JP2007320106A - インクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの吐出量調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的に吐出調整をすることなくインクジェットヘッドの各ノズルが吐出する液滴の量の均一性を確保可能なインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの吐出量調整方法を提供することを目的とする。
【解決手段】圧力を付与して圧力室４２と連通するノズル１７からインク滴２０を吐出するヘッドユニット４０を有するインクジェットヘッド４であって、試作などによる同構造の既製ヘッドユニットの既製ノズルから吐出されるインク滴２０ａの吐出量の計測結果に基づき、以降加工するヘッドユニット４０において、供給流路４３の断面積を変更することにより、ノズル１７から吐出するインク滴２０ｂの吐出量を所定量とすることを特徴とする。
【選択図】図９

Description

本発明は、ノズルから液滴を吐出するインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの吐出量調整方法に関する。

従来、インクジェットヘッドは、圧力室のインクに圧電振動子などにより圧力を加えて、インクを液滴状態にしてノズルから吐出している。インクの吐出量は、ノズルの寸法、ノズルとインクとの抵抗および圧力室が有するインクの量などによって影響を受けて増減する。近年、インクジェットヘッドでの描画をより速くするために、インクジェットヘッドに設けるノズル数を増加させ、描画をより繊細にするために、各ノズルから吐出する液滴の微小化が図られている。この場合、当該液滴の量的な不均一は、吐出する液滴の微小化が進むほど、より顕著になる。

この課題を解決するため、特許文献１では、圧電振動子へ複数のコンデンサ素子を選択的に接続して、圧電振動子を制御する補正回路を設け、ノズルから吐出する液滴が所定量となるように調整している。また、特許文献２では、圧電素子を駆動するための吐出波形の電圧を調整することにより、ノズルから吐出する液滴が所定量となるように圧電振動子を制御している。そして、特許文献３には、ノズルから液滴を吐出させるための吐出波形の一周期が複数の同一パルスからなる構成とし、ノズルから吐出する液滴が所定量となるように、ノズルの一周期が有する同一パルスの数を個別設定している。これらによれば、インクジェットヘッドの各ノズルが吐出する液滴の量を、均一に確保することが可能である。

特開２０００−３５１２０９号公報 特開２００２−３４７２２４号公報 特開２００３−１２７３５７号公報

しかし、従来の技術では、電気的に圧電振動子を制御して、ノズル個々の液滴の吐出量を調整しているため、ノズル単位でドライバ回路を設定して調整する必要があった。そのため、インクジェットヘッドのノズル数が増加すると、それに伴いドライバ回路を形成する回路基板が大型化し、インクジェットヘッドが大きくなる、という課題があった。

本発明は、上記課題を解決するため、電気的な吐出調整を行わずにインクジェットヘッドの各ノズルから吐出する液滴の吐出量を均一にすることが可能なインクジェットヘッドおよびインクジェットヘッドの吐出量調整方法を提供することを目的とする。

本発明のインクジェットヘッドは、供給流路から圧力室に流入して貯留されている機能液へ圧力を付与し、圧力室と連通するノズルから機能液を液滴状態で吐出するヘッドユニットを有するインクジェットヘッドであって、ヘッドユニットと同構造の既製ヘッドユニットの既製ノズルから吐出される液滴の吐出量の計測結果に基づき、供給流路の断面積を変更して機能液と供給流路との流体抵抗を変えることにより、ノズルから吐出する液滴の吐出量を所定量とすることを特徴とする。

このインクジェットヘッドによれば、圧力室に貯留されている機能液は、圧力を付与されてノズルへ押されることにより、所定量がノズルから吐出される。その際、機能液の一部が供給流路へ押し戻されるが、圧力室からは一定量の機能液が圧力によりノズルへ押し出されるため、ノズルは、常に所定量の液滴を正確に吐出可能である。しかしこの構成では、ノズルの寸法やノズルと機能液との抵抗などによって、ノズルが吐出する液滴の吐出量が所定量と相違してしまうことがある。このような場合において、ノズルが吐出する液滴の吐出量を所定量とするために、事前に同構造の既製ヘッドユニットの既製ノズルから吐出される液滴の量を計測しておき、その計測結果に基づいて供給流路の断面積を調整することが有効である。つまり、ノズルからの吐出量が所定量より少ない場合には、供給流路の断面積を減少させて機能液と供給流路との流体抵抗を増やし、供給流路へ押し戻される機能液量を抑制することにより、ノズルへ押し出される機能液の量を多くする。その結果、ノズルからの機能液の吐出量が増加する。一方、ノズルからの吐出量が所定量より多い場合には、供給流路の断面積を増加させて機能液と供給流路との流体抵抗を減らし、供給流路へ押し戻される機能液量を増やすことにより、ノズルへ押し出される機能液の量を少なくする。その結果、ノズルからの機能液の吐出量が減少する。このように、圧力によりノズルから吐出される機能液の液滴の吐出量が所定量と異なる場合、供給流路の断面積を変更することにより、ノズルから吐出する液滴の吐出量を所定量にすることが可能である。

この場合、供給流路は、機能液の流入方向を長手とする略直方体であって、略直方体の流入方向と直交する幅方向を拡大することによりノズルからの吐出量を減少させ、幅方向を縮小することによりノズルからの吐出量を増加させることが好ましい。

この構成によれば、供給流路は、機能液が流れ易いように、機能液の流入方向に沿った方向へ長く延在する略直方体の形状をしている。この供給流路の断面積の変更は、機能液が圧力室へ流入する方向と直交する供給流路の幅を変えることにより行う。つまり、供給流路の幅を拡大すれば、供給流路の断面積が増加して供給流路へ押し戻される機能液量が増えるため、ノズルへ押し出される機能液の量が減少し、その結果、ノズルからの機能液の吐出量が減少する。また、供給流路の幅を縮小すれば、供給流路の断面積が減少して供給流路へ押し戻される機能液量が減るため、ノズルへ押し出される機能液の量が増加し、その結果、ノズルからの機能液の吐出量が増加する。このように、供給流路の断面積のみが変更要因となり、供給流路の断面積以外を既製のままで変更しないため、複雑に要因が絡み合うことがなく、確実に、ノズルからの吐出量を所定量にすることが可能である。

また、圧力室の一端部側にノズルが設けられ、圧力室の他端部側に供給流路が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、圧力室の一方の端部に位置する供給流路から機能液が圧力室へ流入して貯留され、圧力室で圧力を付与された機能液は、圧力室の端部の供給流路と反対側端部に設けられたノズルから吐出される。機能液は、流入、貯留、圧力付与、吐出の順に、圧力室を順に流れるため、淀みなく整然とノズルへ供給される。これにより、ノズルは液滴をより正確な量で吐出可能である。

本発明のインクジェットヘッドの吐出量調整方法は、既製ヘッドユニットの既製ノズルから吐出される機能液の液滴の吐出量を計測する計測工程と、計測工程の計測結果に基づき、既製ヘッドユニットと同構造の圧力室および該圧力室と連通するノズルおよび圧力室へ機能液を供給するための供給流路を有するヘッドユニットの供給流路の断面積を変更する補正工程と、圧力室に流入して貯留されている機能液へ圧力を付与しノズルから所定量の液滴を吐出する吐出工程と、を有することを特徴とする。

このインクジェットヘッドの吐出量調整方法によれば、圧力室に貯留されている機能液は、圧力を付与されてノズルへ押されることにより、所定量がノズルから吐出される。その際、機能液の一部が供給流路へ押し戻されるが、圧力室からは一定量の機能液が圧力によりノズルへ押し出されるため、ノズルは、常に所定量の液滴を正確に吐出可能である。しかしこの構成では、ノズルの寸法やノズルと機能液との抵抗などによって、ノズルが吐出する液滴の吐出量が所定量と相違してしまうことがある。このような場合において、ノズルが吐出する液滴の吐出量を所定量とするために、まず、事前に同構造の既製ヘッドユニットの既製ノズルから吐出される液滴の量を計測工程で計測しておき、その計測結果に基づいて、補正工程で供給流路の断面積を変更する方法が有効である。つまり、ノズルからの吐出量が所定量より少ない場合には、供給流路の断面積を減少させて機能液と供給流路との流体抵抗を増やし、供給流路へ押し戻される機能液量を抑制することにより、ノズルへ押し出される機能液の量を多くする。その結果、吐出工程におけるノズルからの機能液の吐出量が増加する。一方、ノズルからの吐出量が所定量より多い場合には、供給流路の断面積を増加させて機能液と供給流路との流体抵抗を減らし、供給流路へ押し戻される機能液量を増やすことにより、ノズルへ押し出される機能液の量を少なくする。その結果、吐出工程におけるノズルからの機能液の吐出量が減少する。この吐出量調整方法によれば、圧力によりノズルから吐出される機能液の液滴の吐出量が所定量と異なる場合、供給流路の断面積を変更することにより、ノズルから吐出する液滴の吐出量を所定量にすることが可能である。

この場合、補正工程では、ノズルからの吐出量を増加させる場合、機能液の流入方向を長手とする略直方体の形状である供給流路の流入方向と直交する幅方向を縮小し、ノズルからの吐出量を減少させる場合、幅方向を拡大することが好ましい。

この方法によれば、供給流路は、機能液が流れ易いように、流入方向に沿った方向へ長く延在する略直方体の形状をしており、供給流路の断面積を変更する補正工程では、機能液が圧力室へ流入する方向と直交する方向である供給流路の幅を変えている。つまり、供給流路の幅を拡大すれば、供給流路の断面積が増加して供給流路へ押し戻される機能液量が増えるため、ノズルへ押し出される機能液の量が減少し、その結果、ノズルからの機能液の吐出量が減少する。また、供給流路の幅を縮小すれば、供給流路の断面積が減少して供給流路へ押し戻される機能液量が減るため、ノズルへ押し出される機能液の量が増加し、その結果、ノズルからの機能液の吐出量が増加する。このように、供給流路以外を既製のままで変更せずに、供給流路の断面積のみを変更要因とする吐出量調整方法により、複雑に要因が絡み合うことなく、確実に、ノズルの吐出量を所定量にすることが可能である。

以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。実施形態におけるインクジェットヘッドは、４色のインクをそれぞれ吐出するノズル列を有しており、印刷用紙へ４色印刷が可能なインクジェットプリンタに搭載されている。
（実施形態）

図１は、本発明のインクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリンタを示す斜視図である。また、図２は、印刷ヘッドの走査範囲等を示す模式図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１は、インクカートリッジ２としてのクロインクカートリッジ２ａ及びカラーインクカートリッジ２ｂを収容するカートリッジホルダ３と、インクカートリッジ２のインク（機能液）１９を液滴状態で吐出するインクジェットヘッド４と、を有するキャリッジ５を備えている。キャリッジ５は、ヘッド走査機構によって、往復移動が可能に構成されている。

ヘッド走査機構は、ハウジングの左右方向に架設されたガイド軸６と、ハウジングの一方側に設けられたキャリッジモータ７と、キャリッジモータ７の回転軸に接続されて回転駆動される駆動プーリー８と、ハウジングの他方側に取り付けられた遊転プーリー９と、駆動プーリー８及び遊転プーリー９の間に掛け渡されると共にキャリッジ５に結合されたタイミングベルト１０と、キャリッジモータ７の回転などを制御する制御部３０と、を有する。この構成により、キャリッジモータ７を作動させることによって、キャリッジ５、即ち、インクジェットヘッド４を、ガイド軸６と平行な印刷用紙１２の幅方向である主走査方向に往復移動させ、記録領域Ｒにある印刷用紙１２へ記録動作させることが可能である。

また、インクジェットプリンタ１は、印刷用紙１２を幅方向と直交する副走査方向である紙送り方向に送り出す紙送り機構を有する。この紙送り機構は、紙送モータ１３及び紙送ローラ１４などから構成され、印刷用紙１２は、インクジェットヘッド４の記録動作に連動して、順次送り出される。

そして、図２に詳細が示されているように、キャリッジ５の移動範囲の端部領域には、インクジェットヘッド４（キャリッジ５）の待機ポジションＷと、ホームポジションＨと、が設定されている。待機ポジションＷは、ホームポジションＨに対して記録領域Ｒの側に略隣接して設定されている。また、ホームポジションＨは、インクジェットヘッド４が移動し得るヘッド移動範囲の最側端部に設定されている。

待機ポジションＷは、インクジェットヘッド４を走査する際の起点となる位置であり、インクジェットヘッド４は、通常、この待機ポジションＷで待機し、記録動作時に待機ポジションＷから記録領域Ｒへ走査され、記録動作が終了すると待機ポジションＷに戻る。ホームポジションＨは、電源オフ時や長時問に亘って印刷が行われなかった場合にインクジェットヘッド４が移動して留まる場所である。

待機ポジションＷの下方には、インクジェットヘッド４を清浄に保つためにインク１９を吐出するフラッシング動作によって、インクジェットヘッド４が排出するインク１９を回収するキャッピング部１５が設けられている。また、インクジェットヘッド４がホームポジションＨに位置する時には、インクジェットヘッド４のホームポジションＨヘの移動に伴って、キャッピング部１５がホームポジションＨの側へ移動している。

ここで、インクジェットヘッド４とキャッピング部１５との関係について説明する。図３（ａ）は、インクジェットヘッドの待機ポジションを示す模式図、（ｂ）は、インクジェットヘッドの記録領域での動作を示す模式図、（ｃ）は、インクジェットヘッドのホームポジションを示す模式図である。図３（ａ）に示すように、インクジェットヘッド４が待機ポジションＷに位置する時には、キャッピング部１５は、インクジェットヘッド４の下方に位置し、必要に応じてインクジェットヘッド４が行うフラッシング動作により排出されるインク１９を回収する。

図３（ｂ）は、インクジェットヘッド４がインク１９をインク滴（液滴）２０として吐出して、記録動作をしているところであり、所定の記録動作毎に、図３（ａ）に示すように、待機ポジションＷにおいてフラッシングを行う。記録動作が終了すると、インクジェットヘッド４は、ホームポジションＨヘ移動する。図３（ｃ）に示すようにホームポジションＨでは、キャッピング部１５がインクジェットヘッド４に当接して、インクジェットヘッド４をキャッピングして封止する。

キャッピング部１５は、インクジェットヘッド４に対向して開放されたゴム等のトレー状の弾性部材であり、内部にはフェルト等の保湿材が取り付けられている。インクジェットヘッド４がキャッピング部１５の弾性部材により封止されることで、弾性部材内部が高湿度に保たれ、インクジェットヘッド４からのインク１９の蒸発が緩和される。キャッピング部１５は、フラッシング動作によるインク１９の受け部としてだけでなく、インクジェットヘッド４をキャッピングする役目も果たして、インクジェットヘッド４の吐出機能を維持している。さらに、インクジェットプリンタ１では、待機ポジションＷと記録領域Ｒとの間に、図２に示すように、加速領域Ｓが設定されている。加速領域Ｓは、インクジェットヘッド４の移動速度を所定速度まで加速させるための領域である。

次に、図４は、インクジェットヘッドのノズル配列を示す平面図である。インクジェットヘッド４は、クロ、シアン、マゼンタおよびイエロの異なる４色のインク１９によって多色印刷が可能である。インク１９は、インクジェットヘッド４の印刷用紙１２と対向するノズルプレート１６に形成されているノズル１７から吐出される。インクジェットヘッド４は、複数のノズル１７を有し、吐出するインク１９の色毎に、クロインクを吐出するノズル列Ｋ、シアンインクを吐出するノズル列Ｃ、マゼンタインクを吐出するノズル列Ｍ、イエロインクを吐出するノズル列Ｙが形成されている。各ノズル列Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙのノズル１７は、インクカートリッジ２の対応するインク収容部と連通構造部によって連通しており、ノズル列Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの各ノズル１７と連通構造部とによりヘッドユニット４０Ｋ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙがそれぞれ形成されている。

次に、ヘッドユニット４０の詳細な構成について、図４に加え図５および図６を参照して説明する。図５は、ヘッドユニットの構成を示す断面図、図６は、流路ユニットの詳細を示す斜視図である。ヘッドユニット４０は、図５または図６に示すように、収容部４１と、収容部４１の一方の開口から挿入され収容されている櫛歯状の圧電振動子２１と、収容部４１の他方の開口に位置する圧電振動子２１の櫛歯状先端部２１ａと、収容部４１の櫛歯状先端部２１ａ側に接合された流路ユニット５０と、を有する。

流路ユニット５０は、流路形成板４９を間に挟んで、ノズル１７が形成されているノズルプレート１６と弾性プレート４７とを両側に積層して構成されている。流路形成板４９は、ノズルプレート１６の有するノズル１７と連通した圧力室４２と、圧力室４２に連通するインク供給流路（供給流路）４３と、インク供給流路４３が連通しノズル列Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙと平行な共通インク室４４と、インク供給流路４３に設けられインク１９の流れを整流化する整流子５３と、が形成された板材である。圧力室４２、インク供給流路４３および整流子５３は、ヘッドユニット４０のノズル１７毎に設けられており、各ノズル１７の形成されているピッチに対応して配置されている。また、共通インク室４４は、各ノズル１７と個々に連通しているインク供給流路４３のそれぞれへインク１９を供給可能なように、各インク供給流路４３と連通している。

流路形成板４９は、シリコンウエハーをエッチング加工して形成されている。具体的には、ノズル列Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙと略平行に細長い共通インク室４４を形成し、共通インク室４４に沿って、圧力室４２をノズル１７のピッチに合わせて形成し、同時に、各圧力室４２と共通インク室４４との間に流線型状の整流子５３を形成する。整流子５３に沿うインク１９の流路がインク供給流路４３である。この場合、圧力室４２の一端部側にノズル１７が位置し、インク供給流路４３とは反対側の他端部側にインク供給流路４３が位置するように配置されている。また、共通インク室４４は、インクカートリッジ２に貯留されたインク１９を圧力室４２に供給するためのものであり、共通インク室４４の長手方向のほぼ中央に設けられたインク供給管５１を介してインクカートリッジ２と連通している。

そして、弾性プレート４７は、図５に示すように、ノズルプレート１６とは反対側の流路形成板４９の面に設けられ、ステンレスの弾性金属板４５の流路形成板４９側にＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）の高分子体フィルムを弾性フィルム４６としてラミネート加工した二重構造である。さらに、圧力室４２に対応する部分の弾性金属板４５をエッチング加工して、圧電振動子２１の櫛歯状先端部２１ａを当接固定するためのダイヤフラム４８が形成されている。ダイヤフラム４８は、弾性金属板４５から隔離され弾性フィルム４６によって支持されたアイランド状部である。

また、圧電振動子２１は、圧電体２１ｂを挟んで共通電極２１ｃと個別電極２１ｄとを交互に板状に積層し、櫛歯状先端部２１ａが圧力室４２に対応するダイヤフラム４８の形状に準ずるように櫛歯状に切断した構成である。この圧電振動子２１の共通電極２１ｃと個別電極２１ｄとの間に電位差を与えると、圧電振動子２１は、積層方向と直交する長手方向に伸縮し、即ち、圧力室４２の側へ伸びて、収容部４１の側へ縮む。

このような構成のインクジェットヘッド４では、圧電振動子２１を長手方向に伸長させることにより、ダイヤフラム４８がノズルプレート１６側に押圧され、ダイヤフラム４８周辺の弾性フィルム４６が変形して圧力室４２が収縮する。そして、圧力室４２を収縮させた状態において、圧電振動子２１を長手方向に縮ませると、弾性フィルム４６の弾性により圧力室４２が膨張する。圧力室４２を一旦膨張させてから収縮させれば、圧力室４２内のインク１９の圧力が高まって、ノズル１７からインク１９がインク滴２０として吐出される。

つまり、インクジェットヘッド４では、圧電振動子２１に対して電位差を付与して充放電させることに伴って、圧電振動子２１に対応する圧力室４２の容量が変化する。このように、圧力室４２の容量変化を利用して、ノズル１７からインク滴２０を吐出させている。従って、インク滴２０の吐出量は、圧電振動子２１が動作していない場合の圧力室４２の容積が異なれば、その容積に対応して変化する。また、ノズル１７で大気に露出しているインク１９の表面（メニスカス）を微振動させることにより、インク１９が滞留せずに流動し吐出不良を起こす粘度の増加を防止することが可能である。

次に、インクジェットプリンタ１を制御する制御部について、簡単に説明する。図７は、インクジェットプリンタの制御部を示すブロック図である。制御部３０は、ホストコンピュータ２５と接続する通信インタフェース３１と、インクジェットプリンタ１を制御するプログラム等が記憶されているＲＯＭ３３と、ホストコンピュータ２５から送られて来る印刷データなどを一時的に記憶しておくＲＡＭ３４と、ＲＯＭ３３に記憶されているプログラムに基づきインクジェットプリンタ１の制御を実行するＣＰＵ３２と、を有する。

また、制御部３０は、さらに、複数のヘッドユニット４０Ｋ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｙへそれぞれに互いに独立な信号を与えてヘッドユニット４０の各ノズル１７の液滴吐出を制御する印刷制御部３５と、キャリッジモータ７および紙送モータ１３を制御する搬送制御部３６と、ノズル１７の吐出機能を維持するためのフラッシングおよびキャッピングの動作およびキャッピング部１５を制御するメンテナンス制御部３７と、を有する。これら制御部３０を構成する通信インタフェース３１、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、印刷制御部３５、搬送制御部３６およびメンテナンス制御部３７とがバス３８を介して相互に接続されている。

次に、インクジェットヘッド４のノズル１７から吐出するインク滴２０を所定量に調整する方法について説明する。図８は、流路ユニットの供給流路および圧力室の詳細を示す平面図であり、流路形成板４９を弾性プレート４７の方向から見た図である。そして、図９（ａ）は、圧力室を経てノズルからのインク滴の吐出を示す断面図、（ｂ）は、供給流路の幅を拡大した場合のインク滴の吐出を示す断面図である。圧力室４２は、共通インク室４４とノズル１７とを連通して、インク１９を共通インク室４４からノズル１７へ供給する流路であり、直方体の形状である。既述したように、圧力室４２の一端部側にノズル１７が位置し、圧力室４２の他端部側であるインク供給流路４３には、整流子５３が設けられている。この場合、ノズル１７は、直径２０μｍであり、圧力室４２の共通インク室４４と平行である幅は１１０μｍであり、流入方向の長さは４３０μｍ、幅と流入方向とに直交方向である高さは７０μｍである。また、供給流路４３の幅Ｓ１は、２１．５μｍである。

流路形成板４９は、シリコンウエハーをエッチングによって寸法精度良く加工され、ノズル１７は、ノズルプレート１６に精密プレス加工によって形成されている。しかし、試作などの量産前の既製インクジェットヘッドにおいて、既製ノズルの寸法、既製ノズルとインク１９との抵抗などの吐出要因の影響を受けて、圧電振動子２１の振動によって既製ノズルから吐出されるインク滴２０の吐出量が、所定量と異なったデータとして、計測工程で計測される場合がある。このような場合、以降のインクジェットヘッド４の量産では、吐出量が所定量と異なる既製ノズルと同位置のノズル１７に連通する圧力室４２および供給流路４３を形成する時に、計測工程での計測結果のデータに基づいて、例えば、図８に示すように、供給流路４３の幅Ｓ１の値を幅Ｓ２に変更する。図８は、供給流路４３の幅Ｓ１を変更する補正工程を表しており、この場合、幅Ｓ１を幅Ｓ２に拡大している。

次に、図９（ａ）は、供給流路４３が幅Ｓ１の場合を表していて、圧電振動子２１によってダイヤフラム４８がノズル１７の方向へ押されると、圧力室４２は縮小する。この時、一部のインク１９は、供給流路４３へ押し戻されるが、圧力室４２に流入しているインク１９は、ノズル１７から長さ△Ｌ１だけ押し出される。そして、ダイヤフラム４８が元の状態に戻るとき、押し出されたインク１９は、ノズル１７から離れてインク滴２０ａとなって吐出する。通常、インク滴２０ａの量を計測する計測工程での計測において、インク滴２０ａは所定量でなければならないが、この場合、インク滴２０ａの計測結果は所定量より多い。図９（ａ）のノズル１７は、既製ノズルに該当する。

このように計測工程での計測結果における既製ノズルのインク滴２０ａの吐出量が、所定量ではない場合、以降のインクジェットヘッド４の加工では、既製ノズルと同位置にあるノズル１７のインク滴２０の吐出量が所定量となるように供給流路４３の幅Ｓ１を変更する。そして、インク滴２０ａの計測結果に基づいて供給流路４３の幅Ｓ１を変更する場合のために、ノズル１７の直径と供給流路４３の幅と吐出量との関係を事前に実験してデータ化し、そのデータをホストコンピュータ２５に記憶させてある。こうすれば、計測工程での計測結果に基づき、吐出量を所定量にするための供給流路４３の幅Ｓ１を、例えばＳ２に変更すればよいことが容易に求められる。

図９（ｂ）は、既製ノズルのインク滴２０ａが所定量より多いため、以降のインクジェットヘッド４において、供給流路４３の幅Ｓ１を幅Ｓ２へ変更して、供給流路４３の断面積を増加した場合を示している。平面形状では、図８に示すように、供給流路４３の幅Ｓ２が流路方向に沿って均一に拡大しており、拡大した部分のインク量調整領域７０の分だけ、インク１９と供給流路４３との流体抵抗が減少し、インク１９が供給流路４３を通過しやすくなっている。ここで、圧電振動子２１によってダイヤフラム４８がノズル１７の方向へ押され、圧力室４２を縮小させると、図９（ａ）の供給流路４３が幅Ｓ１の場合に比べて、流体抵抗が減少した分だけインク１９が供給流路４３へ多く押し戻される。よって、圧力室４２に貯留されるインク１９が減少しており、インク１９は、ノズル１７から長さ△Ｌ１より短い長さ△Ｌ２だけ押し出される。そして、ダイヤフラム４８が元の状態に戻るとき、押し出されたインク１９は、ノズル１７から離れてインク滴２０ａより小さなインク滴２０ｂとなって吐出する。このインク滴２０ｂは所定量の液滴である。

なお、幅Ｓ１の供給流路４３を有するインクジェットヘッド４のノズル１７から吐出するインク滴２０が、所定量より少ない場合には、ホストコンピュータ２５に記憶したデータに基づいて、供給流路４３の幅Ｓ１を縮小することにより、供給流路４３へ押し戻されるインク１９の量を減らし、ノズル１７から吐出するインク滴２０の量を増加させて、所定量とすることが可能である。

以下、実施形態の効果をまとめて記載する。

（１）ノズル１７の寸法やノズル１７とインク１９との抵抗などによって、インクジェットヘッド４のノズル１７が吐出するインク滴２０の吐出量が所定量と相違する場合、圧力室４２および供給流路４３を形成する時に、供給流路４３の断面積を変えることにより、ノズル１７から吐出するインク滴２０の吐出量を所定量に調整することが可能である。供給流路４３の断面積を変える機械的な調整だけで、ノズル１７からのインク滴２０の吐出量を所定量とすることが可能である。

（２）供給流路４３は、インク１９が流れ易いように、インク１９の流入方向に沿った方向へ長く延在する直方体の形状であり、供給流路４３の断面積の変更は、この供給流路４３の幅Ｓ１を変えることにより行って、ノズル１７からのインク滴２０の吐出量を調整する。このように、供給流路４３以外を既製のままで変更せずに、供給流路４３の幅Ｓ１の変更のみを変更要因とすることにより、複雑に要因が絡み合うことなく、ノズル１７からの吐出量の調整が確実に行える。

（３）インク１９は、供給流路４３を経て圧力室４２への流入からノズル１７での吐出まで、ほぼ直線状に整然と流れて貯留されるため、インク１９の乱流などによる影響が少なくノズル１７からインク滴２０を正確な量で吐出可能である。さらに、インク供給流路４３に設けられている整流子５３により、インク１９をより整然と流動させることが可能である。

（４）圧電振動子２１は、積層方向と直交する長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動モードのものであり、圧力室４２の幅Ｓが変更されても、圧電体２１ｂ、共通電極２１ｃ、個別電極２１ｄの長さ調整により、振動特性を維持する対応が容易に可能である。

（５）インクジェットヘッド４は、複数のノズル１７をそれぞれ有するノズル列Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙを有することにより、異なるインク１９を同時に吐出可能である。これにより、一回の走査による印刷が、複数のインク１９を同時に、広範囲に吐出でき、効率的に行える。

また、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、次に挙げる変形例のような形態であっても、実施形態と同様な効果が得られる。

（変形例１）供給流路４３の断面積は、幅Ｓ１を変えて増減する方法に限らず、幅Ｓ１および機能液の流入する方向と直交方向の高さを変える方法であっても良い。いずれであっても供給流路４３の断面積をほぼ同等の加工工数によって変更可能である。

（変形例２）供給流路４３は直方体であることが望ましいが、多角形柱の形態であっても良い。また、共通インク室４４から曲線状等をなしてノズル１７へ連通する形態であっても良い。さらに、ノズル１７に対応する供給流路４３のそれぞれの長さが異なっていても良い。供給流路４３の断面積とインク滴２０の吐出量との相関が複雑にはなるが、実施形態に準じて供給流路４３の断面積を調節して、ノズル１７から所定量のインク滴２０の吐出が可能である。

（変形例３）圧電振動子２１は、積層方向と直交する長手方向に伸縮する縦振動モードのものであるが、圧電振動子２１が積層方向に伸縮する、いわゆる横振動モードのものを用いても良い。但し、圧力室４２の幅Ｓが狭くなる場合などにおいて、振動特性を維持する対応は、特性の異なる圧電体を選択する横振動モードに比べ縦振動モードの方が容易である。

本発明のインクジェットヘッド４は、インクジェットプリンタ１に搭載されて印刷用紙１２に印刷をする用途に、最も用いられている。インクジェットヘッド４は、機能液として印刷用のインク１９だけでなく、カラーフィルタを構成する赤、緑、青などのフィルタ液、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置の有機ＥＬ発光液、液晶表示装置の配向膜を形成する配向液、各種回路基板の配線を描画する銀（Ａｇ）などを含有した配線液などを吐出可能であり、多様な工業分野での応用が図れる。インクジェットヘッド４によれば、必要な部分にのみ液滴を塗布可能であり、リソグラフィ技術のように剥離した機能液を廃棄するなどの無駄が生じないため、省資源化への貢献も多大である。

本発明の印刷ヘッドを搭載したインクジェットプリンタを示す斜視図。 インクジェットヘッドの走査範囲等を示す模式図。 （ａ）インクジェットヘッドの待機ポジションを示す模式図、（ｂ）インクジェットヘッドの記録領域での動作を示す模式図、（ｃ）インクジェットヘッドのホームポジションを示す模式図。 インクジェットヘッドのノズル配列を示す平面図。 インクジェットヘッドの構造を示す断面図。 流路ユニットの詳細を示す斜視図。 インクジェットプリンタの制御部を示すブロック図。 流路ユニットの圧力室供給流路およびの詳細を示す平面図。 （ａ）圧力室を経てノズルからのインク滴の吐出を示す断面図、（ｂ）供給流路の幅を拡大した場合のインク滴の吐出を示す断面図。

符号の説明

１…インクジェットプリンタ、２…インクカートリッジ、４…インクジェットヘッド、５…キャリッジ、１２…印刷用紙、１５…キャッピング部、１６…ノズルプレート、１７…ノズル、１９…機能液としてのインク、２０…液滴としてのインク滴、２１…圧電振動子、２１ａ…櫛歯状先端部、２１ｂ…圧電体、２１ｃ…共通電極、２１ｄ…個別電極、３０…制御部、３５…印刷制御部、４０…ヘッドユニット、４１…収容部、４２…圧力室、４３…供給流路としてのインク供給流路、４４…共通インク室、４５…弾性金属板、４６…弾性フィルム、４７…弾性プレート、４８…ダイヤフラム、４９…流路形成板、５０…流路ユニット、５１…インク供給管、５３…整流子、７０…インク量調整領域。

Claims (5)

1. 供給流路から圧力室に流入して貯留されている機能液へ圧力を付与し、前記圧力室と連通するノズルから前記機能液を液滴状態で吐出するヘッドユニットを有するインクジェットヘッドであって、
   前記ヘッドユニットと同構造の既製ヘッドユニットの既製ノズルから吐出される前記液滴の吐出量の計測結果に基づき、前記供給流路の断面積を変更して前記機能液と前記供給流路との流体抵抗を変えることにより、前記ノズルから吐出する前記液滴の吐出量を所定量とすることを特徴とするインクジェットヘッド。
2. 請求項１に記載のインクジェットヘッドにおいて、
   前記供給流路は、前記機能液の流入方向を長手とする略直方体であって、前記略直方体の前記流入方向と直交する幅方向を拡大することにより前記ノズルからの前記吐出量を減少させ、前記幅方向を縮小することにより前記ノズルからの前記吐出量を増加させることを特徴とするインクジェットヘッド。
3. 請求項１または２に記載のインクジェットヘッドにおいて、
   前記圧力室の一端部側に前記ノズルが設けられ、前記圧力室の他端部側に前記供給流路が設けられていることを特徴とするインクジェットヘッド。
4. 既製ヘッドユニットの既製ノズルから吐出される機能液の液滴の吐出量を計測する計測工程と、
   前記計測工程の計測結果に基づき、前記既製ヘッドユニットと同構造の圧力室および該圧力室と連通するノズルおよび前記圧力室へ前記機能液を供給するための供給流路を有するヘッドユニットの前記供給流路の断面積を変更する補正工程と、
   前記圧力室に流入して貯留されている前記機能液へ圧力を付与し前記ノズルから所定量の前記液滴を吐出する吐出工程と、を有することを特徴とするインクジェットヘッドの吐出量調整方法。
5. 請求項４に記載のインクジェットヘッドの吐出量調整方法において、
   前記補正工程では、前記ノズルからの前記吐出量を増加させる場合、前記機能液の流入方向を長手とする略直方体の形状である前記供給流路の前記流入方向と直交する幅方向を縮小し、前記ノズルからの前記吐出量を減少させる場合、前記幅方向を拡大することを特徴とするインクジェットヘッドの吐出量調整方法。
   

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