インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを備えた塗布装置及びインクジェットヘッドの駆動方法
【課題】単純な駆動回路を用いているにもかかわらず、クロストークに起因するヘッド単体の端部のインクチャネルからのインク適量の低下を改善し、印刷物品質を改善する。
【解決手段】少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁により隔てられた複数のインクチャネルが配列され、前記側壁のせん断変形によりインクチャネル内の圧力を変化させて、インクチャネル内のインクをノズルから吐出せしめるインクジェットヘッドであって、
前記インクチャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２をＡＬとしたとき、インクを吐出する前記複数のインクチャネルの配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【解決手段】少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁により隔てられた複数のインクチャネルが配列され、前記側壁のせん断変形によりインクチャネル内の圧力を変化させて、インクチャネル内のインクをノズルから吐出せしめるインクジェットヘッドであって、
前記インクチャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２をＡＬとしたとき、インクを吐出する前記複数のインクチャネルの配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを備えた塗布装置及びインクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドには種々の方式が提案されているが、その一つにせん断モードタイプのインクジェットヘッドがある（特許文献１〜５参照）。
【０００３】
このせん断モードタイプのインクジェットヘッドでは、隣接するインクチャネルのクロストークが原因となって、連続駆動する場合の端部のインクチャネルに対応するノズルから吐出されるインク液滴の液滴量あるいは液滴速度が低下するという問題がある。
【０００４】
従来、このようなクロストークの問題を解決するための技術として、駆動波形を変更する技術（特許文献１）、個々のインクチャネルの駆動電圧またはパルス幅を調整する技術（特許文献２）、印字しているインクチャネルに隣接しているインクチャネルにダミーパルスを与える技術（特許文献３）、同相で駆動される隣接チャネルの駆動位相が重ならないようにする技術（特許文献４）、全インクチャネルを４つのグループに分けて４サイクルで分割駆動し、同一サイクルの駆動位相をずらす技術（特許文献５）等が知られている。
【特許文献１】特開平１０−１６２１２号公報
【特許文献２】特開２０００−７９６８４号公報
【特許文献３】特開２０００−２５５０５５号公報
【特許文献４】特開２０００−２５５０５４号公報
【特許文献５】特開２００１−２３９６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット方式による印刷や塗布を高速で行うシステムとして、複数のせん断モードタイプのインクジェットヘッドをライン状に並べて固定し、被印刷物や被塗布物に対して１パスで印刷あるいは塗布するシステムが考えられ、例えば、ロール状の被印刷物や被塗布物を連続的に処理することができる。
【０００６】
このとき問題になるのがヘッドの端部に発生するクロストークによる印刷濃度むらである。ヘッドの端部は構造的にクロストークが避けられないことから、ヘッドの繋ぎ目部分の濃度異常は筋状に固定した塗布欠陥となり、印刷物の品質を著しく損ねる。
【０００７】
図２６は、深さが互いに等しい３２個のインクチャネルを有するせん断モードタイプのインクジェットヘッドについて、共通の電圧パルスを印加して全インクチャネルを時分割で３周期（インクチャネル２本おきに）駆動させた場合の液適量分布の一例であり、一方の端部３チャネルと他方の端部３チャネルで液適量が著しく低下しているのが判る。
【０００８】
クロストーク対策として上記の従来技術が知られているが、駆動方法が複雑であるため、駆動回路が複雑化し、コストが上がる問題がある。一方で、ヘッドの端部に位置するインクチャネルでは、その外側に隣接部がほとんど存在しないために十分なクロストーク対策がとれない問題がある。
【０００９】
本発明は、単純な駆動回路を用いているにもかかわらず、クロストークに起因するヘッド単体の端部のインクチャネルからのインク滴の液滴量の低下を改善し、印刷物品質を改善できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドを備えた塗布装置及びインクジェットヘッドの駆動方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題は、以下のような構成により達成される。
１．
少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁により隔てられた複数のインクチャネルが配列され、前記側壁のせん断変形によりインクチャネル内の圧力を変化させて、インクチャネル内のインクをノズルから吐出せしめるインクジェットヘッドであって、
前記インクチャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２をＡＬとしたとき、インクを吐出する前記複数のインクチャネルの配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド。
２．
前記両端に位置する２つのインクチャネルは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする１に記載のインクジェットヘッド。
３．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、前記両端に位置する２つのインクチャネルと前記中央に位置するインクチャネルとを除いた他のインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする１または２に記載のインクジェットヘッド。
４．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの深さが、前記中央に位置するインクチャネル
の深さよりも小さいことを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
５．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていることを特徴とする１に記載のインクジェットヘッド。
６．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする５に記載のインクジェットヘッド。
７．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルと前記中央に位置するインクチャネルとを除いた他のインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする５または６に記載のインクジェットヘッド。
８．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さが、前記中央に位置するインクチャネルの深さよりも小さいことを特徴とする５乃至７の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
９．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの外側にインクを吐出しないダミーチャネルを有することを特徴とする１乃至８の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
１０．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルのＡＬと、中央に位置するインクチャネルのＡＬとの差の絶対値が０．１μｓ以上５μｓ以下であることを特徴とする１乃至９の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
１１．
１乃至１０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする塗布装置。
１２．
前記側壁は、側壁の少なくとも一部に形成された電極に印加される電圧パルスによりせん断変形され、前記電圧パルスは、前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有し、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅と、前記中央に位置するインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅とは互いに等しいことを特徴とする１１に記載の塗布装置。
１３．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルの全てのインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅が互いに等しいことを特徴とする１２に記載の塗布装置。
１４．
前記中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量及び前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように前記膨張パルスのパルス幅が設定されていることを特徴とする１２または１３に記載の塗布装置。
１５．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、間に２本のインクチャネルを挟んで離れているインクチャネルをまとめて１つの組として、全インクチャネルを３つの組に分割し、各組毎に順次電圧パルスが印加されることを特徴とする１２乃至１４の何れか１項に記載の塗布装置。
１６．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルの全てのインクチャネルの側壁の電極に共通の電圧パルスが印加されることを特徴とする１２乃至１５の何れか１項に記載の塗布装置。
１７．
前記電圧パルスは矩形波の電圧パルスであることを特徴とする１２乃至１６の何れか１項に記載の塗布装置。
１８．
連続搬送される長尺状の支持体上に、支持体の幅方向に塗布幅に対応して配置された複数の前記インクジェットヘッドのノズルから塗布液の液滴を吐出させて塗膜を形成させることを特徴とする１１乃至１６の何れか１項に記載の塗布装置。
１９．
１乃至１０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法であって、前記インクジェットヘッドの各インクチャネルにインクを供給し、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルの側壁の少なくとも一部に形成された電極に前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有する電圧パルスを印加してノズルからインク液滴を吐出させ、前記膨張パルスのパルス幅の変化に対するインク液滴の液滴量の変化の関係を示す液滴量のパルス幅依存性を測定する工程と、
前記中央に位置するインクチャネルの側壁の少なくとも一部に形成された電極に前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有する電圧パルスを印加してノズルからインク液滴を吐出させ、前記膨張パルスのパルス幅の変化に対するインク液滴の液滴量の変化の関係を示す液滴量のパルス幅依存性を測定する工程と、
前記一方のインクチャネルの側壁の電極に印加する膨張パルスのパルス幅と、前記中央に位置するインクチャネルの側壁の電極に印加する膨張パルスのパルス幅とは互いに等しく、かつ前記中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量と前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように前記膨張パルスのパルス幅を設定する工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、単純な駆動回路を用いているにもかかわらず、クロストークに起因するヘッド単体の端部のインクチャネルからのインク滴の液滴量の低下を改善し、印刷物品質を改善できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドを備えた塗布装置及びインクジェットヘッドの駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明に関する実施の形態の例を示すが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
【００１３】
図１は、ライン型の塗布装置１の構成を示す模式図である。
【００１４】
ロール状に巻かれた長尺状の支持体１０は、図示しない駆動手段により巻き出しロール１０Ａから矢印Ｘ方向に繰り出され搬送される。
【００１５】
長尺状の支持体１０はバックロール２０に巻回され支持されながら搬送される。インクジェットヘッドユニット３０より塗布液であるインクが支持体１０に向け吐出され、インクが支持体１０に塗布される。インクジェットユニット３０は、支持体幅方向に塗布幅に対応した複数のインクジェットヘッド３１を有する。また、各インクジェットヘッド３１毎に設けられた電圧パルス発生手段１０１（図５参照）を備え、制御部（図示せず）は、電圧パルス発生手段１０１を制御して、各インクジェットヘッド３１毎に共通の所定のパルス幅の膨張パルスを有する電圧パルスをインクジェットヘッド３１に出力させ、ノズルからインク液滴を吐出させる。
【００１６】
図２は、インクジェトヘッドユニット３０のインクジェットヘッド３１の配置例である。また、全てのインクジェットヘッド３１が、インクを一時的に貯留する中間タンク４０に対して同じ高さに配置されている例である。前述のように、１つのインクジェットヘッドで吐出できる塗布幅（吐出幅）はインクジェットヘッドの外形寸法よりも狭いことから、隙間なく塗布するために複数のインクジェットヘッドを支持体搬送方向に対して千鳥配置している。図２に示す例では、支持体幅方向に塗布幅に対応した複数のインクジェットヘッドを２列の千鳥配置としている。図３に、インクジェットヘッド３１の外形、吐出幅及び千鳥配置の関係を示す。インクジェットヘッド３１の数及び千鳥配置の列数は、インクジェットヘッド３１の吐出幅、塗布幅等により適宜設定されるものであり、図２の例に限定されるものではない。
【００１７】
インクは、インクジェットヘッド３１のインクの背圧を調整する中間タンク４０から複数の送液配管４３を介してインクジェットヘッド３１毎に供給される。なお、本説明において、図中の送液配管４３は、複数の配管である。
【００１８】
中間タンク４０へのインク供給は、インクを貯留する貯留タンク５０から供給管５１の途中に配設された送液ポンプＰで行われる。
【００１９】
塗膜が形成された支持体は、乾燥部１００で塗膜の乾燥が行われ、巻き取りロール１０Ｂに巻き取られる。
【００２０】
次に、せん断モードタイプのインクジェットヘッド３１について説明する。
【００２１】
各インクジェットヘッド３１は、ノズル面側が支持体１０の塗布面と対向するように配置されており、フレキシケーブル６を介して、電圧パルスを生成するための回路が設けられる電圧パルス発生手段１０１（図５参照）に電気的に接続されている。
【００２２】
図４は、せん断モードタイプのインクジェットヘッド３１の一例の概略構成を示す図であり、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）はインク供給部を備えた状態の断面図である。図９は、インクチャネル列の断面図であり、わかりやすいように各インクチャネルに対応して設けられたノズルの位置を示してある。
【００２３】
図５（ａ）〜（ｃ）はその動作を示す図である。
【００２４】
図４及び図５において１０１は電圧パルス発生手段、３１はインクジェットヘッド、２２はノズル形成部材、２３はノズル、２４はカバープレート、２５はインク供給口、２６は基板、２７は側壁、Ｌはインクチャネルの長さ、Ｄはインクチャネルの深さ、Ｗはインクチャネルの幅である。そして、インクチャネル２８が側壁２７、カバープレート２４及び基板２６によって形成されている。
【００２５】
ここで、図からも明らかなように、インクチャネルにおけるインクチャネルの配列方向の長さをインクチャネルの幅、配列方向に垂直な２方向のうち、長手方向の長さをインクチャネルの長さ、もう一方の長さをインクチャネルの深さと定義している。
【００２６】
インクジェットヘッド３１は、図５、図９に示すように、カバープレート２４と基板２６の間に、電気・機械変換手段であるＰＺＴ等の圧電材料からなる複数の側壁２７で隔てられたインクチャネル２８が１７個配列されたせん断モードタイプのヘッドである。図５では１７個のインクチャネル２８の一部である３本（２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ）が示されている。インクチャネル２８の一端（以下、これをノズル端という場合がある）はノズル形成部材２２に形成されたノズル２３につながり、他端（以下、これをマニホールド端という場合がある）はインク供給口２５を経て、送液配管４３に接続されている。そして、各インクチャネル２８内の側壁２７表面には両側壁２７の上方から基板２６の底面に亘って繋がる電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃが密着形成され、各電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃは電圧パルス発生手段１０１に接続している。
【００２７】
インクを吐出する１７個のインクチャネル２８の両外側には、ノズル２３が形成されておらず、インクの吐出を行わない２つのダミーチャネル１２８が設けられている。本実施形態では、このダミーチャネルにインクが供給されるように構成されている。
【００２８】
インクを吐出する１７個のインクチャネル２８の配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルの深さＤ２は、中央に位置するインクチャネルの深さＤ１より相対的に小さくしている。また、その他のインクチャネルの深さは、Ｄ１に等しくしてある。なお、図９では、電極２９を省略してある。
【００２９】
インクジェットヘッド３１のインクチャネル数は、インクジェットヘッド３１の吐出幅により適宜、１０個〜１０００個程度に設定されるものであり、図９の例に限定されるものではない。なお、例えば、インクチャネル数が偶数の場合のように、中央にインクチャネルが存在しない場合の中央に位置するインクチャネルとは、中央近傍に位置する２つのインクチャネルのうちの何れか一方のインクチャネルを指す。
【００３０】
また、図９では両端に位置する２つのインクチャネルの深さＤ２を、中央部に位置するインクチャネルの深さＤ１より相対的に小さくしているが、インクチャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２をＡＬとしたとき、両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていればよく、様々な実施形態をとりうる。
【００３１】
図１０は、インクを吐出する１７個のインクチャネル２８の配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルの深さＤ２は、中央部に位置するインクチャネルの深さＤ１より相対的に大きくしている例である。また、その他のインクチャネルの深さは、Ｄ１に等しくしてある。
【００３２】
図１１は、インクの吐出を行わない４つのダミーチャネルが設けられている例である。端部のインクチャネルに隣接して設けられたダミーチャネルは、端部に位置するインクチャネルと隣接するダミーチャネルを仕切る側壁の金属電極に電圧パルスを印加し、この側壁も駆動して両端のインクチャネルからより安定的にインクを吐出させるためのものであるが、さらにその外側にダミーチャネルを設けることにより、端部に位置するインクチャネルのクロストークの影響を低減できるため好ましい。
【００３３】
図１２は、両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さＤ２を、中央部に位置するインクチャネルの深さＤ１より相対的に小さくしている。また、その他のインクチャネルの深さは、Ｄ１に等しくしてある。複数のインクチャネルのうち間に２本のインクチャネルを挟んで離れているインクチャネルをまとめて１つの組として、全インクチャネルを３つの組に分割し、各組毎にインク吐出動作を時分割で順次行う場合に特に有効であり、本発明の効果がより一層顕著に発揮される。これは、前述の図２６に示すように３つの組に分割して駆動すると、各駆動において両端に位置することになる各端部の３チャネルにおいて液滴量が低下するからである。
【００３４】
次に、インクジェットヘッド３１の製造方法と構成材料について説明する。
【００３５】
基板２６上に互いに分極方向が異なる２枚の圧電材料２７ａ、２７ｂを接着剤を介して上下に貼り合わせ、その上側の圧電材料２７ａからダイヤモンドブレード等により、インクチャネル２８となる複数の溝が全て同じ幅、同じ長さで平行に切削加工される。溝の深さは、図９〜図１２に示すように中央と両端で異なる所定のインクチャネル深さになるように加工する。隣接するインクチャネル２８は、矢印の方向に分極された側壁２７によって区画される。また、インクチャネル２８は、インクチャネル２８の出口側（図４における左側）の深溝部２８ａと、該深溝部２８ａからインクチャネル２８の入口側（図４における右側）に行くに従って徐々に浅くなる浅溝部２８ｂとを有している。
【００３６】
各側壁２７は、ここでは図５の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電材料２７ａ、２７ｂによって構成されているが、圧電材料は例えば符号２７ａの部分のみであってもよく、側壁２７の少なくとも一部にあればよい。
【００３７】
圧電材料２７ａ，２７ｂに使用される圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じるものであれば特に限定されず、公知のものが用いられ、有機材料からなる基板であっても良いが、圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この圧電性非金属材料からなる基板として、例えば成形、焼成等の工程を経て形成されるセラミックス基板、又は塗布や積層の工程を経て形成される基板等がある。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
【００３８】
セラミックス基板としては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3）、第三成分添加ＰＺＴがあり、第三成分としてはＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3等があり、さらにＢａＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3等を用いて形成することができる。
【００３９】
また、塗布や積層の工程を経て形成される基板として、例えば、ゾル−ゲル法、積層基板コーティング等で形成することができる。
【００４０】
圧電材料２７ａの上面には、全インクチャネル２８に亘って深溝部２８ａ上を覆うようにカバープレート２４が接着剤を介して接着されると共に、各インクチャネル２８の浅溝部２８ｂ上に、インクチャネル２８内へのインク流入口７７が形成されている。
【００４１】
カバープレート２４の接着後、ノズル２３が開設された１枚のノズル形成部材２２が接着剤を介して接着される。
【００４２】
カバープレート２４及び基板２６の材料は、特に限定されず、有機材料からなる基板であっても良いが、非圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この非圧電性非金属材料からなる基板として、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、分極されていないＰＺＴの少なくとも１つから選ばれることが好ましい。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと有機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
【００４３】
また、ノズル形成部材２３の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等の合成樹脂のほか、ステンレス等の金属材料を用いることもできる。
【００４４】
各インクチャネル２８及びダミーチャネル１２８内には、その両側面から底面にかけて金属電極２９が形成されており、この金属電極２９は、浅溝部２８ｂを通って圧電材料２７ａの後部側表面まで延びている。各金属電極２９には、この後部側表面において異方導電性フィルム７８を介してフレキシブルケーブル６が接着されており、電圧パルス発生手段１０１から各金属電極２９に電圧パルスを印加することにより側壁２７をせん断変形させ、その変形時の圧力によりインクチャネル２８内のインクをノズルプレート２２に形成されたノズル２３から吐出するようになっている。また、両端に位置するインクチャネルと隣接するダミーチャネルを仕切る側壁の金属電極にも電圧パルスが印加され、この側壁も駆動して両端のインクチャネルからインクを吐出させる。
【００４５】
金属電極２９に用いられる金属としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウム、銅、ニッケルが好ましく、めっき、蒸着、スパッタで形成される。
【００４６】
せん断モードタイプのインクジェットヘッド３１は、以上のように圧電材料２７ａ，２７ｂにインクチャネル２８を形成して、その側壁２７に金属電極２９を形成するだけで、ヘッドの主要部分を構成できるので、製造が簡単で、多数のインクチャネル２８を高密度に配置できるために、高精細な画像記録を行う上で好ましい態様である。
【００４７】
次に、吐出動作について説明する。
【００４８】
各側壁２７表面に密着形成された電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃに電圧パルス発生手段１０１から電圧パルスが印加されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル２３から吐出する。なお、図５ではノズルは省略してある。
【００４９】
なお、かかるインクジェットヘッド３１では、以上のように、側壁２７の変形によってインクチャネル２８内のインクに正負の圧力が付与されるものであり、この側壁２７は圧力付与手段を構成している。
【００５０】
図６は、本発明に係る実施の形態の液滴吐出方法における電圧パルスを示している。図６において、横軸は時間、縦軸は駆動電圧を表す。
【００５１】
（１）かかるインクジェットヘッド３１は、図５（ａ）に示す状態において、電極２９Ａ及び２９Ｃをアースに接続すると共に電極２９Ｂに、パルス幅がＰＷの矩形波からなる膨張パルス（正電圧）を印加すると、まず、パルスの最初の立ち上がり（Ｐ１）によって、側壁２７Ｂ、２７Ｃを構成する圧電材料２７ａ、２７ｂの分極方向に直角な方向の電界が生じ、２７ａ、２７ｂともに側壁の接合面にズリ変形を生じ、図５（ｂ）に示すように側壁２７Ｂ及び側壁２７Ｃは互いに外側に向けて変形し、インクチャネル２８Ｂの容積が膨張する。これによりインクチャネル２８Ｂ内のインクに負の圧力が生じてインクが流れ込む（Ｄｒａｗ）。
【００５２】
（２）この最初のＰ１の印加からＰＷ時間経過後に電位を０に戻す（Ｐ２）と、側壁２７Ｂ，２７Ｃは膨張位置から図５（ａ）に示す中立位置に戻り、インクチャネル２８Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる。
【００５３】
引き続いて、矩形波からなるパルス幅が２ＰＷの収縮パルス（負電圧）を印加する。まず収縮パルスの立ち下がり（Ｐ３）によって、図５（ｃ）に示すように、側壁２７Ｂ及び２７Ｃは互いに逆方向に変形し、インクチャネル２８Ｂの容積が収縮する。この収縮によりインクチャネル２８Ｂ内のインクに更に高い圧力を掛かる（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ）。これによりノズル内のインクメニスカスがノズル２３から押し出される方向に変化する。この正の圧力がインク滴をノズルから吐出させるほど大きくなるとインク滴はノズルから吐出する。
【００５４】
（３）更に、２ＰＷ時間経過すると、電位を０に戻し（Ｐ４）、側壁２７Ｂ、２７Ｃを収縮位置から中立位置に戻す。
【００５５】
これらの一連の動作によりインクチャネル２８Ｂ内のインクの一部がインク滴としてノズル２３から飛翔する。
【００５６】
このような液滴吐出方法は、いわゆるＤＲＲ（Ｄｒａｗ−Ｒｅｌｅａｓｅ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ）方式による液滴吐出方法であり、膨張パルスのパルス幅ＰＷはインク滴の吐出力に大きく影響し、１ＡＬ近傍にこのパルス幅が一致したときにインク滴吐出力（吐出速度）は最大となる。
【００５７】
なお、ＡＬ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｌｅｎｇｔｈ）とは、上述したように、インクチャネルの音響的共振周期の１／２である。このＡＬは、電気・機械変換手段である側壁２７に矩形波のパルスを印加して吐出するインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。このＡＬの値は、ヘッドの構造やインクの密度等に依存して決まるものである。
【００５８】
また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、０Ｖを０％、波高値電圧を１００％とした場合に、パルス幅とは、電圧の０Ｖからの電圧の立ち上がり始め又は立ち下がり始めの１０％から波高値電圧からの立ち下がり始め又は立ち上がり始めの１０％との間の時間として定義する。更に、ここで矩形波とは、電圧の１０％と９０％との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがＡＬの１／２以内、好ましくは１／４以内であるような波形を指す。
【００５９】
電圧パルスとして矩形波を用いることは、吐出効率が向上するとともにパルス幅の設定が容易になるため好ましい。
【００６０】
また、図６の電圧パルスでは、膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎ（Ｖ）と収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆ（Ｖ）の比を｜Ｖｏｎ｜＞｜Ｖｏｆｆ｜とすることが好ましい。このように｜Ｖｏｎ｜＞｜Ｖｏｆｆ｜の関係とすると、インクチャネル内へのインクの供給を促進する効果があり、特に、高粘度インクで高周波駆動を行う場合に好ましい。なお、この電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｏｆｆの基準電圧は０とは限らない。この電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｏｆｆは、それぞれ基準電圧からの差分の電圧である。また、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝２とすることがより好ましい。
【００６１】
かかるせん断モードタイプのインクジェットヘッドでは、側壁２７の変形は壁の両側に設けられる電極に掛かる電圧差で起こるので、インク吐出を行うインクチャネルの電極に負電圧を掛ける代わりに、インク吐出を行うインクチャネルの電極を接地して、その両隣のインクチャネルの電極に正電圧を掛けるようにしても同様に動作させることができる。この後者の方法によれば、正電圧だけで駆動できるため、電源コストの点で好ましい態様である。
【００６２】
このように少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁２７によって隔てられた複数のインクチャネル２８を有するインクジェットヘッドを駆動する場合、一つのインクチャネルの側壁が吐出の動作をすると、隣のインクチャネルが影響を受けるため、通常、複数のインクチャネル２８のうち、互いに１本以上のインクチャネル２８を挟んで離れているインクチャネル２８をまとめて１つの組となすようにして、２つ以上の組に分割し、各組毎にインク吐出動作を時分割で順次行うように駆動制御される。例えば、全インクチャネル２８を駆動してベタ画像を出力する場合には、インクチャネル２８を２チャネルおきに選んで３相に分けて吐出する、いわゆる３サイクル吐出法が行われる。
【００６３】
本実施形態では、１７個のインクチャネルについて、一方の端部のインクチャネルから他方の端部のインクチャネルに向かって順次チャネル番号１、２，３・・・・・１７としたとき、全インクチャネルを、チャネル番号１，４，７，１０、１３、１６をＡ組、チャネル番号２，５，８，１１、１４、１７をＢ組、チャネル番号３，６，９，１２、１５をＣ組として３組に分けて分割駆動する。
【００６４】
かかる３サイクル吐出動作について図６の電圧パルスで駆動する場合について図７を用いて説明する。図７には、１７個のインクチャネルのうち中央近傍の各組３個づつ計９固のインクチャネル２８が図示されている。また、このときのＡ、Ｂ、Ｃの各組のインクチャネル２８に印加される電圧パルスのタイミングチャートを図８に示す。
【００６５】
インク吐出時には、まずＡ組の各チャネルの電極に図６の電圧パルスを印加し、その両隣のチャネルの電極を接地して、Ａ組の各チャネルのノズルからインク滴を吐出させる。
【００６６】
続いてＢ組の各チャネル２８、更に続いてＣ組の各チャネル２８へと上記同様に動作する。
【００６７】
次に、本実施形態のインクジェットヘッドの作用について説明する。
【００６８】
図１３は、各インクチャネルの深さが互いに等しい従来のインクジェットヘッドのインクチャネル列の断面図である。このヘッドにおいて、インクチャネルの密度は１８０ｄｐｉ（１４１μｍピッチ）とし、各インクチャネルの深さＤ１は３２５μｍ、幅Ｗは８５μｍ、長さＬは６．５ｍｍ、各ノズルは２５μｍφとし、インクには水系インクを使用した場合について説明する。
【００６９】
インクチャネルの深さ３２５μｍに対するＡＬが１１．０μｓ．インク滴の液滴速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４７．６ｎｇであった。
【００７０】
ヘッドの評価は、図６に示す電圧パルスを基本とし矩形波の膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎと矩形波の収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆの比（｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜）を２とし、膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎが１４．５Ｖになる電圧で、膨張パルスのパルス幅ＰＷを変更しながら、電圧パルスを印加してヘッドを図８に示すように全インクチャネルを時分割で３周期（インクチャネル２本おきに）駆動させることにより、一方の端部と中央部のインクチャネルのノズルから吐出される１つのインク滴の液滴量と液滴速度を測定した。なお、図６の電圧パルスでは、収縮パルスのパルス幅を２ＰＷとしているため、膨張パルスのパルス幅ＰＷを変更すると、同時に収縮パルスのパルス幅も変更される事になる。収縮パルスのパルス幅を、ＰＷに依存しない全インクチャネルに共通に所定のパルス幅に設定しても良い。
【００７１】
図１４にパルス幅ＰＷとインク滴の液滴速度の測定結果のグラフを、図１５にパルス幅ＰＷと液滴量のグラフを、それぞれ示す。
【００７２】
図１４，１５より、中央のインクチャネル、端部のインクチャネルともパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１１．０μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になることがわかる。
【００７３】
従来、圧力室の容積を膨張させた後、収縮させることで圧力室の圧力を高めノズルからインク滴を吐出させる場合に、圧力室の容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスのパルス幅ＰＷは、ＡＬに一致したときに最も効率良く吐出できると考えられ、用いられてきた。
【００７４】
図１５より、パルス幅ＰＷがＡＬである１１．０μｓにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９０であり、端部のノズルの液滴量が大きく低下していることが判る。また、パルス幅ＰＷを変更しても中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９０程度で変化がないことが判る。また、後述するように、インクチャネルの深さを３１０μｍ、２９５μｍに変更したヘッドについても同様の結果が得られ、パルス幅ＰＷがＡＬにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９０程度であり、端部のノズルの液滴量が大きく低下していた。
【００７５】
従来のヘッドで、中央部と端部の液滴量を均一にするには、各チャネル毎に駆動電圧や電圧パルス幅を最適化する方法があるが、各チャネル毎に駆動回路を用意する必要があり、コストがかかる問題がある。
【００７６】
次に、この従来のヘッドについて、インクチャネルの深さを変更した複数のヘッドを作製し、各ヘッドについてＡＬおよびインク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量、駆動電圧を測定した。測定の結果、ＡＬ、液滴量および駆動電圧は、インクチャネルの深さと関係していることが解った。
【００７７】
図１６〜１８にインクチャネルの深さとＡＬ、液滴量、駆動電圧の測定結果のグラフをそれぞれ示す。
【００７８】
図１６、１７から明らかなように、インクチャネルの深さが大きくなるにつれてＡＬおよび液滴量が大きくなる傾向にある。また、図１８から明らかなように、インクチャネルの深さが大きくになるにつれて駆動電圧が上昇する傾向にある。従って、これらの関係性を用いることにより、中央におけるインクチャネルの深さに対して両端におけるインクチャネルの深さをどのように設定するかの目安とすることができる。
【００７９】
このように図１５に示す液滴量分布と図１６，１７，１８に示す測定結果に基づいて該液滴量分布が均一となるように、チャネル深さの変更度合いを調整すればよい。
（実施の形態１）
次に、図１２に示すインクジェットヘッドを、両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さＤ２を３１０μｍ、中央に位置するインクチャネルとその他のインクチャネルの深さＤ１は３２５μｍとした以外は、従来のヘッドと同様にして作製し、同様の評価を行った場合について説明する。
【００８０】
インクチャネルの深さ３１０μｍに対するＡＬが１０．３６μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４４．０ｎｇであった。インクチャネルの深さ３２５μｍに対するＡＬが１１．０μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４７．６ｎｇであった。
【００８１】
図１９にパルス幅ＰＷとインク滴の液滴速度の測定結果のグラフを、図２０にパルス幅ＰＷと液滴量のグラフを、それぞれ示す。
【００８２】
図１９，２０より、中央のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１１．０μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になり、端部のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１０．３６μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になることがわかる。
【００８３】
ここで、図２０から明らかなように、端部のインクチャネルのパルス幅ＰＷと中央部のインクチャネルのパルス幅ＰＷを等しくした場合においても、最適なパルス幅を選択することにより、端部と中央部の液滴量の差を小さくすることができる。特に、中央部の液滴量分布曲線と端部の液滴量分布曲線が交差する位置である９．０μｓにパルス幅ＰＷを設定すれば、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は１．００となり、中央部と端部の液滴量を同じにすることができる。
【００８４】
また、従来のヘッドと同じパルス幅ＰＷが１１．０μｓにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９２であり、分布が改善されている。このパルス幅ＰＷを８．４μｓ〜１０．０μｓの範囲内のいずれか１つに選定した上で、各インクチャネルにこのパルス幅ＰＷの共通の電圧パルスを印加し、全インクチャネルの各ノズルから吐出される液滴量を測定したところ、最大の液滴量に対する最小の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内に収まっていることが確認できた。
（実施の形態２）
次に、図１２に示すインクジェットヘッドを、両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さＤ２を２９５μｍ、中央に位置するインクチャネルとその他のインクチャネルの深さＤ１は３２５μｍとした以外は、従来のヘッドと同様にして作製し、同様の評価を行った場合について説明する。
【００８５】
インクチャネルの深さ２９５μｍに対するＡＬが９．８μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４０．５ｎｇであった。インクチャネルの深さ３２５μｍに対するＡＬが１１．０μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４７．６ｎｇであった。
【００８６】
図２１にパルス幅ＰＷとインク滴の液滴速度の測定結果のグラフを、図２２にパルス幅ＰＷと液滴量のグラフを、それぞれ示す。
【００８７】
図２１，２２より、中央のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１１．０μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になり、端部のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである９．８μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になることがわかる。
【００８８】
ここで、図２２から明らかなように、端部のインクチャネルのパルス幅ＰＷと中央部のインクチャネルのパルス幅ＰＷを等しくした場合においても、最適なパルス幅を選択することにより、端部と中央部の液滴量の差を小さくすることができる。特に、中央部の液滴量分布曲線と端部の液滴量分布曲線が交差する位置である９．５μｓにパルス幅ＰＷを設定すれば、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は１．００となり、中央部と端部の液滴量を同じにすることができる。
【００８９】
また、従来のヘッドと同じパルス幅ＰＷが１１．０μｓにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９２であり、分布が改善されている。このパルス幅ＰＷを９．０μｓ〜１０．３μｓの範囲内のいずれか１つに選定した上で、各インクチャネルにこのパルス幅ＰＷの共通の電圧パルスを印加し、全インクチャネルの各ノズルから吐出される液滴量を測定したところ、最大の液滴量に対する最小の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内に収まっていることが確認できた。
（実施の形態３）
次に、図１２に示すインクジェットヘッドを、両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さＤ２を２９５μｍ、中央に位置するインクチャネルとその他のインクチャネルの深さＤ１は３１０μｍとした以外は、従来のヘッドと同様にして作製し、同様の評価を行った場合について説明する。
【００９０】
インクチャネルの深さ２９５μｍに対するＡＬが９．８μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４０．５ｎｇであった。インクチャネルの深さ３１０μｍに対するＡＬが１０．３６μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４４．０ｎｇであった。
【００９１】
図２３にパルス幅ＰＷとインク滴の液滴速度の測定結果のグラフを、図２４にパルス幅ＰＷと液滴量のグラフを、それぞれ示す。
【００９２】
図２３，２４より、中央のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１０．３６μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になり、端部のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである９．８μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になることがわかる。
【００９３】
ここで、図２４から明らかなように、端部のインクチャネルのパルス幅ＰＷと中央部のインクチャネルのパルス幅ＰＷを等しくした場合においても、最適なパルス幅を選択することにより、端部と中央部の液滴量の差を小さくすることができる。特に、中央部の液滴量分布曲線と端部の液滴量分布曲線が交差する位置である８．３μｓにパルス幅ＰＷを設定すれば、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は１．００となり、中央部と端部の液滴量を同じにすることができる。
【００９４】
また、従来のヘッドと同じパルス幅ＰＷが１０．３６μｓにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９３であり、分布が改善されている。このパルス幅ＰＷを７．５μｓ〜９．６μｓの範囲内のいずれか１つに選定した上で、各インクチャネルにこのパルス幅ＰＷの共通の電圧パルスを印加し、全インクチャネルの各ノズルから吐出される液滴量を測定したところ、最大の液滴量に対する最小の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内に収まっていることが確認できた。
【００９５】
以上のように、本実施の形態では、インクを吐出する前記複数のインクチャネルの配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっているので、最適な膨張パルスのパルス幅ＰＷを選択することにより、端部ノズルより吐出されるインク滴量の低下を補うことができ、高品質の印字を行うことができる。これにより、各インクチャネルに共通の電圧パルスを印加する単純な駆動回路を用いることが可能になる。
【００９６】
また、図２０、２２，２４に示す端部ノズルと中央部ノズルの液滴量分布曲線において、交差する位置の近傍の適正パルス幅範囲内にパルス幅ＰＷを設定することにより、中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量及び前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように膨張パルスのパルス幅ＰＷを設定することが可能になる。
【００９７】
また、中央のインクチャネルのＡＬに対する端部のインクチャネルのＡＬのシフト量は、前述の図２０、２２，２４に示す端部ノズルと中央部ノズルの液滴量分布曲線が交差するように設定されることが好ましく、端部のインクチャネルのＡＬと、中央のインクチャネルのＡＬとの差の絶対値が０．１μｓ以上５μｓ以下であることが好ましい。この範囲を外れると、端部の液滴量低下を十分に補うことができない場合があり、また、５μｓより大きいとインク滴の吐出効率が低下し、駆動電圧が上昇する場合がある。
【００９８】
さらに、本発明は、図２５に示すような、１チャネルおきにインクを供給してインクチャネル２８とし、その間のチャネルにはインク供給せずに空気チャネルとし、インクチャネル２８と空気チャネル２８’が交互に形成された独立チャネルヘッドにも適用できる。インクチャネルに対応してノズル２３を設けることにより、ノズル２３からインクが吐出される。また、入口と出口を有するインクチャネルの略中央部分に設けたノズルからインクを吐出するサイドシューターと呼ばれるタイプのヘッドにも適用できる。例えば、図４に示すインクジェットヘッドにおいて、ノズル形成部材側をインク出口側として、カバープレート２４あるいは基板２６におけるインクチャネル長手方向の略中央の位置に各ノズルを設け、インクチャネルの入口から出口に向かって連続的にインクを流しながら、インクチャネルの略中央に設けたノズルからインクを吐出させる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】ライン型の塗布装置の構成を示す模式図である。
【図２】インクジェットヘッドの配置例を示す図である。
【図３】インクジェットヘッドの千鳥配置の位置関係を示す図である。
【図４】実施の形態に係るせん断モード（シェアモード）タイプのインクジェットヘッドの概略構成を示す図であり、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）はインク供給部を備えた状態の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はヘッドの動作を示す図である。
【図６】電圧パルスの波形を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はヘッドの時分割駆動の説明図である。
【図８】Ａ、Ｂ、Ｃの各組のインクチャネルの電極に印加される電圧パルスのタイミングチャートである。
【図９】実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図１０】他の実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図１１】他の実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図１２】他の実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図１３】従来のインクジェットヘッドのインクチャネル列の断面図である。
【図１４】従来のインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴速度の関係を示す図である。
【図１５】従来のインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴量の関係を示す図である。
【図１６】インクジェットヘッドのインクチャネルの深さとＡＬの関係の一例を示す図である。
【図１７】インクジェットヘッドのインクチャネルの深さと液滴量の関係の一例を示す図である。
【図１８】インクジェットヘッドのインクチャネルの深さと駆動電圧の関係の一例を示す図である。
【図１９】実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴速度の関係を示す図である。
【図２０】実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴量の関係を示す図である。
【図２１】他の実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴速度の関係を示す図である。
【図２２】他の実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴量の関係を示す図である。
【図２３】他の実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴速度の関係を示す図である。
【図２４】他の実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴量の関係を示す図である。
【図２５】他の実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図２６】従来のインクジェットヘッドの液適量分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 塗布装置
１０ 支持体
１０Ａ 捲き出しロール
１０Ｂ 巻き取りロール
２０ バックロール
３０ インクジェットユニット
３１ インクジェットヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットヘッド、インクジェットヘッドを備えた塗布装置及びインクジェットヘッドの駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットヘッドには種々の方式が提案されているが、その一つにせん断モードタイプのインクジェットヘッドがある（特許文献１〜５参照）。
【０００３】
このせん断モードタイプのインクジェットヘッドでは、隣接するインクチャネルのクロストークが原因となって、連続駆動する場合の端部のインクチャネルに対応するノズルから吐出されるインク液滴の液滴量あるいは液滴速度が低下するという問題がある。
【０００４】
従来、このようなクロストークの問題を解決するための技術として、駆動波形を変更する技術（特許文献１）、個々のインクチャネルの駆動電圧またはパルス幅を調整する技術（特許文献２）、印字しているインクチャネルに隣接しているインクチャネルにダミーパルスを与える技術（特許文献３）、同相で駆動される隣接チャネルの駆動位相が重ならないようにする技術（特許文献４）、全インクチャネルを４つのグループに分けて４サイクルで分割駆動し、同一サイクルの駆動位相をずらす技術（特許文献５）等が知られている。
【特許文献１】特開平１０−１６２１２号公報
【特許文献２】特開２０００−７９６８４号公報
【特許文献３】特開２０００−２５５０５５号公報
【特許文献４】特開２０００−２５５０５４号公報
【特許文献５】特開２００１−２３９６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インクジェット方式による印刷や塗布を高速で行うシステムとして、複数のせん断モードタイプのインクジェットヘッドをライン状に並べて固定し、被印刷物や被塗布物に対して１パスで印刷あるいは塗布するシステムが考えられ、例えば、ロール状の被印刷物や被塗布物を連続的に処理することができる。
【０００６】
このとき問題になるのがヘッドの端部に発生するクロストークによる印刷濃度むらである。ヘッドの端部は構造的にクロストークが避けられないことから、ヘッドの繋ぎ目部分の濃度異常は筋状に固定した塗布欠陥となり、印刷物の品質を著しく損ねる。
【０００７】
図２６は、深さが互いに等しい３２個のインクチャネルを有するせん断モードタイプのインクジェットヘッドについて、共通の電圧パルスを印加して全インクチャネルを時分割で３周期（インクチャネル２本おきに）駆動させた場合の液適量分布の一例であり、一方の端部３チャネルと他方の端部３チャネルで液適量が著しく低下しているのが判る。
【０００８】
クロストーク対策として上記の従来技術が知られているが、駆動方法が複雑であるため、駆動回路が複雑化し、コストが上がる問題がある。一方で、ヘッドの端部に位置するインクチャネルでは、その外側に隣接部がほとんど存在しないために十分なクロストーク対策がとれない問題がある。
【０００９】
本発明は、単純な駆動回路を用いているにもかかわらず、クロストークに起因するヘッド単体の端部のインクチャネルからのインク滴の液滴量の低下を改善し、印刷物品質を改善できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドを備えた塗布装置及びインクジェットヘッドの駆動方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の課題は、以下のような構成により達成される。
１．
少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁により隔てられた複数のインクチャネルが配列され、前記側壁のせん断変形によりインクチャネル内の圧力を変化させて、インクチャネル内のインクをノズルから吐出せしめるインクジェットヘッドであって、
前記インクチャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２をＡＬとしたとき、インクを吐出する前記複数のインクチャネルの配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド。
２．
前記両端に位置する２つのインクチャネルは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする１に記載のインクジェットヘッド。
３．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、前記両端に位置する２つのインクチャネルと前記中央に位置するインクチャネルとを除いた他のインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする１または２に記載のインクジェットヘッド。
４．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの深さが、前記中央に位置するインクチャネル
の深さよりも小さいことを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
５．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていることを特徴とする１に記載のインクジェットヘッド。
６．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする５に記載のインクジェットヘッド。
７．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルと前記中央に位置するインクチャネルとを除いた他のインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする５または６に記載のインクジェットヘッド。
８．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さが、前記中央に位置するインクチャネルの深さよりも小さいことを特徴とする５乃至７の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
９．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの外側にインクを吐出しないダミーチャネルを有することを特徴とする１乃至８の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
１０．
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルのＡＬと、中央に位置するインクチャネルのＡＬとの差の絶対値が０．１μｓ以上５μｓ以下であることを特徴とする１乃至９の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
１１．
１乃至１０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする塗布装置。
１２．
前記側壁は、側壁の少なくとも一部に形成された電極に印加される電圧パルスによりせん断変形され、前記電圧パルスは、前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有し、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅と、前記中央に位置するインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅とは互いに等しいことを特徴とする１１に記載の塗布装置。
１３．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルの全てのインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅が互いに等しいことを特徴とする１２に記載の塗布装置。
１４．
前記中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量及び前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように前記膨張パルスのパルス幅が設定されていることを特徴とする１２または１３に記載の塗布装置。
１５．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、間に２本のインクチャネルを挟んで離れているインクチャネルをまとめて１つの組として、全インクチャネルを３つの組に分割し、各組毎に順次電圧パルスが印加されることを特徴とする１２乃至１４の何れか１項に記載の塗布装置。
１６．
前記インクを吐出する複数のインクチャネルの全てのインクチャネルの側壁の電極に共通の電圧パルスが印加されることを特徴とする１２乃至１５の何れか１項に記載の塗布装置。
１７．
前記電圧パルスは矩形波の電圧パルスであることを特徴とする１２乃至１６の何れか１項に記載の塗布装置。
１８．
連続搬送される長尺状の支持体上に、支持体の幅方向に塗布幅に対応して配置された複数の前記インクジェットヘッドのノズルから塗布液の液滴を吐出させて塗膜を形成させることを特徴とする１１乃至１６の何れか１項に記載の塗布装置。
１９．
１乃至１０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法であって、前記インクジェットヘッドの各インクチャネルにインクを供給し、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルの側壁の少なくとも一部に形成された電極に前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有する電圧パルスを印加してノズルからインク液滴を吐出させ、前記膨張パルスのパルス幅の変化に対するインク液滴の液滴量の変化の関係を示す液滴量のパルス幅依存性を測定する工程と、
前記中央に位置するインクチャネルの側壁の少なくとも一部に形成された電極に前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有する電圧パルスを印加してノズルからインク液滴を吐出させ、前記膨張パルスのパルス幅の変化に対するインク液滴の液滴量の変化の関係を示す液滴量のパルス幅依存性を測定する工程と、
前記一方のインクチャネルの側壁の電極に印加する膨張パルスのパルス幅と、前記中央に位置するインクチャネルの側壁の電極に印加する膨張パルスのパルス幅とは互いに等しく、かつ前記中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量と前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように前記膨張パルスのパルス幅を設定する工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、単純な駆動回路を用いているにもかかわらず、クロストークに起因するヘッド単体の端部のインクチャネルからのインク滴の液滴量の低下を改善し、印刷物品質を改善できるインクジェットヘッド、インクジェットヘッドを備えた塗布装置及びインクジェットヘッドの駆動方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明に関する実施の形態の例を示すが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
【００１３】
図１は、ライン型の塗布装置１の構成を示す模式図である。
【００１４】
ロール状に巻かれた長尺状の支持体１０は、図示しない駆動手段により巻き出しロール１０Ａから矢印Ｘ方向に繰り出され搬送される。
【００１５】
長尺状の支持体１０はバックロール２０に巻回され支持されながら搬送される。インクジェットヘッドユニット３０より塗布液であるインクが支持体１０に向け吐出され、インクが支持体１０に塗布される。インクジェットユニット３０は、支持体幅方向に塗布幅に対応した複数のインクジェットヘッド３１を有する。また、各インクジェットヘッド３１毎に設けられた電圧パルス発生手段１０１（図５参照）を備え、制御部（図示せず）は、電圧パルス発生手段１０１を制御して、各インクジェットヘッド３１毎に共通の所定のパルス幅の膨張パルスを有する電圧パルスをインクジェットヘッド３１に出力させ、ノズルからインク液滴を吐出させる。
【００１６】
図２は、インクジェトヘッドユニット３０のインクジェットヘッド３１の配置例である。また、全てのインクジェットヘッド３１が、インクを一時的に貯留する中間タンク４０に対して同じ高さに配置されている例である。前述のように、１つのインクジェットヘッドで吐出できる塗布幅（吐出幅）はインクジェットヘッドの外形寸法よりも狭いことから、隙間なく塗布するために複数のインクジェットヘッドを支持体搬送方向に対して千鳥配置している。図２に示す例では、支持体幅方向に塗布幅に対応した複数のインクジェットヘッドを２列の千鳥配置としている。図３に、インクジェットヘッド３１の外形、吐出幅及び千鳥配置の関係を示す。インクジェットヘッド３１の数及び千鳥配置の列数は、インクジェットヘッド３１の吐出幅、塗布幅等により適宜設定されるものであり、図２の例に限定されるものではない。
【００１７】
インクは、インクジェットヘッド３１のインクの背圧を調整する中間タンク４０から複数の送液配管４３を介してインクジェットヘッド３１毎に供給される。なお、本説明において、図中の送液配管４３は、複数の配管である。
【００１８】
中間タンク４０へのインク供給は、インクを貯留する貯留タンク５０から供給管５１の途中に配設された送液ポンプＰで行われる。
【００１９】
塗膜が形成された支持体は、乾燥部１００で塗膜の乾燥が行われ、巻き取りロール１０Ｂに巻き取られる。
【００２０】
次に、せん断モードタイプのインクジェットヘッド３１について説明する。
【００２１】
各インクジェットヘッド３１は、ノズル面側が支持体１０の塗布面と対向するように配置されており、フレキシケーブル６を介して、電圧パルスを生成するための回路が設けられる電圧パルス発生手段１０１（図５参照）に電気的に接続されている。
【００２２】
図４は、せん断モードタイプのインクジェットヘッド３１の一例の概略構成を示す図であり、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）はインク供給部を備えた状態の断面図である。図９は、インクチャネル列の断面図であり、わかりやすいように各インクチャネルに対応して設けられたノズルの位置を示してある。
【００２３】
図５（ａ）〜（ｃ）はその動作を示す図である。
【００２４】
図４及び図５において１０１は電圧パルス発生手段、３１はインクジェットヘッド、２２はノズル形成部材、２３はノズル、２４はカバープレート、２５はインク供給口、２６は基板、２７は側壁、Ｌはインクチャネルの長さ、Ｄはインクチャネルの深さ、Ｗはインクチャネルの幅である。そして、インクチャネル２８が側壁２７、カバープレート２４及び基板２６によって形成されている。
【００２５】
ここで、図からも明らかなように、インクチャネルにおけるインクチャネルの配列方向の長さをインクチャネルの幅、配列方向に垂直な２方向のうち、長手方向の長さをインクチャネルの長さ、もう一方の長さをインクチャネルの深さと定義している。
【００２６】
インクジェットヘッド３１は、図５、図９に示すように、カバープレート２４と基板２６の間に、電気・機械変換手段であるＰＺＴ等の圧電材料からなる複数の側壁２７で隔てられたインクチャネル２８が１７個配列されたせん断モードタイプのヘッドである。図５では１７個のインクチャネル２８の一部である３本（２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ）が示されている。インクチャネル２８の一端（以下、これをノズル端という場合がある）はノズル形成部材２２に形成されたノズル２３につながり、他端（以下、これをマニホールド端という場合がある）はインク供給口２５を経て、送液配管４３に接続されている。そして、各インクチャネル２８内の側壁２７表面には両側壁２７の上方から基板２６の底面に亘って繋がる電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃが密着形成され、各電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃは電圧パルス発生手段１０１に接続している。
【００２７】
インクを吐出する１７個のインクチャネル２８の両外側には、ノズル２３が形成されておらず、インクの吐出を行わない２つのダミーチャネル１２８が設けられている。本実施形態では、このダミーチャネルにインクが供給されるように構成されている。
【００２８】
インクを吐出する１７個のインクチャネル２８の配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルの深さＤ２は、中央に位置するインクチャネルの深さＤ１より相対的に小さくしている。また、その他のインクチャネルの深さは、Ｄ１に等しくしてある。なお、図９では、電極２９を省略してある。
【００２９】
インクジェットヘッド３１のインクチャネル数は、インクジェットヘッド３１の吐出幅により適宜、１０個〜１０００個程度に設定されるものであり、図９の例に限定されるものではない。なお、例えば、インクチャネル数が偶数の場合のように、中央にインクチャネルが存在しない場合の中央に位置するインクチャネルとは、中央近傍に位置する２つのインクチャネルのうちの何れか一方のインクチャネルを指す。
【００３０】
また、図９では両端に位置する２つのインクチャネルの深さＤ２を、中央部に位置するインクチャネルの深さＤ１より相対的に小さくしているが、インクチャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２をＡＬとしたとき、両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていればよく、様々な実施形態をとりうる。
【００３１】
図１０は、インクを吐出する１７個のインクチャネル２８の配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルの深さＤ２は、中央部に位置するインクチャネルの深さＤ１より相対的に大きくしている例である。また、その他のインクチャネルの深さは、Ｄ１に等しくしてある。
【００３２】
図１１は、インクの吐出を行わない４つのダミーチャネルが設けられている例である。端部のインクチャネルに隣接して設けられたダミーチャネルは、端部に位置するインクチャネルと隣接するダミーチャネルを仕切る側壁の金属電極に電圧パルスを印加し、この側壁も駆動して両端のインクチャネルからより安定的にインクを吐出させるためのものであるが、さらにその外側にダミーチャネルを設けることにより、端部に位置するインクチャネルのクロストークの影響を低減できるため好ましい。
【００３３】
図１２は、両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さＤ２を、中央部に位置するインクチャネルの深さＤ１より相対的に小さくしている。また、その他のインクチャネルの深さは、Ｄ１に等しくしてある。複数のインクチャネルのうち間に２本のインクチャネルを挟んで離れているインクチャネルをまとめて１つの組として、全インクチャネルを３つの組に分割し、各組毎にインク吐出動作を時分割で順次行う場合に特に有効であり、本発明の効果がより一層顕著に発揮される。これは、前述の図２６に示すように３つの組に分割して駆動すると、各駆動において両端に位置することになる各端部の３チャネルにおいて液滴量が低下するからである。
【００３４】
次に、インクジェットヘッド３１の製造方法と構成材料について説明する。
【００３５】
基板２６上に互いに分極方向が異なる２枚の圧電材料２７ａ、２７ｂを接着剤を介して上下に貼り合わせ、その上側の圧電材料２７ａからダイヤモンドブレード等により、インクチャネル２８となる複数の溝が全て同じ幅、同じ長さで平行に切削加工される。溝の深さは、図９〜図１２に示すように中央と両端で異なる所定のインクチャネル深さになるように加工する。隣接するインクチャネル２８は、矢印の方向に分極された側壁２７によって区画される。また、インクチャネル２８は、インクチャネル２８の出口側（図４における左側）の深溝部２８ａと、該深溝部２８ａからインクチャネル２８の入口側（図４における右側）に行くに従って徐々に浅くなる浅溝部２８ｂとを有している。
【００３６】
各側壁２７は、ここでは図５の矢印で示すように分極方向が異なる２枚の圧電材料２７ａ、２７ｂによって構成されているが、圧電材料は例えば符号２７ａの部分のみであってもよく、側壁２７の少なくとも一部にあればよい。
【００３７】
圧電材料２７ａ，２７ｂに使用される圧電材料としては、電圧を加えることにより変形を生じるものであれば特に限定されず、公知のものが用いられ、有機材料からなる基板であっても良いが、圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この圧電性非金属材料からなる基板として、例えば成形、焼成等の工程を経て形成されるセラミックス基板、又は塗布や積層の工程を経て形成される基板等がある。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと無機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
【００３８】
セラミックス基板としては、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ3−ＰｂＴｉＯ3）、第三成分添加ＰＺＴがあり、第三成分としてはＰｂ（Ｍｇ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｍｎ1/3Ｓｂ2/3）Ｏ3、Ｐｂ（Ｃｏ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3等があり、さらにＢａＴｉＯ3、ＺｎＯ、ＬｉＮｂＯ3、ＬｉＴａＯ3等を用いて形成することができる。
【００３９】
また、塗布や積層の工程を経て形成される基板として、例えば、ゾル−ゲル法、積層基板コーティング等で形成することができる。
【００４０】
圧電材料２７ａの上面には、全インクチャネル２８に亘って深溝部２８ａ上を覆うようにカバープレート２４が接着剤を介して接着されると共に、各インクチャネル２８の浅溝部２８ｂ上に、インクチャネル２８内へのインク流入口７７が形成されている。
【００４１】
カバープレート２４の接着後、ノズル２３が開設された１枚のノズル形成部材２２が接着剤を介して接着される。
【００４２】
カバープレート２４及び基板２６の材料は、特に限定されず、有機材料からなる基板であっても良いが、非圧電性非金属材料からなる基板が好ましく、この非圧電性非金属材料からなる基板として、アルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニア、シリコン、窒化シリコン、シリコンカーバイド、石英、分極されていないＰＺＴの少なくとも１つから選ばれることが好ましい。有機材料としては、有機ポリマー、有機ポリマーと有機物とのハイブリッド材料が挙げられる。
【００４３】
また、ノズル形成部材２３の材料としては、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、液晶ポリマー、アロマティックポリアミド樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリサルフォン樹脂等の合成樹脂のほか、ステンレス等の金属材料を用いることもできる。
【００４４】
各インクチャネル２８及びダミーチャネル１２８内には、その両側面から底面にかけて金属電極２９が形成されており、この金属電極２９は、浅溝部２８ｂを通って圧電材料２７ａの後部側表面まで延びている。各金属電極２９には、この後部側表面において異方導電性フィルム７８を介してフレキシブルケーブル６が接着されており、電圧パルス発生手段１０１から各金属電極２９に電圧パルスを印加することにより側壁２７をせん断変形させ、その変形時の圧力によりインクチャネル２８内のインクをノズルプレート２２に形成されたノズル２３から吐出するようになっている。また、両端に位置するインクチャネルと隣接するダミーチャネルを仕切る側壁の金属電極にも電圧パルスが印加され、この側壁も駆動して両端のインクチャネルからインクを吐出させる。
【００４５】
金属電極２９に用いられる金属としては、白金、金、銀、銅、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、タンタル、チタンを用いることができ、特に、電気的特性、加工性の点から、金、アルミニウム、銅、ニッケルが好ましく、めっき、蒸着、スパッタで形成される。
【００４６】
せん断モードタイプのインクジェットヘッド３１は、以上のように圧電材料２７ａ，２７ｂにインクチャネル２８を形成して、その側壁２７に金属電極２９を形成するだけで、ヘッドの主要部分を構成できるので、製造が簡単で、多数のインクチャネル２８を高密度に配置できるために、高精細な画像記録を行う上で好ましい態様である。
【００４７】
次に、吐出動作について説明する。
【００４８】
各側壁２７表面に密着形成された電極２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃに電圧パルス発生手段１０１から電圧パルスが印加されると、以下に例示する動作によってインク滴をノズル２３から吐出する。なお、図５ではノズルは省略してある。
【００４９】
なお、かかるインクジェットヘッド３１では、以上のように、側壁２７の変形によってインクチャネル２８内のインクに正負の圧力が付与されるものであり、この側壁２７は圧力付与手段を構成している。
【００５０】
図６は、本発明に係る実施の形態の液滴吐出方法における電圧パルスを示している。図６において、横軸は時間、縦軸は駆動電圧を表す。
【００５１】
（１）かかるインクジェットヘッド３１は、図５（ａ）に示す状態において、電極２９Ａ及び２９Ｃをアースに接続すると共に電極２９Ｂに、パルス幅がＰＷの矩形波からなる膨張パルス（正電圧）を印加すると、まず、パルスの最初の立ち上がり（Ｐ１）によって、側壁２７Ｂ、２７Ｃを構成する圧電材料２７ａ、２７ｂの分極方向に直角な方向の電界が生じ、２７ａ、２７ｂともに側壁の接合面にズリ変形を生じ、図５（ｂ）に示すように側壁２７Ｂ及び側壁２７Ｃは互いに外側に向けて変形し、インクチャネル２８Ｂの容積が膨張する。これによりインクチャネル２８Ｂ内のインクに負の圧力が生じてインクが流れ込む（Ｄｒａｗ）。
【００５２】
（２）この最初のＰ１の印加からＰＷ時間経過後に電位を０に戻す（Ｐ２）と、側壁２７Ｂ，２７Ｃは膨張位置から図５（ａ）に示す中立位置に戻り、インクチャネル２８Ｂ内のインクに高い圧力が掛かる。
【００５３】
引き続いて、矩形波からなるパルス幅が２ＰＷの収縮パルス（負電圧）を印加する。まず収縮パルスの立ち下がり（Ｐ３）によって、図５（ｃ）に示すように、側壁２７Ｂ及び２７Ｃは互いに逆方向に変形し、インクチャネル２８Ｂの容積が収縮する。この収縮によりインクチャネル２８Ｂ内のインクに更に高い圧力を掛かる（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ）。これによりノズル内のインクメニスカスがノズル２３から押し出される方向に変化する。この正の圧力がインク滴をノズルから吐出させるほど大きくなるとインク滴はノズルから吐出する。
【００５４】
（３）更に、２ＰＷ時間経過すると、電位を０に戻し（Ｐ４）、側壁２７Ｂ、２７Ｃを収縮位置から中立位置に戻す。
【００５５】
これらの一連の動作によりインクチャネル２８Ｂ内のインクの一部がインク滴としてノズル２３から飛翔する。
【００５６】
このような液滴吐出方法は、いわゆるＤＲＲ（Ｄｒａｗ−Ｒｅｌｅａｓｅ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅ）方式による液滴吐出方法であり、膨張パルスのパルス幅ＰＷはインク滴の吐出力に大きく影響し、１ＡＬ近傍にこのパルス幅が一致したときにインク滴吐出力（吐出速度）は最大となる。
【００５７】
なお、ＡＬ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｌｅｎｇｔｈ）とは、上述したように、インクチャネルの音響的共振周期の１／２である。このＡＬは、電気・機械変換手段である側壁２７に矩形波のパルスを印加して吐出するインク滴の速度を測定し、矩形波の電圧値を一定にして矩形波のパルス幅を変化させたときに、インク滴の飛翔速度が最大になるパルス幅として求められる。このＡＬの値は、ヘッドの構造やインクの密度等に依存して決まるものである。
【００５８】
また、パルスとは、一定電圧波高値の矩形波であり、０Ｖを０％、波高値電圧を１００％とした場合に、パルス幅とは、電圧の０Ｖからの電圧の立ち上がり始め又は立ち下がり始めの１０％から波高値電圧からの立ち下がり始め又は立ち上がり始めの１０％との間の時間として定義する。更に、ここで矩形波とは、電圧の１０％と９０％との間の立ち上がり時間、立ち下がり時間のいずれもがＡＬの１／２以内、好ましくは１／４以内であるような波形を指す。
【００５９】
電圧パルスとして矩形波を用いることは、吐出効率が向上するとともにパルス幅の設定が容易になるため好ましい。
【００６０】
また、図６の電圧パルスでは、膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎ（Ｖ）と収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆ（Ｖ）の比を｜Ｖｏｎ｜＞｜Ｖｏｆｆ｜とすることが好ましい。このように｜Ｖｏｎ｜＞｜Ｖｏｆｆ｜の関係とすると、インクチャネル内へのインクの供給を促進する効果があり、特に、高粘度インクで高周波駆動を行う場合に好ましい。なお、この電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｏｆｆの基準電圧は０とは限らない。この電圧Ｖｏｎと電圧Ｖｏｆｆは、それぞれ基準電圧からの差分の電圧である。また、｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜＝２とすることがより好ましい。
【００６１】
かかるせん断モードタイプのインクジェットヘッドでは、側壁２７の変形は壁の両側に設けられる電極に掛かる電圧差で起こるので、インク吐出を行うインクチャネルの電極に負電圧を掛ける代わりに、インク吐出を行うインクチャネルの電極を接地して、その両隣のインクチャネルの電極に正電圧を掛けるようにしても同様に動作させることができる。この後者の方法によれば、正電圧だけで駆動できるため、電源コストの点で好ましい態様である。
【００６２】
このように少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁２７によって隔てられた複数のインクチャネル２８を有するインクジェットヘッドを駆動する場合、一つのインクチャネルの側壁が吐出の動作をすると、隣のインクチャネルが影響を受けるため、通常、複数のインクチャネル２８のうち、互いに１本以上のインクチャネル２８を挟んで離れているインクチャネル２８をまとめて１つの組となすようにして、２つ以上の組に分割し、各組毎にインク吐出動作を時分割で順次行うように駆動制御される。例えば、全インクチャネル２８を駆動してベタ画像を出力する場合には、インクチャネル２８を２チャネルおきに選んで３相に分けて吐出する、いわゆる３サイクル吐出法が行われる。
【００６３】
本実施形態では、１７個のインクチャネルについて、一方の端部のインクチャネルから他方の端部のインクチャネルに向かって順次チャネル番号１、２，３・・・・・１７としたとき、全インクチャネルを、チャネル番号１，４，７，１０、１３、１６をＡ組、チャネル番号２，５，８，１１、１４、１７をＢ組、チャネル番号３，６，９，１２、１５をＣ組として３組に分けて分割駆動する。
【００６４】
かかる３サイクル吐出動作について図６の電圧パルスで駆動する場合について図７を用いて説明する。図７には、１７個のインクチャネルのうち中央近傍の各組３個づつ計９固のインクチャネル２８が図示されている。また、このときのＡ、Ｂ、Ｃの各組のインクチャネル２８に印加される電圧パルスのタイミングチャートを図８に示す。
【００６５】
インク吐出時には、まずＡ組の各チャネルの電極に図６の電圧パルスを印加し、その両隣のチャネルの電極を接地して、Ａ組の各チャネルのノズルからインク滴を吐出させる。
【００６６】
続いてＢ組の各チャネル２８、更に続いてＣ組の各チャネル２８へと上記同様に動作する。
【００６７】
次に、本実施形態のインクジェットヘッドの作用について説明する。
【００６８】
図１３は、各インクチャネルの深さが互いに等しい従来のインクジェットヘッドのインクチャネル列の断面図である。このヘッドにおいて、インクチャネルの密度は１８０ｄｐｉ（１４１μｍピッチ）とし、各インクチャネルの深さＤ１は３２５μｍ、幅Ｗは８５μｍ、長さＬは６．５ｍｍ、各ノズルは２５μｍφとし、インクには水系インクを使用した場合について説明する。
【００６９】
インクチャネルの深さ３２５μｍに対するＡＬが１１．０μｓ．インク滴の液滴速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４７．６ｎｇであった。
【００７０】
ヘッドの評価は、図６に示す電圧パルスを基本とし矩形波の膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎと矩形波の収縮パルスの駆動電圧Ｖｏｆｆの比（｜Ｖｏｎ｜／｜Ｖｏｆｆ｜）を２とし、膨張パルスの駆動電圧Ｖｏｎが１４．５Ｖになる電圧で、膨張パルスのパルス幅ＰＷを変更しながら、電圧パルスを印加してヘッドを図８に示すように全インクチャネルを時分割で３周期（インクチャネル２本おきに）駆動させることにより、一方の端部と中央部のインクチャネルのノズルから吐出される１つのインク滴の液滴量と液滴速度を測定した。なお、図６の電圧パルスでは、収縮パルスのパルス幅を２ＰＷとしているため、膨張パルスのパルス幅ＰＷを変更すると、同時に収縮パルスのパルス幅も変更される事になる。収縮パルスのパルス幅を、ＰＷに依存しない全インクチャネルに共通に所定のパルス幅に設定しても良い。
【００７１】
図１４にパルス幅ＰＷとインク滴の液滴速度の測定結果のグラフを、図１５にパルス幅ＰＷと液滴量のグラフを、それぞれ示す。
【００７２】
図１４，１５より、中央のインクチャネル、端部のインクチャネルともパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１１．０μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になることがわかる。
【００７３】
従来、圧力室の容積を膨張させた後、収縮させることで圧力室の圧力を高めノズルからインク滴を吐出させる場合に、圧力室の容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスのパルス幅ＰＷは、ＡＬに一致したときに最も効率良く吐出できると考えられ、用いられてきた。
【００７４】
図１５より、パルス幅ＰＷがＡＬである１１．０μｓにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９０であり、端部のノズルの液滴量が大きく低下していることが判る。また、パルス幅ＰＷを変更しても中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９０程度で変化がないことが判る。また、後述するように、インクチャネルの深さを３１０μｍ、２９５μｍに変更したヘッドについても同様の結果が得られ、パルス幅ＰＷがＡＬにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９０程度であり、端部のノズルの液滴量が大きく低下していた。
【００７５】
従来のヘッドで、中央部と端部の液滴量を均一にするには、各チャネル毎に駆動電圧や電圧パルス幅を最適化する方法があるが、各チャネル毎に駆動回路を用意する必要があり、コストがかかる問題がある。
【００７６】
次に、この従来のヘッドについて、インクチャネルの深さを変更した複数のヘッドを作製し、各ヘッドについてＡＬおよびインク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量、駆動電圧を測定した。測定の結果、ＡＬ、液滴量および駆動電圧は、インクチャネルの深さと関係していることが解った。
【００７７】
図１６〜１８にインクチャネルの深さとＡＬ、液滴量、駆動電圧の測定結果のグラフをそれぞれ示す。
【００７８】
図１６、１７から明らかなように、インクチャネルの深さが大きくなるにつれてＡＬおよび液滴量が大きくなる傾向にある。また、図１８から明らかなように、インクチャネルの深さが大きくになるにつれて駆動電圧が上昇する傾向にある。従って、これらの関係性を用いることにより、中央におけるインクチャネルの深さに対して両端におけるインクチャネルの深さをどのように設定するかの目安とすることができる。
【００７９】
このように図１５に示す液滴量分布と図１６，１７，１８に示す測定結果に基づいて該液滴量分布が均一となるように、チャネル深さの変更度合いを調整すればよい。
（実施の形態１）
次に、図１２に示すインクジェットヘッドを、両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さＤ２を３１０μｍ、中央に位置するインクチャネルとその他のインクチャネルの深さＤ１は３２５μｍとした以外は、従来のヘッドと同様にして作製し、同様の評価を行った場合について説明する。
【００８０】
インクチャネルの深さ３１０μｍに対するＡＬが１０．３６μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４４．０ｎｇであった。インクチャネルの深さ３２５μｍに対するＡＬが１１．０μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４７．６ｎｇであった。
【００８１】
図１９にパルス幅ＰＷとインク滴の液滴速度の測定結果のグラフを、図２０にパルス幅ＰＷと液滴量のグラフを、それぞれ示す。
【００８２】
図１９，２０より、中央のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１１．０μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になり、端部のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１０．３６μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になることがわかる。
【００８３】
ここで、図２０から明らかなように、端部のインクチャネルのパルス幅ＰＷと中央部のインクチャネルのパルス幅ＰＷを等しくした場合においても、最適なパルス幅を選択することにより、端部と中央部の液滴量の差を小さくすることができる。特に、中央部の液滴量分布曲線と端部の液滴量分布曲線が交差する位置である９．０μｓにパルス幅ＰＷを設定すれば、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は１．００となり、中央部と端部の液滴量を同じにすることができる。
【００８４】
また、従来のヘッドと同じパルス幅ＰＷが１１．０μｓにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９２であり、分布が改善されている。このパルス幅ＰＷを８．４μｓ〜１０．０μｓの範囲内のいずれか１つに選定した上で、各インクチャネルにこのパルス幅ＰＷの共通の電圧パルスを印加し、全インクチャネルの各ノズルから吐出される液滴量を測定したところ、最大の液滴量に対する最小の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内に収まっていることが確認できた。
（実施の形態２）
次に、図１２に示すインクジェットヘッドを、両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さＤ２を２９５μｍ、中央に位置するインクチャネルとその他のインクチャネルの深さＤ１は３２５μｍとした以外は、従来のヘッドと同様にして作製し、同様の評価を行った場合について説明する。
【００８５】
インクチャネルの深さ２９５μｍに対するＡＬが９．８μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４０．５ｎｇであった。インクチャネルの深さ３２５μｍに対するＡＬが１１．０μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４７．６ｎｇであった。
【００８６】
図２１にパルス幅ＰＷとインク滴の液滴速度の測定結果のグラフを、図２２にパルス幅ＰＷと液滴量のグラフを、それぞれ示す。
【００８７】
図２１，２２より、中央のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１１．０μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になり、端部のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである９．８μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になることがわかる。
【００８８】
ここで、図２２から明らかなように、端部のインクチャネルのパルス幅ＰＷと中央部のインクチャネルのパルス幅ＰＷを等しくした場合においても、最適なパルス幅を選択することにより、端部と中央部の液滴量の差を小さくすることができる。特に、中央部の液滴量分布曲線と端部の液滴量分布曲線が交差する位置である９．５μｓにパルス幅ＰＷを設定すれば、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は１．００となり、中央部と端部の液滴量を同じにすることができる。
【００８９】
また、従来のヘッドと同じパルス幅ＰＷが１１．０μｓにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９２であり、分布が改善されている。このパルス幅ＰＷを９．０μｓ〜１０．３μｓの範囲内のいずれか１つに選定した上で、各インクチャネルにこのパルス幅ＰＷの共通の電圧パルスを印加し、全インクチャネルの各ノズルから吐出される液滴量を測定したところ、最大の液滴量に対する最小の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内に収まっていることが確認できた。
（実施の形態３）
次に、図１２に示すインクジェットヘッドを、両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さＤ２を２９５μｍ、中央に位置するインクチャネルとその他のインクチャネルの深さＤ１は３１０μｍとした以外は、従来のヘッドと同様にして作製し、同様の評価を行った場合について説明する。
【００９０】
インクチャネルの深さ２９５μｍに対するＡＬが９．８μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４０．５ｎｇであった。インクチャネルの深さ３１０μｍに対するＡＬが１０．３６μｓ．インク滴の吐出速度６ｍ／ｓにおける液滴量が４４．０ｎｇであった。
【００９１】
図２３にパルス幅ＰＷとインク滴の液滴速度の測定結果のグラフを、図２４にパルス幅ＰＷと液滴量のグラフを、それぞれ示す。
【００９２】
図２３，２４より、中央のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである１０．３６μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になり、端部のインクチャネルはパルス幅ＰＷがインクチャネルのＡＬである９．８μｓに一致したときに液滴速度、液滴量が最大になることがわかる。
【００９３】
ここで、図２４から明らかなように、端部のインクチャネルのパルス幅ＰＷと中央部のインクチャネルのパルス幅ＰＷを等しくした場合においても、最適なパルス幅を選択することにより、端部と中央部の液滴量の差を小さくすることができる。特に、中央部の液滴量分布曲線と端部の液滴量分布曲線が交差する位置である８．３μｓにパルス幅ＰＷを設定すれば、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は１．００となり、中央部と端部の液滴量を同じにすることができる。
【００９４】
また、従来のヘッドと同じパルス幅ＰＷが１０．３６μｓにおける、中央部のノズルの液滴量に対する端部のノズルの液滴量の比は０．９３であり、分布が改善されている。このパルス幅ＰＷを７．５μｓ〜９．６μｓの範囲内のいずれか１つに選定した上で、各インクチャネルにこのパルス幅ＰＷの共通の電圧パルスを印加し、全インクチャネルの各ノズルから吐出される液滴量を測定したところ、最大の液滴量に対する最小の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内に収まっていることが確認できた。
【００９５】
以上のように、本実施の形態では、インクを吐出する前記複数のインクチャネルの配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっているので、最適な膨張パルスのパルス幅ＰＷを選択することにより、端部ノズルより吐出されるインク滴量の低下を補うことができ、高品質の印字を行うことができる。これにより、各インクチャネルに共通の電圧パルスを印加する単純な駆動回路を用いることが可能になる。
【００９６】
また、図２０、２２，２４に示す端部ノズルと中央部ノズルの液滴量分布曲線において、交差する位置の近傍の適正パルス幅範囲内にパルス幅ＰＷを設定することにより、中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量及び前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように膨張パルスのパルス幅ＰＷを設定することが可能になる。
【００９７】
また、中央のインクチャネルのＡＬに対する端部のインクチャネルのＡＬのシフト量は、前述の図２０、２２，２４に示す端部ノズルと中央部ノズルの液滴量分布曲線が交差するように設定されることが好ましく、端部のインクチャネルのＡＬと、中央のインクチャネルのＡＬとの差の絶対値が０．１μｓ以上５μｓ以下であることが好ましい。この範囲を外れると、端部の液滴量低下を十分に補うことができない場合があり、また、５μｓより大きいとインク滴の吐出効率が低下し、駆動電圧が上昇する場合がある。
【００９８】
さらに、本発明は、図２５に示すような、１チャネルおきにインクを供給してインクチャネル２８とし、その間のチャネルにはインク供給せずに空気チャネルとし、インクチャネル２８と空気チャネル２８’が交互に形成された独立チャネルヘッドにも適用できる。インクチャネルに対応してノズル２３を設けることにより、ノズル２３からインクが吐出される。また、入口と出口を有するインクチャネルの略中央部分に設けたノズルからインクを吐出するサイドシューターと呼ばれるタイプのヘッドにも適用できる。例えば、図４に示すインクジェットヘッドにおいて、ノズル形成部材側をインク出口側として、カバープレート２４あるいは基板２６におけるインクチャネル長手方向の略中央の位置に各ノズルを設け、インクチャネルの入口から出口に向かって連続的にインクを流しながら、インクチャネルの略中央に設けたノズルからインクを吐出させる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】ライン型の塗布装置の構成を示す模式図である。
【図２】インクジェットヘッドの配置例を示す図である。
【図３】インクジェットヘッドの千鳥配置の位置関係を示す図である。
【図４】実施の形態に係るせん断モード（シェアモード）タイプのインクジェットヘッドの概略構成を示す図であり、（ａ）は一部断面で示す斜視図、（ｂ）はインク供給部を備えた状態の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）はヘッドの動作を示す図である。
【図６】電圧パルスの波形を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）はヘッドの時分割駆動の説明図である。
【図８】Ａ、Ｂ、Ｃの各組のインクチャネルの電極に印加される電圧パルスのタイミングチャートである。
【図９】実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図１０】他の実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図１１】他の実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図１２】他の実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図１３】従来のインクジェットヘッドのインクチャネル列の断面図である。
【図１４】従来のインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴速度の関係を示す図である。
【図１５】従来のインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴量の関係を示す図である。
【図１６】インクジェットヘッドのインクチャネルの深さとＡＬの関係の一例を示す図である。
【図１７】インクジェットヘッドのインクチャネルの深さと液滴量の関係の一例を示す図である。
【図１８】インクジェットヘッドのインクチャネルの深さと駆動電圧の関係の一例を示す図である。
【図１９】実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴速度の関係を示す図である。
【図２０】実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴量の関係を示す図である。
【図２１】他の実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴速度の関係を示す図である。
【図２２】他の実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴量の関係を示す図である。
【図２３】他の実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴速度の関係を示す図である。
【図２４】他の実施の形態に係るインクジェットヘッドの膨張パルスのパルス幅ＰＷと液滴量の関係を示す図である。
【図２５】他の実施の形態に係るインクチャネル列の断面図である。
【図２６】従来のインクジェットヘッドの液適量分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１００】
１ 塗布装置
１０ 支持体
１０Ａ 捲き出しロール
１０Ｂ 巻き取りロール
２０ バックロール
３０ インクジェットユニット
３１ インクジェットヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁により隔てられた複数のインクチャネルが配列され、前記側壁のせん断変形によりインクチャネル内の圧力を変化させて、インクチャネル内のインクをノズルから吐出せしめるインクジェットヘッドであって、
前記インクチャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２をＡＬとしたとき、インクを吐出する前記複数のインクチャネルの配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記両端に位置する２つのインクチャネルは、インクチャネルの深さが互いに等しい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】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、前記両端に位置する２つのインクチャネルと前記中央に位置するインクチャネルとを除いた他のインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの深さが、前記中央に位置するインクチャネル
の深さよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なってい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６】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルと前記中央に位置するインクチャネルとを除いた他のインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さが、前記中央に位置するインクチャネルの深さよりも小さいことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの外側にインクを吐出しないダミーチャネルを有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルのＡＬと、中央に位置するインクチャネルのＡＬとの差の絶対値が０．１μｓ以上５μｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項１２】
前記側壁は、側壁の少なくとも一部に形成された電極に印加される電圧パルスによりせん断変形され、前記電圧パルスは、前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有し、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅と、前記中央に位置するインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅とは互いに等しいことを特徴とする請求項１１に記載の塗布装置。
【請求項１３】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルの全てのインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅が互いに等しいことを特徴とする請求項１２に記載の塗布装置。
【請求項１４】
前記中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量及び前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように前記膨張パルスのパルス幅が設定されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の塗布装置。
【請求項１５】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、間に２本のインクチャネルを挟んで離れているインクチャネルをまとめて１つの組として、全インクチャネルを３つの組に分割し、各組毎に順次電圧パルスが印加されることを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項１６】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルの全てのインクチャネルの側壁の電極に共通の電圧パルスが印加されることを特徴とする請求項１２乃至１５の何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項１７】
前記電圧パルスは矩形波の電圧パルスであることを特徴とする請求項１２乃至１６の何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項１８】
連続搬送される長尺状の支持体上に、支持体の幅方向に塗布幅に対応して配置された複数の前記インクジェットヘッドのノズルから塗布液の液滴を吐出させて塗膜を形成させることを特徴とする請求項１１乃至１６の何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法であって、前記インクジェットヘッドの各インクチャネルにインクを供給し、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルの側壁の少なくとも一部に形成された電極に前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有する電圧パルスを印加してノズルからインク液滴を吐出させ、前記膨張パルスのパルス幅の変化に対するインク液滴の液滴量の変化の関係を示す液滴量のパルス幅依存性を測定する工程と、
前記中央に位置するインクチャネルの側壁の少なくとも一部に形成された電極に前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有する電圧パルスを印加してノズルからインク液滴を吐出させ、前記膨張パルスのパルス幅の変化に対するインク液滴の液滴量の変化の関係を示す液滴量のパルス幅依存性を測定する工程と、
前記一方のインクチャネルの側壁の電極に印加する膨張パルスのパルス幅と、前記中央に位置するインクチャネルの側壁の電極に印加する膨張パルスのパルス幅とは互いに等しく、かつ前記中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量と前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように前記膨張パルスのパルス幅を設定する工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【請求項１】
少なくとも一部が圧電材料で構成された側壁により隔てられた複数のインクチャネルが配列され、前記側壁のせん断変形によりインクチャネル内の圧力を変化させて、インクチャネル内のインクをノズルから吐出せしめるインクジェットヘッドであって、
前記インクチャネルにおける圧力波の音響的共振周期の１／２をＡＬとしたとき、インクを吐出する前記複数のインクチャネルの配列方向の両端に位置する２つのインクチャネルと、中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なっていることを特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】
前記両端に位置する２つのインクチャネルは、インクチャネルの深さが互いに等しい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】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、前記両端に位置する２つのインクチャネルと前記中央に位置するインクチャネルとを除いた他のインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする請求項１または２に記載のインクジェットヘッド。
【請求項４】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの深さが、前記中央に位置するインクチャネル
の深さよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項５】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとで、ＡＬが異なる値となるようにインクチャネルの深さが異なってい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６】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする請求項５に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルと前記中央に位置するインクチャネルとを除いた他のインクチャネルと、前記中央に位置するインクチャネルとは、インクチャネルの深さが互いに等しいことを特徴とする請求項５または６に記載のインクジェットヘッド。
【請求項８】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルおよび他方のインクチャネルから中央に位置するインクチャネルに向かって連続する３つのインクチャネルの深さが、前記中央に位置するインクチャネルの深さよりも小さいことを特徴とする請求項５乃至７の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項９】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの外側にインクを吐出しないダミーチャネルを有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１０】
前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルのＡＬと、中央に位置するインクチャネルのＡＬとの差の絶対値が０．１μｓ以上５μｓ以下であることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドを備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項１２】
前記側壁は、側壁の少なくとも一部に形成された電極に印加される電圧パルスによりせん断変形され、前記電圧パルスは、前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有し、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅と、前記中央に位置するインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅とは互いに等しいことを特徴とする請求項１１に記載の塗布装置。
【請求項１３】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルの全てのインクチャネルの側壁の電極に印加される膨張パルスのパルス幅が互いに等しいことを特徴とする請求項１２に記載の塗布装置。
【請求項１４】
前記中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量及び前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように前記膨張パルスのパルス幅が設定されていることを特徴とする請求項１２または１３に記載の塗布装置。
【請求項１５】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルのうち、間に２本のインクチャネルを挟んで離れているインクチャネルをまとめて１つの組として、全インクチャネルを３つの組に分割し、各組毎に順次電圧パルスが印加されることを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項１６】
前記インクを吐出する複数のインクチャネルの全てのインクチャネルの側壁の電極に共通の電圧パルスが印加されることを特徴とする請求項１２乃至１５の何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項１７】
前記電圧パルスは矩形波の電圧パルスであることを特徴とする請求項１２乃至１６の何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項１８】
連続搬送される長尺状の支持体上に、支持体の幅方向に塗布幅に対応して配置された複数の前記インクジェットヘッドのノズルから塗布液の液滴を吐出させて塗膜を形成させることを特徴とする請求項１１乃至１６の何れか１項に記載の塗布装置。
【請求項１９】
請求項１乃至１０の何れか１項に記載のインクジェットヘッドの駆動方法であって、前記インクジェットヘッドの各インクチャネルにインクを供給し、前記両端に位置する２つのインクチャネルの一方のインクチャネルの側壁の少なくとも一部に形成された電極に前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有する電圧パルスを印加してノズルからインク液滴を吐出させ、前記膨張パルスのパルス幅の変化に対するインク液滴の液滴量の変化の関係を示す液滴量のパルス幅依存性を測定する工程と、
前記中央に位置するインクチャネルの側壁の少なくとも一部に形成された電極に前記インクチャネルの容積を膨張させた後、収縮させる膨張パルスを有する電圧パルスを印加してノズルからインク液滴を吐出させ、前記膨張パルスのパルス幅の変化に対するインク液滴の液滴量の変化の関係を示す液滴量のパルス幅依存性を測定する工程と、
前記一方のインクチャネルの側壁の電極に印加する膨張パルスのパルス幅と、前記中央に位置するインクチャネルの側壁の電極に印加する膨張パルスのパルス幅とは互いに等しく、かつ前記中央に位置するインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量と前記一方のインクチャネルのノズルから吐出されるインク液滴の液滴量のうちの大きい方の液滴量に対する小さい方の液滴量の比率が、０．９５以上１．０以下の範囲内の値になるように前記膨張パルスのパルス幅を設定する工程と、
を有することを特徴とするインクジェットヘッドの駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−１９０３０６（Ｐ２００９−１９０３０６Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３４４９５（Ｐ２００８−３４４９５）
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１５日（２００８．２．１５）
【出願人】（０００００１２７０）コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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