JP4622287B2 - インクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、インクを吐出する複数のノズルを有するインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法、インクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドに関する。

インクを吐出して記録紙に画像を形成するインクジェットヘッドとして、特許文献１に記載されているように、薄板状の金属プレートが積層された積層構造を有しているものが知られている。かかるインクジェットヘッドの最下層のノズルプレートには、インクを吐出する多数のノズルがプレス加工かレーザ加工により形成されている。そして、インクジェットヘッド内には、各ノズルに連通するインク流路が形成されている。
特開２００３−３２６７１２号公報

しかしながら、かかるインクジェットヘッドでは、各プレートを接着固定する際に生じるプレート間の位置ずれ、ノズルを形成する際に生じるノズルの中心軸のずれ及びノズルの内壁における異物の固着等により、ノズルからのインク吐出方向が所定の方向からずれることがある。このようなインク吐出方向のずれが生じると、形成される画像の品質が著しく低下する。したがって、インク吐出方向のずれ量が規定量以上である場合には、そのヘッドは不良品となる。ここで、インクの吐出方向のずれ量が規定量以上である場合とは、例えば、ノズルプレートと１ｍｍの間隔で対向するように配置された記録紙に対してノズルからインクを吐出した場合に、記録紙上のノズルと対向する位置を中心とする半径数十μｍの円形領域外にインク滴が着弾する場合である。

また、かかるインクジェットヘッドには、数百〜数千個のノズルが形成されている。そして、インク吐出方向のずれ量が規定量以上のノズルが１つあるだけで、そのヘッドは不良品となる。したがって、ノズル数が増加すればするほど、ヘッドの製造歩留まりが低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、製造歩留まりを向上させることができるインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法を提供することである。

本発明の別の目的は、製造歩留まりの高いインクジェットヘッドの製造方法及びインクジェットヘッドを提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の吐出方向矯正方法は、インクを吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートを有しており、前記複数のノズルの各々の近傍に、少なくとも前記ノズルプレートに設けられていると共にその周囲よりも剛性が低い低剛性領域がそれぞれ形成されたインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法であって、前記ノズルのインク吐出方向のずれを検出する検出工程と、前記検出工程で検出されたずれを矯正するように少なくとも前記低剛性領域の前記ノズルプレートに設けられている部分を変形させる変形加工工程とを備えている。

この構成によると、低剛性領域を変形させることで、ノズルからのインク吐出方向のずれを矯正することができる。したがって、インクジェットヘッドの製造歩留まりを向上させることができる。

本発明の吐出方向矯正方法では、前記検出工程は、前記複数のノズルのうちインク吐出方向のずれが許容範囲を超えたノズルを抽出する工程を含み、前記変形加工工程においては、前記抽出されたノズルの前記低剛性領域を変形させることが好ましい。この構成によると、複数のノズルのうち吐出方向の矯正が必要なノズルのみを矯正するので、吐出方向矯正のための加工時間が短縮される。

本発明の吐出方向矯正方法では、前記変形加工工程において、前記低剛性領域のうちの前記ずれの方向に応じて決まる部分にレーザ光線を照射することが好ましい。この構成によると、レーザ光線を照射することで、ノズルの吐出方向矯正のための加工を短時間で実行することができる。

本発明の吐出方向矯正方法では、前記レーザ光線の強度を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することが好ましい。この構成によると、吐出方向矯正後のノズルからのインク吐出方向を高精度に揃えることができる。

本発明の吐出方向矯正方法では、前記レーザ光線を照射する面積を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することが好ましい。

本発明の吐出方向矯正方法では、前記レーザ光線の照射時間を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することが好ましい。

これらの構成によると、レーザ光線の出力が一定なので加工精度が安定する。

本発明の吐出方向矯正方法では、前記変形加工工程において、前記低剛性領域のうちの前記ずれの方向に応じて決まる部分に圧子を押し当ててもよい。この構成によると、圧子を押し当てることで、ノズルの吐出方向矯正の加工を低コストで行うことができる。

本発明の吐出方向矯正方法では、前記圧子の押し付け荷重を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することが好ましい。この構成によると、ノズルの吐出方向のずれを高精度で矯正することが可能である。

本発明の吐出方向矯正方法では、前記圧子の押し付け点の数を前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することが好ましい。この構成によると、圧子の押し付け荷重が常に一定であってよいので加工精度が安定する。

本発明のインクジェットヘッドの製造方法は、複数の金属プレートを接合することによって、インクを吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにインクを供給するマニホールド流路と、前記複数のノズルの各々の近傍に位置すると共に少なくとも前記複数のノズルが形成されたノズルプレートに設けられており且つその周囲よりも剛性が低い低剛性領域とを有するインクジェットヘッド本体を形成する本体形成工程と、前記インクジェットヘッド本体の前記ノズルのインク吐出方向のずれを検出する検出工程と、前記検出工程で検出されたずれを矯正するように少なくとも前記低剛性領域の前記ノズルプレートに設けられている部分を変形させる変形加工工程とを備えている。

この構成によると、低剛性領域を変形することで、ノズルからのインク吐出方法のずれを矯正することができる。したがって、インクジェットヘッドの製造歩留まりを向上させることができる。

本発明のインクジェットヘッドは、複数のプレートが積層されて形成されており、インクを吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルの各々の近傍に位置すると共に少なくとも前記複数のノズルが形成されたプレートおよび前記ノズルが形成されたプレートに隣接したプレートに設けられており且つその周囲よりも剛性が低い低剛性領域とを備えており、前記複数のプレートのうち少なくとも前記ノズルが形成されたプレートに隣接したプレートに凹状の窪みが形成されており、前記低剛性領域は、前記窪みを含んで構成されていると共に前記ノズルを取り囲むように環状に形成されていることが好ましい。この構成によると、ノズルからのインク吐出方向を矯正することができるので、製造歩留まりの高いものとすることができる。また、ノズルの吐出方向の効果的な矯正が可能である。

本発明のインクジェットヘッドは、複数のプレートが積層されて形成されており、インクを吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルの各々の近傍に位置すると共に少なくとも前記複数のノズルが形成されたプレートに設けられており且つその周囲よりも剛性が低い低剛性領域とを備えており、複数のプレートが積層された構造を有しており、前記複数のプレートのうち少なくとも前記ノズルが形成されたプレートの前記ノズルが開口したインク吐出面とは反対側の面に凹状の窪みが形成されており、前記低剛性領域は、前記窪みを含んで構成されていると共に前記ノズルを取り囲むように環状に形成されていることが好ましい。この構成によると、ノズルからのインク吐出方向を矯正することができるので、製造歩留まりの高いものとすることができる。また、ノズルプレートが変形し易くなる。

また、これらの構成によると、ノズルからのインク吐出方向を最も矯正しやすい。

本発明のインクジェットヘッドでは、前記凹状の窪みに、その窪みが形成されているプレートよりも弾性率が低い材料が充填されていることが好ましい。この構成によると、ノズルからのインク吐出方向を最も矯正しやすい。

本発明のインクジェットヘッドでは、前記複数のプレートのうち少なくとも前記ノズルが形成されたプレートがレーザ光線を透光する材料からなることが好ましい。この構成によると、ノズルからのインク吐出方向の効果的な矯正が可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、インクジェットプリンタ１には、記録媒体である用紙４１を搬送するプラテンローラ４０と、プラテンローラ４０上にセットされる用紙４１に対してインクを吐出するインクジェットヘッド９と、制御部（図示せず）からの駆動電圧をインクジェットヘッド９に給電するフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）２０とが含まれている。

プラテンローラ４０は、軸４２によりフレーム４３に回転可能に取り付けられており、モータ４４によって回転駆動される。用紙４１は、インクジェットプリンタ１の近傍に設けられた給紙カセット（図示せず）から給紙され、プラテンローラ４０により図中矢印の方向に一定速度で搬送される。さらに、インクジェットヘッド９から吐出されるインクにより所定の印刷がなされ、その後、排紙される。なお、図１では、用紙４１の給紙機構と排紙機構の詳細な図示を省略している。また、図１に描かれたインクジェットプリンタ１はモノクロプリンタであってインクジェットヘッド９が１つしか配置されていないが、カラー印刷を行う場合にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの少なくとも４つのインクジェットヘッド９が平行に配置される。

図１から分かるように、インクジェットヘッド９は、用紙４１の搬送方向に対して垂直に延びるラインヘッドであって、フレーム４３に対して固定設置されている。インクジェットヘッド９は、用紙４１に対してインクを吐出するためのものであり、ヘッド本体５０と、基部１１とを有している。ヘッド本体５０は、ライン状に一方向（用紙の搬送方向と直交する方向）に延在している。基部１１は、ヘッド本体５０に対して垂直な方向に伸延しているものであり、ヘッド本体５０を支持するものである。

インクジェットヘッド９の底面であって、多数のノズル８（図３参照）が長手方向に沿って１列に形成されたヘッド本体５０のインク吐出面は、プラテンローラ４０による用紙４１の搬送面と平行に対向している。そのため、制御部からの駆動電圧がＦＰＣ２０を介してヘッド本体５０に送られることで、ヘッド本体５０のインク吐出面に形成された各ノズル８から吐出されたインクは、用紙４１に対して飛翔する。ＦＰＣ２０はヘッド本体５０の上面であって後述する圧電シート２１と電気的に接続されている。

次に、図２〜図６を参照しつつ、ヘッド本体５０について以下に説明する。図２は、ヘッド本体５０の平面図である。図３は、図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。図４は、図３のヘッド本体５０をインク吐出面側から見た図である。図５は、図２のヘッド本体５０のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図６は、図２のヘッド本体５０のＶＩ−ＶＩ線に沿う部分断面図である。

図２に示すように、ヘッド本体５０は、流路ユニット４と、流路ユニット４の上面に形成された複数の圧電シート２１とを有している。流路ユニット４は一方向に延在した矩形平面形状を有している。流路ユニット４内には、流路ユニット４の長手方向に沿って平行に延在されたマニホールド流路５が形成されている。ヘッド本体５０の一端部（流路ユニット４の図２中左側端部）には、インク供給口５０ａが形成されている。インク供給口５０ａはマニホールド流路５に連通しており、図示しないインクタンクとチューブなどを介して接続されることで、インクタンクからのインクをマニホールド流路５に供給する。

また、図２に示すように、流路ユニット４内には、流路ユニット４の長手方向に沿って配列された多数の圧力室１０が形成されている。圧力室１０は、平面形状が楕円形状を有しており、その長手方向が流路ユニット４の短手方向に平行である。そして、図５に示すように、圧力室１０の一端は、ノズル８に連通しており、他端は、マニホールド流路５に連通している。これにより、マニホールド流路５には、ノズル８に連通して圧力室１０毎に形成された多数の個別インク流路７が接続されている。

さらに、流路ユニット４内のインク吐出面近傍におけるノズル８の周囲に対応する領域、すなわち、圧力室１０とノズル８との間の個別インク流路７の周囲には、環状の空洞６がそれぞれ形成されている（図３〜図６参照）。この空洞６が形成されることにより、流路ユニット４の各ノズル８近傍は、それ以外の部分に比べて剛性が低く変形しやすい、低剛性領域となっている。

流路ユニット４の上面には、圧電シート２１が、流路ユニット４の長手方向に沿って多数形成されている。圧電シート２１は、平面形状が楕円形状を有しており、その長手方向が流路ユニット４の短手方向に平行である。また、圧電シート２１は、流路ユニット４内に形成される各圧力室１０に対応する位置に配置されている。

ヘッド本体５０は、図５及び図６に示すように、上から圧電シート２１、アクチュエータプレート２２、キャビティプレート２３、サプライプレート２４、マニホールドプレート２５及びノズルプレート２６の合計６枚のシート材が積層された積層構造を有している。これらのうち、圧電シート２１を除いた５枚のプレートから流路ユニット４が構成されている。なお、圧電シート２１はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系のセラミック材料からなる。また、流路ユニット４を構成する各プレートはいずれも金属材料からなる。

圧電シート２１の上面には、後で詳述するように、個別電極３５がそれぞれ形成されており、各個別電極３５に駆動電圧が印加されることで、圧電シート２１は活性部として機能する。

アクチュエータプレート２２は、インク供給口５０ａとなる孔が設けられた金属プレートである。キャビティプレート２３は、インク供給口５０ａからマニホールド流路５への連絡孔となる孔（図示せず）のほかに、圧力室１０を構成する孔が圧電シート２１に対向する領域内に多数設けられた金属プレートである。サプライプレート２４は、インク供給口５０ａからマニホールド流路５への連絡孔となる孔（図示せず）のほかに、キャビティプレート２３の１つの圧力室１０について、マニホールド流路５から圧力室１０への連絡孔２４ｂ及び圧力室１０からノズル８への連絡孔２４ａがそれぞれ設けられた金属プレートである。マニホールドプレート２５は、マニホールド流路５に加えて、キャビティプレート２３の１つの圧力室１０について、圧力室１０からノズル８への連絡孔２５ａがそれぞれ設けられた金属プレートである。ノズルプレート２６は、キャビティプレート２３の圧力室１０の各々について、ノズル８がそれぞれ設けられた金属プレートである。

また、マニホールドプレート２５の下面（ノズルプレート２６との接合面側）における連絡孔２５ａの周囲には、下面側に開いた凹溝６ａがそれぞれ形成されている（図５及び図６参照）。さらに、ノズルプレート２６の上面（マニホールドプレート２５との接合面側）における各ノズル８の周囲には、上面側に開いた凹溝６ｂが形成されている（図５及び図６参照）。そして、マニホールドプレート２５とノズルプレート２６とが接合されることにより、凹溝６ａ、６ｂが空洞６を構成する。なお、ノズルプレート２６の凹溝６ｂの深さは、マニホールドプレート２５の凹溝６ａの深さと比べて浅くなっている。

これら５枚のプレート２２〜２６に設けられる孔や溝は、プレス加工やエッチング加工によって形成される。そして、５枚のプレート２２〜２６は、図５及び図６に示すような個別インク流路７が形成されるように、互いに位置合わせして積層されている。この個別インク流路７は、マニホールド流路５からまず上方へ向かい、圧力室１０において水平に延在し、垂直下方にノズル８へと向かう。

圧電シート２１の上面には、金属材料からなる個別電極３５がそれぞれ形成されている。個別電極３５は、ＦＰＣ２０に形成された独立した複数の配線とそれぞれ電気的に接続されている。これにより、制御部はＦＰＣ２０の配線を介して圧力室１０ごとに電位を制御することが可能となっている。アクチュエータプレート２２は常にグランド電位に保たれており、共通電極として機能している。

次に、アクチュエータユニット２１の駆動方法について述べる。圧電シート２１はその厚み方向に分極されている。したがって、個別電極３５にグランド電位より高い電位を印加することで、圧電シート２１に対してその分極方向に電界が印加される。圧電シート２１に電界が印加されると、電界が印加された部分が活性層として働き、その厚み方向に伸長するとともに、圧電横効果により面方向に収縮しようとする。これにともなって圧電シート２１及びアクチュエータプレート２２は圧力室側へ凸になるように変形（ユニモルフ変形）する。このとき、図５及び図６に示したように、アクチュエータプレート２２の下面は圧力室１０を区画する隔壁（キャビティプレート）２３の上面に固定されているので、結果的に圧電シート２１とアクチュエータプレート２２は圧力室側に凸となるように変形する。このため、圧力室１０の容積が低下して、インクの圧力が上昇し、ノズル８からインクが吐出される。その後、個別電極３５を共通電極として機能するアクチュエータプレート２２と同じ電位に戻すと、圧電シート２１とアクチュエータプレート２２とが元の形状になって圧力室１０の容積が元の容積に戻るので、インクをマニホールド流路５側から吸い込む。

なお、他の駆動方法として、予め個別電極３５を共通電極となるアクチュエータプレート２２と異なる電位にしておき、吐出要求があるごとに個別電極３５をアクチュエータプレート２２と一旦同じ電位とし、その後所定のタイミングにて再び個別電極３５をアクチュエータプレート２２と異なる電位にすることもできる。この場合は、個別電極３５とアクチュエータプレート２２とが同じ電位になるタイミングで、圧電シート２１とアクチュエータプレート２２とが元の形状に戻ることにより、圧力室１０の容積は初期状態と比較して増加し、インクがマニホールド流路５側から圧力室１０内に吸い込まれる。その後、再び個別電極をアクチュエータプレート２２と異なるタイミングで、圧電シート２１とアクチュエータプレート２２とが圧力室１０側へ凸となるように変形し、圧力室１０の容積低下によりインクへの圧力が上昇し、インクが吐出される。こうして、ノズル８からインクが吐出され、搬送されてきた用紙４１に所望画像が印刷される。

次に、図７を参照しつつ、ノズル８からのインク吐出方向の矯正方法について説明する。図７は、吐出方向矯正の手順を示すフローチャートである。

なお、以下の矯正方法を実行する前に、上述した圧電シート２１、アクチュエータプレート２２、キャビティプレート２３、サプライプレート２４、マニホールドプレート２５及びノズルプレート２６が積層状態で接合され、ヘッド本体５０が予め形成されている（本体形成工程）。

まず、ステップＳ１０１として、図８（ａ）に示すように、ノズルプレート２６のインク吐出面に対して１ｍｍの間隔で対向するように配置されたテスト印刷用の用紙４１ａに対してノズル８からインクを吐出し、インク滴の用紙４１ａ上への着弾位置の計測を行う。ここで、図８（ｂ）に、ステップＳ１０１でのテスト印刷の結果を示す。図８（ｂ）において、紙面横方向及び縦方向に引かれた一点鎖線の直線の交点は、それぞれ用紙４１ａ上でのノズル８と対向する位置を表している。また、横線の円形領域はインク滴の着弾位置を表している。図８（ｂ）の紙面右側のインク滴は、図８（ａ）の紙面右側のノズル８から吐出されたものであり、図８（ｂ）の紙面左側のインク滴は、図８（ａ）の紙面左側のノズル８から吐出されたものである。

なお、後述するステップＳ１０２〜ステップＳ１０４の工程は、コンピュータを用いた画像処理によって行われるので、ステップＳ１０１でのテスト印刷の結果をコンピュータに取り込む。さらに、例えば、ノズルプレート２６のインク吐出面において１列に配列された複数のノズル８に対応する、用紙４１ａ上のインク滴に対して、左端から順に１、２、３・・・と番号を振り、コンピュータに記憶させる。

次に、ステップＳ１０２として、ステップＳ１０１での計測結果から、インク吐出方向のずれ量が規定量以上であり、吐出方向の矯正が必要であるノズル８の有無を画像処理によって判定する。本実施の形態において、インク吐出方向のずれ量が規定量以上である場合とは、図８（ｂ）における斜線の円形領域、すなわち、用紙４１ａ上のノズル８と対向する位置を中心とする半径１０μｍの円形領域（以降、単に「適正着弾領域」と称する）の外にインク滴の中心が位置するように着弾する場合である。ここで、図８（ｂ）において紙面右側のインク滴は適正着弾領域内に着弾しているが、紙面左側のインク滴は適正着弾領域からはみ出して着弾している。したがって、図８（ｂ）において紙面左側のインク滴を吐出した図８（ａ）において紙面左側のノズル８は、インク吐出方向のずれが規定量以上であり、吐出方向の矯正が必要である。

ステップＳ１０２において、吐出方向の矯正が必要なノズル８が１つも無かった場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、良品としてインクジェットヘッド９が完成する。一方、ステップＳ１０２において、吐出方向の矯正が必要なノズル８が１つでもあった場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３に進み、ステップＳ１０１での計測結果から、適正着弾領域からはみ出して着弾しているインク滴を全て抽出し、そのインク滴番号を、インク吐出方向のずれ量が規定量以上であり吐出方向の矯正が必要なノズル８の番号として記憶する。つまり、全てのノズル８のうち、吐出方向の矯正が必要なノズル８が全て抽出される（抽出工程）。

さらに、ステップＳ１０４として、ステップＳ１０３で抽出された適正着弾領域からはみ出して着弾したインク滴の適正着弾領域からのずれ方向とずれ量とを画像処理によって検出する。そして、吐出方向の矯正を要するノズル８の吐出方向のずれ方向及びずれ量として、ノズル８の番号と対応付けて記憶する。なお、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４を「検出工程」と称する。

最後に、ステップＳ１０５として、ヘッド本体５０の低剛性領域のうち、ステップＳ１０４で検出された、吐出方向の矯正を要するノズル８の吐出方向のずれ方向及びずれ量に応じて決まる領域（以降、単に「照射領域」と称する）にレーザ光線を照射し、後述するレーザ・フォーミング法によってノズルプレート２６を変形させる（変形加工工程）。照射領域は、吐出方向が適正に矯正されるようにノズルプレート２６を変形させるためにレーザ光線を照射する領域であり、本実施の形態においては、図９に示す斜線の領域である。図９は、ヘッド本体５０をインク吐出面側から見た図であり、図中の矢印はノズル８からのインクの吐出のずれ方向及びずれ量を示している。つまり、照射領域は、インク吐出面においてノズル８に対してインクの吐出のずれ方向とは反対側に位置している。また、本実施の形態では、レーザ光線の強度は一定であり、インクの吐出方向のずれ量に応じてレーザ光線の照射領域の面積を変化させる。

ここで、レーザ・フォーミング法について説明する。金属材料に対してレーザ光線を照射すると、高エネルギー密度のレーザ光線を吸収した材料の温度は急激に上昇する。したがって、部分的な材料の熱膨張に起因する大きな熱応力が生じる。レーザ光線を照射した表面はその裏面よりも温度上昇が大きく、冷却時の収縮量も大きい。そのために、加熱冷却の過程で塑性流動が起こることにより曲げ変形が起こる。この曲げ変形によって金属材料を変形加工する方法がレーザ・フォーミング法である。

そして、ステップＳ１０５の変形加工工程により、インク吐出方向のずれ量が規定量以上であるノズル８の吐出方向が適正に矯正され、良品のインクジェットヘッド９が完成する。

次に、図１０の変形加工の過程を示す図を参照しつつ、上述の変形加工工程について詳細に説明する。なお、図１０中の一点鎖線の矢印は、ノズル８からのインク吐出方向を示している。

図１０（ａ）において、紙面右側のノズル８は、インク吐出方向がインク吐出面に対して垂直な方向であり、吐出方向の矯正を必要としない。一方、紙面左側のノズル８は、インク吐出方向のずれが規定量以上であり、吐出方向の矯正が必要である。ここで、紙面左側のノズル８からのインク吐出方向は、インク吐出面に対して垂直な方向よりも紙面右側にずれている。したがって、図１０（ｂ）に示すように、紙面左側のノズル８の近傍の低剛性領域において、インク吐出面におけるノズル８よりも紙面左側の点線で囲まれた領域である照射領域にレーザ光線を照射する。その結果、図１０（ｃ）に示すように、紙面左側のノズル８の近傍が変形し、ノズル８は、そのインク吐出方向がインク吐出面に対して垂直となるように矯正される。

以上のように、本発明の第１の実施の形態のインクジェットヘッド９における吐出方向矯正方法は、検出工程によって、ノズル８からのインク吐出方向のずれを検出し、変形加工工程でノズル８近傍の低剛性領域を変形させることによって、検出工程で検出されたずれを矯正することができる。したがって、インクジェットヘッド９の製造歩留まりを向上させることができる。

また、検出工程は、複数のノズル８から吐出方向の矯正を要するノズル８を抽出する抽出工程を含んでおり、変形加工工程では、抽出工程で抽出されたノズル８の低剛性領域を変形させる。したがって、複数のノズル８のうち吐出方向の矯正が必要なノズルのみを矯正するので、吐出方向矯正のための加工時間を短縮することができる。

さらに、変形加工工程では、照射領域にレーザ光線を照射することによって、低剛性領域を変形させるので、吐出方向矯正のための加工を短時間で実行することができる。加えて、レーザ光線の出力は一定であると共に、照射領域の面積は、吐出方向のずれ量に応じて決まる。したがって、加工精度が安定する。

また、本発明の第１の実施の形態にかかるインクジェットヘッド９は、ノズル８の近傍に低剛性領域が形成されているので、ノズル８からのインク吐出方向を矯正することができる。したがって、製造歩留まりの高いものとすることができる。

加えて、低剛性領域は、ノズルプレート２６の凹溝６ｂと、ノズルプレート２６のインク吐出面とは反対側の面に接合されるマニホールドプレート２５の凹溝６ａとによって形成される空洞６を含む。したがって、ノズル８からのインク吐出方向を最も矯正しやすい。また、マニホールドプレート２５に低剛性領域が形成されるので、ノズル８の吐出方向の効果的な矯正が可能である。

さらに、空洞６は、流路ユニット４内のインク吐出面近傍におけるノズル８の周囲に対応する領域に環状に形成されている。したがって、インク吐出方向がどの方向にずれていても矯正可能である。

次に、図１１を参照しつつ、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本実施の形態にかかるインクジェットヘッドの構成が、第１の実施の形態にかかるインクジェットヘッド９の構成と主に異なる点は、インクジェットヘッド９の流路ユニット４はいずれも金属材料からなる、５枚のプレート２２〜２６で構成されているのに対して、本実施の形態のインクジェットヘッドの流路ユニット１０４は、金属材料からなる４枚のプレート１２２〜１２５と、透明なガラスからなるプレート１２６とで構成されている点である。その他の構成については、図２〜図６に示すインクジェットヘッド９とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。

インクジェットヘッドのヘッド本体１５０は、流路ユニット１０４と流路ユニットの上面に配置された複数の圧電シート１２１とを有している。流路ユニット１０４は、アクチュエータプレート１２２、キャビティプレート１２３、サプライプレート１２４、マニホールドプレート１２５及びノズルプレート１２６が積層された積層構造となっている。なお、上述したように、プレート１２２〜１２６は金属材料からなっており、プレート１２６は透明な石英ガラスからなっている。

そして、流路ユニット１０４内には、マニホールド流路（図示せず）と、マニホールド流路と連通している複数の圧力室１０と、圧力室１０とノズルプレート１２６に形成されたノズル１０８とを接続する個別インク流路１０７及び、インク吐出面近傍において、ノズル１０８の周囲に形成された環状の空洞１０６が設けられている。

また、本実施の形態のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法が、第１の実施の形態のインクジェットヘッド９における吐出方向矯正方法と主に異なる点は、第１の実施の形態では、変形加工工程において、ノズルプレート２６のインク吐出面上にレーザ光線を照射するのに対して、本実施の形態では、変形加工工程において、ノズルプレート２６のインク吐出面に対して出射されたレーザ光線は、ガラス製のノズルプレート２６を透過して、マニホールドプレート２５に照射される点である。なお、その他の手順については、図７に示す第１の実施の形態の手順とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。

本実施の形態の吐出方向矯正の手順としては、まず検出工程によって、複数のノズル１０８のうち、吐出方向のずれが規定量以上であるノズル１０８を全て抽出すると共に、抽出されたノズル１０８の吐出方向のずれ方向及びずれ量を検出する。そして、検出工程での検出結果に基づいて、変形加工工程によって吐出方向の矯正が必要なノズル１０８の近傍を変形させる。

ここで、図１１を参照しつつ、変形加工工程について詳細に説明する。図１１（ａ）の紙面左側のノズル１０８のように、インク吐出方向がインク吐出面に対して垂直な方向よりも紙面右側にずれている場合には、図１１（ｂ）において、点線で囲まれた照射領域にレーザ光線を照射する。本実施の形態における照射領域は、ノズル８の周囲に形成された空洞１０６の内壁、詳しくは、マニホールドプレート１２５の凹溝１０６ａの内側の側壁において、ノズル８に対してノズル８からのインク吐出方向とは反対側の領域である。また、照射領域の面積は、インクの吐出方向のずれ量に応じて決まる。照射領域へのレーザ光線の照射によって、図１１（ｃ）に示すように、紙面左側のノズル１０８の近傍が変形し、ノズル１０８は、そのインク吐出方向がインク吐出面に対して垂直となるように矯正される。

以上のように、第２の実施の形態のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法は、第１の実施の形態のインクジェットヘッド９における吐出方向矯正方法と同様に、インクジェットヘッドの製造歩留まりを向上させることができる。

また、本実施の形態にかかるインクジェットヘッドでは、複数のノズルが１０８が形成されているノズルプレート２６が透明なガラスならなっている。したがって、変形加工工程において、ノズルプレート２６と接合されたマニホールドプレート２５にレーザ光線を照射することができる。したがって、インク吐出方向の効果的な矯正が可能となる。

その他、本実施の形態にかかるインクジェットヘッドは、第１の実施の形態にかかるインクジェットヘッドと同様の利点を有している。

次に、図１２を参照しつつ、本発明の第３の実施の形態について説明する。

本実施の形態にかかるインクジェットヘッドの構成は、第１の実施の形態にかかるインクジェットヘッド９の構成と同様であるので説明は省略する。また、本実施の形態にかかるインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法が、第１の実施の形態にかかるインクジェットヘッド９における吐出方向矯正方法と主に異なる点は、第１の実施の形態では、変形加工工程において、低剛性領域における吐出方向のずれ方向に対応する照射領域にレーザ光線を照射するのに対して、本実施の形態では、低剛性領域における吐出方向のずれ方向に対応する押圧点に圧子を押し当てる点である。なお、その他の手順については、図７に示す第１の実施の形態の手順とほぼ同様であるので、詳細な説明は省略する。

本実施の形態のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正の手順としては、まず検出工程によって、複数のノズル８のうち、吐出方向のずれが規定量以上であるノズル８を全て抽出すると共に、抽出されたノズル８の吐出方向のずれ方向及びずれ量を検出する。そして、検出工程での検出結果に基づいて、変形加工工程によって吐出方向の矯正が必要なノズル８の近傍を変形させる。

ここで、図１２を参照しつつ、変形加工工程について詳細に説明する。図１２（ａ）の紙面左側のノズル８のように、インク吐出方向がインク吐出面に対して垂直な方向よりも紙面右側にずれている場合には、図１２（ｂ）に示すように、低剛性領域におけるノズルプレート２６のインク吐出面上において、ノズル８に対してノズル８からのインク吐出方向とは反対側である紙面左側の押圧点Ｐに圧子９０を押し当てる。ここで、圧子９０の押し付け荷重は吐出方向のずれ量に応じて決まる。押圧点Ｐへの圧子９０の押し当てによって、図１２（ｃ）に示すように、紙面左側のノズル８の近傍が変形し、ノズル８は、そのインク吐出方向がインク吐出面に対して垂直となるように矯正される。

以上のように、第３の実施の形態のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法と同様に、インクジェットヘッドの製造歩留まりを向上させることができる。

さらに、変形加工工程では、押圧点Ｐに圧子９０を押し当てることによって、低剛性領域を変形させるので、吐出方向矯正のための加工を低コストで行うことができる。加えて、圧子９０の押し付け荷重は吐出方向のずれ量に応じて決まる。したがって、吐出方向のずれを高精度で矯正することが可能である。

その他、本実施の形態にかかるインクジェットヘッドは、第１の実施の形態及び第２の実施の形態にかかるインクジェットヘッドと同様の利点を有している。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。例えば、上述の第１〜３の実施の形態では、ノズルのインク吐出方向のずれを検出する検出工程に、複数のノズルのうちインク吐出方向のずれが規定量以上であるノズルを抽出する抽出工程が含まれている場合について説明したが、抽出工程はなくてもよい。

また、上述の第１及び２の実施の形態では、変形加工工程において、照射領域にレーザ光線を照射することによって低剛性領域を変形させる場合について、第３の実施の形態では、変形加工工程において、押圧点に圧子を押し当てることによって低剛性領域を変形させる場合についてそれぞれ説明したが、低剛性領域を変形させる方法はこれには限られない。例えば、スパークフォーミングによって変形させてもよい。スパークフォーミングとは、金属材料に対して電圧を印加すると共に、電極棒を近づけることによってスパークを生じさせ、金属材料を部分的に加熱する方法である。これにより、部分的な材料の熱膨張に起因する大きな熱応力が生じ、金属材料が変形する。

また、上述の第１及び２の実施の形態では、レーザ光線の強度は一定であると共に、レーザ光線の照射領域の面積が、ノズルからのインク吐出方向のずれ量に対応して決まる場合について説明したが、これには限られない。例えば、レーザ光線の照射面積を一定とし、レーザ光線の強度をノズルからのインク吐出方向のずれ量に対応して決めてもよい。また、レーザ光線の強度及びレーザ光線の照射領域の面積の両方を一定とし、レーザ光線の照射時間をノズルからのインク吐出方向のずれ量に対応して決めてもよい。

さらに、上述の第３の実施の形態では、圧子の押し付け荷重が、ノズルからのインク吐出方向のずれ量に対応して決まる場合について説明したが、これに限らず、圧子の押し付け荷重をノズルからのインク吐出方向のずれ量に拘わらず一定とし、ノズルプレート２６に押し付ける圧子の数をノズルからのインク吐出方向のずれ量に対応して決めてもよい。圧子の数が複数の場合は、それらの押圧点の重心が、上述した押圧点Ｐと一致するように各押圧点の位置を設定すればよい。

加えて、上述の第１〜３の実施の形態では、流路ユニットは、５枚のプレートが積層された積層構造を有しており、流路ユニット内には、ノズルプレートに形成された凹溝と、ノズルプレートのインク吐出面とは反対側の面に接合されたマニホールドプレートに形成された凹溝とで構成される空洞が形成される場合について説明したが、これには限られない。例えば、マニホールドプレートのみに形成した凹溝で空洞を形成してもよいし、ノズルプレートのみに形成した凹溝で空洞を形成してもよい。ノズルプレート及びマニホールドプレート以外のプレートに空洞が形成されていてもよい。

また、上述の第１〜３の実施の形態では、空洞を形成することによって、流路ユニットの各ノズル近傍を低剛性領域とする場合について説明しているが、これには限られない。例えば、空洞内に、例えばインクのような、流路ユニットを構成する各プレートの材質よりも弾性率の低い材料が充填されていてもよい。

加えて、上述の第１〜３の実施の形態では、圧電タイプのインクジェットヘッドについて説明しているが、本発明の適用範囲はこれには限られない。例えば、バブルジェット(登録商標）方式のインクジェットヘッドに対して適用してもよい。

本発明の第１の実施の形態にかかるインクジェットヘッドを含むインクジェットプリンタの概略構成を示す斜視図である。 図１に示すヘッド本体の平面図である。 図２の一点鎖線で囲まれた領域の拡大図である。 図３のヘッド本体のインク吐出面側から見た図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿うヘッド本体の断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ線に沿うヘッド本体の部分断面図である。 図１に示すインクジェットヘッドの吐出方向矯正方法の手順を示すフローチャートである。 図１のインクジェットヘッドの着弾位置の計測を行うためのテスト印刷の様子と、テスト印刷結果を示す図である。 図１のインクジェットヘッドのインク吐出面におけるレーザ光線の照射領域を示す図である。 図１のインクジェットヘッドの吐出方向矯正のための変形加工の過程を表す図である。 本発明の第２の実施の形態にかかるインクジェットヘッドの吐出方向矯正のための変形加工の過程を表す図である。 本発明の第３の実施の形態にかかるインクジェットヘッドの吐出方向矯正のための変形加工の過程を表す図である。

符号の説明

１ インクジェットプリンタ
４ 流路ユニット
６ 空洞
６ａ、６ｂ 凹溝
８ ノズル
９ インクジェットヘッド
２５ マニホールドプレート
２６ ノズルプレート
５０ ヘッド本体

Claims (14)

1. インクを吐出する複数のノズルが形成されたノズルプレートを有しており、前記複数のノズルの各々の近傍に、少なくとも前記ノズルプレートに設けられていると共にその周囲よりも剛性が低い低剛性領域がそれぞれ形成されたインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法であって、
   前記ノズルのインク吐出方向のずれを検出する検出工程と、
   前記検出工程で検出されたずれを矯正するように少なくとも前記低剛性領域の前記ノズルプレートに設けられている部分を変形させる変形加工工程とを備えていることを特徴とするインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法。
2. 前記検出工程は、前記複数のノズルのうちインク吐出方向のずれが許容範囲を超えたノズルを抽出する工程を含み、
   前記変形加工工程においては、前記抽出されたノズルの前記低剛性領域を変形させ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における吐出方向矯正方法。
3. 前記変形加工工程において、前記低剛性領域のうちの前記ずれの方向に応じて決まる部分にレーザ光線を照射す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における吐出方向矯正方法。
4. 前記レーザ光線の強度を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法。
5. 前記レーザ光線を照射する面積を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法。
6. 前記レーザ光線の照射時間を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することを特徴とする請求項３に記載のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法。
7. 前記変形加工工程において、前記低剛性領域のうちの前記ずれの方向に応じて決まる部分に圧子を押し当て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における吐出方向矯正方法。
8. 前記圧子の押し付け荷重を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法。
9. 前記圧子の押し付け点の数を、前記ノズルのインク吐出方向のずれ量に応じて変更することを特徴とする請求項７に記載のインクジェットヘッドにおける吐出方向矯正方法。
10. 複数の金属プレートを接合することによって、インクを吐出する複数のノズルと、前記複数のノズルにインクを供給するマニホールド流路と、前記複数のノズルの各々の近傍に位置すると共に少なくとも前記複数のノズルが形成されたノズルプレートに設けられており且つその周囲よりも剛性が低い低剛性領域とを有するインクジェットヘッド本体を形成する本体形成工程と、
    前記インクジェットヘッド本体の前記ノズルのインク吐出方向のずれを検出する検出工程と、
    前記検出工程で検出されたずれを矯正するように少なくとも前記低剛性領域の前記ノズルプレートに設けられている部分を変形させる変形加工工程とを備えてい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. 複数のプレートが積層されて形成されており、
    インクを吐出する複数のノズルと、
    前記複数のノズルの各々の近傍に位置すると共に少なくとも前記複数のノズルが形成されたプレートおよび前記ノズルが形成されたプレートに隣接したプレートに設けられており且つその周囲よりも剛性が低い低剛性領域とを備えており、
    前記複数のプレートのうち少なくとも前記ノズルが形成されたプレートに隣接したプレートに凹状の窪みが形成されており、
    前記低剛性領域は、前記窪みを含んで構成されていると共に前記ノズルを取り囲むように環状に形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
12. 複数のプレートが積層されて形成されており、
    インクを吐出する複数のノズルと、
    前記複数のノズルの各々の近傍に位置すると共に少なくとも前記複数のノズルが形成されたプレートに設けられており且つその周囲よりも剛性が低い低剛性領域とを備えており、
    前記複数のプレートのうち少なくとも前記ノズルが形成されたプレートの前記ノズルが開口したインク吐出面とは反対側の面に凹状の窪みが形成されており、
    前記低剛性領域は、前記窪みを含んで構成されていると共に前記ノズルを取り囲むように環状に形成されていることを特徴とするインクジェットヘッド。
13. 前記凹状の窪みに、その窪みが形成されているプレートよりも弾性率が低い材料が充填されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載のインクジェットヘッド。
14. 前記複数のプレートのうち少なくとも前記ノズルが形成されたプレートがレーザ光線を透光する材料からなることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のインクジェットヘッド。

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