JP5223214B2 - 液滴噴射装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから液滴を噴射する液滴噴射装置の製造方法に関する。

特許文献１に記載されている液滴噴射装置であるインクジェットヘッドは、複数のノズル及びこれら複数のノズルに連通する複数の圧力室を備えたキャビティユニット（流路ユニット）と、各圧力室を駆動して対応するノズルからインクを液滴として噴射させる圧電アクチュエータとを有している。このインクジェットヘッドの製造方法としては、キャビティユニットのノズル径や圧電アクチュエータの静電容量値が、製造段階においてばらつきを生じてしまうため、所定の駆動電圧で所定の噴射速度の液滴を噴射するために、あらかじめキャビティユニットのノズル径と圧電アクチュエータの静電容量値との組み合わせ規則を定めている。そして、キャビティユニットのノズル径と圧電アクチュエータの静電容量値とをそれぞれ測定し、組み合わせ規則に基づいて、対応するノズル径と静電容量値とをそれぞれ有するキャビティユニットと圧電アクチュエータとを選択し組み合わせている。

特開２００５−３２９６２８号公報（図２）

ところで、インクジェットヘッドとして２種類以上のインク（例えば、ブラックインクと複数種類のカラーインク）の液滴を噴射するインクジェットヘッドがある。このインクジェットヘッドは、インクの種類によって物性や記録用途が異なるため、液滴の噴射形態を変えることがある。例えば、テキスト記録等に用いられるブラックインクの場合、記録速度を速めるために、印刷用紙上でのドット径が大きくなるように、一度に噴射する液滴体積を大きくする。一方、カラーの画像記録等に用いられるカラーインクの場合、高精彩な記録を行うために、印刷用紙上でのドット径が小さくなるように、一度に噴射する液滴体積を小さくする。また、ブラックインクに顔料インク、カラーインクに染料インクを用いる場合、顔料インクは印刷用紙上での拡がりが染料インクに比して少ないため、液滴体積を大きくする。このように、インクの種類によって液滴体積を変えても、噴射速度をほぼ同じとし、印刷用紙上での液滴の着弾位置にずれが生じないようにする必要がある。

しかしながら、上述した特許文献１に記載の液滴噴射装置の製造方法において、キャビティユニットのノズル径と圧電アクチュエータの静電容量値とを所定の組み合わせ規則に基づいて組み合わせているのは、インクジェットヘッド毎の駆動電圧のばらつきを抑えるためであって、インクの種類に応じて液滴の噴射形態を変えることに対応していない。また、製造工程における各部の寸法のばらつきに基づく噴射特性を補正するために、製造上のばらつきを複数ランクに分け、各ランクごとに駆動信号の電圧等を設定することが行われている。これをインクの種類ごとに上記のように噴射形態を変える設計をした場合、ランク分けが増加し、製造が複雑になる。

そこで、本発明の目的は、異なる噴射形態が要求される２種類の液滴を噴射する構成のそれぞれに対して実際の特性を評価して、最適な駆動信号を決定することができる液滴噴射装置の製造方法を提供することである。

本発明の液滴噴射装置の製造方法は、異なる種類の液滴を噴射する第１ノズルと第２ノズルとをそれぞれ含む、第１液体流路と第２液体流路とを有する流路ユニットと、前記第１、第２液体流路内の液体にそれぞれ噴射エネルギーを付与する各駆動部を有するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動信号を印加する駆動手段とを備えた、液滴噴射装置の製造方法であって、前記流路ユニットを製造する流路ユニット製造工程と、前記アクチュエータを製造するアクチュエータ製造工程と、製造された前記流路ユニットと前記アクチュエータとについて、噴射特性に関する所定の複数のランク付け項目に関する測定を行う測定工程と、前記測定工程における測定結果に応じて、前記複数のランク付け項目のそれぞれに対して、前記第１ノズルの噴射特性に対応する第１ランクと、前記第２ノズル
の噴射特性に対応する第２ランクとに分けて、ランク付けを行うランク決定工程と、前記ランク決定工程において、前記複数のランク付け項目のそれぞれに対して決定された前記第１ランクと前記第２ランクとに基づいて、前記駆動信号を決定する駆動信号決定工程とを備え、前記第１液体流路が前記第１ノズルに連通する第１圧力室を含むとともに、前記第２液体流路が前記第２ノズルに連通する第２圧力室を含んでおり、且つ、前記第１圧力室と前記第２圧力室とが同一平面上で開口するものであり、さらに、前記アクチュエータが、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを覆うように前記流路ユニットに積層される圧電層を含み、前記第１圧力室と前記第２圧力室とに対応する圧電層の各領域を前記駆動部とした圧電アクチュエータであり、前記複数のランク付け項目に、ノズル径、前記流路ユニット内の液体流路の流路抵抗、及び、前記圧電アクチュエータの静電容量の、３つの項目が少なくとも含まれ、
前記駆動信号決定工程は、前記ランク決定工程において決定された、前記ノズル径に関する前記第１、第２ランクと、前記流路抵抗に関する前記第１、第２ランクとから、前記第１、第２ノズルに対応する、前記駆動信号の波形に関する第１波形ランクと第２波形ランクとを決定する波形ランク決定工程と、前記ランク決定工程において決定された、前記ノズル径に関する前記第１、第２ランクと、前記静電容量に関する前記第１、第２ランクとから、前記第１、第２ノズルに対応する、前記駆動信号の電圧値に関する第１電圧ランクと第２電圧ランクとを決定する電圧ランク決定工程とを有する。

この液滴噴射装置の製造方法によると、２種類のインク（例えば、ブラックインクとカラーインク）の液滴をそれぞれ噴射する液滴噴射装置において、２種類の液滴を噴射するノズル径や流路抵抗等が異なっている場合には、２種類の液滴を噴射させるのに最適な、駆動信号の波形及び電圧値を選択する必要がある。そこで、本発明においては、噴射特性に関する複数の項目のそれぞれについて、２種類のノズルからの噴射特性に分けてランク付けし（第１ランクと第２ランク）、複数の項目のそれぞれに対して決定された第１ランクと第２ランクとに基づいて、２種類の液滴を適切に噴射させる最適な駆動信号を決定することができる。また、駆動信号の波形ランクが、ノズル径のランクと流路抵抗のランクとから決定され、電圧ランクが、ノズル径のランクと静電容量のランクとから決定される。

さらに、前記測定工程において、前記第１圧力室と前記第２圧力室との一方に対応する領域における前記駆動部の静電容量のみを測定し、前記ランク決定工程において、前記測定工程で測定された静電容量値に応じて決定したランクを、前記駆動部の静電容量に対する前記第１ランクと前記第２ランクとに共通に用いることが好ましい。これは、流路ユニットに、第１、第２の圧力室の開口を共通に覆うように圧電層が積層されている場合に、圧電層の組成や厚みに起因する静電容量値は、第１圧力室と第２圧力室との間で大きく異なることは少ない。そこで、一方の圧力室に対応する領域の静電容量のみを測定し、その測定された静電容量値から決定されたランクを、第１ランク及び第２ランクとして共通に用いることで、ランク分けの煩雑さを軽減することができる。

加えて、前記電圧ランク決定工程で決定された前記第１、第２電圧ランクから、製造された前記流路ユニットと前記アクチュエータとが使用可能か否かを判定する、判定工程を備えていることが好ましい。これにより、２種類のノズルで、駆動信号の最適電圧値（電圧ランク）があまりにも大きく離れていると、２種類のノズルのそれぞれで所望の噴射特性を得ることは難しい。そこで、これら２種類のノズルにそれぞれ対応する電圧ランクから、流路ユニット及びアクチュエータが使用可能であるか否かを判定することができる。

本発明によると、噴射特性に関する複数の項目のそれぞれについて、２種類のノズルからの噴射特性に分けてランク付けし（第１ランクと第２ランク）、複数の項目のそれぞれに対して決定された第１ランクと第２ランクとに基づいて、２種類の液滴を適切に噴射させる最適な駆動信号を決定することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。

図１に示すように、インクジェットヘッド１００は、複数枚のプレートからなる流路ユニット１の上面にプレート型の圧電アクチュエータ２が接合されている。そして、このプレート型の圧電アクチュエータ２の上面に外部機器との電気的接続に用いられるフレキシブルフラットケーブル３が接合されており、このフレキシブルフラットケーブル３の上面にドライバＩＣ５（駆動手段）が接続されている。そして、流路ユニット１の下面側に開口されたノズル４（図２参照）から下向きにインクの液滴を噴射する。

次に、流路ユニット１及び圧電アクチュエータ２について、図２〜図５を参照しつつ説明する。図２は、流路ユニットの分解斜視図である。図３は、流路ユニットの拡大分解斜視図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、図１のＶ−Ｖ線断面図である。まずは、流路ユニット１について説明する。図２に示すように、流路ユニット１は、下層から順にノズルプレート１１、スペーサプレート１２、ダンパープレート１３、２枚のマニホールドプレート１４ａ，１４ｂ、サプライプレート１５、ベースプレート１６及びキャビティプレート１７の合計８枚の薄い平板を、それぞれの平板面が対向するように積層し、接着剤で接合した構造となっている。各プレート１２〜１７は、ポリイミド等の合成樹脂製のノズルプレート１１を除き、４２％ニッケル合金鋼板製であり、それらの板厚は５０μｍ〜１５０μｍ程度である。

ノズルプレート１１には、微小径の多数の液滴噴射用のノズル４が、ノズルプレート１１における長手方向（Ｘ方向）に沿って微小間隔に多数個穿設されている。このノズル４は、長手方向（Ｘ方向）に平行な５列に適宜間隔で配列されている。ここで、ブラックインクとカラーインク（以下、シアンインク、マゼンタインク、イエローインクを総称して「カラーインク」という）とでは、噴射される液滴体積を異なるように設定する必要がある。例えば、ブラックインクの場合液滴体積を大きくするために、ノズル４ａ（第１ノズル）の径は約２０．５μｍ、一方、カラーインクの場合液滴体積を小さくするために、ノズル４ｂ（第２ノズル）の径は約１７μｍとし、ブラックインクのノズル４ａの径を、各カラーインクのノズル４ｂの径よりも大きくしている（図４参照）。

図３に示すように、キャビティプレート１７には、複数の圧力室３６がノズル４の列に対応して５列に配列されている。各圧力室３６は、平面視細長形状にキャビティプレート１７の板厚を貫通して形成されており、その長手方向がノズル４の列と直交する方向（Ｙ方向）に沿うようにして配置されている。前述のように噴射される液滴体積を異なるようにするため、ブラックインク用の圧力室は、Ｙ方向の長さを約１．４ｍｍ、カラーインク用の圧力室は、Ｙ方向の長さを約１．１ｍｍとし、また両者ともＸ方向の幅を約２６μｍ、深さ（キャビティプレート１７の厚さ）を約５０μｍとしている。

各圧力室３６における先端部３６ａは、ベースプレート１６、サプライプレート１５、２枚のマニホールドプレート１４ａ，１４ｂ、ダンパープレート１３及びスペーサプレート１２に、穿設されている微小径の連通孔３７を介して、ノズルプレート１１の各ノズル４に連通している。

キャビティプレート１７の下面に隣接するベースプレート１６には、各圧力室３６の一端３６ｂに接続する連通孔３８が穿設されている。ベースプレート１６の下面に隣接するサプライプレート１５には、後述する共通インク室７から各圧力室３６へインクを供給するための接続流路４０が穿設されている。そして、各接続流路４０には、共通インク室７からインクが入る入口孔と、連通孔３８と対向するように開口する出口孔と、入口孔と出口孔との間であって、接続流路４０中で最も大きな流路抵抗となるように断面積を小さく形成された絞り部とが設けられている。この絞り部は、ノズル４からインクを噴射させるために、圧力室３６が噴射圧力を受けたときに、共通インク室７側へのインクの後退を防止し、効率よくインクをノズル４側へ前進させるためのものである。

２枚のマニホールドプレート１４ａ，１４ｂには、圧力室３６の各列の下に沿って長い５つの共通インク室７が板厚を貫通して形成されている。すなわち、図２及び図４に示すように、２枚のマニホールドプレート１４ａ，１４ｂを積層し、且つ、その上面をサプライプレート１５で覆い、下面をダンパープレート１３で覆うことにより、合計５つの共通インク室７が形成される。

図３及び図４に示すように、マニホールドプレート１４ａの下面に隣接するダンパープレート１３の下面側には、共通インク室７と隔絶されたダンパー室４５が凹んで形成されている。この各ダンパー室４５の形成位置及び形状は、図２に示すように、各共通インク室７と同様になっている。ダンパー室４５上部の薄い板状の天井部は、インク噴射時に、圧力室３６で発生した圧力変動が共通インク室７に伝播しても、弾性変形して振動することにより、圧力変動を吸収減衰させるダンパー効果を奏し、圧力変動が共通インク室７を介して他の圧力室３６へ伝播するクロストークを抑制する。

また、図２に示すように、キャビティプレート１７、ベースプレート１６及びサプライプレート１５の長手方向の一方端部には、上下の位置を対応させて、それぞれ４つのインク供給口４７が穿設されている。これにより、図示しないインク供給源から供給されたインクは、これらインク供給口４７から共通インク室７の長手方向の一方端部に供給される。

インクは、インク供給口４７から共通インク室７に供給された後、図３に示すように、サプライプレート１５の接続流路４０及びベースプレート１６の貫通孔３８を経由して各圧力室３６に分配供給される。そして、後述するように、圧電アクチュエータ２の駆動部４９の駆動により、インクは各圧力室３６内から連通孔３７を通って、その圧力室３６に対応するノズル４に至るという構成になっている。

本実施形態においては、図２に示すように、インク供給口４７がそれぞれ４つ設けられているのに対して、共通インク室７が５つ設けられており、図２中左方に位置するインク供給口４７ａのみ、２つの共通インク室７にインクを供給するように構成されている。これは、このインク供給口４７ａには、ブラックインクが供給されるように設定されており、ブラックインクがその他のカラーインクに比べて使用頻度が高いからである。他のインク供給口４７ｂ，４７ｃ，４７ｄには、イエロー、マゼンタ及びシアンの各インクがそれぞれ単独に供給される。流路ユニット１の上面には、インク供給口４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄに対応するろ過部２０ａを有するフィルタ２０が接着剤等で貼着されている（図１参照）。

次に、圧電アクチュエータ２について説明する。図５に示すように、圧電アクチュエータ２は、１枚の厚さが約３０μｍの合計９枚の圧電シート４１〜４３を積層した構造である。この圧電アクチュエータ２は、下層から圧電シート４１と圧電シート４２とが交互に合計７枚積層されており、その上層に２枚の圧電シート４３が積層されている。下側から偶数番目の圧電シート４１、４２間の境界面には、流路ユニット１における各圧力室３６に対向した箇所ごとに細幅の個別電極４４が配置されている。下側から奇数番目の各圧電シート４１、４２間の境界面には、複数の圧力室３６に対して共通の共通電極４６が配置されている。ブラックインク用の圧力室に対向した個別電極４４は、Ｙ方向の長さを約１．２ｍｍ、Ｘ方向の幅を約１６０μｍとし、カラーインク用の圧力室に対向した個別電極４４は、Ｙ方向の長さを約０．９ｍｍ、Ｘ方向の幅を約１５４μｍとしている。このように、ブラックインク用とカラーインク用とで個別電極４４の大きさが異なるのは、両方に同じ電圧を印加して、液滴の噴射速度をほぼ同じにするためである。

圧電アクチュエータ２の上面（流路ユニット１の反対側）であり、最上段のシートの上面には、複数の表面電極４８（図２参照）が形成されており、個別電極４４及び共通電極４６と電気的なスルーホールを介して接続されている。また、この表面電極４８は、フレキシブルフラットケーブル３（図１参照）上のドライバＩＣ５と電気的に接続される。共通電極４６は、グランドに電気的に接続されている。そして、１つの圧力室３６に積層方向に対向する複数の個別電極４４、共通電極４６間に挟まれる圧電シート４１、４２の部分から、その圧力室３６内のインクに圧力を付与する１つの駆動部４９が形成される。

駆動部４９における最下層の圧電シート４１を除く圧電シート４１，４２の分極方向はその厚み方向である。個別電極４４と共通電極４６間に電圧を印加し圧電シート４１，４２にその分極方向と同じ方向に電界を生成すると、電極４４，４６の間に挟まれた圧電シートが活性層として働き、圧電縦効果により分極方向と平行（上下方向）に延び、圧力室３６の容積を縮小する。

図６は、駆動信号のパルス波形を示す図である。駆動信号９０は、１印字周期の間に３個の駆動パルスＰを有する。この駆動パルスＰは、いわゆる、引き打ちによりインクに圧力を付与する。すなわち、インクを噴射しないときには、個別電極４４を所定の電位Ｖ_０に保持し、圧力室の容積を縮小した状態にしておき、駆動パルスＰの立ち下がりエッジＰａにより圧力室３６の容積を一旦増大させ、その後、駆動パルスＰの立ち上がりエッジＰｂにより圧力室３６の容積を減少してインクを噴射する。なお、駆動パルスＣは、キャンセルパルスであり、圧力室３６内の残留圧力波を打ち消すためのものである。

次に、本実施形態に係るインクジェットヘッド１００の製造方法について、図７を参照して説明する。図７は、インクジェットヘッドの製造工程を示す図である。

まず、流路ユニット製造工程Ｓ１において、ノズルプレート１１、スペーサプレート１２、ダンパープレート１３、マニホールドプレート１４ａ，１４ｂ、サプライプレート１５、ベースプレート１６及びキャビティプレート１７に、ノズル４、インク供給口４７、共通インク室７、連通孔３７、貫通孔３８、接続流路４０、ダンパー室４５及び圧力室３６等を形成する。それらの開口や凹み等は、エッチング加工、放電加工、プラズマ加工及びレーザ加工等により形成される。そして各プレートを、接着剤を介して積層し一体化する。

次に、圧電アクチュエータ製造工程Ｓ２においては、まず、セラミックス粉末、バインダ及び溶剤を混合した圧電セラミックス素材のグリーンシートを形成する。そのグリーンシート一部のものに導電性ペーストで共通電極４６、個別電極４４、表面電極４８をスクリーン印刷し、そのグリーンシートを積層して焼成し一体化する。

そして、上記のように製造された流路ユニット１と圧電アクチュエータ２とを、圧力室３６と個別電極４４とが対向する位置関係をもって接着により一体化する（Ｓ３）。

本実施形態に係るインクジェットヘッド１００は、ブラックインクとカラーインクとでノズル径、圧力室の大きさ、個別電極の大きさを異にしている。一般に、製造工程における各部の寸法のばらつきに基づく噴射特性を補正するために、駆動パルスの波形や電圧等を調整することが行われるが、ブラックインクとカラーインクとでそれぞれ異なる設計となっているため、それぞれに対して異なる調整をする必要が生じる。そこで、このインクジェットヘッド１００の製造方法は、ブラックインクとカラーインクとでそれぞれ噴射特性に関する所定の複数の項目を測定し、その測定結果にしたがって複数の項目にランク付けを行い、そのランクに基づく最適な駆動信号を決定するものである。

ノズル径の測定には、図示しない顕微鏡により拡大した画像にエッジ強調等の画像処理を施した後に寸法測定する方法等を用いる。ブラックインク用のノズルと、カラーインク用のノズルとは別々に測定し（Ｓ４，Ｓ８）、それぞれ図８（ａ）（ｂ）に示すように寸法の大きさに基づいて複数ランクＡ〜Ｅにランク付けする（Ｓ６，Ｓ１０）。ここで用いるノズル径は、1個のインクジェットヘッド１００におけるブラックインク用及びカラーインク用の全ノズルまたは複数のノズルの平均値である。なお、ノズル径の測定は、インクジェットヘッド１００を組み立てた後行っても、またノズルプレート１１にノズル加工を行った直後に行っても良い。

圧力室３６、連通孔３７，３８、接続流路４０などの寸法を測定して、インクの流れにかかわる特性を求めることができるが、この実施形態では、それらからなるインク流路３９ａ，３９ｂの流路抵抗を、ブラックインクとカラーインクとでそれぞれ測定する（Ｓ６，Ｓ１０）。流路抵抗の測定には、ブラックインク用のインク流路３９ａの場合、図示しない供給管を各インク供給口４７ａに接続し、ポンプによって水を１０秒間供給し、その間にインク供給口４７ａに流れた水の重量を測定することで、流路抵抗を計算する方法等を用いる。カラーインク用のインク流路３９ｂの場合、イエロー、マゼンタ及びシアンの各インクがそれぞれ供給されるインク供給口４７ｂ，４７ｃ，４７ｄに同時に水を供給し、同様に水の重量を測定する。水に代えて気体を供給し、その流量を測定したり、圧力を測定することでも、流路抵抗を計算することができる。この実施形態では、ブラックインク及びカラーインクそれぞれについて、全圧力室及び全ノズルを含む流路抵抗を測定しているが、１つあるいは複数のノズルにかかわるインク流路の流路抵抗を測定するようにしもよい。そして、それぞれ図９（ａ）（ｂ）に示すように流路抵抗の大きさに基づいて複数ランク１〜５にランク付けする（Ｓ７，Ｓ１１）。

圧電アクチュエータの特性は、圧電シート４１，４２の組成と厚さ、個別電極４４の大きさなどを測定して求めてもよいが、それらに関係するものとして静電容量を測定して求めることができる。静電容量の測定には、図示しないインピーダンスアナライザーを用いて、駆動部４９に一定周期の電圧を加えた時の電流値から測定する方法等を用いる。この実施形態では、カラーインク用の、全数よりも少ない複数の個別電極４４と全コモン電極４６とにそれぞれ対応する表面電極４８に測定器を接続してその複数の駆動部４９についての静電容量を測定している。ここでカラーインク用の駆動部４９についてのみ測定するのは、個別電極４４はカラーインク用とブラックインク用とを同時に印刷形成するため、その両者のばらつきに相関関係があり、一方の特性で他方を代用できることによる。さらに、カラーインク用の駆動部４９及びインク流路３９ｂの方が、ブラックインク用のそれよりも、わずかのばらつきにより液滴体積や噴射速度に大きな変化を生じることによる。なお、ブラックインク用を含めて全駆動部４９あるいは１つの駆動部４９について測定してもよい。そして、それぞれ図１０に示すように静電容量の大きさに基づいて複数ランク１〜５にランク付けする（Ｓ７，Ｓ１１）。

次に、ブラックインク及びカラーインクのそれぞれにおいて決定したノズルランク及び流路ランクから駆動信号のパルス波形を決定する。ここでいう駆動信号のパルス波形を決定するとは、図１２の予め用意した５種類の波形から１つを選択することである。

駆動信号のパルス波形の選択について、図１１，１２を参照しつつ説明する。図１１にように、ブラックインクとカラーインクとでそれぞれ、図８のノズルランクＡ〜Ｅと図９の流路ランク１〜５との各組み合わせに、それぞれ波形ランク１〜５を設定する。（ａ）はブラックインク用、（ｂ）はカラーインク用であり、ブ両者は、ノズルランクＡ〜Ｅと流路ランク１〜５との同じ組み合わせ同じランクを設定している。例えば、ノズルランクがＢで、流路ランクが２の場合、波形ランクは３となる。波形ランク１〜５は、図１２の駆動信号のパルス波形（ａ）〜（ｅ）に対応する。

図１２の（ａ）〜（ｅ）の波形は、図６の波形とほぼ同様に機能するものであるが、全部または一部のパルスＰの幅をそれぞれ異にしている。これらの波形は、後述する電圧とともに、インクジェットヘッドのばらつきにかかわらず、噴射される液滴体積をほぼ一定（ブラックインクとカラーインクとでは異なる）にし、かつ噴射速度をほぼ一定にするように、設定されている。つまり、ノズル径が小さく、流路抵抗が大きい場合、波形ランクは１になり、図１２の波形（ａ）を選択する。また、ノズル径が大きく、流路抵抗が小さい場合、波形ランクは５になり、図１２の波形（ｅ）を選択する（Ｓ１４，Ｓ１５）。なお、ブラックインクとカラーインクとで、同一の波形（ａ）〜（ｅ）を設定してもよいが、パスル幅、パルス間隔等を異にした波形を設定することもできる。

また、前述のようにそれぞれ決定したノズルランク及び静電容量ランクから駆動信号の電圧ランクを決定する（Ｓ１６）。図１３のように、ブラックインクとカラーインクとでそれぞれ、図８のノズルランクＡ〜Ｅと図１０の静電容量ランク１〜５との各組み合わせに、それぞれ電圧ランク１〜５を設定する。（ａ）はブラックインク用、（ｂ）はカラーインク用であり、両者は、ノズルランクＡ〜Ｅと静電容量ランク１〜５との同じ組み合わせに同じランクを設定している。

ここで、ブラックインクの駆動信号の電圧とカラーインクの駆動信号の電圧は、同一の電圧値であることが好ましい。これは、両者の電圧が異なっていると、駆動信号の設定電圧毎にドライバＩＣが必要となり、コストが増大してしまうからである。そこで、ブラックインクの電圧ランク及びカラーインクの電圧ランクとを比較して、同一の駆動信号の電圧で使用可能か否かを判定し、使用可能ならば同一の電圧を決定する（Ｓ１８）。図１４は、１つのインクジェットヘッド内において図１３で決定したブラックインクの電圧ランクとカラーインクの電圧ランクとの組み合わせで、使用可能な電圧ランク１〜５を設定している。例えば、ブラックインクの電圧ランク１に対して、カラーインクの電圧ランクが１であるならば、両者に共通の電圧ランク１を決定する。仮に、カラーインクの電圧ランクが２であっても、両者に共通の電圧ランク１を決定することで、ほとんど問題なく噴射できることが発明者の実験により確認されている。このため、ランク差が１以内であった場合には、電圧ランクの小さい（電圧が大きい）方に電圧ランクを決定する。また、ランク差が２以上であった場合には、ブラックインクとカラーインクとで駆動信号の電圧差が大きすぎて、それぞれに対してドライバＩＣが必要となるため、使用不可（図１４で「×」で示す）と判定する。これによって、前述のように決定した駆動信号のパルス波形（ａ）〜（ｅ）に使用される電圧が、電圧ランク１〜５に基づいて決定される。電圧ランク１，２，３，４，５は、例えば、電圧２２Ｖ、２１Ｖ、２０Ｖ、１９Ｖ、１８Ｖに対応する。

そして、インクジェットヘッド１００は、インクジェット記録装置本体に組み込まれ、上記のように決定した駆動信号のパルス波形及び電圧が圧電アクチュエータに供給される。駆動信号のパルス波形及び電圧は、ドライバＩＣ５に設定してもよく、インクジェット記録装置本体内の制御回路に設定してもよい。

以上のように、本実施形態のインクジェットヘッド１００によると、ノズル径及び流路抵抗のそれぞれについて、ブラックインク及びカラーインクに分けてランク付けし、また静電容量についてランク付けし、これらに基づいて、ブラックインク用及びカラーインク用の駆動信号のパルス波形、その電圧を決定する。これにより、ブラックインク及びカラーインクにおいて、それぞれ所定の体積の液滴を、ほぼ一定の噴射速度で噴射することができる。

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変更が可能なものである。例えば、上述した実施形態では、カラーインクにおいて決定した静電容量ランクをブラックインクにおける静電容量ランクにも共通に用いていたが、ブラックインクとカラーインクとで別々にランク表を設けて、それぞれのランク表から静電容量ランクを決定してもよい。

また、上述した実施形態において、ブラックインク及びカラーインクのそれぞれにおいてノズル径、流路抵抗を測定して、それぞれランクを決定していたが、一方のノズル径、流路抵抗のみを測定してランクを決定するとともに、他方のランクは、一方の値に所定の補正を行うことで、決定してもよい。これは、ブラックインクの流路とカラーインクの流路とをそれぞれ各プレートに、エッチング加工、レーザ加工などによって同時に形成することで、両者の流路の間では、そのばらつきが同じ傾向を示すので、上記のように、ランクを共通使用することができるのである。これにより、ブラックインクとカラーインクとでノズル径及び流路抵抗ランクを共通に用いることで、ランク分けの煩雑さを軽減することができる。また、図１１と図１３に示すように、ブラックインクとカラーインクとで、波形ランクと電圧ランクとを同じように設定していることで、ランクの設定が複雑かつ多数にならず簡略化できる。

加えて、上述した実施形態においては、ブラックインクとカラーインクとで、共通の電圧を決定していたが、両者のそれぞれにおける電圧ランクに対応する電圧値の駆動信号を供給することができるドライバＩＣを設けて、ブラックインク及びカラーインクのそれぞれに対して異なる電圧値の駆動信号を供給してもよい。

また、上述した実施形態においては、ノズルランク、流路ランク、静電容量ランク、波形ランク及び電圧ランクの全てにおいて５段階にランク付けしていたが、５段階に限らず、任意の段階にランク付けしてもよい。例えば、より細かくランク付けすることにより、ブラックインク及びカラーインクの液滴を適切に噴射させることができる。また、より粗くランク付けすることにより、ランク数が少なくなり、ランク付けの煩雑さが低減される。

さらに、上述した実施形態においては、ノズル径、流路抵抗及び静電容量の３項目において、噴射特性を決定していたが、これら３項目に限らず、噴射特性に影響を与える項目であればいかなる項目であってもよい。また、実施形態および請求項において２種類の液体を使用する場合について説明したが、少なくとも２種類以上の液体を使用するものならば、同様に適用することができる。

加えて、上述した実施形態は、インクジェットヘッドに適用した例を説明したが、インク以外の液体、例えば、液晶表示装置のカラーフィルタを製造するために着色液を塗布する装置など、各種の液体を噴射する装置に適用することができる。

本実施形態に係るインクジェットヘッドの斜視図である。 流路ユニットの分解斜視図である。 流路ユニットの拡大分解斜視図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図１のＶ−Ｖ線断面図である。 駆動信号のパルス波形を示す図である。 インクジェットヘッドの製造工程を示す図である。 図８は、ノズル径のランク付けを行うランク表であり、（ａ）はブラックインク用であり、（ｂ）はカラーインク用である。 図９は、流路抵抗のランク付けを行うランク表であり、（ａ）はブラックインク用であり、（ｂ）はカラーインク用である。 図１０は、カラーインクの静電容量のランク付けを行うランク表である。 図１１は、駆動信号のパルス波形のランク付けを行うランク表であり、（ａ）はブラックインク用であり、（ｂ）はカラーインク用である。 各波形ランクの駆動信号のパルス波形を示す図である。 駆動信号の電圧のランク付けを行うランク表である。 ブラックインクとカラーインクとで共通使用できる電圧を決定する表である。

符号の説明

１００ インクジェットプリンタ
１ 流路ユニット
２ 圧電アクチュエータ
４ ノズル
５ ドライバＩＣ
３６ 圧力室
４９ 駆動部

Claims (3)

1. 異なる種類の液滴を噴射する第１ノズルと第２ノズルとをそれぞれ含む、第１液体流路と第２液体流路とを有する流路ユニットと、前記第１、第２液体流路内の液体にそれぞれ噴射エネルギーを付与する各駆動部を有するアクチュエータと、前記アクチュエータに駆動信号を印加する駆動手段とを備えた、液滴噴射装置の製造方法であって、
   前記流路ユニットを製造する流路ユニット製造工程と、
   前記アクチュエータを製造するアクチュエータ製造工程と、
   製造された前記流路ユニットと前記アクチュエータとについて、噴射特性に関する所定の複数のランク付け項目に関する測定を行う測定工程と、
   前記測定工程における測定結果に応じて、前記複数のランク付け項目のそれぞれに対して、前記第１ノズルの噴射特性に対応する第１ランクと、前記第２ノズルの噴射特性に対応する第２ランクとに分けて、ランク付けを行うランク決定工程と、
   前記ランク決定工程において、前記複数のランク付け項目のそれぞれに対して決定された前記第１ランクと前記第２ランクとに基づいて、前記駆動信号を決定する駆動信号決定工程とを備え、
   前記第１液体流路が前記第１ノズルに連通する第１圧力室を含むとともに、前記第２液体流路が前記第２ノズルに連通する第２圧力室を含んでおり、且つ、前記第１圧力室と前記第２圧力室とが同一平面上で開口するものであり、
   さらに、前記アクチュエータが、前記第１圧力室と前記第２圧力室とを覆うように前記流路ユニットに積層される圧電層を含み、前記第１圧力室と前記第２圧力室とに対応する圧電層の各領域を前記駆動部とした圧電アクチュエータであり、
   前記複数のランク付け項目に、ノズル径、前記流路ユニット内の液体流路の流路抵抗、及び、前記圧電アクチュエータの静電容量の、３つの項目が少なくとも含まれ、
   前記駆動信号決定工程は、
   前記ランク決定工程において決定された、前記ノズル径に関する前記第１、第２ランクと、前記流路抵抗に関する前記第１、第２ランクとから、前記第１、第２ノズルに対応する、前記駆動信号の波形に関する第１波形ランクと第２波形ランクとを決定する波形ランク決定工程と、
   前記ランク決定工程において決定された、前記ノズル径に関する前記第１、第２ランクと、前記静電容量に関する前記第１、第２ランクとから、前記第１、第２ノズルに対応する、前記駆動信号の電圧値に関する第１電圧ランクと第２電圧ランクとを決定する電圧ランク決定工程とを有することを特徴とする液滴噴射装置の製造方法。
2. 前記測定工程において、前記第１圧力室と前記第２圧力室との一方に対応する領域における前記駆動部の静電容量のみを測定し、
   前記ランク決定工程において、前記測定工程で測定された静電容量値に応じて決定したランクを、前記駆動部の静電容量に対する前記第１ランクと前記第２ランクとに共通に用いることを特徴とする請求項１に記載の液滴噴射装置の製造方法。
3. 前記電圧ランク決定工程で決定された前記第１、第２電圧ランクから、製造された前記流路ユニットと前記アクチュエータとが使用可能か否かを判定する、判定工程を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液滴噴射装置の製造方法。
   

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