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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-06-03
(45)【発行日】2025-06-11
(54)【発明の名称】インク吐出方法
(51)【国際特許分類】
B41J 2/045 20060101AFI20250604BHJP
B41J 2/14 20060101ALI20250604BHJP
B41J 2/18 20060101ALI20250604BHJP
B41J 2/205 20060101ALI20250604BHJP
【ＦＩ】
B41J2/045
B41J2/14 607
B41J2/18
B41J2/14 501
B41J2/205
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2024572254
(86)(22)【出願日】2024-10-09
(86)【国際出願番号】 JP2024036066
【審査請求日】2024-12-06
(31)【優先権主張番号】P 2023194253
(32)【優先日】2023-11-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【早期審査対象出願】
(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】110001254
【氏名又は名称】弁理士法人光陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】四ノ宮 悠司
【審査官】加藤 昌伸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－２３２９８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１５５６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５３３２０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２０９６３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０５９０７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２３／１７５９２４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／０３３９９３（ＷＯ，Ａ１）
(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】
ノズルと、前記ノズルに連通するインク流路とを備え、前記インク流路には内部のインクに圧力変動を付与する圧力室が含まれるインクジェットヘッドによるインク吐出方法であって、前記インクジェットヘッドは、
吐出されるインクの粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、表面張力が４１ｍＮ／ｍ、音速が１５２１ｍ／ｓである場合に、
前記圧力室における前記インクの圧力振動に係るＱ値が１０以上かつ１８以下であり、
前記ノズルにおける前記インクのメニスカス振動に係る共振周期が前記圧力室における前記インクの圧力振動に係る共振周期の１倍以上かつ６倍以下であり、
前記ノズルの開口径又は当該開口径に等価な径が２０μｍ以上であり、
前記インクジェットヘッドのインク吐出面とインク着弾面との間の幅を５．０ｍｍ以上とする、
インク吐出方法。
【請求項2】
１画素に対して複数の液滴を連続して射出するマルチドロップ方式でインクを吐出する、請求項１記載のインク吐出方法。
【請求項3】
前記インクジェットヘッドのインク吐出面とインク着弾面との間の幅を１０．０ｍｍ以上とする、請求項１記載のインク吐出方法。
【請求項4】
１ノズルからの吐出体積が２０ｐＬ以上３０ｐＬ以下であり、かつインク吐出に係る駆動周期が９０μｓｅｃ以上かつ１００μｓｅｃ以下の範囲を含む、請求項３記載のインク吐出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、インク吐出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
インクを吐出して媒体に着弾させるインクジェットヘッドがある。着弾したインクにより、媒体上には、画像又は被膜などが形成される。形成対象の高精度化及び形成の高速化の要求がある。高精度化及び高速化のために、インクジェットヘッドには、安定した吐出が要求される。特許文献１は、メニスカスを安定化させる技術を開示している。メニスカスは、ノズル内のインク液面である。
【0003】
インクジェットヘッドは、インク液滴を飛翔させて媒体に着弾させる。このインク液滴において、主たる液滴（主液滴）に加えて微小液滴が生じる場合がある。微小液滴は、サテライトと呼ばれる。サテライトが主液滴と異なる位置に付着することで、品質が低下する。
【0004】
インク吐出面と媒体のインク着弾面との間には、幅がある。この幅が広ければ、凹凸のある媒体にも画像などを記録可能である。また、媒体の厚みのばらつき、反り又は折れなどがあった場合に、幅が広いほど、媒体がインク吐出面に接触するリスクが低減される。したがって、インク吐出面に傷がつきにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００７－６９３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、インク吐出面と媒体のインク着弾面との間の幅が広いと、サテライトの付着位置がばらつきやすい。また、上記幅を広げた状態でサテライトを低減させようとすると、メニスカスが安定しづらい。
【0007】
本開示の目的は、吐出面と着弾面との幅を確保しつつ、インクを安定して吐出させることのできるインク吐出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するため、本開示の一の態様は、
ノズルと、前記ノズルに連通するインク流路とを備え、前記インク流路には内部のインクに圧力変動を付与する圧力室が含まれるインクジェットヘッドによるインク吐出方法であって、
前記インクジェットヘッドは、
吐出されるインクの粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、表面張力が４１ｍＮ／ｍ、音速が１５２１ｍ／ｓである場合に、
前記圧力室における前記インクの圧力振動に係るＱ値が１０以上かつ１８以下であり、
前記ノズルにおける前記インクのメニスカス振動に係る共振周期が前記圧力室における前記インクの圧力振動に係る共振周期の１倍以上かつ６倍以下であり、
前記ノズルの開口径又は当該開口径に等価な径が２０μｍ以上であり、
前記インクジェットヘッドのインク吐出面とインク着弾面との間の幅を５．０ｍｍ以上とする。
ノズルと、前記ノズルに連通するインク流路とを備え、前記インク流路には内部のインクに圧力変動を付与する圧力室が含まれるインクジェットヘッドによるインク吐出方法であって、
前記インクジェットヘッドは、
吐出されるインクの粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、表面張力が４１ｍＮ／ｍ、音速が１５２１ｍ／ｓである場合に、
前記圧力室における前記インクの圧力振動に係るＱ値が１０以上かつ１８以下であり、
前記ノズルにおける前記インクのメニスカス振動に係る共振周期が前記圧力室における前記インクの圧力振動に係る共振周期の１倍以上かつ６倍以下であり、
前記ノズルの開口径又は当該開口径に等価な径が２０μｍ以上であり、
前記インクジェットヘッドのインク吐出面とインク着弾面との間の幅を５．０ｍｍ以上とする。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、インクジェットヘッドの吐出面と着弾面との幅を確保しつつ、インクを安定して吐出させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1A】第１実施形態のインクジェットヘッドにおけるあるノズルを含む断面図である。
【図1B】第１実施形態のインクジェットヘッドの等価回路を示す図である。
【図2A】圧力室内のインク圧力の振動パターンの例を示す図である。
【図2B】インク圧力の振動の周波数スペクトルを数値シミュレーションにより得た計算例を示す図である。
【図3A】メニスカスの振動の例を示す図である。
【図3B】メニスカス振動の周波数スペクトルの数値シミュレーションによる計算例を示す図である。
【図4】Ｑｃに対して、サテライトが発生するインク液滴の最低速度をノズルの形状ごとに実験的に求めた図である。
【図5】Ｑｃに対して、インク吐出の安定性を各々求めた図表である。
【図6A】周波数安定性について説明する図である。
【図6B】周波数安定性について説明する図表である。
【図7A】第２実施形態のインクジェットヘッドの断面模式図である。
【図7B】第２実施形態のインクジェットヘッドの等価回路図である。
【図8A】第３実施形態のインクジェットヘッドの断面模式図である。
【図8B】第３実施形態のインクジェットヘッドの等価回路図である。
【図9A】第４実施形態のインクジェットヘッドの断面模式図である。
【図9B】第４実施形態のインクジェットヘッドの等価回路図である。
【図10A】第５実施形態のインクジェットヘッドの断面模式図である。
【図10B】第５実施形態のインクジェットヘッドの等価回路図である。
【図11A】第６実施形態のインクジェットヘッドの断面模式図である。
【図11B】第６実施形態のインクジェットヘッドの等価回路図である。
【図12A】第７実施形態のインクジェットヘッドのノズル開口面に平行な断面図である。
【図12B】第７実施形態のインク恵ジェットヘッドの等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１Ａは、第１実施形態のインクジェットヘッド１のあるノズルＮを含む断面図である。図１Ｂは、第１実施形態のインクジェットヘッド１の等価回路を示す図である。
図１Ａの断面図に示すように、インクジェットヘッド１は、ノズルＮからインクを吐出する。ノズルＮに対してインクを供給するインク流路が連通している。インク流路には、圧力室１２及び上部連通路１３が含まれる。インクは、インクタンクから共通供給路へ送られる（図示略）。共通供給路のインクは、上部連通路１３を経て圧力室１２へ供給される。上部連通路１３には、部分的に開口径が細くなってインクの流入量を絞るしぼりが含まれていてもよい。
［第１実施形態］
図１Ａは、第１実施形態のインクジェットヘッド１のあるノズルＮを含む断面図である。図１Ｂは、第１実施形態のインクジェットヘッド１の等価回路を示す図である。
図１Ａの断面図に示すように、インクジェットヘッド１は、ノズルＮからインクを吐出する。ノズルＮに対してインクを供給するインク流路が連通している。インク流路には、圧力室１２及び上部連通路１３が含まれる。インクは、インクタンクから共通供給路へ送られる（図示略）。共通供給路のインクは、上部連通路１３を経て圧力室１２へ供給される。上部連通路１３には、部分的に開口径が細くなってインクの流入量を絞るしぼりが含まれていてもよい。
【0012】
圧力室１２には、振動板１６が面している。振動板１６に沿って、圧電素子１５が位置する。圧電素子１５がたわみモードで変形することで、振動板１６が振動する。圧力室１２は、振動板１６の振動に応じてサイズが変化する。このサイズ変動に応じて、インクに圧力変動が付与される。圧電素子１５は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などである。
【0013】
図１Ｂの等価回路に示すように、ノズルＮは、キャパシターＣｎ、抵抗素子Ｒｎ及びインダクターＬｎの組み合わせで表される。圧力室１２は、抵抗素子Ｒ１、Ｒ２及びインダクターＬ１、Ｌ２の組み合わせで表される。また、圧力室１２は、接地面との間に並列にキャパシターＣ１、Ｃｅ１を有している。回路部品の組み合わせは、以下の実施形態でも同じである。
【0014】
抵抗素子Ｒ１、Ｒ２は、インク流路の流路抵抗を表す。抵抗素子Ｒ１、Ｒ２は、まとめて単一の抵抗素子で表されてもよい。インダクターＬ１、Ｌ２は、インク流路のイナータンスを表す。インダクターＬ１、Ｌ２は、まとめて単一のインダクターで表されてもよい。キャパシターＣ１は、インクの弾性コンプライアンスを表す。キャパシターＣｅ１は、圧力室１２の壁面の弾性コンプライアンスを表す。圧力室１２は、圧電素子１５及び振動板１６の変形に係る弾性を有する。この弾性に応じたコンプライアンスが上記キャパシターＣｅ１である。圧力室１２は、例えば、直方体形状であるが、これに限られない。例えば、圧力室１２は、圧力室１２を上方から見た平面視、すなわち図の上から下への向きで、角を落とした又は丸めた矩形形状などであってもよい。
【0015】
上部連通路１３は、圧力室１２と異なる長さ及び幅（形状）を有する。したがって、上部連通路１３は、圧力室１２とは別個のパラメーターの回路部品で表される。上部連通路１３は、抵抗素子Ｒ３、Ｒ４及びインダクターＬ３、Ｌ４の組み合わせで表されている。抵抗素子Ｒ３、Ｒ４はまとめて単一の抵抗素子で表されてもよい。インダクターＬ３、Ｌ４は、まとめて単一のインダクターで表されてもよい。上部連通路１３は、接地面との間にキャパシターＣ３、Ｃｅ３を有している。キャパシターＣ３は、インクの弾性コンプライアンスである。キャパシターＣｅ３は、上部連通路１３の壁面の弾性コンプライアンスである。上部連通路１３の壁面には、振動圧吸収用薄肉部（コンプライアンスプレート）が位置していてもよい。コンプライアンスプレートは、ポリイミド又は各種薄肉板であってもよい。上部連通路１３は、例えば、インクの流れ方向、すなわち図の上下方向に垂直な断面視で円形の円筒形状であるが、これに限られない。また、上部連通路１３は、コンプライアンスプレートを有しない場合には、剛体とみなされてもよい。すなわち、キャパシターＣｅ３の容量は無視可能な大きさであり、実質的にゼロとして扱われ得る。
【0016】
上部連通路１３を表す回路部品、圧力室１２を表す回路部品及びノズルＮを表す回路部品のうち、抵抗素子及びインダクターが直列に接続されている。キャパシターは、上記直列部分と接地面との間に並列に並んでいる。この等価回路の共振周期には、インクの体積変動に応じた共振周期Ｔｍと、各インク流路部分及び全体の圧力変動に応じた共振周期Ｔｃとが含まれる。インクの体積変動は、ノズルＮにおける液面（メニスカス）位置の変動と対応する。すなわち、共振周期Ｔｍは、メニスカス振動に係る共振周期でもある。ここでいう液面位置は、ノズルＮの内部だけではなく、インクの吐出に伴って一時的にノズルＮの外側に位置し得る。
【0017】
圧電素子１５には、例えば、圧力室１２における圧力変動の共振周期Ｔｃに略同期して、共振周期Ｔｃの半分の長さの駆動パルスを含む駆動信号が印加される。圧力室１２内のインクの圧力振動、及びインク流路内のインクの体積振動には、駆動信号の印加後にも残響振動が生じる。１ドットの記録に係る駆動周期内に駆動パルスが複数回印加されるマルチドロップ方式の場合には、残響振動に新たな圧力変動が重畳される。したがって、複数回の駆動パルスの２回目以降に応じた振幅は、初回の振幅よりも増大する。
【0018】
実際の体積振動及び圧力振動には、それぞれの共振に係る振動が混在する。さらに、体積振動及び圧力振動には、上部連通路１３の共振及びインク流路全体の共振に応じた振動成分も混在し得る。インクの体積振動の周期は、圧力振動の周期とは異なる。ここでは、体積振動の共振周期Ｔｍは、圧力室１２における圧力振動の共振周期Ｔｃよりも長い。したがって、体積振動に応じたメニスカスの位置は、共振周期Ｔｃでの振動に応じた位置から共振周期Ｔｍでずれが生じる。共振周期Ｔｍが長くなると、当該共振周期Ｔｍによる振動成分の極大付近で、長い間インクの液面がノズルＮの開口から大きくはみ出した状態が維持される。その結果、インクがノズル開口面（インク吐出面）にあふれる。このあふれは、インクの射出に悪影響を与える。
【0019】
図２は、圧力室１２内のインク圧力の振動パターン及びその周波数スペクトルの数値シミュレーションによる計算例を示す図である。
この図２は、共振周期Ｔｃ＝５．３６μｓ、共振周期Ｔｍ＝２６．７８μｓ、Ｑ値Ｑｃ＝１２．６、Ｑ値Ｑｍ＝２．０３のインクジェットヘッドとインクの組み合わせによるインク吐出時の例である。Ｑｃ、Ｑｍについては後述する。インクの吐出には、圧力振動に係る共振周期Ｔｃの間隔で１発当たり約３ｐＬの液滴を８発連続して射出して１つの画素位置に着弾させるマルチドロップ方式が用いられている（細点線）。各駆動パルスは、共振周期Ｔｃの半周期幅で振幅が約２５０ｋＰａの引き打ちパルスである。
この図２は、共振周期Ｔｃ＝５．３６μｓ、共振周期Ｔｍ＝２６．７８μｓ、Ｑ値Ｑｃ＝１２．６、Ｑ値Ｑｍ＝２．０３のインクジェットヘッドとインクの組み合わせによるインク吐出時の例である。Ｑｃ、Ｑｍについては後述する。インクの吐出には、圧力振動に係る共振周期Ｔｃの間隔で１発当たり約３ｐＬの液滴を８発連続して射出して１つの画素位置に着弾させるマルチドロップ方式が用いられている（細点線）。各駆動パルスは、共振周期Ｔｃの半周期幅で振幅が約２５０ｋＰａの引き打ちパルスである。
【0020】
圧力室１２の圧力、すなわちキャパシターＣｅは、圧力変動に伴う圧電素子１５の変形量、すなわち出力電圧として計算され得る。得られた波形には、複数のモードがさらに重畳されている。
【0021】
図２Ａでは、図１Ｂの点Ｐｃにおける圧力振動を太点線により示す。この振動は、主に共振周期Ｔｃに応じた正弦波振動の振幅が、駆動パルスとともに増大し、駆動パルスの終了後に減衰していく減衰振動である。減衰振動は、周知のように、初期振幅、減衰項及び振動成分の積で表され、減衰項の減衰係数ζが１に向けて大きくなるほど減衰が速くなる。
【0022】
図２Ｂに示す周波数スペクトルには、明確に共振周波数ｆｃ＝１／Ｔｃでピークが表れている。このピークの位置により、共振周期Ｔｃが特定される。また、共振周波数ｆｍ＝１／Ｔｍにも小さなピークが表れている。図２Ｂにおいて、周波数ｆｃｌ、ｆｃｈは、振幅のスペクトル強度でピークスペクトル強度の１／√２となる位置を示す。すなわち、周波数ｆｃｈ、ｆｃｌの距離は、圧力振動の振動エネルギーの半値幅を示す。
【0023】
上記複数のモードの波が重畳された結果から、共振周波数ｆｃの成分が抜き出されることで、当該共振周波数ｆｃでの振動の特性が得られる。例えば、図２Ａの太点線で示された波形に対して帯域通過フィルター（ＢＰＦ；Band Pass Filter）などにより対象の共振周期Ｔｃ付近の振動のみが抽出されるとよい。あるいは、フーリエ変換により上記結果から得られた周波数スペクトルのうち共振周波数ｆｃを含む帯域以外、例えば、上記半値幅の範囲外の成分が消去されてもよい。対象の周波数帯の振動が選択的に抽出された周波数スペクトルが逆フーリエ変換されて、特定対象の圧力振動の時間変化が得られる。図２Ａでは、このような処理がなされた周期Ｔｃでの圧力振動による振動波形が実線で示されている。元の振動波形は、共振周期Ｔｃに対応する成分が大部分であるので、ＢＰＦをかける前後で振動波形はほぼ同一である。このＢＰＦ後の波形において、細実線で示す包絡線が共振周期Ｔｃの振動の減衰を表す。減衰率ζについては後述する。また、このような減衰振動における減衰度合を表すパラメーターとしては、減衰係数ζの他にＱ値が知られている。圧力室１２における圧力振動の減衰度合を示すＱ値をＱｃとする。ζ≒（１／２Ｑｃ）として表される。したがって、Ｑｃは、値が大きいほど残響が長く残ることを表す。
【0024】
一方、共振周波数ｆｍ＝１／Ｔｍは、ノズルＮの液面であるメニスカスの振動の共振周波数である。この共振周期Ｔｍは、ノズルＮ内（個別流路内全体）の液体の体積振動に依存する。
【0025】
図３Ａは、メニスカスの振動パターンの例を示す図である。図３Ｂは、その周波数スペクトルの数値シミュレーションによる計算例を示す図である。
インクの吐出に係るインクジェットヘッド及びインク特性、並びに吐出方式の条件は、上記図２の条件と同一である。
図３Ａでは、図１の点Ｐｍにおけるメニスカス振動が太点線により示されている。
この振動では、共振周期Ｔｃに応じた正弦波振動の中心が共振周期Ｔｍに応じた振動により変動している。この複数のモードの振動の重ね合わせは、全体として両振動が駆動パルスとともに増大し、駆動パルスの終了後に減衰している。
インクの吐出に係るインクジェットヘッド及びインク特性、並びに吐出方式の条件は、上記図２の条件と同一である。
図３Ａでは、図１の点Ｐｍにおけるメニスカス振動が太点線により示されている。
この振動では、共振周期Ｔｃに応じた正弦波振動の中心が共振周期Ｔｍに応じた振動により変動している。この複数のモードの振動の重ね合わせは、全体として両振動が駆動パルスとともに増大し、駆動パルスの終了後に減衰している。
【0026】
図３Ｂの破線で示すメニスカスの振動の周波数スペクトルは、共振周期Ｔｍに対応する周波数のピークが最大である。また、この周波数スペクトルには、共振周期Ｔｃに対応する周波数のピークが併せて現れている。この図３Ｂにおいて示されている周波数ｆｍｈ、ｆｍｌは、振動エネルギーの半値幅、すなわち、振幅のスペクトル強度でピークスペクトル強度の１／√２となる位置を示す。この半値幅の内側でＢＰＦをかけることで、図３Ａの実線で示す振動波形が得られる。すなわち、この振動波形は、メニスカスの振動のうち共振周期Ｔｍによる成分である。このＢＰＦ後の波形において、細実線で示す包絡線が共振周期Ｔｍの振動の減衰を表す。このようなメニスカスの減衰振動についても、減衰率ζ及びＱ値が定められる。また、メニスカス振動の減衰度合を示すＱ値をＱｍとする。Ｑｍは、値が大きいほど残響が長く残ることを表す。
メニスカス振動が正の値である場合には、インクの先端は、ノズルＮの開口から突出した状態である。タイミングＦｍは、この突出が最大の点である。このような突出が長く続くと、すなわち周期Ｔｍが長いと、液滴として分離しなかったインクの一部は、ノズルＮに戻り切らずにノズル開口面からあふれる場合がある。
メニスカス振動が正の値である場合には、インクの先端は、ノズルＮの開口から突出した状態である。タイミングＦｍは、この突出が最大の点である。このような突出が長く続くと、すなわち周期Ｔｍが長いと、液滴として分離しなかったインクの一部は、ノズルＮに戻り切らずにノズル開口面からあふれる場合がある。
【0027】
なお、実測値により振動の特性を得る場合、共振周期Ｔｃ及びＱｃは、例えば、圧力変動に伴う圧電素子１５の変形量、すなわち出力電圧により求められる。また、共振周期Ｔｍ及びＱｍは、例えば、ノズルＮの開口からレーザー光を照射して反射波をドップラー計測することによりノズルＮにおけるメニスカスの移動速度を逐次得ることで求められる。
【0028】
等価回路などの電気回路における減衰係数ζは、以下の数式（１）で表される。
ζ＝Ｒｃ／（２Ｌｃωｃ） … （１）
ωｃは、共振周期Ｔｃの角速度であり、ωｃ＝２π／Ｔｃである。したがって、Ｑｃは、上記減衰係数ζとの関係により、以下の数式（２）で表される。
Ｑｃ＝２πＬｃ／（ＲｃＴｃ） … （２）
なお、共振周期Ｔｃは、以下の数式（３）で表される。
Ｔｃ＝２π（ＬｃＣｃ）１／２ … （３）
ζ＝Ｒｃ／（２Ｌｃωｃ） … （１）
ωｃは、共振周期Ｔｃの角速度であり、ωｃ＝２π／Ｔｃである。したがって、Ｑｃは、上記減衰係数ζとの関係により、以下の数式（２）で表される。
Ｑｃ＝２πＬｃ／（ＲｃＴｃ） … （２）
なお、共振周期Ｔｃは、以下の数式（３）で表される。
Ｔｃ＝２π（ＬｃＣｃ）１／２ … （３）
【0029】
Ｒｃ、Ｌｃ、Ｃｃは、それぞれ圧力室１２における合成抵抗、合成インダクタンス及び合成キャパシタンスを表す。しかしながら、これらは、解析的には求められにくい値である。したがって、合成抵抗Ｒｃ、合成インダクタンスＬｃ及び合成キャパシタンスＣｃは、数値シミュレーションにより数値的に求められてもよい。数値シミュレーションには、ＬＴｓｐｉｃｅなどの周知の回路シミュレーションソフトウェアなどが用いられてもよい。
【0030】
一方、液面振動の共振周期Ｔｍと各パラメーターなどに基づいて、Ｑｍは、以下の数式（４）で表される。
Ｑｍ＝２πＬｍ／（ＲｍＴｍ） … （４）
共振周期Ｔｍは、以下の数式（５）で表される。
Ｔｍ＝２π（ＬｍＣｍ）１／２ … （５）
合成インダクタンスＬｍは、直列に並ぶ上部連通路１３、圧力室１２及びノズルＮの各インダクタンスの和である。合成抵抗Ｒｍは、直列に並ぶ上部連通路１３、圧力室１２及びノズルＮの各抵抗値の和である。合成キャパシタンスＣｍは、ほぼノズルＮのキャパシタンスＣｎのキャパシタンスであり、下記の数式（６）で表される。
Ｃｍ＝Ｃｎ＝πφ４／（１２８σ） … （６）
ここで、φはノズルＮの断面が円形の場合の直径（ノズル径）、すなわち開口径であり、σはインクの表面張力である。これらを解析的に求める場合には、近似的に算出され得る。あるいは、上記の一部又は全部の値は、数値シミュレーションにより算出されてもよい。なお、ノズルＮの断面が円形ではない場合もあり得る。例えば、断面が楕円形又は矩形の場合には、長辺ｒ１と短辺ｒ２において、φｅ＝２・ｒ１・ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）が、ノズル径φと等価な値、すなわち水力直径として用いられ得る。
Ｑｍ＝２πＬｍ／（ＲｍＴｍ） … （４）
共振周期Ｔｍは、以下の数式（５）で表される。
Ｔｍ＝２π（ＬｍＣｍ）１／２ … （５）
合成インダクタンスＬｍは、直列に並ぶ上部連通路１３、圧力室１２及びノズルＮの各インダクタンスの和である。合成抵抗Ｒｍは、直列に並ぶ上部連通路１３、圧力室１２及びノズルＮの各抵抗値の和である。合成キャパシタンスＣｍは、ほぼノズルＮのキャパシタンスＣｎのキャパシタンスであり、下記の数式（６）で表される。
Ｃｍ＝Ｃｎ＝πφ４／（１２８σ） … （６）
ここで、φはノズルＮの断面が円形の場合の直径（ノズル径）、すなわち開口径であり、σはインクの表面張力である。これらを解析的に求める場合には、近似的に算出され得る。あるいは、上記の一部又は全部の値は、数値シミュレーションにより算出されてもよい。なお、ノズルＮの断面が円形ではない場合もあり得る。例えば、断面が楕円形又は矩形の場合には、長辺ｒ１と短辺ｒ２において、φｅ＝２・ｒ１・ｒ２／（ｒ１＋ｒ２）が、ノズル径φと等価な値、すなわち水力直径として用いられ得る。
【0031】
各構成が直方体の場合、当該構成の抵抗値Ｒ、インダクタンスＬ及びキャパシタンスＣは、以下の数式（７）－（９）により表される。
Ｒ＝８η（ａ＋ｂ）２ｈ／（ａ３ｂ３） … （７）
Ｌ＝ρｈ／（ａｂ） … （８）
Ｃ＝ａｂｈ／（ρｖ２） … （９）
上記のうち、ａ、ｂは、直方体の流路方向に垂直な断面のそれぞれ短辺及び長辺の長さである。ｈは、当該直方体の流路に沿った長さである。ηはインク粘度、ρはインク密度、ｖはインクの音速である。η、ρ、ｖ及び上記のσは、インクに応じた定数である。
Ｒ＝８η（ａ＋ｂ）２ｈ／（ａ３ｂ３） … （７）
Ｌ＝ρｈ／（ａｂ） … （８）
Ｃ＝ａｂｈ／（ρｖ２） … （９）
上記のうち、ａ、ｂは、直方体の流路方向に垂直な断面のそれぞれ短辺及び長辺の長さである。ｈは、当該直方体の流路に沿った長さである。ηはインク粘度、ρはインク密度、ｖはインクの音速である。η、ρ、ｖ及び上記のσは、インクに応じた定数である。
【0032】
各構成の形状が、両端の直径がφ１、φ２の円錐台の場合、当該構成の抵抗値Ｒ、インダクタンスＬ及びキャパシタンスＣは、以下の数式（１０）－（１２）により表される。
Ｒ＝１２８η／（３π）（ｄ／（φ２－φ１）（（１／φ１）３－（１／φ２）３））
… （１０）
Ｌ＝４ρ／π（ｄ／（φ２－φ１）（（１／φ１）－（１／φ２））） … （１１）
Ｃ＝πｄ／１２（φ１２＋φ１φ２＋φ２２）／（ρｖ２） … （１２）
Ｒ＝１２８η／（３π）（ｄ／（φ２－φ１）（（１／φ１）３－（１／φ２）３））
… （１０）
Ｌ＝４ρ／π（ｄ／（φ２－φ１）（（１／φ１）－（１／φ２））） … （１１）
Ｃ＝πｄ／１２（φ１２＋φ１φ２＋φ２２）／（ρｖ２） … （１２）
【0033】
上記の各流路の壁面は、圧力室１２の振動板に限られず、弾性を有する材料であってもよい。例えば、各流路構成は、振動圧吸収用の薄肉部（コンプライアンスプレート）を有していてもよい。コンプライアンスプレートは、上記ＰＺＴ及び振動板に加えて、例えば、ポリイミドなどが含まれ得る。この側壁に係るキャパシターＣｅ１の電気容量は、下記の数式（１３）により表される。
Ｃｅ１＝αｂ４（ｈｂ）／（２Ｅｄ３） … （１３）
ｈ及びｂは、側壁のそれぞれ縦横長である。Ｅは側壁のヤング率である。ｄは、側壁の厚さである。αは（ｈ／ｂ）に応じた係数である。ｈ／ｂ＞５の場合には、α＝０．０２８４である。なお、側壁の縦幅ｈは、上述した直方体形状を有する各構成の流路方向に沿った長さｈと同一ではなくてもよい。壁面が積層板であるなど、構造が複雑である場合には、キャパシターＣｅ１の電気容量を解析的に求めるのは難しい。この場合には、有限要素法などを用いた解析ソフトウェアにより数値的に求められればよい。解析ソフトウェアには、例えば、ＡＮＳＹＳ社（登録商標）のソフトウェア、ＣＯＭＳＯＬ社（登録商標）のＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓなどが用いられ得る。
Ｃｅ１＝αｂ４（ｈｂ）／（２Ｅｄ３） … （１３）
ｈ及びｂは、側壁のそれぞれ縦横長である。Ｅは側壁のヤング率である。ｄは、側壁の厚さである。αは（ｈ／ｂ）に応じた係数である。ｈ／ｂ＞５の場合には、α＝０．０２８４である。なお、側壁の縦幅ｈは、上述した直方体形状を有する各構成の流路方向に沿った長さｈと同一ではなくてもよい。壁面が積層板であるなど、構造が複雑である場合には、キャパシターＣｅ１の電気容量を解析的に求めるのは難しい。この場合には、有限要素法などを用いた解析ソフトウェアにより数値的に求められればよい。解析ソフトウェアには、例えば、ＡＮＳＹＳ社（登録商標）のソフトウェア、ＣＯＭＳＯＬ社（登録商標）のＣＯＭＳＯＬ Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓなどが用いられ得る。
【0034】
実際のインクジェットヘッドの構造及びインクの特性に応じたＱｃ、Ｑｍや共振周期Ｔｃ、Ｔｍは、実測又は数値シミュレーションにより得られた上記図３Ａ、３Ｂの振動波形からも特定され得る。
【0035】
例えば、上記振動波形における複数の極大点又は極小点を抽出し、これらの変位量の比から減衰比が得られる。減衰係数ζの振動における振幅項は、Ａ・ｅｘｐ（－ζω０ｔ）として表される。したがって、圧力振動の周期ｎ及び周期ｎ＋１における圧力の極大値Ｐ（ｎ）、Ｐ（ｎ＋１）の比は、数式（１）に基づいて、以下の数式（１４）で表される。Ｐ（ｎ＋１）／Ｐ（ｎ）＝ｅｘｐ（－ＲｃＴｃ／（２Ｌｃ）） … （１４）
【0036】
この数式（１４）と、上記の数式（２）とから、近似的に以下の数式（１５）が得られる。
Ｑｃ＝－π／ｌｎ（Ｐ（ｎ＋１）／Ｐ（ｎ）） … （１５）
同じように、体積振動における周期ｎの極大タイミングｔ１と次の周期ｎ＋１の極大タイミングｔ１＋Ｔｍにおける体積Ｖの比Ｖ（ｎ＋１）／Ｖ（ｎ）をとる。この値は、数式（１６）により表される。
Ｖ（ｎ＋１）／Ｖ（ｎ）＝ｅｘｐ（－ＲｍＴｍ／（２Ｌｍ）） … （１６）
この数式（１６）と、上記数式（２）とから、以下の数式（１７）が得られる。
Ｑｍ＝－π／ｌｎ（Ｖ（ｎ＋１）／Ｖ（ｎ）） … （１７）
体積Ｖ及び圧力Ｐの振動の位相は、同一とみなすことができる。
Ｑｃ＝－π／ｌｎ（Ｐ（ｎ＋１）／Ｐ（ｎ）） … （１５）
同じように、体積振動における周期ｎの極大タイミングｔ１と次の周期ｎ＋１の極大タイミングｔ１＋Ｔｍにおける体積Ｖの比Ｖ（ｎ＋１）／Ｖ（ｎ）をとる。この値は、数式（１６）により表される。
Ｖ（ｎ＋１）／Ｖ（ｎ）＝ｅｘｐ（－ＲｍＴｍ／（２Ｌｍ）） … （１６）
この数式（１６）と、上記数式（２）とから、以下の数式（１７）が得られる。
Ｑｍ＝－π／ｌｎ（Ｖ（ｎ＋１）／Ｖ（ｎ）） … （１７）
体積Ｖ及び圧力Ｐの振動の位相は、同一とみなすことができる。
【0037】
なお、単一の周期ｎと周期ｎ＋１のみで求めたＱｃ、Ｑｍは、ノイズなどの影響で精度が低くなりやすい。したがって、複数の周期ｎ＝１、２…に対して各々Ｑｃ、Ｑｍが求められて、これらが単純平均されてもよい。すなわち、Ｑｃは、Ｎ周期の平均として、以下の数式（１８）により求められる。
Ｑｃ＝（－π／Ｎ）Σｎ＝１～Ｎ１／ｌｎ（Ｐ（ｎ＋１）／Ｐ（ｎ）） … （１８）
Ｎは参照する周期数の数である。
Ｑｃ＝（－π／Ｎ）Σｎ＝１～Ｎ１／ｌｎ（Ｐ（ｎ＋１）／Ｐ（ｎ）） … （１８）
Ｎは参照する周期数の数である。
【0038】
同様に、Ｑｍは、Ｎ周期の平均として、以下の数式（１９）により求められる。
Ｑｍ＝（－π／Ｎ）Σｎ＝１～Ｎ１／ｌｎ（Ｖ（ｎ＋１）／Ｖ（ｎ）） … （１９）
Ｑｍ＝（－π／Ｎ）Σｎ＝１～Ｎ１／ｌｎ（Ｖ（ｎ＋１）／Ｖ（ｎ）） … （１９）
【0039】
なお、このように実験やシミュレーションの結果からＱｃを求める場合、平均する対象の周期数Ｎは、振幅が精度よく得られる範囲で定められればよい。すなわち、減衰が速いほど、周期数Ｎが小さくされてもよい。
【0040】
あるいは、Ｑｃ、Ｑｍは、スペクトル分布から直接求められてもよい。すなわち、Ｑｃ、Ｑｍは、以下の数式（２０）、（２１）により求められる。
Ｑｃ ＝ ｆｃ／（ｆｃｈ－ｆｃｌ） … （２０）
Ｑｍ ＝ ｆｍ／（ｆｍｈ－ｆｍｌ） … （２１）
共振周波数ｆｃ、ｆｍは、それぞれ共振周期Ｔｃ、Ｔｍの逆数である。上限周波数ｆｃｈ、ｆｍｈは、それぞれ共振周波数ｆｃ、ｆｍにおけるスペクトル強度の１／√２（－３ｄＢ程度）のスペクトル強度となる周波数である。下限周波数ｆｃｌ、ｆｍｌは、それぞれ共振周波数ｆｃ、ｆｍにおけるスペクトル強度の１／√２（－３ｄＢ程度）のスペクトル強度となる周波数である。ｆｃｈ＞ｆｃ＞ｆｃｌ、ｆｍｈ＞ｆｍ＞ｆｍｌである。
Ｑｃ ＝ ｆｃ／（ｆｃｈ－ｆｃｌ） … （２０）
Ｑｍ ＝ ｆｍ／（ｆｍｈ－ｆｍｌ） … （２１）
共振周波数ｆｃ、ｆｍは、それぞれ共振周期Ｔｃ、Ｔｍの逆数である。上限周波数ｆｃｈ、ｆｍｈは、それぞれ共振周波数ｆｃ、ｆｍにおけるスペクトル強度の１／√２（－３ｄＢ程度）のスペクトル強度となる周波数である。下限周波数ｆｃｌ、ｆｍｌは、それぞれ共振周波数ｆｃ、ｆｍにおけるスペクトル強度の１／√２（－３ｄＢ程度）のスペクトル強度となる周波数である。ｆｃｈ＞ｆｃ＞ｆｃｌ、ｆｍｈ＞ｆｍ＞ｆｍｌである。
【0041】
図２Ｂ及び３Ｂにおいて、それぞれ、共振周期Ｔｃ、Ｔｍに対応する共振周波数ｆｃ、ｆｍ及びそれらのピークスペクトル強度が特定される。また、ピークスペクトル強度に対してスペクトル強度が１／√２（－３ｄＢ程度）となる上側周波数ｆｃｈ、ｆｍｈ及び下側周波数ｆｃｌ、ｆｍｌが特定される。これらにより、数式（２０）、（２１）からＱｃ、Ｑｍが得られる。
【0042】
上記のように特性が表されるインク吐出時のインクに係る振動は、実際に吐出されるインク液滴の精度などに影響する。本開示では、上記の共振周期Ｔｃ、Ｔｍ及びＱｃを用いて、安定してインクの射出が可能な構造及びインクの組み合わせ範囲が規定される。特に、本開示では、用紙以外への画像記録を考慮して、インクジェットヘッド１のノズル開口面と吐出されたインクの着弾面との間の幅（ギャップ）が広い場合が想定される。本開示では、広い幅でのインク吐出として、幅が５．０ｍｍ以上と定める。また、幅が１０．０ｍｍ程度又はこれ以上でも安定射出が可能であるとよりよい。インク液滴は、ノズル開口面から着弾面への飛翔中に空気抵抗などにより減速される。したがって、幅が大きいと、減速に応じた着弾位置のずれが無視できなくなる。吐出速度が１０ｍ／ｓで１０ｍｍの幅を飛翔すると、モデル上理想的な空気抵抗により減速されたインク液滴の着弾位置は、±１０５μｍのばらつきを有する。３６０ｄｐｉ（約７０μｍ／画素）の画像では、このばらつきは、±１．５画素に対応する。
【0043】
また、幅が広くなると、サテライトが生じた場合に、サテライトが主液とは異なる位置に着弾しやすくなる。このような着弾位置のばらつきは、デザイン上の品質だけでなく、実用性、例えば、バーコードや２次元シンボルなどの読み取り精度の低下にもつながり得る。したがって、幅が広い状態で画像記録動作を行う場合には、よりインク吐出の安定性が求められる。
【0044】
すなわち、必要な画質は、バーコードや２次元シンボルなどを安定して判読可能なレベルとして定められ得る。バーコード及び２次元シンボルの印字品質の評価には、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１５、ＩＳＯ／ＩＥＣ１５４１６などの規格がある。本開示では、これらの規格において、総合Ｃ評価、すなわち、個々の評価基準に係る評価の最低がＣ評価以上となる印字品質が安定して判読可能とする。３６０ｄｐｉの画像において、３画素程度のずれが許容され得ることが発明者の実験によって判明している。すなわち、インク及びインクジェットヘッドは、例えば、１発当たりの吐出体積が２０－３０ｐＬ程度の液滴に対しては、１０ｍ／ｓ以上の吐出速度で１０ｍｍの幅をサテライトの発生を低減させつつ安定してインク吐出可能であることが求められる。
【0045】
さらに、主に産業用途のインクジェット記録装置では、高速な記録動作も要求される。本実施形態では、駆動周波数が１０ｋＨｚ以上、特に、約１１ｋＨｚまでの範囲での安定吐出が望まれる。１０ｋＨｚ以上の駆動周波数は、駆動周期で１００μｓｅｃ以下に対応する。１１ｋＨｚの駆動周波数は、駆動周期で約９０μｓｅｃ（９０．９μｓｅｃ）に対応する。
【0046】
例えば、圧力室１２の圧力振動に係るＱｃが大きくなり、圧力室１２における圧力振動の残響が大きくなると、メニスカスが維持できずに破れやすくなる。一方で、圧力室１２における圧力振動についてのＱｃが小さすぎると、吐出されたインクの液滴の後端部は、先端部と比較して減速されやすい。その結果、吐出されたインクは、単一の液滴としてまとまりにくくなり、微小液滴（サテライト）が発生しやすくなる。
【0047】
図４は、Ｑｃに対して、サテライトが発生するインク液滴の最低速度をノズルの形状ごとに実験的に求めた図である。実験では、異なる記号で表された４種類のノズル形状に対して各々Ｑｃを変化させながらインクを吐出させた。具体的なノズル形状は、本開示の内容に関係ないので説明を省略する。吐出されるインクは、基準値として、粘度が２５℃において５．７ｍＰａ・ｓ、密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、表面張力が４１ｍＮ／ｍ、音速が１５２１ｍ／ｓである。
【0048】
上記のように、Ｑｃは、インクジェットヘッドの形状とインクの特性との組み合わせで定まる。ここでは、インクジェットヘッドの形状とインクの種別とが固定される。吐出されるインクの温度が上昇すると、相対的に圧力室１２の合成抵抗Ｒｃが低下する。この性質を利用して、上記数式（２）に基づいて、Ｑｃを変化させながら他のパラメーターを概ね維持することができる。ノズルの形状が同一であれば、Ｑｃが大きくなるほどサテライトが発生する最低速度が大きくなる。Ｑｃが１０以上であれば、通常のインク吐出速度ではサテライトが生じにくいということが示されている。
【0049】
図５は、Ｑｃに対して、インク吐出の安定性を各々求めた図表である。
ここでは、２種類のインクＡ、Ｂを実験に用いている。インクの吐出には、圧力振動に係る共振周期Ｔｃ間隔で複数回、ここでは、８発連続して液滴を射出して１つの画素位置に着弾させるマルチドロップ方式が用いられた。１発当たりの液滴量は、３ｐＬである。各駆動パルスは、共振周期Ｔｃの半周期幅の引き打ちパルスである。マルチドロップ方式では、一回当たり、特に最後の液滴の液量がシングルドロップ方式の一回の液量よりも小さくなるので、サテライトが目立ちにくくなる。なお、通常インクの吐出に用いられる駆動パルスでは、残響振動などを低減するための波形などが含まれる。したがって、この波形で以下のように求めたパラメーターの範囲であれば、実際のインク吐出では、より改善される。その結果、Ｑｃが１０以上１８以下の範囲では（実施例１～５）、適切に吐出されるが、Ｑｃが１８を超えると（比較例１、３）、吐出周波数に応じた速度のばらつきが大きく生じて安定吐出されない結果が得られている。併せて、Ｑｃが１０未満では、サテライトの発生しやすさなどの問題が生じていることが分かる（比較例２）。Ｑｃを適切な値に設定することで、インク物性が変わったとしても、インクの吐出の安定性が得られることが分かる。
ここでは、２種類のインクＡ、Ｂを実験に用いている。インクの吐出には、圧力振動に係る共振周期Ｔｃ間隔で複数回、ここでは、８発連続して液滴を射出して１つの画素位置に着弾させるマルチドロップ方式が用いられた。１発当たりの液滴量は、３ｐＬである。各駆動パルスは、共振周期Ｔｃの半周期幅の引き打ちパルスである。マルチドロップ方式では、一回当たり、特に最後の液滴の液量がシングルドロップ方式の一回の液量よりも小さくなるので、サテライトが目立ちにくくなる。なお、通常インクの吐出に用いられる駆動パルスでは、残響振動などを低減するための波形などが含まれる。したがって、この波形で以下のように求めたパラメーターの範囲であれば、実際のインク吐出では、より改善される。その結果、Ｑｃが１０以上１８以下の範囲では（実施例１～５）、適切に吐出されるが、Ｑｃが１８を超えると（比較例１、３）、吐出周波数に応じた速度のばらつきが大きく生じて安定吐出されない結果が得られている。併せて、Ｑｃが１０未満では、サテライトの発生しやすさなどの問題が生じていることが分かる（比較例２）。Ｑｃを適切な値に設定することで、インク物性が変わったとしても、インクの吐出の安定性が得られることが分かる。
【0050】
【0051】
駆動周期が短く、すなわち駆動周波数が高い場合には、前の駆動周期の残響が残りやすくなる。Ｑｃが大きくなると、この影響が駆動周期が長い側にも広がっていき、インクの吐出速度が想定速度からばらつきやすくなる傾向が生じる。画質に対して、上記３画素程度以下のばらつきとして許容される吐出速度のばらつきは、例えば、１０％程度である。
図６Ａでは、Ｑｃが１８以下の各パターンにおいて、駆動周波数が１１ｋＨｚ以下の範囲における想定速度のばらつきが１０％以内に収まっていることが示されている。以上により、条件１として、１０≦Ｑｃ≦１８の範囲では、サテライトの発生を低減させつつ安定してインクが吐出されるとの結果が得られた。
図６Ａでは、Ｑｃが１８以下の各パターンにおいて、駆動周波数が１１ｋＨｚ以下の範囲における想定速度のばらつきが１０％以内に収まっていることが示されている。以上により、条件１として、１０≦Ｑｃ≦１８の範囲では、サテライトの発生を低減させつつ安定してインクが吐出されるとの結果が得られた。
【0052】
図６Ｂは、図５のインクＸ及び温度４０℃の条件において、表面張力を変化させながら周波数安定性を各々求めた結果を示す図表である。表面張力を変化させることで、Ｑｃ及び共振周期Ｔｃを維持しながら、共振周期Ｔｍを減少させ、これに伴ってＱｍを上昇させることができる。すなわち、共振周期Ｔｍ、Ｔｃの比Ｔｍ／Ｔｃが変化する。
【0053】
図６Ｂに示すように、Ｔｍ／Ｔｃが大きいと、駆動周波数に対して吐出速度が安定しない傾向が生じることが示されている。Ｔｍ／Ｔｃが６以下になると、吐出速度は上記許容範囲内で安定する。
また、上記のように、共振周期Ｔｍが小さくなることで、インクのノズル開口面からのあふれが低減される。
また、上記のように、共振周期Ｔｍが小さくなることで、インクのノズル開口面からのあふれが低減される。
【0054】
一方で、従来、Ｔｍ／Ｔｃが小さくなると、サテライトの発生度合が悪化することが知られている（例えば、国際公開第２００９／１０７５５２号）。これは、ノズルＮから共振周期Ｔｃで突出しているインク柱が短い共振周期Ｔｍに応じて分離しやすくなるためである。上記では、ノズル径φ≦１０μｍにおいて、Ｔｍ／Ｔｃ＜１では、サテライトの発生状況が悪化すると示唆されている。本開示でのインクの安定吐出にもこの条件が有効と考えられる。以上により、条件２として、１≦Ｔｍ／Ｔｃ≦６の範囲では、サテライトの発生を低減させつつ安定してインクが吐出される。言い換えると、メニスカス振動に係る共振周期Ｔｍは、圧力室１２における圧力振動に係る共振周期Ｔｃの１倍以上６倍以下であればよい。
【0055】
ノズル開口面とインク着弾面との間の幅が広い場合、飛翔させるインク液滴量が小さいと、周囲の風などの影響でインクの飛翔方向がばらつきやすい。インク液滴量は、ノズル径φに依存するので、インク液滴が慣性により安定して飛翔できる程度にノズル径φが大きく定められる。一方で、上記数式（５）、（６）に示されたように、共振周期Ｔｍは、ノズル径φの２乗に依存する。すなわち、ノズル径φを大きくすると、Ｔｍ／Ｔｃが顕著に大きくなりやすい。また、共振周期Ｔｃが大きくなると、駆動速度の上限値が下がり、すなわち、高速な画像記録動作が不可能になる。したがって、産業用途のインクジェット記録装置で利用されるのには好適ではない。
【0056】
したがって、インクジェットヘッドは、ノズルＮ以外の流路断面積が大きく、かつ流路に沿った長さである流路長が短いとよい。このような構造の調整で可能な範囲で、ノズルＮのノズル径φが大きく定められる。一般的な流路構造では、ノズル径φ＝２０μｍ程度以上では、上記の条件１及び条件２が満たされなくなる。これに対し、本開示のインクジェットヘッドは、条件３として、上記の通り流路断面積及び流路長を調整して、ノズル径φ≧２０μｍにより、インクの安定飛翔を維持する。
【0057】
上記で規定された前提及び条件１～３に従う範囲において、インクジェットヘッドの構造は、多様に変形されてもよい。
【0058】
［第２実施形態］
第２実施形態のインクジェットヘッド１ａについて説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、インクジェットヘッド１ａの断面模式図及び等価回路を示す図である。
なお、断面模式図において、インク流路は基板内に位置しているが、ノズルプレート以外の基板の描画は省略されている。
図７Ａに示すように、インクジェットヘッド１ａは、ノズルＮと圧力室１２との間に下部連通路１４を備える。下部連通路１４には、ノズルＮに加えて回収流路２２が接続されている。
第２実施形態のインクジェットヘッド１ａについて説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、インクジェットヘッド１ａの断面模式図及び等価回路を示す図である。
なお、断面模式図において、インク流路は基板内に位置しているが、ノズルプレート以外の基板の描画は省略されている。
図７Ａに示すように、インクジェットヘッド１ａは、ノズルＮと圧力室１２との間に下部連通路１４を備える。下部連通路１４には、ノズルＮに加えて回収流路２２が接続されている。
【0059】
回収流路２２は、ノズルＮの開口から排出されずにノズルＮ付近に滞留するインクを回収し、共通排出流路２１（共通液室）を介してインクタンクなどへ戻す。インクが長期間滞留すると、成分が分離したり、ノズルＮの開口から侵入した空気及び塵芥などがインクに混入したりする。これらによりインクの質は低下する。その結果、インクの吐出精度が低下し、及び／又は着弾インクにより記録される画像などの品質が低下する。回収流路２２は、このようなインクをインクタンクに戻す。回収されたインクは、再度撹拌され、フィルターによりインクから塵芥が除去される。吐出又は回収されたインク量に応じた適正な質のインクが、インクタンクから共通供給流路１１（共通液室）及び上部連通路１３を介して圧力室１２へ供給される。
【0060】
共通供給流路１１及び共通排出流路２１は、複数のノズルＮにそれぞれつながる複数の個別流路である上部連通路１３、圧力室１２、下部連通路１４及び回収流路２２にそれぞれ連通している。
【0061】
図７Ｂに示すように、インクジェットヘッド１ａの等価回路には、下部連通路１４及び回収流路２２に対応する電子部品がそれぞれ含まれる。下部連通路１４は、直列に並ぶ抵抗素子Ｒ５、Ｒ６及びインダクターＬ５、Ｌ６と、接地面との間に並列に並ぶキャパシターＣ５、Ｃｅ５とにより表されている。回収流路２２は、直列に並ぶ抵抗素子Ｒｒ１、Ｒｒ２及びインダクターＬｒ１、Ｌｒ２と、接地面との間に並列に並ぶキャパシターＣｒ１、Ｃｒｅとにより表されている。下部連通路１４及び回収流路２２の壁面は、剛体とみなされてもよい。すなわち、キャパシターＣｅ５、Ｃｒｅの電気容量は、無視可能な大きさであり、実質的にゼロとして扱われ得る。
【0062】
回収流路２２は、圧力室１２において付与される圧力振動が効率よくノズルＮに伝わるように設計される。すなわち、回収流路２２に圧力振動がなるべく伝わらないように、上部連通路１３、圧力室１２、下部連通路１４及びノズルＮに比して、回収流路２２は、高インピーダンスである。したがって、近似的には、回収流路２２は、圧力振動及び体積振動の算出／実験の際に無視されてもよい。
【0063】
共通供給流路１１及び共通排出流路２１は、個別流路と比較して十分に広いので、開放端、すなわち接地面として扱われる。
【0064】
すなわち、インク流路の合成インダクタンスＬｍは、上部連通路１３、圧力室１２、下部連通路１４及びノズルＮの各インダクタンスの和である。インク流路の合成抵抗Ｒｍは、上部連通路１３、圧力室１２、下部連通路１４及びノズルＮの各抵抗値の和である。その結果、インクジェットヘッド１ａにおける共振周期Ｔｃ、Ｔｍ及びＱｃ、Ｑｍの算出では、インクジェットヘッド１に対して下部連通路１４の影響が追加された値が得られる。
【0065】
［第３、４実施形態］
上記のように、Ｑｃを大きく、かつ共振周期Ｔｍを小さくするには、インク流路を短くかつ幅広くするのが好ましい。このために、上部連通路１３及び下部連通路１４は、省略されてもよい。これらの分だけインク流路が短縮される。また、上部連通路１３及び下部連通路１４は、圧力室１２よりも細い。したがって、合成抵抗Ｒｍは、圧力室１２及びノズルＮの各抵抗値の和で得られる。合成インダクタンスＬｍは、圧力室１２及びノズルＮの各インダクタンスの和で得られる。これにより、インクジェットヘッドでは、共振周期Ｔｍが小さくなる。Ｑｃを大きくすることができる。
上記のように、Ｑｃを大きく、かつ共振周期Ｔｍを小さくするには、インク流路を短くかつ幅広くするのが好ましい。このために、上部連通路１３及び下部連通路１４は、省略されてもよい。これらの分だけインク流路が短縮される。また、上部連通路１３及び下部連通路１４は、圧力室１２よりも細い。したがって、合成抵抗Ｒｍは、圧力室１２及びノズルＮの各抵抗値の和で得られる。合成インダクタンスＬｍは、圧力室１２及びノズルＮの各インダクタンスの和で得られる。これにより、インクジェットヘッドでは、共振周期Ｔｍが小さくなる。Ｑｃを大きくすることができる。
【0066】
図８Ａは、第３実施形態のインクジェットヘッド１ｂの断面模式図である。図８Ｂは、インクジェットヘッド１ｂの等価回路図である。
図８Ａに示す断面模式図では、圧力室１２は、短い上部連通路１３を介して共通供給流路１１に連通している。圧力室１２は、直接ノズルＮに連通している。圧力室１２の側面に位置する圧電素子１５ｂは、上記のたわみモードの代わりにせん断モードでの変形であってもよい。図８Ｂに示す等価回路図は、第１実施形態のインクジェットヘッド１における等価回路と同一である。
図８Ａに示す断面模式図では、圧力室１２は、短い上部連通路１３を介して共通供給流路１１に連通している。圧力室１２は、直接ノズルＮに連通している。圧力室１２の側面に位置する圧電素子１５ｂは、上記のたわみモードの代わりにせん断モードでの変形であってもよい。図８Ｂに示す等価回路図は、第１実施形態のインクジェットヘッド１における等価回路と同一である。
【0067】
図９Ａは、第４実施形態のインクジェットヘッド１ｃの断面模式図である。図９Ｂは、インクジェットヘッド１ｃの等価回路図である。
図９Ａに示す断面模式図は、図８Ａに示した第３実施形態のインクジェットヘッド１ｂの断面構造から、更に上部連通路１３が省略されている。したがって、圧力室１２は、直接共通供給流路１１に連通している。
図９Ａに示す断面模式図は、図８Ａに示した第３実施形態のインクジェットヘッド１ｂの断面構造から、更に上部連通路１３が省略されている。したがって、圧力室１２は、直接共通供給流路１１に連通している。
【0068】
これに伴って、図９Ｂに示す等価回路図では、上部連通路１３に対応する回路部品が削除されている。この等価回路を用いて上記と同一手順で数値シミュレーションが実行されることで、共振周期Ｔｃ、Ｔｍ及びＱｃ、Ｑｍが求められ得る。上記第１実施形態～第４実施形態に示されたインクジェットヘッド１～１ｃは、圧力室１２で各々圧力変動が付与されたインクがそのまま直線状にノズルＮまで伝わり得る。このような構造は、エンドシューターとも呼ばれる。
【0069】
［第５実施形態］
上記の直列構造を有するインク流路に対して、ノズルＮに対するインク流路が実質的に並列とされ得る。これによっても、共振周期Ｔｍが低下する。
図１０Ａは、第５実施形態のインクジェットヘッド１ｄの断面模式図である。図１０Ｂは、インクジェットヘッド１ｄの等価回路図である。
上記の直列構造を有するインク流路に対して、ノズルＮに対するインク流路が実質的に並列とされ得る。これによっても、共振周期Ｔｍが低下する。
図１０Ａは、第５実施形態のインクジェットヘッド１ｄの断面模式図である。図１０Ｂは、インクジェットヘッド１ｄの等価回路図である。
【0070】
図１０Ａに示すように、ノズルＮと接続している下部連通路１４に対し、第１圧力室１２ａ及び第２圧力室１２ｂが並列に連通している。第１圧力室１２ａは、第１上部連通路１３ａを介して共通供給流路１１に接続している。第２圧力室１２ｂは、第２上部連通路１３ｂを介して共通排出流路２１に接続している。すなわち、全体としては、インクは、共通供給流路１１から第１上部連通路１３ａ及び第１圧力室１２ａを介して下部連通路１４及びノズルＮに供給される。ノズルＮから吐出されない下部連通路１４のインクは、第２圧力室１２ｂ及び第２上部連通路１３ｂを介して共通排出流路２１へ送出される。すなわち、第２圧力室１２ｂ、第２上部連通路１３ｂ、及び下部連通路１４の図でノズルＮより右側の第２下部連通路１４ｂは、回収流路２２である。すなわち、下部連通路１４は、第１圧力室１２ａの側の第１下部連通路１４ａ及び第２圧力室１２ｂの側の第２下部連通路１４ｂに区分される。
【0071】
しかしながら、第２圧力室１２ｂに流入したインクは、インク吐出時には、下部連通路１４に戻されて、ノズルＮから吐出され得る。第１圧力室１２ａ及び第１上部連通路１３ａ、第２圧力室１２ｂ及び第２上部連通路１３ｂ、並びに下部連通路１４とは、ノズルＮの中心軸に対して対称に位置している。すなわち、第１圧力室１２ａ及び第２圧力室１２ｂは、ノズルＮから吐出させるインクへの圧力変動を並列に付与している。その結果、ノズルＮから見た場合、インク吐出時のインク供給路の断面積は、第１圧力室１２ａの断面積及び第２圧力室１２ｂの断面積の和となる。第１圧力室１２ａ及び第２圧力室１２ｂでインクに付与された圧力変動は、下部連通路１４においてノズルＮとの接続位置へ向けてノズルＮの延在方向に垂直に伝わる。したがって、この構造は、サイドシューターとも呼ばれる。
【0072】
図１０Ｂに示す等価回路では、下部連通路１４は、ノズルＮとの接続位置を境界として２分割されている。第１上部連通路１３ａ、第１圧力室１２ａ及び第１下部連通路１４ａは、第２上部連通路１３ｂ、第２圧力室１２ｂ及び第２下部連通路１４ｂと並列に並ぶ。
【0073】
第１圧力室１２ａは、抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２、インダクターＬ１１、Ｌ１２及びキャパシターＣ１１、Ｃｅ１によって表されている。第１上部連通路１３ａは、抵抗素子Ｒ１３、Ｒ１４、インダクターＬ１３、Ｌ１４及びキャパシターＣ１３、Ｃｅ３により表されている。第１下部連通路１４ａは、抵抗素子Ｒ１５、Ｒ１６、インダクターＬ１５、Ｌ１６及びキャパシターＣ１５、Ｃｅ５により表されている。第２圧力室１２ｂは、抵抗素子Ｒ２１、Ｒ２２，インダクターＬ２１、Ｌ２２及びキャパシターＣ２１、Ｃｅ２により表されている。第２上部連通路１３ｂは、抵抗素子Ｒ２３、Ｒ２４，インダクターＬ２３、Ｌ２４及びキャパシターＣ２３、Ｃｅ４により表されている。第２下部連通路１４ｂは、抵抗素子Ｒ２５、Ｒ２６、インダクターＬ２５、Ｌ２６及びキャパシターＣ２５、Ｃｅ６により表されている。
【0074】
キャパシターＣ１１、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃ２１、Ｃ２３、Ｃ２５は、それぞれインクの弾性コンプライアンスを表す。キャパシターＣｅ１、Ｃｅ２は、それぞれ第１圧力室１２ａ及び第２圧力室１２ｂの壁面の弾性コンプライアンスを表す。キャパシターＣｅ３、Ｃｅ４は、それぞれ第１上部連通路１３ａ及び第２上部連通路１３ｂの壁面の弾性コンプライアンスを表す。キャパシターＣｅ５、Ｃｅ６は、それぞれ第１下部連通路１４ａ及び第２下部連通路１４ｂの壁面の弾性コンプライアンスを表す。
【0075】
抵抗素子Ｒ１１～Ｒ１６及びインダクターＬ１１～Ｌ１６は、直列につながっている。キャパシターＣ１１、Ｃ１３、Ｃ１５、Ｃｅ１、Ｃｅ３、Ｃｅ５は、各部の抵抗素子及びインダクターに対してそれぞれ接地面との間で並列につながっている。抵抗素子Ｒ２１～Ｒ２６及びインダクターＬ２１～Ｌ２６は、直列につながっている。キャパシターＣ２１、Ｃ２３、Ｃ２５，Ｃｅ２、Ｃｅ４、Ｃｅ６は、それぞれ各部の抵抗素子及びインダクターに対して接地面との間で並列につながっている。したがって、体積振動に係る合成インダクタンスＬｍは、インダクターＬ１１～Ｌ１６のインダクタンスの合計値と、インダクターＬ２１～Ｌ２６のインダクタンスの合計値とのそれぞれ逆数の和の逆数に、インダクターＬｎのインダクタンスを加算して得られる。合成抵抗Ｒｍは、抵抗素子Ｒ１１～Ｒ１６の抵抗値の合計と、抵抗素子Ｒ２１～Ｒ２６の抵抗値の合計とのそれぞれ逆数の和の逆数に、抵抗素子Ｒｎの抵抗値を加算して得られる。
【0076】
個々の回路部品のパラメーター値は、上記と同様に共振周期Ｔｃ及びＱｍが適切な範囲になるように定められればよい。共通供給流路１１につながる側と、共通排出流路２１につながる側とでは、回路部品のパラメーターが同一であってもよいし、同一ではなくてもよい。これらが同一である場合には、合成インダクタンスＬｍは、一方の合成インダクタンスの１／２とインダクターＬｎのインダクタンスとの和である。合成抵抗Ｒｍは、一方の合成抵抗の１／２と抵抗素子Ｒｎの抵抗値との和である。圧力振動についての合成インダクタンスＬｃ及び合成抵抗Ｒｃは、数値シミュレーションによって得られればよい。共振周期Ｔｍ、Ｔｃ及びＱｍ、Ｑｃは、上記数式１～４に従って解析的に、又は数式１７、１８などにより数値的に得られる。
【0077】
このようなサイドシューターのインクジェットヘッド１ｄでも、合成インダクタンスＬｍを小さくすることで、共振周期Ｔｍを小さくできる。すなわち、流路断面積が大きく、かつ、流路長が小さくなるので、ノズル径φ及びキャパシターＣｎのキャパシタンスを大きくしやすい。特に、サイドシューターでは、ノズルＮ以外の合成抵抗及び合成インダクタンスがノズルＮの抵抗値及びインダクタンスに比して相対的に小さくできる。したがって、エンドシューターよりも共振周波数Ｔｍを小さくしやすく、かつＱｃを大きくしやすい。よって、このインクジェットヘッド１ｄは、φ≧２０μｍのノズルＮが容易に組み込まれ得る。
【0078】
［第６実施形態］
図１１Ａは、第６実施形態のインクジェットヘッド１ｅの断面模式図である。図１１Ｂは、インクジェットヘッド１ｅの等価回路図である。
図１１Ａに示すように、インクジェットヘッド１ｅでは、ノズルＮとつながる圧力室１２の両端に第１上部連通路１３ａ及び第２上部連通路１３ｂが接続している。第１上部連通路１３ａは、圧力室１２と共通供給流路１１とを接続している。第２上部連通路１３ｂは、圧力室１２と共通排出流路２１とを接続している。圧力室１２の壁面に沿って、たわみモードで変形する圧電素子１５及び振動板１６が位置している。
図１１Ａは、第６実施形態のインクジェットヘッド１ｅの断面模式図である。図１１Ｂは、インクジェットヘッド１ｅの等価回路図である。
図１１Ａに示すように、インクジェットヘッド１ｅでは、ノズルＮとつながる圧力室１２の両端に第１上部連通路１３ａ及び第２上部連通路１３ｂが接続している。第１上部連通路１３ａは、圧力室１２と共通供給流路１１とを接続している。第２上部連通路１３ｂは、圧力室１２と共通排出流路２１とを接続している。圧力室１２の壁面に沿って、たわみモードで変形する圧電素子１５及び振動板１６が位置している。
【0079】
すなわち、圧力室１２に対して、第１上部連通路１３ａと第２上部連通路１３ｂとが並列に位置している。図１１Ｂに示す等価回路では、圧力室１２がノズルＮを境界として第１圧力室１２ａと第２圧力室１２ｂとに分割されている。第１圧力室１２ａは、第１上部連通路１３ａとつながり、第２圧力室１２ｂは、第２上部連通路１３ｂとつながる。第１圧力室１２ａ及び第１上部連通路１３ａの回路部品は、第２圧力室１２ｂ及び第２上部連通路１３ｂの回路部品と並列に位置する。
【0080】
このインクジェットヘッド１ｅは、通常では、インクは共通供給流路１１から第１上部連通路１３ａ及び圧力室１２（第１圧力室１２ａ）へ流れる。圧力室１２のインクのうちノズルＮから吐出されないインクは、第２圧力室１２ｂから第２上部連通路１３ｂを介して共通排出流路２１へ流れる。インク吐出時には、第２圧力室１２ｂのインクも第１圧力室１２ａのインクとともに圧力変動が付与されて、その一部がノズルＮから吐出される。
【0081】
このインクジェットヘッド１ｅは、第１下部連通路１４ａ及び第２下部連通路１４ｂを有しない。したがって、インダクターＬ１５、Ｌ１６、Ｌ２５、Ｌ２６のインダクタンス及び抵抗素子Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ２５、Ｒ２６の抵抗値がそれぞれゼロである。合成抵抗Ｒｍ及び合成インダクタンスＬｍは、これらインダクタンス及び抵抗値の減少分だけ、上記インクジェットヘッド１ｄにおける値よりも小さくなる。
【0082】
［第７実施形態］
図１２Ａは、第７実施形態のインクジェットヘッド１ｆのノズル開口面に平行な断面図である。図１２Ｂは、インクジェットヘッド１ｆの等価回路図である。
図１２Ａに示すように、このインクジェットヘッド１ｆは、圧力室１２の両端に直接共通供給流路１１及び共通排出流路２１が接続されている。したがって、通常では、インクは、共通供給流路１１から圧力室１２を経て共通排出流路２１へ流れる。
図１２Ａは、第７実施形態のインクジェットヘッド１ｆのノズル開口面に平行な断面図である。図１２Ｂは、インクジェットヘッド１ｆの等価回路図である。
図１２Ａに示すように、このインクジェットヘッド１ｆは、圧力室１２の両端に直接共通供給流路１１及び共通排出流路２１が接続されている。したがって、通常では、インクは、共通供給流路１１から圧力室１２を経て共通排出流路２１へ流れる。
【0083】
図１２Ｂに示すように、圧力室１２は、ノズルＮを境界として、第１圧力室１２ａと第２圧力室１２ｂとに分割される。ノズルＮの位置を通過して第２圧力室１２ｂに流入したインクも、インク吐出時には、圧力変動が付与されて、一部がノズルＮから吐出され得る。第１圧力室１２ａの回路部品と第２圧力室１２ｂの回路部品とは、ノズルＮの回路部品に対して並列に位置している。
【0084】
インクジェットヘッド１ｆは、インクジェットヘッド１ｅに比して、更に第１上部連通路１３ａ及び第２上部連通路１３ｂを有しない。したがって、合成抵抗Ｒｍにおいて、抵抗素子Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ２３、Ｒ２４の抵抗値がゼロである。合成インダクタンスＬｍにおいて、インダクターＬ１３、Ｌ１４、Ｌ２３、Ｌ２４のインダクタンスがゼロである。これらの分だけ、合成抵抗Ｒｍ及び合成インダクタンスＬｍは、インクジェットヘッド１ｅにおける値よりも小さい。
【0085】
以上のように、本実施形態のインク吐出方法は、ノズルＮと、ノズルＮに連通するインク流路とを備え、インク流路には内部のインクに圧力変動を付与する圧力室１２が含まれるインクジェットヘッド１による。このインク吐出方法は、吐出されるインクの粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、表面張力が４１ｍＮ／ｍ、音速が１５２１ｍ／ｓである場合に、以下の条件を満たす。（１）インクジェットヘッド１は、圧力室１２におけるインクの圧力振動に係るＱｃが１０以上かつ１８以下である。（２）ノズルＮにおけるインクのメニスカス振動に係る共振周期Ｔｍは、圧力室１２におけるインクの圧力振動に係る共振周期Ｔｃの１倍以上かつ６倍以下である。（３）ノズル径φ又は当該ノズル径φに等価な径φｅが２０μｍ以上である。（４）インクジェットヘッド１のノズル開口面とインク着弾面との間の幅を５．０ｍｍ以上とする。
このインク吐出方法によれば、具体的なインクジェットヘッド１の形状によらず、メニスカスの破れ、着弾位置のばらつきやサテライトの発生を低減させることができる。よって、このインク吐出方法は、インク吐出面と着弾面との幅を確保しつつ、インクを安定して吐出させることができる。
このインク吐出方法によれば、具体的なインクジェットヘッド１の形状によらず、メニスカスの破れ、着弾位置のばらつきやサテライトの発生を低減させることができる。よって、このインク吐出方法は、インク吐出面と着弾面との幅を確保しつつ、インクを安定して吐出させることができる。
【0086】
また、このインク吐出方法は、１画素に対して複数の液滴を連続して射出するマルチドロップ方式でインクを吐出してもよい。１画素辺りのインク量に対して、１滴当たりの液滴量、特に最後に出射する液滴のサイズが小さくできるので、サテライトが低減されやすい。
【0087】
また、このインク吐出方法では、インクジェットヘッド１のノズル開口面とインク着弾面との間の幅を１０．０ｍｍ以上とされてもよい。上記の条件により、幅が１０ｍｍまででは安定してインクの吐出が可能である。このように十分にノズル開口面とインク着弾面との間隔が離されれば、より多様な面上に画像を記録することができる。
【0088】
また、１ノズルからの吐出体積が２０ｐＬ以上３０ｐＬ以下であり、かつインク吐出に係る駆動周期が９０μｓｅｃ以上かつ１００μｓｅｃ以下の範囲を含んでもよい。すなわち、このインク吐出方法では、１ノズルからの吐出体積が２０－３０ｐＬかつ１０－１１ｋＨｚ程度の駆動周期で安定してインクを吐出することができる。したがって、このインク吐出方法は、産業用途などでの画像記録動作に要求される高速な記録動作により速やかに所望の画像を適切な品質で得ることができる。
【0089】
また、本実施形態のインクジェットヘッド１は、上記のインク吐出方法に係る構造上の条件を満たす。
【0090】
また、インクジェットヘッド１ｄ～１ｆは、ノズルＮから吐出されないインクを回収する回収流路２２を有していてもよい。この場合に、インク流路の構造は、ノズルＮの中心軸に対して対称であってもよい。このように、回収流路側もインクの吐出に利用されることで、見かけ上インクの吐出に係る流路の断面積が大きくなる。したがって、このインクジェットヘッド１は、共振周波数Ｔｍを小さくしやすい。これに応じて、インクジェットヘッド１は、ノズル径φを２０μｍ以上に大きくしやすい。
【0091】
なお、本開示の内容は例示であって、様々な変更が可能である。
例えば、上記では、１ノズルからの吐出体積が２０－３０ｐＬかつ１０～１１ｋＨｚ程度での駆動を前提として説明したが、吐出体積や駆動周波数は、これらの範囲外であってもよい。
例えば、上記では、１ノズルからの吐出体積が２０－３０ｐＬかつ１０～１１ｋＨｚ程度での駆動を前提として説明したが、吐出体積や駆動周波数は、これらの範囲外であってもよい。
【0092】
また、マルチドロップ方式における連続射出数は、８ではなくてもよい。適宜な射出数とされてもよい。また、吐出波形において、残響振動を低減する適宜な波形が付加されていてもよい。あるいは、マルチドロップ方式でのインク吐出ではなくてもよい。
【0093】
また、回収流路により回収されるインクは、必ずしもインクタンクに戻されなくてもよい。そのまま廃棄されてもよいし、一度別途貯留されてなんらかの処理がされてもよい。
【0094】
また、上記のサイドシューターの実施形態では、ノズルＮの中心軸に対して対称なインク流路が示されたが、これに限られない。インク吐出に悪影響を及ぼさない範囲で、インク流路の向き、形状やサイズが異なっていてもよい。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、構造及び設定内容などは、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。
その他、上記実施の形態で示した具体的な構成、構造及び設定内容などは、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。本発明の範囲は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲とその均等の範囲を含む。
【産業上の利用可能性】
【0095】
本開示は、インク吐出方法に利用することができる。
【符号の説明】
【0096】
１、１ａ～１ｆ インクジェットヘッド
１１ 共通供給流路
１２ 圧力室
１２ａ 第１圧力室
１２ｂ 第２圧力室
１３ 上部連通路
１３ａ 第１上部連通路
１３ｂ 第２上部連通路
１４ 下部連通路
１４ａ 第１下部連通路
１４ｂ 第２下部連通路
１５、１５ｂ 圧電素子
１６ 振動板
２１ 共通排出流路
２２ 回収流路
Ｎ ノズル
１１ 共通供給流路
１２ 圧力室
１２ａ 第１圧力室
１２ｂ 第２圧力室
１３ 上部連通路
１３ａ 第１上部連通路
１３ｂ 第２上部連通路
１４ 下部連通路
１４ａ 第１下部連通路
１４ｂ 第２下部連通路
１５、１５ｂ 圧電素子
１６ 振動板
２１ 共通排出流路
２２ 回収流路
Ｎ ノズル
【要約】
吐出面と着弾面との幅を確保しつつ、インクを安定吐出可能なインク吐出方法及びインクジェットヘッドを提供する。ノズル（Ｎ）と、ノズル（Ｎ）に連通するインク流路とを備え、インク流路には内部のインクに圧力変動を付与する圧力室（１２）が含まれるインクジェットヘッドによるインク吐出方法である。インクジェットヘッドは、インクの粘度が５．７ｍＰａ・ｓ、密度が１０８０ｋｇ／ｍ３、表面張力が４１ｍＮ／ｍ、音速が１５２１ｍ／ｓである場合に、圧力室（１２）におけるインクの圧力振動に係るＱ値が１０以上１８以下であり、ノズル（Ｎ）におけるインクのメニスカス振動に係る共振周期が圧力振動に係る共振周期の１倍以上６倍以下であり、ノズル（Ｎ）の開口径が２０μｍ以上であり、インクジェットヘッドのインク吐出面とインク着弾面との間の幅を５．０ｍｍ以上とする。
【選択図】図１Ｂ
【選択図】図１Ｂ
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】