JP6610133B2 - プリンタ、及び、プリンタの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、及び、プリンタの製造方法に関する。

特許文献１には、所定方向に搬送される被記録媒体に対してインクを吐出して、画像等を印刷するインクジェットプリンタが開示されている。また、特許文献１のプリンタは、被記録媒体の幅方向に沿って配列された複数のノズルを有する、いわゆる、ラインタイプのインクジェットヘッドを備えている。

上記のインクジェットヘッドは、複数のヘッドユニット（ヘッドモジュール）を有する。各ヘッドユニットは、ノズルや圧力室が形成された複数の流路モジュールと、流路モジュールの圧力室に対応した圧電素子を有する複数のアクチュエータモジュールとからなる。

アクチュエータモジュールの圧電素子は、圧電層と、この圧電層を挟むように配置された２種類の電極からなる。圧電素子は、前記２種類の電極間に所定の駆動電圧が印加されたときの、圧電層の変形（圧電歪み）を利用して、流路ユニットの圧力室内に圧力波を発生させ、ノズルからインクを吐出させる。

また、インクジェットヘッド内でのインク温度ばらつきを抑制する目的で、ヘッド組立時に次のような工夫がなされている。まず、各アクチュエータモジュールの静電容量を測定し、測定された静電容量に応じてランク分けする。そして、インクジェットヘッドを組み立てる際には、上記のランク分けに従って複数のモジュールを配置する。具体的には、静電容量が高いモジュールは、静電容量が低いモジュールと比べて発熱量が多い。そこで、静電容量が高いモジュールは、冷却されやすい端側の位置に配置し、逆に、静電容量が小さいユニットは、冷却されにくい中央側の位置に配置する。

特開２０１０−２０１７３０号公報

ところで、特許文献１のようなラインプリンタで被記録媒体へ印刷を行う際に、被記録媒体の幅方向中央部には文字や画像等が印刷されることが多いが、幅方向の端まで印刷が行われることはそう多くはない。つまり、インクジェットヘッドを構成する複数のヘッドユニットの間のうち、被記録媒体の幅方向中央部に向けてインクを吐出するヘッドユニットは、被記録媒体の端部に向けてインクを吐出するヘッドユニットと比べて、使用頻度が高いと言える。

ここで、各ヘッドユニットにおいて、アクチュエータモジュールの圧電素子に対する駆動電圧の印加が繰り返されるにつれ、圧電層の特性劣化が進み、素子の性能が徐々に低下する。また、使用頻度の高い中央側のヘッドユニットは、使用頻度の低い端側のヘッドユニットと比べて、電圧が印加される頻度が高い分、圧電素子の劣化が速く進む。そのため、端側のヘッドユニットの圧電素子はまだ十分な性能があるのに、中央側のヘッドユニットの圧電素子は劣化して使えない、という状況が生じうる。このことは、製品全体の寿命が短くなるという点で好ましくない。尚、上記の圧電素子の劣化に対しては、駆動電圧を上げることにより、再び、元の性能を発揮させることは可能である。しかし、駆動電圧を上げるにも限界があり、限界電圧まで上げてしまった後は、それ以上、性能を回復させる手だてがなくなる。

本発明の目的は、使用頻度の高い一部のヘッドユニットの駆動素子の劣化が進むことによって、製品寿命が短くなることを抑えることである。

本発明のプリンタは、被記録媒体にインクを吐出して印刷を行うプリンタであって、前記被記録媒体を、所定の搬送方向に搬送する搬送部と、それぞれがノズル内のインクに吐出エネルギーを付与する駆動素子を有し、前記被記録媒体の搬送面と平行、且つ、前記搬送方向と交差する配列方向に沿って並ぶ複数のヘッドユニットを備えた、インクジェットヘッドと、各ヘッドユニットの前記駆動素子に、前記ノズルからインクを吐出させるための駆動電圧を印加する駆動部と、を有し、前記複数のヘッドユニットは、第１ヘッドユニットと、前記第１ヘッドユニットと比べて前記ノズルの吐出性能が低い第２ヘッドユニットと、を含み、前記第２ヘッドユニットは、前記第１ヘッドユニットよりも、前記配列方向における端側に配置され、前記駆動部は、前記第１ヘッドユニットの前記駆動素子に対して、前記第２ヘッドユニットの前記駆動素子よりも低い駆動電圧を印加することを特徴とするものである。

本発明の別の観点のプリンタは、被記録媒体に、第１インクと第２インクとを吐出して、印刷を行うプリンタであって、前記被記録媒体を、所定の搬送方向に搬送する搬送部と、前記第１インクを吐出する第１インクジェットヘッドと、前記第２インクを吐出する第２インクジェットヘッドを含み、前記搬送方向に並べて配置された複数のインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドを駆動する駆動部と、を備え、各インクジェットヘッドは、それぞれがノズル内のインクに吐出エネルギーを付与する駆動素子を有し、前記被記録媒体の搬送面と平行、且つ、前記搬送方向と交差する配列方向に沿って並ぶ複数のヘッドユニットを備え、前記駆動部は、各ヘッドユニットの前記駆動素子に、前記ノズルからインクを吐出させるための駆動電圧を印加し、前記第２インクジェットヘッドの前記ヘッドユニットの前記ノズルの吐出性能は、前記第１インクジェットヘッドの前記ヘッドユニットよりも低く、前記駆動部は、前記第１インクジェットヘッドの前記ヘッドユニットの前記駆動素子に対して、前記第２インクジェットヘッドの前記駆動素子よりも低い駆動電圧を印加することを特徴とするものである。

本発明のプリンタの製造方法は、被記録媒体にインクを吐出して印刷を行うプリンタの製造方法であって、ノズル内のインクに吐出エネルギーを付与する駆動素子を有するヘッドユニットを製造する、ヘッドユニット製造工程と、前記ヘッドユニット製造工程で製造された前記ヘッドユニットのそれぞれについて、前記ノズルの吐出性能を測定する測定工程と、前記測定工程後に、複数の前記ヘッドユニットを所定の配列方向に沿って並べて、インクジェットヘッドを組み立てる組立工程と、を備え、前記複数のヘッドユニットに、第１ヘッドユニットと、前記第１ヘッドユニットよりも前記ノズルの吐出性能が低い第２ヘッドユニットと、が含まれる場合に、前記組立工程において、前記第２ヘッドユニットを、前記配列方向において前記第１ヘッドユニットよりも端側に配置することを特徴とするものである。

第１実施形態のプリンタ１の平面図である。 図１のII-II線断面図である。 インクジェットヘッド４の平面図である。 １つのヘッドユニット１１の平面図である。 図４のＡ部拡大図である。 図５のVI-VI線断面図である。 駆動信号の波形の一例を示す図である。 制御装置７とインクジェットヘッド４を概略的に示すブロック図である。 使用回数による駆動電圧の変更を示す図である。 インクジェットヘッドの製造工程の流れを示す図である。 変更形態のインクジェットヘッド４Ａの平面図である。 第２実施形態のプリンタ６１の、４つのインクジェットヘッド６４の平面図である。

［第１実施形態］
次に、本発明の実施の形態について説明する。以下に説明する第１実施形態は、記録用紙に向けてノズルからインクを吐出して、記録用紙に画像を印刷する、インクジェットプリンタに本発明を適用した一例である。

図１において、記録用紙１００の搬送方向下流側をプリンタ１の前方、搬送方向上流側をプリンタ１の後方と定義する。また、記録用紙１００が搬送される面（図１の紙面と平行な面）と平行で、且つ、前記搬送方向と直交する用紙幅方向を、プリンタ１の左右方向と定義する。尚、図の左側がプリンタ１の左方、図の右側がプリンタ１の右方である。さらに、記録用紙１００の搬送面と直交する方向（図１の紙面に直交する方向）を、プリンタ１の上下方向と定義する。図１の手前側が上方、図１の向こう側が下方である。以下では、前後左右上下の各方向語を適宜使用して説明する。

＜プリンタの概略構成＞
図１、図２に示すように、プリンタ１は、筐体２内に収容されたプラテン３、４つのインクジェットヘッド４、２つの搬送ローラ５，６、及び、制御装置７等を備えている。

プラテン３の上面には、記録用紙１００が載置される。４つのインクジェットヘッド４（４ｃ，４ｍ，４ｙ，４ｋ）は、プラテン３の上方において、搬送方向に並べて配置されている。２つの搬送ローラ５，６は、プラテン３に対して後側（搬送方向上流側）と前側（下流側）にそれぞれ配置されている。２つの搬送ローラ５，６は、図示しないモータによってそれぞれ駆動され、プラテン３上の記録用紙１００を前方へ搬送する。

制御装置７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などの不揮発性メモリ、及び、各種制御回路を含むＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を備える。また、制御装置７は、ＰＣ等の外部装置９とデータ通信可能に接続されており、外部装置９から送られた印刷データに基づいて、プリンタ１の各部を制御する。

より具体的には、制御装置７は、搬送ローラ５，６を駆動するモータを制御して、２つの搬送ローラ５，６に記録用紙１００を搬送方向に搬送させつつ、４つのインクジェットヘッド４を制御して記録用紙１００に向けてインクを吐出させる。これにより、記録用紙１００に画像が印刷される。

＜インクジェットヘッドの構成＞
次に、インクジェットヘッド４の構成について詳細に説明する。図１〜図３に示すように、筐体２には、４つのヘッド保持部８が取り付けられている。４つのヘッド保持部８は、プラテン３の上方で、且つ、２つの搬送ローラ５，６の間の位置において、前後に並べて配置されている。これら４つのヘッド保持部８には、４つのインクジェットヘッド４がそれぞれ保持される。

４つのインクジェットヘッド４（４ｃ，４ｍ，４ｙ，４ｋ）は、それぞれ、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色のインクを吐出するものである。各インクジェットヘッド４には、図示しないインクタンクから、対応する色のインクが供給される。

４つのインクジェットヘッド４（４ｃ，４ｍ，４ｙ，４ｋ）は同一の構造を有する。図２、図３に示すように、各インクジェットヘッド４は、用紙幅方向に長い矩形板状のホルダ１０と、このホルダ１０に取り付けられた複数（９つ）のヘッドユニット１１を備えている。

各ヘッドユニット１１の下面は、複数のノズル２４の吐出口が形成されたインク吐出面１４となっている。各ヘッドユニット１１の複数のノズル２４は、インクジェットヘッド４の長手方向である、用紙幅方向（配列方向）に沿って配列されて、２列のノズル列を構成している。ヘッドユニット１１の詳細な構成については、後で説明する。

９つのヘッドユニット１１は、配列方向に沿って並んで配置されている。また、９つのヘッドユニット１１は、搬送方向において前側と後側に交互に分かれて配置されている。また、前側に配置された４つのヘッドユニット１１と後側に配置された５つのヘッドユニット１１との間で、左右（配列方向）の位置がずれている。別の言い方をすれば、９つのヘッドユニット１１が配列方向に沿って千鳥状に配置されることで、４つのヘッドユニットからなる前側のユニット列と、５つのヘッドユニットからなる後側のユニット列とが構成されている。尚、本実施形態では、複数のヘッドユニット１１が、搬送方向と直交する方向（用紙幅方向）に沿って配列されているが、搬送方向とは９０度以外の角度で交差する方向に沿って、いわば斜めに、複数のヘッドユニット１１が配列されていてもよい。

図１、図２に示すように、リザーバ１２は、９つのヘッドユニット１１の上方に配置されている。尚、図３では、リザーバ１２の図示は省略されている。このリザーバ１２は、図示しないインクタンクとチューブ１６で接続されており、インクタンクから供給されたインクが一時的に貯留される。さらに、リザーバ１２の下部は９つのヘッドユニット１１と接続されており、リザーバ１２から、９つのヘッドユニット１１のそれぞれにインクが供給される。

＜ヘッドユニットの詳細＞
次に、ヘッドユニット１１の詳細について説明する。図４〜図６に示すように、ヘッドユニット１１は、流路基板２０、ノズルプレート２１、圧電アクチュエータ２２、カバー部材２３、及び、配線部材であるＣＯＦ５０（Chip On Film）を備えている。尚、図５では、圧電アクチュエータ２２の構成を理解しやすくするため、圧電アクチュエータ２２の上方に位置するカバー部材２３の図示は省略されている。

（流路基板）
流路基板２０は、シリコン単結晶の基板である。この流路基板２０には、搬送方向に長い矩形状の複数の圧力室２６が形成されている。図４に示すように、複数の圧力室２６は用紙幅方向（配列方向）に配列されて、搬送方向に並ぶ２列の圧力室列を構成している。また、流路基板２０には、複数の圧力室２６を覆う振動膜３０が形成されている。振動膜３０は、シリコンの流路基板２０の表面の一部を酸化、又は、窒化することによって形成された、二酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、あるいは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）を含む膜である。振動膜３０の、各圧力室２６の内側の端部と重なる部分には、連通孔３０ａが形成されている。

（ノズルプレート）
ノズルプレート２１は、流路基板２０の下面に接合されている。ノズルプレート２１には、流路基板２０の複数の圧力室２６とそれぞれ連通する、複数のノズル２４が形成されている。図４に示すように、各ノズル２４は、対応する圧力室２６の外側の端部と重なって配置されている。複数のノズル２４は、複数の圧力室２６に対応して用紙幅方向（配列方向）に配列され、搬送方向に並ぶ２列のノズル列を構成している。２列のノズル列の間では、配列方向におけるノズル２４の位置が、各ノズル列における配列ピッチＰの半分（Ｐ／２）だけずれている。ノズルプレート２１の材質は特に限定されるものではないが、流路基板２０と同様に、シリコン単結晶の基板とすることができる。あるいは、合成樹脂製のものを採用してもよい。

（圧電アクチュエータ）
圧電アクチュエータ２２は、複数の圧力室２６内のインクに、ノズル２４から吐出させるための吐出エネルギーを付与するものである。図４〜図６に示すように、圧電アクチュエータ２２は、振動膜３０の上面において、複数の圧力室２６にそれぞれ対応して配置された複数の圧電素子３９を備えている。

以下、圧電素子３９の構成について説明する。本実施形態では、振動膜３０の上面に、下部電極３１となる膜、圧電膜３２となる膜、上部電極３３となる膜を含む複数の薄膜を順次成膜していくことにより、複数の圧電素子３９が形成されている。

振動膜３０の上面には、複数の圧力室２６に跨るように配列方向に延びる、下部電極３１が形成されている。この下部電極３１は、複数の圧電素子３９に対する共通電極である。下部電極３１の材質は特に限定はされないが、例えば、白金（Ｐｔ）で形成されている。

この下部電極３１の上に、２つの圧力室列にそれぞれ対応して２つの圧電膜３２が配置されている。１つの圧電膜３２は、配列方向に長い矩形の平面形状を有し、対応する１つの圧力室列を構成する複数の圧力室２６に跨るように配置されている。圧電膜３２は、例えば、チタン酸鉛とジルコン酸鉛との混晶であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を主成分とする圧電材料で構成されている。

圧電膜３２の上面には、複数の圧力室２６にそれぞれ対応した複数の上部電極３３が形成されている。上部電極３３は、例えば、白金（Ｐｔ）やイリジウム（Ｉｒ）などで形成されている。

以上の構成において、１つの上部電極３３と、共通電極である下部電極３１の１つの圧力室２６に対向する部分、及び、圧電膜３２の１つの圧力室２６と対向する部分によって、１つの圧電素子３９が構成されている。また、各圧電素子３９において、圧電膜３２の上部電極３３と下部電極３１とに挟まれた部分を、以下、特に活性部３８と称する。

各圧電素子３９の上部電極３３には、配線３５が接続されている。配線３５は、アルミニウム（Ａｌ）、あるいは、金（Ａｕ）などで形成されている。配線３５は、対応する圧電素子３９の上部電極３３から、搬送方向上流側（後方）に延びている。流路基板２０の、後述するカバー部材２３から露出した後端部の上面には、複数の配線３５にそれぞれ接続された複数の駆動接点部４６と、下部電極３１と接続された２つのグランド接点部４７が配置されている。

流路基板２０の後端部の上面には、配線部材であるＣＯＦ５０が接合されている。流路基板２０側の複数の駆動接点部４６は、ＣＯＦ５０に形成された複数の配線５５とそれぞれ電気的に接続されている。また、ＣＯＦ５０にはグランド配線（図示省略）も形成されており、流路基板２０側の２つのグランド接点部４７がＣＯＦ５０のグランド配線と電気的に接続されている。

ＣＯＦ５０にはドライバＩＣ５１が実装されている。また、ＣＯＦ５０は、プリンタ１の制御装置７（図１参照）にも接続されており、ドライバＩＣ５１は、ＣＯＦ５０上の配線を介して制御装置７と電気的に接続されている（図８参照）。ドライバＩＣ５１は、制御装置７から送られてきた制御信号に基づいて、圧電素子３９を駆動するための駆動信号を生成して出力する。駆動信号の波形形状は特に限定されるものではないが、例えば、図７に示すように、低電位（グランド電位：ＶＬ）と高電位（ＶＨ）との間で電位を切り換える矩形パルス波形の信号であってよい。ドライバＩＣ５１から出力された駆動信号は、ＣＯＦ５０の配線５５を介して駆動接点部４６に入力され、さらに、配線３５を介して圧電素子３９の上部電極３３に供給される。尚、下部電極３１は、グランド接点部４７を介してＣＯＦ５０のグランド配線と接続されており、下部電極３１の電位は、常にグランド電位に維持されている。

圧電素子３９の上部電極３３に駆動信号が供給されると、その信号波形に応じて上部電極３３の電位がグランド電位に対して変化する。このとき、上部電極３３と下部電極３１の間に電位差が生じ、活性部３８に駆動電圧が印加される。また、活性部３８には、その厚み方向に平行な電界が作用し、活性部３８は厚み方向に伸びて面方向に収縮する。この活性部３８の変形に伴って振動膜３０が圧力室２６側に凸となるように撓むことで、圧力室２６内に圧力波が発生し、圧力室２６に連通するノズル２４からインクの液滴が吐出される。

尚、ドライバＩＣ５１は、制御装置７からの指令に基づき、各ヘッドユニット１１の圧電素子３９へ印加する駆動電圧を変更できるように構成されている。図７の例で言えば、高電位レベル（ＶＨ）を変更できるようになっている。この駆動電圧の変更については、後で説明する。

（カバー部材）
流路基板２０の上面には、圧電アクチュエータ２２の複数の圧電素子３９を覆うカバー部材２３が配置される。図６に示すように、カバー部材２３の下半部には、前後２つのカバー部５４が形成されている。カバー部材２３は、前後２つのカバー部５４により、前後２つの圧電膜３２をそれぞれ覆った状態で、流路基板２０（振動膜３０）の上面に接合されている。

カバー部材２３の上半部には、配列方向（図６の紙面垂直方向）に延びるインク貯留部５２が形成されている。このインク貯留部５２は、インクジェットヘッド４のリザーバ１２（図２参照）と接続されている。また、カバー部材２３の２つのカバー部５４の間には、インク貯留部５２にそれぞれ連通する複数のインク供給流路５３が形成されている。各インク供給流路５３は、振動膜３０に形成された連通孔３０ａを介して、流路基板２０の複数の圧力室２６とそれぞれ連通している。これにより、インク貯留部５２から、複数のインク供給流路５３を介して、複数の圧力室２６にインクが供給される。

ところで、上述した複数のヘッドユニット１１について、製造公差等の要因で、ノズル２４の吐出性能（吐出量や吐出速度）がばらつくことがある。例えば、複数のヘッドユニット１１の間で圧電膜３２の厚みがばらつくことにより、これらの複数のヘッドユニット１１の間で、圧電素子３９の静電容量や共振周波数に差が生じる。圧電素子３９の特性が異なると、圧電素子３９に同じ駆動電圧を印加したときの、活性部３８の変形量に差が生じる。これにより、複数のヘッドユニット１１の間で、圧力室２６内のインクへ付与されるエネルギーがばらつき、ノズル２４からのインクの吐出量や吐出速度に違いが生じることとなる。また、このことは、複数のヘッドユニット１１の間での流路特性差によっても生じる。即ち、複数のヘッドユニット１１の間で、ノズル２４や圧力室２６等のインク流路の形状が異なっていると流路抵抗に差が生じることから、吐出量や吐出速度に影響が出る。

複数のヘッドユニット１１の間で、ノズル２４から吐出されるインクの量がばらつくと、記録用紙１００に形成されるドットの大きさがばらつく。また、ノズル２４から吐出される液滴の速度がばらつくと、記録用紙１００上でのインクの着弾位置がばらつく。これらは何れも、画質低下の要因となる。そこで、吐出性能が異なる複数のヘッドユニット１１間での、吐出量や吐出速度のばらつきを小さく抑えるために、性能の高いヘッドユニット１１では、性能の低いヘッドユニット１１と比べて、圧電素子３９に印加する駆動電圧を低くする。

但し、圧電素子３９への駆動電圧の印加が繰り返されると、次第に圧電特性の劣化が進み、圧電素子３９の性能が徐々に低下する。また、この劣化は、圧電素子３９に印加される電圧が高いほど、また、電圧が印加される回数が多いほど、速く進行する。従って、複数のヘッドユニット１１の間で使用頻度の差が大きい場合、使用頻度が高いヘッドユニット１１に、駆動電圧が高いものが割り当てられてしまうと、そのヘッドユニット１１の圧電素子３９が早期に劣化する虞がある。そこで、複数のヘッドユニット１１のうち、使用頻度が高いと想定されるヘッドユニット１１には、圧電素子３９の劣化を抑えるために、性能の高い（駆動電圧の低い）ヘッドユニット１１を割り当てる。

＜ヘッドユニットのランク付けと駆動電圧の設定＞
図３に示すように、本実施形態では、インクジェットヘッド４の９つのヘッドユニット１１が、用紙幅方向（配列方向）に沿って並んでいる。また、９つのヘッドユニット１１は、吐出性能の違いによってランク付けされている。説明の便宜上、吐出性能が高いランクをＡランク、吐出性能が低いランクをＢランクとする。

図８に示される制御装置７の不揮発性のメモリ５６には、プリンタ１の工場出荷時に、各ヘッドユニット１１の吐出性能に関する情報が記憶される。具体的には、各ヘッドユニット１１が、Ａランクに属するのか、Ｂランクに属するのかを示す情報である。

後でも説明するが、ヘッドユニット１１のランク付けは、インクジェットヘッド４の組立前に、圧電素子３９の静電容量や共振周波数など、吐出性能に関するヘッドユニット１１の特性を測定することによって行う。例えば、圧電素子３９の静電容量が大きいほど、同じ駆動電圧でも圧電膜３２に大きな電界を作用させることができ、活性部３８を大きく変形させることができる。即ち、圧電素子３９の静電容量が大きいほど、ノズル２４の吐出性能が高いと言える。

また、各ヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１は、圧電素子３９へ出力する駆動電圧（図７の高電位レベルＶＨ）の調整回路を内部に有する。そして、図８に示すように、各ヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１は、制御装置７から送られる、ヘッドユニット１１の吐出性能に関する情報に応じた駆動電圧を生成し、圧電素子３９へ出力する。即ち、工場出荷直後の、Ａランクのヘッドユニット１１ＡのドライバＩＣ５１が出力する駆動電圧Ｖａ１は、Ｂランクのヘッドユニット１１ＢのドライバＩＣ５１が出力する駆動電圧Ｖｂ１よりも低くなっている。

例えば、圧電素子３９の静電容量の平均値が２３０ｐＦ以上のヘッドユニット１１はＡランクとし、２３０ｐＦ未満のヘッドユニット１１はＢランクとする。その上で、Ａランクのヘッドユニット１１Ａにおいては、駆動電圧Ｖａ１＝１９Ｖとし、Ｂランクのヘッドユニット１１Ｂにおいては、駆動電圧Ｖｂ１＝２５Ｖとする。

また、圧電素子３９に駆動電圧が繰り返し印加されると、圧電素子３９が劣化する。そこで、その劣化分を補うため、図９に示すように、各ヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１は、そのヘッドユニット１１の使用回数に応じて、圧電素子３９に印加する駆動電圧を上げる。このように、劣化によって変形量が減ってしまった圧電素子３９に対して、印加する駆動電圧を高めることで、初期段階と同じレベルまで変形量を戻すことができる。

具体的には、制御装置７のメモリ５６には、ヘッドユニット１１の使用回数に関する情報が記憶されている。ヘッドユニット１１の使用回数に関する情報としては、例えば、記録用紙１００の印刷枚数の情報を、複数のヘッドユニット１１について共通に用いることができる。あるいは、ヘッドユニット１１毎にノズル２４の吐出回数（圧電素子３９の駆動回数）をカウントし、この吐出回数を、各々のヘッドユニット１１の使用回数に関する情報として用いることもできる。

各ヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１は、メモリ５６に記憶されている情報を参照し、使用回数に応じて駆動電圧を上げる。図９に示すように、Ａランクのヘッドユニット１１ＡのドライバＩＣ５１は、使用回数がｎａ１に達したときに、駆動電圧を、初期値Ｖａ１からＶａ２に上げる。さらに、使用回数がｎａ２に達したときには、駆動電圧をＶｍａｘに上げる。尚、駆動電圧Ｖｍａｘは、ドライバＩＣ５１が出力することのできる電圧の最大値であり、例えば、プリンタ１の電源電圧に等しい。一方、Ｂランクのヘッドユニット１１ＢのドライバＩＣ５１は、使用回数がｎｂ１に達したときに、駆動電圧を、初期値Ｖｂ１からＶｍａｘに上げる。

尚、駆動電圧をＶｍａｘまで上げた後は、その後、さらに圧電素子３９の劣化が進んでも、これ以上駆動電圧を上げることはできない。別の見方をすれば、Ａランクのヘッドユニット１１Ａでは、Ｂランクのヘッドユニット１１Ｂと比べて、駆動電圧の初期値が低いため、圧電素子３９が劣化した場合に、駆動電圧を最大値Ｖｍａｘへ上げるまでの余地が大きいとも言える。

＜使用頻度に応じたヘッドユニットの配置＞
ところで、一般的なプリンタによる印刷では、記録用紙１００の幅方向中央部には文字や画像等が印刷されることが多いが、端まで印刷が行われることはあまりない。つまり、１つのインクジェットヘッド４において、記録用紙１００の幅方向中央部に向けてインクを吐出するヘッドユニット１１と、端部に向けてインクを吐出するヘッドユニット１１との間では、使用頻度に差が生じる。そのため、中央部のヘッドユニット１１が、端部のヘッドユニット１１よりも圧電素子３９の駆動回数が多くなり、圧電素子３９の劣化が進みやすくなる。

そこで、図３に示すように、使用頻度の高い中央側のヘッドユニット１１には、圧電素子３９に印加される駆動電圧が低い、Ａランクのヘッドユニット１１Ａが割り当てられる。一方、使用頻度の低い端側のヘッドユニット１１には、圧電素子３９に印加される駆動電圧が高い、Ｂランクのヘッドユニット１１Ｂが割り当てられる。

即ち、吐出性能の低いＢランクのヘッドユニット１１Ｂは、吐出性能の高いＡランクのヘッドユニット１１Ａよりも、配列方向における端側に配置されている。より具体的には、１つのインクジェットヘッド４の９つのヘッドユニット１１は、Ａランクの５つのヘッドユニット１１Ａと、Ｂランクの４つのヘッドユニット１１Ｂで構成されている。Ａランクの５つのヘッドユニット１１Ａは配列方向中央部に配置されている。Ｂランクの４つのヘッドユニット１１Ｂは、Ａランクの５つのヘッドユニット１１Ａを挟むように、左右両端側に、２つずつ分かれて配置されている。

次に、上述したインクジェットヘッド４の製造方法について、図１２の工程図、及び、図３〜図６を参照して説明する。

（ヘッドユニット製造工程）
ヘッドユニット１１の製造工程では、まず、シリコンの流路基板２０に振動膜３０を形成し、この振動膜３０の上に複数の薄膜を順次成膜することにより複数の圧電素子３９を形成する。次に、流路基板２０にエッチングで複数の圧力室２６を形成した後、複数のノズル２４が形成されたノズルプレート２１を接合する。

（測定工程）
次に、上記工程で製造されたヘッドユニット１１の各々について、ノズル２４の吐出性能に関連する特性を測定する。吐出性能に影響を及ぼす代表的な特性としては、圧電素子３９の静電容量が挙げられる。圧電素子３９の静電容量は、各圧電素子３９に対して所定の電圧を印加したときの、電圧又は電流の変化から測定できる。圧電素子３９の静電容量が大きいほど、低い駆動電圧で大きく変形することから、圧電素子３９の性能が高いと言うことができる。また、静電容量の変わりに、圧電素子３９の共振周波数を測定してもよい。圧電膜３２の厚みによって圧電素子３９の剛性が変化し、剛性が高いほど変形しにくい。この圧電素子３９の剛性は、共振周波数を測定することによって把握することができる。

また、流路抵抗も吐出性能に大きな影響を及ぼす。そこで、ノズル２４の孔径など、流路形状を測定してもよい。また、圧電素子３９を駆動して、圧力室２６内のインクに実際にエネルギーを付与したときの、インクの挙動を測定してもよい。例えば、ノズル２４から吐出されるインクの液滴を撮影して、その液滴量や液滴速度を測定してもよい。あるいは、圧電素子３９を駆動したときの、圧力室２６内のインクの圧力変化を測定してもよい。

（ランク付け工程）
次に、吐出性能の測定を終えたヘッドユニット１１について、所定の閾値と比較してランク付けを行う。即ち、吐出性能が優れているヘッドユニット１１はＡランク、吐出性能が劣っているヘッドユニット１１はＢランクとする。

（組立工程）
次に、ホルダ１０に、その長手方向に沿って複数（９つ）のヘッドユニット１１を並べて組み付けて、インクジェットヘッド４を組み立てる。その際に、図３に示すように、Ａランクの５つのヘッドユニット１１Ａを配列方向（ホルダ１０の長手方向）の中央側に配置する一方で、Ｂランクの４つのヘッドユニット１１Ｂを、Ａランクのヘッドユニット１１Ａよりも配列方向の両端側に配置する。

以上説明したように、本実施形態のインクジェットヘッド４では、使用頻度が高い中央側の位置に、吐出性能が高いＡランクのヘッドユニット１１Ａが配置され、使用頻度が低い端側の位置に、吐出性能が低いＢランクのヘッドユニット１１Ｂが配置されている。Ａランクのヘッドユニット１１Ａは、Ｂランクのヘッドユニット１１Ｂと比べて、圧電素子３９に印加される駆動電圧が低く設定されているため、使用頻度が高いことによる圧電素子３９の劣化を抑えることができる。

また、本実施形態では、吐出性能が異なるヘッドユニット１１を、組み合わせて使用する。そのため、従来は、性能が低くて使用できなかったヘッドユニット１１でも、配列方向の端側に配置することによって使用が可能となるため、その分、歩留まりが向上する。

各ヘッドユニット１１のドライバＩＣ５１は、その使用回数に応じて、圧電素子３９に印加する駆動電圧を上げる。ここで、使用頻度の高い中央側のヘッドユニット１１Ａにおいて、圧電素子３９の劣化が早期に進んだ場合でも、Ｂランクのヘッドユニット１１Ｂと比べて初期の駆動電圧が低いために、劣化を補うために電圧を上げる余地が大きい。従って、中央側のヘッドユニット１１Ａの圧電素子３９が、端側のヘッドユニット１１Ｂと比べて早期に使用できなくなる、という状況が抑えられ、長寿命が期待できる。

以上説明した第１実施形態において、記録用紙１００が、本発明の「被記録媒体」に相当する。搬送ローラ５，６が、本発明の「搬送部」に相当する。ドライバＩＣ５１が、本発明の「駆動部」に相当する。Ａランクのヘッドユニット１１Ａが、本発明の「第１ヘッドユニット」に相当し、Ｂランクのヘッドユニット１１Ｂが、本発明の「第２ヘッドユニット」に相当する。圧電素子３９が、本発明の「駆動素子」に相当する。不揮発性のメモリ５６が、本発明の「記憶部」に相当する。

次に、前記第１実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記の第１実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］図１１に示すインクジェットヘッド４Ａでは、Ａランクのヘッドユニット１１Ａを挟むように、左右両側にそれぞれ配置されたヘッドユニット１１（１１Ｂ１、１１Ｂ２）の間で吐出性能が異なっている。この構成は、中央側と端側だけでなく、左端側と右端側の間でも、ヘッドユニット１１の使用頻度が異なる場合に有効である。

まず、前記第１実施形態で説明したＢランクのヘッドユニット１１Ｂが、さらに、ノズル２４の吐出性能の優劣によって２つのランクに分けられる。説明の便宜上、吐出性能の高いランクをＢ１とし、吐出性能の低いランクをＢ２とする。そして、配列方向の両端側（左端側と右端側）のうちの使用頻度が高いと想定される側に、性能の高いＢ１ランクのヘッドユニット１１Ｂ１が配置され、使用頻度が低いと想定される側に、性能の低いＢ２ランクのヘッドユニット１１Ｂ２が配置される。その上で、Ｂ１ランクのヘッドユニット１１Ｂ１のドライバＩＣは、Ｂ２ランクのヘッドユニット１１Ｂ２と比べて、低い駆動電圧を圧電素子に印加する。

特に、記録用紙１００に横書きで文字を印刷する場合には、文字を左寄せにするのが一般的である。即ち、プリンタの前側（搬送方向下流側）にいるユーザーから見て、手前に搬送されてくる記録用紙１００の左側部分は、右側部分よりも印刷が行われることが多い。従って、左右両側の２つのヘッドユニット１１を比べると、左側のヘッドユニット１１の使用頻度が、右側よりも高くなる。そこで、搬送方向下流側から見て、Ａランクのヘッドユニット１１Ａの左側に、比較的性能の高いＢ１ランクのヘッドユニット１１Ｂ１が配置され、右側に、性能の低いＢ２ランクのヘッドユニット１１Ｂ２が配置されるとよい。

２］前記第１実施形態では、複数のヘッドユニット１１を２つのランク（Ａランク、Ｂランク）に分けているが、３以上の複数のランクに分けるようにしてもよい。この場合、ヘッドユニット１１は、ランクが低いものほど（性能が低いものほど）、配列方向の端側に配置される。

３］前記第１実施形態では、各ヘッドユニット１１が、インク流路が形成された流路部材（流路基板２０及びノズルプレート２１）と、流路部材に設けられた圧電アクチュエータ２２とを個別に有するものである。これに対して、各ヘッドユニットが、圧電アクチュエータを個別に有するものの、流路部材に関しては複数のヘッドユニットで共通化されていてもよい。

４］前記第１実施形態では、各ヘッドユニット１１が、圧電素子３９に駆動電圧を印加するドライバＩＣ５１（本発明の駆動部）を個別に備えた構成であるが、複数のヘッドユニット１１に対して、圧電素子３９に駆動電圧を印加する１つの駆動部が共通に設けられてもよい。

５］ノズルからインクを吐出させる駆動素子は、圧電素子には限られない。例えば、駆動素子が、インクを加熱して膜沸騰を生じさせる発熱体を有するものであってもよい。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のプリンタ６１の概略構成は、前記第１実施形態のプリンタ１と同様である。即ち、図１２に示すように、第２実施形態のインクジェットプリンタ６１は、記録用紙１００の搬送方向に並んで配置された４つのインクジェットヘッド６４を有する。４つのインクジェットヘッド６４（６４ｃ，６４ｍ，６４ｙ，６４ｋ）は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のインクをそれぞれ吐出するものである。各インクジェットヘッドは、用紙幅方向に延びるホルダ７０と、ホルダ７０に、用紙幅方向（配列方向）に沿って配置された複数（９つ）のヘッドユニット７１を備えている。

各ヘッドユニット７１の構造は、前記第１実施形態と同様であり、その説明は省略する。また、各ヘッドユニット７１について、吐出性能を測定してランク付けする点も同じである。但し、ランク付けしたヘッドユニット７１の配置の仕方が、第１実施形態とは異なる。

第２実施形態では、一部のインクジェットヘッド６４（６４ｋ）の複数のヘッドユニット７１は、全てＡランクのヘッドユニット７１Ａであり、残りのインクジェットヘッド６４（６４ｃ，６４ｍ，６４ｙ）の複数のヘッドユニット７１は、全てＢランクのヘッドユニット７１Ｂとなっている。その上で、Ａランクのヘッドユニット７１ＡのドライバＩＣは、Ｂランクのヘッドユニット７１Ｂと比べて、低い駆動電圧を圧電素子に印加する。この構成は、異なる種類のインクを吐出するインクジェットヘッド６４の間で、使用頻度が異なる場合に有効である。

特に、複数色のインクを使用するカラーインクジェットプリンタでは、テキスト印刷に使用するブラックの使用頻度が、画像等の印刷に使用するカラーインクと比べてかなり高くなる。そこで、図１１では、ブラックインクを吐出するインクジェットヘッド６４ｋについてはＡランクのヘッドユニット７１Ａが用いられ、３色のカラーインクを吐出する３つのインクジェットヘッド６４ｃ，６４ｍ，６４ｙについてはＢランクのヘッドユニット７１Ｂが用いられるとよい。これにより、使用頻度の高いブラックのインクジェットヘッド６４ｋにおいては、各ヘッドユニット７１の圧電素子に印加される駆動電圧が低いことから、電圧が繰り返し印加されることによる圧電素子の劣化が抑えられる。

この第２実施形態において、ブラックインクが、本発明の「第１インク」に相当し、３色のカラーインクが、本発明の「第２インク」に相当する。ブラックインクを吐出するインクジェットヘッド６４ｋが、本発明の「第１インクジェットヘッド」に相当し、３色のカラーインクを吐出する３つのインクジェットヘッド６４ｃ，６４ｍ，６４ｙが、本発明の「第２インクジェットヘッド」に相当する。

尚、ブラックインクのインクジェットヘッド６４ｋに、Ａランクのヘッドユニット７１Ａが用いられる形態には限られない。例えば、白インクなどの特殊インクを使用して印刷を行うプリンタでは、上記特殊インクが最も使用頻度が高くなることもあり得る。この場合には、特殊インクを吐出するインクジェットヘッド６４に、Ａランクのヘッドユニット７１Ａが用いられることになる。

１ プリンタ
４ インクジェットヘッド
７ 制御装置
１１ ヘッドユニット
２４ ノズル
３１ 下部電極
３２ 圧電膜
３３ 上部電極
３９ 圧電素子
５１ ドライバＩＣ
５６ メモリ
６１ プリンタ
６４ インクジェットヘッド
７１ ヘッドユニット

Claims (9)

1. 被記録媒体にインクを吐出して印刷を行うプリンタであって、
   前記被記録媒体を、所定の搬送方向に搬送する搬送部と、
   それぞれがノズル内のインクに吐出エネルギーを付与する駆動素子を有し、前記被記録媒体の搬送面と平行、且つ、前記搬送方向と交差する配列方向に沿って並ぶ複数のヘッドユニットを備えた、インクジェットヘッドと、
   各ヘッドユニットの前記駆動素子に、前記ノズルからインクを吐出させるための駆動電圧を印加する駆動部と、を有し、
   前記複数のヘッドユニットは、第１ヘッドユニットと、前記第１ヘッドユニットと比べて前記ノズルの吐出性能が低い第２ヘッドユニットと、を含み、
   前記第２ヘッドユニットは、前記第１ヘッドユニットよりも、前記配列方向における端側に配置され、
   前記駆動部は、前記第１ヘッドユニットの前記駆動素子に対して、前記第２ヘッドユニットの前記駆動素子よりも低い駆動電圧を印加することを特徴とするプリンタ。
2. ２つの前記第２ヘッドユニットが、前記配列方向において前記第１ヘッドユニットを挟むように、前記配列方向における両端側にそれぞれ配置され、
   前記２つの第２ヘッドユニットのうち、前記配列方向における一方側の前記第２ヘッドユニットは、他方側の前記第２ヘッドユニットよりも、前記ノズルの吐出性能が高く、
   前記駆動部は、前記一方側の第２ヘッドユニットの前記駆動素子に対して、前記他方側の第２ヘッドユニットの前記駆動素子よりも低い駆動電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のプリンタ。
3. 前記搬送方向の下流側から見て、前記第１ヘッドユニットに対して、前記配列方向における左側の前記第２ヘッドユニットは、前記配列方向における右側の前記第２ヘッドユニットよりも、前記ノズルの吐出性能が高いことを特徴とする請求項２に記載のプリンタ。
4. 前記駆動素子は、圧電膜と、この圧電膜を挟むように配置された２種類の電極とを含む、圧電素子であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のプリンタ。
5. 前記第１ヘッドユニットの前記圧電素子の静電容量が、前記第２ヘッドユニットの前記圧電素子の静電容量よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載のプリンタ。
6. 前記ヘッドユニットの使用回数に関する情報を記憶する記憶部を備え、
   前記駆動部は、前記記憶部に記憶された前記情報を参照し、前記使用回数に応じて各ヘッドユニットの前記駆動電圧を上げることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のプリンタ。
7. 被記録媒体に、第１インクと第２インクとを吐出して印刷を行うプリンタであって、
   前記被記録媒体を、所定の搬送方向に搬送する搬送部と、
   前記第１インクを吐出する第１インクジェットヘッドと、前記第２インクを吐出する第２インクジェットヘッドを含み、前記搬送方向に並べて配置された複数のインクジェットヘッドと、
   前記インクジェットヘッドを駆動する駆動部と、を備え、
   各インクジェットヘッドは、
   それぞれがノズル内のインクに吐出エネルギーを付与する駆動素子を有し、前記被記録媒体の搬送面と平行、且つ、前記搬送方向と交差する配列方向に沿って並ぶ複数のヘッドユニットを備え、
   前記駆動部は、各ヘッドユニットの前記駆動素子に、前記ノズルからインクを吐出させ
   るための駆動電圧を印加し、
   前記第２インクジェットヘッドの前記ヘッドユニットの前記ノズルの吐出性能は、前記第１インクジェットヘッドの前記ヘッドユニットよりも低く、
   前記駆動部は、前記第１インクジェットヘッドの前記ヘッドユニットの前記駆動素子に対して、前記第２インクジェットヘッドの前記駆動素子よりも低い駆動電圧を印加することを特徴とするプリンタ。
8. 前記第１インクは、ブラックインクであることを特徴とする請求項７に記載のプリンタ。
9. 被記録媒体にインクを吐出して印刷を行うプリンタの製造方法であって、
   ノズル内のインクに吐出エネルギーを付与する駆動素子を有するヘッドユニットを製造する、ヘッドユニット製造工程と、
   前記ヘッドユニット製造工程で製造された前記ヘッドユニットのそれぞれについて、前記ノズルの吐出性能を測定する測定工程と、
   前記測定工程後に、複数の前記ヘッドユニットを所定の配列方向に沿って並べて、インクジェットヘッドを組み立てる組立工程と、を備え、
   前記複数のヘッドユニットに、第１ヘッドユニットと、前記第１ヘッドユニットよりも前記ノズルの吐出性能が低い第２ヘッドユニットとが含まれる場合に、前記組立工程において、前記第２ヘッドユニットを、前記配列方向において前記第１ヘッドユニットよりも端側に配置することを特徴とするプリンタの製造方法。

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