(57)【要約】【課題】液体噴射ヘッド間の特性のばらつきを抑制し、安定した特性の液体噴射ヘッドユニットを製造することができる液体噴射ヘッドユニットの製造方法を提供すること。【解決手段】ノズル開口に連通する圧力発生室を形成する流路形成基板と、圧力発生室に対応して振動板を介して流路形成基板に設けられる圧電素子とをそれぞれが含む複数のインクジェット式記録ヘッド２２０を備えるインクジェット式記録ヘッドユニット２００のエージングを行う際に、記録ヘッド２２０に印加する駆動信号の条件を記録ヘッド２２０ごとに調整し、特性の劣化度合を記録ヘッド２２０ごとに異なるものとすることにより、ヘッド間におけるインク吐出特性の差を低減させる。これにより、記録ヘッド２２０間におけるインク吐出特性のばらつきが抑制されると共に、安定したインク吐出特性をもつヘッドユニット２００を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射するためのノズル開口に連通する圧力発生室を形成する流路形成基板と、前記圧力発生室に振動板を介して設けられる圧電素子とをそれぞれが含む複数の液体噴射ヘッドを備える液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、
前記複数の液体噴射ヘッドの各液体噴射ヘッドの圧力発生素子に駆動信号を印加し、前記圧力発生素子を駆動させるエージング工程において、前記複数の液体噴射ヘッド間における液体噴射の特性差がエージング後に低減するように、前記複数の液体噴射ヘッドのそれぞれに印加する駆動信号の条件を調整することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、
前記複数の液体噴射ヘッドの各液体噴射ヘッドの前記圧力発生素子に対する前記駆動信号の印加を並行して行うことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、
前記圧力発生素子は圧電素子であって、ヒステリシス特性を有し、
前記複数の液体噴射ヘッドについて、各液体噴射ヘッドの前記圧力発生素子の抗電界に応じたランク分けを行い、ランク分けの結果に基づいて、各液体噴射ヘッドに印加する前記駆動信号の条件を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、
前記複数の液体噴射ヘッドの各液体噴射ヘッドに液体を噴射させることにより描画を行い、描画結果に基づいて、各液体噴射ヘッドに印加する前記駆動信号の条件を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の液体噴射ヘッドを組み合わせて備える液体噴射ヘッドユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクが充填されたインクカートリッジ等から供給されるインクをノズル開口から吐出する複数のインクジェット式記録ヘッドと、このインクジェット式記録ヘッドのインク吐出面とは反対側に接合されるヘッドケースと、記録ヘッド本体およびヘッドケースを複数個保持するカートリッジケースとを有することにより、複数のインクジェット式記録ヘッドを備えた構成をもつインクジェット式の記録ヘッドユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、圧力発生素子、例えば、圧電素子には、製造後の初期段階（製造後のパルスが印加された履歴がない状態から数億パルスを印加するまでの段階）において駆動電圧を印加すると、圧力発生素子の変位量が短時間で著しく低下するという特性の初期劣化が生じる。初期劣化後にも、変位量は減少しつづけるが、初期段階に比べて、変位量の低下の推移が著しく緩やかになる。この緩やかな段階で圧力発生素子を駆動させると、長期にわたって安定した吐出特性を提供できるというものである。そこで、特許文献２には、インクジェット式記録ヘッドの製造時に圧力発生室を形成した後に、通常使用時より電圧または周波数が高い駆動信号を各圧電素子に印加して記録ヘッドに備わる各圧電素子を駆動させるエージング工程を実施することにより、記録ヘッドの製造工程において圧電素子の初期劣化を生じさせ、インクジェット式記録ヘッドのインク吐出特性を初期劣化後の安定した特性とする技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１６２８１１号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、インクジェット式記録ヘッドの製造ばらつき等により、インク吐出量及び／又はインク吐出速度の特性（以下、これらをまとめて「吐出特性」と称する）は記録ヘッドごとに異なるため、特許文献１に記載のように複数の記録ヘッドを備えたインクジェット式記録ヘッドユニットでは、記録ヘッド間でインク吐出特性がばらついてしまうという課題があり、この記録ヘッド間のばらつきは、特許文献２に記載のエージングによっても防ぐことはできない。このため、例えば、インクジェット式記録ヘッドユニットを備えた記録装置により印字を行う場合であれば、インクジェット式記録ヘッド間に生じるインク吐出特性のばらつきによって印字画質が低下することがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］液体を噴射するためのノズル開口に連通する圧力発生室を形成する流路形成基板と、前記圧力発生室に振動板を介して設けられる圧電素子とをそれぞれが含む複数の液体噴射ヘッドを備える液体噴射ヘッドユニットの製造方法であって、前記複数の液体噴射ヘッドの各液体噴射ヘッドの圧力発生素子に駆動信号を印加し、前記圧力発生素子を駆動させるエージング工程において、前記複数の液体噴射ヘッド間における液体噴射の特性差がエージング後に低減するように、前記複数の液体噴射ヘッドのそれぞれに印加する駆動信号の条件を調整することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【０００８】
このようにすれば、エージングを行うことによって複数の液体噴射ヘッド間における液体噴射の特性差が低減されるので、液体噴射ヘッド間における液体噴射の特性のばらつきが抑制され、液体噴射ヘッド間で特性が均質化した液体噴射ヘッドユニットを得ることができる。
【０００９】
［適用例２］上記液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、前記複数の液体噴射ヘッドの各液体噴射ヘッドの前記圧力発生素子に対する前記駆動信号の印加を並行して行うことを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【００１０】
このようにすれば、各液体噴射ヘッドへのエージングが並行に行われるので、エージング工程に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１１】
［適用例３］上記液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、前記圧力発生素子は圧電素子であって、ヒステリシス特性を有し、前記複数の液体噴射ヘッドについて、各液体噴射ヘッドの前記圧力発生素子の抗電界に応じたランク分けを行い、ランク分けの結果に基づいて、各液体噴射ヘッドに印加する前記駆動信号の条件を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【００１２】
このようにすれば、圧電素子が有する抗電界のランクに応じてエージングを行い、液体噴射ヘッドユニットに備わる液体噴射ヘッド間の液体噴射の特性を均質化することができる。
【００１３】
［適用例４］上記液体噴射ヘッドユニットの製造方法において、前記複数の液体噴射ヘッドの各液体噴射ヘッドに液体を噴射させることにより描画を行い、描画結果に基づいて、各液体噴射ヘッドに印加する前記駆動信号の条件を決定することを特徴とする液体噴射ヘッドユニットの製造方法。
【００１４】
このようにすれば、実際の描画結果に応じてエージングを行うことにより、液体噴射ヘッド間の液体噴射の特性が均質化され、より好適な描画特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るインクジェット式記録ヘッドユニットの分解斜視図であり、図２は、インクジェット式記録ヘッドユニットの組立斜視図であり、図３は、その要部断面図である。以下、図１ないし図３に従ってインクジェット式記録ヘッドユニットの構成について説明する。図１に示すように、液体噴射ヘッドユニットの一例であるインクジェット式記録ヘッドユニット（以下、「ヘッドユニット」ともいう）２００を構成する保持部材であるカートリッジケース２１０は、液体供給手段であるインクカートリッジ（図示なし）がそれぞれ装着されるカートリッジ装着部２１１を有する。例えば、インクカートリッジは、ブラックおよび３色のカラーインクが充填された別体で構成され、カートリッジケース２１０には、各色のインクカートリッジがそれぞれ装着される。また、カートリッジケース２１０の底面には、図３に示すように、一端が各カートリッジ装着部２１１に開口し、他端が後述するヘッドケース側に開口する複数のインク連通路２１２が設けられている。さらに、カートリッジ装着部２１１のインク連通路２１２の開口部分には、インクカートリッジのインク供給口に挿入されるインク供給針２１３が、インク内の気泡や異物を除去するためにインク連通路２１２に形成されたフィルタ（図示なし）を介して固定されている。
【００１７】
また、このようなカートリッジケース２１０の底面側には、複数の圧電素子３００（図４参照）を有すると共に、カートリッジケース２１０とは反対側の端面には、液体噴射ヘッドの一例であり、圧電素子３００の駆動によってノズル開口２１からインク滴を吐出するインクジェット式記録ヘッド（以下、「記録ヘッド」ともいう）２２０が固定されるヘッドケース２３０を有する。ヘッドユニット２００には、インクカートリッジの複数色のインクに対応して複数の記録ヘッド２２０が設けられ、さらに記録ヘッド２２０ごとにヘッドケース２３０が設けられている。
【００１８】
次に、カートリッジケース２１０に搭載される記録ヘッド２２０およびヘッドケース２３０の構成について、インクジェット式記録ヘッドおよびヘッドケースの要部の分解斜視図である図４、およびインクジェット式記録ヘッドの断面図である図５に従って説明する。
【００１９】
記録ヘッド２２０を構成する流路形成基板１０は、シリコン単結晶基板からなり、図４および図５に示すように、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる弾性膜５０が形成されている。この流路形成基板１０には、その他方面側から異方性エッチングすることにより、隔壁によって互いに区画され、幅方向に沿って２列に並設する圧力発生室１２が形成されている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、後述する保護基板３０に設けられるリザーバ部３１と連通し、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成する連通部１３が形成されている。この連通部１３は、インク供給路１４と連通路１５とを介して圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ連通されており、圧力発生室１２と同じ幅で形成されている。なお、インク供給路１４は、圧力発生室１２の幅方向を絞ることで所定の流路抵抗を与えるようになっている。
【００２０】
流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２の連通路１５とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が、接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。これにより、１つの記録ヘッド２２０にはノズル開口２１の並設されたノズル列２１Ａが２列設けられている。なお、ノズルプレート２０は、ガラスセラミックス、シリコン単結晶基板またはステンレス鋼等からなる。
【００２１】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、二酸化シリコンからなり厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０が形成され、この弾性膜５０上には、例えば、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等からなり厚さが例えば、０．３〜０．４μｍの絶縁体膜５５が積層形成されている。また、絶縁体膜５５上には、具体的な材料は限定されないが、例えば、白金、チタン、イリジウムなどの材料からなる下電極膜６０と、結晶がペロブスカイト構造の誘電材料からなり厚さが例えば、約１〜５μｍの圧電体層７０と、具体的な材料は限定されないが、例えば、白金、チタン、イリジウムなどの材料からなる上電極膜８０とが積層形成されている。ここで、下電極膜６０、圧電体層７０および上電極膜８０を含む部分が圧電素子３００を構成する。なお、圧電素子３００の各層は、成膜およびリソグラフィ法によって形成することができ、特に圧電体層７０は、ゾル−ゲル法、ＭＯＤ法、スパッタリング法等により形成することができる。そして、圧電素子３００のいずれか一方の電極を共通電極とし、他方の電極および圧電体層７０を圧力発生室１２ごとにパターニングすることにより圧電素子３００が構成される。パターニングされたいずれか一方の電極および圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部といい、こうした圧電体能動部は圧力発生室１２ごとに形成される。
【００２２】
なお、本実施形態では、弾性膜５０、絶縁体膜５５および下電極膜６０が振動板として作用するが、弾性膜５０および絶縁体膜５５を設けずに、下電極膜６０のみが振動板として作用する構成としてもよい。また、本実施形態では、下電極膜６０を圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合で、上電極膜８０を圧電素子３００の共通電極とし、下電極膜６０を圧電素子３００の個別電極とする構成にしてもよい。
【００２３】
ここで、記録ヘッド２２０を構成する圧電素子３００の圧電体層７０は、薄膜によって形成され且つ分極処理が施されており、図６（ａ）に示すように、圧電体層７０に印加する電界を変化させると、抗電界Ｅｃ１を境として分極の正負が反転するヒステリシス特性を有する。
【００２４】
このような圧電体層７０の抗電界Ｅｃ１は、圧電素子３００に印加する電圧を変化させて圧電素子３００の変位量を測定し、圧電素子３００の変位方向が反転する分極点を測定することで取得することができる。すなわち、図６（ｂ）に示すように、圧電素子３００に印加する電圧を変化させると、所定の電圧Ｖａを分極点として変位方向が反転するバタフライ曲線で示される。この分極点の電圧Ｖａを測定することで、抗電界Ｅｃ１を取得することができる。
【００２５】
そして、このような圧電体層７０の抗電界Ｅｃ１は、圧電素子３００の製造条件等によってばらつきが生じる（例えば、０．５Ｖ程度のばらつき）。すなわち、図６（ｂ）に示すように、圧電素子３００の電圧−変位曲線の分極点Ｖａは、他の圧電素子３００では分極点Ｖｂのようにずれてしまう場合がある。こうした圧電体層７０の抗電界Ｅｃ１（分極点Ｖａ）のばらつきは、１つの記録ヘッド２２０内ではそれほど大きくなく、１枚のシリコンウェハにチップサイズの記録ヘッド２２０を複数同時に形成した場合のチップ間やウェハ間で比較的大きなばらつきが生じる。
【００２６】
上述のようにして形成された圧電素子３００の各上電極膜８０には、インク供給路１４とは反対側の端部近傍から引き出され、絶縁体膜５５上まで延設される、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が接続され、このリード電極９０を介して各圧電素子３００に選択的に電圧が印加されるようになっている。
【００２７】
こうして圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有する保護基板３０が接着剤３５を介して接合される。リザーバ部３１は、保護基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２に共通の液体室となるリザーバ１００を構成している。なお、流路形成基板１０の連通部１３を圧力発生室１２ごとに分割して、リザーバ部３１のみをリザーバとする構成としてもよい。また、例えば、流路形成基板１０に圧力発生室１２のみを設け、流路形成基板１０と保護基板３０との間に介在する部材（例えば、弾性膜５０、絶縁体膜５５等）にリザーバと各圧力発生室１２とを連通するインク供給路１４を設ける構成としてもよい。
【００２８】
保護基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。保護基板３０は、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有していればよく、当該空間は密封されていても、密封されていなくてもよい。この保護基板３０は、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることが好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料のシリコン単結晶基板を用いて形成している。
【００２９】
また、保護基板３０には、保護基板３０を厚さ方向に貫通する貫通孔３３が設けられており、各圧電素子３００から引き出されたリード電極９０の端部近傍は、貫通孔３３内に露出するように設けられている。そして、保護基板３０上には、並設された圧電素子３００を駆動するための駆動回路１１０が固定されている。駆動回路１１０としては、例えば、回路基板や半導体集積回路等を用いることができる。駆動回路１１０とリード電極９０とは、ボンディングワイヤ等の導電性ワイヤからなる接続配線１１１を介して電気的に接続されている。この駆動回路１１０は、スイッチング回路、制御ロジック等を有しており、供給される複数の駆動信号のうちから、圧電素子３００に出力する駆動信号を選択する機能を有する。
【００３０】
さらに、保護基板３０上には、コンプライアンス基板４０が接合されている。コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が厚さ方向に貫通することで形成されている。コンプライアンス基板４０のリザーバ１００に対向する領域のインク導入口４４以外の領域は、厚さ方向に薄く形成された可撓部４３となっており、リザーバ１００は、可撓部４３により封止されている。この可撓部４３により、リザーバ１００内にコンプライアンスが与えられている。
【００３１】
このように、本実施形態の記録ヘッド２２０は、ノズルプレート２０、流路形成基板１０、保護基板３０およびコンプライアンス基板４０の４つの基板で構成されている。そして、記録ヘッド２２０のコンプライアンス基板４０上には、図４に示すように、インク導入口４４に連通すると共にカートリッジケース２１０のインク連通路２１２に連通して、カートリッジケース２１０からのインクをインク導入口４４に供給するインク供給連通路２３１が形成されたヘッドケース２３０が設けられる。
【００３２】
以上に説明した記録ヘッド２２０は、インクカートリッジからのインクをインク連通路２１２およびインク供給連通路２３１を介してインク導入口４４から取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまでの内部をインクで満たした後、駆動回路１１０から供給される駆動信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの圧電素子３００に電圧を印加し、圧電素子３００の圧電体能動部をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まってノズル開口２１からインク滴を吐出する。
【００３３】
また、記録ヘッド２２０を構成する各部材およびヘッドケース２３０には、組立時に各部材を位置決めするためのピンが挿入されるピン挿入孔２３４が角部の２箇所に設けられている。そして、ピン挿入孔２３４にピンを挿入して各部材の相対的な位置決めを行いながら部材同士を接合することで、記録ヘッド２２０およびヘッドケース２３０が一体的に形成される。
【００３４】
なお、上述した記録ヘッド２２０は、１枚のシリコンウェハ上に多数のチップを同時に形成し、ノズルプレート２０およびコンプライアンス基板４０を接着して一体化し、その後、図４に示すような１つのチップサイズの流路形成基板１０ごとに分割することによって得られる。
【００３５】
ここで、上述したように、記録ヘッド２２０を複数同時に形成した場合のチップ間やウェハ間では圧電素子３００の特性に大きなばらつきが生じる。そこで、製造した複数の記録ヘッド２２０について圧電体層７０の抗電界Ｅｃ１に基づいて記録ヘッド２２０のランク分けを行う。
【００３６】
すなわち、複数の記録ヘッド２２０を形成した後、上述のように、各記録ヘッド２２０について圧電素子３００の圧電体層７０の抗電界Ｅｃ１を取得し、抗電界Ｅｃ１に基づいて記録ヘッド２２０をランク分けする。この記録ヘッド２２０のランク分けは、同一ランク内の記録ヘッド２２０の抗電界Ｅｃ１にばらつきが小さくなるように行う。具体的には、ランクごとに抗電界の範囲を規定し、各ランクの抗電界の範囲に適応する抗電界Ｅｃ１を有する記録ヘッド２２０を同一ランクとなるようにランク分けすることで、同一ランク内の記録ヘッド２２０の抗電界Ｅｃ１のばらつきを抑える。なお、ランク分けの結果は、後述するエージング工程において駆動信号の条件を決定するために用いる。
【００３７】
このような記録ヘッド２２０およびヘッドケース２３０は、上述したカートリッジケース２１０にノズル列２１Ａの並び方向に所定の間隔で４つ固定される。すなわち、本実施形態のヘッドユニット２００には、ノズル列２１Ａが８列設けられることになる。このように複数の記録ヘッド２２０を用いて並設されたノズル開口２１からなるノズル列２１Ａの多列化を図ることで、１つの記録ヘッド２２０にノズル列２１Ａを多列形成する場合に比べて歩留まりの低下を防止することができる。
【００３８】
また、カートリッジケース２１０にヘッドケース２３０を介して保持された４つの記録ヘッド２２０は、図１および図２に示すように、カバーヘッド２４０によって相対的に位置決めされて保持される。カバーヘッド２４０は、ノズル開口２１を露出する開口部２４１と、開口部２４１を画成すると共に記録ヘッド２２０のインク滴吐出面の少なくともノズル列２１Ａの並設されたノズル開口２１の両端部側に接合される固定部２４２とを具備する。
【００３９】
固定部２４２は、複数の記録ヘッド２２０に亘ってインク滴吐出面の外周に沿って設けられた枠部２４３と、隣接する記録ヘッド２２０の間に延設されて開口部２４１を分割する梁部２４４とで構成されており、枠部２４３および梁部２４４が記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に接合される。また、固定部２４２の枠部２４３は、記録ヘッド２２０の製造時に各部材を位置決めするピン挿入孔２３４を塞ぐように形成されている。カバーヘッド２４０には、記録ヘッド２２０のインク滴吐出面の側面側に、インク滴吐出面の外周縁部に亘って屈曲するように延設された側壁部２４５が設けられている。
【００４０】
このように、カバーヘッド２４０は、固定部２４２を記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に接着するようにしたため、インク滴吐出面とカバーヘッド２４０との段差を減少させることができ、インク滴吐出面のワイピングや吸引動作等を行っても、インク滴吐出面にインクが残留することを防止することができる。また、梁部２４４によって隣接する記録ヘッド２２０の間が塞がれているため、隣接する記録ヘッド２２０の間にインクが侵入することがなく、圧電素子３００や駆動回路１１０等のインクによる劣化および破壊を防止することができる。また、記録ヘッド２２０のインク滴吐出面とカバーヘッド２４０との間は、接着剤によって隙間なく接着されているため、隙間に被記録媒体が入り込むのを防止してカバーヘッド２４０の変形および紙ジャムを防止することができる。さらに、複数の記録ヘッド２２０のインク滴吐出面をカバーヘッド２４０に接合することにより、各記録ヘッド２２０のインク滴吐出面と記録用紙との距離をカバーヘッド２４０によって位置合わせすることができる。これにより、複数の記録ヘッド２２０でインク滴の着弾位置等のインク吐出特性を合わせることができる。
【００４１】
さらに、側壁部２４５が、複数の記録ヘッド２２０の外周縁部を覆うことで、記録ヘッド２２０の側面へのインクの回り込みを確実に防止することができる。また、カバーヘッド２４０に、記録ヘッド２２０のインク滴吐出面と接合される固定部２４２を設けるようにしたため、複数の記録ヘッド２２０の各ノズル列２１Ａをカバーヘッド２４０に対して高精度に位置決めして接合することができる。
【００４２】
このようなカバーヘッド２４０の材料としては、例えば、ステンレス鋼等の金属材料が挙げられ、カバーヘッド２４０を導電性の金属材料とすることで、接地することができる。なお、カバーヘッド２４０とノズルプレート２０との接合は、特に限定されず、例えば、熱硬化性のエポキシ系接着剤による接着が挙げられる。
【００４３】
また、固定部２４２には、カバーヘッド２４０を他部材に位置決め固定するための固定孔２４７を有するフランジ部２４６が設けられている。このフランジ部２４６は、側壁部２４５からインク滴吐出面の面方向と同一方向に突出するように屈曲して形成されている。カバーヘッド２４０は、図２および図３に示すように、記録ヘッド２２０およびヘッドケース２３０を保持した保持部材であるカートリッジケース２１０に固定される。詳しくは、図２および図３に示すように、カートリッジケース２１０には、インク滴吐出面側に突出して、カバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入される突起部２１５が設けられており、この突起部２１５をカバーヘッド２４０の固定孔２４７に挿入すると共に、突起部２１５の先端部を加熱してかしめることで、カバーヘッド２４０をインク滴吐出面の面方向に位置決めしてカートリッジケース２１０に固定される。
【００４４】
このようなカバーヘッド２４０と各記録ヘッド２２０とは、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と複数のノズル列２１Ａとの位置決めにより固定される。ここで、カバーヘッド２４０の固定孔２４７と各記録ヘッド２２０のノズル列２１Ａとの位置決めは、カバーヘッド２４０が記録ヘッド２２０のインク滴吐出面に接合されるため、例えば、ガラス等の透過性を有する板状部材からなる位置決め治具を用いて行うことができる。
【００４５】
なお、カバーヘッド２４０と複数の記録ヘッド２２０とを位置決め接合した後、記録ヘッド２２０のインク導入口４４側に接合されたヘッドケース２３０をカートリッジケース２１０に接合すると共に、カバーヘッド２４０の固定孔２４７をカートリッジケース２１０の突起部２１５に固定することで、ヘッドユニット２００が組み立てられる。
【００４６】
このように、複数の記録ヘッド２２０を備えたヘッドユニット２００が組み立てられると、組み立て後のヘッドユニット２００に対してエージングを実施する。以下、エージング工程の手順について説明する。
【００４７】
エージングは、記録ヘッド２２０の各圧電素子３００に駆動信号を印加し、圧電体層７０に電界強度を発生させて圧電素子３００を繰り返し駆動させることにより行う。そのため、エージング工程では、まず、記録ヘッド２２０の駆動回路１１０に対して、装置外部の駆動信号生成装置（図示なし）が接続され、記録ヘッド２２０の抗電界Ｅｃ１に基づくランク分けに従って、ヘッドユニット２００内の各記録ヘッド２２０へのエージング条件を決定する。
【００４８】
ここで、エージング条件は、図７（ａ）に例として示した、駆動信号の周波数およびパルス数からなるエージングの条件と、図７（ｂ）に示したエージング条件とエージングによるインク吐出量低下率との関係に基づいて決定する。なお、図７（ｂ）に示す関係は、条件Ａ（周波数２５ｋＨｚ、パルス数０．８×１０8回）、条件Ｂ（周波数３５ｋＨｚ、パルス数０．８×１０8回）、条件Ｃ（周波数４０ｋＨｚ、パルス数０．８×１０8回）、条件Ｄ（周波数３５ｋＨｚ、パルス数１．１×１０8回）、条件Ｅ（周波数４０ｋＨｚ、パルス数１．３×１０8回）のそれぞれの条件の下で、実際に記録ヘッド２２０のエージングを行った後に、記録ヘッド２２０のインク吐出特性、ここでは、インク吐出量を測定することにより、エージングの条件とエージングによるインク吐出量低下率との関係を実験的に求めたものである。
【００４９】
図７に示すように、周波数またはパルス数のいずれかの条件が異なる場合、エージングによるインク吐出量低下率は異なる値となる。この性質を利用して、インク吐出量が多いランクの記録ヘッド２２０に対しては、インク吐出量が少ないランクの記録ヘッド２２０に比べて、インク吐出量低下率が大きい条件の下で、エージングを行う。具体例としては、１つのヘッドユニット２００内の４つの記録ヘッド２２０のうち、抗電界Ｅｃ１のばらつきにより、インク吐出量が多いランクの記録ヘッド２２０については、５つの条件Ａ〜Ｅのうちインク吐出量低下率が大きい条件（条件Ｄ，Ｅ等）に決定する。一方、インク吐出量が少ないランクの記録ヘッド２２０については、インク吐出量低下率が小さい条件（条件Ａ，Ｂ等）に決定する。そして、４つの記録ヘッド２２０のうち、インク吐出量が平均的なランクの記録ヘッド２２０については、５つのエージング条件のうちインク吐出量低下率が中間の条件（条件Ｃ）に決定する。これにより、記録ヘッド２２０間におけるインク吐出量の特性ばらつきが均質化される。ここでいう「調整」とは、各記録ヘッド２２０の変位量が短時間で著しく低下する初期段階の途中でエージング工程を終了させて他の記録ヘッド２２０とのインク吐出量を揃えるのではなく、初期段階よりも変位量低下が緩やかになる段階においてインク吐出量の特性ばらつきを抑制するように調整することを言う。
【００５０】
なお、こうした複数の条件の各駆動信号は、記録ヘッド２２０に外部接続された駆動信号生成装置（図示なし）によって、駆動回路１１０に供給される。駆動回路１１０は、駆動信号生成装置から供給される複数の駆動信号のうち、各記録ヘッド２２０について決定した条件の駆動信号を選択し、決定した条件の駆動信号を当該記録ヘッド２２０の各圧電素子３００に供給し続けることによって、ヘッドユニット２００内の記録ヘッド２２０ごとに異なる条件で圧電素子３００を繰り返し駆動させる。これによりエージングが実施され、各記録ヘッド２２０についてエージング条件ごとに決められたパルス数の駆動信号を印加し終えるとエージング工程を終了する。
【００５１】
また、ここでは、エージング条件とインク吐出量の低下率とを相関させて説明したが、インク吐出特性として、エージング条件とインク吐出速度の低下率とを相関させて、エージング条件を決定してもよい。すなわち、エージングの条件とエージングによるインク吐出速度の低下率との関係を実験的に求めておき、この関係に従ってエージング条件を決定するようにしてもよい。
【００５２】
こうしてエージングが実施されたヘッドユニット２００は、インクジェット式記録装置に搭載される。図８は、インクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図８に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有するヘッドユニット２００は、インク供給手段を構成するカートリッジ１Ａおよび１Ｂが着脱可能に設けられ、このヘッドユニット２００を搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。このヘッドユニット２００は、例えば、それぞれブラックインク組成物およびカラーインク組成物を吐出するものである。
【００５３】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、ヘッドユニット２００を搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラ等により給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送される。そして、プラテン８上を搬送される記録シートＳに向けて、キャリッジ３に搭載されたヘッドユニット２００がインクを吐出することによって、記録シートＳに印字が行われる。
【００５４】
以上に説明したインクジェット式記録ヘッドユニット２００の製造方法によれば、１つのヘッドユニット２００内の各記録ヘッド２２０に対して、ランクに応じた異なる条件のエージングを実施することで、インク吐出特性の低下量が比較的大きい初期劣化を製造工程において生じさせ、圧電素子３００を初期劣化後の安定した特性とすることができる。また、特性の劣化度合がランクに応じて記録ヘッド２２０ごとに異なるために、記録ヘッド２２０間のインク吐出の特性差が低減される。したがって、１つのヘッドユニット２００における記録ヘッド２２０間でインク吐出特性を均質化し、記録ヘッド２２０ごとのインク吐出特性ばらつきに起因するむらが生じ難い、好適なインク吐出特性をもつヘッドユニット２００、およびそれを搭載することにより好適な印字特性をもつインクジェット式記録装置を得ることができる。
【００５５】
また、例えば、１つのウェハから取り出された複数の記録ヘッド２２０のうちから、同一ランクの記録ヘッド２２０を組み合わせてヘッドユニット２００とする場合、同一ランクの記録ヘッド２２０が必要数（本実施形態では、４つ）に足りないために、組み合わせる記録ヘッド２２０が他になく、余った記録ヘッド２２０については不良品または工程内の在庫として扱う必要がある。本実施形態では、記録ヘッド２２０間のインク吐出量の差は、エージングによって調整されるため、混在したランクの記録ヘッド２２０を組み合わせることができ、対応するランクのヘッドが他にない記録ヘッド２２０を不良品または在庫として扱う必要がなくなるので、記録ヘッド２２０の製造歩留まりを向上させることができる。
【００５６】
さらに、駆動回路１１０には、ヘッドユニット２００内の各記録ヘッド２２０に対して同時に供給され、各記録ヘッド２２０のエージングが並行して進行するので、例えば、複数の駆動信号のうちから同時に１つの駆動信号を出力可能な駆動回路によって、駆動信号の条件を時系列に切り替えるエージングを行うことによって、記録ヘッド２２０間の特性差を調整する場合に比べると、エージング工程に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、ランク分けの結果に応じてエージングの条件を決定するようにしたが、第２の実施形態では、ヘッドユニット２００の各記録ヘッド２２０を用いて実際に描画を行い、描画結果により判明するインク吐出量の特性に応じてエージングの条件を決定する。以下、第２の実施形態に係るエージングについて説明する。
【００５８】
ヘッドユニット２００組み立て後のエージング工程では、まず、図９に示すように、ヘッドユニット２００を着脱可能なキャリッジ４０１、キャリッジ４０１を走査する走査機構４０２、駆動信号生成回路４０３、光学センサ４０４等を備えた描画装置４００のキャリッジ４０１に組み立て後のヘッドユニット２００がセットされ、ヘッドユニット２００の各記録ヘッド２２０の駆動回路１１０が駆動信号生成回路４０３に接続されると共に、カートリッジ装着部２１１にインクカートリッジ１が装着される。そして、制御部４０５の制御の下で、駆動回路１１０は圧電素子３００に駆動信号を印加し、圧電素子３００を駆動させることによってインクカートリッジから圧力発生室１２にインクを吸引させる。
【００５９】
次に、駆動回路１１０は、装着されたヘッドユニット２００の圧電素子３００に駆動信号を印加し、所定の記録シートＳに向けてインクを吐出させると共に、キャリッジを走査させることによって、記録ヘッド２２０ごとに線を描画させる。そして、描画された線の線幅を光学センサに読み取らせ、記録ヘッド２２０ごとの線幅を取得する。
【００６０】
次に、線幅が広い記録ヘッド２２０がインク吐出量が大きい記録ヘッド、線幅が狭い記録ヘッド２２０がインク吐出量が小さい記録ヘッドと判断して、第１の実施形態と同様にして、１つのヘッドユニット２００内の各記録ヘッド２２０に対して行うエージングの条件を決定する。すなわち、線幅が広い記録ヘッド２２０に対しては、インク吐出量の低下量が大きいエージング条件に決定し、線幅が狭い記録ヘッド２２０に対しては、インク吐出量の低下量が小さいエージング条件に決定する。そして、駆動回路１１０が各記録ヘッド２２０に対して決定された条件の駆動信号を供給することによってエージングが実施される。
【００６１】
以上に説明した第２の実施形態によれば、記録ヘッド２２０ごとのインク吐出量を、実際に印字された線の線幅により判断しているので、圧電素子３００の特性に加えてノズル開口２１のばらつきなどの他の要因を含めたインク吐出量の特性が均質化される。したがって、１つのヘッドユニット２００における記録ヘッド２２０間におけるインク吐出量特性のばらつきをより抑制し、より好適なインク吐出特性をもつヘッドユニット２００、およびそれを搭載することにより、好適な印字特性を有するインクジェット式記録装置を得ることができる。
【００６２】
以上、液体噴射ヘッドユニットの製造方法に係る第１の実施形態および第２の実施形態について説明したが、以下の変形例としてもよい。
【００６３】
（変形例１）上記第１の実施形態および第２の実施形態では、５つの条件Ａ〜Ｂのうちからエージング条件を選択するようにしたが、印加する駆動信号の条件の決め方としてはこれに限られない。例えば、駆動信号の周波数を固定として、ランク分けの結果または線幅の描画結果に応じてパルス数をより多段階に変更することにより、印加する駆動信号の条件を決定してもよい。また、パルス数は一定として、駆動信号の周波数または印加電圧の高低により駆動信号の条件を設定するようにしてもよい。
【００６４】
（変形例２）上記第１の実施形態および第２の実施形態では、成膜およびリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドの例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッドについても、同様のエージング方法を採用することができる。
【００６５】
（変形例３）上記第１の実施形態および第２の実施形態では、では、ヘッドユニット２００を組み立て後にエージングを実施するようにしたが、記録ヘッド２２０を形成した後、１つのヘッドユニット２００に組み入れる前に、組とする記録ヘッド２２０ごとにエージングを実施し、エージング後の複数の記録ヘッド２２０を組み立ててヘッドユニット２００としてもよい。
【００６６】
（変形例４）上記第２の実施形態では、描画結果である線幅からインク吐出量を把握したが、描画結果である着弾位置からインク吐出速度を把握することで、エージング条件を決定するようにしても良い。
【００６７】
（変形例５）上記第１の実施形態および第２の実施形態では、圧力発生素子の例として圧電素子を用いた液体噴射ヘッドユニットについて説明したが、圧電素子以外の駆動素子として発熱素子を用いても本願発明を適用することは可能である。
【００６８】
（変形例６）上記第１の実施形態および第２の実施形態では、インクジェット式の記録ヘッドを複数備えるヘッドユニットの製造方法について説明したが、液体噴射ヘッドユニットとしては、例えば、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】第１の実施形態に係るヘッドユニットの分解斜視図。
【図２】ヘッドユニットの組立斜視図。
【図３】ヘッドユニットの要部断面図。
【図４】ヘッドユニットの要部の分解斜視図。
【図５】記録ヘッドの断面図。
【図６】圧電体層のヒステリシス特性および分極点を示す図。
【図７】エージングの条件と、エージングによるインク吐出量低下率との関係を示す図であり、（ａ）はエージング条件ごとの周波数およびパルス数を示した図、（ｂ）はエージング条件とインク吐出量低下率との関係を示した図。
【図８】インクジェット式記録装置の一例を示す概略図。
【図９】第２の実施形態に係るヘッドユニットを備えた描画装置を示す概略図。
【符号の説明】
【００７０】
１Ａ，１Ｂ…液体供給手段としてのカートリッジ、３…キャリッジ、４…装置本体、５…キャリッジ軸、６…駆動モータ、７…タイミングベルト、８…プラテン、１０…流路形成基板、１２…圧力発生室、１３…連通部、１４…インク供給路、１５…連通路、２０…ノズルプレート、２１…ノズル開口、２１Ａ…ノズル列、３０…保護基板、３１…リザーバ部、３２…圧電素子保持部、３３…貫通孔、３５…接着剤、４０…コンプライアンス基板、４３…可撓部、４４…インク導入口、５０…弾性膜、５５…絶縁体膜、６０…下電極膜、７０…圧電体層、８０…上電極膜、９０…リード電極、１００…リザーバ、１１０…駆動回路、１１１…接続配線、２００…液体噴射ヘッドユニットとしてのインクジェット式記録ヘッドユニット、２１０…カートリッジケース、２１１…カートリッジ装着部、２１２…インク連通路、２１３…インク供給針、２１５…突起部、２２０…液体噴射ヘッドとしてのインクジェット式記録ヘッド、２３０…ヘッドケース、２３１…インク供給連通路、２３４…ピン挿入孔、２４０…カバーヘッド、２４１…開口部、２４２…固定部、２４３…枠部、２４４…梁部、２４５…側壁部、２４６…フランジ部、２４７…固定孔、３００…圧電素子、Ｅｃ１…抗電界。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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