示したようなＳＵＳ材以外に、ポリミイドやＮｉ電鋳等が用いられる。尚、略同一材質とは、例えば、ＳＵＳ材の場合にはＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０等があり、その番号まで同一である必要はなく、組成の中で一番多く含まれるものが同一であれば良い。また、ポリミイド、Ｎｉ電鋳についても同様である。

ここで、図９に示すように、供給絞り５３Ａの孔径をｄ１、振動板５６の厚さをｔ１とした場合、供給絞り５３Ａの流路損失Ｋ１は、次式（１）に示す通りとなる。

同様に、ノズル５１の孔径をｄ２、ノズルプレート９４の厚さをｔ２した場合、ノズル５１の流路損失Ｋ２は、次式（２）に示す通りとなる。

本実施形態における印字ヘッド５０では、各圧力室５２に連通する供給絞り５３Ａ及びノズル５１の流路損失Ｋ１，Ｋ２は、それぞれ次式（３）を満たすように構成されている。

すなわち、各圧力室５２において、供給絞り５３Ａの流路損失Ｋ１とノズル５１の流路損失Ｋ２の比（圧損比）は、概ね１：１となるように構成されている。このような圧損比
は、振動板５６の厚さｔ１やノズルプレート９４の厚さｔ２、レーザ出力等の調整により、上述のように均一にすることが可能である。例えば、供給絞り５３Ａの孔径ｄ１がノズル５１の孔径よりも小さい場合で、圧損比を１：１とする場合は、振動板５６の厚さｔ１をノズルプレート９４の厚さｔ２より薄くなるように調整すればよい。

このように各圧力室５２間の圧損比を均一にし、圧損バランスを安定させることにより、各ノズル５１のインク吐出量は安定し、このような印字ヘッド５０を備えたインクジェット記録装置１０の高画質化を実現することが可能となっている。なお圧力室５２間の圧損バランスを安定させる方法については後述する。

図１０は、印字ヘッド５０の他の構成例を表し、図４中８−８断面に相当する断面図である。図１０に示すように、共通液室５５と圧力室５２を連通するインク供給口５３は、振動板５６上に積層された絞りプレート１０８に形成された微細な供給絞り５３Ａと、振動板５６に形成された通孔５３Ｂとから構成されている。

図１０に示した印字ヘッド５０では、絞りプレート１０８とノズルプレート９４が同一材質のポリミイドで構成されており、前述のように、加工安定化や最適化を図ることができ、温度変化による印字ヘッド５０内の流路の反りも軽減することが可能になっている。

また供給絞り５３Ａとノズル５１は、図８及び図９に示した印字ヘッド５０と同様に、各プレート部材を積層して印字ヘッド５０を組み立てた後にレーザビームで加工される。そのため供給絞り５３Ａの目詰まりを防止することができると共に、供給絞り５３Ａやノズル５１を高精度に加工することができる。

〔圧力室間の圧損バランスを安定させる方法〕
次に、圧力室５２間の圧損バランスを安定させる方法について説明する。

図１１は、供給絞り５３Ａ及びノズル５１の加工方法の概略を示した説明図である。図１１に示すように、エキシマレーザ等のレーザ発振器１２０から照射されるレーザビーム１２２の照射方向（図１１中下方向）に対して、レーザ発振器１２０側から順番に、ビームエクスパンダ１２４、マスク１２８、テレセントリックレンズ系１３２及び印字ヘッド５０が配置される。

ビームエクスパンダ１２４は、レーザビーム１２２の照射方向後段に配置されるマスク１２６の形状に対応するように、レーザ発振器１２０から照射されたレーザビーム１２２を拡大する。拡大されたレーザビーム（以下、拡大レーザビームという）１２６は、マスク１２８に照射される。

図１２は、図１１に示したマスク１２６の平面図である。同図に示すように、マスク１２８には、長手方向に複数の略円状の開口１４２、１４２、・・・が配列（以下、この配列を開口列１４３という）されている。マスク１２８に照射される拡大レーザビーム１２６（図１１参照）の照射範囲は、図１２中破線で囲まれた領域となるように構成されている。

図１１において、拡大レーザビーム１２６が上記のような開口列１４３を備えたマスク１２８を通過すると、その開口１４２の形状に対応する複数のビーム１３０、１３０、・・・から成るビーム列１３１となる。このビーム列１３１は、光軸に対して平行であり、テレセントリックレンズ系１３２に照射される。

テレセントリックレンズ系１３２は、入射する各ビーム１３０の光軸Ｐに対する平行性
を保つと共に、所定の縮小倍率で各ビーム１３０を縮小投影し、縮小レーザビーム１３４、１３４、・・・から成る縮小レーザビーム列１３５を出射する。

各縮小レーザビーム１３４の光軸Ｐに対する平行性を保つことにより、印字ヘッド５０の非ノズル面５０Ｂ若しくはノズル面５０Ａに対して略垂直方向にレーザビーム１１０、１１２（図８参照）を照射することができ、孔径や孔間ピッチにズレのない高精度な加工が可能となる。

またテレセントリックレンズ系１３２の縮小倍率は、マスク１２８の開口列１４３の形状と、印字ヘッド５０に形成する供給絞り５３Ａ若しくはノズル５１の形状に応じて決定される。

印字ヘッド５０に複数の供給絞り５３Ａを形成する場合、テレセントリックレンズ系１３２から出射された縮小レーザビーム列１３５を印字ヘッド５０の非ノズル面５０Ｂに照射する。このとき振動板５６の供給絞り５３Ａの形成位置において、縮小レーザビーム列１３５を構成する各縮小レーザビーム１３４が照射方向に沿って幅狭となる順テーパ状の形状となるように、供給絞り５３Ａとの位置や加工中のパルス強度を調整する。

このような縮小レーザビーム列１３５によって形成された供給絞り５３Ａの形状は、図９に示したように、共通液室５５側から圧力室５２側に向かって幅狭になるテーパ状となる。

一方、印字ヘッド５０に複数のノズル５１を形成する場合、テレセントリックレンズ系１３２から出射された縮小レーザビーム列１３５を印字ヘッドのノズル面５０Ａに照射する。このときノズルプレート９４のノズル５１の形成位置において、縮小レーザビーム列１３５を構成する各縮小レーザビーム１３４が照射方向に沿って幅広となる逆テーパ状の形状となるように、縮小レーザビーム列１３５とノズルプレート９４との位置や加工中のパルス強度を調整する。

図１３（ａ）、（ｂ）は、図１１に示した加工方法で、供給絞り５３Ａの配列が形成された振動板５６の平面図である。図１３（ａ）は、最初に供給絞り５３Ａの配列が加工された状態を表し、図１３（ｂ）は、全ての供給絞り５３Ａがマトリクス状に加工された状態を表す。なお振動板５６に形成される供給絞り５３Ａは、前述したように、印字ヘッド５０を組み立て後、印字ヘッド５０の非ノズル面５０Ｂ側からレーザビームを照射して形成されるものである。

図１１に示した加工方法により、印字ヘッド５０の非ノズル面５０Ｂに対して、縮小レーザビーム列１３５を印字ヘッド５０の長手方向の略斜め方向に照射すると、図１３（ａ）に示すように、振動板５６に、長手方向の略斜め方向に配列された複数の供給絞り５３Ａが一度に形成される。このように配列された複数の供給絞り５３Ａの形状は、マスク１２８の開口列１４３の形状と相似する。

続いて、縮小レーザビーム列１３５の照射位置を振動板５６（印字ヘッド５０）の長手方向に若干量平行移動し、最初と同様の縮小レーザビーム列１３５を照射し、振動板５６に長手方向の略斜め方向に配列された複数の供給絞り５３Ａを形成する。このような操作を数回繰り返すと、図１３（ｂ）に示すように、振動板５６にマトリクス状に配列された供給絞り５３Ａが形成される。

なお縮小ビール列１３５の照射位置を移動せず、印字ヘッド５０（振動板５６）を長手方向に若干量平行移動することによって、縮小レーザビーム列１３５の照射位置を相対的
に変化させてもよい。

図１４は、図１１に示した加工方法で供給絞り５３Ａ及びノズル５１がマトリクス状に加工された印字ヘッド５０の平面透視図である。

縮小レーザビーム列１３５で供給絞り５３Ａをマトリクス状に加工した状態（図１３（ｂ）参照）に続いて、供給絞り５３Ａの加工に利用した同じ縮小レーザビーム列１３５を用いて、図１４に示すように、ノズル５１をマトリクス状に加工する。

図１４に示した例では、ノズル５１の孔径は供給絞り５３Ａの孔径よりも大きく形成されている。図１１に示したテレセントリックレンズ系１３２の位置を照射方向に移動したりレーザの強度を調整したりすることにより、同じ縮小レーザビーム列１３５を用いつつ、ノズル５１の孔径を供給絞り５３Ａの孔径よりも大きくすることができる。

ところで図１１において、レーザ発振器１２０と印字ヘッド５０との間には、縮小レーザビーム列１３５を構成する各縮小レーザビーム１３４（図１１参照）のバラツキ要因が存在する。例えば、レーザ発振器１２０から照射されるレーザビーム１２２が均一でなかったり、マスク１２８に形成される各開口１４２にバラツキが存在する場合等がある。そして、このような縮小レーザビーム列１３５によって形成された複数の供給絞り５３Ａ又はノズル５１には、孔径やピッチ（孔間の中心部間距離）のバラツキが生じてしまう場合がある。

しかしながら本実施形態では、図１４に示すように、印字ヘッド５０の長手方向の略斜め方向にそれぞれ配列される複数の供給絞り５３Ａ及び複数のノズル５１は、同じ縮小レーザビーム列１３５で加工されるので、圧力室５２を介して連通する供給絞り５３Ａ及びノズル５１は同じ縮小レーザビーム１３４で加工される。そのため圧力室５２を介して連通する供給絞り５３Ａとノズル５１の孔径比は、各圧力室５２間で略一定に構成されている。特に供給絞り５３Ａとノズル５１とを同一の材質で構成すれば加工条件が安定し、一層の効果が期待できる。

例えば、縮小レーザビーム列１３５のうち特定の縮小レーザビーム１３４の径が他の縮小レーザビームに比べて１％大きい場合は、この縮小レーザビーム１３４によって形成される供給絞り５３Ａ及びノズル５１の径は、他の供給絞り５３Ａ及びノズル５１の径に比べて１％程度大きくなってしまうが、供給絞り５３Ａとノズル５１の孔径比は、他の縮小レーザビーム１３４によって形成される供給絞り５３Ａとノズル５１の孔径比と同じである。

このように縮小レーザビーム列１３５にバラツキが存在する場合があっても、圧力室５２を介して連通する供給絞り５３Ａ及びノズル５１は同じ縮小レーザビーム１３４で加工されているので、供給絞り５３Ａとノズル５１の孔径比は各圧力室５２間で略一定になり、この結果、各圧力室５２の圧損比は略一様となり、圧損バランスが安定する。これにより、ノズル５１からのインク吐出量は安定し、このような印字ヘッド５０を備えたインクジェット記録装置１０の高画質化を実現することができる。

なお、供給絞り５３Ａやノズル５１をレーザビーム列で加工後、必要に応じて単一のレーザビームなどでトリミングを行い、更なるバラツキの改善を図ることも可能である。

図１５は、印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図１５に示した印字ヘッド５０は、複数のノズル５１がマトリクス状に配列された短尺ヘッド５０’を千鳥状に配列して繋ぎ合わせることで記録紙１６の全幅に対応する長さのノズル列を有するフルラインヘッドである。

このような印字ヘッド５０の場合、短尺ヘッド５０’をそれぞれ組み立てて、それらを
千鳥状に配列して繋ぎ合わせてフルライン型の印字ヘッド５０を構成した後に、供給絞り５３Ａ及びノズル５１の加工を行うことが好ましい。

短尺ヘッド５０’を繋ぎ合わせた印字ヘッド５０をＸ−Ｙステージ等に載せて、図１１に示した加工方法と同様に、縮小レーザビーム列１３５（図１１参照）を各短尺ヘッド５０’ごとに照射することにより、各圧力室間の圧損バランスを安定にしつつ、供給絞り５３Ａやノズル５１を高精度に加工できる。

供給絞り５３Ａやノズル５１を加工後、短尺ヘッド５０’を繋ぎ合わせる際に位置ズレが生じやすい一方、短尺ヘッド５０’を繋ぎ合わせた印字ヘッド５０に対してＸ−Ｙステージ等で供給絞り５３Ａやノズル５１を加工する場合は正確な位置決めが可能であるからである。例えば、 1μｍ以下の位置精度で供給絞り５３Ａやノズル５１を加工することができる。

図１６は、印字ヘッド５０の他の構造例を示す平面透視図である。図１７は、図１６に示した印字ヘッド５０のノズル配列を示す拡大図である。

図１６及び図１７に示した印字ヘッド５０では、記録紙１６の搬送速度に応じて、所定の順序（打滴タイミング）で打滴を行い、記録紙１６の主走査方向に１列のドット列を形成するノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 、５１-14 、５１-15 、５１-16 は、ノズル列５１０を構成する。ノズル列５１０は、副走査方向に２つに分割されており、ノズル５１-11 、５１-12 、５１-13 から成るノズル列５１２と、ノズル５１-14 、５１-15 、５１-16 から成るノズル列５１４により構成される。またノズル列５１２とノズル列５１４は、主走査方向のノズル間ピッチＰの１／２だけ主走査方向に位相をずらして配置されている。なお、ノズル列５１０と同一構造のノズル列が主走査方向に配列されている。

このような印字ヘッド５０の場合、副走査方向に分割され、主走査方向に位相をずらしたノズル列５１２、５１４のようなブロック単位毎に縮小レーザビーム列１３５（図１１参照）を照射して、供給絞り５３Ａ及びノズル５１を加工することが望ましい。

圧力室５２間の圧損バランスを安定にすると共に、以下に説明するように、記録紙１６上に形成されるドット群に生じるむらの視認性を低減させることができる。

図１６及び図１７に示した印字ヘッド５０では、ノズル列５１０を構成するノズル５１-11 、５１-12 、…、５１-16 を主走査方向に並ぶように投影すると、図１７に示すように、ノズル５１-11 とノズル５１-12 との中間に、ノズル５１-14 が配置される。同様に、ノズル５１-12 とノズル５１-13 との間にノズル５１-15 が配置され、ノズル５１-13 とノズル列５１０の主走査方向に隣接するノズル列のノズル５１-21 との間に、ノズル５１-16 が配置される。

図１８は、図１６及び図１７に示した印字ヘッド５０の打滴タイミングの説明図である。ノズル５１を表す円内に示した数字は打滴タイミングを示し、タイミングｔ1 ではノズル５１-11 、ノズル５１-21 、ノズル５１-31、…、から打滴が行われる。次にタイミングｔ2 ではノズル５１-12 、…、から打滴が行われる。更に、タイミングｔ3 〜タイミングｔ6 ではノズル５１-13 、…、ノズル５１-16 、ノズル５１-26 、ノズル５１-36 、…、の打滴が行われ、タイミングｔ1 〜タイミングｔ6 の１サイクルの打滴によって、図１８中下方に示したように、主走査方向に１ラインのドット列を形成することができる。

ここで、タイミングｔ1 〜ｔ3 で行われる打滴では、各タイミングで打滴されたインク滴は記録紙１６上で他のインク滴と接触せずに、各打滴によるインク滴が単独でドットを
形成する。なお、タイミングｔ1 〜タイミングｔ3 で打滴されたインク滴が記録紙１６上で干渉しないように主走査方向のノズル間ピッチＰが決められる。

一方、タイミングｔ4 〜タイミングｔ6 では、打滴されたインク滴が着弾する際に、主走査方向に隣り合う両側の打滴点には既にインク滴が打滴され、記録紙１６上に先に着弾しているために、両隣のインク滴と接触するように着弾する。

即ち、タイミングｔ4 で打滴されたインク滴は、タイミングｔ1 及びタイミングｔ2 で打滴されたインク滴の間に着弾し、同様にタイミングｔ5 で打滴されたインク滴はタイミングｔ2 及びタイミングｔ3 で打滴されたインク滴の間に着弾し、タイミングｔ6 で打滴されたインク滴はタイミングｔ1 及びタイミングｔ3 で打滴されたインク滴の間に着弾する。

タイミングｔ4 〜タイミングｔ6 で打滴されたインク滴が先に着弾している両隣のインク滴に引き寄せられるので、タイミングｔ4 〜タイミングｔ6 で打滴されたインク滴は一方向に寄る現象が起こらず、ノズル５１-16 とノズル５１-21 のような折り返し位置（ノズル列つなぎ部）に生じるむらの視認性を低減させることができる。

図１９は、供給絞り５３Ａ及びノズル５１の他の加工方法の概略を示した説明図である。図１９に示すように、レーザ発振器１２０から照射されたレーザビーム１２２の照射方向（図１９中下方向）に回折格子１３６が配置される。そしてレーザビーム１２２が回折格子１３６に入射すると、回折格子１２２の略中心部から複数の放射状レーザビーム１３８が出射される。

複数の放射状レーザビーム１３８がテレセントリックレンズ系１３２に入射すると、光軸Ｐに対して平行に補正され、所定の倍率で縮小された、図１１と同様の縮小レーザビーム列１３５が出射される。

そして前述と同様に、この縮小レーザビーム列１３５を、印字ヘッド５０の非ノズル面５０Ｂ及びノズル面５０Ａにそれぞれ照射して、圧力室５２を介して連通する供給絞り５３Ａ及びノズル５１を同じ縮小レーザビーム１３４で加工することにより、各圧力室５２間の圧損比を一様にすることができ、圧損バランスが安定し、各ノズル５１からのインク吐出量を安定させることができる。

〔インク供給系の構成〕
図２０は、インクジェット記録装置１０のインク供給系の構成を示す概要図である。図２０に示すように、インクジェット記録装置１０は、インク供給タンク６７と印字ヘッド５０との間にサブタンク６１、ポンプＰ１、Ｐ２、バッファタンク６２、６３等を備えている。

インク供給タンク６７はインクを供給するための基タンクであり、図１で説明したインク貯蔵／装填部１４に設置される。インク供給タンク６７の形態には、インク残量が少なくなった場合に不図示の補充口からインクを補充する方式と、タンクごと交換するカートリッジ方式などがあるが、使用用途に応じてインク種類を変える場合には後者のカートリッジ方式が適している。この場合、インクの種類情報をバーコードなどで識別して、インク種類に応じた吐出制御を行うことが好ましい。

サブタンク６１は、インク供給タンク６７から供給されるインクを集め、インク内の気泡を可能な限り除去するものである。サブタンク６１に代えて、またはこれと併用して、異物や気泡を除去する不図示のフィルタを設けた構成としてもよい。なお、サブタンク６
１にはシステムコントローラ７２（図３参照）と回路接続された不図示のセンサが設けられ、システムコントローラ７２によってインクの有無が検知される。システムコントローラ７２によってインクの残りが検出されなくなった場合には、インク供給タンク６７内にインクが無くなったと判断される。

バッファタンク６２，６３は、サブタンク６１と印字ヘッド５０間において、印字ヘッド５０の近傍または印字ヘッド５０と一体的に設けられている。これらバッファタンクは、ポンプＰ１，Ｐ２を駆動させることによって共通液室５５内の圧力に生じる脈動（内圧変動）を吸収し、印字ヘッド５０内の圧力を適切な一定の値に維持するダンパー効果を得るためのものである。

また、印字ヘッド５０の近傍には、ノズル５１の乾燥防止またはノズル５１近傍のインク粘度上昇を防止するための手段としてのキャップ６４と、ノズル面５０Ａの清掃手段としてのクリーニングブレード６６等から成るメンテナンスユニット６５が設けられている。

メンテナンスユニット６５は、不図示の移動機構によって印字ヘッド５０に対して相対移動可能であり、必要に応じて所定の退避位置から印字ヘッド５０下方のメンテナンス位置に移動される。

キャップ６４は、図示せぬ昇降機構によって印字ヘッド５０に対して相対的に昇降変位される。電源ＯＦＦ時や画像形成待機時にキャップ６４を所定の上昇位置まで上昇させ、印字ヘッド５０に密着させることにより、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａをキャップ６４で覆う。

図２１は、図２０に示した印字ヘッド５０のインク供給系を表す平面透視図である。図２１に示すように、印字ヘッド５０に設けられる共通液室５５の平面形状は、マトリックス状に配置された圧力室５２の全面を覆うように構成されている。また共通液室５５は、前述したとおり、各インク供給口５３を介して各圧力室５２と連通している。

共通液室５５の各隅部には主供給口１５０が形成され、この主供給口１５０にインク供給用の供給管１５２が連結される。各主供給口１５０には、インクの流れに応じて開閉自在なフィルタ１５８が設けられている。図２１中右側の印字ヘッド５０の短手方向両端部の供給管１５２、１５２は、合流して主流路１５６Ａを構成する。同様に、図２１中左側の印字ヘッド５０の短手方向両端部の供給管１５２、１５２は、合流して主流路１５６Ｂを構成する。図２０に示すように、主流路１５６Ａは、バッファタンク６２に連結され、主流路１５６Ｂは、バッファタンク６３に連結される。

図２２（ａ）、（ｂ）は、フィルタ１５８の構成例を示す断面図（図２１中２２−２２断面図）である。図２２（ａ）は、共通液室５５からインクが排出される場合のフィルタ１５８の状態を表し、図２２（ｂ）は、共通液室５５にインクが供給される場合のフィルタ１５８の状態を表す。

図２２（ａ）に示すように、共通液室５５側からバッファタンク６３側の方向（図２２（ａ）中矢印の方向）にインクが流れる場合、フィルタ１５８は主供給口１５０を開くように構成される。供給液室５５からインクが排出される場合、インクの中に含まれる異物等はフィルタ１５８により遮られず、共通液室５５から確実に排出することができる。

一方、図２２（ｂ）に示すように、バッファタンク６３側から共通液室５５側の方向（図２２（ｂ）中矢印の方向）にインクが流れる場合、フィルタ１５８は主供給口１５０を
閉じるように構成される。共通液室５５にインクが供給される場合、インクの中に含まれる異物等はフィルタ１５８により遮られ、共通液室５５内に異物等が混入するのを防止することができる。

なお図２１中左下に配置されるフィルタ１５８は図２２と同様の構成であり、図２１中右側に配置される２つのフィルタ１５８は、図２２の構成と左右対称の構成となる。

このようにインクの流れに応じて開閉自在なフィルタ１５８によって、共通液室５５内に異物等が混入するのを防止することができると共に、万一、共通液室５５内に異物等が混入した場合でも確実にその異物を排出することができる。

図２０及び図２１に示したインクジェット記録装置１０のインク供給系の構成において、インクジェット記録装置１０に電源が投入された場合、ポンプＰ１，Ｐ２を共に給液として駆動させ、サブタンク６１及びバッファタンク６２，６３におけるインクが所定の液位となるまでサブタンク６１及びバッファタンク６２，６３にインクを充填する。そして主供給口１５０を介して供給管１５２から共通液室５５に対してインクが供給され、インクが共通液室５５に充填される。このとき主供給口１５０に設けられたフィルタ１５８は、図２２（ｂ）に示すような主供給口１５０を閉じた状態となっているので、共通液室５５内への異物等の混入が防止される。

また、画像形成中または待機中において、特定のノズル５１の使用頻度が低くなり、所定の待機時間以上ノズル５１からインク滴が吐出されない状態が続き、印字ヘッド５０の回復処理が必要とシステムコントローラ７２（図３参照）によって判断された場合には、印字ヘッド５０の圧電素子５８を駆動させて、ノズル５１からその劣化インク（粘度が上昇したノズル近傍のインク）をキャップ６４に向かって予備吐出（パージ、空吐出、つば吐き、ダミー吐出）する。

このとき劣化インクを確実に排出するために、ポンプＰ１，Ｐ２の少なくともいずれか一方を駆動させてインクを加圧しつつ供給する。これによって、時間経過による増粘などによってノズル５１近傍に発生する劣化インクを確実に排出できる。

また、印字ヘッド５０内のインクに気泡が混入した場合、圧電素子５８を動作させても、ノズル５１からインクを吐出させることができなくなる。このような場合には印字ヘッド５０のノズル面５０Ａにキャップ６４を密着させ、ポンプＰ３を駆動して圧力室５２内の気泡が混入したインクを吸引除去する回復処理が行なわれる。当該回収されたインクは回収タンク６８に送液され、必要に応じてサブタンク６１に戻される。

この吸引動作は、初期のインクの印字ヘッド５０への装填時、或いは長時間の停止後の使用開始時にも行なわれ、粘度上昇（固化）した劣化インクの吸い出しが行われる。

なお、吸引動作は圧力室５２内のインク全体に対して行われるので、インク消費量が大きくなる。したがって、インクの粘度上昇が小さい場合には前述した予備吐出を行う態様が好ましい。

また印字ヘッド５０内に異物等が混入した場合には、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａにキャップ６４を密着させ、ポンプＰ３を加圧動作させて、圧力室５２内のインクに対して圧力を加えて、共通液室５５の外部に異物等を排出する。

クリーニングブレード６６は、たとえばゴムなどの弾性部材で構成されており、図示せぬブレード移動機構（ワイパー）により印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに摺動可能に設
けられる。ノズル面５０Ａにインク液滴または異物が付着した場合、クリーニングブレード６６をノズル面５０Ａに摺動させることでノズル面５０Ａを拭き取り、ノズル面５０Ａを清浄する。なお、このブレード機構による清掃時には、クリーニングブレード６６によるノズル５１への異物混入防止のため、清掃後に予備吐出が行われる。

図２３は、供給絞り５３Ａの目詰まりを解消させる方法の概要を示す説明図である。図２３に示すように、供給絞り５３Ａの共通液室５５側に塵埃等の異物１６０が付着して目詰まり状態となった場合、前述した圧電素子５８を駆動して劣化インクを予備吐出したり、ノズル面５０Ａにキャップ６４を密着させ、ポンプＰ３（図２０参照）を駆動して圧力室５２内のインクを吸引除去したりする方法では、供給絞り５３Ａの目詰まりを解消できない場合がある。以下では、図２０乃至図２３を参照しながら、供給絞り５３の目詰まりを解消させる方法について説明する。

印字検出部２４（図３参照）により画像不良が検出され、予備吐出を行っても画像不良を回復できない場合、ポンプＰ１を送液に、ポンプＰ２を吸液になるように駆動して、図２３中矢印Ａの方向に、共通液室５５内のインクを循環させる。なおポンプＰ１を吸液に、ポンプＰ２を送液になるように駆動してもよい。

また図２３に示すように、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａに、キャップ６４を密着させる。そしてポンプＰ３を利用して、キャップ６４のノズル５１に対応する位置に対して、ノズル５１の吐出方向と反対方向（図２３中矢印Ｂの方向）に圧力を加える。

このようにして加えられた圧力は、圧力室５２内のインクの中を伝わり、供給絞り５３Ａの共通液室５５側に付着する異物１６０に対して図２３中上方に作用する。このとき共通液室５５内のインクは図２３中矢印Ａの方向に流れるので、異物１６０は図２３中破線矢印の方向に排出される。このとき主供給口１５０に設けられたフィルタ１５８は、図２２（ａ）に示すように、主供給口１５０を開くような状態となっているので、共通液室５５から異物１６０が確実に排出される。

本実施形態では、図２２に示すフィルタ１５８のメッシュサイズをｄ０とし、また図２３に示すように、供給絞り５３Ａの孔径をｄ１、ノズル５１の孔径をｄ２とした場合、次式（４）を満足することが望ましい。

ｄ０＜ｄ１＜ｄ２ ・・・（４）
フィルタ１５８のメッシュサイズｄ０を供給絞り５３Ａの孔径ｄ１よりも小さくすることにより、共通液室５５に供給絞り５３Ａの孔径ｄ１より大きな異物等は混入せず、供給絞り５３Ａの目詰まりを防止することができる。また万一、供給絞り５３Ａの孔径ｄ１より大きな異物が混入した場合でも、前述したように、共通液室５５内にインクを流しながら、印字ヘッド５０のノズル面５０Ａにキャップ６４を密着させ、キャップ６４のノズル５１に対応する位置に図２３中矢印Ｂの方向に圧力を加えることにより、供給絞り５３Ａの目詰まりを解消し、共通液室５５から確実に異物を排出できる。

一方、供給絞り５３Ａの孔径ｄ１よりノズル５１の孔径ｄ２を大きくすることにより、供給絞り５３Ａを通過した異物等をノズル５１から確実に排出することができる。

図２４は、圧電素子５８に印加される駆動信号の波形（以下、駆動波形という）の一例を表している。異物除去時を除く通常の液体吐出時には同図に示した波形２００が印加されるのに対して、異物除去時には、波形２００よりも電圧を大きくした波形２１０が印加される。いずれの波形２００、２１０においても。区間Ａでノズル５１内にメニスカスを引き込み、区間Ｂでノズル５１からインクを吐出し、区間Ｃでメニスカスの振動を減衰させる。このように異物除去時には、通常の液体吐出時に比べて大きな電圧の駆動波形を印加することで、供給絞り５３Ａからの逆流を増加させ、異物の除去を容易に行うことができる。

以上、本発明の液体吐出ヘッド及びこれを備えた画像形成装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

本発明に係る画像形成装置としてのインクジェット記録装置の一実施形態の概略を示す全体構成図である。 図１に示したインクジェット記録装置の印字部周辺の要部平面図である。 インクジェット記録装置のシステム構成を示す要部ブロック図である。 印字ヘッドの構造例を示す平面透視図である。 図４に示した印字ヘッドのノズル配列を示す拡大図である。 印字ヘッドの内部の概略構成の一部を表す斜視透視図である。 印字ヘッド５０の製造の流れを示したフロー図である。 図４中８−８断面位置に相当し、供給絞り及びノズルが加工される前の状態を表す断面図である。 図４中８−８断面図であり、供給絞り及びノズルが加工された後の状態を表す断面図である。 印字ヘッド５０の他の構成例を表し、図４中８−８断面に相当する断面図である。 供給絞り及びノズルの加工方法の概略を示した説明図である。 図１１に示したマスクの平面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図１１に示した加工方法で供給絞りが形成された振動板の平面図である。 図１１に示した加工方法で供給絞り及びノズルが形成された印字ヘッドの平面透視図である。 印字ヘッドの他の構造例を示す平面透視図である。 印字ヘッドの他の構造例を示す平面透視図である。 図１６に示した印字ヘッドのノズル配列を示す拡大図である。 図１６及び図１７に示した印字ヘッドの打滴タイミングの説明図である。 供給絞り及びノズルの他の加工方法の概略を示した説明図である。 インクジェット記録装置のインク供給系の構成を示す概要図である。 図２０に示した印字ヘッドのインク供給系を表す平面透視図である。 （ａ）、（ｂ）は、フィルタの構成例を示す断面図（図２１中２２−２２断面図）である。 供給絞りの目詰まりを解消させる方法の概要を示す説明図である。 駆動信号波形の一例を表した説明図である。

符号の説明

１０…インクジェット記録装置、５０…印字ヘッド、５０Ａ…ノズル面、５０Ｂ…非ノズル面、５１…ノズル、６０…ノズル流路、５２…圧力室、５３…インク供給口、５３Ａ…供給絞り、５５…共通液室、５６…振動板（共通電極）、５７…個別電極、５８…圧電素子、６２…バッファタンク、６３…バッファタンク、６４…キャップ、９０…配線部材、９１…配線プレート、９２…フレキシブルケーブル、９４…ノズルプレート、９８…絶縁・保護膜、１００…照射孔、１０２…封止部材、１０６…余剰接着剤、１２８…マスク、１３２…テレセントリックレンズ系、１５８…フィルタ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３…ポンプ

Claims (8)

1. 液体を吐出する複数の吐出口と、
   前記複数の吐出口のそれぞれと連通する複数の圧力室と、
   前記複数の圧力室に供給する液体が貯留される共通液室と、
   前記共通液室と前記圧力室を連通する供給流路の少なくとも一部を構成する供給絞りと、を備え、
   個々の前記圧力室と連通する吐出口及び供給絞りは、少なくともその一部が同一のレーザビームで加工されていることを特徴とする液体吐出ヘッド。
2. 前記複数の圧力室とそれぞれ連通する複数の吐出口及び複数の供給絞りは、少なくともその一部が複数のレーザビームから成る同一のレーザビーム列でそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド。
3. 前記吐出口の最小開口寸法が、前記供給絞りの最小開口寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド。
4. 前記供給絞りを形成する部材と前記吐出口を形成する部材とは、少なくともその一部が略同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
5. 前記圧力室の一壁面を変形させる圧力室変形手段と、
   前記圧力室変形手段に対して液体吐出時とは異なる駆動波形を印加する駆動波形印加手段と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッドにおいて、
   前記吐出口の形成される面の近傍に設けられ、前記吐出口内の液体に対して、前記吐出口から吐出される液体の飛翔方向と反対方向に圧力を加える押圧手段と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
7. 請求項６に記載の液体吐出装置において、
   前記共通液室に液体を供給する供給口と、前記共通液室に貯留される液体を排出可能な排出口と、を備えたことを特徴とする液体吐出装置。
8. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の液体吐出ヘッド、又は、請求項６若しくは請求項７に記載の液体吐出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。