(57)【要約】 【課題】  ノズル径の相違するノズルを備えていても、いずれのノズルに対してもインク供給不足や目詰まり等を生じずに、安定した吐出性能を得ることのできる液滴吐出装置の実現する。【解決手段】  液体を吐出する複数のノズルグループと、ノズルグループ毎に液体の取入口３１がキャビティユニット１０に備えられ、複数の取入口３１を覆うように取り付けられるフィルタ体５０には、各取入口３１の開口領域に対応して多数の小孔５３が貫通形成されたフィルタ孔部５１の複数個が一体的に連接して設けられ、複数のノズルグループのうちの少なくとも一部は、他のノズルグループとノズル径が相違し、フィルタ体５０の各フィルタ孔部５１は、当該フィルタ孔部５１が対応するノズルグループのノズル径が大きいとき、小孔径が大きく、ノズル径が前記大きいノズル径よりも小さいとき、小孔径が前記大きい小孔径よりも小さく設定されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出する多数のノズルに液体供給源側からの液体を供給するための取入口が開口形成されたキャビティユニットと、前記取入口の開口の領域に対応して多数の小孔が貫通形成されたフィルタ孔部を有し前記取入口を覆うように前記キャビティユニットに取り付けられるフィルタ体とを備える液滴吐出装置において、
前記多数のノズルは、複数のノズルグループに分けられ、
前記取入口は前記ノズルグループ毎に設けられ、
前記フィルタ体には前記フィルタ孔部が前記取入口毎に設けられるとともに、その複数のフィルタ孔部が一体に連接して設けられ、
前記複数のノズルグループのうちの少なくとも一部は、他のノズルグループとノズル径が相違し、
前記フィルタ体の前記各フィルタ孔部は、当該フィルタ孔部が対応するノズルグループのノズル径が大きいとき、小孔径が大きく、ノズル径が前記大きいノズル径よりも小さいとき、小孔径が前記大きい小孔径よりも小さく設定されていることを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項２】
前記ノズルのノズル径の設計値Ｄと、前記フィルタ孔部の小孔径の設計値ｄとは、
前記ノズルを加工する際の加工精度に基づくノズル径をＤ±α、前記フィルタ孔部の小孔を加工する際の加工精度に基づく小孔径をｄ±β、前記フィルタ孔部の小孔を通過可能な異物の最大径をｄ＋γとしたときに、
Ｄ−（α＋β＋γ）≧ｄ
の関係になるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出装置。
【請求項３】
前記複数のノズルグループのうち、ノズル径の大きいノズルグループは、ノズルから吐出する１液滴当たりの吐出量が他のノズルグループよりも大きな値に設定されているノズルグループであることを特徴とする請求項１または２に記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
前記フィルタ孔部は、該フィルタ孔部が対応するノズルグループに含まれるノズルの数が多いとき、前記小孔の数が多く、ノズルの数が前記多いノズル数よりも少ないとき、前記小孔の数が前記多い小孔数よりも少なく形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項５】
前記フィルタ体は、電鋳法により、小孔径の相違する前記複数のフィルタ孔部が間隔をあけて一体的に形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【請求項６】
前記フィルタ体は、前記各フィルタ孔部をそれぞれ囲みかつ複数のフィルタ孔部を一体に連接するほぼ板状の枠部を有し、その枠部は、前記フィルタ体全体の平面積の７０％以下に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の液滴吐出装置。
【請求項７】
前記液体としてブラックインクを含む複数のインク色のインクが供給され、前記ノズルは、該ノズルから吐出するインクのインク色に基づいて複数のノズルグループに分けられ、
複数のノズルグループのうち、ブラックインク用のノズルグループでは、その他のインク色用のノズルグループよりも、ノズル径が大きく設定され、
このノズル径に基づいて、ブラックインク用のフィルタ孔部で、その他のインク色用のフィルタ孔部よりも、小孔径が大きく設定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の液滴吐出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インク等の液体を液滴としてノズルから吐出する液滴吐出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ノズルから液滴を吐出する液滴吐出装置としては、微小なインク滴を高い精度で吐出するインクジェットヘッド等がある。このようなインクジェットヘッドでは、インクを吐出するノズルに異物が詰まると吐出不良を引き起こし記録状態が悪化するので、例えば、特許文献１に記載されているように、多数の小孔が貫通形成されたフィルタ孔部を有するフィルタ体をインク供給路に設けて、フィルタ孔部を通過することで異物が取り除かれたインクをノズルに供給するようにしている。
【０００３】
ところで、近年のインクジェットプリンタのカラー化に伴って、インクジェットヘッドでは、複数のインク色を吐出するように構成されているため、インク供給路もインク色に対応して複数形成されるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２９１５１４号公報（図１及び図７参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インク供給路が複数設けられていると、前記フィルタ孔部もインク供給路毎に必要となるが、インクジェットヘッドにおける微細なインク供給路に個別にフィルタ体を取り付ける作業は困難性が高い。従って、フィルタ体の取り付け工程を簡便化するために、複数のフィルタ孔部を１つのフィルタ体に設けて、複数のインク供給路に一括してフィルタ体を取り付ける方法が考えられる。
【０００５】
フィルタ孔部の小孔径は、異物の除去という機能上、ノズル径に対し小さくなければならないが、その小孔径がノズル径に比べて極端に小さいと、異物に対する除去性能が高められてノズルの目詰まりを確実に防止できる反面、流路抵抗が増しまた小孔自体が異物で閉塞し易く、その結果、必要なインク量をノズル側に供給できないという問題を生じる。
【０００６】
複数色のインクを吐出させるインクジェットヘッドでは、インク色に応じてノズル径を相違させることが行われ、この場合、複数のインク色のインク供給路にそれぞれ対応する複数のフィルタ孔部を１つのフィルタ体に設けるが、前述したようなインク供給不足や、ノズル詰まり、フィルタ孔部の閉塞等の問題が生じないように、各フィルタ孔部の小孔径をそれぞれが対応するノズル径に応じて最適化させたいという要望があった。
【０００７】
また、このようにノズル径に応じて複数のフィルタ孔部の小孔径を異ならせる場合、通常は、複数のフィルタ孔部を小孔径の大きさ毎に製作して各流路に対して組み付けることになり、製造に多くの工数がかかり、かつ品質も安定しないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解消するものであり、ノズル径の相違するノズルを備えていても、いずれのノズルにおいてもインク供給不足や目詰まり等を生じずに、安定した吐出性能を得ることのできる液滴吐出装置の実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明における液滴吐出装置は、液滴を吐出する多数のノズルに液体供給源側からの液体を供給するための取入口が開口形成されたキャビティユニットと、前記取入口の開口の領域に対応して多数の小孔が貫通形成されたフィルタ孔部を有し前記取入口を覆うように前記キャビティユニットに取り付けられるフィルタ体とを備える液滴吐出装置において、前記多数のノズルは、複数のノズルグループに分けられ、前記取入口は前記ノズルグループ毎に設けられ、前記フィルタ体には前記フィルタ孔部が前記取入口毎に設けられるとともに、その複数のフィルタ孔部が一体に連接して設けられ、前記複数のノズルグループのうちの少なくとも一部は、他のノズルグループとノズル径が相違し、前記フィルタ体の前記各フィルタ孔部は、当該フィルタ孔部が対応するノズルグループのノズル径が大きいとき、小孔径が大きく、ノズル径が前記大きいノズル径よりも小さいとき、小孔径が前記大きい小孔径よりも小さく設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の液滴吐出装置において、前記ノズルのノズル径の設計値Ｄと、前記フィルタ孔部の小孔径の設計値ｄとは、前記ノズルを加工する際の加工精度に基づくノズル径をＤ±α、前記フィルタ孔部の小孔を加工する際の加工精度に基づく小孔径をｄ±β、前記フィルタ孔部の小孔を通過可能な異物の最大径をｄ＋γとしたときに、Ｄ−（α＋β＋γ）≧ｄの関係になるように設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の液滴吐出装置において、前記複数のノズルグループのうち、ノズル径の大きいノズルグループは、ノズルから吐出する１液滴当たりの吐出量が他のノズルグループよりも大きな値に設定されているノズルグループであることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、請求項1から３のいずれかに記載の液滴吐出装置において、前記フィルタ孔部は、該フィルタ孔部が対応するノズルグループに含まれるノズルの数が多いとき、前記小孔の数が多く、ノズルの数が前記多いノズル数よりも少ないとき、前記小孔の数が前記多い小孔数よりも少なく形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の液滴吐出装置において、前記フィルタ体は、電鋳法により、小孔径の相違する前記複数のフィルタ孔部が間隔をあけて一体的に形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の液滴吐出装置において、前記フィルタ体は、前記各フィルタ孔部をそれぞれ囲みかつ複数のフィルタ孔部を一体に連接するほぼ板状の枠部を有し、その枠部は、前記フィルタ体全体の平面積の７０％以下に設定されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の液滴吐出装置において、前記液体としてブラックインクを含む複数のインク色のインクが供給され、前記ノズルは、該ノズルから吐出するインクのインク色に基づいて複数のノズルグループに分けられ、複数のノズルグループのうち、ブラックインク用のノズルグループでは、その他のインク色用のノズルグループよりも、ノズル径が大きく設定され、このノズル径に基づいて、ブラックインク用のフィルタ孔部で、その他のインク色用のフィルタ孔部よりも、小孔径が大きく設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、同一のキャビティユニットに備えられた複数のノズルグループのうち、少なくとも一部のノズルグループが他とノズル径が相違している場合に、大きい方のノズル径に対応するフィルタ孔部の小孔径を大きく、小さい方のノズル径に対応するフィルタ孔部の小孔径を小さくしているから、大きい方のノズル径あるいは小さい方のノズル径のいずれかに合わせて、小孔径をすべて同一にしている場合に比べると、径の小さい方のノズルが異物で詰まったり、径の大きい方のノズルに対応するフィルタ孔部の流路抵抗が増大してインク供給不足になったりすることを防止することができる。これにより、いずれのノズルにおいても、インク供給不足や目詰まりを引き起こすことなく、安定した吐出性能を確保することができる。
【００１７】
もちろん、これら複数の小孔径を有する複数のフィルタ孔部を一体的にフィルタ体に設けることで、複数の取入口に一括してフィルタ体を取り付けることができるから、前記取入口に個別にフィルタ体を取り付ける場合に比べて、取り付け作業を極めて簡便化することができ、また、複数の取入口に対して複数のフィルタ孔部の位置が一定化し品質を安定することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、ノズルの加工精度、フィルタ孔部の小孔径の加工精度、及びフィルタ孔部の小孔を通過可能な異物の最大径の条件から、必要なノズル径の設計値Ｄにおいて異物でノズルを詰まらせないフィルタ孔部の小孔径の設計値ｄを容易に決定することができる。
【００１９】
また、ノズル径の設計値Ｄと小孔径の設計値ｄとの関係式は、ノズル及び小孔の加工精度、異物の大きさに基づいて導出され、加工方法に応じたαあるいはβの値を入れるから、加工方法が変わっても容易に応用することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、ノズルからの１液滴当たりの吐出量に応じてノズル径を大きくしたり、あるいは小さくしたりしても、請求項１に記載の発明を適用することで、いずれのノズル径でも安定した吐出性能を得ることができる。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、フィルタ孔部において、対応するノズルグループのノズル径に応じて小孔径を決定するだけでなく、前記ノズルグループのノズル数に応じて小孔の数も決定しているから、異物に対する捕捉性やノズルへのインク供給不足の問題を、フィルタ孔部の小孔径と小孔数とにより、総合的に解消することができる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、電鋳法は、母型（基板）上にフォトリソグラフィによって絶縁膜のパターン形成を行い、母型上の絶縁膜の無い領域に金属を堆積する製造方法であるから、フィルタ体及び小孔の個数や大きさは絶縁膜のパターンを変えるだけで変更でき、小孔径の相違する複数のフィルタ孔部を一体化したフィルタ体を容易に形成することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、フィルタ体には、金属膜が比較的広い面積で連続して広がる実質無孔の枠部と、複数の小孔で金属膜が極狭い面積に区切られて連接するフィルタ孔部とが備えられるが、枠部の平面積を少なくしこの平面積をフィルタ体全体の平面積の７０％以下に設定することで、フィルタ孔部の小孔を安定して形成することができる。フィルタ体は電鋳法で形成されているため、金属を堆積させる領域面積の大小によって、金属の堆積状態が変化し、形成された金属膜の厚みにムラ等を生じる場合があるので、金属を堆積させる領域面積の大きい枠部がフィルタ体全体に占める面積比率を小さくすることで、金属を堆積させる領域面積の小さく区切られているフィルタ孔部の形状を安定化させ、歩留まりを向上させることができるのである。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、ブラックインクは、そのノズル径をカラーインク用のノズル径よりも大きくすることで、大きな液滴の吐出を行うことができる。ブラックインクは、主に高速のテキスト記録に使用され、主に写真画像の記録用に微小な液滴が要求されるカラーインクに比べると、大きな液滴の吐出を求められる。そのために、１つのキャビティユニットに備えられ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でノズル径を相違させても、請求項１に記載の発明を適用することで、すべてのノズルにおいて、インク供給不足やノズル詰まりを引き起こすことなく、安定した吐出性能を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明の基本的な実施形態を、図１〜図５を用いて説明する。
【００２６】
本実施形態は、液滴吐出装置としてインクジェットヘッドに適用したものである。インクジェットヘッド１は、図示しないが、用紙の搬送方向（副走査方向、Ｙ方向）と直交する方向（主走査方向、Ｘ方向）に往復移動するキャリッジに搭載されたヘッドユニットに設けられ、そのヘッドユニットには、例えば、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のカラーインクがそれぞれ充填されたインクカートリッジが着脱可能に搭載されるか、または画像形成装置の本体（図示せず）に静置されたインクカートリッジから供給パイプ（図示せず）を介して各色のインクが供給されるように構成されている。
【００２７】
インクジェットヘッド１は、図１に示すように、前面（図１における下面）に複数個のノズル１１ａ（図２参照）が複数の列状に配置されたキャビティユニット１０と、その上面に対して接着剤または接着シートを介して接着し積層されるプレート型の圧電アクチュエータ１２と、その背面（上面）に外部機器との電気的接続のために重ね接合されたフレキシブルフラットケーブル４０とにより構成されている。
【００２８】
キャビティユニット１０は、図２に示すように、下層から順にノズルプレート１１、スペーサプレート１５、ダンパープレート１６、二枚のマニホールドプレート１７，１８、サプライプレート１９、ベースプレート２０、及びキャビティプレート２１の合計８枚の扁平な板をそれぞれ接着剤にて重ね接合して積層する構成である。合成樹脂製のノズルプレート１１を除き、各プレート１５〜２１は、４２％ニッケル合金鋼板製であり、それらの板厚さを５０μｍ〜１５０μｍ程度としている。
【００２９】
前記ノズルプレート１１は、ポリイミド製であり、微小径（後述する）の多数のインク吐出用のノズル１１ａが、当該ノズルプレート１１における長辺方向（Ｙ方向、副走査方向）に沿って穿設されている。この実施形態では、ポリイミドシートに対してエキシマレーザを照射してノズル１１ａを穴加工している。これらノズル１１ａは、それぞれから吐出するインクのインク色に基づいて、４つのノズルグループに分けられて、各ノズルグループは列状（ノズル列Ｎ）に配置されている。
【００３０】
各ノズル列Ｎはノズルプレート１１における短辺方向（Ｘ方向、主走査方向）に適宜間隔で５列（個別の列には、図２における右から順番に符号Ｎ１〜Ｎ５を付する、但し、Ｎ４，Ｎ５は図示せず）に配列されており、ノズル列Ｎ１はシアンインク（Ｃ）用であり、ノズル列Ｎ２はイエローインク（Ｙ）用であり、ノズル列Ｎ３はマゼンタインク（Ｍ）用であり、ノズル列Ｎ４及びＮ５はブラックインク（ＢＫ）用とする。すなわち、ブラックインクのノズルグループは、２つのノズル列Ｎ４、Ｎ５に分けて配列されている。
【００３１】
ノズル１１ａのノズル径は、インク色に関係なく、全て同一径に形成される場合も多いが、カラーインクは主に写真画質の記録等に使用され、きわめて微小な液滴の吐出を求められるのに対して、ブラックインクは主に文字等のテキスト記録に使用され比較的大きな液滴を高速で吐出することを求められることを考慮して、この実施形態では、ブラックインク用のノズル１１ａは、他のシアンインク、マゼンタインク、イエローインク用のノズル１１ａよりも、ノズル径を大きく設定している。詳細には、ブラックインク用のノズルのノズル径が２０．５μｍ、その他のインク（イエロー、マゼンタ、シアン）用のノズルのノズル径が１８．０μｍである。
【００３２】
キャビティプレート２１には、ノズル列Ｎ毎に、Ｘ方向に沿って延びる細幅の圧力室２３（各圧力室の列を符合２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５とする）がノズル１１ａの個数に対応してキャビティプレート２１を厚さ方向に貫通して形成されている。各列の圧力室２３は隔壁２４を介してＹ方向に配置されている。
【００３３】
上下マニホールドプレート１７，１８には、Ｙ方向に長いインク通路が各ノズル列Ｎ１〜Ｎ５に対応して板厚方向に貫通するように形成され、上側のサプライプレート１９と下側のダンパープレート１６とに挟まれて積層されることにより、前記インク通路が５列の共通インク室（マニホールド室）２６となる。そして、図２において、右から順に共通インク室２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅとするとき、共通インク室２６ａはシアンインク（Ｃ）用であり、共通インク室２６ｂはイエローインク（Ｙ）用であり、共通インク室２６ｃはマゼンタインク（Ｍ）用であり、第４番目と第５番目の共通インク室２６ｄ，２６ｅの対はブラックインク（ＢＫ）用となる。各共通インク室２６ａ〜２６ｅは、圧力室の各列２３−１〜２３−５に対応してそれぞれその列方向に延びている。
【００３４】
図２において、キャビティプレート２１のＹ方向の一端部にＸ方向に沿って適宜間隔で穿設された４つのインク供給口（請求項の取入口に相当）を右から順に符号３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとするとき、インク供給口３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、右端から順の共通インク室２６ａ，２６ｂ，２６ｃに各々対応し、右から４番目のインク供給口３１ｄは、２つの共通インク室２６ｄ，２６ｅの互いに近接した端部に共通に対応している。そのため、インク供給口３１ｄは、その他のインク供給口３１ａ〜３１ｃに比べて、開口面積が大きく設定されている。そして、各インク供給口３１の位置及び面積に対応して、ベースプレート２０及びサプライプレート１９の一端部にインク供給通路３２が穿設され、各インク供給口３１と対応する共通インク室２６の一端部とを連通している。
【００３５】
この４つのインク供給口３１ａ〜３１ｄの上面には、これら４つを一括して覆うようにフィルタ体５０が貼着されている（図２参照）。フィルタ体５０の詳細については後述する。
【００３６】
また、下側のマニホールドプレート１７の下面に接着されるダンパープレート１６の下面側には、各共通インク室２６に対応する位置にＹ方向に長いダンパー室２７が下面方向にのみ開放するように凹み形成され、その下面側のスペーサプレート１５にて塞がれて完全な密閉状のダンパー室２７が構成される。
【００３７】
この構成により、圧電アクチュエータ１２の駆動で圧力室２３に作用する圧力波のうち、インクにより伝播されて共通インク室２６の方向に向かう後退成分を、板厚の薄いダンパー室２７の天井部の振動により吸収し、いわゆるクロストークが発生することを防止するのである。
【００３８】
サプライプレート１９には、各圧力室２３に対応する絞り部２８がＸ方向に延びる細長形状で凹溝状に形成されている。この各絞り部２８の一端は対応するマニホールドプレート１８における共通インク室２６ａ〜２６ｅに連通し、各絞り部２８の他端は上側のベースプレート２０を上下貫通する連通孔２９（図３参照）を介して圧力室２３の一端に連通している。
【００３９】
圧力室２３の他端は、スペーサプレート１５、ダンパープレート１６、２枚のマニホールド１７，１８、サプライプレート１９，及びベースプレート２０に上下に貫通形成された連通路２５を介して、それぞれ、ノズル列Ｎ１〜Ｎ５毎にノズル１１ａに連通している。
【００４０】
このように各プレートにインク流通路が形成され、各インク供給口３１ａ〜３１ｄから各共通インク室２６内に流入したインクは、絞り部２８、連通孔２９を通って各圧力室２３内に分配されたのち、この各圧力室２３内から連通路２５を通って、この圧力室２３に対応するノズル１１ａに至るという構成になっている。
【００４１】
一方、圧電アクチュエータ１２は、特開平４−３４１８５３号公報等に開示された公知のものと同様に、１枚の厚さが３０μｍ程度の複数枚の圧電シートを積層した構造であり、複数枚の圧電シートのうちの一部は、キャビティユニット１０における各圧力室２３に対応した箇所ごとに設けられた細幅の個別電極の層と、複数個の圧力室２３に対応して共通に設けられたコモン電極の層とで上下が挟まれている。最上層の圧電シートの上面には、前記個別電極及びコモン電極を、フレキシブルフラットケーブル４０に電気的に接続するための表面電極５８が設けられている（図２参照）。そして、公知のように個別電極とコモン電極との間に高電圧を印加することで、両電極間に位置する圧電シートの部分が分極され、活性部として形成される。
【００４２】
次に、フィルタ体５０について説明する。フィルタ体５０は、図４（ａ）に示すように、インク供給口３１の開口領域に対応して多数の小孔５３がフィルタ体５０の厚み方向に貫通形成されたフィルタ孔部５１を有しており、この実施形態では、インク供給口３１が４つ並設されているので、フィルタ孔部５１も４つ並設されている。フィルタ体５０全体は、フィルタ孔部５１の並び方向に沿って長い平面視略長方形状に形成されている。４つのフィルタ孔部５１は、フィルタ孔部５１ａがシアンインク用、フィルタ孔部５１ｂがイエローインク用、フィルタ孔部５１ｃがマゼンタインク用、フィルタ孔部５１ｄがブラックインク用である。フィルタ孔部５１ｄは、インク供給口３１ｄの開口面積に対応して、他のフィルタ孔部５１ａ〜５１ｃよりも平面積が大きく形成されている。
【００４３】
フィルタ体５０には、各フィルタ孔部５１をそれぞれ囲み４つのフィルタ孔部５１ａ〜５１ｄを一体に連接する実質無孔の板状の枠部５２が設けられている。すなわち、隣接するフィルタ孔部５１同士の間は、枠部５２で区画されており、枠部５２は、フィルタ体５０をキャビティユニット１０に接着するときの、接着しろとなる。隣接するフィルタ孔部５１同士の間が枠部５２をキャビティユニット１０に接着することで分断されるから、フィルタ孔部５１を通過するインクがフィルタ孔部５１の隣接方向に広がって混色することを防止することができる。
【００４４】
フィルタ体５０は、金属製であり、電鋳法によって形成されている。この電鋳法では、まず、母型上に絶縁膜をフィルタ孔部５１の小孔５３に対応した突起部をパターン形成し、母型上の絶縁膜の無い部分に金属を所望の厚み（フィルタ体の厚み寸法）まで堆積形成して金属膜とし、絶縁膜を除去した後に、前記金属膜をフィルタ体として母型から剥離する。このように、電鋳法で形成されるフィルタ体５０は、複数のフィルタ孔部５１と枠部５２とが同時に一体的に形成される。
【００４５】
フィルタ孔部５１の小孔５３は、平面視円形に形成されており、その小孔径は、ノズル１１ａのノズル径に応じて決定される。ノズル１１ａが、図５（ｂ）に示すように、ノズルがテーパ形状に形成されている場合には、最も細くなった部分の内径がノズル径となる。前述したように、ブラックインク用のノズル径は、イエローインク用、マゼンタインク用、シアンインク用のノズル径よりも大きく設定されているので、小孔径もブラックインク用の小孔径が、他のイエローインク、マゼンタインク、シアンインク用の小孔径よりも大きくなる。詳細には、ノズル径の設計値をＤ、小孔径の設計値をｄとしたとき、ノズル１１を加工する際の加工精度に基づくノズル径はＤ±α、フィルタ孔部５１の小孔を加工する際の加工精度に基づく小孔径はｄ±β、フィルタ孔部５１の小孔５３を通過可能な最大異物の径はｄ＋γとなる。したがって、小孔径の設計値ｄは、ノズル径の設計値Ｄに対して、
Ｄ−（α＋β＋γ）≧ｄ          (式１)
の関係になるように設定している。すなわち、フィルタ孔部５１の小孔５３を通過可能な最大径(ｄ＋β＋γ)の異物が、ノズル１１ａが最小径（Ｄ−α）の場合でも、ノズル１１ａに詰まらずに吐出されるようにしている。
【００４６】
この実施形態では、ノズル孔１１ａは、前述したようにノズルプレート１１にエキシマレーザを照射して穴加工されており、この場合の加工精度で、平面視円形に穿設されるノズル１１ａの直径は統計的計算値で、Ｄ±３．５μｍ（α＝３．５）となる。一方、小孔５３は、前述した電鋳法により形成されており、この場合の加工精度で、小孔５３の直径は統計的計算値で、ｄ±２．０μｍ（β＝２.０）となる。また、フィルタ孔部５１の小孔５３は、パージ動作による吸引圧力がインクにかかると、フィルタ孔部５１が湾曲して小孔径ｄよりも大きい径の異物を通過させてしまうことが実験的にわかっており、その異物の最大径はｄ＋１.０μｍ（γ＝１．０）であった。これらα、β、γの値を前述の（式１）に適用すると、ノズル径の設計値Ｄと小孔径の設計値ｄとは、Ｄ−６．５（μｍ）≧ｄの関係となる。
【００４７】
ここでは、前述したように、ブラックインク用のノズル径の設計値は２０．５μｍであるから、ブラックインク用のフィルタ孔部５１ｄの小孔径の設計値は１４．０μｍとなる。その他のインク（イエロー、マゼンタ、シアン）用のノズル径の設計値は１８．０μｍであるから、その他のインク（イエロー、マゼンタ、シアン）用のフィルタ孔部５１ａ〜５１ｃの小孔径の設計値は１１．５μｍとなる。
【００４８】
なお、加工精度（α、β）は加工方法によって変わるため、同じノズル径Ｄであっても、加工方法が変われば、小孔径ｄも変わる。例えば、ノズルプレート１１を高精度のＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ  Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ ｕｎｄ Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）で形成する場合には、ノズル径の加工精度αは、±０．５μｍにまで向上する。また、フィルタ体５０も電鋳母型の縮小等で加工精度の向上を図ると、小孔径の加工精度βは、±１．５μｍになることが見込める。従って、このような加工方法を適用する場合には、（式１）から、ノズル径の設計値Ｄと小孔径の設計値ｄとが、Ｄ−３．０（μｍ）≧ｄの関係に導出される。
この加工方法の場合に、前述のノズル径から小孔径ｄを求めると、ブラックインク用のフィルタ孔部５１ｄの小孔径の設計値は１７．５μｍ、その他のインク（イエロー、マゼンタ、シアン）用のフィルタ孔部５１ａ〜５１ｃの小孔径の設計値は１５．０μｍとなる。
【００４９】
各フィルタ孔部５１では、インク供給不足を防止するために、前述のようにノズル径の設計値Ｄに応じて小孔径の設計値ｄが決定されることに加えて、１つのフィルタ孔部５１に形成される小孔の数が、該フィルタ孔部５１が対応するノズルの数に応じて決定されることが望ましい。      
【００５０】
本出願人は、ブラックインク用のノズル１１ａとフィルタ孔部５１ｄとを用いて、ノズル数に応じて小孔数を最適化する検討を行った。実験で用いたブラックインクのノズル数Ｎは、１４８個であり、小孔数ｎは２０１７０個であった。ノズル１個当たりの小孔数（ｎ／Ｎ）を求めると１３６（＝２０１７０／７４）個となる。このフィルタ孔部５１ｄを通過したインクをノズル１１ａに供給し、製品ライフに相当する吐出実験を行ったところ、フィルタ孔部５１ｄでは、１３６個のうちの４１個、すなわち全体の約３０％が異物により目詰まりを生じた。
【００５１】
また、ノズル１個当たりの小孔数（ｎ／Ｎ＝１３６）における開通率（閉塞していない小孔の比率）を変えて、ノズルへのインク供給が不足するか否かの実験を行ったところ、ノズル１個当たりの小孔数（ｎ／Ｎ）１３６個のうちの約５０％である６８個が開通していると、製品の吐出性能を損うことのない十分なインクを供給できることもわかった。
【００５２】
すなわち、製品ライフにおいて、ノズル１個当たりの小孔数（ｎ／Ｎ＝１３６）のうち、６８個開口していれば十分なインク供給が可能で、且つ４１個は異物により目詰まりを生じてしまう。そのため、ノズル１個当たりの小孔数ｎ／Ｎは、少なくとも１１０（≒６８＋４１）個以上存在すれば、製品として十分機能することがわかる。換言すれば、実験に用いた、ノズル１個当たりの小孔数ｎ／Ｎが１３６個に設定されたフィルタ孔部は、製品として必要以上に十分な性能を有している（マージンがある）ことがわかった。
【００５３】
この実験結果から得られた関係式、ｎ／Ｎ≧１１０（式２）は、他のインクのフィルタ孔部５１にも応用することができる。例えば、イエローインク用、マゼンタインク用、シアンインク用のノズルは、ブラックインク用のノズルよりも少なく、そのノズル数Ｎは、７４個である。これを、（式２）に当てはめると、前記カラーインク用の小孔数ｎは、８１４０（＝７４×１１０）個以上あればよいことがわかる。このように（式２）を用いることで、設計変更等でノズル数Ｎが変わっても、容易に小孔数ｎを求めることができる。
【００５４】
また、フィルタ体５０は電鋳法で形成されるが、電鋳法は、前述したように母型が露出した部分に金属を堆積させていく方法であるため、露出している面積の大小によって、堆積速度等に差異が生じる。フィルタ体５０において、枠部５２は、広い面積が連続してベタ状に広がっているが、フィルタ孔部５１は、狭い面積の小孔５３が連接した状態になっているため、枠部５２の平面積がフィルタ体５０の全体に占める割合によって、小孔５３の形状に影響を及ぼす。本出願人は、フィルタ体５０全体の平面積に対する枠部５２の平面積を変えて実験したところ、フィルタ体５０の平面積に対して枠部５２の平面積が７０％以下の場合に、小孔５３の形状が安定化し、フィルタ体５０の歩留まりが向上することがわかった。
【００５５】
また、フィルタ体５０の製造においては、図４（ｂ）に示すように、フィルタ体５０が金属膜として母型５４上に形成されているので、このフィルタ体５０を母型５４から剥離する工程が必要である。この工程でフィルタ体５０と母型５４との剥離性が悪い場合には、フィルタ体５０が不良品となるため、本出願人は、母型５４からの剥離性の観点から、フィルタ体５０の外形状の最適化を検討した。
【００５６】
フィルタ体５０となる金属膜を母型５４から分離する際には、まず、母型全体を湾曲させて撓みが加えられて、金属膜の端部から徐々に剥離を開始させる。すなわち、金属膜の端部が母型５４の湾曲に追従せずに外れることをきっかけとして、フィルタ体５０を取り外す。そのため、金属膜の端部が速やかに母型５４から外れるようにすることで、フィルタ体５０の剥離性が向上される。
【００５７】
そのため、本出願人は、フィルタ体５０の短辺方向の長さ寸法Ｗ（図４（ａ）参照）と、フィルタ体５０の厚み寸法ｔ（図４（ｂ）参照）の比率を変えて、実験を行ったところ、Ｗ／ｔ≧２９３の場合に、剥離性が安定し、フィルタ体５０の歩留まりが向上することがわかった。
【００５８】
このように、本実施形態では、インクジェットヘッドの諸条件から決定されたノズル径Ｄを（式１）に当てはめるだけで、ノズル径Ｄに最適なフィルタ孔部５１の小孔径ｄを容易に求めることができる。従って、上記実施形態のように、１つのインクジェットヘッドにおいて、ブラックインク用のノズルのみが、他のインク色用のノズルよりも大径に形成され、ノズル径の相違するノズルが混在していても、それぞれのノズルグループには、そのノズル径に適した小孔径ｄが設定されているので、いずれのノズルに対しても、ノズル詰まりを防止しかつインクも速やかに供給することのできる。
【００５９】
また、小孔径ｄをノズル径Ｄに応じて設定するだけでなく、小孔５３の数も、そのフィルタ孔部５１が対応するノズルの数が多いほど多くなるように設定され、その小孔数も(式２)を用いることで、容易に決定できるので、ノズル詰まりとインク供給不足をさらに確実に防止することができる。
【００６０】
さらに、フィルタ体５０を電鋳法で形成することにより、フィルタ体５０に複数のフィルタ孔部５１を設けたり、１つのフィルタ体５０における小孔５３の径を相違させたりすることが、極めて容易であるため、製造工程を簡略化することができる。また、前述したように、枠部５３の平面積の全体に対する比率や、フィルタ体５０の外形状を規定することで、フィルタ体５０を安定して製造でき、歩留まりを向上させることもできる。
【００６１】
なお、上記実施形態では、ブラックインク用のノズルのみをその他のノズルより大径に設定したが、これに限定するものではなく、他のインク色のノズルを必要に応じて大径に設定してもよい。
【００６２】
また、フィルタ孔部の小孔は、円形にかぎらず、多角形にすることもできる。特に、六角形にして蜂の巣状に配置すると、他の多角形及び円形のものに比して、単位面積当たりの小孔数を多くでき、異物の閉塞による流路抵抗増加の感度を鈍くすることができる。さらに、枠部５２に、製造時に母型５４あるいは絶縁膜の情報を、文字、記号等で記入しておくこともできる。
【００６３】
また、液滴吐出装置としては、インクを吐出するインクジェットヘッドに限定するものではなく、例えば、化学薬品等の液体を液滴として吐出する、精密なピペッター等の液滴吐出装置に適用してもよい。特に、物性の異なる複数種類の薬品が液体として液滴吐出装置に供給され、薬品の粘性に応じてノズル径を相違させたり、薬品の種類によって１滴当たりの吐出量を相違させそのためにノズル径を相違させたりする構成等に、本発明は好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】実施形態のインクジェットヘッドの分解斜視図である。
【図２】キャビティユニットの分解斜視図である。
【図３】キャビティユニットの一部分解斜視図である。
【図４】（ａ）はフィルタ体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線矢視断面図でフィルタ体が母型上にある状態を示す図である。
【図５】（ａ）は図４（ａ）のＶａ−Ｖａ線矢視断面図、（ｂ）はノズルの断面形状を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１        インクジェットヘッド
１０      キャビティッユニット
１１      ノズルプレート
１１ａ    ノズル
１２      圧電アクチュエータ
３１      インク供給口
４０      フレキシブルフラットケーブル
５０      フィルタ体
５１      フィルタ孔部
５２      枠部
５３      小孔
５４      母型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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