(57)【要約】【課題】  顔料系インク及び染料系インクによって記録を行うインクジェットヘッドにおいて、インク液滴の噴射制御を容易にすることができるインクジェットヘッドを実現する。【解決手段】  顔料系インク側及び染料系インク側で、絞り部３４ｂの絞り部寸法を同一とすることにより、絞り部３４ｂにおける流路抵抗を略同一にする。また、これにより、顔料系インク側と染料系インク側とで、圧力室長、ノズル径が変わっても、噴射特性のバラツキを略同一にすることができ、両者の噴射制御を共通にすることができる。そして、顔料系インク側の圧力室長Ｌ１は、染料系インク側よりも長くし、顔料系インク側のノズル径Ｄ１は、染料系インク側のノズル径Ｄ２よりも大きくすることで、顔料系インクの液滴体積を染料系インクよりも増加させることができる。【選択図】  図４
2007237599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔料系インクを噴射する複数の第１のノズルとそれぞれ接続した複数の第１の圧力室であって、それぞれ第１のアクチュエータによって選択的に噴射圧力を付与される顔料系インクを収容する複数の第１の圧力室と、
染料系インクを噴射する複数の第２のノズルとそれぞれ接続した複数の第２の圧力室であって、それぞれ第２のアクチュエータによって選択的に噴射圧力を付与される染料系インクを収容する複数の第２の圧力室と、
前記複数の第１の圧力室に供給するインクを収容する第１の共通インク室と、
前記複数の第２の圧力室に供給するインクを収容する第２の共通インク室と、
前記第１の共通インク室と前記複数の第１の圧力室とを接続し、その第１の共通インク室及び第１の圧力室よりも大きい流路抵抗を有し、前記第１の共通インク室から前記複数の第１の圧力室へインクを供給する第１の絞り部と、
前記第２の共通インク室と前記複数の第２の圧力室とを接続し、その第２の共通インク室及び第２の圧力室よりも大きい流路抵抗を有し、前記第２の共通インク室から前記複数の第２の圧力室へインクを供給する第２の絞り部と、を備え、
前記第１の圧力室の長手方向の長さが、前記第２の圧力室の長手方向の長さより長く、前記第１の絞り部及び前記第２の絞り部の流路抵抗が略同一であることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記第１のノズルの径が前記第２のノズルの径より大きく、かつ、前記インクの流れる方向と交差する方向の寸法を幅とした場合に、前記第１の絞り部の長さ、幅および深さが、前記第２の絞り部の長さ、幅および深さとそれぞれ同一であ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。
【請求項３】
前記複数の第１および第２の圧力室が形成されたキャビティプレートと、
前記第１および第２の共通インク室が形成されたマニホールドプレートと、
前記キャビティプレートとマニホールドプレートとの間に位置し、前記第１および第２の絞り部が形成されたサプライプレートと、が積層されており、
前記第１および第２の絞り部は、それぞれ前記サプライプレートの平板面に沿って形成され、前記第１の絞り部は、その両端において前記第１の共通インク室と前記第１の圧力室とにそれぞれ接続され、前記第２の絞り部は、その両端において前記第２の共通インク室と前記第２の圧力室とにそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記マニホールドプレートに対し、前記サプライプレートとは反対側に位置し、前記複数の第１および第２のノズルが形成されたノズルプレートと、
前記サプライプレートに溝状に形成された前記第１および第２の絞り部の長手方向開放面を覆って位置し、前記第１の絞り部の一端を前記第１の圧力室または前記第１の共通インク室に接続する第１の連通孔と、前記第２の絞り部の一端を前記第２の圧力室または前記第２の共通インク室に接続する第２の連通孔とを有するベースプレートと、が前記各プレートと積層されてい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。
【請求項５】
前記顔料系インクはブラックインクであり、前記染料系インクはカラーインクであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インク液滴を噴射するノズルと、そのノズルと連通した圧力室と、その圧力室内のインクに選択的に噴射圧力を付与するアクチュエータとを備え、顔料系インク及び染料系インクを用いて記録を行うインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、より高い記録品質の要求に応えるために、顔料系インク及び染料系インクによって記録を行うインクジェットヘッドが提案されている。例えば、コントラストが際立った高品質の画像を記録するために、ブラックインクには顔料系インクを使用し、ブラックを除くカラーインクには、色が鮮やかな染料系インクを使用するインクジェットヘッドが知られている。
この種のインクジェットヘッドでは、顔料系インクは染料系インクよりも被記録媒体上で拡がり難いため、同じ解像度の画像を記録する場合に、１ドット当りの記録につきノズルから噴射するインクの液滴体積として、顔料系インクの方が染料系インクよりも多い液滴体積を必要とする。例えば、そのようなインクジェット記録装置として、特許文献１に記載されているように、顔料系インクを噴射するときと染料系インクを噴射するときとでパルス数の異なる駆動電圧波形を使用し、１ドット当りの記録につき噴射される顔料系インクの液滴数が、染料系インクのそれよりも多くなるようにしたものが知られている。
また、圧力室からノズルに至るまでの流路寸法をブラックインクとカラーインクとで異ならせることにより、液滴階調範囲を拡大する手法も知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１５３２４号公報（公報第４４〜４５段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のようにパルス数の異なる駆動電圧波形によってインクの液滴体積を変える手法では、多種類の駆動電圧波形を用いなければならないため、インク液滴の噴射制御が複雑になるという問題がある。また、流路寸法をブラックインクとカラーインクとで異ならせる手法では、アクチュエータにより圧力室内のインクに付与された圧力にてその圧力室内に発生した圧力波が変動する周期が異なるため、ブラックインクとカラーインクとで別々の駆動電圧波形を必要とし、上記と同様に噴射制御が複雑になる。
【０００５】
そこで、この発明は、顔料系インク及び染料系インクによって記録を行うインクジェットヘッドにおいて、インク液滴の噴射制御を容易にすることができるインクジェットヘッドを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、顔料系インクを噴射する複数の第１のノズル（３９ａ）とそれぞれ接続した複数の第１の圧力室（３１ａ）であって、それぞれ第１のアクチュエータ（４１）によって選択的に噴射圧力を付与される顔料系インクを収容する複数の第１の圧力室（３１ａ）と、染料系インクを噴射する複数の第２のノズル（３９ｂ〜３９ｄ）とそれぞれ接続した複数の第２の圧力室であって、それぞれ第２のアクチュエータによって選択的に噴射圧力を付与される染料系インクを収容する複数の第２の圧力室と、前記複数の第１の圧力室に供給するインクを収容する第１の共通インク室（３５ａ）と、前記複数の第２の圧力室に供給するインクを収容する第２の共通インク室と、前記第１の共通インク室と前記複数の第１の圧力室とを接続し、その第１の共通インク室及び第１の圧力室よりも大きい流路抵抗を有し、前記第１の共通インク室から前記複数の第１の圧力室へインクを供給する第１の絞り部（３４ｂ）と、前記第２の共通インク室と前記複数の第２の圧力室とを接続し、その第２の共通インク室及び第２の圧力室よりも大きい流路抵抗を有し、前記第２の共通インク室から前記複数の第２の圧力室へインクを供給する第２の絞り部と、を備え、前記第１の圧力室の長手方向の長さ（Ｌ１）が、前記第２の圧力室の長手方向の長さ（Ｌ２）より長く、前記第１の絞り部及び前記第２の絞り部の流路抵抗が略同一であるインクジェットヘッド（３０）という技術的手段を用いる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のインクジェットヘッド（３０）において、前記第１のノズル（３９ａ）の径（Ｄ１）が前記第２のノズル（３９ｂ〜３９ｄ）の径（Ｄ２）より大きく、かつ、前記インクの流れる方向と交差する方向の寸法を幅とした場合に、前記第１の絞り部（３４ｂ）の長さ（Ｌ２）、幅（Ｈ２）および深さ（Ｈ１）が、前記第２の絞り部の長さ、幅および深さとそれぞれ同一であるという技術的手段を用いる。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載のインクジェットヘッド（３０）において、前記複数の第１および第２の圧力室が形成されたキャビティプレート（３１）と、前記第１および第２の共通インク室が形成されたマニホールドプレート（３５，３６）と、前記キャビティプレートとマニホールドプレートとの間に位置し、前記第１および第２の絞り部が形成されたサプライプレート（３４）と、が積層されており、前記第１および第２の絞り部は、それぞれ前記サプライプレートの平板面に沿って形成され、前記第１の絞り部は、その両端において前記第１の共通インク室と前記第１の圧力室とにそれぞれ接続され、前記第２の絞り部は、その両端において前記第２の共通インク室と前記第２の圧力室とにそれぞれ接続されているという技術的手段を用いる。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のインクジェットヘッド（３０）において、前記マニホールドプレート（３５，３６）に対し、前記サプライプレート（３４）とは反対側に位置し、前記複数の第１および第２のノズルが形成されたノズルプレート（３９）と、前記サプライプレートに溝状に形成された前記第１および第２の絞り部の長手方向開放面を覆って位置し、前記第１の絞り部の一端を前記第１の圧力室または前記第１の共通インク室に接続する第１の連通孔（３２ａ）と、前記第２の絞り部の一端を前記第２の圧力室または前記第２の共通インク室に接続する第２の連通孔とを有するベースプレート（３２）と、が前記各プレートと積層されているという技術的手段を用いる。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載のインクジェットヘッド（３０）において、前記顔料系インクはブラックインクであり、前記染料系インクはカラーインクであるという技術的手段を用いる。
なお、上記括弧内の符号は、後述する各実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【００１１】
後述する発明の実施形態に記載するように、本願発明者らが行った実験によれば、噴射するインク液滴の体積が、顔料系インクにおいて染料系インクよりも大きい体積になるように圧力室の長さを変えたものであっても、絞り部の流路抵抗を、顔料系インクを噴射する側と染料系インクを噴射する側とで略同一にすることで、顔料系インクと染料系インクとで噴射特性のバラツキを略同一にすることができ、その両者の噴射制御を共通にすることができる。
【００１２】
さらに、噴射するインク液滴の体積が、顔料系インクにおいて染料系インクよりも大きい体積になるようにノズル径を変えても、絞り部の長さ、幅及び深さより決定される絞り部の流路抵抗を、顔料系インクを噴射する側と染料系インクを噴射する側とで略同一にすることで、顔料系インクと染料系インクとで噴射特性のバラツキを略同一にすることができ、その両者の噴射制御を共通にすることができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明のように、絞り部をサプライプレートの平板面に沿って形成することにより、容易に絞り部の流路抵抗値を所望の値に設定することができる。
【００１４】
さらに、請求項４に係る発明のように、プレートを積層するという構造により、ノズル、共通インク室、絞り部および圧力室を容易に製造することができ、特に所望の流路抵抗を有する絞り部を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の実施形態について図を参照して説明する。
［主要構成］
最初に、インクジェット記録装置の主要構成について図１を参照して説明する。図１はインクジェット記録装置の主要構成を示す平面説明図である。
インクジェット記録装置１の内部には、２本のガイド軸６，７が設けられており、そのガイド軸６，７には、キャリッジを兼用するヘッドホルダ９が取付けられている。ヘッドホルダ９には、記録用紙Ｐへインクを噴射して記録を行うインクジェットヘッド３０が保持されている。ヘッドホルダ９は、キャリッジモータ１０により回転する無端ベルト１１に取付けられており、キャリッジモータ１０の駆動により、ガイド軸６，７に沿って移動する。
【００１６】
また、インクジェット記録装置１には、イエローインクが収容されたインクタンク５ａと、マゼンタインクが収容されたインクタンク５ｂと、シアンインクが収容されたインクタンク５ｃと、ブラックインクが収容されたインクタンク５ｄとが備えられている。各インクタンク５ａ〜５ｄは、それぞれ可撓性のインク供給チューブ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに接続されており、各インク供給チューブから供給される各インクは、ヘッドホルダ９から前方へ延出されたチューブジョイント２０を介してインクジェットヘッド３０へ導入される。各インクとしては、顔料系インクまたは染料系インクを使用することができる。
【００１７】
［インクジェットヘッドの構造］
次に、インクジェットヘッド３０の構造について図２及び図３を参照して説明する。
図２はヘッドホルダ９をノズル面から見た平面図である。図３（ａ）は図２に示すヘッドホルダ９に保持されたインクジェットヘッド内部の圧力室を上方から見た平面説明図であり、（ｂ）は（ａ）に記載のす圧力室の１つを示す平面説明図である。なお、以下の説明では、インク液滴を噴射する方向を下方とする。
【００１８】
図２に示すように、インクジェットヘッド３０の下面に形成されたノズル面３９ｅには、ブラックインクを噴射するノズル３９ａと、イエローインクを噴射するノズル３９ｂと、シアンインクを噴射するノズル３９ｃと、マゼンタインクを噴射するノズル３９ｄとが、それぞれ２列ずつヘッドホルダ９の移動方向（主走査方向）と直交する方向に延びるように配置されている。各ノズルは、被記録媒体たる記録用紙Ｐ（図１）の上面に対向するように下向きに開口している。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、インクジェットヘッド３０を構成するキャビティプレート３１には、インクジェットヘッド３０の被記録媒体に対する相対移動方向（以下、主走査方向という）と、それに直交する方向（以下、副走査方向という）とに複数の圧力室３１ａ〜３１ｄがマトリクス状に配置されている。圧力室は、インクジェットヘッド３０の主走査方向に計８列が配置されており、各１列は、インクジェットヘッド３０の副走査方向に配列された多数個（図面上では省略して１０個図示）の圧力室によりそれぞれ構成されている。
【００２０】
左側の２列を構成する各圧力室３１ａは、それぞれインク供給口３０ｅから供給される顔料系のブラックインクを収容する。左から３列目及び４列目を構成する各圧力室３１ｂは、それぞれインク供給口３０ｆから供給される染料系のイエローインクを収容する。左から５列目及び６列目を構成する各圧力室３１ｃは、それぞれインク供給口３０ｇから供給される染料系のシアンインクを収容する。右側の２列を構成する各圧力室３１ｄは、それぞれインク供給口３０ｈから供給される染料系のマゼンタインクを収容する。
【００２１】
各列には、圧力室に収容されているインクをインク液滴として噴射するノズル３９ａ〜３９ｄが、同色のインク液滴を噴射するノズル同士が千鳥状になるように配置されている。なお、各ノズルの副走査方向に対応する配置間隔は、インクジェットヘッドの仕様に設定された解像度に対応して決定される。
【００２２】
次に、インクジェットヘッド３０の縦断面構造について、ブラックインクを噴射する圧力室３１ａに対応する部分を例にして説明する。
図４（ａ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、インクジェットヘッド３０を、ブラックインク液滴を噴射する圧力室３１ａの部分を長手方向に沿って縦に切断した場合の断面の一部を示す。（ｂ）は圧力室及び絞り部の平面説明図、（ｃ）は絞り部の縦断面説明図、（ｄ）はノズル径の説明図である。
【００２３】
図４（ａ）に示すように、インクジェットヘッド３０は、キャビティユニット５０の上面に圧電アクチュエータ４０を接合して構成されている。キャビティユニット５０は、下から順に、ノズルプレート３９、スペーサプレート３８、ダンパープレート３７、マニホールドプレート３６，３５、サプライプレート３４、ベースプレート３２及びキャビティプレート３１の合計８枚の薄い板をそれぞれ重ね接合した構造である。各プレート間の接合と、キャビティユニット５０および圧電アクチュエータ４０の接合とには、それぞれ接着剤などの接合手段が適用可能である。
【００２４】
キャビティプレート３１には、複数の圧力室３１ａがその上面を開口して溝状に形成されている。マニホールドプレート３６，３５には、各圧力室３１ａに供給するブラックインクを収容する共通インク室３５ａが形成されている。サプライプレート３４には、絞り部３４ｂが形成されている。絞り部３４ｂは、サプライプレート３４に貫通形成された連通孔３４ａを介して共通インク室３５ａと連通している。サプライプレート３４の上には、各絞り部３４ｂの長手方向開放面を覆ってベースプレート３２が積層されている。ベースプレート３２には、圧力室３１ａと連通する連通孔３２ａが貫通形成されており、連通孔３２ａは、サプライプレート３４に形成された絞り部３４ｂと連通している。つまり、圧力室３１ａは、絞り部３４ｂを介して共通インク室３５ａと接続されている。
【００２５】
各絞り部３４ｂの縦断面積は、それぞれ連通する圧力室の縦断面積よりも小さく形成されており、共通インク室及び圧力室よりも流路抵抗が大きく設定されている。このため、各絞り部３４ｂは、連通する圧力室内で発生した圧力変動のうち、共通インク室へ向かう成分を緩和する役割をする。これにより、圧電アクチュエータ４０によって圧力室３１ａ内のインクに圧力を付与したとき、ノズル３９ａに向かうブラックインクの流れを効率よく生成することができる。
【００２６】
各共通インク室の下に配置されたダンパープレート３７の下面にはダンパー室３７ａがそれぞれ形成されている。各ダンパー室３７ａは、ダンパープレート３７の下面にてそれぞれ下向きに開口形成されており、各ダンパー室３７ａの横断面形状は、ダンパープレート３７に隣接する各共通インク室の下面の横断面形状と同一形状に形成されている。
【００２７】
ダンパープレート３７は、弾性変形可能な金属などの素材により形成されており、ダンパー室３７ａ上部の薄い板状の底板部３７ｂは、共通インク室３５ａ側にも、ダンパー室３７ａ側にも自由に振動することができる。ブラックインク液滴の噴射時に、圧力室３１ａで発生した圧力変動が共通インク室に伝播しても、上記底板部が弾性変形して振動することにより、上記圧力変動を吸収減衰させるというダンパー効果を有し、圧力変動が他の圧力室へ伝播するというクロストークを防止する効果を奏するものである。
【００２８】
キャビティプレート３１とノズルプレート３９との間の各プレート３２〜３８には、圧力室３１ａ内のブラックインクをノズル３９ａに導くための貫通孔３０ａがそれぞれ上下方向に相互に連通して形成されている。
圧電アクチュエータ４０は、シート状の圧電材料４１ａとシート状の電極４１ｂ、４１ｃとを交互に積層して構成され、電極４１ｂ、４１ｃ間に挟まれた圧電材料の部分を活性部４１ａとして、電極４１ｂ、４１ｃ間に電圧を印加することにより活性部４１ａを積層方向に伸長し、圧力室３１ａ内のインクに噴射圧力を加える。その活性部は各圧力室３１ａの上方に対応して設けられ、平面視において各圧力室３１ａの平面積よりも小さい平面積を有するが、活性部４１ａの伸長にともなってその周囲の圧電材料の部分も伸長するので、圧力室３１ａに対して圧力を加える部分は、圧力室３１ａの平面積、つまり圧力室上面の開口部の面積と同じとなる。後述する圧力室長Ｌ１は、この圧力が加えられる部分の圧力室のインクの流れ方向の長さである。
【００２９】
カラーインクを収容する圧力室などの縦断面構造は、上述したブラックインクの圧力室などと同じであるが、圧力室、絞り部及びノズルの大きさが異なる。その相違点をイエローインクを収容する圧力室などを例にして説明する。圧力室長Ｌ１は、ブラックインクを収容する圧力室３１ａの方が、イエローインクを収容する圧力室３１ｂよりも長い。また、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、インクの流れる方向に対応する絞り部３４ｂの長さ（以下、絞り部長という）Ｌ２は、ブラックインク側の絞り部３４ｂの方が、イエローインク側よりも長い。さらに、図４（ｄ）に示すように、ノズル径は、ブラックインク液滴を噴射するノズル３９ａの径Ｄ１の方が、イエローインク液滴を噴射するノズル３９ｂの径Ｄ２よりも大きい。
つまり、ノズルから噴射するインクの液滴体積は、ブラックインクの方がカラーインクよりも多くなる構造になっている。
【００３０】
なお、ヘッドホルダ９には、各インクタンク５ａ〜５ｄ（図１）から供給されるインクに含まれる気泡を貯留する中継インク室を有する中継タンク（図示せず）が備えられており、各共通インク室へインクを供給する各インク供給口（図示せず）には、各インクタンク５ａ〜５ｄから中継タンクを介してインクが供給されるようになっている。
【００３１】
［実験１］
次に、本願発明者らが行った実験１について説明する。
本願発明者らは、アクチュエータの動作によって圧力室内のインクに発生する圧力波の固有周期の値（以下、この値の１／２をＡＬ値として説明する）と、ノズル径Ｄと、圧力室長Ｌとの間に存在する相関関係を求めるための実験を行った。
【００３２】
ＡＬ値の目標値を４．２（μｓ）に設定し、ノズル径Ｄは、１６．０μｍ〜２１．５μｍの範囲で変更し、圧力室長Ｌは、１．１２ｍｍ〜１．４２ｍｍの範囲で変更しながらＡＬ値を測定した。また、同じ仕様の複数のヘッドにおいてそれぞれ同じ測定を行い、ヘッド間に存在する製造上のばらつきを収束させた。
なお、圧力室３１ａの幅（平面視において長さＬと直交する方向の幅）は２７０μｍ、深さ（キャビティプレート３０の厚さ）は５０μｍ、絞り部３４ｂは長さ７００μｍ、幅８０μｍ、深さ３０μｍとそれぞれ固定した。
【００３３】
図５は、測定結果の中からいくつかの結果を抜き出してまとめた図表である。例えば、同図表から、ノズル径Ｄを最小の１６．０μｍに形成した場合にＡＬ値を４．２μｓにするためには、圧力室長Ｌが１．１２ｍｍとなるように圧力室を形成すればよいことが分かった。また、ノズル径Ｄを最大の２１．５μｍに形成した場合にＡＬ値を同じ４．２μｓにするためには、圧力室長Ｌが１．４２ｍｍとなるように圧力室を形成すればよいことが分かった。
そして、それらの測定結果から、ＡＬ値、ノズル径Ｄ及び圧力室長Ｌの間には、ＡＬ値が４．２μｓの場合に、
【００３４】
４．２≒−０．０９Ｄ＋０．８３Ｌ＋４．７３  ・・・（式１）
【００３５】
という式で示す相関関係があることが分かった。図６は、実際にＡＬ値を測定した値であるＡＬ実測値とＡＬ予測値との関係を示すグラフである。ＡＬ予測値は、式１におけるＡＬ値４．２を未知数とした次式を用い、ノズル径Ｄ及び活性長Ｌを代入して算出した。
【００３６】
ＡＬ≒−０．０９Ｄ＋０．８３Ｌ＋４．７３  ・・・（式２）
【００３７】
実線で示すグラフは、上記式２を示すグラフであり、破線で示す２つのグラフは、それぞれ９５％の信頼曲線である。このグラフから分かるように、ＡＬ予測値は殆どＡＬ実測値と一致している。つまり、上記式２は非常に信頼性の高いものであることが分かる。
【００３８】
ここで、式２におけるノズル径Ｄ及び活性長Ｌの係数０．０９，０．８３をそれぞれ係数ｘ，ｙに置き換え、定数４．７３を定数ｚとすると、次の式３が求まる。
【００３９】
ＡＬ≒−ｘＤ＋ｙＬ＋ｚ  ・・・（式３）
【００４０】
つまり、ＡＬ値が一定値で、ノズル径Ｄを変更した場合は、ＡＬ値及びノズル径Ｄを上記式に代入することにより、設定すべき圧力室長Ｌを求めることができる。
【００４１】
ノズル径Ｄ及び活性長Ｌがそれぞれ同じでも、顔料系インクと染料系インクとでは、インクの性質の相違から、僅かにＡＬ値が異なることが推定されるが、それはＡＬ値の測定誤差の範囲内に収まる程度であると考えられるため、顔料系インク液滴及び染料系インク液滴のどちらを噴射する場合も上記式３を適用できる。
【００４２】
そこで、顔料系インクを使用する、ノズルと圧力室とアクチュエータとからなる組を第１の組とし、染料系インクを使用する、ノズルと圧力室とアクチュエータとからなる組を第２の組とし、第１の組のノズル径及び圧力室長をそれぞれＤ１，Ｌ１、第２の組のそれらをＤ２，Ｌ２とすると、次の式４が成立する。
【００４３】
ＡＬ≒−ｘＤ１＋ｙＬ１＋ｚ≒−ｘＤ２＋ｙＬ２＋ｚ  ・・・（式４）
【００４４】
上記式４から定数ｚを差し引くと、次の式５が求まる。
【００４５】
−ｘＤ１＋ｙＬ１≒−ｘＤ２＋ｙＬ２  ・・・（式５）
【００４６】
つまり、圧力室長Ｌ１，Ｌ２を調整することにより、ノズル径Ｄ１，Ｄ２を異ならせることができるため（Ｄ１≠Ｄ２）、顔料系インク液滴を噴射する第１の組のノズル径Ｄ１を染料系インクを噴射する第２の組のノズル径Ｄ２よりも大きくすることができる。
【００４７】
上記のインクジェットヘッドに用いられる駆動電圧波形は、例えば、いわゆる引き打ち方式で活性部を変位させるものでは、圧力室の容積を拡大してインクに圧力波を発生させた後、その圧力が上昇したタイミングで圧力室の容積を縮小することで、効率よくインクを噴射することができる。上記の実験から、ノズル径、圧力室長が異なる組であっても、圧力波の変動周期がほぼ同じならば、同じ駆動電圧波形で駆動することができる。つまり、ブラックインクのノズル径Ｄ１をカラーインクのノズル径Ｄ２よりも大きくして両者から噴射する液滴体積を異ならせるものにおいて、両者に使用する駆動電圧波形を共通にできる。
【００４８】
従って、記録用紙Ｐに記録される１ドット当りの大きさをブラック及びカラー間で揃えることができるため、記録品質を高めることができる。また、双方の組においてＡＬ値を同一値にすることができるため、駆動電圧波形を共通に用いることができる。
本実施形態においては、例えば、ブラックインクを噴射するノズル径Ｄ１は２０μｍ、圧力室長Ｌ１は１．４２ｍｍ、カラーインクを噴射するノズル径Ｄ２は１６μｍ、圧力室長Ｌ２は１．１２ｍｍとする。
【００４９】
［実験２］
また、本願発明者らは、上記のようにノズル径、圧力室長が異なる組における絞り部の大きさ、すなわち流路抵抗について実験した。この実験では、圧力室長Ｌ１＝１．４２ｍｍ、圧力室長Ｌ２＝１．１２ｍｍ（幅、深さは前述のとおり）において、ノズル径、絞り部の長さＬ３、絞り部のアスペクト比、駆動電圧波形を変え、それぞれについて記録品質の評価を行った。
【００５０】
図７は、圧電アクチュエータに印加する駆動電圧波形を示す説明図である。メインパルスとは、インク液滴を噴射させるために圧電アクチュエータに印加する主たる駆動電圧波形のことであり、キャンセルパルスとは、インク液滴噴射時に圧力室内に発生する残留圧力変動を打ち消すために圧電アクチュエータに印加する駆動電圧波形のことである。
図７の波形では、非噴射時に電圧（２２Ｖ）を印加して活性部を伸長させ、圧力室の容積を縮小状態としておき、噴射時にその電圧の印加を選択的に停止して（メインパルスを立ち下げ）、圧力室の容積を拡大し、所定時間後再び電圧を印加し（メインパルスを立ち上げ）て圧力室内のインクに噴射圧力を与える。メインパルスの立ち下げから立ち上げまでのパルス幅は、圧力室でのインクの固有周期の１／２すなわちＡＬ値の近傍から選択される。
【００５１】
この実験では、前記実験１でのＡＬ＝４．２μｓでのメインパルスのパルス幅４．０μｓとし、キャンセルパルスのパルス幅Ｂを０．５〜２．０μｓ、メインパルスとキャンセルパルスとの間隔Ａを２．４〜３．５μｓの範囲で変えながら実験を行った。
絞り部は、長さＬ３＝７００μｍとし、幅Ｈ２を８２μｍ、８６μｍ、９０μｍの範囲で変え、アスペクト比（幅Ｈ２／深さＨ１）を２．７に固定して深さＨ１を上記幅Ｈ２に応じて変えた。
【００５２】
ノズル径Ｄの変更範囲は、１６〜２１．５μｍである。また、実験を行ったときの環境温度は、２５゜Ｃ、実験に使用したインクの粘度は、２〜５ｃｐｓ、インクジェットヘッドの駆動周波数は、２０〜４０ｋＨｚ、インク液滴の噴射速度は、５〜１５ｍ／ｓである。
【００５３】
図８及び図９は、実験結果をまとめた図表である。図８は、圧力室長Ｌ１が１．４２ｍｍである場合の実験結果であり、図９は、圧力室長Ｌ２が１．１２ｍｍである場合の実験結果である。図表中、「絞」は絞り部幅Ｈ２を、「φ」はノズル径をそれぞれ示し、図表の左上角に記載された２４，２２などの数値は、評価○の数の合計を示す。図表中、Ｂ／Ａの右方に記載された２．４，２．８，３．１，３．５は、Ａの値、下方に記載された０．５〜２．０はＢの値を示す。
【００５４】
また、記録品質の評価は、記録用紙に特定パターンの記録を行い、その記録部分を官能評価することにより行った。図表中、○は、インク液滴の着弾位置のズレ及び噴射時のしぶき等が無く、正常な噴射ができたと推定できた場合の評価を示し、○の評価条件を満たさないものについては総て×とした。
【００５５】
図８に示すように、絞り部幅Ｈ２が８２μｍ、８６μｍ、９０μｍと長くなるほど、Ａ及びＢの値が大きい領域における○の数が減少している。この現象は、ノズル径が１９．５μｍ、２０．５μｍ及び２１．５μｍである場合も略同じである。また、図９に示すように、圧力室長が１．１２ｍｍである場合も同様に絞り部幅Ｈ２が長くなるほど、Ａ及びＢの値が大きい領域における○の数が減少しており、この現象は、ノズル径が１６．０μｍ、１７．０μｍ及び１８．０μｍである場合も略同じである。
【００５６】
つまり、圧力室長Ｌ１＝１．４２ｍｍとノズル径Ｄ＝１９．５μｍ〜２１．５μｍとの組み合わせの組、圧力室長Ｌ２＝１．１２ｍｍとノズル径Ｄ＝１６．０μｍ〜１８．０μｍとの組み合わせの組のいずれにおいても、同じ駆動電圧波形を使用し、同じ絞り部幅Ｈ２で、同様の噴射特性のバラツキを示す。上記両組において、図８，図９の共通の○部分を使用することで、絞り部の寸法、すなわち流路抵抗を共通にすることができる。
【００５７】
［実施形態の効果］
（１）以上のように、上記実施形態のインクジェットヘッド３０を使用すれば、絞り部３４ｂの流路抵抗は、顔料系インクを噴射する側と染料系インクを噴射する側とで略同一に設定し、活性長Ｌ１は、顔料系インクを噴射する側の方が染料系インクを噴射する側よりも長くすれば、インク液滴の噴射制御が複雑にならず、ノズルから噴射する顔料系インク液滴の体積を染料系インク液滴よりも多くすることができる。
【００５８】
（２）また、ノズルの径は、顔料系インクを噴射する側の方が染料系インクを噴射する側よりも大きくし、絞り部３４ｂの長さＬ２、幅Ｈ２及び深さＨ１により決定される絞り部の流路抵抗を、顔料系インクを噴射する側と染料系インクを噴射する側とで同一に設定すれば、アクチュエータの長さを長くすることに加えて、ノズルの径が大きくなることにより、ノズルから噴射する顔料系インクの液滴体積をより一層多くすることができる。
【００５９】
（３）さらに、絞り部３４ｂをサプライプレート３４の平板面に沿って形成するため、絞り部３４ｂの流路抵抗値を容易に所望の値に設定することができる。
（４）プレートを積層するという構造により、ノズル、共通インク室、絞り部及び圧力室を容易に製造することができ、特に所望の流路抵抗を有する絞り部３４ｂを容易に形成することができる。
【００６０】
（５）顔料系インクを噴射する組のノズル径及び圧力室長をそれぞれＤ１，Ｌ１とし、染料系インクを噴射する組のそれらをＤ２，Ｌ２とすると、−ｘＤ１＋ｙＬ１≒−ｘＤ２＋ｙＬ２という近似式が成立するため、圧力室長Ｌ１，Ｌ２を調整することにより、ノズル径Ｄ１をノズル径Ｄ２よりも大きくすることができる。
従って、顔料系インクがブラックインクであり、染料系インクがカラーインクである場合は、ブラックインクのインク液滴の最大体積をカラーインクのそれよりも多くすることができるため、被記録媒体における１ドット当りの大きさをブラック及びカラー間で揃えることができるので、記録品質を高めることができる。
【００６１】
（６）また、顔料系インクを噴射する組及び染料系インクを噴射する組の双方においてＡＬ値を同一値にすることができるため、駆動波形を多種類用いる必要がないので、インクの噴射制御が複雑にならない。
（７）また、ＡＬ値と、ノズル径Ｄ１，Ｄ２と、圧力室長Ｌ１，Ｌ２との間には、ＡＬ＝−ｘＤ１＋ｙＬ１＋ｚ≒−ｘＤ２＋ｙＬ２＋ｚ（ただし、ｘ，ｙは所定の係数、ｚは所定の定数）という式で示す相関関係があるため、ＡＬ値が一定値で、ノズル径Ｄを変更した場合は、ＡＬ値及びノズル径Ｄを上記式に代入することにより、設定すべき圧力室長Ｌを求めることができる。
【００６２】
＜他の実施形態＞
（１）上記実施形態では、本願発明に係るインクジェットヘッドとして、ブラックインクのみに顔料系インクを使用したものを説明したが、カラーインクの一部に顔料系インクを使用するインクジェットヘッドにも本願発明を適用することができる。
（２）上記実施形態のインクジェットヘッド３０では、サプライプレート３４の内部に絞り部３４ｂ及び連通孔３４ａの両方を形成した構成を採用したが、サプライプレート３４には絞り部３４ｂのみを形成し、連通孔３４ａのみを形成したスペーサプレートをサプライプレート３４の下に配置した構成でも良い。
また、ベースプレート３２の下面に絞り部を溝状に形成し、サプライプレートに連通孔３４ａのみを形成することもできる。
【００６３】
（３）上記実施形態のインクジェットヘッド３０では、アクチュエータとして圧電素子を用いたが、静電気により振動板を変位して圧力室に対して噴射圧力を与える構成を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】インクジェット記録装置の主要構成を示す平面説明図である。
【図２】ヘッドホルダ９をノズル面から見た平面図である。
【図３】図３（ａ）は図２に示すヘッドホルダ９に保持されたインクジェットヘッド内部の圧力室を上方から見た平面説明図であり、（ｂ）は（ａ）に記載のす圧力室の１つを示す平面説明図である。
【図４】図４（ａ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、インクジェットヘッド３０を、ブラックインク液滴を噴射する圧力室３１ａの部分を長手方向に沿って縦に切断した場合の断面の一部を示す。（ｂ）は圧力室及び絞り部の平面説明図、（ｃ）は絞り部の縦断面説明図、（ｄ）はノズル径の説明図である。
【図５】測定結果をまとめた図表である。
【図６】実際にＡＬ値を測定した値であるＡＬ実測値とＡＬ予測値との関係を示すグラフである。
【図７】圧電アクチュエータに印加する駆動電圧波形を示す説明図である。
【図８】実験結果をまとめた図表である。
【図９】実験結果をまとめた図表である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・インクジェット記録装置、３０・・インクジェットヘッド、
３１ａ・・圧力室、３４ｂ・・絞り部、３９ａ・・ノズル、
４１ａ・・圧電素子、４１ｂ，４１ｃ・・電極、Ｄ１，Ｄ２・・ノズル径、
Ｌ１・・活性長、Ｌ２・・絞り部長。
【図１】
2007237599.tif 000003
【図２】
2007237599.tif 000004
【図３】
2007237599.tif 000005
【図４】
2007237599.tif 000006
【図５】
2007237599.tif 000007
【図６】
2007237599.tif 000008
【図７】
2007237599.tif 000009
【図８】
2007237599.tif 000010
【図９】
2007237599.tif 000011