特許 7593403 液滴吐出ヘッド、画像形成装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】液滴吐出ヘッド、画像形成装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/145 20060101AFI20241126BHJP

   B41J 2/18 20060101ALI20241126BHJP

   B41J 2/16 20060101ALI20241126BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

B41J2/145

B41J2/18

B41J2/16 301

B41J2/14 607

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022529187

(86)(22)【出願日】2020-06-02

(86)【国際出願番号】 JP2020021816

(87)【国際公開番号】W WO2021245802

(87)【国際公開日】2021-12-09

【審査請求日】2023-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】倉持 裕介

【審査官】長田 守夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１０７２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－６５２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－９６５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３０７６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２５４６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－８６３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２３６５３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－３０３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２４２９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ４１Ｊ ２／０１－２／２１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液滴が吐出される吐出孔を有する吐出部と、
前記吐出孔に対応して設けられ、前記吐出孔に吐出されるための液体の流路領域を構成し、かつ、圧力室である吐出流路部と、
を備え、
前記吐出孔は、前記吐出流路部の前記流路領域を分割した複数の領域のうち、前記液体の流路抵抗が最大となる第１領域以外の第２領域であって、前記第１領域よりも前記液体の攪拌効果が高い第２領域に配置されている、
液滴吐出ヘッド。

【請求項2】

前記第２領域は、前記複数の領域のうち、前記液体の流路抵抗が最小となる領域である、
請求項１に記載の液滴吐出ヘッド。

【請求項3】

前記複数の領域の各境界は、前記吐出流路部の前記流路領域の中心点を通る、
請求項１または請求項２に記載の液滴吐出ヘッド。

【請求項4】

液滴が吐出される吐出孔を有する吐出部と、
前記吐出孔に対応して設けられ、前記吐出孔に吐出されるための液体の流路領域を構成する吐出流路部と、
を備え、
前記吐出孔は、前記吐出流路部の前記流路領域を分割した複数の領域のうち、前記液体の流路抵抗が最大となる第１領域以外の第２領域に配置されており、
前記複数の領域の各境界は、前記吐出流路部の前記流路領域の中心点を通る、
液滴吐出ヘッド。

【請求項5】

前記吐出流路部の流路領域は、前記吐出流路部以外の１以上の他流路部と連通しており、
前記複数の領域のそれぞれにおける前記液体の流路抵抗は、前記１以上の他流路部に基づく流路抵抗である、
請求項１～４の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。

【請求項6】

液滴が吐出される吐出孔を有する吐出部と、
前記吐出孔に対応して設けられ、前記吐出孔に吐出されるための液体の流路領域を構成する吐出流路部と、
を備え、
前記吐出孔は、前記吐出流路部の前記流路領域を分割した複数の領域のうち、前記液体の流路抵抗が最大となる第１領域以外の第２領域に配置されており、
前記吐出流路部の流路領域は、前記吐出流路部以外の１以上の他流路部と連通しており、
前記複数の領域のそれぞれにおける前記液体の流路抵抗は、前記１以上の他流路部に基づく流路抵抗である、
液滴吐出ヘッド。

【請求項7】

前記複数の領域は、前記１以上の他流路部の数よりも多い数の領域を有する、
請求項５または請求項６に記載の液滴吐出ヘッド。

【請求項8】

前記複数の領域の境界は、前記１以上の他流路部と交差しない、
請求項５～７の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッド。

【請求項9】

請求項１～８の何れか１項に記載の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体供給部と、
を備える画像形成装置。

【請求項10】

液滴が吐出される吐出孔を有する吐出部と、前記吐出孔に対応して設けられ、前記吐出孔に吐出されるための液体の流路領域を構成し、かつ、圧力室である吐出流路部と、を備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出流路部の前記流路領域を複数の領域に分割する工程と、
前記液体の流路抵抗が最大となる第１領域以外の第２領域であって、前記第１領域よりも前記液体の攪拌効果が高い第２領域を決定する工程と、
前記吐出孔を前記第２領域に配置する工程と、
を有する製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液滴吐出ヘッド、画像形成装置および製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、インクジェット式の画像形成装置において、インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド）内でインクを循環させる構成が知られている。例えば、インクジェットヘッドと、インクタンクとの間でインクを循環させる構成においては、ノズル（吐出孔）等が設けられた吐出流路部（例えば、圧力室等）に、インクがインクタンクから供給され、吐出孔から吐出されつつ、吐出流路部と連通する他の流路部（例えば、排出路）から排出されてインクタンクに戻される。

【0003】

また、特許文献１に記載の構成では、液滴吐出ヘッドで液体を循環させる構成が開示されている。この構成では、液体の流路部において液体の流れの方向が変化する領域に吐出孔が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－６５２４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、吐出流路部では、他の流路部の方に液体が流れていくので、吐出流路部内の一部の領域によっては、液体の流れが悪い、いわゆるデッドスペースとなる領域が存在する。

【0006】

そのため、当該デッドスペースに吐出孔が配置された場合、吐出孔付近における液体の循環による攪拌効果が弱くなり、ひいては吐出孔における吐出不良が発生するおそれがあった。

【0007】

本発明の目的は、吐出孔付近における液体の循環による攪拌効果が弱まることを抑制し、ひいては吐出孔における吐出不良が発生することを抑制することが可能な液滴吐出ヘッド、画像形成装置および製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る液滴吐出ヘッドは、
液滴が吐出される吐出孔を有する吐出部と、
前記吐出孔に対応して設けられ、前記吐出孔に吐出されるための液体の流路領域を構成し、かつ、圧力室である吐出流路部と、
を備え、
前記吐出孔は、前記吐出流路部の前記流路領域を分割した複数の領域のうち、前記液体の流路抵抗が最大となる第１領域以外の第２領域であって、前記第１領域よりも前記液体の攪拌効果が高い第２領域に配置されている。

【0009】

本発明に係る画像形成装置は、
上記の液滴吐出ヘッドと、
前記液滴吐出ヘッドに液体を供給する液体供給部と、
を備える。

【0010】

本発明に係る製造方法は、
液滴が吐出される吐出孔を有する吐出部と、前記吐出孔に対応して設けられ、前記吐出孔に吐出されるための液体の流路領域を構成し、かつ、圧力室である吐出流路部と、を備える液滴吐出ヘッドの製造方法であって、
前記吐出流路部の前記流路領域を複数の領域に分割する工程と、
前記液体の流路抵抗が最大となる第１領域以外の第２領域であって、前記第１領域よりも前記液体の攪拌効果が高い第２領域を決定する工程と、
前記吐出孔を前記第２領域に配置する工程と、
を有する。

【0011】

本発明によれば、吐出孔付近における液体の循環による攪拌効果が弱まることを抑制し、ひいては吐出孔における吐出不良が発生することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。

【図2】画像形成装置の主要な機能構成を示すブロック図である。

【図3】インクジェットヘッドの断面図である。

【図4】圧力室基板を示す図である。

【図5】図４のＸ１－Ｘ１線におけるヘッドチップの断面図である。

【図6】図４のＸ２－Ｘ２線におけるヘッドチップの断面図である。

【図7】流路スペーサー基板を示す図である。

【図8】ノズル基板を示す図である。

【図9】圧力室内における吐出孔の配置の一例を説明するための図である。

【図10】圧力室内における吐出孔の配置の一例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の概略構成を示す図である。

【0014】

画像形成装置１は、記録媒体Ｐに対する画像の記録を行うインクジェット式の画像形成装置である。画像形成装置１は、給紙部１０と、画像形成部２０と、排紙部３０と、制御部４０とを備える。

【0015】

画像形成装置１は、制御部４０による制御下で、給紙部１０に格納された記録媒体Ｐを画像形成部２０に搬送し、画像形成部２０で記録媒体Ｐ上にインクを吐出して画像を記録し、画像が記録された記録媒体Ｐを排紙部３０に搬送する。

【0016】

詳しくは、画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色についてそれぞれ所定の記録階調数で記録媒体Ｐ上に色を重ねて出力することで当該記録媒体Ｐ上にカラー画像を記録する。

【0017】

記録媒体Ｐとしては、普通紙や塗工紙といった紙のほか、布帛又はシート状の樹脂等、表面に着弾したインクを定着させることが可能な種々の媒体を用いることができる。

【0018】

給紙部１０は、記録媒体Ｐを格納する給紙トレー１１と、給紙トレー１１から画像形成部２０に記録媒体Ｐを搬送して供給する媒体供給部１２とを有する。媒体供給部１２は、内側が２本のローラーにより支持された輪状のベルトを備え、このベルト上に記録媒体Ｐを載置した状態でローラーを回転させることで記録媒体Ｐを給紙トレー１１から画像形成部２０へ搬送する。

【0019】

画像形成部２０は、搬送部２１と、受け渡しユニット２２と、加熱部２３と、ヘッドユニット２４と、照射部２５と、デリバリー部２７などを有する。

【0020】

搬送部２１は、円筒状の搬送ドラム２１１の搬送面上に載置された記録媒体Ｐを保持し、搬送ドラム２１１が、記録媒体Ｐの幅方向に延びた回転軸（円筒軸）を中心に回転して周回移動することで搬送ドラム２１１上の記録媒体Ｐを搬送面に沿った搬送方向に搬送する。

【0021】

搬送ドラム２１１は、その搬送面上で記録媒体Ｐを保持するための図示しない爪部及び吸気部を備える。記録媒体Ｐは、爪部により端部が押さえられ、かつ吸気部により搬送面に吸い寄せられることで搬送面に保持される。

【0022】

受け渡しユニット２２は、給紙部１０の媒体供給部１２と搬送部２１との間の位置に設けられ、媒体供給部１２から搬送された記録媒体Ｐの一端をスイングアーム部２２１で保持して取り上げ、受け渡しドラム２２２を介して搬送部２１に引き渡す。

【0023】

加熱部２３は、受け渡しドラム２２２の配置位置とヘッドユニット２４の配置位置との間に設けられ、搬送部２１により搬送される記録媒体Ｐが所定の温度範囲内の温度となるように当該記録媒体Ｐを加熱する。加熱部２３は、例えば、赤外線ヒーター等を有し、制御部４０から供給される制御信号に基づいて赤外線ヒーターに通電して当該赤外線ヒーターを発熱させる。

【0024】

ヘッドユニット２４は、記録媒体Ｐが保持された搬送ドラム２１１の回転に応じた適切なタイミングで、搬送ドラム２１１の搬送面に対向するインク吐出面に設けられたノズル開口部から記録媒体Ｐに対してインクを吐出することにより画像を記録する。

【0025】

ヘッドユニット２４は、複数のインクジェットヘッド１００（図３参照）を有しており、インクジェットヘッド１００におけるインク（液滴）の吐出面と搬送面とが所定の距離だけ離隔されるように配置される。インクジェットヘッド１００は、本発明の「液滴吐出ヘッド」に対応する。

【0026】

本実施の形態の画像形成装置１では、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のインクにそれぞれ対応する４つのヘッドユニット２４が記録媒体Ｐの搬送方向上流側からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色の順に所定の間隔で並ぶように配列されている。つまり、各ヘッドユニット２４は、それぞれが異なる複数種類のインクを吐出可能に構成されている。

【0027】

ヘッドユニット２４は、画像の記録時には位置が固定されて用いられ、記録媒体Ｐの搬送に応じて搬送方向の異なる位置に所定の間隔（搬送方向間隔）で順次インクを吐出していくことで、シングルパス方式で画像を記録する。

【0028】

照射部２５は、搬送部２１の幅に亘って配置され、搬送部２１に載置された記録媒体Ｐに対して電磁波（例えば、波長３９５ｎｍの紫外線）を照射して記録媒体Ｐ上に吐出されたインクを硬化させて定着させる。照射部２５は、搬送方向についてヘッドユニット２４の配置位置からデリバリー部２７の受け渡しドラム２７１の配置位置までの間において搬送面と対向して配置される。

【0029】

デリバリー部２７は、内側が２本のローラーにより支持された輪状のベルトを有するベルトループ２７２と、記録媒体Ｐを搬送部２１からベルトループ２７２に受け渡す円筒状の受け渡しドラム２７１とを有し、受け渡しドラム２７１により搬送部２１からベルトループ２７２上に受け渡された記録媒体Ｐをベルトループ２７２により搬送して排紙部３０に送出する。

【0030】

排紙部３０は、デリバリー部２７により画像形成部２０から送り出された記録媒体Ｐが載置される板状の排紙トレー３１を有する。

【0031】

図２は、画像形成装置１の主要な機能構成を示すブロック図である。画像形成装置１は、制御部４０と、ヘッドユニット駆動部５０と、搬送駆動部６０と、画像処理部７０と、入出力インターフェース８０と、インク供給部９０とを備える。

【0032】

制御部４０は、ＣＰＵ４１（Central Processing Unit）、ＲＡＭ４２（Random Access Memory）、ＲＯＭ４３（ Read Only Memory）および記憶部４４を有し、画像形成装置１の全体動作を統括制御する。

【0033】

ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に記憶された各種制御用のプログラムや設定データを読み出してＲＡＭ４２に記憶させ、当該プログラムを実行して各種演算処理を行う。

【0034】

ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。ＲＡＭ４２は、不揮発性メモリーを含んでいてもよい。

【0035】

ＲＯＭ４３は、ＣＰＵ４１により実行される各種制御用のプログラムや設定データ等を格納する。なお、ＲＯＭ４３に代えてＥＥＰＲＯＭ（ Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられてもよい。

【0036】

記憶部４４には、入出力インターフェース８０を介して図示しない外部装置から入力されたプリントジョブ及び当該プリントジョブにより記録される画像の画像データ等が記憶される。記憶部４４としては、例えばＨＤＤ（ Hard Disk Drive）が用いられ、また、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などが併用されてもよい。

【0037】

ヘッドユニット駆動部５０は、制御部４０の制御に基づいてヘッドユニット２４の記録素子に対して適切なタイミングで画像データに応じた駆動信号を供給することにより、ヘッドユニット２４のノズルから画像データの画素値に応じた量のインクを吐出させる。

【0038】

搬送駆動部６０は、制御部４０から供給される制御信号に基づいて、搬送ドラム２１１に設けられた搬送ドラムモーターに駆動信号を供給して搬送ドラム２１１を所定の速度およびタイミングで回転させる。また、搬送駆動部６０は、制御部４０から供給される制御信号に基づいて媒体供給部１２、受け渡しユニット２２、及びデリバリー部２７を動作させるためのモーターに駆動信号を供給して、記録媒体Ｐの搬送部２１への供給及び搬送部２１からの排出を行わせる。

【0039】

画像処理部７０は、記憶部４４に記憶された画像データに対して所定の画像処理を行って、得られた画像データを記憶部４４に記憶させる。この画像処理には、画像データに図示しない補正テーブル等を適用して画像データを補正する補正処理の他、色変換処理、階調補正処理、擬似中間調処理などが含まれる。

【0040】

入出力インターフェース８０は、外部装置（例えば、パーソナルコンピューター）の入出力インターフェースと接続され、制御部４０と外部装置との間のデータの送受信を媒介する。入出力インターフェース８０は、例えば各種シリアルインターフェース、各種パラレルインターフェースのいずれか、または、これらの組み合わせで構成される。

【0041】

インク供給部９０は、図示しないインクタンク、供給タンク、循環タンクおよびポンプ等を有しており、ヘッドユニット２４のインクジェットヘッド１００にインク（液体）を供給する。インク供給部９０は、本発明の「液体供給部」に対応する。

【0042】

インク供給部９０は、ポンプを制御されることにより、インクタンク内のインクを、供給タンクを介してインクジェットヘッド１００に供給する。また、インク供給部９０は、インクジェットヘッド１００から排出されたインクを、循環タンクを介してインクタンクに戻す。つまり、インク供給部９０のインクタンクとインクジェットヘッド１００との間でインクが循環する。

【0043】

次に、ヘッドユニット２４における各インクジェットヘッド１００の詳細構造について説明する。図３は、インクジェットヘッド１００の断面図である。

【0044】

上記したように、ヘッドユニット２４は、複数のインクジェットヘッド１００を有する。図３に示すように、インクジェットヘッド１００は、ヘッドチップ１０１およびマニホールド１０２等を有する。

【0045】

マニホールド１０２は、ヘッドチップ１０１に供給するインクを貯留するものであり、ヘッドチップ１０１の上側に設けられている。また、マニホールド１０２は、ヘッドチップ１０１にインクを供給し、かつ、ヘッドチップ１０１から排出されたインクを回収可能に構成されている。

【0046】

マニホールド１０２は、図示しないインクタンクから供給されたインクをヘッドチップ１０１に供給して、ヘッドチップ１０１から回収したインクをインクタンクに戻す。これにより、インクがインクジェットヘッド１００とインクタンクとの間を循環する。

【0047】

ヘッドチップ１０１は、左右方向に長尺な略四角柱状の部材であり、マニホールド１０２から内部にインクが供給されて、当該インクを記録媒体Ｐに吐出する。ヘッドチップ１０１は、圧力室基板１１０と、流路スペーサー基板１２０と、ノズル基板１３０とが、上から順に積層されて構成されている。

【0048】

図４、図５および図６に示すように、圧力室基板１１０には、圧力室１１１、空気室１１２およびインク排出路１１３等が設けられている。圧力室１１１および空気室１１２は、左右方向に交互に配置されるように多数設けられ、前後方向に例えば４列で設けられている。

【0049】

圧力室１１１は、略矩形状の断面を有し、上下方向に沿って形成されている。圧力室１１１は、圧力室基板１１０および流路スペーサー基板１２０にまたがって設けられ、圧力室基板１１０および流路スペーサー基板１２０を上下方向に貫通している。

【0050】

圧力室基板１１０の上側には、インクジェットヘッド１００にインクタンク（不図示）から供給されたインクが貯留されるマニホールド１０２が設けられている。圧力室１１１には、マニホールド１０２におけるインクの貯留部分と連通しており、当該貯留部分から供給されたインクが貯留されるようになっている。

【0051】

空気室１１２は、圧力室１１１よりもやや大きい略矩形状の断面を有し、上下方向に沿って圧力室１１１と平行になるように形成されている。空気室１１２は、圧力室１１１とは異なり、インク貯留部とは連通していない。そのため、空気室１１２内にはインクが流れ込まないようになっている。

【0052】

圧力室１１１と空気室１１２とは、圧電材料によって形成された隔壁１１４により隔てられている。隔壁１１４には、図示しない駆動電極が設けられており、当該駆動電極に電圧が印加されると、隣接する圧力室１１１間の隔壁１１４がシアモード型の変位を繰り返すことで、圧力室１１１内のインクに圧力が加えられる。

【0053】

インク排出路１１３は、圧力室基板１１０において圧力室１１１および空気室１１２が設けられた部分を避けるように設けられており、第１インク排出路１１３Ａおよび第２インク排出路１１３Ｂを有する。

【0054】

第１インク排出路１１３Ａは、左右方向に延びており、圧力室基板１１０の前端部、中央部および後端部に３つ設けられている。圧力室基板１１０の下面における第１インク排出路１１３Ａに対応する部分は、開放されている。第１インク排出路１１３Ａは、開放された部分で、後述する流路スペーサー基板１２０の排出流路１２１と連通しており、圧力室１１１内のインクを排出するための流路を構成する。

【0055】

第２インク排出路１１３Ｂは、上下方向に延びて圧力室基板１１０を貫通しており、圧力室基板１１０の右端部で第１インク排出路１１３Ａと連通して設けられている。

【0056】

第２インク排出路１１３Ｂは、圧力室基板１１０の上側に設けられたマニホールド１０２の排出液室と連通している。第２インク排出路１１３Ｂは、第１インク排出路１１３Ａに排出されたインクを排出液室に排出するための流路を構成する。

【0057】

図７に示すように、流路スペーサー基板１２０には、上記の圧力室１１１と、排出流路１２１とが設けられている。排出流路１２１は、圧力室１１１に貯留されたインクが排出される流路であり、圧力室１１１から分岐して第１インク排出路１１３Ａと連通している。

【0058】

また、排出流路１２１は、インク排出効率の観点から１つの圧力室１１１に２つ以上設けられることが好ましい。

【0059】

図８に示すように、ノズル基板１３０には、複数の吐出孔１３１が設けられている。複数の吐出孔１３１は、ノズル基板１３０を上下方向に貫通しており、複数の圧力室１１１のそれぞれに対応する位置にそれぞれ設けられている。ノズル基板１３０は、本発明の「吐出部」に対応する。

【0060】

次に、ノズル基板１３０の吐出孔１３１の配置位置について説明する。図９および図１０は、圧力室１１１内における吐出孔１３１の配置の一例を説明するための図である。

【0061】

圧力室１１１は、インクが供給されて吐出孔１３１を介してインクを吐出しつつ、インクを排出流路１２１を介して排出するインクの流路領域を構成する。圧力室１１１は、本発明の「吐出流路部」に対応する。排出流路１２１は、本発明の「他流路部」に対応する。

【0062】

圧力室１１１では、排出流路１２１の方に液体が流れていくので、圧力室１１１の所定の領域によっては、インクの流れが悪くなるデッドスペースとなる領域が存在する。当該デッドスペースでは、インクの循環による攪拌効果が弱くなるので、当該デッドスペースに吐出孔１３１が配置された場合、吐出孔１３１において上記攪拌効果が得られず、ひいては吐出孔１３１における吐出不良となるおそれがある。

【0063】

そのため、本実施の形態では、吐出孔１３１は、圧力室１１１を分割した複数の領域のうち、インクの流路抵抗が最大となる第１領域以外の第２領域に配置されている。具体的には、吐出孔１３１は、複数の領域のうち、インクの流路抵抗が最小となる第２領域に配置されている。

【0064】

例えば、図９に示すように、圧力室１１１に１つの排出流路１２１が設けられていたとする。流路抵抗は、排出流路１２１に基づいて算出可能である。具体的には、流路抵抗は、以下のハーゲンポアズイユの式を示す式（１）に基づいて算出可能である。

【0065】

Ｒ＝８πηＬ／（ＳΦ）・・・（１）

【0066】

式（１）におけるＲは流路抵抗［Ｐａ・ｓ／ｍ^３］であり、ηはインク粘度［Ｐａ・ｓ］である。また、Ｌはインクチャネルの長さ［ｍ］であり、Ｓは流路断面積［ｍ^２］である。また、Φは等価流路断面積［ｍ^２］である。

【0067】

ここで、圧力室１１１を２つの領域Ａ１，Ａ２に分割する。領域Ａ１は、排出流路１２１が配置された領域である。領域Ａ２は、排出流路１２１が配置されていない領域である。領域Ａ１と領域Ａ２の境界線Ｄ１は、例えば圧力室１１１の中心点Ｃを通る縦方向に平行な線であり、排出流路１２１と交差しない線である。

【0068】

領域Ａ１の流路抵抗は、排出流路１２１の寸法を式（１）に当てはめることで決定され、例えばＲ１とする。領域Ａ２の流路抵抗は、排出流路１２１が存在しないので、流路断面積が０であること等に基づき、無限大と決定される。

【0069】

この場合、流路抵抗が最小となる領域は、流路抵抗がＲ１となる領域Ａ１であるので、吐出孔１３１は、領域Ａ１に配置される。

【0070】

また、圧力室１１１を分割する領域の数は、２以上の数であっても良い。例えば、図１０に示すように、圧力室１１１に４つの排出流路１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄが設けられていたとする。

【0071】

排出流路１２１Ａは、圧力室１１１の左辺の下部に設けられている。排出流路１２１Ｂは、圧力室１１１の下辺の左部に設けられている。排出流路１２１Ｃは、圧力室１１１の右辺の下部に設けられている。排出流路１２１Ｄは、圧力室１１１の上辺の左部に設けられている。

【0072】

この場合、例えば圧力室１１１を４つの領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に分割する。圧力室１１１は、中心点Ｃを通る境界Ｄ１，Ｄ２によって分割されているとする。境界Ｄ１は、図９と同様に縦方向に平行な線である。境界Ｄ２は、横方向に平行な線である。境界Ｄ１，Ｄ２は、各排出流路１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄと交差しない。

【0073】

領域Ｂ１は、圧力室１１１の左下の領域である。領域Ｂ２は、圧力室１１１の右下の領域である。領域Ｂ３は、圧力室１１１の右上の領域である。領域Ｂ４は、圧力室１１１の左上の領域である。

【0074】

領域Ｂ１には、２つの排出流路１２１Ａ，１２１Ｂが設けられている。領域Ｂ２には、１つの排出流路１２１Ｃが設けられている。領域Ｂ３には、排出流路が設けられていない。領域Ｂ４には、１つの排出流路１２１Ｄが設けられている。

【0075】

各排出流路１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄの流路抵抗は同じであり、例えばＲ２であるとする。領域Ｂ１には、２つの排出流路１２１Ａ，１２１Ｂが設けられているので、これらの合成抵抗は、２つの抵抗が並列に接続されているのと等しいので、１／（１／Ｒ２＋１／Ｒ２）＝Ｒ２／２となる。領域Ｂ２および領域Ｂ４には、１つの排出流路１２１Ｃ，１２１Ｄがそれぞれ設けられるので、各流路抵抗はＲ２となる。領域Ｂ３には、排出流路が設けられていないので、流路抵抗は無限大となる。

【0076】

この場合、流路抵抗が最小となるのは、流路抵抗がＲ２／２となる領域Ｂ１であるので、吐出孔１３１は、領域Ｂ１に配置される。

【0077】

このように、本実施の形態では、流路抵抗が大きくなるデッドスペースとなる領域を避けて吐出孔１３１を配置することができるので、吐出孔１３１付近において液体の循環による攪拌効果が弱まることを抑制することができる。

【0078】

次に、本実施の形態に係るインクジェットヘッド１００（ヘッドチップ１０１）の製造方法について説明する。なお、以下の説明では、ノズル基板１３０における吐出孔１３１を製造する方法についてのみ説明することとし、それ以外の部分の製造については公知の方法と同様である。

【0079】

まず、ノズル基板１３０における圧力室１１１に対応する部分を複数の領域に分割する。ここで、複数の領域の各境界は、圧力室１１１の中心点を通ることが望ましい。このようにすることで、各領域を均等に分割することが可能となる。

【0080】

また、分割する領域の数は排出流路の数以上の数とすることが望ましい。分割領域の数が少ない、つまり各領域が比較的広いと、吐出孔１３１を配置可能な範囲が広がるため、その領域内であっても、排出流路に近い部分と、排出流路から離れた部分とで液体の流れに差が生じやすい。そして、排出流路から離れた部分に吐出孔１３１を配置すると、当該部分が、デッドスペースが存在する領域との境界に近い位置であるような場合、吐出孔１３１付近における液体の攪拌効果が弱まる可能性がある。

【0081】

そのため、排出流路の数に応じて分割する領域の数を増やす、つまり、各領域を狭くすることで、領域内で液体の流れに差が生じることを低減して、液体の攪拌効果の高い位置に吐出孔１３１を配置することが可能となる。

【0082】

また、領域の境界は、排出流路１２１と交差しない位置であることが好ましい。こうすることで、排出流路に基づく流路抵抗をどちらの領域に配分するかを決める手間が省けて各領域の流路抵抗を算出しやすくすることが可能となる。

【0083】

次に、圧力室１１１内の各領域の流路抵抗を算出して、流路抵抗が最小となる領域を決定する。なお、流路抵抗の算出方法については、上記の式（１）に限定されず、様々な方法を適用しても良い。また、領域内の排出流路の数で流路抵抗の大小を決定しても良い。

【0084】

そして、決定した領域に吐出孔１３１を形成する。こうすることで、圧力室１１１におけるデッドスペースが存在する領域を容易に回避することができる。

【0085】

以上のように構成された本実施の形態によれば、圧力室１１１におけるデッドスペースが存在する領域を避けて、吐出孔１３１を配置することができる。その結果、吐出孔１３１付近において液体の循環による攪拌効果が弱まることを抑制することができ、ひいては吐出孔１３１における吐出不良の発生を抑制することができる。

【0086】

また、流路抵抗が最小となる領域に吐出孔１３１を配置するので、吐出孔１３１付近における液体の循環による攪拌効果を高めることができ、ひいては吐出孔１３１における吐出不良の発生を抑制することができる。

【0087】

また、圧力室１１１内を分割した複数の領域の一つ、つまり、比較的広い範囲の領域内に吐出孔１３１を配置するので、インクの流れが変更される個所に吐出孔を設ける構成のような、吐出孔を設ける位置を限定する構成と比較して、製造誤差による影響をさほど受けることなく、吐出孔１３１を形成することができる。その結果、製造誤差に起因する吐出孔１３１付近におけるインクの攪拌効果のバラツキを抑制することができる。

【0088】

また、流路抵抗に基づいて吐出孔１３１の位置を設計段階で決定することができるので、インクジェットヘッド１００の製造を簡易にすることができる。

【0089】

なお、上記実施の形態では、流路抵抗が最小となる領域に吐出孔１３１を配置していたが、本発明はこれに限定されず、流路抵抗が最大となる領域（第１領域）以外の領域（第２領域）である限り、どの領域であっても良い。ただし、吐出孔１３１付近のインクの攪拌効果の観点から、流路抵抗が最小となる領域であることが好ましい。

【0090】

また、上記実施の形態では、複数の領域の各境界が圧力室１１１の中心点を通っていたが、本発明はこれに限定されず、圧力室の中心点を通っていなくても良い。ただし、吐出孔を配置しやすくすることに基づいて各領域をある程度広くする観点から、複数の領域の境界が圧力室の中心点を通ることが好ましい。

【0091】

また、上記実施の形態では、インクジェットヘッド１００がシアモードの構造を有していたが、本発明はこれに限定されず、例えばベンドモードの構造等、他の構造であっても良い。

【0092】

また、上記実施の形態では、圧力室が吐出流路部であったが、インクジェットヘッドが上記実施の形態以外の他の構造である場合、吐出孔が設けられる流路部を吐出流路部としても良い。

【0093】

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記実施の形態で説明した各部の形状、サイズ、個数および材料はあくまで一例であり、適宜変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0094】

１ 画像形成装置
１０ 給紙部
１１ 給紙トレー
１２ 媒体供給部
２０ 画像形成部
２１ 搬送部
２２ 受け渡しユニット
２３ 加熱部
２４ ヘッドユニット
２５ 照射部
２７ デリバリー部
３０ 排紙部
３１ 排紙トレー
１００ インクジェットヘッド
１０１ ヘッドチップ
１０２ マニホールド
１１０ 圧力室基板
１１１ 圧力室
１１２ 空気室
１１３ インク排出路
１１３Ａ 第１インク排出路
１１３Ｂ 第２インク排出路
１１４ 隔壁
１２０ 流路スペーサー基板
１２１ 排出流路
１３０ ノズル基板
１３１ 吐出孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】